用于发送未压缩AV数据的数据时隙分配方法和用于发送未压缩AV数据的设备

摘要

提供一种用于以更有效和稳定的方式无线发送大量数据的方法和设备。具体地，提供一种用于发送未压缩的音频/视频(AV)数据的数据时隙分配方法。所述数据时隙分配方法包括：在第一信标时间段期间发送第一超帧；在包括在第一超帧中的数据时隙保留时间段期间从属于网络的至少一个无线装置接收数据时隙请求帧；响应于数据时隙请求帧，在数据时隙保留时间段期间将响应帧发送到至少一个无线装置；在第二信标时间段期间，发送包括分配到至少一个无线装置的一个或多个数据时隙的第二超帧。

权利要求

1.一种用于发送未压缩的音频/视频AV数据的数据时隙分配方法，所述方法包括：在第一信标时间段期间发送第一超帧；

在包括在第一超帧中的数据时隙保留时间段期间，从属于网络的至少一个无线装置接收数据时隙请求帧；

响应于数据时隙请求帧，在数据时隙保留时间段期间将响应帧发送到所述至少一个无线装置；以及在第二信标时间段期间，发送包括分配到所述至少一个无线装置的至少一个数据时隙的第二超帧，其中，第一超帧包括第一竞争时间段和第一无竞争时间段，第二超帧包括第二竞争时间段和第二无竞争时间段。

2.如权利要求1所述的方法，其中，通过毫米波信道来实施与所述至少一个无线装置的通信。

3.如权利要求1所述的方法，在发送第一超帧之前还包括：

从所述至少一个无线装置接收网络关联请求帧；以及

响应于网络关联请求帧将响应帧发送到所述至少一个无线装置。

4.如权利要求1所述的方法，其中，第一竞争时间段包括用于发送或接收第一控制帧和第一异步数据的时间段以及数据时隙保留时间段，第一无竞争时间段包括分配的数据时隙，第二竞争时间段包括用于发送或接收第二控制帧和第二异步数据的时间段以及第二超帧的数据时隙保留时间段，第二无竞争时间段包括分配的至少一个数据时隙。

5.如权利要求4所述的方法，其中，第一竞争时间段还包括初始关联时间段，在所述初始关联时间段期间至少一个无线装置能够发送或接收控制帧以与网络关联。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述数据时隙保留时间段是第一数据时隙保留时间段，第一竞争时间段包括用于发送或接收第一控制帧的第一控制时间段、第一数据时隙保留时间段和用于发送异步数据的第一时间段，第一无竞争时间段包括第一分配的数据时隙，第二竞争时间段包括用于发送或接收第二控制帧的第二控制时间段、第二数据时隙保留时间段和用于发送异步数据的第二时间段，第二无竞争时间段包括分配的至少一个数据时隙。

7.如权利要求6所述的方法，其中，第一竞争时间段还包括初始关联时间段，在所述初始关联时间段期间至少一个无线装置能够发送或接收控制帧以与网络关联。

8.如权利要求1所述的方法，其中，多个控制时间段分布在第一超帧中的多个数据时隙之间。

9.如权利要求6所述的方法，其中，第一数据时隙保留时间段是竞争时间段且被放置为相邻于所述分布的多个控制时间段中的一个。

10.如权利要求6所述的方法，其中，第一数据时隙保留时间段是无竞争时间段且被放置为相邻于所述多个数据时隙中的任何一个。

11.如权利要求10所述的方法，其中，第一数据时隙保留时间段包括分别对至少一个无线装置临时划分的时间段。

12.一种用于发送未压缩的音频/视频AV数据的方法，所述方法包括：在第一信标时间段期间从网络协调器接收第一超帧；

在包括在第一超帧中的数据时隙保留时间段期间，从属于网络的至少一个无线装置将数据时隙请求帧发送到网络协调器；

在第二信标时间段期间，接收包括被网络协调器分配到所述至少一个无线装置的至少一个数据时隙的第二超帧；以及在与所述至少一个数据时隙相应的时间段期间，将未压缩的AV数据发送到另一无线装置，其中，第一超帧包括第一竞争时间段和第一无竞争时间段，第二超帧包括第二竞争时间段和第二无竞争时间段。

13.如权利要求12所述的方法，还包括响应于数据时隙请求帧，在数据时隙保留时间段期间从网络协调器接收响应帧。

14.如权利要求12所述的方法，其中，通过毫米波信道来实施与网络协调器的通信。

15.如权利要求12所述的方法，其中，第一竞争时间段包括用于发送或接收第一控制帧和第一异步数据的时间段以及数据时隙保留时间段，第一无竞争时间段包括数据时隙，第二竞争时间段包括用于发送或接收第二控制帧和第二异步数据的第二时间段以及第二数据时隙保留时间段，第二无竞争时间段包括分配的至少一个数据时隙。

16.如权利要求15所述的方法，其中，第一竞争时间段还包括期间至少一个无线装置能够发送或接收控制帧以符合网络的初始相关时间段。

17.如权利要求12所述的方法，其中，所述数据时隙保留时间段是第一数据时隙保留时间段，第一竞争时间段包括用于发送或接收第一控制帧的第一控制时间段、第一数据时隙保留时间段和用于发送异步数据的第一时间段，第一无竞争时间段包括第一分配的数据时隙，第二竞争时间段包括用于发送或接收第二控制帧的第二控制时间段、第二数据时隙保留时间段和用于发送异步数据的第二时间段，第二无竞争时间段包括分配的至少一个数据时隙。

18.如权利要求17所述的方法，其中，第一竞争时间段还包括初始关联时间段，在所述初始关联时间段期间至少一个无线装置能够发送或接收控制帧以与网络关联。

19.如权利要求12所述的方法，其中，多个控制时间段分布在第一超帧中的多个数据时隙之间。

20.如权利要求17所述的方法，其中，第一数据时隙保留时间段是竞争时间段且被放置为相邻于所述分布的多个控制时间段中的一个。

21.如权利要求17所述的方法，其中，第一数据时隙保留时间段是无竞争时间段且被放置为相邻于所述多个数据时隙中的任何一个。

22.如权利要求21所述的方法，其中，第一数据时隙保留时间段包括分别对所述至少一个无线装置临时划分的时间段。

23.一种用于发送未压缩的音频/视频AV数据的数据时隙分配设备，所述设备包括：在第一信标时间段期间发送第一超帧的单元；

在包括在第一超帧中的数据时隙保留时间段期间，从属于网络的至少一个无线装置接收数据时隙请求帧的单元；

响应于数据时隙请求帧，在数据时隙保留时间段期间将响应帧发送到所述至少一个无线装置的单元；和在第二信标时间段期间，发送包括分配到所述至少一个无线装置的至少一个数据时隙的第二超帧的单元，其中，第一超帧包括第一竞争时间段和第一无竞争时间段，第二超帧包括第二竞争时间段和第二无竞争时间段。

24.一种用于发送未压缩的音频/视频AV数据的设备，所述设备包括：在第一信标期间从网络协调器接收第一超帧的单元；

在包括在第一超帧中的数据时隙保留时间段期间，从属于网络的至少一个无线装置将数据时隙请求帧发送到网络协调器的单元；

在第二信标时间段期间，接收包括被网络协调器分配到所述至少一个无线装置的至少一个数据时隙的第二超帧的单元；和在与分配的至少一个数据时隙相应的时间段期间，将未压缩的AV数据发送到另一无线装置的单元，其中，第一超帧包括第一竞争时间段和第一无竞争时间段，第二超帧包括第二竞争时间段和第二无竞争时间段。

25.一种用于发送未压缩的音频/视频AV数据的装置，所述装置包括：发送器，发送用于通过网络发送或接收未压缩的AV数据的调度数据，所述数据包括：信标时间段，用于发送包含发送或接收未压缩的AV数据所需的信息的信标；

竞争时间段，用于发送通过竞争来控制网络中的无线装置的操作的控制命令；

无竞争时间段，包括用于在无线装置之间交换未压缩的AV数据的多个数据时隙。

26.如权利要求25所述的装置，其中，在信标时间段之后立即安排所述竞争时间段。

27.如权利要求25所述的装置，其中，在信标时间段之后安排所述多个竞争时间段和所述多个无竞争时间段。

28.如权利要求27所述的装置，其中，交替安排所述多个竞争时间段和所述多个无竞争时间段。

说明书

技术领域

符合本发明的设备和方法涉及无线通信技术，更具体地，涉及以更有效和稳定的方式无线地发送大量数据。

背景技术

随着网络的无线化以及对大量多媒体数据传输的需要的增加，需要研究一种在无线网络环境中的有效的传输方法。在无线网络中，多个装置共享提供的无线资源。因此，如果竞争增加，则由于在通信期间的冲突丢失有价值的无线资源的可能性很高。为了减少这样的冲突或丢失并帮助保护数据的发送/接收，在无线局域网(LAN)环境中使用了基于竞争的分布式协调功能(DCF)或无竞争点协调功能(PCF)，在无线个人域网(PAN)环境中使用了时分方法(诸如，信道时间分配)。
通过将这些方法应用于无线网络，冲突可被减小到一定程度，可实现稳定的通信。然而，无线网络相比于有线网络仍然在传输数据之间冲突的可能性更大。这是因为大量妨碍稳定通信的因素(诸如，多路、衰减和干扰)是在无线网络环境中固有的。此外，随着接入无线网络的无线装置的数量的增加，更可能发生问题(诸如，冲突和丢失)。
冲突需要重传，这会严重破坏无线网络的吞吐量。具体地，当在音频/视频(AV)数据的情况下需要更好的服务质量(QoS)时，通过减少重传次数来尽可能地保护可用频带是非常重要的。
考虑到各种家庭装置对无线地发送高质量视频(诸如，数字通用盘(DVD)视频或高清晰度电视(HDTV)视频)的需求的增加，应该来研发一种用于无缝并稳定地发送或接收需要宽的带宽的高质量视频的技术标准。
IEEE802.15.3c任务组研发了一种用于在无线家庭网络中发送大容量数据的技术标准。被称为“毫米波(mmWave)”的技术标准使用具有毫米物理波长的电波(即，具有30～300GHz频带的电波)来发送大容量数据。作为未许可的频带通常已被通信服务运营商使用或被用于有限的目的(诸如，观察电波或避免车祸)。
图1是比较IEEE802.11系列标准的频带与mmWave的频带的示图。参照图1，IEEE802.11b标准或IEEE802.11g标准使用2.4GHz的载频并具有大约20MHz的信道带宽。此外，IEEE802.11a标准或IEEE802.11n标准使用5GHz的载频并具有大约20MHz的信道带宽。另一方面，mmWave使用60GHz的载频并具有大约0.5～2.5GHz的信道带宽。因此，可以理解mmWave比传统IEEE802.11系列标准具有更大的载频和信道带宽。
当使用具有毫米波长的高频信号(毫米波)时，可以实现高达几Gbps的传输速率。由于天线的大小也可被减小到小于1.5mm，故能够实现包括天线的单片机。此外，由于在空中无线高频信号的非常高的衰减率，装置之间的干扰也能够被减小。
然而，由于非常高的衰减率，高频信号具有较短的距离范围。此外，由于高频信号是高度定向的，故其在非视距环境中难以具有适合的通信。在mmWave中，使用具有高增益的阵列天线来解决前一问题，并使用波束控制方法来解决后一问题。
技术问题
近年来，伴随着使用IEEE802.11标准的几GHz频带来发送压缩的数据的方法，在几十GHz频带中使用mmWave来发送未压缩的数据的方法被引进家庭和办公环境。
由于未压缩的AV数据是未经压缩的大容量数据，故其只能够在几十GHz的高频带中被发送。即使当丢失包时，在显示视频的质量上，未压缩的AV数据比压缩的数据的影响也相对较小。因此，不需要自动重复请求或重试。在这种情况下，需要一种有效的介质访问方法以在几十GHz的高频带中发送未压缩的AV数据。

发明内容

本发明提供一种在几十GHz的频带中使用毫米波(mmWave)来有效地发送未压缩的音频/视频(AV)数据的方法和设备。
然而，本发明的各方面不限于在此阐述的一个方面。通过参考以下给出的对本发明的详细描述，本发明的上述和其它方面对本领域普通技术人员将变得更加清楚。
根据本发明的一方面，提供了一种用于发送未压缩的AV数据的数据时隙(slot)分配方法。所述方法包括：在第一信标时间段期间发送第一超帧；在包括在第一超帧中的数据时隙保留时间段期间，从属于网络的至少一个无线装置接收数据时隙请求帧；响应于数据时隙请求帧，在数据时隙保留时间段期间将响应帧发送到所述至少一个无线装置；在第二信标时间段期间，发送包括分配到所述至少一个无线装置的一个或多个数据时隙的第二超帧。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于发送未压缩的AV数据的方法。所述方法包括：在第一信标时间段期间从网络协调器接收第一超帧；在包括在第一超帧中的数据时隙保留时间段期间，从属于网络的至少一个无线装置将数据时隙请求帧发送到网络协调器；在第二信标时间段期间，接收包括被网络协调器分配到所述至少一个无线装置的一个或多个数据时隙的第二超帧；在与数据时隙相应的时间段期间，将未压缩的AV数据发送到另一无线装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于发送未压缩的AV数据的数据时隙分配设备。所述设备包括：在第一信标时间段期间发送第一超帧的单元；在包括在第一超帧中的数据时隙保留时间段期间，从属于网络的至少一个无线装置接收数据时隙请求帧的单元；响应于数据时隙请求帧，在数据时隙保留时间段期间将响应帧发送到所述至少一个无线装置的单元；在第二信标时间段期间，发送包括分配到所述至少一个无线装置的一个或多个数据时隙的第二超帧。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于发送未压缩的AV数据的设备。所述设备包括：在第一信标时间段期间从网络协调器接收第一超帧的单元；在包括在第一超帧中的数据时隙保留时间段期间，从属于网络的至少一个无线装置将数据时隙请求帧发送到网络协调器的单元；在第二信标时间段期间，接收包括被网络协调器分配到所述至少一个无线装置的一个或多个数据时隙的第二超帧的单元；在与数据时隙相应的时间段期间，将未压缩的AV数据发送到另一无线装置的单元。

附图说明

通过参照附图对本发明的示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其它特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是比较IEEE802.11系列标准的频带与mmWave的频带的示图；
图2示出根据IEEE802.15.3标准的时分方法；
图3示意性地示出应用本发明的环境；
图4示出根据本发明示例性实施例的关联请求帧的配置；
图5示出根据本发明示例性实施例的关联响应帧的配置；
图6示出根据本发明示例性实施例的数据时隙请求帧的配置；
图7示出根据本发明示例性实施例的数据时隙响应帧的配置；
图8示出根据本发明第一示例性实施例的超帧的结构；
图9示出根据本发明第二示例性实施例的超帧的结构；
图10示出根据本发明第三示例性实施例的超帧的结构；
图11示出根据本发明第四示例性实施例的超帧的结构；
图12示出根据本发明第五示例性实施例的超帧的结构；
图13示出根据本发明第六示例性实施例的超帧的结构；
图14是根据本发明示例性实施例的网络协调器的框图；
图15是根据本发明示例性实施例的无线装置的框图。

具体实施方式

现将参照示出本发明的示例性实施例的附图来详细描述本发明。然而，本发明可以以多种不同形式实现，并且不应理解为局限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例，本公开将会彻底和完整并将本发明的构思完全转达给本领域的技术人员。附图中的相同的标号表示相同的部件，从而省略对它们的描述。
图2示出根据IEEE802.15.3标准的时分方法。IEEE802.15.3介质访问控制(MAC)的特点包括无线网络的易于形成。此外，IEEE802.15.3MAC不基于接入点，而是基于以微网协调器为中心的已知的“微网”的ad hoc网络。参考图2，以临时布局结构(即，超帧)放置用于在装置之间交换数据的时间段。超帧包括：信标12，包含控制信息；竞争访问时间段(CAP)13，用于通过后退(back off)来发送数据；信道时间分配时间段(CTAP)11，用于在无竞争的分配的时间发送数据。在CAP13和管理信道时间分配(MCTA)14中使用基于竞争的访问方法。具体地，在CAP13中使用载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)方法，在MCTA14中使用时隙aloha方法。
除了MCTA14，CTAP11还包括多个信道时间分配(CTA)。CTA15被分类为动态CTA和伪静态CTA。动态CTA的位置可对每个超帧改变。因此，如果超帧遗失信标，则它不能使用动态CTA。另一方面，伪静态CTA的位置是固定的。因此，即使当超帧遗失信标，它仍然可以使用在固定位置的伪静态CTA。然而，如果超帧连续遗失多于相应于mMaxLostBeacons的预定时间数量的信标，则超帧不能使用伪静态CTA。
如上所述，由于IEEE802.15.3MAC基于能够保证稳定的服务(QoS)质量的时分多址(TDMA)，故其尤其适用于家庭网络中的音频/视频(AV)流。然而，仍然具有提高空间以便在几十GHz的高频带中传输AV数据。
通常，通过网络在装置之间交换的MAC帧包括数据帧和控制帧。
控制帧表示除了数据帧之外的协助数据帧的传输的所有帧。控制帧的示例包括：相关请求帧、数据时隙请求帧、探测请求帧、协调器移交请求帧，以及相应于上述帧发送的响应帧。具体地，相关请求帧用于请求参与由网络协调器形成的网络。数据时隙请求帧用于请求数据时隙发送同步数据。探测请求帧用于请求网络搜索，协调器移交请求帧用于移交作为网络协调器的任务。被发送以确认帧的适当接收的确认(ACK)帧也是控制帧的示例。
在IEEE802.15.3标准中，数据帧的大小与控制帧的大小相差不大。数据帧的最大大小是2,048字节，命令帧的大小约为几十到几百字节。然而，当在几十GHz的高频带中发送未压缩的AV数据时，数据帧的大小显著增加的同时命令帧的大小保持不变。因此，使用传统的IEEE802.15.3标准效率低。
在传统的IEEE802.15.3标准的CAP13和MCTA14中，各种控制帧和异步数据帧为访问信道而处于竞争中。这里，如果具有相对低的重要性的异步数据帧在更多情况下赢得信道，则发送未压缩的同步数据所需的用于发送控制帧的机会减小。此外，尽管涉及数据时隙分配的数据时隙请求帧和装置与网络关联所需的关联请求帧比其它控制帧具有相对高的重要性，但是由于它们不得不在相同的竞争时间段期间与其它控制帧竞争，因此它们不能够以稳定的方式赢得信道。问题在于如果装置错过发送/接收该重要控制数据的机会，则发送大量的未压缩AV数据的机会也被阻碍，从而极大地减小整个网络吞吐量。
在这点上，需要包括单独的时间段来发送在超帧中的相对重要的控制帧。由于包括在网络中的多个装置也不得不在定位于一定控制帧的时间段期间相互竞争，该时间段基本上是竞争时间段。
图3示意性地示出应用本发明的环境。参照图3，网络协调器100与一个或多个装置(即，第一装置200a到第三装置200c)组成网络。网络协调器100在信标时间段期间周期性地广播超帧。超帧包括在信标信号中，且通过信标信号被广播和发送到第一装置200a到第三装置200c中的每一个。
因此，第一装置200a到第三装置200c可在包括在超帧中的竞争时间段或无竞争时间段期间发送控制帧、数据帧和ACK帧。
为了与网络关联，初始不属于网络的第一装置200a必须在超帧的竞争时间段期间通过与第二装置200b和第三装置200c相竞争来将关联请求帧发送到网络协调器100(操作①)，并从网络协调器100接收关联响应帧(操作②)。
可如图4所示配置关联请求帧40。与所有其它帧相同，关联请求帧40包括MAC头100和净荷20。净荷20可由控制类型字段41、长度字段42、装置地址字段43、装置信息字段44和关联超时时间段(ATP)字段45组成。
控制类型字段41示出相应控制帧(即，关联请求帧40)的标识符，长度字段42记录它接下来的字段(即，装置地址字段43、装置信息字段44和ATP字段45)的字节总数。
发送关联请求帧40的第一装置200a的硬件地址(例如，最大8位的MAC地址)被记录在装置地址字段43中。此外，装置信息字段44记录第一装置200a的各种装置信息，诸如，功能、性能、容量等。最后，ATP字段45示出期间能够无通信地保持网络协调器100与第一装置200a之间连接的最大时间段。因此，如果在最大时间段期间没有进行通信，则网络协调器100与第一装置200a之间的连接被破坏。
响应于关联请求帧40，网络协调器100将关联响应帧50发送到第一装置200a。图5示出关联响应帧50的配置。关联响应帧50的净荷20包括：控制类型字段51、长度字段52、装置地址字段53、装置ID字段54、ATP字段55和码字段56。
控制类型字段51示出关联响应帧50的标识符，长度字段52记录其随后的字段(即，装置地址字段53、装置ID字段54、ATP字段55和代码字段56)的字节总数。此外，装置地址字段53记录第一装置200a的硬件地址。
装置ID字段54记录用于识别存在于网络中的装置的装置ID。由于记录的装置ID可能比硬件地址的大小(例如，8字节)小很多(例如，1字节)，故能够减小当装置互相通信时可能发生的开销。
由网络协调器200a确定的最终超时时间段被记录在ATP字段55中。当网络协调器200a不能够支持请求的超时时间段时，由网络协调器200a确定并记录在图4所示的ATP字段55中的最终超时时间段会与请求的超时时间段不同。
代码字段56示出指示同意或拒绝关联请求的值。例如，0指示同意，1到8中的每一个指示拒绝的原因。拒绝的原因可包括达到能够与网络协调器100关联的装置的最大数量，能够被分配的时隙的不足，以及恶劣的信道条件。
当第一装置200a通过关联响应帧50接收同意相关请求时，它变为网络的成员。然后，如果第一装置200a期望将未压缩的AV数据发送到第二装置200b，则必须向网络协调器100请求数据时隙来发送未压缩的AV数据(图3的操作③)。
如图6所示，可使用数据时隙请求帧60来进行对数据时隙的请求。数据时隙请求帧60的净荷20包括控制类型字段61、长度字段62和一个或多个请求块字段63到65。控制类型字段61和长度字段62相似于包括在其他控制帧中的字段。
请求块字段63到65的每一个(例如，请求块字段64)可包括指示接收装置的数量的目标数量字段64a、列出接收装置的装置ID的目标ID列表字段64b、识别数据时隙请求帧60的版本的流请求ID字段64c、指示将被请求的数据时隙的最小大小的最小时间单元(TU)字段64e和指示装置期望的数据时隙的大小的期望TU字段64f。
如果第一装置200a通过与第二装置200b和第三装置200c的竞争在超帧的竞争时间段期间发送数据时隙请求帧60(操作③)，则网络协调器100将如图7所示的数据时隙响应帧70发送到第一装置200a(操作④)。
数据时隙响应帧70的净荷20可包括控制类型字段71、长度字段72、流请求ID字段73、流索引字段74、可用TU数量字段75和代码字段76。
控制类型字段71、长度字段72、流请求ID字段73和流索引字段74相似于数据时隙请求帧60中的字段控制类型字段、长度字段、流请求ID字段和流索引字段。由网络协调器100最终分配到数据时隙的TU的数量被记录在可用TU的数量字段75中。代码字段76示出指示同意或拒绝数据时隙请求的值。
在将数据时隙响应帧70发送到第一装置200a之后，网络协调器100将包含分配到第一装置200a到第三装置200c的数据时隙的超帧包括在信标信号中，并通过信标信号将超帧广播到第一装置200a到第三装置200c的每一个(操作⑤)。
如果网络协调器100通过广播超帧对第一装置200a分配了数据时隙，则其在分配的数据时隙期间可将未压缩的AV数据发送到接收装置(例如，第二装置200b)(操作⑥)。在接收到未压缩的AV数据之后，第二装置200b可将ACK帧发送到第二装置200b(操作⑦)。特别地，即使当有错误时，未压缩的AV数据也对再现图像影响不大。因此，也可采用不使用ACK帧的无ACK策略。即使发送了ACK帧，根据本发明在数据时隙期间也不会发送ACK帧。为了使用数据时隙来促进未压缩的AV数据的传输，在竞争时间段期间可像其他控制帧一样通过竞争来发送ACK帧。
图8到图13示出根据本发明各种示例性实施例的超帧80到超帧130的结构。根据本发明的超帧被划分为信标时间段、竞争时间段和无竞争时间段。
根据本发明的竞争时间段与根据传统的IEEE802.15.3标准的竞争时间段的区别在于：根据本发明的竞争时间段被划分为用于涉及具有高重要性的特定功能的控制帧和不涉及特定功能的控制帧的时间段。换句话说，传统的竞争时间段仅是相应的帧与其它帧互相竞争来赢得信道的时间段，而不考虑时间分割。然而，在本发明中，竞争时间段本身根据功能被临时划分。
图8示出根据本发明第一实施例的超帧80的结构。
参考图8，竞争时间段82被划分为：数据时隙保留时间段85，用于数据时隙请求和响应；控制和异步数据时间段84，用于发送或接收不涉及数据时隙保留的控制帧和异步数据帧。由于数据时隙请求和响应是用于保留发送未压缩的AV数据的数据时隙所需的必要处理，故将其从控制和异步数据时间段84分离。然而，即使将数据时隙保留时间段85从控制和异步数据时间段84分离，在数据时隙保留时间段85期间也可不必进行时隙保留。时隙保留同样可在控制和异步数据时间段84期间通过与其它控制帧竞争来进行。
无竞争时间段83包括多个数据时隙86和87，每个数据时隙86和87用于发送未压缩的AV数据。
图9示出根据本发明第二实施例的超帧90的结构。
不同于图8所示的超帧80的竞争时间段82，图9所示的超帧90的竞争时间段92除了包括控制和异步数据时间段94和数据时隙保留时间段96之外，还包括初始关联时间段95。初始关联时间段95用于发送/接收在数据时隙保留之后最重要的装置关联请求和响应。因此，在初始关联时间段95期间，可专门地发送/接收装置关联请求帧或对装置关联请求帧的响应帧。
图10示出根据本发明第三实施例的超帧100的结构。
不同于图9所示的超帧90，在图10所示的超帧100中的控制时间段104和异步数据时间段107彼此分离。控制时间段104是用于发送不涉及初始关联和数据时隙保留的控制数据竞争时间段。异步数据时间段107是用于发送除了同步未压缩的AV数据之外的异步数据(例如，压缩的AV数据)的竞争时间段。
图11示出根据本发明第四实施例的超帧110的结构。在本发明第四实施例中，多个控制时间段114a到114c分布在多个数据时隙115到117之间。控制时间段114a到114c是竞争时间段，数据时隙115到117是无竞争时间段。因此，能够理解竞争时间段和无竞争时间段被以分布方式排列。通过这种分布式排列，尝试发送未压缩的AV数据的装置所需的缓冲器的大小可被减小。
图12示出根据本发明第五实施例的超帧120的结构。
不同于图11所示的超帧110，图12所示的超帧120的初始竞争时间段122a被划分为控制时间段124a和数据时隙保留时间段125。如上所述，数据时隙保留处理是用于发送未压缩的AV数据的前提条件。由于数据时隙保留处理的重要性，将单独的时间段分配到数据时隙保留处理。
图13示出根据本发明第六实施例的超帧130的结构。
图13所示的超帧130与图8所示的超帧80不同之处在于超帧130中的数据时隙保留时间段130包括在无竞争时间段133中而不是竞争时间段132中。在图8所示的本发明第一实施例中，数据时隙保留时间段85包括在竞争时间段82中。因此，一些没有竞争力的装置甚至可能没有机会发送数据时隙请求帧。
然而，在本发明的第六实施例中，当广播超帧130时，了解与网络关联的装置的数目的网络协调器100通知与网络关联的装置的数量相等数量的数据时隙保留时间段。例如，如果n个装置符合网络，则数据时隙保留时间段130被分为n个时间段。因此，n个装置所需的用于分别为数据时隙进行保留的时间段135a到135c包括在超帧130中。因此，保证所有装置具有机会发送数据时隙请求帧以进行数据时隙保留。
图14是根据本发明实施例的网络协调器100的框图。
参考图14，网络协调器100可包括：中央处理单元(CPU)110、存储器120、MAC单元140、物理层(PHY)单元150、超帧产生单元141、控制帧产生单元142和天线153。
CPU110控制连接到总线130的其它元件并在MAC层的上层中执行必要的处理。因此，CPU110处理由MAC单元140提供的接收数据(接收MAC服务数据单元(MSDU))或产生发送数据(发送MSDU)并将产生的传输数据发送到MAC单元140。
存储器120存储处理的接收数据或临时存储产生的传输数据。存储器120可以是非易失性存储器装置(诸如，只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或闪存)、易失性存储器装置(诸如，随机存取存储器(RAM))、存储介质(诸如，硬盘或光盘)，或可以以本发明所属领域公知的不同形式实现。
MAC单元140将MAC头添加到CPU11提供的MSDU(即，将被发送的多媒体数据)，产生MAC协议数据单元(MPDU)，并通过PHY单元150发送产生的MPDU。此外，MAC单元140将MAC头从MPDU(从PHY单元150接收)中移除。
如上所述，MAC单元140发送的MPDU包括在信标时间段期间发送的超帧，MAC单元140接收的MPDU包括关联请求帧、数据时隙请求帧和其它各种控制帧。
超帧产生单元141产生图8到图13示出的超帧80到130的任何一个，并将产生的超帧提供给MAC单元140。控制帧产生单元142产生关联请求帧、数据时隙请求帧和其它各种控制帧，并将产生的帧提供给MAC单元140。
PHY单元150将信号字段和前同步码添加到由MAC单元140提供的MPDU中，并产生PPDU(即，数据帧)。然后，PHY单元150将产生的PPDU转换为无线信号并将该无线信号通过天线153发送。PHY单元150被划分为基带处理器151，处理基带信号；射频(RF)单元152，产生来自处理的基带信号的无线信号，并使用天线153在空中发送无线信号。
特别地，基带处理器151执行帧格式化和信道编码，RF单元152执行模拟波的放大、模拟/数字信号转换以及调制。
图15是根据本发明实施例的无线装置200的框图。包括在无线装置200中的MAC单元240、存储器220和PHY单元250的基本功能相似于包括在网络协调器100中的MAC单元140、存储器120和PHY单元150的基本功能。
定时器241用于识别包括在超帧中的竞争时间段或无竞争时间段的开始时间和结束时间。控制帧产生单元242产生各种控制帧(诸如关联请求帧和数据时隙请求帧)，并将产生的控制帧提供给MAC单元240。
未压缩的AV数据产生单元243以未压缩的形式记录AV数据，并产生未压缩的AV数据。例如，未压缩的AV数据产生单元243记录由红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)分量组成的视频数据。
MAC单元120将MAC头添加到未压缩的AV数据或提供的控制帧，产生MPDU，并且当超帧的相应的时间到达时通过PHY单元250发送MPDU。
产业上的可利用性
如上所述，根据本发明，能够在几十GHz的频带中使用mmWave来有效地发送未压缩的AV数据。
以上参照图14和图15描述的每个组件可以被实现为软件组件(诸如，在存储器的预定区域中执行的任务、类、子程序、处理、对象、线程或程序)或硬件组件(诸如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))。此外，组件可以是软件和硬件组件的结合。组件可以驻留在计算机可读存储介质上或可以分布在多个计算机上。
虽然已经参照本发明的示例性实施例详细地示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解：在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。这些示例性实施例应理解为是描述性的，而不是为了限制的目的。