CN1951076A

CN1951076A - 用于提高无线通信系统的吞吐量和功耗效率的方法

Info

Publication number: CN1951076A
Application number: CNA2005800142548A
Authority: CN
Inventors: J·德尔普拉多帕丰; J·哈贝塔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-05-04
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2007-04-18
Also published as: ZA200610101B; UA92143C2

Abstract

按照示例性实施例，无线通信的方法包括发送信标帧(300)，它包括至少一个可利用性信息单元(AIE)(400，404)。方法还包括根据来自接收机的AIE，在多个设备(101，103)或系统(101，103)或二者之间对通信业务的发送和接收进行调度。也公开了一种无线网(100)。

Description

用于提高无线通信系统的吞吐量和功耗效率的方法

无线通信带宽随信道调制技术进步而显著增加，使得无线媒体成为有线和光纤解决方案的可行的替换物。因此，数据与话音通信的无线连接性的使用不断增加。作为例子这些设备包括移动电话、无线网(例如，无线局域网(WLANS))中的便携式计算机、无线网中的静止计算机、便携式手机等等。

每个无线网包括多个层和子层，诸如媒体接入控制(MAC)子层和物理(PHY)层。MAC层是在开放系统互联(OSI)叠层中数据链路层的两个子层中的较低的层。MAC层提供在需要同时接入到同一个无线媒体的许多用户之间的协调。

MAC层协议包括多个规则，它们监管对网络内用户共享的广播媒体的接入。正如已知的，几种不同的多址技术(常常称为MAC协议)被规定要在监管MAC层的协议内工作。这些技术包括，但不限于，载波侦听多址(CSMA)、频分多址(FDMA)、和时分多址(TDMA)。

虽然标准和协议给话音和数据业务的控制提供了很大的改进，但在增加信道速率的情况下对网络接入的需求不断增加而同时还要支持服务质量(QoS)要求，这就需要不断的评估协议和标准并对它作出改变。例如，诸如多频段正交频率多址联合(MBOA)MAC草案5.0的许多已知的协议对于在具有异步通信业务的分布式无线网络中的设备就缺乏共享可利用性信息的支持，这种通信业务利用了基于竞争的接入增强型分布式信道接入(EDCA)或分布式保留协议(DRP)。这导致产生缺点的一个说明性的方面是网络的设备的功耗管理效率，或缺乏用于正确地计算在建立新的DPR连接时适当的时间信息。最后，这些缺点导致降低吞吐量和延时低效率。

所以，所需要的是至少基本上克服所描述的已知的方法的缺点的方法和设备。

按照示例性实施例，无线通信的方法包括提供至少一个可利用性信息单元(AIE)。该方法还包括根据来自接收机的AIE在多个设备或系统或二者之间对通信业务的发送和接收进行调度。

按照另一个示例性实施例，无线网络包括多个无线单元，其中该网络适合于提供至少一个可利用性信息单元(AIE)，以及多个无线单元根据AIE对通信业务的发送和接收进行调度。

当结合附图阅读以下的详细说明时，将最好地理解本发明。应当强调指出，各种特性不一定按比例画出。事实上，为了便于讨论，尺度可以任意增加或减小。

图1是按照示例性实施例的共享媒体的无线通信网的示意图。

图2是按照示例性实施例的超级帧的时间线。

图3是按照示例性实施例的信标帧。

图4a是按照示例性实施例的信标帧的可利用性信息单元(IE)。

图4b是按照示例性实施例的信标帧的可利用性IE。

图5是按照示例性实施例的设置设备的可利用性的方法。

在以下的详细说明中，为了说明而不是为了限制，阐述公开具体的细节的示例性实施例，以便提供对示例性实施例的透彻的了解。然而，从本公开内容获益的本领域一般技术人员将会看到，有不同于这里公开的具体细节的其它实施例。而且，有关熟知的设备、方法、系统和协议的说明可能被省略，以免模糊本发明的说明。无论如何，在本领域一般技术人员的视线范围内的这样的设备、方法、系统和协议是可以按照示例性实施例而使用的。最后，只要有可能，相同的标号是指相同的特性。

概略地，按照说明性实施例，描述了能在分布无线网中提高效率和吞吐量的方法和设备。该方法和设备包括在信标时段内提供至少一个AIE。AIE包括在待决的超帧期间网络的设备/系统的可利用性。这样，每个设备提供它在超帧上的可利用性，促进网络的设备/系统之间的通信业务的交换。

按照这里描述的示例性实施例，分布无线网在MBOA草案0.5下工作。当然，这仅仅是说明性的，其它的MAC协议可以包括在结合示例性实施例而描述的网络内共享各设备的可利用性。这些协议包括但不限于当前的MBOA MAC协议的子代，以及其它的具有冲突避免的载波侦听多址(CSMA/CA)协议或时分多址(TDMA)协议。应当强调指出，这些协议仅仅是说明性的，以及在本领域一般技术人员的视线范围内的其它协议可以按照示例性实施例而实施。

图1是按照示例性实施例的包括共享通信媒体(即，共同存在)的多个无线设备或系统的无线网的示意图。无线设备/系统101可以在它们的传输范围102内把通信业务104发送到或接收自(或二者)其它无线设备101。而且，可以具有处在某些无线设备/系统101的范围102以外但处在某些设备101’的范围内的其它设备/系统103。因此，虽然通信业务105可以在某些设备/系统101’与103之间传输，但设备/系统103对于其它101可以是隐藏的。正如随着本说明继续进行将变得更清楚的，通过示例性实施例的方法和设备可以避免对业务105的干扰。

图2是在第一信标201与第二信标202之间的超帧的时间线200。正如这里使用的，信标的开始点被称为信标周期开始时间(BPST)，并且在信标之间有规定的时间间隔。在示例性实施例中，超帧被划分成多个媒体接入时隙(MAS)203，它们提供与示例性实施例一致的有组织的发送和接收。在说明性实施例中，有256个时隙203，每个时隙具有约256微秒的持续时间，这样，超帧的整个持续时间在示例性实施例中约为65.53毫秒(也就是，在BPST之间的65.53毫秒)。当然，时隙203的数目和持续时间仅仅是用于说明的目的，绝不是限制时隙203。

在每个超帧的开始，有信标间隔204。正如随着本说明的继续而将变得更清楚，信标间隔204为共享网络100的设备/系统(例如，设备101，103)的可利用性信息提供传输工具，同时也提供设备/系统发送通过业务到示例性实施例的无线网100的其它的设备/系统的需要。

每个信标间隔包括一定的数目的时隙。这个数目在特定的服务时间段内可以是静态的；或在服务时间段内可以是动态的。即，按照示例性实施例，在服务时间段内每个超帧的每个信标间隔204中的时隙203数可以是固定的。替换地，在另一个示例性实施例中，在信标间隔204中的时隙203数可以改变的以适应服务时间段内超帧的设备的需要。为了说明起见，固定持续时间的信标间隔可以由8个MAS 203组成；而在可变的持续时间的信标间隔，MAS的数目至多可以是20个MAS 203。当然，这仅仅是对于示例性实施例的例证的。最后，应当指出，在信标间隔204的每个时隙203内，有一定的数目的信标205。作为说明，有三个信标205。因此，在静态信标间隔中，可以有24个信标，以及在动态信标间隔中，可以有60个信标。

图3显示按照示例性实施例的信标帧300。信标帧300可以是结合图2的示例性实施例而描述的信标205之一。信标帧300包括标题310、信标控制帧302和多个信息单元IE₁ 303，IE₂ 304，...，IE_K 305(k＝正整数)303-305。信标300以帧检验序列(FCS)306而结束，这是技术上熟知的。

作为说明，多个IE(IE₁ 303，IE₂ 304，...，IE_K 305)的每一个可以是通信业务指示映射(TIM)或可利用性IE。在示例性实施例中，可利用性IE提供设备/系统可利用性的信息，或其它IE。例如，仅作为若干可能性，可利用性IE可以提供有关设备/系统功率节省周期的信息、邻居(例如，隐藏的邻居)的通信业务保留的信息、扫描调度信息、或扫描信道信息。

IE 303-305，每个包括设备或系统的信息。即，IE可包括TIM，它表示从一个设备/系统到另一个设备/系统的传输的所需调度。IE还可包括用以接收通信业务的特定设备/系统的可利用性。正如随着本说明的继续而变得更清楚，对于参与到超帧的每个设备/系统的每个时隙203的可利用性可以在IE内被提供。而且，通过随着IE而增加信标单元，可以有效地实施在网络100的设备/系统之间调度业务的信息，导致效率与吞吐量的重大的改进，这里只举出了几个好处。

在示例性实施例中，在信标间隔204期间，信标帧300是通过各个信息单元(即，信标单元300的IE 303-305)而提供的。信标帧300可包括可利用性IE 400，或可利用性IE 404，它们分别示于图4a和4b的示例性实施例中。

可利用性IE 400包括单元ID 401、长度区402、和可利用性位图403。单元ID 401包括IE 400涉及到的信息单元的类型。例如，单元ID 401可以是可利用性IE、TIM或提供有关设备的信息的其它单元。

可利用性IE 400还包括长度区402。长度区表示IE的长度，以字节计。可利用性IE 400还包括可利用性位图403，它的长度作为例子是256比特。位图403的每个比特包括一个二进制数(比特)，它表示超帧的每个MAS的设备/系统的可利用性。作为说明，‘0’比特表示设备在特定的MAS期间是可得到的；以及‘1’比特表示设备在特定的MAS期间是不可得到的。应当指出，MAS可以因为各种各样的理由，诸如功率节省、邻居的保留、其它信标时间间隔等等，而被标记为不可得到的(例如，‘1’)。

图4b是按照另一个示例性实施例的可利用性IE 404。IE 404与图4a的示例性实施例的IE 400共享多个共同的特性；这些共同的特性将不重复，以免模糊本示例性实施例的说明。

IE 404包括单元ID 405、长度区406、信标间隔开始时间(BPST)偏移407、和持续时间区408，它等于以前描述的长度区402。

在本示例性实施例中，BPST偏移区407规定用于接收业务的可得到的时间段的开始时间。这是在超帧期间无线设备或无线系统可得到的时间间隔。BPST偏移区407被设置到可得到的间隔中第一时隙的时隙号。持续时间区408包含：在多个数据时隙中，可得到的间隔的持续时间。本示例性实施例提供一种发信号通知可利用性的方法，它除了其它好处以外，在有相对较低的数目的可得到的间隔时还可提供效率，因为IE 404的长度可以是相当小的。

正如可以容易理解的，与回到图1的示例性实施例的网络100有关，通过示例性实施例的可利用性IE 400，404，网络100的每个设备/系统101’，101，103可以用它对于超帧的可利用性而填充(populate)信标帧300。这个信息在信标间隔204期间进行交换，因此每个设备/系统可以把它们的可利用性通知网络100的其它设备/系统；因此，可以得知其它设备/系统101’，101，103的可利用性。这样，困扰已知网络调度问题可以通过本示例性实施例基本上得以避免。

图5是按照示例性实施例的在无线网中通信方法500的流程图。该方法500在步骤501开始，在那里开始BPST。在BPST以后的信标周期内，各种设备/系统为当前的超帧用IE发送信标。在步骤502期间，信标帧用从网络的各种设备/系统传递的信标的信息而被填充。即，在步骤502期间，各个可利用性单元(例如，单元400，404)经由信标而被提供，以及用来在超帧期间用有关TIM和其它可利用性的信息填充信标帧300。

在每个设备/系统提供它的可利用性IE后，每个设备有机会检索在网络中所有参与到超帧的设备/系统的可利用性IE。因此，在步骤504，执行在超帧期间的通信和用于新的保留的协商过程。这个协商例如是设备需要同步服务的带宽的保留。这些协商过程在技术上是熟知的。例如，这个协商过程的细节在M.B.O.A.协议中被提供。在完成超帧后，在下一个BPST在步骤501重复进行该过程。

鉴于本公开内容，应当指出，这里描述的各种方法和设备可以以硬件和软件来实施，为了达到有效的媒体接入和在分布无线网中共享，这些硬件和软件是已知的。另外，包括的各种方法和参数只是作为例子，而没有限制的意义。鉴于本公开内容，本领域技术人员可以实施各种示例性设备和方法，确定他们自己的技术和需要的设备来实施这些技术而仍旧在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种无线通信的方法，方法包括：

提供可利用性信息单元(AIE)(400，404)；以及

根据AIE，在多个设备(101’，101，103)或系统(101’，101，103)或二者之间对通信业务的发送和接收进行调度。

2.如在权利要求1中引述的方法，其中AIE包括可利用性位图(403)。

3.如在权利要求2中引述的方法，其中可利用性位图为超帧的每个媒体接入时隙(MAS)(203)提供一个比特。

4.如在权利要求3中引述的方法，其中每个MAS的可利用性由该比特确定。

5.如在权利要求3中引述的方法，其中超帧等于一个信标间隔(204)。

6.如在权利要求1中引述的方法，其中AIE包括信标周期开始时间(BPST)偏移(407)和持续时间(406)。

7.如在权利要求1中引述的方法，其中AIE提供有关功率节省模式周期的信息。

8.如在权利要求1中引述的方法，其中AIE表示扫描调度。

9.如在权利要求1中引述的方法，其中AIE表示来自隐藏的邻居的通信。

10.如在权利要求4中引述的方法，其中‘0’比特表示在MAS期间的可利用性以及‘1’比特表示在MAS期间缺乏可利用性。

11.一种无线网(100)，包括：

多个无线单元(101’，101，103)，其中网络适合于提供可利用性信息单元(AIE)(400，404)，以及无线单元根据AIE来调度通信业务的发送和接收。

12.如在权利要求11中引述的无线网，其中无线单元包括无线设备(101’，101，103)或无线系统(101’，101，103)或这二者。

13.如在权利要求11中引述的无线网，其中AIE包括可利用性位图(403)。

14.如在权利要求13中引述的无线网，其中可利用性位图为超帧的每个媒体接入时隙(MAS)(203)提供一个比特。

15.如在权利要求14中引述的无线网，其中每个MAS的可利用性由该比特确定。

16.如在权利要求14中引述的无线网，其中超帧等于信标间隔(204)。

17.如在权利要求11中引述的无线网，其中AIE提供有关功率节省模式周期的信息。

18.如在权利要求11中引述的无线网，其中AIE表示扫描调度。

19.如在权利要求11中引述的无线网，其中AIE表示来自隐藏的邻居的通信。

20.如在权利要求11中引述的无线网，其中AIE包括信标周期开始时间(BPST)偏移(407)和持续时间(406)。