CN1926830A - 利用响应长度来设置sdma轮询组 - Google Patents

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Abstract

基站可以将轮询组组织为具有相近的后续响应预计持续期的组。在一个实施方案中，预计持续期可以由将被轮询的设备来提供。在另一个实施方案中，预计持续期可以基于来自将被轮询的设备的过去的响应。

Description

利用响应长度来设置SDMA轮询组
背景
为了解决无线数据通信系统所面临的日益增长的带宽需求问题，正在开发多种技术以允许多个设备通过共享单条信道来与单个基站通信。在一种这样的技术中，假设多个移动设备位于距基站足够不同的方向上，则基站可以在相同的频率上同时向这些移动设备发送单独的信号或者从这些设备接收单独的信号。为了从基站进行发送，可以从多个空间上分离的天线中的每一个基本同时地发送不同的信号，使得合并的(combined)发送是定向的，即，想要发往每一个移动设备的信号可以在该移动设备的方向上相对较强，而在其他方向上相对较弱。类似地，基站可以通过多个空间上分离的天线中的每一个，在相同的频率上同时从多个独立的移动设备接收合并的信号，并且通过适当的信号处理将从多个天线接收到的合并信号分割为来自每个移动设备的单独信号，使得接收也是定向的。
在目前提出的规范下，例如IEEE 802.11(IEEE是位于3 Park Avenue，17th floor，NewYork，New York的电气电子工程师学会的缩写)，每个移动设备可以发送可变长度的数据块，然后在该数据块后的预定超时时段内一直等待来自基站的确认，以表明基站接收到了该数据块。如果基站在相同的频率上发送和接收，则该事实将使得基站不能同时发送和接收，从而基站在发出任何确认前要一直等到所有到来的数据块全部完成为止。然而，由于数据块具有可变长度，所以发送短数据块的移动设备可能在基站仍然在从另一个移动设备接收长数据块时遭遇到确认超时。这样造成的短数据块的重传可能会导致数据通信在整体上效率不高，并且在某些环境下甚至会导致服务中断。
附图说明
参考以下描述和用来图示说明本发明的实施方案的附图，可以理解本发明。在附图中：
图1根据本发明的实施方案示出了通信网络的图。
图2A和2B根据本发明的实施方案示出了与一个基站和多个移动设备有关的通信序列的时序图。
图3根据本发明的实施方案示出了一种通信方法的流程图。
图4根据本发明的实施方案示出了另一种通信方法的流程图。
图5根据本发明的实施方案示出基站的框图。
图6根据本发明的实施方案示出了移动设备的框图。
具体实施方式
在以下描述中阐述了大量具体的细节。然而可以理解，没有这些具体的细节也可以实现本发明的实施方案。此外，没有详细示出公知的方法、结构和技术，以免模糊了对该描述的理解。
提及“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性的实施方案”、“各种实施方案”等是指如此描述的本发明的实施方案可以包括具体的特征、结构或特性，但不是每个实施方案都必须包括该具体的特征、结构或特性。此外，短语“在一个实施方案中”的重复使用不一定是指相同的实施方案，尽管有这种可能。
在以下描述和权利要求书中，可以使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应当理解，这些术语不意味着彼此是同义词。相反，在具体的实施方案中，“连接”可被用来指两个或更多的元件彼此之间直接物理接触或电接触。“耦合”可以是指两个或更多的元件彼此之间直接物理接触或电接触，或者两个或更多的元件不直接相互接触，但仍然彼此协同工作或交互。
使用在这里，除非特别指出，常见的形容词“第一”、“第二”、“第三”等在用来描述通常的事物时，仅仅意味着所提及的是相近事物的不同实例，而不是指如此描述的事物一定在时间上、空间上，在等级上，或者以任何其他方式具有给定的顺序。
除非特别指出，从以下讨论中可以清楚地认识到，在整篇说明书中使用诸如“处理”、“计算”、“运算”等术语时是指计算机或计算系统、或者类似的电子计算设备的动作和/或处理过程，所述计算机或计算系统、或者类似的电子计算设备将表示为物理量(例如，电量)的数据操纵和/或转换为类似表示为物理量的其他数据。
类似地，术语“处理器”可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数据，以将该电子数据转换为可以存储在寄存器和/或存储器中的其他电子数据的任何设备或者设备的一部分。“计算平台”可以包括一个或更多个处理器。
在本篇文献的上下文中，术语“无线”及其派生词可被用来描述可以使用调制的电磁辐射，通过非固态介质来传送数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并不意味着相关的设备不包含任何有线线路，尽管在一些实施方案中可能是这样的。
与通用的行业术语一致，术语“基站”、“接入点”和“AP”在这里可以互换地用来描述可以无线地并且与多个其他电子设备基本同时地通信的电子设备，而术语“移动设备”和“STA”可以互换地用来描述所述多个其他电子设备中的任何一个，该设备可以具有移动后仍然可通信的能力，尽管移动不是一个必要条件。然而，本发明的范围不限于用这些术语标注的设备。类似地，术语“空分多址”和SDMA可以互换地使用。使用在这里，这些术语意图包括以下通信技术：可以由不同的天线基本同时地从相同的设备发送不同的信号，使得合并发送的信号导致发往不同设备的不同信号以相同的频率在基本不同的方向上发送；和/或包括以下通信技术：可以通过多个天线，从不同方向上的不同设备处以相同的频率基本同时地接收到不同的信号，并且可以通过适当的处理将这些不同的信号相互分离。术语“相同的频率”用在这里可以包括在某一精确的频率处因带宽容差、多普勒频移适应(Doppler Shift Adaptation)、参数漂移等引起的轻微偏差。两个或更多个向不同设备的发送被认为是基本同时的，只要每个向不同设备的发送的至少一部分是同时发生的，但不意味着不同的发送一定要同时开始和/或同时结束，尽管可以如此。类似地，两个或更多个从不同设备的接收被认为是基本同时的，只要从不同设备的每个接收的至少一部分是同时发生的，但不意味着不同的发送一定要同时开始和/或同时结束，尽管可以如此。用术语SDMA代表的词语有时可以使用其他变体，例如但不限于用“space”替换“spatial”，用“diversity”替换“division”。本发明的各种实施方案的范围意图包含在术语命名上的这些不同。
本发明的一些实施方案可以设置轮询组，使得某一具体轮询组中的移动设备具有类似持续期(duration)的发送，这些发送因此在彼此的定义时间范围内结束，从而减少了移动设备遇到确认超时的可能性。在一个具体的实施方案中，每个移动设备可以发送一个有关其后续发送的预计持续期的指示信息，使得基站在对这些后续发送进行轮询之前可以将移动设备设置到具有类似发送长度的轮询组中。在另一个具体的实施方案中，基站可以使用前一发送的长度作为同一移动设备的后续发送的持续期的预示信息。
图1根据本发明的实施方案示出了通信网络的图。所图示的基于SDMA的网络的实施方案示出了一个AP 110，它可以与距该AP不同方向上的多个STA 131-134通信，同时避免与向不同的STA发送不同长度的传输内容有关的确认超时。虽然AP 110被显示为具有四个天线120，以便每次(at a time)与多达四个STA通信，但是其他实施方案可以具有其他的设置。在一些实施方案中，STA可以位于固定的位置上，但是在其他实施方案中，至少一部分STA可以在通信序列期间和/或在多个通信序列之间移动。在一些实施方案中，AP 110可以位于固定的位置上，但是在其他实施方案中，AP 110可以是移动的。基站和移动设备之间的通信可以采用这里所描述的技术。
图2A示出了从训练开始时间TST一直到训练结束时间TET为止的训练阶段，在该训练阶段期间，从基站(AP)向几个移动设备(STA)中的每一个发送训练轮询(Tr Poll)，这些移动设备通过向AP发回训练响应(Resp)以及对AP的后续发送的预计持续期(PD)而作出响应。举例来说，所图示的实施方案在这个特定的训练阶段中示出了5个STA，但是本发明的范围并不受限于该数量。对于每个图示的STA x，发给该STA的训练轮询被标示为Tr Poll x，而来自该STA的预计长度被标示为PD x。每个发送和接收被示为在时间上用帧间间隔(IFS)隔开，但本发明在这方面并不受限。帧间间隔可以允许在通信序列中有一段“空闲时间”，它们可以用作例如但不限于：1)因在不同设备中使用的时钟的容差造成的定时差，2)可能需要在下一发送或接收前进行的处理所需的时间；3)将收发机从发送模式切换到接收模式，或者从接收模式切换到发送模式所需的时间，4)其他。帧间间隔可以具有统一的持续期，或者可以根据它们在通信序列中的位置而具有不同的持续期。在图示的实施方案中，单个STA在下一STA被轮询并进行响应之前对单个轮询作出响应，但是本发明的各种实施方案可以使用其他技术。在一些实施方案中，每个轮询可以在全部方向上发送，使得在范围内的所有STA都可以接收到训练轮询，但是只有一个被寻址的STA可以对该轮询作出响应。然而，本发明的各种实施方案在这方面并不受限。
每个训练响应可以是具有AP已知内容的发送，使得AP可以确定与特定STA之间的后续通信所需的SDMA参数。AP可以处理接收到的训练响应以导出所述参数，然后使用这些参数来使能(enable)在后续通信序列中与该特定STA之间的定向通信，采用目前已知或尚待开发的技术。
PD可以是将由STA发送给AP的下一发送的预计持续期。在一些操作中，下一发送可能已经在STA内被排入队列，从而持续期是已知的。在其他操作中，可能不得不使用多种不同的标准来估计持续期。除非特别指出，术语“预计持续期”在这里被用来涵盖已知和估计的持续期。在一些实施方案中，从STA向外的发送可以包含多个可独立验证的块，并且预计持续期可以位于和训练响应不同的块中，但是本发明在这方面并不受限。
虽然在一些实施方案中预计持续期可以被直接表示为一段持续时间(a duration oftime)，但是其他实施方案可以用其他方式来表示预计持续期(例如，一定量的数据、可以被转换为时间的间接指示符，等等)。在一些实施方案中，所表示的预计持续期的单位可能已经为AP所知，但是其他实施方案可以使用其他技术(例如，STA可以连同用单位表示的预计持续期一起来指定这些单位)。预计持续期可以具有任何可行的精度(例如，微秒、字节、预定义的块长度、等等)，并且精度可以被事先确定或者连同预计持续期一起指定。
训练阶段后可以紧跟一个数据阶段或者稍后跟随一个数据阶段。图2B根据本发明的实施方案示出了一个数据阶段。通过处理训练响应而获得的信息的结果是，AP可以确定出允许该AP多方向发送和接收所需的参数。使用这些参数，AP可以随后基本同时地向不同的STA定向发送不同的数据块，并且基本同时地接收来自不同STA的不同数据块。在图2A和2B示出的具体操作中，训练阶段后跟随着与曾参与该训练阶段的相同STA有关的数据阶段，但是其他操作可以在训练阶段和相关的数据阶段之间具有其他的联系(communication)，和/或可以发起与紧邻于前的训练阶段中的STA不同的一组STA有关的数据阶段(例如，从一个或多个早先的训练阶段，AP可能已经具有用于某些STA的有关参数)。
获知来自多个不同STA的后续数据响应的预计持续期的结果就是，AP可以创建若干轮询组，在一个组中的所有STA对于它们的数据响应具有相近的预计持续期。在一个特定轮询组中的数据响应持续期必须如何紧密地匹配，这可以取决于多种因素(例如，一个组中的STA的确认超时时段，等等)。在图2B示出的实施例中，STA 1、3和4已被确定为具有相近的预计数据响应持续期，并且已被归入第一轮询组中，而STA 2和5已被确定为具有相近的数据响应持续期，并且已被归入第二轮询组中。
在图示的实施例中，可以对由STA 1、3和4组成的第一轮询组进行轮询。在一些实施方案中，可以使用SDMA技术基本同时地定向发送轮询，但是其他实施方案可以使用其他技术(例如，可以使用全方向组播)。被轮询的STA可以在数据响应时间段t1期间作出响应。可以基于来自STA 1、3和4的发送中最长的一个来调整时间段t1，但本发明的各种实施方案在这方面并不受限。在一个实施方案中，可以由AP基于有关响应的预计持续期来预先确定(并且在轮询中指定)所述时间段，而在另一个实施方案中，只要被轮询的设备中有一个还在响应，所述时间段就会持续下去。在数据轮询和数据响应时段之前和之后都示出了帧间间隔，它们可以用于与前面所述相同的目的，但本发明的范围在这方面并不受限。
在一些实施方案中，作出响应的STA还可以包括它们下一发送的预计持续期，它们可能与当前发送的持续期不同。这些预计持续期分别被标示为用于STA 1、3和4的PLla、PL3a和PL4a。如果伴随着数据发送不包括任何预计持续期，那么AP可以认定用于某一特定STA的最近一个预计持续期仍然是正确的。
在时间段t1期间来自STA 1、3和4的响应都告终之后，AP可以向STA 1、3和4发送确认，表明所述响应已被正确接收。因为来自STA 1、3和4的响应是在可接受的t1结束时间内结束的，所以已由STA 1、3和4开始的任何确认超时时段在从AP接收到确认之前应当都没有到期。另外在t1和t2之间的时段内，AP可以对由STA 2和5组成的第二轮询组进行轮询。与对第一轮询组的描述类似，STA 2和5可以在时间段t2期间进行响应。如前所述，每个响应除了当前发送中的数据之外还可以包括后续数据发送的预计持续期。
在响应时段t2告终之后，AP可以确认来自STA 2和5的响应，并且可以轮询另一个轮询组。这可以是由STA 1、3和4组成的第一轮询组。然而，AP可以在发送下一组数据轮询之前重新设置轮询组。在示出的实施例中，AP已基于从STA 1、2、3、4和5接收到的最近的预计数据响应持续期动态地重新设置轮询组。在新的分组中，STA 2、4和5被确定为在预计响应持续期上足够接近，可归入一个轮询组中。STA 1和3可以被归入一个公共轮询组中，或者可以被归入另外的轮询组(未示出)。在一些实施方案中，一个轮询组可以最少由一个STA组成。
除了前面讨论的因素之外，还可以利用其他因素来确定轮询组。例如，如果预期响应中的一个或多个未被接收到，或者被接收时具有不可恢复的错误，那么AP不会向对应的STA发送ACK，并且该STA可以在后面被再次轮询时试图重新发送。它所落入的轮询组可以基于该响应的先前预计持续期。在另一个实施例中，STA的移动可能将两个STA带入AP的同一定向空间中，使得它们无法使用SDMA技术有效地在相同的轮询组中进行通信，即使它们具有相近的预计响应持续期。
图3根据本发明的实施方案示出了可以由基站执行的操作方法的流程图。在流程图300中，在310处，可以使用任何可行的技术将训练轮询发送给多个STA。来自多个被轮询的STA的训练响应可以在320处接收，同时接收的还有来自这些STA的后续数据发送的预计持续期。在310和320的训练阶段后，可以在330处将多个不同STA的身份分类(ordered)到多个组中，每个组中的STA具有处于预定义的彼此范围内的预计数据响应持续期。
框340可以是以下操作序列的入口点，该序列可以轮询多个轮询组并且反过来接收数据响应。如果这是该轮询组中的STA完成训练阶段后的首次数据轮询，那么基站可以在340处向初始轮询组中的STA发送数据轮询，并且在350处接收来自被轮询的STA的数据响应以及来自被轮询的STA的预计数据响应持续期，它们预示了每个响应STA的下一数据发送的持续期。在360处，控制返回到340以轮询下一轮询组。在初始轮询组后，在340处可以向前一轮询组中作出响应的STA发送确认，并且向当前轮询组发送数据轮询，而在350处可以接收来自当前轮询组的数据响应和预计持续期。任何给定的轮询组可以包括至少一个自它最近的训练阶段之后首次被轮询的STA、以及至少一个自它的最后训练阶段之后已经发送了至少一个数据响应的STA。在这样的情况下，AP在340处可以向轮询组中的一部分STA发送ACK，而不向其他STA发送ACK。
如360处所确定的，在所有轮询组都已按这种方式处理后，可以在370处判断是否到了该进行新训练阶段的时候。在一些实施方案中，可以按固定的间隔重复新的训练阶段，所述固定间隔可以基于例如但不限于以下事物：有关STA预期多快地移动到距AP不同的空间方向上，从而需要计算新的SDMA参数的最坏估计。在其他实施方案中，对新训练阶段的需要可以是基于其他事物(例如，恶化信号质量、AP的带宽限制，等等)。如果需要新的训练阶段，那么控制可以返回到310以重复前面已描述的过程。如果不需要新的训练阶段，那么控制可以返回到330，在那里根据需要，基于对数据响应持续期的最近预计和/或其他考虑来重新分组STA，然后可以重复340、350和360处的循环。
虽然图3的实施方案示出了仅在所有轮询组都被轮询后才判断是否需要新的训练阶段，但是其他实施方案可以使用其他技术(例如，可以在任何轮询/响应序列后开始新的训练阶段)。给定的训练阶段可以包括当前包括在各种轮询组中的所有STA或者仅仅其中一个子集，和/或可以包括不在任何当前轮询组中的新STA。
图4示出了另一个实施方案的流程图，在该实施方案中，AP根据过去发送的持续期而不是STA提供的预计持续期来确定预计持续期。图2B的时序图可以再次用来参考，但图2B的细节不应当被用作对图4操作的范围的限制。在流程图400中，在410处可以用任何可行的方式来确定初始的轮询分组。在420处，可以基于这一分组结果对某一特定轮询组中的STA一起进行轮询(在图2B的实施例中是STA1、3、4)。在来自该轮询组中的STA的响应都在430处接收到之后，可以在440处基于从每个STA接收到的响应的实际持续期来确定来自该STA的下一响应的预计持续期。在一些实施方案中，从一个STA最后接收到的响应的持续期被确定为来自该STA的下一响应的预计持续期。在其他实施方案中，可以使用其他技术(例如，可以使用最后几个响应的平均持续期，可以对不同类型响应的持续期进行统计，并且下一响应的类型可以确定将使用哪个统计结果，等等)。如450处所确定的，在所有轮询组都被轮询并已作出响应后，有关的STA可以基于这些STA的最近预计响应持续期来重新分组，并且轮询操作可以在420处重新开始。如前所述，除预计持续期以外的因素也可以被用来确定轮询组。同样如前所述，可以出于任何可行的原因，在任何时候执行新的训练阶段。
图5根据本发明的实施方案示出了基站的框图。计算平台550可以包括一个或多个处理器，在一些实施方案中，所述一个或多个处理器中的至少一个处理器可以是数字信号处理器(DSP)。在图示的实施方案中，AP 110具有四个天线120，但是其他实施方案可以具有两个、三个或四个以上的天线。对于每个天线，基站110可以具有调制器/解调器520、模数转换器(ADC)530和数模转换器(DAC)540。解调器-ADC的组合可以将从天线接收的射频信号转换成适于计算平台550处理的数字信号。类似地，DAC-调制器的组合可以将来自计算平台550的数字信号转换成适于通过天线发送的射频信号。如果需要的话，其他未示出的组件也可以被包括在图示的模块中，例如但不限于放大器、滤波器、振荡器、在只有一个组件被示出的地方使用多个组件，等等。
图6根据本发明的实施方案示出了移动设备的框图。图示的移动设备131的组件可以包括计算平台650、天线621、调制器/解调器620、ADC 630和DAC 640，它们可以在功能上类似于图5中类似命名的组件，但是图6的设备被示出为具有单个天线/调制器/解调器/ADC/DAC的组合，并且计算平台650可以完成前面针对移动设备而不是基站所描述的操作，但是本发明的实施方案在这些方面并不受限。
以上描述只是示例性的而非限制性的。本领域的技术人员可以实现多种变体方案。这些变体方案想要被包括在本发明的多种实施方案中，它们仅由所附权利要求书的精神和范围来限定。

Claims (26)

1.一种装置，包括：
电子设备，所述电子设备被调适来发送指示从该电子设备向外的后续发送的预计持续期的数据。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述电子设备被调适为响应于训练轮询而发送所述数据。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述电子设备被调适为响应于数据轮询而发送所述数据。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述电子设备包括无线移动设备。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述装置包括：
计算平台；以及
耦合到所述计算平台的天线。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述装置还包括耦合在所述计算平台和所述天线之间的调制器/解调器。
7.一种装置，包括
第一电子设备，所述第一电子设备被调适为：
将多个第二电子设备组织到具有相近的用于数据发送的预计持续期的组中，以及
基本同时地向所述组内的第二电子设备中的一些设备发送轮询。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述第一电子设备还被调适为基本同时地从所述组内的第二电子设备接收数据发送。
9.如权利要求7所述的装置，其中所述第一电子设备还被调适为基本同时地向所述组内的无线设备发送确认。
10.如权利要求7所述的装置，其中所述第一电子设备还被调适为基本同时地向另一个组内的其他第二电子设备发送轮询。
11.如权利要求7所述的装置，其中所述第一电子设备还被调适为从所述第二电子设备接收发送的预计持续期。
12.如权利要求7所述的装置，其中所述第一电子设备还被调适为基于先前从所述第二电子设备接收到的发送的持续期来确定所述预计持续期。
13.如权利要求7所述的装置，其中所述装置包括：
计算平台；以及
耦合到所述计算平台的至少四个天线。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述装置还包括耦合在所述计算平台和所述至少四个天线之间的至少四个调制器/解调器。
15.一种方法，包括：
将多个电子设备组织到第一组和第二组中，所述第一组具有在第一值的特定范围内的对后续发送的预计持续期的指示符，所述第二组具有在第二值的特定范围内的对后续发送的预计持续期的指示符；
基本同时地向所述第一组中的电子设备发送数据轮询；以及
在向所述第一组中的电子设备进行所述发送之后，基本同时地向所述第二组中的电子设备发送数据轮询。
16.如权利要求15所述的方法，还包括在所述组织之前，从所述电子设备接收对发送的预计持续期的指示符。
17.如权利要求15所述的方法，还包括在所述组织之前，基于先前从所述电子设备接收到的发送的持续期来确定对所述预计持续期的指示符。
18.一种方法，包括：
发送有关后续发送的持续期的指示符。
19.如权利要求18所述的方法，还包括：
响应于训练轮询发送所述指示符。
20.如权利要求18所述的方法，还包括：
响应于数据轮询发送所述指示符。
21.一种提供有指令的机器可读介质，所述指令在由处理平台执行时致使所述计算平台完成以下操作，所述操作包括：
将多个电子设备组织到第一组和第二组中，所述第一组具有在第一值的特定范围内的对后续发送的预计持续期的指示符，所述第二组具有在第二值的特定范围内的对后续发送的预计持续期的指示符；
基本同时地向所述第一组中的电子设备发送数据轮询；以及
在向所述第一组中的电子设备进行所述发送之后，基本同时地向所述第二组中的电子设备发送数据轮询。
22.如权利要求21所述的介质，其中所述操作还包括在所述组织之前，从所述电子设备接收对发送的预计持续期的指示符。
23.如权利要求21所述的介质，其中所述操作还包括在所述组织之前，基于先前从所述电子设备接收到的发送的持续期来确定对所述预计持续期的指示符。
24.一种提供有指令的机器可读介质，所述指令在由处理平台执行时致使所述计算平台完成以下操作，所述操作包括：
发送有关后续发送的持续期的指示符。
25.如权利要求24所述的介质，其中所述操作还包括
响应于训练轮询发送所述指示符。
26.如权利要求24所述的介质，其中所述操作还包括
响应于数据轮询发送所述指示符。
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