用于保证Wi‑Fi设备的RF校准的传输机会的系统和方法与流程

相关申请案交叉申请

本申请要求2015年9月2日递交的发明名称为“用于保证wi-fi设备的rf校准的传输机会的系统和方法(systemandmethodforsecuringtransmitopportunitiesforrfcalibrationsofwi-fidevices)”的第14/843,763号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文本中。

本发明一般涉及无线保真(wirelessfidelity，wi-fi)通信，更具体地涉及一种用于保证wi-fi设备的射频(radiofrequency，rf)校准的传输机会的系统和方法。

背景技术：

零中频(zerointermediatefrequency，zif)是在wi-fi技术中广泛使用的rf架构，wi-fi技术包括大多数ieee802.11a/b/g/n/ac技术和部分ieee802.11ad技术。使用zif架构的设备在空中传输特定的校准信号以便执行rf电路校准，其中特定的校准信号通常不是802.11标准定义的帧或信号。校准流程通常持续一定的预定时间段。有时也被称为环回模式。

技术实现要素：

根据一项实施例，提供了一种执行wi-fi设备的射频(radiofrequency，rf)校准的方法。所述方法包括：发射器传输cts(clear-to-send，cts)-to-self帧，所述cts-to-self帧具有指示所述rf校准的第一持续时间的持续时间字段。所述方法还包括：至少一个处理器等待与分布式帧间间隔(distributedinter-framespace，difs)时间段相关联的第二持续时间。所述方法还包括：所述至少一个处理器执行所述rf校准。

根据另一项实施例，提供了一种执行wi-fi设备的rf校准的装置。所述装置包括发射器和耦合到所述发射器的至少一个处理器。所述发射器用于传输cts-to-self帧，所述cts-to-self帧具有指示所述rf校准的第一持续时间的持续时间字段。所述至少一个处理器用于等待与difs时间段相关联的第二持续时间，以及执行所述rf校准。

根据又一项实施例，提供了一种包含计算机程序的非瞬时性计算机可读介质。所述计算程序包括计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码用于：传输cts-to-self帧，所述cts-to-self帧具有指示所述rf校准的第一持续时间的持续时间字段；等待与difs时间段相关联的第二持续时间；以及执行所述rf校准。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，相同的数字表示相同的对象，其中：

图1示出了可用于实施本文所公开的设备和方法的示例通信系统；

图2a和图2b示出了根据本发明的可以实施方法和教示的示例设备；

图3示出了根据本发明的示例wi-fi网络；

图4a和图4b示出了根据本发明的cts-to-self帧的示例帧格式；

图5示出了根据本发明的执行wi-fi设备的rf校准的示例方法；以及

图6示出了与图5的rf校准方法相关联的示例时间轴。

具体实施方式

以下所论述的图1至图6以及用于在专利文档中描述本发明原理的各种实施例仅作为说明，而不应以任何方式解释为对本发明的范围构成限制。本领域技术人员将会理解，本发明的原理可以在任何类型的适当布置的设备或系统来实现。

如上所述，zif设备可以在空中(overtheair，ota)传输校准信号，以便执行rf电路校准。此过程面临许多挑战。一个挑战是避免让ota校准信号与可能在相同频率下工作的任何相邻或附近设备发生干扰。另外一个挑战是确保待校准设备(deviceundercalibration，duc)能够接收校准信号而不受任何附近设备的干扰。最常用的校准方法是在需要校准时就立即传输校准信号，而不用感测或监测信道。但是，这种方法有可能导致与一个或多个附近设备的ota冲突。如果发生冲突，那么会明显降低校准质量以及附近设备的用户体验。因此，大幅降低或消除ota冲突的可能性是比较重要的。

在许多网络中，wi-fi设备在传输前必须遵循某种信道接入规则。这些规则称为csma/ca(carriersensemultipleaccess/collisionavoidance，csma/ca)规则。简而言之，这些规则包括先听后说规则。类似地，zif设备还可能必须根据csma/ca规则执行校准。

为了解决这些和其它问题，本文所公开的实施例提供了一种针对wi-fi设备保证传输机会的方法，以在满足csma/ca规则的同时执行rf电路校准。

图1示出了可用于实施本文所公开的设备和方法的示例通信系统100。一般而言，系统100使得多个无线用户能够传输和接收数据和其它内容。系统100可以实施用于诸如通信链路190之类的无线链路的一个或多个信道接入方法，例如码分多址接入(codedivisionmultipleaccess，cdma)、时分多址接入(timedivisionmultipleaccess，tdma)、频分多址接入(frequencydivisionmultipleaccess，fdma)、正交fdma(orthogonalfdma，ofdma)或者单载波fdma(single-carrierfdma，sc-fdma)。在一些实施例中，系统100可以表示wi-fi网络或系统。

在本示例中，通信系统100包括用户装备(userequipment，ue)110a至110c、无线接入网络(radioaccessnetwork，ran)120a和120b、核心网130、公共交换电话网络(publicswitchedtelephonenetwork，pstn)140、互联网150和其它网络160。虽然图1示出了一定数量的这些组件或元件，但是系统100可以包括任何数量的这些组件或元件。在一些实施例中，仅使用有线组网链路。

ue110a至110c用于在系统100中工作和/或通信。例如，ue110a至110c用于传输和/或接收无线信号或有线信号。ue110a至110c中的每个ue表示任何适当的终端用户设备，而且可以包括如下设备(或者可以被称为)：用户装备/设备(userequipment/device，ue)、无线发射/接收单元(wirelesstransmit/receiveunit，wtru)、移动台、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)、智能手机、笔记本电脑、计算机、触摸板、无线传感器或者消费者电子设备。

这里的ran120a和120b分别包括基站170a和170b。基站170a和170b中的每个基站用于以无线方式连接ue110a至110c中的一个或多个ue，以能够接入到核心网130、pstn140、互联网150和/或其它网络160。例如，基站170a和170b可以包括(或者是)若干熟知的设备中的一个或多个，例如基站收发信台(basetransceiverstation，bts)、node-b(nodeb)、演进型基站(evolvednodeb，enodeb)、家庭nodeb、家庭enodeb、站点控制器、接入点(accesspoint，ap)或无线路由器，或者服务器、路由器、交换机或其它具有有线或无线网络的处理实体。

在图1所示的实施例中，基站170a形成ran120a的一部分，ran120a可以包括其它基站、元件和/或设备。而且，基站170b形成ran120b的一部分，ran120b可以包括其它基站、元件和/或设备。基站170a和170b中的每个基站工作以在特定地理区域内传输和/或接收无线信号，其中特定地理区域有时被称为“小区”。在一些实施例中，可以采用多入多出(multiple-inputmultiple-output，mimo)技术，其中，每个小区有多个收发器。

基站170a和170b与ue110a至110c中的一个或多个ue使用无线链路通过一个或多个空口190进行通信。空口190可以使用任何适当的无线接入技术。

预期系统100可以使用多个信道接入功能，包括如上所述方案。在特定的实施例中，基站和ue可以实施lte、lte-a和/或lte-b。当然，可以使用其它多址接入方案和无线协议。

ran120a和120b与核心网130通信，从而为ue110a至110c提供语音、数据、应用、基于ip的语音传输(voiceoverinternetprotocol，voip)或者其它服务。可以理解的是，ran120a和120b和/或核心网130可以与一个或多个其它ran(未示出)进行直接或间接通信。核心网130还可以作为其它网络(例如pstn140、互联网150和其它网络160)的网关接入。此外，ue110a至110c中的部分或所有ue可以包括与不同无线网络使用不同的无线技术和/或协议通过不同无线链路进行通信的功能。

尽管图1示出了通信系统的一个示例，但是可以对图1进行各种改变。例如，通信系统100可以包括任何数量的ue、基站、网络或其它任何适当配置的其它组件。

图2a和图2b示出了根据本发明的可以实施方法和教示的示例设备。具体而言，图2a示出了示例ue110，图2b示出了示例基站170。这些设备可以用于系统100或任何其它适当的系统中。具体而言，这些设备中的一种或两种设备可以是wi-fi设备，用于保证rf校准的一个或多个传输机会，如本文所述。

如图2a所示，ue110包括至少一个处理单元200。处理单元200实施ue110的各种处理操作。例如，处理单元200可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或者使得ue110能够在系统100中工作的任何其它功能。处理单元200还支持上文更详细描述的方法和教示。每个处理单元200包括用于执行一个或多个操作的任何适当的处理或计算设备。一个或多个处理单元200可以，例如，包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、片上系统(systemonchip，soc)或者专用集成电路。

ue110还包括至少一个收发器202。收发器202用于调制数据或其它内容供至少一个天线204进行传输。收发器202还用于解调至少一个天线204接收到的数据或其它内容。每个收发器202包括用于生成无线传输信号和/或处理以无线方式接收到的信号的任何适当的结构。每个天线204包括用于传输和/或接收无线信号的任何适当的结构。可以在ue110中使用一个或多个收发器202，还可以在ue110中使用一个或多个天线204。尽管示为单一的功能单元，收发器202还可以通过至少一个发射器和至少一个独立的接收器进行实施。

ue110还包括一个或多个输入/输出设备206。输入/输出设备206促进与用户进行交互。每个输入/输出设备206包括用于为用户提供信息或从用户接收信息的任何适当的结构，例如扬声器、麦克风、键盘、按键、键盘、显示器或触摸屏。

此外，ue110包括至少一个存储器208。存储器208存储ue110所使用、生成或收集的指令和数据。例如，存储器208可以存储处理单元200所执行的软件或固件指令以及处理单元200所使用的数据。每个存储器208包括任何适当的易失性和/或非易失性存储和检索设备。可以使用任何类型的存储器，例如随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、只读存储器(readonlymemory，rom)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriberidentitymodule，sim)、记忆棒、安全数码(securedigital，sd)卡等。

如图2b所示，基站170包括至少一个处理单元250、至少一个发射器252、至少一个接收器254、一个或多个天线256和至少一个存储器258。处理单元250实施基站170的各种处理操作，例如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它功能。处理单元250还可以支持上文更详细描述的方法和教示。每个处理单元250包括用于执行一个或多个操作的任何适当的处理或计算设备。一个或多个处理单元250可以，例如，包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、片上系统(systemonchip，soc)或者专用集成电路。

每个发射器252包括生成无线传输到一个或多个ue或其它设备的信号的任何适当的结构。每个接收器254包括处理以无线方式从一个或多个ue或其它设备接收的信号的任何适当的结构。尽管示为独立的组件，可以将至少一个发射器252和至少一个接收器254合并为收发器。每个天线256包括用于传输和/或接收无线信号的任何适当的结构。尽管这里示出的公共天线256同时耦合到发射器252和接收器254，但是一个或多个天线256可以耦合到发射器252，并且一个或多个独立的天线256可以耦合到接收器254。每个存储器258包括任何适当的易失性和/或非易失性存储和检索设备。

关于ue110和基站170的其它细节为本领域技术人员所知。因此，此处省略这些细节。可以认识到的是，图2a和2b所示的设备仅为示例，并不旨在限制。可以通过一个或多计算设备来实现本发明的各种实施例，这些设备包括ue110和基站170的组件，或者包括组件的替代组合，包括未在图2a和2b中示出的组件。例如，可以使用多处理器计算机、布置在网络中的多个单处理器和/或多处理器计算机，或者两者的某些组合来实现本发明的各种实施例。

图3示出了根据本发明的示例wi-fi网络。wi-fi网络300可以表示(或表示为)图1的通信系统100。wi-fi网络300包括多个wi-fi设备301至304。wi-fi设备301至304中的每个wi-fi设备可以表示(或表示为)图2a的ue110或图2b的基站170。wi-fi设备301至304中的每个wi-fi设备用于通过wi-fi网络300与一个或多个其它设备301至304通信。尽管wi-fi网络300在图3中示为有四个wi-fi设备，但这仅为一个示例。在其它实施例中，wi-fi网络300可以有更多或更少的设备。

在一些实施例中，wi-fi设备301至304可以根据零中频(zerointermediatefrequency，zif)原理进行通信。某些时候，其中一个wi-fi设备(例如，wi-fi设备301)可能需要执行rf电路校准。在校准周期内，wi-fi设备301可以称为待校准设备(deviceundercalibration，duc)。根据本发明，duc301可以使用cts(cleartosend，cts)to-self帧，以保证校准的传输机会。本文所公开的cts-to-self帧基于标准cts-to-self帧类型，如本领域所知，该标准cts-to-self帧类型是定义的mac帧类型。在一些实施例中，cts-to-self帧可以是定向多千兆(directionalmultigigabit，dmg)cts-to-self帧，如下文更详细的描述。

图4a和图4b示出了根据本发明的cts-to-self帧的示例帧格式。类似于802.11wi-fi标准所定义的cts-to-self帧，cts-to-self帧400包括帧控制字段401、持续时间字段402、接收地址(receiveraddress，ra)字段403和帧检验序列(framechecksequence，fcs)字段404。dmgcts-to-self帧450类似于802.11adwi-fi标准所定义的dmgcts-to-self帧。dmgcts-to-self帧450包括帧控制字段401、持续时间字段402、接收地址(receiveraddress，ra)字段403和帧检验序列(framechecksequence，fcs)字段404，还包括发送地址(transmitteraddress，ta)字段405。

帧控制字段401和fcs字段404根据wi-fi标准进行编程。同样，按照wi-fi标准，ra字段403填充有duc自己的mac地址。

持续时间字段402填充有表示duc301所执行的rf校准的持续时间的取值。例如，如果rf校准预计需要2毫秒，则持续时间字段402的取值是2毫秒。当然，2毫秒仅为一个示例。其它校准会需要更长或更短的时间段。一般而言，持续时间可以是供应商特定的，并且可以取决于duc301的模型或类型，或者取决于要执行的校准步骤的数量。

图5示出了根据本发明的执行wi-fi设备的rf校准的示例方法。方法500可以与图3的wi-fi网络300配合执行。例如，方法500的一个或多个操作可以由duc301执行。但是，方法500还可以与其它任何适当的设备或系统一起使用。

在操作501中，duc开始信道竞争。这可以包括duc在尝试进行传输之前选择随机退避整数b并对b个时隙进行倒计数。

在操作503中，duc确定信道竞争是否成功。这可以包括duc在随机退避倒计数期间监听来自附近设备的传输。如果确定信道竞争不成功(例如，在随机退避倒计数期间，duc检测到一个或多个附近设备的至少一个传输并且因此不能保证传输机会)，则duc保持静默，直到获胜设备完成其传输。然后，方法500返回到操作501，即duc重新开始信道竞争。可选地，如果确定信道竞争成功(例如，duc在随机退避倒计数期间检测到无传输)，则方法继续执行操作505。

在操作505中，duc传输cts-to-self帧。cts-to-self帧由一个或多个附近设备传播，且可以由一个或多个附近设备接收。cts-to-self帧配置有设置为rf校准的预期持续时间段的持续时间字段值。在一些实施例中，持续时间段可以是供应商特定的，并且可以基于duc301的模型或类型，或者取决于rf校准中要执行的校准步骤的数量。在一些实施例中，cts-to-self帧可以是dmgcts-to-self帧。

在一些实施例中，网络中的duc和其它wi-fi设备在多个20mhz频段下工作，例如ieee802.11ac中所允许的频段。在这一实施例中，duc传输多个cts-to-self帧，其中，每个cts-to-self帧在20mhz频段中的一个频段下进行传输。多个cts-to-self帧同时传输。

在操作507中，duc等待在持续时间上等于分布式帧间间隔(distributedinter-framespace，difs)的时间段。该等待时间段在cts-to-self帧传输完成之后，以确保附近设备正确地接收cts-to-self帧。

在操作509中，duc执行rf校准。这可以包括duc在一个持续时间内执行rf校准，该持续时间与cts-to-self帧的持续时间字段中的持续时间值相关联。在该持续时间周期内，接收cts-to-self帧的一个或多个附近设备在该持续时间段内保持静默。该静默协议称为虚拟空闲信道评估(virtualclearchannelassessment，v-cca)。由于cts-to-self帧的传输和随后的静默周期，duc可以执行rf校准，而不用关注ota冲突。

图6示出了与rf校准方法500相关联的示例时间轴。如图6所示，duc传输cts-to-self帧400或dmgcts-to-self帧450，然后等待difs时间段601，然后在difs时间段601结束时执行rf校准602。

在方法500中使用cts-to-self帧(或者dmgcts-to-self帧)优于多种替代方案，包括使用请求发送/确认发送(requesttosend/cleartosend，rts/cts)帧。例如，rts帧是单播帧。单播帧的传输要求发射器了解要接收单播传输的每个附近设备的mac地址。但是，尝试执行rf校准的duc通常在rf校准时没有这种了解。一般而言，rf校准会发生在以下任意一种场景中：(1)设备开机阶段，以及(2)设备工作期间的周期性校准。当duc开机时，duc没有与网络中的任何其它设备通信；因此，duc在开机时不了解对端设备的mac地址。类似地，仅为了duc本身的利益才执行设备周期性校准。校准不涉及网络中的任何其它对端设备。因此，在周期性校准期间发送单播rts帧是不合适的。

尽管图5示出了用于执行wi-fi设备的rf校准的方法500的一个示例，但是可以对图5做出各种变化。例如，尽管示为一系列步骤，但是图5中所示的各种步骤可能会有重叠、并行发生、以不同的顺序发生或者多次发生。此外，可以合并或删除一些步骤，而且可以根据特定需求添加其它步骤。

如本文所述，本发明实施例提供了一种用于保证设备rf校准的传输机会的方法，该方法需要ota传输同时符合wi-fi标准。该方法优于暴力校准方法，其中在不考虑与附近设备的ota冲突的高风险的情况下传输校准信号。所公开的实施例使用cts-to-self帧进行rf校准。可以在设备开机时执行rf校准以及在工作期间周期性执行rf校准。根据所公开的实施例，可以执行rf校准，而不用担心ota冲突。

在一些实施例中，一个或多个所述设备的部分或全部功能或流程由计算机可读程序代码构成的且内嵌于计算机可读介质中的计算机程序来实现或提供支持。术语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码以及可执行代码。术语“计算机可读介质”包括任何类型的可以被计算机访问的非易失性介质，比如，只读存储器(readonlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、硬盘驱动器、光盘(compactdisc，cd)、数字化视频光盘(digitalvideodisc，dvd)或者任何其它类型的存储器。

为本专利文档中使用的特定术语和短语进行定义是有帮助的。术语“包括”和“包含”以及它们的派生词表示没有限制的包括。术语“或者”是包容性的，意为和/或。短语“与……关联”和“与其关联”以及其派生的短语意味着包括，被包括在内、与……互连、包含、被包含在内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、可与……通信、与……配合、交织、并列、接近、被绑定到或与……绑定、具有、具有……属性，等等。

本申请中的描述不应理解为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须包含在权利要求范围内的基本或关键要素。专利主题的范围仅由所允许的权利要求进行定义。此外，没有任何权利要求旨在援引35u.s.c.§112(f)关于任何所附权利要求或权利要求要素，除非在特定权利要求中明确使用确切的词语“针对”或“用于…的步骤”，其后是识别功能的分词短语。术语的使用，例如(但不限于)权利要求中的“机制”、“模块”、“设备”、“单元”、“组件”、“元件”、“成员”、“设备”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”被理解为并且旨在指相关领域的技术人员已知的结构，如权利要求本身的特征进一步修改或增强的，并且不旨在援引35u.s.c.§112(f)。

虽然本发明就某些实施例和一般相关方法方面进行了描述，但是对本领域技术人员而言，对实施例和方法的各种更改和变更将是显而易见的。因此，示例实施例的上述描述不限定或约束本发明。正如以下权利要求定义，其它修改、替代以及变更也是可能的，而不偏离本发明的精神和范围。