專利名稱：在毫米波wpan中避免干擾并改善通信等待時間的機制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置，包括 天線系統(tǒng)；
接收機，用于在所述天線系統(tǒng)上接收一個或多個傳輸流的帶寬請 求；以及
調(diào)度器，用于為超幀優(yōu)化傳輸調(diào)度以將干擾減到最小并將帶寬增 至最大。


通過參考附圖，可以更好地理解本發(fā)明，并且使本領(lǐng)域的技術(shù)人 員明白本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的無線設(shè)備。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的支持互不干擾的并行傳輸?shù)沫h(huán)境。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的信道使用模型。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于流的信道時間調(diào)度優(yōu)化的實例。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的另一信道使用^t型。 圖6示出才艮據(jù)本發(fā)明一個實施例的調(diào)度流程。在不同的附圖中使用相同的參考符號來表示類似或相同的項。
具體實施例方式
在以下描述中，闡述了很多特定的細節(jié)。但是，應該明白，無需 這些特定的細節(jié)也可以實踐本發(fā)明的實施例。在其它情況下，沒有詳 細地示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以免使本描述難以理解。
提到"一個實施例"、"實施例"、"示范實施例"、"各種實施例"等 時表示，如此描述的本發(fā)明的這個(或這些)實施例可以包括特定的 特征、結(jié)構(gòu)或特性，但并非每個實施例都一定包括該特定的特征、結(jié) 構(gòu)或特性。此外，重復使用短語"在一個實施例中"不一定指相同的實 施例，但也可以指相同的實施例。
如本文所用，除非另外說明，否則使用序數(shù)形容詞"第一"、"第二"、 "第三"等來描述共同的對象僅僅表示，正提到相同對象的不同例子， 而不是想暗示如此描述的對象必須按照時間、空間、按等級或者以任 何其它的方式處于給定的序列中。
本發(fā)明的實施例可以在各種各樣的應用中使用。本發(fā)明的一些實 施例可以結(jié)合各種設(shè)備和系統(tǒng)一起使用，這些設(shè)備和系統(tǒng)如發(fā)射機、 接收機、收發(fā)機、收發(fā)兩用機、無線通信站、無線通信設(shè)備、無線接
入點(AP)、調(diào)制解調(diào)器、無線調(diào)制解調(diào)器、個人計算機(PC)、桌面型 計算機、移動計算機、膝上型計算機、筆記本型計算機、平板計算機、 服務器計算機、手持式計算機、手持設(shè)備、個人數(shù)字助理(PDA)設(shè)備、 手持PDA設(shè)備、或甚至是在個人區(qū)域網(wǎng)(PAN)中的超高清晰度電視信號。
雖然本發(fā)明的實施例在這方面不受限制，但利用諸如"處理"、"計 算"、"運算"、"確定"、"建立"、"分析"、"檢查"等術(shù)語的論述可以指 計算機、計算平臺、計算系統(tǒng)或其它電子計算設(shè)備的操作和/或處理， 這些操作和/或處理操縱在計算機的寄存器和/或存儲器內(nèi)表示為物理 (如電子)量的數(shù)據(jù)和/或?qū)⑵渥儞Q為在計算機的寄存器和/或存儲器、或可存儲執(zhí)行操作和/或處理的指令的其它信息存儲介質(zhì)內(nèi)類似地表示 為物理量的其它數(shù)據(jù)。
雖然本發(fā)明的實施例在這方面不受限制，但本文所用的術(shù)語"復數(shù)
個(plurality/a plurality)，，可以包括例如"多個"或"兩個或兩個以上"。 整篇說明書中可以使用術(shù)語"復數(shù)個"來描述兩個或兩個以上組件、設(shè) 備、元件、單元、參數(shù)等。例如，"復數(shù)個站"可以包括兩個或兩個以 上站。
在網(wǎng)絡(luò)中使用定向天線提供了增加可用信道的空間重復使用的 機會?？臻g重復使用是網(wǎng)絡(luò)支持互不干擾的并行傳輸?shù)哪芰Α１景l(fā)明 的一個實施例為mm波無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)通信系統(tǒng)提供一種用 于避免干擾并改善空間重復使用效率的機制。具體來說，跟蹤各個時 間周期期間的干擾信息，并利用該干擾信息來優(yōu)化傳輸調(diào)度。此外， 提供一種通過在多個發(fā)射設(shè)備中分配時隙協(xié)調(diào)職責來改善通信等待 時間的4幾制。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的無線設(shè)備。設(shè)備100包括接收 機(RX)102、發(fā)射機(TX)104和天線系統(tǒng)106。設(shè)備100可以包括能夠 定向傳送和/或接收數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娐?。例如，天線系統(tǒng)106可以包括波 束形成天線系統(tǒng)、扇形天線系統(tǒng)或固定波束天線系統(tǒng)。如果i殳備100 是協(xié)調(diào)器，即在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)協(xié)調(diào)時隙分配的設(shè)備，那么設(shè)備100可以包括 調(diào)度器，該調(diào)度器執(zhí)行各種功能，例如優(yōu)化超幀調(diào)度以將設(shè)備間的干 擾減到最小并將網(wǎng)絡(luò)帶寬增至最大。設(shè)備100可以包括存儲設(shè)備、處 理電路、其它通信接口等(未示出)。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例支持互不干擾的并行傳輸?shù)沫h(huán) 境。分別如定向傳輸范圍208和210所示，無線i殳備A 202和B 204 與無線設(shè)備C 206通信。如定向傳輸范圍212所示，無線設(shè)備C 206 與無線設(shè)備A202和B 204通信。如定向傳輸范圍218所示，無線設(shè) 備D214與無線設(shè)備E216通信。如定向傳輸范圍220所示，無線設(shè) 備E 216與無線設(shè)備D 214通信。每個這樣的傳輸范圍表示稱為鏈路的單向流。鏈路是從發(fā)射機到接收機的單個傳輸。舉例來說，設(shè)備A 202和設(shè)備C 206之間的全雙工流產(chǎn)生兩個鏈路。
包括無線i殳備A202、 B 204和C 206的網(wǎng)絡(luò)可以稱為無線個人區(qū) 域網(wǎng)(WPAN)。包括無線設(shè)備D 214和E 216的網(wǎng)絡(luò)可以是包括設(shè)備A 202、 B 204和C 206的WPAN的一部分，或者可以是另一個WPAN 的一部分。如圖2所示，設(shè)備A202、 B 204和C206的傳輸范圍不與 設(shè)備D214和E216的傳輸范圍干擾。因此，在這些設(shè)備之間的通信 可以同時操作，因為來自發(fā)射設(shè)備的能量聚焦在不同的方向，并且因 此不會導致相互干擾。但是，應明白，如果存在額外的設(shè)備，或者如 果設(shè)備的位置是不同的，則傳輸范圍可能互相或者與其它設(shè)備的傳輸 范圍干擾。例如，從設(shè)備A202到設(shè)備C 206和從設(shè)備C206到設(shè)備 A 202的鏈路可與從設(shè)備D 214到設(shè)備E 216和從設(shè)備E 216到設(shè)備D 214的鏈路獨立。在一些環(huán)境中，從設(shè)備A 202到設(shè)備C 206的傳輸 可與從設(shè)備D214到設(shè)備E216的傳輸并行發(fā)生，即，在時間上重疊， 而由于會干擾傳輸范圍，從設(shè)備A202到設(shè)備C206的傳輸可能不會 與從設(shè)備E 216到設(shè)備D 214的傳輸并行發(fā)生。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的信道使用模型。該模型由多個 超幀302、 304和306組成。每個超幀-故分成多個時隙以利用通常不 支持并行傳輸?shù)臅r分多址(TDMA)技術(shù)來傳輸或接收信息。超幀302 包括信標幀312和分配用于傳送數(shù)據(jù)的多個傳輸時隙314、 316、 318。 通常通過協(xié)調(diào)器來為每個超幀執(zhí)行信道時間預定，并在信標幀312中 傳遞信道時間預定?？梢灾付ㄔO(shè)備202-206和設(shè)備214-216中的任何 一個設(shè)備為協(xié)調(diào)器。如果設(shè)備202-206和設(shè)備214-216在不同的WPAN 中，則可以指定設(shè)備202-206之一和設(shè)備214-216之一為協(xié)調(diào)器(未示 出)。通常分配每個信道時間塊用于單向流(例如，從發(fā)射設(shè)備到接收 設(shè)備)。
在高密度企業(yè)環(huán)境中，單獨設(shè)備的位置、天線類型及其取向決定 著設(shè)備所受到的干擾電平。因此，不同設(shè)備成功接收傳輸?shù)哪芰S著時間變化。在TDMA系統(tǒng)中，超幀調(diào)度往往遵循重復才莫式。此后， 對于每個信道時間塊，在某種程度上可以預測由于鄰近WPAN造成的 千擾。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，TDMA系統(tǒng)以將接收設(shè)備處的千擾電 平減到最小并且從而將WPAN吞吐量增至最大的方式調(diào)度傳輸。具體 來說，千擾減輕方案允許協(xié)調(diào)器采集來自其網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的干擾信 息?？衫么诵畔硪詫⒚總€接收機所受到的干擾減到最小的方式調(diào)
度傳輸。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，為了優(yōu)化對鏈路的信道時間塊分配， 在每個鏈路的基礎(chǔ)上識別并傳送接收設(shè)備處的干擾電平。對于系統(tǒng)中 的每個鏈路，接收機通知協(xié)調(diào)器有關(guān)在被調(diào)度用于接收的所有信道時 間塊期間所受到的干擾電平(噪聲強度或功率)。對于活動的(active)信 道時間塊，接收i殳備監(jiān)測所經(jīng)受的SNR(信噪比)，并且稍后通知協(xié)調(diào) 器所監(jiān)測的電平。表l示出單獨鏈路的通用干擾報告格式。由設(shè)備發(fā)
送的干擾報告包含每個鏈路一個矢量，其中設(shè)備是接收機，這允許協(xié) 調(diào)器推斷對于某個鏈路哪個信道時間塊是可利用的。每個設(shè)備報告干
擾電平，而不論其源如何，該源可在相同或不同的WPAN中。例如， 對于在圖2中示出的WPAN，將通過C(對于2個鏈路)和E(對于1個 鏈路)產(chǎn)生兩個干擾報告。
表l.鏈路的示范干擾報告
信道時間塊干擾/信號質(zhì)量
信道時間塊l(不活動的)噪聲強度/功率
信道時間塊k(活動的)SNR
信道時間塊m(不活動的(non-active》噪聲強度/功率
干擾報告的發(fā)送可以在周期性基礎(chǔ)上實現(xiàn)，例如，每個接收機使 用可位于超幀末端的特別分配的信道時間塊中的時隙，如報告時隙320。或者，例如，當在考慮中的鏈路是活動的信道時間塊期間因干 擾電平的實質(zhì)改變或信號質(zhì)量降級而觸發(fā)時，可以通過帶外(OOB)控 制信道或者在非周期性基礎(chǔ)上將報告?zhèn)魉徒o協(xié)調(diào)器。 一旦報告到達協(xié) 調(diào)器，便可以在后續(xù)的超幀中實現(xiàn)對調(diào)度的必要更新。如圖所示，超 幀304包括信標322以及根據(jù)在時隙320中接收的干擾報告進行優(yōu)化 而分配用于傳送數(shù)據(jù)的多個傳輸時隙324、 326、 328。接收機產(chǎn)生新 的干擾l艮告，在時隙330中發(fā)送，并用于優(yōu)化對超幀306的調(diào)度。
通過基于干擾報告優(yōu)化調(diào)度，所公開的方案提供有效的空間重復 使用，并且允許鄰近的WPAN或者相同的WPAN內(nèi)的設(shè)備的無干擾 并行傳輸。它還在高密度環(huán)境中提高mm波WPAN的容量和整個吞 吐量，并且如果干擾電平改變，則允許提示調(diào)整超幀調(diào)度。此外，所 提出的方案支持異構(gòu)環(huán)境，在這些環(huán)境中，設(shè)備可以具有不同的天線 類型，并且因為該方案是基于簡單的集中化算法的，所以能有效實施。
圖4論證根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于流的信道時間調(diào)度優(yōu)化的 實例。圖4中示出的才莫型包括多個超幀402、 404和406。系統(tǒng)可以包 括多個復合流，其中每個復合流包括一個或多個單向流。此外，單個 設(shè)備可以參與多個流。為了改善空間重復使用， 一對多(one-to-many) 流可以包括空間上緊鄰設(shè)置的設(shè)備，這些設(shè)備可能受到類似的干擾 圖。例如，呈現(xiàn)在圖2上的WPAN具有兩個復合流{C->A, C->B, A->C， B-〉C〉(一對多)和(D-〉E， E畫〉D〉(雙向)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過在相同的信道時間塊內(nèi)調(diào)度雙向或一 對多通信流，而不是為每個單向流分配單獨的塊， 一些網(wǎng)絡(luò)可顯著地 受益。如圖所示，超幀404包括用于傳送調(diào)度的信標幀412和用于數(shù) 據(jù)傳輸?shù)亩鄠€時隙414-418。每個時隙414-418包含多個流(雙向或一 對多流)以優(yōu)化吞吐量。
在一個方向發(fā)送大量數(shù)據(jù)并在另 一個方向接收確認消息的協(xié)議 (例如，傳輸控制協(xié)議TCP)可以通過允許在單個時隙中發(fā)送TCP 數(shù)據(jù)和ACK來獲得增加的吞吐量。或者，如果協(xié)調(diào)器希望輪詢一組設(shè)備或者執(zhí)行必須由該組中的所有設(shè)備確認的可靠多播，那么在一個 信道時間塊中執(zhí)行所有通信可能是更加有效的。
分配給特定復合流的信道時間塊內(nèi)的信道訪問規(guī)則由流類型確 定。如果復合流操作涉及與相同信道時間塊相關(guān)聯(lián)的兩個或兩個以上
相關(guān)的流，則指定這些流中的 一個流為主要流(primary flow)，而指定 其它流為非主要流(例如，對于雙向TCP流，TCP數(shù)據(jù)是主要流，而 TCP ACK是次要流(secondary flow))。最初，主要流的發(fā)射機具有信 道訪問控制權(quán)。通過主要流明確地激活非主要流。然后，信道訪問控 制權(quán)可以傳回到主要流，依此類推。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的另一信道使用模型。這個模型 包括超幀502，其包括信標幀512、用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄠€時隙514-518 和報告時隙520。如時隙512和516所示，可以將多個相關(guān)的流指定 給每個時隙。此外，如時隙518所示，空間重復使用允許在相同的 WPAN內(nèi)調(diào)度無干擾的并行傳輸。如圖所示，如果設(shè)備具有無干擾的 傳輸范圍，則如時隙518所示，可以同時、即在與設(shè)備D214和設(shè)備 E 216之間的通信相同的時隙中調(diào)度設(shè)備A 202和設(shè)備206 C之間的 通信。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的調(diào)度流程。在流建立過程期間， 啟動設(shè)備向協(xié)調(diào)器注冊該流，并且發(fā)送帶寬分配請求(除非啟動設(shè)備本 身就是協(xié)調(diào)器)(方框602)。協(xié)調(diào)器處理從對應單向流的接收機中采 集的干擾信息，以優(yōu)化信道時間塊的分配，從而將干擾電平減到最小 (方框606)。此外，協(xié)調(diào)器優(yōu)化對多個相關(guān)流的調(diào)度(方框606) 以及對多個非相關(guān)流的調(diào)度(方框608 )。
所公開的方案在高密度環(huán)境中提高了 mm波WPAN的容量和整 個吞吐量，同時保持協(xié)議效率和等待時間。所提出的方案減輕了干擾 并且允許鄰近的WPAN中的設(shè)備的并行傳輸。所提出的方案能基于簡 單的集中化算法有效實施。
上文描述的技術(shù)可以在用于配置計算系統(tǒng)以執(zhí)行該方法的計算機可讀介質(zhì)中實施。計算機可讀介質(zhì)可以包括例如但不局限于任何數(shù)
目的下列介質(zhì)磁存儲介質(zhì)，包括磁盤和磁帶存儲介質(zhì)；光存儲介質(zhì)， 如致密盤介質(zhì)(如CD-ROM、 CD-R等)和數(shù)字視頻盤存儲介質(zhì)；全息 存儲器；非易失性存儲器存儲介質(zhì)，包括基于半導體的存儲器單元， 如閃存、EEPROM、 EPROM、 ROM;鐵磁數(shù)字存儲器；易失性存儲 介質(zhì)，包括寄存器、緩沖器或高速緩存、主存儲器、RAM等；以及 數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，舉例來說，包括永久性和間歇性計算機網(wǎng)絡(luò)、點對點 電信設(shè)備、栽波傳輸介質(zhì)、因特網(wǎng)等。也可以使用其它各種新穎類型 的計算機可讀介質(zhì)來存儲和/或傳送本文論述的軟件模塊。計算系統(tǒng)可 以有多種形式，舉例來說，包括但不限于大型計算機、小型計算機、 服務器、工作站、個人計算機、記事本、個人數(shù)字助理、各種無線設(shè) 備和嵌入式系統(tǒng)等。典型的計算系統(tǒng)包括至少一個處理單元、相關(guān)聯(lián) 的存儲器和多個輸入/輸出(1/0)設(shè)備。計算系統(tǒng)根據(jù)程序來處理信息， 并經(jīng)由1/0設(shè)備產(chǎn)生結(jié)果輸出信息。
在特定實施例的上下文中描述了根據(jù)本發(fā)明的實現(xiàn)方式。這些實 施例是用于說明而不是用于限制的?？梢宰龀鲈S多變化、修改、添加 和改進。因此，可以為本文作為單個例子描述的組件提供多個例子。 各種組件、操作和數(shù)據(jù)存儲之間的邊界在一定程度上是任意的，并且 在特定的說明性配置上下文中示出具體的操作?？深A想其它功能性分 配，并且它們落在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。最后，在各種配置中作為 分離組件呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和功能性可以作為組合的結(jié)構(gòu)或組件實現(xiàn)。這些 和其它變化、修改、添加和改進可以落在如隨附權(quán)利要求所限定的本 發(fā)明的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種方法，包括注冊一個或多個傳輸流，其中傳輸流包括從發(fā)射設(shè)備到接收設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸；接收所述一個或多個傳輸流中的至少一個傳輸流的帶寬請求；將所述一個或多個傳輸流中的所述至少一個傳輸流調(diào)度到超幀中的時隙；接收來自一個或多個設(shè)備的干擾報告；以及基于來自所述一個或多個設(shè)備的干擾報告，為后續(xù)超幀優(yōu)化傳輸調(diào)度以將干擾減到最小并將帶寬增至最大。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述調(diào)度包括將兩個或兩個 以上流指定給相同的時隙。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述調(diào)度包括將主要流指定 給時隙，其中所述主要流在所述時隙內(nèi)協(xié)調(diào)任何次要流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述調(diào)度包括將所述一個或 多個傳輸流中的所述至少一個傳輸流指定給時隙，在所述時隙中，未 注冊流是活動的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述干擾報告包括在所述一 個或多個設(shè)備中的一個設(shè)備是活動的時間周期期間的干擾信息以及 在所述一個或多個設(shè)備中的所述一個設(shè)備是不活動的時間周期期間 的干擾信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在所述一個或多個設(shè)備中的 所述一個設(shè)備是活動的時間周期期間的干擾信息包括信噪比信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在所述一個或多個設(shè)備中的 所述一個設(shè)備是不活動的時間周期期間的干擾信息包括噪聲強度和 功率信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在預先調(diào)度的時隙期間接收所述干擾^艮告。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在帶外信道上接收所述干擾 報告。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或多個傳輸流是 定向通信。
11. 一種裝置，包括 天線系統(tǒng)；接收機，用于在所述天線系統(tǒng)上接收一個或多個傳輸流的帶寬請 求；以及調(diào)度器，用于為超幀優(yōu)化傳輸調(diào)度以將干擾減到最小并將帶寬增 至最大。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括用于注冊所述一個或多 個傳輸流的所述調(diào)度器，其中傳輸流包括從發(fā)射設(shè)備到接收設(shè)備的數(shù) 據(jù)傳輸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括用于將兩個或兩個以上 流指定給相同時隙的所述調(diào)度器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括用于將主要流指定給時 隙的所述調(diào)度器，其中所述主要流在所述時隙內(nèi)協(xié)調(diào)任何次要流。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述接收機還接收干擾才艮告； 并且所述調(diào)度器還處理所述干擾報告，并基于所述干擾報告優(yōu)化所述 傳輸調(diào)度。
全文摘要
簡要來說，公開一種用于在mm波無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)中避免干擾并改善信道效率的機制。具體來說，跟蹤各個時間周期期間的干擾信息，并利用該干擾信息來優(yōu)化傳輸調(diào)度。此外，提供一種通過在多個發(fā)射設(shè)備中分配時隙協(xié)調(diào)職責來改善通信等待時間的機制。
文檔編號H04W72/08GK101562893SQ20091013874
公開日2009年10月21日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者A·凱塞爾曼, Y·巴赫拉赫 申請人:英特爾公司