用于低功率无线网络的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 实施例是在无线通信领域。更具体地说，实施例是在无线传送器与接收器之间的 通信协议领域。
【发明内容】
[0002] 本发明的第一方面在于一种方法，包括：由物理层逻辑生成前导码，所述前导码在 所述前导码中的信号字段之前包括短训练序列和长训练序列以训练天线用于单个流；其中 所述信号字段便于从如下带宽中选择：20兆赫除以整数、40兆赫除以整数、80兆赫除以整 数和160兆赫除以整数；接收由媒体访问控制子层逻辑生成的帧；以及由所述物理层逻辑 用所述前导码封装所述帧。
[0003] 本发明的第二方面在于一种装置，包括：存储器；与所述存储器耦合的数据单元 构建器，用于生成前导码，所述前导码在所述前导码中的信号字段之前包括短训练序列和 长训练序列以训练天线用于单个流；其中所述信号字段便于从如下带宽中选择：20兆赫除 以整数、40兆赫除以整数、80兆赫除以整数和160兆赫除以整数；接收由媒体访问控制子层 逻辑生成的帧；以及用所述前导码封装所述帧。
[0004] 本发明的第三方面在于一种系统，包括：与所述存储器耦合的数据单元构建器，以 生成前导码，所述前导码在所述前导码中的信号字段之前包括短训练序列和长训练序列以 训练天线用于单个流；其中所述信号字段便于从如下带宽中选择：20兆赫除以整数、40兆 赫除以整数、80兆赫除以整数和160兆赫除以整数；接收由媒体访问控制子层逻辑生成的 帧；以及用所述前导码封装所述帧；传送器，与所述数据单元构建器耦合并包括天线阵列 以传送来自所述数据单元构建器的所述帧。
【附图说明】
[0005] 图1描绘了包括多个通信装置（其中包含多个固定或移动通信装置）的示例无线 网络的实施例，
[0006] 图1A描绘了用于在无线通信装置之间建立通信的前导码的实施例；
[0007] 图1B描绘了用于在无线通信装置之间建立通信的前导码结构的备选实施例；
[0008] 图1C描绘了信号字段的实施例；
[0009] 图1D描绘了用于在无线通信装置之间建立通信的具有保护机制的协议的实施 例；
[0010] 图2描绘了在无线网络中生成和传送基于正交频分复用（0FDM)的通信的设备的 实施例；
[0011] 图3描绘了用于生成前导码结构（诸如在图1A和1B中示出的前导码结构）的流 程图的实施例；以及
[0012] 图4A-4B描绘了用图2中所示出的传送器和接收器传送和接收通信的流程图的实 施例。
【具体实施方式】
[0013] 下面是附图中描绘的新颖实施例的详细描述。然而，提供的细节量不打算限制所 描述实施例的预期变型；相反，权利要求书和详细描述要涵盖落入由所附权利要求书所定 义的本示教的精神和范围内的所有修改、等效方案和备选。以下详细描述设计成使这种实 施例对于本领域普通技术人员而言是可理解的。
[0014] 实施例可包括在1GHz和更低频带操作的正交频分复用（0FDM)系统。在许多实施 例中，物理层逻辑可实现具有新信号字段的新前导码结构。一些实施例例如可提供室内和/ 或室外"智能"电网和传感器服务。例如，一些实施例可提供传感器以计量具体区域内一个 或多个家庭的电、水、燃气和/或其它公用事业的使用情况，并以无线方式向仪表子站传送 这些服务的使用情况。另外的实施例可将传感器用于家庭保健、诊所或医院监视保健相关 事件和患者的生命指征，诸如跌倒检测、药瓶监视、重量监视、睡眠室息、血糖水平、心率等。 相比在IEEE 802. lln/ac系统中提供的装置，设计用于这种服务的实施例一般而言需要低 得多的数据速率和低得多（超低）的功耗。
[0015] -些实施例再用具有满足这些较低数据速率和超低功耗要求的新特征的IEEE 802. lln/ac系统，以再用硬件实现并降低实现成本。在一些实施例中，新前导码结构可使用 来自IEEE 802. 1 lac和IEEE 802. 1 lag系统的短训练字段（STF)和长训练字段（LTF)，从而 降低实现成本。另外的实施例适合多个流。若干实施例未实现传统训练字段和传统签名， 并且未实现多用户多输入多输出（MHTO)。并且一些实施例采用射束形成。
[0016] 在1GHz和更低的频带中，可用带宽受限制，由此使用20MHz、40MHz、80MHz和 160MHz的带宽的IEEE 802. lln/ac类型系统在一些地理区域可能是不切实际的。在许多 实施例中，系统具有近似1MHz到10MHz的数量级的带宽。在若干实施例中，802. lln/ac类 型系统可下调时钟（down-clocked)以实现更低带宽。例如，许多实施例按N下调时钟，诸 如 20MHz 除以 N，其中 N 可取值 2、4、8、10 和 20(提供 10ΜΗζ、5ΜΗζ、2· 5MHz、2MHz 和 1MHz 的 带宽操作）。另外的实施例按N下调时钟，诸如160MHz除以N，其中N可取值10、20、40、80 和160(提供16MHz、8MHz、4MHz、2MHz和1MHz的带宽操作）。在若干实施例中，带宽还可基 于那些IEEE 802. llac系统的频音计数（tone count)。在一些实施例中，频音计数可与那 些IEEE 802. 1 lac系统相同。在其它实施例中，频音计数可不同于那些IEEE 802. 1 lac系 统，例如移除了在较低带宽不是不必要的频音计数。
[0017] 前导码结构的实施例可实现新的信号字段llah-SIG。前导码结构可定义STF和 LTF以训练用于一个流操作的天线，之后是信号字段和数据有效载荷。在一些实施例中， 信号字段之前可以是保护间隔（GI)并且之后可以是附加 LTF以适应附加多输入多输出 (ΜΙΜ0)流。其它实施例不包括附加 LTF，原因在于它们借助于单个流通信。
[0018] 本文描述的逻辑、模块、装置和接口可执行可以用硬件和/或代码实现的功能。硬 件和/或代码可包括设计成实现该功能性的软件、固件、微代码、处理器、状态机、芯片集或 它们的组合。
[0019] 实施例可便于无线通信。一些实施例可结合低功率无线通信，像蓝牙?、无线局域 网（WLAN)、无线城域网（WMAN)、无线个域网（WPAN)、蜂窝网、电气与电子工程师协会（IEEE) IEEE 802. 11-2007、信息技术IEEE标准-系统之间的电信和信息交换-局域和城域网-特 定要求-部分11 :无线LAN媒体访问控制（MAC)和物理层（PHY)规范（http ://standards. ieee. org/getieee802/download/802. 11-2007. pdf)、网络中的通信、消息传递系统和智能 装置以便于这种装置之间的交互。而且，一些无线实施例可包含单个天线，而其它实施例可 采用多个天线。
[0020] 现在转到图1，示出了无线通信系统1000的实施例。无线通信系统1000包括有 线连接到或以无线方式连接到网络1005的通信装置1010。通信装置1010可借助于网络 1005与多个通信装置1030、1050和1055以无线方式通信。通信装置1010、1030、1050和 1055可包括传感器、站、接入点、集线器、交换机、路由器、计算机、膝上型电脑、笔记本、蜂窝 电话、PDA(个人数字助理）或其它具有无线能力的装置。由此，通信装置可以是移动的或 固定的。例如，通信装置1010可包括用于家庭邻域内水消耗的计量子站。邻域内的每个 家庭都可包括通信装置，诸如通信装置1030,并且通信装置1030可与水计量使用情况仪表 (water meterusage meter)结合在一起或親合到水计量使用情况仪表。通信装置1030可 周期性地发起与计量子站的通信以传送与水使用情况相关的数据。而且，计量站或其它通 信装置可周期性地发起与通信装置1030的通信，以例如更新通信装置1030的固件。在其 它实施例中，通信装置1030可仅响应于通信，并且可不包括发起通信的逻辑。
[0021] 在另外的实施例中，通信装置1010可便于数据卸载。例如，作为低功率传感器的 通信装置可包含数据卸载方案以例如借助于Wi-Fi、其它通信装置、蜂窝网络等通信，以便 减少等待例如访问计量站时消耗的功耗和/或提高带宽可用性。从传感器（诸如计量站） 接收数据的通信装置可包含数据卸载方案以例如借助于Wi-Fi、其它通信装置、蜂窝网络等 通信，以便减少网络1005的拥塞。
[0022] 网络1005可表示数个网络的互连。例如，网络1005可与广域网（诸如因特网或 内联网）耦合，并可互连借助于一个或多个集线器、路由器或交换机以有线方式或以无线 方式互连的本地装置。在本实施例中，网络1005以通信方式耦合通信装置1010、1030、1050 和 1055。
[0023] 通信装置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。存储器1011、1031(诸如动态随机存取存储器（DRAM))可以存储帧、 前导码和前导码结构1014和1034或其部分。帧（也称为MAC层协议数据单元（MPDU))以 及前导码结构1014和1034可在传送装置与接收装置之间建立并保持同步通信。前导码结 构1014和1034还可确立通信格式和速率。具体地说，基于前导码结构1014和1034生成 或确定的前导码例如可以训练天线阵列1024和1044以彼此通信，确立通信的调制和编码 方案、通信的一个或多个带宽、传输向量（TXvector)的长度、射束形成的应用等。
[0024] MAC子层逻辑1018、1038可生成帧，并且物理层（PHY)逻辑1019、1039可生成物理 层数据单元（prou)。更具体地说，帧构建器1012和1032可生成帧，并且数据单元构建器 1013和1033可生成PPDU。数据单元构建器1013和1033可通过封装包括由帧构建器1012 和1032生成的帧的有效载荷来生成PPDU。在本实施例中，数据单元构建器1013和1033可 分别用基于前导码结构1014和1034的前导码封装帧，以对要通过一个或多个RF信道传送 的有效载荷加前缀（prefix)。数据单元构建器（诸如数据单元构建器1013或1033)的功 能是将位组组合成构成前导码以及有效载荷的码字或符号，因此符号可被转换成信号以分 别借助于天线阵