用于使用无线网络中的多个频带进行通信的系统的制作方法_3

文档序号:9891082阅读:来源:国知局
一旦作为传送OOB前导码802和带内前导码804的结果而已经完全建立了使用第二频带的通信,就可以经由如图8中所示的第二频带来传送带内数据806。带内数据806可以包括例如视频流、实时协作、视频内容下载等。
[0063]图9描绘包括OOB前导码802、带内前导码804和带内数据806的帧格式900,类似于图8的帧格式800,正如所示。然而,不同于图8的帧格式800,帧格式900包括时间间隙902。时间间隙902分离OOB前导码802和帧的较高频率部分(例如带内前导码804),以允许接收设备的接收器电路在第一和第二频带之间切换,并允许完成电路中随后的松弛过程,诸如滤波(例如参见图7)。
[0064]图10描绘根据各种实施例的用于在无线网络中使用第一和第二频带进行通信的仍另一个帧格式。帧格式950类似于图9的帧格式900,除了在时间间隙902之后可以使用第一频带用于追踪和/或发送服务信息(如由参考952所指示的)之外。也就是说,第一频带可以用于追踪波束形成、CF0、定时等和/或用于发送服务信息,诸如信道接入信号。注意到,在可替换实施例中,时间间隙902可以不存在。此外注意到,帧格式950的OOB部分可以包含诸如导频或训练信号之类的信号。
[0065]先前的实施例指的是使用第一和第二频带进行通信的“硬”耦合系统,其中使用第二频带的通信是使用第一频带的通信的结果。换句话说,硬耦合系统使用第一频带来传送信号(例如第一控制信号),以便于使用第二频带的随后的通信。
[0066]然而在可替换实施例中,设想“软”耦合系统,其可以独立地使用两个频带,使得使用第一频带的信号发射或接收可以重叠于由相同系统通过使用第二频带的信号发射或接收。对于这些实施例,第一频带可以是较低频带,诸如20GHz以下的那些(例如2.4GHz或
5.0GHz带),并且第二频带可以是较高频带,诸如20GHz以上的那些(例如带内的带)。
[0067]软耦合系统可以使用第一较低频带以用于可以不需要高数据吞吐率的过程,诸如网络进入、带宽请求、带宽准许、在第二较高频带中调度传输、传递反馈信息,所述反馈信息可以包括波束形成信息和功率控制信息等等。相反,第二较高频带可以用于以相对高的数据吞吐率来进行数据传输。
[0068]图11描绘用于软耦合系统的第一和第二频带二者的帧格式。第一帧格式1102与第一频带1100相关联,而第二帧格式1104与第二频带1101相关联。第一频带1100可以是20GHz以下的频带,而第二频带1101可以是20GHz以上的频带。帧格式110 2和1104可以包括各自的前导码1110和1116、帧PHY标头1112和1118以及帧有效载荷1114和1120。前导码1110和1116中的每一个可以被适配用于帧检测、定时和频率同步等,类似于先前描述的硬耦合系统的那样。然而,不同于硬耦合系统,可以相对于彼此独立地处理这些帧格式1102和1104的前导码1110和1116。帧格式1102和1104 二者的前导码可以体现在被适配用于粗略和精细CFO估计、定时同步、波束形成等的信号中。
[0069]帧格式1102和1104二者都可以包括PHY标头1112和1118,以至少指示在其相关联的帧有效载荷1114和1120中承载的数据量。PHY标头1112和1118还可以指示将应用于帧有效载荷1114及1120的调制和/或编码类型、波束形成控制信息、有效载荷的功率控制信息和/或其它参数。可以例如通过使用可以应用于PHY标头1112和1118的预定调制和编码类型、预定波束形成以及预定功率控制来调制和编码帧PHY标头1112和1118。
[0070]帧格式1102和1104二者都可以包括帧有效载荷1114及1120以承载有效载荷数据。帧格式1102和1104 二者的帧有效载荷1114及1120可以包括附加的子标头以控制有效载荷内信息的解释,诸如MAC层标头,其可以指示例如帧的源和/或目的地址。
[0071]第一帧格式1102的帧有效载荷1114可以包含信道接入控制信息,诸如带宽请求和准许。它还可以包含用于网络进入的特殊消息以及用于测量网络中站之间距离的测试信号,虽然这些功能性在可替换实施例中可以由前导码1110承载。第一帧格式1102可以此外包括字段以用于将反馈信息从分组的目的地发送回到它的源,反馈信息例如涉及功率控制、速率控制、波束形成控制,以用于发送信道状态信息、接收器和/或发射器性能指示器,诸如比特误差率、当前发射功率水平,等等。
[0072]第二帧格式1104的帧有效载荷1120可以包括涉及较高网络协议层的信息。
[0073]第一和第二帧格式1102和1104二者的PHY标头1112和1118和/或帧有效载荷1114和1120可以包括导频信号以用于估计和/或追踪信道传递函数、维持定时和/或频率同步以及其它服务任务。
[0074]通过使用第一频带1100来接入无线网络的无线信道可以基于无线网络的通信设备(例如站)之间的竞争。可以应用不同的技术以解决由于竞争而可以是可能的冲突。这些技术可以包括例如CSMA/CA、CSMA/CD等等。不同的划分技术可以用于减少冲突数,并且包括例如竞争机会的码分和频分或时分等等。通过使用第一频带1100来接入无线信道可以包括确定性机制,假定基于竞争的接入发生。第一频带1100中的帧交换序列可以包括周期性发射的特殊信标帧,以便于第一频带1100中的帧交换。第一频带1100中除了信标之外的帧的传输可以发生在基本上随机的时刻。
[0075]与用于使用第一频带1100来接入无线信道的上述途径相反,使用第二频带1101的无线信道接入可以是确定性的,并且可以基于调度,所述调度可以作为使用较低频带(例如第一频带1100)的通信的结果而得到。由于通过减少在例如使用随机信道接入方法时由冲突发生所引起的退后和重新传输的开销而减少信道接入的时间开销,这可以允许在较高的第二频带1101中更有效地使用高吞吐量信道。
[0076]第一频带1100可以是较低频带,而第二频带1101可以是较高频带。第一频带1100可以与第一带宽1106相关联,而第二频带1101可以与第二带宽1108相关联,第二带宽1108大于第一带宽1106。可以经由第一频带1100来传送所选类型的有效载荷,而可以通过使用第二频带1101来传送其它类型的有效载荷。例如,网络控制消息通常是短的,并且包括几十字节的数据,而较高层有效载荷信息可以包含数千字节或更多。因此,可以通过使用第一频带1100来传送网络控制消息,而可以使用第二频带1101以便传送较高层有效载荷信息。
[0077]图12图示用于独立双带通信的软耦合系统的发射器/接收器电路。电路1200可以包括发射器电路1202和接收器电路1204。电路1200可以耦合到可以控制各种功能性的MAC层,并且除其它之外可以包括频率合成器1206、90度分相器1208、天线1210和1212以及开关1214和1216。频率合成器1206可以是2.4/5.0/60GHZ频率合成器。正如所描绘的,发射器和接收器电路1202和1204经由开关1214和1216而耦合到两个天线1210和1212。然而在可替换实施例中,发射器和接收器电路1202和1204可以耦合到任意数目的天线。在一些实施例中,第一天线1210和第二天线1212可以分别被适配成发射和/或接收第一和第二频带,其中第一频带是比第二频带(例如带内的带)更低的频带(例如UNII/ISM频带)。在各种实施例中,开关1214和1216可以耦合到MAC层并由其控制,以通过使用例如UNII/ISM频带和/或带内的带来选择性通信。
[0078]图13图示根据各种实施例的用于在无线网络中通过通信设备进行通信的另一过程1300。过程1300可以是用于通信设备通过使用诸如第一频带之类的较低频带(“较低带”)和诸如第二频带之类的较高频带(“较高带”)与邻近的通信设备和/或协调设备进行通信的传输过程。例如,过程1300可以适合于至少结合图8-10所述的实施例,其中在较高带中的通信前面有较低带中的通信。无线网络的通信设备在本文中可以被称为“节点”。至少结合图19进一步描述协调设备。
[0079]在框1302处,过程1300包括通过通信设备听取较高和较低带中的空中播送(air),以在框1304处确定是否另一通信设备和/或协调设备在较高或较低带中发射。通信设备可以例如通过检测较低和/或较高带中接收器天线处的能量来听取空中播送。关于另一通信设备和/或协调设备是否在较高或较低带中发射的确定可以基于例如在接收器天线处检测的能量或从标头(例如1118)和/或帧内容(例如1112)解码的信息。
[0080]如果通信设备确定另一设备正在发射,则该通信设备在框1306处可以在较高和/或较低带中接收信号和/或控制信息,以确定其它设备的介质将忙多久。所接收的信号和/或控制信息可以包括例如前导码,其包括媒体接入控制数据,所述媒体接入控制数据包括用于载波侦听多路访问和冲突避免(CSMA/CA)或载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)的数据。前导码可以是物理层信号,并且可以包括较低带帧,其包括关于为较高带的信道预留的信息来作为双带帧的部分。接收较低带通信可以允许早期检测到较高带中的传输。如果通信设备未能接收较低带中的通信,则通信设备可以能够检测较高带处的能量。
[0081]在框1304处,如果通信设备确定其它通信/协调设备不是正在较高或较低带中发射,则在框1308处通信设备可以使用发起较低带中传输的传输协议,继之以在框1310处在较高带中的随后的传输。在框1310处,当在较高带中发射时,通信设备可以继续在较低带中发射。
[0082]图14图示根据各种实施例的用于在无线网络中通过通信设备进行通信的又一过程1400。过程1400可以适合于这样的情况:其中较高带中的通信被布置在较低带中,并且在物理层处与较低带中的信号同步(例如,正如结合图10所描述的)。
[0083]因为较高带和较低带二者同步,所以在框1402处的听取空中播送可以仅使用较低带来执行。如果在框1404处通信设备确定另一通信/协调设备正在较低带中发射,则在框1406处通信设备可以在较低和/或较高带中接收信号和/或控制信息,以确定发射设备的介质将会忙多久。
[0084]在实施例中,在框1406处,由通信设备在较低带中接收信号和/或控制信息,诸如例如与传输调度相关联的标头和/或信息。通信设备只在这样的实施例中可以使用较低带来确定合格的时隙以在框1408处开始较低带中的传输。在其中信号和/或控制信息在框1406处由通信设备在较高带中接收的实施例中,通信设备可以解码来自较高带的信号和/或控制信息。通信设备或系统可以被设计为实现这样的实施例中的一个或两个或其组合。
[0085]如果在框1404处其它通信设备不是正在较低带中发射,则在框1408处通信设备可以开始较低带中的传输。在框1410处,通信设备随后可以开始较高带中的传输,并且可以继续在较低带中发射。在实施例中,根据结合图5的动作512、514和516所述的实施例,通信设备在框1408处在较低带中发射,并且在框1410处在较高带中发射。
[0086]图15图示根据各种实施例的在无线网络中通过通信设备的搜索过程1500。搜索过程1500可以描绘由不知道另一通信/协调设备存在的通信设备执行的操作(例如在通信设备上电时)。
[0087]在框1502处,通信设备可以听取较低带中的空中播送,以在框1504处确定其它通信/协调设备是否正在较低带中发射。例如,通信设备可以确定是否在较低带中接收来自另一通信设备的信号。如果接收到来自邻近通信设备的信号,则在框1506处通信设备可以通过使用较低带来与邻近的通信设备进行通信,以确定邻近的通信设备的较高带能力。如果邻近的设备能够在较高带中通信,则该通信设备可以开始在较高带中的天线调整的过程,正如结合图16和17所述。
[0088]然而,如果在框1504处例如在预定的时间量之内未由通信设备接收到信号,则该通信设备可以继续在框1504处听取空中播送。可替换地,在框1510处,通信设备可以在较低带中发射信标信号,使得其它通信设备可以检测该通信设备的存在。
[0089]图16图示根据各种实施例的在无线网络中通过通信设备的天线调整/链路建立过程1600。天线调整/链路建立过程1600可以例如由通信设备或邻近的通信/协调设备中之一发起,所述通信设备或邻近的通信/协调设备中之一指示使用较高带进行通信的能力(下文中“发起者”)。
[0090]在框1602处,发起者可以在较高带中将测试信号发射到所旨在的接收者(下文中“目标接收器”),诸如另一通信和/或协调设备。测试信号可以被发射以便于由目标接收器进行测量和/或调整以在较高带中建立通信链路。
[0091 ]如果在框1604处目标接收器接收到测试信号,则在框1606处,在较高带中建立链路。发起者可以通知目标接收器(例如对等站)和/或协调设备:较高带中的链路被建立。
[0092]如果在框1604处目标接收器没有接收到测试信号,则在框1608处发起者和/或目标接收器可以调整或重新调整各自的发射器和接收器(例如定向天线),以允许在较高带中传输另一测试信号。在实施例中,重复框1602、1604和1608处的操作,直到发起者和/或目标接收器已经测试了天线(例如定向天线)的所有位置或位置组合为止。例如,在框1610处,如果发起者和目标节点还没有测试所有位置或位置组合,则可以重复操作1602、1604和1608,直到在框1606处建立链路为止。如果发起者和目标节点已经测试了它们各自的天线的所有位置和/或位置组合,则在框1612处它们可能未能在较高带中建立链路。建立链路的这样的失败可以报告给协调设备。
[0093]图17图示根据各种实施例的在无线网络中通过通信设备的另一天线调整/链路建立过程1700。在框1702处,过程1700开始于在发起者和目标节点处测试天线定向的所有可能组合。例如,发起者可以重复地发射测试信号,继之以重新定位发起者和目标节点的定向发射器/接收器,直到已测试了天线定向的所有组合为止。
[0094]在框1704处,如果经测试的定向中任一个导致由托管目标接收器的目标节点接收到的测试信号,则在框1706处,在较高带中建立链路。发起者可以通知目标接收器(例如对等站)和/或协调设备:较高带中的链路被建立。否则,在框1704处,如果经测试的定向中没有一个导致由目标节点接收到的测试信号,则在框1708处,发起者和目标节点未能在较高带中建立链路。建立链路的这样的失败可以报告给协调设备。
[0095]图18图示根据各种实施例的在无线网络中通过通信设备的信号接收过程1800。过程1800可以适合于通过具有如结合图8-10所描述的用于较高带和较低带(例如使用共同的参考振荡器)的同步信号的通信设备来进行的信号接收。
[0096]在框1802处,通信设备检测在较低带中发射的测试信号,并且在框1804处通过使用在较低带中所检测的测试信号来执行定时和频率偏移的粗略估计和/或调整。在框1806处,通信设备使用通过利用较高带所发射的测试信号来执行定时和频率偏移的精细估计和/或调整。在框1808处,通信设备通过使用较高带来接收数据有效载荷。
[0097]图19图示根据各种实施例的使用协调设备1902的通信系统1900。一个或多个通信设备(例如1904、1906、1908、1910)可以能够在较高带中并且在较低带中通信,例如通过使用根据本文所述实施例的收发器(例如,TX/RX 0、TX/RX UTX/RX 2、TX/RX 3)。可以例如通过使用可以被机械和/或电子操纵的定向天线来执行较高带通信(例如链路1920、1922、1924、1926、1928)。可以例如通过使用基本上全向的天线来执行较低带通信(例如1912、1914、1916、1918)。
[0098]较低带通信(例如1912、1914、1916、1918)可以用于管理对较高带中信道的接入。例如,协调设备1902可以使用较低带来为一个或多个通信设备(例如1904、1906、1908、1910)指派时间和/或频率资源(例如时间间隔),以确定邻近的通信设备是否具有在较高带中通过使用较高带来建立通信的能力、可用性和/或足够的链路质量。通过使用所指派的时间和/或频率资源,一个或多个通信设备例如可以通过执行链路建立过程(诸如使用较高带的搜索例程)而确定较高带的链路可用性,并通过使用较低带而将链路可用性报告给协调设备1902。协调设备1902可以从一个或多个通信设备收集链路可用性,以便为可以通过使用较高带彼此通信的通信设备创建
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