在毫米波WPAN中避免干扰并改进信道效率的机制

摘要

简要地讲，公开了在毫米波无线个域网(WPAN)中避免干扰并且改进信道效率的机制。根据本发明的实施例，邻近设备可以通过在另一个信道上的通信来识别特定的高速率信道是否被使用，因此，即使邻近设备未从所述高速率信道接收信号，所述邻近设备也可以执行避免操作。

说明书

背景技术

工作在60千兆赫兹(GHz)频带的毫米波(mmWave)无线个域网(WPAN)通信系统有望在大约十米距离内提供每秒数千兆比特(Gbps)的吞吐量，并且该系统将在数年内提供服务。现在，多种标准化体系(IEEE802.15.3c、无线HD SIG、ECMATG20、COMPA等)正在考虑用于毫米波WPAN系统的不同概念，以定义最适合每秒数千兆比特WPAN应用的系统。

由于氧吸收以及毫米波通信链路的波长很短，毫米波通信链路与处在更低频率(例如，2.4GHz频带和5GHz频带)上的通信链路相比鲁棒性更差，其中，氧吸收在长距离上削弱信号，而短波长在信号通过诸如墙壁和天花板的障碍物时产生高削弱。因此，可以预见，对于60GHz应用使用定向天线(诸如波束成形天线、扇形天线或者固定波束天线)是有用的。

任何无线通信系统都内在地需要改进的吞吐量和可靠性。因此，对于改进毫米波无线个域网中信道利用效率的技术存在强烈的需要。

附图说明

通过参考附图，本发明将被更好地理解，并且本领域技术人员可更加清楚本发明的多个特征以及优点。

图1示出根据本发明实施例的支持不会相互干扰的并发传输的网络。

图2示出根据本发明实施例的信道化方案。

图3示出根据本发明实施例的允许邻近WPAN中的并发传输的信道化的使用。

图4示出根据本发明实施例的设备具有两个并发WPAN链路的环境。

图5示出根据本发明实施例的设备执行的避免干扰并使空间复用最大化的操作的流程图。

图6示出根据本发明实施例的设备。

在不同的附图中所使用的相同参考符号指示类似的或者相同的项目。

具体实施方式

下面的描述中阐述了多个特定的细节。然而，应当理解，本发明的实施例可以在不具有这些特定细节的情况下得以实现。在其它实例中，为了不影响对本说明书的理解，未详细示出公知的方法、结构以及技术。

所提及的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“各种实施例”等指示所描述的本发明的一个或多个实施例可能包括特定的特征、结构或者特性，但是并非每一个实施例都必然包括该特定的特征、结构或者特性。此外，短语“在一个实施例中”的重复使用并不必然涉及同一个实施例，尽管有可能涉及同一个实施例。

本文中，除非另有说明，用于描述一般对象的序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等的使用仅仅指示被提及的类似对象的不同实例，而并非意味着所描述的对象必须采用给定的次序，所述次序例如时间次序、空间次序、排列次序或者任何其它方式的次序。

本发明的实施例可被用于各种应用中。本发明的一些实施例可以与各种设备和系统结合使用，所述设备和系统例如发射机、接收机、收发机、发射机-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、笔记本计算机、平板计算机、服务器计算机、掌上计算机、掌上设备、个人数字助理(PDA)设备、手持PDA设备或者甚至个域网(PAN)中的高清电视信号。

使用例如“处理”、“运算”、“计算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等术语的讨论可能涉及计算机、计算平台、计算系统或者其它电子计算设备的一个或多个操作和/或处理，但本发明的实施例并不限制于此，其中，所述一个或多个操作和/或处理将在计算机寄存器和/或存储器中以物理量(例如，电子量)表示的数据处理/变换成为在计算机寄存器和/或存储器或者其它信息存储介质中以物理量类似地表示的其它数据，该信息存储介质可以存储执行操作和/或处理的指令。

本文中使用的术语“复数个”和“多个”可能包括例如“若干”或者“两个或更多个”，但本发明的实施例并不限制于此。在说明书中使用术语“复数个”或“多个”来描述两个或者更多个组件、设备、原件、单元、参数等。例如，“多个站”可能包括两个或更多个站。

在网络中使用定向天线以有利于增加可用信道的空间复用。空间复用是网络支持不会相互干扰的并发传输的能力。本发明的实施例提供了一种毫米波无线个域网(WPAN)通信系统，该毫米波无线个域网(WPAN)通信系统具有避免干扰并改进毫米波的空间复用效率的机制。

图1示出根据本发明实施例的支持不会相互干扰的并发传输的网络。如传输范围106所示，设备102与设备104通信。如传输范围116所示，设备112与设备114通信。两个链路(从设备102到设备104以及从设备112到设备114)可以并发操作，这是因为来自发射设备(设备102和设备112)的能量集中在不同方向并且因此不会导致相互干扰。

设备102和设备112可以用高数据速率进行发射，例如发射多媒体多样化数据。设备102和设备112可以是例如个人计算机、数字照相机或者其它多媒体密集发射设备。设备104和设备114可以用低得多的数据速率进行发射，例如，传送对成功数据传输的确认。设备104和设备114可以是例如打印机、电视机和/或音频扬声器或者其它这种多媒体多样化数据的接收机。

设备102和设备104之间的链路被称为WPAN。设备112和设备114之间的链路被称为另一个WPAN。为了允许邻近WPAN之间的空间复用，可以使用信道化方案。

图2示出根据本发明实施例的信道化方案。在该实施例中，整个频带被分为多个高速率PHY(HRP)信道，例如，HRP0、HRP1、HRP2和HRP3。在每个高速率信道中，频带被进一步分为多个低速率PHY(LRP)信道，例如HRP0被分为LRP0-0、LRP0-1和LRP0-2，HRP1被分为LRP1-0、LRP1-1和LRP1-2，HRP2被分为LRP2-0、LRP2-1和LRP2-2，以及HRP3被分为LRP3-0、LRP3-1和LRP3-2。

HRP信道通常用于高数据速率传输，并且相关联的LRP信道中的一个被用于低数据速率传输。通过将不同的LRP分配到不同的WPAN，可以实现邻近WPAN之间的空间复用。例如，通常使用波束成形来操作HRP信道，因此，HRP传输将是定向的。LRP信道可以被全方向地操作，或者被定向地且不会相互干扰地操作。

设备可以在这些信道的任何组合上通信。例如，第一设备可以使用HRP3向第二设备发射大量数据。第二设备可以在HRP3-1上发射少量数据，例如，确认或者信标分组。可选地，这些设备可以分别在相同或不同的LRP信道上进行发射。

图3示出根据本发明实施例的允许邻近WPAN中的并发传输的信道化的使用。如传输范围306所示，设备302向设备304发射定向通信。如传输范围308所示，设备304向设备302发射全向通信。例如，来自设备302的传输可以是在例如HRP1上的高数据速率传输。例如，来自设备304的传输可以是在例如LPR1-0上的低数据速率传输。

设备302和设备304之间的链路被称为WPAN。在另一个WPAN中，如传输范围316所示，设备312向设备314发射定向通信。如传输范围318所示，设备314向设备312发射全向通信。例如，传输316可以是在例如HRP1上的高数据速率传输。例如，传输318可以是在例如LRP1-1上的低数据速率传输。由于波束成形的使用，来自设备302的传输不会与来自设备312的传输相干扰(即，定向天线图不重叠)。对应的反向链路，即，来自设备304和设备314的传输，处在不同的LRP信道LRP1-0和LRP1-1上，因此它们不会相互干扰(尽管它们的传输范围可能重叠)。因此，通过利用在不同LRP信道上操作的两个或更多个WPAN链路，一个HRP信道可以被空间复用。

图4示出根据本发明实施例的设备具有两个并发WPAN链路的环境。设备402与设备404通信，形成第一WPAN。设备402也与设备406通信，形成第二WPAN。如果这两个WPAN中的一个或者两个仅使用低速率PHY信道通信，则不会存在任何干扰。然而，如果两个所需设备都希望在高速率PHY信道上通信，则可能需要避免干扰的机制。

如图所示，如传输范围416所示，设备404在HRP1上向设备402发射定向通信。如传输范围418所示，设备402在LRP1-0上向设备404发射全向通信。设备406可能刚刚加电并且扫描可用的HRP信道以建立新的WPAN。设备406不在传输范围416之内，因此设备406不知道HRP1的使用。设备406处于传输范围418之内，因此设备406知道LRP1-0的使用。LRP1-0的使用并未指示正在使用对应的HRP1。

如图4所示，设备404和406两者都希望与设备402通信。在可选的实施例中，例如，如果设备406具有较低天线增益或者远离设备402，则设备404和406可能希望与不同的设备通信，但是设备406仍不能识别设备404对HRP信道的使用。在该环境中，如图1和图3所示，来自设备406的传输可能不会与来自设备404的传输相干扰。然而，根据本发明的实施例，即使在这些状况下，设备406仍可执行使空间复用最大化并且避免邻近WPAN之间的干扰的操作。

根据本发明的实施例，在LRP信道上发射的全向通信指示相关联的HR信道是否正被使用。这种全向通信可能包括确认消息、信标消息、状态消息、探测分组或者任何其它这种全向通信。可以包括一个或者更多个比特的信息，以描述当前对HRP信道的使用。如果HRP信道未被使用，则设备406可使用HRP1与设备402或者与不同的设备建立WPAN。可选地，如果HRP信道正被使用，则设备406可使用不同的HRP或者通过协商HRP1的使用来与设备402建立WPAN。由此，设备406可执行避免干扰并使信道利用效率最大化的操作。

图5示出根据本发明实施例的设备执行的避免干扰并使空间复用最大化的操作的流程图。在方框502，设备加电。可选地，设备可能从睡眠状态被唤醒，或者可能被加电并被唤醒并且刚开始发起与其它设备的通信。在方框504处，设备扫描活动信道。在方框506处，设备检测LRP信道上的全向传输。在方框508处，设备通过解译全向通信中的信息来确定相关联的HR信道是否被使用。如果相关联的HRP信道未被使用，则在方框510处，设备选择另一个LRP并且使用相关联的HRP信道建立WPAN。注意，设备可能需要等待一段时间来确定另一个LRP是否被使用。如果相关联的HRP被使用，则在方框512处，设备执行避免操作。例如，设备可以切换为在不同HRP中扫描LRP。可选地，设备可以协商对HR的共享使用。

图6示出根据本发明实施例的设备。设备600包括接收机(RX)602、发射机(TX)604以及天线606。设备600可包括仅能够进行全向发射的电路，或者可选地，包括能够进行定向发射的电路。设备600可以包括存储设备、处理电路、其它通信接口等等(未示出)。

根据本发明的实施例，邻近设备可以通过在另一个信道上的通信来识别特定的高速率信道是否被使用，因此，即使邻近设备未从所述高速率信道接收信号，所述邻近设备也可以执行避免操作。

可以在将计算系统配置为执行所述方法的计算机可读介质中实施上述技术。该计算机可读介质可以包括，例如，但不限于，任何数量的下述介质：包括盘片和磁带存储介质的磁性存储介质；诸如紧致盘片介质(例如，CD-ROM、CD-R等)和数字视频盘片存储介质的光学存储介质；全息存储器；非易失性存储器存储介质，其包括基于半导体的存储器单元，诸如FLASH存储器、EEPROM、EPROM、ROM；铁磁数字存储器；易失性存储介质，其包括寄存器、缓冲器或高速缓存、主存储器、RAM等；以及数字传输介质，其包括永久的或间歇的计算机网络、点对点电信设备、载波传输介质、互联网，仅略举几例。可以将其它新的各种类型的计算机可读介质用来存储和/或传递本文中讨论的软件模块。计算系统可以用多种形式建构，包括但不限于大型机、小型机、服务器、工作站、个人计算机、笔记本计算机、个人数字助理、各种无线设备以及嵌入式系统，仅略举几例。典型的计算系统包括至少一个处理单元、相关联的存储器以及多个输入/输出(I/O)设备。计算系统根据程序处理信息并且通过I/O设备提供所得到的输出信息。

已经在特定实施例的背景下描述了根据本发明的实现。这些实施例用于说明目的而不是进行限制。可以进行多种变化、更改、添加和改进。因此，可以为本文中作为单个实例而描述的组件提供多种实例。各种组件、操作和数据存储之间的界限是任意的，在特定的示例性配置的背景下说明了特定的操作。可以预见其它功能性分配，并且其可以落入所附的权利要求的范围内。最后，在各种配置中被表示为分离组件的结构和功能性可以实现为组合结构或组件。这些以及其它变化、更改、添加和改进可以落入所附的权利要求所限定的本发明的范围之内。