CN102137501A - 无线设备之间的多无线电通信 - Google Patents

Abstract

在各个实施例中，两个无线通信设备可使用多种协议通过将待传达数据划分成多个部分并使用每种协议传达不同部分来彼此通信。这些不同协议可同时或并发地使用。该多协议技术可按若干不同方式使用以在无线通信中提供不同类型的优点。

Description

无线设备之间的多无线电通信

背景

预期数量日益增多的诸如智能电话、膝上型设备、笔记本等无线设备在其通信中支持多种类型的无线协议。示例是诸如WiMAX或LTE之类的广域协议、诸如WiFI之类的局域协议、以及诸如蓝牙之类的个域协议。已付诸许多努力以使得第一设备有可能使用多种可能协议中的最佳可用协议来与第二设备通信。并且一些设备能够与两个不同设备通信，针对每一个设备使用不同的协议。通常，基于另一设备处于哪个网络中来选取每种协议，因为给定的网络通常对所有通信使用单种协议。但是在两个常规设备的每个设备中具有多协议能力对于改善常规网络中这两个设备之间的任何一种具体通信的作用很小。

附图简述

通过参考用来说明本发明的实施例的以下描述和附图，可以更好地理解本发明的一些实施例。在附图中：

图1示出根据本发明一实施例的彼此通信的两个无线设备。

图2示出根据本发明一实施例的使用多种协议在两个设备之间通信的方法的流程图。

图3示出根据本发明一实施例的将多协议通信基于信道状况的方法的流程图。

图4示出根据本发明一实施例的使用多种协议来获得通信冗余的方法的流程图。

图5示出根据本发明一实施例的使用多种协议来获得通信分集的方法的流程图。

图6示出根据本发明一实施例的使用多种协议来进行负载平衡的方法的流程图。

详细描述

在以下描述中阐述众多具体细节。然而应理解，本发明的实施例在没有这些具体细节的情况下也可实践。在其他实例中，公知的电路、结构、和技术未被详细示出以免混淆对本描述的理解。

对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“各种实施例”等的引用表明如此描述的本发明的实施例可包括特定特征、结构或特性，但每个实施例并非必需包括该特定特征、结构或特性。此外，一些实施例可具有针对其他实施例描述的部分、全部特征或没有针对其他实施例描述的特征。

在以下描述和权利要求中，可使用术语“耦合的”和“连接的”连同其派生词。应理解，这些术语并不意图作为彼此的同义词。相反，在特定实施例中，使用术语“连接的”来指示两个或多个元件彼此直接物理或电气接触。使用“耦合的”来指示两个或多个元件彼此协作或交互，但它们之间可能具有或可能不具有居间的物理或电气组件。

如权利要求中使用的，除非另行指出，否则使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述常见元素仅表明引述相似元素的不同实例，而不意图暗示如此描述的元素必须在时间上、在空间上、在排列上或以任何其他方式是按给定序列的。

本发明的各种实施例可在硬件、固件和软件之一或其任何组合中实现。本发明还可实现为机器可读介质中或其上包含的指令，这些指令可由一个或多个处理器读取和执行以实现本文中描述的操作的执行。计算机可读介质可包括用于以一个或多个计算机可读的形式存储信息的任何机构。例如，计算机可读介质可包括有形存储介质，诸如但不限于，只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存存储设备等。

术语“无线”可用来描述通过使用经由非固态介质的经调制电磁辐射来传达数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并不暗示相关联的设备不包含任何导线。无线设备可包括至少一个天线、至少一个无线电、至少一个存储器以及至少一个处理器，其中无线电通过天线传送代表数据的信号并通过天线接收代表数据的信号，而处理器可处理待传送的数据以及已接收到的数据。处理器也可处理既非被传送也非接收到的其他数据。

如本文档内使用的，术语“通信”意味着1)向另一设备无线地传送，或2)从该设备无线地接收，或3)既向该设备无线地传送又从该设备无线地接收。待传送数据可包括待传输的内容、用于指示如何从完整通信提取该内容的控制数据、用于确定接收到的数据是否为所传送的相同数据的验证数据、以及准许接收机对传入信号进行同步的前同步码数据。

如本文档内使用的，术语‘协议’指示已在一种或多种标准中定义的用于无线地通信的一组特定格式、信道、调制技术、通信规则等。例如，WiFi、WiMAX、LTE和蓝牙各自被视为不同的协议，并且出于某些目的，它们中的每一种甚至可被细分成多个单独协议。

如本文档内使用的，术语‘同时’通信意味着两个通信(传送、接收或两者)在相同的时间发生，而术语‘并发’通信意味着两个通信可在相同的时间段期间发生，但不一定在相同的时间发生。并发通信是更广的术语，并且可包括同时通信的实例。若两个通信在时间上部分但不完全交迭，则整体通信可被描述为并发的，而交迭部分可被描述为同时的。作为实践问题，不同协议可对并发或同时通信使用相同设备中的部分、全部相同的无线电硬件或不使用相同的无线电硬件。

在本文档的上下文内，用第一和第二协议同时通信表示在相同时间使用这两种协议来传送和/或接收，而用第一和第二协议并发通信意味着特定的传送和/或接收序列可在特定时间段期间使用两种协议，但一种协议可以或可以不在与另一种协议严格相同的时间使用。

在各种实施例中，两个设备可使用多种协议通过将待传达数据划分成多个部分并使用每种协议传达不同部分来彼此通信。该技术可按若干不同方式使用以提供不同类型的优点。两个设备中的每个设备可在所涉及网络中提供任何可行功能，诸如网络控制器(接入点、基站、中央点等)、移动设备(移动节点、订户站、STA等)、中继站、服务器或其他的。在一些实施例中，正在多种协议上传达的数据可与单个应用相关联的，诸如但不限于，http话务、视频流送、文件下载、电子邮件、网络信息等。

图1示出根据本发明一实施例的彼此通信的两个无线设备。所示设备为笔记本计算机110和无线控制器120，但它们可以是彼此无线地通信的任何两个设备。每个设备上的多个天线可以与每个设备能支持的特定协议兼容。这些设备被示为使用两种不同的协议(示为协议A和协议B)彼此通信，但每个设备可能能够支持两种以上协议。以下描述将通常描述设备使用两种协议彼此通信，使用WiFi和WiMAX作为示例，但本发明概念可扩展到三种或以上协议，使用可行的任何特定协议。除了WiFi和WiMAX以外，其他示例为LTE、蓝牙、GSM、3G、4G、Zigbee、60GHz等。

图2示出根据本发明一实施例的使用多种协议在两个设备之间通信的方法的流程图。在所示的示例中，设备在210确定有数据要无线地传达给第二设备。该数据不仅可包括要传送给第二设备的数据，还可包括将从第二设备接收的数据。此类数据可包括(任一方向上)待传达的内容、用于定义如何组织该内容的开销数据、用于确保接收到的数据未被破坏的验证数据、控制数据等。

在220，设备可检查数据的性质、现行信道状况、以及任何其他相关因素以确定是否将在通信中使用多种协议。在一些实施例中，此时仅能确定多协议通信的可能性，而对多种协议的实际使用可在稍后基于那时的状况来确定。

在230，可将待传达数据分成多个部分，其中一些部分将使用一种协议来传达而其他部分将使用第二协议来传达。在一些实例中，可按此方式涉及两种以上协议。划分成多个部分的性质可取决于各种因素，诸如但不限于：1)哪些协议可用于两个设备且被两个设备支持，2)待传送数据的类型，3)信道负载，4)信道质量，5)可用协议所支持的数据率，6)这两种协议的开销要求，7)等等。在一些实例中，划分成多个部分可在通信序列已开始之后基于那时的状况而发生。划分成多个部分在一些实施例中可发生在OSI PHY层，在其他实施例中发生在OSI MAC层，在其他实施例中发生在更高层。在一些实施例中，划分可跨多层发生。在240和250，使用所选择的协议来传达数据的不同部分。当然，接收机随后可获取在这多种协议上接收到的数据并将其重新组装成原始数据。由于这些协议中的差异可能导致不同部分被无序地接收到，因此可以使用合适的标识技术来确定重新组装数据的正确次序。

在一些实施例中，可用协议中的至少一种可使用支配性的以控制器为中心的协议，其中网络控制器调度网络中其他设备的通信。此外(或替换地)，可用协议中的至少一种可使用基于竞争的技术，其中每个设备在被允许传送之前必须竞争接入该介质。一些协议可允许两者，带有适当的保护以防止非调度的基于竞争的通信以及被调度的通信在使用相同频带时彼此干扰。此外，一些协议可被设计用于许可频谱，而其他协议可在非许可频谱上操作。在使用基于竞争的协议和调度协议两者的一些实施例中，基于竞争的协议可被赋予获准接入介质的优先权，而调度协议随后可与基于竞争的协议协调调度。

在一些实施例中，特定无线设备可对两种协议使用相同无线电的全部或部分。例如，该设备可使用相同的功率放大器进行传送，使用相同的调谐器进行接收，使用相同的数字信号处理器(DSP)、使用相同的天线等。这会影响设备是否能同时用两种协议进行通信或者是否必须在并发操作中在不同时间使用它们。在一些实施例中，特定设备可对两种协议使用相同频谱的全部或部分。这也会影响设备是否能同时用两种协议进行通信，因为若在相同的时间使用相同或相似的频率，则一种协议可能干扰另一种协议。

两个不同设备使用多种协议同时或并发地彼此通信的概念可用于通过多种不同方式获益。以下章节中描述了其中一些。

动态干扰减小

图3示出根据本发明一实施例的将多协议通信基于信道状况的方法的流程图。在310和320，设备可监视两种协议上的信道状况以确定哪种协议更可能产生更好性能。这可以在开始通信序列之前进行以确定使用哪种协议。这也可以在通信序列期间进行以确定是否切换到另一种协议。信道状况可包括影响耗时纠错程序的可能差错率或差错概率的任何事。信噪干扰比(SINR)是设备可直接测量的一个此类参数，和/或设备可从其他设备接收SINR信息，因为该参数是由该其他设备确定的。接收信号强度指标(RSSI)是设备可使用的另一参数，无论是直接测量的还是从其他设备获得的。

SINR和RSSI是对紧接着的将来的可能差错率的间接指示，但设备可从过去的性能获得实际的差错率。此类差错率可包括基于过去的实际性能暗示紧接着的将来性能的比特差错率(BER)、分组差错率(PER)、以及其他此类参数。同上，这些参数可由设备通过其自己的观察来确定，或者可基于另一设备的确定从该设备接收。通过比较来自两种协议的此类参数，设备可关于哪种协议可能在紧接着的将来提供更好的性能作出判定。

在作出该判定之后，设备可在330选择优选协议并在340将其用于通信。在一些实施例中，设备可继续监视信道状况，如由从340回到310的环路所指示的，并在状况证明正当时动态地改变生效的协议。由于从一种协议改变为另一种协议可能涉及一定量的开销话务，因此在一些实施例中，可利用滞后效应来要求在改变协议之前很可能有某个最低程度的性能改善。

冗余

图4示出根据本发明一实施例的使用多种协议来获得通信冗余的方法的流程图。冗余，当该术语在此处使用时，涉及在两种协议上传送相同的数据。这提高了将接收到正确数据的概率，其降低了数据将丢失或不得不随后被重传的概率。在所示的实施例中，可在410确定要使用的可用协议。这可以按任何可行方式进行，包括但不限于本文档中别处描述的技术。在420，可确定要冗余地传达的数据，并在430由发射机在两种协议上传送该数据。

被选择进行冗余通信的数据可基于各种因素来选取。所得的选择可导致这些或其他选取：1)可在两种协议上冗余地传达全部内容，2)可在两种协议上冗余地传达改内容的较重要部分，3)可在两种协议上冗余地传达开销信息，诸如控制信息、头部、确认、重传请求等。数据可用各种纠错编码技术来编码并且所得冗余信息可在多种协议上传送。

在440，冗余数据可被接收机接收，接收机随后可在450选择使用哪个冗余数据集合。该选取可基于各种因素作出，诸如但不限于：1)若两个集合皆被正确接收，则可遵循预定优选，2)若一个集合被不正确地接收且不能被接收机纠正，则可选择另一集合，3)若一个集合被正确地接收，而另一集合被不正确地接收但能被接收机纠正，则可使用正确的集合或者接收机可纠正并使用另一集合，4)若两个集合皆被不正确地接收且不能被纠正，则接收机可请求重传一个、两个集合或不请求重传任一集合。

尽管图4示出410-430是由发射机执行的而440-450是由接收机执行的，其他实施例可按其他方式分布这些功能。例如，接收机可确定要使用的协议和/或确定哪些数据应当是冗余的，并将这些选取传达给发射机。

分集

图5示出根据本发明一实施例的使用多种协议来获得通信分集的方法的流程图。分集，当该术语在此处使用时，涉及拆分数据并在一种协议上传送一部分以及在另一协议上传送另一部分。在一些实施例中，内容可被拆分并在不同协议上传达。在其他实施例中，开销数据可被拆分并在不同协议上传达。在另外的实施例中，内容和开销数据两者可被拆分并在不同协议上传达。在其他一些实施例中，内容可在一种协议上传达而开销或控制信息可在另一种协议上传达。

在所示的实施例中，在510确定要使用的协议。在520，待传送的数据被分成多个部分，并且在530，每个部分被分配给一种协议。该分配可基于各种因素，诸如但不限于：1)每种协议的信道质量，2)每种协议的可用带宽，3)每个部分的时间关键性，4)等等。各数据部分可在540在各自相应的协议上被传送并在550被接收。接收机随后可在560组合各部分以重建原始消息。从560循环回到520的箭头指示该过程可连续地重复，从而在每种协议上运送的数据量可如通过变化状况所保证地那样改变。

尽管图5示出510-540是由发射机执行的而550-560是由接收机执行的，其他实施例可按其他方式分布这些功能。例如，接收机可确定要使用的协议和/或确定哪些数据应当在哪个协议上发送，并将这些选取传达给发射机。

增加的分辨率

根据本发明的一个实施例，可使用多协议通信来传送增加的数据以在接收机处实现增加的数据分辨率。分辨率，当该术语在此处使用时，涉及接收机处能用数据创建的细节量。例如，在视频数据的情况下，携带基本分辨率(例如，标清视频)的比特可在一种协议上传送，而用于增加的分辨率(例如，高清视频)的额外比特可在另一协议上传送。这些部分随后可在接收机处被组合以创建高清图像。若额外分辨率中的一些没有被正确接收到，则视频的该部分可以基本分辨率来显示。可以有利地利用这一点，例如通过在许可频谱上传送基本分辨率，其中获得必要带宽是相对有保证的，并在非许可频谱上传送增加的分辨率比特，其中获得必要的带宽可取决于竞争该介质的其他话务的量。

在另一示例中，可在不同的协议上传送额外的纠错码(ECC)。将纠正一定量差错的ECC数据可按正常方式随内容传送。在与基本ECC组合时将准许纠正该数量以上的差错的关于该内容的额外ECC信息可在另一协议上可用。以此方式，携带基本消息的协议将不被很少需要的过度ECC信息减慢，但额外的ECC信息在需要的那些场合将可用。

图5的流程图还可用于说明用于传达增加的分辨率的该过程。

负载平衡

图6示出根据本发明一实施例的使用多种协议以进行负载平衡的方法的流程图。负载平衡，当该术语在此处使用时，涉及调整在每种协议上传送的数据量以减少一种协议将遭受过度拥塞而另一协议具有过度可用容量的机会。例如，若使用一种协议的数据话务变得相对拥塞，则更多数据可被移至另一协议。这可以通过监视每种协议的数据话务来动态地进行。

在所示的示例中，在610确定要使用的协议。若只有两种协议可用，则可使用这两种协议。若有两种以上协议可用，则可使用各种准则来选择要使用的协议。在620，可监视所选择的协议以确定预期每种协议在不久的将来将具有多少可用带宽。监视特定协议可按任何可行方式进行，诸如但不限于：1)监视调度协议中有多少被请求带宽没有分配给设备，2)监视在非调度协议中获得对介质的访问要花多久，3)监视网络表现为繁忙的时间量，4)监视如在设备中观察到的和/或如由其他设备报告的传送序列的大小，5)等等。监视可通过设备直接观察或通过从一个或多个其他设备接收状况报告来进行。

在630，待传送的数据可被分成多个部分，并且在640，各个部分可被分配给所选择协议中的一种协议。该分配可在避免如先前描述的不平衡负载的意图下、基于每种协议预期将可用的带宽来进行。开始在650在两种协议上传送数据之后，可在660重复地监视每种协议的状况。若这些状况指示负载变得不平衡(超过某个极限)，则操作可回到630/640，其中待传送的数据可按不同比例被重新分配给这两种协议。

尽管该示例描述了基于两个不同设备之间的通信的负载平衡，但负载平衡也可考虑每种协议与其他设备联用多少。例如，若网络控制器在与第一移动设备通信时重用第一协议并轻用第二协议，则该网络控制器在与第二移动设备通信时可轻用第一协议并重用第二协议，从而任一协议将不会变得严重拥塞。

减少的能耗

多协议通信可用来减少能耗。使用额外协议可增大可在其上散布总通信的频谱。通过跨较多频谱散布传输，给定信道上的数据率可近似与增大的频谱量成比例地减小。但进行传送所花费的功率可能与数据率改变成比例地近似呈指数改变，因此总功率可比带宽增加更多地成比例地减少。

减少的开销

多协议通信可用来减少开销通信。许多网络通信涉及必须在设备之间传达的一定量的开销信息。当两种不同协议正被用来传达内容时，该开销中的一些可能是冗余的，因为其通常将在两种协议上重复。例如，可传达应用于在两种协议上传达的数据的控制信息。在一些实施例中，此类控制信息可在仅一种协议上传达，从而使另一协议上剩下更多带宽用于内容。这对于诸如视频内容之类的其中轻微延迟将能被察觉到的时间敏感内容可能尤其有用。通过对周期性控制信息使用较慢的基于竞争的协议，大部分较快的基于调度的协议可用于携带视频信息。

以上描述仅旨在是说明性的而非限制性的。各种变型对本领域技术人员是明显的。这些变型旨在被包括在本发明的各种实施例中，本发明仅由所附权利要求的范围限定。

Claims (15)

1.一种在无线网络中通信的方法，包括：

使用第一无线协议与无线设备传达数据的第一部分；以及

使用不同于所述第一无线协议的第二无线协议与传达所述第一部分并发地与所述无线设备传达所述数据的第二部分；

其中所述第一和第二部分与单个应用相关联。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二协议中的至少一者选自包括WiFi、WiMax、LTE和蓝牙的无线协议列表。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传达第一部分是与所述传达第二部分同时执行的。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信包括在所述第一和第二协议之间切换。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述切换包括切换到具有更多可用容量的协议。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述切换包括切换到具有更高质量的协议。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信包括在所述第一协议上传达特定数据以及在所述第二协议上再次传达所述相同的特定数据。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信包括在所述第一协议上传送用于第一分辨率的数据以及在所述第二协议上传送用于更高分辨率的额外数据。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信包括在所述第一协议上传达内容以及在第二协议上传达用于所述内容的控制信息。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信包括：

在所述第一协议上传送数据的第一部分以及在所述第二协议上传送所述数据的第二部分；

监视所述第一和第二协议两者的状况；以及

作为所述监视的结果，在于所述第一和第二协议上传送更多数据之前，按不同比例将所述数据重新分配给所述第一和第二协议。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一协议是基于竞争的协议而所述第二协议是调度协议；

所述基于竞争的协议将被赋予比所述调度协议更高的优先权，并且被调度的通信将围绕基于竞争的通信来调度。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在MAC层将所述数据分成所述第一和第二部分。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在PHY层将所述数据分成所述第一和第二部分。

14.一种用于在无线网络中通信的装置，包括：

具有处理器、存储器和无线电的第一设备，所述第一设备用于执行如权利要求1-13所述的操作。

15.一种用于在无线网络中通信的装置，包括：

具有处理器、存储器和无线电的第一设备，所述第一设备包含用于执行如权利要求1-13所述的操作的装置。

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