КОГНИТИВНЫЙ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ДОСТУП С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ (OFDMA)
COGNITIVE MULTIUSER ORTHOGONAL FREQUENCY-DIVISION MULTIPLE ACCESS (OFDMA)

Область техники
Настоящее изобретение относится к области беспроводной и проводной связи между вычислительными устройствами.
Уровень техники
специальной
Беспроводные соединения между вычислительными устройствами стали все в большей степени общепринятыми, по мере того как вычислительные устройства стали более мобильными. В результате беспроводные соединения теперь используются многочисленным образом. Например, беспроводная связь позволяет вычислительным устройствам подключаться к проводным сетям через точки доступа, так что устройства, помещенные в зону действия точки доступа, могут обращаться к сетевым ресурсам, таким как серверы и принтеры. Беспроводная связь также позволяет вычислительным устройствам подключаться к другим вычислительным устройствам на  основе, так что устройства могут обмениваться данными без какой-либо фиксированной инфраструктуры.
Чтобы установить беспроводное соединение между двумя вычислительными устройствами, часть частотного спектра используется для переноса радиочастотных сигналов между устройствами согласно протоколу беспроводной связи. Многие протоколы беспроводной связи делят доступный частотный спектр на множество каналов, так что многочисленные вычислительные устройства могут одновременно передавать данные и минимизировать помехи между собой.
Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) представляет собой один протокол связи, используемый как в беспроводных, так и проводных сетях, в котором частотный спектр делится на множество каналов. В OFDM каналы дополнительно делятся на обычно равные подканалы, каждый с относительно узкой полосой частот. Посредством использования подканалов с узкой полосой частот связь менее подвержена вредному многолучевому затуханию или другим электромагнитным помехам, и уменьшается опасность узкополосных помех между расположенными поблизости устройствами, выполняющими связь по беспроводным соединениям, что может привести к более высоким скоростям передачи данных или улучшенным рабочим характеристикам по коэффициенту ошибок данных, передаваемых по каналу.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является улучшение беспроводной и проводной связи между вычислительными устройствами посредством использования набора выбранных подканалов. Подканалы могут выбираться из любой части частотного спектра, используемого вычислительными устройствами для связи.
Подканалы могут выбираться, основываясь на измерениях характеристик этих подканалов. Чтобы повысить эффективность, с которой выбираются подканалы, может использоваться когнитивный процесс. Когнитивный процесс согласно изобретению может применяться в мобильном вычислительном устройстве, чтобы продлить время работы, доступное от аккумуляторной батареи или другого источника с ограниченной мощностью.
Когнитивный процесс может основывать выбор подканалов на текущем измерении характеристик подканала и ранее полученной информации. Информация, используемая для когнитивной обработки, может включать в себя информацию о подканалах, ранее выбранных для установления соединения, или этим же вычислительным устройством, или другим вычислительным устройством. Такая информация также может включать в себя информацию о подканалах, ранее определенных как непригодные для использования при установлении канала.
В одном иллюстративном варианте осуществления изобретения поднабор пригодных подканалов выбирается из набора подканалов, причем поднабор выбирается из любого места в наборе, и подканалы не ограничиваются тем, что они являются смежными. Пригодность подканалов может определяться посредством любого пригодного метода, включая исследование подканала на сигналы, генерируемые другим вычислительным устройством, или на высокие уровни электромагнитных помех от других источников. Методы также применяются для выбора подканалов, подлежащих исследованию, которое также может выполняться любым подходящим образом, включая сохранение списка ранее использованных подканалов, подлежащих сначала исследованию, потом сканирование по списку подканалов и случайный выбор подканалов.
В другом иллюстративном варианте осуществления раскрыт способ работы вычислительного устройства для связи с использованием протокола мультиплексирования с частотным разделением каналов (FDM). Способ содержит: выбор первого множества выбранных подканалов для переноса сигнала, имеющего первую полосу частот, причем первое множество выбирается из второго множества подканалов, второе множество вместе имеет вторую полосу частот, причем вторая полоса частот больше, чем первая полоса частот; и передачу сигнала, используя первое множество выбранных подканалов.
В другом иллюстративном варианте осуществления раскрыто компьютерное устройство, содержащее по меньшей мере один машиночитаемый носитель, кодированный инструкциями для выполнения на компьютере. Инструкции, когда они выполняются, реализуют способ, содержащий: определение набора используемых подканалов в первом множестве подканалов; выбор второго множества выбранных подканалов, причем выбранные подканалы выбираются из набора используемых подканалов, второе множество меньше, чем первое множество; и передачу сигнала по второму множеству выбранных подканалов.
В одном иллюстративном варианте осуществления раскрыт способ связи между первым вычислительным устройством и вторым вычислительным устройством. Способ содержит: для первого вычислительного устройства выбор множества выбранных подканалов для переноса сигнала, имеющего первую полосу частот, причем выбранные подканалы выбирают из множества подканалов, множество подканалов вместе имеет вторую полосу частот, причем вторая полоса частот больше, чем первая полоса частот; и передачу, по меньшей мере, одного сообщения по множеству выбранных подканалов.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
фиг.1 изображает схему иллюстративного окружения компьютерной системы, в которой могут быть реализованы варианты осуществления изобретения;
фиг.2 изображает блок-схему примерного клиентского компьютера, который может использоваться согласно вариантам осуществления изобретения;
фиг.3 изображает временную шкалу примерного процесса, посредством которого вычислительные устройства выбирают подканалы и передают данные по подканалам;
фиг.4 изображает блок-схему последовательности операций иллюстративного процесса выбора подканалов для связи;
фиг.5 изображает блок-схему последовательности операций иллюстративного процесса выбора подканалов для исследования на пригодность; и
фиг.6 изображает временную шкалу рандомизированного процесса отсрочки передачи согласно варианту осуществления изобретения, который происходит тогда, когда два вычислительных устройства передают данные по одному и тому же подканалу.
Подробное описание
Заявителями было установлено, что как беспроводная, так и проводная связь между вычислительными устройствами может быть улучшена посредством формирования каналов из подканалов частотного спектра, не принимая во внимание то, что подканалы являются смежными или несмежными.
Обычные реализации мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) используют только смежные подканалы в данном диапазоне частот для переноса передаваемого сигнала. Если этот сигнал подвергается электронной помехе или имеется много устройств, использующих этот же диапазон частот для связи, многие подканалы, предназначенные для переноса сигнала, могут быть непригодными для связи. Поскольку вычислительное устройство ограничивается тем, какие подканалы могут использоваться для переноса сигнала, результирующий сигнал может не поддерживать связь с требуемой скоростью передачи данных, и вычислительным устройствам, возможно, придется понижать скорость передачи данных в передачах по каналу, когда спектральные условия не являются идеальными.
Посредством выбора подканалов из любой части спектра, доступного для связи между вычислительными устройствами, смежными или несмежными, чтобы сформировать сигнал для использования вычислительным устройством, передача может выполняться при более высоких скоростях передачи данных независимо от спектральных условий.
Подканалы могут эффективно выбираться с использованием когнитивного процесса. Посредством выяснения, какие подканалы являются пригодными или непригодными для использования, может быть уменьшено время и затраты на обработку процессов выбора. В некоторых вариантах осуществления когнитивный процесс используется в мобильном вычислительном устройстве, работающем от аккумуляторной батареи или от другого источника с ограниченной мощностью. Снижение затрат на обработку приводит к пониженному потреблению мощности, которое продлевает время работы устройства до того времени, когда аккумуляторные батареи должны быть заменены или подзаряжены. Опыт пользователя, таким образом, может повышаться посредством обеспечения связи при более высоких скоростях передачи данных без неприемлемого потребления мощности.
С учетом вышесказанного один вариант осуществления настоящего изобретения относится к когнитивному процессу для выбора пригодных подканалов протокола FDM. Такой процесс может быть реализован на любой из множества конфигураций компьютерных систем, которые не ограничиваются любым конкретным типом конфигурации. Фиг.1 иллюстрирует один пример компьютерной системы, в которой могут быть реализованы аспекты изобретения, хотя возможны и другие.
Компьютерная система по фиг.1 включает в себя сеть 100 связи, беспроводные точки 102 и 104 доступа, беспроводные вычислительные устройства 106, 108, 110, 112, 114 и 116 и проводные вычислительные устройства 118 и 120. Сеть 100 связи может представлять собой любую подходящую среду или среды связи для обмена данными между двумя или более компьютерами (например, сервером и клиентом), включая Интернет или корпоративную сеть. Беспроводными вычислительными устройствами могут быть любые подходящие вычислительные устройства с возможностями беспроводной связи. Показано несколько примерных беспроводных вычислительных устройств, включая портативные компьютеры 108 и 112, персональный цифровой помощник 110 и смартфон 114. Кроме того, типично стационарные устройства могут быть подключены для беспроводной связи, такие как сервер 106 и компьютерный терминал 116. Каждое из этих мобильных и стационарных устройств находится в состоянии или способно находиться в состоянии беспроводной связи с беспроводными точками 102 или 104 доступа, каждая из которых соединена с сетью 100 связи. Данная беспроводная связь позволяет вычислительным устройствам обмениваться данными друг с другом или через сеть 100 связи с проводными устройствами, такими как компьютерный терминал 118 и сервер 120. Так как каждое беспроводное устройство передает данные на точку 102/104 доступа или на другое устройство, он может использовать один или несколько подканалов доступного спектра. Таким образом, беспроводные устройства могут соперничать друг с другом за доступ к «пригодным» подканалам. Пригодность подканала может определяться на основе того, подвергается ли он слишком большим помехам для осуществления эффективной связи. Данные помехи могут содержать шум, создаваемый другим вычислительным устройством, передающим данные, или любой другой электрический шум, такой как тот, который может создаваться любым электронным устройством, работающим в зоне действия примерной вычислительной системы, показанной на фиг.1.
специальных
Варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, не ограничиваются осуществляемыми на практике с примерной системой, показанной на фиг.1, и могут применяться в системах, использующих любое количество беспроводных точек доступа и/или вычислительных устройств. Кроме того, хотя фиг.1 изображает вычислительные устройства в беспроводной связи с беспроводными точками 102 и 104 доступа в сети инфраструктуры, необходимо понять, что варианты осуществления изобретения могут работать в  или других сетях, в которых вычислительные устройства связываются непосредственно друг с другом, а не через точку доступа. Также, хотя фиг.1 включает в себя сеть 100 связи с проводными устройствами 114 и 116, варианты осуществления изобретения могут не включать в себя проводную сеть.
Кроме того, необходимо понять, что изобретение не ограничивается выполнением в примерной беспроводной сети, показанной на фиг.1. Варианты осуществления изобретения могут быть реализованы в любой подходящей сети связи, включая проводные сети, для обмена данными между вычислительными устройствами, в которых реализовано мультиплексирование с частотным разделением каналов.
Фиг.2 схематически изображает иллюстративное вычислительное устройство 200, которое может использоваться в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления изобретения. Вычислительное устройство 200 может быть любым из вычислительных устройств, изображенных выше, таких как устройство 106, 108, 110, 112, 114 и 116 или беспроводные точки 102 и 104 доступа. Необходимо понять, что, фиг.2 не является ни изображением необходимых компонентов вычислительного устройства для вариантов осуществления изобретения, ни всеобъемлющим изображением.
Вычислительное устройство 200 содержит беспроводный интерфейс, который может служить в качестве интерфейса беспроводной сети. В изображенном варианте осуществления интерфейс беспроводной сети может быть реализован с аппаратными радиосредствами 202 для связи беспроводным образом, например с беспроводной точкой доступа или с другими устройствами. Устройство 200 также содержит сетевой адаптер 204 для обмена информацией по компьютерной сети, используя другие (возможно, беспроводные) способы, адаптер 206 устройства отображения для отображения информации пользователю устройства и адаптер 208 ввода для приема команд от пользователя. В некоторых вариантах осуществления изобретения вычислительное устройство 200 также может содержать аккумуляторную батарею 220.
Устройство 200 дополнительно содержит машиночитаемые носители 212 для хранения данных, подлежащих обработке, и/или инструкции, подлежащие обработке процессором 210. Процессор 210 позволяет выполнять обработку данных и выполнение инструкций. Данные и инструкции могут храниться на машиночитаемых носителях 212 и, например, могут позволять выполнять связь между компонентами вычислительного устройства 200. Данные и инструкции могут содержать операционную систему 216, которая, в свою очередь, может содержать управляющее программное обеспечение 214. Управляющее программное обеспечение 214 может содержать выполняемые компьютером инструкции, которые управляют передачей и приемом данных беспроводным образом, используя любой подходящий протокол, включая протоколы OFDM. Машиночитаемые носители 212 могут дополнительно иметь хранимые на них выполняемые компьютером инструкции, содержащие приложения 218 для выполнения на вычислительном устройстве 200. Приложения 218, например, могут использоваться пользователем вычислительного устройства для использования компонентов вычислительного устройства для выполнения различных функций и завершения требуемых операций.
Изобретение не ограничивается осуществляемым на практике типом вычислительного устройства, изображенного на фиг.2, и варианты осуществления изобретения могут быть осуществлены на практике с любым подходящим вычислительным устройством. Аппаратные радиосредства 202 и адаптеры 204, 206 и 208 могут быть реализованы в виде любых подходящих аппаратных средств, программных средств или их комбинации и могут быть реализованы в виде отдельного блока или многочисленных блоков. Аналогично машиночитаемые носители 212 могут быть реализованы как любой носитель или комбинация носителей для хранения данных и инструкций для доступа устройством обработки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения многочисленные вычислительные устройства, такие как вычислительное устройство 200, могут передавать данные по ограниченному количеству подканалов. Вычислительные устройства могут выбирать подканалы, которые являются пригодными для связи. Этот выбор может выполняться любым образом, примеры которого описываются более подробно ниже. Если вычислительное устройство выбрало подканал или подканалы для передачи, устройство может «резервировать» эти подканалы для использования при передаче данных, предотвращая передачу данных другими вычислительными устройствами по подканалу, и, таким образом, создание помех связи. В некоторых вариантах осуществления подканалы могут резервироваться для вычислительного устройства для единственной, отдельной пересылки данных, и, таким образом, процесс выбора и резервирования подканалов может повторяться каждый раз, когда должна быть выполнена пересылка данных. В альтернативных вариантах осуществления подканалы могут резервироваться вычислительным устройством для многочисленных отдельных пересылок данных, содержащих сеанс связи, и процесс выбора и резервирования подканалов может повторяться в начале каждого сеанса. В некоторых вариантах осуществления процесс выбора также может выполняться во время пересылки данных или во время сеанса связи, например, если требуется более высокая скорость передачи данных, и, таким образом, необходимо большее количество подканалов, или если один или несколько подканалов стали непригодными для связи во время пересылки или сеанса передачи данных. Необходимо понять, что изобретение не ограничивается выполнением процесса выбора в установленное время или при установленных условиях, так как выбор и резервирование подканалов может выполняться любым подходящим образом в любое подходящее время в процессе связи.
Если вычислительное устройство завершило обмен данными по подканалам, выбранные подканалы, которые были ранее зарезервированы для связи устройством, могут быть освобождены устройством, так что другие устройства могут ими воспользоваться. Это освобождение может происходить в конце одной пересылки данных, или в конце сеанса связи. В некоторых вариантах осуществления данное освобождение также может выполняться во время пересылки данных или сеанса связи, если вычислительное устройство требует меньшей скорости передачи данных. Меньшая скорость передачи данных, например, может быть необходима, если принимающее устройство указывает, что данные передаются на слишком высокой скорости передачи данных для приемного устройства, чтобы надлежащим образом обрабатывать данные.
Фиг.3 иллюстрирует данный процесс с общим описанием примерного процесса связи с многочисленными вычислительными устройствами на временной шкале 300. Подробности процесса описываются ниже, так как предполагается, что фиг.3 просто представляет собой общее описание, представленное для облегчения объяснения.
На шаге 302 приложение на устройстве А запрашивает соединение с требуемой скоростью передачи данных. Затем определяется, что, чтобы передавать данные с требуемой скоростью передачи, необходимы два подканала, и спектр исследуется в отношении двух пригодных подканалов. На шаге 304 устройство А выбирает два пригодных подканала 1 и 2 из спектра и резервирует их для своего использования. Оно также может, в некоторых вариантах осуществления, сохранить указание, что эти два подканала были выбраны для использования.
На шаге 306 приложение на устройстве В запрашивает соединение с некоторой скоростью передачи данных и снова определяется, что необходимы два подканала для достижения данной требуемой скорости передачи. Когда устройство А начинает передавать данные на шаге 306, устройство В исследует спектр и идентифицирует подканалы 4 и 5 как пригодные для связи. На шаге 312 устройство В выбирает и резервирует эти подканалы для связи. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство В, возможно, приняло сообщение уведомления от устройства А, указывающее, что подканалы 1 и 2 были зарезервированы устройством А для связи, и в некоторых вариантах осуществления устройство В, возможно, обнаружило передачу устройством А по этим подканалам и идентифицировало их как непригодные, так как они использовались. На шаге 310 устройство А завершает свою передачу данных и освобождает подканалы, делая их пригодными для связи любыми устройствами в сети, и на шаге 314 устройство В начинает передачу данных по подканалам 4 и 5.
На шаге 316 приложение на устройстве А запрашивает соединение, подлежащее установлению с некоторой скоростью передачи данных, и снова определяется, что передача данных при этой скорости передачи требует двух подканалов. Устройство А начинает исследовать спектр в отношении пригодных подканалов, определяет, что подканалы 1 и 3 являются пригодными, и на шаге 318 выбирает и резервирует подканалы 1 и 3. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство А может исследовать подканалы 1 и 2 перед исследованием подканала 3, так как он ранее выбрал эти подканалы в качестве пригодных для передачи. Устройство А может определять во время своего исследования, что подканал 2 больше не являлся пригодным для передачи из-за помех от другого вычислительного устройства, передающего данные по подканалу, или от любого другого электронного шума, и поэтому исследует и выбирает подканал 3. В альтернативных вариантах осуществления подканалы 1 и 3 могли быть исследованы случайным образом в отношении пригодности и потом выбраны. Необходимо понять, что варианты осуществления не ограничиваются выбором подканалов согласно любому конкретному методу или методам, так как выбор подканалов может осуществляться любым подходящим образом.
Фиг.4 иллюстрирует один примерный процесс выбора подканалов, реализуемый вычислительным устройством, для выбора подканалов для обмена данными беспроводным образом согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Процесс по фиг.4 может быть реализован в виде выполняемых компьютером инструкций, хранимых по меньшей мере на одном машиночитаемом носителе, таком как машиночитаемые носители 212, или может быть реализован любым другим подходящим образом. Также необходимо понять, что подканалы могут выбираться для передачи любым подходящим образом и что варианты осуществления изобретения не ограничиваются выполнением, показанным на фиг.4.
Процесс по фиг.4 начинается с шага 400, на котором выполняются шаги по инициализации. Шаги по инициализации могут включать в себя запрос приложением, выполняющимся на вычислительном устройстве, соединения со скоростью передачи данных, устанавливаемой между вычислительным устройством и другим вычислительным устройством, выполнение определения различных вариантов для соединения, и/или выполнение определения, какие данные должны передаваться на другое вычислительное устройство. Если шаги по инициализации выполнены, процесс продолжается на шаге 402, при котором выполняется определение количества подканалов, основываясь на требуемой скорости передачи.
Подканалы могут выбираться любым подходящим образом. Например, в иллюстративном варианте осуществления на фиг.4 для выбора подканалов процесс исполняет цикл, начинающийся с шага 404. Цикл содержит исследование подканалов в спектре, доступном для использования устройством для связи, чтобы определить, какие подканалы пригодны для связи. Как упорядочение подканалов для исследования, так и исследование могут выполняться любым подходящим образом, примеры которых описываются ниже.
Цикл иллюстративного процесса на фиг.4 имеет два возможных конечных условия. При первом возможном конечном условии цикл может исследовать все подканалы в спектре перед нахождением требуемого количества подканалов, в этот момент процесс продолжается на шаге 416. Если обработка достигает шага 416, произошла ошибка, которая может быть обработана приложением, запрашивающим соединение, или любым другим подходящим образом. В некоторых вариантах осуществления обработка на шаге 416 может включать в себя сообщение приложению скорости передачи данных, которая может поддерживаться пригодными подканалами, и процесс по фиг.4 может повторно инициализироваться приложением, понижая требуемую скорость передачи данных до наивысшей скорости передачи, допустимой пригодными подканалами. В других вариантах осуществления обработка для выбора подканалов может ожидать предварительно определенный или случайный период времени перед повторным исследованием спектра в отношении пригодных подканалов. Альтернативно при втором возможном конечном условии обработка на шаге 406 определяет, что требуемое количество подканалов было выбрано, в этот момент процесс продолжается переходом к шагу 418. Шаг 418 и последующие шаги описываются более подробно ниже.
До тех пор пока не будет выполнено конечное условие, процесс по фиг.4 циклически проходит по подканалам спектра. На шаге 408 выбранный подканал исследуется для того, чтобы собрать информацию, способствующую определению, выполняемому на шагах 410 и 412. На шаге 410 процесс определяет, используется ли подканал другим устройством для связи, и на шаге 412 определяет, подвергается ли подканал слишком большим электронным помехам, чтобы выполнить эффективную связь. В изображенном варианте осуществления считается, что подканал непригоден для использования при передаче сигнала, если подканал уже находится в использовании другим устройством, или иначе он является слишком зашумленным. Если на любом из шагов определяется, что подканал является непригодным для связи, тогда цикл продолжается со следующим подканалом. Если определяется, что он пригоден для связи, тогда он выбирается (на шаге 414) для передачи, и цикл продолжается со следующим подканалом.
Необходимо понять, что информация может быть получена на шаге 408 любым подходящим образом. В изображенном процессе информация получается посредством контролирования энергии в подканале в течение предварительно определенного интервала в качестве одного вида «прослушивания» подканала. В некоторых вариантах осуществления вычислительное устройство настраивает свои аппаратные средства на исследуемый подканал и использует приемник в аппаратных средствах для сбора данных об энергии в этом подканале в течение предварительно определенного периода времени. Данные могут собираться в любом подходящем виде, включая уровни пиковой энергии, уровни средней энергии, уровни средней величины энергии и т.д. В данном варианте осуществления прослушивание может содержать обнаружение уровней энергии в подканале, обеспечивая их в качестве входного сигнала для шага по определению, или может содержать прием (или попытку приема) данных от подканала. В других вариантах осуществления вычислительное устройство может выполнять выборку всего спектра по меньшей мере один раз и посредством выполнения этапов исследования, таких как Фурье преобразование выборки, определять уровни энергии, присутствующие в многочисленных подканалах. Необходимо понять, однако, что эти методы являются просто иллюстративными, и может использоваться любой подходящий метод для исследования подканала или подканалов согласно вариантам осуществления изобретения.
Если выбрано требуемое количество подканалов из спектра (второе конечное условие, описанное выше), тогда процесс переходит с шага 406 на шаг 418, где указатель о выбранных подканалах сохраняется на вычислительном устройстве. Указатель может форматироваться как список или как любая другая подходящая структура данных. Список может сохраняться во временном запоминающем устройстве на вычислительном устройстве для использования при передаче или может сохраняться в долговременном запоминающем устройстве для использования при будущих передачах.
На шаге 420 вычислительное устройство передает сообщение уведомления, содержащее список подканалов, одному или нескольким другим вычислительным устройствам. В некоторых вариантах осуществления изобретения данное сообщение уведомления может служить для резервирования выбранных подканалов для использования вычислительным устройством до тех пор, пока подканалы не будут потом освобождены вычислительным устройством. Другие вычислительные устройства могут содержать другое вычислительное устройство, используемое в качестве другой конечной точки соединения, которая должна принимать данные, передаваемые вычислительным устройством, или может содержать все другие вычислительные устройства в зоне действия вычислительного устройства. В некоторых вариантах осуществления изобретения передача на шаге 420 выполняется на контрольной частоте, прослушиваемой всеми устройствами, использующими заданный протокол. Сигналы маяка могут передаваться с использованием этой контрольной частоты, и в некоторых вариантах осуществления передача на шаге 420 будет выполняться как часть сигнала маяка или другого сигнала уже в использовании. Необходимо понять, однако, что эти варианты осуществления изобретения могут передавать данную информацию любым подходящим образом.
Если список сохранен и передан, данные предаются на шаге 422 по соединению, используя выбранные подканалы. Эти подканалы, как описано выше, необязательно будут смежными, но будут любыми пригодными подканалами, найденными процессом в любой части спектра, причем количество подканалов выбирается и передается для достижения передачи с требуемой скоростью передачи данных. Необходимо понять, что передача по подканалам может выполняться любым подходящим образом и в соответствии с любым подходящим протоколом, так как изобретение не ограничивается выполнением с какой-то конкретной реализацией сети. На шаге 424 процесс прерывается. В вариантах осуществления изобретения шаг 424 может содержать передачу второго сообщения уведомления на одно или несколько других вычислительных устройств, указывающего, что вычислительное устройство больше не выполняет связь по выбранным подканалам. Таким образом, подканалы, которые могли быть зарезервированы вычислительным устройством, могут быть освобождены и, таким образом, могут быть сделаны пригодными для использования другими вычислительными устройствами.
Необходимо понять, что процесс, изображенный на блок-схеме последовательности операций по фиг.4, является просто примерным, и возможны другие процессы или последовательности шагов. Например, альтернативный вариант осуществления изобретения может выполнять цикл, начинающийся шагом 404 перед запросом приложением соединения. В данном варианте осуществления спектр может исследоваться постоянно вычислительным устройством и могут сохраняться указатели пригодных подканалов, так что, когда приложение запрашивает соединение, требуемое количество подканалов может быстро назначаться и использоваться на основе ранее определенной пригодности подканалов, а не выполняя определение, когда запрашивается соединение.
Варианты осуществления изобретения также могут работать в режиме малой мощности, в котором приемлемость подканалов для передачи дополнительно ограничивается поднабором полного спектра. Ограничение количества исследуемых подканалов уменьшает величину мощности, затрачиваемую на прослушивание и определение, а также мощности, затрачиваемой на конфигурирование вычислительного устройства на передачу или прием на различных частотах (т.е. на различных подканалах). Вход в режим малой мощности может выполняться в ответ на ввод пользователя или рабочее состояние устройства, такое как работа на мощности аккумуляторной батареи, или любым другим подходящим образом.
В примере на фиг.4 обработка выполняется на устройстве, который инициирует соединение. Вместо этого или в дополнение к этому устройство, являющееся конечной точкой соединения, устанавливаемого другим вычислительным устройством, может выполнять процесс выбора подканалов. Вычислительное устройство может исследовать спектр и резервировать набор подканалов для него для приема данных по нему, затем посылать объявление на все устройства в зоне действия, чтобы прослушивать выбранные подканалы. После этого устройства, желающие передавать данные на вычислительное устройство, будут передавать с использованием этих подканалов. Конечные точки соединения могут использовать эти же или другие подканалы.
Варианты осуществления изобретения также могут выполнять меньшее количество шагов, чем те, которые показаны на фиг.4. Например, варианты осуществления изобретения могут не сохранять список выбранных подканалов, как делается на шаге 418, или могут не передавать список выбранных подканалов другим устройствам как на шаге 420. В некоторых вариантах осуществления изобретения шаги 410 и 412 могут объединяться в один шаг вместо отдельных шагов.
Необходимо также понять, что варианты осуществления изобретения могут выполнять большее количество шагов, чем то количество, которое выполняется на фиг.4. В некоторых вариантах осуществления изобретения, в дополнение к сохранению указателей подканалов, выбранных для передачи, процесс может сохранять большее количество информации, такое как время или элемент использования. Время или элемент использования могут содержать информацию, касающуюся того, когда подканал может быть освобожден вычислительным устройством, или могут содержать информацию об условиях, при которых подканал был выбран.
В некоторых вариантах осуществления изобретения список подканалов, найденных непригодными для передачи, может сохраняться для будущего использования при выборе подканалов для использования при установлении соединения. Таким образом, подканалы, найденные непригодными для связи, могут исключаться в будущем. В альтернативном варианте осуществления изобретения список, сохраненный на шаге 418, может обновляться в любой момент времени, когда определяется, что подканал является непригодным. Например, если подканал находится в списке как ранее выбранный, но было определено, что он является непригодным, подканал может быть исключен из списка или иным образом понижена его категория в списке. Может использоваться любой подходящий метод для понижения категории подканала в списке согласно вариантам осуществления изобретения, включая перемещение подканала вниз в списке или иным образом указывая, что он является менее пригодным, чем другие подканалы.
Также необходимо понять, что подканалы могут выбираться для исследования на пригодность для связи в любом подходящем порядке. В некоторых вариантах осуществления изобретения порядок может определяться случайным образом, тогда как в других вариантах осуществления подканалы могут упорядочиваться последовательно с одного конца спектра до другого, и подканалы могут исследоваться в соответствии с этим порядком.
Однако так как некоторые протоколы используют мультиплексирование с частотным разделением каналов (FDM) по очень широкой полосе спектра, такое как ультраширокополосная (UWB) связь или общемировая совместимость широкополосного беспроводного доступа (WiMAX), может стать дорогостоящим с точки зрения времени и обработки определение, какие подканалы спектра являются свободными.
Поэтому в некоторых вариантах осуществления изобретения порядок, в котором исследуются подканалы, может основываться на когнитивном процессе, который использует ранее определенные данные. Данные могут быть получены от этого же вычислительного устройства, других вычислительных устройств, выполняющих подобный процесс, или из любого другого подходящего источника. В данном варианте осуществления когнитивный аспект процесса ссылается на шаги «обучения» из ранее определенной информации, чтобы способствовать более легкому, быстрому и эффективному выполнению определений.
Примерный когнитивный процесс упорядочения изображен на фиг.5. Когнитивный процесс может быть реализован в виде отдельного процесса, исполняемого перед процессом выбора, такого как процесс, изображенный на фиг.4, для предварительного определения порядка, в котором подканалы должны исследоваться, или может выполняться совместно с процессом выбора для определения подканала, исследуемого после того, как был исследован подканал, или может исполняться в любой момент времени и любым подходящим образом.
На шаге 500 список ранее выбранных подканалов (такой как список, сохраненный на шаге 418 на фиг.4) извлекается из запоминающего устройства на вычислительном устройстве. Этот список подканалов может содержать подканалы, выбранные выполненным в последний раз процессом выбора, или может содержать информацию о подканалах, объединенных из более чем одного предыдущего процесса выбора. В качестве примера объединенной информации список может быть упорядочен по индексу, содержащему количество раз, когда подканал был определен пригодным для связи, но необходимо понять, что варианты осуществления изобретения могут сохранять любую информацию, составленную из любого количества процессов выбора.
На шаге 502 процесс упорядочения начинается исследованием подканалов в списке. Процесс может исследовать подканалы в списке последовательно или может исследовать их, основываясь на индексе, таком как индекс, описанный выше. Если подканал выбран из списка на шаге 504, он проверяется на шаге 508 в отношении любого списка подканалов, указанных как выбранные в настоящий момент другим вычислительным устройством. Проверка шага 508 может запускаться при помощи обмена сообщениями уведомления между вычислительными устройствами в сети, где сообщения уведомления содержат наборы подканалов, выбранных для связи. Эти наборы подканалов могут обмениваться любым подходящим образом, включая процессы, описанные выше в связи с шагом 420 на фиг.4.
Если он не указывается выбранным другим вычислительным устройством, тогда на шаге 510 подканал помечается как исследуемый и исследуется, как описано выше в связи с фиг.3, или любым другим подходящим образом. Если, однако, подканал был указан выбранным другим устройством, тогда другой подканал в списке может быть выбран на шаге 504, если на шаге 502 определяется, что в списке имеются еще неисследованные подканалы. Список также может обновляться, причем подканалы, которые используются другим устройством, удаляются из списка или иным образом понижается их категория.
Если в процессе исследования все подканалы в списке были помечены исследованными на шаге 510, и требуемое количество подканалов еще не было выбрано, тогда процесс может исследовать на шаге 506 подканалы, которых нет в списке. Порядок, в котором эти подканалы будут исследоваться, может выполняться любым подходящим образом, включая случайное упорядочение или последовательное упорядочение с подканала с самой низкой частотой до подканала с самой высокой частотой. Подканалы, которые еще не были отмечены как исследованные на шаге 510, могут исследоваться так, как описано выше в связи с фиг.4, или любым другим подходящим образом для определения, являются ли они пригодными для связи.
Необходимо понять, что фиг.5 представляет собой просто иллюстративный процесс, и что варианты осуществления изобретения не ограничиваются выполнением процесса, описанного в общих чертах на фигуре. Варианты осуществления изобретения могут выполнять другие шаги или большее или меньшее количество шагов, чем те, которые показаны на фиг.5. Например, некоторые варианты осуществления изобретения также могут реализовывать шаги извлечения списка подканалов, ранее определенных не пригодными для связи. Этот список может использоваться, например, при выборе для исследования подканалов, которых нет в списке ранее выбранных подканалов.
В некоторых альтернативных вариантах осуществления шаг 508 на фиг.5 может не включать в себя сравнение подканала со списком подканалов, принятым от другого вычислительного устройства. Например, такое сравнение может не выполняться в вариантах осуществления, в которых вычислительные устройства не резервируют подканалы посредством обмена списками выбранных подканалов, как представлено на шаге 420 на фиг.4. В этих вариантах осуществления процессы могут реализовываться для обработки конфликтов, когда вычислительное устройство выбирает для передачи подканал, который уже был выбран для передачи другим вычислительным устройством.
Фиг.6 изображает примерный процесс для разрешения конфликтов, которые возникают, когда два вычислительных устройства выбирают один и тот же подканал для передачи с точки зрения временной шкалы 618. На шаге 600 вычислительное устройство А выбирает примерный подканал 1 для передачи в соответствии с любым подходящим способом для выбора, включая описанные выше методы. На шаге 602 вычислительный устройство В не обнаруживает, что устройство А выбрало подканал 1, и также выбирает его для передачи. Например, вычислительное устройство В может не обнаружить устройство А, так как оно выполняло свое обнаружение на подканале 1 в момент времени, когда устройство А не передавало. Однако причина, почему устройство В не обнаружило устройство А, не является критичным для изобретения.
На шаге 604 устройство А обнаруживает помехи на подканале 1, которые в изображенном сценарии вызываются обоими устройствами, пытающимися одновременно передавать по подканалу. В ответ устройство А входит в период ожидания, в течение которого оно не передает по этому подканалу в течение случайного периода времени. На шаге 606 устройство В также обнаруживает помехи и ожидает в течение случайного периода времени. Эти значения случайного периода времени могут быть в любом подходящем диапазоне. В некоторых вариантах осуществления изобретения время ожидания может быть порядка миллисекунд, тогда как другие варианты осуществления изобретения могут реализовывать время ожидания порядка секунд. Необходимо понять, однако, что изобретение не ограничивается реализацией какого-либо конкретного диапазона значений времени для этого случайного времени ожидания.
Так как это время выбирается случайным образом, время ожидания будет различным, и устройство с более коротким временем ожидания первым попытается снова использовать подканал. Так как устройство В имеет более короткий период ожидания, он первым проверит подканал в отношении помех не на шаге 608, и на шаге 610 определит, что подканал свободен для передачи, в этот момент оно снова начинает передавать свои данные. На шаге 612 устройство А выходит из своего периода ожидания и проверяет подканал 1 в отношении помех, определяя на шаге 614, что подканал 1 используется устройством В и поэтому непригоден для передачи. Устройство А затем переходит к шагу 616, при котором оно выбирает новые подканалы для связи. Такой выбор может выполняться любым случайным образом, включая описанные выше методы.
Необходимо понять, что процесс, изображенный на фиг.6, является просто иллюстративным, и что варианты осуществления изобретения не ограничиваются реализацией такого процесса для разрешения конфликтов. Варианты осуществления могут реализовывать большее количество шагов, таких как сохранение записи помех в списках ранее выбранных или ранее непригодных подканалов. Также необходимо понять, что фиг.6 иллюстрирует конфликт между двумя устройствами для облегчения объяснения, но такой конфликт может возникать между любыми двумя или более вычислительными устройствами.
Вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы любым из многочисленных путей. Например, варианты осуществления могут быть реализованы с использованием аппаратных средств, программных средств или их комбинации. При реализации программными средствами код программных средств может исполняться на любом подходящем процессоре или совокупности процессоров, предусмотренных или в одном компьютере, или распределенных по многочисленным компьютерам.
Далее, необходимо понять, что компьютер или терминал может быть воплощен любым из нескольких видов, таких как установленный в стойку компьютер, настольный компьютер, портативный компьютер или планшетный компьютер. Кроме того, компьютер или терминал может быть встроен в устройство, не рассматриваемое обычно как компьютер, но с соответствующими возможностями обработки, включая персональный цифровой помощник (PDA), смартфон или любое другое подходящее портативное или стационарное электронное устройство.
Также компьютер может иметь одно или несколько устройств ввода и вывода. Эти устройства могут использоваться, среди прочего, для представления пользовательского интерфейса. Примеры устройств вывода, которые могут использоваться для предоставления пользовательского интерфейса, включают в себя принтеры или экраны устройства отображения для визуального представления выходного результата и громкоговорители или другие устройства создания звука для звукового представления выходного результата. Примеры устройств ввода, которые могут использоваться для пользовательского интерфейса, включают в себя клавиатуры и указательные устройства, такие как мыши, сенсорные панели и цифровые планшеты. В качестве другого примера компьютер может принимать входную информацию посредством распознавания речи или в других звуковых форматах.
Такие компьютеры могут быть соединены между собой при помощи одной или нескольких сетей любого подходящего вида, включая локальную сеть или глобальную сеть, такую как корпоративная сеть или Интернет. Такие сети могут основываться на любой подходящей технологии и могут работать согласно любому подходящему протоколу и могут включать в себя беспроводные сети, проводные сети или волоконно-оптические сети.
Также различные способы или процессы, описанные в общих чертах в данном документе, могут кодироваться в виде программных средств, которые является исполняемым на одном или нескольких процессорах, которые применяют любую одну из многочисленных операционных систем или платформ. Кроме того, такое программное обеспечение может быть написано с использованием любого из нескольких подходящих языков программирования и/или обычных инструментальных средств программирования или составления сценариев, и также может компилироваться в виде выполняемого кода на машинном языке или промежуточного кода, который исполняется на машине инфраструктуры или виртуальной машине.
В этом отношении изобретение может быть воплощено как машиночитаемый носитель (или множество машиночитаемых носителей) (например, память компьютера, одна или несколько дискет, компакт-диски, оптические диски, магнитные ленты, флэш-памяти, схемные конфигурации в программируемых вентильных матрицах или другие полупроводниковые приборы и т.п.), кодированные посредством одной или нескольких программ, которые при их выполнении на одном или нескольких компьютерах или других процессорах выполняют способы, которые реализуют различные описанные выше варианты осуществления изобретения. Машиночитаемый носитель или носители могут быть транспортируемыми, так что программа или программы, хранимые на нем, могут загружаться в один или несколько различных компьютеров или других процессоров для реализации различных аспектов настоящего изобретения, как описано выше.
Термины «программа» или «программные средства» используются в данном документе в обобщенном смысле для ссылки на любой тип компьютерного кода или набор исполняемых компьютером инструкций, которые могут применяться для программирования компьютера или другого процессора на реализацию различных аспектов настоящего изобретения, как описано выше. Кроме того, необходимо понять, что согласно одному аспекту данного варианта осуществления нет необходимости, чтобы одна или несколько компьютерных программ, которые при их исполнении выполняют способы настоящего изобретения, постоянно находились на одном компьютере или процессоре, но могут распределяться модульным образом по нескольким различным компьютерам или процессорам для реализации различных аспектов настоящего изобретения.
Выполняемые компьютером инструкции могут быть во многих видах, таких как программные модули, исполняемые одним или несколькими компьютерами или другими устройствами. Как правило, программные модули включают в себя подпрограммы, программы, объекты, компоненты, структуры данных и т.д., которые выполняют конкретные задачи или реализуют конкретные абстрактные типы данных. Обычно функциональные возможности программных модулей могут объединяться или распределяться, как требуется в различных вариантах осуществления.
Различные аспекты настоящего изобретения могут использоваться отдельно, в комбинации или в многочисленных расположениях, не обсужденных конкретно в вариантах осуществления, описанных выше, и поэтому не ограничиваются в их применении в подробностях и расположении компонентов, изложенных в вышеприведенном описании или изображенных на чертежах. Например, аспекты, описанные в одном варианте осуществления, могут быть объединены любым образом с аспектами, описанными в других вариантах осуществления.
Использование порядковых терминов, таких как «первый», «второй», «третий» и т.д. в формуле изобретения для модифицирования элемента пункта формулы изобретения, не подразумевает само по себе никакого приоритета, предпочтения или порядка одного элемента пункта формулы изобретения над другим, или временного порядка, в котором выполняются шаги способа, но используются просто как обозначения для различения одного элемента пункта формулы изобретения, имеющего некоторое название, от другого элемента, имеющего такое же название (но для использования порядкового термина) для различения элементов формулы изобретения.
Также фразеология и терминология, используемая в данном документе, предназначена для целей описания и не должна рассматриваться как ограничивающая. Подразумевается, что использование «включающий в себя», «содержащий» или «имеющий», «содержащий», «включающий» и их вариантов в данном документе охватывает пункты, перечисленные после этого, и их эквиваленты, а также дополнительные пункты.
Описав несколько аспектов по меньшей мере одного варианта осуществления данного изобретения, необходимо понять, что различные изменения, модификации и улучшения легко могут прийти на ум специалисту в данной области техники. Такие изменения, модификации и улучшения предназначены быть частью данного раскрытия и, как подразумевается, не выходят за пределы сущности и объема изобретения. Следовательно, вышеприведенное описание и чертежи приведены только в качестве примера.