CN101821967B - 用于在通信系统中共享无线信道资源的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于在通信系统中共享信道的方法。该方法包括接收调度信息，该调度信息包括与由其它用户设备预留的信道时间有关的信息；和如果在预留的信道时间中执行扫描的结果表示没有出现干扰，则经由预留的信道时间传送数据，其中通信系统使用定向的波束信号执行通信。如果该信号是高度定向的，则该信道共享方法允许多个用户设备共享信道，从而提高信道使用效率。

Description

用于在通信系统中共享无线信道资源的方法

技术领域

本发明涉及通信系统，尤其是，涉及用于在通信系统中共享无线信道资源的方法。

背景技术

近来，已经开发了蓝牙和无线个人局域网(WPAN)技术，其可以在有限空间，诸如家庭或者小的办公室中，通过在相对小数目的数字设备之间形成无线网络，而在设备之间传送和接收音频和视频数据。WPAN可用于在彼此相对接近的相对小数目的数字设备之间交换信息，并且允许数字设备以低功率和低成本互相通信。

如果使用无线技术来执行通信，则有可能除去诸如用于连接设备的电缆的线路。另外，可以经由设备之间的无线网络通信直接在设备之间交换数据信息。

通常，为了共享用于经由无线通信发送和接收数据的时间资源，使用时分多址(TDMA)方案。按照用户预留一定的间隔，并且在预留的时间间隔中传送和接收数据。特别地，在数据传输和接收中，服务质量(QoS)被认为是重要的，通过TDMA方案可以避免数据之间的干扰和冲突。

但是，由于在TDMA方案中可以使用的信道时间是有限的，所以如果信道时间被完全分配给用户设备，则不可能分配该信道给另外的用户设备。

发明内容

设计去解决该问题的本发明的一个目的在于提供用于在通信系统中共享信道的方法。本发明的另一个目的是提供在信道共享通信期间当检测到干扰时用于停止通信的方法。

按照本发明实现以上目的的一个方面，一种用于在包括用户设备的通信系统中共享信道的方法，包括：从协调者(coordinator)接收与其它用户设备所预留的第一信道时间有关的信息，和如果在第一信道时间中执行扫描的结果表示没有出现干扰，则在预留供其它用户设备使用的第二信道时间中执行数据通信，其中通信系统使用定向的波束信号执行通信。

该波束信号可以是mm波信号。

该方法可以进一步包括当执行数据通信时，在第一信道时间中重复地执行扫描。

该方法可以进一步包括当执行数据通信时，一旦检测到其它用户设备的数据传送和接收，则终止数据通信。

该方法可以进一步包括当执行数据通信时，一旦从至少一个其它用户设备和通信系统接收到表示已经出现干扰的信号，则终止数据通信。

按照该信道共享方法，可以甚至在预留的信道时间上执行通信。另外，可以通过共享信道而有效地使用有限的无线资源。当该信道共享方法应用于具有强方向性特征的通信的时候，其效果可以进一步提高。

此外，即使当通过共享信道而执行通信时出现干扰，该通信也被有效地终止以阻止干扰，从而改善通信性能。

附图说明

所附附图被包括进来以提供对本发明进一步的理解，附图举例说明了本发明的实施例，并且与说明书一起起到解释本发明原理的作用。

在附图中：

图1是解释由多个用户设备组成的示意性WVAN的图；

图2是解释在WVAN中使用的示意性超帧结构的图；

图3是解释当在超帧中没有预留信道时间时的信道接入方法的图；

图4是解释按照本发明一个示意性实施例当预留的信道时间存在于超帧中时的信道共享方法的图；

图5(a)和5(b)是解释按照本发明一个示意性实施例的信道共享方法的图；

图6(a)和6(b)是解释按照本发明一个示意性实施例当随后检测到干扰信号时用于终止通信的方法的图；和

图7(a)、7(b)和7(c)是解释按照本发明另一个示意性实施例当随后检测到干扰信号时用于终止通信的方法的图。

具体实施方式

现在将详细进行介绍本发明的示意性实施例，在所附附图中举例说明了其例子。在下面将参考所附附图给出详细说明，该详细说明意欲解释本发明的示意性实施例，而不是示出可以按照本发明实现的唯一实施例。以下的详细说明包括特定的细节以便提供对本发明的深入理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，无需这些特定的细节就可以实践本发明。以上和/或以下使用的术语可以被替换为其他术语。例如，用户设备可以被修改为设备、用户装置、站等等，协调者可以被修改为控制设备、控制器、协调设备、协调(或者控制)站、微微网(piconet)协调者(PNC)等等。数据分组可以指的是所传送和接收的信息，诸如，消息、业务、视频/音频(A/V)数据分组，和控制数据分组，并且不局限于特定的数据分组。

在通信系统中执行通信的设备包括所有数字设备，诸如计算机、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、数字TV、摄像机、数码相机、打印机、麦克风、扬声器、耳机、条型码读取器、显示器、蜂窝电话等等。

在有些情况下，已知结构和/或设备被省略，或者以方框图和/或流程图的形式示出，而集中于结构和/或设备的重要特征，从而不使本发明的概念难以理解。在本说明书中使用相同的参考数字指示相同的或者类似的部分。

以下的实施例示出本发明的技术特征被应用于无线视频局域网(WVAN)的例子，该无线视频局域网是一种无线网络。WVAN是使用无线HD(WiHD)技术的无线网络，无线HD(WiHD)技术可以提供4.5Gbps或更高的吞吐量(throughput)，以便在最多大约10m的距离上使用60GHZ的频带传送无压缩的1080p A/V流。

图1是解释由多个用户设备组成的示意性WVAN的图。

WVAN是构建为在位于一定空间中的用户设备之间交换数据的网络。WVAN由两个或更多个用户设备10至14组成，并且该用户设备中的一个作为协调者10工作。在构建用户设备之间的无线网络时，该协调者10是分配无线资源，并且执行调度功能，以便共享无线资源而在多个用户设备之间没有冲突的设备。该协调者10分配无线资源，并且执行调度以周期地将包括调度信息的消息传送给用户设备。在下文中，该消息称为信标。

该协调者可以作为通常的用户设备经由至少一个信道传送和接收数据，并且可以分配资源以使得构成该网络的用户设备可以执行通信。该协调者还可以实现时钟同步、网络相联、带宽资源保持等等。

WVAN支持两个物理层、高速物理层(HRP)和低速物理层(LRP)。HRP是支持1Gb/s以上的数据传输速率的物理层，LRP是支持几Mb/s的数据传输速率的物理层。

HRP是高度定向的，并且用于通过单播连接而传送同步数据流、异步数据、媒体访问控制(MAC)命令和A/V控制数据。LRP支持定向或者全向模式，并且用于通过单播连接或者广播而传送信标、异步数据和包括该信标的MAC命令。

HRP信道和LRP信道共享频带，并且由时分多路复用(TDM)方案相区别。HRP使用在57至66GHz的频带上的2.0GHz带宽的四个信道，LRP使用92MHz带宽的三个信道。

图2是解释在WVAN中使用的示意性超帧结构的图。

参考图2，每个超帧包括在其中传送信标20的区域、预留的信道时间块22和未预留的信道时间块21。每个信道时间块(CTB)被时分为HRP区域和LRP区域，在HRP区域中经由HRP传送数据，在LRP区域中经由LRP传送数据。

该信标20由协调者周期地传送。可以通过该信标辨别每个超帧的引导部分(introductory part)。

通常，通过载波监听多路访问(CSMA)将无线通信中的相互冲突减到最小。CSMA是先听后讲方案，当在开始通信之前确定是否存在经由相应资源的通信实体的结果是不存在通信实体的时候，CSMA起动通信。由于这种方法例如在QoS很重要的视频传输中不能完全地避免冲突，所以所需要的是每当进行连接时通过使用TDMA预先地分配时间而访问信道。

但是，由于分配的信道时间是有限的，所以如果在基于TDMA的通信中由一个或多个用户设备预留了信道时间，那么其它的用户设备在该信道时间期间就不能传送和接收数据。在下文中，将描述按照本发明一个示意性实施例的用于由一个或多个用户设备共享信道的方法。

按照这个实施例，甚至在另一个用户设备所预留的信道时间上，如果通过扫描该信道时间而检测信号的结果是没有检测到信号，则经由该预留的信道时间传送和接收数据。即，即使另一个用户设备预留了信道时间，并且实际上使用该信道时间，但如果扫描结果表示没有检测到信号，则可以通过访问该信道时间而执行通信。因此，可以有效地使用有限的通信资源。

当预留信道时间的用户设备实际上在该信道时间期间不执行通信的时候，或者由于用户设备的空间位置或者信号的物理特性，用户设备不产生相互干扰或者冲突时，多个用户设备可以共享相同的信道时间。特别地，当在mm波传输中波束信号是高度定向的时候，如果波束信号的方向不同，则即使用户设备同时地访问信道，也可以没有冲突地使用该信道。

同时，希望的多址访问方法可以按照由用户设备提供的服务或者所传送或者所接收数据的特征而不同。例如，对于QoS很重要的服务，诸如视频传输，使用可以确保更少干扰和更少冲突的TDMA以便预留和利用信道时间。对于不会对间断通信，诸如文件传输而产生任何实质性问题的服务，使用CSMA访问信道。但是，甚至在这种情况下，这个实施例也允许有机会访问已经被TDMA分配了的信道时间。

图3是解释当在超帧中没有预留信道时间时的信道接入方法的图。

用户设备可以经由从协调者接收的信标获得有关相应超帧的调度信息。该调度信息包括与用户设备所预留的信道时间有关的信息，该用户设备按照TDMA而预留部分信道时间。如果该调度信息表示没有在相应的超帧内预留信道时间，则该用户设备可以如在图3中举例说明的使用CSMA通过访问整个信道时间而传送和接收数据。

图4是解释按照本发明一个示意性实施例当预留的信道时间存在于超帧中时的信道共享方法的图。如果调度信息表示在相应的超帧内存在有预留的信道时间，则该用户设备相对于预留的信道时间和未预留的信道时间使用不同的接入方法执行通信。常规的CSMA方法用于接入如在图4中的未预留的信道时间，并且按照本发明的信道共享方法用于接入预留的信道时间，从而传送和接收数据。

图5(a)和5(b)是解释按照本发明一个示意性实施例的信道共享方法的图。

在这个实施例中，提供了通过访问另一个用户设备所预留的信道时间而共享信道的方法。

首先，假设用户设备C和D可以通过调度信息确认预留的信道时间，并且甚至想要通过访问由其它用户设备A和B所预留的信道时间来传送和接收数据，那么在确定使用该预留的信道时间之前，该用户设备C和D在特定的时间期间扫描该预留的信道时间。

当通过这种扫描操作而使用预留的信道时间的时候，确认是否由于其它用户设备所传送和接收的数据信号而引起出现干扰。也就是说，确认用户设备A和B的信号波束是否重叠，或者是否检测到数据业务。

如果如在图5(a)中举例说明的没有检测到信号，没有预留信道时间的用户设备C和D甚至可以尝试接入。但是，如果如在图5(b)中举例说明的由于用户设备A和B的数据传输和接收而检测到信号，则不尝试接入，并且相对于另一个信道时间重复以上过程。

当如在图5(a)中举例说明的没有预留信道时间的用户设备C和D经由该预留的信道时间通信的时候，该用户设备C和D可以进一步传送标识符(ID)信息，当传送数据时该标识符信息可以识别用户设备。如果包括ID信息的数据被传送和接收，则当在通信期间检测干扰的用户设备A和B将通信停止请求信号传送给已经引起干扰的用户设备C和D中的至少一个的时候，可以使用该ID信息。

当按照以上描述的信道共享方法经由一个信道时间执行两次或更多次通信的时候，所需要的是执行重复的扫描。由于每个用户设备的位置是可变的，并且通信环境还具有各种各样的参数，即使在为连接而执行扫描的时候没有由其它通信实体检测到信号，由于其它通信实体，也可能随后在通信期间出现数据之间的干扰或者冲突。需要的是，执行这种重复扫描的实体是通过执行扫描且不预留信道时间而访问相应的信道时间的用户设备。

在下文中，将描述按照本发明一个示意性实施例当经由相同的信道时间执行两次或更多次通信时，当干扰或者数据冲突随后出现的时候用于终止通信的方法。

图6(a)和6(b)是解释按照本发明一个示意性实施例当随后检测到干扰信号的时候用于终止通信的方法的图。

通过甚至在预留的信道时间中执行扫描而使用信道的用户设备C和D在数据的传送和接收期间，即，在如上所述的通信期间重复地执行扫描。在这种通信期间，用户设备C和D可以检测由使用相同的信道时间进行通信的用户设备A和B所引起的干扰。一旦检测到该干扰，该用户设备C和D停止通信。

图7(a)、7(b)和7(c)是解释按照本发明另一个示意性实施例当随后检测到干扰信号的时候用于终止通信的方法的图。

预留信道时间并且在预留的信道时间期间执行通信的用户设备A和B还可以在通信期间检测由其它用户设备C和D所引起的干扰。如果用户设备C和D传送和接收包括ID信息的数据，则用户设备A和B可以确认用户设备C和D中的哪个引起该干扰。

在通信期间已经检测到干扰的用户设备A和B可以将通信停止请求信号传送给引起该干扰的用户设备C和D中的至少一个。另外，在通信期间已经检测到干扰的用户设备A和B可以将干扰的出现报告给通信系统的协调者。已经接收到该报告的协调者将通信停止请求信号传送给引起干扰的用户设备C和D中的至少一个。一旦由其它用户设备或者协调者接收到通信停止请求信号，该用户设备C和D停止通信。

此外，在图6和图7中，例如执行对QoS敏感的通信的用户设备A和B可以通过预留而使用信道时间，并且例如对QoS较不敏感的用户设备C和D可以通过甚至在其它用户设备所预留的信道时间中进行扫描而使用预留的信道时间，从而提高用户设备的作用。

同时，如果由已经预留信道时间的用户设备所提供的服务的QoS是重要的因素，则可以调度禁止信道共享。

很明显，本发明可以被实施为所附权利要求书中不具有明确引用关系的权利要求的组合，或者可以在申请之后通过修改而包括新的权利要求。

本发明的实施例可以通过各种手段，例如，硬件、固件、软件或者其组合来实现。在硬件结构中，本发明的实施例可以通过一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等等实现。

在固件或者软件结构中，本发明的实施例可以通过执行以上所述功能或者操作的模块、步骤、功能等等实现。软件代码可以存储在存储单元中，并且由处理器驱动。该存储单元位于该处理器的内部或者外部，并且可以经由各种已知的装置向该处理器传送数据和从该处理器接收数据。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，不脱离本发明的精神或者范围，可以在本发明中进行各种修改和变化。因此，本发明意欲覆盖落入所附权利要求和及其等效范围之内的本发明的改进和变化。

工业实用性

本发明提供了一种用于在通信系统中共享信道的方法。特别地，本发明适用于使用高度定向波束，诸如mm波的无线设备。

Claims (3)

1.一种用于在包括用户设备的通信系统中共享信道的方法，该方法包括∶

从协调者接收调度信息，所述调度信息包括与其它用户设备所预留的信道时间有关的信息；

当其它用户设备预留所述信道时间的时候，由所述用户设备在特定的时间期间扫描所述信道时间；

根据所述扫描的结果，由所述用户设备检查是否检测到干扰；

如果没有出现干扰，则由所述用户设备在所述信道时间中执行数据通信，其中数据和所述用户设备的标识符信息一起传送；

当执行数据通信时，由所述用户设备重复地扫描所述信道时间；

当在所述信道时间中的重复扫描的结果指示出现干扰时，从所述协调者接收通信停止请求信号；和

一旦接收到所述通信停止请求信号，结束数据通信，

其中所述通信系统使用定向的波束信号执行通信，

其中，所述标识符信息用于所述通信停止请求信号的传送。

2.根据权利要求1的方法，其中所述波束信号是mm波信号。

3.根据权利要求1的方法，其中接收信息包括通过调度信息以信标间隔从协调者接收有关所述信道时间的信息。

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