用于低功率無線網(wǎng)絡(luò)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實施例是在無線通信領(lǐng)域。更具體地說，實施例是在無線傳送器與接收器之間的 通信協(xié)議領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 本發(fā)明的第一方面在于一種方法，包括：由物理層邏輯生成前導(dǎo)碼，所述前導(dǎo)碼在 所述前導(dǎo)碼中的信號字段之前包括短訓(xùn)練序列和長訓(xùn)練序列以訓(xùn)練天線用于單個流；其中 所述信號字段便于從如下帶寬中選擇：20兆赫除以整數(shù)、40兆赫除以整數(shù)、80兆赫除以整 數(shù)和160兆赫除以整數(shù)；接收由媒體訪問控制子層邏輯生成的幀；以及由所述物理層邏輯 用所述前導(dǎo)碼封裝所述幀。
[0003] 本發(fā)明的第二方面在于一種裝置，包括：存儲器；與所述存儲器耦合的數(shù)據(jù)單元 構(gòu)建器，用于生成前導(dǎo)碼，所述前導(dǎo)碼在所述前導(dǎo)碼中的信號字段之前包括短訓(xùn)練序列和 長訓(xùn)練序列以訓(xùn)練天線用于單個流；其中所述信號字段便于從如下帶寬中選擇：20兆赫除 以整數(shù)、40兆赫除以整數(shù)、80兆赫除以整數(shù)和160兆赫除以整數(shù)；接收由媒體訪問控制子層 邏輯生成的幀；以及用所述前導(dǎo)碼封裝所述幀。
[0004] 本發(fā)明的第三方面在于一種系統(tǒng)，包括：與所述存儲器耦合的數(shù)據(jù)單元構(gòu)建器，以 生成前導(dǎo)碼，所述前導(dǎo)碼在所述前導(dǎo)碼中的信號字段之前包括短訓(xùn)練序列和長訓(xùn)練序列以 訓(xùn)練天線用于單個流；其中所述信號字段便于從如下帶寬中選擇：20兆赫除以整數(shù)、40兆 赫除以整數(shù)、80兆赫除以整數(shù)和160兆赫除以整數(shù)；接收由媒體訪問控制子層邏輯生成的 幀；以及用所述前導(dǎo)碼封裝所述幀；傳送器，與所述數(shù)據(jù)單元構(gòu)建器耦合并包括天線陣列 以傳送來自所述數(shù)據(jù)單元構(gòu)建器的所述幀。
【附圖說明】
[0005] 圖1描繪了包括多個通信裝置（其中包含多個固定或移動通信裝置）的示例無線 網(wǎng)絡(luò)的實施例，
[0006] 圖1A描繪了用于在無線通信裝置之間建立通信的前導(dǎo)碼的實施例；
[0007] 圖1B描繪了用于在無線通信裝置之間建立通信的前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)的備選實施例；
[0008] 圖1C描繪了信號字段的實施例；
[0009] 圖1D描繪了用于在無線通信裝置之間建立通信的具有保護(hù)機(jī)制的協(xié)議的實施 例；
[0010] 圖2描繪了在無線網(wǎng)絡(luò)中生成和傳送基于正交頻分復(fù)用（0FDM)的通信的設(shè)備的 實施例；
[0011] 圖3描繪了用于生成前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)（諸如在圖1A和1B中示出的前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)）的流 程圖的實施例；以及
[0012] 圖4A-4B描繪了用圖2中所示出的傳送器和接收器傳送和接收通信的流程圖的實 施例。
【具體實施方式】
[0013] 下面是附圖中描繪的新穎實施例的詳細(xì)描述。然而，提供的細(xì)節(jié)量不打算限制所 描述實施例的預(yù)期變型；相反，權(quán)利要求書和詳細(xì)描述要涵蓋落入由所附權(quán)利要求書所定 義的本示教的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效方案和備選。以下詳細(xì)描述設(shè)計成使這種實 施例對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是可理解的。
[0014] 實施例可包括在1GHz和更低頻帶操作的正交頻分復(fù)用（0FDM)系統(tǒng)。在許多實施 例中，物理層邏輯可實現(xiàn)具有新信號字段的新前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)。一些實施例例如可提供室內(nèi)和/ 或室外"智能"電網(wǎng)和傳感器服務(wù)。例如，一些實施例可提供傳感器以計量具體區(qū)域內(nèi)一個 或多個家庭的電、水、燃?xì)夂?或其它公用事業(yè)的使用情況，并以無線方式向儀表子站傳送 這些服務(wù)的使用情況。另外的實施例可將傳感器用于家庭保健、診所或醫(yī)院監(jiān)視保健相關(guān) 事件和患者的生命指征，諸如跌倒檢測、藥瓶監(jiān)視、重量監(jiān)視、睡眠室息、血糖水平、心率等。 相比在IEEE 802. lln/ac系統(tǒng)中提供的裝置，設(shè)計用于這種服務(wù)的實施例一般而言需要低 得多的數(shù)據(jù)速率和低得多（超低）的功耗。
[0015] -些實施例再用具有滿足這些較低數(shù)據(jù)速率和超低功耗要求的新特征的IEEE 802. lln/ac系統(tǒng)，以再用硬件實現(xiàn)并降低實現(xiàn)成本。在一些實施例中，新前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)可使用 來自IEEE 802. 1 lac和IEEE 802. 1 lag系統(tǒng)的短訓(xùn)練字段（STF)和長訓(xùn)練字段（LTF)，從而 降低實現(xiàn)成本。另外的實施例適合多個流。若干實施例未實現(xiàn)傳統(tǒng)訓(xùn)練字段和傳統(tǒng)簽名， 并且未實現(xiàn)多用戶多輸入多輸出（MHTO)。并且一些實施例采用射束形成。
[0016] 在1GHz和更低的頻帶中，可用帶寬受限制，由此使用20MHz、40MHz、80MHz和 160MHz的帶寬的IEEE 802. lln/ac類型系統(tǒng)在一些地理區(qū)域可能是不切實際的。在許多 實施例中，系統(tǒng)具有近似1MHz到10MHz的數(shù)量級的帶寬。在若干實施例中，802. lln/ac類 型系統(tǒng)可下調(diào)時鐘（down-clocked)以實現(xiàn)更低帶寬。例如，許多實施例按N下調(diào)時鐘，諸 如 20MHz 除以 N，其中 N 可取值 2、4、8、10 和 20(提供 10ΜΗζ、5ΜΗζ、2· 5MHz、2MHz 和 1MHz 的 帶寬操作）。另外的實施例按N下調(diào)時鐘，諸如160MHz除以N，其中N可取值10、20、40、80 和160(提供16MHz、8MHz、4MHz、2MHz和1MHz的帶寬操作）。在若干實施例中，帶寬還可基 于那些IEEE 802. llac系統(tǒng)的頻音計數(shù)（tone count)。在一些實施例中，頻音計數(shù)可與那 些IEEE 802. 1 lac系統(tǒng)相同。在其它實施例中，頻音計數(shù)可不同于那些IEEE 802. 1 lac系 統(tǒng)，例如移除了在較低帶寬不是不必要的頻音計數(shù)。
[0017] 前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)的實施例可實現(xiàn)新的信號字段llah-SIG。前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)可定義STF和 LTF以訓(xùn)練用于一個流操作的天線，之后是信號字段和數(shù)據(jù)有效載荷。在一些實施例中， 信號字段之前可以是保護(hù)間隔（GI)并且之后可以是附加 LTF以適應(yīng)附加多輸入多輸出 (ΜΙΜ0)流。其它實施例不包括附加 LTF，原因在于它們借助于單個流通信。
[0018] 本文描述的邏輯、模塊、裝置和接口可執(zhí)行可以用硬件和/或代碼實現(xiàn)的功能。硬 件和/或代碼可包括設(shè)計成實現(xiàn)該功能性的軟件、固件、微代碼、處理器、狀態(tài)機(jī)、芯片集或 它們的組合。
[0019] 實施例可便于無線通信。一些實施例可結(jié)合低功率無線通信，像藍(lán)牙?、無線局域 網(wǎng)（WLAN)、無線城域網(wǎng)（WMAN)、無線個域網(wǎng)（WPAN)、蜂窩網(wǎng)、電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE) IEEE 802. 11-2007、信息技術(shù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)-系統(tǒng)之間的電信和信息交換-局域和城域網(wǎng)-特 定要求-部分11 :無線LAN媒體訪問控制（MAC)和物理層（PHY)規(guī)范（http ://standards. ieee. org/getieee802/download/802. 11-2007. pdf)、網(wǎng)絡(luò)中的通信、消息傳遞系統(tǒng)和智能 裝置以便于這種裝置之間的交互。而且，一些無線實施例可包含單個天線，而其它實施例可 采用多個天線。
[0020] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1，示出了無線通信系統(tǒng)1000的實施例。無線通信系統(tǒng)1000包括有 線連接到或以無線方式連接到網(wǎng)絡(luò)1005的通信裝置1010。通信裝置1010可借助于網(wǎng)絡(luò) 1005與多個通信裝置1030、1050和1055以無線方式通信。通信裝置1010、1030、1050和 1055可包括傳感器、站、接入點、集線器、交換機(jī)、路由器、計算機(jī)、膝上型電腦、筆記本、蜂窩 電話、PDA(個人數(shù)字助理）或其它具有無線能力的裝置。由此，通信裝置可以是移動的或 固定的。例如，通信裝置1010可包括用于家庭鄰域內(nèi)水消耗的計量子站。鄰域內(nèi)的每個 家庭都可包括通信裝置，諸如通信裝置1030,并且通信裝置1030可與水計量使用情況儀表 (water meterusage meter)結(jié)合在一起或親合到水計量使用情況儀表。通信裝置1030可 周期性地發(fā)起與計量子站的通信以傳送與水使用情況相關(guān)的數(shù)據(jù)。而且，計量站或其它通 信裝置可周期性地發(fā)起與通信裝置1030的通信，以例如更新通信裝置1030的固件。在其 它實施例中，通信裝置1030可僅響應(yīng)于通信，并且可不包括發(fā)起通信的邏輯。
[0021] 在另外的實施例中，通信裝置1010可便于數(shù)據(jù)卸載。例如，作為低功率傳感器的 通信裝置可包含數(shù)據(jù)卸載方案以例如借助于Wi-Fi、其它通信裝置、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等通信，以便 減少等待例如訪問計量站時消耗的功耗和/或提高帶寬可用性。從傳感器（諸如計量站） 接收數(shù)據(jù)的通信裝置可包含數(shù)據(jù)卸載方案以例如借助于Wi-Fi、其它通信裝置、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等 通信，以便減少網(wǎng)絡(luò)1005的擁塞。
[0022] 網(wǎng)絡(luò)1005可表示數(shù)個網(wǎng)絡(luò)的互連。例如，網(wǎng)絡(luò)1005可與廣域網(wǎng)（諸如因特網(wǎng)或 內(nèi)聯(lián)網(wǎng)）耦合，并可互連借助于一個或多個集線器、路由器或交換機(jī)以有線方式或以無線 方式互連的本地裝置。在本實施例中，網(wǎng)絡(luò)1005以通信方式耦合通信裝置1010、1030、1050 和 1055。
[0023] 通信裝置1010和1030分別包括存儲器1011和1031以及媒體訪問控制（MAC)子 層邏輯1018和1038。存儲器1011、1031(諸如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（DRAM))可以存儲幀、 前導(dǎo)碼和前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)1014和1034或其部分。幀（也稱為MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（MPDU))以 及前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)1014和1034可在傳送裝置與接收裝置之間建立并保持同步通信。前導(dǎo)碼結(jié) 構(gòu)1014和1034還可確立通信格式和速率。具體地說，基于前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)1014和1034生成 或確定的前導(dǎo)碼例如可以訓(xùn)練天線陣列1024和1044以彼此通信，確立通信的調(diào)制和編碼 方案、通信的一個或多個帶寬、傳輸向量（TXvector)的長度、射束形成的應(yīng)用等。
[0024] MAC子層邏輯1018、1038可生成幀，并且物理層（PHY)邏輯1019、1039可生成物理 層數(shù)據(jù)單元（prou)。更具體地說，幀構(gòu)建器1012和1032可生成幀，并且數(shù)據(jù)單元構(gòu)建器 1013和1033可生成PPDU。數(shù)據(jù)單元構(gòu)建器1013和1033可通過封裝包括由幀構(gòu)建器1012 和1032生成的幀的有效載荷來生成PPDU。在本實施例中，數(shù)據(jù)單元構(gòu)建器1013和1033可 分別用基于前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)1014和1034的前導(dǎo)碼封裝幀，以對要通過一個或多個RF信道傳送 的有效載荷加前綴（prefix)。數(shù)據(jù)單元構(gòu)建器（諸如數(shù)據(jù)單元構(gòu)建器1013或1033)的功 能是將位組組合成構(gòu)成前導(dǎo)碼以及有效載荷的碼字或符號，因此符號可被轉(zhuǎn)換成信號以分 別借助于天線陣