TWI399103B - 在毫米波無線個人區域網路中避免干擾及改進頻道效率之機制 - Google Patents

在毫米波無線個人區域網路中避免干擾及改進頻道效率之機制 Download PDF

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Description

在毫米波無線個人區域網路中避免干擾及改進頻道效率之機制 發明的技術領域
本發明係有關一種在毫米波無線個人區域網路中避免干擾及改進頻道效率的機制。
 發明的技術背景
已期望著在60Gigahertz(GHz)頻帶中操作的毫米波(mmWave)無線個人區域網路(WPAN)通訊系統能對大約10公尺的距離提供每秒數十億位元的傳輸量，且在未來的幾年內此種通訊系統能開始提供服務。目前，多種標準化主體(IEEE 802.15.3c、WirelessHD SIG、ECMA TG20、COMPA等)正考量著毫米波(mmWave)WPAN系統的不同概念，以供界定最適於multi-Gigabit(數十億位元)WPAN應用程式的該等系統。
相較於較低頻率(例如，2.4GHz與5GHz頻帶)的通訊鏈路來說，毫米波(mmWave)通訊鏈路較不強健，因著氧氣吸收速率(其使大範圍的信號衰退)以及其短波長(其因為穿透例如牆壁以及天花板的障礙物而提供高衰退性)的關係。因此，針對60GHz應用程式使用指向性天線(例如，一波束成形天線、一扇形天線、或一固定波束天線)已預見會有相當助益。
任何無線通訊系統中固有的是需要能改善傳輸量以及可靠性。因此，對能改善毫米波(mmWave)無線個人區域網路中之頻道使用效率的技術有著強烈的需求。
 發明的概要說明
依據本發明之一實施例，係特地揭露一種方法，其包含下列步驟：在另一個頻道上的一項通訊中傳遞一頻道的一使用狀態。
圖式的簡要說明
對熟知技藝者來說，可參照下列圖式而更佳地了解本發明以及各種不同特徵與優點。
第1圖展示出根據本發明一實施例的一種網路，該網路支援不會彼此干擾的同時傳輸。
第2圖展示出根據本發明一實施例的一種頻道化體系。
第3圖展示出根據本發明一實施例之使用頻道化技術以允許相鄰WPAN中的同時傳輸。
第4圖展示出根據本發明一實施例的一種環境，該環境具有一種包含二個同時WPAN鏈路的裝置。
第5圖以流程圖展示出根據本發明一實施例之一種採取行動以避免干擾並且最大化空間再利用的裝置。
第6圖展示出根據本發明一實施例的一種裝置。
在不同的圖式中，使用相同的元件編號來表示相同/相似的元件。
 較佳實施例的詳細說明
在以下的說明中，將列出多種特定細節。然而，要了解的是，不需要該等特定細節亦能實行本發明的實施例。在其他事例中，並未詳細地說明已知方法、節構、以及技術，以避免模糊本發明的焦點。
所提及的〝一實施例〞、〝一個實施例〞、〝範例〞、〝多種不同實施例〞等等係表示所述的本發明實施例可能包括一特定特徵、結構、或特性，但並非每種實施例皆必須包括該特定特徵、結構、或特性。再者，重覆使用〝在一實施例中〞此用語未必表示相同的實施例，僅管仍可如此表示。
如申請專利範圍中使用地，除非另外詳細說明以外，使用下列序數形容詞〝第一的〞、〝第二的〞、〝第三的〞等等來描述一共同物件的方式，僅表示提及相同物件的不同實例，而非意指如此描述的物件必須有一定的順序，不管是時間上、空間上、排序上、或是其他方式。
本發明的實施例可用於多種不同的應用程式中。本發明的某些實施例可結合各種不同的裝置與系統使用，例如一發送器、一接收器、一收發器、一發送器-接收器、一無線通訊站台、一無線通訊裝置、一無線接取點(AP)、一數據機、一無線數據機、一個人電腦(PC)、一桌上型電腦、一行動電腦、一膝上型電腦、一筆記型電腦、一平板式電腦、一伺服器電腦、一手持式電腦、一手持式裝置、一個人數位助理(PDA)裝置、一手持式PDA裝置、或甚至是個人區域網路(PAN)中的高畫質電視信號。
儘管本發明的實施例並不限於此，例如〝處理〞、〝運算〞、〝計算〞、〝判定〞、〝建立〞、〝分析〞、〝檢查〞等用語係表示電腦、運算平台、運算系統、或者其它電子運算裝置的操作及/或程序，其把該電腦之暫存器及/或記憶體中以物理量(例如，電子量)表示的資料操縱及/或轉換為以該電腦之暫存器及/或記憶體或可儲存用以進行操作及/或程序之其他該等資訊儲存體相似地以物理量表示的其他資料。
儘管本發明的實施例並不限於此，本文中使用的〝多個〞與〝多種〞可例如包括〝多重〞或〝二或更多個〞。本文中使用的〝多個〞與〝多種〞可用來描述二或更多個部件、裝置、元件、單元、參數等。例如，〝多個站台〞可包括二或更多個站台。
在一網路中使用一種指向性天線的動作能提供增加可得頻道之空間再利用性的機會。空間再利用性是該網路支援不會彼此干擾之同時傳輸的能力。本發明的一實施例提供一種毫米波(mmWave)無線個人區域網路(WPAN)通訊系統，該系統具有一種能避免干擾並且改善毫米波(mmWave)之空間再利用效率的機構。
第1圖展示出根據本發明一實施例之一種支援同時傳輸的網路，該等傳輸彼此並不會產生干擾。裝置102與裝置104通訊，如傳輸範圍106所示。裝置112與裝置114通訊，如傳輸範圍116所示。該等二種鏈路(從裝置102到裝置104以及從裝置112到裝置106)可同時地操作，因為來自該等發送裝置(裝置102以及裝置112)的能量係聚焦在不同方向，且因此並不會造成彼此的干擾。
裝置102與裝置112可於高資料率進行發送，例如發送豐富多媒體(multimedia rich)資料。裝置102與裝置112可例如為一個人電腦、一數位相機、或其他多媒體增強發送裝置。裝置104與裝置114可在相對較低的資料率進行發送，例如傳遞一項成功資料傳輸的確認。裝置104與裝置114可例如為一印表機、一電視及/或音訊揚聲器，或用於多媒體豐富資料的該種其他接收器。
裝置102與裝置104之間的鏈路係稱為一WPAN。裝置112與裝置114之間的鏈路則稱為另一個WPAN。為了允許相鄰WPAN之間的空間再利用，可使用一種頻道化體系。
第2圖展示出根據本發明一實施例的一種頻道化體系。在此實施例中，係把一個完整頻帶劃分成多個高速率PHY(HRP)頻道，例如HRP0、HRP1、HRP2與HRP3。在各個高速率頻道中，另把該頻帶被劃分成多個低速率PHY(LRP)頻道；例如，把HRP0劃分成LRP0-0、LRP0-1與LRP0-2；把HRP0劃分成LRP1-0、LRP1-1與LRP1-2；把HRP2劃分成LRP2-0、LRP2-1與LRP2-2；把HRP3劃分成LRP3-0、LRP3-1與LRP3-2。
一HRP頻道係典型地用於高資料率傳輸，且該等相關聯LRP頻道中的一頻道則用於低資料率傳輸。藉著把不同的LRP指派給不同的WPAN，可達成相鄰WPAN之間的空間再利用。例如，該HRP頻道係典型地利用波束成形技術來操作，因此該等HRP傳輸將為指向性的。可利用全向性方式或指向性方式來操作該LRP頻道，且不會彼此干擾。
多個裝置可在該等頻道的任何組合上進行通訊。例如，一第一裝置可利用HRP3對一第二裝置發送大量的資料。該第二裝置可在HRP3-1上發送小量的資料，例如一項確認或一個信標封包。替代地，該等裝置可各在相同或不同的LRP頻道上進行發送動作。
第3圖展示出根據本發明一實施例之使用頻道化技術以允許相鄰WPAN中的同時傳輸。裝置302發送一項指向性通訊到裝置304，如傳輸範圍306所示。裝置304發送一項全向性通訊到裝置302，如傳輸範圍308所示。來自裝置302的傳輸可例如為HRP1上的一項高資料率傳輸。來自裝置304的傳輸可例如為LRP1-0上的一項低資料率傳輸。
裝置302與裝置304之間的鏈路係稱為一WPAN。在另一個WPAN中，裝置312發送一指向性通訊到裝置314，如傳輸範圍316所示。裝置314發送一全向性通訊到裝置312，如傳輸範圍318所示。傳輸範圍316可例如為HRP1上的一項高資料率傳輸。傳輸範圍318可例如為LRP1-1上的一項低資料率傳輸。因為是使用波束成形技術，來自裝置302的傳輸並不會干擾來自裝置312的傳輸(即，該等指向性天線型樣並不重疊)。對應的反向鏈路，即來自裝置304與裝置314的傳輸，係在不同的LRP頻道上進行(即LRP1-0與LRP1-1)，因此它們並不會彼此干擾(即使它們的傳輸範圍可能會重疊)。因此，可由在不同LRP頻道上操作的二或更多個WPAN鏈路對一HRP頻道進行空間再利用動作。
第4圖展示出根據本發明一實施例的一種環境，該環境具有一種包含二個同時WPAN鏈路的裝置。裝置402與裝置404通訊，進而形成一第一WPAN。裝置402亦與裝置406通訊，進而形成一第二WPAN。如果該等WPAN中之一或二者僅利用低速率PHY頻道進行通訊，便不會有任何干擾。然而，如果二個所欲裝置想要在高速率PHY頻道上進行通訊，可能需要使用機構以避免干擾。
如所展示地，裝置404在HRP1上對裝置402發送一項指向性通訊，如傳輸範圍416所示。裝置402在LRP1-0上對裝置404發送一項全向性通訊，如傳輸範圍418所示。裝置406最近可能已經啟動並且掃描一可得HRP頻道以建立一個新進WPAN。裝置406並不處於傳輸範圍416內，且因此裝置406並不知悉HRP1的使用狀況。裝置406處於傳輸範圍418內，且裝置406因此知悉LRP1-0的使用狀況。使用LRP1-0並不是表示對應HRP1正處於使用中的一項指示。
如第4圖所示，裝置404與裝置406均想要與裝置402通訊。在一替代實施例中，裝置404與裝置406可能想要與不同裝置通訊，但再度地，裝置406無法辨識裝置404使用一HRP頻道的狀況，例如，裝置406是否具有一較低天線增益或者是否遠離於裝置402。在此環境中，來自裝置406的傳輸不會干擾來自裝置404的傳輸，如第1圖與第3圖所示。然而，根據本發明的一實施例，即使在該等情況中，裝置406仍可採取能最大化空間再利用並且避免相鄰WPAN之間之干擾的多項行動。
根據本發明的一實施例，在一LRP頻道上發送的全向性通訊指出該相關聯HRP頻道是否正受到使用。該種全向性通訊可包括確認訊息、信標訊息、狀態訊息、探索封包或任何其他該種的全向性通訊。可包括一或多個位元的資訊，以描述HRP頻道的目前使用狀況。如果並未正使用該HRP頻道，裝置406可利用HRP1與裝置402或與一不同裝置建立一WPAN。替代地，如果正使用該HRP頻道，裝置406可利用一不同HRP與裝置402建立一WPAN，或藉著協商HRP1的使用狀況。因此，裝置406可進行多項能避免干擾並且最大化頻道使用效率的動作。
第5圖以流程圖展示出根據本發明一實施例之一種採取行動以避免干擾並且最大化空間再利用的裝置。一裝置啟動(方塊502)。替代地，該裝置可從一睡眠狀態喚醒，或者可受到啟動並且喚醒，且單純地啟始與另一個裝置的通訊。該裝置掃描尋找作用中頻道(方塊504)。該裝置檢測到一LRP頻道上的一項全向性傳輸(方塊506)。該裝置藉著解譯該全向性通訊中的資訊來判定該相關聯HRP頻道是否為使用中(方塊508)。若否，該裝置選擇另一個LRP並且使用該相關聯HRP頻道來建立一WPAN(方塊510)。要注意的是，該裝置可能必須等待一段期間以判定另一個LRP是否為使用中。如果相關聯HRP正處於使用中，該裝置便採取避免動作(方塊512)。例如，該裝置可切換為掃描一不同HRP中的一LRP。替代地，該裝置可協商該HRP的共享使用狀況。
第6圖展示出根據本發明一實施例的一種裝置。裝置600包括接收器(RX)602、發送器(TX)604、以及天線606。裝置600可包括僅能夠進行全向性發送動作的電路，或者替代地，裝置600可包括能夠進行指向性發送動作的電路。裝置600可包括儲存體、處理電路、其他通訊介面、以及其他類似組件(未展示)。
根據本發明的一實施例，鄰近裝置可透過另一個頻道上的一項通訊而識別某一個高速率頻道是否正受使用，且因此，即使該等鄰近裝置並未接收到來自該高速率頻道的信號，該等鄰近裝置仍可採取避免動作。
上述技術可體現於一種用以組配運算系統以執行該方法的電腦可讀媒體中。該電腦可讀媒體可包括但不限於：包括磁碟片與磁帶儲存媒體的磁性儲存媒體、例如光碟(例如CD-ROM、CD-R等)的光學儲存媒體、以及數位影音光碟儲存媒體；全像式記憶體；包括例如快閃記憶體、EEPROM、EPROM、ROM之半導體式記憶體單元的非依電性記憶體儲存媒體；鐵磁性數位記憶體；包括暫存器、緩衝器或快取記憶體、主要記憶體、RAM等的依電性儲存媒體；以及包括永久與間歇電腦網路、點對點電信設備、載波傳輸媒體、網際網路等的資料傳輸媒體。其他新式以及各種不同類型的電腦可讀媒體可用來儲存及/或傳送本文中所討論的軟體模組。運算系統可呈許多形式，其包括但不限於：大型電腦、迷你電腦、伺服器、工作站、個人電腦、記事本、個人數位助理、各種不同無線裝置以及嵌入式系統等。一種典型運算系統包括至少一個處理單元、相關聯記憶體、以及多個輸入/輸出(I/O)裝置。一運算系統係根據一程式來處理資訊，並且透過I/O裝置產生所得的輸出資訊。
已根據本發明特定實施例的說明來解說實現方式。該等實施例為展示性而不具限制性。可能有許多變化方案、修正方案、增添方案以及改進方案。因此，可針對本文中所述的部件提供多種事例來作為單一事例。某種程度上來說，各種不同部件、運作、以及資料體之間界限是任意的，且在特定展示組態的說明中已展示出特定運作方式。可預見其他功能的配置方式，且該等配置方式係屬於下列申請專利範圍的範圍中。最後，在各種不同組態中，係以一種結合式結構或部件來實行展示為離散部件的結構與功能。該等與其他變化方案、修正方案、增添方案以及改進方案均屬於以下申請專利範圍所界定的本發明範圍內。
102、104、112、114、302、304、312、314、402、404、406、600．．．裝置
106、116、306、308、316、416、418．．．傳輸範圍
318．．．傳輸
502~512．．．步驟方塊
602．．．接收器(RX)
604．．．發送器(TX)
606．．．天線
第1圖展示出根據本發明一實施例的一種網路，該網路支援不會彼此干擾的同時傳輸。
第2圖展示出根據本發明一實施例的一種頻道化體系。
第3圖展示出根據本發明一實施例之使用頻道化技術以允許相鄰WPAN中的同時傳輸。
第4圖展示出根據本發明一實施例的一種環境，該環境具有一種包含二個同時WPAN鏈路的裝置。
第5圖以流程圖展示出根據本發明一實施例之一種採取行動以避免干擾並且最大化空間再利用的裝置。
第6圖展示出根據本發明一實施例的一種裝置。
502~512．．．步驟方塊

Claims (19)

  1. 一種用於在毫米波(mmWave)無線個人區域網路(WPAN)中之通訊的方法，其包含下列步驟：在一個相關聯低速率PHY(LPR)頻道上的一全向性通訊中傳遞一高速率PHY(HPR)頻道的一使用狀態，該使用狀態係藉由將該全向性通訊中之資訊解譯來判定，該使用狀態指出該HRP頻道是否正受到使用；以及在該使用狀態指出該HRP頻道正受到使用時採取一避免動作。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該LRP頻道為該HRP頻道的一個子頻道。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該通訊為一個確認封包。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該通訊為一個信標封包。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該信標封包係周期性地傳送。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該HRP頻道為一個高資料率頻道。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該LRP頻道為一個低資料率頻道。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該HRP頻道為一個低資料率頻道。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該LRP頻道為一個高資料率頻道。
  10. 一種用於在毫米波(mmWave)無線個人區域網路(WPAN)中之通訊的裝置，其包含：一接收器(RX)，其受組配成可在一網路中接收一全向性通訊，該通訊具有一高速率PHY(HPR)頻道的一使用狀態，該接收器受組配成可在一個相關聯低速率PHY(LPR)頻道上接收該通訊，該使用狀態係藉由將該通訊中之資訊解譯來判定，該使用狀態指出該HRP頻道是否正受到使用；以及一發送器，其受組配成可在該網路中在該HRP頻道上作發送，該發送器可操作來進行下列步驟：在該使用狀態指出該HRP頻道並非正受到使用時，在該HRP頻道上作發送；及在該HRP頻道正受到使用時採取一避免動作。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該LRP頻道為該HRP頻道的一個子頻道。
  12. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該通訊為一個確認封包。
  13. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該通訊為一個信標封包。
  14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該信標封包係周期性地傳送。
  15. 如申請專利範圍第10項之裝置，該避免動作包含：在一不同HRP頻道上作發送。
  16. 如申請專利範圍第10項之裝置，該避免動作包含：協商出對該HRP頻道的共享使用。
  17. 如申請專利範圍第10項之裝置，該接收器進一步受組配成可在該LRP頻道上作掃描以尋找通訊。
  18. 一種提供指令的機器可取用媒體，該等指令在受到取用時會使一機器進行包含下列動作的操作：在一個網路中，在一個相關聯低速率PHY(LPR)頻道上的一全向性通訊中傳遞一高速率PHY(HPR)頻道的一使用狀態，該使用狀態係藉由將該通訊中之資訊解譯來判定，該使用狀態指出該HRP頻道是否正受到使用；以及在該HRP頻道正受到使用時採取避免動作。
  19. 如申請專利範圍第18項之機器可取用媒體，其中該LRP頻道為該HRP頻道的一個子頻道。
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