CN101657996B

CN101657996B - 无线网络中信道时间分配和访问控制的方法和系统

Info

Publication number: CN101657996B
Application number: CN200780052615.7A
Authority: CN
Inventors: 邵怀荣; 哈基拉特·辛格; 敖超
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2027-05-18
Also published as: US8325686B2; US20070253391A1; CN101657996A; EP2165486A4; JP5113241B2; KR101401970B1; WO2008126958A1; EP2165486B1; EP2165486A1; KR20100014058A; JP2010525651A

Abstract

提供了一种用于无线网络中通信的信道时间分配和访问控制处理。信道时间被划分为信道时间块(CTB)，CTB包括一个或多个保留的CTB和一个或多个未保留的CTB。执行调度，其中，为同步流保留一个或多个周期性的、相同大小的CTB。动态CTB扩展和截断允许灵活的信道时间分配。

Description

无线网络中信道时间分配和访问控制的方法和系统

技术领域

本发明总体涉及通信网络，具体地讲，涉及无线网络中用于通信的信道时间分配。

背景技术

随着高质量视频的增长，越来越多的电子装置(例如，消费电子装置)利用在传输带宽上可能需要大于1吉比特每秒(Gbps)的高清晰(HD)视频。这样，当在装置之间传输这样的HD视频时，传统的传输方法将HD视频压缩为其大小的一部分，以降低需要的传输带宽。随后，将压缩的视频解压缩以用于消费。然而，对于视频数据的每次压缩和随后的解压缩，可能丢失部分数据，并可能降低画面质量。

高清晰多媒体接口(HDMI)规范允许通过线缆在装置之间传送未压缩的HD信号。尽管消费电子制造商开始提供可兼容HDMI的设备，但是仍然没有能够传输未压缩的HD视频信号的合适的无线(例如，射频)技术。当连接不具有传送未压缩的HD信号的带宽并且不提供用于在60GHz频带上传输未压缩的视频的空中接口的多个装置时，无线局域网(WLAN)和类似的技术可能经受干扰问题。

发明内容

技术问题

IEEE802.15.3标准规定用于在WLAN上传输音频/视觉信息的信道访问方法。然而，在IEEE802.15.3标准中，信道访问控制复杂，并且仅用于访问单个信道。此外，在IEEE802.15.3标准中，因为每个分配的时间块被独立地描述，所以在信标中携带的信道时间分配描述相当大。因此，需要一种解决以上缺点的在无线通信网络中用于信道控制的方法和系统。

技术方案

本发明提供了一种在无线通信网络中用于信道时间分配和访问控制的方法和系统。在一个实施例中，将信道时间划分为信道时间块(CTB)，包括一个或多个保留的CTB和一个或多个未保留的CTB。这样执行调度，其中，为同步流保留一个或多个周期性的、相同大小的CTB。在保留的CTB期间在信道上传输包。还提供动态CTB扩展和截断以允许灵活的信道时间分配。

在另一实施例中，本发明提供了一种用于管理在网络中的一个或多个无线信道上传输信息的协调器，包括：控制器，配置为从用于传输信息的源无线站接收带宽请求，并确定信道带宽可用性；调度器，配置为通过将信道时间划分为一个或多个超帧来分配可用的信道带宽，每个超帧包括一个或多个调度，调度包括一个或多个信道时间块(CTB)，CTB包括用于在信道上传输信息包的一个或多个保留的CTB。

在另一实施例中，本发明提供了一种用于在网络中的一个或多个无线信道上传输信息的无线站，包括：控制器模块，配置为向协调器请求保留可用的信道带宽，以传输信息；传输模块，配置为根据由协调器设置的一个或多个调度在信道上传输信息包，其中，每个调度通过将信道时间划分为一个或多个超帧来分配可用的信道带宽，每个超帧包括一个或多个调度，调度包括一个或多个信道时间块(CTB)，CTB包括用于在信道上传输信息包的一个或多个保留的CTB。

参照以下描述、权利要求书和附图，本发明的这些和其他特点、方面和优点将被理解。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的在无线站之间执行视频传输的无线网络的功能框图。

图2示出应用于图1所示的低速率和高速率无线通信信道的时分双工(TDD)调度的时序图的示例。

图3示出根据本发明的示例超帧结构。

图4示出根据本发明的超帧结构的示例细节。

图5示出根据本发明的具有波束搜索时间段的示例超帧结构。

图6示出根据本发明的示例超帧结构，其中，波束跟踪信息被追加到(piggybackto)数据包和确认包。

图7示出根据本发明的具有用于两个流的无竞争时间段(CFP)的时间分配的示例超帧结构，其中，所述两个流具有一个数据包缓冲器大小需求。

图8示出根据本发明的具有用于两个流的CFP时间分配的示例超帧结构，其中，发送器和接收器具有大缓冲器。

图9示出根据本发明的使用动态信道时间块扩展的事件驱动的波束搜索的示例。

图10示出根据本发明的使用动态信道时间块扩展的包重传的示例。

图11示出根据本发明的用于节能装置的信道时间块分配的示例。

图12示出根据本发明的无线网络中的协调器的示例操作的流程图。

图13示出根据本发明的无线网络中的站的示例操作的流程图。

图14示出根据本发明的无线网络中用于视频和数据通信的发送器和接收器的示例功能框图。

图15示出根据本发明的无线网络中用于视频和数据通信的发送器和接收器的另一示例功能框图。

具体实施方式

本发明提供了一种在无线网络中用于信道时间分配和访问控制处理的方法和系统。在一个实施例中，将信道时间划分为信道时间块(CTB)，包括一个或多个保留的CTB和一个或多个未保留的CTB。这样执行调度，其中，为同步流保留一个或多个周期性的、相同大小的CTB，以满足服务质量(QoS)和传输效率要求。还提供动态CTB扩展和截断以允许灵活的信道时间分配。

图1示出根据本发明实施例的执行视频和数据通信的无线网络10的功能框图，无线网络10包括无线通信站12和14。无线通信站12包括无线HD(WiHD)协调器，多个无线通信站14包括无线站(例如，装置Dev1、...、DevN)。协调器12和站14利用低速率(LR)信道16(在图1中由虚线示出)和高速率(HR)信道18(在图1中由实线示出)在它们之间进行通信。

在本示例中，协调器12是家庭无线网络环境中实现的视频和/或音频数据的接收端(例如，HDTV装置)，家庭无线网络环境是一种WLAN。每个站14包括可作为未压缩的视频或音频的源的装置。每个站14的示例可以是机顶盒、DVD播放器等。站14还可以是音频接收端。在另一示例中，协调器12可以是视频流的源。在另一示例中，协调器为接收站和源站之间的无线通信提供信道协调功能。根据本发明，协调器提供信道访问管理功能，该功能也可实现在独立的装置、接收装置和/或源装置中。

协调器12使用LR信道16和HR信道18与站14进行通信。每个站14使用LR信道16与其他站14进行通信。HR信道18仅支持具有例如几Gb/s带宽的单方向单播传输，以支持未压缩的HD视频传输。LR信道16可支持具有至多20兆比特每秒(Mbps)吞吐量的双向传输。LR信道16主要用于传输控制帧，如确认(ACK)帧。

在许多无线通信系统中，将帧结构用于无线站(如发送器和接收器)之间的数据传输。例如，IEEE802.11标准在媒体访问控制(MAC)层和物理(PHY)层中使用帧聚合。在典型的发送器中，MAC层接收MAC服务数据单元(MSDU)并将MAC头附加到MSDU，以构造MAC协议数据单元(MPDU)。MAC头包括如源地址(SA)和目的地址(DA)的信息。MPDU是PHY服务数据单元(PSDU)的一部分并被传送到发送器中的PHY层，以将PHY头(即，PHY前同步码)附加到PSDU，从而构造PHY协议数据单元(PPDU)。PHY头包括用于确定包括编码/调制方案的传输方案的参数。在按包从发送器向接收器进行发送之前，将前同步码附加到PPDU，其中，前同步码可包括信道估计和同步信息。

如根据本发明的图2中的示例时序图所示，将时分双工(TDD)调度应用于LR信道16和HR信道18，从而在任何一个时刻，LR信道16和HR信道18不能并行地用于传输。在图2的示例中，在HR信道18上传输数据包(例如，视频、音频和控制消息)信息之间在LR信道16上传输信标和ACK包/帧。

有两种方法用于无线站(STA)访问共享的无线通信信道。一种方法是无竞争裁决(CF)方法，另一种是竞争裁决(CB)方法。CF访问方法利用点协调器功能(PCF)来控制对信道的访问。当建立PCF时，PCF轮询注册的用于通信的STA，并基于轮询结果向STA提供信道访问。CB访问方法利用随机退避时间段来提供访问信道的公平性。在CB时间段中，STA监测信道，如果信道在预定时间段内已经静默(silent)，则STA等待特定时间段，如果信道仍然保持静默，则STA在该信道上进行发送。

根据本发明，在无竞争时间段中，不是利用PCF轮询，而是利用时间调度，其中，信标提供关于调度的信道时间块的信息。此外，基于图3至图4中的示例所示的超帧结构20来应用广播方案。信标22将信道时间划分为多个超帧20。在每个超帧20中具有竞争时间段24和无竞争时间段(CFP)28。在每个CFP28中具有一个或多个调度30。

图3示出超帧20的序列，图4示出LR信道和HR信道的包括多个调度30的超帧的细节。每个调度30包括一个或多个为传输同步数据流而保留的周期性的保留的CTB32。调度30表示保留的CTB32，而调度30之间的时间段是未保留的CTB37。这样，每个超帧20包括两个CTB种类：保留的CTB32和未保留的CTB37。这样的超帧20对于使用保留的CTB32在无线信道(例如，HR信道18和LR信道16)上传输例如未压缩的HD视频的信道访问控制很有效。

超帧20可包括竞争控制时间段(CBCP)24和CFP28，其中，CFP28包括多个保留的信道时间块(RCTB)32和/或未保留的信道时间块(UCTB)37。每个信标帧(信标)22用于设置时间分配和传输网络10(例如，WiHD子网)的管理信息。假设信标信号总是全向传输。如果存在CBCP24，则CBCP24用于在LR信道16上传输控制和管理命令。在CBCP时间段24内，不能在HR信道18上传输信息。在CBCP24和CFP28之间还可存在波束搜索时间段(BSP)，以搜索传输波束并调整波束形成参数(例如，在相应的超帧20中每1～2秒出现一个BSP)。CFP28中的一个或多个CTB32可以被例如一个或多个站保留以传输命令、同步流和异步数据连接。在一个超帧内，CFP是无竞争时间段，其中，一个调度可以跨过多个超帧。通常，在每个超帧，调度在超帧的相同位置具有CTB。

保留的CTB32用于传输命令、同步流和异步数据连接。每个保留的CTB32可用于传输单个或多个数据帧，其中，调度30组织保留的CTB32。在每个超帧20中，调度30可具有一个保留的CTB32(例如，用于预调度的波束搜索或带宽保留信令)或多个周期性的保留的CTB32(例如，用于同步流)。未保留的CTB37通常用于在LR信道上传输消费电子命令(CEC)以及MAC控制和管理命令。在未保留的CTB37内不允许波束形成传输。在图4中，超帧20包括具有两个调度30(即，调度1和调度2)的CFP28。每个调度30包括多个保留的CTB32，其中，在多个CTB时间块32之间划分调度的持续时间。每个保留的CTB32被分配给相应的调度的一部分，其中，T1指示每个调度1间隔的开始之间的时间段，T2指示每个调度2间隔的开始之间的时间段。

协调器12周期性地发送信标22以识别每个超帧20的开始。超帧20的配置和其他参数包括在信标22中。例如，信标22指示CBCP时间段24和CFP时间段28的开始时间和长度。此外，信标22指示CFP28中的CTB分配给不同的站14和流。因为站14可暗中了解未保留的CTB37的时序信息，所以信标22不需要携带未保留的CTB37的时序信息。

对于基于保留的时间分配，使用波束形成的数据传输必须预先保留。站14向协调器12请求信道带宽以传输包31中的同步流和异步数据。如果存在足够的可用带宽，则协调器12为请求站14分配调度30。调度30可在每个超帧20中包括一个或多个保留的CTB32，或者在每N个超帧20中包括一个保留的CTB32。通常，对于每个超帧20，在一个调度30内传输同步流。然而，也可为一个同步或异步流分配多个调度30。属于同一装置的多个流也可在一个调度30内传输。在家庭网络中从源发送到目的(即，接收端)的每个包31具有从该目的发送回的相应的ACK包33。每个数据包31和相应的ACK包33组成数据-ACK对。CTB32可包括单个数据-ACK对或多个数据-ACK对。

调度30可用于周期性的波束搜索，其中，每1～2秒出现一个保留的CTB32。波束搜索用于搜索传输波束和调整波束形成参数。也可在未保留的CTB37内执行周期性的波束搜索。除了周期性的波束搜索，还可由诸如不良信道状态的因素触发事件驱动的波束搜索(即，动态波束搜索)。如果事件驱动的波束搜索在不影响其他保留的调度的情况下被执行，则调度的任何保留的CTB的长度(T_{reserved_CTB})加上紧接在保留的CTB之后的任何未保留的CTB长度(T_{un_reserved_CTB})应该不小于波束搜索时间段的长度T_{beam-searching}(例如，默认为400μs)。这样，T_{reserved_CTB}+T_{un_reserved_CTB}≥T_{beam-searching}。

图5示出用于波束搜索的示例波束搜索时间段(BSP)26。通常，在相应的超帧20中每1～2秒出现一个BSP26。除了波束搜索之外，波束跟踪信息(BFTrack)用于在发送器(装置14)和接收器(协调器12)对波束形成参数进行微调，以不管环境变化而保持用于波束形成传输的链路质量。图6示出超帧20中的时间分配的示例，其中，在数据-ACK对中，波束跟踪信息31B追加到数据包31，并且波束跟踪信息33B追加到相应的ACK包33。追加处理周期性地进行，例如，每5～10个数据-ACK对。通常，保留的CTB32足够长以保持至少一个波束跟踪组时间段35，波束跟踪组时间段35包括具有追加的波束跟踪信息31B的一系列包31和具有追加的波束跟踪信息33B的相应的ACK包33。

分配的调度可通过带宽请求而被改变，并且由协调器12在信标22中通告。分配的调度可以跨越多个超帧20，或者在一个特定超帧内。每个调度30包括一系列具有相同持续时间的均匀分布的保留的CTB32。需要在超帧20的调度30中均匀分布保留的CTB32的原因包括：

1、因为同步流中的数据被连续地缓冲，所以均匀分布的保留的CTB可减少由无线传输引起的抖动。

2、在发送器(即，源站)和接收器(即，目的站)可减小缓冲器大小。

3、因为一个调度描述可覆盖超帧20中的多个保留的CTB，所以可减少信标帧中携带的CFP分配信息。因为在大信标帧会引起高通信开销的情况下信标可在LR信道16上传输，所以这对于WiHD应用是有效的。

图7示出根据本发明的具有用于两个流的时间分配的示例超帧结构，其中，所述两个流具有一个数据包缓冲器大小需求。具体地讲，图7示出具有示例CFP28时间分配的超帧20，其中，与图4相似，分配了两个调度30(即，调度1和调度2)。每个调度32包括多个CTB32。时间分配用于具有一个数据包缓冲器大小需求的两个流。对于每个调度30，在每个CTB32中仅允许单个数据-ACK对31和33，以使缓冲器大小需求最小化。因为，对于每个流，发送器使用相应的调度(调度1和调度2)周期性地将包发送到接收器。T1指示每个调度1间隔的开始之间的时间段，T2指示每个调度2间隔的开始之间的时间段。

图8示出根据本发明的具有用于两个流的CFP时间分配的示例超帧结构，其中，发送器和接收器具有大缓冲器。具体地讲，图8示出具有另一示例CFP28时间分配的超帧20，其中，具有两个调度30A和30B(即，调度1和调度2)。在超帧20中，每个调度仅具有一个保留的CTB32以使两个流之间的切换最小化。通过使用调度1或调度2，发送器缓冲应该在一个超帧中传输的所有包，并在一个CTB32中以突发方式将包发送到接收器。

未保留的CTB37(图4和图6)主要用于在站14和协调器12之间传输控制和管理包，并且如果允许直接链路支持(DLS)，则未保留的CTB37还用于在站14之间传输控制和管理包。在未保留的CTB37期间，只能利用以全向模式工作的LR信道16。在未保留的CTB37期间，在HR信道18上不能传输信息。在未保留的CTB37期间，可使用不同的竞争介质访问机制，如载波侦听多路访问(CSMA)方案或时隙Aloha方案。

保留的调度的时序信息位于每个信标帧22(保留的调度)的信息元素(IE)中。表1示出根据本发明的示例保留的调度IE格式。表2示出根据本发明的调度项格式。

表1保留的调度信息元素格式

字节：11	...	11	11	1	1
						调度项n	...	调度项2	调度项1	长度＝(10*n)	元素ID

表2调度项格式

字节：2	1	2	2	1	1	1	1
								调度时间段	时间块的数量	时间块的持续时间	调度开始偏移	流索引	信道ID	SrcID	DestID

在表1和表2中，DestID指示目的站(接收器)，如协调器12，其中，源站(发送器)，如站14，可向目的站发送包。SrcID指示分配了信道时间的站。信道ID指示分配了信道带宽的信道。流索引字段是与带宽分配相应的流。调度开始偏移字段指示调度的开始时间。如所描述的那样，调度开始偏移字段中的值是从信标开始的时间偏移。调度开始偏移的分辨率是1μs，其中，有效范围是[0-20000]μs。时间块的持续时间指示调度内每个CTB时间块的长度。时间块的持续时间的分辨率是1μs，其中，有效范围是[0-20000]μs。时间块的数量指示在一个超帧的调度内的时间块的量。时间块的数量的范围是[0-255]μs。调度时间段指示属于同一调度30(例如，图7)的两个连续的CTB时间块32之间的持续时间。

带宽请求命令用于请求、修改或终止用于同步和异步数据通信的信道时间分配。表3示出根据本发明的示例带宽请求命令格式。

表3带宽请求命令格式

字节：9	...	9	9	1	1
						带宽请求项m	...	带宽请求项2	带宽请求项1	长度(m个带宽请求项之和)	命令类型

每个带宽请求项对应于调度项。表4示出根据本发明的示例带宽请求格式。

表4带宽请求项格式

字节：2	1	2	1	1	1	1
							最小调度时间段	时间块的数量	时间块的持续时间	流索引	流请求ID	信道ID	DestID

在表3和表4中，DestID指示源装置可将包发送到的装置。信道ID指示分配了信道带宽的装置。流请求ID字段用于在从协调器接收流索引之前唯一地标识装置的请求。如果带宽请求用于新的同步流，则流请求ID是由发送端装置产生的在装置的信道带宽请求中唯一的非零标识符。流请求ID在用于建立新流的帧交换序列期间保持恒定。如果带宽请求用于修改或终止现有流，或者请求用于异步分配，则流请求ID被设置为零并在接收中被忽略。流索引指示由协调器分配的流索引。在装置请求创建同步流的情况下，流索引被发送端装置设置为未分配的流值。在装置请求保留或终止异步信道时间的情况下，流索引被设置为同步流值。当流索引不是未分配的流索引或同步流索引值时，带宽请求项是用于修改或终止现有的调度的请求。时间块的持续时间指示调度内每个时间块的长度。时间块的持续时间的分辨率是1μs，其中，有效范围是[0-20000]μs。时间块的数量指示在一个超帧的调度内的时间块的数量。时间块的数量的范围是[0-255]μs。最小调度时间段指示两个连续的时间块之间允许的最小持续时间。最小调度时间段的分辨率是1μs，有效范围是[0-20000]μs。如果最小调度时间段被设置为0，则指示调度用于子速率分配。

协调器12使用带宽响应命令来响应带宽请求，修改或终止异步和同步数据通信的资源分配。表5示出根据本发明的带宽响应命令的示例格式。

表5带宽响应命令格式

字节：10	...	10	10	1	1
						带宽请求项m	...	带宽响应项2	带宽响应项1	长度(m个带宽响应项之和)	命令类型

表5中的带宽响应项信息具有以下表6中的示例示出的格式。

表6带宽响应项格式

字节：1

1

原因代码

流索引

流请求ID

在表6中，原因代码指示是否批准带宽请求。如果不批准，则指示具体原因，其中，“0”表示成功地分配了带宽。

此外，根据本发明，实施动态CTB扩展以提供灵活的信道时间分配。在保留的CTB32期间，如果紧接在当前保留的CTB之后请求更多的信道时间(例如，用于传输包，用于事件驱动的波束搜索)，则可将当前保留的CTB32之后的未保留的CTB37(如果可用)用作当前保留的CTB32的扩展。在一种实施方式中，如果当前保留的CTB32用于HR信道18上协调器12和站14之间的数据传输，则协调器12在LR信道16上广播CTB扩展通告命令。当从协调器12接收到CTB扩展通告命令时，当前保留的CTB32中未涉及的站14在CTB扩展时间段期间禁止对HR信道18的竞争。

如果当前保留的CTB32用于两个站14之间的直接链路数据传输，则如果在当前保留的CTB32之后存在可用的未保留的CTB37，则直接链路传输的发起方将CTB扩展请求命令发送到协调器12。在接收到CTB扩展请求命令之后，协调器12在LR信道16上广播CTB扩展通告命令。当从协调器12接收到CTB扩展通告命令时，当前保留的CTB32中未涉及的站14在CTB扩展时间段期间禁止对HR信道的竞争。CTB扩展请求命令和CTB扩展通告命令可追加到其他帧(如，ACK包33)，以改善信道利用效率。

图9示出根据本发明的使用动态CTB扩展的事件驱动的波束搜索的示例。超帧20中的CTB序列包括未保留的CTB37-1(未保留的CTB1)、保留的CTB32-1(保留的CTB1)、未保留的CTB37-2(未保留的CTB2)和保留的CTB32-2(保留的CTB2)。在CTB竞争时间段中，传输将不使用竞争访问，而是使用与保留的CTB相同的方法。

基于信道状态，协调器12确定需要动态波束搜索时间段。然后，如果协调器12确定当前保留的CTB32-1(保留的CTB1)中的剩余时间加上随后的未保留的CTB37-2(未保留的CTB2)大于T_Beamsearch持续时间，则协调器12随后在LR信道16上广播CTB扩展通告命令39A，以通知站14随后的未保留的CTB37-2(未保留的CTB2)的部分或全部将被用作当前CTB32-1(保留的CTB1)的扩展32E。然后，在当前保留的CTB32-1(保留的CTB1)中的时间段39B期间执行动态波束搜索。如果当前CTB扩展持续时间32E允许(即，在波束搜索之后仍然有足够的时间用于包的正常传输)，则在波束搜索时间段39B之后的当前CTB扩展持续时间32E期间继续进行正常数据传输。

然而，如果协调器12确定当前保留的CTB32-1(保留的CTB1)中的剩余时间加上随后的未保留的CTB37-2(未保留的CTB2)小于T_Beamsearch持续时间，则在具有用于同一调度的CTB扩展的下一保留的CTB32-2(保留的CTB2)执行波束搜索。

在另一示例中，动态CTB扩展也可用于包传输，如图10中的示例所示。超帧20中的CTB序列包括未保留的CTB37-1(未保留的CTB1)、保留的CTB32-1(保留的CTB1)、未保留的CTB37-2(未保留的CTB2)和保留的CTB32-2(保留的CTB2)。

在保留的CTB32-1期间，接收器接收的一个或多个数据包31E损坏(如来自接收器的相应的ACK包33E指示)。这样，必须从发送器重新发送损坏包31E。在当前保留的CTB32-1期满前，协调器12在LR信道上广播CTB扩展通告命令39B，以通知站14随后的未保留的CTB37-2(未保留的CTB2)的部分或全部将被用作当前CTB32-1(保留的CTB1)的扩展32E。这扩展了当前CTB32-1以传输在扩展的保留的CTB32-1内原来分配的所有数据包，包括重新传输在接收器接收时损坏的所述包31E(示出为31ER)。

本发明还提供了动态CTB截断，以释放在保留的CTB内未用的信道时间。在保留的CTB期间，在完成所有必须的传输之后，保留的CTB的剩余信道时间被释放为自由信道带宽的未保留的时间。如果保留的CTB用于协调器12和站14之间的数据传输，则在完成保留的CTB的所有必须的传输之后，协调器12在LR信道16上广播CTB截断通告命令。当接收到截断通告命令时，站14可开始对LR信道16的竞争，以在LR信道16上传输帧。

如果保留的CTB用于通过直接链路传输在两个站14之间进行直接链路数据传输，则动态CTB截断包括：在完成保留的CTB的所有必须的传输之后，直接链路传输的发起方在LR信道16上将CTB截断请求命令发送到协调器12。当接收到CTB截断请求时，协调器12在LR信道16上广播CTB截断通告命令。当从协调器12接收到截断通告命令时，站14可以开始对LR信道16的竞争，以在LR信道上传输数据。CTB截断请求命令和CTB截断通告命令可追加到其他包(帧)，如ACK包，以改善信道利用效率。

CTB扩展命令用于在当前保留的CTB之后的未保留的CTB中动态保留信道时间。表7示出CTB扩展请求命令和CTB扩展通告命令的示例格式，其中，命令类型指示扩展请求或通告。

表7带宽请求命令格式

2	1
		扩展持续时间	命令类型

在表7中，扩展持续时间指示紧接在当前保留的CTB之后需要或分配的时间的长度。扩展持续时间的分辨率是1μs，有效范围是[0-20000]μs。

CTB截断命令用于释放在当前保留的CTB中额外的保留的时间。表8示出CTB截断请求命令和CTB截断通告命令的示例格式，其中，命令类型字段指示截断请求或通告。

表8带宽请求命令格式

2	1
		释放持续时间	命令类型

在表8中，释放持续时间指示在所有必须的传输之后在当前保留的CTB中释放的时间的长度。释放持续时间的分辨率是1μs，有效范围是[0-20000]μs。

本发明还提供具有子信标的动态重调度。CTB扩展和截断处理进行当前保留的CTB的CTB持续时间调整。CTB扩展和CTB截断不影响其他保留的CTB。更普遍的是，协调器12可广播子信标来对其他保留的CTB进行重调度，以允许更灵活的信道时间调整。例如，属于其他调度的保留的CTB的开始时间可移动，以允许当前保留的CTB具有更多的扩展时间。不同调度的修改的时序信息被置入子信标中，以向所有站通知保留的CTB的修改的时间。

通常，无线网络接口(WNI)在从激活到睡眠模式(节能)的转换中花费大量时间和能量，反之亦然。转换中的能耗与激活状态下相同。因此，参照图11中的示例超帧20，根据本发明，在无线网络中，节能(PS)装置竞争紧接在信标22之后的未保留的时间段(未保留的CTB137-1)。因为PS装置必须激活以接收每个信标或选择性地接收一些信标，所以PS装置可保持激活以访问未保留的CTB。这避免了在睡眠以及随后激活以访问位于超帧中其他位置的不同的未保留的时间段中附加的能耗。图11还示出随后的时间块，包括保留的CTB132-1、未保留的CTB237-2和保留的CTB232-2。

本发明简化了信标帧中携带的信道时间块分配的描述。此外，访问控制处理允许未压缩的视频传输的多种要求和复用，从而减少了延迟和抖动，允许更好地支持由重新传输和事件驱动的波束搜索引起的信道时间分配的动态改变，并通过在接收缓冲大小允许时以突发发送流的多个包来改善节能。此外，多个未保留的信道时间块可容易地用于传输高层控制消息(如CEC命令)以及MAC控制和管理帧，以减少延迟和抖动。

在本说明书中，协调器，如接入点(AP)，是一种无线通信站。相似地，站14也是一种无线通信站。在一个示例中，每个无线通信站能够在无线通信系统中通过无线信道进行发送和/或接收。因此，在此的无线通信站可用作发送器、接收器、引发器和/或响应器。协调器可以是独立的装置，或者是站的组件，如接收装置或源装置。

图12示出了根据本发明的协调器12执行的示例协调器处理40的流程图，包括以下步骤：

步骤41：初始化信道协调。

步骤42：协调器决定网络的配置参数，并开始周期性地发出信标。

步骤43：协调器从站接收信道带宽保留请求。

步骤44：当接收到带宽保留请求时，协调器确定带宽可用性。如果存在满足保留请求的足够的带宽，则处理进行到步骤45。如果不存在足够的带宽，则处理进入步骤46。

步骤45：协调器为请求站保留包括保留的CTB的调度。随后，处理返回步骤43以处理任何下一带宽保留请求。

步骤46：协调器将保留拒绝命令发送到请求站。处理进行到步骤43以处理任何下一带宽保留请求。

图13示出在包括执行图12中的处理的协调器12的网络中的站14执行的示例处理50的流程图，包括以下步骤：

步骤51：初始化传输。

步骤52：站从应用层接收流传输请求。

步骤53：站将信道带宽保留请求发送到协调器以保留用于流传输的信道时间。

步骤54：站检查来自协调器的带宽保留批准。如果批准，则协调器已保留CTB，并且处理进行到步骤55。如果没有批准，则处理进行到步骤56。

步骤55：站根据包括多个CTB的保留的调度开始通过无线信道按包将流发送到接收器(例如，协调器12或另一站14)。然后，处理返回步骤52以处理任何下一流传输请求。

步骤56：站向应用层通知没有用于流传输的足够的带宽。处理返回步骤52以处理任何下一带宽保留请求。

图14示出根据本发明实施例的在无线站之间执行未压缩的HD视频传输的另一无线网络100的功能框图。网络100包括协调器102和多个无线站104(例如，Dev1、...、DevN)。由独立的协调器102执行根据本发明的信道访问的协调器功能。在本示例中，协调器102提供用于在Dev2和Dev1之间通过HR信道18传输视频信息的信道访问控制。

协调器102执行上述调度和信道访问功能。协调器102使用超帧调度方案来管理无线信道上的信息传输。协调器102包括：控制器106，接收信道带宽保留请求并检查信道带宽可用性；调度器108，使用根据本发明的上述超帧调度方案来将可用的信道带宽保留为信道时间块。调度器108周期性地发送信标以将信道时间分割到多个超帧中。如所描述的那样，在每个超帧中存在竞争时间段和无竞争时间段。在每个CFP中存在一个或多个调度。超帧包括CBCP，CFP包括多个RCTB或UCTB。

图15示出根据本发明所述的执行视频和数据传输的示例无线通信系统200的功能框图，无线通信系统200包括发送器站202、接收器站204和协调器功能模块201。协调器201执行图14中的协调器102的功能。在图15中，协调器201是可实现为独立的装置(如图14)或发送器或接收器的一部分(如图1)的逻辑模块。

发送器202包括PHY层206、MAC层208和应用层210。PHY层206包括射频(RF)通信模块207，RF通信模块207在LR信道通信模块203和HR信道通信模块205的控制下发送/接收信号。应用层210包括音频/视觉(A/V)预处理模块211，用于将由MAC层208转换为MAC包的流打包。应用层210还包括AV/C控制模块212，AV/C控制模块212将流传输请求和控制命令发送到协调器201以保留信道时间块，从而如所描述的那样根据保留的时间块传输包。

接收器204包括PHY层214、MAC层216和应用层212。PHY层214包括RF通信模块213，RF通信模块213在LR信道通信模块215和HR信道通信模块217的控制下发送/接收信号。应用层210包括A/V后处理模块219，用于将通过MAC层216接收的MAC包中的视频信息解包为流。应用层210还包括执行流控制的AV/C控制模块220。在高速率信道上执行波束形成传输。

产业上的可利用性

如本领域技术人员所知，上述根据本发明所述的示例构架可以以多种方式来实施，例如由处理器执行的程序指令、逻辑电路、专用集成电路、固件等。

已经参照本发明的特定优选版本相当详细地描述了本发明；然而，其他版本也是可以的。因此，权利要求的精神和范围不应限于在此包含的优选版本的描述。

Claims

1.一种在网络中的一个或多个无线信道上传输信息的方法，包括以下步骤：

通过将信道时间划分为一个或多个超帧来控制无线站中的信道访问；

在用于传输信息的每个超帧中设置一个或多个调度，其中，每个调度包括一个或多个信道时间块CTB，CTB包括用于在信道上传输信息包的一个或多个保留的CTB；

根据每个调度在保留的CTB期间在信道上传输信息包，

其中，

控制信道访问的步骤还包括：将信道时间划分为包括用于高速率信道和低速率信道的CTB的调度的一个或多个超帧，其中，低速率信道和高速率信道不能并行地用于传输，并且在高速率信道上传输数据包信息之间在低速率信道上传输信标和确认ACK包；

传输包的步骤还包括：在保留的CTB期间通过高速率信道将视频信息包从发送器发送到接收器，并在保留的CTB期间通过低速率信道将ACK包从接收器发送到发送器。

2.如权利要求1所述的方法，其中，调度还包括用于传输控制信息的一个或多个未保留的CTB。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述信息包括视频信息，每个调度包括用于在信道上传输同步流包的一个或多个保留的CTB。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：周期性地发送信标，其中，每对连续的信标限定它们之间的超帧，并且每个信标包括用于连续的超帧的调度时间分配，以将信道时间划分为CTB。

5.如权利要求1所述的方法，其中，超帧还包括用于在低速率信道上传输控制和管理命令的竞争控制时间段CBCP以及无竞争时间段CFP。

6.如权利要求5所述的方法，其中，超帧还包括波束跟踪时间段，该波束跟踪时间段用于对波束形成参数进行微调，以保持用于高速率信道上的波束形成传输的链路质量。

7.如权利要求5所述的方法，其中，超帧还包括用于搜索传输波束的波束搜索时间段BSP。

8.如权利要求5所述的方法，其中，每个信标表示超帧的开始。

9.如权利要求5所述的方法，其中，信标指定相应的超帧中的每个调度的CTB的开始时间和长度。

10.如权利要求9所述的方法，其中，信标指定将CTB分配给包括发送器和接收器的不同的站。

11.如权利要求10所述的方法，其中，信标还指定将CTB分配给不同的视频流。

12.如权利要求5所述的方法，其中，在CFP期间的信道访问基于时分双工TDD。

13.如权利要求5所述的方法，其中，每个调度包括一系列具有相同长度的均匀分布的保留的CTB。

14.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：将保留的CTB动态扩展到随后的未保留的CTB，以允许进一步的包传输。

15.如权利要求14所述的方法，其中，动态扩展的步骤还包括：

协调器广播CTB扩展通告，以通告当前保留的CTB之后的未保留的CTB的至少一部分被用作当前保留的CTB的扩展时间段。

16.如权利要求15所述的方法，其中，CTB扩展通告通知在当前保留的CTB期间未涉及传输的站在CTB扩展时间段期间禁止对信道的竞争。

17.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：在CTB扩展时间段期间传输视频信息。

18.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：动态截断保留的CTB。

19.如权利要求17所述的方法，还包括以下步骤：当在保留的CTB期间完成视频信息的传输时，动态截断CTB扩展时间段。

20.如权利要求18所述的方法，其中，截断的步骤还包括以下步骤：动态释放在保留的CTB内未用的信道时间。

21.如权利要求18所述的方法，其中，截断的步骤还包括：广播截断通告以通告站能够开始竞争信道。

22.如权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：利用子信标进行动态重调度。

23.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：执行节能，其中，节能PS装置竞争紧接在信标之后的未保留的CTB。

24.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：

发送器站发送用于在信道上传输同步流和异步数据的带宽请求命令；

如果在信道中存在足够的带宽，则协调器站将CFP中的调度分配给发送器站。

25.如权利要求24所述的方法，还包括以下步骤：将多个调度分配给发送器。

26.如权利要求24所述的方法，还包括以下步骤：发送器站在分配的调度期间通过所述信道将多个流发送到接收器。

27.如权利要求24所述的方法，还包括以下步骤：

发送器站在分配的调度期间通过所述信道将流发送到接收器；

接收器站在所述调度期间将ACK发送到发送器。

28.如权利要求27所述的方法，其中，在CTB期间，一个或多个包从发送器站被发送到接收器站，一个或多个相应的ACK从接收器站被发送到发送器站。

29.一种用于管理在网络中的一个或多个无线信道上传输信息的协调器，包括：

控制器，配置为从用于传输信息的源无线站接收带宽请求，并确定信道带宽的可用性；

调度器，配置为通过将信道时间划分为一个或多个超帧来分配可用的信道带宽，每个超帧包括一个或多个调度，调度包括一个或多个信道时间块CTB，CTB包括用于在信道上传输信息包的一个或多个保留的CTB，

其中，调度器配置为将信道时间划分为包括用于高速率信道和低速率信道的CTB的调度的一个或多个超帧，以在保留的CTB期间通过高速率信道将视频信息包从源无线站发送到目的无线站，并在保留的CTB期间通过低速率信道将ACK包从目的无线站发送到源无线站，其中，低速率信道和高速率信道不能并行地用于传输，并且在高速率信道上传输数据包信息之间在低速率信道上传输信标和确认ACK包。

30.如权利要求29所述的协调器，其中，调度还包括用于传输控制信息的一个或多个未保留的CTB。

31.如权利要求29所述的协调器，其中，所述信息包括视频信息，每个调度包括用于在信道上传输同步流包的一个或多个保留的CTB。

32.如权利要求29所述的协调器，其中，调度器还配置为周期性地发送信标，其中，每对连续的信标限定它们之间的超帧，并且每个信标包括用于连续的超帧的调度时间分配，以将信道时间划分为CTB。

33.如权利要求29所述的协调器，其中，超帧还包括用于在低速率信道上传输控制和管理命令的竞争控制时间段CBCP以及无竞争时间段CFP。

34.如权利要求33所述的协调器，其中，超帧还包括波束跟踪时间段，该波束跟踪时间段用于对波束形成参数进行微调，以保持用于高速率信道上的波束形成传输的链路质量。

35.如权利要求33所述的协调器，其中，超帧还包括用于搜索更好的传输波束的波束搜索时间段BSP。

36.如权利要求33所述的协调器，其中，每个信标表示超帧的开始。

37.如权利要求33所述的协调器，其中，信标指定相应的超帧中的CTB的开始时间和长度。

38.如权利要求37所述的协调器，其中，信标指定将CTB分配给包括发送器和接收器的不同的站。

39.如权利要求38所述的协调器，其中，信标还指定将CTB分配给不同的视频流。

40.如权利要求33所述的协调器，其中，在CFP期间的信道访问基于时分双工TDD。

41.如权利要求33所述的协调器，其中，每个调度包括一系列具有相同长度的均匀分布的保留的CTB。

42.如权利要求29所述的协调器，其中，调度器还配置为将保留的CTB动态扩展到随后的未保留的CTB，以允许进一步传输。

43.如权利要求42所述的协调器，其中，调度器还配置为通过广播CTB扩展通告，以通告当前保留的CTB之后的未保留的CTB的至少一部分被用作当前保留的CTB的扩展时间段，来动态扩展保留的CTB。

44.如权利要求43所述的协调器，其中，CTB扩展通告通知在当前保留的CTB期间未涉及传输的站在CTB扩展时间段期间禁止对信道的竞争。

45.如权利要求42所述的协调器，其中，源无线站在CTB扩展时间段期间传输视频信息。

46.如权利要求45所述的协调器，其中，调度器还配置为当在保留的CTB期间完成视频信息的传输时，动态截断CTB扩展时间段。

47.如权利要求29所述的协调器，其中，调度器还配置为动态截断保留的CTB。

48.如权利要求47所述的协调器，其中，调度器还配置为动态释放在保留的CTB内未用的信道时间。

49.如权利要求47所述的协调器，其中，调度器还配置为广播截断通告以通告站能够开始竞争信道。

50.如权利要求33所述的协调器，其中，一个或多个站通过竞争紧接在信标之后的未保留的CTB来执行节能PS。

51.一种用于在网络中的一个或多个无线信道上传输信息的无线站，包括：

控制器模块，配置为向协调器请求保留可用的信道带宽，以传输信息；

传输模块，配置为根据由协调器设置的一个或多个调度在信道上传输信息包，其中，通过将信道时间划分为一个或多个超帧来分配可用的信道带宽，每个超帧包括一个或多个调度，调度包括一个或多个信道时间块CTB，CTB包括用于在信道上传输信息包的一个或多个保留的CTB，

其中，调度将信道时间划分为包括用于高速率信道和低速率信道的CTB的调度的一个或多个超帧，传输模块还配置为在保留的CTB期间通过高速率信道将视频信息包发送到目的无线站，并在保留的CTB期间通过低速率信道将ACK包从目的无线站发送到源无线站，其中，低速率信道和高速率信道不能并行地用于传输，并且在高速率信道上传输数据包信息之间在低速率信道上传输信标和确认ACK包。

52.如权利要求51所述的无线站，其中，所述视频信息包括未压缩的视频信息。

53.如权利要求51所述的无线站，其中，所述视频信息包括未压缩的高清晰视频信息。

54.如权利要求51所述的无线站，其中，协调器周期性地发送信标，其中，每对连续的信标限定它们之间的超帧，并且每个信标包括用于连续的超帧的调度时间分配，以将信道时间划分为CTB，从而传输模块还配置为使用信标中的调度信息在信道上传输信息包。

55.如权利要求54所述的无线站，其中，传输模块根据调度在CTB扩展时间段期间传输信息。

56.如权利要求54所述的无线站，其中，传输模块还配置为发送用于在信道上传输同步流和异步数据的带宽请求命令，如果在信道中存在足够的带宽，则协调器站将CFP中的调度分配给所述无线站。

57.如权利要求54所述的无线站，其中，传输模块还配置为通过竞争紧接在信标之后的未保留的CTB来执行节能PS。

58.如权利要求54所述的无线站，其中，传输模块还配置为在分配的调度期间通过所述信道将多个流发送到接收器。

59.如权利要求54所述的无线站，其中，传输模块还配置为在分配的调度期间通过所述信道将流发送到接收器站，从而接收器在调度期间将ACK发送到所述无线站。

60.如权利要求54所述的无线站，其中，传输模块还配置为在CTB期间将一个或多个信息包发送到接收器站，其中，一个或多个相应的ACK从接收器被发送到所述无线站。