CN102315903A - 宽信道无线通信的带宽和信道通知 - Google Patents

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CN102315903A CN2011100540472A CN201110054047A CN102315903A CN 102315903 A CN102315903 A CN 102315903A CN 2011100540472 A CN2011100540472 A CN 2011100540472A CN 201110054047 A CN201110054047 A CN 201110054047A CN 102315903 A CN102315903 A CN 102315903A
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Abstract

本发明涉及一种宽信道无线通信的带宽和信道通知。在某个装置可同时使用多个20MHz信道与另一个网络装置通信的无线通信网络中，本发明的各种实施例提供了一种使网络控制器向移动装置指示允许该移动装置在涉及该移动装置的随后通信中使用那些信道的哪些组合的方法，并且还可提供指定在那些随后通信中实际使用那些允许的信道中的哪些信道的方法。

Description

宽信道无线通信的带宽和信道通知
技术领域
本发明涉及宽信道无线通信的带宽和信道通知。
背景技术
在一些常规网络中，装置可通过多个信道彼此通信，其中每个信道具有定义的信道宽度。例如，一些标准定义了一系列信道，每个信道具有与下一个相邻的信道间隔20MHz的中心频率。因此，每个信道的定义带宽约为20MHz，这可用于装置之间的无线通信。后来的标准定义了40MHz的信道带宽。为了保持向后兼容性，每个40MHz信道可通过组合两个相邻的20MHz信道来实现。使网络控制器指派40MHz信道是比较简单的事情，此时它只是必须指示主要的20MHz信道和向上(或向下)的下一个相邻信道。但是，最近提议更进一步地扩展信道带宽以提供80MHz、160MHz、或大于40MHz的20MHz的任何其它倍数的信道宽度。此外，所指示的20MHz信道中的一些信道可能甚至不与其它20MHz信道中的任何信道相邻。分配20MHz信道以实现大于40MHz的信道带宽的常规技术不适用于该情景。
发明内容
本发明涉及一种设备，包括：
第一无线通信装置，包含处理器、存储器以及具有至少一个接收器和至少一个传送器的无线电设备，所述第一装置用于：
通过所述至少一个接收器接收来自第二无线通信装置的第一通信，所述第一通信包括定义可供所述第一装置用于随后传输的分配信道的信息；
选择所述分配信道中的特定信道用于第一传输；
在位图中指示所选择的信道；以及
通过所述至少一个传送器在所述第一传输中传送所述位图。
本发明涉及一种方法，包括：
通过第一无线通信装置接收来自第二无线通信装置的第一通信，所述第一通信包括定义可供所述第一装置用于随后传输的分配信道的信息；
选择所述分配信道中的特定信道用于第一传输；
在位图中指示所选择的信道；以及
在所述第一传输中传送所述位图。
本发明涉及一种物品，包括：
包含指令的有形计算机可读存储介质，所述指令在由一个或多个处理器执行时导致执行包括以下步骤的操作：
通过第一无线通信装置接收来自第二无线通信装置的第一通信，所述第一通信包括定义可供所述第一装置用于随后传输的分配信道的信息；
选择所述分配信道中的特定信道用于第一传输；
在位图中指示所选择的信道；以及
在所述第一传输中传送所述位图。
附图说明
本发明的一些实施例可通过参考以下描述和用于说明本发明的实施例的附图来理解。附图中：
图1示出根据本发明一个实施例的无线网络。
图2示出根据本发明一个实施例用于指示哪些窄信道可组合以形成宽信道的信息元素(IE)。
图3示出根据本发明一个实施例的传输的一部分。
图4示出根据本发明另一个实施例的传输的一部分。
图5A和5B示出根据本发明一个实施例用于指示要在当前传输中使用分配的窄信道中的哪些信道的位图格式。
图6示出根据本发明一个实施例用于指示要在当前传输中使用分配的窄信道中的哪些信道的另一位图格式。
图7示出根据本发明一个实施例的图6的位图的修改版本。
图8示出根据本发明一个实施例用于指示要在当前传输中使用哪些信道的又一位图格式。
图9示出根据本发明一个实施例的图8的位图的更详细视图。
图10示出根据本发明一个实施例用于指示要在当前传输中使用哪些信道的再一位图格式。
图11示出根据本发明一个实施例分配和选择信道以用于随后传输的方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了众多具体细节。但是，应了解，没有这些具体细节也可实现本发明的实施例。在其它情况下，没有详细示出公知的电路、结构和技术，以免使本描述晦涩难懂。
提到“一个实施例”、“实施例”、“示范实施例”、“各种实施例”等时表示，如此描述的本发明的实施例可包含特定特征、结构或特性，但不是每个实施例都一定要包含这些特定特征、结构或特性。此外，一些实施例可具有针对其它实施例描述的一些或所有特征，或可不具有针对其它实施例描述的任何特征。
在以下描述和权利要求书中，可使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应理解，这些术语不是要彼此同义的。而是，在特定实施例中，“连接”用于指示两个或两个以上元件彼此直接物理或电接触。“耦合”用于指示两个或两个以上元件彼此共同协作或交互，但它们可以或者可以不直接物理或电接触。
如权利要求中所使用，除非另外指出，否则使用“第一”、“第二”、“第三”等序数形容词来描述共同元件只是表示，所指的是类似元件的不同示例，而不是要暗示如此描述的这些元件必须在时间、空间、排序上或按任何其它方式按照给定序列。
本发明的各种实施例能以硬件、固件和软件之一或任意组合的形式实现。本发明还可作为包含在计算机可读介质之中或之上的指令来实现，这些指令可由一个或多个处理器读取并执行以使得能够执行本文描述的操作。计算机可读介质可包括用于存储以可由一个或多个计算机读取的形式的信息的任何机制。例如，计算机可读介质可包括有形存储介质，例如但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪速存储器装置等。
术语“无线”可用于描述通过非固态介质利用调制电磁辐射传送数据的电路、装置、***、方法、技术、通信信道等。该术语不是暗示相关联的装置不包含任何导线，而是在一些实施例，它们可能不包含导线。无线装置可包括至少一个天线、至少一个无线电设备和至少一个处理器，其中无线电设备的传送器通过天线传送代表数据的信号，无线电设备的接收器通过天线接收代表数据的信号，而处理器可处理将要传送的数据和已经接收的数据。处理器还可处理既不传送也不是接收的其它数据。
如本文内所使用，术语“网络控制器”(NC)要涵盖至少部分地调度和控制由网络中的其它装置进行的无线通信的装置。网络控制器又可称为基站(BS)、接入点(AP)、中心点(CP)、或出现用来描述网络控制器的功能性的任何其它术语。
如本文中所使用，术语“移动装置”(MD)要涵盖无线通信至少部分地由网络控制器调度和控制的那些装置。移动装置又可称为移动节点、STA、订户站(SS)、用户设备(UE)或出现用来描述移动装置的功能性的任何其它术语。移动装置一般可在这些通信期间移动，但是移动不是必需的。
如本文中所使用，“窄”信道是在频谱中具有预定义带宽的无线通信信道，而“宽”信道是具有被这些窄信道中的多个信道占据的频谱的组合部分的信道。在一些实施例中，这些窄信道不一定是邻接的，即，包含在宽信道中的两个窄信道可通过未包含在宽信道中的一个或多个窄信道分开。为了简单描述，本文通常可将窄信道描述为具有20MHz带宽，而可将宽信道描述为具有为20MHz的整数倍的带宽，但是其它实施例可使用不同于20MHz的窄信道带宽。如本文中所使用，“可用”信道是允许在网络内使用的那些信道。这可由例如行业标准来定义，或者可由NC来定义以便供其网络中的装置共同使用。如本文中所使用，“分配的”信道是NC指定供特定MD使用的那些可用信道，它们可不时地由NC改变。
在可通过组合多个窄信道来定义宽信道的无线通信网络中，本发明的各种实施例可使得NC能够向MD指示MD可在随后的宽信道通信中使用那些窄信道中的哪些窄信道，并且还可启用指定在那些随后通信中实际使用那些指示的信道中的哪些信道的方法。
图1示出根据本发明一个实施例的无线网络。在网络100中，示出NC 110分别通过它们的天线115和125与移动装置120无线通信。取决于所用的技术，所示每个天线115、125可以是单个天线或多个天线。尽管网络100中只示出单个移动装置(MD)125，但是典型的网络可具有在特定时间周期期间与NC通信的多个MD。
图2示出根据本发明一个实施例用于指示哪些窄信道可组合以形成宽信道的信息元素(IE)。在落在IEEE 802.11范围内的各种标准中，使用信息元素来作为在数据流中提供新信息而不必在每次并入新类型的信息时重写基本通信协议的灵活方法。在一些实施例中，IE可位于MAC帧的主体中，但其它实施例可将它放在别处。这个特定IE可包含在从NC到MD的较大传输中，以向该MD指示该MD可使用哪些窄信道以用于随后的宽信道通信。图2示出IE中的字段的特定布置，但也可使用其它布置。在一些实施例中，MD可选择在它的随后的宽信道通信中使用所有指示的窄信道或只使用一些指示的窄信道，并且可像可能指定改变那样频繁地改变该选择。
IE可从标准“元素ID”字段开始，该字段指示这是什么类型的IE(在此情况下，是定义宽信道中可包含哪些窄信道的IE)；跟着是“长度”字段，该字段指示接着的位流中有多少是这个IE的一部分。下一个字段示出该IE指示多少个非主要信道(图2中示出3个)。主要信道是当其它窄信道仍然未知时装置可使用并且可用于宽和窄信道通信的窄信道。因此，非主要信道是可与主要信道组合以构造由这个IE定义的宽信道的剩余窄信道。在一些实施例中，在它本身的通信或与非主要信道组合的通信中总是使用主要信道。主要信道可在之前通过超出本文范围的方式来定义和标识。
所示IE的其余部分在多个“信道号”字段中标识非主要信道，其中每个字段标识一个特定的非主要窄信道。IE还可包含用于指示调控类(regulatory class)的字段。在所示实例中，单独的调控类字段与每个信道号字段相关联并且在每个信道号字段之前，但是其它实施例可有所不同(例如，对于所有指示的窄信道可使用单个调控类，从而只需单个字段来定义该调控类)。此外，调控类可指定窄信道的带宽。这在所有可用窄信道中窄信道的带宽不相同的环境中尤其有用。在所示实例中，IE不包含关于主要信道的信息(因为它已经已知)，但其它实施例可包含关于主要信道的信息。在其它实施例中，IE还可包含这里没有示出的其它信息。
图3示出根据本发明一个实施例的传输的一部分。出于说明的目的，假设之前的通信指定了三个非主要窄信道可与主要的第四信道组合用于通过宽信道通信，并且这四个20MHz信道由所示的四个行指示。为简单起见，可假设这些窄信道是邻接的，但这个假设对于理解该图不是必需的。
图3中所示的格式可以是较大传输的前导的一部分。在该传输开始时，接收装置可能不知道传送装置将要使用哪些窄信道。为了确定前导被接收，传送装置可在这四个窄信道(包括主要信道)中的每个信道上并行地传送前几个字段。这将保证不管接收装置监视哪个窄信道，它都可以正确地接收这些字段。万一窄信道之一遭受到干扰、失真或弱信号强度，那么它还提供备份信号。
前两个字段是短训练字段(STF)和长训练字段(LTF)，接收装置将需要恰当地获取这两个字段并使这两个字段在信号上同步。接下来的两个字段(SIG)可提供关于剩余的传输将如何使用所指示的信道的信息。在此情况下，它们指示将把随后的信号调制到80MHz宽信道中。接着，可在这个新的80MHz宽信道上完成训练的重复。然后，所指示的宽信道可在分组、帧或它适用的无论什么样的通信单位的剩余部分继续使用。所示字段包括用于指示遗留协议(L)和适应较老的遗留装置和较新的高吞吐量装置的非常高吞吐量(VHT)协议的前缀，但是取决于***的能力，这些协议可不同于所示的协议。
图4示出根据本发明另一个实施例的传输的一部分。图3和图4的主要差别在于，传送装置选择只使用这四个分配的窄信道中的两个窄信道来创建40MHz宽信道以用于它的通信。应注意，在选择使用的这两个窄信道中包含主要信道“P”(在该实例中为第二窄信道)。
图5A和5B示出根据本发明一个实施例用于指示要在当前传输中使用哪些分配的窄信道的位图格式。在一些实施例中，位图位于前导的VHT-SIG字段(例如，如图3和4所示)中，但是其它实施例可将它放在别处。在NC指定了(例如，利用图2中的IE)MD可在它的宽信道传输中使用哪些窄信道之后，MD可使用位图格式来指定它在它的当前传输中正使用那些分配信道中的哪些信道。类似地，在NC与MD之间的信息交换中，NC可指示它在它的到MD的当前传输中正使用之前分配的信道中的哪些信道。
在信道都邻接并且已知主要信道是最高(或最低)窄信道的情况中，图5A、5B中的格式提供了指示哪些窄信道可组合为宽信道的简洁方法。图中示出宽度为20MHz的窄信道，但也可改为使用其它信道宽度。
如果网络中的最大宽信道宽度为80MHz，那么只需两个位来指定传送装置所使用的信道是涵盖20、40、60还是80MHz，如图5A所示。由于该格式只指示邻接信道，所以知道主要信道和邻接的非主要信道的数量便足以定义它们是哪些信道。三个位便可足以将这扩展到100、120、140或160MHz，如图5B所示。额外位可将这扩展到甚至更大的宽信道。
图6示出根据本发明一个实施例用于指示要在当前传输中使用哪些分配的窄信道的另一位图格式。在该格式中，图中的每个位表示特定窄信道。例如，如果该位是“1”，那么选择相关联的信道，而值“0”指示不选择该信道。(当然，也可改为使用相反的极性。)在该实例中，有24个位以表示24个窄信道，并且用以4递增的信道号36至165来标记这些信道，这是在行业标准IEEE 802.11的一些版本下将信道编号的常见方法。但是，配合该格式也可使用其它位数和其它信道编号惯例。该格式极其灵活，因为它不需要邻接信道，并且可表示频谱中的所有信道(甚至那些没有分配的信道)。但是，在每个前导中使用那么多个位在一些环境中可能是不可接受的。
图7示出根据本发明一个实施例的图6中的位图的修改版本。图6和图7之间的差别在于，在图6中，每个位与当前规章和行业标准下允许的信道之一相关联，而在图7中，每个位与之前由NC分配的信道之一相关联。利用图2中的分配的信道作为实例，图7中的第一个位与图2的IE中所指示的第一信道(信道44)相关联。图7中的第二和第三个位与IE中所指示的第二和第三信道(分别是信道149和157)相关联。这将24位位图缩减至3位位图，从而在前导中消耗少得多的空间，但是仍允许指定最大数量的分配信道。与图5A和5B中的格式不同，图7中的格式不需要它们是邻接信道。
在较早的行业标准中，预定义的窄信道具有20MHz的宽度，并且通过在运行中组合这些20MHz信道而构造更宽信道。但是，随着越来越多地使用宽度为40MHz的信道，正在将某些特定对的相邻20MHz信道预定义为40MHz信道。例如，行业标准可将40MHz信道预定义为由这些两对相邻20MHz信道中的任一对组成：36/40、44/48、52/56、60/64、100/104、108/112、116/120、124/128、132/136、149/153、157/161。某些调控类可指定窄信道具有40MHz宽度以及相邻信道是从主要的20MHz信道向上还是向下，因此图2中的IE可用于指示这些而无需在通信本身中进一步定义。在这样的情况下，利用位图中的单个位来指定每个预定义的40MHz信道是可能的。在这样的情况下，可通过简单地用40MHz信道替代每个20MHz信道和/或用40MHz带宽替代每个20MHz带宽来修改图5A、5B、6和7中的位图。
在一些网络定义中，可将可用信道划分为多个段，并且可单独指示每个段中的选择的信道。选择的窄信道可具有任何预定宽度，例如20MHz、40MHz或其它宽度。例如，可将预定义的20MHz信道36、40、44和48放在段1中，而将信道149、153、157和161放在段2中。该选择可以是位-信道对应(类似于图6和7)或总位值-总带宽对应(类似于图5A和5B)。当然，其它实施例可使用多于两个段和/或每个段多于两个位，而不会脱离基本概念。
图8示出根据本发明一个实施例用于指示要在当前传输中使用哪些信道的又一位图格式。在该实例中，四位条目的前两个位可指示段1中的选择的信道，而该条目的接下来两个位可指示段2中的选择的信道。如图8所示，前两个位中的值“00”可只选择主要信道，值“10”可选择段1中的较低的40MHz信道(包括主要信道)，而值“11”可选择段1中的所有80MHz信道。类似地，接下来两个位中的值“00”可不选择段2中的任一信道，而值“01”可选择较高的40MHz信道，值“10”可选择较低的40MHz信道，并且值“11”可选择段2中的较高和较低的40MHz信道以用于总的80MHz。注意，在该实例中，每个单独的“1”位指示选择由两个相邻的20MHz信道组成的40MHz信道。
图9示出根据本发明一个实施例的图8中的位图的更详细视图。在该实例中，信道36是主要的20MHz信道，信道40、44和48表示段1中的非主要的20MHz信道，并且信道149、153、157和161表示段2中的非主要的20MHz信道。如同图8中一样，每个“1”位选择两个相邻的20MHz信道的40MHz组合(36/40、44/48、149/153或157/161)，而值“0000”只选择20MHz主要信道。
图10示出根据本发明一个实施例用于指示要在当前传输中使用哪些信道的再一位图格式。之前描述的位图中的大多数条目是按照以下两种方式之一定义的：1)每个位对应于特定窄信道；或2)多位数字的值对应于一组邻接窄信道的共同带宽。但是，在另一种方法中，位图中的多位数字的值可对应于可具有任何带宽并且可以是非邻接的信道的特定预定义组合。这种方法在可用小的多位组合来指示的各种信道和信道宽度中极其灵活，因为那些因素是预先定义的，并且因此不需要通过位图来定义。
图10示出一个实例。在所示实施例中，简单的三位值可指示信道的八种不同的组合。这些信道可具有各种宽度，可放在不同段中，并且可以是邻接或是非邻接的。在该实施例中，在任何特定位与任何特定信道之间不存在预定义的对应性，并且不存在关于特定值可表示多少可用信道的内部限制。在另一变型中，每个位可表示不同的预定义多信道组合，并且包含多个“1”位的值因而将指示预定义的信道组合中的两个或两个以上组合的更大组合。
图11示出根据本发明一个实施例分配和选择信道以用于随后通信的方法的流程图。流程图1100示出NC和MD在它们与彼此的通信中的活动。在1110，NC可传送这样的消息，该消息包含分配可在随后通信中使用的可用窄信道中的特定窄信道的信息。在一些实施例中，该消息可以是信标、探测响应或邻居报告，但是其它实施例可有所不同。在一些实施例中，该信息可包含在信息元素(IE)中，因为各种行业标准(例如，如IEEE 802.11)中都定义了IE。
当MD在1115接收到该消息时，它可记录分配信道的列表以在随后通信中使用。当准备传送回到NC时，MD可在1120撰写(compose)传输，并在1125选择它将使用哪些分配信道用于该传输。该选择可基于各种因素，这里不再详细论述。在1130，MD可创建位图以包含在该传输中，其中该位图指示它选择了哪些信道用于该传输。在一些实施例中，可将位图放在传输的前导中的SIG字段中。在1135，MD将该消息传送到NC，NC在1140接收它。
如果NC选择在它与该MD的通信中使用相同的分配信道列表，那么它可在1145-1160执行由MD在1120-1135执行的相同的基本过程。但是，在1150，它可选择与MD在1125选择的信道相同或不同的信道。这个来回通信过程可在1115-1160以相同的分配信道列表继续，只要NC做了选择。但是，如果NC选择改变分配信道列表，那么它可返回到1110以将新列表传送给MD，其中在视为合适的任何类型的消息中包含该信息。
在一些实施例中，NC可将与NC将在它的到MD的随后传输中使用的分配信道列表不同的分配信道列表传送给MD(即，对于NC-MD传输的列表将不同于对于MD-NC传输的列表)。在一些实施例中，分配信道列表可用于MD与另一个MD之间的直接通信，其中允许这样的对等通信。
以上描述意在说明性而非限制性。本领域技术人员将想到多种变型。那些变型要包含在本发明的各种实施例中，本发明的各种实施例只由随附权利要求的范围限制。

Claims (25)

1.一种设备，包括：
第一无线通信装置，包含处理器、存储器以及具有至少一个接收器和至少一个传送器的无线电设备，所述第一装置用于：
通过所述至少一个接收器接收来自第二无线通信装置的第一通信，所述第一通信包括定义可供所述第一装置用于随后传输的分配信道的信息；
选择所述分配信道中的特定信道用于第一传输；
在位图中指示所选择的信道；以及
通过所述至少一个传送器在所述第一传输中传送所述位图。
2.如权利要求1所述的设备，其中在所有所述分配信道上传送所述第一传输的前导，并且仅在所选择的信道上传送所述第一传输的主体。
3.如权利要求1所述的设备，其中所选择的信道是邻接信道，并且所述位图指示选择的信道的数量。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述位图具有与所述分配信道中的每个分配信道相关联的单独位，并且每个单独位的状态指示所述相关联的分配信道是否是选择的信道。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述位图中的位的多个组合中的每个组合指示选择的信道的预定组合。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述位图包含在所述第一传输的前导中。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述信息包含在所述第一通信的信息元素中。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述信息元素包含用于定义调控类的至少一个字段。
9.如权利要求7所述的设备，其中所述信息元素包含均定义信道号的多个字段以及均定义调控类的多个字段，其中每个调控类字段与特定信道号字段相关联。
10.一种方法，包括：
通过第一无线通信装置接收来自第二无线通信装置的第一通信，所述第一通信包括定义可供所述第一装置用于随后传输的分配信道的信息；
选择所述分配信道中的特定信道用于第一传输；
在位图中指示所选择的信道；以及
在所述第一传输中传送所述位图。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述信息包含在所述第一通信的信息元素中。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述信息元素包括均定义信道号的多个字段以及均定义调控类的多个字段，其中每个调控类字段与特定信道号字段相关联。
13.如权利要求10所述的方法，其中在所有所述分配信道上传送所述第一传输的前导，并且在所述分配信道中的特定分配信道上传送所述第一传输的主体。
14.如权利要求10所述的方法，其中所选择的信道是邻接信道，并且所述位图指示选择的信道的数量。
15.如权利要求10所述的方法，其中所述位图具有与所述分配信道中的每个分配信道相关联的位，并且每个位的状态指示所述相关联的分配信道是否是选择的信道。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述位图中的位的多个组合中的每个组合指示选择的信道的预定组合。
17.如权利要求10所述的方法，其中所述位图包含在所述第一传输的前导中。
18.一种物品，包括：
包含指令的有形计算机可读存储介质，所述指令在由一个或多个处理器执行时导致执行包括以下步骤的操作：
通过第一无线通信装置接收来自第二无线通信装置的第一通信，所述第一通信包括定义可供所述第一装置用于随后传输的分配信道的信息；
选择所述分配信道中的特定信道用于第一传输；
在位图中指示所选择的信道；以及
在所述第一传输中传送所述位图。
19.如权利要求18所述的物品，其中所述信息包含在所述第一通信的信息元素中。
20.如权利要求19所述的物品，其中所述信息元素包含用于定义调控类的至少一个字段。
21.如权利要求19所述的物品，其中所述信息元素包含均定义信道号的多个字段以及均定义调控类的多个字段，其中每个调控类字段与特定信道号字段相关联。
22.如权利要求18所述的物品，其中所选择的信道是邻接信道，并且所述位图指示选择的信道的数量。
23.如权利要求18所述的物品，其中所述位图具有与所述分配信道中的每个分配信道相关联的位，并且每个位的状态指示所述相关联的分配信道是否是选择的信道。
24.如权利要求18所述的物品，其中所述位图中的位的多个组合中的每个组合指示选择的信道的预定组合。
25.如权利要求18所述的物品，其中传送所述第一传输的所述操作包括在所述第一传输的前导中传送所述位图。
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