專利名稱：無線網(wǎng)絡(luò)中帶固定通知時隙的定向帶寬預(yù)留的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)中的裝置和方法，具體來說，適于無線網(wǎng)絡(luò)中具有固定通知 時隙的定向帶寬預(yù)留的裝置和方法。
背景技術(shù)：
60GHz的頻帶中未獲許可的頻譜7GHz的可用性為Multi-Gigabit室內(nèi)無線個人區(qū) 域網(wǎng)(WPAN)提供了潛在的可能。要求大帶寬的應(yīng)用包括未壓縮的高清晰(HD)視頻流，從 空中信息亭(airport kiosk) (Sync&Go)快速文件下載，以及無線顯示和對接，以上僅指出 少數(shù)。在現(xiàn)存的家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案(IEEE 802. 11 a/b/g/n和WiMedia UffB)上不能支持上 述應(yīng)用，因為所要求的數(shù)據(jù)速率遠超過這些網(wǎng)絡(luò)的能力。因而，對60GHz頻帶上操作的無線個人區(qū)域網(wǎng)中的改進和新的發(fā)展存在著強烈的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面在于一種裝置，包括無線個人區(qū)域網(wǎng)中可操作的收發(fā)信機，其 中所述收發(fā)信機被配置為與協(xié)調(diào)器和至少一個接收器進行通信；以及其中所述收發(fā)信機和 所述協(xié)調(diào)器通過以下方式使用采用基于爭用的時隙的空閑信道時間塊的定向預(yù)留由所述 收發(fā)信機均勻地隨機選擇爭用時隙并且使用指向所述協(xié)調(diào)器的定向傳輸傳送指定請求的 預(yù)留時段的帶寬預(yù)留請求消息。本發(fā)明的第二方面在于一種方法，包括使用無線個人區(qū)域網(wǎng)中可操作的收發(fā)信 機與協(xié)調(diào)器和至少一個接收器進行通信；以及其中所述收發(fā)信機和所述協(xié)調(diào)器通過以下方 式使用采用基于爭用的時隙的空閑信道時間塊的定向預(yù)留由所述收發(fā)信機均勻地隨機選 擇爭用時隙并且使用指向所述協(xié)調(diào)器的定向傳輸傳送指定請求的預(yù)留時段的帶寬預(yù)留請 求消息。


在說明書的結(jié)束部分具體指出作為本發(fā)明的主題，并明確要求保護其權(quán)利。然而， 通過結(jié)合附圖參照以下詳細描述，可透徹理解關(guān)于操作的結(jié)構(gòu)和方法的本發(fā)明，連同其對 象、特征和優(yōu)點，附圖中圖1提供了本發(fā)明的一個實施例中的超幀調(diào)度的一個示例；圖2描述了本發(fā)明的一個實施例中的定向帶寬預(yù)留機制；圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定向帶寬預(yù)留流程；及圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的帶有波束形成接收的定向帶寬預(yù)留機制。要意識到，為了簡單而清楚地描述，上述附圖中示出的元件不必按比例畫出。舉例 說明，為了清楚起見，一些元件的尺寸相對于其它元件的尺寸進行了放大。進一步說，在認 為適當時，附圖中參考標號被重復使用以指示對應(yīng)的或相似的元件。
具體實施例方式在以下的詳細描述中，為提供本發(fā)明的透徹理解，提出了大量的特定細節(jié)。本領(lǐng)域 技術(shù)人員將明白，即使沒有這些特定細節(jié)，本發(fā)明也能被實施。在其它實例中，眾所周知的 方法、過程、組件和電路沒有詳細描述，以免影響本發(fā)明的理解。盡管本發(fā)明的實施例不限于此方面，論述所利用的術(shù)語如下，比如，“處理”、“計 算”、“確定”、“建立”、“分析”、“檢查”、或相類似的，可指關(guān)于計算機、計算平臺、計算系統(tǒng)、或 其它電子計算裝置的操作和/或過程，將表示為從計算機的寄存器和/或存儲器中的物理 (例如，電子)量的數(shù)據(jù)操控和/或轉(zhuǎn)換為相似地表示為計算機的寄存器和/或存儲器或能 存儲執(zhí)行操作和/或過程的指令的其它信息存儲介質(zhì)的物理量的其它數(shù)據(jù)。盡管本發(fā)明的實施例不限于此方面，在此使用的術(shù)語“復數(shù)”或“復數(shù)個”，可包括 “多個”或“兩個或更多個”。術(shù)語“復數(shù)”或“復數(shù)個”可在說明書中通篇使用以便描述兩個 或更多個組件、設(shè)備、元件、單元、參數(shù)等。舉例說明，“復數(shù)個站”可包括兩個或者更多個站。毫米波通信鏈路相比較那些更低的頻率(例如2. 4GHz和5GHz的頻帶)在鏈路預(yù) 算方面受到了更多的挑戰(zhàn)，原因在于它所固有的因氧吸收引起的絕緣，這使信號在長的范 圍內(nèi)衰減，原因還在于它的短波長，這提供了通過障礙物(如墻壁和天花板)時高度衰減。 在許多情況下，優(yōu)選使用定向天線進行點對點的高速數(shù)據(jù)傳輸。執(zhí)行定向傳輸?shù)脑O(shè)備可達 到更大的范圍(以減輕鏈路預(yù)算問題)，以及更好地聚集吞吐量和空間重用，而在空間上分 離的某些成對的設(shè)備能同時進行通信。覆蓋寬范圍角度以提供全向覆蓋的定向天線模式通 常被用于幫助鄰居發(fā)現(xiàn)和波束控制判定。此外，設(shè)備支持的天線有以下若干類型非可訓練 天線(Non-Trainable Antenna)、扇形天線或相位陣列天線。在傳統(tǒng)的60GHz無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)中，使用不支持并行傳輸?shù)臅r分多址 (TDMA)技術(shù)來調(diào)度信道時間。信道時間預(yù)留通常由協(xié)調(diào)器為每一個超幀(TDMA中的基本時 分)執(zhí)行，并且在如圖1所示的信標幀中傳遞，概括為100，帶有超幀n-1 110、超幀η 120 和超幀η+1130。數(shù)據(jù)信道被標為140并示出信標150、預(yù)留的信道時間塊(TDMA) 160和未 預(yù)留信道時間塊(CSMA 170)。如果信道時間塊160為特定的一對設(shè)備預(yù)留，則發(fā)送器執(zhí)行高速率定向傳輸。同 時，如果信道時間塊是未被預(yù)留的170，可使用CSMA(載波偵聽多路訪問)機制訪問該信道 時間塊。不幸地，CSMA機制必須使用效率相當差的全向傳輸，并提供非常低的吞吐量?，F(xiàn) 存的媒體訪問控制(MAC)協(xié)議允許預(yù)留信道時間塊，信道時間塊僅僅從新調(diào)度在信標中通 知以后的下一個超幀開始。這導致了突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的大延遲，這不利地影響應(yīng)用性能。另 一方面，為此類業(yè)務(wù)預(yù)留備用信道時間，導致差的信道利用率。本發(fā)明的實施例通過使用定向傳輸增加了帶寬預(yù)留效率。本發(fā)明還增加了吞吐 量，減少了突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的等待時間以及當信道被突發(fā)和等時連接共享的時候保持了高的 信道利用率。本發(fā)明的實施例還提供了有效的空間重用，增加了 WPAN的總的吞吐量，并且 能夠為設(shè)備節(jié)省能量，因為它們只需要在固定通知時隙期間偵聽協(xié)調(diào)器?，F(xiàn)在看概括為200示出的圖2，本發(fā)明為使用基于爭用的時隙的空閑信道時間塊 的定向預(yù)留提供了一種新的機制。圖2示出了預(yù)留的信道時間塊210、未預(yù)留信道時間塊 220和預(yù)留的信道時間塊230。擴展的未預(yù)留信道時間塊220圖解為爭用時隙1240、爭用時隙k 250，通知時隙260、已分配預(yù)留時段270、未預(yù)留信道時間塊觀0。在空閑時間信道時間 塊的開始處，有預(yù)定數(shù)量k個爭用時隙被設(shè)備用于向協(xié)調(diào)器傳送帶寬預(yù)留請求，之后是在 有準許(granted)的帶寬預(yù)留的情況下協(xié)調(diào)器用來通知準許的帶寬預(yù)留的通知時隙。希望 預(yù)留未分配信道時間塊的發(fā)送器能均勻地隨機選擇爭用時隙之一并且使用指向協(xié)調(diào)器的 定向傳輸傳送指定了請求的預(yù)留時段的帶寬預(yù)留請求消息。爭用時隙持續(xù)時間必須足夠長 以容納這種傳輸。協(xié)調(diào)器使用帶有帶寬準許消息的定向或(準)全向傳輸響應(yīng)發(fā)送器和/ 或其它設(shè)備，其中帶寬準許消息指定鏈路的收發(fā)信機(本文中也稱為本發(fā)明的實施例中的 發(fā)送器)和已分配預(yù)留時段，此預(yù)留時段可小于或等于請求的時段。如果多個發(fā)送器(或 收發(fā)信機)成功進行了請求傳輸，所述協(xié)調(diào)器選擇它們中的一個。爭用時隙的數(shù)量k可是 固定的(例如k =幻或由協(xié)調(diào)器在信標幀中通知。協(xié)調(diào)器還可允許某些無干擾的鏈路利 用在所述帶寬準許消息中指定的已分配信道時間塊。在這種情況下，帶寬準許消息必須到 達所有相關(guān)的設(shè)備。在圖3中300處示出本發(fā)明的一個實施例中的消息流。在340處發(fā)送 器320向協(xié)調(diào)器330發(fā)送定向帶寬請求，在350處協(xié)調(diào)器330發(fā)送BW準許(全向/定向)。 在360處發(fā)送器320向接收器310定向地傳送數(shù)據(jù)。如果在爭用時隙期間，協(xié)調(diào)器使用波束成形(定向)或全向天線來接收，則本發(fā)明 行得通。然而，對于全向天線，協(xié)調(diào)器的接收容易受到干擾。同時，帶寬預(yù)留機制可對于波 束成形的接收進行改進?；镜?，爭用時隙為了僅容納前同步碼的傳輸而縮短，從而允許協(xié) 調(diào)器執(zhí)行天線訓練以及鎖定到定向信號。前同步碼之后可以是帶寬預(yù)留請求消息的定向傳 輸。盡管請求消息的傳輸可能與隨后傳送的消息在時間上沖突，波束成形接收將協(xié)調(diào)器將 成功地接收帶寬預(yù)留請求的可能性最大化，該帶寬預(yù)留請求與為了傳輸而選擇的第一爭用 時隙相關(guān)聯(lián)。此外，該修改的附加的優(yōu)點在于因為不超過一個發(fā)送器能夠成功，協(xié)調(diào)器不需 要執(zhí)行多個接收到的請求之間的仲裁。波束成形接收的經(jīng)修改機制在圖4中被示出，在400 中具有預(yù)留的信道時間塊410、未預(yù)留信道時間塊420和預(yù)留的信道時間塊430。未預(yù)留信 道時間塊420的展開圖中，示出了爭用幀1 450、爭用幀k 440、通知時隙460、已分配預(yù)留時 段470和未預(yù)留信道時間塊480。在本發(fā)明的實施例中，兩個擴展被加入。第一，帶寬預(yù)留請求消息可請求某個時間 段，該時間段長于在考慮中的未分配信道時間塊中的可用時間，以及協(xié)調(diào)器可為發(fā)送器預(yù) 留請求的時間和以后的實際分配時間之間的時間差，而無須發(fā)送額外的帶寬預(yù)留請求。第 二，如果WPAN中產(chǎn)生突發(fā)業(yè)務(wù)的設(shè)備數(shù)量不超過爭用時隙的數(shù)量，則協(xié)調(diào)器通過在信標幀 中進行宣告而使每一個此類設(shè)備與專用的爭用時隙相關(guān)聯(lián)，從而消除爭用。雖然在這里描述和闡釋了本發(fā)明的某些特征，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，許多修改、 替代、改變和等同變型都可能出現(xiàn)。因此，可以理解所附權(quán)利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明的實 質(zhì)精神內(nèi)的的所有那些修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括無線個人區(qū)域網(wǎng)中可操作的收發(fā)信機，其中所述收發(fā)信機被配置為與協(xié)調(diào)器和至少一 個接收器進行通信；以及其中所述收發(fā)信機和所述協(xié)調(diào)器通過以下方式使用采用基于爭用的時隙的空閑信道 時間塊的定向預(yù)留由所述收發(fā)信機選擇爭用時隙并且使用指向所述協(xié)調(diào)器的定向傳輸傳 送指定請求的預(yù)留時段的帶寬預(yù)留請求消息。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中在所述空閑時間信道時間塊的開始處，有被設(shè)備用 于向協(xié)調(diào)器傳送帶寬預(yù)留請求的預(yù)定數(shù)量的爭用時隙，之后是有準許的帶寬預(yù)留的情況下 所述協(xié)調(diào)器用來通知所述準許的帶寬預(yù)留的通知時隙。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述爭用時隙持續(xù)時間必須足夠長以容納傳輸。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述協(xié)調(diào)器使用帶有指定鏈路和已分配預(yù)留時段的 帶寬準許消息的定向或準全向傳輸來響應(yīng)所述收發(fā)信機和/或其它設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中如果多個發(fā)送器請求傳輸成功，所述協(xié)調(diào)器選擇它 們中的一個。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中爭用時隙的數(shù)量可以是固定的或由所述協(xié)調(diào)器在信 標幀中通知以及所述協(xié)調(diào)器也可允許某些無干擾的鏈路利用所述帶寬準許消息中指定的 已分配信道時間塊。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述協(xié)調(diào)器將定向天線用于爭用時隙期間的接收， 其方式是通過縮短爭用時隙以僅容納前同步碼的傳輸，從而允許所述協(xié)調(diào)器執(zhí)行天線訓練 和鎖定定向信號，以及其中所述前同步碼之后是帶寬預(yù)留請求消息的定向傳輸。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中帶寬預(yù)留請求消息可請求長于在考慮中的未分配信 道時間塊中的可用時間的時間段以及所述協(xié)調(diào)器可為所述收發(fā)信機預(yù)留請求的時間和以 后實際分配的時間之間的時間差，而無須發(fā)送額外的帶寬預(yù)留請求。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中如果所述WPAN中產(chǎn)生突發(fā)業(yè)務(wù)的設(shè)備數(shù)量不超過爭 用時隙的數(shù)量，則所述協(xié)調(diào)器可通過在信標幀中進行宣告而將每一個上述設(shè)備與專用的爭 用時隙相關(guān)聯(lián)，由此消除爭用。
10.一種方法，包括使用無線個人區(qū)域網(wǎng)中可操作的收發(fā)信機與協(xié)調(diào)器和至少一個接收器進行通信；以及其中所述收發(fā)信機和所述協(xié)調(diào)器通過以下方式使用采用基于爭用的時隙的空閑信道 時間塊的定向預(yù)留由所述收發(fā)信機選擇爭用時隙并且使用指向所述協(xié)調(diào)器的定向傳輸傳 送指定請求的預(yù)留時段的帶寬預(yù)留請求消息。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括在所述空閑時間信道時間塊的開始處預(yù)定 多個被設(shè)備用于向所述協(xié)調(diào)器傳送帶寬預(yù)留請求的爭用時隙，之后是在有準許的帶寬預(yù)留 的情況下所述協(xié)調(diào)器用來通知所述準許的帶寬預(yù)留的通知時隙。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括要求所述爭用時隙持續(xù)時間足夠長以容納 傳輸。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括所述協(xié)調(diào)器使用帶有指定鏈路和已分配預(yù) 留時段的帶寬準許消息的定向或準全向傳輸響應(yīng)所述收發(fā)信機和/或其它設(shè)備，所述已分 配預(yù)留時段能夠小于或等于請求的時段。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中如果多個發(fā)送器請求傳輸成功，所述協(xié)調(diào)器選擇 它們中的一個。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中爭用時隙的數(shù)量可以是固定的或由所述協(xié)調(diào)器在 信標幀中通知以及所述協(xié)調(diào)器還可允許某些無干擾的鏈路利用在所述帶寬準許消息中指 定的已分配信道時間塊。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括所述協(xié)調(diào)器將定向天線用于爭用時隙期間 的接收，其方式是通過縮短爭用時隙以僅容納前同步碼的傳輸，從而允許所述協(xié)調(diào)器執(zhí)行 天線訓練和鎖定定向信號，以及其中所述前同步碼之后是帶寬預(yù)留請求消息的定向傳輸。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，通過帶寬預(yù)留請求消息請求長于在考慮中的未分配信 道時間塊中的可用時間的時間段，以及所述協(xié)調(diào)器為所述收發(fā)信機預(yù)留請求的時間和以后 實際分配的時間之間的時間差而無須發(fā)送額外的帶寬預(yù)留請求。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括如果所述WPAN中產(chǎn)生突發(fā)業(yè)務(wù)的設(shè)備數(shù) 量不超過爭用時隙的數(shù)量，所述協(xié)調(diào)器通過在信標幀中進行宣告將每一個設(shè)備與專用的爭 用時隙相關(guān)聯(lián)，從而消除爭用。
19.一種機器可訪問介質(zhì)，其在被訪問時提供促使機器執(zhí)行包括如下步驟的操作的指令將無線個人區(qū)域網(wǎng)中可操作的收發(fā)信機配置用于與協(xié)調(diào)器和至少一個接收器通信；以及將所述收發(fā)信機和所述協(xié)調(diào)器配置用于通過以下方式使用采用基于爭用的時隙的空 閑信道時間塊的定向預(yù)留由所述收發(fā)信機選擇爭用時隙并且使用指向所述協(xié)調(diào)器的定向 傳輸傳送指定請求的預(yù)留時段的帶寬預(yù)留請求消息。
20.如權(quán)利要求19所述的機器可訪問介質(zhì)，進一步包括促使所述機器執(zhí)行進一步包括 如下步驟的操作的所述指令在所述空閑時間信道時間塊的開始處預(yù)定多個被設(shè)備用于向 所述協(xié)調(diào)器傳送帶寬預(yù)留請求的爭用時隙，之后是在有準許的帶寬預(yù)留的情況下所述協(xié)調(diào) 器用來通知所述準許的帶寬預(yù)留的通知時隙。
21.如權(quán)利要求19所述的機器可訪問介質(zhì)，進一步包括促使所述機器執(zhí)行進一步包括 如下步驟的操作的所述指令要求所述爭用時隙持續(xù)時間足夠長以容納傳輸。
22.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中爭用時段在所述協(xié)調(diào)器在信標中宣告它們的情況 下能夠位于空閑信道時間塊的開始處以及中部。
全文摘要
本發(fā)明為無線網(wǎng)絡(luò)中帶固定通知時隙的定向帶寬預(yù)留的裝置和方法，一個實施例提供了一種裝置，包括在無線個人區(qū)域網(wǎng)中可操作的收發(fā)信機，其中所述收發(fā)信機被配置為與協(xié)調(diào)器和至少一個接收器進行通信；以及其中所述收發(fā)信機和所述協(xié)調(diào)器使用采用基于爭用的時隙的空閑信道時間塊的定向預(yù)留，其方式是通過所述收發(fā)信機均勻地隨機選擇爭用時隙并且使用指向所述協(xié)調(diào)器的定向傳輸傳送指定了被請求的預(yù)留時段的帶寬預(yù)留請求消息。
文檔編號H04W74/08GK102065492SQ201110025130
公開日2011年5月18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, S·特賴寧, Y·巴赫拉赫 申請人:英特爾公司