用于适应无线网络中不同类别的设备的技术的制作方法
【专利说明】用于适应无线网络中不同类别的设备的技术
[0001] 相关案件
[0002] 本申请与申请日为2012年9月27日的题为"Channel estimate and Tracking(信 道估计和追踪）"的共同拥有的美国专利申请号13/628, 613有关，其全部内容通过引用被 结合于此。
【背景技术】
[0003] -段时间以来，无线通信网络发展的一般趋势已经朝向不断增加的传输频率和不 断增加的信道宽度，以使得不断增加的数据速率能够适应使用具有较大能力范围的无线设 备来交换较大的数据量的持续的趋势。已经在无线广域网（WffAN)、3G和4G蜂窝无线网络 的各种变体和无线局域网（WLAN)中看到这种趋势。
[0004] 关于WLAN，这种趋势可以从纽约州的纽约电子与电气工程师学会在过去几年中公 布的各种802. 11系列标准（包括IEEE 802. lla/g、802. lln、802. Ilac)的发展中被观察 到。然而，在最近的转变中，IEEE新的802. Ilah任务组目前正在开发802. 11系列WLAN标 准的新的变体，该新变体具有相对较低的数据速率、更窄的信道并以较低频率进行传输。
[0005] 802. Ilah的较低的传输频率旨在使较大的范围成为可能，而造成较低的数据速率 的更窄的信道是为了使相对更简单和成本较低、不大可能需要交换相对大量的数据的无线 设备的支持成为可能。802. Ilah的预期用途的示例包括能够提供排布在建筑物、旷野周围， 在车辆上的，在交通信号中，在人、动物上或人、动物中（例如，医疗传感器）等的传感器无 线阵列。这样的传感器被设想为检测医疗、入侵、环境/天气、电力传输/配送以及其它类 型的数据和信息，并将所检测到的以一般预期相对较小的数据量传达到其它无线设备。
[0006] 然而，同时也希望适应交换较大量的数据的较高功能的无线设备（比如，智能电 话、便携式计算机等）。然而，802. Ilah的较低的数据速率预期将导致这种较大量的数据的 任何交换需要的时间大大长于许多其它的802. 11系列标准需要的时间。通过示例的方式， 在经由802. Ilah在较高功能设备之间传达图像、音频、视频等时常常观察到的通常较大大 小的数据分组的交换预期花费数十毫秒的时间来完成。
[0007] 这样的用于传输分组的长的传输时间大大增加了完成它的传输所需要的时间内 信号退化发展和恶化的脆弱性。这样的信号退化起因于环境条件的变化和与网络流量无关 的其它设备间的传输引入的干扰。信号退化也能够是由多普勒频移效应引起的，多普勒频 移效应起因于一个无线设备相对于另一无线设备（比如，车辆中的无线设备）以相当大的 速度移动，或者起因于相当大的物体在两个无线设备之间的信号途径附近以相当大的速度 移动（比如，穿过该区域的车辆）。
[0008] 在分组的传输期间保持高水平的信号质量通常已经限定每个分组的传输中的各 种特征，包括前导码，该前导码包括使初始信道估计成为可能的符号的已知模式，和使由接 收无线设备进行的对信道估计的更新和相位追踪成为可能的随分组进行的导频信号的传 输。然而，嵌入在传输中的这些特征中的至少一些特征要求在接收无线设备的一部分上的 一些可观的处理能力（以及使用电力的伴随增加），以利用它们。尽管这样的增加的需求可 能会对较高功能的无线设备带来极小的挑战，但是较低成本的无线设备往往更受限于可用 的处理能力和/或可用的电力。就这些和其它的考虑而言，需要本文所描述的实施例。
【附图说明】
[0009] 图1示出了计算设备间的交互的实施例。
[0010] 图2a和图2b示出了在图1的实施例的计算设备间所进行的传输的示例。
[0011] 图3示出了图1的实施例的一部分。
[0012] 图4示出了图1的实施例的一部分。
[0013] 图5示出了图1的实施例的一部分。
[0014] 图6示出了第一逻辑流程的实施例。
[0015] 图7示出了第二逻辑流程的实施例。
[0016] 图8示出了第三逻辑流程的实施例。
[0017] 图9示出了第四逻辑流程的实施例。
[0018] 图10示出了处理架构的实施例。
【具体实施方式】
[0019] 各种实施例一般针对通过采用在分组的传输期间在子载波间偏移以支持信道估 计更新和相位追踪的导频信号来适应除了无线信道变体之外还受多普勒效应影响的无线 网络中兼具高功能和低成本的无线设备。在包括预期传输较大和较小数据分组的较高功能 无线设备和预期传送较小的数据分组的较低成本无线设备的无线网络中，通过前导码的传 输和至少两个导频信号的传输来反复调整接收器以维持对所有的数据分组的较高质量的 接收是可能的，其中前导码包括跨用于传达每个分组开始的数据符号的所有的子载波上的 符号的已知组合，至少两个导频信号被促使在被用于在分组的传输中传达数据符号的子载 波间偏移。
[0020] 较高功能无线设备采用前导码中的符号的已知组合来导出初始信道估计，该初始 信道估计包括所检测到的、被用于传达数据符号的各个子载波的特性；较高功能无线设备 然后使用该初始信道估计来配置用于调整那些子载波的每个子载波的接收特性以补偿所 检测到的特性的一组均衡器。在分组的传输期间，当导频信号在被用于传达数据符号的子 载波间偏移时，这种较高功能无线设备还接收这些导频信号，并使用这些导频信号来反复 地更新初始信道估计和追踪相位的偏移（相位追踪），该相位的偏移是在分组的传输期间 由于多普勒效应和它们的接收器的频率或计时错误中的一者或两者在载波间产生的。还可 以设想的是，这样的较高功能无线设备将还结合足以使得它们能够将导频信号用于这些目 的的高度发展的DC失调消除和相邻信道干扰（ACI)过滤能力，即使这些导频信号在紧邻DC 和防护子载波的子载波中被发送。
[0021] 较低成本无线设备还采用前导码中的符号的已知组合来导出初始信道估计，并且 还使用该初始信道估计来配置用于调整那些子载波的每个子载波的接收特性以补偿所检 测到的特性的一组均衡器。在分组的传输期间，当导频信号在被用于传达数据符号的子载 波间偏移时，这样的较低成本无线设备还接收这些导频信号，并使用这些导频信号来反复 地更新初始信道估计和追踪相位的偏移（相位追踪），该相位的偏移是在分组的传输期间 由于多普勒效应和它们的接收器的频率或计时错误中的一者或两者在载波间产生的。然 而，这样的较低成本无线设备不使用那些导频信号来反复更新初始信道估计。应当注意到 的是，虽然设想导频信号将以它们在被用于传送数据符号的子载波间来回偏移的方式被发 送时，但是还可以设想的是，较低成本无线设备也能够接收在被分配用于至少在分组的传 输期间传输导频信号的子载波中的特定的子载波上的导频信号。
[0022] 导出信道估计需要可观的处理能力，这转而需要消耗大量电量。可以设想的是，较 低成本无线设备（比如，传感器无线网络中的传感器）将可能仅有权访问仅能够支持有限 水平的处理能力的有限容量的电源（比如，电池）。此外，可以设想的是，这样的较低成本无 线设备中的至少一些可以是一次性的，使得很不利于包含较贵形式的处理器电路，从而也 易于限制处理能力。这样的较低成本无线设备可能仅涉及交换更少量的数据（使得它们被 预期仅涉及交换需要较少的时间来发送的较短的分组）的期望被用作这样的较低成本无 线设备被接受为采用导频信号仅用于相位追踪而不更新初始信道估计的基础。假设在交换 仅传送最多100' S比特数据的分组时，发送这些分组的时间足够短，使得使用每个分组的 前导码的符号的已知组合创建的初始信道估计保持足够有效以在整个这样的较短的传输 时间内使用好的结果。
[0023] 还可以被接受的是，这样的较低成本设备将不在分组的传输期间利用随每个符号 集的传输的导频信号的传输。特别地，可以被接受的是，较低成本无线设备可以比较高功能 无线设备包含较小程度能力的ACI滤波器，使得它们可以具有较小的能力来过滤来自超出 防护载波外的相邻频率信道的、可能泄露到用于传送数据符号的子载波中的干扰，并且它 们可以具有较小的能力来消除可能出现在DC子载波上的不需要的信号。因此，在导频信号 在邻近防护子载波或DC子载波中的一者的子载波中被发送的情况下，这样的较低成本设 备可能没有足够的ACI过滤能力和/或DC消除能力来防止所接收到的导频信号的质量恶 化以使得它们能够在相位追踪中有效地利用该导频信号。因此，可以接受的是，这样的较低 成本无线设备不利用在邻近防护或DC子载波的子载波上被发送的导频信号，而是等待在 其它子载波上的导频信号的传输来继续相位追踪。
[0024] 为了支持较高功能无线设备和较低成本无线设备之间的这种不同的接收行为，这 样的无线网络可以包含以下能力：使这样的网络中的无线接入点（AP)知道哪些无线设备 涉及这些接收行为中的哪些接收行为。情况可能是，对接收行为的指示通过每个无线设备 被传送到AP，这种指示可能作为控制分组和/或数据分组的一部分，或者可能在每个无线 设备被添加到这样的无线网络时以某种形式的配置信息的交换。可替代地或附加地，这样 的无线网络中的AP可以例如通过监控其中较大的分组到特定无线设备的传输失败但较短 分组的传输成功的情况来推断每个无线设备的接收行为。
[0025] 在一个实施例中，例如，装置包括无线地接收第一分组的接收器，该第一分组包括 在经由符号集中的多个子载波在第一数据符号中被发送的第一偏移导频信号和第二偏移 导频信号；无线地发送第二分组的发送器；以及逻辑，该逻辑使用第一偏移导频信号和第 二偏移导频信号追踪相位偏移、配置接收器以补偿相位偏移、阻止使用第一偏移导频信号 和第二偏移导频信号的接收来更新从第一分组的前导码导出的初始信道估计、在第二分组 的第二数据符号中发送第三偏移导频信号和第四偏移导频信号。本文中还描述并要求防护 其它实施例。
[0026] 通过一般地参考本文所用的表示法和命名法，下面的详细描述的多个部分可以凭 借在计算机或计算机网络上执行的程序过程来呈现。这些程序化的描述和表示被本领域技 术人员用于向本领域其它技术人员最有效地传达他们的工作的实质。在本文中，过程一般 被认为是产生期望的结果的自相一致操作的序列。这些操作是需要物理量的物理操控的操 作。通常（尽管不是必须的），这些量采用能够被存储、被传输、被合并、被比较和以其它方 式被操控的电、磁或光信号的形式。主要是出于一般用法的原因，有时把这些信号称为比 特、值、元件、符号、字符、项、数字或诸如此类被证明是方便的。然而，应当注意到的是，所有 这些和相似的术语被与适当的物理量相关联并且仅是应用于那些变量的方便的标签。
[0027] 此外，这些操控通常指的是诸如添加或比较之类的术语，其一般与由操作人员执 行的智力操作相关联。然而，在本文所描述的形成一个或多个实施例的一部分的任何操作 中，操作人员的这种能力不是必要的，或者在大多数情况下是不期望的。反而，这些操作是 机器操作。用于执行各种实施例的操作的有用的机器包括通用数字计算机（其被存储在其 内的、根据本文的教导编写的计算机程序选择性地被激活或者配置）和/或包括专门为所 需要的目的构造的装置。各种实施例还涉及用于执行这些操作的装置和系统。这些装置可 以被专门构造为用于所需要的目的或者可以包括通用计算机。用于这些机器中的各个机器 的所需要的结构将在所给出的描述中出现。
[0028] 现在参考附图，在全部附图中相同的参考标号被用于指代相同的元件。在下面的 描述中，出于解释的目的，许多具体细节被阐述以提供对本发明的透彻理解。然而，显然的 是，新颖的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在其它情况下，公知的结构和 设备被以框图的形式示出以便于对它们的描述。意图是覆盖权利要求范围之内的所有修 改、等价物和替换物。
[0029] 图1示出了无线通信系统1000的实施例，其中无线设备通过无线网络997交换 分组。在通信系统1000中的无线设备之间的是一个或多个无线接入点（无线AP) 100、较 高功能设备300a和300b、较低成本无线设备500a和500b。这些计算设备100、300a-b和 500a-b中的每个计算设备可以是各种类型的计算设备中任何一个的计算设备，这些计算设 备包括但不限于：台式计算机系统、数据输入终端、膝上型计算机、上网本计算机、超级本计 算机、平板计算机、手持个人数字助理、智能电话、智能相机、移动设备、被并入服饰中的可 穿戴计算设备、被集成到车辆中的计算设备、服务器、服务器集群、服务器农场等。然而，可 以设想的是，无线设备300a-b是具有较高处理能力和/或接入较大量电功率的较高功能无 线设备，无线设备500a_b是具有较低处理能力和/或接入相对有限的电源的较低成本的无 线设备。还可以设想的是，无线设备500a_b是各自检测医疗、环境、安全相关、气体或电力 设施相关和/或其它信息中的一者或多者的传感器设备（可能是一次性的），它们各自中继 到可在无线网络997中存在的其它无线设备。
[0030] 如所描述的，这些计算设备100、300a-b和500a-b经由无线网络997交换信号，这 些信号组成不同大小的分组并传达各种命令和/或数据。在各种实施例中，网络997可以 是各种类型的WWAN、蜂窝无线网络、WLAN等中的任何一个，其中射频和/或光信令被采用 以在这些计算设备间交换信号。在可能形式的WLAN间，网络997可以符合IEEE公布的各 种802. 11系列无线联网规范中的一种或多种。然而，可以设想的是，在一些实施例中，网络 997符合目前正在开发的IEEE 802. Ilah无线网络规范或者相关无线网络规范（或者至少 使用它的特征）。如所描绘的，无线设备300a-b和500a-b间的至少一些信号交换通过无 线AP 100被中继和/或被无线AP 100安排为更直接地在无线设备300a-b和500a-b间发 生。还如所描绘的，无线AP 100可以为一个或多个无线设备300a-b和500a-b提供到另一 网络999 (比如，互联网）的接入。
[0031] 在各种实施例中，无线AP 100包括一个或多个处理器电路150、存储装置160、将 无线AP 100耦接到网络997的接口 190。存储装置160存储一个或多个控制例程140和配 置数据131。在执行控制例程140的指令序列时，处理器电路150被促使操作接口 190以无 线地与各个无线设备300a-b和500a-b交换信号。取决于网络997的性质和/或配置，处 理器电路150被促使参加这样的信号交换以在无线设备300a-b和500a-b之间中继分组， 或者更直接地在这些无线设备之间安排分组的交换。此外，在无线AP 100为每个无线设备 300a-b和500a-b提供到网络999(比如，广域网、互联网等）的接入的实施例中，处理器电 路150被促使在这些无线设备中的每个无线设备和网络999之间中继分组。
[0032] 应当注意到的是，虽然仅一个无线AP 100被示出，但是有多个无线AP 100的通信 系统1000的其它实施例是可能的，这些无线AP 100可能经由网络999链接到彼此。对多 个无线AP 100的这种使用可以是响应于需要被无线网络997覆盖的区域足够大以至于单 个AP 100不能做到这一点。
[0033] 在各种实施例中，无线设备300a和300b各自包括一个或多个处理器电路350、存 储装置360、将这些无线设备中的每个无线设备耦接到网络997的接口 390。这些无线设备 中的每个无线设备的存储装置360至少存储控制例程340。无线设备300a的存储装置360 附加地存储较小的数据332、较大的数据340和（在接收时）较小