[发明专利]具有信标的多信道定向设备

说明书

本申请要求于2007年1月16日提交的美国临时专利申请系列 No.60/885,184，60/885,187(律师案号007838)以及60/885,192(律师案 号007839)的权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及用于发现无线网络中混合类型的定向终端和在定向终端 之间建立通信的系统、方法和用户接口(UI)以及设备。

背景技术

随着无线频谱作为保持连接性的方式变得越来越重要，频谱变得更加 拥挤，这样对于无线接入和/或交互作用点能够产生问题。对于普通设备 类型的设备诸如冰箱、洗衣机、玩具等等普遍存在的通信的想法不仅在频 谱方面存在问题，而且将连接性扩展到这些设备带来的另一问题在于：尽 管不必有任何服务质量(QoS)要求，但连接性必需是可靠的，并且必须 是廉价的。无线个人区域网(WPAN)被认为是服务于这种需要并且成为具 有聚焦于该问题不同部分的若干任务组的IEEE802.15工作组的主题。

期望诸如根据IEEE802.11工作组的全向天线用于诸如在局域网中个 人计算和数据传送的任务，但是要求必须满足QoS的至少部分方面的较高 成本组件，其中所述QoS不是WPAN所要求的。进一步，全向天线的功率 要求使其对于通常需要较低功率、较短距离传输的绝大多数WPAN应用是 不恰当的。

配备全向天线的传统无线设备在所有的方向广播每个分组，如在图1 中通过圆形发送范围100所示。正如可易于理解的那样，可以使用每次仅 朝一个方向发送的定向天线。但是，在具有相同的发送功率情况下，定向 天线具有非常高的天线增益以及发送到较远的距离，如在图1中通过圆锥 形发送范围110所示。当然，当使用定向天线实现类似于全向天线范围的 范围时，需要较低的功率。使用定向天线的无线设备还可以具有简化的设 计以及可以利用空间重用的优点进行实施。由应用定向天线的设备形成的 WPAN被称为定向WPAN或下面所称的D-WPAN。

无线频谱通常被划分成多个信道。设备可以在一个信道上通信而不干 扰在另一个信道上的通信，但在相同信道上的两个同时的发送操作可以相 互干扰。所以，使用多个信道具有多倍地增加吞吐量的潜能。为了减小天 线设计的复杂性和硬件成本，部分天线具有固定的发送方向或者选择只朝 一个方向发送。这些天线通常不能够独立地改变发送方向，而是只能够由 用户操作该无线设备的位置进行改变。

图2显示具有一对无线设备1，2的无线通信系统200，所述设备具 有用于相互通信的定向天线，所述定向天线相互面对从而使得无线设备1， 2位于相应天线的通信或天线范围内。具体地，第一设备1的第一天线范 围210包围第二设备2，以及第二设备2的第二天线范围220包围第一设 备1。如所示出以及可易于理解的，通过使用来自每个天线1，2的固定 的定向波束，与以上讨论的全向天线相比，通信的距离或范围可以增加和 /或功率和组件成本可以减小。固定的定向天线，例如很适于扩展两个位 置之间，诸如两个建筑物之间的局域网(LAN)。在这种类型的系统中，每 个建筑物可以包括LAN或它的一部分。可以使用定向天线设备高可靠性地 桥接建筑物之间的LAN并且不需要运行建筑物之间的固定(例如有线)系 统。取代固定的定向波束，无线设备可以具有被控制朝向不同方向或扇区 的定向波束，包括控制通过各个扇区以覆盖完整的圆或360度范围。可以 手动或自动地执行定向天线或波束的控制，诸如在序列号60/885192(律 师卷号007839)的美国临时专利申请中公开。

在具有定向天线的两个无线设备能够相互通信之前，它们必须在同一 信道上工作。想要相互通信的两个设备可以在不同的信道上工作。它们还 可以具有用于通信的信道可用性的不同考虑，这是因为通信和干扰是与位 置相关的。需要有效的用于设备找到对方的方法，包括找到和选择公共可 用信道以便在该被选择信道上在两个设备之间开始数据通信。

发明内容

本发明系统、方法和通信协议以及设备的一个目的是克服传统通信系 统和设备的缺点。根据一个示例的实施例，通信系统包括第一和第二设备， 其中第一设备和第二设备中的至少一个设备的处理器被配置用于分配第 一设备和第二设备公共的控制信道；在该控制信道上交换控制信息；根据 所述控制信息，找到第一设备和第二设备可用的数据信道以用于第一设备 和第二设备之间的数据通信；以及在第一设备和第二设备之间在数据信道 上传送数据。