用于在密集无线环境中通信的方法和系统的制作方法_3

文档序号:8947821阅读:来源:国知局
内通信。然而,处在使其不能并发地通信的状态或状况中的设备可采用某些技术(诸如空间复用或频域复用)来在该介质上通信。对设备行为的控制可由AP 254A-C和/或STA 256A-H中的高效率无线组件来执行。
[0100]在一实施例中,处在使其不能并发地通信的状态或状况的设备使用空间复用技术来在介质上通信。例如,功率和/或其它信息可以嵌入在由另一设备传送的分组的前置码内。当在介质上侦听到分组时,处在使其不能并发地通信的状态或状况的设备可以分析前置码,并基于规则集来决定是否要进行传送。
[0101]在另一实施例中,处在使其不能并发地通信的状态或状况的设备使用频域复用技术来在介质上通信。图3示出了可以在图1的无线通信系统100和图2B的无线通信系统250内采用的频率复用技术。如图3所示,在无线通信系统300内可以存在AP 304A、304B、304C和304D。AP 304A、304B、304C和304D中的每一个都可以与不同的BSA相关联并且包括本文描述的高效率无线组件。
[0102]作为示例,通信介质的带宽可以是80MHz。在常规802.11协议下,AP 304A、304B、304C和304D中的每一个以及与每一个相应AP相关联的STA尝试使用整个带宽来进行通信,这可减少吞吐量。然而,在使用频域复用的高效率802.11协议下,带宽可被分成四个20MHz段308、310、312和314(例如,信道),如图3所示。AP 304A可以与段308相关联,AP 304B可以与段310相关联,AP 304C可以与段312相关联,而AP 304D可以与段314相关耳关。
[0103]在一实施例中,当AP 304A-D以及处在能够与其它设备并发地通信的状态或状况的STA(例如,在BSA的中心附近的STA)正在彼此通信时,每一个AP 304A-D以及这些STA中的每一个STA都可使用80MHz介质中的部分或全部来进行通信。然而,当AP 304A-D以及处在不能与其它设备并发地通信的状态或状况的STA(例如,在BSA的边缘附近的STA)正在彼此通信时,AP 304A及其STA使用20MHz段308来进行通信,AP 304B及其STA使用20MHz段310来进行通信,AP 304C及其STA使用20MHz段312来进行通信,而AP 304D及其STA使用20MHz段314来进行通信。因为段308、310、312和314是通信介质的不同部分,所以使用第一段的第一传输不会干扰使用第二段的第二传输。
[0104]因此,包括高效率无线组件的AP和/或STA(甚至处在使得它们不能与其他设备并发地通信的状态或状况中的那些AP和/或STA)可与其他AP和STA在无干扰的情况下并发地通信。因此,无线通信系统300的吞吐量可以增加。在公寓楼或人群密集的公共空间的情况下,使用高效率无线组件的AP和/或STA甚至可以在活跃无线设备的数量增加时经历减少的等待时间和增加的网络吞吐量,由此改善用户体验。
[0105]图4示出了可在图1、2B和3的无线通信系统100、250和/或300内采用的无线设备402的示例性功能框图。无线设备402是可被配置成实现本文描述的各种方法的设备的示例。例如,无线设备402可包括AP 104,STA 106之一、AP 254之一、STA 256之一和/或 AP 304 之一。
[0106]无线设备402可包括控制无线设备402的操作的处理器404。处理器404也可被称为中央处理单元(CPU)。可包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)两者的存储器406可以向处理器404提供指令和数据。存储器406的一部分还可包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。处理器404通常基于存储器406内存储的程序指令来执行逻辑和算术运算。存储器406中的指令可以是可执行的以实现本文描述的方法。
[0107]处理器404可包括用一个或多个处理器实现的处理系统或者可以是其组件。这一个或多个处理器可以用通用微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、控制器、状态机、选通逻辑、分立硬件组件、专用硬件有限状态机、或能够对信息执行演算或其他操纵的任何其他合适实体的任何组合来实现。
[0108]处理系统还可包括用于存储软件的机器可读介质。软件应当被宽泛地解释成意指任何类型的指令,无论其被称作软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或是其他。指令可包括代码(例如,呈源代码格式、二进制代码格式、可执行代码格式、或任何其他合适的代码格式)。这些指令在由该一个或多个处理器执行时使处理系统执行本文描述的各种功會K。
[0109]无线设备402还可包括外壳408,该外壳408可包括发射机410和/或接收机412以允许在无线设备402与远程位置之间进行数据的传送和接收。发射机410和接收机412可被组合成收发机414。天线416可被附连至外壳408并且电耦合至收发机414。无线设备402还可包括(未示出)多个发射机、多个接收机、多个收发机、和/或多个天线。
[0110]无线设备402还可包括可被用于力图检测和量化由收发机414接收到的信号电平的信号检测器418。信号检测器418可检测诸如总能量、每副载波每码元能量、功率谱密度之类的信号以及其它信号。无线设备402还可包括用于处理信号的数字信号处理器(DSP) 420ο DSP 420可被配置成生成分组以供传输。在一些方面,分组可包括物理层数据单元(PPDU) ο
[0111]在一些方面,无线设备402可进一步包括用户接口 422。用户接口 422可包括按键板、话筒、扬声器、和/或显示器。用户接口 422可包括向无线设备402的用户传达信息和/或从该用户接收输入的任何元件或组件。
[0112]在某些方面,无线设备402可进一步包括高效率无线组件424。高效率无线组件424可包括分类器单元428和传送控制单元430。如本文所描述的,高效率无线组件424可使得AP和/或STA能够使用使CSMA机制的低效得以最小化的经修改的机制(例如,使得能够在不会发生干扰的情况下在介质上进行并发通信)。
[0113]经修改机制可由分类器单元428和传送控制单元430来实现。在一实施例中,分类器单元428确定哪些设备处在使得它们能够与其他设备并发地通信的状态或状况中、以及哪些设备处在使得它们不能与其他设备并发地通信的状态或状况中。在一实施例中,传送控制单元430控制设备的行为。例如,传送控制单元430可允许某些设备在相同介质上并发地传送,并且允许其他设备使用空间复用或频域复用技术来传送。传送控制单元430可基于由分类器单元428作出的确定来控制设备的行为。
[0114]无线设备402的各种组件可由总线系统426耦合在一起。总线系统426可包括例如数据总线,以及除了数据总线之外还有电源总线、控制信号总线、和状态信号总线。本领域技术人员将领会,无线设备402的各组件可耦合在一起或者使用某种其他机制来接受或提供彼此的输入。
[0115]尽管图4中解说了数个分开的组件,但本领域技术人员将认识到,这些组件中的一个或多个组件可被组合或者共同地实现。例如,处理器404可被用于不仅实现以上关于处理器404描述的功能性,而且还实现以上关于信号检测器418和/或DSP 420描述的功能性。另外,图4中解说的每个组件可使用多个分开的元件来实现。
[0116]无线设备402 可包括 AP 104、STA 106、AP 254、STA 256 和 / 或 AP 304,并且可用于传送和/或接收通信。即,AP 104,STA 106,AP 254,STA 256或AP 304可用作发射机或接收机设备。某些方面构想了信号检测器418由在存储器406和处理器404上运行的软件用来检测发射机或接收机的存在。
[0117]图5A示出了可在图1、2B和3的无线通信系统内采用的空分复用方法500的一种示例实现。图5A示出了接入点504A与三个站506A-C处于通信中。在一些方面,AP 504A与这三个站506A-C的通信可被组织成两个复用群502a和502b。例如,复用群502a_b可表不AP 504A所米用的时分复用方案中的两个不同的复现时隙。在另一方面,复用群502a-b可表示AP 504A所采用的频分复用方案中的两个不同的频率范围。在另一方面,当在AP504A所采用的时分复用方案中使用频分复用时,复用群502a-b可表示特定复现时段内的两个不同的频率范围。
[0118]在另一方面,复用群502A-B可经由使用至每个复用群中的无线设备的波束成形或选择性天线传输来实现。
[0119]AP 504A可基于一个或多个参数来确定对于复用群502a_b中的每个复用群,站506A-C中的哪些站得以归属。在一些方面,站506A-C可基于与这些站的通信对干扰的敏感性来编群。例如,站506A-C的编群可基于对站506A-C中的每一者与AP 504A之间的网络通信的测量。在一个方面,经历大于阈值的分组差错率的站可被置于群502a中,而经历低于阈值的分组差错率的站可被置于群502b中。在一些方面,AP 504A可确定AP 504A与STA 506A-C中的每个STA之间的物理距离。在这些方面,站的编群可基于所确定的物理距离。在一些方面,STA 506A-C的编群可基于AP 504A与STA 506A-C之间的链路状况或拓扑的其他属性。在一些方面,STA 506A-C的编群可基于在STA 506A-C与AP 504A之间交换的指示、和/或在AP 504A与其他AP (未示出)之间交换的指示。AP之间的指示可越空或经由AP之间的回程链路来交换。在一些方面,站的编群可基于以上讨论的因素的任何组入口 ο
[0120]图5B是用于在密集无线环境中从第一无线设备向第二无线设备传送无线消息的过程的流程图。在一个方面,密集无线环境可包括图2B中解说的通信系统250。在一个方面,过程501可由图4中解说的无线设备402来执行。
[0121]在框512,作出关于无线设备是否经受干扰的确定。在一些方面,该确定可基于在网络的操作期间执行的测量。例如,在一些方面,如果无线设备具有大于差错阈值的分组差错率,则该无线设备可被确定为经受干扰。如果与无线设备的通信具有小于差错阈值的分组差错率,则该无线设备可被确定为不经受干扰。
[0122]在另一方面,该确定可基于发射机与无线设备之间的通信路径的一个或多个属性。例如,发射机与无线设备之间的链路状况或拓扑可作为该确定的一部分被考虑。在一些方面,可确定发射机与无线设备之间的物理距离。在一些方面,该物理距离可基于无线设备的物理位置与发射机(诸如接入点)的物理位置来确定。在一些其他方面,该物理距离可通过其他信息(诸如,接入点接收到的无线设备的传输信号强度)推断出来。在这些方面,无线设备是否经受干扰可基于发射机与接收机之间的物理距离。例如,如果该物理距离大于距离阈值,则该设备可被确定为经受干扰。类似地,如果设备距离发射机小于阈值距离,则可确定该设备不经受干扰。
[0123]在一些方面,无线设备是否经受干扰可基于在一个或多个站与接入点之间交换的指示。例如,在一个方面,站可向相关联的接入点报告其他站和/或其他接入点的信号强度测量,诸如收到信号强度指示(RSSI)指示等。相关联的接入点可随后基于所报告的测量来确定该站是否经受干扰。在一些方面,这些指示中的一个或多个指示可在一个或多个无线消息中被接入点接收。在一些方面,这些指示中的一个或多个指示可经由有线网络连接(诸如回程网络连接)被接收。
[0124]在框514,基于关于无线设备是否经受干扰的确定来调整传输属性。例如,在一个方面,与经受干扰的设备的通信可在第一复现时段和/或频率范围中执行,而与不经受干扰的设备的通信可在第二复现时段和/或频率范围中执行。在一些方面,与经受干扰的设备的通信可使用第一组波束成形参数或天线来执行,而与不经受干扰的设备的通信可使用第二组波束成形参数或天线来执行。在一些方面,可使用TDM、FDM和空间复用参数的组合来区别经受干扰的设备与不经受干扰的设备之间的通信。
[0125]在利用载波侦听介质接入(CSMA)的网络中,可在向无线设备传送消息时使用CSMA。如果无线设备不经受干扰,则可以不执行对传输属性的调整。换言之,在一些方面,在向无线设备传送消息时可使用默认或标准的CSMA传输属性集。在一些其他方面,可遵循不符合CSMA标准的高级递延规则。
[0126]当使用空间复用、时分复用、或频分复用中的一者或多者来与无线设备通信时,在一些方面,可采用标准CSMA递延规则来在例如复现时段或频率范围内提供介质接入。在一些其他方面,可使用不符合已知CSMA标准的高级递延规则来促成例如复现时段或频率范围内的介质接入。
[0127]在框516,基于经调整的传输属性向该无线设备传送消息。
[0128]图5C示出了无线通信装置的功能框图。本领域技术人员将领会,无线通信装置可具有比图4所示的简化的无线通信装置402更多的组件。所示无线通信装置550仅包括对于描述在权利要求的范围内的实现的一些突出特征而言有用的那些组件。无线通信装置550可包括干扰确定电路552和/或降干扰传输电路554。
[0129]在一些实现中,干扰确定电路552可被配置成执行以上参考框512讨论的一个或多个功能。干扰确定电路552可包括可编程芯片、处理器、存储器和网络接口中的一者或多者。例如,干扰确定电路可包括处理器404。在一些实现中,用于确定无线设备是否经受干扰的装置可包括干扰确定电路552。
[0130]在一些实现中,降干扰传输电路554可被配置成执行以上参考框514和/或516讨论的一个或多个功能。降干扰传输电路554可包括可编程芯片、处理器、存储器和网络接口中的一者或多者。例如,降干扰传输电路554可包括发射机410。在一些实现中,用于基于经调整的传输属性向无线设备传送消息的装置可包括降干扰传输电路554。在一些方面,用于基于关于无线设备是否经受干扰的确定来调整传输属性的装置可包括降干扰传输电路554。
[0131]图6A示出了可在图2B的无线通信系统250内采用的时分复用方法的一种示例实现。图6A在纵向维度中解说了时间608。时间608的一部分被不为分段成时段608a_d。每个时段608a_d被进一步划分成另一系列复现时段。例如,时间片段608a被划分成时间片段610a、612a、614a、616a和618a。类似地,时间片段608b被划分成时间片段610b、612b、614b,616b和618b。在所解说的示例中,对时段608a_d的划分遵循重复模式,以使得时段608a-d中的每一者内的时间分配是相似的或者表不复现模式。例如,时段608a_d中的每一者被划分成时段610、612、614、616和618,其中时段608a_d中的每个对应时段为相同次序并且有相同历时。
[0132]图6A还解说了 4个接入点604A-D。在一些方面,接入点604A-D中的任一者可生成传输,该传输潜在可能干扰由其他接入点之一进行的通信。例如,从接入点604A至第一移动设备的传输可能潜在地干扰接入点604B与第二移动设备之间的通信。
[0133]每个时段608a_d 被划分成复现时段 610a-d、612a-d、614a-d、616a_d 和 618a_d。在一些方面,一些接入点和/或移动设备可能被禁止在这些复现时段中的一个或多个复现时段期间进行传送。例如,在一些方面,接入点604A-D可在它们之间进行协调以确定在复现时段610a-d、612a-d、614a-d、616a_d和618a_d中的每一个复现时段期间哪些接入点可进行传送或执行通信。在一些其他方面,每个接入点604A-D可在不与另一接入点交换信息的情况下确定它将使用复现时段610a-d、612a-d、614a-d、616a_d和618a_d中的哪些复现时段进行通信。在一些方面,该确定可基于来自一个或多个站的指示、和/或基于由每个接入点收集的网络统计来作出。在一些方面,每个接入点可随机地选取每个复现时段610a_d、612a-d、614a-d、616a_d和618a_d中的一个或多个复现时段进行通信。
[0134]在一些方面,一个或多个复现时段可被保留以供所有接入点和/或移动设备使用。在一个方面,接入点604A-D可在复现时段618a-d期间自由地与一个或多个无线设备交换无线消息。在时段618期间,设备可继续利用载波侦听介质接入和冲突检测来执行与其他无线设备的通信。由于多个接入点以及与那些接入点处于通信中的移动设备可能在复现时段618a-d期间进行传送,因此该复现时段期间的传输可能更容易受到干扰影响。在复现时段618a-d期间从第一接入点接收消息的移动设备可能受到来自第二接入点的传输的干扰。类似地,在复现时段618a-d期间向第一接入点进行传送的移动设备可能受到来自第二接入点或第二移动设备的传输的干扰。移动设备在复现时段618a-d期间是否经受干扰可基于以下一者或多者:其发射功率、它相对于正与之通信的接入点的物理位置、它相对于没在与之通信的另一接入点的物理位置、或这些及其他因素的组合。
[0135]在一些方面,一个或多个复现时段可被保留以供接入点排他地使用。在一些方面,接入点可能不具有对一个或多个复现时段的排他使用,但使用这些特定复现时段的接入点的数量可相对于一些其他复现时段有所减少。因此,这一个或多个复现时段可比其中更多接入点和/或移动设备正进行传送的一些其他复现时段呈现减小的干扰风险。例如,如图6A中所示,接入点604A-D中的每一者已被指派不同的复现时段610、612、614和616。例如,如图所示,接入点604A已被指派复现时段610以用于通信。在一个方面,接入点604B-D都不能在时段610期间通信。在一些其他方面,仅接入点604B-D的子集可在时段610期间通信。接入点604B已被指派复现时段612以用于通信。在一个方面,接入点604A或604C-D都不能在时段612期间通信。在一些其他方面,仅接入点604A和604C-D的子集可在时段612期间通信。
[0136]接入点可保留这些时段以用于与该接入点正与之通信或关联的一个或多个移动设备子集进行通信。例如,在一些方面,接入点可在一个复现时段期间与第一移动设备群交换消息并在第二复现时段期间与第二移动设备群交换消息。在一些方面,第一复现时段可由多个接入点用于通信,而第二复现时段被保留以供减少数量的接入点使用。
[0137]在一些方面,第一移动设备群可与第二移动设备群交叠,而在其他方面,各个群可以不交叠。例如,在一些方面,接入点可将已被确定为不经受干扰的移动设备编群为第一群。经受干扰的移动设备可被置于第二群中。由于第一群不经受干扰,因此在较大数量的其他接入点和移动设备也正在进行传送时可维持与第一群的通信。在以上讨论的一个示例中,第一群可在复现时段618a_d期间与接入点通信,因为在该示例中,其他接入点和站可在复现时段618a-d期间自由地进行传送。接入点可在单独时段(例如,时段612a-d)期间与第二移动设备群通信,如图6A中针对接入点604B所示。在一些方面,与复现时段618a-d相比,较少接入点和/或移动设备可在复现时段612a-d中通信。
[0138]图6B示出了使用时分复用来在密集无线网络上通信的示例。图6B中水平地示出时间。图6B示出了来自图6A的被划分成两个时段608a-b的时间608。时段608a_b中的每一者被细分成复现时段610-618,同样如图6A中所示。为了保持图6B的清楚性,并未标记出时段608b的所有划分。
[0139]图6B示出了接入点604B已将无线设备630a_d编群为两个群,一个群包括无线设备630a-b,而另一个群包括无线设备630c-d。在一些方面,接入点604B可能已确定无线设备630a-b不经受干扰,而无线设备630c-d经受干扰。在一些方面,从AP 604至无线设备630a-d的物理距离可决定设备630a-d是否经受干扰。在一些其他方面,移动设备630a_d中的每一者邻近干扰源(诸如另一接入点(未示出))可决定或至少影响设备630a-d是否经受干扰。
[0140]图6B解说了接入点604B在复现时段618期间与无线设备630a_b通信。接入点604B在复现时段616期间与无线设备630c-d通信。在一些方面,其他接入点和无线设备(未示出)也可在复现时段618期间通信,而在复现时段6
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