用于具有频率复用的协议内的窄带通信的设备、系统和方法与流程

用于具有频率复用的协议内的窄带通信的设备、系统和方法
1.相关申请
2.此申请是于2019年3月27日提交的申请号为16/366,695的美国非临时申请的国际申请，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开一般地涉及无线网络，并且更具体地涉及扩展无线网络的范围。


背景技术：

4.常规的wlan设备可以通过多个信道建立通信连接，每个信道占用不同的频率带宽。为了提高带宽效率，已经开发出对可用信道进行频分以使得能够在同一信道上多用户多输入多输出(mu
‑
mimo)通信的无线标准。
5.图10是示出根据包括mu
‑
mimo通信的ieee 802.11ax标准的传输的图。图10示出了可以在具有大约20mhz带宽的信道上传输的常规分组。常规分组可以以传统前导码开始，后跟高效(he)前导码。随后，用于不同目的地的数据可以在不同的资源单元(ru)上传输，每个资源单元可以占用信道带宽的不同部分。正交频分多址调制用于在单独的ru上彼此并行传输不同的数据流。
6.虽然mu
‑
mimo能力可以更好地利用可用频谱，但任何扩展无线设备中的通信范围的能力都可以进一步提高无线网络的性能和/或支持无线网络的新应用。
附图说明
7.图1a至1e是根据实施例的系统和操作的图。
8.图2a至2c是根据实施例的传输和传输数据格式的图。
9.图3a是根据实施例的设备的框图。图3b是根据实施例的组合设备的框图。
10.图4a和4b是可以被包括在实施例中的调制和解调电路的框图。图4c是可以被包括在实施例中的传输电路的图。
11.图5是根据实施例的用于接入点设备(ap)的方法的流程图。
12.图6是根据另一实施例的ap的方法的流程图。
13.图7是根据另一实施例的设备的示意图。
14.图8是根据另一实施例的系统的图。
15.图9是根据另一实施例的系统的图。
16.图10是常规分组格式的图。
具体实施方式
17.根据实施例，无线通信设备可以在信道上传输具有第一前导码的分组数据，后跟在多个资源单元(ru)中的传输，这些资源单元可以是该信道的一部分。可以在ru之一中传输包括窄带前导码的窄带分组。
18.根据实施例，一个或多个数据流可以与窄带分组并行地在ru中传输。数据流不包括前导码并且可以用于与窄带分组的目的地不同的目的地。
19.根据实施例，ru上的传输可以根据正交频分多址(ofdma)调制。
20.在一些实施例中，窄带分组可以以比第一前导更高的功率谱密度(psd)来传输，并且因此达到更大的范围。
21.在一些实施例中，与跨全信道传输的数据相比，窄带分组中的数据能够实现处理增益。这种特征可以使窄带分组能够以更大的范围被接收。
22.图1a至1c是根据实施例的系统100和操作的一系列框图。系统100可以包括接入点设备(ap)102、第一站设备104
‑
0/1和第二站设备108。ap 102可以连接网络中的各种站设备(104
‑
0/1、108)。虽然设备被称为ap和站设备，但这不应被解释为暗示任何特定的网络拓扑或通信协议。
23.参照图1a，ap 102可以进行传输112
‑
0，其包括全频带前导码114，后跟在多个子频带中彼此并行传输的数据(116
‑
0到
‑
3)。子带传输(116
‑
0到
‑
3)可以发生在用于传输全频带前导码114的信道的不同部分。在一些实施例中，可以使用频率复用来将数据集划分为不同的子带传输(116
‑
0到
‑
3)。信道传输可以具有范围106。
24.仍然参考图1a，因为第一站设备104
‑
0/1在范围106内，所以第一站设备104
‑
0/1可以检测全频带前导码114并且接收传输112
‑
0。每个第一站设备(104
‑
0/1)可以解复用子带传输以接收其中发送的数据。在图1a中，第一站设备104
‑
0是子带传输116
‑
0的目的地，而第一站设备104
‑
1是子带传输116
‑
2的目的地。
25.如传输112
‑
1所表示的，在范围106之外不能检测和/或解码全频带前导码114。因此，第二站设备108不能成功地从ap 102接收传输112
‑
0。
26.如图1b所示，ap 102可以进行扩展范围传输118
‑
0。扩展范围传输118
‑
0可以包括全信道前导码114，后跟被包括在子带之一中的窄带分组120。窄带分组120可以包括用于将窄带分组用信号通知给接收设备的一部分(例如，前导码)。窄带分组120可以具有比全信道传输(例如，前导码114)更大的范围。这种更大的范围可能因各种原因而出现，包括但不限于：环境(即，相对于信道的其他部分，环境有利于该子带)、传输功率(即，窄带分组可以以比全信道前导码114更高的psd传输)或分组格式(即，窄带前导分组数据实现相对于全信道传输的处理增益)。
27.仍然参考图1b，如传输118
‑
1所表示的，超出范围106，无法检测或解码全信道前导码114(以及可能地其他子带中的一些)。然而，第二站设备108可能正在监测在其上传输窄带分组120的子带。由于窄带分组120的扩展范围，第二站设备108可以成功地接收和解码窄带分组120。应当理解，这样的操作可以在不使用全信道前导码114中的任何一个的情况下发生。
28.参考图1c，在从ap 102接收窄带分组120之后，第二站设备108可以发送窄带响应122。窄带响应122可以在与窄带分组120相同的子带中传输或者可以在某个其他窄带(即，小于用于全信道前导码114的信道的频带)中传输。
29.响应122可以具有比信道(例如，全频带)传输更大的范围，或者ap 102可以被配置为以更大范围接收信号。随后，ap 102可以接收响应122。根据响应122(或者通过与第二站设备108的进一步长距离握手)，ap 102和第二站设备108可以建立一个或多个窄带(例如，
子带)以用于通信。
30.参照图1d，框图示出了根据附加实施例的系统100和操作。系统100可以包括与图1a至1c的项目类似的项目，并且同样的项目由相同的附图标记表示。
31.在图1d中，ap 102可以进行传输124
‑
0，该传输包括全信道前导码114，后跟多个子带传输(116
‑
0、116
‑
2/3)中的数据，这些子带传输与窄带分组120并行。第一站设备104
‑
0/1可以被配置为检测全信道前导码114并且随后从子带116
‑
0和116
‑
2中提取数据值。
32.仍然参考图1d，如传输124
‑
1所表示的，全信道前导码114和子带传输(116
‑
0、116
‑
2/3)中的一个或全部在范围106之外不可检测/不可解码。然而，第二设备108可以被配置为监测在其上传输窄带分组120的子带。由于窄带分组120的扩展范围，因此第二站设备108可以成功地接收和解码窄带分组120。随后，第二站设备108可以发送响应，如参考图1c所描述的。
33.虽然实施例已经示出了其中可以使用单个子带来扩展传输范围的传输，但是其他实施例可以使用多于一个子带。这种布置在图1e中示出。
34.参照图1e，框图示出了根据附加实施例的系统100和操作。系统100可以包括与图1d的项目类似的项目，同样的项目由相同的附图标记表示。
35.图1e不同于图1d之处在于来自ap 102的传输124
‑
2可以包括不同子带中的多个窄带分组。在所示的特定示例中，可以跨不同子带传输两个窄带分组120
‑
0/1。如传输124
‑
3所表示的，全信道前导码114和子带传输(116
‑
0/2)中的一个或所有在范围106之外不可检测/不可解码。然而，第二站设备108
‑
0可以被配置为在与窄带分组120
‑
0相对应的子带上监测和接收数据，而第二站设备108
‑
1可以被配置为在与窄带分组120
‑
1相对应的子带上监测和接收数据。随后，第二站设备108
‑
0/1可以发送响应，如参考图1c所描述的。
36.虽然根据实施例的传输可以采用任何合适的形式，但现在将描述特定的传输结构。
37.图2a示出了根据实施例的传输212。可以理解，用于这种传输的数据可以作为数据存储在缓冲器电路等中，随后被调制到信道和子带中，如图所示。类似地，至少窄带分组部分(例如，220)可以被解调并作为数据存储在缓冲器电路等中。因此，传输不应被解释为仅限于无形信号。
38.仍然参考图2a，传输212可以包括全信道前导码214，后跟窄带分组220。全信道前导码214可以跨信道215传输，信道215从某个基频(f_base)扩展某个带宽量(bw)。根据实施例，bw可以是至少20mhz。全信道前导码214可以包括第一部分214
‑
0和第二部分214
‑
1。这样的不同的部分214
‑
0/1可以用于表示不同的传输方法。在所示实施例中，第一部分214
‑
0可以是传统前导码，而第二部分214
‑
1可以是高效前导码。在一些实施例中，全信道前导码214可以采用根据ieee 802.12ax标准传输的前导码的形式。
39.仍然参考图2a，在全信道前导码214之后，传输212可以包括窄带分组220。窄带分组220可以包括一个或多个部分，这些部分可以将其区分为它自己的个体分组。在一些实施例中，窄带分组220可以包括它自己的前导码222、数据224和分组扩展字段226。因此，可以检测窄带分组220而不管或不使用全信道前导码214。窄带分组220跨比全信道215更小的频带217传输。根据实施例，频带217可以不超过信道带宽215的约50％，不超过信道带宽215的约25％，或不超过信道带宽215的约10％。
40.在一些实施例中，窄带分组220可以实现比全信道前导码214(或其他全信道传输)更大的传输范围。在一些实施例中，窄带分组220可以以比全信道信号更大的psd传输。附加地或替代地，窄带分组220可以通过分组结构(即，处理增益)实现更大范围，所述分组结构包括但不限于：更长的训练字段、数据重复、更慢的数据传输速率、更大的错误检测和校正码。
41.注意，窄带分组220可以通过以相同的功率(但在更小的频率范围内)传输而具有比全信道前导码214更大的psd。
42.图2b示出了根据另一个实施例的传输224。如图2a所示的情况，这种传输不应被解释为限于无形信号。传输224可以包括全信道前导码214，如图2a的情况。
43.不像图2a，在图2b中，全信道前导码214之后可以是与通过一个或多个资源单元(rux、ruy、ruz)流式传输的数据并行传输的窄带分组220'，这些资源单元占用信道带宽215的其他部分。在一些实施例中，传输224可以通过频分操作来进行，该频分操作可以在不同带宽的多个不同ru上并行传输。窄带分组220'可以在具有最小带宽的ru中传输。在一些实施例中，ru可以采用ieee 802.12ax标准的ru的形式。
44.虽然根据本文所述的任何实施例，窄带分组220'的范围可以大于全信道传输，但在一些实施例中，窄带分组220'的更长范围可以通过如本文所述的分组结构或等同物(即，处理增益)来实现。
45.参考图2c，在图中示出了根据实施例的窄带前导码222'。窄带前导码222'可以包括短训练字段(nb stf)220
‑
0、长训练字段(nb ltf)222
‑
1和信令字段(nb sig)222
‑
2。在一些实施例中，nb stf 220
‑
0可以由站设备用于检测窄带分组并确定用于接收窄带分组的粗略频率偏移。nb ltf220
‑
1可以由站设备用于信号同步和精细频率偏移。nb sig 220
‑
2可以由站设备用于确定窄带分组的长度，以及提供关于分组的更多信息(例如，调制信息等)。应当理解，窄带前导码222'的各个字段可以跨小于信道带宽(215)的子带(例如，217)传输。
46.图3a是根据实施例的设备330的框图。在一些实施例中，设备330可以是与图1a到1e中的102所示的ap类似的ap的一个特定实现方式。设备330可以传输具有前导全信道前导码的消息，后跟频率复用子带中的窄带分组。
47.设备330可以包括通信电路334、控制器338、无线电电路335和输入/输出(i/o)电路332。通信电路334可以实现一个或多个信道中的操作，以及控制在子带上并行传输的数据。子带的频率范围可以小于20mhz。在一些实施例中，子带可以对应于ieee 802.11ax标准或可以将信道划分为子带的等同标准的ru。通信电路334可以包括wlan电路，包括wifi控制电路334
‑
0和wifi媒体访问控制(mac)电路334
‑
1。wlan电路可以在任何合适的频带中运行，包括2.4ghz频带、5.0ghz频带和/或6.0ghz频带。在一些实施例中，wlan电路可以与无线ieee 802.11标准兼容，例如ieee 802.11ax标准。此外，通信电路334可以包括子带控制电路336。子带控制电路336可以使窄带分组能够被插入到一个或多个子带中和/或在子带上生成窄带前导码。
48.无线电电路335可以包括用于根据至少一种协议在一个或多个信道和对应子带上接收和发送信号的电路。
49.控制器338可以控制通信电路334的传输。在一些实施例中，控制器338可以包括用于生成窄带分组340的电路(或可由电路执行的指令)。这可以包括窄带前导码的生成。在所
474
‑
0或第二pa 474
‑
1。第一pa 474
‑
0可以被设计或配置为根据预定psd在全信道上传输。在一些实施例中，这样的预定psd可以包括功率限制约束。pa 474
‑
1可以被设计或配置为根据另一个预定psd在子带上进行传输，该另一个预定psd大于由另一个pa 474
‑
0提供的全信道传输的psd。
62.因此，在经由第一pa 474
‑
0传输全信道前导码之后，传输电路468可以切换到第二pa 474
‑
1，从而提高窄带分组的功率。
63.图5是根据实施例的方法580的流程图。方法580可以由诸如ap等设备(例如，在图1a到1e中示为102的设备)执行。方法580可以包括生成nb分组数据580
‑
0。这种动作可以包括生成用于填充窄带分组的字段的数据。在一些实施例中，这可以包括生成用于一个或多个前导码字段的数据，当通过子带传输分组时，该数据将产生期望的前导码。
64.方法580可以包括向窄带分组分配子带580
‑
1。这样的动作可以包括将窄带分组分配580
‑
1给多个子带之一，通过所述多个子带可以并行传输数据。
65.方法580可以确定是否要在任何其他子带(即，未分配给窄带分组的子带)上传输数据(580
‑
2)。如果要在另一个子带中传输数据(来自580
‑
2的是)，则可以将这样的子带分配给数据580
‑
3。
66.方法580然后可以传输全信道前导码580
‑
4。全信道前导码可以是在大于和/或可以包括所有子带的带宽上传输的前导码。
67.方法580然后可以并行地在子带上传输580
‑
5，包括具有窄带前导码的窄带分组580
‑
6。这种动作可以包括传输数据(在其被分配的子带中)以及传输窄带分组(在其被分配的子带中)。
68.应当理解，方法580可以包括在不同子带中彼此并行地传输多于一个窄带分组，其中，每个窄带分组具有窄带前导码。
69.图6是根据另一个实施例的方法682的流程图。方法682可由ap等(例如，图1a至1e中的102)执行。方法682可以包括在子带(sub
‑
bandx)上传输窄带分组(与全信道前导码串行地)682
‑
0。这样的动作可以包括跨第一带宽传输全信道前导码，后跟跨第二带宽的窄带分组，其中，第二带宽只是第一带宽的一部分。
70.方法682可以监控在其上传输窄带分组的子带682
‑
1。这种动作可以包括针对特定类型的响应监测子带。在一些实施例中，这可以包括针对窄带前导码监测子带。
71.如果检测到窄带响应(来自682
‑
2的是)，则方法682可以为窄带分组保留子带682
‑
3。这样的动作可以包括保留在其上传输窄带分组的子带(sub
‑
bandx)，保留由接收到的响应中的数据指示的子带，和/或根据预定指令保留子带。在特定实施例中，这可以包括将窄带分组分配给根据ieee802.11ax规范或等同规范操作的设备的ru。
72.如果没有检测到窄带响应(来自682
‑
2的否)，则方法682可以指示子带可用于数据流682
‑
4。在一些实施例中，这可以包括指示对应于子带的ru在ieee 802.11ax系统中可用。
73.虽然实施例可以包括具有各种互连组件的系统，但是实施例还可以包括单一设备(unitary devices)，其可以发出这样的传输，其具有全信道前导码，后跟子带中具有其自己的前导码的窄带分组，如本文所述，或等同物。在一些实施例中，这样的单一设备可以有利地是紧凑的单个集成电路(即，芯片)。图7示出了封装的单芯片设备702的一个特定示例。然而，应当理解，根据实施例的设备可以包括任何其他合适的集成电路封装类型，以及组合
设备芯片到电路板或衬底的直接接合。
74.参照图8，在图中示出了根据实施例的另一系统。系统可以包括路由器设备800。路由器设备800可以为第一协议(例如，wlan)提供路由功能，同时还启用可以利用在子带中传输的窄带分组的第二扩展范围协议。在一些实施例中，路由器设备800可以包括设备802，如图7中所示的。
75.图9示出了根据另一个实施例的系统900。系统900可以包括各种本地设备904
‑
0到
‑
3和网关设备902。本地设备(904
‑
0到
‑
3)可以包括各种物联网(lot)类型的设备，其可以充当站设备。在所示实施例中，本地设备可以是家庭自动化设备，包括照明设备904
‑
0、锁定设备904
‑
1、娱乐设备904
‑
2和安全设备904
‑
3，作为只是许多可能示例中的几个。
76.网关设备902可以根据频率复用协议(例如，ieee 802.11ax标准或等同标准)与本地设备904
‑
0到
‑
3通信。然而，网关设备902可以进一步在子带中传输窄带分组以扩展系统900(如本文所述的，或等同物)的整体范围。因此，任何或所有本地设备904
‑
0到
‑
3可以位于比常规系统更远的距离处。
77.在频率复用系统的子带内实现窄带分组的传输可以提供相对于常规网络的优势，例如到站设备的增加的范围。仅举一个示例，在ieee 802.11ax环境中，与ru106相比，使用ru26时信噪比可以提高约6db，这会导致范围扩展数十米(取决于环境)。
78.虽然实施例可以根据任何合适的协议执行信道通信，但在一些实施例中，此类通信可以根据任何合适的ieee无线标准，包括但不限于802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)、802.11(h))、802.11(ac)和/或802.11(ax)。此外，实施例可以跨任何合适的无线通信频带的信道进行传输，包括但不限于2.4ghz频带、5.0ghz频带和/或6.0ghz频带。信道可以具有任何合适的带宽大小，包括大约5mhz、10mhz、20mhz、40mhz、80mhz和160mhz，其中窄带的带宽小于其对应信道的带宽。
79.应当理解，在本说明书中通篇提及“一个实施例”或“实施例”是指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，应强调并应理解，在本说明书的各个部分中两次或更多次提及“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”不一定都是指同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在本发明的一个或多个实施例中适当地组合。
80.类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的前述描述中，本发明的各种特征有时在其单个实施例、图或描述中组合在一起，目的是为了简化本公开以帮助理解各种发明方面中的一个或多个。然而，这种公开方法不应被解释为反映权利要求需要比每个权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，创造性方面在于少于单个前述公开实施例的所有特征。因此，附于具体实施方式的权利要求特此明确并入该具体实施方式中，其中，每个权利要求独立作为本发明的单独实施例。