專利名稱：在無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間支持移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)(manet)和點(diǎn)到多點(diǎn)(pmp)的通信的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，尤其是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(Point to Muti-Point, PMP) 和網(wǎng)格或移動(dòng)自組(Mobile Ad-Hoc ,MANET)網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或PMP協(xié)議通信設(shè)備用于各種寬帶無線系統(tǒng)。該系統(tǒng)典型地 是基于標(biāo)準(zhǔn)的，或者由工業(yè)貿(mào)易團(tuán)體，例如WiMAX Fomm certified,正EE 802.16-2004, IEEE 802.16d,正EE 802.16e-2005,正EE 802.16e,和 HIPERMAN確認(rèn)。
在網(wǎng)格或移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)(MANET)協(xié)議下工作的通信設(shè)備經(jīng)常用于軍 事應(yīng)用。網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的示例在于IEEE 802.16d的標(biāo)準(zhǔn)，其除了限定了網(wǎng)格 模式外，還限定了PMP模式。但是，該標(biāo)準(zhǔn)僅允許用戶選擇網(wǎng)絡(luò)工作在 網(wǎng)格或PMP模式。
為無線通信網(wǎng)絡(luò)工作分配新射頻(RF)帶經(jīng)常很難完成。由于這樣那樣 的原因，理想的是允許多個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠騾f(xié)議(例如，PMP，和網(wǎng)格或MANET)在無線網(wǎng)絡(luò)的任意一個(gè)信道或多個(gè)信道中共存，而不會(huì)在根據(jù)每 個(gè)協(xié)議發(fā)生的各種通信之間引起干擾。例如，中繼站(RS)可能需要擴(kuò)展現(xiàn) 有的無線PMP基站(BS)的覆蓋范圍，用以允許現(xiàn)有的覆蓋范圍之外的給 定節(jié)點(diǎn)作為新的用戶站進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，BS和RS可以利用網(wǎng) 格協(xié)議彼此鏈接，以調(diào)整網(wǎng)絡(luò)信道的使用，這樣對(duì)于新用戶站來說，允許 RS作為PMP基站工作。
在另一示例中，兩個(gè)都使用PMP系統(tǒng)的軍用車隊(duì)需要在運(yùn)動(dòng)中保持他 們各自車隊(duì)中車輛質(zhì)檢的無線連通。當(dāng)兩個(gè)車隊(duì)的基站在彼此附近經(jīng)過 時(shí)，理想的是兩個(gè)基站實(shí)現(xiàn)MANET以調(diào)整他們彼此的移動(dòng)，且保持他 們獨(dú)立的PMP網(wǎng)絡(luò)。
再一示例是軍事訓(xùn)練練習(xí)，其中有必要從該區(qū)域的數(shù)千個(gè)RF收集設(shè) 備中聚集性能數(shù)據(jù)。每個(gè)士兵都有無線設(shè)備，用于傳遞在練習(xí)期間收集的 數(shù)據(jù)。這種設(shè)備在PMP網(wǎng)絡(luò)中工作最有效，但是一些設(shè)備可能在PMP 覆蓋范圍之外，且需要通過其它的無線設(shè)備(不是BS)發(fā)送數(shù)據(jù)，以保持 連通。并且，MANET或網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)和PMP網(wǎng)絡(luò)同時(shí)在相同的信道上工作 將滿足該需求。前述示例僅僅是示意性的，并不意在限制本發(fā)明可以有利 利用的各種情況。
美國專利No.7031274(2006年4月18日)公開了一種方法，該方法使 得遵守IEEE 802.11協(xié)議的系統(tǒng)和利用另外不兼容的HIPERLAN/2標(biāo)準(zhǔn)的 無線局域網(wǎng)(WLAN)在共同的傳輸信道上協(xié)同工作。并且，美國專利 No.7133381(2006年11月7日)描述了一種方法，其中在增強(qiáng)型，IEEE 8t)2.11e標(biāo)準(zhǔn)下工作的站可以防止干擾不執(zhí)行802.11e標(biāo)準(zhǔn)的站的傳輸。
就目前所知，還沒有提出解決方案，用于使得PMP和網(wǎng)格/MANET 協(xié)議在無線網(wǎng)絡(luò)(包括遵守802.16或者基于WiMAX的網(wǎng)絡(luò))中共存，且避 免干擾在利用任一協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行的通信。注意，802.11具有某 種PMP協(xié)議，雖然它不執(zhí)行或使用該協(xié)議。但是，它區(qū)別于其它PMP 網(wǎng)絡(luò)(例如WiMAX)，用于允許802.11PMP協(xié)議(稱為PCF)的技術(shù)將不用 于其它PMP網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一種允許無線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(PMP)網(wǎng)絡(luò)的成員節(jié) 點(diǎn)在一組共享信道中參與和其它節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)自組(MANET)或網(wǎng)格通信， 而不干擾利用PMP協(xié)議交換的網(wǎng)絡(luò)通信的方法，包括在PMP網(wǎng)絡(luò)中從基 站節(jié)點(diǎn)向多個(gè)用戶站節(jié)點(diǎn)發(fā)送下行命令，定義下行信號(hào)中的下行地圖，用 于調(diào)度第一時(shí)間周期，以從基站節(jié)點(diǎn)向相應(yīng)的用戶站節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，以及 定義下行信號(hào)中的上行地圖，用于調(diào)度第二時(shí)間周期，以在調(diào)度的第二時(shí) 間周期中允許用戶站節(jié)點(diǎn)向基站節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息。另外，該方法包括在下行 和上行地圖中任一個(gè)或兩個(gè)中分配MANET/網(wǎng)格區(qū)，每個(gè)區(qū)工作以預(yù)約 一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙和信道，其中利用MANET或網(wǎng)格協(xié)議的節(jié)點(diǎn)，包括基 站節(jié)點(diǎn)和任意用戶站節(jié)點(diǎn)可以利用MANET或網(wǎng)格協(xié)議和其它節(jié)點(diǎn)通信， 而避免在PMP協(xié)議下，在基站節(jié)點(diǎn)和用戶站節(jié)點(diǎn)之間干擾網(wǎng)絡(luò)通信。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種多協(xié)議無線通信節(jié)點(diǎn)具有接口組件，其 用于向需要通信服務(wù)的外部設(shè)備提供控制信息或數(shù)據(jù)以及從該需要通信 服務(wù)的外部設(shè)備提供控制信息或數(shù)據(jù)；耦合至接口組件的網(wǎng)絡(luò)組件，其用 于在遵守MANET或網(wǎng)格協(xié)議的鏈接或遵守點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP)協(xié)議的鏈接上 將由節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)路由；耦合至網(wǎng)絡(luò)組件并實(shí)現(xiàn)MANET或網(wǎng)格協(xié)議 的第一介質(zhì)訪問控制器(MAC)組件；耦合至網(wǎng)絡(luò)組件以實(shí)現(xiàn)PMP協(xié)議的 第二MAC組件，其中第一和第二MAC組件布置為彼此接合，用于傳送 調(diào)度信息；
該節(jié)點(diǎn)也包括射頻(RF)組件，耦合至第一 MAC組件和RF組件的第一 物理層組件，用于(i)根據(jù)MANET或網(wǎng)格協(xié)議處理來自第一 MAC組件的 第一數(shù)據(jù)輸入，并向用于傳輸?shù)腞F組件輸出處理過的第一數(shù)據(jù)；以及(ii) 根據(jù)MANET或網(wǎng)格協(xié)議處理來自RF組件的第二數(shù)據(jù)輸入，并向第一 MAC組件輸出處理過的第二數(shù)據(jù)；以及耦合至第二 MAC組件和RF組 件的第二物理層，用于(i)根據(jù)PMP協(xié)議處理來自第二 MAC組件的第三 數(shù)據(jù)輸入，并向用于傳輸?shù)腞F組件輸出處理過的第三數(shù)據(jù)；以及(ii)根據(jù) PMP協(xié)議處理來自RF組件的第四數(shù)據(jù)輸入，并向第二MAC組件輸出處 理過的第四數(shù)據(jù)。為了更好的理解本發(fā)明，結(jié)合附圖和后附權(quán)利要求，參考下面的描述。


在附圖中
圖1是典型的PMP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)圖2示出了典型的MANET網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?圖3說明了典型的PMP信令的幀結(jié)構(gòu)；
圖4說明了典型的基于IEEE 802.16d標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)格信令的幀結(jié)構(gòu)；
圖5示出了典型的基于一體化時(shí)隙分配協(xié)議(USAP)的MANET信令幀 結(jié)構(gòu)；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的與MANET或網(wǎng)格區(qū)協(xié)作的PMP幀結(jié)構(gòu)； 圖7說明了根據(jù)本發(fā)明的PMP兼容MANET的幀結(jié)構(gòu)； 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的PMP兼容USAP的幀構(gòu)； 圖9說明了根據(jù)本發(fā)明的PMP兼容網(wǎng)格的幀結(jié)構(gòu)； 圖10說明了 IEEE 802.11訪問協(xié)議；
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的MANET兼容PMP 的幀結(jié)構(gòu)；
圖12示出了基于將正EE 802.16和正EE 802.11標(biāo)準(zhǔn)組合的幀結(jié)構(gòu)；
圖13是根據(jù)本發(fā)明的多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)站或節(jié)點(diǎn)的功能結(jié)構(gòu)圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的PMP兼容META-MANET的幀結(jié)構(gòu)；
圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的混合PMP/MANET網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?br> 圖16是根據(jù)本發(fā)明的能夠用作多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的裝置的結(jié)構(gòu)圖17是根據(jù)本發(fā)明的多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功能結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
正如這里所使用的，"網(wǎng)格點(diǎn)"(Mesh point, MP)是指成為網(wǎng)絡(luò)成員的任意節(jié)點(diǎn)，其執(zhí)行為該網(wǎng)絡(luò)所建立的MANET或網(wǎng)格信令協(xié)議。根據(jù)本發(fā)明，MP節(jié)點(diǎn)可以和執(zhí)行PMP信令協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)屮的其他成員節(jié)點(diǎn)共存和通信。這里以三個(gè)協(xié)議功能組限定PMP協(xié)議，g卩；基站(BS)，固定用戶站(SS)，和移動(dòng)用戶站(MS)。尤其是，在BS和MP協(xié)議集之間建立協(xié)作。假如SS和MS協(xié)議集僅參加網(wǎng)絡(luò)的PMP方面，那么SS和MS協(xié)議集不需要和MP協(xié)議集配合。但是，有時(shí)方便且有利的是在相同的站或節(jié)點(diǎn)將SS或MS協(xié)議與MP協(xié)議共同定位。
這里將"中繼站"(RS)定義為包含BS和MP功能的特定子集的元件。用于MANET路由和拓?fù)淇刂频奶囟ǖ慕ㄖ部梢浴＿@些包括，例如，域節(jié)點(diǎn)(DN)，域領(lǐng)導(dǎo)(domainlead)節(jié)點(diǎn)(DL)，和橋節(jié)點(diǎn)(BN)，它們例如在2006年10月12日申請(qǐng)的共同待審的美國專利申請(qǐng)No.ll/546783中被定義，該美國專利申請(qǐng)的發(fā)明名稱為" Adaptive Message Routing for Mobile Ad HocNetworks"(用于移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)消息路由)，且受讓于本申請(qǐng)的受讓人。
圖1是用于說明實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP)拓?fù)涞臒o線通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的示
例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。該網(wǎng)絡(luò)可以執(zhí)行許多特定協(xié)議，例如，IEEE
802.16-2004,正EE 802.16e-2005,或這些協(xié)議的相關(guān)變形，例如WiMAX或HIPERMAN中的一種。圖1的網(wǎng)絡(luò)可以例如在大約400MHz, 700MHz,2400MHz, 3100MHz, 4400MHz,4600MHz,或5800MHz的射頻帶工作。60GHz或更高的頻率被認(rèn)為適用于所提及的PMP協(xié)議的工作。瞬時(shí)信道帶寬可以在小于1MHz至大約20MHz的范圍中。500MHz或更高的帶寬是可行的。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以使用各種天線，例如，全向的，定向的，扇形的，波束的或自適應(yīng)的。多輸入多輸出(MIMO)和多用戶檢測(cè)(MUD)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也可以以公知的方式使用。并且，公知的時(shí)分雙工(TDD)和頻分雙工(FDD)技術(shù)也可以使用。
各種當(dāng)前公知的調(diào)制和物理層(PHY)實(shí)現(xiàn)方式也可以用在網(wǎng)絡(luò)中。普通的調(diào)制方案包括正交頻分復(fù)用(OFDM)，和正交頻分多址(OFDMA)。也
10可以使用單載波(SC)PHY，和公知的頻展技術(shù)。典型的用于調(diào)制載波的星
座是正交相移鍵控(QPSK)， 16位正交幅度調(diào)制(16 QAM)，和64位正交幅度調(diào)制(QAM)。可以執(zhí)行其他公知的調(diào)制技術(shù)。也可以使用本領(lǐng)域中公知的誤差校正碼(ECC)，例如，Viterbi (維特比)，Reed Solomon (里德一索洛蒙)，Turbo,和LDPC (低密度奇偶校驗(yàn)碼)也可以使用，它們彼此可以組合。交織也可以以公知的方式應(yīng)用。
PMP網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)組織上區(qū)別于其他無線網(wǎng)絡(luò)。例如，在圖1中，基站(BS:)節(jié)點(diǎn)110利用RF收發(fā)器和一個(gè)或多個(gè)天線保持無線覆蓋區(qū)域100。上述的任意頻率，PHY，調(diào)制，ECC，和星座(以及其他)可以用于實(shí)現(xiàn)這里描述的PMP和其他拓?fù)洹Ｒ部梢砸怨姆绞绞褂媒橘|(zhì)訪問控制器(MAC)以確定圖1中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)在覆蓋區(qū)域100內(nèi)應(yīng)當(dāng)什么時(shí)候發(fā)送或收聽。
許多固定用戶站(SS)節(jié)點(diǎn)120，和許多移動(dòng)用戶站(MS)節(jié)點(diǎn)130可以位于覆蓋區(qū)域100內(nèi)。那些對(duì)從BS節(jié)點(diǎn)110接收服務(wù)感興趣的節(jié)點(diǎn)向節(jié)點(diǎn)110登記，并與此節(jié)點(diǎn)形成鏈接。BS節(jié)點(diǎn)110可以配置為控制哪個(gè)節(jié)點(diǎn)通過MAC消息在什么時(shí)間間隔接收和發(fā)送，PMP鏈接由粗實(shí)線代表，例如圖1中的鏈接140。 SS節(jié)點(diǎn)120和MS節(jié)點(diǎn)130配置為只和BS節(jié)點(diǎn)110形成鏈接，且它們彼此不能形成鏈接，即使它們彼此在RF通信范圍內(nèi)，即一跳。BS節(jié)點(diǎn)110傳送通信(包或消息)，該通信起源于且尋址至覆蓋區(qū)域100內(nèi)希望彼此通信的那些節(jié)點(diǎn)。另外，BS節(jié)點(diǎn)110為覆蓋區(qū)域100內(nèi)的節(jié)點(diǎn)提供經(jīng)由例如因特網(wǎng)的和其它網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的連通。圖1中的粗線150指示BS節(jié)點(diǎn)110和其它網(wǎng)絡(luò)160之間的通信鏈接。鏈接150可以經(jīng)由有線或無線接口提供。
圖2示出了典型的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其具有配置為在移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)(MANET)或網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?nèi)工作的節(jié)點(diǎn)(MP)。 MANET網(wǎng)絡(luò)具有其任意節(jié)點(diǎn)在彼此通信時(shí)可運(yùn)動(dòng)的屬性。MANET網(wǎng)絡(luò)是自組的(AdHoc)，這在于中心的權(quán)威機(jī)構(gòu)(例如圖1中的BS節(jié)點(diǎn)110)不必具有單獨(dú)權(quán)力以建立和定義網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)MP之間的鏈接參數(shù)。任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)或通信實(shí)體而彼此建立鏈接。鏈接可以是暫時(shí)的，它們不需要預(yù)定安排。另外，圖2中的MANET網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)典型地能夠和其它節(jié)點(diǎn)同時(shí)保持多個(gè)鏈接。
術(shù)語網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)具有多種含義。典型地，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)是MANET的特殊情況，這在于假設(shè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)MP屮的至少一部分是靜態(tài)的，需要一定量的預(yù)計(jì)劃或調(diào)度。另外， 一些節(jié)點(diǎn)為了向網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)的目的，需要和中心的權(quán)威結(jié)構(gòu)通信。在本公開文本中，術(shù)語MANET和網(wǎng)格可以互換使用，兩個(gè)術(shù)語都意味著更一般的MANET，除非另外說明。
美國國防部已經(jīng)試驗(yàn)MANET網(wǎng)絡(luò)很多年了。 MANET網(wǎng)絡(luò)的示例包括多頻帶網(wǎng)絡(luò)波形(WNM)和士兵無線電波形(SRW)。商業(yè)上，經(jīng)常使用正EE802.11(或者簡化為"802.11")波形以對(duì)MANET網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行試驗(yàn)，這是由于在一種工作模式中，該標(biāo)準(zhǔn)支持一定程度的移動(dòng)性，不需要中心的權(quán)威機(jī)構(gòu)。雖然由802.11p組正在進(jìn)行的工作會(huì)產(chǎn)生基于正EE 802.11的MANET以用于智能交通系統(tǒng)(ITS)應(yīng)用，但是正EE 802.11工作組(802.11s)當(dāng)前從事"網(wǎng)格"802.11解決方案，其工作目的不是用于移動(dòng)。IEEE802.16-2004的模式包括網(wǎng)格能力，其中通常假設(shè)節(jié)點(diǎn)是靜態(tài)的，需要和中心的權(quán)威機(jī)構(gòu)協(xié)作。通常，MANET和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了和PMP系統(tǒng)使用的相同類型的符號(hào)星座，PHY層，調(diào)制，ECC，交織，雙工技術(shù)，MIMO和MUD技術(shù)，天線類型，頻帶，和帶寬。MANET/網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)與PMP網(wǎng)絡(luò)主要不同在于它們的介質(zhì)訪問控制(MAC)和網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)。
在圖2中，執(zhí)行MANET或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的節(jié)點(diǎn)被稱為網(wǎng)格點(diǎn)(MP)節(jié)點(diǎn)。圖2示出了包含三個(gè)節(jié)點(diǎn)MP210, 220, 230的無線覆蓋區(qū)域200，這三個(gè)節(jié)點(diǎn)在彼此的通信范圍內(nèi)。利用MANET或網(wǎng)格協(xié)議在節(jié)點(diǎn)之間形成的鏈接用虛線示出，例如260。
本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的術(shù)語包括"一跳"和"兩跳"鄰居。在圖2中，節(jié)點(diǎn)MP240是節(jié)點(diǎn)MP230的一跳鄰居，這在于單個(gè)RP傳送足夠以任一方向在節(jié)點(diǎn)MP240和MP230之間通信。節(jié)點(diǎn)MP240是節(jié)點(diǎn)MP210的兩跳鄰居，這在于信息包或消息必須經(jīng)歷兩次RF傳送以完成節(jié)點(diǎn)MP240和MP210之間的路徑C經(jīng)由節(jié)點(diǎn)MP230)。對(duì)于該示例來說，三個(gè)節(jié)點(diǎn)MP210,220和230完全連接，即它們中的任一個(gè)直接鏈接至另外兩個(gè)。無線覆蓋區(qū)域(200)是該連通的代表。另一無線覆蓋區(qū)域250包括節(jié)點(diǎn)MP230和240，其也可以彼此直接鏈接，雖然節(jié)點(diǎn)MP240不能直接鏈接至節(jié)點(diǎn)MP 210或220中的任一個(gè)。這樣，在該鏈接層，四個(gè)節(jié)點(diǎn)MP210,220,230和240彼此不完全連接。但是，MP節(jié)點(diǎn)能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)從一個(gè)鏈接傳送至另一個(gè)鏈接。例如，在圖2中，節(jié)點(diǎn)MP230可以從其和節(jié)點(diǎn)MP240的鏈接向其和節(jié)點(diǎn)MP210或220中任意一個(gè)的鏈接傳送業(yè)務(wù)，反之亦然。如本領(lǐng)域公知的，該典型地出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層，但是也出現(xiàn)在MAC層。這樣，節(jié)點(diǎn)MP240可以通過中間節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)MP210和220以任一方向通信。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)混合PMP/MANET網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臒o線通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。不出了四個(gè)無線覆蓋區(qū)域1500， 1505，1510和1515，其中給定覆蓋區(qū)域中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)位于給定覆蓋區(qū)域中每個(gè)其他節(jié)點(diǎn)的RF通信范圍(即， 一跳)中。 一些節(jié)點(diǎn)被識(shí)別為純PMP元件，即SS節(jié)點(diǎn)或MS節(jié)點(diǎn)。其他節(jié)點(diǎn)被識(shí)別為純MANET/網(wǎng)絡(luò)CMP:)節(jié)點(diǎn)。
一組新的節(jié)點(diǎn)在圖15中示出，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)被構(gòu)造和布置為根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行多個(gè)協(xié)議集。例如，節(jié)點(diǎn)1520被標(biāo)記為BS/MP，這是因?yàn)槠錁?gòu)造為在BS PMP協(xié)議集和MP協(xié)議集下工作。節(jié)點(diǎn)1525被標(biāo)記為MS/MP，這是因?yàn)槠洳贾脼樵贛S PMP協(xié)議集和MP協(xié)議集下工作。節(jié)點(diǎn)1530被標(biāo)記為SS/MP，這是因?yàn)槠淠軌蛟赟S PMP協(xié)議集和MP協(xié)議集下工作。利用PMP協(xié)議集在節(jié)點(diǎn)之間形成的鏈接在圖15中用實(shí)線示出，利用MP協(xié)議集形成的鏈接以虛線示出。任意給定節(jié)點(diǎn)配備為和網(wǎng)絡(luò)中其他任意節(jié)點(diǎn)建立鏈接。
利用一組啟發(fā)式方法確定哪個(gè)協(xié)議集(PMP或MANET/網(wǎng)格)用于給定鏈接。 一組啟發(fā)式方法的示例如下所述BS， SS，和MS節(jié)點(diǎn)僅使用PMP協(xié)議。MP節(jié)點(diǎn)僅使用MANET/網(wǎng)格協(xié)議。如果節(jié)點(diǎn)是BS/MP，它總是利用PMP協(xié)議從MS， SS，MS/MP和SS/MP站接受鏈接并為其服務(wù)。BS/MP總是利用MANET/網(wǎng)格協(xié)議鏈接至其他BS/MP。如果MS/MP或者SS/MP在BS或BS/MP的范圍中，它利用PMP協(xié)議鏈接至那些節(jié)點(diǎn)。如果MS/MP或SS/MP不在BS或BS/MP的范圍中，它利用MANET/網(wǎng)格協(xié)議鏈接至其他站。MS/MP， SS/MP，禾n MP站從不拒絕來自MS/MP， SS/MP和MP的鏈接，其中MS/MP， SS/MP和MP不能和BS或BS/MP直接通信。其它組更復(fù)雜的啟發(fā)式方法也可以。這樣的啟發(fā)式方法可以包括節(jié)點(diǎn)改變角色的能力，例如從MS/MP變?yōu)锽S/MP，反之亦然。
在圖15的網(wǎng)絡(luò)中，PMP和MANET拓?fù)浔话诰W(wǎng)絡(luò)的混合PMP/MANET拓?fù)渲?。這里描述的技術(shù)也應(yīng)用于共用多個(gè)RF信道的網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)，例如OFDMA中。為了便于理解本發(fā)明，下面首先解釋當(dāng)前在PMP，網(wǎng)格和MANET網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中使用的信令幀結(jié)構(gòu)。
圖3示出了典型的PMP幀結(jié)構(gòu)，其用在具有OFDMA調(diào)制的TDD系統(tǒng)中，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知用于FDD和識(shí)別的其他調(diào)制型(尤其用于OFDM和單載波)的相似物。圖3的PMP幀結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以在并入本文作為參考的正EE 802.16-2004和802.16e-2005的標(biāo)準(zhǔn)中找到。
PMP幀由許多RF "突發(fā)"組成。下行子幀325包括一組突發(fā)，它們都起源于BS節(jié)點(diǎn)且被指定用于之前向BS節(jié)點(diǎn)登記的一個(gè)或多個(gè)SS或MS節(jié)點(diǎn)。 一些突發(fā)具有特殊的目的。例如，前同步碼300指示幀的起點(diǎn)，也有助于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時(shí)間和頻率的同步。其他主要的突發(fā)可以包括幀控制報(bào)頭(FCH)305，下行(DL)MAP 310和上行(UL)MAP 315，其中幀控制報(bào)頭詳細(xì)說明了中斷幀中的其他RF突發(fā)所需的關(guān)鍵的PHY屬性，下行(DL)MAP詳細(xì)說明了各種DL突發(fā)位于幀內(nèi)哪里，上行(UL)MAP詳細(xì)說明了各種UL突出位于哪里。BS節(jié)點(diǎn)在每個(gè)幀的起點(diǎn)限定并產(chǎn)生所有上述突發(fā)。在這些初始突發(fā)之后，正如DLMAP310中所調(diào)度的，設(shè)置一系列DL數(shù)據(jù)突發(fā)，例如DL突發(fā)M 320。
下行子幀325(用于TDD系統(tǒng))跟隨有發(fā)送/接收傳輸間隙(TTG)330，在該傳輸間隙期間，沒有有目的的傳輸。該時(shí)間段允許網(wǎng)絡(luò)中的SS節(jié)點(diǎn)從接收模式切換至發(fā)送模式，允許BS節(jié)點(diǎn)從工作的發(fā)送模式切換至接收模式。然后，上行子幀335跟隨TTG 330。子幀335包括來自一個(gè)或多個(gè)SS或MS節(jié)點(diǎn)的突發(fā)，所有突發(fā)被指定為BS節(jié)點(diǎn)。幾個(gè)突發(fā)的分配也具有特殊的目的。這些包括ACK-CH 340,定位345，和快速反饋(CQICH)350，其功能是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的且在IEEE 802.16-2004和802.16e-2005標(biāo)準(zhǔn)中定義。另夕卜，上行數(shù)據(jù)突發(fā)，例如UL突發(fā)#1 355可能出現(xiàn)。如上所述，在下行子幀325期間，由從BS節(jié)點(diǎn)發(fā)送的ULMAP315限定所有上行業(yè)務(wù)的位置。最后，設(shè)置接收/發(fā)送傳輸間隙(RTG)360以允許網(wǎng)絡(luò)站再次切換它們的接收/發(fā)送模式。
突發(fā)的調(diào)度是PMP網(wǎng)絡(luò)中重要的考慮內(nèi)容。這利用"時(shí)隙"實(shí)現(xiàn)。在一般情況下，時(shí)隙是"磚瓦"，其大小對(duì)應(yīng)于最小數(shù)量的調(diào)制符號(hào)周期，該調(diào)制符號(hào)周期由可以調(diào)度的最小數(shù)量的邏輯子信道來調(diào)度。該子信道粗略對(duì)應(yīng)于頻率組；但是由于網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)的特殊的調(diào)制/編碼技術(shù)，相鄰的邏輯信道不總是對(duì)應(yīng)于物理上相鄰的頻率。
圖3示出了基于OFDMA符號(hào)的時(shí)隙。當(dāng)可以被分配至?xí)r隙的最小數(shù)量的邏輯信道等于所有可用的邏輯子信道時(shí)，那么OFDMA拓?fù)渫嘶癁镺FDM。如果事實(shí)上只有一個(gè)邏輯信道可用，且該信道包含單一頻率時(shí)，調(diào)制方案退化為單載波。
時(shí)隙中最小數(shù)量的邏輯子信道和時(shí)隙中最小數(shù)量的調(diào)制符號(hào)在上行子幀335中區(qū)別于其在下行子幀325中。并且，當(dāng)幀中的調(diào)制符號(hào)的總數(shù)可以很好限定時(shí)，TDD系統(tǒng)中上行和下行相的分割已不在。也就是說，取決于系統(tǒng)的當(dāng)前需要，TTG330的時(shí)間可以改變。這樣，在給定幀的每個(gè)子幀中都可能出現(xiàn)各種數(shù)量的調(diào)制符號(hào)。并且，TTG和RTG間隙330，360不必是調(diào)制符號(hào)時(shí)間的倍數(shù)。上行子幀335中的調(diào)制符號(hào)可以與引起每個(gè)幀開始的恒定時(shí)間基數(shù)不一致。取決于特定的實(shí)現(xiàn)方式，對(duì)于每個(gè)PMP幀來說，TTG330可以在或不在固定的位置。
圖4示出了典型的網(wǎng)格幀結(jié)構(gòu)，其基于正EE 802.16-2004(802.16d)標(biāo)
準(zhǔn)且為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。幀邊界400被指示，幀的長度是可配置的。該幀被分為多個(gè)子幀，第一個(gè)子幀是網(wǎng)絡(luò)控制子幀405。子幀405的細(xì)節(jié)在附圖中的左下角示出，其中子幀405被分為多個(gè)發(fā)送機(jī)會(huì)，第一個(gè)發(fā)送機(jī)會(huì)用于網(wǎng)絡(luò)入口消息410。也為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)消息415設(shè)置多個(gè)發(fā)送機(jī)會(huì)。網(wǎng)絡(luò)控制子幀405中發(fā)送機(jī)會(huì)的數(shù)量是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。數(shù)據(jù)子幀420跟隨網(wǎng)絡(luò)控制子幀405。數(shù)據(jù)子幀420的數(shù)量也是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。每個(gè)數(shù)據(jù)子幀420包括較大數(shù)量的微時(shí)隙425。微時(shí)隙425中每一個(gè) 都小于完整的消息，但是允許大量的調(diào)度粒度和效率。在數(shù)據(jù)子幀420 之間是調(diào)度控制子幀430。調(diào)度控制子幀430的結(jié)構(gòu)在圖4的右下部示出。 子幀430包括多個(gè)用于調(diào)度控制消息的調(diào)度控制發(fā)送機(jī)會(huì)435。支持兩種 基本調(diào)度類型，即集中型435，和協(xié)調(diào)式分布型440。調(diào)度控制發(fā)送機(jī)會(huì) 的總數(shù)，以及集中型和協(xié)調(diào)式分布型發(fā)送機(jī)會(huì)435， 440之間的分隔都是 網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)參數(shù)。另外，非協(xié)調(diào)式分布型調(diào)度控制消息445可以包含在數(shù) 據(jù)子幀420內(nèi)。
圖5是基于一種協(xié)議的示例性MANET幀結(jié)構(gòu)，其中該協(xié)議在本領(lǐng)域 公知為一體化時(shí)隙分配協(xié)議(USAP)，并且C. David Young在正EE MILCOM2000, 549-53頁的"US AP Multiple Broadcast Access: Transmitter-and Receiver-Directed Dynamic Resource Allocation for Mobile ， Multihop ， Multichannel, Wireless Networking"中描述過該協(xié)議。超幀500包括多 個(gè)連續(xù)的幀。所有幀中的分量是相似的，但是它們的用途在給定數(shù)量的幀 之后變化和重復(fù)。例如，幀505(第1個(gè)幀)中的分量已示出，其包括一組 網(wǎng)絡(luò)控制時(shí)隙510。控制時(shí)隙510具有固定大小，以允許單個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制消 息在每個(gè)這樣的時(shí)隙中從單個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送。可以使用不同的裝置在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 之間分配控制時(shí)隙，如USAP協(xié)議所述的以及本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。 為廣播數(shù)據(jù)515預(yù)約單獨(dú)的一組固定大小的時(shí)隙。利用本領(lǐng)域技術(shù)人員公 知的裝置，根據(jù)USAP協(xié)議為用戶分配時(shí)隙515。廣播數(shù)據(jù)時(shí)隙515的大 小與網(wǎng)絡(luò)控制時(shí)隙510的大小不同。
在單播數(shù)據(jù)時(shí)隙520中限定單獨(dú)的一組固定大小的時(shí)隙。單播數(shù)據(jù)時(shí) 隙520也可以用于廣播數(shù)據(jù)。通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的裝置，根據(jù)USAP 協(xié)議為用戶分配時(shí)隙520。 USAP協(xié)議在多個(gè)頻率信道525之間工作。根 據(jù)該協(xié)議和本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的裝置在信道之間分配時(shí)隙。
圖10代表例如在IEEE 802.11-1999("802.11")中所述的典型的介質(zhì)訪 問方案。在802.11中沒有限定形式幀；但是目標(biāo)信標(biāo)發(fā)送時(shí)間(TBTT)間 隔1000和其他相關(guān)的802.11結(jié)構(gòu)可以用作幀起點(diǎn)的參考，其中其他相關(guān) 的802.11結(jié)構(gòu)是TBTT 1000的倍數(shù)。注意，IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中的詞語"幀"
16的意義大致等價(jià)于本公開文本中使用的術(shù)語"消息"。802.11協(xié)議需要信
標(biāo)消息1015大約在與TBTT 1000對(duì)應(yīng)的時(shí)間處發(fā)送。這如何完成取決于 特殊的協(xié)調(diào)功能，其在TBTT 1000出現(xiàn)時(shí)激活。
在IEEE 802.11內(nèi)限定了兩個(gè)協(xié)調(diào)功能，即分布式協(xié)調(diào)功能(DCF) 和點(diǎn)協(xié)調(diào)功能(PCF)。在802.11競爭周期(CP)1055期間使用DCF。在802.11 無競爭期間(CFP)1050期間使用PCF。如果在CP 1055期間出現(xiàn)TBTT 1000，那么信標(biāo)競爭相1040開始。信標(biāo)競爭1040允許所有訪問點(diǎn)(AP) 或獨(dú)立基本服務(wù)集(IBSS)參與者發(fā)送信標(biāo)。如果在1005，在信道上當(dāng)前 存在任何業(yè)務(wù)，那么所有站延期直到信道暢通。 一旦信道暢通，競爭站延 期DCF幀間間距(DIFS)時(shí)間1035。然后，每個(gè)站通過隨機(jī)數(shù)個(gè)競爭時(shí)隙 1070延期。AP站或節(jié)點(diǎn)一直發(fā)送它們的信標(biāo)并將持續(xù)延期過程直到允許 每個(gè)站發(fā)送。在IBSS中，所有站參與并依次發(fā)送信標(biāo)。每個(gè)站延期隨機(jī) 時(shí)間，具有最短延期時(shí)間的站被允許發(fā)送。 一旦信標(biāo)成功發(fā)送，IBSS中 的站不在試圖再次發(fā)送信標(biāo)直到CP中的下一 TBTT 1000。
在PCF下實(shí)現(xiàn)CFP的AP節(jié)點(diǎn)遵守不同的信標(biāo)程序。AP節(jié)點(diǎn)如以前 一樣遵守DCF業(yè)務(wù)，然后等待PCF幀間間距(PIFS)時(shí)間1010。但是，不 需要信標(biāo)競爭，立刻發(fā)送信標(biāo)消息1015。 PIFS短于DIFS，這樣保證相比 于其他信標(biāo)，PCF信標(biāo)更優(yōu)先。
圖IO也說明了 802.11下執(zhí)行的訪問技術(shù)。在802.11中經(jīng)常圍繞DCF 功能建立MANET網(wǎng)絡(luò)。參見，例如R. J. Hall, et al., "A Tiered Geocast Protocol For Long Range Mobile Ad Hoc Networking" ， MILCOM 2006;以 及J. P. Hauser et al., "Mobility and Routing Protocols For 802.11 Extended Service Sets", U.S. Naval Research Laboratory MILCOM 2003, 1036-41頁。 在DCF下，每個(gè)站或節(jié)點(diǎn)純粹基于本地信息，例如介質(zhì)狀態(tài)和本地狀態(tài) 機(jī)決定它應(yīng)當(dāng)什么時(shí)候發(fā)送。在附圖中，用于MANET通信的示例性DCF 傳輸表示為DCF Tx 1036。
圖10進(jìn)一步示出了與本發(fā)明相關(guān)的PCF通信的一些細(xì)節(jié)。利用CFP 的通信由用作中心控制站的AP節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)。在CFP期間，如果被AP節(jié)點(diǎn) 輪詢，那么與AP節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的其他節(jié)點(diǎn)僅發(fā)送消息。PCF輪詢1020和響應(yīng)消息1025在附圖中示出。CFP的長度，以及哪個(gè)TBTT和CFP相關(guān)， 都由AP節(jié)點(diǎn)預(yù)限定且在PCF信標(biāo)消息中被告知。收聽PCF信標(biāo)的節(jié)點(diǎn) 知道所有CFP的起點(diǎn)和通知的每個(gè)CFP1060的終點(diǎn)。如果AP節(jié)點(diǎn)決定 在通知CFP終點(diǎn)之前沒必要進(jìn)行進(jìn)一步的PCF通信，那么它可以通過發(fā) 送802.11CF-END消息1030使得CFP 1065的實(shí)際終點(diǎn)早些出現(xiàn)。這允許 DCF消息利用了否則會(huì)是未占用的時(shí)間。
如上所述，本發(fā)明使得PMP系統(tǒng)和MANET或網(wǎng)格系統(tǒng)在給定的網(wǎng) 絡(luò)信道上彼此協(xié)同工作。相應(yīng)地，為了任一協(xié)議的工作需要，通過在幀結(jié) 構(gòu)內(nèi)保持協(xié)議和預(yù)約通話時(shí)間的關(guān)鍵組件，來將PMP和MANET/網(wǎng)格幀 結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵的幀分量映射至共同的幀結(jié)構(gòu)。
圖6說明了 PMP幀結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例修改該幀結(jié)構(gòu)以結(jié) 合MANET區(qū)。之前識(shí)別的PMP網(wǎng)絡(luò)的變量參數(shù)，例如星座類型，PHY， 調(diào)制，雙工技術(shù)，MIMO/MUD技術(shù)，天線類型，頻帶，以及工作帶寬， 都可以用于圖6的PMP/MANET幀結(jié)構(gòu)。但是，優(yōu)先實(shí)施例可以基于可 用的信干噪比(SINR)自適應(yīng)地在QPSK， 16-QAM和64QAM調(diào)制之間選 擇，使用PMP業(yè)務(wù)的OFDMAPHY調(diào)制(如802.16-2004和802.16e-2005 標(biāo)準(zhǔn)中所定義的)，利用標(biāo)準(zhǔn)中定義的Viterbi和具有交織的Reed Solomon ECC的組合，使用時(shí)分雙工(TDD)傳輸方案，在沒有MIMO的情況下在 大約400MHz處工作，并利用全向天線，以及具有20MHz帶寬。進(jìn)一步， 它可以優(yōu)選利用在正EE 802.16標(biāo)準(zhǔn)中限定且如這里所述修改的MAC以 和MANET協(xié)議共存。
在圖6所示的PMP幀結(jié)構(gòu)中，幀的大小可以在大約1毫秒至1秒中變 化，且優(yōu)選是大約5毫秒。在圖6中，超幀600具有N個(gè)幀。N通常是 固定的，但是也可以取決于選擇用于實(shí)施的特定的MANET協(xié)議而變化。 1和1024之間的整數(shù)是可接受的值的示例，雖然更大的值也落在本發(fā)明 的范圍中。優(yōu)選實(shí)施例例如可以利用N二200。保持了圖3中PMP幀的關(guān) 鍵方面，這些方面的標(biāo)簽也已經(jīng)被保持。
在圖6的結(jié)構(gòu)中，在幀中引入了預(yù)約部分，其中一部分標(biāo)記為網(wǎng)格或 MANET區(qū)(MZ)。根據(jù)本發(fā)明，PMPBS節(jié)點(diǎn)也可以作為MP節(jié)點(diǎn)工作，全了解為網(wǎng)絡(luò)所建立的MANET/網(wǎng)格幀的時(shí)間和安排。因 此，限定PMP幀格式的調(diào)度實(shí)體必須說明由MANET協(xié)議使用的用作 MANET區(qū)的時(shí)間周期，并保證在MANET業(yè)務(wù)和PMP業(yè)務(wù)之間不會(huì)出 現(xiàn)調(diào)度沖突。利用預(yù)約碼或其它方法指示所述區(qū)不能用于PMP，從而在 圖6的DL MAP 310和UL MAP 315中調(diào)度MANET區(qū)?？梢允褂帽绢I(lǐng)域 公知的啟發(fā)式方法以保證MANET業(yè)務(wù)不會(huì)阻礙PMP網(wǎng)路準(zhǔn)確工作。
例如，可以構(gòu)造MANET調(diào)度器使得不會(huì)超過50%的PMP幀總是用 于MANET結(jié)構(gòu)，由此保證至少很多的時(shí)間用于PMP結(jié)構(gòu)。更小的值， 例如5%或10%,以及更大的值(例如90%)也都可以。在MZ #1 605和 MZ#2 610中，MANET區(qū)在確定的時(shí)間片段中可以包含所有網(wǎng)絡(luò)頻率信 道，或者當(dāng)在MZ約615中時(shí)，僅占用邏輯頻帶的一部分。對(duì)于MZ針605 來說，MZ可以出現(xiàn)在PMP幀的下行部分，對(duì)于MZ弁2 610來說，可以出 現(xiàn)在上行部分。在優(yōu)選實(shí)施例中，MZ對(duì)應(yīng)于恰當(dāng)?shù)纳闲谢蛳滦姓{(diào)度時(shí)隙 集。并且優(yōu)選的是PMP調(diào)度器了解PMP系統(tǒng)中用作SS節(jié)點(diǎn)或MS節(jié)點(diǎn) 的其它MP節(jié)點(diǎn)，并保證MZ包括足夠的時(shí)間以基于在MANET/網(wǎng)格網(wǎng) 絡(luò)中工作的MS或SS節(jié)點(diǎn)接收的業(yè)務(wù)，改變傳輸模式(接收或發(fā)送)。幀 的時(shí)間的一部分優(yōu)選總是被預(yù)約用于MANET/網(wǎng)格工作。這將支持 MANET網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制傳輸，但是也可以包括用于MANET數(shù)據(jù)傳輸?shù)?專用時(shí)間。預(yù)約時(shí)間的量將成為PMP網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。
圖7說明了根據(jù)本發(fā)明與PMP工作協(xié)議兼容的MANET幀結(jié)構(gòu)。上 述的所有選擇用于典型的PMP網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)參數(shù)可以用于這里公開的 MANET/網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中，其中該參數(shù)包括星座類型，PHY，調(diào)制，雙工技術(shù)， MIMO/MUD技術(shù)，天線類型，頻帶，和工作帶寬。優(yōu)選地，和圖6中為 PMP網(wǎng)絡(luò)給出的這些參數(shù)相同的值用于和圖7的幀結(jié)構(gòu)一起工作的網(wǎng)絡(luò)， 但是下面給出了某些例外。
圖7示出了和圖6示出的相同的MANET超幀結(jié)構(gòu)600。認(rèn)為和圖6 中的幀相同(相同的PMP幀結(jié)構(gòu)和相同的幀索引)。相應(yīng)地，雖然圖6中 的幀內(nèi)指示的場(chǎng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)在圖7中的幀中沒有標(biāo)記成那樣，但是它們實(shí) 際上完全呈現(xiàn)在圖7的MANET幀的預(yù)約或未分配部分中。假設(shè)MANET的調(diào)度基于時(shí)隙大小，該時(shí)隙大小與網(wǎng)絡(luò)中PMP節(jié)點(diǎn)使用的不同。并且
假設(shè)MANET基于相對(duì)于幀起點(diǎn)的調(diào)制符號(hào)索引700，跟蹤MANET的進(jìn) 度，并且假設(shè)MANET節(jié)點(diǎn)使用用于圖7的幀結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)的OFDMA調(diào) 制符號(hào)。
優(yōu)選實(shí)施例基于OFDMA調(diào)制符號(hào)的使用來保持符號(hào)索引和時(shí)隙，但 是在ML突發(fā)和MANET控制子幀705期間有利地切換調(diào)制。例如，如 果2048音OFMDA調(diào)制用于數(shù)據(jù)，那么在MANET控制子幀705期間切 換至相同帶寬的256音OFDM是有利的，這是由于該符號(hào)具有更短的持 續(xù)時(shí)間。如點(diǎn)劃線所示，8個(gè)OFDM符號(hào)可以和具有一點(diǎn)剩余空間的 OFDMA符號(hào)配合相同的時(shí)間間隔。對(duì)于很短的廣播消息來說，使用 OFDM符號(hào)使得發(fā)送和接收周轉(zhuǎn)間隙的分配更容易，其中很短的廣播消 息包括控制消息。
如果在OFDMA幀中，多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)但在不同頻率發(fā)送廣播消息，那 么由于它們不能在給定的OFDMA符號(hào)期間同時(shí)發(fā)送和接收，因此，它 們不能彼此收聽。這挫敗了廣播消息的目的，因此，利用時(shí)間上更短的符 號(hào)具有優(yōu)勢(shì)，其中每個(gè)時(shí)間片段由單個(gè)用戶占用。也可以使用其它調(diào)度時(shí) 隙結(jié)構(gòu)，并且時(shí)間參考點(diǎn)可以在整個(gè)超幀的起點(diǎn)，而不是在每個(gè)幀的起點(diǎn)。
在MANET數(shù)據(jù)子幀710中設(shè)置PMP預(yù)約部分715，以保證在子幀 710的開始，沒有MANET業(yè)務(wù)干擾關(guān)鍵的PMP場(chǎng)。這樣最低程度地覆 蓋了(從圖6)結(jié)構(gòu)300， 305， 310和315，并且也覆蓋了 PMP下行子幀中 的一部分?jǐn)?shù)據(jù)。被預(yù)約的子幀710的精確部分被設(shè)定為MANET網(wǎng)絡(luò)參 數(shù)。基于和USAP中使用的類似的時(shí)間和邏輯(頻率)信道"時(shí)隙"，限定 MANET鏈接(ML:i突發(fā)。能夠被MANET業(yè)務(wù)占用的幀的百分?jǐn)?shù)被設(shè)定 為MANET網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并優(yōu)選不多于50%。 ML突發(fā)可以以它們?cè)赑MP 網(wǎng)絡(luò)中，以及在USAP幀結(jié)構(gòu)(圖5)中被限制的方式，而被限制至可用的 信道總數(shù)的子集。這種示例是圖7中的ML突發(fā)#3 720。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù) 人員顯而易見的是，用于在頻率信道上分配USAP業(yè)務(wù)的相同的機(jī)制可 以用于圖7的幀結(jié)構(gòu)。圖7中的邏輯子信道可以由圖5中使用的頻率信道 替換。如上所述，OFDMA幀格式中的同時(shí)傳輸是有問題的。適用的時(shí)隙分
配算法必須使用啟發(fā)式方法，以保證當(dāng)意在接收的節(jié)點(diǎn)在OFDMA符號(hào) 的不同邏輯信道中發(fā)送時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)在該相同的OFDMA符號(hào)中不發(fā) 送。由于從發(fā)送切換至接收需要一些時(shí)間，因此，該啟發(fā)式方法甚至不夠。 這樣，如果意在接收的節(jié)點(diǎn)之前在符號(hào)中發(fā)送，或者需要之后在符號(hào)中發(fā) 送時(shí)，那么需要在傳輸巾插入某種間隙。這對(duì)于OFDM和SC以及OFDMA
都成立。
在圖7中，MANET鏈接間隙(MLG)725有策略地緊跟在每個(gè)ML突發(fā) 之前和之后放置。MLG 725是一個(gè)符號(hào)寬度，但是可以更短，例如，在 實(shí)際突發(fā)之前和之后為一個(gè)半符號(hào)寬度。由于OFDM和OFDMA符號(hào)經(jīng) 常包括循環(huán)前綴，因此，它不必包括MLG 725。這樣，認(rèn)為間隙是可選 的，它被包括取決于調(diào)制，傳播和其它系統(tǒng)參數(shù)。出了幀的前面一部分， 理想的是預(yù)約幀的其它部分以避免和其它PMP功能，例如定位和快速反 饋發(fā)送沖突。該預(yù)約被認(rèn)為是可選的。
圖8描述了根據(jù)本發(fā)明的PMP兼容的USAP幀結(jié)構(gòu)。例如，具有2048 個(gè)OFMDA音的20MHz寬的信道用于PHY。該幀為5毫秒長，超幀600 為一秒持續(xù)時(shí)間。本領(lǐng)域公知的USAP分配機(jī)制用于限定單播和廣播數(shù) 據(jù)傳輸。每隔125毫秒(每隔25個(gè)幀)出現(xiàn)子循環(huán)，并對(duì)應(yīng)于USAP "幀"。 每個(gè)幀具有8個(gè)ML突發(fā)之多，所有這些突發(fā)在相同的9個(gè)OFMDA符 號(hào)期間，在不同的邏輯子信道出現(xiàn)。取決于編碼方案，在使用的9個(gè) OFMDA符號(hào)中可以有空閑的邏輯信道。例如，如果有70個(gè)邏輯子信道， 且每個(gè)ML突發(fā)有8個(gè)邏輯子信道，那么會(huì)有6個(gè)邏輯子信道未使用。未 使用的子信道可以分在一起，或者用于在ML突發(fā)之間提供邏輯信道間 隙。在USAP協(xié)議中8個(gè)ML突發(fā)對(duì)應(yīng)于8個(gè)頻率。在單邏輯信道的25 個(gè)幀中，在子循環(huán)中具有25個(gè)"時(shí)隙"。第一個(gè)時(shí)隙，以及此后每第5 個(gè)時(shí)隙是"廣播"時(shí)隙。其他20個(gè)時(shí)隙在USAP協(xié)議中扮演相同的角色， 即"預(yù)約/備用"時(shí)隙。
PMP網(wǎng)絡(luò)將48個(gè)符號(hào)幀中的最后4個(gè)符號(hào)用作為MANET控制子幀 預(yù)約的。OFDMA調(diào)制符號(hào)用于MANET控制子幀中。三個(gè)符號(hào)用于實(shí)現(xiàn)"引導(dǎo)"時(shí)隙。這樣在每個(gè)子循環(huán)中提供了20組引導(dǎo)時(shí)隙。但是因?yàn)樗?們是廣播，因此，希望在每個(gè)幀中僅使用最低數(shù)量的引導(dǎo)時(shí)隙。如果需要
的話，占用相同OFMDA符號(hào)組的相鄰邏輯子通道的時(shí)隙可以被集合為 用于更大的信令容量的時(shí)隙。
這些數(shù)量對(duì)應(yīng)于比在基本的USAP幀格式中需要的時(shí)隙更多的時(shí)隙。 多余的時(shí)隙可以被簡單地截取，并實(shí)現(xiàn)精確的USAP算法。但是，本領(lǐng) 域技術(shù)人員利用額外的能力，可以將基本的USAP協(xié)議擴(kuò)展更多的性能。
總共48個(gè)符號(hào)中的15個(gè)允許用在下述MANET協(xié)議中。可以調(diào)整 ML突發(fā)的大小以增加容量，或者用以增加更多的時(shí)隙以及增加控制容 量。并且，ML突發(fā)表示為在第J個(gè)符號(hào)后開始。但是，優(yōu)選的實(shí)施例將 與MANET控制子幀相鄰的ML突發(fā)分組，由此強(qiáng)制J的值為33。
未分配的通話時(shí)間由網(wǎng)絡(luò)的PMP分量使用。并且，由于PMPBS節(jié)點(diǎn) 在網(wǎng)絡(luò)的MANET分量中收聽信令，因此，BS節(jié)點(diǎn)可以分配MANET時(shí) 隙，該時(shí)隙對(duì)于臨時(shí)基礎(chǔ)上的PMP用戶來說不起作用。IEEE 802.16在 PMP幀的特殊區(qū)域中，取決于如何構(gòu)造PHY而使用不同的置換區(qū)。優(yōu)選 地，所有MANET/網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)使用相同的設(shè)定用于它們的MANET通信的 置換區(qū)。
圖9描述了根據(jù)本發(fā)明的，基于正EE802.16-2004中限定的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò) 的PMP兼容的網(wǎng)格幀結(jié)構(gòu)。再次，該結(jié)構(gòu)設(shè)想20MHz帶寬和5毫秒PMP 幀長度。假設(shè)PMP通信是OFDMA，所有網(wǎng)格通信(數(shù)據(jù)和控制)假設(shè)是 OFDM。圖4的網(wǎng)格幀結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)格微時(shí)隙425優(yōu)選設(shè)定為等于OFDMA 符號(hào)時(shí)間，該時(shí)間假設(shè)大約是OFDM符號(hào)時(shí)間的8.2倍。精確的量取決 于選擇的調(diào)制參數(shù)。OFDMA符號(hào)用作微時(shí)隙偏離了將微時(shí)隙限定為基礎(chǔ) PHY調(diào)制(OFDM用于網(wǎng)格通信)的標(biāo)準(zhǔn)慣例。但是，從傳輸調(diào)度的角度 來看，關(guān)鍵是傳輸開始的精確時(shí)間是已知的。因此，很容易接受將OFDMA 符號(hào)時(shí)間用作微時(shí)隙。之前描述的MLG還存在，但是每個(gè)MLG由單個(gè) OFDM符號(hào)組成。在圖9中，MLG被限制在網(wǎng)格微時(shí)隙內(nèi)，且由加黑的 條紋900代表。
在說明的實(shí)施例中，每幀中微時(shí)隙的數(shù)量限制為(總共48個(gè)符號(hào)中的)32個(gè)。在815，為網(wǎng)絡(luò)中的PMP協(xié)議通信預(yù)約幀的第一組的4個(gè)符號(hào)。 選擇網(wǎng)格控制子幀的參數(shù)，使得在每個(gè)控制子幀設(shè)置5個(gè)發(fā)送機(jī)會(huì)，每個(gè) 機(jī)會(huì)由7個(gè)OFDM符號(hào)組成。這意味著為網(wǎng)格控制子幀必須預(yù)約5個(gè) OFDMA符號(hào)。
相對(duì)于為網(wǎng)格控制子幀預(yù)約的時(shí)間的起點(diǎn)，為第一發(fā)送機(jī)會(huì)定時(shí)。4 個(gè)幀的子循環(huán)(20毫秒)存在于一秒長的網(wǎng)格超幀中。從超幀的第一個(gè)網(wǎng)型 網(wǎng)格幀開始，每第4個(gè)格網(wǎng)格幀的網(wǎng)格控制子幀專門用于在圖4中在405 所示的網(wǎng)絡(luò)控制子幀功能。在所有其他時(shí)間，網(wǎng)格控制子幀執(zhí)行圖4中在 430描述的調(diào)度控制子幀功能。因?yàn)樗形捶峙涞木W(wǎng)格容量被重新分配為 PMP功能，因此在圖9的幀結(jié)構(gòu)中不支持未協(xié)調(diào)型分布式控制功能消息。 但是，如果OFDMA符號(hào)專用于該功能，那么該消息可以被支持。
如前所注意的，IEEE 802.11可以為MANET或網(wǎng)格協(xié)議提供基礎(chǔ)。根 據(jù)本發(fā)明，它在網(wǎng)格或MANET幀的一些或所有方面便于使用802.11結(jié) 構(gòu)，其中該網(wǎng)格或MANET幀能夠和802.16 PMP業(yè)務(wù)共用信道。例如， 在圖7所示的幀結(jié)構(gòu)中，正EE 802.IIDCF協(xié)議在MANET控制子幀705 中用于承載控制業(yè)務(wù)。在該種情況下，網(wǎng)格調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)控制消息將作為數(shù) 據(jù)消息在802.11上發(fā)送。并且，802.11 PHY可以取代802.16PHY而僅用 在該子幀中。并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將基本的802.16 OFDM調(diào)制替換為 802.11 OFDM調(diào)制，這樣，簡化了調(diào)制器/解調(diào)器的要求。利用由802.16 指定的OFDMA或OFDM調(diào)制，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)還可以在ML突發(fā)中傳送。另 一替換物是利用802.11協(xié)議不僅承載網(wǎng)格或MANET控制業(yè)務(wù)，而且承 載MANET數(shù)據(jù)。
圖11說明了 802.11 MANET兼容的PMP幀結(jié)構(gòu)，其可以在802.11結(jié) 構(gòu)用于在MANET子幀1105中承載網(wǎng)格或MANET的控制信令和數(shù)據(jù)的 情況下實(shí)現(xiàn)。再次，IEEE 802.11或802.16 PHY可以在MANET子幀中工 作。所有802.16 PMP業(yè)務(wù)將被限制存在于PMP子幀1115內(nèi)。僅執(zhí)行PMP 協(xié)議的IEEE 802.16 SS和MS節(jié)點(diǎn)不需要了解802.11的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。當(dāng) 802.16 BS節(jié)點(diǎn)不需要中斷任何802.11的業(yè)務(wù)時(shí)，它必須至少了解MANET 子幀1105的開始和結(jié)束的時(shí)間，因此它可以調(diào)度PMP業(yè)務(wù)用以不干擾200780023581.9
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MANET子幀1105。理想地，BS節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)能夠執(zhí)行802.16和802.11協(xié)議 使得它可以在不具備執(zhí)行兩個(gè)協(xié)議的MANET和的PMP節(jié)點(diǎn)之間橋接業(yè) 務(wù)，并幫助控制MANET節(jié)點(diǎn)執(zhí)行802.11協(xié)議使得MANET節(jié)點(diǎn)不干擾 PMP節(jié)點(diǎn)。
圖12示出了組合的正EE 802.11/802.16的幀結(jié)構(gòu)，其允許802.11和 802.16節(jié)點(diǎn)共用相同的介質(zhì)。它假設(shè)在802.11(MANET)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和 802.16(PMP)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間同歩。該同步例如由執(zhí)行802.11和802.16協(xié)議 的BS節(jié)點(diǎn)提供，或通過具有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的共同的時(shí)間參考來提供，其中該 時(shí)間參考可以利用，例如全球定位衛(wèi)星(GPS)以公知的方式提供。
在圖12中，802.11協(xié)議的方面用于防止802.11節(jié)點(diǎn)干擾執(zhí)行802.16 協(xié)議的節(jié)點(diǎn)。如前所注意的，TBTT可以用作802.11基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的幀的名義 起點(diǎn)。該802.11幀在1200示出。802.16幀1205從802.11幀的起點(diǎn)偏移 足夠的時(shí)間，以允許固定量的信標(biāo)競爭1210和信標(biāo)消息1215。該信標(biāo)包 含802.11 CFP參數(shù)，使得CFP 1220被限定，以防止802.11節(jié)點(diǎn)在沒有首 先被AP節(jié)點(diǎn)輪詢的情況下發(fā)送。但是，802.11節(jié)點(diǎn)構(gòu)造為在CFP期間 不輪詢?nèi)魏握?。這保證在CFP期間不出現(xiàn)802.11通信。
802.16 BS節(jié)點(diǎn)構(gòu)造為使用這樣的幀該幀在長度上和802.11 CFP的 起點(diǎn)之間的時(shí)間(最可能的是兩個(gè)TBTT之間的時(shí)間)相同；但是802.16 BS 節(jié)點(diǎn)控制PMP通信使得所有需要的PMP通信在802.11 CFP期間完成。 這樣，802.16 PMP通信不受802.11通信干擾。由于802.16 BS節(jié)點(diǎn)控制 相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)以僅在802.11 CFP期間通信，因此，在802.11 CP 1225期 間不出現(xiàn)802.16通信。
在圖12中，802.16幀結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)被簡化，但是之前提供的詳細(xì)的幀結(jié) 構(gòu)還象本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣存在。實(shí)質(zhì)上，當(dāng)802.11 DCF正常 起作用時(shí)，802.16 PMP協(xié)議已經(jīng)被802.11 PCF替代。802.16 PMP和802.11 DCF在不彼此干擾的情況下共同存在，802.11 DCF可以用于實(shí)現(xiàn)本領(lǐng)域 公知的MANET。
圖16是用于實(shí)施本發(fā)明的裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。也可以應(yīng)用其它的硬 件組，圖16不意在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖16示出了三個(gè)組件層；通用過程(GPP)層1600，信號(hào)處理器(SP)層1605，和射頻(RF)硬件層1610。 GPP層包括典型地用于構(gòu)造計(jì)算機(jī)，例如CPU，存儲(chǔ)器，和接口邏輯電 路的組件。接口邏輯電路可以用丁實(shí)現(xiàn)公知的接口，例如因特網(wǎng)。SP層 包括組件，例如數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)，模數(shù) 轉(zhuǎn)換器(A/D:i，和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)。 RF層包括設(shè)備，該設(shè)備包括，例如 模擬集成電路(IC)，電阻器，電容器，和將信號(hào)處理器提供的信號(hào)變換為 相應(yīng)的RF信號(hào)所需的其它設(shè)備。具有構(gòu)造用于實(shí)現(xiàn)所需功能的元件的硬 件組例如是從BAE系統(tǒng)-網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(NS)獲得的Model R3T-P-700的無線電 收發(fā)裝置。
圖17是根據(jù)本發(fā)明的多協(xié)議節(jié)點(diǎn)的功能結(jié)構(gòu)圖，其中該節(jié)點(diǎn)利用例如 圖16中說明的硬件組構(gòu)造。數(shù)據(jù)1700往來于多協(xié)議(通信)節(jié)點(diǎn)而被交換， 其中該節(jié)點(diǎn)來自需要通信服務(wù)的設(shè)備。數(shù)據(jù)1700例如可以在因特網(wǎng)接口 上傳送?？刂茽顟B(tài)信息1705也可以從外部輸入端(可以在和數(shù)據(jù)相同的接 口上)提供以確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)。該信息也可以被硬編碼至GPP。時(shí)間參 考1710經(jīng)由接口傳送至圖17的節(jié)點(diǎn)從而進(jìn)入信號(hào)處理層SP。雖然時(shí)間 信息也可以在無線網(wǎng)絡(luò)上，或者通過控制接U交換，但是，經(jīng)常很方便的 是采用很容易在SP層被支持的專門的硬件接口。然后，時(shí)間參考可以用 于所需的其它層和組件。
網(wǎng)絡(luò)組件1715被構(gòu)造為處理由圖17的節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)正確 地將數(shù)據(jù)路由，例如決定數(shù)據(jù)是否需要在PMP鏈接或MANET鏈接上路 由。控制輸入被示為流入網(wǎng)絡(luò)組件1715。從那里，它們被分配至其它所 需的組件?？刂戚斎胍仓苯臃峙渲疗渌M件。
在圖17的節(jié)點(diǎn)中構(gòu)造PMPMAC組件1720以實(shí)現(xiàn)PMP通信所需的協(xié) 議。取決于期望的結(jié)構(gòu)，該組件可以實(shí)現(xiàn)用于固定用戶節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)用戶節(jié) 點(diǎn)，或基站節(jié)點(diǎn)的協(xié)議。也設(shè)置MANET MAC組件1725。組件1725實(shí) 現(xiàn)MANET通信所需的協(xié)議。設(shè)想MANET和PMP組件1725， 1720被 構(gòu)造和布置為彼此接合，以在它們之間傳送調(diào)度信息1730。但是，它可 以通過硬編碼調(diào)度信息來避免該調(diào)度接口 。另外，可以在MANET和PMP MAC 1725， 1720之間有選擇地設(shè)置橋接組件1735。撟接組件可以用于在兩個(gè)協(xié)議集(PMP和MANET)之間傳送數(shù)據(jù)。這允許節(jié)點(diǎn)利用MANET 協(xié)議集和可能僅利用PMP協(xié)議集的其它節(jié)點(diǎn)通信。 一些系統(tǒng)優(yōu)選依賴網(wǎng) 絡(luò)組件1715的路由能力以完成和橋接相同的能力，在犧牲與網(wǎng)絡(luò)組件 1715相關(guān)的額外的費(fèi)用和延遲的情況下，可以省略橋接組件1735。
網(wǎng)絡(luò)，MAC和橋接組件可以以公知的方式在通用處理器上實(shí)現(xiàn)。這 些組件(或其一部分)也可以通過節(jié)點(diǎn)的SP部分中的固件實(shí)現(xiàn)。物理(PHY) 層組件通常在節(jié)點(diǎn)的SP部分中實(shí)現(xiàn)，包括調(diào)制，誤差校正碼，交織，和 任何特殊的處理，例如在調(diào)制解調(diào)器結(jié)構(gòu)中典型地使用的天線方向，均衡， 預(yù)失真等。
圖17的節(jié)點(diǎn)具有兩個(gè)PHY組件，即PHY1 1735和PHY2 1740。 PHY 1與MANET協(xié)議相關(guān)聯(lián)，PHY2與PMP協(xié)議相關(guān)聯(lián)，雖然共同的PHY 可以用于支持兩個(gè)協(xié)議集。雖然可以設(shè)置共同的RF組件1745以支持所 有產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)腞F信號(hào)(有時(shí)稱為"空間信號(hào)"或SIS)所需的模擬和RF處 理，但是方便的是每個(gè)協(xié)議集(PMP和MANET)具有單獨(dú)的RF組件和相 關(guān)聯(lián)的天線1750。多個(gè)RF部分和協(xié)議(例如用于MIMO或自適應(yīng)天線的 實(shí)現(xiàn)方式)甚至在一些應(yīng)用中是必要的。并凡，PMP基站可以支持多個(gè)扇 區(qū)，每個(gè)扇區(qū)在相同的節(jié)點(diǎn)內(nèi)具有它們自己的MAC， PHY和RF。
圖13是特別執(zhí)行IEEE 802.16和802.11協(xié)議的多協(xié)議站或節(jié)點(diǎn)的功能 結(jié)構(gòu)圖。省略了網(wǎng)絡(luò)組件的細(xì)節(jié)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的，具有多 種方式實(shí)現(xiàn)各種功能中的每一個(gè)。例如，可以利用單獨(dú)的微處理器實(shí)現(xiàn) 802.11 MAC 1300，和802.16 MAC1305的功能。單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣 列(FPGA)可以用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)PHY 1310和1315。一組共用的RF硬件1320 可以用于上轉(zhuǎn)換/下轉(zhuǎn)換，另外用于調(diào)節(jié)由兩個(gè)PHY模塊1310， 1315產(chǎn) 生的信號(hào)。來自RF模塊1320的信號(hào)可以往來于天線1325。但是，單獨(dú) 的RF組件和天線組可以用于802.11和802.16的功能，用于單個(gè)的FPGA 和微處理器，以及802.11和802.16 MAC 1300,1305，其中該單個(gè)的FPGA 和微處理器用于實(shí)現(xiàn)PHY 1310， 1315。
如果在圖13中的單個(gè)站或節(jié)點(diǎn)配置802.11和802.16功能，那么可以 升級(jí)操作。尤其是，如果(i)802.16 MAC 1305包括802.16 PMPBS節(jié)點(diǎn)功能，(ii)802.11 MAC 1300包括802.11 AP節(jié)點(diǎn)功能，以及(iii)MAC 1300，
1305根據(jù)共同的時(shí)間參考1330運(yùn)行，其中在該實(shí)施例中，該時(shí)間參考經(jīng) 由所示的PHY組件分配至MAC組件，那么在802.11和802.16功能之間 確保同步更容易。另外，橋接C或路由)功能1335可以如所示的設(shè)置，用 于允許數(shù)據(jù)很容易在802.11和802.16 MAC功能之間的任一路傳送。雖 然橋接在執(zhí)行802.11和802.16協(xié)議的任意站中通常很有用，但是，當(dāng)橋 接位于作為802.11 AP節(jié)點(diǎn)和802.16 BS節(jié)點(diǎn)工作的站或節(jié)點(diǎn)中時(shí)，橋接 尤其有用。這是因?yàn)閮H執(zhí)行-,巾協(xié)議(802.11或802.16)的站或節(jié)點(diǎn)被允許 經(jīng)由AP/BS節(jié)點(diǎn)和僅執(zhí)行其它協(xié)議的節(jié)點(diǎn)通信。并且，802.16 BS節(jié)點(diǎn)可 以向802.11 AP節(jié)點(diǎn)傳送調(diào)度信息1340。回顧在802.11中，當(dāng)PCF沒有 進(jìn)一步的數(shù)據(jù)時(shí)，CF-End消息可以用于結(jié)束CFP，這樣允許分配至要恢 復(fù)的PCF的時(shí)間可以由DCF使用。當(dāng)PMP調(diào)度信息可用時(shí)， 一旦所有 當(dāng)前的802.16 PMP通信需要被滿足，AP節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)CF-End的能力 (如圖12在1230所示)以恢復(fù)DCF(MANET)的時(shí)間。
參見圖13，和以前注意的一樣，與802.11 MAC 1300相關(guān)聯(lián)的PHY1 1310可以是標(biāo)準(zhǔn)802.11 PHY，或者可以是802.16 PHY。更容易的是完全 實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的802.16和802.11結(jié)構(gòu)，且僅共用時(shí)間和橋接功能。在這種情 況下，更方便的是使用802.11 PHY。但是通過一些附加的努力，802.16 PHY可以和802.11 MAC配對(duì)。這種優(yōu)勢(shì)在于兩個(gè)PHY(PHY 1和PHY2) 可以被單個(gè)PHY替代，但是與現(xiàn)有的802.11基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的兼容性可能丟失。 其它實(shí)現(xiàn)方式的選擇對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
也有利地是利用構(gòu)造用于IBSS而不是AP節(jié)點(diǎn)的802.11 MAC。回顧 在IBSS中，所有站參與信標(biāo)過程。對(duì)于MANET來說，這是相當(dāng)重要的 功能。該執(zhí)行802.11的站可能不總在802.16PMP系統(tǒng)的范圍內(nèi)，因此它 們希望周期性的通告它們的存在。發(fā)送信標(biāo)是完成其的方便的方式。并且， 實(shí)現(xiàn)PCF的AP節(jié)點(diǎn)通常不包括信標(biāo)競爭周期。當(dāng)然可以使用PIFS時(shí)間。 這防止其它站發(fā)送信標(biāo)。因此，優(yōu)選的是所有802.11MAC為信標(biāo)競爭作 準(zhǔn)備。在幀開始的信標(biāo)競爭時(shí)隙數(shù)可以是硬編碼的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，其具有例如 32為優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式。也可以應(yīng)用用于說明802.11站的數(shù)量的自適應(yīng)技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)802.11 IBSS信標(biāo)協(xié)議的例外是所有發(fā)送信標(biāo)的站應(yīng)當(dāng)包括CFP參 數(shù)。這對(duì)于IBSS中的信標(biāo)來說不是正常的情況。因?yàn)樾艠?biāo)的大小可以基 于所包含的元件數(shù)而變化，因此，理想的是限制信標(biāo)消息的大小以保證它 在802.16的前同歩碼之前配合，即使該信標(biāo)消息在最后一個(gè)信標(biāo)競爭時(shí) 隙中被發(fā)送。
802.11協(xié)議的其它優(yōu)化方案是可以的。例如，802.11中的幀間間距(IFS) 和時(shí)隙大小對(duì)于1000米的最大范圍來說是最優(yōu)的。這些值對(duì)于最佳操作 來說，在更大范圍處可以被修改。 一個(gè)最終的優(yōu)化方案是如果所有站執(zhí)行 這里描述的修改的802.11版，那么PCF參數(shù)可以在每個(gè)站中被硬編碼， 并且不必發(fā)送它們。
可以進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)有的MANET協(xié)議集，用于優(yōu)化圖6中組合的 PMP/MANET的性能。MANET協(xié)議集可以分為基于"預(yù)約"的協(xié)議集 和基于"競爭"的協(xié)議集。通過恰當(dāng)?shù)念A(yù)計(jì)劃，可以完全依賴于基于預(yù) 約的協(xié)議集。也可以僅利用基于競爭的協(xié)議集，其增加了靈活性，但通常 減小了效率。優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方案將組合基于競爭的協(xié)議集和基于預(yù)約的協(xié)議 集，以允許最優(yōu)的靈活性和效率。
圖14中示出了另一實(shí)施例，并且在這里被稱為"META-MANET"(MM) 幀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)利用了ML突發(fā)(也在圖8中示出)，其以和在USAP中使 用的類似方式調(diào)度。但是，圖8中示出的引導(dǎo)時(shí)隙由競爭時(shí)隙1400代替。 時(shí)隙1400在稱為競爭時(shí)隙細(xì)節(jié)1405的附圖中的一部分內(nèi)被詳細(xì)描述，并 用于傳送控制消息，或者短數(shù)據(jù)消息。競爭時(shí)隙利用OFDM調(diào)制，即使 幀的剩余部分使用OFDMA調(diào)制，并且競爭時(shí)隙和本領(lǐng)域公知的"阿羅 哈沖突"協(xié)議中的時(shí)隙類似的工作，除了時(shí)隙1400具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，允許它 們用于本領(lǐng)域公知的載波監(jiān)聽多路訪問(CSMA)，以及用于例如802.11協(xié) 議中。作為優(yōu)選實(shí)施例示出了 5個(gè)競爭時(shí)隙1400，但是在本發(fā)明的保護(hù) 范圍內(nèi)可以使用更多或更少。
構(gòu)造競爭時(shí)隙1400以允許執(zhí)行CSMA或阿羅哈沖突協(xié)議(Slotted Aloha)(或者兩者的一些組合)。在競爭時(shí)隙的開始分配周轉(zhuǎn)時(shí)間1410以 允許節(jié)點(diǎn)從發(fā)送變?yōu)榻邮?，或者從接收變?yōu)榘l(fā)送模式。為此目的，在優(yōu)選實(shí)施例屮分配OFDM符號(hào)的四分之一，但是根據(jù)本發(fā)明可以使用更多或
更少的OFDM符號(hào)。示出了優(yōu)先機(jī)會(huì)(PO)1415以當(dāng)執(zhí)行CSMA時(shí)，允許優(yōu)先消息優(yōu)先訪問競爭時(shí)隙。示例消息將是在802.11協(xié)議中描述的清除發(fā)送(CTS)或確認(rèn)(ACK)。在優(yōu)選實(shí)施例中，為優(yōu)先機(jī)會(huì)分配OFDM符號(hào)時(shí)間的四分之三，但是可以分配更多或更少。根據(jù)本發(fā)明，也可以是多個(gè)優(yōu)先機(jī)會(huì)，或者沒有優(yōu)先機(jī)會(huì)。
跟隨優(yōu)先機(jī)會(huì)的是多個(gè)競爭機(jī)會(huì)(CO)1420。 CO 1420可以和它們?cè)?02.11協(xié)議中使用的相同的方式使用，雖然也可以使用其它的方法。作為優(yōu)選實(shí)施例示出了三個(gè)CO，但是可以使用更多或更少。CO 1420作為優(yōu)選實(shí)施例以大小為OFDM符號(hào)的四分之一示出，但是根據(jù)本發(fā)明可以使用更大或更小大小的CO。在優(yōu)選實(shí)施例中，為3個(gè)OFDM符號(hào)，牽引同步(sync)符號(hào)和1個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)分配充分的時(shí)間。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的，可以為CO分配更多或更少的同步和數(shù)據(jù)符號(hào)，且落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。尤其是當(dāng)執(zhí)行阿羅哈沖突協(xié)議時(shí)，必須考慮距離延遲。競爭時(shí)隙1400包括距離延遲1425的分配，對(duì)于優(yōu)選實(shí)施例來說，其被設(shè)定為一個(gè)半OFDM符號(hào)，但是在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)可以分配更多或更少的符號(hào)。
總而言之，這里公開和描述的各種幀結(jié)構(gòu)用作支持在公共網(wǎng)絡(luò)中一組共享信道上的PMP和MANET或網(wǎng)格協(xié)議無線通信。在所有幀結(jié)構(gòu)中，PMP幀的在前或引導(dǎo)部分被預(yù)約，用于關(guān)鍵的PMP控制域，PMP幀的結(jié)束部分被預(yù)約，用于MANET或網(wǎng)格控制業(yè)務(wù)。利用所發(fā)明的幀結(jié)構(gòu)，PMP基站或節(jié)點(diǎn)監(jiān)視MANET/網(wǎng)格調(diào)度，并圍繞MANET/網(wǎng)格業(yè)務(wù)調(diào)度PMP業(yè)務(wù)。在一些情況下，可以使用預(yù)定的分隔。已經(jīng)描述了多個(gè)機(jī)制，用于在幀結(jié)構(gòu)中向MANET/網(wǎng)格數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分配容量。
雖然前述代表本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍和精神的情況下可以作出各種修改和變化，本發(fā)明包括所有落入下述權(quán)利要求范圍的修改和變化。
權(quán)利要求
1、一種允許無線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(PMP)網(wǎng)絡(luò)的成員節(jié)點(diǎn)在一組共享信道中參與和其它節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)自組(MANET)或網(wǎng)格通信，而不干擾在PMP協(xié)議下進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)通信的方法，包括在無線PMP網(wǎng)絡(luò)中從基站節(jié)點(diǎn)向多個(gè)用戶站節(jié)點(diǎn)發(fā)送下行命令；定義下行信號(hào)中的下行地圖，用于調(diào)度第一時(shí)間周期，以從基站節(jié)點(diǎn)向相應(yīng)的用戶站節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，定義下行信號(hào)中的上行地圖，用于調(diào)度第二時(shí)間周期，以在調(diào)度的第二時(shí)間周期中允許用戶站節(jié)點(diǎn)向基站節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息；以及在下行和上行地圖中任一個(gè)或兩個(gè)中分配MANET/網(wǎng)格區(qū)，每個(gè)區(qū)工作，以預(yù)約一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙和信道，其中基站節(jié)點(diǎn)和任意用戶站節(jié)點(diǎn)可以利用MANET或網(wǎng)格協(xié)議與其它節(jié)點(diǎn)通信，同時(shí)，避免在PMP協(xié)議下，在基站節(jié)點(diǎn)和用戶站節(jié)點(diǎn)之間干擾網(wǎng)絡(luò)通信。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，包括為PMP網(wǎng)絡(luò)設(shè)置MANET/網(wǎng)格調(diào)度器，并且響應(yīng)于在基站接收的調(diào)度器的時(shí)間預(yù)約來執(zhí)行分配的步驟，以為MANET/網(wǎng)格通信預(yù)約時(shí)間。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，包括根據(jù)時(shí)分雙工(TDD)方案分割下行和上行信號(hào)。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，包括將基站節(jié)點(diǎn)布置為固定節(jié)點(diǎn)。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，包括將基站節(jié)點(diǎn)布置為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，包括將一個(gè)或多個(gè)用戶站節(jié)點(diǎn)布置為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
7、 如權(quán)利要求1所述的方法，包括利用MANET或網(wǎng)格協(xié)議，在PMP 網(wǎng)絡(luò)的成員節(jié)點(diǎn)和PMP網(wǎng)絡(luò)外部的給定節(jié)點(diǎn)之間建立通信。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，包括利用網(wǎng)格協(xié)議通過在中間節(jié)點(diǎn)和基站 節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行鏈接來將PMP網(wǎng)絡(luò)的基站節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍延伸至給定節(jié) 點(diǎn)，用于協(xié)調(diào)調(diào)度信息，并且相對(duì)于給定節(jié)點(diǎn)來說，將中間節(jié)點(diǎn)用作為 PMP基站節(jié)點(diǎn)。
9、 如權(quán)利要求3所述的方法，包括將PMP網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間幀限定為包括(i)下行子幀，其具有多個(gè)連續(xù)的且對(duì) 應(yīng)于從基站節(jié)點(diǎn)發(fā)送的下行信號(hào)的一部分的第一時(shí)隙，以及(ii)上行子幀， 其具有多個(gè)連續(xù)的目.對(duì)應(yīng)于調(diào)度的第二時(shí)間周期的第二時(shí)隙，其中在所述 調(diào)度的第二時(shí)間周期中用戶站節(jié)點(diǎn)向基站節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，以及分配MANET/網(wǎng)格區(qū)，用于調(diào)度在不超過時(shí)間幀的希望的部分上出現(xiàn) 的MANET或網(wǎng)格通信。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，包括分配MANET/網(wǎng)格岡，用于調(diào)度在 不超過時(shí)間幀的大約50%上出現(xiàn)的MANET或網(wǎng)格通信。
11、 一種多協(xié)議無線通信節(jié)點(diǎn)，包括接口組件，其構(gòu)造和布置成用于向需要通信服務(wù)的外部設(shè)備提供控制信息或數(shù)據(jù)，以及從所述需要通信服務(wù)的外部設(shè)備提供控制信息或數(shù)據(jù)；耦合至所述接口組件的網(wǎng)絡(luò)組件，其構(gòu)造為在遵守MANET或網(wǎng)格協(xié) 議的鏈接或遵守點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP)協(xié)議的鏈接上，將由節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)路 由；耦合至所述網(wǎng)絡(luò)組件并構(gòu)造為實(shí)現(xiàn)MANET或網(wǎng)格協(xié)議的第一介質(zhì)訪 問控制器(MAC)組件；耦合至所述網(wǎng)絡(luò)組件并構(gòu)造為實(shí)現(xiàn)PMP協(xié)議的第二 MAC組件，其中所述第一和第二 MAC組件布置為彼此接合，用于傳送調(diào)度信息；射頻(RF)組件；時(shí)間參考源；響應(yīng)于所述時(shí)間參考源并耦合至所述第一MAC組件和RF組件的第一物理層組件，用于(i)根據(jù)MANET或網(wǎng)格協(xié)議處理來自第一 MAC組件的第一數(shù)據(jù)輸入，并向用于傳輸?shù)腞F組件輸出處理過的第一數(shù)據(jù)；以及(H)根據(jù)MANET或網(wǎng)格協(xié)議處理來自RF組件的第二數(shù)據(jù)輸入，并向所述第一MAC組件輸出處理過的第二數(shù)據(jù)；以及響應(yīng)于所述時(shí)間參考源并耦合至所述第二 MAC組件和RF組件的第二物理層組件，用于①根據(jù)PMP協(xié)議處理來自第二 MAC組件的第三數(shù)據(jù)輸入，并向用于傳輸?shù)腞F組件輸出處理過的第三數(shù)據(jù)；以及(ii)根據(jù)PMP協(xié)議處理來自RF組件的第四數(shù)據(jù)輸入，并向所述第二MAC組件輸出處理過的第四數(shù)據(jù)。
12、 如權(quán)利要求11所述的通信節(jié)點(diǎn)，其中所述第一 MAC組件構(gòu)造和布置為在PMP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中配置作為固定用戶站節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。
13、 如權(quán)利要求11所述的通信節(jié)點(diǎn)，其中所述第二MAC組件構(gòu)造和布置為在PMP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中配置作為移動(dòng)用戶站節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。
14、 如權(quán)利要求11所述的通信節(jié)點(diǎn)，其中第二 MAC組件構(gòu)造并布置為在PMP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中配置作為基站節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。
15、 如權(quán)利要求11所述的通信節(jié)點(diǎn)，包括耦合至所述第一和第二 MAC組件的橋接組件，用于在MAC組件之間交換數(shù)據(jù)。
16、如權(quán)利要求11所述的通信節(jié)點(diǎn)，其中所述第一 MAC組件配置為根據(jù)正EE 802.11標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格協(xié)議。
17、 如權(quán)利要求11所述的通信節(jié)點(diǎn)，其中所述第二 MAC組件配置為根 據(jù)正EE 802.16標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)PMP協(xié)議。
18、 如權(quán)利要求11所述的通信節(jié)點(diǎn)，其中所述第一 MAC組件配置成根 據(jù)正EE 802.11標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格協(xié)議，并且第二 MAC組件配置為根據(jù)IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)PMP協(xié)議，其中所述第二 MAC組件布置為在PMP協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)中配置作為基站節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，所述第一MAC組件布置為在網(wǎng)格協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)中配置作為訪問點(diǎn)(AP)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，并且所述第一和第二 MAC組件都耦合至用于同步的公共的時(shí)間參考。
19、 如權(quán)利要求18所述的通信節(jié)點(diǎn)，包括耦合至所述第一和第二 MAC 組件的橋接組件，用于在MAC組件之間交換數(shù)據(jù)。
20、 如權(quán)利要求11所述的通信節(jié)點(diǎn)，其中所述第一MAC組件配置為實(shí) 現(xiàn)具有幀形式的MANET協(xié)議，其中該協(xié)議構(gòu)造為和阿羅哈沖突協(xié)議和 CSMA競爭協(xié)議一起工作。
21、 一種通信網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)調(diào)度器組成，所述節(jié)點(diǎn)包括如 權(quán)利要求11所述的一個(gè)或多個(gè)多協(xié)議節(jié)點(diǎn)，所述調(diào)度器與所述多協(xié)議節(jié) 點(diǎn)關(guān)聯(lián)用于在一組公共的網(wǎng)絡(luò)信道或子信道上在節(jié)點(diǎn)之間預(yù)約PMP和 MANET/網(wǎng)格通信的時(shí)間。
全文摘要
無線點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP)網(wǎng)絡(luò)(100)的成員節(jié)點(diǎn)可以在PMP通信的網(wǎng)絡(luò)所利用的相同信道上參與和其他節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)自組(MANET)或網(wǎng)格通信。PMP網(wǎng)絡(luò)基站節(jié)點(diǎn)(110)發(fā)送下行信號(hào)，以限定用于調(diào)度第一時(shí)間周期的下行地圖，以向用戶站節(jié)點(diǎn)(120，130)發(fā)送消息，并且發(fā)送上行地圖用于調(diào)度第二時(shí)間周期，以允許用戶站節(jié)點(diǎn)向基站節(jié)點(diǎn)在調(diào)度的第二時(shí)間周期期間發(fā)送消息。在下行地圖或上行地圖或者兩者中分配MANET/網(wǎng)格區(qū)，每個(gè)區(qū)工作以預(yù)約一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙和信道，其中基站和其它節(jié)點(diǎn)可以利用MANET/網(wǎng)格協(xié)議通信，這樣避免干擾PMP協(xié)議下在基站節(jié)點(diǎn)和用戶站節(jié)點(diǎn)之間的進(jìn)行的通信。
文檔編號(hào)H04L12/18GK101485138SQ200780023581
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者凱文·麥克尼爾, 基思·康諾, 蒂莫西·麥克內(nèi)文, 馬修·J·謝爾曼 申請(qǐng)人:Bae系統(tǒng)信息和電子系統(tǒng)集成公司