專利名稱：用于使用多用戶無線信道的網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)，更具體地，涉及用于從單個發(fā)射器到多個接收 機和/或從多個發(fā)射機到單個接收機的時間重疊的獨立單播傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié) 議。
背景技術(shù)：
這部分介紹可有助于更好理解本發(fā)明的方面。因此，該部分的說明應(yīng) 當(dāng)從這個方面來閱讀，而不應(yīng)被理解為承認(rèn)什么是現(xiàn)有技術(shù)和什么不是現(xiàn) 有技術(shù)。
傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)通常將無線信道當(dāng)作單播傳輸?shù)狞c到點鏈路，其中單 播傳輸即是通信分組從單個發(fā)射機發(fā)送到單個特定接收機的傳輸。這種方 式是不利的，因為其傾向于低估或完全不考慮多用戶無線信道的好處。多 用戶無線信道能夠?qū)崿F(xiàn)從單個發(fā)射機到多個接收機和/或從多個發(fā)射機到 單個接收機的時間重疊的單播傳輸。使用多用戶無線信道能夠有利地增加 網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，而無需顯著地增加硬件成本。然而，可用于實現(xiàn)多用戶
5無線信道的好處的各種通信協(xié)議還沒有#:充分地開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)中的問題可以通過媒體訪問控制(MAC)調(diào)度器解決，根據(jù)
一個實施例，無線網(wǎng)絡(luò)的站點評估與三個不同的用于在該站點的無線鏈路 的第一條鏈路上傳輸?shù)?一分組的傳輸配置對應(yīng)的數(shù)據(jù)吞吐量。第一傳輸配 置使笫一分組編碼在雙層信號的第一層。第二傳輸配置使第一分組編碼在
雙層信號的第二層。第三傳輸配置使第一分組編碼為傳統(tǒng)的單層信號u對
于第一和第二傳輸配置的每一個，站點選擇該站點的無線鏈路的第二條鏈 路以傳輸至少 一個第二分組，其中第 一和第二分組被編碼在雙層信號的各 個不同的層。站點改變在第一和第二層之間的功率分配以優(yōu)化第一和第二 傳輸配置的每一個的數(shù)據(jù)吞吐量，并從第一、第二和第三傳輸配置中選擇 導(dǎo)致最大數(shù)據(jù)吞吐量的傳輸配置。所選擇的傳輸配置可以使站點作為發(fā)射 機，在這種情況下，重疊編碼可被站點使用以生成雙層信號?？蛇x地，所 選擇的傳輸配置可以使基站作為接收機，在這種情況下，串行干擾消除處 理可被站點使用以解碼所接收的雙層信號。
根據(jù)一個實施例，在無線網(wǎng)絡(luò)的第一站點， 一種通信方法包括以下步
驟(A)比較與至少兩個不同的用于在具有第一站點作為終端的第一無 線鏈路上傳輸?shù)谝煌ㄐ判盘柕膫鬏斉渲脤?yīng)的數(shù)據(jù)吞吐量，這些傳輸配置 的至少一個對應(yīng)于具有第 一通信信號作為多層信號的一層的傳輸，這些傳 輸配置的另一個對應(yīng)于第一通信信號作為單層信號的傳輸；以及(B)基 于所述比較，選擇用于傳輸?shù)谝煌ㄐ判盘柕膫鬏斉渲谩?br> 根據(jù)另一個實施例， 一種無線網(wǎng)絡(luò)包括經(jīng)由一個或多個對應(yīng)的無線 鏈路連接的多個站點，其中所述多個站點的至少一個站點用于(A)比 較與至少兩個不同的用于在具有該站點作為終端的第 一無線鏈路上傳輸?shù)?一通信信號的傳輸配置對應(yīng)的數(shù)據(jù)吞吐量，所述傳輸配置的至少一個對應(yīng) 于具有第一通信信號作為多層信號的一層的傳輸，所述傳輸配置的另一個 對應(yīng)于第一通信信號的單層傳輸；以及(B)基于所述比較，選擇用于傳輸?shù)谝煌ㄐ判盘柕膫鬏斉渲谩?


根據(jù)下面詳細(xì)的說明、所附的權(quán)利要求以及附圖，本發(fā)明的其它方面、
特征和優(yōu)點將會變得更明顯，其中
圖1示出可以實現(xiàn)本發(fā)明的各種實施例的代表性的無線網(wǎng)絡(luò)；
圖2A-C圖示了可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例用于在圖1的網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn) 重疊編碼(SPC)的代表性的通信信號；
圖3示出可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在圖l的網(wǎng)絡(luò)中使用的物理層幀；
圖4A-B示出可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在圖1的網(wǎng)絡(luò)的MAC(媒體 訪問控制)層中使用的DATA (數(shù)據(jù))和ACK (確認(rèn))分組的代表性格式；
圖5A-B示出可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在圖1的網(wǎng)絡(luò)的MAC層中 使用的RTS (請求發(fā)送)和CTS (清除發(fā)送)分組的代表性格式；
圖6示出可才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在圖1的網(wǎng)絡(luò)的站點處使用的 MAC調(diào)度器的流程圖7示出可才艮據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的在圖1的網(wǎng)絡(luò)的站點處使用 的MAC調(diào)度器的流程圖8示出圖1的網(wǎng)絡(luò)的一部分，其中路由協(xié)議可根據(jù)本發(fā)明的一個實 施例應(yīng)用；
圖9示出可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在圖1的網(wǎng)絡(luò)的站點處使用的路 由協(xié)i義的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出可以實現(xiàn)本發(fā)明的各種實施例的代表性的無線網(wǎng)絡(luò)100。網(wǎng) 絡(luò)100是具有多個網(wǎng)狀節(jié)點110的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。每個節(jié)點110用于執(zhí)行若干 功能。例如，節(jié)點可以作為用于出現(xiàn)在區(qū)域中的一個或多個移動終端 (MT )，諸如MT 12(h-1203的接入點(AP )。每個MT 120可通過建立 與對應(yīng)的(通常，提供最強接收的) 一個節(jié)點110的無線鏈路115接入網(wǎng)
7絡(luò)100。節(jié)點還可以作為使網(wǎng)絡(luò)100能夠經(jīng)由無線鏈路105從節(jié)點到節(jié)點 中繼通信信號的回程路由器。某些節(jié)點110，例如節(jié)點110i和節(jié)點110p， 還可以作為經(jīng)由各自的有線或無線鏈路125將網(wǎng)絡(luò)100連接到例如因特網(wǎng) 或?qū)Ｓ糜芯€網(wǎng)絡(luò)的外部有線網(wǎng)絡(luò)130的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)100的網(wǎng)狀拓樸實際上 向任何進行通信的節(jié)點110對提供傳播路徑多樣性，這意味著在這些節(jié)點 之間存在至少兩個不同的信號傳播路徑。
如果根據(jù)本發(fā)明的實施例進行配置，則網(wǎng)絡(luò)100能夠支持多用戶無線 信道。例如，在一個實施例中，網(wǎng)絡(luò)100的物理(PHY)層能夠使多用戶 信道經(jīng)過重疊編碼(SPC )和串行干擾消除(SIC )。網(wǎng)絡(luò)100的媒體訪問 控制(MAC)層通過對網(wǎng)絡(luò)的不同站點(例如，節(jié)點110和MT 120)在 動態(tài)設(shè)置和仲裁對無線媒體的訪問中識別合適的傳輸機會來平衡這些 PHY層的能力。網(wǎng)絡(luò)100的路由層通過標(biāo)識使用多用戶無線信道增加(例 如，最大化)傳輸機會的數(shù)量的信號傳播路徑并引導(dǎo)業(yè)務(wù)流經(jīng)過這些路徑 來增強多用戶無線信道的效用。每個PHY、 MAC和路由層在下面詳細(xì)地 描述。 物理層
該部分提供重疊編碼(SPC)和串行干擾消除(SIC)的簡要概述。這 個概述旨在幫助理解在隨后的部分中描述的MAC和路由協(xié)議的某些特 征。有關(guān)SPC編碼和SIC處理的更多細(xì)節(jié)可以參見例如劍橋大學(xué)出版社 2005年出版的由D. Tse和P. Vswanath撰寫的"Fundamentals of Wireless Communication"的第6章的內(nèi)容，這本書的整個內(nèi)容在這里被結(jié)合以作 為參考。
的技術(shù)。為簡單起見，在此限定為兩個接收機的情況。發(fā)射機例如可以是 節(jié)點110a，兩個接收機例如可以是")MT120，和1202或(ii)節(jié)點110b 和MT 120，或(iii)節(jié)點110b和110c。也可以是其它發(fā)射機/接收機組合。 SPC編碼使用在與兩個接收機對應(yīng)的通信鏈路中信號衰減量上通常存在的 差異。發(fā)射機的功率在兩個不同的信號之間被分割，以致遭受較低衰減的信號被分配比遭受更大衰減的信號更低的功率。發(fā)射機選擇每個信號的傳 輸速率，分別以所選擇的速率編碼和調(diào)制每個消息，并疊加所產(chǎn)生的傳輸 到兩個接收機的各個信號。
圖2A-C圖示出可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例用于在網(wǎng)絡(luò)100中實現(xiàn) SPC編碼的代表性的通信信號。更具體地，圖2A-C分別圖示了用于第一 接收機的信號(第一層信號)、用于第二接收機的信號(第二層信號)和 相應(yīng)的疊加信號。第一和第二層信號都是^f吏用正交相移鍵控(QPSK)調(diào) 制生成的，圖2A-B繪出了在各自的復(fù)平面中的這些信號。通過在圖2A中 的QPSK星座點之間的間隙比圖2B中的更大來表示第一層信號的幅度相 對于第二層信號更大。這兩個信號的疊加導(dǎo)致具有16個星座點的新的星座 圖(參見圖2C)。這16個星座點由4個四組構(gòu)成，每一組都具有第一層 信號的對應(yīng)QPSK星座點，其由于存在第二層信號而被分離成四個。本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員將知道，圖2A-C所示的技術(shù)可以進一步擴展到三層或 更多層信號。
在一個配置中，兩個預(yù)期接收機可以使用兩種不同信號處理機制解碼 所接收的信號。更具體地，第一層信號的預(yù)期接收機解碼第一層信號，將 所疊加的第二層信號當(dāng)作噪音或干擾。第二層信號的預(yù)期接收機使用SIC 處理解碼后者，在此期間，接收機首先解碼第一層信號，對其進行再編碼， 從原始疊加信號中減去所得到的信號，然后解碼剩余信號。例如，在接收 機訓(xùn)練期間，在第一層信號的星座點的復(fù)平面上的位置通過將每個對應(yīng)的 四組的點聚集在一起而確定。接著，基于所確定的位置設(shè)置分割閾值。在 常規(guī)操作期間，分割閾值用于做出分割決策并恢復(fù)由第一層信號承載的數(shù) 據(jù)?；谒謴?fù)的數(shù)據(jù)，計算第一層信號在疊加信號中的估計貢獻。然后， 從疊加信號中減去該估計貢獻以獲得估計的第二層信號。最后，以傳統(tǒng)的 方式處理后者以恢復(fù)被編碼的數(shù)據(jù)。
盡管第一層信號的預(yù)期接收機通常將第二層信號當(dāng)作噪音或干擾，但 在某些情況下，該接收機可能事先知道第二層消息的內(nèi)容。這種知識在此 后稱為"邊信息，，。利用該邊信息，接收機可以在解碼處理之前減去第二層信號。使用邊信息是有益的，因為其改善了第一層信號的有效信噪比
(SNR)，這使得對應(yīng)的發(fā)射機能夠使用第一和第二層信號之間不同的更 有利的功率分配和/或第一層信號的更高的數(shù)據(jù)速率。
在可選擇的配置中，接收機可使用此后稱為"聯(lián)合檢測"的檢測方法 來解碼疊加信號(參見圖2C),并恢復(fù)由第一和/或第二層信號成分(圖 2A-B)承栽的數(shù)據(jù)。聯(lián)合檢測方法檢測疊加信號(圖2C)，如同它是使 用16進制正交幅度調(diào)制(16-QAM)生成的。在每個時隙中，疊加信號被 適當(dāng)?shù)胤指钜源_定它對應(yīng)于哪個16-QAM符號。然后，由第一和第二層信 號成分承栽的數(shù)據(jù)從該16-QAM符號中推斷。接收機可以丟棄與不想要的 信號成分對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并保留與想要的信號成分對應(yīng)的數(shù)據(jù)。
圖3示出了可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在網(wǎng)絡(luò)100中使用的物理層幀 (分組)300。幀300的格式通常類似于IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11的可互操作PLCP (物理層會聚協(xié)議)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)，該標(biāo)準(zhǔn)的整個內(nèi)容在此被 包含以作為參考。然而，幀300的某些字段與PPDU的對應(yīng)字段不同。
幀300包含PLCP前導(dǎo)、PLCP報頭和PLCP服務(wù)數(shù)據(jù)單元(PSDU)。 PLCP前導(dǎo)包含以下字段同步(SYNC )和幀起始定界符(SFD ) 。 PLCP 報頭包含以下字段信令(SIGNAL )、業(yè)務(wù)(SERVICE )、長度(LENGTH ) 和循環(huán)冗余碼(CRC)。這些字段的每一個在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11b中被詳 細(xì)地描述。PSDU的格式類似于在傳統(tǒng)IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11中描述的格式。
幀300可用于啟動SPC編碼和SIC處理，例如如下所述。SFD字段 用作估計鏈路中的SNR和信號衰減的導(dǎo)頻信號。該信道估計信息在接收機 處獲得，然后例如使用MAC層分組(參見下一個子部分)反饋給發(fā)射機。 優(yōu)選地，信道估計信息源自例如單個接收機發(fā)起的傳輸，因為對于從多個 發(fā)射機發(fā)起的時間重疊的傳輸，將合成SNR分解成對應(yīng)于單獨的通信鏈路 的單獨SNR成分可能相對在計算上復(fù)雜。
幀300的SIGNAL字段與傳統(tǒng)的802.11 PLCP報頭的不同在于它具有 可變的長度，可容納額外的參數(shù)，諸如用于多個層的信號的速率和功率。 例如，子字段CNT表示分組中層的數(shù)量(例如，對于雙層信號，CNT = 2)。
10子字段SGNL1和SGNL2分別表示第一和第二層信號的速率。同樣，子字 段PWR1和PWR2分別表示分配給第一和第二層信號的功率。SIGNAL 字段還可以具有可選子字段PKTID1，其標(biāo)識對應(yīng)的第一層分組并使接收 機能夠利用對應(yīng)的邊信息(如果可用)。對于第二層信號，可添加類似的 可選子字段(未明示)。對于任何更多層信號，可添加類似于子字段SGNL1、 PWR1和PKTID1的其它子字段。在優(yōu)選的配置中，PLCP前導(dǎo)和PLCP 才艮頭不進行SPC編碼，其使用基礎(chǔ)速率和全傳輸功率進行傳輸。
在一個實施例中，PSDU使用糾錯碼生成。該碼使接收機能夠準(zhǔn)確地 重構(gòu)第一層信號而不管是否存在傳輸差錯，從而也提高了減去第一層信號 后重構(gòu)第二層信號的準(zhǔn)確性。例如，里德-所羅門(Reed-SoIomon)編碼能 夠提供這種糾錯功能。使用在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11b中描述的分組進行加擾 可以選擇性地實施，以進一步地降低分組差錯率(PER)。
網(wǎng)絡(luò)100的站點(例如，節(jié)點110或MT120)被配置為在SNR表中 存儲其每一個鏈路的估計SNR。對于每個鏈路，優(yōu)選地，SNR表包含(1) 最新SNR和(2)平均SNR，其中進行平均的間隔是例如持續(xù)期間中的幾 秒。SNR表可以使用對應(yīng)表項的時間戳周期性地更新。例如，比信道相干 時間早的表項可被刪除。信道相干時間取決于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并可屬于幾百毫 秒到幾秒。SNR表中的每個表項具有表示所存儲的值是否已被反饋給對應(yīng) 的發(fā)射機的標(biāo)志。SNR表由PHY層、MAC層和路由層維護和共享。
對于在SNR表中沒有對應(yīng)表項的鏈路上的傳輸，網(wǎng)絡(luò)IOO中的發(fā)射機 (例如，節(jié)點110或MT 120)被配置為還原成傳統(tǒng)的傳輸模式，例如基 礎(chǔ)速率、全傳輸功率和無SPC編碼。對于在SNR表中有對應(yīng)表項的鏈路 上的傳輸，發(fā)射機被配置為使用SPC編碼，例如如下所述。發(fā)射機從SNR 表中取回相應(yīng)的表項，并使用這些表項以確定用于每一層信號的速率和功
率分配。接著，發(fā)射機使用各個速率生成每個層各自的信號，并基于所確 定的功率分配衡量每個信號。這樣生成的單獨的信號被加起來以生成對應(yīng) 的疊加PSDU (參見圖3)。然后，發(fā)射機將對應(yīng)的PLCP前導(dǎo)和PLCP 才艮頭添加到PSDU上以生成幀300。最后，幀300 4皮傳輸?shù)筋A(yù)期接收機。
ii在預(yù)期接收才幾(例如，節(jié)點110或MT 120)處，幀300 ,皮處理，例 如如下所述。通過處理幀300的PLCP報頭并解析其SIGNAL字段，接收 機將該幀識別為包含SPC編碼信號。接著，接收機應(yīng)用上述的SIC處理以 遞歸地解調(diào)和解碼PSDU中不同層的信號。接收機可以在該SIC處理中使 用邊信息(如果可用)。相關(guān)的邊信息分組可以例如將來自SIGNAL字段 的對應(yīng)分組ID用作關(guān)鍵詞來從分組緩存器中取回。
重疊的傳輸?shù)那闆r中。發(fā)射機執(zhí)行傳統(tǒng)的(未經(jīng)SPC編碼的)傳輸，其中 鏈路不對稱性(即，各個鏈路中適當(dāng)不同的信號衰減)用于在接收機處創(chuàng) 建可解碼的層信號。接收機可以首先在緩沖器中存儲所接收的疊加信號。 接著，使用類似于用于SPC編碼信號的第一層信號的處理，處理所存儲的 信號以提取、解調(diào)和解碼具有最高相對功率的信號成分。請注意，在多發(fā) 射機的情況下，不同層的信號可能不能被完美地暫時對準(zhǔn)。因此，在減法 操作之前，接收機適當(dāng)?shù)貙⒅貥?gòu)的第一層信號與存儲在緩沖器中的原始信 號對準(zhǔn)，然后僅僅執(zhí)行減法操作。在減法操作之后，接收機發(fā)現(xiàn)第二層信 號的PLCP前導(dǎo)，然后處理對應(yīng)的PLCP報頭和PSDU。該過程被遞歸地 重復(fù)，直到所有層的信號都被處理。
總之，PHY層通過使用多層通信信號實現(xiàn)多用戶無線信道。多層信號 代表兩個或多個獨立可解碼的信號成分的疊加，其中信號成分可被稱為該 多層信號的層。多層信號通?？删哂蠱層，其中M是大于1的任意整數(shù)。 這些層通常按信號強度降低的順序編號，其中第一層信號具有最高的強度， 第二層信號具有次高的強度等。多層信號可以采用至少兩種不同的方式生 成(1)由發(fā)射機使用SPC編碼生成輸出信號；以及(2)由無線媒體中 的鏈路非對稱性，其使得由兩個或多個發(fā)射機分別生成的兩個或多個傳統(tǒng) 的單層信號以創(chuàng)建可解碼的(例如，使用SIC處理)層的信號的方式在接 收機處重疊。術(shù)語"單層信號"在這里是指傳統(tǒng)的具有用于特定的點對點 單播傳輸?shù)膯蝹€信號成分的通信信號。 媒體訪問控制層網(wǎng)絡(luò)100的MAC層被設(shè)計為(1) 4吏信道估計信息，例如來自站點 的SNR表的SNR值，能夠反饋到各個相鄰站點；(2 )實現(xiàn)例如在從多個 發(fā)射機到單個接收機的時間重疊的獨立傳輸和從單個發(fā)射機到多個接收機 的SPC編碼傳輸中使用多層信號；以及(3)維持與網(wǎng)絡(luò)中其它竟?fàn)幷军c 的長期公平。對應(yīng)的MAC協(xié)議通常被當(dāng)作是IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11中規(guī)定的 MAC協(xié)議的擴展。802.11 MAC協(xié)議按照如下所述的進行修改，以達(dá)到這 些設(shè)計目標(biāo)。
圖4A-B示出可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在網(wǎng)絡(luò)100的MAC層中使 用的DATA (數(shù)據(jù))和ACK (確認(rèn)).分組的代表性格式。DATA分組(圖 4A)包含以下字段幀控制、持續(xù)時間、地址l、地址2、地址3、序列控 制、地址4、 CHA (信道估計)、TRG (觸發(fā))、幀體和FCS (幀校驗序 列)。ACK分組(圖4B)包含以下字段幀控制、持續(xù)時間、RA (接收 機地址)、CHA、 CNT (掛起分組數(shù)量)和FCS (幀校驗序列)。除了 CHA、 TRG和CNT字段以外的所有字段通常類似于在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11 中描述的對應(yīng)字段。ACK或DATA幀的幀控制的類型和子類型可表示正 在使用的是新的格式(例如，類型01和子類型0101)還是舊的格式(例 如，類型01和子類型1101 )。下面將更詳細(xì)地描述新格式的CHA、 TRG 和CNT字段。
字段CHA包含信道估計信息。如上所述，信道估計信息使用PHY層 分組的SFD在PHY層獲得，該PHY層分組由網(wǎng)絡(luò)100的站點接收，并 還沒有4皮臨時與來自 一個或多個其它的發(fā)射^l^的一個或多個其它的分組疊
點可使用打算用于所接收的分組的發(fā)起者的下一個ACK或DATA分組的 CHA字段，將所獲得的信道估計信息反饋回該發(fā)起者。用于多個接收機的 分組可包含與多個鏈路各自對應(yīng)的信道估計信息。
字段CHA具有以下子字段。子字段Num. Links表示信道估計信息被 反饋給多少條鏈路。子字段LINK-1提供第一條鏈路的ID。子字段EST-1 提供該鏈路的估計SNR。子字段Timestamp-l具有表示信道估計何時被獲得的時間戳。字段CHA可包含用于任何其它鏈路(圖示為第k條鏈路) 的其它子字段Link-k、 EST-k、 Timestamp畫k。
ACK分組的字段CNT用于表示站點是否具有用于該ACK分組的預(yù) 期接收機(RA)的任何未決分組。每個站點被配置為維持未決通信量表， 其具有未決分組數(shù)量(即，在對應(yīng)的相鄰站點處未決的用于傳輸?shù)皆撜军c 的分組的數(shù)量)。每個這樣的表項基于在所接收的ACK分組的各個字段 中包含的信息不時地更新，或者由于時間屆滿(例如，當(dāng)表項的時間超過 某個指定時間時)而清除。當(dāng)從對應(yīng)的相鄰站點接收每個DATA分組時， 未決分組數(shù)量減h
字段TRG可用于實現(xiàn)從多個單獨的發(fā)射機到單個接收機的分組的時 間重疊的傳輸。字段TRG具有以下子字段。子字段Num. Senders表示將 被觸發(fā)的發(fā)射機的數(shù)量。子字段Sender-l提供第一個發(fā)射機的ID。子字 段Rate-l表示第一個發(fā)射機的速率。子字段Power-l表示用于第一個發(fā)射 機的功率。字段TRG可包含用于任何其它發(fā)射機(圖示為k)的一個或多 個其它子字段Sender-k、 Rate-k和Power畫k。
在一個配置中，字段TRG例如如下使用。為了清楚地說明并不失一 般性，提供雙發(fā)射機的例子。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將知道，從三個或更 多發(fā)射機到單個接收機的時間重疊的傳輸可以類似地實現(xiàn)。用于雙發(fā)射機 例子的三個站點^皮稱為站點A、 B和C，其中，站點B和C分別對應(yīng)于對 應(yīng)的多層信號的第一和第二層信號。
在調(diào)度DATA分組進行傳輸之前，站點A參考其未決通信量表和SNR 表，以確定是否有可以從到站點A的時間重疊的傳輸中受益的相鄰基站。 如果未決通信量表表明有這種情形，那么站點A將對應(yīng)的觸發(fā)字段插入其 DATA分組內(nèi)。在該例子中，觸發(fā)字段將列出站點B、 C以及它們的建議 傳輸功率和速率，而后者基于SNR表獲得。觸發(fā)字段向站點B和C表明 它們可以進行它們各自的到站點A的傳輸，每個站點使用各自的建議速率 和功率。在SIFS (短幀間間隔)間隔后，每個站點B和C傳輸ACK分組 和一個或多個DATA分組。請注意，這些傳輸通常不同步，因為站點A可
14站點B和C傳輸?shù)秸军cA,那么在觸發(fā)字段中表示的速率和功率仍然可用于從站點B和C發(fā)送時間重疊的ACK分組。每個站點A、 B和C凈皮配置為在已發(fā)送分組緩存器中存儲最近發(fā)送的分組，用于在未來可能用作邊信息。如果觸發(fā)字段不存在，那么站點B和C不對其ACK傳輸進行時間重疊，而是用另一個SIFS間隔分離它們，其中，站點B在第一個SIFS間隔之后首先傳輸其ACK分組，站點C在另 一個SIFS間隔后傳輸其ACK分組。
圖5A-B示出可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在網(wǎng)絡(luò)100的MAC層中使用的RTS (請求發(fā)送)和CTS (清除發(fā)送)分組的代表性格式。盡管上述的DATA和ACK分組完全能夠使信道估計信息反饋給推定的發(fā)射機，但是，RTS/CTS分組可用作提供這種反饋的附加機會。這些機會可有助于使信道估計信息更加新，從而更加準(zhǔn)確。
RTS分組510 (參見圖5A)包含以下字段幀控制、持續(xù)時間、RA1(接收機地址1 ) 、 RA2 (接收機地址2 )等、TA (發(fā)射才幾地址)、PORA(功率和速率分配)和FCS (幀校驗序列)。幀控制、持續(xù)時間TA和FCS字段的每一個都在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11b中作了詳盡的描述。RA1和RA2字段的每一個通常類似于IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11的RTS幀的RA字段。RA1表示第一層信號的接收機的地址。RA2表示第二層信號的接收機的地址?？梢栽黾右粋€或多個額外的RA字段以表示任何其它層信號的接收機。
字段PORA具有以下子字段。子字段Num.Receivers表示站點TA想要通信的接收機的數(shù)量。子字段Power-l表示分配給接收機RA1的功率。子字段Rate-l表示分配給接收機RA1的速率。字段PORA可以包含用于任何其它接收機(圖示為k)的一個或多個附加子字段Power-k、 Rate-k。
如果傳輸RTS分組的站點具有在字段RA1和RA2中指示的站點的有效信道估計信息，那么該RTS分組的字段PORA表示用于從這些站點傳輸兩個各自的CTS分組520 (參見圖5B)的速率和功率，這兩個CTS分組都在單個SIFS間隔之后傳輸并因此在時間上重疊，并且在預(yù)期接收機 15(即TA站點)處產(chǎn)生對應(yīng)的多層信號。預(yù)期接收機將應(yīng)用上述的分組重對準(zhǔn)和SIC處理以解碼這些時間重疊的CTS分組520。如果沒有信道估計信息可用于RA1和RA2站點中的至少一個，那么這些站點不對其CTS傳輸進行時間重疊，而是通過另一個SIFS間隔將其分離，其中站點RA1在第一個SIFS間隔之后首先傳輸它的CTS分組520，站點RA2在另一個SIFS間隔之后傳輸它的CTS分組520。
CTS分組520 (圖5B)包含以下字段幀控制、持續(xù)時間、RA (接收機地址)、CHA (信道估計)和FCS。幀控制、持續(xù)時間、RA和FCS字段的每一個在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11中作了詳盡的描述。CTS分組520的RA字段是來自該CTS數(shù)據(jù)包是其響應(yīng)的前一個RTS分組510的TA字段的副本。CTS分組520的字段CHA中的子字段"估計"表示對應(yīng)鏈路的估計SNR,其中SNR已使用與前一個RTS分組510對應(yīng)的PHY層分組的SFD計算。字段CHA中的子字段"時間戳，，具有表示何時獲得SNR的時間戳。當(dāng)接收到CTS分組520時，RA站點將在其SNR表中存儲該SNR。
圖6示出可才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例在網(wǎng)絡(luò)100的站點處4吏用的MAC調(diào)度器600的流程圖。更具體地，MAC調(diào)度器600可用于調(diào)度從單個發(fā)射機到多個接收機的SPC編碼傳輸。MAC調(diào)度器600被設(shè)計為提供對"基本"MAC調(diào)度器的擴展，其適合于在網(wǎng)絡(luò)被配置為使用傳統(tǒng)的單層信號運行時在網(wǎng)絡(luò)100中使用，而無需使用多層信號?；綧AC調(diào)度器可以是現(xiàn)有技術(shù)的MAC調(diào)度器，諸如FIFO (先進先出)、輪詢、比例公平調(diào)度器或任何其它(例如在未來開發(fā)的)適合的MAC調(diào)度器的一個。
在調(diào)度器600的處理框610中，運行基本MAC調(diào)度器以確定來自站點的下一個假定傳輸?；綧AC調(diào)度器的結(jié)果被饋送到處理框620,其表示對基本MAC調(diào)度器的添加。處理框620用于通過利用多用戶無線信道提高站點的數(shù)據(jù)吞吐量。
以下術(shù)語用于描述處理框620。假定站點具有n個相鄰站點，用索引i表示，其中KKn。 hj表示對應(yīng)第i條鏈路中的信號衰減(也經(jīng)常稱為信道增益)。Qi表示等待通過第i條鏈路傳輸?shù)姆纸M隊列，其中IQil表示隊列 Qi的總長度。除非明確地說明，假定每個(SPC編碼或非SPC編碼)傳 輸?shù)目偣β时还潭镻;所有分組具有相同的大小(s);存在兩層信號。 No表示背景噪音。R(1)(i， p)和R(2)(i， p)分別表示返回第i條鏈路的第一和第 二層信號的傳輸速率的函數(shù)，其中p是表示分配給對應(yīng)信號的傳輸功率的 變量。tj表示在第j個分組到達(dá)站點的到達(dá)時間(到達(dá)時間用在第j個分組 之前到達(dá)的分組的數(shù)量表示，因此，不同于在ACK、DATA和CTS的CHA 字段中的時間戳)。D是表示站點尋找將要使用SPC編碼傳輸?shù)姆纸M的最 大深度(到隊列頂端的時間標(biāo)志)。對于SPC編碼，不考慮該深度之外的 分組，直到這些分組在隊列中上升以處于深度D之內(nèi)。如果D足夠大，那 么對于所有實際的作用，整個隊列變得適合于SPC編碼。
假定處理框610的基本MAC調(diào)度器已經(jīng)確定下一個將要傳輸?shù)姆纸M 是pktu，其中h是標(biāo)識對應(yīng)的傳輸鏈路的索引，t,是分組pktu的到達(dá)時間。 基本MAC調(diào)度器向處理框620提供該確定。處理框620具有兩個平行分 支621,和6212,它們由基本類似的步驟組成。分支621j將pktu當(dāng)作對應(yīng) 的多層信號的第一層信號，并具有用下標(biāo)"1"標(biāo)記的處理步驟。類似地， 分支62l2將pktu當(dāng)作第二層信號，并具有用下標(biāo)"2"標(biāo)記的處理步驟。 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，在另 一個MAC調(diào)度器600的實施例中，與 一個或多個附加層的信號對應(yīng)的一個或多個附加的平行分支同樣可以包含 在處理框620中。
在步驟622n分析每個隊列Qi，其中i^ii，以確定在分組pktn的傳 輸期間可使用SPC編碼傳輸?shù)姆纸M的最大總數(shù)量(Ni) 。 Nj例如可以使用 等式(1)確定
在等式(1)中，第一項(即1)視為將要作為第一層信號傳輸?shù)姆纸Mpktu, 第二項(即inin函數(shù))視為隊列Qj中將要作為第二層信號傳輸?shù)目赡艿念~ 外分組，其中IQil(D)是到達(dá)時間與tj只差D的儲備分組的數(shù)量。在等式(1)中使用的函數(shù)R^和R③使用已知的IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11中規(guī)定的速率、信號與干擾加噪聲比(SINR)與(可選的)分組差錯率(PER)之間的關(guān)系返回各個速率。在一個實施方式中，函數(shù)rW和R③如下表示
R(1)(i,p) = log，(l +--)bits/sec/Hz ( 2a )
-(P-p)|h,| +N。
R(2)(i,p) = log2(l +AL)bits/sec/Hz ( 2b )
在另一個實施方式中，等式(2a) - (2b)被適當(dāng)?shù)匦拚钥紤]PER的影響。提供速率、SINR和PER之間的關(guān)系的適當(dāng)?shù)臄?shù)值函數(shù)例如在K,-Y,Doo， J,Young Song和D,-H.Cho撰寫的 "Enhanced TransmissionMode Selection in IEEE 802.11a WLAN system" ( Proceedings of VehicularTechnology Conference,洛杉磯，2004年9月，第5059-5062頁)中列出，其整個內(nèi)容在此被包含以作為參考。
站點的PER是在對應(yīng)的配置文件中規(guī)定的可選參數(shù)。配置文件可以列出不同層的信號的不同的PER值。第一層信號的SINR使用等式(3a)計算
<formula>formula see original document page 18</formula> (3a )
第二層信號的SINR使用等式(3b)計算
<formula>formula see original document page 18</formula> (3b)
PER和SINR的值明確地確定4務(wù)正PER函數(shù)RW和R③所返回的速率值。
在步驟624,,與每個Ni (參見公式(1))對應(yīng)的各個有效數(shù)據(jù)吞吐量(Ti)使用等式(4)計算
<formula>formula see original document page 18</formula>(4)
注意，在等式(4)中，項s/RW(i，p)代表分組pktu的傳輸時間。因此，Ti可以通過獲得所傳輸?shù)姆纸M的總數(shù)量(即Ni)并除以傳輸時間來計算。在步驟626n識別最佳鏈路。更具體地，首先，通過改變p確定每個Tj的最大可能值。接著，確定這些最大可能吞吐量值(T')的最大值。與T'對應(yīng)的鏈路是最佳鏈路，此后用索引h表示。與T'對應(yīng)的p的值表示為p*。
在步驟628,，可用對應(yīng)的SPC配置(即，分組pktj,作為第一層信號以功率pA傳輸，來自隊列Qi2的分組作為第二層信號以功率P-p+傳輸)達(dá)到的可能數(shù)據(jù)吞吐量被量化，并與在這些同樣的數(shù)據(jù)包不使用SPC編碼傳輸?shù)那闆r下獲得的數(shù)據(jù)吞吐量進行比較。首先，確定該SPC配置是否會實際提供任何的吞吐量增加。等式(5)為該確定提供適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)
l + min( ( 2'*P J,|Q,2|,n、)>l + min((^~!~^---^~~)R(2)(i2,P),|Qi2|m、) ( 5 )
R")(i,，p ) ，^'2'(d)' R("(i,'p ) R(')(i,，P) 六I、2I(d)/
等式(5)可如下理解。它的左側(cè)是可使用SPC配置傳輸?shù)姆纸M的總數(shù)量(還參見等式(1))的表達(dá)式。等式(5)的右側(cè)是可在相同的傳輸時間期間不使用SPC編碼傳輸?shù)姆纸M的總數(shù)量。在右側(cè)，第一項視為分組pkti,，其可使用全傳輸功率(P)傳輸。對應(yīng)的傳輸時間是s/R^(i,，P)。使用和不^f吏用SPC編碼傳輸分組pk&的時間差(At)由等式(6)給出
不使用SPC編碼時，該時間差可用于以全傳輸功率傳輸來自隊列Qi2的分組。對應(yīng)的每分組傳輸時間是s/R②(i2，P)。通過計算等式(6)的At與每分組傳輸時間的比率，發(fā)現(xiàn)可在At內(nèi)傳輸?shù)姆纸M的數(shù)量。該比率是等式(5 )的右側(cè)中的min函數(shù)的第一個自變量。該min函數(shù)的第二個自變量是已經(jīng)在上面參照等式(1)說明的隊列深度極限。
如果等式(5)所給定的標(biāo)準(zhǔn)被滿足，那么，與使用傳統(tǒng)單層信號傳輸獲得的吞吐量相比，所識別的SPC配置能夠增加吞吐量。在步驟628,，該增加通過計算額外分組的數(shù)量(AN。來量化，這些額外分組的傳輸通過使用SPC編碼來實現(xiàn)，例如，使用等式(7):
△N, =min(R，2,P ),|Q,2| j-min((^^~^---^——)R")(i"P),lQ。L ) ( 7 )
1 、 R(')(i,，p ) ,|v,2|'d);、、R(')(i,，p') R("(i,，P;/ 2 甲'2l(d〃
19如果等式(5)所給定的標(biāo)準(zhǔn)不滿足，那么，使用SPC編碼不是有效益的，在步驟628n AN^iU陚予0值。
分支6212具有步驟6222-6282，這些步驟的執(zhí)行產(chǎn)生額外分組的數(shù)量(AN2),這些額外分組的傳輸通過^f吏用SPC編碼實現(xiàn)，其中分組pktu是第二層信號。更具體地，在步驟6222，使用等式(8)確定分組的最大總數(shù)量(Ni)，等式(8)通過適當(dāng)?shù)匦拚仁?1)而獲得。
N,:l + min(j:'" 、,IQ,I(d)) (8)
在步驟6242，每個Ni(等式(8))各自的有效吞吐量Tj使用等式(9)計算。
T,丄N,R。)(i，P-p) (9)s
在步驟6262，通過優(yōu)化和對有效吞吐量排序識別最佳鏈路。最后，在步驟6282，使用等式(10)計算AN2。
△N，=min( m 、2，P,|Qi2|,n、)-min(d~~^-^---——)R()(i2,P),iQPj n、) ( 10 )
2、R(2'(i,，P —p ) |V'2|(D) 、、R(2)(i,,P —P ) R(')(i,，P) 乂，I乂'2I(d〃
如果所計算的AN2不是正的，則械賦予0值。
在步驟630，將A 和AN2的值相互比較并與0比較，以確定最有效益?zhèn)鬏斉渲谩８唧w地，如果ANi和/或AN2大于0，則最有效益?zhèn)鬏斉渲檬桥c這兩個值中的較大值對應(yīng)的SPC配置。另一方面，如果AN,和AN2都等于0，則最有效益?zhèn)鬏斉渲檬遣皇褂肧PC編碼的配置。
在步驟632， MAC調(diào)度器600使用在處理框620中確定的最有效益?zhèn)鬏斉渲脕砼渲谜军c以傳輸輸出信號。例如，如果ANi、 AN2和0的最大值是0，則MAC調(diào)度器600配置站點以全傳輸功率和非SPC編碼方式傳輸pktn。如果最大值是AN"則MAC調(diào)度器600配置站點以第一層信號傳輸pkt"，同時還以第二層信號傳輸與在分支621i中確定的最佳鏈路對應(yīng)的分組。第 一和第二層信號之間的功率分配是p*/P-p*,傳輸速率分別是RW(h ，p六)和R(2)(i2， P-p*)。如果最大值是AN2，則MAC調(diào)度器600配置站點以笫二層信號傳輸pktu，同時還以第一層信號傳輸與在分支6212中確定的最佳鏈路對應(yīng)的分組。第一和第二層信號之間的功率分配是pVP-p、傳輸速
率分別是R(1)(i2， p^和R(2)(^ P-p*)。
下面的例子進一步說明MAC調(diào)度器600的處理。假定只有兩條鏈路， i=l和i=2。假定在這些鏈路上可達(dá)到的最大單獨速率分別是9和36。換句 話說，R(1)(1， P) - 9， R(1)(2， P) = 36。假定步驟622! - 626!的處理已確定R(1)(1. P) = 6， R(2)(2， P-p*) = 24。假定有足夠數(shù)量的儲備分組，步驟628!的執(zhí)行 產(chǎn)生AN,-2 [ = 24/6-(1/6-1/9)36 ]。另外，假定分支6212的處理產(chǎn)生AN2 =0， MAC調(diào)度器600將配置站點以使用SPC編碼，其中與第一鏈路和第 二鏈路對應(yīng)的分組分別以第一層和第二層信號傳輸。使用SPC編碼將導(dǎo)致 與從隊列號碼2開始兩個額外分組的傳輸對應(yīng)的吞吐量增加。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將知道，在一個實施例中，處理框620可被修 改以包括與分支621,和6212并行執(zhí)行的額外分支，以評估可用的邊信息的 可能效益。該額外分支具有基本上類似于處理步驟622-628的處理步驟。 然而，該額外分支的處理使用修正SINR值，因為減去已知的干擾信號以 已知的可量化方式降低了有效SINR。修正的MAC調(diào)度器600將在考慮了 這三個處理分支的確定結(jié)果之后選擇最好的傳輸配置并配置站點以使用該 配置。
圖7示出了可才艮據(jù)本發(fā)明的另一個實施例在網(wǎng)絡(luò)100的站點處使用的 MAC調(diào)度器700的處理框。與MAC調(diào)度器600類似地，MAC調(diào)度器700 被設(shè)計成對基本MAC調(diào)度器的擴展。MAC調(diào)度器700可用于調(diào)度從多個 發(fā)射機到單個接收機的時間重疊的傳輸，其中接收機是運行該調(diào)度器的站 點。
在處理框710，運行基本MAC調(diào)度器程序以預(yù)測該站點的下一個傳 輸。處理框710基本上類似于處理框610 (圖6)，除了站點使用未決通信 量表，而不是使用其隊列緩沖器的內(nèi)容的知識?；綧AC調(diào)度器的結(jié)果 被饋送到處理框720。
在一個實施例中，MAC調(diào)度器700被設(shè)計為將時間重疊的傳輸?shù)目倐?輸功率限定為特定值(P )。在這種情況下，MAC調(diào)度器600的處理框620可以基本上無需修改地用作MAC調(diào)度器700的處理框720。例如，在雙 發(fā)射機的情況下，與具有較高衰減的信道對應(yīng)的發(fā)射機的信號被當(dāng)作第一 層信號，而與具有較低衰減的信道對應(yīng)的發(fā)射機的信號被當(dāng)作第二層信號。 在另 一個實施例中，MAC調(diào)度器700凈皮設(shè)計為不限定時間重疊的傳輸 的總傳輸功率。例如，每個發(fā)射站點可被配置為使用最大為最大單獨可達(dá) 到傳輸功率(P)的任何傳輸功率，單獨傳輸功率的總和不限定于P。在這 種情況下，MAC調(diào)度器600的處理框620仍然可用作MAC調(diào)度器700 的處理框720，但有一些修改。更具體地，不使用步驟622中用于對應(yīng)的 SINR計算的等式(3a) - (3b),處理框720被配置為使用等式(11)-(12):
<formula>formula see original document page 22</formula>
其中i和j分別表示與第一和第二層信號對應(yīng)的鏈路。等式(12)用于確 定最小可能Pj, ^L用該最小可能，第j條鏈路可達(dá)到傳輸速率RW(j，P)。 所確定的pj被代入等式(11),然后，等式(11)用于確定第ig路的 速率和功率。
根據(jù)處理框720的結(jié)果，MAC調(diào)度器700可在步驟732配置站點以傳 輸具有觸發(fā)字段的輸出分組。該觸發(fā)字段列出了與在處理框720中識別的 最有效益?zhèn)鬏斉渲脤?yīng)的站點。在接收到該分組并解碼觸發(fā)字段后，所識 別的站點將處理它們各自的傳輸，其中每一個使用各自的在觸發(fā)字段中指 示的速率和功率。這些傳輸將重疊以在當(dāng)前站點產(chǎn)生對應(yīng)的多層信號，該 站點將應(yīng)用分組重對準(zhǔn)和SIC處理以解碼該信號。
網(wǎng)絡(luò)100的不同站點可從使用MAC調(diào)度器600和/或700中得到不同 程度的好處，因為所實現(xiàn)的吞吐量增加取決于實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和流量模式。 因此， 一些站點在有效的媒體訪問方面相對于其它一些基站可能獲得"不 公平的"好處。如果對不同站點的媒體訪問公平性是所期望的網(wǎng)絡(luò)屬性，那么，媒體訪問參數(shù)的某些修改是適宜的。
一般地，對于信道訪問公平性有兩個主要方法(1)相等的訪問概率
和(2)相等的分時訪問。應(yīng)當(dāng)指出，IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11采用相等的訪問概
率的方法。已知相等的訪問概率對所有竟?fàn)幷军c導(dǎo)致實質(zhì)上相等的長期吞
吐量。為了在多用戶無線信道環(huán)境中維持該屬性，網(wǎng)絡(luò)100中站點所使用 的竟?fàn)幋翱诳梢孕薷臑槿绲仁?13)所規(guī)定的
CW'=CWx! (13) R,
其中CW'是修改后的竟?fàn)幋翱冢?CW和R分別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)100被配置為不
使用SPC編碼和/或時間重疊的傳輸運行時該網(wǎng)絡(luò)100 中的站點的竟?fàn)幋?br> 口和平均數(shù)據(jù)傳輸速率；R'是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)被配置為使用SPC編碼和/或時間重
疊的傳輸時該站點的平均數(shù)據(jù)傳輸速率?？梢钥闯觯赃@種方式縮短竟?fàn)?窗口對所有竟?fàn)幷军c導(dǎo)致了實質(zhì)上相等的長期數(shù)據(jù)吞吐量，這擴展了在不
同站點之間均勻地使用多用戶無線信道的好處，而不管特定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和/
或流量模式。
路由層
圖8示出網(wǎng)絡(luò)100的一部分800，其中路由協(xié)議可根據(jù)本發(fā)明的一個實 施例應(yīng)用。該部分800具有通過標(biāo)記為i=l， 2， ...， 6的六條無線鏈路相 互連接的5個站點Sl - S5。注意，圖8僅示出站點Sl-S5之間的一些無 線鏈路，即，與以下路由協(xié)議的討論直接相關(guān)的鏈路。例如，站點(i)Sl 和S2之間的直接無線鏈路以及(ii) Sl和S4之間的直接無線鏈路^皮省略。
下面的例子說明了積極尋求利用多用戶無線信道的通信流量路由的潛 在好處。假定現(xiàn)有技術(shù)中的路由協(xié)議已經(jīng)將(i)通信流量fl從站點Sl通 過站點S3路由到站點S5，其中站點S3用作中繼；以及將(ii)通信流量 f2從站點S2通過站點S5路由到站點S4，其中站點S5用作中繼。進一步 假定兩個通信流量都被儲備到相對大的程度。
使用傳統(tǒng)的對所有站點提供相等的媒體訪問并獨立地調(diào)度傳輸?shù)?802.11 MAC協(xié)議，通信流量fl和f2都將實質(zhì)上獲得相等的數(shù)據(jù)吞吐量。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的路由協(xié)議可認(rèn)識到通信流量o可被重路
由通過站點S3 (變成通信流量O',參見圖8),于是站點S3可試圖通 過使用多用戶無線信道增加整個數(shù)據(jù)吞吐量。更具體地，用作第一跳接收 機，站點S3可以觸發(fā)來自站點Sl和S2的時間重疊的傳輸，這些傳輸可 使用分組重對準(zhǔn)和SIC處理在站點S3被解碼。然后，用作第二跳發(fā)射機， 站點S3可使用SPC編碼以同時向站點S4和S5傳輸各自的信號。假定用 于該部分800中各種鏈路的代表性的實際SNR值，可以看出結(jié)合使用多用 戶無線信道的通信流量O的重路由能夠?qū)νㄐ帕髁縡l或通信流量f2或者 這兩者產(chǎn)生相當(dāng)大(例如，達(dá)到大約200% )的吞吐量增加。
圖9示出可根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在網(wǎng)絡(luò)100的站點處使用的路由 協(xié)議900的流程圖。為了清楚而不失一般性，路由協(xié)議900的某些方面在 下面參照部分800 (圖8)描述。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將知道，路由協(xié)議 900可同樣用于路由通過具有不同于圖8所示的鏈路拓樸和/或通信流量的 網(wǎng)絡(luò)部分的通信量。
路由協(xié)議900被設(shè)計為通過平衡多用戶無線信道的使用來管理本地兩 跳通信流量。在通信協(xié)議卯O的上下文中，兩跳通信流量是在兩個相鄰鏈 路上的通信流量，其中至少一條鏈路具有作為終端的運行該協(xié)議的站點。 例如，在部分800中，每個通信流量fl和f2是兩跳通信流量。對于通信 流量fl,第一和第二跳分別是鏈路i=l和i=2。對于通信流量O，第一和 第二跳分別是鏈路i=3和i=4。
路由協(xié)議900可通過尋找和評估以下多用戶無線信道所使用的單獨機 會和/或其各種組合而有機會利用多用戶無線信道(i)站點用作SPC編 碼信號或適合于SIC處理的時間重疊的信號的第一跳接收機；(ii)站點 用作SPC編碼信號或適合于SIC處理的時間重疊的信號的第二跳接收機； 以及(iii)站點用作SPC編碼信號的第二跳發(fā)射機。路由協(xié)議卯O利用一 組約束，其確保通信流量的重路由僅在這種重路由增加該通信流量的有效 單獨數(shù)據(jù)吞吐量而不降低可能受這種重路由影響的其它本地通信流量的有 效單獨數(shù)據(jù)吞吐量時才執(zhí)行。為了避免短期路由波動和相關(guān)的開銷，路由協(xié)議900使用已在相對的長的時期(例如大約30秒)上平均了的SNR值 來估計可能的吞吐量變化。應(yīng)當(dāng)指出，路由協(xié)議的該特征不同于通常使用 最新SNR值的每個MAC調(diào)度器600和700的對應(yīng)特征。
路由協(xié)議900具有處理框910和930，其中每個站點被配置為并行地運 行這些處理框。如果在網(wǎng)絡(luò)IOO的第一站點執(zhí)行，則處理框910導(dǎo)致該站 點傳輸請求消息。網(wǎng)絡(luò)IOO的第二站點對該請求消息的接收觸發(fā)執(zhí)行處理 框930的某些步驟。根據(jù)環(huán)境的不同，網(wǎng)絡(luò)100的每個站點可以隨時扮演 第一站點的角色或第二站點的角色。
在處理框910的步驟912中，站點持續(xù)地監(jiān)控其與每個通信流量對應(yīng) 的傳輸以確定這些傳輸是否生成多層信號，諸如SPC編碼和/或時間重疊 的信號。如果站點識別出沒有使用多層信號進行處理的通信流量，則在步 驟914，站點將與該通信流量對應(yīng)的傳輸速率與指定的閾值進行比較。如 果傳輸速率不低于閾值，則處理框910的執(zhí)行循環(huán)回到步驟912。如果傳 輸速率低于閾值，則處理框910的執(zhí)行移動到步驟916。
在步驟916中，站點發(fā)送請求消息，其中當(dāng)前的傳輸速率被標(biāo)示在該 消息中。在一個配置中，請求消息被附著在該站點所傳輸?shù)南乱粋€分組上， 例如使用特定比特序列以表示在分組的末尾存在請求消息。應(yīng)當(dāng)指出，請 求消息通常可以被能夠至少解碼所傳輸?shù)姆纸M的報頭的幾個相鄰站點獲 知，所傳輸?shù)姆纸M的有效栽荷部分的預(yù)期接收機可能不是同一個對請求消 息有反應(yīng)的站點。
在步驟918中，站點接收對請求消息的響應(yīng)。由于多個站點可以獲知 請求消息，因此，該站點可能接收多個響應(yīng)。所接收的響應(yīng)包含重路由的 提議，其提供適當(dāng)?shù)倪@種重路由的細(xì)節(jié)(例如，所建議的路由、速率、功 率分配等)。提議站點已經(jīng)通過執(zhí)行路由協(xié)議卯0的副本的處理框930獲 得所述細(xì)節(jié)。
在步驟920，站點分析所接收的響應(yīng)以決定是否重路由。例如，站點 可被配置為比較不同的提議以識別例如與最大數(shù)據(jù)吞吐量增加對應(yīng)的"最 佳"提議。站點還可以將可能的數(shù)據(jù)吞吐量增加與指定的閾值進行比較，
25并僅在該增加超過該閾值時對提議作出反應(yīng)。同樣，可以使用其它適當(dāng)?shù)?br> 提議選擇標(biāo)準(zhǔn)。如果站點決定重路由對應(yīng)的通信流量，則在步驟922進行 重路由。如果站點決定拒絕所有的重路由提議，則處理從步驟920返回到 步驟912。
在處理框930的步驟932中，站點連續(xù)地監(jiān)控其附近各種通信流量所 占據(jù)的信道時間的各個片段(Ti)。在一個實施例中，監(jiān)控基于偵聽來自 相鄰站點的傳輸執(zhí)行，那些傳輸承載并不必須用于該站點的數(shù)據(jù)分組。站 點至少處理這些"偷聽的，，分組的報頭以導(dǎo)出對應(yīng)的信道時間片段，這些 信道時間片段接著被存儲在對應(yīng)的表中。優(yōu)選地，步驟932在后臺運行， 在從相鄰站點接收到請求消息后，處理框930的執(zhí)行轉(zhuǎn)到步驟934。
在處理框930的步驟934中，站點評估將在所接收的請求消息中標(biāo)識 的通信流量重路由成現(xiàn)在經(jīng)過該站點的潛在好處。更具體地，該站點使用 一組標(biāo)準(zhǔn)以確定這種重路由是否能夠(i)增加被建議重路由的通信流量的 有效數(shù)據(jù)吞吐量和(ii)降低當(dāng)前^皮路由通過該站點的其它通信流量的有效 數(shù)據(jù)吞吐量。如果重路由被認(rèn)為有效益，則在步驟936，站點向請求基站 發(fā)送包含以所建議的速率、功率分配和其它已在步驟934中確定的適當(dāng)參 數(shù)重路由的提議的響應(yīng)。在步驟936之后，處理返回到步驟932。如果在 步驟934中確定重路由沒有效益，則處理也返回到步驟932。
下面是在從站點S2接收到請求消息后可由部分800 (圖8 )的站點S3 在步驟934中執(zhí)行的處理的例子。假定當(dāng)前通信流量配置具有通信流量fl 和f2，站點S3執(zhí)行步驟934以決定具有通信流量fl和f2'的新的通信流 量配置是否將會有效益。與當(dāng)前通信流量配置對應(yīng)的總數(shù)據(jù)吞吐量(To) 由等式(14)給出
<formula>formula see original document page 26</formula>等式(14)的右側(cè)的第一項考慮了通信流量fl對整個數(shù)據(jù)吞吐量的貢獻。 通信流量fl在鏈路i=l上占用信道時間片段 ，并以全傳輸功率P不使用 SPC編碼地傳輸。第一項假定在站點S3處通信流量fl的通信流量守恒， 意味著進入數(shù)據(jù)的數(shù)量等于輸出數(shù)據(jù)的數(shù)量，或者采用數(shù)學(xué)項RW(l,P)r^R("(2,P)巧。同樣，等式(14)的右側(cè)的第二項考慮了通信流量f2
對整個數(shù)據(jù)吞吐量的貢獻。通信流量f2在鏈路i=3上占用信道時間片段t3， 并也以全傳輸功率不使用SPC編碼地傳輸。第二項假定在站點S5處通信
流量f2的通信流量守恒，或者采用數(shù)學(xué)項RW(3,P)巧=R("(4,P)r4 。
與新的通信流量配置對應(yīng)的總數(shù)據(jù)吞吐量(Tn)由等式(15)給出， 其類似于等式(14):
T 二R(')(l,p,)i"; +R(2)(5,p5)^ ( 15 )
其中Pi和ps分別表示在鏈路i=l和i=5上分配給通信流量fl和f2'的傳 輸功率；是鏈路i=l上新的信道時間片段。新的通信流量配置的通信 流量守恒由等式(16a) -(16b)表示:
R("(l,p,)r; =R(2)(2，p2)r2 ( 16a )
R(2)(5,p5)r; =R(2)(6,P-p2)T2 ( 16b )
其中P2表示在鏈路i-2分配給通信流量n的傳輸功率；t2'是該鏈路上新
的信道時間片段。
等式(17a ) - (17b)對各個通信流量提供在各自的單獨數(shù)據(jù)吞吐量中的 變化(相對于總數(shù)據(jù)吞吐量，是單獨數(shù)據(jù)吞吐量的和)上的約束
R(')(l,p,)r;2R("(l,P)r, (17a) R(2)(5,p5)r;》R(')(3,P)r3 (17b)
等式(17a)規(guī)定通信流量fl的單獨數(shù)據(jù)吞吐量不允許在重路由時降低。 同樣，等式(17b)規(guī)定通信流量f2的單獨數(shù)據(jù)吞吐量也不允許降低。
等式(18)提供額外的約束條件，其表明在重路由時由通信流量fl和 f2占據(jù)的組合信道時間片段不允許增加
1=1 1=1
該約束旨在防止可能由重路由在部分800附近引起的可能的有害連鎖反 應(yīng)。
站點S3 (圖8 )將查找最大化總數(shù)據(jù)吞吐量Tn并同時還試圖滿足由等 式(16) - (18)給出的約束的Pl、 p2和ps的值。該數(shù)學(xué)問題可例如通過試驗在鏈路i=l和i=2上可用的802.11速率的各種可能的組合來解決。對 于每個這樣的速率對，pi和p2的對應(yīng)值可使用對應(yīng)的速率函數(shù)和本地SNR 表明確地確定。對于這樣確定的每對Pl和p2， p5的對應(yīng)值可例如通過解答 等式(15)和(16a)中的ps找到。 一旦已經(jīng)確定了p,、 P2和ps的值，其 余約束的有效性，例如等式(16b) - (18)的有效性，可被證實。與總數(shù) 據(jù)吞吐量Tn的最大值對應(yīng)的有效方案可以在步驟936中站點S3向站點S2 發(fā)送的重路由提議中指定。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照說明性實施例進行了描述，但該描述并不意味著 以限制的方式解釋。雖然本發(fā)明的實施例已經(jīng)參照符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11 的通信系統(tǒng)進行了描述，但是本發(fā)明同樣可用于其它合適的系統(tǒng)。所描述 的實施例的各種修改以及本發(fā)明的其它實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員是顯而易見的，并且被認(rèn)為落入如后附權(quán)利要求所表達(dá)的本發(fā)明的原理 和范圍內(nèi)。
雖然以下方法權(quán)利要求中的步驟記載在具有相應(yīng)標(biāo)記的特定序列中，
這些步驟并不必須局限于以該特定序列實現(xiàn)。
本發(fā)明可以采用實現(xiàn)這些方法的方法和裝置的形式實現(xiàn)。本發(fā)明還可 以采用體現(xiàn)在諸如軟盤、CD-ROM、硬盤或任何其它計算機可讀存,體 的有形媒體中的程序代碼的形式實現(xiàn)，其中當(dāng)程序代碼裝載在諸如無線收 發(fā)機的機器中并執(zhí)行時，該機器變成用于實現(xiàn)本發(fā)明的裝置。當(dāng)以通用處 理器實現(xiàn)時，程序代碼片斷與處理器相結(jié)合以提供類似于特定邏輯電路運 行的唯一設(shè)備。
除非明確地說明，否則每一個數(shù)字值和范圍應(yīng)當(dāng)被解釋為是近似的， 如同在該值或范圍的值前面的詞"大約"或"將近，，。
還應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離以下權(quán)利要求所表達(dá)的本發(fā)明的范圍的情況下， 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對為了說明本發(fā)明的原理而已經(jīng)描述和說明的 部分的細(xì)節(jié)、材料以及安排作出各種變化。
在此，"一個實施例"或"實施例"意味著結(jié)合實施例描述的特定特性、結(jié)構(gòu)或特征可以包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。在說明書的不同
地方出現(xiàn)的短語"在一個實施例中"并不必須都是指同一個實施例，也不 是必須與其它實施例相互排除的單獨或可選的實施例。這同樣適用于術(shù)語
"實施方式"。
同樣為了說明，術(shù)語"連接，，指現(xiàn)有技術(shù)中已知的或者以后開發(fā)的任 何允許能量在兩個或多個單元之間傳遞的方式，雖然沒有要求，但插入一 個或多個其它單元也是可以的。相反，術(shù)語"直接連接，，等暗示沒有這樣 的其它單元。
權(quán)利要求
1.一種在無線網(wǎng)絡(luò)的第一站點的通信方法，包括以下步驟比較與至少兩個不同的用于在具有第一站點作為終端的第一無線鏈路上傳輸?shù)谝煌ㄐ判盘柕膫鬏斉渲脤?yīng)的數(shù)據(jù)吞吐量，其中，所述傳輸配置的至少一個對應(yīng)于具有所述第一通信信號作為多層信號的一層的傳輸，所述傳輸配置的另一個對應(yīng)于所述第一通信信號作為單層信號的傳輸；以及基于所述比較，選擇用于傳輸所述第一通信信號的傳輸配置。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括使用重疊編碼生成所述多層信號，其中所述第一站點是所述第一通信信號的發(fā)射機。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述第 一站點是所述第 一通信信號的接收機；所述無線網(wǎng)絡(luò)的笫二站點將所述第一通信信號作為(i)在所述第一站點生成所述多層信號的重疊編碼信號的一部分或者(ii )單層信號進行傳輸。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第二站點將所述第一通信信號作為單層信號傳輸；所述選擇的步驟包括選擇具有所述第一通信信號作為所述多層信號的一層的傳輸配置，其中在所述第一站點接收的所述多層信號由于所述第一通信信號和由所述無線網(wǎng)絡(luò)的第三站點傳輸?shù)牡诙ㄐ判盘柕闹丿B而生成；所述方法還包括使用串行干擾消除處理來解碼所述多層信號的步驟。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述多層信號具有M層，其中M是大于1的整數(shù)；所述比較的步驟包括確定與多個多層傳輸配置對應(yīng)的數(shù)據(jù)吞吐量，其中每一個多層傳輸配置對應(yīng)于在所迷多層信號的各個不同的層中傳輸所述第一通信信號；以及基于所確定的數(shù)據(jù)吞吐量的值，對所確定的數(shù)據(jù)吞吐量排序。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括對于所述多層信號，選擇用于 傳輸?shù)诙ㄐ判盘柕牡诙o線鏈路的步驟，其中，所述第二無線鏈路具有所述第一站點作為終端；所述第一和第二通信信號對應(yīng)于所述多層信號的各個不同的層；所述選擇所述第二無線鏈路的步驟包括改變在所述第一和第二通信 信號之間的功率分配，以優(yōu)化使用對應(yīng)的多層信號獲得的數(shù)據(jù)吞吐量。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟 基于邊信息，確定用于所述比較的至少一個數(shù)據(jù)吞吐量；以及 基于分組緩存器的內(nèi)容，識別用于與單層傳輸對應(yīng)的傳輸配置的下一個輸出傳輸，其中，所述選擇所述傳輸配置的步驟包括選擇具有最高數(shù) 據(jù)吞吐量的傳輸配置。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中， 所述第 一站點是所述第 一通信信號的接收機； 所述方法還包括以下步驟傳輸具有觸發(fā)字段的輸出分組，其中所述觸發(fā)字段標(biāo)識與所述所選 擇的傳輸配置對應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)的一個或多個站點；接收所述第一通信信號，其中，所述第一通信信號已從所標(biāo)識的一 個或多個具有所選擇的傳輸配置的站點的傳輸中產(chǎn)生；以及基于未決通信量表的內(nèi)容預(yù)測下一個輸入傳輸。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟 獲得與所述第 一無線鏈路對應(yīng)的信道估計信息；基于所述信道估計信息，確定用于所述比較的數(shù)據(jù)吞吐量；以及 維持信道估計信息表，其具有一個或多個與一個或多個各自的無線鏈 路對應(yīng)的表項，其中每個無線鏈路具有所述第一站點作為終端。
10. —種無線網(wǎng)絡(luò)的站點，用于比較與至少兩個不同的用于在具有所述站點作為終端的第一無線鏈路 上傳輸?shù)谝煌ㄐ判盘柕膫鬏斉渲脤?yīng)的數(shù)據(jù)吞吐量，其中，所述傳輸配置 的至少 一個對應(yīng)于具有所述第 一通信信號作為多層信號的 一層的傳輸，所述傳輸配置的另一個對應(yīng)于所述第一通信信號的單層傳輸；以及 基于所述比較，選擇用于傳輸所述第一通信信號的傳輸配置。
全文摘要
一種媒體訪問控制(MAC)調(diào)度器，根據(jù)一個實施例，無線網(wǎng)絡(luò)的站點評估與三個不同的用于在該站點的無線鏈路的第一條上傳輸分組的傳輸配置對應(yīng)的數(shù)據(jù)吞吐量。這些傳輸配置中的第一和第二傳輸配置使分組分別編碼在雙層信號的第一和第二層中。第三傳輸配置使分組編碼為傳統(tǒng)的單層信號。對于第一和第二傳輸配置中的每一個，站點選擇該站點的無線鏈路的第二條以傳輸至少一個第二分組，其中第一和第二分組被分別編碼在雙層信號的不同層。站點改變在第一和第二層之間的功率分配，以優(yōu)化第一和第二傳輸配置的每一個的數(shù)據(jù)吞吐量，并從第一、第二和第三傳輸配置中選擇產(chǎn)生最大數(shù)據(jù)吞吐量的傳輸配置。
文檔編號H04L12/56GK101690037SQ200880023628
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者H·維思瓦納瑟, R·拉姆基, 黎 李 申請人:朗訊科技公司