專利名稱：用于改善無線網絡的空間復用的技術的制作方法
用于改善無線網絡的空間復用的技術本申請主張于2008年5月19日提交的美國臨時申請No. 61/054，263的權利，其 內容通過引用的方式結合至此。本發(fā)明一般地涉及塊(block)傳送技術。在無線網絡中，彼此相距一定距離而設置的節(jié)點可以成功地在相同的頻率上同時傳送信號。這個能力典型地被稱為空間復用(spatial reuse) 0空間復用是無線網絡的重 要特征，用來支持多個同時傳送，從而能夠實現網絡吞吐量的增加。參考

圖1進一步描述空間復用，圖1示出了包括10個節(jié)點110-1至110-10的基 于WiMedia的無線網絡100。每個節(jié)點110-X(X是大于或等于1的整數)可以或處于匯聚 模式(sink mode)、或處于源模式或處于空閑模式。操作于源模式的節(jié)點110_X(此后稱為 “源節(jié)點”)傳送數據(DATA)和請求發(fā)送(RTS)幀，并接收清除發(fā)送(CTS)和確認(ACK)幀。 操作于匯聚模式的節(jié)點110-X(此后稱為“匯聚節(jié)點”)傳送ACK和CTS幀，并接收RTS幀。 處于空閑模式的節(jié)點110-X(此后稱為“空閑節(jié)點”)既不接收也不傳送幀。網絡100根據規(guī)定有關同時傳送的若干規(guī)則的WiMedia標準規(guī)范操作。規(guī)則之一 確定源節(jié)點110-X和匯聚節(jié)點100-Y(Y是大于或等于1的整數)的鄰居節(jié)點是空閑節(jié)點。 即傳送節(jié)點的鄰居不能傳送任何幀，并且接收節(jié)點的鄰居不能接收幀。例如，在無線網絡 100中應用該規(guī)則暗示著空間復用只限于兩對節(jié)點110-1和110-2以及110-7和110-8，其 中110-1和110-7是源節(jié)點。顯然，這顯著地降低了網絡100的吞吐量。被定義為WiMedia MAC規(guī)范的一部分的分布式預留協議(distributed reservation protocol,DRP)提供了一種在節(jié)點110-X之間同時通信的機制。特別地，DRP 使設備能在經協商的預留內獲得對無線介質的被安排的訪問。通常，預留類型可以是硬預 留或軟預留。在硬預留中，除預留所有者和目標(一個或多個)之外的節(jié)點110-X都不允 許傳送幀。在軟預留中，不是預留所有者鄰居的預留目標的鄰居不允許訪問無線介質。對 于所有類型的傳送，源節(jié)點110-X的鄰居不允許傳送MAC幀。簡單地取消同時傳送規(guī)則和DRP的預留規(guī)定將不會提高網絡的性能，因為出于傳 送通常是雙向的原因，幀可能在相同的節(jié)點處碰撞。即，從匯聚節(jié)點100-Y發(fā)送的ACK幀和 從源節(jié)點110-X發(fā)送的數據幀很可能會碰撞。本發(fā)明的某些實施例包括一種用于改善無線網絡的空間復用的方法。該方法包括 選擇用于在無線網絡中安排同時傳送的介質訪問隙(medium access slot，MAS)類型；將預 留分配給所選擇的MAS ；和將所選擇的MAS應用于無線網絡的源節(jié)點和匯聚節(jié)點。本發(fā)明的某些實施例還包括一種在其上存儲了計算機可執(zhí)行碼的計算機可讀介 質。該碼的執(zhí)行使計算機執(zhí)行以下過程選擇用于在無線網絡中安排同時傳送的介質訪問 隙(MAS)類型；將預留分配給所選擇的MAS ；和將所選擇的MAS應用于無線網絡的源節(jié)點和 匯聚節(jié)點。本發(fā)明進一步包括一種適用于使得能夠同時傳送的無線網絡。該無線網絡包括用 于根據預定義的介質訪問隙(MAS)類型和根據預分配的預留傳送至少數據幀的多個源節(jié) 點；和用于根據預定義的MAS類型和根據預分配的預留接收至少數據幀的多個匯聚節(jié)點。
本發(fā)明還包括一種適用于改善無線網絡的空間復用的DRP信息元素(element)數 據結構。該DRP信息元素包括至少包括將被使用的介質訪問隙(MAS)類型的DRP可用性狀 態(tài)位圖信息元素；用于描述DRP信息元素中的內容的控制元素；用于支持任意類型的MAS 的MAS定時信息元素；和包括DRP可用性狀態(tài)位圖信息元素、控制元素和MAS定時信息元素 的長度的長度元素。在本說明書結束處的權利要求書中，特別指出了并清楚地要求保護了被認為是本 發(fā)明的主題。根據結合附圖的以下詳細描述，本發(fā)明的前述和其他特性和優(yōu)點將變得清楚 明白。圖1是基于WiMedia的無線網絡的示意圖；圖2是有用于解釋本發(fā)明某些實施例的基于WiMedia的無線網絡的拓撲；圖3A、3B和3C是根據本發(fā)明某些實施例構造的各種MAS類型的圖；圖4是描述根據本發(fā)明一個實施例的方法的流程圖；和 圖5是根據本發(fā)明一個實施例構造的經修改的DRP信息元素格式圖。注意到由本發(fā)明公開的實施例只是本文中創(chuàng)新性教導的許多有益使用的實例是 重要的?？偟膩碚f，在本申請的說明書中做出的陳述不必限制任何各種要求保護的發(fā)明。另 夕卜，一些陳述可應用于一些有創(chuàng)造性的特征，但不能應用于其他特征?？偟膩碚f，除非另有 指示，不失一般性地，單數的元件可以有復數個，反之亦然。在附圖中，遍及若干視圖，同樣 的附圖標記表示同樣的部分。通過提供一種新的安排傳送機制的介質訪問隙(MAS)，本發(fā)明在無線網絡、特別是 基于WiMedia的無線網絡的空間復用方面是有用的。因此，在某些實施例中，無線網絡中的 節(jié)點在MAS的固定間隔中或在整個MAS期間只能傳送或只能接收幀。為了使用MAS傳送安排機制并避免當相鄰的節(jié)點同時傳送時幀的碰撞，定義了新 的同時傳送規(guī)則。第一規(guī)則規(guī)定只有一個匯聚節(jié)點可以處于每個源節(jié)點的附近，并且在每 個匯聚節(jié)點的附近只有一個源節(jié)點。第二規(guī)則確定參與相同MAS中的同時傳送的鄰近節(jié)點 (即或匯聚節(jié)點或源節(jié)點)必須采用相同的MAS類型，即完全遵循相同的傳送和接收間隔。 因此，在彼此附近的所有源節(jié)點能同時傳送數據幀以及接收ACK幀。類似地，在彼此附近的 所有匯聚節(jié)點能同時接收數據幀以及傳送ACK幀。因此，該新的同時傳送規(guī)則在避免數據 幀和ACK幀之間的碰撞以及增加成功的同時傳送方面是有用的。圖2示出了展示新的通信規(guī)則如何可以改善空間復用的無線網絡200的拓撲。網 絡200包括10個節(jié)點210-1至210-10，其中以邊緣(edge)連接的節(jié)點是鄰居。根據本發(fā) 明，當節(jié)點210-2、210-3、210-5、210-8和210-10是源節(jié)點且所有其他節(jié)點是匯聚節(jié)點時， 獲得最佳空間復用。這符合上述第一規(guī)則。例如，節(jié)點210-6是匯聚節(jié)點，因為只有一個匯 聚節(jié)點能處于源節(jié)點210-2、210-3和210-5的附近。在這種配置中能獲得的同時傳送的數 目為5，即節(jié)點210-2至節(jié)點210-1、節(jié)點210-3至節(jié)點210-4、節(jié)點210-5至節(jié)點210-6、節(jié) 點210-8至節(jié)點210-7和節(jié)點210-10至節(jié)點210-9。與在相關現有技術中公開的傳統(tǒng)同時 傳送機制相比，對于這種拓撲，除了來自節(jié)點210-5至節(jié)點210-6的傳送外，不允許在相同 MAS處的同時傳送。因此，如所示，這個實例實施例顯著地改善了空間復用。根據本發(fā)明的某些實施例，三種不同類型的MAS可被用于使同時傳送變得容易。 不考慮它的類型，MAS被劃分為具有預定義長度的一個或多個間隔。有兩種類型的間隔傳送間隔和接收間隔。在傳送間隔中，源節(jié)點傳送RTS或數據幀，匯聚節(jié)點接收RTS或數據幀。 在接收間隔中，匯聚節(jié)點傳送CTS或ACK幀，源節(jié)點接收那些幀。圖3A示出了根據本發(fā)明的一個實施例構造的用于安排同時傳送的單向傳送MAS 310的示例圖。該MAS 310包括單個傳送間隔311，并且不包括接收間隔。因此，當使用MAS 310安排傳送時，源節(jié)點只傳送數據幀，匯聚節(jié)點只接收數據幀。不允許其他介質訪問。圖3B示出了根據本發(fā)明的另一個實施例構造的用于安排同時傳送的雙向傳送 MAS 320的示例圖。該MAS 320被劃分為傳送間隔321和接收間隔322。另外，在間隔321 和322之間有間隔間距323以允許從傳送到接收以及從接收到傳送的轉變。在傳送間隔 321中，源節(jié)點傳送數據幀，匯聚節(jié)點接收數據幀。在接收間隔322中，匯聚節(jié)點傳送ACK幀 (可以是塊確認(block acknowledgement))，源節(jié)點接收ACK幀。 圖3C示出了根據本發(fā)明另一個實施例構造的用于安排同時傳送的雙向傳送MAS 330的示意圖。該類MAS包括兩個傳送間隔331和333以及兩個接收間隔332和334，在它 們之間存在間隔間距335。在傳送間隔之后總是有接收間隔。根據本發(fā)明的一個實施例，在 間隔331中，源節(jié)點傳送RTS中貞，匯聚節(jié)點接收RTS幀。在間隔332中，匯聚節(jié)點傳送CTS 幀，源節(jié)點接收CTS幀。在間隔333中，源節(jié)點傳送數據幀，匯聚節(jié)點接收數據幀。在間隔 334中，匯聚節(jié)點傳送ACK幀，并且源節(jié)點接收ACK幀。應理解，一個本領域技術人員能采用 在此公開的教導來定義其他類型的MAS。對于上述的所有MAS類型，根據傳送的幀的長度預定傳送、接收和間距間隔的持 續(xù)時間。特別地，間隔間距典型地大于或等于保護時間間隔的最大值(例如，設備間的最大 同步誤差或最大時鐘偏移，和短的幀間間距)。接收間隔基于ACK幀和RTS幀的長度。間隔 331和332基于RTS和CTS幀的長度，并且典型地是固定的。圖4示出了描述根據本發(fā)明的一個實施例實現的方法的示例性、非限制性流程圖 400。在S410，選擇將由源節(jié)點和匯聚節(jié)點使用的MAS類型。該選擇基于無線網絡的通信 應用以獲得最佳的性能。例如，如果該應用不需要幀接收的確認，則選擇MAS 310。應當注 意，節(jié)點可使用MAS的組合。例如，如果在MAS序列內傳送數據幀之后應當傳送ACK巾貞，則 在這種情況下選擇MAS 310和MAS 320的組合。在S420，將預留分配給所選擇的MAS以在 每個MAS中允許更多的同時傳送。預留的分配遵循規(guī)則只有一個匯聚節(jié)點可以處于源節(jié) 點附近，且只有一個源節(jié)點可以處于匯聚節(jié)點附近。在S430，所選擇的MAS或MAS的組合被 應用于網絡中的匯聚節(jié)點和源節(jié)點。應當注意，空閑節(jié)點可以或可以不采用所選擇的MAS 類型。還應當注意，在相同的MAS期間，兩對相互距離很遠的源節(jié)點和匯聚節(jié)點可以使用不 同類型的MAS，只要第一對源節(jié)點和匯聚節(jié)點中的任意一個不是第二對源節(jié)點和匯聚節(jié)點 中的任意一個的鄰居。在本發(fā)明的一個實施例中，在此描述的教導可適用于包括在WiMedia MAC規(guī)范中， 由此改善基于WiMedia的無線網絡的空間復用。為此，DRP信息元素(IE)的DRP控制字段 中的兩個保留位被用于指定MAS傳送安排的類型。MAS類型可以是上述那些MAS中的任一 個或是當前由WiMedia標準采用的MAS。這允許向后兼容現有的基于WiMedia的設備。另 夕卜，DRP IE的格式可被修改來指示MAS的狀態(tài)。經修改的DRP IE數據結構500在圖5中 示出。對于在DRP可用性IE的DRP可用性位圖中的每個被設置為零的位，在DRP可用性狀 態(tài)位圖IE 510中有兩個位被分配來指定將被使用的MAS類型。DRP IE格式500還包括控制IE 520、MAS定時IE 530和指定元素510、520和530的長度的長度IE 540。 控制IE 520指示如何解碼經修改的DRP IE 500中的信息，并且至少包括以下信 息字段(未示出)a)控制元素520是否用于解釋由預留所有者和目標通告的預留的MAS類 型、或IE 520是否用于解釋由任意設備通告的MAS可用性信息的MAS類型的指示；b)所有 MAS是否具有相同MAS類型的指示；c)經修改的DRP IE 500用于解釋單個預留通告還是所 有預留通告的指示；d)設備處于預留所有者的范圍中還是處于預留目標的范圍中的指示； 和e)用于指定MAS類型的位的數目。MAS定時IE 530被用于除了圖3A、3B和3C中所示的MAS之外的任何類型的MAS。 為了支持MAS的附加類型，MAS定時IE 530描述MAS中所有傳送和接收間隔的位置和長度。 源節(jié)點和匯聚節(jié)點對可使用MAS定時IE 530來建立任意新類型的MAS。所有使用DRP來傳送或接收的節(jié)點通過在它們的信標(beacon)中包括具有MAS 類型字段的DRP IE來宣告它們的預留。在預留協商中，如果由于與它自己或它鄰居的預留 沖突而不能同意該預留，那么預留目標在DRP預留響應命令幀中包括DRP可用性IE和DRP MAS狀態(tài)位圖IE 510。在組播預留的DRP預留響應命令幀中，不同于被拒絕，預留目標將包 括針對原因碼的DRP MAS狀態(tài)位圖IE 510以及DRP可用性IE。在此描述的經改進的空間復用技術可實現于包括但不限于基于超寬帶(UWB)的 無線個人局域網(PAN)、基于WiMedia的無線網絡或任何基于時分多址(TDMA)或超幀的無 線網絡的通信系統(tǒng)。以上詳細的描述闡述了本發(fā)明能采用的多種形式中的一些形式。意欲以上詳細描 述被理解為本發(fā)明能采用的所選形式的說明，并非是對本發(fā)明定義的限制。只有權利要求 (包括所有等價物)才意欲限定本發(fā)明的范圍。最優(yōu)選地，本發(fā)明的原理被實施為硬件、固件和軟件的組合。并且，軟件優(yōu)選地被 實施為確實地包含在程序存儲單元或計算機可讀介質上的應用程序。該應用程序可被上載 到包括任何適當架構的機器上并由其執(zhí)行。優(yōu)選地，該機器在具有諸如一個或多個中央處 理單元(“CPU”)、存儲器和輸入/輸出接口之類的硬件的計算機平臺上實現。該計算機平 臺還可包括操作系統(tǒng)和微指令碼。在此描述的各種過程和功能可以是可由CPU執(zhí)行的微指 令碼的一部分或應用程序的一部分或它們的任意組合，無論這樣的計算機或處理器是否明 確示出。另外，各種其他外圍單元可與諸如附加的數據存儲單元和打印單元之類的計算機 平臺連接。
權利要求
1.一種用于無線網絡的空間復用的方法(400)，包括選擇用于在所述無線網絡中安排同時傳送的介質訪問隙(MAS)類型(S410)；將預留分配給所選擇的MAS (S420)；和將所選擇的MAS應用于所述無線網絡的源節(jié)點和匯聚節(jié)點(S430)。
2.權利要求1的方法，其中所述MAS類型包括單向傳送MAS(310)、雙向傳送MAS(320， 330)或它們的組合。
3.權利要求2的方法，其中所述單向傳送MAS包括用于傳送至少數據幀的單個傳送間 隔(311)。
4.權利要求2的方法，其中所述雙向傳送MAS包括至少一個傳送間隔(321)和至少一 個接收間隔(322)，以及至少一個間距間隔(323)以將所述至少一個傳送間隔(321)和所述 至少一個接收間隔(322)分開。
5.權利要求4的方法，其中在所述至少一個傳送間隔期間，至少數據幀從源節(jié)點傳送 至匯聚節(jié)點，并且其中確認(ACK)幀從匯聚節(jié)點傳送至源節(jié)點。
6.權利要求5的方法，進一步包括在所述至少一個傳送間隔期間傳送請求發(fā)送(RTS) 幀，和在所述至少一個接收間隔期間傳送清除發(fā)送(CTS)幀。
7.權利要求1的方法，其中分配給MAS的所述預留確定只有一個匯聚節(jié)點能夠在每個 源節(jié)點的附近操作，且只有一個源節(jié)點能夠在每個匯聚節(jié)點的附近操作。
8.一種在其上存儲有計算機可執(zhí)行碼的計算機可讀介質，碼的執(zhí)行導致選擇用于在所述無線網絡中安排同時傳送的介質訪問隙(MAS)類型(S410)；將預留分配給所選擇的MAS (S420)；和將所選擇的MAS應用于所述無線網絡的源節(jié)點和匯聚節(jié)點(S430)。
9.一種適用于使得能夠同時傳送的無線網絡(200)，包括多個源節(jié)點，用于根據預定義的介質訪問隙(MAS)類型和根據預分配的預留來傳送至 少數據幀；和多個匯聚節(jié)點，用于根據預定義的MAS類型和根據預分配的預留來接收至少數據幀。
10.權利要求9的無線網絡，其中所述源節(jié)點進一步能夠接收從所述匯聚節(jié)點傳送的 ACK 幀。
11.權利要求9的無線網絡，其中所述預定義的MAS類型包括單向傳送MAS(310)、雙向 傳送MAS (320，330)或它們的組合。
12.權利要求9的無線網絡，其中所述預分配的預留確定只有一個匯聚節(jié)點能夠在所 述多個源節(jié)點的每一個的附近操作，且只有一個源節(jié)點能夠在所述多個匯聚節(jié)點的每一個 的附近操作。
13.權利要求9的無線網絡，其中所述無線網絡是以下的至少之一基于UWB的無線個 人局域網(PAN)、基于WiMedia的無線網絡、基于時分多址(TDMA)的無線網絡、基于超幀的 無線網絡。
14.一種適用于改善無線網絡的空間復用的分布式預留協議(DRP)信息元素數據結構 (500)，包括DRP可用性狀態(tài)位圖信息元素(510)，至少包括將被使用的介質訪問隙(MAS)類型；控制元素(520)，用于描述所述DRP信息元素數據結構(500)中的內容；MAS定時信息元素(530)，用于支持任意類型的MAS ；以及長度元素(540)，包括所述DRP可用性狀態(tài)位圖信息元素(510)、所述控制信息元素 (520)和所述MAS定時信息元素(530)的長度。
15.權利要求14的DRP信息元素數據結構，其中所述無線網絡至少是基于WiMedia的 無線網絡。
全文摘要
一種用于改善無線網絡的空間復用的方法(400)，包括選擇用于在所述無線網絡中安排同時傳送的介質訪問隙(MAS)類型(S410)；將預留分配給所選擇的MAS(S420)；和將所選擇的MAS應用于所述無線網絡的源節(jié)點和匯聚節(jié)點(S430)。
文檔編號H04W84/18GK102037778SQ200980118305
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權日2008年5月19日
發(fā)明者H·翟 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司