CN111698727B - 用于减少基于tdma的无线网络中的干扰的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“用于减少基于TDMA的无线网络中的干扰的系统和方法”。本发明提供了用于减少基于TDMA的无线网络中的干扰的系统和方法。此类系统和方法可包括形成无线网络的无线接入点，该无线接入点从无线网络所使用的多个无线网络信道中选择第一信息信道、第二信息信道和多个工作信道序列，无线接入点将多个工作信道序列中的第一工作信道序列分配给无线接入点并且将多个工作信道序列中的第二工作信道序列分配给无线中继器，无线接入点在无线网络所使用的超帧中的不同超帧中在第一工作信道序列中的每一者之间跳变，并且无线中继器在超帧中的不同超帧中在第二工作信道序列中的每一者之间跳变。

Description

用于减少基于TDMA的无线网络中的干扰的系统和方法
技术领域
本发明整体涉及无线网络。更具体地，本发明涉及用于减少基于时分多址(TDMA)的无线网络中的干扰的系统和方法。
背景技术
采用一个或多个信号中继器的已知的无线网络遭受若干已知问题。首先，已知的无线网络受到可连接到单个接入点的信号中继器和设备的数量的限制，这限制了无线网络的总体覆盖区域。第二，已知的无线网络易受来自在重叠的频带中工作的其他无线系统的干扰的影响。
鉴于上述情况，需要改进的系统和方法并有机会将其实现。
附图说明
图1是根据本发明所公开的实施方案的系统的框图；
图2是根据本发明所公开的实施方案的系统的框图；
图3是根据本发明所公开的实施方案的网络信道的图示；
图4是根据本发明所公开的实施方案的方法的流程图；并且
图5是根据本发明所公开的实施方案的方法的流程图。
具体实施方式
虽然本发明易受许多不同形式的实施方案的影响，但本文将详细描述其具体实施方案，同时应当理解，本公开应被视为是对本发明原理的举例说明。并非旨在将本发明限制于具体的例示的实施方案。
本文所公开的实施方案可包括用于减少基于TDMA的无线网络中的干扰的系统和方法。例如，基于TDMA的无线网络可包括在特定频带(诸如2.4GHz频带)中工作的无线接入点，无线中继器和多个设备。根据本发明所公开的实施方案，无线接入点可从基于TDMA的无线网络所使用的多个无线网络信道中选择第一信息信道和第二信息信道，并且可从所述多个无线网络信道中选择多个工作信道序列以供该无线接入点和无线中继器使用。在一些实施方案中，无线接入点可将所述多个工作信道序列选择为介于第一信息信道和第二信息信道之间并且不与第一信息信道和第二信息信道重叠。此外，在一些实施方案中，无线接入点可将所述多个工作信道序列中的第一工作信道序列分配给该无线接入点，并且将所述多个工作信道序列中的第二工作信道序列分配给无线中继器。
在一些实施方案中，信标消息可在基于TDMA的无线网络所使用的超帧中的专用工作信道时隙中在所述多个工作信道上广播，信息消息可在超帧中的专用信息信道时隙中在第一信息信道或第二信息信道上广播，并且所述无线接入点、无线中继器和/或多个设备中的每一者之间的其他通信消息可在超帧中的专用报警时隙和AP时隙中广播。在一些实施方案中，信息信道时隙可位于超帧中的工作信道时隙之间。
在一些实施方案中，无线接入点可选择所述多个工作信道序列中的每一者来与在基于TDMA的无线网络的特定频带中工作的另一无线网络所使用的多个干扰信道中的不同干扰信道重叠。例如，无线接入点可选择所述多个工作信道序列中的每一者中的相应第一工作信道序列来与所述多个干扰信道中的第一干扰信道重叠。类似地，无线接入点可选择所述多个工作信道序列中的每一者中的相应第二工作信道序列来与所述多个干扰信道中的不同于所述多个干扰信道中的第一干扰信道的第二干扰信道重叠。同样，无线接入点可选择所述多个工作信道序列中的每一者中的相应第三工作信道序列来与所述多个干扰信道中的不同于所述多个干扰信道中的第一干扰信道和所述多个干扰信道中的第二干扰信道两者的第三干扰信道重叠。在一些实施方案中，所述多个干扰信道中的第三干扰信道可与所述多个干扰信道中的第一干扰信道或所述多个干扰信道中的第二干扰信道相同。
在一些实施方案中，使用所述多个干扰信道的另一无线网络可包括Wi-Fi网络。在一些实施方案中，所述多个干扰信道可包括Wi-Fi网络的所有信道。除此之外或另选地，在一些实施方案中，所述多个干扰信道可包括Wi-Fi网络的信道1、6和11。因此，在这些实施方案中，所述多个工作信道序列中的每一者中的相应第一工作信道序列、第二工作信道序列和第三工作信道序列可与Wi-Fi网络的信道1、6和11中的任一个重叠。
在一些实施方案中，无线接入点可扫描部署了该无线接入点的区域以识别多个干扰信道上或来自其他干扰源的潜在干扰。然后，无线接入点可基于潜在干扰的级别来选择第一信息信道和第二信息信道。例如，无线接入点可选择第一信息信道和第二信息信道，以便在潜在干扰的级别最低的情况下与所述多个干扰信道重叠，以及以便彼此相距足够远来与所述多个干扰信道中的不同干扰信道重叠。在一些实施方案中，无线接入点可选择所述多个工作信道序列中的每一者以便在潜在干扰的级别最大的情况下不与所述多个干扰信道重叠。
除此之外或另选地，在一些实施方案中，无线接入点可从多个无线网络信道的预先配置的组合的预定义列表中选择第一信息信道和第二信息信道。在此类实施方案中，无线接入点可从该预定义列表上的与第一信息信道和第二信息信道交叉引用的条目中选择所述多个工作信道序列中的每一者。
在任何实施方案中，第一信息信道和第二信息信道可被选择用于防止基于TDMA的无线网络所使用的超帧内的冲突广播。例如，无线接入点和无线中继器中的每一者可被分配每个超帧中的相应时隙以用于在第一信息信道和/或第二信息信道上广播，从而确保基于TDMA的无线网络中的每个设备可在没有来自基于TDMA的无线网络中的任何其他设备的直接干扰的情况下广播。
在一些实施方案中，无线接入点和无线中继器中的每一者可在超帧中的不同超帧中在第一信息信道和第二信息信道之间跳变，并且可在超帧中的不同超帧中在所述多个工作信道序列中的相应工作信道序列的信道之间跳变。因此，在每个超帧中，无线接入点和无线中继器中的每一者可在第一信息信道或第二信息信道中的一者上广播信息，并且可在所述多个工作信道序列中的相应工作信道序列中的信道中的一个信道上广播相应信标。
例如，在一些实施方案中，无线接入点可在所述多个工作信道序列中的第一工作信道序列的第一信道上、在超帧中的第一超帧的第一时隙中广播接入点信标。响应于接收到接入点信标，无线中继器可在所述多个工作信道序列中的第二工作信道序列的第一信道上、在超帧中的第一超帧的第二时隙中广播无线中继器信标。在一些实施方案中，无线中继器信标可以是接入点信标的副本。
然后，无线接入点可在超帧中的下一个超帧的第一时隙中重新广播接入点信标，并且可从第一工作信道序列的第一信道跳变到第一工作信道序列的第二信道。响应于接收到接入点信标，无线中继器可在超帧中的下一个超帧的第二时隙中重新广播无线中继器信标，并且从第二工作信道序列的第一信道跳变到第二工作信道序列的第二信道。
然后，无线接入点可在超帧中的另外下一个超帧的第一时隙中重新广播接入点信标，并且可从第一工作信道序列的第二信道跳变到第一工作信道序列的第三信道。响应于接收到接入点信标，无线中继器可在超帧中的另外下一个超帧的第二时隙中重新广播无线中继器信标，并且从第二工作信道序列的第二信道跳变到第二工作信道序列的第三信道。
然后，无线接入点可在超帧中的又下一个超帧的第一时隙中重新广播接入点信标，并且可从第一工作信道序列的第三信道跳变回第一工作信道序列的第一信道。响应于接收到接入点信标，无线中继器可在超帧中的又下一个超帧的第二时隙中重新广播无线中继器信标，并且从第二工作信道序列的第三信道跳变回第二工作信道序列的第一信道。
此类重新广播和信道跳变可如本文所述在基于TDMA的无线网络的工作期间继续。在一些实施方案中，信道跳变可每245毫秒发生。然而，设想了信道跳变以大于245毫秒的间隔以及以小于245毫秒的间隔发生的实施方案。在一些实施方案中，可在没有跨信道的数据碎片化的情况下执行信道跳变。具体地，在一些实施方案中，如本文所述的系统和方法可通过单个信道发送单组数据，诸如信标消息，这不同于允许跨多个信道的数据碎片化的标准频率跳变。
在一些实施方案中，基于TDMA的无线网络可包括处于相同级别的多个无线中继器，并且在这些实施方案中，处于相同级别的多个无线中继器中的每一者可在每个超帧的专用于该级别并且从第一时隙移位或偏移的相应时隙中同时广播其无线中继器信标。
除此之外或另选地，在一些实施方案中，基于TDMA的无线网络可包括处于第一级别的第一多个无线中继器和处于第二级别的第二多个无线中继器。在这些实施方案中，第一多个无线中继器中的每一者可在每个超帧的专用于第一级别并且从第一时隙移位或偏移的相应时隙中同时广播其无线中继器信标，并且第二多个无线中继器中的每一者可在每个超帧的专用于第二级别并且从第一时隙以及每个超帧的专用于第一级别的相应时隙移位或偏移的相应时隙中同时广播其无线中继器信标。
在一些实施方案中，所述多个设备中的每一者可将分组广播到无线接入点以用于评估所述区域的状态、引导无线接入点执行动作，或者发送或接收其他信息或指令。类似地，所述多个设备中的每一者可接收从无线接入点广播的分组。如本文所述，所述多个设备中的每一者可使用第一工作信道序列与无线接入点直接通信，或者使用第二工作信道序列经由无线中继器与无线接入点间接通信。
例如，所述多个设备中的第一设备可使用第一信息信道和第二信息信道来识别用于与无线接入点直接或间接通信的第一工作信道序列或第二工作信道序列。在一些实施方案中，无线接入点可为所述多个设备中的第一设备分配第一信息信道、第二信息信道以及所述多个工作信道序列中的初始工作信道序列来用于与该无线接入点直接或间接通信，并且在一些实施方案中，初始工作信道序列可包括第一工作信道序列或第二工作信道序列。
当所述多个设备中的第一设备未能使用初始工作信道序列与无线接入点通信时，所述多个设备中的第一设备可使用第一信息信道和/或第二信息信道来识别所述多个工作信道序列中的后续工作信道序列以用于与无线接入点直接或间接通信，并且在一些实施方案中，该后续工作信道序列可包括第一工作信道序列或第二工作信道序列。在一些实施方案中，所述多个设备中的第一设备可使用第一信息信道和/或第二信息信道，以基于所述多个设备中的第一设备相对于无线接入点或无线中继器的固定位置的当前位置来识别该后续工作信道序列。
图1是根据本发明所公开的实施方案的系统20的框图。如图1所示，系统20可包括无线接入点22、第一无线中继器24、第二无线中继器26、第三无线中继器27和多个设备28。无线接入点22可在环境区域R中创建无线网络，并且多个设备28中的每一者可经由无线网络与无线接入点22通信，该通信是直接地进行的或经由第一无线中继器24、第二无线中继器26或第三无线中继器27间接地进行的。
图2是根据本发明所公开的实施方案的系统20-1的框图。如图2所示，系统20-1可包括无线接入点22-1、可作为第一级中继器的第一无线中继器24-1、可作为第二级中继器的第二无线中继器26-1、可作为第三级中继器的第三无线中继器27-1，以及多个设备28-1。无线接入点22-1可在环境区域R-1中创建无线网络，并且多个设备28-1中的每一者可经由无线网络与无线接入点22-1通信，该通信是直接地进行的或经由第一无线中继器24-1、第二无线中继器26-1和第三无线中继器27-1中的一者或多者间接地进行的。例如，第二无线中继器26-1可与第一无线中继器24-1无线通信以延伸该无线网络，并且第三无线中继器27-1可与第二无线中继器26-1无线通信以进一步延伸该无线网络。
图3是根据本发明所公开的实施方案的网络信道的图示，并且示出了由无线接入点22、22-1形成的第一无线网络30所使用的信道以及第二无线网络32所使用的可能干扰第一无线网络30的信道。如图3所示，第一无线网络30可符合IEEE 802.15.4标准，可在2.4GHz频带内工作，并且可使用多个信道34。如图3所示，多个信道34中的每个信道可以是3MHz宽，并且峰到峰间距为5MHz。多个信道34中的一些可被分配作为用于第一无线网络30的信息信道36。例如，如图3所示，在一些实施方案中，信息通道36可包括多个通道34中的通道11和通道25。
如图3所示，在一些实施方案中，无线接入点22、22-1可将多个信道34中的一些分配作为用于第一无线网络30的多个工作信道序列37。例如，无线接入点22、22-1可向无线接入点22、22-1分配多个工作信道序列37中的第一工作信道序列38，诸如多个信道34中的信道12、15和23，可向第一无线中继器24、24-1分配多个工作信道序列37中的第二工作信道序列40，诸如多个信道34中的信道13、16和20，可向第二无线中继器26分配多个工作信道序列37中的第三工作信道序列42，诸如多个信道34中的信道13、16和20，并且可向第三无线中继器27分配多个工作信道序列37中的第四工作信道序列43，诸如多个信道34中的信道16、19和24。
如图3所示，第二无线网络32可包括符合IEEE 802.11标准并且在2.4GHz频带中工作的Wi-Fi网络。如本领域中已知的，IEEE 802.11Wi-Fi网络可使用包括信道1、6和11的多个信道44，并且由于信道1、6和11不重叠，因此可选择信道1、6和11中的一者作为用于第二无线网络32的主工作信道。为了提高系统20、20-1的稳健性，可选择第一无线网络30的多个工作信道序列37中的每一者来与第二无线网络32的信道1、6和11中的不同信道重叠。
图4是根据本发明所公开的实施方案的方法100的流程图，该方法用于当第一无线中继器24、第二无线中继器26和第三无线中继器27中的每一者处于一个级别(诸如在图1的系统20中)时向多个设备28中的每一者发送信标信号。如图4所示，无线接入点22可最初在第一工作信道序列38的信道12上在超帧SF1的第一时隙中广播接入点信标，并且可在第一工作信道序列38的信道12、15和23之间跳变以在后续超帧的第一时隙中重新广播接入点信标，如在102中那样。响应于接收到接入点信标，第一无线中继器24可最初在第二工作信道序列40的信道13上在超帧SF1的第二时隙中广播第一无线中继器信标，并且可在第二工作信道序列40的信道13、16和20之间跳变以在后续超帧的第二时隙中重新广播第一无线中继器信标，如在104中那样。
类似地，响应于接收到接入点信标，第二无线中继器26可最初在第三工作信道序列42的信道14上在超帧SF1的第二时隙中广播第二无线中继器信标，并且可在第三工作信道序列42的信道14、17和22之间跳变以在后续超帧的第二时隙中重新广播第二无线中继器信标，如在106中那样，并且第三无线中继器27可最初在第四工作信道序列43的信道16上在超帧SF1的第二时隙中广播第三无线中继器信标，并且可在第四工作信道序列43的信道16、19和24之间跳变以在后续超帧的第二时隙中重新广播第三无线中继器信标，如在108中那样。在一些实施方案中，第一无线中继器信标、第二无线中继器信标和第三无线中继器信标可以是接入点信标的副本。
图5是根据本发明所公开的实施方案的方法200的流程图，该方法用于当第一无线中继器24-1处于第一级别、第二无线中继器26-1处于第二级别并且第三无线中继器27-1处于第三级别(诸如在图2的系统20-1中)时向多个设备28-1中的每个发送信标信号。如图5所示，无线接入点22-1可最初在第一工作信道序列38的信道12上在超帧SF1的第一时隙中广播接入点信标，并且可在第一工作信道序列38的信道12、15和23之间跳变以在后续超帧的第一时隙中重新广播接入点信标，如在202中那样。
响应于接收到接入点信标，第一无线中继器24-1可最初在第二工作信道序列40的信道13上在超帧SF1的第二时隙中广播第一无线中继器信标，并且可在第二工作信道序列40的信道13、16和20之间跳变以在后续超帧的第二时隙中重新广播第一无线中继器信标，如在204中那样。在一些实施方案中，第二时隙可从第一时隙移位或偏移。
响应于接收到第一无线中继器信标，第二无线中继器26可最初在第三工作信道序列42的信道14上在超帧SF1的第三时隙中广播第二无线中继器信标，并且可在第三工作信道序列42的信道14、17和22之间跳变以在后续超帧的第三时隙中重新广播第三无线中继器信标，如在206中那样。在一些实施方案中，第三时隙可从第一时隙和第二时隙移位或偏移。
响应于接收到第二无线中继器信标，第三无线中继器27可最初在第四工作信道序列43的信道16上在超帧SF1的第四时隙中广播第三无线中继器信标，并且可在第四工作信道序列43的信道16、19和24之间跳变以在后续超帧的第四时隙中重新广播第三无线中继器信标，如在208中那样。在一些实施方案中，第四时隙可从第一时隙、第二时隙和第三时隙移位或偏移，并且在一些实施方案中，第一无线中继器信标、第二无线中继器信标和第三无线中继器信标可以是接入点信标的副本。
虽然上文已详细描述了一些实施方案，但其他修改也是可能的。例如，上文的逻辑流程不需要所述的特定次序或顺序次序来实现所需的结果。可提供其他步骤，可从所述流程中消除步骤，并且可将其他部件添加到所述系统或从所述系统中移除。其他实施方案也可在本发明的范围内。
从前述内容将观察到，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可实现许多变型和修改。应当理解，没有预期或不应当推断对于本文所述的具体系统或方法的任何限制。当然，预期涵盖所有此类修改，如同落入本发明的实质和范围内一样。

Claims (8)

1.一种用于减少干扰的系统(20,20-1)，包括：
无线接入点(22,22-1)，所述无线接入点被配置成在频带中工作并形成第一无线网络(30)；和
第一无线中继器(24,24-1)，
其中所述无线接入点从所述第一无线网络所使用的多个无线网络信道(34)中选择第一信息信道(11)、第二信息信道(25)和多个工作信道序列，由此所述第一信息信道不同于所述第二信息信道；
其中所述无线接入点被配置成将所述多个工作信道序列中的第一工作信道序列(38)分配给所述无线接入点并且将所述多个工作信道序列中的第二工作信道序列(40)分配给所述第一无线中继器，由此所述第一工作信道序列不同于所述第二工作信道序列；
其中所述无线接入点被配置成在所述无线网络所使用的超帧中的不同超帧中在所述第一信息信道和所述第二信息信道之间跳变；
其中所述无线接入点被配置成在所述第一无线网络所使用的超帧中的不同超帧中在所述第一工作信道序列的所述工作信道中的每一者之间跳变；
其中所述第一无线中继器被配置成在所述第一无线网络所使用的超帧的不同超帧中在所述第一信息信道和所述第二信息信道之间跳变；并且
其中所述第一无线中继器被配置成在所述第一无线网络所使用的超帧的不同超帧中在所述第二工作信道序列的所述工作信道中的每一者之间跳变。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述无线接入点被配置成为多个设备中的第一设备分配所述第一信息信道、所述第二信息信道和所述多个工作信道序列中的初始工作信道序列以用于与所述无线接入点直接或间接通信，并且其中，当所述多个设备中的所述第一设备未能使用所述初始工作信道序列与所述无线接入点通信时，所述多个设备中的所述第一设备被配置成使用所述第一信息信道或所述第二信息信道来识别所述多个工作信道序列中的后续工作信道序列以用于与所述无线接入点直接或间接通信，并且其中所述多个设备中的所述第一设备被配置成使用所述第一信息信道或所述第二信息信道，以基于所述多个设备中的所述第一设备相对于所述无线接入点或所述第一无线中继器的固定位置的当前位置来选择后续工作信道序列。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述无线接入点被配置成扫描部署有所述无线接入点的区域以识别潜在干扰，并且被配置成基于所述潜在干扰的级别来选择所述第一信息信道和所述第二信息信道。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述无线接入点被配置成从预定义列表中选择所述第一信息信道和所述第二信息信道。
5.一种用于减少干扰的方法，包括：
无线接入点(22,22-1)在频带中工作并形成第一无线网络(30)；
所述无线接入点从所述第一无线网络所使用的多个无线网络信道中选择第一信息信道(11)、第二信息信道(25)和多个工作信道序列，由此所述第一信息信道不同于所述第二信息信道；
所述无线接入点将所述多个工作信道序列中的第一工作信道序列(38)分配给所述无线接入点并且将所述多个工作信道序列中的第二工作信道序列(40)分配给第一无线中继器(24,24-1)，由此所述第一工作信道序列不同于所述第二工作信道序列；
所述无线接入点在所述第一无线网络所使用的超帧中的不同超帧中在所述第一信息信道和所述第二信息信道之间跳变；
所述无线接入点在所述第一无线网络所使用的超帧中的不同超帧中在所述第一工作信道序列的所述工作信道中的每一者之间跳变；
所述第一无线中继器在所述第一无线网络所使用的超帧的不同超帧中在所述第一信息信道和所述第二信息信道之间跳变；并且
所述第一无线中继器在所述第一无线网络所使用的超帧的不同超帧中在所述第二工作信道序列的所述工作信道中的每一者之间跳变。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
所述无线接入点为多个设备中的第一设备分配所述第一信息信道、所述第二信息信道和所述多个工作信道序列中的初始工作信道序列以用于与所述无线接入点直接或间接通信；
当所述多个设备中的所述第一设备未能使用所述初始工作信道序列与所述无线接入点通信时，所述多个设备中的所述第一设备使用所述第一信息信道或所述第二信息信道来识别所述多个工作信道序列中的后续工作信道序列以用于与所述无线接入点直接或间接通信；并且
所述多个设备中的所述第一设备使用所述第一信息信道或所述第二信息信道，以基于所述多个设备中的所述第一设备相对于所述无线接入点或所述第一无线中继器的固定位置的当前位置来选择后续工作信道序列。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：
所述无线接入点扫描部署有所述无线接入点的区域以识别潜在干扰；并且
基于所述潜在干扰的级别来选择所述第一信息信道和所述第二信息信道。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括：
所述无线接入点从预定义列表中选择所述第一信息信道和所述第二信息信道。
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