用于重用无线介质以获得高效率wifi的系统和方法_2

文档序号:9439718阅读:来源:国知局
100和图2B的无线通信系统250内采用的用 于在利用载波侦听多址(CSMA)的介质上传送无线消息的过程的流程图。
[0045] 图6B是可W在图1和2B的无线通信系统内采用的无线通信装置的功能框图。
[0046] 图6C是可W在图1的无线通信系统100和图2B的无线通信系统250内采用的用 于确定是否要推迟在利用载波侦听多址(CSMA)的介质上传送无线消息的过程的流程图。
[0047] 图7A是可W在图1的无线通信系统100和图2B的无线通信系统250内采用的用 于在利用载波侦听多址(CSMA)的介质上传送无线消息的过程的流程图。
[004引图7B是可W在图1和2B的无线通信系统内采用的无线通信装置的功能框图。
[0049] 图8A是可W在图1的无线通信系统100和图2B的无线通信系统250内采用的用 于在利用载波侦听多址(CSMA)的介质上传送无线消息的过程的流程图。
[0050] 图8B是可W在图1和2B的无线通信系统内采用的无线通信装置的功能框图。
[0051] 图9A是可W在图1的无线通信系统100和图2B的无线通信系统250内采用的用 于确定是否要退让于无线网络上的消息的过程的流程图。
[0052] 图9B是可W在图1和2B的无线通信系统内采用的无线通信装置的功能框图。
[00閲详细描述
[0054] W下参照附图更全面地描述本新颖系统、装置和方法的各种方面。然而,本公开可 用许多不同形式来实施并且不应解释为被限定于本公开通篇给出的任何具体结构或功能。 确切而言,提供运些方面是为了使本公开将是透彻和完整的,并且其将向本领域技术人员 完全传达本公开的范围。基于本文中的教导,本领域技术人员应领会到,本公开的范围旨在 覆盖本文中公开的运些新颖的系统、装置和方法的任何方面,不论其是独立实现的还是与 本发明的任何其他方面组合实现的。例如,可W使用本文所阐述的任何数目的方面来实现 装置或实践方法。另外,本发明的范围旨在覆盖使用作为本文所阐述的本发明各种方面的 补充或者与之不同的其他结构、功能性或者结构及功能性来实践的装置或方法。应当理解, 本文中所披露的任何方面可W由权利要求的一个或多个要素来实施。
[00巧]尽管本文描述了特定方面,但运些方面的众多变体和置换落在本公开的范围之 内。尽管提到了优选方面的一些益处和优点,但本公开的范围并非旨在被限定于特定益处、 用途或目标。相反,本公开的各方面旨在宽泛地适用于不同的无线技术、系统配置、网络、和 传输协议,其中一些藉由示例在附图和W下对优选方面的描述中解说。详细描述和附图仅 仅解说本公开而非限定本公开,本公开的范围由所附权利要求及其等效技术方案来定义。
[0056] 流行的无线网络技术可包括各种类型的无线局域网(WLAN)。WLAN可被用于采用 广泛使用的联网协议来将附近的设备互连在一起。本文中所描述的各个方面可应用于任何 通信标准,诸如无线协议。
[0057]在一些方面,可使用正交频分复用(OFDM)、直接序列扩频值SS巧通信、OFDM与 DSSS通信的组合、或其他方案来根据高效率802. 11协议传送无线信号。高效率802. 11协 议的实现可用于因特网接入、传感器、计量、智能电网或其它无线应用。有利地,使用此处所 公开的技术来实现高效率802. 11协议的特定设备的各方面可包括允许在同一区域内增加 的对等服务(例如,Miracast、WiFiDirect服务、社交WiFi等)、支持增加的每用户最低吞 吐量要求、支持更多用户、提供改善的室外覆盖和稳定性、和/或消耗比实现其它无线协议 的设备更少的功率。
[0058]在一些实现中,WLAN包括作为接入无线网络的组件的各种设备。例如,可W有两种 类型的设备:接入点("AP")和客户端(也称为站,或"STA")。一般而言,AP可用作WLAN 的中枢或基站,而STA用作WLAN的用户。例如,STA可W是膝上型计算机、个人数字助理 (PDA)、移动电话等。在一示例中,STA经由遵循WiFi(例如,I邸E802. 11协议)的无线链 路连接到APW获得到因特网或到其它广域网的一般连通性。在一些实现中,STA也可被用 作AP。
[005引接入点("AP")还可包括、被实现为、或被称为B节点、无线电网络控制器("RNC")、 演进型B节点、基站控制器("BSC")、基收发机站("BTS")、基站("BS")、收发机功能 ("TF")、无线电路由器、无线电收发机或其他某个术语。
[0060]站"STA"还可包括、被实现为、或被称为接入终端("AT")、订户站、订户单元、移 动站、远程站、远程终端、用户终端、用户代理、用户设备、用户装备或其他某个术语。在一些 实现中,接入终端可包括蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议("SIP")话机、无线本地环路 ("WLL")站、个人数字助理("PDA")、具有无线连接能力的手持式设备、或连接到无线调 制解调器的其他某种合适的处理设备。相应地,本文中所教导的一个或多个方面可被纳入 至IJ电话(例如,蜂窝电话或智能电话)、计算机(例如,膝上型设备)、便携式通信设备、手持 机、便携式计算设备(例如,个人数据助理)、娱乐设备(例如,音乐或视频设备、或卫星无线 电)、游戏设备或系统、全球定位系统设备、或被配置为经由无线介质通信的任何其他合适 的设备中。
[0061]如W上所讨论的,本文中所描述的某些设备可实现例如高效率802. 11标准。此类 设备(无论是用作STA还是AP还是其他设备)可被用于智能计量或者用在智能电网中。此 类设备可提供传感器应用或者用在家庭自动化中。运些设备可取而代之或者附加地用在健 康护理环境中,例如用于个人健康护理。运些设备也可被用于监督W使得能够实现射程扩 展的因特网连通性(例如,供与热点联用)、或者实现机器对机器通信。
[0062] 图1示出其中可采用本公开的各方面的示例性无线通信系统100。无线通信系统 100可按照无线标准(例如高效率802. 11标准)来操作。无线通信系统100可包括与STA 106通信的AP104。
[006引可朗尋各种过程和方法用于无线通信系统100中在AP104与STA106之间的传 输。例如,可W根据0FDM/0FDMA技术在AP104与STA106之间发送和接收信号。如果是 运种情形,则无线通信系统100可W被称为(FDMAFDMA系统。替换地,可W根据码分多址 (CDM)技术在AP104与STA106之间发送和接收信号。如果是运种情形,则无线通信系统 100可被称为CDMA系统。
[0064]促成从AP104至一个或多个STA106的传输的通信链路可W被称为下行链路 值L) 108,而促成从一个或多个STA106至AP104的传输的通信链路可W被称为上行链路 扣L) 110。替换地,下行链路108可W被称为前向链路或前向信道,而上行链路110可W被 称为反向链路或反向信道。
[006引AP104可充当基站并提供基本服务区域度SA) 102中的无线通信覆盖。AP104连 同与AP104相关联的并使用AP104来通信的STA106-起可被称为基本服务集度SS)。 应注意,无线通信系统100可W不具有中央AP104,而是可W作为STA106之间的对等网络 起作用。相应地,本文中所描述的AP104的功能可替换地由一个或多个STA106来执行。
[0066] 在一些方面,STA106可能被要求与AP104相关联W向该AP104发送通信和/ 或从该AP104接收通信。在一方面,用于关联的信息被包括在由AP作出的广播中。为了 接收此类广播,例如,STA106可在覆盖区域上执行宽覆盖捜索。举例而言,捜索还可由STA 106通过W灯塔方式扫过覆盖区域来执行。在接收到用于关联的信息之后,STA106可向AP 104传送参考信号,诸如关联探测或请求。在一些方面,AP104可使用回程服务例如W与更 大的网络(诸如因特网或公共交换电话网(PSTN))通信。
[0067] 在一实施例中,AP104包括AP高效率无线组件(HEWC) 154。APHEWC154可执 行本文描述的操作中的部分或全部W使得能够使用高效率802. 11协议来在AP104和STA 106之间进行通信。APHEWC154的功能性W下参考图2B、3、4、5、6B、7B和8B来更详细地 描述。
[0068] 替换地或补充地,STA106可包括STAHEWC156。STAHEWC156可执行本文描述 的操作中的部分或全部W使得能够使用高频率802. 11协议来在STA106和AP104之间进 行通信。STAHEWC156的功能性W下参考图28、3、4、5、68、78和88来更详细地描述。
[0069] 在某些情况下,一BSA可位于其它BSA附近。例如,图2A示出了其中存在多个无 线通信网络的无线通信系统200。如图2A所示,BSA202AJ02B和202C可W物理地彼此邻 近。尽管BSA202A-C紧密邻近,但是AP204A-C和/或STA206A-H各自可W使用相同的 频谱来进行通信。因此,如果BSA202C中的设备(例如,AP204C)正在传送数据,则在BSA 202CW外的设备(例如,AP204A-B或STA206A-F)可W侦听到介质上的通信。
[0070] 一般而言,使用常规 802. 11 协议(例如,802.lla、802. 1 化、802.llg、802.Iln等) 的无线网络在用于介质接入的载波侦听多址(CSM)机制下操作。根据CSM,设备侦听介质 并且只在介质被侦听到为空闲时进行传输。由此,如果AP204A-C和/或STA206A-H根据 CSMA机制来操作并且BSA202C中的设备(例如,AP204C)正在传送数据,则在BSA202C W外的AP204A-B和/或STA206A-F不可在介质上进行传输,即使运些AP和/或STA是 一不同的BSA的一部分。
[0071] 图2A示出了运一情形。如图2A所示,AP204C正在介质上进行传输。该传输被与 AP204C在相同BSA202C中的STA206G、并被与AP204C在不同的BSA中的STA206A侦 听到。虽然该传输可被定址到STA206G和/或仅仅BSA202C中的STA,但STA206A却可 能直到AP204C(W及任何其它设备)不再在介质上进行传输才能够传送或接收通信(例 如,去往或来自AP204A)。尽管未示出,但同样情况也可适用于BSA202B中的STA20抓-F 和/或BSA202A中的STA206B-C(例如,如果AP204C进行的传输更强W使得其它STA能 够侦听到介质上的传输)。
[0072] 对CSMA机制的使用于是造成低效,因为在一BSAW外的一些AP或STA可能能够在 不干扰该BSA中的AP或STA所进行的传输的情况下传送数据。随着活跃无线设备的数量 持续增长,运类低效可能开始显著地影响网络等待时间和吞吐量。例如,显著的网络等待时 间问题可能出现在公寓楼内,其中每一公寓单元都可包括接入点及相关联的站。事实上,每 一公寓单元都可包括多个接入点,因为住户可拥有无线路由器、具有无线媒体中屯、能力的 视频游戏控制台、具有无线媒体中屯、能力的电视机、能够像个人热点那样工作的蜂窝电话、 和/或类似物。纠正CSMA机制的此类低效于是对于避免等待时间和吞吐量问题和总体用 户不满而言会是至关重要的。
[0073] 运些等待时间和吞吐量问题甚至可W不限于居住区域。例如,多个接入点可位于 机场、地铁站、和/或其它人群密集的公共空间。当前,可W在运些公共空间中提供WiFi接 入,但要收费。如果不纠正CSMA机制造成的此类低效,则无线网络的运营商可能随着收费 和较低的服务质量开始超过任何益处而失去客户。
[0074] 因此,本文描述的高效率802. 11协议可允许设备在使运些低效得W最小化并增 加网络吞吐量的经修改的机制下操作。运一机制W下参考图2B、3和4来描述。高效率 802. 11协议的附加方面W下参考图5-8B来描述。
[0075] 图2B示出了其中存在多个无线通信网络的无线通信系统250。不像图2A的无线 通信系统200,无线通信系统250可W按照本文讨论的高效率802. 11标准来操作。无线通 信系统 250 可包括AP254A、AP254B和AP254C。AP254A可W与STA256A-C进行通信, AP254B可W与STA25抓-F进行通信,而AP254C可W与STA256G-H进行通信。
[0076] 可W将各种过程和方法用于无线通信系统250中的AP254A-C与STA256A-H之 间的传输。例如,可W根据0抑M/0抑MA技术或CDMA技术来在AP254A-C和STA256A-H之 间发送和接收信号。
[0077] AP254A可充当基站并提供BSA252A中的无线通信覆盖。AP254B可充当基站 并提供BSA252B中的无线通信覆盖。AP254C可充当基站并提供BSA252C中的无线通 信覆盖。应当注意,每一个BSA252AJ52B和/或252C可W不具有中央AP254AJ54B或 254C,但相反可允许STA256A-H中的一个或多个之间的对等通信。因此,本文中所描述的 AP254A-C的功能可替换地由STA256A-H中的一个或多个来执行。
[0078] 在一实施例中,AP254A-C和/或STA256A-H包括高效率无线组件。如此处所描 述的,高效率无线组件可使得能够使用高效率802. 11协议来在AP和STA之间进行通信。具 体而言,高效率无线组件可使得AP254A-C和/或STA256A-H能够使用CSMA机制的低效 得W最小化的经修改的机制(例如,使得能够在不会发生干扰的情况下在介质上进行并发 通信)。高效率无线组件W下参考图4来更详细地描述。
[0079] 如图2B所示,BSA252A-C物理地彼此邻近。当例如AP254A和STA25她正在彼 此通信时,该通信可被BSA252B-C中的其它设备侦听到。然而,该通信可能只干扰特定设 备,诸如STA256F和/或STA256G。在CSMA下,AP254B不会被允许与STA256E进行通 信,即使运一通信不会干扰AP254A和STA256B之间的通信。由此,高效率802. 11协议在 经修改的机制下操作,该经修改的机制在能够并发地通信的设备和不能并发地通信的设备 之间进行区分。运一设备归类可由AP254A-C和/或STA256A-H中的高效率无线组件来 执行。
[0080] 在一实施例中,对设备是否能够与其它设备并发地通信的判断基于该设备的位 置。例如,位于BSA边缘附近的STA可能处在使得该STA无法与其它设备并发地通信的状 态或状况。如图2B所示,STA206AJ06F和206G可W是处在其中它们无法与其它设备并 发地通信的状态或状况的设备。同样,位于BSA中屯、附近的STA可能处在使得该STA能够 与其它设备进行通信的状态或状况。如图2所示,STA2068、206(:、2060、2066和20細可^ 是处在其中它们能够与其它设备并发地通信的状态或状况的设备。注意,设备归类不是永 久的。设备可W在处在使其能够并发地通信的状态或状况和处在使其不能够并发地通信的 状态或状况之间转变(例如,设备可W在运动中时、在与新AP进行关联时、在解除关联时等 改变状态或状况)。
[0081] 此外,设备可被配置成基于它们是否是处在与其它设备并发地通信的状态或状况 的设备来有不同的行为。例如,处在使其能够并发地通信的状态或状况的设备可W在相同 的频谱内通信。然而,处在使其不能并发地通信的状态或状况的设备可采用特定技术(诸 如空间复用或频域复用)来在介质上通信。对设备行为的控制可由AP254A-C和/或STA 256A-H中的高效率无线组件来执行。
[0082] 在一实施例中,处在使其不能并发地通信的状态或状况的设备使用空间复用技术 来在介质上通信。
[0083] 在其它实施例中,功率和/或其它信息可W嵌入在由另一设备传送的分组的前置 码内。当在介质上侦听到分组时,处在使其不能并发地通信的状态或状况的设备可W分析 前置码,并基于规则集来决定是否要进行传输。
[0084] 在另一实施例中,处在使其不能并发地通信的状态或状况的设备使用频域复用技 术来在介质上通信。图3示出了可W在图1的无线通信系统100和图2B的无线通信系统 250内采用的频率复用技术。如图3所示,在无线通信系统300内可W存在AP304A、304B、 304C和304D。AP304A、304B、304C和304D中的每一个都可W与不同的BSA相关联并且包 括本文描述的高效率无线组件。
[0085] 作为示例,通信介质的带宽可W是80MHz。在常规802. 11协议下,AP304A、304B、 304C和304D中的每一个W及与每一个相应AP相关联的STA尝试使用整个带宽来进行通 信,运可减少吞吐量。然而,在使用频域复用的高效率802. 11协议下,带宽可被分成四个 20MHz段308、310、312和314(例如,信道),如图3所示。AP304A可W与段308相关联, AP304B可W与段310相关联,AP304C可W与段312相关联,而AP304D可W与段314相 关联。
[0086] 在一实施例中,当AP304A-DW及处在能够与其它设备并发地通信的状态或状况 的STA(例如,在BSA的中屯、
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