CN104067669A - 中继选择和建立的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
特定方法包括在接入点处接收来自一个或多个中继节点的一条或多条请求消息,这一条或多条请求消息中的每一条请求消息是与站有关的探测请求消息或关联请求消息。该方法包括基于这一条或多条请求消息来选择接入点和站之间的通信路径以及发送指示所选择的通信路径的响应消息。
Description
I.优先权要求
本申请要求于2012年1月24日提交的美国临时专利申请No.61/589,913的优先权,该临时申请的内容通过援引全部明确纳入于此。
II.领域
本公开一般涉及站和接入点之间的中继节点的选择和建立。
III.相关技术描述
技术进步已导致越来越小且越来越强大的计算设备。例如,当前存在各种各样的便携式个人计算设备,包括较小、轻量且易于由用户携带的无线计算设备,诸如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)以及寻呼设备。更具体地,便携式无线电话(诸如蜂窝电话和网际协议(IP)电话)可通过无线网络传达语音和数据分组。同样,此类无线电话可处理可执行指令,包括可被用于接入因特网的软件应用,诸如web浏览器应用。由此,这些无线电话可包括显著的计算能力。
一些设备可被配置成经由无线网络来传达数据。例如,许多设备被配置成根据使得能经由接入点进行无线数据交换的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11规范来操作。出于解说目的,无线传感器可通过遵循IEEE802.11ah的网络协议来与接入点进行通信。此类无线传感器可具有低占空比和功率约束。例如,无线传感器(例如,遵循IEEE802.11ah的设备)可被配置成苏醒相对短的时间段以执行少许测量、经由接入点将测量的结果传达给目的地(或将结果传达给接入点)、并随后进入睡眠模式达相对长的时间段。如果接入点位于离无线传感器相对大的距离处,则该无线传感器可使用增大的发射功率,由此导致无线传感器处增大的功耗。如果接入点位于远离无线传感器,则从无线传感器到接入点的传输时间也会增加。无线传感器处增大的功耗和增加的传输时间(即,增大的介质占用率)影响到无线传感器的性能。相应地,为了改善无线传感器的性能,可能期望增大无线传感器的吞吐量并减小无线传感器处的能量消耗。
IV.概述
公开了中继选择和建立的系统和方法。在特定实施例中,至少一个中继节点可被选作站(例如,无线传感器)和接入点之间的通信路径的一部分,从而导致站的性能改善。在一个实施例中,该至少一个中继节点可被选择以增大(即,扩展)站的通信范围。例如,如果接入点处于站的通信范围之外并且该至少一个中继节点处于站的通信范围内,则站可经由该至少一个中继节点向接入点传送数据。在另一实施例中,该至少一个中继节点可降低站处的功耗。例如,如果站到该至少一个中继节点的距离比到接入点的距离近,则站可以比向接入点传送数据低的发射功率来向该至少一个中继节点传送数据。在另一实施例中,与直接从站到接入点的通信路径相比,包括该至少一个中继节点的通信路径的使用可缩短传输时间,从而导致站的吞吐量改善。例如,如果站向位于更靠近该站的中继节点(例如,与站和接入点等距,如图3的仿真结果中所示)发送数据,则从站到接入点的传输时间可缩短。
在特定实施例中,一种方法包括在接入点处接收来自一个或多个中继节点的一条或多条请求消息,其中该一条或多条请求消息中的每一条请求消息是与站有关的探测请求消息或关联请求消息。该方法包括基于该一条或多条请求消息来选择接入点和站之间的通信路径以及发送指示所选择的通信路径的响应消息。
在特定实施例中,一种方法包括在接入点处接收与站有关的至少两条请求消息,其中该至少两条请求消息中的第一请求消息接收自中继节点,并且其中该至少两条请求消息中的每一条请求消息是与该站有关的探测请求消息或关联请求消息。该方法包括确定对应于每条请求消息的数据率以及基于该数据率来选择接入点和站之间的通信路径。
在特定实施例中,一种方法包括从站发送探测请求消息,其中该探测请求消息包括站的中继能力信息,并且其中该探测请求消息包括要连接到接入点的关联请求。该方法包括接收来自中继节点的响应消息,该响应消息指示从站经由该中继节点到接入点的通信路径。
在特定实施例中,一种方法包括在中继节点处接收来自站的探测请求消息,其中该探测请求消息包括要连接到接入点的关联请求。该方法进一步包括估计同与站通信有关的信道质量。该方法还包括向接入点发送经修改的请求消息,其中经修改的请求消息包括对所估计信道质量的指示。
在特定实施例中,一种装置包括处理器以及存储能由该处理器执行的指令的存储器。该指令能执行以检测在接入点处对来自一个或多个中继节点的一条或多条请求消息的接收,其中该一条或多条请求消息中的每一条请求消息是与站有关的探测请求消息或关联请求消息。该指令进一步能执行以基于这一条或多条请求消息来选择接入点和站之间的通信路径并发起指示所选择的通信路径的响应消息的传送。
在特定实施例中,一种装置包括处理器以及存储能由该处理器执行的指令的存储器。该指令能执行以检测在接入点处对与站有关的至少两条请求消息的接收,其中该至少两条消息中的第一请求消息接收自中继节点,并且其中该至少两条请求消息中的每一条请求消息是与该站有关的探测请求消息或关联请求消息。该指令能进一步执行以确定对应于每条请求消息的数据率以及基于该数据率来选择接入点和站之间的通信路径。
在特定实施例中,一种装置包括处理器以及存储能由该处理器执行的指令的存储器。该指令能执行以发起探测请求消息自站的传送,其中该探测请求消息包括站的中继能力信息,并且其中该探测请求消息包括要连接到接入点的关联请求。该指令能进一步执行以检测来自中继节点的响应消息的接收。该响应消息指示从站经由中继节点到接入点的通信路径。
在特定实施例中,一种装置包括处理器以及存储能由该处理器执行的指令的存储器。该指令能执行以检测在中继节点处对来自站的探测请求消息的接收,其中该探测请求消息包括要连接到接入点的关联请求。该指令能进一步执行以估计同与站通信有关的信道质量。该指令能进一步执行以向接入点发送经修改的请求消息,其中经修改的请求消息包括对所估计信道质量的指示。
本公开的其他方面、优点和特征将在阅读了整个申请后变得明了,整个申请包括下述章节:附图简述、详细描述以及权利要求。
V.附图简述
图1是可操作用于在站和接入点之间选择和建立一个或多个中继节点的系统的特定实施例的示图;
图2是在图1的系统中在站和接入点之间经由一个或多个中继节点传送消息的方法的特定实施例的示图;
图3是解说图1的系统的仿真结果的曲线图;
图4A和4B是解说图1的系统的仿真结果的曲线图;
图5A和5B是解说图1的系统的仿真结果的曲线图;以及
图6是可操作用于经由一个或多个中继节点向接入点传送消息的站的特定实施例的框图。
VI.详细描述
参照图1,可操作用于在站和接入点之间选择和建立一个或多个中继节点的系统的特定实施例的示图被示出并被一般性地指定为100。系统100包括与站104并与多个中继节点110、120、130、140处于无线通信的接入点102。在特定实施例中,这多个中继节点110-140和站104可经由无线通信网络被无线地耦合至接入点102。例如,无线通信网络可以基于电气电子工程师协会(IEEE)802.11ah协议,其中接入点102、多个中继节点110-140、和站104是遵循IEEE802.11ah的设备。中继节点110-140(以及可能的站104)可位于接入点102的通信范围内。
接入点102可包括耦合至处理器116的存储器112。存储器112可存储可由处理器116执行的指令114。接入点102可包括通信路径选择模块118。例如,通信路径选择模块118可使用接入点102板载的硬件(例如,电路系统)来实现、可通过处理器116执行指令114来实现、或者可通过硬件与由处理器116执行的指令114的组合来实现。在特定实施例中,通信路径选择模块118可被配置成响应于接收到来自中继节点110-140中的一个或多个(以及可能直接来自站104)的一条或多条请求消息(其中每条请求消息与站104相关)而选择从接入点102到站104的通信路径。在特定实施例中,所选择的通信路径可包括多个中继节点110-140中的至少一个中继节点。
这多个中继节点110-140可包括第一中继节点110、第二中继节点120、第三中继节点130、以及第四中继节点140。中继节点110-140可各自包括处理器和耦合至该处理器的存储器。出于解说目的,第二中继节点120可包括耦合至处理器126的存储器122。存储器122可存储可由处理器126执行的指令124。中继节点110-140中的一个或多个可包括信道估计模块。例如,第二中继节点120可包括信道质量估计模块128。信道质量估计模块128可使用第二中继节点120板载的硬件(例如,电路系统)来实现、可通过处理器126执行指令124来实现、或者可通过硬件与由处理器126执行的指令124的组合来实现。在特定实施例中,信道质量估计模块128可被配置成响应于在第二中继节点120处接收到来自站104的探测请求消息而估计与同站104通信相关的信道质量。
在特定实施例中,站104可包括移动设备、相机、多媒体播放器、娱乐单元、导航设备、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、或其任何组合。在另一特定实施例中,站104可包括被配置成进行测量并将测量传送给接入点102的无线传感器或无线仪表。例如,站104可以是烟尘探测器、水表、温度计、或Wi-Fi设备,其位于远离接入点102并被配置成以特定时间间隔向接入点102传送数据。此外,站104可具有低占空比,其中站104进入睡眠模式、断电模式、或减电模式以降低站104的功耗。
在操作期间,站104可广播或多播请求消息152。请求消息152可包括或对应于探测请求消息、关联请求消息、或其组合。例如,请求消息152可由站104在该站104未与接入点102相关联时发送。请求消息152可由站104的通信范围内的中继节点110-140中的一个或多个和/或接入点102接收。例如,请求消息152可包括与中继节点110-140并与接入点102相对应的一个或多个地址,诸如由中继节点110-140和接入点102监视的多播地址。在特定实施例中,请求消息152包括要连接到接入点102的关联请求并包括站104的中继能力信息。例如,中继能力信息可指示站104是否能够经由中继节点110-140中的一个或多个向接入点102传送数据。
在一个实施例中,接入点102可处于站104的通信范围内。在此实施例中,接入点102可选择不包括中继节点的到站104的通信路径,并且响应消息154由接入点102直接发送给站104.替换地,即使接入点102处于站104的通信范围内,接入点102的通信路径选择模块118还是可选择包括中继节点110-140中的至少一个(例如,第二中继节点120)的到站104的通信路径。例如,通信路径选择模块118可选择使站101处的能量消耗最小化、使站104和接入点102之间的吞吐量数据率最大化、使站104和接入点102之间的传输时间最小化、或其任何组合的通信路径。在又一实施例中,接入点102可位于站104的通信范围之外。在此实施例中,请求消息152可被中继节点110-140中的一个或多个(例如,第二中继节点120)接收到,但不被接入点102接收到。
出于解说目的,第二中继节点120可接收到来自站104的请求消息152。在特定实施例中,第二中继节点120的信道质量估计模块128可被配置成估计与第二中继节点120和站104之间的通信有关的信道质量。例如,信道质量估计模块128可基于根据从站104发送的请求消息152推导出的信号特性来估计信道质量。在特定实施例中,信号特性包括信噪比(SNR)、信号干扰噪声比(SINR)、收到信号强度指示(RSSI)、调制和编码方案(MCS)、或其任何组合。
响应于接收到请求消息152,第二中继节点120可向接入点102发送经修改的请求消息134。经修改的请求消息134可包括对所估计信道质量的指示。在一些情形中,中继节点110-140中的一个以上中继节点可接收到来自站104的请求消息152,并且中继节点110-140中每一个接收到请求消息152的中继节点可估计信道质量并生成将被发往接入点102的经修改的请求消息。相应地,作为直接从站104接收请求消息152的补充或替换,接入点102可从接收到请求消息152的一个或多个中继节点110-140接收一条或多条经修改的请求消息。
响应于接收到一条或多条请求消息(其包括由中继节点发送的经修改的请求消息(例如,经修改的请求消息134)、由站104发送的请求消息152、或两者),接入点102可选择到站104的通信路径。所选择的通信路径可从预期通信路径集中选择。出于解说目的,多个中继节点110-140中的每一个可对应于预期通信路径集中的预期通信路径。预期通信路径集还可包括接入点102和站104之间的直接通信路径。所选择的通信路径对应于要用于在接入点102和站104之间传送数据的路线。例如,所选择的通信路径可以是接入点102和站104之间的直接路径(即,不使用任何中继节点)。在另一示例中,所选择的通信路径可包括多个中继节点110-140中的一个或多个中继节点。出于解说目的,所选择的通信路径可包括第二中继节点120,在此情形中,由站104传送的数据将被第二中继节点120接收并随后由第二中继节点120传送给接入点102。
接入点102的通信路径选择模块118可基于与一条或多条请求消息相对应的一个或多个数据率来将预期通信路径选作所选择的通信路径。这一个或多个数据率可包括一个或多个中继节点110-140中每一个中继节点与站104之间的数据率。另外,接入点102可估计与每一条接收到的请求消息相关联的信道质量。例如,当接入点102接收到来自站104的请求消息152时,接入点102可使用信道质量估计模块117来估计同直接与站104通信相关联的信道质量。附加或替换地,当接入点102接收到来自第二中继节点120的经修改的请求消息134时,接入点102可使用信道质量估计模块117来估计同与第二中继节点120通信相关联的信道质量。
在一个实施例中,所选择的通信路径可以是导致接入点102和站104之间的吞吐量最大的预期通信路径。例如,所选择的通信路径可被选择为包括中继节点110-140当中提供最大吞吐量的至少一个中继节点。在另一实施例中,该通信路径可以是导致站104处能量消耗最低的预期通信路径。例如,该通信路径可被选择为包括中继节点110-140当中使站104的能量消耗最小化的至少一个中继节点。在又一实施例中,该通信路径可以是提供站104和接入点102之间的最小传输时间的预期通信路径。例如,该通信路径可被选择为包括中继节点110-140当中使传输时间最小化的至少一个中继节点。
在选择通信路径(例如,改善站104的性能的最佳通信路径)之后,接入点102可发送指示所选择的通信路径的响应消息136。在特定实施例中,如果从接入点102到站104的直接路径改善站104的性能,则响应消息136可被直接发送给站104。然而,如果经由一个或多个中继节点(例如第二中继节点120)的通信路径改善站104的性能,则响应消息136可被发送给第二中继节点120。第二中继节点120可随后将响应消息136发送给站104。响应消息136可被发送给与作为所选择的通信路径的一部分的中继节点(例如,第二中继节点120)相关联的地址(例如,单播地址)或者在所选择的通信路径是直接至站104时发送给站104的地址(例如,单播地址)。
在接入点102处选择通信路径可包括为站104和接入点102之间的每一条预期通信路径计算数据率。在特定实施例中,通信路径选择模块118可被配置成为站104和接入点102之间的预期通信路径集中的每一条预期通信路径计算合计数据率倒数。例如,针对间接预期通信路径(即,经由至少一个中继节点110-140)的合计数据率倒数可等于该间接预期通信路径的每一跳的数据率倒数的总和。可选择具有最低数据率倒数的特定预期通信路径。
出于解说目的,为了达成最大吞吐量(即,使介质占用率最小化),可基于数据率倒数来选择满足下式的特定通信路径:
对于所有n而言,最小,其中R(1,n)表示对应于站104和中继节点n(例如,第二中继节点120)之间的跳跃的数据率,并且R(2,n)表示对应于中继节点n和接入点102之间的跳跃的数据率。然而,如果的每一个值都大于1/R(即,对应于从站104到接入点102的直接路径的数据率的倒数),则该直接路径可被选作通信路径。应注意,通信路径可包括站104和接入点102之间的一个以上中继节点(例如,k个中继节点)。在此情形中,可基于数据率倒数来选择满足下式的通信路径:
对于站104和接入点102之间的k个中继节点而言,最小。
在接入点102处选择通信路径可以附加地或者替换地包括为从站104到站104和接入点102之间的预期通信路径集中的每一条预期通信路径中的每一个中继节点的跳跃计算数据率,并且选择具有计算出的最高数据率的特定预期通信路径。出于解说目的,当站104到每一个中继节点的发射功率相等时,为了使站104的能量消耗最小化(即,由于能量消耗与数据率直接相关),通信路径选择模块118可选择满足下式的通信路径:
对于所有n而言,R(1,n)最大,其中R(1,n)表示对应于站104和中继节点n(例如,第二中继节点120)之间的跳跃的数据率。通信路径选择模块118可通过比较关于中继节点110-140中每一个中继节点的数据率来确定最大数据率。然而,如果R(1,n)对于所有n的每一个值都小于值R(其对应于直接路径的数据率),则通信路径选择模块118可以选择从接入点102到站104的直接路径。
当站104到每一个中继节点的发射功率变化时,站104向特定中继节点n传送一个比特的能量消耗可由下式表示:
其中Tx_power是发射功率,并且R(1,n)是针对特定中继节点n的发射数据率。
应注意,数据率可基于有效载荷数据率,有效载荷数据率从发送自中继节点110-140的经修改的请求消息134推导出。替换地,数据率可基于针对经修改的请求消息134的媒体接入控制(MAC)层吞吐量。
在选择通信路径之后,接入点102可经由对应于所选择的通信路径的中继节点(例如,经由第二中继节点120)向站104发送响应消息136。替换地,如果所选择的通信路径是直接通信路径,则接入点102可直接向站104发送响应消息136。第二中继节点120可随后将响应消息136(或指示所选择的通信路径的另一响应消息)发送给站104。
参照图2,在站和接入点之间经由一个或多个中继节点传送消息的方法的特定实施例的示图被公开并被一般性地指定为200。在图2中,示出图1的站104、中继节点110-130、和接入点102。
在第一时间,在208处,站104可发送请求消息(例如,探测请求消息或另一关联请求消息)。例如,站104可将请求消息发送给与一个或多个中继节点相关联(例如,由一个或多个中继节点监视)的多播地址,该一个或多个中继节点诸如在站104的通信范围内的第一中继节点110、第二中继节点120、和第三中继节点130(图1的第四中继节点140可能在站104的通信范围之外)。该多播地址可与接入点相关联(例如,由接入点监视)。在特定实施例中,请求消息可包括站104的中继能力信息以及要连接到接入点102的关联请求。例如,当站104转移出睡眠模式或转移出减电模式并且站104希望加入网络(例如,遵循IEEE802.11ah的网络)时,可从站104发送请求消息。请求消息可指示站104被配置成经由一个或多个中继节点与接入点102通信。例如,该请求消息可设置中继字段的一个或多个中继位。此外,该请求消息可包括指示站104的其他能力信息(诸如自适应速率控制能力和多天线配置)的一个或多个位。
在一些情形中,在210处,该请求消息可直接由接入点102接收。例如,如果接入点102处于站104的通信范围内,则接入点102可接收到该请求消息。
响应于接收到请求消息,中继节点110-130中的一个或多个中继节点可分别在212、214、和216处将与站104有关的请求消息发送给接入点102。例如,请求消息1、2、3可分别从第一中继节点110、第二中继节点120、和第三中继节点130发送。在特定实施例中,请求消息1、2、3中的每一个是基于从站104接收到的请求消息的经修改的请求消息。例如,经修改的请求消息可包括对同与站104通信的对应中继节点有关的所估计信道质量的指示。出于解说目的,第一中继节点110可基于从接收自站104的请求消息推导出的信号特性来估计同站和第一中继节点110之间的通信有关的信道质量。信号特性可包括信噪比(SNR)、信号干扰噪声比(SINR)、收到信号强度指示(RSSI)、调制和编码方案(MCS)、或其任何组合。因此,中继节点110-130中的每一个中继节点可向接入点102提供信道质量信息以使得接入点102能够选择用于站104的通信路径。
方法200还可包括在218处选择到站104的通信路径。例如,选择到站104的通信路径可包括选择从接入点102到站104的直接路径或选择经由中继节点110-130中的一个或多个中继节点到站104的通信路径。在特定实施例中,选择到站的通信路径可包括确定与分别从中继节点110-130接收到的经修改的请求消息1、2、3相对应的数据率。例如,接入点102的通信路径选择模块(诸如图1的通信路径选择模块118)可确定关于每一个经修改的请求消息1、2、3的数据率以及对应于直接与站104通信(即,无中继节点的直接通信路径)的数据率并将它们进行比较。在特定实施例中,通信路径选择模块可选择预期通信路径集当中在站104处提供最低能量消耗的特定通信路径。在另一特定实施例中,通信路径选择模块可选择预期通信路径集当中在接入点102和站104之间提供最大吞吐量速率的特定通信路径。在另一特定实施例中,通信路径选择模块可选择预期通信路径集当中在接入点102和站104之间提供最小传输时间的特定通信路径。在又一实施例中,通信路径选择模块可选择预期通信路径集当中提供低能量消耗、大吞吐量速率、和/或低传输时间的组合的特定通信路径。
如果选择了直接通信路径,则方法200可包括在220处将响应消息从接入点102发送给站104。例如,接入点102可(例如基于所确定的数据率)确定到站104的直接通信路径改善站104的性能(例如,提供低功耗、高吞吐量、或低传输时间),并且接入点102可将响应消息传送给站104。
如果选择了经由中继节点的通信路径,则方法200可包括在222处将响应消息从接入点102发送给所选择的中继节点。例如,接入点102可选择经由第二中继节点120到站104的特定路径并将响应消息传送给第二中继节点120。
在特定实施例中,该响应消息包括关联响应信息。例如,该响应消息可准许站104连接至接入点102或与接入点102相关联,并且可包括接入点102的配置信息,该配置信息可使得站104能够连接至站。
方法200还包括在224将响应消息从所选择的中继节点发送给站104。例如,第二中继节点120可将响应消息发送给站104。在特定实施例中,该响应消息可包括关联响应信息以及关于将由站104用于传送数据的初始MCS的信息。例如,第二中继节点120可向站104指示站104可用来向第二中继节点120传送数据的初始MCS。
图3、4A、4B、5A、和5B描绘了表示被执行以选择包括站(例如,图1的站104)和接入点(例如,图1的接入点102)之间的至少一个中继节点的通信路径的多个仿真的各种统计数据。
图3是用于传送具有256字节的分组大小的第一数据分组和具有512字节的分组大小的第二数据分组的传输时间(以毫秒(ms)计)对距离(以米(m)计)的图形解说302。在第一304情形中,256字节分组从站104直接传送给接入点102(即,一跳)。在第二306情形中,512字节分组从站104传送给接入点102(即,一跳)。
如图3中所示,当接入点位于离站104在约500m到约600m之间时,以单跳(即,直接从站104向接入点102)传送第二数据分组(即,512字节)花费约31秒。然而,当选择包括位于离站104约300m的中继节点(诸如图1的第二中继节点120)的通信路径时,传输时间约为4.5s(即,对于第一跳)。因此,使用两个300m跳跃达到600m的总传输时间约为9s(即,对于每一跳4.5s x2=9s)此外,站104的能量消耗可减少,这是因为站104到中继节点的距离(即,300m)比到接入点102的距离(即,600m)近。通过使用中继节点在站104处达成的能量降低可以是第二数据分组直接传送给接入点102时的约1/7(即,31s/4.5s=7),因为能量消耗与传输时间成比例(相似的分析适用于256字节分组)。
图4A和4B分别是用于在使用中继节点时以及在不使用任何中继节点(即,直接地)时从站(例如,图1的站104)向接入点(例如,图1的接入点102)传送具有256字节大小的分组的传输时间和能量消耗的图形解说。类似地,图5A和5B分别是用于传送具有512字节大小的分组的传输时间和能量消耗的图形解说。
图4A、4B、5A、和5B的仿真参数包括具有两个天线的接入点以及具有单个天线的站。仿真的噪声水平被设为5分贝(5B)。MCS-SNR参数被设为小于1%分组差错率(PER),其类似于IEEE802.11n20MHz信道D曲线。数据分组(即,256字节分组和512字节分组)的PHY前置码为6个码元。下表概述了仿真配置。
参数 | 值 |
载波频率 | 915MHz |
站发射功率(dBm) | 18 |
接入点天线增益(dBi) | 0 |
站天线增益(dBi) | -4 |
阴影损耗(dB) | 10 |
频率分集损耗(dB) | 4.2/3.2/1.9 |
带宽(MHz) | 2/4/8 |
表1:仿真系统配置
仿真结果指示选择包括至少一个中继节点的通信路径与直接在站和接入点102之间通信相比,对于256字节分组和512字节分组可导致从站到接入点的传输时间减小和/或站的能量消耗降低,如图4A-5B中所示。
参照图6,无线通信设备600的特定实施例的框图,无线通信设备600可操作为站、中继节点、接入点、或其组合(例如,还充当用于其他站的中继节点的站)。设备600包括耦合至632的处理器610。
存储器632可以是存储数据690(例如,指示所选择的通信路径的数据)、指令680或这两者的非瞬态计算机可读存储介质。在特定实施例中,指令680可由处理器610执行以使得处理器610执行设备600的一个或多个功能。例如,指令680可包括用户应用、操作系统、或其他可执行指令、或其组合。指令680可由处理器610执行以使得处理器执行参考图1-5B描述的功能性的至少一部分。
例如,作为站,设备600可如参照图1和2的站104描述地操作。在此示例中,指令680可包括请求消息生成指令682,其可由处理器610执行以生成探测请求消息或其他关联请求消息以供传送给接入点(直接或者经由一个或多个中继节点)。在另一示例中,作为中继节点,设备600可如参照图1的中继节点110、120、130、和140和/或图2的中继节点110、120、和130描述地操作。在此示例中,指令680可包括请求消息生成指令682,其可由处理器610执行以基于从站接收到的请求消息来生成经修改的请求消息。指令680还可包括响应消息生成指令686,其可由处理器610执行以基于接收自接入点的响应消息来生成给站的响应消息。
在另一示例中,作为接入点,设备600可如参照图1和2的接入点102描述地操作。在此示例中,指令680可包括通信路径选择指令684,其可由处理器610执行以从预期通信路径集中选择特定通信路径。指令680还可包括响应消息生成指令686,其可由处理器610执行以生成给站或给中继节点的指示所选择的通信路径的响应消息。
设备600还可包括用于发送和接收信号和/或消息(例如,数据分组)的收发机650。例如,当设备600向接入点(例如,图1的接入点102)和/或向一个或多个中继节点(例如,图1的中继节点110-140)传送请求消息(例如图1的请求消息152)或任何其他消息时,设备600可充当发射机。作为另一示例,当设备600从接入点102和/或从一个或多个中继节点110-140接收响应消息、或任何其他消息时,设备600可充当接收机。
图6还示出可被耦合至处理器610并耦合至显示器628的显示控制器626。编码器/解码器(CODEC)634(例如音频和/或语音CODEC)可被耦合至处理器610。扬声器636和话筒638可被耦合至CODEC634。图6还指示了无线控制器640可被耦合至处理器610并耦合至收发机650,该收发机650被耦合至无线天线642。在特定实施例中,将处理器610、显示控制器626、存储器632、CODEC634、无线控制器640和收发机650包括在系统级封装或片上系统设备622中。
在一特定实施例中,输入设备630和电源644被耦合至片上系统设备622。此外,在特定实施例中,如图6中所解说的,显示器628、输入设备630、扬声器636、话筒638、无线天线642和电源644在片上系统设备622的外部。然而,显示器628、输入设备630、扬声器636、话筒638、无线天线642和电源644中的每一者可被耦合至片上系统设备622的组件,诸如接口或控制器。
虽然图6描绘了无线通信设备,但处理器610、存储器632、设备600的其他组件、或其任何组合可被集成到其他设备中,诸如多媒体播放器、娱乐单元、导航设备、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元、或计算机(例如平板计算机、膝上型计算机、台式计算机等)、媒体设备、路由器或网关设备、接入点、中继节点、或被配置成无线地传达数据的另一设备。
与所描述的实施例相结合,公开了一种设备,其包括用于在接入点处接收来自一个或多个中继节点的一条或多条请求消息(例如,探测请求消息或关联请求消息)的装置,其中每条请求消息与站有关。例如,用于接收的装置可包括图1和2的接入点102、图6的设备600或其一部分、配置成接收请求消息的一个或多个其他设备、或其组合。
该设备包括用于基于一条或多条请求消息来选择接入点和站之间的通信路径的装置。例如,用于选择的装置可包括图1和2的接入点102、图1的处理器116、图1的信道质量估计模块117、图1的通信路径选择模块118、图6的设备600或其一部分、配置成选择通信路径的一个或多个其他设备、或其组合。
该设备还包括用于传送指示所选择的通信路径的响应消息的装置。例如,用于传送的装置可包括图1和2的接入点102、图6的设备600或其一部分、配置成传送请求消息的一个或多个其他设备、或其组合。
与所描述的实施例相结合,公开了一种设备,其包括用于在接入点处接收与站有关的至少两条请求消息(例如,探测请求消息或关联请求消息)的装置,其中该至少两条请求消息中的第一请求消息接收自中继节点。例如,用于接收的装置可包括图1和2的接入点102、图6的设备600或其一部分、配置成接收至少两条请求消息的一个或多个其他设备、或其组合。
该设备还可包括用于确定对应于每条请求消息的数据率的装置。例如,用于确定数据率的装置可包括图1和2的接入点102、图1的处理器116、图1的信道质量估计模块117、图1的通信路径选择模块118、图6的设备600或其一部分、配置成确定数据率的一个或多个其他设备、或其任何组合。
该设备还可包括用于基于数据率来选择接入点和站之间的通信路径的装置。例如,用于选择的装置可包括图1和2的接入点102、图1的处理器116、图1的信道质量估计模块117、图1的通信路径选择模块118、图6的设备600或其一部分、配置成选择通信路径的一个或多个其他设备、或其任何组合。
与所描述的实施例相结合,公开了一种设备,其包括用于从站传送探测请求消息的装置,其中该探测请求消息包括站的中继能力信息,并且其中该探测请求消息包括要连接到接入点的关联请求。例如,用于传送探测请求的装置可包括图1和2的站104、图6的设备600、图6的收发机650、图6的天线642、配置成传送探测请求的一个或多个其他设备、或其任何组合。
该设备还可包括用于接收来自中继节点的响应消息的装置,该响应消息指示从站经由中继节点到接入点的通信路径。例如,用于接收响应消息的装置可包括图1和2的站104、图6的设备600、图6的收发机650、图6的天线642、配置成接收响应消息的一个或多个其他设备、或其任何组合。
与所描述的实施例相结合,公开了一种设备,其包括用于在中继节点处接收来自站的探测请求消息的装置,其中该探测请求消息包括要连接到接入点的关联请求。例如,用于接收的装置可包括图1的中继节点110-140、图2的中继节点110-130、图6的设备600或其一部分、配置成接收探测请求消息的一个或多个其他设备、或其任何组合。
该设备还包括用于估计同与站通信有关的信道质量的装置。例如,用于估计信道质量的装置可包括图1的中继节点110-140、图2的中继节点110-130、图1的处理器126、图1的信道质量估计模块128、图6的设备600或其一部分、配置成估计信道质量的一个或多个其他设备、或其任何组合。
该设备还可包括用于向接入点传送经修改的请求消息的装置,其中经修改的请求消息包括对所估计信道质量的指示。例如,用于传送的装置可包括图1的中继节点110-140、图1的中继节点110-130、图6的设备600或其一部分、配置成传送经修改的请求消息的一个或多个其他设备、或其任何组合。
本领域技术人员将进一步领会,结合本文所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑框、配置、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件或这两者的组合。各种解说性组件、框、配置、模块、电路、和步骤已经在上文以其功能性的形式作了一般化描述。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员可针对每一具体应用以不同方式来实现所描述的功能,但此类实现决策不应被解读为致使脱离本公开的范围。
结合本文所公开的实施例描述的方法或算法的各个步骤可直接用硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合来实现。软件模块可驻留在随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM)、电可擦式可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动盘、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、或任何其他形式的非瞬态存储介质。示例性存储介质被耦合到处理器,以使得处理器能从/向该存储介质读取/写入信息。替换地,存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在专用集成电路(ASIC)中。ASIC可驻留在计算设备或用户终端(例如移动电话或PDA)中。在替换方案中,处理器和存储介质可作为分立组件驻留在计算设备或用户终端中。
提供前面对所公开的实施例的描述是为了使本领域技术人员皆能制作或使用所公开的实施例。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的,并且本文中定义的原理可被应用于其他实施例而不会脱离本公开的范围。因此,本公开并非旨在被限定于本文中公开的实施例,而是应被授予与如由所附权利要求定义的原理和新颖性特征一致的最广的可能范围。
Claims (40)
1.一种方法,包括:
在接入点处接收来自一个或多个中继节点的一条或多条请求消息,其中所述一条或多条请求消息中的每一条请求消息是与站有关的探测请求消息或关联请求消息;
基于所述一条或多条请求消息来选择所述接入点和所述站之间的通信路径;以及
发送指示所选择的通信路径的响应消息。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所选择的通信路径包括至少一个中继节点,并且所述响应消息被发送给所述至少一个中继节点。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所选择的通信路径不包括中继节点,并且所述响应消息被直接发送给所述站。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所选择的通信路径是基于对应于所述一条或多条请求消息的一个或多个数据率来选择的。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述一个或多个数据率包括所述一个或多个中继节点中每一个中继节点与所述站之间的数据率。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所选择的通信路径是基于所述一个或多个中继节点中提供所述接入点和所述站之间的增大的吞吐量的至少一个中继节点来选择的。
7.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所选择的通信路径选自预期通信路径集,其中所述一个或多个中继节点中的每一个中继节点对应于所述预期通信路径集中的预期通信路径,并且所选择的通信路径与所述预期通信路径集的其他通信路径相比利用所述站的较少能量进行数据传输。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,与特定通信路径相关联的所述站的能量消耗被估计为所述站对所述特定通信路径的特定中继节点的发射功率与对所述特定中继节点的发射数据率的倒数的乘积。
9.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所选择的通信路径选自预期通信路径集,其中所述一个或多个中继节点中的每一个中继节点对应于所述预期通信路径集中的预期通信路径,并且所选择的通信路径与所述预期通信路径集的其他通信路径相比利用所述站和所述接入点之间的较少传输时间。
10.如权利要求4所述的方法,其特征在于,选择所述通信路径包括:
为所述站和所述接入点之间的预期通信路径集中的每一条预期通信路径计算合计数据率倒数,其中间接预期通信路径的合计数据率倒数等于所述间接预期通信路径的每一跳的数据率倒数的总和,
其中所选择的通信路径是所述预期通信路径集中具有最低合计数据率倒数的特定预期通信路径。
11.如权利要求4所述的方法,其特征在于,选择所述通信路径包括:
为从所述站到所述站和所述接入点之间的预期通信路径集中每一条预期通信路径的每一个中继节点的跳跃计算数据率,
其中所选择的通信路径是所述预期通信路径集中具有计算出的最高数据率的特定预期通信路径。
12.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述一个或多个数据率对应于所述一条或多条请求消息的有效载荷数据率。
13.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述一个或多个数据率对应于所述一条或多条请求消息的媒体接入控制(MAC)层吞吐量。
14.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述一个或多个数据率是基于所述一条或多条请求消息的信号特性来确定的,并且所述信号特性包括信噪比(SNR)、信号干扰噪声比(SINR)、收到信号强度指示(RSSI)、调制和编码方案(MCS)、或其任何组合。
15.如权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包括接收来自所述站的多播请求消息,其中所述多播请求消息被定址到与所述一个或多个中继节点和所述接入点相关联的多播地址,并且所选择的通信路径是至少部分地基于所述多播请求消息来选择的。
16.如权利要求1所述的方法,其特征在于,响应于所述一个或多个中继节点在与所述一个或多个中继节点和所述接入点相关联的多播地址从所述站接收到多播请求消息,通过单播从所述一个或多个中继节点向所述接入点传送所述一条或多条请求消息。
17.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所选择的通信路径基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11ah协议并且所述站是遵循IEEE802.11ah的设备。
18.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述响应消息进一步指示将由所述站在传送数据时使用的初始调制和编码方案(MCS)。
19.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述一条或多条请求消息响应于所述站从睡眠模式苏醒或者响应于所述站上电而被发送。
20.如权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包括直接从所述站接收请求消息,其中直接从所述站接收的请求消息包括所述站的中继能力信息,并且所选择的通信路径是进一步基于所述请求消息来选择的。
21.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述一条或多条请求消息中的特定请求消息接收自特定中继节点,其中所述特定请求消息包括与所述特定中继节点和所述站之间的通信有关的信道质量估计,并且所选择的通信路径是至少部分地基于所述信道质量估计来选择的。
22.一种装置,包括:
处理器;以及
存储指令的存储器,所述指令能由所述处理器执行以:
检测接入点处对来自一个或多个中继节点的一条或多条请求消息的接收,其中所述一条或多条请求消息中的每一条请求消息是与站有关的探测请求消息或关联请求消息;
基于所述一条或多条请求消息来选择所述接入点和所述站之间的通信路径;以及
发起指示所选择的通信路径的响应消息的传送。
23.如权利要求22所述的装置,其特征在于,所选择的通信路径是基于对应于所述一条或多条请求消息的一个或多个数据率来选择的。
24.如权利要求23所述的装置,其特征在于,所述一个或多个数据率是基于对应于所述一条或多条请求消息中每一条请求消息的有效载荷数据率来确定的。
25.如权利要求23所述的装置,其特征在于,所述一个或多个数据率是基于对应于所述一条或多条请求消息中每一条请求消息的媒体接入控制(MAC)层吞吐量速率来确定的。
26.如权利要求22所述的装置,其特征在于,所述接入点基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11ah协议来通信并且所述站是遵循IEEE802.11ah的设备。
27.如权利要求22所述的装置,其特征在于,所述响应消息进一步指示将由所述站用于通信的初始调制和编码方案(MCS)。
28.如权利要求22所述的装置,其特征在于,所述指令进一步能由所述处理器执行以检测直接从所述站接收的请求消息的接收,其中直接从所述站接收的所述请求消息包括所述站的中继能力信息。
29.如权利要求28所述的装置,其特征在于,直接从所述站接收的所述请求消息是通过与所述接入点相关联且与所述一个或多个中继节点相关联的多播地址接收的,并且所述响应消息被传送给与所述一个或多个中继节点中的特定中继节点相关联或与所述站相关联的单播地址。
30.如权利要求22所述的装置,其特征在于,所述处理器被集成到移动设备、相机、多媒体播放器、娱乐单元、导航设备、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、或其任何组合中。
31.如权利要求22所述的装置,其特征在于,所述一条或多条请求消息中的特定请求消息接收自特定中继节点,并且所述特定请求消息包括与所述特定中继节点和所述站之间的通信有关的信道质量估计。
32.一种设备,包括:
用于在接入点处接收来自一个或多个中继节点的一条或多条请求消息的装置,其中所述一条或多条请求消息中的每一条请求消息是与站有关的探测请求消息或关联请求消息;
用于基于所述一条或多条请求消息来选择所述接入点和所述站之间的通信路径的装置;以及
用于传送指示所选择的通信路径的响应消息的装置。
33.如权利要求32所述的设备,其特征在于,所述通信路径是基于对应于所述一条或多条请求消息的一个或多个数据率来选择的。
34.如权利要求33所述的设备,其特征在于,所述一个或多个数据率是基于对应于所述一条或多条请求消息中每一条请求消息的有效载荷数据率、基于对应于所述一条或多条请求消息中每一条请求消息的媒体接入控制(MAC)层吞吐量速率、或其组合来确定的。
35.如权利要求32所述的设备,其特征在于,所述响应消息进一步指示将由所述站用于通信的初始调制和编码方案(MCS)。
36.如权利要求32所述的设备,其特征在于,所述一条或多条请求消息中的特定请求消息接收自特定中继节点,其中所述特定请求消息包括与所述特定中继节点和所述站之间的通信有关的信道质量估计,并且所述用于选择通信路径的装置至少部分地基于所述信道质量估计来选择所选择的通信路径。
37.一种包括指令的计算机可读存储设备,所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行操作,所述操作包括:
检测在接入点处对来自一个或多个中继节点的一条或多条请求消息的接收,其中所述一条或多条请求消息中的每一条请求消息是与站有关的探测请求消息或关联请求消息;
基于所述一条或多条请求消息来选择所述接入点和所述站之间的通信路径;以及
发起指示所选择的通信路径的响应消息的传送。
38.如权利要求37所述的计算机可读存储设备,其特征在于,所选择的通信路径是基于对应于所述一条或多条请求消息的一个或多个数据率来选择的。
39.如权利要求37所述的计算机可读存储设备,其特征在于,所述响应消息进一步指示将由所述站在传送数据时使用的初始调制和编码方案(MCS)。
40.如权利要求37所述的计算机可读存储设备,其特征在于,所述一条或多条请求消息中的特定请求消息接收自特定中继节点,其中所述特定请求消息包括与所述特定中继节点和所述站之间的通信有关的信道质量估计,并且所选择的通信路径是至少部分地基于所述信道质量估计来选择的。
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