專利名稱：用于使得能夠發(fā)現(xiàn)無線設(shè)備的裝置和方法
用于使得能夠發(fā)現(xiàn)無線設(shè)備的裝置和方法交叉引用的相關(guān)申請要求2007年1月16日提交的美國臨時申請No. 60/885178的優(yōu)先權(quán)，該臨時申請 的主題通過引用合并于此。而且，本申請與由Richard Chen和Chun-Ting Chou提出的標(biāo) 11 "Apparatus and Method for Enabling Discovery of Wireless Devices，，白勺美IHl^j 時申請(案件號PCIP. 558)相關(guān)，該臨時申請的主題通過引用合并于此。背景和概要在無線通信技術(shù)方面連續(xù)取得進展。例如，無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線個域網(wǎng) (WPAN)網(wǎng)絡(luò)在家庭和企業(yè)中正變得越來越普遍。這樣的網(wǎng)絡(luò)可以包含多種獨立的無線電子 設(shè)備或終端，它們彼此進行無線通信。WLAN和WPAN可以按照許多不同的可用標(biāo)準(zhǔn)工作，這 些標(biāo)準(zhǔn)包括 IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 802. 11 (Wi-Fi) ,802. 15(藍(lán)牙)和 802. 16 (WiMax)以及 WiMedia 聯(lián) 盟超寬帶(UWB)標(biāo)準(zhǔn)。圖1是示出常規(guī)無線網(wǎng)絡(luò)100的框圖，該常規(guī)無線網(wǎng)絡(luò)包含被配置為在示范性 WPAN 125上彼此通信的多個終端。這些無線終端可以包括被配置為彼此通信的任何電子 設(shè)備或節(jié)點。例如，圖1描繪了家庭網(wǎng)絡(luò)，該家庭網(wǎng)絡(luò)中電子設(shè)備包括個人計算機120、數(shù) 字電視機121、數(shù)碼相機122和個人數(shù)字助理(PDA) 123。網(wǎng)絡(luò)100也可以包含到其他網(wǎng)絡(luò) 的接口，比如調(diào)制解調(diào)器130，以提供例如所有或一些無線設(shè)備120-123到因特網(wǎng)140的連 接。當(dāng)然，存在許多其中電子設(shè)備彼此通信的其他類型的無線網(wǎng)絡(luò)，包括生產(chǎn)工廠、醫(yī)療設(shè) 施、安全系統(tǒng)等等中的網(wǎng)絡(luò)。無線設(shè)備可以使用擴展傳輸范圍的定向天線來相互通信。例如，近來的無線網(wǎng)絡(luò) 在非常高的頻帶(例如，60GHz)中工作，因此使用定向天線來補償與高頻帶相關(guān)聯(lián)的高路 徑損耗。在集中式和分布式無線網(wǎng)絡(luò)中，使用定向天線的無線設(shè)備必須同時對準(zhǔn)它們相應(yīng) 的天線以便進行通信。換言之，所述無線設(shè)備必須首先找到對方，這是通過圍繞周圍區(qū)域掃 描(例如掃描(swiping)它們的天線射束)的無線設(shè)備實現(xiàn)的。然而，所述無線設(shè)備可能 無法發(fā)現(xiàn)對方，除非在它們之間存在預(yù)協(xié)調(diào)以確保它們正同時掃描它們的天線射束。信標(biāo)廣泛地用于在設(shè)備之間傳遞重要控制信息。信標(biāo)通常被廣播，使得信標(biāo)設(shè)備 的傳輸范圍中所有設(shè)備能夠接收該信標(biāo)。例如，IEEE802.il接入點周期性地發(fā)出信標(biāo)，使 得該接入點周圍的IEEE 802. 11無線設(shè)備能夠與該接入點關(guān)聯(lián)并進行通信。如上所述，在 使用定向天線的無線網(wǎng)絡(luò)中，只能在特定方向發(fā)送信標(biāo)。結(jié)果，只有信標(biāo)設(shè)備附近的有限數(shù) 量的設(shè)備將接收到該信標(biāo)，從而使得信標(biāo)不太有用。所述無線設(shè)備可被預(yù)編程以知道彼此 的天線的方向，但是這需要協(xié)議來協(xié)調(diào)所述無線設(shè)備的天線的方向性、以及信標(biāo)發(fā)送、接收 和處理。換言之，無線設(shè)備不能發(fā)現(xiàn)彼此并進行通信，即使它們處于相同的網(wǎng)絡(luò)100中并 且彼此鄰近。這樣的協(xié)調(diào)或同步實現(xiàn)起來是困難的和昂貴的。然而，不具有用于協(xié)調(diào)天線 控制和/或信標(biāo)傳輸?shù)墓餐瑫r域參考點的無線設(shè)備將不會作為網(wǎng)絡(luò)正確地通信。因此，期望提供一種無線通信的無線設(shè)備和方法，其提供一種使無線設(shè)備能夠找 到對方并與對方通信的機制，特別是當(dāng)無線設(shè)備正在使用定向天線系統(tǒng)時提供該機制。
在本發(fā)明的一個方面，提供一種用于在使用定向天線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)隱藏 的無線設(shè)備、防止該無線網(wǎng)絡(luò)分割的方法。該方法包括響應(yīng)于從第一無線設(shè)備接收的初 始第一信標(biāo)，連接位于第一天線扇區(qū)中的第一無線設(shè)備；在對應(yīng)的第一信標(biāo)周期期間從所 連接的第一無線設(shè)備接收多個第一信標(biāo)；以及在第一信標(biāo)周期的至少一個第一信標(biāo)周期期 間，掃描至少第二天線扇區(qū)以監(jiān)聽來自第二天線扇區(qū)中第二無線設(shè)備的第二信標(biāo)，同時保 持與第一無線設(shè)備連接。在至少第二天線扇區(qū)被掃描的同時第一信標(biāo)未被接收。所述方法可以進一步包括響應(yīng)于所接收到的第一信標(biāo)，將多個第一響應(yīng)信標(biāo)發(fā) 送到所連接的第一無線設(shè)備。在掃描至少第二天線扇區(qū)的同時第一響應(yīng)信標(biāo)未被發(fā)送。所述方法可以進一步包括在掃描第二天線扇區(qū)的同時從第二無線設(shè)備接收初始 第二信標(biāo)；響應(yīng)于初始第二信標(biāo)連接第二無線設(shè)備；以及在對應(yīng)的第二信標(biāo)周期期間從所 連接的第二無線設(shè)備接收多個第二信標(biāo)。至少一部分第一信標(biāo)連續(xù)被接收。當(dāng)?shù)谝恍艠?biāo)周期在與第二信標(biāo)周期不同時間發(fā)生時，所述方法可以進一步包括 接收第一信標(biāo)和第二信標(biāo)中的每一個。當(dāng)?shù)谝恍艠?biāo)周期在與第二信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所 述方法可以進一步包括交替接收第一信標(biāo)和第二信標(biāo)。所述方法可以進一步包括響應(yīng)于所接收到的第二信標(biāo)，將多個第二響應(yīng)信標(biāo)發(fā) 送到所連接的第二無線設(shè)備。當(dāng)發(fā)送第一響應(yīng)信標(biāo)與第二響應(yīng)信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述 方法可以進一步包括交替發(fā)送第一響應(yīng)信標(biāo)和接收第二信標(biāo)。當(dāng)發(fā)送第二響應(yīng)信標(biāo)與第一 信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述方法可以進一步包括交替發(fā)送第二響應(yīng)信標(biāo)和接收第一信標(biāo)。所述方法可以進一步包括在多個第一信標(biāo)周期的一個第一信標(biāo)周期和多個第二 信標(biāo)周期的一個第二信標(biāo)周期期間掃描至少第三天線扇區(qū)以監(jiān)聽第三主信標(biāo)，同時保持與 第一無線設(shè)備和第二無線設(shè)備的連接。在第三天線扇區(qū)被掃描的同時，第一信標(biāo)和第二信 標(biāo)不能被接收。掃描第二天線扇區(qū)可以包括掃描定向天線系統(tǒng)的射束。根據(jù)代表性實施例，提供一種通過無線網(wǎng)絡(luò)與多個無線設(shè)備通信的裝置，其中該 裝置初始地與位于多個天線扇區(qū)的第一天線扇區(qū)中的第一無線設(shè)備連接。該裝置包括定向 天線系統(tǒng)、收發(fā)器和處理器。該定向天線系統(tǒng)被配置為在所述天線扇區(qū)中通過無線網(wǎng)絡(luò)通 信。該收發(fā)器被配置為在對應(yīng)的第一信標(biāo)周期期間經(jīng)由天線系統(tǒng)從連接的第一無線設(shè)備接 收多個第一信標(biāo)。該處理器被配置為控制天線系統(tǒng)以在第一信標(biāo)周期的至少一個第一信標(biāo) 周期期間掃描所述天線扇區(qū)的至少第二天線扇區(qū)，從而監(jiān)聽來自無線設(shè)備的信標(biāo)。在定向 天線系統(tǒng)掃描的同時，第一信標(biāo)未被接收，并且所述裝置保持與第一無線設(shè)備連接。在天線系統(tǒng)正在掃描的同時，所述收發(fā)器可以從位于第二天線扇區(qū)的第二無線設(shè) 備接收初始的第二信標(biāo)，使得所述裝置能夠與第二無線設(shè)備連接。所述收發(fā)器也可以在對 應(yīng)的第二信標(biāo)周期期間從連接的第二無線設(shè)備接收多個第二信標(biāo)，同時繼續(xù)接收第一主信 標(biāo)的至少一部分。所述天線系統(tǒng)可以包括天線陣列或可控天線中的一種。當(dāng)?shù)谝恍艠?biāo)周期在與第二信標(biāo)周期不同時間發(fā)生時，所述收發(fā)器可以接收第一主 信標(biāo)和第二主信標(biāo)中的每一個。當(dāng)?shù)谝恍艠?biāo)周期與第二信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述收發(fā)器 可以交替接收第一主信標(biāo)和第二主信標(biāo)。所述收發(fā)器可以響應(yīng)于所接收的第一信標(biāo)將多個第一響應(yīng)信標(biāo)發(fā)送到連接的第 一無線設(shè)備，并且響應(yīng)于所接收的第二信標(biāo)將多個第二響應(yīng)信標(biāo)發(fā)送到連接的第二無線設(shè) 備。在天線系統(tǒng)掃描所述天線扇區(qū)的同時，不能發(fā)送第一響應(yīng)信標(biāo)。當(dāng)發(fā)送第一響應(yīng)信標(biāo)
6與第二信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述收發(fā)器可以交替發(fā)送第一響應(yīng)信標(biāo)和接收第二信標(biāo)。當(dāng) 發(fā)送第二響應(yīng)信標(biāo)與第一信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述收發(fā)器可以交替發(fā)送第二響應(yīng)信標(biāo)和 接收第一信標(biāo)。根據(jù)代表性實施例，提供一種使次級無線設(shè)備能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)多個主無線 設(shè)備的方法，其中次級無線設(shè)備和主無線設(shè)備的激活時間表是不同步的。該方法包括從第 一天線扇區(qū)中的第一主無線設(shè)備接收第一主信標(biāo)，并且將第一次級信標(biāo)發(fā)送到第一主無線 設(shè)備作為響應(yīng)；跳過從第一主無線設(shè)備接收第一主信標(biāo)；以及在跳過接收第一主信標(biāo)的同 時，掃描其他天線扇區(qū)并監(jiān)聽附加的主信標(biāo)。該方法還包括從第二天線扇區(qū)中的第二主無 線設(shè)備接收初始第二主信標(biāo)，同時掃描所述天線扇區(qū)并且將初始第二次級信標(biāo)發(fā)送到第二 主無線設(shè)備作為響應(yīng)；以及除從第一主無線設(shè)備接收第一主信標(biāo)并且將第一次級信標(biāo)發(fā)送 到第一主無線設(shè)備作為響應(yīng)之外，從第二主無線設(shè)備接收第二主信標(biāo)，并且將次級信標(biāo)發(fā) 送到第二主無線設(shè)備作為響應(yīng)。在第一時間周期期間可以接收第一主信標(biāo)，并且在第二時間周期期間可以接收第 二主信標(biāo)。當(dāng)?shù)谝粫r間周期與第二時間周期沖突時，所述方法進一步包括交替接收第一主 信標(biāo)和第二主信標(biāo)。


圖1是常規(guī)無線通信網(wǎng)絡(luò)的框圖。圖2是根據(jù)各種實施例的在無線網(wǎng)絡(luò)中與第二設(shè)備通信的代表性主設(shè)備的框圖。圖3是根據(jù)各種實施例的代表性無線設(shè)備的功能框圖。圖4A-4C是根據(jù)實施例的無線設(shè)備的信標(biāo)周期的框圖。圖5根據(jù)各種實施例的無線設(shè)備發(fā)現(xiàn)過程的流程圖。
具體實施例方式在下面的詳細(xì)描述中，為了解釋而非限制的目的，提出了公開特定細(xì)節(jié)的實例性 實施例，以便提供對根據(jù)本發(fā)明的教義的實施例的全面理解。然而，已經(jīng)受益于本公開的本 領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚脫離本文所公開的特定細(xì)節(jié)的根據(jù)本教義的其他實施例保持處在所 附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。而且，公知設(shè)備和方法的描述可以省略，以免混淆所述實例性實施例 的描述。這樣的方法和設(shè)備明確地處于本教義的范圍內(nèi)。在各種實施例中，一種協(xié)議用于控制在無線網(wǎng)絡(luò)(比如WLAN或WPAN)中通過無 線設(shè)備的定向天線發(fā)送和接收的信標(biāo)。該協(xié)議為無線設(shè)備提供在使用定向天線的WLAN或 WPAN中以協(xié)調(diào)的方式傳輸信標(biāo)的能力。因此，所述無線設(shè)備能夠經(jīng)由信標(biāo)直接或間接地交 換信息以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)傳送和其他通信，而不必事先協(xié)調(diào)無線設(shè)備的天線方向性或 時間同步性。圖2是根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的代表性無線網(wǎng)絡(luò)200的框圖，該代表性無線網(wǎng)絡(luò)可 以是WLAN、WPAN等等。無線網(wǎng)絡(luò)200的每個代表性無線設(shè)備210、220、230通過定向天線發(fā) 射并接收信標(biāo)。例如，每個無線設(shè)備210、220、230可以使用射束切換天線或控制天線，以便 通過射束掃描/切換覆蓋廣闊的區(qū)域。然而，無線設(shè)備210、220、230之中射束掃描過程中 缺乏協(xié)調(diào)可能造成隱藏節(jié)點問題，從而顯著地分割了網(wǎng)絡(luò)，否則該網(wǎng)絡(luò)將連接良好。
在圖2中，無線設(shè)備210和230表示主設(shè)備，而無線設(shè)備220表示次級無線設(shè)備。 為了討論的目的，主設(shè)備與次級設(shè)備之間的區(qū)別在于，主設(shè)備(例如無線設(shè)備210、230)在 網(wǎng)絡(luò)200上通過發(fā)送信標(biāo)(由代表天線扇區(qū)的陰影區(qū)域A、B、C和D表示)發(fā)起通信。次級 設(shè)備(例如無線設(shè)備220)接收主設(shè)備信標(biāo)并對此作出響應(yīng)。代表性主設(shè)備210和230可 以例如是網(wǎng)絡(luò)接入點，而代表性次級設(shè)備220可以包括被配置為通過無線網(wǎng)絡(luò)200通信的 任何類型的設(shè)備，比如如上所述的個人計算機、數(shù)字電視機、數(shù)碼相機和PDA等等。無線設(shè)備210、220和230的位置和方向不是彼此先驗地知道的。因此，例如在通 電(或進入網(wǎng)絡(luò)200)后，無線設(shè)備210例如不知道其他設(shè)備(例如無線設(shè)備220)的位置或 其天線指向哪個方向以建立與其他設(shè)備的通信。當(dāng)主設(shè)備210在掃描了一段時間(例如， 一個超幀)之后沒有接收到信標(biāo)時，它試圖通過在其每一個射束或天線扇區(qū)中發(fā)送信標(biāo)來 發(fā)現(xiàn)其他無線設(shè)備。為了討論的目的，圖2描繪了如具有四個天線扇區(qū)的無線設(shè)備210、以 及無線設(shè)備220和230。應(yīng)當(dāng)理解，這些設(shè)備中的每一個可以具有任意數(shù)量的天線扇區(qū)，而 不脫離各種實施例的精神和范圍。而且，無線設(shè)備210、220和230不需要知道其他設(shè)備的 天線扇區(qū)的數(shù)量或位置。無線設(shè)備210在由陰影扇形區(qū)域A-D表示的所有四個其射束中發(fā)送信標(biāo)。無線設(shè) 備220隨后通電(或另外進入網(wǎng)絡(luò)200)并且開始掃描其對應(yīng)的天線扇區(qū)A-D。因為無線 設(shè)備210正主動地發(fā)送信標(biāo)，所以無線設(shè)備220在其天線扇區(qū)C中接收由無線設(shè)備210在 其天線扇區(qū)A中發(fā)送的主信標(biāo)。無線設(shè)備220通過在相對方向?qū)⒋渭壭艠?biāo)發(fā)送到無線設(shè)備 210而作出響應(yīng)，從而連接無線設(shè)備210。當(dāng)無線設(shè)備230通電(或另外進入網(wǎng)絡(luò)200)時，它也開始掃描其對應(yīng)的扇區(qū)A_D。 無線設(shè)備230例如由于路徑損耗、低信號強度、信號干擾、障礙物等等原因不能接收(聽到) 從無線設(shè)備210發(fā)送的主信標(biāo)。因此，無線設(shè)備230將在其所有四個天線扇區(qū)A-D中開始 發(fā)送它自己的主信標(biāo)。然而，在常規(guī)系統(tǒng)中，更接近無線設(shè)備230的無線設(shè)備220將不會聽 到從無線設(shè)備230發(fā)送的主信標(biāo)，因為無線設(shè)備220的天線定位在遠(yuǎn)離無線設(shè)備230的相 對方向上(例如，在無線設(shè)備220的扇區(qū)C中)。結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)200被分割，因為無線設(shè)備230 不能與無線設(shè)備210和/或220進行通信。為了避免分割網(wǎng)絡(luò)200，，無線設(shè)備220執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實施例的發(fā)現(xiàn)算法，其 使得無線設(shè)備230在與無線設(shè)備210和220建立通信會話之后能夠連接無線設(shè)備210和 220。更特別地，無線設(shè)備220跳過將其次級信標(biāo)傳輸?shù)綗o線設(shè)備210以便監(jiān)聽并接收來自 新主設(shè)備(例如，無線設(shè)備230)的信標(biāo)。無線設(shè)備220將發(fā)送響應(yīng)的次級信標(biāo)到任何新主 設(shè)備，并且在必要時交替進行在不同天線扇區(qū)中發(fā)射次級信標(biāo)以避免與利用無線設(shè)備210 發(fā)送/接收信標(biāo)沖突。圖3是代表性次級無線設(shè)備220的功能框圖，根據(jù)各種實施例，該代表性次級無線 設(shè)備被配置為通過無線網(wǎng)絡(luò)200與代表性主無線設(shè)備210和230進行通信。盡管詳細(xì)示出 并討論了無線設(shè)備220，但是應(yīng)當(dāng)理解，無線設(shè)備210和230以大致與無線設(shè)備220相同的 方式被配置和運行。還應(yīng)當(dāng)理解，每一個無線設(shè)備210、220、230可以充當(dāng)主設(shè)備或次級設(shè) 備，這依賴于其配置和/或哪個設(shè)備正在發(fā)送主信標(biāo)以便發(fā)現(xiàn)其他無線設(shè)備。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，圖3所示的各種“部分”中的一個或多個可以使用軟 件控制的微處理器、硬接線的邏輯電路或其組合來物理地實現(xiàn)。而且，盡管為了解釋的目的圖3中所示部分被功能地分隔，但是它們可以以任何物理實現(xiàn)方式被不同地組合。無線設(shè)備220包括收發(fā)器224、處理器226、存儲器2 和天線系統(tǒng)222。收發(fā)器 224包括接收器223和發(fā)射器225，并且為無線設(shè)備220提供根據(jù)適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)協(xié)議通過無線 通信網(wǎng)絡(luò)200與其他無線設(shè)備(比如無線設(shè)備210和230)通信的功能。處理器2 被配置為結(jié)合存儲器2 執(zhí)行包括本文所描述的實施例的發(fā)現(xiàn)算法的 一個或多個軟件算法，從而提供無線設(shè)備220的所述功能。所述發(fā)現(xiàn)算法可以例如是在媒 體接入控制(MAC)層中實現(xiàn)的天線系統(tǒng)222的軟件控制。處理器2 可以包括它自己的存 儲器(例如，非易失性存儲器)以便存儲允許它執(zhí)行本文所討論的無線設(shè)備220的各種功 能的可執(zhí)行軟件代碼?？商娲?，所述可執(zhí)行代碼可以存儲在存儲器228內(nèi)的指定存儲位 置中。在圖3中，天線系統(tǒng)222包括定向天線系統(tǒng)，其為主設(shè)備220提供從用于在多個方 向與其他無線設(shè)備通信的多個天線射束進行選擇的能力。例如天線系統(tǒng)222可以包括多個 天線，每個天線對應(yīng)于一個天線射束，或者天線系統(tǒng)222可以包括可控天線或可以組合多 個不同的天線元件以在不同方向形成射束的天線陣列。天線系統(tǒng)222操作對應(yīng)于天線系統(tǒng)22可以指向的方向的各種扇區(qū)。例如，第k個 無線設(shè)備具有在Mk個方向和扇區(qū)中發(fā)射和接收信號的能力。如上所述，這些扇區(qū)可以使用 在天線系統(tǒng)222的Mk個定向天線之中選擇的扇區(qū)化的天線生成，或可以使用天線系統(tǒng)222 的自適應(yīng)天線陣列虛擬地形成。如先前所述，不同設(shè)備(例如主設(shè)備210、230和次級設(shè)備220)可以具有不同數(shù)量 和分布的天線扇區(qū)，并且不必所有方向被一個設(shè)備的各個扇區(qū)覆蓋。例如，圖2描繪了一個 實例，其中無線設(shè)備220的天線系統(tǒng)222定義了四個天線扇區(qū)，即扇區(qū)A、B、C和D。為了簡 化說明的目的，代表性扇區(qū)A-D均勻地分布在圍繞無線設(shè)備220 (以及無線設(shè)備210和230) 的四個扇形體(quadrant)中，并且以二維進行描繪。實際的扇區(qū)可能具有在三維中擴展的 不同的和/或重疊的覆蓋范圍。而且，在所描繪的說明性配置中，無線設(shè)備210和/或230 可以包括指向無線設(shè)備220所處的一個扇區(qū)的固定的定向天線。圖4A、4B和4C是工作時間線410、420和430的框圖，其分別對應(yīng)于由無線設(shè)備 210,220和230發(fā)送和/或接收的信號。每個時間線表示根據(jù)各實施例的對應(yīng)超幀(未示 出)的一個信標(biāo)周期。每個時間線410-430包括在信標(biāo)周期內(nèi)的一系列連續(xù)塊或時隙，該信標(biāo)周期表示 與信標(biāo)過程相關(guān)聯(lián)的固定時間周期。例如，時間線410示出具有對應(yīng)于無線設(shè)備210的天 線扇區(qū)A-D的四個信標(biāo)時隙(時隙A-D)的信標(biāo)周期。所述陰影信標(biāo)時隙指示其中主動發(fā) 射主信標(biāo)的主信標(biāo)時隙。由虛線表示的主信標(biāo)時隙A-D表示如無線設(shè)備210的對應(yīng)主信標(biāo) 中指定的用于對應(yīng)扇區(qū)的次級/響應(yīng)的信標(biāo)時隙。主信標(biāo)時隙和次級信標(biāo)時隙的布置可以 例如如在上述由 Richard Chen 禾口 Chun—Ting Chou 的標(biāo)題為 “Apparatus and Method for Enabling Discovery of Wireless Devices”的美國臨時中請中所描述的那樣進行改變， 該臨時申請的主題通過引用合并于此。然而，所述實施例被限于該公開。同樣，時間線430 示出具有對應(yīng)于無線設(shè)備230的天線扇區(qū)A-D的主和次級信標(biāo)時隙A-D的信標(biāo)周期。時間 線420示出單獨的信標(biāo)時隙，在該信標(biāo)時隙中無線設(shè)備220將響應(yīng)的信標(biāo)發(fā)送到每一個無 線設(shè)備210和230。
所述時隙可以改變尺寸，而不脫離所述實施例的精神和范圍。例如，每個超幀的時 隙數(shù)量或每個時隙的時間長度可以被配置為針對任何特定情況提供獨特的益處或滿足各 種設(shè)計要求。而且，在無線設(shè)備210、220和230之間，天線的方向性和信標(biāo)周期未被預(yù)協(xié)調(diào) 或另外同步。向下指向的虛線箭頭表示由主無線設(shè)備210和230發(fā)送到次級無線設(shè)備220的主 信標(biāo)。向上指向的虛線箭頭表示由第二無線設(shè)備220發(fā)送到主無線設(shè)備210和230的響應(yīng) 的次級信標(biāo)。如上述結(jié)合圖2所討論的，由于無線設(shè)備的相對位置，無線設(shè)備210僅僅能夠 與天線扇區(qū)A中的無線設(shè)備220進行通信。因此，所述虛線箭頭示出無線設(shè)備210僅僅在 時間線410的扇區(qū)A中發(fā)送主信標(biāo)并接收次級信標(biāo)。同樣，由于無線設(shè)備的相對位置，無線 設(shè)備230僅僅能夠與天線扇區(qū)C中的無線設(shè)備220進行通信。因此，所述虛線箭頭示出無 線設(shè)備230僅僅在時間線430的扇區(qū)C中發(fā)送主信標(biāo)并接收次級信標(biāo)。因為無線設(shè)備210、220和230是不同步的，所以用于交換信標(biāo)的時間周期可以或 不可以重疊。例如，圖4A描繪了定時擬訂的場景，從而使得由無線設(shè)備210(時間線410) 和無線設(shè)備230(時間線430)發(fā)送的主信標(biāo)不會彼此干擾并且不會與由無線設(shè)備220(時 間線420)發(fā)送的相應(yīng)次級信標(biāo)相互干擾。換言之，在無線設(shè)備210在其天線扇區(qū)A中發(fā)送 /接收主信標(biāo)和次級信標(biāo)的時間不與無線設(shè)備230在其天線扇區(qū)C中發(fā)送/接收主信標(biāo)和 次級信標(biāo)的時間重疊。因此，無線設(shè)備220不需要調(diào)節(jié)其定時。相反地，圖4B描繪了發(fā)送主信標(biāo)和接收次級信標(biāo)的定時完全重疊的場景。換言 之，無線設(shè)備210在其天線扇區(qū)A中發(fā)送/接收主信標(biāo)和次級信標(biāo)的時間與無線設(shè)備230 在其天線扇區(qū)C中發(fā)送/接收主信標(biāo)和次級信標(biāo)的時間相同。相似地，圖4C描繪了發(fā)送主 信標(biāo)和接收次級信標(biāo)的定時部分重疊的場景。換言之，無線設(shè)備210在其天線扇區(qū)A中接 收次級信標(biāo)的時間與無線設(shè)備230在其天線扇區(qū)C中發(fā)送主信標(biāo)的時間相同。因此，響應(yīng) 于圖4B和4C的場景，次級無線設(shè)備220必須在所述主無線設(shè)備之間進行協(xié)調(diào)以便在如下 所討論的無線設(shè)備230已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并且連接到無線設(shè)備210和220之后維持網(wǎng)絡(luò)200上的 通信并且避免分割。圖5是示出根據(jù)實施例的用于發(fā)現(xiàn)隱藏的節(jié)點并協(xié)調(diào)使用定向天線發(fā)射和接收 信標(biāo)的過程的流程圖。圖5的過程步驟將部分地參照圖4A-4C的時間線410-430來討論。在步驟S510中，無線設(shè)備220例如通過通電進入網(wǎng)絡(luò)200。假設(shè)無線設(shè)備210已 經(jīng)接通并且正在時隙A-D(例如，圖4A的)對應(yīng)的每一個天線扇區(qū)A-D中在時隙A-D中發(fā)射 主信標(biāo)。對應(yīng)地在步驟S512中，無線設(shè)備220掃描它的所有扇區(qū)A-D，監(jiān)聽信標(biāo)周期時隙中 的主信標(biāo)。由主無線設(shè)備210發(fā)射的每個信標(biāo)包括比如信標(biāo)時隙的數(shù)量、位置和/或?qū)?yīng) 的扇區(qū)數(shù)量之類的信息，在該信標(biāo)時隙中接收次級無線設(shè)備應(yīng)當(dāng)發(fā)送響應(yīng)的次級信標(biāo)。在 實施例中，主信標(biāo)和次級信標(biāo)的交換可以根據(jù)上述由Richard Chen和Chun-Ting Chou的 標(biāo)題為"Apparatus andMethod for Enabling Discovery of Wireless Devices，，白勺美 15 臨時申請來實現(xiàn)，該臨時申請的主題通過引用合并于此。當(dāng)無線設(shè)備220沒有接收到主信標(biāo)(步驟S514 否)時，它繼續(xù)掃描所有天線扇 區(qū)，重復(fù)步驟S512。當(dāng)無線設(shè)備220檢測到主信標(biāo)(步驟S514:是)時，在步驟S516中發(fā) 射響應(yīng)的次級信標(biāo)。該次級信標(biāo)在指向無線設(shè)備210的無線設(shè)備220的天線扇區(qū)(例如， 扇區(qū)C)中發(fā)射。無線設(shè)備220因此與無線設(shè)備210連接，并且隨后在步驟S518中無線設(shè)CN 102106117 A
說明書
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備210和220繼續(xù)交換信標(biāo)，從而維持這兩個設(shè)備之間的通信會話。
在步驟A520中，無線設(shè)備220跳過從無線設(shè)備210接收主信標(biāo)和/或?qū)⒋渭壭艠?biāo) 發(fā)射到無線設(shè)備210。這使得無線設(shè)備220能夠在步驟S522中掃描其所有天線扇區(qū)并且監(jiān) 聽其他信標(biāo)，比如來自無線設(shè)備230的主信標(biāo)。無線設(shè)備220跳過接收/發(fā)射信標(biāo)的定時可 以改變。所述無線設(shè)備可以以例如根據(jù)預(yù)定的時間表設(shè)置的規(guī)則的或周期性間隔跳過接收 /發(fā)射信標(biāo)，或所述無線設(shè)備可以不規(guī)則地或隨機地跳過接收/發(fā)射信標(biāo)。例如，無線設(shè)備 220可以跳過接收每隔一個的信標(biāo)(并且因此發(fā)射每隔一個的響應(yīng)的信標(biāo))以掃描其他天 線扇區(qū)。可替代地，無線設(shè)備220可以跳過接收每個號碼的信標(biāo)(例如每個第二、第三、第 五十等信標(biāo))，這依賴于期望無線設(shè)備220檢查其他無線設(shè)備的頻度。而且，無線設(shè)備220 跳過接收/發(fā)射信標(biāo)的定時可以依賴于它所連接的主無線設(shè)備的數(shù)量而變化。例如，如果 無線設(shè)備220已經(jīng)與兩個主無線設(shè)備相關(guān)聯(lián)，則它必須相對于這兩個主無線設(shè)備周期性地 跳過接收/發(fā)射信標(biāo)，以便在步驟S522中掃描其天線扇區(qū)。這可以導(dǎo)致虛線設(shè)備220與兩 個主無線設(shè)備交換信標(biāo)的頻度較低。在步驟S5M中，無線設(shè)備220確定它是否已經(jīng)接收到新信標(biāo)(例如，來自無線設(shè) 備210之外的其他無線設(shè)備的信標(biāo))。當(dāng)它沒有接收到新信標(biāo)(S524 否)時，無線設(shè)備220 返回步驟S518，繼續(xù)與無線設(shè)備210交換信標(biāo)并在步驟S518和S520中周期性地或隨機地 跳過信標(biāo)交換。當(dāng)無線設(shè)備220接收到新信標(biāo)(例如來自無線設(shè)備230的主信標(biāo))(步驟 S5M:是)時，在步驟它在接收到新信標(biāo)的天線扇區(qū)中發(fā)射響應(yīng)的信標(biāo)。在這一點上，無線設(shè)備220基于新信標(biāo)的定時和包含在該信標(biāo)中的信息得知了關(guān) 于與無線設(shè)備230通信的信息。無線設(shè)備220因此知道了所述時間表，根據(jù)該時間表它必 須與無線設(shè)備230交換信標(biāo)。在步驟5 中，無線設(shè)備220將所述時間表與和無線設(shè)備210 進行信標(biāo)交換的原始時間表比較，并且確定這些時間表是否沖突。例如，圖4B和4C描繪了 信標(biāo)接收/發(fā)射時間表沖突的場景。如上所討論，圖4B示出無線設(shè)備220將不得不在相同 時間周期中從無線設(shè)備210和230 二者接收信標(biāo)并將響應(yīng)信標(biāo)發(fā)送到這兩個無線設(shè)備，并 且圖4C示出無線設(shè)備220將不得不在它從無線設(shè)備230接收信標(biāo)的相同時間周期中發(fā)射 響應(yīng)的信標(biāo)到無線設(shè)備210。這些場景產(chǎn)生了沖突，因為例如無線設(shè)備220不僅必須同時接 收/發(fā)射來自不同設(shè)備的信標(biāo)，而且它必須使得它的定向天線指向不同的方向。因此，當(dāng)無線設(shè)備220確定信標(biāo)交換之間存在沖突(步驟是)時，在步驟 S532中它繼續(xù)交替地與無線設(shè)備210和無線設(shè)備230進行信標(biāo)交換。例如，在圖4B所描 繪的說明性場景中，無線設(shè)備220跳過從無線設(shè)備210接收主信標(biāo)以從無線設(shè)備230接收 (并響應(yīng))主信標(biāo)，并且無線設(shè)備220跳過從無線設(shè)備230接收主信標(biāo)以從無線設(shè)備210接 收(并響應(yīng))主信標(biāo)。在圖4C所描繪的說明性場景中，無線設(shè)備220跳過將響應(yīng)信標(biāo)發(fā)送 到無線設(shè)備210以便從無線設(shè)備230接收(并響應(yīng))主信標(biāo)。跳過信標(biāo)發(fā)射/接收(例如，以避免定時沖突和/或周期性地掃描天線扇區(qū))將 不會影響無線設(shè)備之間的通信會話，只要在用于無線網(wǎng)絡(luò)200的預(yù)定時間幀設(shè)置內(nèi)實現(xiàn)成 功的信標(biāo)交換，該時間幀設(shè)置典型地是可調(diào)節(jié)的。當(dāng)不存在沖突(步驟否)時，在步 驟S530中無線設(shè)備220與無線設(shè)備210和230 二者交換信標(biāo)而不是在這些設(shè)備之間交替 進行。只要通信會話繼續(xù)進行(步驟S540 否)，無線設(shè)備220將返回到步驟S520并繼
11續(xù)規(guī)則地或隨機地跳過與所有相關(guān)聯(lián)的主無線設(shè)備(例如，無線設(shè)備210和230)的信標(biāo)交 換，當(dāng)檢測到新信標(biāo)時加入附加的無線設(shè)備。當(dāng)通信會話結(jié)束(步驟S540:是)時，所述過 程結(jié)束。在各種實施例中，無線設(shè)備220可以基于其他標(biāo)準(zhǔn)停止針對附加信標(biāo)的掃描。例 如，無線設(shè)備220可以被編程為一旦它已經(jīng)與預(yù)定數(shù)量的無線設(shè)備(例如四個無線設(shè)備或 每個天線扇區(qū)中一個)連接則終止扇區(qū)掃描。根據(jù)示范性實施例，相鄰無線設(shè)備(例如代表性無線設(shè)備210、220和230)例如為 了交換信息和/或瞄準(zhǔn)天線的目的能夠發(fā)現(xiàn)對方并且在沒有同步時間表的情況下交會。因 此，鄰近的無線設(shè)備(不管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))將良好地連接并且所述網(wǎng)絡(luò)將不會被分割。該方法 可以例如應(yīng)用于輔助使用定向天線的設(shè)備彼此定位。本文提供了用于說明目的的實例并且 這些實例不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制本說明書或后面的權(quán)利要求書的教義的范圍。盡管本文公開了優(yōu)選實施例，但是許多仍然處于本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)的變形是 可能的。這樣的變形對于審視了這里的說明書、附圖和權(quán)利要求的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員之 一來說將變得清楚。因此，本發(fā)明除了在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)之外不受限制。
權(quán)利要求
1.一種在使用定向天線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)隱藏的無線設(shè)備、阻止無線網(wǎng)絡(luò)的分割 的方法，該方法包括響應(yīng)于從第一無線設(shè)備接收的初始第一信標(biāo)連接位于第一天線扇區(qū)中的第一無線設(shè)備；在對應(yīng)的多個第一信標(biāo)周期期間從所連接的第一無線設(shè)備接收多個第一信標(biāo)；以及 在所述多個第一信標(biāo)周期的至少一個第一信標(biāo)周期期間掃描至少第二天線扇區(qū)以監(jiān) 聽來自第二天線扇區(qū)中第二無線設(shè)備的第二信標(biāo)，同時保持與第一無線設(shè)備連接， 其中在掃描至少第二天線扇區(qū)的同時第一信標(biāo)未被接收。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括響應(yīng)于所接收到的第一信標(biāo)將多個第一響應(yīng)信標(biāo)發(fā)送到所連接的第一無線設(shè)備， 其中在掃描至少第二天線扇區(qū)的同時第一響應(yīng)信標(biāo)未被發(fā)送。
3.權(quán)利要求1的方法，進一步包括在掃描第二天線扇區(qū)的同時從第二無線設(shè)備接收初始第二信標(biāo)； 響應(yīng)于初始第二信標(biāo)連接第二無線設(shè)備；以及在對應(yīng)的多個第二信標(biāo)周期期間從所連接的第二無線設(shè)備接收多個第二信標(biāo)，并且繼 續(xù)接收所述多個第一信標(biāo)的至少一部分。
4.權(quán)利要求3的方法，其中當(dāng)?shù)谝恍艠?biāo)周期在與第二信標(biāo)周期不同時間發(fā)生時，所述 方法進一步包括接收第一信標(biāo)和第二信標(biāo)中的每一個。
5.權(quán)利要求3的方法，其中當(dāng)?shù)谝恍艠?biāo)周期在與第二信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述方法 進一步包括交替接收第一信標(biāo)和第二信標(biāo)。
6.權(quán)利要求3的方法，進一步包括響應(yīng)于所接收到的第二信標(biāo)將多個第二響應(yīng)信標(biāo)發(fā)送到所連接的第二無線設(shè)備。
7.權(quán)利要求6的方法，其中當(dāng)發(fā)送第一響應(yīng)信標(biāo)與第二信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述方 法進一步包括交替發(fā)送第一響應(yīng)信標(biāo)和接收第二信標(biāo)。
8.權(quán)利要求6的方法，其中當(dāng)發(fā)送第二響應(yīng)信標(biāo)與第一信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述方 法進一步包括交替發(fā)送第二響應(yīng)信標(biāo)和接收第一信標(biāo)。
9.權(quán)利要求3的方法，進一步包括在所述多個第一信標(biāo)周期的一個第一信標(biāo)周期和所述多個第二信標(biāo)周期的一個第二 信標(biāo)周期期間掃描至少第三天線扇區(qū)以監(jiān)聽第三主信標(biāo)，同時保持與第一無線設(shè)備和第二 無線設(shè)備的連接，其中在第三天線扇區(qū)被掃描的同時，第一信標(biāo)和第二信標(biāo)未被接收。
10.權(quán)利要求3的方法，其中掃描第二天線扇區(qū)包括掃描定向天線系統(tǒng)的射束。
11.一種被配置為通過無線網(wǎng)絡(luò)與多個無線設(shè)備通信的裝置，其中該裝置初始地與位 于多個天線扇區(qū)的第一天線扇區(qū)中的第一無線設(shè)備連接，該裝置包括定向天線系統(tǒng)，其被配置為在所述多個天線扇區(qū)中通過無線網(wǎng)絡(luò)通信；收發(fā)器，其被配置為在對應(yīng)的多個第一信標(biāo)周期期間經(jīng)由天線系統(tǒng)從連接的第一無線 設(shè)備接收多個第一信標(biāo)；處理器，其被配置為控制天線系統(tǒng)以便在所述多個第一信標(biāo)周期的至少一個第一信標(biāo) 周期期間掃描所述多個天線扇區(qū)的至少第二天線扇區(qū)，從而監(jiān)聽來自所述多個無線設(shè)備的 信標(biāo)，其中在定向天線系統(tǒng)掃描的同時，第一信標(biāo)未被接收，并且所述裝置保持與第一無線 設(shè)備連接。
12.權(quán)利要求11的裝置，其中在天線系統(tǒng)正在掃描的同時，所述收發(fā)器從位于第二天 線扇區(qū)的第二無線設(shè)備接收初始的第二信標(biāo)，從而使得所述裝置能夠與第二無線設(shè)備連 接；并且其中所述收發(fā)器在對應(yīng)的多個第二信標(biāo)周期期間從連接的第二無線設(shè)備接收多個第 二信標(biāo)，并且繼續(xù)接收多個第一主信標(biāo)的至少一部分。
13.權(quán)利要求12的裝置，其中所述天線系統(tǒng)包括天線陣列或可控天線中的一種。
14.權(quán)利要求12的裝置，其中當(dāng)?shù)谝恍艠?biāo)周期在與第二信標(biāo)周期不同時間發(fā)生時，所 述收發(fā)器接收第一主信標(biāo)和第二主信標(biāo)中的每一個。
15.權(quán)利要求12的裝置，其中當(dāng)?shù)谝恍艠?biāo)周期與第二信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述收發(fā) 器交替接收第一主信標(biāo)和第二主信標(biāo)。
16.權(quán)利要求12的裝置，其中所述收發(fā)器響應(yīng)于所接收的第一信標(biāo)將多個第一響應(yīng)信 標(biāo)發(fā)送到連接的第一無線設(shè)備，以及響應(yīng)于所接收的第二信標(biāo)將多個第二響應(yīng)信標(biāo)發(fā)送到 連接的第二無線設(shè)備；并且其中在天線系統(tǒng)掃描所述天線扇區(qū)的同時，第一響應(yīng)信標(biāo)未被發(fā)送。
17.權(quán)利要求16的裝置，其中當(dāng)發(fā)送第一響應(yīng)信標(biāo)與第二信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述 收發(fā)器交替發(fā)送第一響應(yīng)信標(biāo)和接收第二信標(biāo)。
18.權(quán)利要求16的裝置，其中當(dāng)發(fā)送第二響應(yīng)信標(biāo)與第一信標(biāo)周期同時發(fā)生時，所述 收發(fā)器交替發(fā)送第二響應(yīng)信標(biāo)和接收第一信標(biāo)。
19.一種使得次級無線設(shè)備能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)多個主無線設(shè)備的方法，其中次級 無線設(shè)備和主無線設(shè)備的激活時間表是不同步的，該方法包括從第一天線扇區(qū)中的第一主無線設(shè)備接收第一主信標(biāo)，并且將第一次級信標(biāo)發(fā)送到第 一主無線設(shè)備作為響應(yīng)；跳過從第一主無線設(shè)備接收第一主信標(biāo)；在跳過接收第一主信標(biāo)的同時，掃描其他天線扇區(qū)并監(jiān)聽附加的主信標(biāo)；從第二天線扇區(qū)中的第二主無線設(shè)備接收初始第二主信標(biāo)，同時掃描所述天線扇區(qū)并 且將初始第二次級信標(biāo)發(fā)送到第二主無線設(shè)備作為響應(yīng)；以及從第二主無線設(shè)備接收第二主信標(biāo)，并且將次級信標(biāo)發(fā)送到第二主無線設(shè)備作為響 應(yīng)，另外從第一主無線設(shè)備接收第一主信標(biāo)并且將第一次級信標(biāo)發(fā)送到第一主無線設(shè)備作 為響應(yīng)。
20.權(quán)利要求19的方法，其中在第一時間周期接收第一主信標(biāo)，以及在第二時間周期 接收第二主信標(biāo)；并且其中當(dāng)?shù)谝粫r間周期與第二時間周期沖突時，所述方法進一步包括交替接收第一主信標(biāo)和第二主信標(biāo)。
全文摘要
一種方法和裝置，其在使用定向天線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)隱藏的無線設(shè)備，防止無線網(wǎng)絡(luò)的分割。位于第一天線扇區(qū)中的第一無線設(shè)備響應(yīng)于初始的第一信標(biāo)而被連接。第一信標(biāo)是在對應(yīng)的第一信標(biāo)周期期間從連接的第一無線設(shè)備接收的。在至少一個第一信標(biāo)周期期間掃描至少第二天線扇區(qū)以監(jiān)聽來自第二天線扇區(qū)中的第二無線設(shè)備的第二信標(biāo)，同時保持與第一無線設(shè)備連接。在掃描第二天線扇區(qū)的同時，第一信標(biāo)未被接收。第二無線設(shè)備響應(yīng)于初始第二信標(biāo)而被連接。隨后，在對應(yīng)的第二信標(biāo)周期期間從所連接的第二無線設(shè)備接收第二信標(biāo)，并且在對應(yīng)的第一信標(biāo)周期期間接收第一信標(biāo)。
文檔編號H04L12/28GK102106117SQ200880124950
公開日2011年6月22日 申請日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月16日
發(fā)明者R·陳, 周俊廷, 翟虹強 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司