基于虚拟时分多址在无线个人区域网中空间重用的技术

摘要

本发明的名称为基于虚拟时分多址在无线个人区域网中空间重用的技术，其实施例提供了一种方法，该方法包括通过在无线个人区域网中使用虚拟时分多址(TDMA)技术配置用于特定重用的收发信机，其允许另外的无干扰收发信机与所述收发信机执行并发传输。

说明书

技术领域

本发明涉及无线个人区域网，更具体来说涉及基于虚拟时分多址在无线个人区域网中进行空间重用的技术。

背景技术

在60GHz频段内的7GHz的非授权频谱的可用性提供了几千兆位室内无线个人区域网(WPAN)的可能性。需要大带宽的应用包括无压缩高清(HD)视频流、来自于机场问讯处(airport kiosk)(Sync&Go)的快速文件下载和无线显示与对接，仅举几例。因为所需数据率远远超过现有家庭网络的能力，因此这些现有家庭网络解决方案(IEEE 802.11a/b/g/n和WiMedia UWB)不能支持这些应用。

由于氧吸收和短波长引起的毫米波通信链路的固有隔离，因此毫米波通信链路比更低频率(例如：2.4GHz和5GHz频带)处通信链路更不鲁棒，其中氧吸收使信号在长距离上衰减，而短波长提供了通过如墙或天花板等障碍物的高衰减。因此，设计用于60GHz频带的高数据率无线电系统的最大挑战之一是由于在无线电传播期间高路径损耗引起的有限的链路预算。一方面，优选地将定向天线用于高速点对点数据传输。另一方面，通常使用覆盖宽角度范围以提供全向覆盖的定向天线方向图以帮助邻居发现和波束控制决定。较低的频带信道(例如：2.4GHz或5GHz频带内的IEEE 802.11WLAN或6GHz频带内的WiMedia UWB)可被用作提供鲁棒传输和覆盖的带外(OOB)控制信道。

空间重用是网络支持并发传输的能力，并发传输取决于网络拓扑和各自的传输范围。执行定向传输的设备可在空间上被分离以使某些设备对可同时通信。然而，在传统的60GHz无线个人区域网(WPAN)中，信道时间是通过使用不支持并行传输的时分多址(TDMA)技术调度的。通常，对于每个超帧(TDMA的基本时分)执行信道时间预留，并且在控制信道上发送的一个或一些信标帧中对信道时间预留进行通信，如图1的100所示。

因此，存在对在无线个人区域网中进行空间重用的技术的强烈需求。

发明内容

本发明的第一方面在于一种装置，包括：收发信机，适合于在无线个人区域网中使用，其中所述收发信机通过使用虚拟时分多址(TDMA)技术被配置用于特定重用，所述虚拟时分多址技术允许另外的无干扰收发信机与所述收发信机执行并发传输。

本发明的第二方面在于一种方法，包括：通过在无线个人区域网中使用虚拟时分多址(TDMA)技术将收发信机配置用于特定重用，所述虚拟时分多址技术允许另外的无干扰收发信机与所述收发信机执行并发传输。

附图说明

在说明的结论部分，被视为本发明的该主题被特别指出并且被清楚地要求其权利保护。然而，当结合附图阅读时可通过参照下面的详细描述对本发明的如下方面进行最佳地理解，这些方面涉及操作的组织和方法，以及本发明的目的、性质和优点，其中：

图1示出了传统的TDMA机制的示例。

图2示出了在本发明的实施例中的空间重用组划分。

图3描述了在本发明的实施例中的提出的虚拟TDMA机制。

图4描述了在本发明的实施例中用于评估链路兼容性的消息流。

图5示出了本发明的实施例中无线个人区域网(WPAN)拓扑。

将了解到，为了简单地且清楚地显示，这些图中示出的元件不必按照比例绘制。例如，为了清楚，其中一些元件的尺寸远远大于其它元件的尺寸。此外，只要认为适当，已经在这些图中对参考标记进行重复以指示相应的或类似的元件。

具体实施方式

在下面的详细描述中，很多特定的细节被阐明以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域相关技术人员将了解到，在没有这些特定细节的条件下也可实施本发明。在其它情况下，众所周知的方法、步骤、组件和电路未被详细地描述以不使本发明模糊不清。

本发明的实施例可在多种应用中被使用。本发明的一些实施例可结合各种设备和系统使用，例如，发射机、接收机、收发信机、发射-接收机、无线通信站、无线通信设备、无线接入点(AP)、调制解调器、无线调制解调器、个人计算机(PC)、台式计算机、移动计算机、膝上型计算机、笔记本电脑、平板电脑、服务器计算机、手持计算机、手持设备、个人数字助理(PDA)设备或手持PDA设备。

尽管本发明的实施例不局限于该方面，但是使用如“处理”、“确定”、“计算”、“决定”、“建立”、“分析”、“核查”等术语的讨论可涉及计算机、计算平台、计算系统或其它电子计算设备的一个或一些操作和/或一个或一些处理，它们将表示为计算机寄存器和/或存储器内的物理(例如：电子)量的数据操控和/或转换为类似地表示为计算机寄存器和/或存储器或者可存储用于执行操作和/或处理的指令的其它信息存储媒质内的物理量的其它数据。

尽管本发明的实施例不局限于该方面，但是本文使用的术语“许多”和“多个”可包括，例如：“多个”或“两个或更多个”。术语“许多”和“多个”可在该整个说明中被使用以描述两个或更多个组件、设备、元件、单元、参数，等。例如，“多个站”可包括两个或更多个站。

本发明的实施例提供了虚拟时分多址(TDMA)方案，该方案允许无干扰设备执行并发传输。所有的链路(设备的发射机/接收机[在本文中也被称作收发信机]对)可被划分为多个组以使一个组中的发射机的定向传输不干扰不同组中的接收机，如图2的200概括性地示出。在210处示出具有发射机(在本文中也被称作收发信机)1和接收机(在本文中也被称作收发信机)1的组1，而在205处示出具有发射机(在本文中也被称作收发信机)2和接收机(在本文中也被称作收发信机)2的组2。这些链路可为单向的或者双向的。我们用k表示这类组的数量。

按照这种方式，可通过在k个虚拟信道320上使用TDMA对数据传输进行独立地调度，如图3的300概括示出。超帧n-1在305处被示出、超帧n在310处被示出，而超帧n+1在315处被示出。数据S1至R1在330处被示出，而数据Sk至Rk在325处被示出。在集中式的MAC(例如：IEEE 802.15.3c)下，可由协调器执行细分，而在分布式MAC(例如：WiMedia UWB)下，这类组可通过设备之间在控制信道上的协商进行定义。为了使并行传输的数量(即组的数量k)最大化，传送设备可减小传输功率和/或改变波束控制方向图。如果特殊设备参与了落入不同组中的多个链路，则需要对不同组中的信道时间预留调度进行协调，以使该设备不会同时在多于一个组中被调度。

为了将这些链路划分成组，有必要识别由发射机(收发信机)在可能的受害接收机(收发信机)处引起的干扰电平。集中式MAC下的协调器或者分布式MAC下的每个设备构造表，该表指示特殊设备的传输是否干扰了现有的链路。该兼容性表决定了哪些链路能够同时传送以及在波束控制方向图改变或设备移动到新的位置时哪些链路应该被更新。该表被用于构造空间重用组，该空间重用组允许在该WPAN中同时传输从而实现空间重用。

现在参照图4的400，其示出了干扰表确定过程的消息流，该确定过程是在带外(OOB)控制信道的帮助下完成的。图5的500被用作WPAN拓扑的示例，其中A、B、C、D、E分别被表示为510、520、530、540和550。将理解到，图5的拓扑仅仅是一个示例性的拓扑，并且本发明不局限于该拓扑。第一步是协调器405在OOB控制信道上告知用于现有链路(例如，双向链路A 510<->B 520)的定向传输的时间和数据信道430。对于分布式MAC，传送设备将分别告知它们的定向传输。然后，其中剩余的设备(例如，C 530、D 540和E 550)将在足以决定它们是否能够听到来自于A 510或B 520信号的时间量内侦听435。如果设备(例如，C 530和E 550)不能听到该信号，那么这意味着它不受考虑中的链路的影响(例如，C 530和E 550位于A 510和B 520的波束宽度之外，而C 530->E 550的传输将不干扰A 410<->B 520的传输)。如果设备能够听到该信号，那么这意味着它位于考虑中的链路的覆盖区域内(例如D 540位于B 520的波束宽度内，从而当链路A510<->B 520有效时，D 540将接收B 520的传输。因而，如果D 540传送，那么它将干扰B 520从A 510的接收)。最后，其中剩余的设备通过OOB信道向协调器405报告它们与考虑中的链路的兼容性440和445。该信息被用于构建下面给出的兼容性表450。在455处，A 510和B 520在指定的信道和时间上进行通信。对于分布式MAC，无需报告并且每个节点评估其自己与考虑中的链路的兼容性。

 兼容设备(当该链路有效时可接收) 不兼容设备(当链路有效时不可接收)  旧的链路1(A<->B) C和E D  新的链路2(C->E) A、B和D 无

表1：链路兼容性

例如，如果请求，C 530与E 550之间的通信可被准予与A 510<->B520并发进行，因为它们不会相互干扰。今后，链路A 510<->B 520和链路C 530->E 550属于两个不同的空间重用组。

虽然本发明的某些性质已经在本文中被示出和描述，但是现在本领域的相关技术人员将进行很多修改、替换、改变和等价物。因此，将理解到，附加的权利要求打算覆盖属于本发明的真实的精神内的所有这些修改和改变。