CN102209353B - 用于多信道操作的增强载波感测 - Google Patents

用于多信道操作的增强载波感测 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于多信道操作的增强载波感测。在各种实施例中，在无线通信网络中可使用多信道请求发送和多信道允许发送来确保在两个设备间的随后的多信道通信交换仅通过两个设备都感测为空闲的信道发生。

Description

用于多信道操作的增强载波感测
背景技术
对于在多种标准下操作的无线通信网络，有时设备可能同时在多个信道中进行传输，从而增加了在指定的时间段内可传输的数据的量。在进行此类多信道传输前，设备可感测这些窄信道中的任意信道当前是否是繁忙的。但是，被预期的发送机感测为空闲的信道可能由于所谓的隐藏节点问题(例如，当前网络边缘的接收机可能能够收听来自相邻网络中的设备的信号，而这些信号没有强到足以达到当前网络的发送机)而被预期的接收机感测为繁忙的。如果由于发送机没有意识到该隐藏节点而继续进行传输，则接收机由于在那些信道中的任一信道上来自相邻设备的干扰可能不能正确地接收该传输。独占地使用单一信道进行通信的网络可以使用请求发送/允许发送(RTS/CTS)交换来避免隐藏节点问题，但是在这些交换中，RTS和CTS两者都在单一信道中被传输。如果干扰信号存在于包含在该传输中的其他信道中的一个上，发送机将不能意识到它，并且将传输可能不能被接收到的信号。
附图说明
通过参考下述的说明和用于阐明本发明实施例的附图，可以理解本发明的某些实施例。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的在无线通信网络中相互通信的无线设备。
图2示出了根据本发明实施例的两个设备间通信的流程图。
图3示出了根据本发明实施例的MRTS的格式。
图4示出了根据本发明实施例的MCTS的格式。
图5示出了根据本发明实施例的通信序列。
图6示出了根据本发明实施例的涉及多个响应者的通信序列。
具体实施方式
在下面的说明中，阐明了许多特定的细节。但应理解，没有这些特定的细节，本发明实施例也可以被实现。在其他情况中，为了避免混淆对本说明的理解，没有详细示出众所周知的电路、结构和技术。
对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“各种实施例”等的引用表示这样描述的本发明的实施例可能包含特定的特征、结构或特性，但是并不是每一个实施例必须包含该特定的特征、结构或特性。进一步，一些实施例可以拥有针对其他实施例描述的特征的某些、全部，或者不拥有这些特征。
在下述描述以及权利要求书中，可以使用术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词。应当理解这些术语并非旨在作为彼此的同义词。而是，在特定的实施例中，“连接”用于表示两个或更多个元件彼此直接物理接触或电接触。“耦合”用于表示两个或更多个元件彼此合作或交互，但是它们之间可以或可以不具有插入的物理或电气组件。
如在权利要求书中使用的，除非另有声明，描述普通元件的序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等的使用仅指示同样元件的不同实例正在被引用，并且不意图暗示这样描述的元件必须在时间上、空间上、等级上或以任何其他方式处于给定的顺序。
本发明的各种实施例可以通过硬件、固件和软件之一或任何组合来实现。本发明也可以实现为包含在计算机可读介质中或上的指令，指令可以被一个或多个处理器读取并执行，以实现对本文所述操作的执行。计算机可读介质可以包括用于以一个或多个计算机可读的形式存储信息的任意机构。例如，计算机可读介质可以包括有形的存储介质，比如但并不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备等。
术语“无线”可以用于描述电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等，其通过使用调制的电磁辐射穿过非固体介质来传送数据。无线设备可以包括至少一个天线，至少一个无线电设备(radio)和至少一个处理器，其中无线电设备的发射器通过天线发射代表数据的信号，并且无线电设备的接收器通过天线接收代表数据的信号，同时，处理器可以处理待发射的数据和已接收的数据。处理器也可以处理既不被发射也不被接收的其他数据。
术语“网络控制器(NC)”旨在表示至少部分地调度和控制网络中其他设备的无线通信的设备。网络控制器也可以称作基站(BS)、接入点(AP)、中心点(CP)或可能出现而用于描述网络控制器功能的任意其他术语。在多信道网络中，若干信道可能通常可用于网络中设备间的通信。这些可用的信道可以由行业标准、政府规章、网络设备自身的限制、或通过任何其他可行的方式被指定。NC可以在可用的信道中选择可以在网络中两个特定设备间的特定通信中使用哪些信道。NC可以在其认为合适时不时地改变这种选择。
术语“移动设备(MD)”旨在表示其无线通信至少部分地被网络控制器调度和控制的设备。移动设备也可以称作移动节点、STA、订户站(SS)、用户设备(UE)或可能出现而用于描述移动设备功能的任意其他术语。移动设备可在此类通信期间移动，但是移动不是必需的。
术语“空闲信道”旨在表示已被确定为不在使用中(如由做出该确定的设备所感测到的)、以及因此可由该设备使用的信道。在各种实施例中，可以通过监控该信道上感测到的电磁能量的量、通过尝试解码在该信道上已被编码的数据、或者通过将指示感测设备可以使用该信道进行通信而没有高可能性的干扰的任意其他可行的手段来做出该确定。在某些情况下，当两个设备要彼此通信时，因为它们距已经正在使用信道的设备的相对距离，有可能一个设备可能将该信道感测为空闲的，但是另一个设备将该信道感测为繁忙的。
术语多信道请求发送(MRTS)旨在表示请求预留多个信道的请求发送(RTS)。多信道允许发送(MCTS)旨在表示响应于MRTS而同意预留一个或多个多信道的允许发送(CTS)。正如RTS/CTS交换可用于预留单一信道那样，MRTS/MCTS交换可用于针对同一时间段预留多个信道。
在各种实施例中，第一无线设备可向第二无线设备发射MRTS以指示多个信道中的哪些被第一设备感测为空闲的。该第二设备可以用MCTS回复以指示这些空闲信道中哪些也被第二设备感测为空闲的。在该MRTS/MCTS交换之后，第一设备将具有被两个设备都感测为空闲的可用信道的列表，并且从而可以通过仅使用被两个设备都感测为空闲的那些信道而在随后的多信道通信中避免隐藏节点问题。
图1示出了根据本发明实施例的在无线通信网络中相互通信的无线设备。在所示的例子中，一个设备被示为网络控制器(NC)，而与其通信的设备被示为移动设备(MD1、MD2)，但是，在某些网络中，设备可以以对等关系互相进行通信。虽然只示出了两个MD，但是在某些实施例中，网络中可能存在也能够与NC通信的额外的MD。
图2示出了根据本发明实施例的两个设备间的通信的流程图。在流程图200中，两个设备被标注为请求者和响应者。每个设备可以在交换期间的不同时间发射和接收。针对本文而言，请求通信(通过发射MRTS)的设备被称为请求者，并且响应于该请求(通过发射MCTS)的设备被称为响应者。在某些情况中，响应者可拒绝请求(例如，通过不响应、通过指示没有信道空闲或通过任意其他可行的方式)，但是这里的说明假设响应者接受请求。在某些实施例中，请求者可以是MD，并且响应者可以是NC，但是在其他实施例中，这些角色被反转，并且在一些其他实施例中，这两个设备可以是对等设备。
在210，请求者可感测对其而言可用的各种信道，从而确定哪些信道当前是空闲的。在某些实施例中，这可以发生在网络中的“竞争”时段期间，在其期间允许设备竞争介质。在220，请求者可以产生当前空闲的信道的列表(例如，列表A)，以及在230，请求者可在MRTS中将这个列表发射到响应者。这个列表可以采取任何可行的形式，并且可以在MRTS中以任何可行的方式来表示该列表。可能的格式随后将更详细地讨论。在某些情况中，由于各种原因，请求者可能将这个列表限制到被感测为是空闲的信道的子集。为了本说明的目的，空闲信道的列表是由MRTS指示为空闲的信道的列表，即使更多的信道可能被包括在这个列表中。
同时，在215，响应者也可以感测对其而言可用的各种信道，从而确定哪些信道当前是空闲的。在许多情况中，“可用的信道”对两个设备来说是相同的，但是有时可能不是这样。在225，响应者可以产生当前空闲的信道的列表(例如，列表B)，以及在235，响应者可以接收请求者发射的MRTS。
在某些实施例中，设备可以频繁地监控各种可用的信道，并且保持哪些信道空闲的正在发生中的列表。通过图2所示的操作顺序暗示了这个技术。在其他实施例中，设备可能直到它需要知道该信息才以这种方式检验信道。例如，请求者可能直到它确定它将要发射某些东西(例如，MRTS)才感测这些信道，并且响应者可能直到它接收到该MRTS才感测这些信道。这种选择可能大部分取决于必须多快地获得该信息。如果响应者必须在几微秒内开始发射其响应，但是它需要几百微秒来感测信道是否空闲，则先前扫描信道可能是优选的。
在接收到MRTS之后，响应者可以将其自己的列表B与列表A进行比较，并产生只列出在列表A和列表B两者中都被指示为空闲的信道的列表C。因此，列表C代表在请求者和响应者位置处都被确定为空闲的信道。在255，列表C然后可以在MCTS中被发射回请求者，在260，请求者接收它。既然请求者拥有两个设备都认为是空闲的信道的列表，在270，请求者可以仅使用包含于列表C中的信道发起与响应者的通信，所述通信发生在270和275。可以选择列表C中所有或者仅某些信道用于该通信，并且在通信期间，该选择可能改变。在某些实施例中，每个设备可以选择在当前传输中将使用来自列表C的哪些信道。可以使用任何可行的技术来通知接收设备：发射设备正选择哪些信道。
虽然被描述为“列表”，但是哪些信道被感测为空闲的指示可以以任何可行的方式格式化。在一个实施例中，可以使用位图，其中，每个可用信道由位图中的位表示，以及每个位的状态指示关联的信道是否空闲。该位图然后可以被置于MRTS和/或MCTS中的特定字段中。其它实施例可能使用其它任何可行的格式化技术来传送该信息。
图3示出了根据本发明实施例的MRTS的格式。在图3所示的实施例中，MRTS被格式化为控制帧。帧控制字段的内容可以指示其为MRTS。持续时间字段的内容可以指示期望当前信息交换花费多长时间，其可以包括当前MRTS帧、响应MCTS帧、ACK帧和预定数目的帧间间隔(IFS)延迟。这个值可用作对可以接收它的其他设备的预留通知：将针对指示的时间段预留该信道，并且在该时间期间，这些其他设备应当抑制发射(除了由该帧寻址为预期接收器的设备之外)。
RA字段的内容可以指示接收设备的地址，所述接收设备即该MRTS预期去往的响应者设备。相似地，TA字段可以指示发射设备的地址，所述发射设备即发射该MRTS的请求者设备。信道位图字段可包含列表A，即，被发射设备指定为空闲的信道。FCS字段可以包含帧校验和值以验证接收到的帧没有损坏。
图4示出了根据本发明实施例的MCTS的格式。在图4所示的实施例中，MCTS也被格式化为控制帧。帧控制字段的内容可以指示其为MCTS。持续时间字段的内容可以指示期望当前信息交换的剩余部分花费多长时间，其可以包括当前MCTS帧、ACK帧和预定数目的帧间间隔(IFS)延迟。如同MRTS一样，这个值可用作对可以接收它的其他设备的预留通知：将针对指示的时间段预留该信道，并且在该时间期间，这些其他设备应当抑制发射(除了由该帧寻址为预期接收器的请求者设备之外)。
由于物理距离、障碍物、局部干扰等，可以接收MCTS帧的设备集合可能不同于可以接收MRTS帧的设备集合，因此可以通过从其可以接收的任何传输读取持续时间字段的内容来通知设备的两个集合抑制发射多长时间。对可以接收两者的那些设备而言，MCTS持续时间字段可以用于验证或更新先前从MRTS持续时间字段获得的值。
RA字段的内容可以指示接收设备的地址，所述接收设备即该MCTS预期去往的请求者设备。因为只有MRTS中寻址的设备应利用MCTS来响应，所以可能不存在TA字段-接收设备可简单地假设响应于MRTS的设备是MRTS中RA字段指示的相同的设备。信道位图字段可包含列表C，即，也被响应者感测为空闲的列表A信道。如上所述，FCS字段可以包含帧校验和值以验证接收到的帧没有损坏。
示出了这些示例格式，因为它们密切符合已经在单信道操作中使用的总体RTS和CTS格式(当然除了信道位图字段之外)。但是这个空闲信道信息可以用任何方便的格式发射，并且仍将落入本发明各种实施例的范围内。
图5示出了根据本发明实施例的通信序列。在图5的例子中，请求者可以发射列出3个信道是空闲的MRTS，并且可以通过这三个信道(示出为信道1、2和3，尽管它们可以用任何可行的方式标识)中的每一个同时发射MRTS。响应者可以确定信道1和3空闲，而信道2繁忙，因此，其可以发射示出只有信道1和3空闲的MCTS，且其可以通过信道1和3同时发射该MCTS。既然请求者拥有在两个位置处都空闲的信道的列表，它可以开始通过信道1和3传输数据到响应者，并且响应者可通过这两个信道传输确认BA来指示数据在两个信道上都被正确地接收。
图6示出了根据本发明实施例的涉及多个响应者的通信序列。在某些网络中，请求者可能想要在相同的通信序列中发射数据到多个响应者，并且MRTS因此可能被寻址到多个响应者。这种多寻址可以用各种方式处理，例如但不局限于多播寻址。为了防止彼此干扰，响应者可以在不同时间发射它们的MCTS。
在示出的示例中，请求者感测到信道1、2和3是空闲的，并在信道1、2和3的每个信道上发射MRTS到响应者A和B。如果响应者A感测到只有信道1和3是空闲的，或只在信道1和3上正确地接收该MRTS，则响应者A在信道1和3的每个信道上发射MCTS来指示信道1和3是空闲的。响应者B感测到信道1、2和3都是空闲的，并在信道1、2和3的每个信道上发射MCTS指示它们都是空闲的。请求者现在知道在信道2上发射数据在响应者B处将是可接受的，但是其可能在响应者A处引起干扰。因此，它只在信道1和3上向两个响应者发射数据。如同MCTS一样，每个响应者可以在不同时间发射其确认BA。
在某些实施例中，被称为主信道的特定信道必须在每一个多信道通信中使用。在这种情况下，在发射MRTS、MCTS和随后的数据时必须使用主信道。因此，如果主信道被请求者感测为繁忙，不可以发射MRTS。如果主信道被响应者感测为繁忙，不可以发射MCTS和随后的数据。
在某些网络中，设备可以使用多用户多输入多输出(MU MIMO)进行通信，其中不同的“空间信道”可以用于通过同一频率信道发射不同的信号到不同的设备而没有干扰。(在本文中，假设术语“信道”表示频率信道，除非明确标识为空间信道)。在这种情况下，每个空间信道可使用前面描述的技术，而不用考虑相同的信道是否同时在另一个空间信道上使用。
如前面所暗示的，MRTS和MCTS帧的一个目的是通知非参与设备(既不是请求者也不是响应者的设备)针对指定的时间段预留某些信道，并且这些非参与设备应该在该时间期间抑制在这些信道上发射。MRTS和MCTS两者中的持续时间字段都起到这个作用，并且当非参与设备接收到这些帧的其中一个时，它可以设置它的网络分配矢量(NAV)为某个时间，从而使它知道在该时间期间不在(一个或多个)指示的信道上进行发射。如果它能够接收MCTS，则它可以使用MCTS持续时间字段中的列表作为避免哪些信道的指示符，因为请求者将被该列表指导进行后续传输而不是由潜在较大的MTRS列表指导。
但是，某些非参与设备可能能够接收MRTS，但是不能接收MCTS。这样的设备可能针对将不被使用的信道设置它的NAV，因为在请求者没有将其感测为繁忙时响应者将其感测为繁忙。为了避免不必要地避免其实其可以使用的信道，如果NAV是根据MRTS设置的，但是对应的MCTS没有被接收到，则非参与设备可以遵循在特定时间段之后潜在地重新设置它的NAV的惯例。该时间段可以足够长以接收任何CTS，但是不会长到足以等待整个数据传输时段。在一个实施例中，等待时间可以表示为：
(2个SIFSTime)+(TXTIMEMCTS)+(PHY-RX-START延迟)+(2个时隙)其中，SIFSTime是短帧间间隔的持续时间，TXTIMEMCTS是发射MCTS的时间，PHY-RX-START延迟是在接收前等待的要求的延迟，并且时隙是预定义的。无论使用哪个延迟公式，其应该至少长得足以到达数据阶段。如果在该延迟时段后介质是繁忙的，则设备可以假设从MRTS获得的原始持续时间时段仍然有效，并且不重新设置它的NAV。
之前的说明旨在是说明性的并且不是限制性的。本领域技术人员可以想到各种变化。这些变化旨在被包含在本发明的各种实施例中，本发明的各种实施例仅由以下权利要求书的范围来限制。

Claims (18)

1.一种用于在无线网络中通信的装置，包括：
第一设备，用于在无线通信网络中操作，所述第一设备包括处理器，存储器，以及至少一个无线电设备，所述至少一个无线电设备用于：
发射多信道请求发送（MRTS）到所述无线通信网络中的第二设备，所述MRTS包括多个信道中的哪些信道被所述第一设备感测为空闲的第一指示；
从所述第二设备接收第一多信道允许发送（MCTS），第一MCTS包含所述第一指示所指示的该多个信道中的哪些信道被所述第二设备感测为空闲的第二指示；以及
使用所述第二指示所指示的一个或多个信道来发射消息到所述第二设备。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一指示包含位图。
3.如权利要求1所述的装置，其中，在被所述第一指示指示为空闲的信道中的每个信道上同时发射所述MRTS。
4.如权利要求1所述的装置，其中，在被所述第二指示指示为空闲的信道中的每个信道上同时接收所述MCTS。
5.如权利要求1所述的装置，其中：
将所述MRTS发射到所述第二设备和第三设备；以及
所述第一设备从所述第三设备接收第二MCTS，所述第二MCTS包含所述第一指示所指示的所述多个信道中的哪些信道也被所述第三设备感测为空闲的第三指示。
6.一种用于在无线网络中通信的方法，包括：
从第一设备发射多信道请求发送（MRTS）到无线通信网络中的第二设备，所述MRTS包括多个信道中的哪些信道被所述第一设备感测为空闲的第一指示；
从所述第二设备接收多信道允许发送（MCTS），所述MCTS包含所述第一指示所指示的该多个信道中的哪些信道被所述第二设备感测为空闲的第二指示；以及
使用所述第二指示所指示的一个或多个信道来发射消息到所述第二设备。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述第一指示包含位图。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述发射MRTS包括在被所述第一指示指示为空闲的信道中的每个信道上同时进行发射。
9.如权利要求6所述的方法，其中，所述接收MCTS包括在被所述第二指示指示为空闲的信道中的每个信道上同时接收所述MCTS。
10.如权利要求6所述的方法，进一步包括：
发射所述MRTS到所述无线通信网络中的第三设备；
从所述第三设备接收第二MCTS，所述第二MCTS包含所述第一指示所指示的所述多个信道中的哪些信道被所述第三设备感测为空闲的第三指示；以及
使用所述第三指示所指示的一个或多个信道来发射消息到所述第三设备。
11.一种用于在无线网络中通信的装置，包括：
第一设备，用于在无线通信网络中操作，所述第一设备包括处理器，存储器，以及至少一个无线电设备，所述至少一个无线电设备用于：
从所述无线通信网络中的第二设备接收多信道请求发送（MRTS），所述MRTS包括多个信道中的哪些信道被所述第二设备感测为空闲的第一指示；
发射多信道允许发送（MCTS）到所述第二设备，所述MCTS包含所述第一指示所指示的该多个信道中的哪些信道被所述第一设备感测为空闲的第二指示；以及
使用所述第二指示所指示的一个或多个信道从所述第二设备接收消息。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述第二指示包含位图。
13.如权利要求11所述的装置，其中，在被所述第一指示指示为空闲的信道中的每个信道上同时接收所述MRTS。
14.如权利要求11所述的装置，其中，在被所述第二指示指示为空闲的信道中的每个信道上同时发射所述MCTS。
15.一种用于在无线网络中通信的方法，包括：
由第一无线通信设备从第二无线通信设备接收多信道请求发送（MRTS），所述MRTS包括多个信道中的哪些信道被所述第二设备感测为空闲的第一指示；
发射多信道允许发送（MCTS）到所述第二设备，所述MCTS包含所述第一指示所指示的该多个信道中的哪些信道被所述第一设备感测为空闲的第二指示；以及
使用所述第二指示指示的一个或多个信道从所述第二设备接收传输。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述第二指示包含位图。
17.如权利要求15所述的方法，进一步包括在被所述第一指示指示为空闲的信道中的每个信道上同时接收所述MRTS。
18.如权利要求15所述的方法，进一步包括在被所述第二指示指示为空闲的信道中的每个信道上同时发射所述MCTS。
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