在无线网络中同时路由多个数据流的制作方法

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本公开的技术一般地涉及在无线网络中路由数据流，更特别地，涉及通过多条路由在网状网中路由多个数据流。

背景技术：

在现代无线网络中的点对点链路中，广泛利用了多输入多输出(mimo)能力。电路设计方面的进步已使无线网络中的站能够体现先进的信号处理能力，比如多输入多输出(mimo)发送和接收。mimo和多用户(mu)-mimo同时允许多个数据流的发送和接收。

然而，现代网状网中的路由协议不处理从支持mimo的源sta到支持mimo的目的地sta的多个数据流的路由。现有技术的网格协议(比如自组按需距离矢量(aodv))不能利用源sta和目的地sta中的mimo能力来提高数据传输吞吐量。

因而，需要用于发现到目的地的多条路由，以允许在网状网中转发多个独立的空间数据流的方法。本公开的技术提供这种功能，同时克服以前的路由协议的缺点。

技术实现要素：

本公开说明在网状网中通过多输入多输出(mimo)站之间的独立路由，同时路由多个数据流的方法和设备。公开的特征允许通过多条路由从支持mimo的源站(sta)到支持mimo的目的地站(sta)的多个数据流的发送，即使中间的中继sta可能是单输入单输出(siso)sta。

路由协议规定不同的网络sta如何相互通信，从而传播使它们能够在网络(例如，自组网络、网状网等)上的任意两个sta之间选择路由的信息。本公开提供同时通过独立的路由来路由多个数据流的方法和设备。

本文中介绍的技术的优点可包括(但不限于)下述优点：(a)新的路由发现消息格式，扩展路由请求(rreq)和扩展路由回复(rrep)；(b)进行主路径和次路径发现；(c)根据路径上的sta的信号处理能力，调整路径成本度量；(d)识别次路径段相对于主路径的独立性；和(e)根据次路径段相对于主路径的独立性，调整路径成本度量。

本技术聚焦于可应用于无线lan(wlan)、无线个域网(wpan)和室外无线通信的网状连网应用。从而，目标应用广泛，包括(但不限于)：wi-fi似网络、物联网(iot)应用、借助网状连网的数据的回程、具有d2d通信的下一代蜂窝网络、802.11网络等。该技术特别适合与ieee802.11s和ieee802.15.4(zigbee)一起使用。

本公开中有许多术语，其含义通常如下所述。

aodv：自组按需距离矢量，自组无线网络中的数据分组的路由协议。

d2d：设备间通信。

网状网：在网状网拓扑中，各个节点为网络中继数据，所有网格节点在网络中的数据的分发方面进行协同。网状网是一种自组(ad-hoc)(自发、即兴、或即时构建)网络。

mimo：多输入多输出；具有多个数据流的两个设备之间的通信。

mu-mimo：多用户多输入多输出；设备与两个或更多个节点之间的通信，每个节点有一个或多个数据流。

多播：在连网中，是一种在物理层之上的层处实现的一对多形式的组通信，其中信息被同时递送给一组目的地sta。

p2p：当两个或更多个站在不通过独立的控制器/服务器的情况下被连接，并共享资源时，出现对等(p2p)通信。p2p网络可以是adhoc连接。

rreq：路由请求，数据路由协议中用来发现源sta和目的地sta之间的路径的分组。

rrep：路由回复，路由协议中响应rreq而发送的分组。当源sta收到rrep时，它可开始发送数据分组。

siso：单输入单输出；具有单一数据流的两个设备之间的通信。

sta：站；作为与无线媒体(wm)的媒体接入控制(mac)和物理层(phy)接口的可单独寻址实例的逻辑实体。

单播：在连网中，单播是两个sta之间的一对一连接。

在说明书的以下部分中，将说明本技术的其他方面，其中详细的说明用于充分公开本技术的优选实施例，而不是对其加以限制。

附图说明

参考以下附图，将更充分地理解本文中说明的技术，附图只是用于举例说明：

图1是具有多个对等节点的例证无线网络的拓扑图，其中按照本公开的技术的一个实施例确定同时的路由路径。

图2是从源站(sta)到目的地站(sta)的第一和第二路径的发送时间(air-time)图。

图3是按照本公开的技术的一个实施例利用的扩展路由请求(rreq)的数据字段图。

图4是按照本公开的技术的一个实施例利用的扩展路由回复(rrep)的数据字段图。

图5a和图5b是使用按照本公开的技术的实施例利用的图3和图4中所示的扩展rreq和rrep的无线数据路由的流程图-时间线。

图6a和图6b是按照本公开的技术的一个实施例，为确保主无线路由和次无线路由而配置的通信协议的流程图。

图7a和图7b是按照本公开的技术的一个实施例，为在中间节点(sta)处处理扩展路由请求(rreq)而配置的通信协议的流程图。

图8是按照本公开的技术的一个实施例，为在目的地节点(sta)处处理扩展路由请求(rreq)而配置的通信协议的流程图。

图9是按照本公开的技术的一个实施例，为在中间节点(sta)处处理扩展路由回复(rrep)而配置的通信协议的流程图。

图10是按照本公开的技术的一个实施例，为处理在源节点(sta)处接收的扩展路由回复(rrep)而配置的通信协议的流程图。

图11是按照本公开的技术的一个实施例，调整mimo站(sta)的路径成本度量的流程图。

图12是按照本公开的技术的一个实施例，调整独立下一跳站(sta)的路径成本度量的流程图。

图13a-图13c是说明按照本公开的技术的一个实施例，应用路由协议的结果的路由路径图。

图14a-图14e是例示按照本公开的技术的一个实施例，应用路由协议的路由路径图。

图15a和图15b是说明按照本公开的技术的一个实施例的主路由和次路由的确保的消息接发流程-时间线。

图16是按照本公开的技术的一个实施例的单输入单输出(siso)站(sta)的方框图。

图17是按照本公开的技术的一个实施例的单输入单输出(mimo)站(sta)的方框图。

具体实施方式

1.介绍

本公开的技术提供一种在无线网络中，沿着多输入多输出(mimo)站之间的独立路由，同时路由多个数据流的机制。为网络上的各站(sta)之间的通信以及为路由流量提供了新的机制。

2.现有技术的aodv路由的概述

自组按需距离矢量(aodv)是一种通过多跳中继建立端到端通信路由的路由协议。利用aodv，按以下过程确定从源sta到目的地sta的路由。(a)源sta以多播方式发送rreq帧。(b)中间sta以多播方式传播rreq帧。(c)目的地sta以单播方式，向源sta回复以rrep帧，同时记住下一跳sta。(d)中间sta以单播方式，向源sta传播rrep，同时记住下一跳sta。(e)当收到rrep帧时，源sta记住下一跳sta，并通过rreq/rrep握手，使用路由过程开始数据通信。

3.例证拓扑

图1图解说明其中源sta具有mimo能力，并且能够通过空间复用发送两个独立数据流的例证网络拓扑。图中，存在表示为a、b、c、d和e的5个站(sta)，以及从staa到stae的2条路由路径1和2。

在下面的说明中，考虑其中至少一些的sta体现mimo能力的网状网。公开的实施例说明发现从源sta到目的地sta的主路径和次路径的方法。源sta可利用两条路径来同时向目的地发送两个空间数据流。

图2图解说明从源sta到目的地sta的mimo流发送的发送时间(air-time)。对于第一路径14和第二路径16，图示了时间线12上的发送时间，同时描述了路径发现开销时间18。通过沿着两条路径同时发出不同的数据，公开的路由协议可以大大节省发送时间。

4.路由协议的元素

本文中说明的路由协议基于现有技术的aodv路由协议，不过可以利用任何其他网状连网路由协议作为其基础。

图3和图4分别图解说明扩展路由请求(rreq)ie和扩展路由回复(rrep)信息元素(ie)。图3中，如下描述rreq字段：

1:ieid-该源的特定rreq的序列标识符；

2:长度-rreqie的长度；

3:sa-源地址；

4:sseq-与路由关联的源序列号；

5:广播id-按源对每个rreq递增；

6:da-目的地地址；

7:dseq-与路由关联的目的地序列号；

8:路由标记-指示主路由或次路由的标记；和

9:度量-路径成本度量。

图4中，路由回复(rrep)ie的字段如下：

1:ieid-该目的地的特定rrep的序列标识符；

2:长度-rreqie的长度；

3:sa-源地址；

4:da-目的地地址；

5：dseq-与路由关联的目的地序列号；

6:路由标记-指示主路由或次路由的标记；

7：有效期-路由有效的时间；

8:度量-路径成本度量。

在这两个元素中，都增加了新的消息；路由标记。路由标记是指示扩展rreq或rrepie的主路由或次路由的1比特信息。

另外，与任何信息元素一样，对于该扩展rreq和扩展rrep使用不同的ieid。这使接收这些分组的任何sta都可以从现有技术的aodv协议的(常规)rreq和rrep分组中识别它们。

5.路由协议说明

5.1.协议操作的概述

图5a和图5b图解说明作为利用扩展rreq/rrep格式的这种路由的例子30的时间线。显示了源sta32、中间sta34和目的地sta36的操作。协议由源sta32触发。如果源sta具有多个空间数据流(方框38)，那么它通过广播其路由标记被设定为主路由的扩展rreq(方框40)，开始路由协议。除了归因于mimo能力的路径度量成本调整之外，在源sta、目的地sta和中间sta(可能的中继)处的主路由的规则遵循基准路由协议的规则，在本例证实施例中，所述基准路由协议例如(但不限于)是aodv。

在方框42，作为支持mimo的中间节点将合理地权衡其路径成本，并将主rreq传播给目的地sta36(方框44)，目的地sta36选择主路径，并向源回送rrep(方框46)，该rrep被中间sta34拾取，中间sta34把rrep传播给源sta32(方框48)。

在主路由被确保之后(方框50)，源sta通过广播其路由标记被设定为次路由的扩展rreq(方框50)，触发次路由的路径发现。中间sta和目的地sta将不同地处理次rreq。它们采用鼓励以下行为的某些规则。(a)包括主路由和次路由上的mimosta，以便能够利用先进的物理层mimo通信方式，比如空间复用和mu-mimo。(b)发现与主路由不交叠的端到端路由。

图中，中间sta运行改进的aodv，并针对mimo能力和次独立性进行成本调整(方框52)(图5b)，随后将该次rreq传播给目的地sta36(方框54)，目的地sta36评估次路由路径成本(方框56)，选择次路径，并发送rrep(方框56)，该rrep从中间sta被传播给源sta(方框58)，源sta确保次路由(方框60)。在确保次路由之后，源sta通过主路径和次路径，发送两个独立的数据流(方框62)。从而，当确保主路由，并且可能确保次路由时，源sta可同时在两条路由上发送数据。

应意识到的是不保证存在独立于主路由的次路由。

5.2路径发现

图6a-图10图解说明基于aodv路径发现的改进的路径发现机制的例证实施例。所述改进被配置成使路由协议能够发现独立的主路由和次路由。

在图6a和图6b中，表示了确保主路由和次路由的源sta逻辑(编程流程)的例证实施例70。处理始于方框72，随后源sta排队接收预定给不在其邻居的列表中的目的地的分组(方框74)。检查该源sta是否支持mimo(方框76)。如果源sta不支持mimo，那么处理退回到常规的路由协议(方框78)。否则，如果源sta支持mimo，那么把mimo能力信息包含在rreq中(方框80)，向邻居(中间节点)发送主rreq(方框82)，随后接收并处理其rrep响应(方框84)，从而源sta确保到目的地的主路由(方框86)。检查目的地是否支持mimo(方框88)，如果否，那么向主路由中的下一跳发送单一数据流(方框90)，之后，协议终止(方框92)。否则，如果检查指示目的地支持mimo(方框88)，那么向相邻节点发送次rreq(方框94)。关于rrep的接收，进行检查(方框96)(图6b)。如果未收到该响应，那么执行转移到方框98，只有一个流从源sta被发送给下一跳，然后操作结束(方框100)。否则，如果在方框96正确收到rrep，那么确保到目的地的次路由(方框102)。检查该次路径的下一跳是否和主路径相同(方框104)。如果它们是相同的路径，那么源sta以mimo模式，向下一跳发送两个数据流(方框110)，从而完成通信(方框112)。否则，如果在方框104，发现下一跳与主路径不同，那么源sta以dlmu-mimo模式，同时向主路由和次路由的下一跳发送两个数据流(方框106)，从而完成通信(方框108)。

应注意的是对于带有主路由标记的rreq，该rreq被视为现有技术的aodv。唯一的例外是当接收扩展rreq的中间sta支持mimo时，它如前所述地合理权衡链路成本。

在图7a和图7b中，表示在中间节点处处理rreq的逻辑(编程流程)的例证实施例130。应意识到的是该编程被配置成按不同的模式(源、中间、目的地)进行操作，取决于它在当前通信上下文中扮演什么角色。处理始于方框132，在方框134，接收rreq分组，随后在方框136，处理rreq分组的内容。在方框138，判定sa、da、id和rreq路由标记是否与前一rreq相同。如果该数据相同，那么在方框140，rreq被视为冗余，并被丢弃(方框142)(图7b)，之后处理终止(方框144)。否则，如果该数据不同，那么执行转移到方框146，在方框146，对mimo能力进行检查。如果具有mimo能力，那么执行转移到方框148，调整mimosta的路径成本，之后向相邻sta广播rreq(方框150)(图7b)，以完成处理(方框144)。图11中更详细地表示了方框148的处理。如果mimo不可用，那么执行方框152，以检查rreq路由标记是否被设定为主路由。如果被设定为主路由，那么更新路径成本度量(方框154)，执行转移到方框150，以向相邻sta广播该rreq，并完成处理(方框144)。否则，如果方框152判定rreq路由标记未被设定为主路由，那么执行方框156，以判定是否收到具有相同的sa、da和bcid的前一rrep。如果先前未收到匹配的rrep，那么执行方框162(图7b)，调整独立的下一跳的路径成本，之后在方框150，向相邻sta广播该rreq(方框150)，随后完成处理(方框144)。图12中更详细地表示了方框162的处理。否则，如果在方框156，未发现匹配的rrep，那么执行转移到方框158(图7b)，在方框158，取回关于具有相同sa、da和bcid的rrep之前被发送给的sta的信息。随后检查是否从具有相同sa、da和bcid的rrep被发送给的sta收到rreq。如果未发现对应的rreq，那么执行转移到方框162，以调整独立的下一跳的路径成本，之后在方框150，向相邻sta广播该rreq，以完成处理(方框144)。否则，如果方框160判定rreq匹配rrep，那么执行转移到方框142，该请求被丢弃，随后处理完成(方框144)。

鉴于上面所述，注意一些处理应用于具有次路由标记，具有相同的源sta地址(sa)、目的地sta地址(da)和广播id的扩展rreq。在上面要指出的是中间sta应用了以下规则。(a)如果sta支持mimo，那么它合理地权衡链路成本，并转发扩展rreq。(b)如果sta支持siso，那么它检查它是否已在主路由上。这可通过检查它是否收到具有相同的源sta地址(sa)、目的地sta地址(da)和广播id，但是具有主路由标记的扩展rrep来实现。(c)如果sta在主路由上，那么扩展rreq被丢弃；否则，考虑到路径独立性，合理地权衡链路成本，并广播扩展rreq。

图8中，图解说明在目的地节点处处理rreq的逻辑(编程流程)的例证实施例170。在该流程图中，当收到具有次路由标记的扩展rreq时，目的地sta在主路由成本和次路由成本之间，进行成本比较。执行前面的步骤设置从目的地到源的反向路径。

处理始于方框172，接收并处理rreq分组(方框174)。检查该rreq是否是扩展rreq(方框176)。如果不是扩展rreq，那么执行方框180，以准备并发送常规rrep，随后处理终止(方框192)。否则，在方框178，处理扩展rreq，在方框178，进行检查，以判定该sta是否支持mimo。如果该sta不支持mimo，那么执行转移到方框180，准备并发送常规rrep，随后处理终止(方框192)。否则，如果该sta支持mimo，那么检查rreq路由标记(方框182)，以判定是否是主路由。如果是主路由，那么执行转移到方框184，取回主路由成本，随后转移到准备并发送扩展rrep分组(方框190)，之后处理终止(方框192)。否则，如果方框182判定未设定主路由标记，那么执行方框186，以取回主路由成本和次路由成本，之后在判定方框188，判定次路由成本与主路由成本之比是否超过成本阈值。如果未超过所述阈值，那么执行方框190，以准备并发送扩展rrep分组，之后处理终止(方框192)。如果在方框188，发现超过所述阈值，那么进行方框194，以把次路由记录为不可靠，然后丢弃rreq分组(方框196)，之后处理终止(方框192)。

图9中图解说明在中间节点处，处理rrep的逻辑的例证实施例210。执行始于方框212，在方框214，接收rrep分组，之后在方框216，处理其ieid字段。在方框218，检查rrep是否是扩展rrep。如果不是扩展rrep，那么进行方框220，转发常规rrep，之后执行终止(方框222)。否则，如果是扩展rrep，那么执行从方框218转移到方框224，在方框224，发出扩展rrep，之后执行终止(方框226)。从而从上面可以看出，为了设置转发路径，扩展rrep通过主路由和次路由上的中间sta从目的地传播到源。

图10中图解说明在源sta处处理rrep的逻辑的例证实施例230。执行始于方框232，在方框234，接收rrep分组，之后在方框236，处理该rrep分组的ieid字段，随后在方框238，检查是否是扩展rrep。如果不是扩展rrep，那么执行方框240，源sta准备单一数据流发送，之后执行终止(方框242)。否则，对于扩展rrep，那么执行方框244，以检查路由标记是否被设定为主路由。如果路由标记未被设定为主路由，那么执行方框246，源sta开始准备两数据流发送，之后执行终止(方框248)。否则，如果rrep路由标记被设定为主路由，那么执行从方框244转移到方框250，在方框250，对于具有次路由标记的rrep，设定计时器，然后等待具有次路由标记的该rrep(方框252)，之后执行终止(方框254)。从而，上面可以看出当收到主扩展rrep时，源sta设定计时器，等待次扩展rrep。如果计时器到期，但源sta未收到次扩展rrep，那么源sta只在主路由上发送数据。如果源sta收到次扩展rrep，那么它可在两条路由上同时发送数据。

5.3路径度量调整

5.3.1针对mimo能力的路径调整

图11图解说明用于公开的高级信号处理能力(比如mimo体系结构)的逻辑的例证实施例270，该逻辑被配置成在转发rreq之前合理地调整路径成本。执行始于方框272，在方框274，利用mimo因子α加权路径成本度量l。在该流程图中，值l被认为是mimosta和前一跳sta(它可能是siso或mimo)之间的本地链路成本，p是在接收的rreq中报告的累积转发路径成本。在方框276，接收接收的路径成本度量p，之后在方框278，更新本地路径成本。由mimosta把路径成本度量更新为p″＝p+l*α，其中0<α<1是mimo路径调整因子。例如，当α＝1/4时，并且假定p＝30，l＝10，按照本协议例子，结果为p″＝30+(10/2)＝35。与上述相对照，在现有技术的路由协议中，p″会等于30+10＝40。

应意识到的是赋予α的值是设计选择。不过，对于具有两个流的mimo节点，α＝0.5是合理的默认选择。另外，在处理主路由标记或次路由标记时，α可被选择成具有相同的值或者略微不同的值。例如(但不限于)，对于主路由和次路由，α被选择成相同。另一种实现可把α＝0.9应用于主路由，把α＝0.1应用于次路由，以致sta鼓励次路由使用该链路。

在路由路径中的每个节点(无论是siso还是mimo)处的路径调整的一般方程为

其中q是转发路径总成本，s是该路径上的siso节点的集合，m是mimo节点的集合，l是单一链路成本，α是mimo路径调整因子。

5.3.2针对独立路由的路径调整

如前所述，本实施例的核心是使得能够同时发现主路径和次路径。为了确保独立于主路径的次路径，认识到它们不是主路径的一部分的中间sta采取本地化操作。类似于mimo路径调整，在转发rreq之前，sta会以合理的方式调整路径成本。在下面的段落中，利用把链路成本从l降低到l*β(其中β<1)的独立路由调整因子β，说明这种合理的方式。链路成本的合理权衡从而挑选与主路径上的sta的具有相同链路成本的路径相比的路径，从而强调脱离主路径的这些路径。

图12图解说明用于更新独立跳的路径成本度量的上述逻辑的例证实施例290。执行始于方框292，在方框294，利用mimo因子加权本地成本度量。独立路由调整因子被称为β，满足条件β<1。随后在方框296，到该点的路径成本度量被接收为值p。随后在方框298，路径成本度量被确定，随后由中间sta更新(方框300)，如果满足独立条件的话，之后处理终止。在方框298，路径成本度量被更新为：

p″＝p+l*β.

5.3.3主路由和次路由的成本的比较

当目的地sta收到路由标记被设定为主路由的扩展rreq时，它会挑选成本最低的路径，并将其指定为主路径。同样当它收到具有次路由标记的扩展rreq时，它会挑选成本最低的路径，并将其指定为次路径。不过，在某些情形下，候选次路由的路径成本会比主路由的成本差得多。如果情况是这样，那么会认为沿着候选次路由的数据发送会不可靠，从而引起分组丢失。为了检测这种情况，本公开的至少一个实施例提供一种如图8中所示，比较主路由和候选次路由的路径成本的方法。在目的地sta处的这一点的判定可以用以下伪代码表述：

其中r是候选次路由的成本，q是由目的地sta先前记录的主路由成本，γ是路由阈值因子，满足γ>1。例如，γ＝1.5意味如果候选次路由成本比主路由成本高150％，那么将不使用次路由，将通过主路由，路由数据。

5.4数据发送

一旦源sta处理接收的扩展rrep分组，就可开始数据发送。对于本文中说明的协议，以下是可能出现的不同的数据发送情形。(a)源sta未收到主扩展rrep或次扩展rrep。不安排任何数据发送，并建立新的路径发现过程。(b)源sta收到主扩展rrep，但是未收到次扩展rrep。只在主路由上发送数据。(c)源sta既收到主扩展rrep，又收到次扩展rrep。在主路由和次路由上，同时发送数据。

主路由和次路由上的数据的同时发送是通过协议栈的不同层(具体地l1至l3)之间的层1至层3协同进行的。例如，如果下一跳sta(支持mimo的sta)对两条路由来说是相同的，那么应用空间复用mimo技术。另一方面，如果主路由和次路由的下一跳sta不同，那么对于数据发送，可以利用mu-mimo技术。

图13a-图13c图解说明在网状网上应用设计的路由协议的结果。在本例中，一些sta可能参与主路由和次路由这两者的数据发送。路由选择基于嵌入rrep中的聚合路径度量，并且基于网络sta的mimo能力。在图13a中，表示了具有混合的表示成实心圆a、b和e的支持mimo的sta，和表示成空心圆c、d的只支持siso的sta的网状网。

在图13b中，按路由选择规则表示了映射，其中支持mimo的sta可同时存在于两条(或更多条)路由中。最上面的一行描述了所有的sta，中间的主路由被表示成a、b、c和e，而最下面的次路由被表示成a、b、d和e。

在图13c中，从a到e例示了可把两个独立的数据流从源sta运送到目的地sta的路由。主路由被描述成实线，而次路由被表示成虚线。要注意的是支持mimo的stab同时接收和发送两个数据流。

图14a-图14e图解说明在网状网上应用路由协议。网络包含或者支持siso或者支持mimo的sta。应意识到本公开的技术也可应用于siso、mimo的各种变体，以及它们的组合，而不脱离本公开。当应用提出的路由协议时，可同时在两条路由中发生数据发送。应意识到在本例中，利用了3种mimo技术，即，空间复用、下行链路(dl)mu-mimo和上行链路(ul)mu-mimo。下面提供同时路由多个数据流的例子。图14a图解说明网络中的sta(staa、b、c、d、e和f)之间的双向链路。在图14b中，表示了从源到目的地的一些可能的独立路由。要指出的是从staa到stab的链路可利用mimo发送(双划符号)。在图14c中，表示了按现有技术的路由协议选择的主路由。在图14d中，表示了按在本公开的技术的当前实施例中说明的规则选择的次路由。在图14e中，按照本公开的技术的一个实施例，表示了通过主路由和次路由的同时数据发送。可以看出一条路径a-b利用mimo，而从stab到d，以及b到c的两条路径利用下行链路(dl)多用户(mu)mimo，而从stae到f，以及从d到f的两条接收路径被视为上行链路(ul)多用户(mu)mimo。这些先进技术的使用，以及通过两条路径同时路由独立的数据流显著改善网络吞吐量。

应意识到本公开的技术可以用在不一定利用mu-mimo的系统上；例如，当下一跳sta也支持mimo，并且主路径和次路径交叠时。

图15a和图15b表示为实现如在图14a-图14e中所示的网状网拓扑中的数据通信的3个阶段(包括主路径发现、次路径发现和最终数据发送)而需要的消息接发。图14a-图14e中所示的sta在该图的顶部被列举为(staa-staf)，而基本操作列举在该图的左侧，表示多个空间数据流312、主路由发现314、次路由发现316和数据发送318。当收到多个空间数据流时，staa把rreq发给其相邻sta，表示成rreq发给stab(320)，以及把rreq发给stac(322)。当收到rreq时，stac向其邻居发出设定有主路由标记的中间rreq广播，特别地，把rreq发给stab(324)，把rreq发给stae(326)，和把rreq发回给staa(328)。类似地，stab向其邻居发出设定有主路由标记的中间rreq广播，特别地，把rreq发给stac(330)，把rreq发给stad(334)，以及把rreq回送给staa(332)。中间节点stad把rreq发给其相邻stab(336)，和把rreq发给其相邻staf(338)。中间节点stae把rreq发给其相邻stac(342)，和把rreq发给其相邻staf(340)。目的地节点staf沿着该从staf到stad的所选主路由，用rrep回复rreq(334)，随后，stad把rrep发给stab(346)，stab把rrep发回给staa(348)，staa将此记录为主路由。

现在开始次路由发现。在次路由标记被设定的情况下，staa把rreq发给stab和c(350，352)。中间stab发出rreq(354、356、358)。类似地，中间stac发出rreq(360、362和364)(图15b)。类似地，中间stae发出rreq(366和368)。随后目的地staf在选择的次路由上，向stae单播下一跳rrep(370)。stae把rrep发给stac(372)，stac把rrep发给stab(374)，stab把rrep发给staa，staa记录该次路径以供使用。

数据发送阶段开始于sta沿着主路由和次路由进行发送(378)。中间stab沿着主路由，把数据发给stad(382)，并沿着次路由，把数据发给stac(380)。stad把数据发给staf(386)，从而完成主路由。stac在次路由上把数据发给stae(384)，stae向staf发出数据(388)，从而完成次路由。该图从而指示主路径和次路径两者的发现，以及沿着两条路由的发送的步骤。

图16图解说明为按照本公开的技术工作而配置的单输入单输出(siso)站(sta)的例证实施例390。数据线392通过与总线396的连接394，从源/接收端设备连接到存储器398、控制器402、tx数据处理器400和rx数据处理器404。所示的调制器/解调器(mod/demod)406具有调制器408和解调器410，并耦接到具有天线414的空间处理器412。tx数据处理器被耦接，以便通过调制器408输出，而rx数据处理器404被耦接，以便从解调器410输入。

要注意的是控制器访问存储器，向tx数据处理器提供控制信号，以从数据接收端访问比特位(bitsbit)，和进行原始数据的加扰、编码、交织，以及到数据符号的映射，或者向rx处理器提供控制信号，以解映射接收的数据符号，和进行解交织、解码和解扰操作。调制器处理数字符号，并调制成模拟符号。解调器接收模拟符号，并解调成数字符号。

图17图解说明为按照本公开的技术工作而配置的多输入多输出(mimo)站(sta)的例证实施例430。数据线432通过与总线436的连接434，从源/接收端(sink)设备连接到存储器438、控制器442、tx数据处理器440和rx数据处理器444。鉴于存在多个输入和输出，tx数据处理器440耦接到控制器442和tx空间处理器446两者。类似地，rx数据处理器耦接到控制器442，从rx空间处理器448接收数据。多个mod/demod设备450a-450n耦接到具有多个天线458的模拟空间处理器456。mod/demod设备450a-450n中的各个调制器452a–452n从tx空间处理器456接收tx输入。按照相似的方式，mod/demod设备450a-450n中的各个解调器454a–454n从模拟空间处理器456接收rx输入，所述rx输入被传送给rx空间处理器448。

要注意的是控制器、调制器和解调器进行与关于上述实施例说明的相同基本功能。tx空间处理器进行空间流的空间预编码和空间映射，以匹配发送链。rx空间处理器进行从不同的接收链接收的空间流的空间解映射，然后进行空间解码。

在本公开的技术中说明的增强可以容易地在各种无线通信设备中实现。还应意识到无线数据通信设备一般被实现成包括一个或多个计算机处理器设备(例如，cpu、微处理器、微控制器、计算机允许的asic等)，和保存指令的关联存储器(例如，ram、dram、nvram、flash、计算机可读介质等)，从而保存在存储器中的编程(指令)在处理器上被执行，以进行本文中说明的各种处理方法的步骤。

还要意识到这些计算系统中的计算机可读介质(保存指令的存储器)是“非临时性的”，包括任意和所有形式的计算机可读介质，唯一的例外是临时性的传播信号。因而，公开的技术可包含任意形式的计算机可读介质，包括随机存取的计算机可读介质(例如ram)、需要定期刷新的计算机可读介质(例如dram)、随着时间退化的计算机可读介质(例如，eeprom、磁盘介质)，或者只短时间和/或只在有电的情况下保存数据的计算机可读介质，唯一的限制是术语“计算机可读介质”不适用于临时性的电子信号。

可参考按照本技术的实施例的方法和系统的流程图，和/或也可被实现成计算机程序产品的过程、算法、步骤、操作、公式或其他计算描述，说明本技术的实施例。在这方面，流程图的各个方框或步骤，和流程图中的方框(和/或步骤)的组合，以及任意过程、算法、步骤、操作、公式或计算描述可用各种装置，比如硬件、固件和/或包括体现在计算机可读程序代码中的一个或多个计算机程序指令的软件实现。会意识到任何这样的计算机程序指令可由一个或多个计算机处理器(包括(但不限于)通用计算机或专用计算机，或者其他可编程处理设备)执行，以产生机器，以致在计算机处理器或其他可编程处理设备上执行的计算机程序指令形成用于实现指定的功能的装置。

因而，本文中说明的流程图的方框，以及过程、算法、步骤、操作、公式或计算描述支持用于进行指定功能的装置的组合、进行指定功能的步骤的组合、和进行指定功能的计算机程序指令，比如体现在计算机可读程序代码逻辑装置中的计算机程序指令。还要明白本文中说明的流程图的各个方框，以及任意过程、算法、步骤、操作、公式或计算描述，和它们的组合可利用进行指定功能或步骤的基于专用硬件的计算机系统，或者专用硬件和计算机可读程序代码的组合实现。

此外，这些计算机程序指令(比如体现在计算机可读程序代码中的计算机程序指令)也可被保存在一个或多个计算机可读存储器或存储器设备中，所述计算机可读存储器或存储器设备可指令计算机处理器或其他可编程处理设备以特定方式工作，以致保存在计算机可读存储器或存储器设备中的指令产生制成品，所述制成品包括实现在流程图的方框中指定的功能的指令装置。计算机程序指令也可由计算机处理器或者其他可编程处理设备执行，以使得在计算机处理器或其他可编程处理设备上进行一系列的操作步骤，从而产生计算机实现的处理，以致在计算机处理器或其他可编程处理设备上执行的指令提供用于实现在流程图的方框、过程、算法、步骤、操作、公式或计算描述中指定的功能的步骤。

另外要意识到这里使用的术语“编程”或“可执行程序”指的是可由一个或多个计算机处理器执行，从而进行本文中说明的一种或多种功能的一个或多个指令。指令可体现在软件中，体现在固件中，或者体现在软件和固件的组合中。指令可在设备本地被保存在非临时性介质中，或者可被远程保存，比如保存在服务器上，或者所有或一部分的指令可被本地保存和远程保存。远程保存的指令可依据用户发起，被下载(推送)到设备，或者基于一个或多个因素被自动下载(推送)到设备。

另外要意识到这里使用的术语处理器、计算机处理器、中央处理器(cpu)和计算机是同义地使用的，以表示能够执行指令，和与输入/输出接口和/或外设通信的设备，并且术语处理器、计算机处理器、cpu和计算机意图包含单个或多个设备、单核和多核设备、以及它们的变体。

根据本文中的说明，要意识到本公开包含多个实施例，所述多个实施例包括(但不限于)以下实施例：

1.一种无线通信设备，包括：(a)配置成与其他无线通信站无线通信的无线通信电路；(b)耦接到所述无线通信电路的计算机处理器；和(c)保存可由所述计算机处理器执行的指令的非临时性计算机可读存储器；(d)其中当由计算机处理器执行时，所述指令执行步骤，包括：(d)(i)利用路由协议，与其他无线通信站通信；(d)(ii)通过中间无线通信站，在与目的地无线通信站建立通信时，进行主路径发现和次路径发现；(d)(iii)通过中间站确定次路径段不是主路径的一部分，并调整路径成本度量，以确保所述次路径独立于所述主路径；和(d)(iv)同时在主路径和次路径上发送数据。

2.按照任意前述实施例的设备，其中当由计算机处理器执行时，所述指令被配置成使中间无线通信站响应路径上的无线通信站的信号处理能力，调整路径成本度量。

3.按照任意前述实施例的设备，其中所述路由协议是自组按需距离矢量(aodv)路由协议的扩展。

4.按照任意前述实施例的设备，其中当由计算机处理器执行时，所述指令被配置成响应利用发给相邻站的扩展路由请求(rreq)和路由回复(rrep)信息元素，在与目的地无线通信站建立通信时，进行主路径发现和次路径发现。

5.按照任意前述实施例的设备，其中当由计算机处理器执行时，所述指令被配置成利用所述扩展路由请求(rreq)和路由回复(rrep)信息元素，所述扩展路由请求(rreq)和路由回复(rrep)信息元素包含将它们与常规(非扩展)路由请求(rreq)和路由回复(rrep)区分开来的不同的扩展标识符，并且都包含指示主路由路径和次路由路径之间的选择的路由标记。

6.按照任意前述实施例的设备，其中当由计算机处理器执行时，所述指令被配置成当无线通信电路作为缺少多输入多输出(mimo)能力的源无线通信站工作时，利用常规的路由请求(rreq)。

7.按照任意前述实施例的设备，其中当由计算机处理器执行时，所述指令被配置成如果判定目的地无线通信站不具有多输入多输出(mimo)能力，那么只沿着主路由路径发送数据。

8.按照任意前述实施例的设备，其中当由计算机处理器执行时，所述指令被配置成按不同的模式工作，包括源无线通信站、中间无线通信站和目的地无线通信站，取决于所述设备在当前通信上下文中履行什么角色。

9.按照任意前述实施例的设备，其中所述无线通信电路包括单输入单输出(siso)无线通信电路。

10.按照任意前述实施例的设备，其中所述单输入单输出(siso)无线通信电路包括：(a)接收源数据，按照路由协议处理源数据，以便发送的发送器数据处理器；(b)接收来自所述发送器数据处理器的数字输出，将其转换成模拟tx信号的调制器；(c)耦接到多个天线，并被配置成接收所述模拟tx信号，并把所述模拟tx信号耦接到多个天线，以便无线发送的模拟空间处理器；(d)接收来自所述模拟空间处理器的模拟输入，把所述模拟输入转换成数字信号的解调器；和(e)接收来自所述解调器的数字信号，并生成接收端(sink)数据流，以便输出的接收器数据处理器。

11.按照任意前述实施例的设备，其中所述无线通信电路包括多输入多输出(mimo)无线通信电路。

12.按照任意前述实施例的设备，其中所述多输入多输出(mimo)无线通信电路包括：(a)接收源数据，按照路由协议处理源数据，以便发送的发送器数据处理器；(b)把来自所述发送器数据处理器的输出空间转换成空间输出的发送器空间处理器；(c)多个调制器，每个调制器接收空间输出之一，并将其转换成模拟tx信号；(d)耦接到多个天线，并被配置成接收来自所述多个调制器中的每一个的所述模拟tx信号，并将所述模拟tx信号耦接到多个天线，以便无线发送的模拟空间处理器；(e)接收来自所述模拟空间处理器的模拟输入，将其转换成数字接收器信号的多个解调器；(f)接收来自所述多个解调器的数字接收器信号，并把它们空间处理成数字数据输出的接收器空间处理器；和(g)接收来自所述接收器空间处理器的数字数据输出，从所述数字数据输出生成接收端数据流，以便输出的接收器数据处理器。

13.按照任意前述实施例的设备，其中所述设备用在从一组无线通信应用中选择的通信应用中，所述一组无线通信应用包括下述应用：无线局域网(wlan)、无线个域网(wpan)、无线多跳中继网络、对等(p2p)通信、室外无线通信、wi-fi网络、物联网(iot)应用、借助网状连网的数据的回程、具有d2d通信的下一代蜂窝网络、802.11网络和zigbee。

14.一种无线通信设备，包括：(a)配置成与其他无线通信站无线通信的无线通信电路；(b)耦接到所述无线通信电路的计算机处理器；和(c)保存可由所述计算机处理器执行的指令的非临时性计算机可读存储器；(d)其中当由计算机处理器执行时，所述指令执行步骤，包括：(d)(i)利用路由协议，与其他无线通信站通信；(d)(ii)通过中间无线通信站，在与目的地无线通信站建立通信时，进行主路径发现和次路径发现；(d)(iii)其中在与目的地无线通信站建立通信时，进行主路径发现和次路径发现是对利用发给相邻站的扩展路由请求(rreq)和路由回复(rrep)信息元素的响应，其中所述扩展路由请求(rreq)和路由回复(rrep)信息元素包含指示主路由路径和次路由路径之间的选择的路由标记；(d)(iv)通过中间站确定次路径段不是主路径的一部分，并调整路径成本度量，以确保所述次路径独立于所述主路径；和(d)(v)同时在主路径和次路径上发送数据。

15.按照任意前述实施例的设备，其中当由计算机处理器执行时，所述指令还被配置成当无线通信电路作为缺少多输入多输出(mimo)能力的源无线通信站工作时，利用常规的路由请求(rreq)。

16.按照任意前述实施例的设备，其中当由计算机处理器执行时，所述指令还被配置成如果判定目的地无线通信站不具有多输入多输出(mimo)能力，那么只沿着主路由路径发送数据。

17.按照任意前述实施例的设备，其中当由计算机处理器执行时，所述指令被配置成按不同的模式工作，包括源无线通信站、中间无线通信站和目的地无线通信站，取决于所述设备在当前通信上下文中履行什么角色。

18.按照任意前述实施例的设备，其中所述无线通信电路包括单输入单输出(siso)无线通信电路，所述单输入单输出(siso)无线通信电路包括：(a)接收源数据，按照路由协议处理源数据，以便发送的发送器数据处理器；(b)接收来自所述发送器数据处理器的数字输出，将其转换成模拟tx信号的调制器；(c)耦接到多个天线，并被配置成接收所述模拟tx信号，并把所述模拟tx信号耦接到多个天线，以便无线发送的模拟空间处理器；(d)接收来自所述模拟空间处理器的模拟输入，把所述模拟输入转换成数字信号的解调器；和(e)接收来自所述解调器的数字信号，并生成接收端(sink)数据流，以便输出的接收器数据处理器。

19.按照任意前述实施例的设备，其中所述无线通信电路是多输入多输出(mimo)无线通信电路，所述多输入多输出(mimo)无线通信电路包括：(a)接收源数据，按照路由协议处理源数据，以便发送的发送器数据处理器；(b)把来自所述发送器数据处理器的输出空间转换成空间输出的发送器空间处理器；(c)多个调制器，每个调制器接收空间输出之一，并将其转换成模拟tx信号；(d)耦接到多个天线，并被配置成接收来自所述多个调制器中的每一个的所述模拟tx信号，并将所述模拟tx信号耦接到多个天线，以便无线发送的模拟空间处理器；(e)接收来自所述模拟空间处理器的模拟输入，将其转换成数字接收器信号的多个解调器；(f)接收来自所述多个解调器的数字接收器信号，并把它们空间处理成数字数据输出的接收器空间处理器；和(g)接收来自所述接收器空间处理器的数字数据，从所述数字数据生成接收端数据流，以便输出的接收器数据处理器。

20.一种站之间的无线通信的方法，包括：(a)利用控制具有发送器和接收器的无线通信电路的路由协议，与其他无线通信站通信；(b)通过中间无线通信站，在与目的地无线通信站建立通信时，进行主路径发现和次路径发现；(c)通过中间站确定次路径段不是主路径的一部分，并调整路径成本度量，以确保所述次路径独立于所述主路径；和(d)同时在主路径和次路径上发送数据。

尽管本文中的说明包含许多细节，不过这些细节不应被理解成限制本公开的范围，而应被理解成仅仅提供目前优选的实施例中的一些实施例的例示。于是，要意识到本公开的范围完全包含对本领域的技术人员来说显然的其他实施例。

在权利要求书中，单数地引用某个要素并不用来意味“唯一的一个”，除非明确地这样说明，而是意味“一个或多个”。公开的实施例的各个要素的为本领域的普通技术人员已知的所有结构等同物和功能等同物通过引用被明确地包含在本文中，并旨在被权利要求所包含。此外，本公开中的元件、组件或方法步骤都不意图奉献给公众，不论所述元件、组件或方法步骤是否被明确地记载在权利要求书中。这里的权利要求要素不应被解释成“装置+功能”要素，除非利用短语“用于…的装置”明确地记载该要素。这里的权利要求要素不应被解释成“步骤+功能”要素，除非利用短语“用于…的步骤”明确地记载该要素。