[发明专利]通信网络中的信道切换

说明书

技术领域

本发明涉及在网络中切换信道，尤其涉及用于在超宽带网络中切换信道的方法和装置。

背景技术

超宽带网络(ultra-wideband)是在非常宽的频率范围(3.1至10.6GHz)内传输数字数据的无线电技术。通过在大带宽上散布RF能量，所传输的信号实际上不能被传统的频率选择RF技术检测到。然而，低传输功率将通信距离限制为通常小于10至15米。

对于UWB存在两种方法：时域方法，其根据具有UWB性能的脉冲波形构建信号；以及频域调制方法，在多(频)带上使用传统的基于FFT的正交频分复用(OFDM)，称为MB-OFDM。UWB方法导致覆盖频谱内的非常宽带宽的频谱成分，因此称为术语超宽带，从而带宽占用百分之二十以上的中心频率，通常为至少500MHz。

超宽带的这些性能(与非常宽带宽结合)意味着UWB为用于在家庭或办公室环境中提供高速无线通信的理想技术，从而正在通信的设备在另一设备的10-15m的范围内。

图1示出了用于超宽带通信的多带正交频分复用(MB-OFDM)系统中的频带布置。MB-OFDM系统包括每个均为528MHz的14个子带，并且在子带之间使用每312.5ns的跳频作为接入方法。在每个子带内，采用OFDM和QPSK或DCM编码来传输数据。注意，5GHz周围的子带(目前为5.1-5.8GHz)被保留为空值，以避免与现有窄带系统(例如，802.11aWLAN系统，安全机构通信系统或航空工业)的干扰。

14个子带被组织成五个带组，四个带组具有三个528MHz的子带，一个带组具有两个528MHz的子带。如图1所示，第一带组包括子带1、子带2和子带3。典型UWB系统将在带组的子带之间采用跳频，使得第一数据符号在带组的第一频率子带内在第一312.5ns持续时间间隔内被传输，第二数据符号在带组的第二频率子带内在第二312.5ns持续时间间隔内被传输，以及第三数据符号在带组的第三频率子带内在第三312.5ns持续时间内被传输。从而，在每个时间间隔期间，数据符号在具有528MHz带宽的各自子带内被传输，例如，具有以3960MHz为中心的528MHz基带信号的子带2。

发送每个数据符号的三个频率序列表示时频码(TFC)信道。第一TFC信道可以遵循序列1、2、3、1、2、3，其中，1为第一子带，2为第二子带，以及3为第三子带。第二和第三TFC信道可以分别遵循序列1、3、2、1、3、2和1、1、2、2、3、3。根据ECMA-368规格，七个TFC信道被限定用于前四个带组中的每一个，两个TFC信道被限定用于第五个带组。图2(a)-(e)示出了用于五个带组中的TFC信道中的每一个的序列。

超带宽的技术性能意味着其被部署用于数据通信领域内的应用。例如，存在集中于以下环境中的电缆替换的多种应用：

-PC和外围设备之间的通信，即，诸如硬盘驱动器、CD刻录器、打印机、扫描仪等的外围设备。

-家庭娱乐，诸如电视和通过无线装置、无线扬声器等连接的设备。

-手持设备和PC之间的通信，例如移动电话和PDA、数字相机和MP3播放器等。

在诸如UWB网络的无线网络中，一个或多个设备在信标(beacon)周期期间传输信标帧。信标帧的主要目的在于提供关于媒体的定时结构，即，将时间划分为所谓的超帧，并且允许网络设备与它们的相邻设备同步。

UWB系统的基本定时结构为如图3中所示的超帧。根据欧洲计算机制造商协会标准(ECMA)的超帧(ECMA-368 2^nd版本)由256个媒体接入时隙(MAS)构成，其中，每个MAS都具有限定的持续时间(例如256μs)。每个超帧都以信标周期开始，其持续一个或多个连续MAS，其间设备可以发送它们的信标帧。信标周期中的第一MAS的开始已知为信标周期开始时间(BPST)。用于特定设备的信标组被限定为具有与特定设备共享的信标周期开始时间(±1μs)的设备组，并且其在特定设备的传输范围内。

在ECMA-368中，在单个分配时频码(TFC)信道上的媒体接入时隙(MAS)的明确组中承载用于通信设备的数据传输。将被使用的设备和MAS之间的映射(即，哪个设备对将进行通信以及在哪些媒体接入时隙中的表示)在每个超帧的开始处由信标周期内的每个设备传输。如果MAS不是硬DRP保留的或者放弃硬DRP或个人保留的MAS，设备还可以在未保留的MAS中交换数据。

根据当前的ECMA-368标准，各个设备加入合适的TFC信道并在该单个信道上相应地发送/接收，直到其另有指示或决定。由一个或多个设备使用的TFC信道的改变由更高层管理，并要求完成当前超帧。