专利名称：无线网络中带固定通知时隙的定向带宽预留的装置和方法
无线网络中带固定通知时隙的定向带宽预留的装置和方法 絲领域
本发明涉及无线网络中的装置和方法，具体来说，涉及无线网络中 带固定通知时隙的定向带宽预留的装置和方法。
背景技术：
60GHz的频带中未获许可的频谱7GHz的应用为Multi-Gigabit室 内无线个人区域网(WPAN)提供了潜在的可能。要求大带宽的应用包括 未压缩的高清晰(HD)视频流，从空中信息亭(airport kiosk)(Sync&Go) 快速文件下载，以及无线显示和对接，以上仅指出部分。在现存的家 庭网络解决方案(IEEE 802.11 a/b/g/n和WiMediaUWB)中不能支持上 述应用，因为所要求的数据速率远超过这些网络的能力。
因而，对60 GHz频带上操作的无线个人区域网中的改进和新的发 展存在着强烈的需求。
发明内容
本发明的第一方面在于一种装置，包括可操作于无线个人区域网 中的收发信机，其中所述收发信机被配置为与协调器和至少 一个接收 器进行通信；以及其中所述收发信机和所述协调器通过以下方式使用 采用基于争用时隙的空闲信道时间块的定向预留由所述收发信机均 匀地随机选择争用时隙并且使用指向所述协调器的定向传输传送指定 请求的预留时段的带宽预留请求消息。
本发明的第二方面在于一种方法，包括使用可操作于无线个人区 域网中的收发信机与协调器和至少一个接收器进行通信；以及其中所 述收发信机和所述协调器通过以下方式使用采用基于争用时隙的空闲信道时间块的定向预留由所述收发信机均匀地随机选择争用时隙并 且使用指向所述协调器的定向传输传送指定请求的预留时段的带宽预 留请求消息。
在说明书的结束部分明显地指出作为本发明的主题，并明确要求 保护其权利。然而，通过结合附图参照以下详细描述，可透彻理解关 于操作的结构和方法的本发明，连同其对象、特征和优点，附图中 图1提供了本发明的一个实施例中的超帧调度的一个示例； 图2描述了本发明的 一 个实施例中的定向带宽预留机制； 图3描述了根据本发明的一个实施例的定向带宽预留流程；及 图4描述了根据本发明的一个实施例的带有波束形成接收的定向 带宽预留机制。
要意识到，为了简单而清楚地描述，上述附图中示出的元件不必 按比例画出。举例说明，为了清楚起见， 一些元件的尺寸相对于其它 元件的尺寸进行了放大。进一步说，在认为适当时，附图中参考标号 -故重复使用以指示对应的或相似的元件。
具体实施例方式
在以下的详细描述中，为提供本发明的透彻理解，提出了大量的 特定细节。本领域技术人员将明白，即使没有这些特定细节，本发明 也能被实施。在其它实例中，众所周知的方法、过程、组件和电路没 有详细描述，以免影响本发明的理解。
尽管本发明的实施例不限于此方面，论述所利用的术语如下，比 如，"处理"、"计算"、"确定"、"建立"、"分析"、"检查"、 或相类似的，可指关于计算机、计算平台、计算系统、或其它电子计 算装置的操作和/或过程，将表示为从计算机的寄存器和/或存储器中的 物理(例如，电子)量的数据操控和/或转换为相似地表示为计算机的寄
6存器和/或存储器或能存储执行操作和/或过程的指令的其它信息存储
介质的物理量的其它数据。
尽管本发明的实施例不限于此方面，在此使用的术语"复数"或 "复数个"，可包括"多个"或"两个或更多个"。术语"复数"或 "复数个"可在说明书中通篇使用以便描述两个或更多个组件、设备、
元件、单元、参数等。举例说明，"复数个站"可包括两个或者更多个站。
毫米波通信链路相比较那些更低的频率(如2.4GHz和5GHz的频 带)在链路预算方面受到了更多的挑战，因为它所固有的因氧吸收引起 的绝缘，这使信号在长的范围内衰减，以及它的短波长，这提供了通 过障碍物(如墙壁和天花板)时高度衰减。在许多情况下，更优先使用
定向天线进行点对点的高速数据传输。执行定向传输的设备可达到更 大的范围(以减轻链路预算问题)，以及更好地聚集吞吐量和空间重用， 而在空间上分离的某些成对的设备之间能同时进行通信。覆盖宽范围 角度以提供全向覆盖的定向天线^t式通常^f皮用于帮助邻近发现和波束 控制判定。此外，设备支持的天线有以下若干类型非可训练天线 (Non-TrainableAnte皿a)、扇形天线或相位阵列天线。
在传统的60GHz无线个人区域网(WPAN)中，使用不支持并行传 输的时分多址(TDMA)技术来调度信道时间。信道时间预留通常由协调 器为每一个超帧(TDMA中的基本时分)执行，并且在如图1所示的信 标帧中传递，概括为100，带有超帧n-l 110、超帧n120和超帧n+l 130。数据信道^皮标为140并示出信标150、预留的信道时间块 (TDMA)160和未预留信道时间块(CSMA 170)。
如果信道时间块160为特定的一对设备预留，则发送器执行高速 率定向传输。同时，如果信道时间块是未被预留的170,可使用 CSMA(载波监听多路访问)机制进行访问该信道时间块。不幸地， CSMA机制必须使用效率相当差的全向传输，并提供非常低的吞吐量。 现存的i某体访问控制(MAC)协议允许预留信道时间块，信道时间块仅仅从新调度在信标中通知以后的下一个超帧开始。由于突发数据业务 导致了大的延迟，这又影响应用性能。另一方面，为此类业务预留备 用信道时间，导致差的信道利用率。
本发明的实施例通过使用定向传输增加了带宽预留效率。本发明 还增加了吞吐量，减少了突发数据业务的等待时间以及当信道被突发 和等时连接共享的时候保持了高的信道利用率。本发明的实施例还提
供了有效的空间重用，增加了 WPAN的总的吞吐量，并且能够为设备 节省能量，因为它们只需要在固定通知时隙期间侦听协调器。
现在看概括为200示出的图2,本发明为使用基于争用的时隙的 空闲信道时间块的定向预留提供了一种新的机制。图2示出了预留的 信道时间块210、未预留信道时间块220和预留的信道时间块230。扩 展的未预留信道时间块220图解为争用时隙1 240、争用时隙k 250, 通知时隙260、已分配预留时羊殳270、未预留信道时间块280。在空闲 时间信道时间块的开始处，有预定数量k个争用时隙被设备用于向协 调器传送带宽预留请求，之后是在有准许(granted)的带宽预留的情况下 协调器用来通知准许的带宽预留的通知时隙。希望预留未分配信道时 间块的发送器能均匀地随机选择争用时隙之一并且使用指向协调器的 定向传输传送指定了请求的预留时段的带宽预留请求消息。争用时隙 持续时间必须足够长以容纳这种传输。协调器使用带有带宽准许消息 的定向或(准)全向传输响应发送器和/或其它设备，其中带宽准许消息 指定链路的收发信机(本文中也称为本发明的实施例中的发送器)和已 分配预留时段，此预留时段可小于或等于请求的时段。如果多个发送 器(或收发信机)成功进行了请求传输，所述协调器选择它们中的一个。 争用时隙的数量k可是固定的(如1^=3)或由协调器在信标帧中通知。协 调器还可允许某些无干扰的链路利用在所述带宽准许消息中指定的已 分配信道时间块。在这种情况下，带宽准许消息必须到达所有相关的 设备。在图3中300处示出本发明的一个实施例中的消息流。在340 处发送器320向协调器330发送定向带宽请求，在350处协调器330发送BW准许(全向/定向)。在360处发送器320向接收器310定向地 传送数据。
如果在争用时隙期间，协调器使用波束成形(定向)或全向天线来 接收，则本发明行得通。然而，对于全向天线，协调器的接收容易受 到干扰。同时，带宽预留机制可对于波束成形的接收进行改进。基本 地，争用时隙为了仅容纳前同步码的传输而缩短，从而允许协调器执 行天线训练以及锁定到定向信号。前同步码之后可以是带宽预留请求 消息的定向传输。尽管请求消息的传输可能与随后传送的消息在时间 上沖突，波束成形接收将协调器将成功地接收带宽预留请求的可能性 最大化，该带宽预留请求与为了传输而选择的第 一争用时隙相关联。 此外，该修改的附加的优点在于因为不超过一个发送器能够成功，协 调器不需要执行多个接收到的请求之间的仲裁。波束成形接收的经修 改机制在图4中-皮示出，在400中具有预留的信道时间块410、未预 留信道时间块420和预留的信道时间块430。未预留信道时间块420 的展开图中，示出了争用帧1 450、争用帧k 440、通知时隙460、已 分配预留时段470和未预留信道时间块480。
在本发明的实施例中，两个扩展^皮加入。第一，带宽预留请求消 息可请求某个时间段，该时间段长于在考虑中的未分配信道时间块中 的可用时间，以及协调器为发送器预留请求的时间和以后的实际分配 时间之间的时间差，而无须发送额外的带宽预留请求。第二，如果 WPAN中产生突发业务的设备数量不超过争用时隙的数量，则协调器 通过在信标帧中进行宣布而使每一个此类设备与专用的争用时隙相关 联，从而消除争用。
虽然在这里描述和阐释了本发明的某些特征，对本领域技术人员 来说，许多修改、替代、改变和等同变型都可能出现。因此，可以理 解所附权利要求旨在覆盖落入本发明的实质精神内的的所有那些修改 和改变。
权利要求
1.一种装置，包括可操作于无线个人区域网中的收发信机，其中所述收发信机被配置为与协调器和至少一个接收器进行通信；以及其中所述收发信机和所述协调器通过以下方式使用采用基于争用时隙的空闲信道时间块的定向预留由所述收发信机均匀地随机选择争用时隙并且使用指向所述协调器的定向传输传送指定请求的预留时段的带宽预留请求消息。
2. 如权利要求l所述的装置，其中在所述空闲时间信道时间块的 开始处，有被设备用于向协调器传送带宽预留请求的预定数量的争用 时隙，之后是有准许的带宽预留的情况下所述协调器用来通知所述准 许的带宽预留的通知时隙。
3. 如权利要求2所述的装置，其中所述争用时隙持续时间必须足 够长以容纳传输。
4. 如权利要求l所述的装置，其中所述协调器使用带有指定链路 和已分配预留时段的带宽准许消息的定向或准全向传输来响应所述收 发信机和/或其它设备。
5. 如权利要求4所述的装置，其中如果多个发送器请求传输成功， 所述协调器选择它们中的一个。
6. 如权利要求l所述的装置，其中争用时隙的数量可以是固定的 或由所述协调器在信标帧中通知以及所述协调器也可允许某些无干扰 的链路利用所述带宽准许消息中指定的已分配信道时间块。
7. 如权利要求l所述的装置，其中所述协调器将定向天线用于争 用时隙期间的接收，其方式是通过縮短争用时隙以仅容纳前同步码的 传输，从而允许所述协调器执行天线训练和锁定定向信号，以及其中 所述前同步码之后是带宽预留请求消息的定向传输。
8. 如权利要求l所述的装置，其中带宽预留请求消息可请求长于在考虑中的未分配信道时间块中的可用时间的时间段以及所述协调器 可为所述收发信机预留请求的时间和以后实际分配的时间之间的时间 差，而无须发送额外的带宽预留请求。
9. 如权利要求8所述的装置，其中如果所述WPAN中产生突发 业务的设备数量不超过争用时隙的数量，则所述协调器通过在信标帧 中进行宣告而将每一个上述设备与专用的争用时隙相关联，由此消除 争用。
10. —种方法，包括使用可操作于无线个人区域网中的收发信机与协调器和至少 一个 接收器进行通信；以及其中所述收发信机和所述协调器通过以下方式使用釆用基于争用 时隙的空闲信道时间块的定向预留由所述收发信机均匀地随机选择 争用时隙并且使用指向所述协调器的定向传输传送指定请求的预留时 段的带宽预留请求消息。
11. 如权利要求10所述的方法，进一步包括在所述空闲时间信道 时间块的开始处预定多个被设备用于向协调器传送带宽预留请求的争 用时隙，之后是在有准许的带宽预留的情况下所述协调器用来通知所 述准许的带宽预留的通知时隙。
12. 如权利要求11所述的方法，进一步包括要求所述争用时隙持 续时间足够长以容纳传输。
13. 如权利要求IO所述的方法，进一步包括所述协调器使用带有 指定链路和已分配预留时段的带宽准许消息的定向或准全向传输响应 所述收发信机和/或其它设备。
14. 如权利要求13所述的方法，其中如果多个发送器请求传输成 功，所述协调器选择它们中的一个。
15. 如权利要求IO所述的方法，其中争用时隙的数量可以是固定 的或由所述协调器在信标帧中通知以及所述协调器还可允许某些无干 扰的链路利用在所述带宽准许消息中指定的已分配信道时间块。
16. 如权利要求15所述的方法，进一步包括所述协调器将定向天 线用于争用时隙期间的接收，其方式是通过缩短争用时隙以仅容纳前 同步码的传输，从而允许所述协调器执行天线训练和锁定定向信号， 以及其中所述前同步码之后是带宽预留请求消息的定向传输。
17. 如权利要求IO所述的方法，通过带宽预留请求消息请求长于 在考虑中的未分配信道时间块中的可用时间的时间段，以及所述协调 器为所述收发信机预留请求的时间和以后实际分配的时间之间的时间 差而无须发送额外的带宽预留请求。
18. 如权利要求17所述的装置，进一步包括如果所述WPAN 中产生突发业务的设备数量不超过争用时隙的数量，所述协调器通过 在信标帧中进行宣告将每一个设备与专用的争用时隙相关联，从而消 除争用。
全文摘要
本发明无线网络中带固定通知时隙的定向带宽预留的装置和方法，一个实施例提供了一种装置，包括可操作于无线个人区域网的一个收发信机，其中所述收发信机被配置为与协调器和至少一个接收器进行通信；以及其中所述收发信机和所述协调器使用采用基于争用时隙的空闲信道时间块的定向预留，通过所述收发信机统一地随机选择争用时隙并且使用指向所述协调器的定向传输传送指定了被请求的预留时段的带宽预留请求消息。
文档编号H04W16/28GK101562819SQ200910130800
公开日2009年10月21日 申请日期2009年3月11日 优先权日2008年3月11日
发明者A·凯塞尔曼, S·特赖宁, Y·巴赫拉赫 申请人:英特尔公司