TWI554124B - 用於實現多個同質無線電共存之封包對齊 - Google Patents

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TWI554124B
TWI554124B TW103120351A TW103120351A TWI554124B TW I554124 B TWI554124 B TW I554124B TW 103120351 A TW103120351 A TW 103120351A TW 103120351 A TW103120351 A TW 103120351A TW I554124 B TWI554124 B TW I554124B
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Description

用於實現多個同質無線電共存之封包對齊 相互參照相關應用及實際申請日期權利
本申請案享有2013年6月14日申請之美國臨時專利申請案第61/835,488號(標題為“WLAN SENSOR GATEWAY WITH COEXISTENCE SOLUTION”)；2013年6月18日申請之美國臨時專利申請案第61/836,571號(標題為“COEXISTENCE AND TRAFFIC MANAGEMENT FOR USING MULTIPLE WLAN RADIOS IN A SYSTEM”)；以及2013年8月27日申請之美國臨時專利申請案第61/870,762號(標題為“COEXISTENCE AND TRAFFIC MANAGEMENT WITH ALIGNMENT OF PACKETS AND CHANNEL STEERING”)之權益及優先權，所有前述美國臨時專利申請案皆透過引用以其全文併入本文。因此，本申請案享有2013年8月27日之有效申請日。
本申請案與同在審查中之美國專利申請案第14/089,651號(標題為“WIRELESS SENSOR BASE STATION WITH COEXISTENCE OF MULTIPLE HOMOGENEOUS RADIOS”，2013年11月25日申請)；美國專利申請案第14/089,671號(標題為“METHOD AND APPARATUS FOR IMPLEMENTING COEXISTENCE OF MULTIPLE HOMOGENEOUS RADIOS AND TRAFFIC MANAGEMENT THEREIN”，2013年11月25日申請)；以及美國專利申請案第14/089,680號(標題為“CHANNEL STEERING FOR IMPLEMENTING COEXISTENCE OF MULTIPLE HOMOGENEOUS RADIOS”，2013年11月25日申請)相關，所有前述美國專利申請案皆透過引用以其全文併入本文。
本發明揭露係大致關於電子通訊，且更具體地關於在無線電腦網路系統中控制多個無線電電路。
隨著無線網路、嵌入式系統和網際網路的新興技術，在各種設定(從計算和管理資料到網路購物和社交網路)所採用的電子裝置，對於較大的網路頻寬和更高的網路速度有日益增長的需求。特別是關於，相較於傳統的單機個人電腦和行動裝置，在共享、網路環境中已廣泛使用的電子和數位內容。因此，資料流量，特別是無線資料流量，已經歷了巨大的成長。
同時，在這些電子裝置中使用的越來越多無 線技術占用了相同或相似的無線電頻段(例如，2.4GHz、3.6GHz、5GHz或60GHz)，這可能產生互相干擾，不利地影響電子裝置上搭載的無線網路電路的網路發送及接收。而且，許多這些電子裝置為依賴有限電源來操作的行動或可攜式裝置，典型地在雜訊環境中發送或接收資料流量會對電力消耗有負面影響。
因此，希望提供增加無線網路頻寬、減少無線網路干擾、及減少行動裝置電力消耗的方法和裝置。
100‧‧‧計算機網路環境
110‧‧‧基地台
120‧‧‧網路
130a‧‧‧用戶裝置
130b‧‧‧用戶裝置
130c‧‧‧用戶裝置
130n‧‧‧用戶裝置
200‧‧‧功能方塊圖
210‧‧‧基地台
220a‧‧‧無線網路電路
220b‧‧‧無線網路電路
220c‧‧‧無線網路電路
230‧‧‧共存控制器
240‧‧‧共存匯流排
400‧‧‧分層模型
420‧‧‧媒體存取控制層和實體層
500‧‧‧時序圖
502‧‧‧圖示
504‧‧‧圖示
506‧‧‧圖示
600‧‧‧圖示
700‧‧‧功能圖
800‧‧‧圖示
900‧‧‧圖示
1000‧‧‧功能圖
1010‧‧‧基地台
1020a‧‧‧無線網路電路
1020b‧‧‧無線網路電路
1030‧‧‧共存控制器
1040‧‧‧共存匯流排
1050‧‧‧閘道
1060‧‧‧無線網路電路
1070a‧‧‧無線感測器
1070b‧‧‧無線感測器
1070n‧‧‧無線感測器
1100‧‧‧時序圖
1200‧‧‧時序圖
1300‧‧‧概要圖
1400‧‧‧方法
1410‧‧‧分配步驟
1420‧‧‧決定步驟
1430‧‧‧控制步驟
1500‧‧‧方法
1510‧‧‧決定步驟
1520‧‧‧抑制步驟
1522‧‧‧操作和並置條件
1524‧‧‧分配條件
本實施例係透過範例的方式說明，並且不意欲由附圖之圖式所限制。在附圖中：圖1為代表性計算機網路環境，其中可實施一些實施例；圖2A為概要功能方塊圖，示出依據一些實施例之配備有共存控制器之無線基地台；圖2B為表格，示出共存控制器可提供改善之範例情況；圖2C為表格，示出在典型2.4GHz頻段中，不同無線區域網路(WLAN)頻道的上、中間及下頻率；圖2D為表格，示出在典型5GHz頻段中，(例如，在美國)可用的不同無線區域網路(WLAN)頻道的範例頻率；圖3為功能方塊圖，示出依據一些實施例之 圖2A的共存控制器之特定範例的一些實施細節；圖4A和圖4B為使用分層模型的概要圖，用於示出在圖2A之基地台中，共存控制器和其他元件之間的範例階層式關係；圖5A為時序圖，示出依據一些實施例，如由共存控制器所協調之多個無線電電路的同步操作之範例；圖5B-5D進一步示出依據一些實施例，圖5A之同步操作的額外細節；圖6為時序圖，示出依據一些實施例，如由共存控制器所協調之多個無線電電路的非同步操作之範例；圖7A為功能圖，示出依據一些實施例，本實施例可以操作的額外模式；圖7B-7D為功能圖，示出可操作圖7A之WLAN存取點及WLAN站台的一些特定範例情境；圖8為圖示，示出依據一些實施例，可由共存控制器實施之在優選頻道上的探索請求(probe request)程序；圖9為圖示，示出依據一些實施例，可由共存控制器實施之在非優頻道上的探索請求程序；圖10為概要功能方塊圖，示出依據一些實施例，在具有複數個無線感測器的環境中實施之配備有共存控制器的無線基地台；圖11為時序圖，用於依據一些實施例，處理 從圖10之基地台至無線感測器的下行鏈路流量；圖12為時序圖，用於依據一些實施例，處理從圖10之無線感測器至基地台的上行鏈路流量；圖13為概要圖，示出依據一些實施例，可由共存控制器採用或控制的非對稱緩衝(buffering)結構或機構；圖14為流程圖，示出依據一些實施例，可由共存控制器實施之控制和協調多個無線電電路的方法；以及圖15為流程圖，示出依據一些實施例，可由共存控制器實施之減少多個無線電電路之間的干擾的方法。
相同的參考標號指的是圖式和說明書中相應的部分。
【發明內容及實施方式】
揭示用於減少網路裝置中多個無線電電路之間的干擾的技術，該等無線電電路實體上非常靠近地在相同或相似的頻段中操作。在一些實施例中，網路裝置包括第一和第二無線網路電路。該等網路電路在相同的無線電頻段操作，並且被放置在一起。第二網路電路被分配有高於或等於第一網路電路的優先權。該裝置進一步包括共存控制器，其透過通訊匯流排耦合到該等網路電路，並被組態成在第二網路電路的接收操作期間選擇性地抑制第一網 路電路的發送操作。
除了其他益處，本文所揭示之實施例可以增加無線網路頻寬及減少行動裝置電力消耗，其係藉由提供無線電電路之間的協調，使得以它們不與其各自天線干擾的方式來實施發送和接收操作。
在以下敘述中，闡述了許多具體細節，例如具體元件、電路和過程的範例，以提供對本揭示內容的徹底理解。並且，在下面的描述和為了便於解釋，闡述了特定的術語，以提供對本實施例的徹底理解。然而，對於熟習本領域之技術人員而言，不要求這些具體細節來實施本實施例將是顯而易見的。在其他範例中，以方塊圖來示出習知電路和裝置，以避免模糊本公開內容。
本文所使用之「耦合」一詞，指的是直接連接或者經由一或多個中間元件或電路來連接。本文所描述之透過各種匯流排提供的任何訊號，可以是與其他訊號分時多工的，並且透過一或多個公用匯流排被提供。此外，電路元件之間或軟體方塊之間的互連可被示為匯流排或者被示為單訊號線。該等匯流排之各者也可以是單訊號線，而該等單訊號線之各者也可以是匯流排，並且一單線或單匯流排可能表示用於元件之間通訊(例如，網路)之無數的實體或邏輯機構的其中一或多者。本實施例不應被解釋為受限於本文所述之具體範例，而是包括在其範圍內由隨附之申請專利範圍所定義的所有實施例。
為了便於討論，在此，「異質無線電」指的 是複數個不同網路技術的無線電或無線網路電路；例如，IEEE 802.11無線區域網路(例如，WiFi)、藍牙、2G、3G、長程演進計畫(LTE)及全球導航衛星系統(GNSS)皆為彼此不同的網路技術。相反地，「同質無線電」指的是複數個相同網路技術的無線電或無線網路電路；例如，複數個無線區域網路(WLAN)電路(雖然其中一者可能在2.4GHz頻段的頻道1上操作並使用IEEE 802.11n協定，而其他可能在2.4GHz頻段的頻道6上操作並使用IEEE 802.11g協定)為WLAN技術之相同家族，因此為同質無線電。在2.4GHz頻段上常見的無線電的一些範例可包括IEEE 802.11b、IEEE 802.11g或IEEE 802.11n。
系統概述
圖1為代表性計算機網路環境100，在此環境中可實施一些實施例。環境100包括基地台110、網路120及複數個用戶裝置130a-130n。
基地台110(其被示為以「存取點(AP)」模式操作)係與網路120耦合在一起，使得基地台110可使用戶裝置130交換資料至及自網路120。例如，基地台110和網路120可透過雙鉸線電纜網路、同軸電纜網路、電話網路或任何適當類型的連接網路來連接。在一些實施例中，基地台110和網路120可無線連接(例如，其可包括使用IEEE 802.11無線網路、或基於諸如3G、3.5G、 4G LTE等之無線電話服務的資料流網路)。支援基地台110和網路120之間通訊的技術可包括乙太網路(例如，在IEEE 802.3家族標準中所描述)及/或其他適當類型的區域網路技術。IEEE 802.11家族標準中不同無線協定的範例可包括IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11n、IEEE 802.11ac、IEEE 802.11af、IEEE 802.11ah及IEEE 802.11ad。
雖然為了簡單起見而未示出，基地台110可包括一或多個處理器，其可以是通用處理器，或者可以是提供算術和控制功能的特定應用積體電路，用以在基地台110上實現本文揭示之技術。該(等)處理器可包括快取記憶體(為了簡便未示出)以及其他記憶體(例如，主記憶體及/或諸如硬碟驅動器或固態硬碟之非揮發性記憶體)。在一些範例中，使用SRAM來實現快取記憶體，使用DRAM來實現主記憶體，而使用快閃記憶體或一或多個磁碟驅動器來實現非揮發性記憶體。依據一些實施例，該等記憶體可包括一或多個記憶體晶片或模組，且在基地台110上之該(等)處理器可執行儲存於其記憶體中的複數個指令或程式碼。
用戶裝置130可無線地，例如使用IEEE 802.11家族標準(例如，無線區域網路)，與基地台110連接和通訊，且可包括任何合適的中間無線網路裝置，其包括，例如，基地台、路由器、閘道器、集線器或類似者。取決於實施例，連接用戶裝置130和基地台110之間 的網路技術可包括其他合適的無線標準，諸如習知的藍牙通訊協定或近場通訊(NFC)協定。在一些實施例中，裝置130和站台110之間的網路技術可包括自訂版本的WLAN、藍牙或自訂版本的其他合適的無線技術。用戶裝置130可以是任何合適的計算或行動裝置，其包括，例如，智慧型手機、平板電腦、膝上型電腦、個人數位助理(PDAs)或類似者。用戶裝置130典型包括顯示器，且可包括諸如鍵盤、滑鼠或鍵板之合適的輸入裝置(為了簡便未示出)。在一些實施例中，該顯示器可以是包括輸入功能的觸敏螢幕。裝置130的其他範例可包括連接網路的相機(或「IP相機」)、家用感測器及其他家電產品(例如，可連接到網際網路的「智慧型電冰箱」)。
應注意的是，熟習本領域之技術人員將理解到，圖1之元件僅為本實施例可於其中被實施的計算機網路環境的一種實現，並且各種替代的實施例在本實施例之範圍內。例如，環境100可進一步包括在基地台110、網路120和用戶裝置130之中的中間裝置(例如，開關、路由器、集線器等)。在一些範例中，網路120包含網際網路。
共存機構
圖2A為概要功能方塊圖200，示出依據一些實施例之配備有共存控制器230之無線基地台210。基地台210為圖1之基地台110的範例。如圖2A中所示，無 線基地台210包括複數個無線網路電路220a-220c和一共存控制器230。依據一或多個實施例，共存控制器230透過共存匯流排240耦合到網路電路220a-220c之各者。
如前所述，電子裝置中所使用的許多無線網路技術占用相同或相似的頻段。此頻段之一範例為習知的工業、科學和醫療(ISM)無線電頻段。以最常用的ISM頻段之一(2.4GHz頻段)為例，將此頻段用於各種目的之技術可包括無線區域網路和藍牙。其他一些常見的無線通訊技術亦在相似的頻段(例如，2.3GHz至2.7GHz的範圍)操作；它們包括LTE頻段40(TDD-LTE)、LTE UL頻段7(FDD-LTE)、LTE頻段38(TDD-LTE)及LTE DL頻段7(FDD-LTE)，僅列舉幾例。
為了便於討論，此處假設無線網路電路220a-220c為在2.4GHz之主頻段操作的無線區域網路電路。
圖2C為表格204，示出在典型2.4GHz頻段中，不同無線區域網路頻道的上、中間及下頻率。圖2D為表格206，示出在典型5GHz頻段中，(例如，在美國)可用的不同無線區域網路(WLAN)頻道的範例頻率。如圖2C中所示，在美國和加拿大，有11個頻道可用於在2.4GHz無線區域網路頻段中使用，如由IEEE 802.11家族標準所定義。特別是，針對彼此位置靠近的無線區域網路存取點，在IEEE 802.11標準(例如，IEEE 802.11b)中，可從11個頻道中選出3個非重疊頻道(例如，頻道1、6和11)。通常建議熟習本領域之技術人員 應使用上述非重疊頻道之其中一者，用於緊鄰操作的各無線網路電路，以最小化或減少干擾的負面影響。
然而，本實施例認知到，當不同無線網路電路的操作頻率僅分離小於20MHz時，典型地可能需要50dB隔離來完全地或有效地避免裝置內的共存干擾。這特別是行動手持應用的情況，其中裝置具有小形狀因子；在此種應用中的裝置通常僅在不同的無線網路電路間提供10-30dB隔離。因此，實際上即使在非重疊頻道上收發，且在一些情況中採用頻譜遮罩(例如，在2.4GHz頻段中用於20MHz傳輸的傳輸頻譜遮罩，如由IEEE所定義)，雜訊及其他因素仍可能引起共存的無線網路電路彼此干擾，特別是在諸如行動電話或無線基地台的小形狀因子的裝置上。
作為一個範例，在本公開內容中可看到，至少在LTE 2.4G ISM頻段中，ISM頻段的下部非常接近LTE TDD頻段40。因此，在使用LTE、WLAN和藍牙共存的單一行動裝置之情況中，LTE發送器可能造成對WLAN及/或BT接收器的干擾；並且相同地，BT/WLAN發送器可能造成對LTE接收器的干擾。作為另一個範例，在LTE電話和全球導航衛星系統(GNSS)接收器電路共存之裝置的情況中，LTE頻段13(例如，777-787MHz)和頻段14(例如，788-798MHz)的上行鏈路傳輸會中斷使用L1頻率(例如，1575.42MHz)之GNSS接收器的工作。造成此情況的一個原因是，頻段13的第二諧 波(例如，1554-1574MHz)和頻段14的第二諧波(例如，1576-1596MHz)很接近L1頻率。
此外，本實施例認知到，當兩個或更多個無線電網路實體上非常靠近地同時在相同或相似的頻段中操作時，有幾種情況可能引起干擾。圖2B為表格202，示出共存控制器可提供改善之範例情況。如表格202中所示，當一個無線電正發送時，其他(一或多個)無線電的接收性能會被減敏(desensitized)。為了本文討論之目的，實體上位置非常靠近或「並置」(collocated)的無線電電路指的是，該等無線電電路彼此位置近到足以使一個電路上的發送操作會不利地影響另一個電路上的接收操作；一些典型的範例為，位在相同實體裝置(例如，基地台)、或相同印刷電路板(PCB)上的兩個無線電電路的位置在實體上非常靠近。
應注意的是，圖2B為可能由並置的無線電之同時操作所引起之干擾現象的一般表示；在一些實施例中，熟習此領域之技術人員亦可施用適當的濾波，使得可減少由不同的並置無線電電路同時或幾乎同時發送(TX)和接收(RX)所造成的靈敏度損失。特別是，取決於所使用之頻道的頻段以及濾波的類型，圖2B中所示之靈敏度損失的實際嚴重程度可能會有所不同。
因此，本實施例提供一有效機構，用以協調網路電路220之發送及接收操作的排程，以減輕由在相同或相似頻段操作之無線網路電路之共存所造成的裝置內干 擾。依據一些實施例，當在相同裝置上、相同頻段(例如，2.4GHz頻段或5GHz頻段)中可能使用兩或更多個無線無線電時，該裝置可採用共存機構(硬體(HW)及/或軟體(SW))，使得該等無線電可在相同頻段中操作而不會減敏彼此的接收操作。用於共存的HW機構，在一些實施例中可包括數位硬體匯流排，而在其他實施例中可包括射頻(RF)電路；在一些其他實施例中，HW機構可採用數位和RF機構的組合。進一步的，取決於實施例，數位HW機構可包括連接兩個晶片組之存取機構的直接硬體線，或者可以是連接一晶片組內部之兩個硬體區塊之存取機構的硬體線。RF機構可包括RF濾波、RF開關或其他合適的RF濾波器。
更具體地，在一或更多實施例中，網路電路220a-220c之各者可備分配有一優先權，且共存控制器230係透過共存匯流排240耦合到網路電路220a-220c以控制網路電路220a-220c兩者(或三者)之間的操作。應注意的是，在一些實施例中，網路電路220a-220c其中的一或多個被分配有相同的優先權係可能的。
共存控制器230可基於複數個操作準則來選擇性地調整個別網路電路(例如，電路220a)之一或多個發送操作參數，該複數個操作準則包括網路電路220a之相較於其他電路優先權的優先權。各網路電路(例如，電路220a)之優先權可以是(例如，由基地台210之製造商)預定的，或者可以(例如，由共存控制器230)基 於一些優先權分配準則而被動態分配。優先權分配準則可包括流量、訊務(traffic)類型(例如，資料、語音、視頻、感測器應用等)、各電路所經歷的無線頻道狀況及/或其他適當的因素。
操作準則可反映各種考慮，例如各網路電路所處理的用戶裝置(例如，裝置130，圖1)數量、各網路電路所見的資料流量、各網路電路支援的資料率、各網路電路被分配到的訊務類型、各網路電路所經歷的無線頻道狀況或雜訊(例如，由RSSI或已知的矩陣秩(matrix rank)所測量到的)等等。依據本實施例，選擇操作準則，使共存控制器以減少網路電路220a-220c彼此減敏之機率的方式來控制操作。在一些實施例中，以使得共存控制器230可使用基地台210上之多個無線網路電路(例如，電路220a-220c)來實施，例如，負載平衡及/或頻率規劃的方式選擇操作準則。
應注意的是，在動態分配無線網路電路之優先權的實施例中，優先權分配準則可以用和由共存控制器230決定操作準則之相同或相似方式決定。
用於無線網路電路之發送操作參數為網路電路用來發送資料的組態。例如，在一些實施例中，共存控制器230可減少一個無線網路電路(例如，電路220a)上的發送功率，當另一個無線網路電路(例如，電路220b)正在接收時。如前所述，共存控制器230選擇性地調整電路220a的發送操作參數，例如，因為電路220b有 更高的優先權。在另一範例中，電路220a的操作參數從控制器230接收調整，因為如由控制器230所決定的操作準則指示電路220b被連接到(例如，以及接收自)一有限電源裝置，諸如行動電話。該操作準則亦可反映，電路220b目前正處理高優先權類型的訊務(例如，諸如從防盜攝影感測器發送的影像)，因此控制器230調整(例如，抑制)電路220a的發送操作參數，使得電路220a不會與電路220b的接收干擾。
在其他或替代的實施例中，其他可由共存控制器230調整的發送操作參數可包括資料率(例如，11Mbit/s或54Mbit/s)及/或個別網路電路操作使用的網路協定(例如，IEEE 802.11a、IEEE 802.11n、IEEE 802.11b、IEEE 802.11ac、IEEE 802.11ah等)。在一些範例中，發送操作參數亦可包括個別網路電路於其上操作的頻道(例如，WLAN 2.4GHz頻段中的頻道1、頻道6或頻道11)。作為其他範例，WLAN 5GHz頻段中可用的頻道可包括頻道36、頻道100或頻道161。在一些實施例中，發送操作參數亦可包括個別網路電路於其中操作的頻段(例如，2.4GHz、5GHz等)。其他已知的組態調整，諸如調變或相位調整，亦可被包括在共存控制器230可調整的發送操作參數列表中。在一些實施例中，亦可施用適當的RF濾波來減少干擾的影響。在一些這種實施例中，當施用RF濾波時，可藉由共存機構的軟體部分來完成適當的頻道選擇，以更佳利用RF濾波。
共存匯流排240可被共存控制器230使用來排程或協調發送和接收，以避免接收減敏(desensitization)。共存匯流排240可以串列匯流排、多個專用匯流排的形式或其他適當的形式(例如網路)被實施。具體地，取決於實施例，共存機構可以是僅為軟體、僅為硬體或兩者的組合。基於硬體之共存機構的範例可包括硬體匯流排、修改後的射頻(RF)前端及/或其他適當的實施。基於軟體之共存機構的範例可以是位在網路的不同層，包括例如，PHY層、MAC層及/或IP層。
在一些特定的實施中，和共存控制器230一起的共存匯流排240可採用在相同或相似頻段操作的共存機構，其相似於IEEE 802.15.2無線區域網路(WLAN)-藍牙(其為異質無線電(例如，操作)共存機構，用於實施/協調同質無線電(例如，WLAN-WLAN)的共存)；然而，應注意的是，標準IEEE 802.15.2共存機構係專用於WLAN-藍牙共存應用，因此針對同質無線電應用可能需要適當的修改(例如，諸如本文中所述者)。圖3為功能方塊圖，示出依據一些實施例之圖2A的共存控制器之特定範例的一些實施細節，該共存控制器採用修改後的IEEE 802.15.2共存機制。
取決於實施例，協同或非協同機構(如IEEE 802.15.2標準中所指定的)之任一者或兩者可適用於與共存控制器230一起使用。如圖3中所示，IEEE 802.15.2的協同共存機構被修改(例如，其可由共存控制器230實 施，圖2A)，以執行針對同質無線電(例如，WLAN-WLAN)應用之共存的封包訊務仲裁。應注意的是，封包傳輸仲裁(Packet Traffic Arbitration,PTA)機構的更多細節可見於802.15.2建議措施(Recommended Practices)之第6條(Clause 6)中。
當然，熟習此領域之技術人員將了解到，其他標準或非標準的共存機構(例如，其可被發展用於諸如WLAN、藍牙及LTE之異質無線電共存)亦可如本文所揭示之相同方式被修改並施用到同質無線電共存(例如，WLAN至WLAN)。
圖4A和圖4B為使用分層模型400的概要圖，用於示出在圖2A之基地台210中，共存控制器230和其他元件之間的範例階層式關係。模型400通常遵循習知開放系統互連(OSI)模型的命名規範，如由國際標準化組織(ISO)於ISO/IEC 7498-1中標準化。為了本文討論之目的，媒體存取(MAC)層位在網路層(OSI模型之層3)和實體(PHY)層(層1)之間，且為資料鏈結層(層2)之子層，其提供尋址、通道存取控制、以及其他適當的功能。應注意的是，本文提供模型400使進一步理解本實施例；並且可使用及/或修改其他模型(例如，TCP/IP模型)來實作本實施例。
如圖4A-4B中所示，依據一或多個實施例，共存控制器230(圖2A)可作用為現行無線網路電路之MAC層頂部上方的附加層(標示為MAC2)，使得目前 市場上已設計好及可用的無線電電路可被採用(例如，到基地台210，圖2A)作為模組，以增加重複使用性及節省設計成本。特別是，圖4A示出採用共存匯流排以在MAC層協調無線電的模型；相較之下，圖4B中所示之模型不採用共存匯流排，而是利用RF濾波器來協助位在MAC2層上的共存機構。在一些實施例中，MAC2層可包括鏈結聚合機構，用以聚合在下層的鏈結(例如，如圖4B中所示之兩個MAC層鏈結)。
共存匯流排240(圖2A)可作用為耦合到網路電路之MAC層的協調機構。匯流排240可被共存控制器230採用，以通訊及控制網路電路420之各者。因此，該等網路電路各可包括個別的媒體存取控制(MAC)層和實體(PHY)層電路，例如圖4中所示之MAC和PHY層420。換言之，在基地台210的一些實施例中，可以有單獨且獨立的MAC引擎用於網路電路220a-220c(圖2A)，具有共存匯流排230和上面的MAC2層(例如，共存控制器240所在處)用於管理。在一些實施例中，MAC或MAC2層之其中任一者或兩者一起，可進行聚合、加密、解密及/或其他有時間考量(timing critical)的任務。在一些實施例中，共存控制器230可管理來自網路電路220a-220c之選定數量的網路資料流量，以聚合該等選定數量之網路電路的頻寬(其於下面有更詳細的說明)。聚合的範例可包括MAC協定資料單元之聚合(AMPDU)和MAC服務資料單元之聚合(AMSDU)。 加密的範例可包括先進加密標準(AES)、有線等效隱私(WEP)、暫時金鑰完整性協定(TKIP)等等。
繼續參考圖2A，在一些實施例中，由共存控制器230控制的操作(例如，操作參數調整)係獨立地對網路電路220a-220c之各者執行，使得各電路(例如，電路220a)的操作參數可由共存控制器230個別地微調，而未必影響耦合到相同共存匯流排240的其他網路電路。
結合上述，共存控制器230之一或多個實施例可實作減少干擾的技術，例如減少發送功率、改變頻道或停用選定網路的發送，其係基於工作負荷、訊務類型、網路電路及它們連接的用戶之優先權(例如，它們是否對電力消耗敏感)、資料流量之類型、無線電天線所觀測到的雜訊或其他網路電路220a-220c所經歷之適當的因素。在一些實作中，網路電路220a-220c之間的操作係由共存控制器230以使網路電路220a-220c可同時或幾乎同時發送和接收資料的方式來控制。例如，無線網路電路220a可在衰減的功率位準於2.4GHz頻段之頻道6上發送，同時無線網路電路220b和220c可分別在2.4GHz頻段之頻道1和頻道11上接收。在一些實施例中，且特別在配備於5GHz頻段中操作之無線電的那些實施例中，亦可由共存機構調整適當的濾波。共存機構的一些實施例可使RF濾波或其他前端技術適於輔助共存機構減少從一無線電到其他無線電的干擾和減敏。
圖2A中所示之基地台210的組態和圖4中所 示之模型410僅為範例。基地台210可包括任何適當數量的網路電路220a-220c，多於一個共存控制器230及/或其他耦合到共存匯流排240的處理單元，用以執行協調/控制操作。此外，共存控制器230可被整合到其他適當種類的計算裝置中，包括例如，加速處理單元(APUs)、現場可程式閘陣列(FPGAs)、數位訊號處理器(DSPs)或其他具有微處理器之裝置。
封包對齊
圖5A為時序圖500，示出依據一些實施例，如由共存控制器所協調之多個無線電電路的同步操作之範例，而圖6為時序圖600，示出依據一些實施例，如由共存控制器所協調之多個無線電電路的非同步操作之範例。該等共存機構，其可由圖2A之共存控制器230(例如，與共存匯流排240合作)所採用以實施本文所揭示之各種同質無線電共存功能，在下面以更充分的細節並繼續參考圖2A而被討論。
如前所述，依據一些實施例，以MAC2層中(且在一些實施例中係在更高的層中)之管理共存控制器(例如，控制器230)連接下MAC層的共存匯流排(例如，匯流排240)之組合可被配置來實作本公開的實施例。取決於實作，一個無線電電路(例如，電路220a)或一組無線電電路可被給予最高優先權並充當主機(master)，或者所有的無線電電路(例如，電路220a- 220c)可具有相似的優先權。另外地或替代地，該等無線電的優先權可動態地改變(例如，取決於工作負荷和其他操作準則)或者可隨時間改變(例如，使用分時機制、循環法(round robin)或其他適當的多存取協定)。取決於實施例，共存機構可涉及僅MAC2層、僅上MAC層或兩者的適當組合。
雖然本實施例的一個好處是避免接收減敏，共存控制器230亦可考量其他操作準則(例如，訊務類型或公平性)。在一範例中，共存機構(例如，由共存控制器230和共存匯流排240所實施)可保證所有的無線網路電路接收至少一個發送機會；其他操作準則可包括在所有用於發送的無線電中的公平性，或操作準則可包括一飢餓政策。在一些實施例中，服務品質(QoS)可被列入考慮，當共存機構決定哪個無線電電路開始傳輸。在一些實施例中，即使當在無線電電路由共存機構抑制或停用的期間，仍可允許一些確認(ACK)封包的短發送；此技術在使用頻道編碼的一些情況中是有幫助的。
並且，應注意的是，在一些機構中，由於使用其他合適的軟體及硬體，可能不需要發送抑制或中止。
因此，依據一些實施例，共存機構可將發送和接收操作同步，以增加或最大化整個無線網路的吞吐量(TPUT)或頻寬。此種同步操作示於圖500中。在圖500中，所有的發送操作和接收操作在所有的無線網路電路220a-220c之中是同步的，使得電路220a-220c在任何給 定時刻僅執行發送或接收其中一者。此技術可避免由不同的同質無線電同時發送和接收所造成的減敏，例如圖2B之表格202中所示。應注意的是，AMPDU、AMSDU或兩者之組合可被用於下行鏈路資料封包中。對於圖500中所示之範例而言，下行鏈路(DL)資料封包被示出為包含DL AMPDU和單一MPDU。可選地，在資料發送/接收操作之前，請求發送(RTS)和清除發送(CTS)交握封包可在發送方(例如，用戶裝置130，圖1)和基地台210之間交換。另外或作為增加吞吐量之替代，可使用共存機構來協調無線電以達到用於該等無線電之一或多個的更佳延遲要求或其他服務品質(QoS)度量。
更具體地，如圖5A中所示，共存機構可對齊在相同頻段中於不同頻道上操作的一些選定的無線網路(例如，WLAN)電路的下行鏈路封包發送(或接收操作)，用於同步的操作。在一些實施例中，不同無線電電路所接收的封包需要在下行鏈路中具有相同的持續時間，且在此種實施例中，可由共存控制器230執行訊框填充，使無線電電路220a-220c之中的資料封包(例如，在下行鏈路中被接收)變成相同大小。
圖5B-5D進一步示出依據一些實施例，圖5A之同步操作的額外細節，包括可由共存機構所使用之填充技術的一些範例。
繼續參照圖5A之範例，該範例中AMPDU被用於下行鏈路(DL)資料封包中，圖5B之圖示502說明 AMPDU子訊框之典型結構。依據一或多個實施例，各AMPDU子訊框可包括一MPDU定界符(delimiter)，其可選地可接著MPDU。此外，亦可使用零長(zero length)定界符。雖然為了簡便而未在圖5B中示出，MPDU定界符的「長度」欄位基於IEEE 802.11封包的類型可包括不同的位元數目，或者因而需要如網路技術正使用的其他適當的需求。
在圖5C之圖示504中所示之範例中，加入一或多個零長定界符，使不同的同質無線電電路(例如，IEEE 802.11n與IEEE 802.11ac，如圖5C中所示)之複數個AMPDU相同大小，以對齊封包。應注意的是，在圖示504中，在訊框的末端加入該等定界符；然而，亦可使用其他適當的位置。例如，在圖5D之圖示506中，示出該等零長定界符被使用於封包的中間。
此外，共存機構亦可同時或幾乎同時發送上行鏈路響應封包(例如，在由IEEE 802.11規範所定義的誤差容限內)，例如圖5A之圖示500中所示。共存機構的一些實施例亦可採用不同的調變及/或在PHY或MAC有效負載中可包括不同位元數，以在不同頻道上發送及/或接收不同封包。
作為同步發送及接收操作的另外或替代實施例，共存機構亦採用非同步操作。在非同步操作中，不同網路電路上(且較佳地各在不同頻道上)的發送或接收操作可由共存控制器230使用前述的操作準則(例如，基於 資料流量的性質、公平性、飢餓迴避政策(其可例如基於支付計畫的不同階層)等等)以上述的方式來進行優先排序。例如，如圖6之圖示600中所示，無線電電路2的發送係被延遲或延緩的，因為無線電電路1已經在接收(例如，因為無線電電路1具有較高優先權)。特別在圖示600的範例中，無線電1在無線電3的接收操作期間仍可發送ACK封包。這可能是因為共存控制器230判定由發送ACK封包所造成的干擾可被容忍(例如，因為發送是短的、因為在衰減的功率位準可成功地進行發送、或因為諸如上述那些適當的理由)，或者只是因為無線電1有高於無線電3的優先權。
圖7A為功能圖700，示出依據一些實施例，於其中可操作共存控制器210(圖2A)的額外模式。如圖示700中所示，共存控制器210(例如，實施在諸如站台110之基地台中，圖1)可以複數個無線網路電路與用戶(例如，用戶裝置130a-130n)協調，其係以在網路裝置上各自的網路電路使用唯一指定的頻道與用戶端上對應的網路電路通訊之方式。
例如，若無線區域網路存取點配備有3個無線網路電路，且若用戶裝置亦配備有3個無線網路電路，則共存控制器230可(例如，使用適當的標準或自訂的協定)與用戶裝置協調，因而在存取點上的各個無線電電路可與在用戶裝置上的對應的無線電電路通訊，使得當增加頻寬時可以減少干擾。換言之，在存取點上的第一無線網 路電路可使用頻道A與在用戶裝置上的第一無線網路電路交換資料，在存取點上的第二無線網路電路可使用頻道B與在用戶裝置上的第二無線網路電路交換資料等等。
應注意的是，用戶亦可能需要實作本文所揭示之共存機構，以與基地台進行此種頻道協調/頻寬聚合/干擾減少技術。
此外，在一些具有多個無線電且實施共存機制的用戶裝置係連接到基地台210的範例中，共存控制器230可將從各種連接的用戶裝置接收到的訊框重新排列，並將它們依序發送到較高的層(例如，IP層)，除了上面已經提到的功能性之外。在一些實施例中，共存控制器230可被耦合到重排列緩衝器(為了簡便未示出)用以執行該重新排列的任務。
並且，因為共存控制器230的實施例可單獨地控制多個無線區域網路無線電電路，在一些實作中，選定數量的無線電電路可被操作來充當存取點(APs)，同時其他選定數量的無線電電路可被操作來充當用戶。此技術對於範圍擴展或其他適當的目的是有用的。
可選地，共存控制器230可使用基地台210上所配備的一或多個無線電電路來實作WiFi Direct、點對點(Peer-to-Peer)或任何其他IEEE 802.11或WiFi可選功能。
圖7B-7D為功能圖，示出可操作圖7A之WLAN存取點及WLAN站台的一些特定範例情境。在圖 7B-7D中，連接到WLAN存取點的WLAN站台本身可作用為用於其他無線站台的存取點。
頻道轉向
除了前述功能性或作為替代，共存控制器230的一些實施例可動態決定(例如，在基地台210的正常操作期間，以及基於操作準則)及分發連接的用戶裝置130到不同的無線網路電路220a-220c上及/或不同的頻道上。為了本節中討論之目的，假設各個無線電電路在相同頻段中不同頻道上操作；然而，交換網路電路及/或頻道的不同組合可由本文所揭示之共存機構來實作或執行。
更具體地，共存機構(例如，由共存控制器230和共存匯流排240所實施)可將用戶台關聯到基地台210到不同的頻道上。因為基地台210包括複數個無線網路電路，其各者能在不同頻道上操作，在一或多個實作中，多頻道基地台210可採用共存控制器230，用以基於操作準則(例如，諸如上述那些)將用戶裝置引導到不同的頻道。換言之，共存控制器230可基於操作準則決定哪個用戶台將被連接到哪個網路電路(及其關聯的頻道)。
除了那些前述的操作準則或作為替代，操作準則的一些範例可包括：頻道之間的負載分配和平衡、任何吞吐量要求、任何QoS要求(例如，延遲、擾動(jitter)、封包錯誤率、吞吐量規範等等)、各個頻道中來自其他無線電的任何干擾、來自其他無線區域網路或其 他無線電(例如，由具有重疊的基本服務集識別(BSSID)之附近的基地台或用戶所操作)的任何干擾、來自非WLAN相關的裝置(例如，微波爐)的干擾等等。
在一些實施例中，存控制器230係位在MAC層頂部上(例如，作為MAC2層，如圖4A和4B中所示)用於管理無線電電路，其各可包括它們自己的MAC及PHY電路。應注意的是，網路堆疊中的其他層(例如，OSI模型中的其他層)亦可被用於管理多個無線網路(例如，WLAN)電路。
依據一或多個實施例，共存控制器230亦可透過確保用戶裝置在任何其他未經授權的頻道上無法與其本身相關聯來強制選擇。在一些另外的實施例中，共存控制器230可以使得至上層(例如，OSI模型中的網路層或IP層)的通訊界面保持相同的方式來運作。應注意的是，在用戶裝置關聯到基地台210之後，共存控制器230可能需要將指定給用戶裝置的資料封包傳送到對應無線電電路的MAC層，其服務用戶裝置用以被相關聯或被指派的頻道。
此外，在用戶裝置連接到網路電路並與頻道相關聯之後，共存控制器230可將該用戶裝置從一頻道移動到另一頻道，當希望這樣移動時。例如，若從連接至一個網路電路的所有裝置聚合的資料流量工作負荷超過或幾乎超過該網路電路的服務能力，則共存控制器230可選擇 性地將連接的用戶之其中一些移到其他的無線網路電路。作為另一個範例，若在頻道上的干擾(例如，由在該頻道上操作之網路電路所觀察到)增加到超過最大閾值的水平(例如，使得目前連接的用戶裝置可能無法被正確地服務)，則共存控制器230可選擇性地將連接的用戶之其中一些移到其他的無線網路電路。對於一些實施例而言，若在另一頻道上的頻道條件變得比目前的頻道更好(例如，因為移除了干擾源)，則共存控制器230可選擇性地將連接的用戶之其中一些移到其他的無線網路電路。在一些實施例中，可使用典型的頻道切換通知來將用戶裝置從一頻道移到另一頻道。具體地，在一些實施例中，可使用IEEE 802.11h中的頻道切換通知或其他方法來將一站台從一頻道移到另一頻道。應注意的是，相似於IEEE 802.11h中所述那些的技術可由本公開的一些實施例適應於解決干擾問題，其係由於在某些位置使用IEEE 802.11a/n/ac，特別是用於軍方、氣象雷達系統或其他諸如醫療設備的適當裝置所造成。
此外，在一些其他實施例中，AP可在一頻道上不使用頻道切換通知而將選定的用戶解除關聯或解除認證。不使用頻道切換通知的理由可能是，例如，在用戶側缺乏支援。在一些其他範例中，AP可能由於時間不夠而決定不使用頻道切換通知，因為AP可能需要盡快將一些用戶從某些頻道移除。
並且，當用戶裝置從一個頻道切換到另一個 頻道時，基地台210的一些實施例可以保留/遷移用於用戶裝置的所有狀態資訊(例如，網路設定、硬體組態資訊等)，以最小化切換時間。
圖8為圖示800，示出依據一些實施例，可由共存控制器230實施之在優選頻道上的探索請求(probe request)程序，而圖9為圖示900，示出依據一些實施例，可由共存控制器230實施之在非優頻道上的探索請求程序。
繼續參考圖2A，現在說明用於實作頻道轉向技術的一些特定範例。在無線網路電路為IEEE 802.11 WLAN電路的這些範例中，下面管理訊框為在訊框之間的一些範例，其可由共存控制器230使用於該頻道轉向技術：探索請求、探索響應、認證、解除認證、關聯請求；關聯響應、重新關聯請求、重新關聯響應及解除關聯。下面範例係使用IEEE 802.11用語來說明；然而，應注意的是，本文提供這些範例用以提供該共存機構的更佳理解，實施本實施例時，無論是這些IEEE 802.11管理訊框或是IEEE 802.11 WLAN電路都不是必需的。
如所述，本文所揭示之共存機構在關聯時可將連接用戶轉向到特定頻道/網路，並且亦可在該裝置已經連接了之後將用戶轉向到另一特定的頻道/網路電路。
因此，在一些實施例中，當用戶裝置嘗試與基地台210連接時，共存機構可選擇不要回應來自在非優選頻道上之用戶裝置的探索請求、驗證請求或關聯請求。 更具體地，假設頻道B為一優選頻道，而頻道A為一非優選頻道，當用戶裝置在非優選頻道A上發送探索請求到基地台210時，共存控制器230可做出判斷以忽略在非優選頻道A上的探索請求。相反的，當用戶裝置在優選頻道B上發送探索請求時，共存控制器230可回應該探索請求，使得用戶裝置可在優選頻道B上連接到基地台210。此外，共存控制器230可選擇使基地台210不在已經達到其最大容量的頻道上廣播服務集識別(SSID)，以避免用戶裝置請求關聯到一非優選頻道。應注意的是，可將圖8-9中所示的相似機構施用到認證請求、關聯請求或已知的預關聯或者後關聯請求的其他形式。
另外地或替代地，在本揭示內容中應認知到，即使用戶裝置沒有接收到響應，用戶裝置可能仍企圖在該非優選頻道上與無線基地台210相關聯，而非切換到其他頻道。因此，無線基地台210的一些實施例可能選擇最大數量的請求來忽略；例如，基地台210可忽略在非優選頻道上的前M個關聯請求，但如果用戶裝置在相同的非優選頻道上針對關聯繼續並嘗試第(M+1)次時間，則基地台210可在該非優選頻道上關聯用戶裝置，以避免對該用戶裝置之服務的完全拒絕。在此特別的範例中，共存控制器230可選擇在連接之後，隨後將用戶裝置從該關聯的非優選頻道移到一優選頻道。
圖示800中示出一示例的關聯程序，其中用戶裝置透過一優選通訊頻道上的無線訊號(例如，諸如探 索請求)與基地台210相關聯。在正常操作期間，用戶裝置可在基地台210之一優選頻道上，於時間t0發起一探索請求。接著，於時間t1，由基地台210接收探索請求。
於時間t1接收探索請求之後，基地台210判斷該探索請求是否在一優選頻道上被接收。在圖示800的圖示範例中，因為該探索請求在基地台210的優選通訊頻道(例如，由共存控制器230所決定)上被接收，基地台210於時間t2在該優選通訊頻道上發送一響應訊號(例如，探索響應)。於時間t3，由用戶裝置接收在該優選頻道上的該探索響應。其後，位在基地台210上的無線區域網路電路成為用戶裝置用於關聯的候選並可用於資料通訊。
圖示900中示出一示例的關聯程序，其中用戶裝置透過一非優選通訊頻道上的無線訊號(例如，諸如探索請求)與基地台210相關聯。在正常操作期間，用戶裝置可於時間t0，在基地台210之一非優選通訊頻道上發送一探索請求。於時間t1，基地台210在該非優選通訊頻道上從用戶裝置接收該探索請求。
接著，依據一些實施例，基地台210可選擇忽略探索請求，從而觸發用戶裝置在另一個可能是基地台210之優選頻道的通訊頻道上發送另一個探索請求。應注意的是，雖然目前市場上可用的許多無線區域網路用戶裝置，當它們在一頻道上聽不到探索請求時，可能嘗試感測在另一個頻道上的探索請求，本文所揭示之用戶裝置的一 些實施例亦可能實現共存機構，使得用戶裝置可以基於先前資訊而切換該用戶裝置於其上發送探索請求的頻道。在一些實施例中，基地台210亦可選擇使用適當的通訊方法來通知用戶裝置基地台210目前的(一或多個)優選頻道。
在圖示900中所示的範例中，用戶裝置兩次切換頻道，並於時間t4在基地台210的優選通訊頻道上發送探索請求。此探索請求係由基地台210於時間t5接收。作為響應，於時間t6，基地台210在優選通訊頻道上發送探索請求給用戶裝置，且探索請求於時間t7被用戶裝置接收。其後，位在基地台210上的無線區域網路電路成為用戶裝置用於關聯的候選並可用於資料通訊。
此外，當用戶裝置已經連接的通訊頻道變成非優選頻道時，共存控制器230可將用戶轉向到另一個特定頻道/網路電路。更具體地，在一些範例中，基地台210可在適當時間(例如，當存在或預期有時間考量的訊務時)發送解除認證訊息，且當用戶裝置試圖重新認證時，基地台210不會回應用戶裝置存取基地台210的探索請求。如此一來，可觸發用戶裝置嘗試在可能是基地台210之優選頻道的另一頻道上重新認證。
在其他或替代的實施例中，共存控制器亦可使用一或多個適當的通訊協定(例如，如IEEE 802.11h及/或IEEE 802.11v定向漫遊協定中所定義的頻道切換程序)，將用戶裝置從一非優選頻道移到一優選頻道。並 且，在一些實施例中，可維持用戶裝置和基地台210之間的現有連線(例如，不終止)，並且當用戶裝置下一次連接到基地台210時，可被移動到優選頻道。
下面為共存控制器230如何可將用戶裝置分組的一些範例。在所有範例中，基地台210係配備有三個無線網路電路、頻道A上的一個操作、頻道B上的另一個操作及頻道C上的第三個操作。並且，在這些範例中，所有的無線網路電路係在相同的頻段操作。
在一範例中，頻道C具有最佳條件，而頻道B具有最差條件。因此，因為頻道B經歷了許多雜訊，共存控制器230可選擇將沒有延遲或性能要求的所有用戶裝置移到頻道B。頻道C為最佳頻道，因而共存控制器230可將那些具有最嚴苛性能要求的訊務類型(例如，VoIP或視訊會議應用)移到頻道C。取決於頻道A的條件，頻道A亦可維持具有嚴苛性能要求的一些裝置。
在另一範例中，共存控制器230可依據它們的訊務類型(例如，諸如VoIP、隨選視訊或其他僅請求最佳努力的應用)來將用戶裝置分組。
在又另一範例中，若頻道具有相似的能力和相似的條件，則共存控制器230可將具有不同訊務型式的用戶裝置結合及混合到各頻道，用於負載平衡。
在一另外的範例中，共存控制器230可基於用戶裝置個別的電力需求來將用戶裝置分組，使得受限於電力資源(例如，以電池運行)的那些用戶裝置，可以在 不同於那些不受限於電力資源(例如，插入電源插座)的裝置的功率位準(例如，以較低資料率)發送。
在其他範例中，共存控制器230可基於用戶裝置在能力上的相似度而將用戶裝置分組。例如，在一頻道上具有多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)能力的裝置，不同於其他裝置，可被分組在一起。
家用無線感測器應用
圖10為概要功能方塊圖1000，示出依據一些實施例，在具有複數個無線感測器1070a-1070n的環境中實施之配備有共存控制器1030的無線基地台1010。基地台1010包括無線網路電路1020a和1020b，兩者皆透過共存匯流排1040耦合到共存控制器1030。在一些實施例中，無線電路1020a和1020b可以是不同的分離元件，或者它們可以被整合到一或多個晶片組中。
住宅閘道1050係耦合到基地台1010以提供資料通訊服務(例如，至網際網路)給基地台1010及其用戶(例如，感測器1070)。閘道1050可以，例如，透過閘道1050之無線網路電路1060被耦合到基地台1010。為了本文中討論之目的，假設網路電路1060透過網路電路1020a連接至基地台1010。住宅閘道1050之範例可包括纜線數據機、數位用戶線(DSL)數據機、衛星數據機等等。雖然為了簡單起見而未示出，閘道1050亦可基於無線電話服務(例如，諸如3G、3.5G、4G LTE及 類似者)被耦合到資料流量網路，以提供資料服務給基地台1010。
無線感測器1070a-1070n為通常放置在住宅或辦公環境中的感測器。感測器1070a-1070n包括無線網路能力，用於耦合到基地台1010及與基地台1010通訊。為了本文中討論之目的，假設無線感測器1070a-1070n透過網路電路1020b連接至基地台1010。無線感測器1070a-1070n之一些範例包括門感測器、運動感測器、監控攝影機、火災/煙霧偵測器、一氧化碳(CO)偵測器、車庫門開啟器、溫控器、有線電視控制盒、氣量計等等。雖然不是必須的，感測器1070a-1070n中之一或多個感測器可典型地具有有限的電力資源(例如，僅以電池運行)。
基地台1010與圖2A之基地台210相似，且在此特定設定中，可以是指定用於無線感測器地基地台，包括例如，由諸如Comcast公司、ADT公司或AT&T公司所提供的家庭安全控制台裝置。如圖示1000中所示，基地台1010包括至少兩個無線網路電路1020a和1020b，電路1020a係耦合至閘道1050，而電路1020b係耦合至無線感測器1070a-1070n。在一或更多實施例中，基地台1010作用為中繼站，其可將從閘道1050接收到的資料流量(例如，控制命令)傳送給無線感測器1070a-1070n，且可將從無線感測器1070a-1070n接收到的資料流量(例如，拍攝的影像或警報訊號傳送給閘道1050)。除了其他原因，因為功率限制和其他特定於無線 感測器1070a-1070n的特性，將感測器1070a-1070n分別地連接到單獨的無線網路電路將是有益的，比起將其用於連接住宅閘道1050。
然而，如前所述，應可認知到的是，干擾和減敏可能發生在其中多於一個無線網路電路在相同的頻段中發送及接受並且實體上非常靠近的設定中。具體地，當基地台1010使用電路1020b發送資料到無線感測器1070a-1070n時(其會造成電路1020a之接收變得減敏)，若閘道1050試圖在電路1020b的發送期間與基地台1010通訊，基地台1010可漏掉從閘道1050發送的資料，因此閘道1050可能需要重新傳送。幸運的是，閘道1050通常沒有電力資源的顧慮。
相似的情況可以在基地台1010使用電路1020a傳送資料到閘道1050(其可造成電路1020b之接收變得不敏感)時發生，且若閘道1050試圖在電路1020a之傳輸期間與基地台1010通訊，基地台1010可漏掉發送自無線感測器1070a-1070n的資料，因此無線感測器1070a-1070n可能需要重新傳送。然而，這可能是不期望的，因為無線感測器1070a-1070n可能有電力資源考量，並且重新傳送會不利地影響感測器1070a-1070n的操作生命週期。
現有的解決方案可包括使用分段(sectional)天線，及在該等無線電電路之間建立足夠的屏蔽。然而，因為無線感測器可被部署在實體環境周圍的任意位置，因 此期望的是具有全向天線，使得基地台的無線通訊覆蓋率可被最大化。
因此，在一些實施例中，共存控制器1030可以使無線電路1020a和1020b以不對彼此造成干擾和減敏的方式操作。更具體地，共存控制器1030可利用上述的共存機構，例如，藉由在無線網路電路1020b之接收操作期間，選擇性地抑制無線網路電路1020a的發送操作，而給予來自各個無線感測器1070a-1070n的那些資料通訊優先權。例如，共存控制器1030可藉由停用發送操作、延遲發送操作、衰減用於發送操作的功率位準、減少發送操作的發送速率或將本文所討論之任何其他操作參數調整技術施用到發送操作，來抑制發送通訊。以此方式，共存控制器1010能夠以維持網路電路1020b之接收操作的完整性(例如，使得該接收不被中斷或損壞)的方法來抑制網路電路1020a的發送操作。應注意的是，無線網路電路1020a-1020b的一些實施例在不同的頻道(例如，頻道1和6)上操作。
在一些其他實施例中，共存控制器1030被組態成允許正被抑制的網路電路，在抑制期間，於每隔預定時間週期之後回應高優先權通訊。例如，正被抑制的無線區域網路電路仍能可以回應管理封包。
在一些實施例中，共存控制器1030亦可以減少無線感測器1070a-1070n之電力消耗的方式來操作無線網路電路1020b。例如，在無線網路電路1020a之操作保 持不受影響(例如，其可為了速度性能或其他考量而被最佳化)的同時，無線網路電路1020b之操作可利用IEEE 802.11標準中可用的各種參數和操作以在感測器1070a-1070n上省電。
具體地，IEEE 802.11家族標準中存在有兩個省電技術的範例，其可由共存控制器1030適應用於減少無線感測器1070a-1070n上的電力消耗。一個範例被稱為省電輪詢(PS-Poll)；另一個範例被稱為非排程自動省電(UAPSD)。
在其他實施例中，共存控制器1030亦可使用自訂的協定或標準協定修改後的版本來與無線感測器1070a-1070n通訊，用以協助感測器1070a-1070n減少電力消耗。例如，共存控制器1030可使無線網路電路1020b操作於無線網路協定之修改後的版本上，該版本具有寬鬆的鏈路維護標準，例如，將ACK封包的響應時間從1毫秒放寬到2秒。
在另外的範例中，連接至無線感測器1070a-1070n的(一或多個)無線網路電路(例如，電路1020b)可在各種頻段(例如，2.4GHz、5GHz或其他頻段)中採用省電機制，諸如IEEE 802.11ah標準中所述。一或多個實施例可支援能夠發送流量指示圖(traffic indication maps,TIM)的用戶裝置或感測器，並且共存控制器1030可依據接收到的TIM資訊來安排訊務排程及給予個別無線電路優先權。
此外，對於不具有TIM容量的用戶裝置或無線感測器，當基地台1010針對非TIM能力的用戶排程或預約目標喚醒時間(target wake time,TWT)時，共存控制器1030亦可保護非TIM能力用戶之已排程的TWT避免被TIM能力用戶占用。特別是，為了實施此技術，在沒有TIM能力用戶可以佔用無線網路電路的期間，共存控制器1030可指示TIM能力用戶一限制存取窗口(RAW)資訊。在一些實施例中，該RAW資訊被包括在發送自基地台1030之信標中的RPS元件中。在一些實施例中，若RPS元件指示RAW僅分配給非TIM能力用戶，則確認信標的任何TIM能力用戶在由RPS元件內之RAW資訊中的「RAW持續時間(Duration)」欄位所指示的持續時間不應該存取無線網路電路。在另一範例中，若用於非TIM能力用戶之已排程的TWT為週期性的，則基地台1030可設立一週期性的RAW操作，諸如IEEE 802.11標準之第9.19.4a.6條中所定義。
在一些實施例中，共存控制器1030可採用公知的分時多工(TDM)技術於管理無線網路電路1020a-1020b，而在一些實施例中，特定的持續時間可被分配給特定類型的資料流量。
圖11為時序圖1100，用於依據一些實施例，處理從圖10之基地台1010至無線感測器1070a-1070n的下行鏈路流量。如圖示1100中所示，一旦基地台1010知道一無線感測器(例如，感測器1070a)喚醒，基地台 1010中的共存機構會將優先權給予至無線感測器1070a的下行鏈路流量。可使用一或多個方法來發送或廣播無線感測器1070a之睡眠排程，該等方法包括，例如，利用信標來傳輸流量指示圖(TIM)，如IEEE 802.11標準中所述。因此，在一些實施例中，共存控制器1030可依據從一或多個無線感測器接收的狀態訊號來決定預約排程以選擇性地抑制發送操作。
圖12為時序圖1200，用於依據一些實施例，處理從圖10之無線感測器1070a-1070n至基地台1010的上行鏈路流量。相似於圖示1100，一旦基地台1010知道一無線感測器(例如，感測器1070a)開始發送資料，基地台1010中的共存機構可將優先權給予來自無線感測器1070a的上行鏈路流量。
圖13為概要圖1300，示出依據一些實施例，可由共存控制器採用或控制的非對稱緩衝(buffering)結構或機構。更具體地，除了其他原因之外，因為無線網路電路的抑制，並且因為一些無線網路電路具有比其他無線網路電路更高的優先權，一或多個緩衝器可被包括在基地台1010(圖10)中，並且被耦合到無線網路電路1020a-1020b用於暫時儲存資料。在這些實施例的其中一些實施例中，共存控制器1030(圖10)可被組態成將緩衝區中的更多資源分配給具有較高優先權的網路電路(例如，電路1020b)。此種範例示於圖示1300中。在一些實施例中，共存控制器1030亦可基於網路電路1020a-1020b的 工作負荷來調整緩衝區的緩衝速率。
在一些實施例中，共存控制器1030亦可在無線感測器1070a-1070n之間協調，以使無線感測器1070a-1070n不干擾彼此的資料傳輸。在一些實施例中，無線感測器1070a-1070n可斟酌它們各自的電池或其他電力狀態來傳輸到共存控制器1030，並且共存控制器1030可依據它們各自的電力供應狀態來優先排序一或多個無線感測器1070a-1070n之間的傳輸。例如，共存控制器1030可選擇性地發送確認(ACK)封包到感測器1070a-1070n之中低電力的那些無線感測器以避免它們重新重送資料。
方法論
圖14為流程圖，示出依據一些實施例，可由共存控制器(例如，控制器230，圖2)實施之控制和協調多個無線電電路的方法1400。方法1400係實施於，例如，基地台(例如，站台210，圖2)中。
在一或更多實施例中，位在站台210上的複數個網路電路(例如，電路220a-220c)之各者，可被分配(1410)一優先權。在一些實施例中，共存控制器230係透過共存匯流排(例如，匯流排240，圖2)耦合到網路電路220a-220c，以控制網路電路220a-220c其中兩者(或三者)之間的操作。更具體地，各網路電路的優先權可由基地台210之製造商預先決定，或者優先權可由共存控制器230依據特定的優先權分配準則而被選擇性地及/ 或動態地分配(1410)。優先權分配準則可包括訊務量、訊務類型(例如，資料、語音、視頻、感測器應用等)、各電路經歷的無線頻道條件及/或其他適當的因素。如上面所解釋，優先權分配準則可類似於操作準則。
接著，共存控制器230可依據分配給各網路電路的優先權以及其他因素來決定(1420)複數個操作準則。操作準則可反映各種考量，例如各網路電路所處理的用戶裝置(例如，裝置130，圖1)數量、各網路電路所見的資料流量、各網路電路支援的資料率、各網路電路被分配到的訊務類型、各網路電路所經歷的無線頻道狀況或雜訊(例如，由RSSI或已知的矩陣秩所測量到的)等等。依據本實施例，選擇操作準則，使共存控制器以減少網路電路220a-220c彼此減敏之機率的方式來控制操作。在一些實施例中，以使得共存控制器230可使用基地台210上之多個無線網路電路(例如，電路220a-220c)來實施，例如，負載平衡及/或頻率規劃的方式選擇操作準則。
接下來，共存控制器230可控制(1430)網路電路之間的操作，其係藉由依據複數個操作準則選擇性地調整個別網路電路(例如，電路220a)之一或多個發送操作參數，該操作準則包括網路電路220a相較於其他電路之優先權的優先權。
用於無線網路電路的發送操作參數為其中網路電路用來發送資料的組態。例如，在一些實施例中，當 另一個無線網路電路(例如，電路220b)接收時，共存控制器230可減少一無線網路電路(例如，電路220a)上的發送功率。在其他或替代的實施例中，其他可由共存控制器230調整的發送操作參數可包括資料率(例如，11Mbit/s或54Mbit/s)及/或個別網路電路於其操作的網路協定(例如，IEEE 802.11a、IEEE 802.11n等)。在一些範例中，發送操作參數亦可包括個別網路電路於其上操作的頻道(例如，WLAN 2.4GHz頻段中的頻道1、頻道6或頻道11；或WLAN 5GHz頻段中的頻道36、頻道100或頻道161)。在一些實施例中，發送操作參數亦可包括個別網路電路於其中操作的頻段(例如，2.4GHz、5GHz等)。其他已知的組態調整，諸如調變或相位調整，亦可被包括在共存控制器230可調整的發送操作參數列表中。
圖15為流程圖，示出依據一些實施例，可由共存控制器(例如，控制器1030，圖10)實施之減少多個無線電電路之間的干擾的方法1500。方法1500係，例如，在基地台(例如，站台1010，圖10)中實施。
首先，在一些可選實施例中，控制器1030可支援可發送流量指示圖(TIM)的用戶裝置或感測器，並且共存控制器1030可安排或決定(1510)訊務排程以及依據所接收到的TIM資訊來將優先權給予個別無線電路。對於不具有TIM容量的用戶裝置或無線感測器而言，當基地台1010針對非TIM能力的用戶排程或預約目標喚醒時間(TWT)時，共存控制器1030亦可保護非 TIM能力用戶之已排程的TWT避免被TIM能力用戶占用。特別是，為了實施此技術，在沒有TIM能力用戶可以佔用無線網路電路的期間，共存控制器1030可指示TIM能力用戶一限制存取窗口(RAW)資訊。
依據一些實施例，共存控制器1030可使耦合到站台1030的無線電路(例如，1020a和1020b)以不對彼此造成干擾和減敏的方式操作。更具體地，當網路電路1020b被分配(1524)有高於網路電路1020a的更高優先權時，共存控制器1030可利用共存機構(例如，上面所述)，藉由在無線網路電路1020b之接收操作期間，選擇性地抑制(1520)無線網路電路1020a之發送操作，將優先權給予來自各個無線感測器1070a-1070n的那些資料通訊。複數個網路電路在相同無線電頻段中操作(1522)，且係並置的(1522)。
例如，共存控制器1030可藉由停用發送操作、延遲發送操作、衰減用於發送操作的功率位準、減少發送操作的發送速率或將本文所討論之任何其他操作參數調整技術施用到發送操作，來抑制發送通訊。以此方式，共存控制器1010能夠以維持網路電路1020b之接收操作的完整性(例如，使得該接收不被中斷或損壞)的方法來抑制(1520)網路電路1020a的發送操作。應注意的是，無線網路電路1020a-1020b的一些實施例在不同的頻道(例如，頻道1和6)上操作。
結論
在前述說明書中，本實施例已參照其特定的範例實施例進行說明。然而，明顯的是，在不脫離如隨附之申請專利範圍中所述之揭示內容的更廣泛範圍，可做出對本發明之各種修改和改變。因此，說明書和圖式應被視為說明性意義而非限制性意義。
亦應理解的是，圖式中所有的方框圖僅用於說明之目的，且不應排除本發明之範圍以包括任何邏輯等效物或其組合，包括移除、替代或增加達成與本發明之特徵一致的相同或相似功能的其他邏輯閘。
此外，應注意的是，本文所揭示之各種電路可使用計算機輔助設計工具來描述，以及作為在各種電腦可讀媒體中具現的資料及/或指令，以它們的行為、暫存器傳輸、邏輯元件、電晶體、佈局幾何及/或其他特性來表達(或表示)。此種電路表達可被實現的檔案及其他物件格式包括，但不限於，支援諸如C、Verilog和VHDL之行為語言的格式、支援如RTL之暫存器級描述語言的格式及支援諸如GDSII、GDSIII、GDSIV、CIF、MEBES之幾何描述語言的格式，以及任何其他合適的格式和語言。其中此種格式化資料及/或指令可被具現的電腦可讀媒體包括，但不限於，各種形式(例如，光學、磁性或半導體儲存媒體)的非揮發性儲存媒體。

Claims (19)

  1. 一種網路裝置，包含：複數個無線網路電路，該等網路電路在相同的無線電頻段中操作；以及一共存控制器，耦合到該等網路電路並組態成協調該等網路電路，使得該等電路以同步方式執行發送或接收，其中該複數個無線網路電路係並置(collocated)在該網路裝置上，及其中該共存控制器另外被組態成聚合由選定數量之網路電路所執行的該接收所造成的資料封包。
  2. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中所有的該等網路電路於一給定時刻一起執行發送或接收之其中一者。
  3. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中當有一個網路電路執行接收操作時，該等網路電路中沒有任一者執行發送操作。
  4. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中當有一個網路電路執行發送操作時，該等網路電路中沒有任一者執行接收操作。
  5. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中該共存控制器，在該聚合中，係以該等資料封包可被合併成具有較大容量的封包之方式，來修改該等資料封包中所包含的複數個訊框資訊。
  6. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中該共存 控制器，在該協調中，另外被組態成對齊用於該發送或該接收之資料封包。
  7. 如申請專利範圍第6項之網路裝置，其中在該共存控制器之對齊後，該等資料封包變成相同大小。
  8. 如申請專利範圍第6項之網路裝置，其中該共存控制器另外被組態成在執行該對齊時，將填充(padding)插入選定數量的資料封包中。
  9. 如申請專利範圍第8項之網路裝置，其中該填充包含零長(zero length)定界符(delimiter)。
  10. 如申請專利範圍第8項之網路裝置，其中該填充包含定界符，且其中該共存控制器另外被組態成依據該等資料封包的類型來調整該等定界符的長度。
  11. 如申請專利範圍第8項之網路裝置，其中該填充的位置係在該等資料封包之訊框的末端。
  12. 如申請專利範圍第8項之網路裝置，其中該填充的位置係在該等資料封包之各訊框的中間。
  13. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中該網路電路為同質。
  14. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中該無線電頻段為2.4GHz或5GHz。
  15. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中該共存控制器係，以藉由當另一網路電路正在接收時不允許一網路電路發送而減少網路電路彼此減敏(desensitize)之機率的方式，來控制該等操作。
  16. 如申請專利範圍第15項之網路裝置，其中該不被允許發送的網路電路的優先權低於被允許接收之網路電路的優先權。
  17. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中該共存控制器另外被組態成：於同步該等網路電路之該發送和該接收中，決定一發送時間排程。
  18. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中該共存控制器是否執行該同步係依據該等網路電路處理的資料流量(traffic)的類型。
  19. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中該等網路電路各包括個別的媒體存取控制(MAC)層和實體(PHY)層電路。
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