CN103053214A - 用于在重叠网络中使用的宽信道的信道接入机制 - Google Patents

Abstract

当设备正在争用在宽信道（由主窄信道和一个或多个辅助窄信道组成）上进行传送的权利时，如果辅助信道之一被检测为忙的，则设备可以停止其退避计数器，并且当所有信道被再次检测为空闲的时，从其停止值重启退避计数器。一些实施例可以使用保护间隔检测技术来帮助感测辅助信道是否为忙的。

Description

用于在重叠网络中使用的宽信道的信道接入机制

背景技术

一些无线网络（例如符合IEEE标准802.11a/n的那些无线网络）可以使用具有40 MHz的带宽的“宽”信道，每个宽信道由两个传统“窄”信道组成，每个传统“窄”信道具有20 MHz的宽度。一些其他无线网络（例如符合IEEE标准802.11ac的那些无线网络）可以使用80 MHz的宽度的宽信道，每个宽信道由四个传统20 MHz信道组成。在这两种情况下，在设备可以在宽信道上进行传送之前，它必须确定所有关联的窄信道是空闲的，使得传输将不干扰可能正在使用那些窄信道中的一个或多个的另一设备。为了降低多个设备将尝试同时夺取相同空闲信道并且从而尝试同时进行传送的可能性，每个设备在宽信道上进行传送之前等待随机选择的退避时段（如由退避计数器测量的），假定关联的窄信道在退避时段之后仍然空闲。最大可允许退避时段可以由“争用窗口”来定义。特定设备无法以该方式接入介质（在严重拥塞的网络中可能频繁发生的情形）可以导致增大设备的争用窗口的大小并且从而增大其平均退避时间。此外，如果设备感测到信道之一在退避倒计数期间变为忙的，则可以从头开始重启计数。这两个动作可以有助于减小网络拥塞，但是它们使得设备将甚至更少可能快速地获得对信道的控制，这是由于具有较短退避时间的其他设备将首先获取对信道的控制。

当具有重叠覆盖区的两个分离网络正在使用相同窄信道中的一些时，可以遵循相同的协议以降低一个网络中的传输将干扰另一网络中的接收的可能性。然而，在该情形中，一个网络可能处于不利地位。例如，如果一个网络具有许多数据业务，则该网络中设备的争用窗口很可能在大小上比另一网络中增大更多。与具有较短平均退避时间的设备相比，具有较大平均退避时间（由于更大的争用窗口）的设备更少可能得到信道。可替换地，与仅需要两个窄信道的设备相比，需要四个窄信道的设备更少可能发现所有那些信道空闲。

附图说明

可以通过参照用来示出本发明的实施例的下列描述和附图来更好地理解本发明的一些实施例。在附图中：

图1示出根据本发明的实施例的重叠网络。

图2示出根据本发明的实施例的获得对用于传输的无线介质的接入的方法的流程图。

图3示出根据本发明的实施例的用于接入宽信道的过程的时序图。

具体实施方式

在下列描述中，阐述了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，公知的电路、结构和技术还没有被详细地示出以免模糊对该描述的理解。

对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“各种实施例”等等的提及指示：如此描述的本发明的一个或多个实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但不是每个实施例一定包括所述特定的特征、结构或特性。此外，一些实施例可以具有针对其他实施例描述的特征中的一些、全部，或者不具有针对其他实施例描述的特征。

在下列描述和权利要求中，可以使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应当理解，这些术语并不意图作为彼此的同义词。更确切地说，在特定实施例中，“连接”被用来指示两个或更多个元件彼此直接物理或电接触。“耦合”被用来指示两个或更多个元件彼此协作或交互，但是它们可以具有或可以不具有在它们之间的介入物理或电部件。

如在权利要求中所使用的，除非另有规定，否则为了描述公共元件而对序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等等的使用仅仅指示类似元件的不同实例正被提及，并不意图暗示如此描述的元件在时间上、在空间上、在等级上、或以任何其他方式必须按给定的顺序。

可以以硬件、固件和软件之一或任何组合来实施本发明的各种实施例。还可以将本发明实施为在计算机可读介质中或上所包含的指令，这些指令可以由一个或多个处理器读取和执行以实现本文描述的操作的性能。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何机构。例如，计算机可读介质可以包括有形存储介质，例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、闪速存储器设备等等。

术语“无线”可以被用来描述通过经由非固体介质而使用经调制的电磁辐射来传送数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等等。该术语并不暗示，关联的设备不包含任何线。无线设备可以包括至少一个天线、至少一个无线电装置、至少一个存储器、以及至少一个处理器，其中，无线电装置通过天线来传送表示数据的信号并通过天线来接收表示数据的信号，而处理器可以处理要被传送的数据和已被接收的数据。处理器还可以处理既未被传送又未被接收的其他数据。

如本文档内所使用的，术语“网络控制器”意图覆盖至少部分地调度和控制网络中的其他设备的无线通信的设备。网络控制器还可以被称为基站（BS）、接入点（AP）、中心点（CP）、或者可以出现以描述网络控制器的功能的任何其他术语。

如本文档内所使用的，术语“移动设备”意图覆盖其无线通信至少部分地被网络控制器调度和控制的那些设备。移动设备（MD）还可以被称为移动台（MS）、STA、订户台（SS）、用户设备（UE）、或者可以出现以描述移动设备的功能的任何其他术语。移动设备可以在这种通信期间移动，但是移动不是必需的。

如本文档内所使用的，“窄”信道是在频谱中具有预定义连续带宽的信道，而“宽”信道是具有由这些窄信道中的多个窄信道占据的频谱的组合部分的信道。也就是，多个规定的窄信道可以共同地构成规定的宽信道。在一些实施例中，宽信道仅包含连续的窄信道，但是在其他实施例中，这些窄信道不必是连续的，即宽信道中包括的两个窄信道在频谱中可以被宽信道中不包括的一个或多个窄信道分离。为了描述的简单，窄信道可以被描述为具有20 MHz带宽，而宽信道可以被描述为具有20 MHz的整数倍（例如40或80 MHz）的带宽，但是其他实施例可以使用除20 MHz外的窄信道带宽。在本文档内，术语“信道”指代窄信道，除非被指示为宽信道。

在各种实施例中，设备可以当争用在宽信道（由主窄信道和一个或多个辅助窄信道组成）上进行传送的权利时使用退避计数器。设备可以启动计数器，并且直到计数器期满之后才进行传送。术语“退避”计数器被用来指示，计数器被用来帮助设备从其进行传送的机会“退避”（其等待进行传送），直到计数器期满。设备可以具有用于其他目的的其他计数器。如果在退避计数器倒计数时辅助窄信道之一变为忙的，则可以停止退避计数器。当所有窄信道被再次检测为空闲的时，可以从其停止值重启退避计数器，而不是如常规系统中所进行的那样利用新计数值启动新退避时段。一些实施例可以使用保护间隔检测技术来帮助感测辅助信道是空闲的还是忙的。尽管被描述为倒计数（大概至0），但是计数器可以被编程为在期满之前从任何值正计数或倒计数至任何其他值。该变型完全处于本领域普通技术人员的设计能力之内。

图1示出根据本发明的实施例的重叠网络。一个网络由与移动设备MD1、MD3、以及MD5无线地通信的网络控制器NC1指示。第二网络由与移动设备MD2、MD4、以及MD6无线地通信的网络控制器NC2指示。假定MD1和MD2被定位为彼此足够接近，以使得一个移动设备的通信可以由另一移动设备以导致干扰的足够信号强度来接收，因此有术语“重叠网络”。由于信号强度可以取决于与离网络控制器的物理距离不相关的许多事物，因此不必每个设备处于被视为重叠的网络的预定义物理区域中。有可能的是：这两个网络中的其他设备也可能能够导致网络间干扰，但是MD1和MD2足以示出该原理。

在该实例中，还可以假定，设备MD1意图通过由多个窄信道构成的宽信道来与其自己的网络（例如NC1）中的另一设备进行通信，并且设备MD2能够使用这些窄信道中的至少一个在其自己的网络内进行通信。因此，MD1和MD2可能偶尔想要同时使用相同窄信道，这将导致网络间干扰。

图2示出根据本发明的实施例的获得对用于传输的无线介质的接入的方法的流程图。在所示出的实例中，假定设备（例如图1中的MD1）意图在基于争用的接入时段期间通过由多个窄信道构成的宽信道向另一设备进行传送。在使用宽信道的许多网络中，设备具有几个宽信道以从中选择，每个宽信道由预定义窄信道的不同集合构成。因此，该过程可以通过选择意图要在传输中使用的宽信道来选择具体窄信道而在210处开始。对于图2的该描述的其余部分，术语“信道”指示窄信道，除非被具体指定为宽信道。

在一些实施例中，设备直到其在215处确定在210处选择的所有信道是空闲的才继续进行。其他实施例可以在监视以查看是否所有所选信道是空闲的之前设置计数器值（参见220）。术语“空闲”指示：没有其他设备正在使用信道，或者如果有，则在该设备处检测到的接收信号太弱而不能被视为问题。相反，术语“忙”指示：另一设备正在使用信道并且接收信号强于特定阈值。在一些技术中，在信道上检测到特定能量电平足以将信道视为忙的，即使无法将信号识别为来自另一设备。在其他技术中，一旦检测到所传送的前导码，信道就被视为忙的，并且在关联的传输停止之前将被视为忙的。一些实施例可以组合这两种技术。可以通过检测OFDM符号的保护间隔来检测传输的结束。可以以任何可行的方式实施保护间隔检测器。

在220处，可以将设备中的偏移计数器编程为特定值，使得计数器将必须在计数器期满之前的特定最小时间段内计数。可以以硬件、软件、这二者的组合、或者任何其他可行手段来实施偏移计数器。然后在225处可以启动计数器。在230处示出计数器的期满。

只要如在235处所确定的那样所选信道保持空闲，计数器就可以继续其倒计数，并且该过程可以循环通过环230-235。然而，如果信道中的一个或多个变为忙的（例如如果另一设备在倒计数期间开始在信道上进行传送），则在240处可以停止计数器，并且在245处所有信道被再次检测为空闲的之前计数器保持停止。当所有信道再次为空闲时，在225处可以重启计数器。在一些实施例中，设备可以在检测到所有信道空闲之后、在重启计数器之前延迟特定时间段。在该实例中，在250处将分布式帧间间隔或DIFS示出为延迟时段，但是还可以使用其他延迟值。

设备可以以这种方式继续操作225至250，直到在230处计数器最终期满。在一些实例中，由于在信道中的一个或多个上检测到业务，可以多次停止和重启计数器。在计数器期满之后，设备可以通过在260处通过宽信道进行传送来取得对宽信道的控制。在一些实例中，传输可以仅仅使用所选窄信道的子集，但是在其他实例中，它可以使用所有所选窄信道。

在一些实施例中，设备可以在整个该过程中连续地监视所选信道以确定它们是空闲的还是忙的。在其他实施例中，可以以周期性间隔检查空闲/忙状态。可以针对这种监视使用各种技术。

图3示出根据本发明的实施例的用于接入宽信道的过程的时序图。在该实例中，宽信道由四个窄信道（标记为PRI的一个主信道以及标记为SEC-1、SEC-2、SEC-3的三个辅助信道）组成。在典型情形中，每个窄信道可以具有20 MHz的带宽，从而对该宽信道给出80 MHz的带宽，但是还可以使用其他信道宽度。在该实例中，最初将所有四个窄信道示出为忙的，这是由于某设备正在通过宽信道进行传送。在传输完成之后，示出由一个DIFS构成的间隔。

此时，希望通过宽信道进行传送的设备可以启动其退避计数器。在退避计数器期满（完全地倒计数）之后，如果这四个窄信道中的每个仍空闲，则该设备可以进行传送。在启动倒计数之前，可以将计数器预置为随机或伪随机选择的值（处于当前选择的争用窗口的界限内）。

然而，在退避计数器仍在计数时，该实例示出在辅助信道SEC-2上检测到传输。这最可能来自另一网络中的设备，这是由于当前网络中的设备将处于相同网络控制器的控制之下，这可以防止这种未预计的传输。但是在一些实例中，该传输可以来自当前网络。当检测到SEC-2上的传输时，可以停止退避计数器，并且在所有四个信道再次空闲之前退避计数器保持停止。在所有四个信道被检测为空闲的之后，示出另一DIFS，此后可以再次启动计数器。

一旦退避计数器期满并且所有四个信道仍空闲，设备就可以开始在宽信道上进行传送，从而实现其获得对用于传输的宽信道的控制的初始目的。该实例仅示出在倒计数时段期间单个窄信道上的单个介入传输。但是其他实例可以具有多个这种介入传输，并且它们可以发生在多个辅助信道上。有时，两个或更多个信道将同时由相同宽信道传输占据。有时，在完成第一窄信道上的介入传输之前，将检测到第二窄信道上的介入传输。

但是在所有这些情况下，仅当所有关联的窄信道被检测为空闲的时，退避计数器才应当计数，并且，在计数器被来自另一设备的介入传输停止之后，应当从其停止值重启退避计数器而不是开始新的倒计数。

前述描述意图是说明性的而非限制性的。本领域技术人员将想到变型。这些变型意图被包括在本发明的各种实施例中，这些实施例仅由下列权利要求的范围来限制。

Claims (16)

1.一种方法，包括：

检测到宽信道的每个窄信道为空闲的；

在所述检测到窄信道中的每个为空闲的之后，启动退避计数器；

在所述启动之后，检测到窄信道中的至少一个为忙的；

响应于所述检测到窄信道中的所述至少一个为忙的，停止所述退避计数器；

在所述停止之后，再次检测到窄信道中的每个为空闲的；以及

在所述再次检测到窄信道中的每个为空闲的之后，从其停止值重启所述退避计数器。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

检测到所述退避计数器的期满；以及

响应于所述检测到所述期满，在所述宽信道上进行传送。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重启所述退避计数器包括：在所述重启之前延迟分布式帧间间隔（DIFS）。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测到窄信道中的至少一个为忙的包括：使用保护间隔检测技术。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测到窄信道中的每个为空闲的包括：使用能量检测技术和前导码检测技术中的至少一个。

6.一种装置，包括：

无线通信设备，其具有处理器、无线电装置、以及退避计数器，所述设备执行下述操作：

检测到宽信道的每个窄信道为空闲的；

在所述检测到窄信道中的每个为空闲的之后，启动所述退避计数器；

在所述启动之后，检测到窄信道中的至少一个为忙的；

响应于所述检测到窄信道中的所述至少一个为忙的，停止所述退避计数器；

在所述停止之后，再次检测到窄信道中的每个为空闲的；以及

在所述再次检测到窄信道中的每个为空闲的之后，从其停止值重启所述退避计数器。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述设备还执行下述操作：

检测到所述退避计数器的期满；以及

响应于所述检测到所述期满，在所述宽信道上进行传送。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述重启所述退避计数器包括：在所述重启之前延迟分布式帧间间隔（DIFS）。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述检测到窄信道中的每个为空闲的包括：使用保护间隔检测技术。

10.根据权利要求6所述的装置，其中，所述检测到窄信道中的至少一个为忙的包括：使用能量检测技术和前导码检测技术中的至少一个。

11.根据权利要求6所述的装置，还包括耦合到所述无线电装置的天线。

12.一种物品，包括：

包含指令的计算机可读存储介质，所述指令在由一个或多个处理器执行时导致执行包括下述的操作：

检测到宽信道的每个窄信道为空闲的；

在所述检测到窄信道中的每个为空闲的之后，启动退避计数器；

在所述启动之后，检测到窄信道中的至少一个为忙的；

响应于所述检测到窄信道中的所述至少一个为忙的，停止所述退避计数器；

在所述停止之后，再次检测到窄信道中的每个为空闲的；以及

在所述再次检测到窄信道中的每个为空闲的之后，从其停止值重启所述退避计数器。

13.根据权利要求12所述的物品，其中，所述操作还包括：

检测到所述退避计数器的期满；以及

响应于所述检测到所述期满，在所述宽信道上进行传送。

14.根据权利要求12所述的物品，其中，重启所述退避计数器的所述操作包括：在所述重启之前延迟分布式帧间间隔（DIFS）。

15.根据权利要求12所述的物品，其中，检测到窄信道中的至少一个为忙的所述操作包括：使用保护间隔检测技术。

16.根据权利要求12所述的物品，其中，检测到窄信道中的每个为空闲的所述操作包括：使用能量检测技术和前导码检测技术中的至少一个。

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