TWI404437B - 用以根據虛擬分時多重進接在無線個人區域網路中進行空間再利用之技術 - Google Patents

用以根據虛擬分時多重進接在無線個人區域網路中進行空間再利用之技術 Download PDF

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Description

用以根據虛擬分時多重進接在無線個人區域網路中進行空間再利用之技術
本發明係關於用以根據虛擬分時多重進接在無線個人區域網路中進行空間再利用之技術。
 發明背景
在60GHz頻帶中之7GHz免授權頻譜的可利用性提供數十億位元室內無線個人區域網路(WPAN)的可能性。需要大頻寬的應用包括(僅舉幾例)非壓縮的高定義(HD)視訊串流、從機場資訊亭(kiosk)快速檔案下載(Sync＆Go)以及無線顯示與擴充。這些應用不能受現有家庭網路解決方案(IEEE 802.11 a/b/g/n及WiMedia UWB)支援，因為所需要的資料速率遠遠超過這些網路的能力。
毫米波通訊鏈路與在較低頻率(例如2.4GHz及5GHz頻帶)的那些相比較不健壯，這是因為其固有隔離，而這是由遠端衰減信號的氧氣吸收及透過障礙(諸如牆壁及頂棚)提供高衰減的它的短波長兩者產生的。因此，針對設計用於60GHz頻帶之高資料率無線電系統，其中一個最大挑戰是有限鏈路預算，這是在無線電傳播期間由高路徑損失產生的。一方面，針對高速點對點資料發射，使用定向天線是較佳的。另一方面，覆蓋一大範圍角度以產生全向覆蓋的一定向天線場型通常用來在芳鄰尋找(neighbor discovery)及波束操縱決策中提供幫助。一較低頻帶頻道(例如在2.4GHz或5GHz頻帶中的IEEE 802.11 WLAN或6GHz頻帶中的WiMedia UWB)可用作提供健壯發射與覆蓋的一帶外(OOB)控制頻道。
空間再利用是用以支援同時發射之網路的能力，這取決於網路拓樸及各自的發射範圍。執行定向發射的裝置可能在空間上是分離的，以使某些對的裝置可以同時通訊。然而，在傳統60GHz無線個人區域網路(WPAN)中，頻道時間使用不支援平行發射的分時多重進接(TDMA)技術來排程。頻道時間預訂通常針對每一超訊框來執行(關於TDMA的基本分時)且在如在第1圖中的100所示的在控制頻道上遭發送之一個(多個)信標框中遭傳送。
因此，對於在無線個人區域網路中進行空間再利用技術存在強烈的需求。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種裝置，其包含：適於用在一無線個人區域網路中的一收發器，其中該收發器係組配來用於使用一虛擬分時多重進接(TDMA)技術進行空間再利用，該虛擬分時多重進接技術允許額外的非干擾收發器與該收發器執行同時發射。
圖式簡單說明
被認為是本發明的標的在本說明書的結論部分中被特別指出及明確地要求。然而本發明，至於操作的安排及方法兩者，連同其物件、特徵及優點可在閱讀所附圖式時透過參考以下詳細描述被較佳地理解，其中：第1圖說明一傳統TDMA機制的實例；第2圖顯示在本發明之一實施例中的空間再利用群組劃分；第3圖描述在本發明之一實施例中所提出的虛擬TDMA機制；第4圖描述在本發明之一實施例中的用以評估鏈路能力的訊息流程；第5圖說明在本發明之一實施例中的無線個人區域網路(WPAN)拓樸。
將理解的是，為了簡單和清楚地說明起見，在圖式中所說明的元件不必要按照比例繪製。例如，為了清楚起見，一些元件的尺寸相對於其他元件被放大。再者，在被認為合適的地方，參考數字在圖式中被重複，以指示相對應的或類似的元件。
 詳細描述
在接下來的詳細描述中，許多特定細節被提出，以提供對本發明的透徹理解。然而，本技術領域中的那些具有通常知識者將理解的是，本發明可在不需要這些特定細節的情況下獲實施。在其他情況下，所熟知的方法、程序、元件及電路沒有予以詳細地描述，以便不混淆本發明。
本發明的實施例可用在各種應用中。本發明的一些實施例可結合各種裝置與系統使用，例如，一發射器、一接收器、一收發器、一發射器-接收器、一無線通訊工作站、一無線通訊裝置、一無線接取點(AP)、一調變解調器、一無線調變解調器、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、一平板電腦、一伺服器電腦、一掌上型電腦、一掌上型裝置、一個人數位助理(PDA)裝置或一手持PDA裝置。
儘管本發明的實施例不限於這一層面，使用諸如“處理”、“計算”、“運算”、“決定”、“建立”、“分析”、“檢查”或諸如此類術語的討論可指一電腦、一計算平台、一計算系統或其他電子計算裝置或其他資訊儲存媒體的一個(多個)操作及/或一個(多個)程式，其中該等電子計算裝置處理及/或將表示為電腦暫存器及/或記憶體中之物理(例如電子)量的資料轉換為類似地表示為該等電腦暫存器及/或記憶體中之物理量的其他資料，該等資訊儲存媒體可儲存用以執行操作及/或程式的指令。
儘管本發明的實施例不限於這一層面，於此所使用的術語“多個”可包括，例如“多個”或“兩個或兩個以上”。術語“多個”可在本說明書中，用以描述兩個或多個元件、裝置、元件、單元、參數或諸如此類。例如，“多個工作站”可包括兩個或多個工作站。
本發明的一實施例提供一虛擬分時多重進接(TDMA)方案，該方案允許非干擾裝置執行同時發射。所有鏈路(裝置的發射器/接收器[於此也稱為收發器]對)可被分成多個群組，藉此在一群組中之一發射器的定向發射不與另一群組中之一接收器干擾，如第2圖的200大致顯示的。在210處顯示群組1具有發射器(於此也稱為收發器)1及接收器(於此也稱為收發器)1，在205處的群組2具有發射器(收發器)2及接收器(收發器)2。鏈路可以是單向或雙向的。我們用k表示這些群組的數目。
以此方式，資料發射可在k個虛擬頻道320上使用TDMA獨立地遭排程，如在第3圖的300處大致顯示的。超訊框n-1在305處顯示，超訊框n在310處及超訊框n+1在315處。資料S1至R1在330處顯示，資料Sk至Rk在325處顯示。在集中式MAC(例如IEEE 802.15.3c)下，這種再分可透過協調器執行，而在分散式MAC(例如WiMedia UWB)下，這些群組可透過控制頻道上的裝置之間的協商來定義。為了使平行發射的數目(即群組的數目k)最大化，發射裝置可減小發射功率及/或改變波束操縱場型。若一特定裝置參與落入不同群組中的多個鏈路，則在不同群組中的頻道時間預訂的排程需要被協調，藉此該裝置不一次在一個以上的群組中遭排程。
為了將鏈路分成群組，在可能受害接收器(收發器)處識別由一發射器(收發器)引起的干擾位準是必要的。在集中式MAC下的協調器或在分散式MAC下的每一裝置構成一表格，該表格指示一特定裝置之發射是否與一現有鏈路發生干擾。該相容性表格決定哪些鏈路能同時發射，及在波束操縱場型改變或裝置移動到一新位置時將遭更新。該表格用來構建空間再利用群組，這允許在WPAN中同時發射，從而實現空間再利用。
現轉向第4圖，在400處說明的是該干擾表格計算過程的訊息流程，這在一帶外(OOB)控制頻道的幫助下完成。第5圖的500被用作WPAN拓樸的一個例子，該WPAN拓樸具有分別被顯示為510、520、530、540及550的A、B、C、D、E。將理解的是，第5圖的拓樸只是一個示範性拓樸，且本發明不限於這一拓樸。第一步是協調器405在OOB控制頻道上發佈用於定向發射一現有鏈路(例如雙向鏈路A 510<->B 520)430的時間和資料。對於一分散式MAC而言，發射裝置將單獨地發佈其定向發射。然後，其餘裝置(例如C 530、D 540及E 550)將收聽435達到足以決定其是否可聽到來自A 510或B 520之信號的一數量的時間。若一裝置(例如C 530及E 550)不能聽到該信號，則表示其不受在考慮中鏈路影響(例如C 530及E 550在A 510及B 520之波束寬度的外部，且C 530->E 550的發射將不與A 510<->B 520發生干擾)。若一裝置可聽到該信號，則表示其在在考慮中鏈路的覆蓋範圍內(例如D 540在B 520之波束寬度的內部，因此當鏈路A 510<->B 520是活動的時，D 540將接收B 520的發射。因此，若D 540發射，則其將與來自A 510的B 520的接受干擾)。最後，其餘裝置透過OOB頻道將其與在考慮中鏈路的相容性440及445報告給協調器405。該資訊用來構建450在下文中提出的一相容性表格。在455處，A 510及B 520在所指定頻道及時間上通訊。對於一分散式MAC而言，不需要報告，且每一節點評估其自己與在考慮中鏈路的相容性。
例如，C 530與E 550之間的通訊可被准許與A 510<->B 520同時發生(若被請求)，因為它們不彼此干擾。自此以後，鏈路A 510<->B 520與C 530->E 550屬於兩個不同的空間再利用群組。
儘管本發明的某些特徵已在這裡予以說明和描述，但是本技術領域中的那些具有通常知識者現將想起許多修改、代替、改變及等效。因此，需理解的是，所附申請專利範圍意欲涵蓋落入在本發明之真實精神範圍內的所有這些修改與改變。
100．．．信標框
200．．．鏈路分組
205．．．群組2
210．．．群組1
300．．．排程資料發射
305．．．超訊框n-1
310．．．超訊框n
315．．．超訊框n+1
320．．．虛擬頻道
325．．．資料Sk至Rk
330．．．資料S1至R1
400．．．訊息流程
405．．．協調器
430~455．．．流程步驟
500．．．WPAN拓樸
510、520．．．鏈路
530、540、550．．．鏈路/裝置
第1圖說明一傳統TDMA機制的實例；
第2圖顯示在本發明之一實施例中的空間再利用群組劃分；
第3圖描述在本發明之一實施例中所提出的虛擬TDMA機制；
第4圖描述在本發明之一實施例中的用以評估鏈路能力的訊息流程；
第5圖說明在本發明之一實施例中的無線個人區域網路(WPAN)拓樸。
300．．．排程資料發射
305．．．超訊框n-1
310．．．超訊框n
315．．．超訊框n+1
320．．．虛擬頻道
325．．．資料Sk至Rk
330．．．資料S1至R1

Claims (15)

  1. 一種組配來於無線個人區域網路中操作的裝置，其包含：適於用在一無線個人區域網路中的一收發器，其中該收發器係組配來用於基於至一接收裝置之一定向發射而使用一虛擬分時多重進接(TDMA)技術進行空間再利用，其中該空間再利用允許非干擾且空間分離的數個額外收發器與該收發器之該定向發射一起進行至該接收裝置以外的一或多個裝置的同時發射。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中在該收發器與該接收裝置之間、和在該等額外收發器與該一或多個裝置之間的所有鏈路被分成多個群組，以使得在一個群組中之一收發器的一定向發射不會在一不同群組中與該接收裝置或該一或多個裝置發生干擾。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該等鏈路可以是單向的或雙向的，並且資料發射動作可係使用TDMA而在多個虛擬頻道上被獨立地予以排程。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該等群組係由一集中式媒體進接控制(MAC)的一協調器來定義，或者是，在分散式MAC下，該等群組係透過在一控制頻道上的數個裝置間之協商來定義。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中，為了使並行發射的數目最大化，發射裝置可減低發射功率並/或改變波束操縱場型，並且其中，若一特定收發器參與落入數 個不同群組中的多個鏈路，則對於在不同群組中之頻道時間預訂的排程動作會被協調，以使該收發器不會同時被排程在多於一個的群組中。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中，為了將該等鏈路分群組，會識別出由一發射器在可能受害接收器處所引起的干擾位準，並且在該集中式MAC下的該協調器或是在一分散式MAC下的每一收發器會建構一相容性表格，該表格指出一特定收發器之發射是否會與一現存鏈路發生干擾，並且其中該相容性表格決定哪些鏈路能夠同時發射，且該相容性表格在一波束操縱場型改變或收發器移動到一新位置時會被更新。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該干擾表格計算之訊息流程係用一帶外(OOB)控制頻道完成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該訊息流程如下：該協調器在該OOB控制頻道上發佈用於一現存鏈路之該定向發射的時間和資料頻道；對於該分散式MAC而言，該等收發器將個別地發佈其定向發射，並且接著該等收發器裝置中之其餘者將收聽一段時間，該段時間足以用來決定該等收發器裝置中之該等其餘者是否可聽到信號；若一收發器不能聽到該信號，則表示其不受目前所考慮的該鏈路影響，而若一收發器可聽到該信號，則表示其係落於目前所考慮的該鏈路之覆蓋範圍內；以及 該等收發器中之該等其餘者透過該OOB控制頻道而以目前所考慮的該鏈路將其相容性報告給該協調器。
  9. 一種用以於無線個人區域網路中通訊的方法，其包含以下步驟：將一收發器組配成可使用一虛擬分時多重進接(TDMA)技術而進行空間再利用以使得該收發器在一無線個人區域網路中傳送一定向發射至一接收裝置，其中該空間再利用允許非干擾且空間分離的數個額外收發器與該收發器之該定向發射一起進行至該接收裝置以外的一或多個裝置的同時發射。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其進一步包含以下步驟：將在該收發器與該接收裝置、和在該等額外收發器與該一或多個裝置之間的所有鏈路分成多個群組，以使在一個群組中之一收發器的一定向發射不會在一不同群組中與該接收器或該一或多個裝置發生干擾。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其進一步包含以下步驟：在多個虛擬頻道上使用TDMA而獨立地將資料發射動作加以排程，並且其中該等鏈路可以是單向的或雙向的。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，在一集中式MAC下，分成多個群組的動作係由一協調器執行，或者是，當在一分散式MAC下時，分群組動作係透過在一控制頻道上的多個裝置間之協商來進行。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，為了使並行 發射的數目最大化，發射裝置可減低發射功率且/或改變波束操縱場型，並且其中若一特定收發器參與落入數個不同群組中的多個鏈路，則對於在不同群組中的頻道時間預訂之排程動作會被協調，以使該收發器不會同時被排程在多於一個的群組中。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，為了將該等鏈路分群組，由一發射器在可能受害接收器處所引起的干擾位準會被識別，並且在該集中式MAC下的該協調器或在一分散式MAC下的每一收發器會建構一相容性表格，該表格指出一特定收發器之發射動作是否會與一現存鏈路發生干擾，並且其中該相容性表格決定哪些鏈路能夠同時發射，且該相容性表格在一波束操縱場型改變或收發器移動到一新位置時會被更新。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其進一步包含下列步驟：使用一帶外(OOB)控制頻道來計算該干擾表格的訊息流。
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