專利名稱：無線網(wǎng)絡(luò)中帶固定通知時(shí)隙的定向帶寬預(yù)留的裝置和方法
無線網(wǎng)絡(luò)中帶固定通知時(shí)隙的定向帶寬預(yù)留的裝置和方法 絲領(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，涉及無線網(wǎng)絡(luò)中 帶固定通知時(shí)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的應(yīng)用為Multi-Gigabit室 內(nèi)無線個(gè)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，以上僅指出部分。在現(xiàn)存的家 庭網(wǎng)絡(luò)解決方案(IEEE 802.11 a/b/g/n和WiMediaUWB)中不能支持上 述應(yīng)用，因?yàn)樗蟮臄?shù)據(jù)速率遠(yuǎn)超過這些網(wǎng)絡(luò)的能力。
因而，對60 GHz頻帶上操作的無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)中的改進(jìn)和新的發(fā) 展存在著強(qiáng)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，包括可操作于無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng) 中的收發(fā)信機(jī)，其中所述收發(fā)信機(jī)被配置為與協(xié)調(diào)器和至少 一個(gè)接收 器進(jìn)行通信；以及其中所述收發(fā)信機(jī)和所述協(xié)調(diào)器通過以下方式使用 采用基于爭用時(shí)隙的空閑信道時(shí)間塊的定向預(yù)留由所述收發(fā)信機(jī)均 勻地隨機(jī)選擇爭用時(shí)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(shí)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，包括使用可操作于無線個(gè)人區(qū) 域網(wǎng)中的收發(fā)信機(jī)與協(xié)調(diào)器和至少一個(gè)接收器進(jìn)行通信；以及其中所 述收發(fā)信機(jī)和所述協(xié)調(diào)器通過以下方式使用采用基于爭用時(shí)隙的空閑信道時(shí)間塊的定向預(yù)留由所述收發(fā)信機(jī)均勻地隨機(jī)選擇爭用時(shí)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(shí)段的帶寬預(yù) 留請求消息。


在說明書的結(jié)束部分明顯地指出作為本發(fā)明的主題，并明確要求 保護(hù)其權(quán)利。然而，通過結(jié)合附圖參照以下詳細(xì)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(diǎn)，附圖中 圖1提供了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的超幀調(diào)度的一個(gè)示例； 圖2描述了本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例中的定向帶寬預(yù)留機(jī)制； 圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施例的帶有波束形成接收的定向 帶寬預(yù)留機(jī)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(jìn)行了放大。進(jìn)一步說，在認(rèn)為適當(dāng)時(shí)，附圖中參考標(biāo)號 -故重復(fù)使用以指示對應(yīng)的或相似的元件。
具體實(shí)施例方式
在以下的詳細(xì)描述中，為提供本發(fā)明的透徹理解，提出了大量的 特定細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，即使沒有這些特定細(xì)節(jié)，本發(fā)明 也能被實(shí)施。在其它實(shí)例中，眾所周知的方法、過程、組件和電路沒 有詳細(xì)描述，以免影響本發(fā)明的理解。
盡管本發(fā)明的實(shí)施例不限于此方面，論述所利用的術(shù)語如下，比 如，"處理"、"計(jì)算"、"確定"、"建立"、"分析"、"檢查"、 或相類似的，可指關(guān)于計(jì)算機(jī)、計(jì)算平臺、計(jì)算系統(tǒng)、或其它電子計(jì) 算裝置的操作和/或過程，將表示為從計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的寄
6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(shí)施例不限于此方面，在此使用的術(shù)語"復(fù)數(shù)"或 "復(fù)數(shù)個(gè)"，可包括"多個(gè)"或"兩個(gè)或更多個(gè)"。術(shù)語"復(fù)數(shù)"或 "復(fù)數(shù)個(gè)"可在說明書中通篇使用以便描述兩個(gè)或更多個(gè)組件、設(shè)備、
元件、單元、參數(shù)等。舉例說明，"復(fù)數(shù)個(gè)站"可包括兩個(gè)或者更多個(gè)站。
毫米波通信鏈路相比較那些更低的頻率(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)，因?yàn)樗逃械囊蜓跷找?的絕緣，這使信號在長的范圍內(nèi)衰減，以及它的短波長，這提供了通 過障礙物(如墻壁和天花板)時(shí)高度衰減。在許多情況下，更優(yōu)先使用
定向天線進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的高速數(shù)據(jù)傳輸。執(zhí)行定向傳輸?shù)脑O(shè)備可達(dá)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)備之間能同時(shí)進(jìn)行通信。覆蓋寬范圍 角度以提供全向覆蓋的定向天線^t式通常^f皮用于幫助鄰近發(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(xùn)練天線 (Non-TrainableAnte皿a)、扇形天線或相位陣列天線。
在傳統(tǒng)的60GHz無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)中，使用不支持并行傳 輸?shù)臅r(shí)分多址(TDMA)技術(shù)來調(diào)度信道時(shí)間。信道時(shí)間預(yù)留通常由協(xié)調(diào) 器為每一個(gè)超幀(TDMA中的基本時(shí)分)執(zhí)行，并且在如圖1所示的信 標(biāo)幀中傳遞，概括為100，帶有超幀n-l 110、超幀n120和超幀n+l 130。數(shù)據(jù)信道^皮標(biāo)為140并示出信標(biāo)150、預(yù)留的信道時(shí)間塊 (TDMA)160和未預(yù)留信道時(shí)間塊(CSMA 170)。
如果信道時(shí)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(shí)，如果信道時(shí)間塊是未被預(yù)留的170,可使用 CSMA(載波監(jiān)聽多路訪問)機(jī)制進(jìn)行訪問該信道時(shí)間塊。不幸地， CSMA機(jī)制必須使用效率相當(dāng)差的全向傳輸，并提供非常低的吞吐量。 現(xiàn)存的i某體訪問控制(MAC)協(xié)議允許預(yù)留信道時(shí)間塊，信道時(shí)間塊僅僅從新調(diào)度在信標(biāo)中通知以后的下一個(gè)超幀開始。由于突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 導(dǎo)致了大的延遲，這又影響應(yīng)用性能。另一方面，為此類業(yè)務(wù)預(yù)留備 用信道時(shí)間，導(dǎo)致差的信道利用率。
本發(fā)明的實(shí)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(shí)間以及當(dāng)信道被突發(fā) 和等時(shí)連接共享的時(shí)候保持了高的信道利用率。本發(fā)明的實(shí)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?yàn)樵O(shè)備 節(jié)省能量，因?yàn)樗鼈冎恍枰诠潭ㄍㄖ獣r(shí)隙期間偵聽協(xié)調(diào)器。
現(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(shí)隙的 空閑信道時(shí)間塊的定向預(yù)留提供了一種新的機(jī)制。圖2示出了預(yù)留的 信道時(shí)間塊210、未預(yù)留信道時(shí)間塊220和預(yù)留的信道時(shí)間塊230。擴(kuò) 展的未預(yù)留信道時(shí)間塊220圖解為爭用時(shí)隙1 240、爭用時(shí)隙k 250, 通知時(shí)隙260、已分配預(yù)留時(shí)羊殳270、未預(yù)留信道時(shí)間塊280。在空閑 時(shí)間信道時(shí)間塊的開始處，有預(yù)定數(shù)量k個(gè)爭用時(shí)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(zhǔn)許(granted)的帶寬預(yù)留的情況下 協(xié)調(diào)器用來通知準(zhǔn)許的帶寬預(yù)留的通知時(shí)隙。希望預(yù)留未分配信道時(shí) 間塊的發(fā)送器能均勻地隨機(jī)選擇爭用時(shí)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(shí)段的帶寬預(yù)留請求消息。爭用時(shí)隙 持續(xù)時(shí)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(zhǔn)許消息 的定向或(準(zhǔn))全向傳輸響應(yīng)發(fā)送器和/或其它設(shè)備，其中帶寬準(zhǔn)許消息 指定鏈路的收發(fā)信機(jī)(本文中也稱為本發(fā)明的實(shí)施例中的發(fā)送器)和已 分配預(yù)留時(shí)段，此預(yù)留時(shí)段可小于或等于請求的時(shí)段。如果多個(gè)發(fā)送 器(或收發(fā)信機(jī))成功進(jìn)行了請求傳輸，所述協(xié)調(diào)器選擇它們中的一個(gè)。 爭用時(shí)隙的數(shù)量k可是固定的(如1^=3)或由協(xié)調(diào)器在信標(biāo)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(zhǔn)許消息中指定的已 分配信道時(shí)間塊。在這種情況下，帶寬準(zhǔn)許消息必須到達(dá)所有相關(guān)的 設(shè)備。在圖3中300處示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(zhǔn)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(shí)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(shí)，帶寬預(yù)留機(jī)制可對于波束成形的接收進(jìn)行改進(jìn)?；?地，爭用時(shí)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(xùn)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(shí)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(shí)隙相關(guān)聯(lián)。 此外，該修改的附加的優(yōu)點(diǎn)在于因?yàn)椴怀^一個(gè)發(fā)送器能夠成功，協(xié) 調(diào)器不需要執(zhí)行多個(gè)接收到的請求之間的仲裁。波束成形接收的經(jīng)修 改機(jī)制在圖4中-皮示出，在400中具有預(yù)留的信道時(shí)間塊410、未預(yù) 留信道時(shí)間塊420和預(yù)留的信道時(shí)間塊430。未預(yù)留信道時(shí)間塊420 的展開圖中，示出了爭用幀1 450、爭用幀k 440、通知時(shí)隙460、已 分配預(yù)留時(shí)段470和未預(yù)留信道時(shí)間塊480。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，兩個(gè)擴(kuò)展^皮加入。第一，帶寬預(yù)留請求消 息可請求某個(gè)時(shí)間段，該時(shí)間段長于在考慮中的未分配信道時(shí)間塊中 的可用時(shí)間，以及協(xié)調(diào)器為發(fā)送器預(yù)留請求的時(shí)間和以后的實(shí)際分配 時(shí)間之間的時(shí)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(shí)隙的數(shù)量，則協(xié)調(diào)器 通過在信標(biāo)幀中進(jìn)行宣布而使每一個(gè)此類設(shè)備與專用的爭用時(shí)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(shí)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，包括可操作于無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)中的收發(fā)信機(jī)，其中所述收發(fā)信機(jī)被配置為與協(xié)調(diào)器和至少一個(gè)接收器進(jìn)行通信；以及其中所述收發(fā)信機(jī)和所述協(xié)調(diào)器通過以下方式使用采用基于爭用時(shí)隙的空閑信道時(shí)間塊的定向預(yù)留由所述收發(fā)信機(jī)均勻地隨機(jī)選擇爭用時(shí)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(shí)段的帶寬預(yù)留請求消息。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中在所述空閑時(shí)間信道時(shí)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(shí)隙，之后是有準(zhǔn)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(zhǔn) 許的帶寬預(yù)留的通知時(shí)隙。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述爭用時(shí)隙持續(xù)時(shí)間必須足 夠長以容納傳輸。
4. 如權(quán)利要求l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(shí)段的帶寬準(zhǔn)許消息的定向或準(zhǔn)全向傳輸來響應(yīng)所述收 發(fā)信機(jī)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(gè)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(gè)。
6. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中爭用時(shí)隙的數(shù)量可以是固定的 或由所述協(xié)調(diào)器在信標(biāo)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(zhǔn)許消息中指定的已分配信道時(shí)間塊。
7. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述協(xié)調(diào)器將定向天線用于爭 用時(shí)隙期間的接收，其方式是通過縮短爭用時(shí)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(xùn)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l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(shí)間塊中的可用時(shí)間的時(shí)間段以及所述協(xié)調(diào)器 可為所述收發(fā)信機(jī)預(yù)留請求的時(shí)間和以后實(shí)際分配的時(shí)間之間的時(shí)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(shí)隙的數(shù)量，則所述協(xié)調(diào)器通過在信標(biāo)幀 中進(jìn)行宣告而將每一個(gè)上述設(shè)備與專用的爭用時(shí)隙相關(guān)聯(lián)，由此消除 爭用。
10. —種方法，包括使用可操作于無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)中的收發(fā)信機(jī)與協(xié)調(diào)器和至少 一個(gè) 接收器進(jìn)行通信；以及其中所述收發(fā)信機(jī)和所述協(xié)調(diào)器通過以下方式使用釆用基于爭用 時(shí)隙的空閑信道時(shí)間塊的定向預(yù)留由所述收發(fā)信機(jī)均勻地隨機(jī)選擇 爭用時(shí)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(shí) 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(jìn)一步包括在所述空閑時(shí)間信道 時(shí)間塊的開始處預(yù)定多個(gè)被設(shè)備用于向協(xié)調(diào)器傳送帶寬預(yù)留請求的爭 用時(shí)隙，之后是在有準(zhǔn)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(zhǔn)許的帶寬預(yù)留的通知時(shí)隙。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括要求所述爭用時(shí)隙持 續(xù)時(shí)間足夠長以容納傳輸。
13. 如權(quán)利要求IO所述的方法，進(jìn)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(shí)段的帶寬準(zhǔn)許消息的定向或準(zhǔn)全向傳輸響應(yīng) 所述收發(fā)信機(jī)和/或其它設(shè)備。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中如果多個(gè)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(gè)。
15. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中爭用時(shí)隙的數(shù)量可以是固定 的或由所述協(xié)調(diào)器在信標(biāo)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(zhǔn)許消息中指定的已分配信道時(shí)間塊。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括所述協(xié)調(diào)器將定向天 線用于爭用時(shí)隙期間的接收，其方式是通過縮短爭用時(shí)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(xùn)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IO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(shí)間塊中的可用時(shí)間的時(shí)間段，以及所述協(xié)調(diào) 器為所述收發(fā)信機(jī)預(yù)留請求的時(shí)間和以后實(shí)際分配的時(shí)間之間的時(shí)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所述的裝置，進(jìn)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(shí)隙的數(shù)量，所述協(xié)調(diào)器通過 在信標(biāo)幀中進(jìn)行宣告將每一個(gè)設(shè)備與專用的爭用時(shí)隙相關(guān)聯(lián)，從而消 除爭用。
全文摘要
本發(fā)明無線網(wǎng)絡(luò)中帶固定通知時(shí)隙的定向帶寬預(yù)留的裝置和方法，一個(gè)實(shí)施例提供了一種裝置，包括可操作于無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)的一個(gè)收發(fā)信機(jī)，其中所述收發(fā)信機(jī)被配置為與協(xié)調(diào)器和至少一個(gè)接收器進(jìn)行通信；以及其中所述收發(fā)信機(jī)和所述協(xié)調(diào)器使用采用基于爭用時(shí)隙的空閑信道時(shí)間塊的定向預(yù)留，通過所述收發(fā)信機(jī)統(tǒng)一地隨機(jī)選擇爭用時(shí)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(shí)段的帶寬預(yù)留請求消息。
文檔編號H04W16/28GK101562819SQ200910130800
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, S·特賴寧, Y·巴赫拉赫 申請人:英特爾公司