CN101778029A - 无线网络中通信的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为“无线网络中通信的设备和方法”。提供在无线个域网(WPAN)中通信的无线通信装置和方法。该方法包括指派跨一个或多个相邻网络的共享信道时间分配，向所述一个或多个相邻网络通告该共享信道时间分配，使得相邻网络能够使用该共享信道时间分配，以及在朝向通信的装置的方向的共享信道时间分配上使用定向网络访问协议来通信。

Description

无线网络中通信的设备和方法
技术领域
本发明涉及无线网络中通信的设备和方法。
背景技术
个人无线局域网(WPAN)是用于在靠近一个人的计算装置(例如，电话和个人数字助理、膝上型计算机及诸如此类)之间进行通信的网络。这些装置可属于或不属于所述的人。WPAN的作用范围可以是几米。WPAN可用于在个人装置本身之间的内向通信(intrapersonalcommunication)或用于经上行链路连接到更高层网络和因特网。个域网可以与诸如通用串行总线(USB)、火线(FireWire)及诸如此类的计算机总线连线。
IEEE 802.15.3任务组3c(TG3c)在2005年3月形成。TG3c正在为现有802.15.3无线个域网(WPAN)标准802.15.3-2003开发一种基于毫米波(mmWawe)的备选物理层(PHY)。
此mmWave WPAN可在包括FCC 47CFR 15.255定义的57-64GHz免授权频带(unlicensed band)的频带中操作。毫米波WPAN允许与WPAN的802.15族中的所有其它微波系统以靠近的物理间隔高度共存。
另外，毫米波WPAN可允许诸如高速因特网访问、流传送内容下载(例如，视频点播、高清晰电视(HDTV)、家庭影院等)、用于电缆替代的实时流传送和无线数据总线(例如无线显示器(WD))等2Gbit/s应用上的极高数据率。
然而，不同于帧中的内容不断移动的自然视频，合成个人计算机(PC)视频可大部分时间包括不变的视频部分，直至用户采取某些动作更改PC视图(例如，移动鼠标，打开文件夹，打开文件等)。此类行为可给业务模式带来极其突发的性质，因为在短时间级别上压缩视频帧的大小可剧烈变化。另外，由于PC用户期望PC响应中无形的等待时间，因此，合成视频有着极其苛刻的延迟要求。
适应此类突发业务的一种方式是分配充足的信道时间，以便可满足峰值数据率。由于大部分时间信道未得到利用，因此，此类方案可导致极差的信道利用。另一方面，应付业务变化的一种更动态的方式是基于瞬时业务要求来调整信道时间分配。然而，此方案要求与微微网(piconet)控制器(PNC)的显式信令以交换信道时间修改请求和响应，这可能导致增加的等待时间以响应业务动态。另外，信道时间修改只可在至少下一超帧中生效。此外，可能由于在PNC的繁忙调度而不可满足信道时间修改，从而导致令人不满意的延迟性能。
发明内容
本发明提供一种在无线个域网(WPAN)中通信的方法，包括：指派跨一个或多个相邻网络的共享信道时间分配；向所述一个或多个相邻网络通告所述共享信道时间分配，使得所述相邻网络能够使用所述共享信道时间分配；以及在朝向通信的装置的方向的所述共享信道时间分配上使用定向网络访问协议来通信。
本发明还提供一种无线通信装置，包括：网络控制器，指派跨一个或多个相邻网络的共享信道时间分配，并向所述一个或多个相邻网络通告所述共享信道时间分配，这使得所述相邻网络能够使用所述共享信道时间分配；以及收发器，在所述共享信道时间分配上使用定向网络访问协议来通信，所述收发器朝向通信的装置的方向。
本发明还提供一种无线通信系统，包括：两个或更多微微网，其中所述或更多微微网的微微网包括微微网控制器和一个或多个装置，并且所述微微网控制器包括：网络控制器，指派跨一个或多个相邻微微网的共享信道时间分配，并向所述一个或多个微微网通告所述共享信道时间分配，这使得相邻网络能够使用所述共享信道时间分配；以及收发器，在所述共享信道时间分配上使用定向网络访问协议来通信，所述收发器朝向通信的装置的方向。
本发明还提供一种物品，包括：其上存储有指令的存储媒体，所述指令在被执行时导致：指派跨一个或多个相邻网络的共享信道时间分配；向所述一个或多个相邻网络通告所述共享信道时间分配，使得所述相邻网络能够使用所述共享信道时间分配；以及在朝向通信的装置的方向的所述共享信道时间分配上使用定向网络访问协议来通信。
附图说明
视为本发明的主题在本说明书的结论部分中特别指出并清楚地声明。然而，就操作的方法和方法及本发明的目的、特征和优点而言，本发明可通过结合附图阅读时参照下面的详细描述来最好地理解，其中：
图1是根据本发明的示范实施例的多个无线通信网络的示意图；
图2是根据本发明的一些实施例的多个微微网的超帧的示意图；以及
图3是根据本发明的实施例在多个无线个域网之间共享信道时间分配的方法的流程图。
将理解，为了图示的简明和清晰，图中所示要素不一定按比例绘制。例如，为清晰起见，一些要素的尺寸相对其它要素可能过大。此外，在认为适当之处，参考标号可在图之间重复以指示对应或类似的要素。
具体实施方式
在下面的详细说明中，为提供本发明的透彻理解而陈述了多个特定的细节。然而，本领域的技术人员将理解，本发明可在没有这些特定细节的情况下实行。在其它情况下，熟知的方法、过程、组件和电路未详细描述以免混淆本发明。
随后的具体实施方式的一些部分根据与计算机存储器内数据比特或二进制数字信号有关的操作的符号表示和算法来陈述。这些算法描述和表示可以是数据处理领域中的技术人员将其工作内容传达给本领域其它技术人员所使用的技术。
除非另有明确说明，否则，如从下面论述可明白的，可理解遍及说明书的利用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”或诸如此类的术语的论述指计算机或计算系统或类似电子计算装置的动作和/或过程，这些动作和/或过程将计算系统的寄存器和/或存储器内表示为诸如电等物理量的数据操控和/或变换为计算系统的存储器、寄存器或其它此类信息存储、传送装置内类似表示为物理量的其它数据。
应理解，本发明可在多个应用中使用。虽然本发明并不限于此方面，但本文公开的电路和技术可在诸如无线电系统的站等许多设备中使用。仅以示例的方式，旨在包括在本发明的范围内的站包括无线局域网(WLAN)站、无线个人网络(WPAN)及诸如此类。
旨在本发明的范围内的WPAN站的类型包括但不限于移动台、接入点、用于接收和传送扩频信号的站，扩频信号例如跳频扩频(FHSS)、直序扩频(DSSS)、补码键控(CCK)、正交频分复用(OFDM)及诸如此类。
先转到图1，它示出了根据本发明的一些示范实施例的多个通信网络的示意图。根据本发明的一个示范实施例，多个无线通信网络120、140、160和180可包括在本领域中也称为微微网的WPAN。WPAN可根据IEEE 802.15.3任务组3c(TG3c)开发的标准来操作。TG3c正在为现有802.15.3无线个域网(WPAN)标准802.15.3-2003开发一种基于毫米波(mmWawe)的备选物理层(PHY)。
根据本发明的一些示范实施例，WPAN 120可包括微微网协调器(PNC)122、装置124和装置126。WPAN 140PNC 130、装置142和装置146。WPAN 160可包括PNC 162、装置164和装置166。WPAN180可包括PNC 182、装置184和装置186。虽然本发明的范围在此方面并无限制，但PNC 122、130、162和182可包括笔记本计算机、膝上型计算机、无线显示面板、无线视频显示器或诸如此类。装置124、126、142、146、164、166、184及186可包括相机、鼠标、耳机、扬声器、显示器、移动个人装置或诸如此类。
根据示例实施例，WPAN 140可包括是用于IEEE 802.15.3 WPAN的可能拓扑之一的微微网。例如并且根据本发明的实施例之一，微微网可包括PNC 130和几个从属装置，例如，PNC 130的传送范围内的装置142和146。需要时，装置142和146中任何一个可充当PNC。微微网140的以上描述在需要时也适用于微微网120、160和180。
根据本发明的至少一个实施例，微微网中的信道时间可基于超帧。例如，超帧可包括三个主要部分：信标、竞争访问期(CAP)和信道时间分配期(CTAP)。PNC(例如，微微网130)可通过广播信标分组而为微微网提供基本时序。信标可用于为微微网设置时序分配和管理信息。装置142和146可通过接收信标而使自己与PNC 130同步。CAP可用于异步数据或通信命令。例如，媒体访问控制(MAC)机制可在CAP期间使用，并且可包括载波检测多路访问/碰撞避免(CSMA/CA)。CTAP包括信道时间分配(CTA)和管理CTA(MCTA)。CTA可用于命令、同步流和异步数据。媒体访问是基于TDMA的。
在计算机连网中，CSMA/CA属于称为多路访问方法的协议类。在CSMA中，希望传送的站必须先侦听信道预定量的时间以便检查信道上是否有任何活动。如果检测到信道“空闲”，则允许该站传送。如果检测到信道“繁忙”，则该站必须推迟其传送。这是CSMA/CA和CSMA/CD的实质。在CSMA/CA(LocalTalk)中，一旦信道畅通，站便发送信号，告诉所有其它站不要传送，并随后发送其分组。在Ethernet 802.3中，站继续等待一段时间，并检查信道是否仍空闲。如果信道空闲，则该站进行传送，并等待分组已接收的确认信号。
根据本发明的一些示范实施例，微微网120、140、160和180可产生极其突发的业务。极其突发的业务具有超过平均速率的极高值的峰值速率。根据本发明的实施例的毫米波通信系统可包括高信道利用和极低的等待时间。例如，PNC 122、130、162和182微微网120、140、160和180分别可包括无线显示器(WD)。示范WD 130可包括显示器132(例如，液晶显示器、等离子显示器或诸如此类)、网络控制器(NC)134、收发器(RX/TX)136、视频编解码器139及天线139。例如，视频编解码器139可以是基于MPEG-4或基于H.264或专有编解码器。
根据本发明的一些实施例，收发器136可采用天线波束形成方案以便将直接天线波束传送到装置(例如，装置142、装置146)。天线139可包括一个或多个天线，例如内部天线、双极天线、天线阵列、八木天线(Yaggi antenna)及诸如此类。
根据本发明的一些示范实施例，微微网120、140、160和180可在需要时与其它微微网共享其CTA。具体而言，微微网之一的PNC可为跨多个突发链路的业务复用指派共享信道时间分配(SCTA)。PNC(例如，PNC 130)可通告SCTA，以便相邻链路(例如，微微网120、160和180的链路)可加入SCTA，并且在共享信道时间期间使用定向CSMA/CA(directional CSMA/CA)。由于无线显示器链路呈现极其突发的业务模式，因此，相邻链路同时具有数据突发的可能性极低。
转到图2，示出根据本发明的一些实施例的多个微微网的超帧的示意图。根据此示例，例如超帧210、超帧220、超帧230和超帧240的多个微微网的超帧可在需要时同步以便同时传送。因此，共享CPA250可在相同时隙中用于例如微微网120、2140、160和180的微微网的所有用户。此外，超帧210、220、230和240可分别包括专用CPA215、225、235和245。根据本发明的实施例，微微网120、2140、160和180的用户可在需要时共享其专用CPA。根据本发明的其它实施例，PNC可基于业务复用要求调整共享CTA和专用CTA的长度，但本发明的范围在此方面并无限制。
转到图3，它示出根据本发明的实施例、在多个无线个域网之间共享信道时间分配的方法。虽然本发明的范围不限于此方面，但该方法可通过为跨不同微微网的多个突发链路的业务复用指派SCTA而开始(文本框300)。例如，根据本发明的一些实施例，每个微微网的每个PNC可在其它PNC侦听时在同步信标(例如，图2所示)中通告其共享CTA时间(文本框310)。根据此示例，其它PNC可基于多个因素来选择使用或不使用共享CTA。例如，PNC(例如，PNC 130)可基于已通告PNC的数量、即基于有多少微微网正在使用相同SCTA来决定使用SCTA。
在本发明的其它实施例中，在其中同步可能未就位的网络中，微微网控制器(PNC)可在特定帧中通告SCTA时间，声明共享CTA相对帧传送的偏移。根据此示例，无意中听到当前传送的相邻PNC可能够推导SCTA的开始和结束时间并加入SCTA，但本发明的范围在此方面并无限制。
然而在其它实施例中，SCTA也可在一个微微网内使用。在此示例中，在PNC通告SCTA后，微微网内的链路可决定是否使用SCTA。
根据本发明的实施例，可使用SCTA的PNC可使用定向CSMA/CA。具体而言，载波检测只在朝向预期接收器/传送器的方向上执行(文本框320)。载波检测可在装置尝试使用共享CTA时和/或在SCTA期间每次分组传送前执行。
转回到图1，根据本发明的一个实施例，PNC 122、130、162和182可包括无线显示器(WD)。例如，PNC 130可包括NC 134。NC 134可指派跨一个或多个相邻网络(例如，微微网120、160和180)的SCTA，并且可向该一个或多个相邻网络通告SCTA，这允许相邻网络使用SCTA。例如，NC 134可向相同网络的多个链路通告SCTA时间。
收发器136可通过在SCTA时隙上使用例如定向CSMA/CA的定向网络访问协议与装置142和/或146通信。收发器136可朝向例如装置142或装置146的通信的装置的方向。此外，PNC 130的NC 134可同步所述一个或多个相邻网络的链路以使得能够在相同时隙传送超帧，并在相邻网络的超帧在不同的时隙中指派专用CTA。NC 134可在其它相邻网络的超帧(例如，超帧210、220、230和240)在相同时隙指派SCTA，并且基于链路业务调整专用CTA的长度和SCTA的长度。
在本发明的其它实施例中，NC 134可在其它相邻网络侦听时在同步信标中通告SCTA。例如，NC 134可基于已通告的相邻网络的数量来通告SCTA。
在此示范实施例中，WD可提供要在专用CTA时隙上传送的数据的基本层(base layer)，并且提供要在SCTA时隙上传送的增强数据层。例如，NC 134可提供要在专用CTA时隙上传送的包括可伸缩视频编解码器138的数据的基本层，并提供要在SCTA时隙上传送的增强数据层。
虽然本发明的范围在此方面并无限制，但应理解，本发明的实施例可以是其它无线系统。例如，具有TDMA和随机访问期的无线网络，例如，2007年10月2日由WiMedia Alliance出版的名为“DISTRIBUTED MEDIUM ACCESS CONTROL (MAC)FORWIRELESS NETWORKS”的WiMedia MAC。
虽然本文中已示出和描述本发明的某些特性，但本领域的技术人员现在将想到许多修改、替代、更改和等效物。因此，要理解随附权利要求旨在涵盖属于本发明真正精神的所有此类修改和更改。

Claims (36)

1.一种在无线个域网(WPAN)中通信的方法，包括：
指派跨一个或多个相邻网络的共享信道时间分配；
向所述一个或多个相邻网络通告所述共享信道时间分配，使得所述相邻网络能够使用所述共享信道时间分配；以及
在朝向通信的装置的方向的所述共享信道时间分配上使用定向网络访问协议来通信。
2.如权利要求1所述的方法，其中指派包括：
同步所述一个或多个相邻网络的链路以使得能够在相同时隙传送超帧；以及
在所述相邻网络的超帧在不同时隙中指派专用信道时间分配，并在所述相邻网络的超帧在所述相同时隙指派所述共享信道时间分配。
3.如权利要求3所述的方法，包括：
基于链路业务来调整所述专用信道时间分配的长度和所述共享信道时间分配的长度。
4.如权利要求1所述的方法，其中通告包括：
在其它相邻网络侦听时在同步信标中通告所述共享信道时间分配。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述共享信道时间的通告是基于已通告的相邻网络的数量。
6.如权利要求1所述的方法，其中通告包括：
在包括所述共享信道时间分配相对超帧传送的偏移的专用帧中通告所述共享信道时间分配时间。
7.如权利要求1所述的方法，其中通告包括：
向相同网络的多个链路通告所述共享信道时间分配时间。
8.如权利要求1所述的方法，其中通信包括：
在朝向期望的站的方向上执行具有碰撞避免的载波检测多路访问(CSMA/CA)协议。
9.如权利要求2所述的方法，包括：
在所述专用信道时间分配上传送数据的基本层；以及
在所述共享信道时间分配上传送增强数据层。
10.一种无线通信装置，包括：
网络控制器，指派跨一个或多个相邻网络的共享信道时间分配，并向所述一个或多个相邻网络通告所述共享信道时间分配，这使得所述相邻网络能够使用所述共享信道时间分配；以及
收发器，在所述共享信道时间分配上使用定向网络访问协议来通信，所述收发器朝向通信的装置的方向。
11.如权利要求10所述的无线通信装置，其中所述网络控制器能同步所述一个或多个相邻网络的链路以使得能够在相同时隙传送超帧，并且在所述相邻网络的超帧在不同时隙中指派专用信道时间分配，以及在所述相邻网络的超帧在所述相同时隙指派所述共享信道时间分配。
12.如权利要求11所述的无线通信装置，其中所述网络控制器能基于链路业务来调整所述专用信道时间分配的长度和所述共享信道时间分配的长度。
13.如权利要求12所述的无线通信装置，其中所述网络控制器能在其它相邻网络侦听时在同步信标中通告所述共享信道时间分配。
14.如权利要求13所述的无线通信装置，其中所述网络控制器能基于已通告的相邻网络的数量来通告所述共享信道时间分配。
15.如权利要求10所述的无线通信装置，其中所述网络控制器能在包括所述共享信道时间分配相对超帧传送的偏移的专用帧中通告所述共享信道时间分配时间。
16.如权利要求10所述的无线通信装置，其中所述网络控制器能向相同网络的多个链路通告所述共享信道时间分配时间。
17.如权利要求10所述的无线通信装置，其中所述收发器使用波束形成方案，在朝向期望的站的方向上根据具有碰撞避免的载波检测多路访问(CSMA/CA)协议来传送。
18.如权利要求11所述的无线通信装置，其中所述网络控制器能提供要在所述专用信道时间分配时隙上传送的数据的基本层，并且能提供要在所述共享信道时间分配时隙上传送的增强数据层。
19.如权利要求18所述的无线通信装置，包括无线显示器，以及其中所述无线显示器的网络控制器能提供要在所述专用信道时间分配时隙上传送的包括可伸缩视频编解码器的数据的所述基本层，并且能提供要在所述共享信道时间分配时隙上传送的所述增强数据层。
20.一种无线通信系统，包括：
两个或更多微微网，其中所述或更多微微网的微微网包括微微网控制器和一个或多个装置，并且所述微微网控制器包括：
网络控制器，指派跨一个或多个相邻微微网的共享信道时间分配，并向所述一个或多个微微网通告所述共享信道时间分配，这使得相邻网络能够使用所述共享信道时间分配；以及
收发器，在所述共享信道时间分配上使用定向网络访问协议来通信，所述收发器朝向通信的装置的方向。
21.如权利要求20所述的无线通信系统，其中所述网络控制器能同步所述一个或多个相邻网络的链路以使得能够在相同时隙传送超帧，并且在所述相邻网络的超帧在不同时隙中指派专用信道时间分配，以及在所述相邻网络的超帧在所述相同时隙指派所述共享信道时间分配。
22.如权利要求21所述的无线通信系统，其中所述网络控制器能基于链路业务来调整所述专用信道时间分配的长度和所述共享信道时间分配的长度。
23.如权利要求22所述的无线通信系统，其中所述网络控制器能在其它相邻网络侦听时在同步信标中通告所述共享信道时间分配。
24.如权利要求23所述的无线通信系统，其中所述网络控制器能基于已通告相邻网络的数量来通告所述共享信道时间分配。
25.如权利要求20所述的无线通信系统，其中所述网络控制器能在包括所述共享信道时间分配相对超帧传送的偏移的专用帧中通告所述共享信道时间分配时间。
26.如权利要求20所述的无线通信系统，其中所述网络控制器能向相同网络的多个链路通告所述共享信道时间分配时间。
27.如权利要求20所述的无线通信系统，其中所述收发器使用波束形成方案，在朝向期望的站的方向上根据具有碰撞避免的载波检测多路访问(CSMA/CA)协议来传送。
28.如权利要求21所述的无线通信系统，其中所述网络控制器能提供要在所述专用信道时间分配时隙上传送的数据的基本层，并且能提供要在所述共享信道时间分配时隙上传送的增强数据层。
29.如权利要求28所述的无线通信系统，其中所述微微网控制器包括：
无线显示器，以及其中所述无线显示器的网络控制器能提供要在所述专用信道时间分配时隙上传送的包括可伸缩视频编解码器的数据的所述基本层，并且能提供要在所述共享信道时间分配时隙上传送的所述增强数据层。
30.一种物品，包括：其上存储有指令的存储媒体，所述指令在被执行时导致：
指派跨一个或多个相邻网络的共享信道时间分配；
向所述一个或多个相邻网络通告所述共享信道时间分配，使得所述相邻网络能够使用所述共享信道时间分配；以及
在朝向通信的装置的方向的所述共享信道时间分配上使用定向网络访问协议来通信。
31.如权利要求30所述的物品，其中指派导致：
同步所述一个或多个相邻网络的链路以使得能够在相同时隙传送超帧；以及
在所述相邻网络的超帧在不同时隙中指派专用信道时间分配，并在所述相邻网络的超帧在所述相同时隙指派所述共享信道时间分配。
32.如权利要求31所述的物品，还导致：
基于链路业务来调整所述专用信道时间分配的长度和所述共享信道时间分配的长度。
33.如权利要求30所述的物品，其中通告导致：
在其它相邻网络侦听时在同步信标中通告所述共享信道时间分配。
34.如权利要求30所述的物品，其中通告导致：
在包括所述共享信道时间分配相对超帧传送的偏移的专用帧中通告所述共享信道时间分配时间。
35.如权利要求30所述的物品，其中通告导致：
向相同网络的多个链路通告所述共享信道时间分配时间。
36.如权利要求30所述的物品，其中通信导致：
在朝向期望的站的方向上执行具有碰撞避免的载波检测多路访问(CSMA/CA)协议。
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