用于减轻无线网络中的冲突的方法和布置的制作方法_2

文档序号:8208026阅读:来源:国知局
Hz信 道的上半部分或下半部分1MHz的主信道的保护间隔(GI)检测。
[0027] 如图1D所述保护间隔(GI)检测器1200,通过在延时器1214的32usec(微秒) 之后搜索相同的4uSec传输,所述接收的信号经历已知的循环前缀(CP)(或GI)检测算法。 注意到,保护间隔检测器1042和1200被描述为用于2MHz设备的操作,但是也可以在诸如 4MHz、8MHz或16MHz的其他带宽的设备上被实现。在某些实施例中,2MHz带宽设备实现附 加的1MHz带宽过滤来选择主1MHz信道或辅1MHz信道。在其他实施例中,诸如通信设备 1010、1030和1055 (2MHz、4MHz、8MHz和/或16MHz带宽操作)的设备不需要滤波,因为这些 设备可以从更宽的信道中选择子信道。保护间隔检测器1042和1200可以在除了辅信道的 主信道上实现。
[0028] 还注意到,IEEE802.llahOFDM符号可以有32usec长。在许多实施例中,OFDM时 域符号的或者1/4或者1/8分别作为称为长GI或短GI的CP被拷贝或者被插入到传输之 前。保护间隔检测器1042可检测这样相同的传输。在许多实施例中,可以通过将该信号与 其自身的延时版本相关,并且搜索该相关中大于已知的阈值的峰值来进行该检测。在接收 机为2MHz设备的情况下,该信号首先由RF前端进行处理,并且(使用模拟或数字滤波或子 信道选择电路)被带宽限制到1MHz信号。
[0029] -旦诸如通信设备1030的设备准备发射分组,所述通信设备1030可确定该通信 设备1030是否正离开省电模式进入活动模式以及其NAV定时器是否期限届满。如果两者 均为真,那么该通信设备1030可使用诸如保护间隔检测器1042的逻辑来执行GI检测。
[0030] 通信设备1030的保护间隔检测器1042可通过诸如4MHz带宽的接收机接收来检 测诸如1MHz带宽的传输的保护间隔(或循环前缀)以避免冲突。保护间隔检测器1042实 现使用OFDM符号的保护间隔(GI)的检测方法。众所周知,OFDM符号包含有称为GI的其 信号的一部分的重复。GI检测器1042利用例如在2MHz信号带宽中的1MHz信号的GI的检 测。在检测这样的信号时,2MHz设备认识到正在进行的1MHz传输,并因此延迟其传输。通 过这样,2MHz的传输与正在进行的1MHz传输的冲突被避免。
[0031] 例如,通信设备1010可包括用于家庭邻居中的水量消耗的计量子站。邻居内的每 个家庭可包括诸如通信设备1030的设备,并且通信设备1030可以与水表使用计集成或者 耦合到水表使用计。所述通信设备1030可以从省电模式唤醒,以发起与计量子站之间的通 信以传输水使用量相关的数据。通信设备1030可首先检查信道以确定所述信道是否在发 起传输之前是否是空闲的。如果通信设备1030刚从节约模式唤醒,那么通信设备1030可 能还未处于活动模式以接收正在进行传输的SOP。换句话说,存在通信设备1030在与诸如 设备1050和1055的其他设备之间的数据传输中间唤醒的可能性。
[0032] 响应于确定所述通信设备1030从省电模式唤醒,所述通信设备1030可进行检查 以看出所述通信设备1030是否包括更新后的网络分配向量(NAV)。例如,作为低功率设备 的通信设备1030可能已经检测到NAV,并且被确定为为了保存能量的目的而进入省电模式 以等待直到NAV将要超时。在唤醒时,所述通信设备1030可重新获取期限未满的NAV以确 定正在进行的传输将何时结束。如果NAV期限未满,则通信设备1030的CCA逻辑1041可 针对分组开始和指示信号传输的能量而监视介质以确定所述介质在发起传输前是空闲的。
[0033] 另一方面,如果NAV超时,那么通信设备1030可以除分组开始和能量检测之外以 及与之并行地执行对主信道的GI检测,以确定所述介质是否不繁忙。由于检测STF,所以 分组开始检测可以在最短的持续时间处检测最低的信号电平。但是如果设备在分组中间 唤醒,那么其会错过检测导频(或者分组的开始),并因此在能量检测或GI检测之间存在 选择。注意到,在许多实施例中,对主信道的GI检测可能能够检测比能量检测更低强度的 信号。例如,能量检测可以检测背景噪声的能量,并且该噪声可能不可被能量检测器从信 号中区分,因此用于确定信号正被检测的阈值能量电平可被设置为用于能量检测的相对 较高的能量电平,诸如_75dBm(所测量功率的分贝)。分组开始检测可以检测具有强度诸 如-92dBm或-98dBm或者更高的信号,并且GI检测器1042可以检测在非主信道上的具有 强度为_92dBm的信号。在许多实施例中,GI检测器1042检测在主信道上的信号强度,该 信道强度低于能量检测器能检测到的信号强度,从而降低由通信设备1030与在通信设备 1030从省电模式唤醒时正在具有进行传输的另一个设备传输的信号之间冲突的可能性。因 此,某些实施例具有通过在主信道实现具有GI检测器1041的CCA逻辑1041来降低在设备 中的功率消耗的优势。
[0034] 在进一步实施例中,通信设备1010便于数据卸载。例如,为了降低在等待访问到 例如计量台站和/或增加带宽的可用性中消耗的功耗的目的,作为低功率传感器的通信设 备包括数据卸载方案,以例如经由Wi-Fi、另一个通信设备、蜂窝网络等进行通信。为了降低 网络1005的拥塞的目的,从诸如计量台站的传感器接收数据的通信设备包括数据卸载方 案,以例如经由Wi-Fi、另一个通信设备、蜂窝网络等进行通信。
[0035] 网络1005可以表示多个网络之间的互连。例如,网络1005可以与诸如因特网或 内联网的广域网耦合,并且经由一个或多个集线器、路由器或交换机有线或无线地互连到 本地设备。在当前实施例中,网络1005通信地耦接到通信设备1010、1030、1050和1055。
[0036] 通信设备1010和1030分别包括存储器1011和1031,以及媒体访问控制(MAC) 子层逻辑1018和1038。诸如动态随机访问存储器(DRAM)的存储器1011、1031可存储帧、 导频和导频结构1014,或其中的部分。帧,也称为MAC层协议数据单元(MPDU)和导频结构 1014可以建立和保持发射设备和接收设备之间的同步通信。导频结构1014还可建立通信 格式和速率。特别地,基于导频结构1014生成或确定的导频可以训练例如彼此通信的天线 阵列1024和1044,建立通信的调制和编码方案、通信的带宽、传输向量(TX向量)的长度、 波束形成的应用等。
[0037]MAC子层逻辑1018、1038生成帧,物理层(PHY)逻辑1025可生成物理层数据单元 (prou)。更特别地,帧形成器1012、1032可生成帧,诸如PHY逻辑1025的PHY逻辑的数据 单元形成器可生成PPDU。数据单元形成器可通过封装包括由帧形成器生成的帧的有效载荷 生成PPDU来作为数据1015。在传输之前,数据单元形成器可以在导频和数据1015中插入 保护间隔(GI) 1016。GI插入逻辑在OFDM符号之间的PPDU中插入GI1016以减弱或潜在 地消除符号间干扰(ISI),其可能由多径失真而产生。GI1016还可消除对脉冲成形滤波器 的需求,和降低RX/TX1020对时间同步问题的敏感度。假定将符号长度的1/8的GI插入 在每个符号之间,那么如果多径时间扩展(在接收到第一和最后一个回声之间的时间)小 于该GI,则可以避免ISI。
[0038] 在许多实施例中,在GI1016期间发射循环前缀(CP)。CP可以包括拷贝到GI中 的正交频分复用(OFDM)符号的末端,并且在OFDM符号之前插入和发射GI。保护间隔可包 括OFDM符号的末端的副本的一个原因在于如是使得当接收机用FFT执行OFDM解调时,接 收机将对每个多径集成整数个正弦周期。
[0039] 在当前实施例中,数据单元形成器可以使基于导频结构1014的导频来封装帧以 便给诸如将在一个或多个RF信道上发射的数据1015的有效载荷加前缀。数据单元形成器 的功能是将比特的群组装配成组成导频以及有效载荷的代码字或符号,因此这些符号可被 转换为信号以便分别经由天线阵列1021和1044发射。
[0040] 当导频正被生成和/或在导频生成之后,每个数据单元形成器可以提供包括信号 字段的导频结构1014和在存储器1011、1031中存储基于导频结构1014生成的导频。在 当前实施例中,导频结构1014包括在信号字段和数据1015之前的短训练域(STF)和长训 练域(LTF)。STF和LTF可训练天线阵列1022和1042以便通过对通信做出测量,诸如对与 相对频率、振幅和正交信号之间的相位变化有关的通信做出测量来彼此进行通信。特别地, STF可以用于分组检测、自动增益控制和余弦频率估算。LTF可用于信道估算、定时和用于 空间信道的精细频率估算。
[0041] 信号字段提供与建立通信有关的数据,例如包括表示调制和编码方案MCS、带宽、 长度、波束形成、空时块编码(STBC)、编码、集合、短保护间隔(短GI)、循环冗余校验(CRC) 和尾部的比特。例如,在某些实施例中,信号字段可包括MCS,所述MCS包括具有1/2编码速 率或256点星座的二进制相移键控(BPSK)、具有3/4编码速率的正交振幅调制(256-QAM)。 在进一步实施例中,信号字段包括诸如正交交错(Staggered-Quadrature)相移键控 (SQPSK)的调制技术。在许多实施例中,MCS建立与1到4个空间流的通信。
[0042] 通信设备1010、1030、1050和1055均可包括诸如收发机(RX/TX) 1020和1040的 收发机(RX/TX)。每个收发机1020、1040包括包含RF发射机和RF接收机的无线电。每个 RF发射机通过电磁辐射将数字数据压印在用于数据传输的RF频率上。RF接收机在RF频 率上接收电磁能量和从中提取数字数据。图1可描述包括具有诸如4个空间流的多入多 出(MM0)系统的多个不同实施例,并且可描述退化的系统,在所述退化的系统中,通信设 备1010、1030、1050和1055的一个或多个包括具有单个天线的接收机和/或发射机,其包 括单入单出(SIS0)系统、单入多出(SIM0)系统和多入单出(MIS0)系统。图1的无线通信 系统1000是为了表示电气与电子工程师协会(IEEE)802.llah系统。类似地,设备1010、 1030U050和1055是为了表示IEEE802.l
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