增强无线设备的传输机会的方法和无线设备

摘要

本发明提供了增强无线设备的传输机会的方法及无线设备。其中，所述无线设备与第二无线系统通信并试图与第一无线系统交互，其中，所述第一无线系统配置为具有第一帧间间隔时间，所述方法包括：监听无线媒介；当所述无线媒介被所述第一无线系统占用时，将所述无线设备的帧间间隔时间确定为小于对应于所述第二无线系统的标准所定义的第二帧间间隔时间；在所述无线媒介至少在所述确定的所述无线设备的帧间间隔时间处于空闲状态之后，发射所述无线设备的数据帧；其中，所述数据帧遵循对应所述第二无线系统的标准。实施本发明可使无线设备获得更多的使用无线媒介的传输机会。

说明书

技术领域

本发明通常涉及无线通信技术领域，更特别地，涉及增强无线设备的传输机会的方法及无线设备。

背景技术

由于对无线服务的要求增加，需要无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)的带宽变得更宽。例如，遵循IEEE 802.11a/g标准的无线局域网的带宽为20MHz，遵循IEEE 802.11n标准的无线局域网的带宽为20MHz或40MHz，遵循IEEE 802.11ac标准的无线局域网的带宽为20MHz、40MHz、80MHz，或者甚至为160MHz。

另一方面，通过无线连接连接设备的物联网(Internet of Thing，IoT)当前变得越来越流行。基于物联网的设备被期望提供低数据速率的传输和消耗较低功率，因此，不需要前述的宽操作带宽。通常，5MHz(或10MHz)的带宽就足够基于物联网的设备使用。在一些应用中，基于物联网的设备可为窄带宽设备，这些设备最初配置为在窄带宽系统(例如，遵循标准IEEE 802.11j)中运行，而试图在宽带宽无线局域网系统(例如，遵循标准IEEE802.11a/b/g/n/ac)中运行。然而，宽带宽无线局域网通常并不兼容所述窄的无线局域网系统。

具体而言，窄带宽无线局域网系统和宽带宽无线局域网系统均在具有冲突避免(Collision Avoidance，CA)机制的载波监听多路访问(Carrier Sense Multiple Access，CSMA)(可简记为：CSMA/CA)下执行分布式协调功能(Distributed CoordinationFunction，DCF)协议。也即，窄带宽无线局域网系统和宽带宽无线局域网系统的设备均需要在传输之前监听无线媒介的状态。当设备发现无线媒介在一个特定的时间段(也即，DCF帧间间隔(DCF Interframe Space，DIFS)时间)持续处于空闲状态(idle)，则所述设备被允许发射数据。反之，当发现无线媒介在所述DIFS时间处于忙碌状态(busy)，设备延迟它们的发射动作。但是，窄带宽无线局域网系统中的DIFS时间远远大于宽带宽无线局域网系统中的DIFS时间。此外，窄带宽无线局域网系统中与CSMA/CA机制中的回退机制(backoffmechanism)的竞争窗口(contention window)的长度相关的间隙时间(slot time)也大于宽带宽无线局域网系统中的相应间隙时间。因此，窄带宽无线局域网系统中的设备很难获得发射数据的机会。

因此，如何增强发射的机会是业界非常重要的目标。

发明内容

本发明提供增强无线设备的传输机会的方法及无线设备，可使无线设备获得更多的使用无线媒介的传输机会。

本发明的一些实施例涉及增强无线设备的传输机会的方法，其中，所述无线设备与第二无线系统通信并试图与第一无线系统交互，其中，所述第一无线系统配置为具有第一帧间间隔时间，所述方法包括：监听无线媒介；当所述无线媒介被所述第一无线系统占用时，将所述无线设备的帧间间隔时间确定为小于对应于所述第二无线系统的标准所定义的第二帧间间隔时间；在所述无线媒介至少在所述确定的所述无线设备的帧间间隔时间处于空闲状态之后，发射所述无线设备的数据帧；其中，所述数据帧遵循对应所述第二无线系统的标准。

本发明的其他一些实施例涉及无线设备，用于当所述无线设备与第二无线系统通信并试图与第一无线系统交互时，增强传输机会，其中，所述第一无线系统配置为具有第一帧间间隔时间，所述无线设备包括：处理单元；存储单元，耦接于所述处理单元，用于存储程序代码，所述程序代码指示所述处理单元执行如下步骤：监听无线媒介；当所述无线媒介被所述第一无线系统占用时，将所述无线设备的帧间间隔时间确定为小于对应于所述第二无线系统的标准所定义的第二帧间间隔时间；在所述无线媒介至少在所述确定的所述无线设备的帧间间隔时间处于空闲状态之后，发射所述无线设备的数据帧；其中，所述数据帧遵循对应第二无线系统的标准。

由上述列举的方案可知，本发明实施例中所述确定的所述无线设备的帧间间隔时间小于对应所述第二无线系统的所述标准中所定义的第二帧间间隔时间，在所述无线设备与具有比所述第二帧间间隔时间大的第一帧间间隔时间的第一无线系统交互时，可获得更多的使用无线媒介的传输机会。

附图说明

图1为依据本发明的一个实施例的无线设备20的示意图。

图2为依据本发明的一个实施例的流程示意图。

图3为根据本发明的实施例访问无线媒介的无线系统10和无线设备20的时序图。

具体实施方式

现在将详细给出参考信息至本发明的一些实施例，这些实施例中的示例在下面的附图中来说明。

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”及“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大体上”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电性连接至该第二装置。以下所述为实施本发明的较佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

请参考图1，其为依据本发明的一个实施例的无线设备20的示意图。制造为与遵循第二标准的无线系统22通信的无线设备20试图与遵循第一标准的无线系统10进行交互，其中，所述第二标准与所述第一标准不同。根据所述第一标准和所述第二标准，无线系统10在第一带宽内运行，无线系统22在第二带宽内运行，其中，所述第二带宽比第一带宽窄。无线设备20包括处理单元202和存储单元204。存储单元204耦接于处理单元202并用于存储程序代码206，其中，所述程序代码206指示处理单元202为无线设备20执行程序以增强无线系统10的运行过程中的发射机会。但是，根据本发明的另一个实施例，无线设备20可为两个独立的无线设备，该两个独立的无线设备中的其中一个无线设备使用所述第一标准与无线系统10进行通信，而该两个独立的无线设备中的另一个无线设备使用所述第二标准与无线系统10进行通信。这两个独立的无线设备相邻设置。

特别地，尽管第一标准和第二标准不同，但是第一标准和第二标准均在具有冲突避免机制的载波监听多路访问机制下执行分布式协调功能(Distributed CoordinationFunction，DCF)协议，这表示无线设备20在CSMA/CA机制下执行DCF。换言之，无线设备20将等待直到无线媒介在DCF帧间间隔时间及回退期间处于空闲，然后执行数据传输，其中，所述DCF帧间间隔为短帧间间隔(Short Interfram Space，SIFS)时间加上两个间隙时间。尽管如此，根据所述第一标准和所述第二标准，无线系统10配置为具有第一DCF帧间间隔时间DIS_1，无线系统22配置为具有第二DCF帧间间隔时间DIS_2，其中，第二DCF帧间间隔时间DIS_2远远大于第一DCF帧间间隔时间DIS_1。

更详细而言，当所述第一标准可为IEEE 802.11a，第一DCF帧间间隔时间DIS_1为34微秒，该34微秒包括定义为16微秒的第一SIFS时间SIS_1和定义为9微秒的第一间隙时间SLT_1。另一方面，当第二标准可为IEEE 802.11j，第二DCF帧间间隔时间DIS_2为106微秒，该106微秒包括定义为64微秒的第二SIFS时间SIS_2和定义为21微秒的第二间隙时间SLT_2。请注意，第二间隙时间SLT_2也比第一间隙时间SLT_1长。

如果无线设备20仅遵循所述第二标准，这表示对应无线设备20的DCF帧间间隔时间DIS_x等于所述第二DCF帧间间隔时间DIS_2，无线系统10将非常容易获得使用无线媒介发射数据的传输机会(因为第一DCF帧间间隔时间DIS_1比第二DCF帧间间隔时间DIS_2短)，由此无线设备20将很难获得发射数据的机会。

为了在无线系统10运行时增强传输机会，无线设备20将DCF帧间间隔DIS_x确定为将小于第二DCF帧间间隔时间DIS_2。也即，无线设备20将不再简单地遵循第二标准。作为替代，无线设备20仍遵循第二标准发射数据帧，无线设备20将它自身的DCF帧间间隔时间缩短为小于第二DCF帧间间隔时间DIS_2。此外，无线设备20的DCF帧间间隔时间DIS_x为一个短帧间间隔SIS_x加上两倍的间隙时间SLT_x，也即，DIS_x＝SIS_x+2*SLT_x。

请参考图2，其为依据本发明的一个实施例的流程示意图。流程30可编辑为程序代码206存储在所述存储单元204中并由处理单元202执行。流程30包括如下步骤：

步骤200：开始。

步骤202：监听无线媒介。

步骤203：判断无线媒介是否忙碌，如果判断为，执行步骤204。

步骤204：判断所述无线媒介是否被无线系统10或无线系统22所占用。如果所述无线媒介被无线系统10所占用，进入步骤206；如果所述无线媒介被无线系统22所占用，进入步骤208。

步骤206：将对应无线设备20的DCF帧间间隔时间DIS_x确定为小于第二DCF帧间间隔时间DIS_2。

步骤208：将对应无线设备20的DCF帧间间隔时间DIS_x确定为等于第二DCF帧间间隔时间DIS_2。

步骤210：在无线媒介至少在所述DCF帧间间隔时间DIS_x空闲之后，发射无线设备20的数字帧，其中，所述数据帧遵循所述第二标准。

步骤212：结束。

根据流程30，无线设备20缩短DCF帧间间隔时间DIS_x，这增强了无线系统10运行时的传输机会。特别地，在步骤202，无线设备20监听无线媒介以判断无线媒介处于空闲状态或者忙碌状态(被占用)。监听无线媒介的细节为本领域技术人员所熟知的技术，为简洁起见，在此不重复叙述。

在步骤204，当无线媒介处于忙碌状态，无线设备20判断所述无线媒介是否被无线系统10占用或者被无线系统22所占用。无线设备20可试图识别无线媒介上的信号。当无线设备20发现其可识别无线媒介上的信号，表示无线媒介被无线系统22占用，因为无线系统22遵循第二标准。相反，当无线设备20发现不可识别无线媒介上的信号，表示无线媒介被无线系统10占用。

在步骤206，当无线媒介被无线系统10占用时，无线设备20间对应于无线设备20的DCF帧间间隔时间DIS_x确定为短于第二DCF帧间间隔DIS_2。无线媒介被无线系统10占用表示无线系统10已经获得占用无线媒介进行传输的传输机会。让无线系统10释放一部分传输机会将是公平的。因此，无线设备20可通过将DCF帧间间隔时间DIS_x缩短为小于第二DCF帧间间隔时间DIS_2来获得一些使用无线媒介的传输机会。在一个实施例中，无线设备20可将无线设备20的短帧间间隔SIS_x确定为第一短帧间间隔SIS_1且将无线设备20的间隙时间SLT_x确定为第二间隙时间SLT_2，也即，DIS_x＝SIS_1+2*SLT_2，以便DCF帧间间隔DIS_x小于第二DCF帧间间隔DIS_2。在一个实施例中，无线设备20可将无线设备20的间隙时间SLT_x确定为第一间隙时间SLT_1且将无线设备20的短帧间间隔SIS_x确定为第二短帧间间隔SIS_2，也即，DIS_x＝SIS_2+2*SLT_1，以便DCF帧间间隔DIS_x小于第二DCF帧间间隔DIS_2。较优地，无线设备20可将DCF帧间间隔DIS_x确定为等于第一DCF帧间间隔DIS_1。换言之，无线设备20可将无线设备20的短帧间间隔SIS_x确定为第一短帧间间隔SIS_1且将无线设备20的间隙时间SLT_x确定为第一间隙时间SLT_1，也即，DIS_x＝SIS_1+2*SLT_1，以便DCF帧间间隔DIS_x等于第一DCF帧间间隔DIS_1且小于第二DCF帧间间隔DIS_2。

另一方面，在步骤208，当无线媒介被无线系统22所占用，无线设备20将对应于无线设备20的DCF帧间间隔确定为等于第二DCF帧间间隔DIFS_2。被无线系统22占用的无线媒介表示无线系统22已经获得占用无线媒介进行传输的传输机会。无线设备20没有必要必须如此侵略性地获得使用媒介进行传输的机会。因此，无线设备20可仍按照第二标准所规定的保持DCF帧间间隔DIS_x等于第二DCF帧间间隔DIS_2。

在步骤210，在无线媒介至少在DCF帧间间隔DIS_x处于空闲之后，无线设备20发射数据帧。所述数据帧遵循第二标准以便所述数据帧可被无线系统22读取或识别。此外，无线设备20可进入回退机制，也即，无线设备20可等待DCF帧间间隔DIS_x加上回退阶段BF_x并在所述回退阶段BF_x到期之后执行数据传输，其中，所述回退阶段BF_x为间隙时间SLT_x的任意倍数，且遵循第二标准，所述间隙时间SLT_x可为第二间隙时间SLT_2。所述回退机制为本领域技术人员的熟知技术，因此，为简洁起见，在此不重复叙述。简言之，当无线媒介至少在DCF帧间间隔DIS_x阶段空闲时，无线设备20发射所述数据帧。

请参考图3，为根据本发明的实施例访问无线媒介的无线系统10和无线设备20的时序图。如图3所示，在时间t0，无线媒介从忙碌状态变化为空闲状态。遵循第一标准的无线系统10中的第一设备等待第一DCF帧间间隔时间DIS_1，并在第一竞争窗口CW1执行数据传输。与此同时，仅遵循第二标准的第二设备等待第二DCF帧间间隔时间DIS_2，并在第二竞争窗口CW2执行数据传输。一旦第一设备竞争并获取到传输机会，第二设备将被禁止发射数据。

特别地，第二DCF帧间间隔时间DIS_2甚至比系统10中的第一设备的平均延迟时间DT_ave长。平均延迟时间DT_ave为第一DCF帧间间隔时间DIS_1加上平均回退数字与第一间隙时间SLT_1的乘积。假设第一竞争窗口CW1为第一间隙时间SLT_1的15倍，则平均的回退数字可为7.5。因此，第二DCF帧间间隔时间DIS_2(106微秒)大于平均延迟时间DT_ave(DT_ave＝DIS_1+7.5*SLT_1＝101.5微秒)。因此，无线系统10中的第一设备将极有可能获得使用无线媒介的传输机会而仅遵循第二标准的第二设备将很难有机会发射数据。

另一方面，当无线设备20将对应无线设备20的DCF帧间间隔时间DIS_x确定为小于第二DCF帧间间隔持续时间DIS_2，无线设备20将在竞争窗口CWx执行数据传输。较优地，DCF帧间间隔时间DIS_x可等于第一DCF帧间间隔时间DIS_1，因此，无线设备将和第一设备具有公平的竞争起始点(也即，时间t1)。因此，相较于第二设备，无线设备20可获得更多机会来获得使用无线媒介的传输机会。

特别地，上述陈述的实施例用于描述本发明的思想。本领域技术人员可相应地做出修改和变更，因此本发明并不限于所列举的实施例。例如，第一标准不限于IEEE802.11a。第一标准可为IEEE 802.11b/g/n/ac中的任一个，这些均属于本发明的保护范围。此外，在流程30中，无线设备当无线媒介被无线系统10所占用时，无线设备20将DCF帧间间隔时间DIS_x确定小于第二DCF帧间间隔时间DIS_2，但实际上本发明并不限于此。例如，当无线媒介处于忙碌状态，无线设备20可将DCF帧间间隔时间DIS_x确定为小于第二DCF帧间间隔时间DIS_2，这仍属于本发明的保护范围。

此外，判断无线媒介是否被无线系统10或无线系统22所占用的具体判断方法在本发明中不做限定。例如，无线设备20可根据物理层信息来判断无线媒介被无线系统10或无线系统22所占用，其中，所述物理层信息可为快速傅立叶变换相关的信息。特别地，当无线系统10和无线系统22均使用正交频分多路复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)技术发射无线信号，由于第一带宽大于第二带宽，对应无线系统10的子载波空间大于对应无线系统22的子载波空间。因此，对应第一无线系统10的快速傅立叶变换时间小于对应第二无线系统22的快速傅立叶变换时间。因此，快速傅立叶变换时间可用于判断无线媒介是被无线系统10所占用还是被无线系统22所占用。

权利要求书中用以修饰元件的“第一”、“第二”等序数词的使用本身未暗示任何优先权、优先次序、各元件之间的先后次序、或所执行方法的时间次序，而仅用作标识来区分具有相同名称(具有不同序数词)的不同元件。

尽管本发明已经结合用于指导目的的某些特定实施例进行了描述，但本发明不限于此。因此，对所描述实施例的各种特征的各种变型、改编以及组合可以被实施，而不脱离权利要求书中所阐述的本发明的范围。