Способ и устройство для агрегирования пакетов в сети беспроводной связи

Предложены способ и устройство для агрегирования пакетов в системе беспроводной связи. Технический результат - эффективная и надежная передача данных. Для этого предназначенные для передачи данные выбирают, объединяют в пакеты и формируют в виде кадров для передачи. Вместо передачи каждого кадра по отдельности кадры группируют и передают вместе со знаками группирования, уведомляя получателей о том, каким образом следует подтвердить успешное получение переданных данных. Сообщения подтверждения приема (СПП) передают в заранее заданное время или все вместе, разделяя их по поднесущим в варианте сети множественного доступа с ортогонально-частотным разделением (OFDMA). 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 25 ил.

 

Притязание на приоритет

Настоящая заявка связана с предварительной патентной заявкой США № 60/483,588 от 27 июня 2003 г. и испрашивает приоритет по дате ее подачи.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области беспроводной передачи данных, в частности к способу и к соответствующему устройству для передачи множества пакетов данных в агрегированном виде.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Передача данных становится все более и более распространенной, осуществляется на основе все большего количества причин и большим количеством способов, чем когда-либо ранее. Применительно к настоящему изобретению данными являются биты информации, требуемой для выполнения какой-либо задачи в электронном устройстве. Термин "передача данных" относится к передаче этой информации из одного устройства (или компонента устройства) в другое.

Традиционно компьютеры запоминали данные, введенные вручную людьми - операторами либо собранные автоматически каким-либо способом, для создания отчетов, выполнения вычислений или просто запоминания информации для обращения к ней впоследствии. Данные также могут подвергаться обработке для создания более сложных представлений: звуковых, видео или мультимедийных, или для управления механическими устройствами через надлежащий интерфейс.

Причина желания осуществлять передачу данных очевидна. Данные, собранные в одном месте или во многих местах, могут быть посланы в другое место для безопасного хранения или для выполнения задачи в этом месте. Либо данные могут быть просто использованы для персональной связи, что имеет место в случае электронной почты. Человеческий голос (и иные звуки) также может быть фактически преобразован в пригодные для передачи данные. Хотя обработка информации в виде данных и речевой информации часто производится отдельно, поскольку они налагают различные требования на канал передачи, для целей описания настоящего изобретения использован термин "передача данных", описывающий передачу информационного содержимого любого типа, если иное не указано в явном виде или не является очевидным из контекста.

Нынешней популярности передачи данных способствовали многочисленные взаимосвязанные явления. Одним из факторов, естественно, является общедоступность вычислительных устройств для большого количества людей. Эти устройства могут иметь вид персональных компьютеров, сотовых телефонов, персональных цифровых информационных устройств и т.д. Соответственно, увеличился объем информации, доступный для передачи. Эта информация содержит не только упомянутую выше личную переписку (например, электронную почту), но и огромное количество текста, графики и файлов других типов, которые могут быть запрошены абонентом и возвращены за очень короткий промежуток времени. В частности, сеть "Всемирная паутина" делает доступным огромный объем такой информации. Наконец, можно ожидать, что растущее использование увеличивающегося объема информационного содержимого поддерживается множеством средств связи, сетей и систем. Происходит постоянное развитие этих многочисленных каналов передачи данных, наряду с соответствующими им схемами и протоколами, в попытке обеспечения более быстрых и более надежных средств передачи данных.

Первыми каналами связи для передачи данных являлись, конечно же, провода и кабели из проводящего материала, например из меди. Передача данных может происходить через выделенную линию или через ряд линий, проходящих от одного вычислительного устройства до другого. Соединение также может быть выполнено через сеть, например через коммутируемую телефонную сеть общего пользования (КТСОП), или, как делается в последнее время, через сеть Интернет, где схема для связи может быть установлена по мере необходимости. Схемы связи с произвольной структурой (ad hoc) могут быть установлены с использованием механических переключателей для соединения существующих линий связи. Они также могут быть созданы логически с использованием маршрутизаторов с программными переключателями, определяющих то, куда именно должна быть послана определенная информация из ряда квазипостоянно существующих вариантов выбора. Те же самые принципы могут быть использованы в системах меньшего масштаба, например между офисами конкретного административного здания, с использованием локальной сети (ЛС).

Естественно, что данные должны быть преобразованы в надлежащий вид для передачи, будучи закодированными некоторым способом, который может распознаваться получателем, для которого они предназначены. Для реализации этого существует множество способов. В некоторых системах данные упорядочивают в виде дискретных элементов, именуемых пакетами, и передачу каждого пакета осуществляют по отдельности. Адресация каждого пакета данных должна быть осуществлена отдельно для того, чтобы он мог быть направлен в пункт его назначения по наиболее эффективному маршруту. Каждый пакет также должен содержать идентифицирующую информацию для того, чтобы пакеты могли быть повторно собраны в надлежащем порядке в пункте их назначения. Эту дополнительную информацию, требуемую для передачи, но впоследствии не используемую, иногда именуют "служебной информацией". Другие типы служебной информации могут содержать информацию исправления ошибок, используемую в алгоритме исправления ошибок в приемнике для определения правильности приема пакета. Система может быть выполнена таким образом, что предусматривает приемлемую частоту появления ошибок, частично определяющую качество обслуживания (QoS) системы. Приемлемая частота появления ошибок обычно увеличивается для увеличения скорости передачи. Различные приложения имеют различные требования к качеству обслуживания (QoS). Может быть произведена повторная передача безуспешно переданных пакетов в том случае, если передающие станции уведомляются о безуспешной передаче. В зависимости от конструкции системы, приемник может послать сообщение подтверждения приема, СПП (ACK) для уведомления передатчика о том, что данные были приняты правильно, или, в противном случае, послать сообщение о неподтверждении приема, СНП (NAK). В некоторых системах могут быть использованы оба сообщения: СПП и СНП. Важным фактором при определении качества обслуживания также является задержка при передаче информации. Как описано ниже, настоящее изобретение направлено на улучшение обоих этих параметров качества обслуживания.

Каналом связи, популярность которого возрастает, является канал беспроводной связи, который способен обеспечивать передачу данных через интерфейс радиосвязи с использованием электромагнитного излучения в радиочастотном диапазоне. Как и другие линии связи, эти каналы беспроводной связи становятся более эффективными и, следовательно, более желательными. Кроме того, канал беспроводной связи, конечно же, предоставляет возможность мобильности. Передающие и приемные станции не ограничены стационарным пунктом связи или пунктом связи с доступом к сети на основе проводной связи. Одним из примеров системы, осуществляющей передачу данных через беспроводной интерфейс радиосвязи, является сеть сотовой телефонной связи. Однако следует отметить, что в такой сети интерфейс радиосвязи является только лишь частью пути, по которому проходят данные, переданные из источника в пункт назначения. Беспроводной доступ в сотовых сетях связи используется только лишь для того, чтобы абоненты получали доступ к инфраструктуре сети.

Другим примером системы, использующей интерфейс радиосвязи, является беспроводная локальная сеть (БЛС). На Фиг.1 изображена упрощенная блок-схема, на которой показаны отдельные компоненты беспроводной локальной сети (БЛС) 10, приведенной в качестве примера. БЛС 10 по Фиг.1 содержит четыре станции 1 - 4 и пункт 5 доступа. Каждая из станций функционирует таким образом, что поддерживает связь с пунктом 4 доступа по одной или более линий радиосвязи. Канал передачи из пункта 5 доступа в одну или более станций обычно именуется нисходящим каналом связи, а канал передачи в другом направлении - восходящим каналом связи.

Следует отметить, что в конфигурации по Фиг.1, как и в упомянутой выше сотовой сети связи, пункт 5 доступа является стационарным и соединен с более крупной сетью, возможно, с той сетью, которая содержит другие пункты доступа. Такой вариант применения может быть полезным, например, в университете, где точки доступа, расположенные в различных физических местоположениях, позволяют студентам и профессорско-преподавательскому составу устанавливать сетевое соединение с использованием беспроводной связи.

Набор станций, показанных на Фиг. 1, количество которых может быть различным, иногда именуют базовым набором служб, БНС (BSS), а в том случае, когда он содержит пункт 5 доступа, - базовым набором служб типа "инфраструктура", БНС-ИФ (If-BSS). Несколько БНС-ИФ (If-BSS) может быть соединено вместе для формирования расширенного набора служб, РНС (ESS) (на чертеже не показан). Сеть даже может иметь функцию "передачи обслуживания" при информационном обмене с некоторой станцией с одного пункта доступа на другой для того, чтобы абоненты могли физически перемещаться во время сеанса связи без прерывания связи или с незначительным ее прерыванием. Помимо других БНС-ИФ (If-BSS), станции в БЛС 10 могут также иметь доступ к большим центральным компьютерам и к сетям более широкого охвата, например, к сети Интернет.

БЛС по Фиг.1 приведена только в качестве примера, и возможны другие варианты конфигурации сети. Некоторые сети могут быть созданы на основе структуры типа "каждый с каждым" (ad hoc) и могут устанавливать связь между несколькими узлами сети без стационарного (или заранее заданного) пункта доступа. В некоторых сетях станции могут функционировать таким образом, что поддерживают связь непосредственно друг с другом в виде сети, и в таких случаях пункт доступа может быть ненужным. Такая сеть может именоваться независимым БНС, НБНС (IBSS). Еще одним типом сети является сеть с сеточной структурой (mesh network), в которой различные имеющиеся станции связи могут в известной степени действовать в качестве маршрутизаторов, позволяя двум или более станциям обмениваться информацией (с меньшей мощностью) через посредников, а не напрямую друг с другом. Настоящее изобретение может быть применено в любой из этих сетей, и подразумевают, что вышеизложенные иллюстративные примеры приведены лишь в иллюстративных целях, а не являются ограничивающим признаком.

Хотя беспроводной интерфейс радиосвязи обеспечивает преимущество, заключающееся в подвижности, он выдвигает требования в отношении увеличения пропускной способности без потери качества обслуживания. По своей сущности линии радиосвязи могут иметь больший риск искажения сигнала и потери данных, чем провод или волоконно-оптический кабель.

Тем не менее, по мере роста популярности беспроводной связи предъявляются большие требования к интерфейсу радиосвязи. Постоянно требуются новые способы для более эффективной и надежной передачи данных. Настоящее изобретение обеспечивает такое усовершенствование.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предложен способ и соответствующее устройство для группирования данных, сформированных в виде пакетов, в кадры передачи для более эффективной беспроводной передачи. Одним из объектов настоящего изобретения является способ передачи информации, содержащий следующие операции: формируют пакеты данных, выбирают группу из этих пакетов данных и компонуют кадр передачи, содержащий выбранные пакеты вместе со знаками группирования, таким образом, чтобы получатели каждого кадра передачи могли извлечь предназначенные для них данные. Знаки группирования могут просто содержать адрес предполагаемого получателя или предполагаемых получателей. В некоторых системах поле контроля циклическим избыточным кодом (ЦИК) может содержать значение, разрешающее станциям, которые не являются получателями, бездействовать во время обмена агрегированными данными. Знаки группирования могут также иметь вид карты передачи, вставленной между заголовком протокола конвергенции физического уровня (PLCP) и той частью кадра передачи, в которой находятся данные. Знаки группирования могут также содержать команды подтверждения приема для того, чтобы каждый получатель знал о том, когда и каким образом следует подтверждать получение предназначенных для него пакетов. В БЛС множественного доступа с ортогонально-частотным разделением, МДОЧР (OFDMA), команды подтверждения приема могут содержать выделение подмножества поднесущих для использования при передаче сообщений СПП (ACK). В альтернативном варианте осуществления изобретения варианты выделения поднесущих являются постоянными, определяемыми конструкцией, или определяются количеством переданных кадров.

Другим объектом настоящего изобретения является пункт доступа, предназначенный для использования в БЛС и содержащий устройство выбора пакетов, предназначенное для выбора пакетов данных, генератор знаков группирования, предназначенный для генерации информации о том, каким образом осуществлено группирование выбранных пакетов в кадр передачи, компоновщик кадра передачи, предназначенный для компоновки кадра передачи, содержащего выбранные пакеты и знаки группирования. Знаки группирования могут содержать команды подтверждения приема, предназначенные для информирования каждой станции-получателя о том, каким образом следует подтверждать получение соответствующих ей пакетов данных, причем в этом варианте осуществления изобретения пункт доступа дополнительно содержит генератор команд подтверждения приема.

Еще одним объектом настоящего изобретения является подвижная станция, предназначенная для использования в БЛС, которая содержит устройство обнаружения знаков группирования, предназначенное для обнаружения того, когда принятый кадр передачи содержит агрегированные данные, устройство извлечения данных, предназначенное для извлечения из такого кадра данных, предназначенных для подвижной станции, и генератор сообщений подтверждения приема, предназначенный для генерации сообщения подтверждения приема согласно командам подтверждения приема, содержащимся в кадре передачи, при их наличии.

Еще одним объектом настоящего изобретения является подвижная станция, предназначенная для использования в независимом БНС (НБНС), в котором отсутствует стационарный или произвольный пункт доступа, и содержащая устройство выбора пакетов, предназначенное для выбора пакетов данных, генератор знаков группирования, предназначенный для генерации информации о том, каким образом осуществлено группирование выбранных пакетов в кадр передачи, компоновщик кадра передачи, предназначенный для компоновки кадра передачи, содержащего выбранные пакеты и знаки группирования; а также устройство обнаружения знаков группирования, предназначенное для обнаружения того, когда принятый кадр передачи содержит агрегированные данные, устройство извлечения данных, предназначенное для извлечения из такого кадра данных, предназначенных для подвижной станции, и генератор сообщений подтверждения приема, предназначенный для генерации сообщения подтверждения приема согласно системным требованиям или командам подтверждения приема, содержащимся в кадре передачи, при их наличии.

Настоящее изобретение и его объем поясняются со ссылками на чертежи, краткое описание которых изложено ниже, в приведенном ниже подробном описании вариантов осуществления настоящего изобретения, которые в настоящее время являются предпочтительными, и прилагаемой формулой изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 изображена упрощенная блок-схема, на которой показаны отдельные компоненты сети, приведенной в качестве примера, которой здесь является беспроводная локальная сеть (БЛС), в которой может быть целесообразно реализовано настоящее изобретение.

На Фиг.2 изображена диаграмма, на которой показаны уровни, используемые для описания структуры функционирования типичной схемы для передачи данных в сети, например, в БЛС из Фиг. 1.

На Фиг.3 изображена упрощенная блок-схема, на которой показаны отдельные компоненты подвижной станции, функционирующей согласно одному из вариантов осуществления схемы агрегирования пакетов согласно настоящему изобретению.

На Фиг.4 изображена упрощенная блок-схема, на которой показаны отдельные компоненты пункта доступа БЛС, функционирующего в соответствии с одним из вариантов осуществления схемы агрегирования пакетов согласно настоящему изобретению.

На Фиг.4A изображена упрощенная блок-схема, на которой показаны отдельные компоненты пункта доступа БЛС, функционирующего в соответствии с другим вариантом осуществления схемы агрегирования пакетов согласно настоящему изобретению.

На Фиг.5 изображена временная диаграмма, на которой показан цикл доступа с наличием конкуренции за захват канала согласно предшествующему уровню техники.

На Фиг.6 изображена временная диаграмма, на которой показана приведенная в качестве примера последовательность передачи данных с наличием конкуренции за захват канала согласно предшествующему уровню техники.

На Фиг.7 изображена блок-схема, на которой показан базовый формат кадра (стандарта IEEE 802.11a) согласно предшествующему уровню техники.

На Фиг.8 изображена временная диаграмма, на которой показана последовательность передачи данных согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.9 изображена блок-схема, на которой показан предложенный формат кадра согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.10 изображена блок-схема, на которой в общем виде показана структура преамбулы, предназначенной для использования при беспроводной передаче данных.

На Фиг.11 изображена схема прохождения сигнала, иллюстрирующая структуру алгоритма задержки и корреляции.

На Фиг.12 изображен график, иллюстрирующий отклик алгоритма задержки и корреляционного обнаружения пакетов из Фиг.11.

На Фиг.13 изображен график, иллюстрирующий обнаружение отдельного СПП.

На Фиг.14 изображен график, иллюстрирующий обнаружение совместных СПП.

На Фиг.15 изображен график, иллюстрирующий пример настройки OFDMA для оценок параметров отдельного канала.

На Фиг.16 изображена временная диаграмма, на которой показана последовательность передачи агрегированных данных согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.17 показан базовый формат кадра на уровне управления доступом к среде передачи УДСП (MAC).

На Фиг.18 показан формат агрегированного кадра согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.19 показано содержимое поля "контроль агрегирования кадра".

На Фиг.20 приведена таблица, на которой показаны значения для поля "подтип" (Subtype) согласно настоящему изобретению.

На Фиг.21 приведена таблица, на которой показаны значения для кодирования поля "длительность/идентификатор" (Duration/ID) согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.22 приведена таблица, на которой показаны значения для содержимого поля адреса пункта назначения, АПН (DA), согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.23 изображена временная диаграмма, на которой показан обмен агрегированным кадром с агрегированным СПП OFDMA согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.24 показан формат кадра 2400 СПП OFDMA согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.25 приведена таблица, обеспечивающая выделение поднесущих для агрегированных сообщений СПП OFDMA согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предложен способ и соответствующее устройство для агрегирования пакетов данных в кадры из множества пакетов для передачи. В смоделированных приложениях для беспроводной локальной сети (БЛС) с использованием настоящего изобретения наблюдалось повышение эффективности и надежности. Некоторые результаты этого моделирования представлены в Приложении к данной заявке, однако для формулы изобретения не требуется конкретный результат, если это не указано в явном виде.

Настоящее изобретение, вообще говоря, реализовано в логическом уровне управления доступом к среде передачи (MAC) и в интерфейсе между физическим уровнем и MAC. Эти термины относятся к схеме организации логических уровней модели взаимодействия открытых систем (OSI) Международной организации по стандартизации (ISO) (изображенной на Фиг. 2). Однако эта модель имеет свои разновидности, и понятно, что когда здесь использованы ее термины, то подразумевается, что они охватывают собой аналогичные функции или уровни также и в других схемах.

Например, на Фиг.2 изображена диаграмма, на которой показана структура типичной схемы передачи данных в БЛС. Следует отметить, что каждое из любых двух устройств связи обычно имеет передатчик и приемник. В этом случае к обоим устройствам применим один и тот же многоуровневый подход. В кратком изложении в традиционной модели 220 взаимодействия открытых систем Международной организации по стандартизации (ISO/OSI) уровень 227 приложений обеспечивает предоставление сетевого обслуживания конечному пользователю и интерфейсы с прикладными программами пользователя. Уровень 226 представления осуществляет преобразование локального представления данных в каноническую форму и наоборот. Сеансовый уровень 225 управляет обменом информацией между устройством связи и сетью связи. Транспортный уровень 224 подразделяет данные на сегменты (дейтаграммы) для передачи и осуществляет повторную сборку принятого потока данных. Сетевой уровень 223 управляет маршрутизацией данных. Уровень 222 канала передачи данных помещает дейтаграммы в пакеты для передачи. Физический уровень 221 определяет фактический канал передачи.

Подобная модель, адаптированная на основе модели 220 OSI и обозначенная на Фиг.2, как модель 200 взаимодействия открытых систем/локальной сети (LAN/OSI), содержит в уровне 206 приложений три верхних уровня 225-227 модели 220 ISO/OSI. В модели 200 LAN/OSI также показано то, каким образом уровень 222 канала передачи данных модели 200 OSI подразделен на уровень 203 управления логическим каналом (LLC) и уровень 202 MAC в модели 200 LAN/OSI. С организационной точки зрения настоящее изобретение функционирует, в основном, в интерфейсе между (под)уровнем MAC и физическим уровнем. (Под)уровень 203 управления логическим каналом (LLC) выполняет функции уровня канала передачи данных относительно сетевого уровня 204, например, поддерживая канал связи с сетью. (Под)уровень 202 MAC выполняет функции уровня канала передачи данных, относящиеся к физическому уровню 201, например, управление доступом и кодирование данных для передачи. Подуровень 202 MAC также управляет синхронизаций передачи, предотвращает возникновение конфликтных ситуаций и выполняет функции по обнаружению ошибок.

На Фиг.3 изображена упрощенная блок-схема, на которой показаны отдельные компоненты подвижной станции 300, функционирующей в соответствии с одним из вариантов осуществления схемы агрегирования пакетов согласно настоящему изобретению. Подвижная станция 300 содержит схему 310 передатчика и схему 320 приемника, которые осуществляют передачу и прием сигналов радиосвязи через антенну 315 под управлением контроллера 325. Имеется запоминающее устройство 330 для запоминания информации по мере ее обработки и для более долговременного хранения данных и прикладных программ.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, подвижная станция 300 дополнительно содержит устройство 340 обнаружения знаков группирования, предназначенное для проверки принятого кадра для определения того, содержит ли кадр агрегированные пакеты. В одном из вариантов осуществления изобретения устройство 340 обнаружения знаков группирования обнаруживает любой из множества различным образом сформатированных знаков группирования для того, чтобы подвижная станция 300 была способна работать в различных БЛС. В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг. 3, подвижная станция 300 также содержит устройство 345 извлечения данных, проверяющее информацию заголовка для извлечения данных, содержащихся в принятом кадре данных, адресованном в подвижную станцию 300, и отвергающее другие принятые данные. Наконец, подвижная станция 300 также содержит генератор 350 сообщений подтверждения приема, предназначенный для генерации надлежащего СПП. Генератор 350 сообщений подтверждения приема определяет, когда именно требуется передача СПП (или СНП), его формат и время, в которое оно должно быть послано.

На Фиг.4 изображена упрощенная блок-схема, на которой показаны отдельные компоненты пункта 400 доступа, функционирующего в соответствии с одним из вариантов осуществления схемы агрегирования пакетов согласно настоящему изобретению. Пункт 400 доступа содержит схему 410 передатчика и схему 420 приемника, которые осуществляют передачу и прием сигналов радиосвязи через антенну 415 под управлением контроллера 425. Сетевой интерфейс 435 управляет связью с узлами инфраструктуры (на чертеже не показаны). Имеется запоминающее устройство 430 для запоминания информации по мере ее обработки и для более долговременного хранения данных и прикладных программ.

Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения, пункт 400 доступа дополнительно содержит устройство 460 выбора пакетов, предназначенное для определения того, какие именно пакеты, если таковые вообще имеются, следует сгруппировать вместе для заданной передачи. Пункт 400 доступа также содержит генератор 465 знаков группирования, предназначенный для генерации знаков для уведомления получателей посредством соответствующей информации о кадре передачи, содержащем пакеты агрегированных данных. Компоновщик 470 кадра данных создает кадр данных, содержащий агрегированные пакеты и знаки группирования, содержащие информацию, достаточную для того, чтобы каждая приемная станция могла извлечь предназначенные для нее данные. Он также может содержать команды подтверждения приема, генерация которых осуществлена генератором 475 команд подтверждения приема, для того чтобы каждая соответствующая приемная станция реагировала надлежащим образом. Наконец, пункт 400 доступа содержит устройство 480 обнаружения сообщения подтверждения приема, предназначенное для определения того, получены ли каждым соответствующим получателем предназначенные для него данные.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения применимы для БЛС, содержащей, по меньшей мере, один пункт доступа, через который может поддерживать связь множество станций. Однако, как упомянуто выше, наличие пункта доступа, стационарного или иного, не является обязательным условием во всех вариантах осуществления настоящего изобретения. В некоторых приложениях одна станция в некоторые моменты времени может действовать в качестве пункта доступа, а в другие моменты времени - в качестве обычной станции. В других случаях, например, в режиме НБНС (IBSS), связь имеет место без наличия какой-либо станции, служащей в качестве пункта доступа для сети. В этом случае для того, чтобы настоящее изобретение могло быть реализовано в одной или более станций, поддерживающих связь, они содержат функциональные компоненты, изображенные на Фиг.3 и Фиг.4. На Фиг.4A изображена упрощенная блок-схема, на которой показаны отдельные компоненты подвижной станции согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, выполненной с возможностью работы таким способом. Компоненты, изображенные на Фиг.4A, аналогичные компонентам из Фиг.3 и Фиг.4, обозначены теми же ссылочными позициями. Это сделано для удобства, и при этом не подразумевается, что такие компоненты должны присутствовать в той же самой конфигурации во всех вариантах осуществления изобретения. Следует отметить, что в предпочтительном варианте в этих различных вариантах осуществления изобретения станции, поддерживающие связь согласно любому варианту осуществления настоящего изобретения, также поддерживают связь со станциями, которые не могут поддерживать связь согласно любому варианту осуществления настоящего изобретения. Наконец, следует отметить, что подвижные станции могут использовать агрегирование при связи с пунктом доступа или через него, когда имеется только один получатель агрегированных кадров.

Поскольку в случае БНС-ИФ (If-BSS) множество станций должно поддерживать связь через один и тот же интерфейс радиосвязи (который обычно, но необязательно, содержит один или более отдельных каналов), то должен быть обеспечен какой-либо способ, позволяющий им делать это без взаимных помех. Один способ заключается в использовании большого количества отдельных частотных каналов для того, чтобы каждая линия связи могла быть выделена как своя собственная. Однако имеющаяся пропускная способность может оказаться недостаточной для этого решения, в частности, с учетом того, что подобное распределение частотных каналов также должно быть обеспечено для ближайших базовых наборов служб (БНС) во избежание помех.

Другой способ, используемый в некоторых БЛС, состоит в том, чтобы предусмотреть наличие "периода без конкуренции". Таким образом, в некоторых БЛС различные станции совместно используют общий канал (или каналы) радиосвязи и, следовательно, "конкурируют" за его захват. Естественно, отдельные станции не всегда осуществляют передачу одновременно, поэтому часто заданные передаваемые данные могут быть переданы и приняты без помех со стороны конкурирующих передач. Однако по мере увеличения количества станций и объема информационного обмена возрастает вероятность того, что две или более станции будут осуществлять передачу одновременно (или, по меньшей мере, достаточно близко по времени, создавая взаимные помехи) сигналов. "Период без конкуренции" направлен на решение этой проблемы, поскольку в заданный промежуток времени осуществлять передачу разрешено только одной станции. Конечно же, различным станциям выделяют различные промежутки времени согласно заранее заданному процессу распределения.

С другой стороны, в системе на основе конкуренции или в течение периода доступа с конкуренцией в системе, в которой используются оба способа, также применяются способы, позволяющие избежать помех. В общем случае, когда любая станция распознает, что предназначенный для нее канал используется, то она не осуществляет передачу и после этого находится в режиме ожидания в течение некоторого времени перед попыткой своей собственной передачи. Эта концепция более подробно пояснена на Фиг.5.

На Фиг.5 изображена временная диаграмма последовательности 500 передачи данных с наличием конкуренции за захват канала согласно предшествующему уровню техники. Последовательность 500 показана со стороны станции БЛС, имеющей данные, готовые к передаче. Блок (по времени) 510 указывает, что среда занята, то есть, что некоторая другая станция осуществляет передачу. После того, как эта другая станция прекратила передачу, станция, имеющая данные для передачи, ожидает в течение определенного заранее заданного промежутка времени 520 распределенного межкадрового промежутка, РМКП (DIFS). В определенный момент 525 времени после РМКП (DIFS) 520 станция предпринимает попытку передачи данных. (Обычно попытка 525 передачи происходит после истечения промежутка времени РМКП (DIFS) 520, хотя это и не является обязательным условием).

Когда две или более станции пытаются осуществлять передачу по тому же самому конкурентному каналу приблизительно одновременно, то возникает "конфликтная ситуация", и никакая из передач не является успешной. Когда передающая станция распознает наличие конфликтной ситуации, то затем она находится в режиме ожидания в течение случайного периода 530 отсрочки передачи перед тем, как предпринять следующую попытку 535 передачи. Если все станции, для передач которых ранее имела место "конфликтная ситуация", выбирают случайную задержку перед другой попыткой, то наиболее вероятно, что их соответствующая случайная отсрочка передачи варьируется в достаточной степени для того, чтобы избежать последующей конфликтной ситуации. Даже в случае отсутствия конфликтной ситуации станция, готовая к передаче, обычно также находится в режиме ожидания в течение случайного периода 530 отсрочки передачи в том случае, если ею обнаружено, что интерфейс радиосвязи занят.

Предполагая, что при передаче или при попытке повторной передачи 535 конфликтная ситуация не обнаружена, может иметь место фактическая передача 540 данных.

После передачи 540 данных снова имеется защитная задержка, именуемая здесь коротким межкадровым промежутком 550, КМКП (SIFS). После КМКП (SIFS) 550 и предполагая, что прием переданных данных был произведен успешно, из принимающей станции в передающую станцию возвращают сообщение 560 СПП. (Следует отметить, что некоторые станции, то есть те станции, которые функционируют согласно иному протоколу (не являющемуся протоколом БЛС), поочередно используют сообщение неподтверждения приема (СНП) для указания отсутствия успешного приема.) Затем могут быть произведены последующие передачи данных (на чертеже не показаны).

В схеме согласно стандарту IEEE 802.11, описанный выше в общих чертах способ именуют "множественным доступом с контролем несущей и предотвращением конфликтных ситуаций (CSMA/CA). Один из недостатков этой системы заключается в том, что по мере увеличения объема информационного обмена также увеличивается количество конфликтных ситуаций и количество времени на передачу "служебной информации", затрачиваемое на арбитражный межкадровый промежуток, АМКП (AIFS) (или распределенный межкадровый промежуток, РМКП (DIFS)), на короткий межкадровый промежуток, КМКП (SIFS), и на случайный период отсрочки передачи может достигнуть нежелательных пропорций. (Это можно увидеть на Фиг.6.)

На Фиг.6 изображена временная диаграмма последовательности 600 передачи данных с конкуренцией за захват канала согласно предшествующему уровню техники. На этом чертеже в последовательности 600 передачи используются четыре станции, которыми являются пункт доступа, ПД (AP), и три другие станции, обозначенные как СТА1 - СТА3. Пункт доступа имеет данные, предназначенные для передачи в каждую из трех других станций. Так же как и в схеме, изображенной на Фиг.5, здесь ПД находится в режиме ожидания до тех пор, пока не будет завершена текущая передача 610, и имеет дополнительную задержку в течение первого РМКП (DIFS) 615 перед ожиданием в течение случайного интервала 616 отсрочки передачи, а затем инициирует первую передачу 620 данных (в СТА1). После этого, как и прежде, ПД (и СТА1) находится в режиме ожидания в течение первого КМКП (SIFS) 625, после чего СТА1 посылает первое сообщение 630 подтверждения приема (СПП1). Затем, после завершения приема СПП1 ПД имеет задержку в течение второго РМКП (DIFS) 635, второго случайного интервала 636 отсрочки передачи, после чего начинает вторую передачу данных 640 (в СТА2). После второго КМКП (SIFS) 645 вторая станция передает свой СПП2 650. Наконец, после СПП2 (блок 650) и по истечении третьего РМКП (DIFS) 655 и случайного интервала 656 отсрочки передачи ПД осуществляет передачу данных "Данные3" (блок 660) в СТА3 и находится в режиме ожидания (до тех пор, пока не истечет промежуток времени КМКП (SIFS) 665) для приема СПП3 (блок 670). Следует отметить, что в сетях, в которых используют доступ к каналу согласно стандарту IEEE 802.11e (этот вариант на чертеже не показан), вместо РМКП (DIFS) может быть использован АМКП (AIFS) (арбитражный межкадровый промежуток). АМКП (AIFS) обычно имеет длительность, по меньшей мере, равную РМКП (DIFS), и может быть отрегулирован для различных категорий потока информационного обмена.

В данной схеме, в особенности, при более высоких уровнях информационного обмена, возникает проблема, заключающаяся в увеличении времени, затрачиваемого на передачу служебной информации, используемой только для КМКП (SIFS), РМКП (DIFS), и когда это происходит, то имеет место случайный период отсрочки передачи. Кроме того, каждая передача данных (блоки 620, 640 и 660 на Фиг.6) предусматривает генерацию и передачу заголовков MAC и физического уровня вместе с данными. Это создает дополнительную нагрузку на ограниченный канал, обусловленную наличием служебной информации, оставляя относительно меньше времени для фактической передачи данных. (Следует отметить, что настоящее изобретение также направлено на уменьшение нагрузки из-за служебной информации и на физическом уровне.)

Упомянутый выше заголовок физического уровня является частью "кадра" передачи, являющегося носителем данных. На Фиг.7 изображена блок-схема, на которой показан базовый кадр 700 передачи согласно предшествующему уровню техники, в этом случае - согласно стандарту IEEE 802.11a. Кадр 700 начинается с преамбулы 710 процедуры конвергенции физического уровня (PLCP), используемой для задач синхронизации. Следует отметить, что каждый кадр передачи должен быть синхронизирован. После преамбулы 710 PLCP идет заголовок 720 PLCP. Как показано на Фиг.7, заголовок 720 PLCP содержит информацию о скорости передачи и о длине, относящуюся к последующим данным, которая содержится в полях, соответственно, 721 и 723. Поле 722 заголовка 720 представляет собой зарезервированное поле. Заголовок 710 также содержит поле 724 четности и хвостовую часть 725 в его конце. Порт 730 данных кадра 700 содержит фактически передаваемые данные, содержащиеся в сервисном блоке 732 данных PLCP (PSDU), перед которым имеется поле 731 "обслуживание" (Service) и после которого имеется хвостовая часть 733. По мере необходимости, после хвостовой части 733 следует заполнение 734 незначащей информацией. Как упомянуто выше, заголовок и преамбула PLCP соответствуют действующему в настоящее время стандарту IEEE 802.11a, но они приведены только лишь в качестве примера и будут подвергаться пересмотру в будущем.

Для снижения нагрузки, обусловленной наличием служебной информации, в системах беспроводной связи, подобных этой системе, предложен новый способ передачи. На Фиг.8 изображена временная диаграмма последовательности 800 передачи данных согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. В этом случае, как и на Фиг.7, предполагается, что пункт доступа, ПД (AP), имеет данные для передачи по каналу беспроводной связи в три различные станции (СТА1 - СТА3). Однако подразумевают, что это предположение приведено лишь в качестве примера и не является ограничивающим признаком. В варианте осуществления изобретения по Фиг.8 ПД имеет задержку на первый РМКП (DIFS) 815 после завершения предыдущей передачи 810.

После РМКП (DIFS) 815 ПД находится в режиме ожидания в течение случайного интервала 816 отсрочки передачи, а затем осуществляет передачу кадра 820 передачи. В этом варианте осуществления изобретения кадр 820 содержит "данные1", "данные2" и "данные3", которые представляют собой данные, предназначенные для станций, соответственно, СТА1, СТА2 и СТА3. Кадр 820 групповой передачи также содержит знаки группирования (на чертеже не показаны) - информацию, предназначенную для того, чтобы отдельные станции могли обнаружить, какие именно данные предназначены для них. После того, как групповой кадр 820 передан, в этом варианте осуществления изобретения станции отвечают на это в том порядке, в котором данные были переданы. Таким образом, СТА1 осуществляет передачу СПП1 830 после ожидания в течение КМКП (SIFS) 825 после кадра 820 передачи. В свою очередь, СТА2 осуществляет передачу СПП2 840 после ожидания в течение второго КМКП (SIFS) 835, а затем СТА3 находится в режиме ожидания в течение КМКП (SIFS) 845 перед передачей своего СПП3 850. Естественно, пункт доступа, ПД, может различить эти три сообщения СПП для проверки того, что каждой станцией успешно приняты ее данные. В противном случае инициируются процедуры повторной передачи (на чертеже не показаны), хотя потерянные данные не нужно повторно агрегировать с другими (успешно принятыми) данными, сгруппированными в кадре 820 передачи.

Очевидно, что при использовании сгруппированного кадра 820 передачи будет использован видоизмененный формат. Однако это не является недостатком, поскольку вместо многократного использования нескольких заголовков, как в предшествующем уровне техники, например, согласно Фиг.7, в качестве заголовка используется заголовок, приспособленный для кадра 820 групповой передачи. Хотя в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения заголовки уровня управления доступом к среде передачи, УДСП (MAC), остаются незатронутыми, тем не менее, реализована экономия служебной информации, поскольку передачу заголовка PLCP и преамбулы PLCP производят реже. На Фиг.9 показан формат сгруппированного кадра для использования в варианте осуществления настоящего изобретения. На Фиг.9 изображена блок-схема предложенного формата 900 кадра согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как и в базовом формате кадра из Фиг. 7, формат сгруппированного кадра начинается с преамбулы 910 PLCP, используемой для синхронизации кадра (каждой из принимающих станций, для которых он предназначен). После преамбулы PLCP идет заголовок 920 PLCP. В этом варианте осуществления настоящего изобретения заголовок 920 PLCP снова содержит поле 921 "скорость передачи", поле 923 "длина", поле 924 "четность" и хвостовую часть 925. Поле 922 между полем 921 "скорость передачи" и полем 923 "длина" является зарезервированным.

После заголовка 920 PLCP следуют фактически передаваемые данные 930. В кадре 900, показанном на Фиг.9, поля данных для каждого из получателей, для которых они предназначены, обозначены как PSDU1 932, PSDU2 933 и PSDUn 934. Каждый из этих блоков данных предназначен для одной (или более) принимающих станций-адресатов, например, для станций 1 - 4, показанных в БНС-ИФ (If-BSS) на Фиг.1. Из иллюстрации очевидно, что в кадр может быть вставлено любое количество блоков данных, до пределов, определяемых системой. (Конечно же, могут существовать практические ограничения или ограничения, обусловленные предпочтениями при проектировании). Участок 930 с данными группового кадра 900 начинается с поля 931 "обслуживание" (Service) и заканчивается хвостовой частью 935 и, в случае необходимости, заполнением 936 незначащей информацией. В этом варианте осуществления изобретения между полем 931 "обслуживание" (Service) и полем 932 данных PDSU1 имеется заголовок 937 агрегирования кадра, АК (AF), содержащий информацию для контроля агрегирования.

При использовании формата группового кадра согласно настоящему изобретению для принимающих станций необходимо указать, какое именно поле данных содержит предназначенные для них данные. Это обеспечение наличия знаков группирования может быть выполнено различными способами, например просто путем включения в него адреса приемника или путем включения в него простой карты передачи. Например, в одном из вариантов осуществления изобретения карта передачи может быть создана при выборе пакетов данных, подлежащих агрегированию, для групповой передачи, и карта передачи может быть, например, вставлена между (см. Фиг.9) заголовком 920 PLCP и участком 930 с данными формата группового кадра. В одном из вариантов для указания факта сгруппированной передачи может быть использовано поле подтипа в заголовке MAC, при этом в поле "тип" устанавливается значение "данные". (Базовый формат кадра MAC показан на Фиг.17, и согласно одному из вариантов он содержит контроль посредством циклического избыточного кода (ЦИК), используемый для защиты части, являющейся заголовком МАС.

На Фиг.18 показан формат агрегированного кадра 1800 согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Агрегированный кадр 1800 содержит участок 1801 контроля агрегированного кадра. На Фиг. 19 показано содержимое поля 1901 "контроль агрегирования кадра". Следует отметить, что в проиллюстрированном варианте поле 1901 "контроль агрегирования кадра" начинается с тех же самых полей, которые присутствуют в контрольном поле кадра согласно действующему в настоящее время стандарту IEEE 802.11, для обеспечения обратной совместимости. Поле "длина" указывает количество полей адресов пунктов назначения, АПН (DA), в поле "контроль агрегирования кадра". Кроме того, при функционировании согласно настоящему изобретению, параметры, установленные в некоторых из полей, могут иметь определенные значения.

На Фиг.20 показана таблица 2000, в которой приведены значения для поля "подтип" согласно настоящему изобретению. На Фиг.21 показана таблица 2100, в которой приведены значения для кодирования поля "длительность/идентификатор" (Duration/ID) согласно одному из вариантов осуществления изобретения. При установке значения в поле "длительность/идентификатор" (Duration/ID) в контрольном поле агрегирования предпочтительным вариантом является установка в поле "длительность/идентификатор" (Duration/ID) значения времени, требуемого для передач всех агрегированных данных в агрегированном кадре плюс всех СПП и КМКП (SIFS), требуемых для завершения обмена. Количество СПП и промежутков КМКП (SIFS), например, равно количеству протокольных блоков данных на уровне доступа к среде передачи / блоков данных протокола управления на уровне доступа к среде передачи (MPDU/MMPDU) в том случае, если все они направлены в различные подвижные станции. Если множество блоков данных передается в одну станцию, то требуется только одно СПП от этой станции, и значение длительности может быть, соответственно, сокращено. При задании значения параметра в поле "длительность/идентификатор" (Duration/ID) в системе OFDMA также производится подстройка для снижения количества требуемых СПП.

Наконец, на Фиг. 22 показана таблица 2200, в которой приведены значения содержимого поля адреса пункта назначения, АПН (DA), согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Следует отметить, что содержимое поля АПН (DA) соответствует Адресу 1 поля протокольного блока данных MPDU или блока данных MMPDU, то есть, АПН №1 (DA#1) содержит поле Адрес 1 MPDU №1. В этом варианте в том случае, если поле "подтип" (Subtype) имеет значение 0000, то имеется только лишь поле АПН №1 (DA DA#1). В том случае, когда адрес пункта назначения, АПН (DA), указывает адрес широковещательной или многоадресной передачи, приемник также проверяет достоверность идентификатора БНС, ИД БНС (BSSID), из фактического агрегированного протокольного блока данных обмена сообщениями MPDU/MMPDU. Предпочтительным вариантом является передача широковещательных MPDU, многоадресных MPDU и MPDU без СПП в последнем агрегированном кадре для минимизации времени захвата канала для обмена.

В общем случае знаки группирования, связанные с групповым кадром, например с кадром 900, показанным на Фиг.9, содержат указание того, что кадр действительно содержит множество пакетов данных, потенциально предназначенных для различных получателей, и некоторую информацию, используемую принимающими станциями для определения того, какие именно передаваемые данные на самом деле предназначены для них. Кроме того, знаки группирования могут содержать информацию, относящуюся к способу генерации и передачи и к тому способу передачи сообщения о подтверждении приема, который следует использовать. В случае наличия такой команды получаемое преимущество иллюстрируется различием между временной диаграммой по Фиг.6 и временной диаграммой по Фиг.7. Вместо генерации и передачи СПП каждой принимающей станцией после ожидания в течение КМКП (SIFS) по окончании передачи данных этим станциям дается команда подтвердить прием в порядке передачи информации (и предположительно в порядке приема). В другом варианте осуществления изобретения СПП просто передаются в порядке агрегирования кадров или в некоторой другой заранее заданной последовательности. Если одно или более СПП отсутствуют, например, в случае неправильного приема данных, или когда станция СТА находится вне зоны обслуживания, то станции СТА, правильно принявшие предназначенные для них данные, просто передают СПП в надлежащем временном интервале.

Согласно временной диаграмме по Фиг.8, например, информация о группировании, находящаяся в кадре 900 или связанная с ним, содержит команды для станции СТА1 послать свое сообщение подтверждения приема (СПП1) после ожидания в течение КМКП (SIFS) после завершения передачи данных. Станции СТА2 и СТА3, в свою очередь, снова находятся в режиме ожидания в течение стандартного времени задержки перед передачей их сообщений подтверждения приема, соответственно, СПП2 и СПП3. В предпочтительном варианте предусмотрено регулирование, при этом, например, вторая станция посылает сообщение подтверждения приема (СПП2) по истечении некоторого заранее заданного промежутка времени даже в том случае, если СТА1 по некоторым причинам не может послать СПП1. В одном из вариантов осуществления изобретения в этой ситуации СТА2 включает в состав своего сообщения СПП2 подтверждения приема указание того, что она безуспешно ожидала передачи СПП1, и, наконец, посылает свое собственное сообщение подтверждения приема.

На Фиг.16 изображена временная диаграмма последовательности 1600 передачи агрегированных данных согласно другому варианту осуществления изобретения. В этом варианте каждая станция СТА возвращает агрегированное СПП, если она правильно приняла предназначенные для нее данные. Данные могут быть представлены, например, в виде протокольных блоков данных MPDU/MMPDU. Если множество блоков данных послано в одну принимающую станцию СТА, то требуется только одно СПП (и другие станции СТА могут, соответственно, отрегулировать синхронизацию своих СПП). В предпочтительном варианте значение длительности в поле "контроль агрегирования кадра" (Aggregation Frame Control) указывает на конец всей последовательности обмена кадром, как показано на чертеже Фиг.16. Значение длительности каждого из отдельных агрегированных СПП может также указывать на конец всей последовательности обмена кадром, при этом последнее значение длительности агрегированного СПП установлено равным 0.

В случае множества станций-получателей скорость передачи будет, по меньшей мере, столь же медленной, как и скорость передачи самой медленной станции. Однако в одном из вариантов пакеты, предназначенные для включения в состав кадра передачи, могут быть, по меньшей мере, частично выбраны, исходя из возможностей получателей, для которых они предназначены, поэтому если это возможно, отсутствует необходимость в обязательном использовании более низких скоростей для связи со станциями, способными поддерживать более высокие скорости передачи, только из-за способа выбора групп пакетов.

Как упомянуто выше, этот способ, соответствующий настоящему изобретению, полезен в системе беспроводной связи, в которой используется схема конкурентного доступа (или период доступа с конкуренцией). Однако он также полезен и в схемах без конкуренции, например, для функции точечной координации (PCF) стандарта IEEE 802.11 и при управляемом посредством функции гибридной координации (HCF) доступе к каналу (HCCA) стандарта IEEE 802.11e. Такие системы связи могут использовать множество протоколов. Способ, соответствующий настоящему изобретению, особенно целесообразен при его использовании в системе беспроводной связи, в которой используется мультиплексирование с ортогонально-частотным разделением, МОЧР (OFDM). В системе OFDM символы данных преобразуются в относительно большое количество поднесущих или частотных элементов для передачи посредством быстрого обратного преобразования Фурье (БОПФ) для создания сигнала временной области. Каждый частотный элемент является ортогональным относительно других элементов для того, чтобы они не создавали взаимные помехи (по меньшей мере, в идеальном случае). В приемнике осуществляется обратное преобразование сигнала временной области в сигнал частотной области с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ), для получения исходных переданных информационных сигналов OFDM, обеспечивает более эффективное использование доступного спектра, чем большинство других способов, и, следовательно, может обеспечивать передачу большего количества данных с использованием заданной ширины полосы частот при передаче.

В такой системе множество станций в БЛС, поддерживает связь с одиночным пунктом доступа, используемым при передаче в системе OFDMA. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения станции используют схему передачи СПП группового кадра, подтверждая получение группового кадра (например, кадра 900, показанного на Фиг.9), содержащего данные в виде агрегированного пакета. Описанная выше (со ссылкой на Фиг.8) схема передачи сообщений подтверждения приема представляет собой усовершенствование по сравнению с предшествующим уровнем техники, но в некоторых случаях не является оптимальной, поскольку каждое СПП по-прежнему является отдельным сообщением, содержащим всю требуемую служебную информацию, например, заголовки для синхронизации. Естественно, что отдельные принимающие станции, которые принимают переданные групповые кадры, например групповой кадр 900, не могут агрегировать свои сообщения подтверждения приема. Каждая станция имеет только ту информацию, которая требуется для генерации ее собственного сообщения подтверждения приема. Следовательно, отвечающие станции обычно (хотя, возможно, не всегда) могут компоновать групповые кадры для их передачи в пункт доступа. Даже в тех БЛС, в которых отдельные станции, могут агрегировать данные в виде пакетов для передачи, такие станции обычно не могут агрегировать сообщения подтверждения приема для возврата в передающую станцию, за исключением особых случаев.

На Фиг.23 изображена временная диаграмма 2300, на которой показан обмен агрегированным кадром с агрегированным СПП OFDMA согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. После передачи СПП OFDMA сеть возвращается к обычной процедуре доступа к каналу. Если одно или большее количество СПП принято неправильно, то передатчик может просто использовать процедуру отсрочки передачи и повторной передачи. На Фиг.24 показан формат кадра 2400 СПП OFDMA согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В этом варианте поле адреса приемника, АПРМ (RA), является тем же самым, что и поле Адрес 2 соответствующего протокольного блока данных MPDU/MMPDU. Если множество MPDU/MMPDU передано в один приемник, то приемник посылает обратно равное количество агрегированных кадров СПП OFDMA (в предположении успешного приема).

Как упомянуто выше, распределение поднесущих для сети может быть задано заранее. На Фиг.25 приведена таблица 2500, обеспечивающая выделение поднесущих для агрегированных сообщений СПП OFDMA согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В альтернативном варианте (на чертежах не показан) распределение может быть выполнено при передаче агрегированных данных.

В этом варианте, для преодоления недостатков других способов, каждому получателю-адресату выделяется подмножество поднесущих МОЧР для передачи его собственного отдельного СПП. Следовательно, отдельные СПП, переданные станциями-получателями, приходят, по существу, одновременно в точку доступа, где они могут быть обработаны. Ниже приведено описание способа обработки принятых сообщений подтверждения приема этого типа.

Сначала необходимо изменить структуру преамбулы для сетей, например, для тех, которые функционируют согласно стандарту IEEE 802.11. Для справки - структура этой преамбулы показана на Фиг.10. На Фиг.10 изображена блок-схема, на которой в общем виде показана структура преамбулы 1000, предназначенной для использования при беспроводной передаче. В преамбуле 1000 изображенные на чертеже поля A1 - A7 используют для информации для обнаружения пакета, для автоматической регулировки усиления (АРУ) и для выбора разнесения. Поля A8 - A10 содержат грубые оценочные значения сдвига частоты и информацию о синхронизации символов. Поле CP и поля C1 и C2 содержат информацию для оценки параметров канала и информацию о точном сдвиге частоты. Согласно настоящему изобретению, в структуре преамбулы используются те же самые короткие настроечные символы. Обнаружение пакета, синхронизация по частоте и синхронизация по времени могут быть выполнены обычным способом сразу же после обнаружения края пакета. При обнаружении пакета, для обнаружения края принимаемого пакета, используется периодичность коротких настроечных символов в начале преамбулы посредством алгоритма задержки и корреляции.

Математически этот алгоритм описывается следующим образом:

(1)

, (2)

где D=16 для преамбул, созданных согласно стандартам IEEE 802.11A и IEEE 802.11G, а rn - принятый сигнал. Затем вычисляется статистика mn принятия решений следующим образом:

(3)

Пример схемы прохождения сигнала для этого алгоритма показан на Фиг.11. Фиг.11 иллюстрирует пример структуры алгоритма задержки и корреляции согласно настоящему изобретению. Нормировка на (pn)2 обеспечивает нахождение отклика нахождения в интервале [0,1], что показано на графике, приведенном на Фиг.12. Фиг.12 иллюстрирует отклик алгоритма задержки и корреляционного обнаружения пакетов согласно Фиг.11. Однако, согласно настоящему изобретению, должно быть обнаружено поступление последнего пакета. На Фиг.13 и Фиг.14 проиллюстрировано различие между раздельным обнаружением двух СПП и обнаружением объединенного СПП согласно настоящему изобретению. Согласно Фиг.14, край последнего прибывающего пакета соответствует максимуму. Согласно настоящему изобретению, нормирующий множитель удален, чтобы порог принятия решения рос до бесконечности. После обнаружения пакета принятый сигнал может быть выражен в следующем виде:

(4)

,

где k - коэффициент избыточности при дискретизации для системных тактовых импульсов TСИСТ. В одном из вариантов осуществления изобретения TСИСТ имеют частоту 60 МГц, создавая коэффициент избыточности при дискретизации k = 3, поскольку БОПФ/БПФ выполняется с частотой выборки 20 МГц. TСДВИГА выбрано таким образом, что ошибка вследствие фактической задержки (случайная переменная) является минимальной. В этом случае наибольшее TСДВИГА может быть равным TСИСТ/2. Результаты моделирования показали, что помехи между несущими (ICI), возникающие вследствие квантования по синхронизации символов, являются пренебрежимо малыми. Однако

относительная задержка между поступающими пакетами ограничена следующей величиной:

(5)

где R - опорный радиус УРС, с - скорость света, а Ts определено ранее (см. уравнение 4).

Суммарный принимаемый сигнал rn определяется следующим выражением:

. (6)

Вследствие наличия циклического префикса, показанная в уравнении (6) свертка переданного сигнала для каждой станции с соответствующей ему импульсной характеристикой канала, ИХК (CIR) является круговой. Это требуется для использования известного свойства преобразования Фурье, заключающегося в эквивалентности умножения в частотной области и свертки во временной области.

И вновь, исходя из свойств преобразования Фурье, каждая из задержек вызывает сдвиг фазы в частотной области. Необходимо произвести оценку этих сдвигов фазы в частотной области. Для этого, согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения, произведено изменение длинных настроечных символов. Длинные настроечные символы предназначены для возбуждения пятидесяти двух поднесущих для БОПФ/БПФ, как показано на Фиг.15. Каждая станция осуществляет передачу части длинных настроечных символов, возбуждающих кластер поднесущих, выделенных в схеме OFDMA. Таким способом производится оценка фазы, связанной с каждой задержкой, для поднесущих, представляющих интерес. Регистрация оценки параметров канала посредством кластеров выполняется обычным способом.

Распределение поднесущих для стандартов IEEE 802.11a и IEEE 802.11g представлено ниже:

Распределение поднесущих для данных и контрольных тоновых сигналов

для быстрого обратного преобразования Фурье по 64 точкам
1 СПП2 СПП3 СПП4 СПП5 СПП6 СПП
Пользователь №l[7:32 34:59][7:32][7:23][7:19][7:15][7:15]
Пользователь №2отсутствует[34:59][24:32 34:42][20:32][16:24][16:24]
Пользователь №3отсутствуетотсутствует[43:59][34:46][25:32][25:32]
Пользователь №4отсутствуетотсутствуетотсутствует[47:59][34:42][34:42]
Пользователь №5отсутствуетотсутствуетотсутствуетотсутствует[43:51][43:51]
Пользователь №6отсутствуетотсутствуетотсутствуетотсутствуетне используют[52:59]

Поскольку необходимо только определить, были ли посланы данные или нет, то достаточно проверить каждый кластер поднесущих на "белизну" или определить дискретный алфавит. Структура, свойственная длинному настроечному символу, может облегчить этот процесс в частотной области за счет использования задержки при корреляции структуры сигнала. В альтернативном варианте осуществления изобретения может быть выполнена простая проверка "белизны" по кластеру поднесущих, поскольку станция, которая не обнаруживает корректным образом предназначенный ей пакет, не передает сообщение СПП. В этом варианте осуществления изобретения при оценке параметров канала, выполняемой в частотной области, используется операция одноэлементного выравнивания (1-tap equalization) по каждой поднесущей.

Выше приведено описание предпочтительных примеров осуществления изобретения, и объем изобретения не должен ограничиваться описанием. Объем изобретения определяется приведенной ниже формулой изобретения.

1. Усовершенствованный способ подготовки к передаче пакетов данных в системе беспроводной связи, осуществляющей передачу пакетированных данных согласно протоколу доступа к каналу, при этом упомянутый способ содержит следующие операции: в передающей станции формируют данные, предназначенные для передачи, в виде множества пакетов; из множества пакетов выбирают группу пакетов для агрегированной передачи; в передающей станции создают знаки группирования, связанные с выбранной группой пакетов, причем знаки группирования указывают на получателей каждого из пакетов и идентифицируют различных получателей для, по меньшей мере, двух пакетов одной и той же группы пакетов; и компонуют, по меньшей мере, один кадр передачи, содержащий выбранную группу пакетов и знаки группирования.

2. Способ по п.1, в котором предназначенные для передачи данные содержат заголовки уровня управления доступом к среде передачи (MAC), имеющие множество полей, причем способ содержит установление значений полей заголовка уровня MAC.

3. Способ по п.1, в котором предназначенные для передачи данные содержат заголовки физического уровня, имеющие множество полей, причем способ содержит установление значений полей заголовка физического уровня.

4. Способ по п.1, содержащий передачу кадра передачи.

5. Способ по п.1, содержащий прием кадра передачи, по меньшей мере, в одной принимающей станции.

6. Способ по п.5, содержащий определение, по меньшей мере, в одной принимающей станции, содержит ли принятый кадр передачи знаки группирования.

7. Способ по п.6, содержащий декодирование принятого кадра передачи и извлечение из декодированного кадра данных, адресованных, по меньшей мере, одной принимающей станции.

8. Способ по п.7, содержащий игнорирование извлеченных данных, в случае их наличия, которые не адресованы упомянутой, по меньшей мере, одной принимающей станции.

9. Способ по п.6, содержащий генерацию в принимающей станции сообщения подтверждения приема (СПП).

10. Способ по п.9, содержащий определение перед генерацией СПП, содержат ли знаки группирования команды подтверждения приема.

11. Способ по п.10, в котором генерацию сообщения СПП выполняют согласно командам подтверждения приема в случае их наличия.

12. Способ по п.11, в котором команды подтверждения приема содержат информацию, связанную с привязкой передачи СПИ по времени.

13. Способ по п.12, в котором информация, связанная с привязкой передачи СПП по времени, получена из порядка следования пакетов данных, скомпонованных в кадре передачи.

14. Способ по п.11, в котором система беспроводной связи функционирует согласно протоколу множественного доступа с ортогонально-частотным разделением (OFDMA), при этом команды подтверждения приема содержат данные о выполнении набора поднесущих для СПП, причем набор поднесущих для СПП представляет собой кластер, содержащий подмножество поднесущих, используемых для передач согласно протоколу мультиплексирования с ортогонально-частотным разделением (OFDM).

15. Способ по п.11, содержащий прием, по меньшей мере, одного СПП из принимающей станции.

16. Способ по п.15, в котором упомянутое, по меньшей мере, одно СПП представляет собой множество СПП.

17. Способ по п.16, в котором каждое из множества СПП занимает однозначно определенный набор поднесущих для СПП.

18. Способ по п.17, в котором используют алгоритм задержки и корреляции для обнаружения отдельных СПП из множества СПП.

19. Усовершенствованное устройство для передачи пакетов данных в радиостанции, осуществляющей связь в системе беспроводной связи, при этом упомянутое устройство содержит передатчик в первой станции беспроводной связи; устройство выбора пакетов, предназначенных для определения того, какие именно пакеты данных следует сгруппировать вместе для передачи; генератор информации о группировании, предназначенный для генерации знаков группирования пакета, причем знаки группирования указывают на получателей каждого из пакетов и идентифицируют различных получателей для, по меньшей мере, двух пакетов одной и той же группы пакетов; и компоновщик кадра передачи, предназначенный для компоновки кадра передачи, содержащего выбранные пакеты и знаки группирования; при этом скомпонованный кадр передачи подается в передатчик для передачи, по меньшей мере, в одну вторую станцию беспроводной связи.

20. Устройство по п.19, в котором системой беспроводной связи является беспроводная локальная сеть (БЛС).

21. Устройство по п.20, в котором БЛС функционирует согласно протоколу множественного доступа с ортогонально-частотным разделением (OFDMA).

22. Устройство по п.21, в котором первой станцией беспроводной связи является пункт доступа (ПД) БЛС.

23. Устройство по п.22, в котором упомянутой, по меньшей мере, одной второй станцией беспроводной связи является множество станций беспроводной связи.

24. Устройство по п.23, в котором кадр передачи содержит пакеты, адресованные различным станциям из множества станций беспроводной связи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам и устройствам для поддержки, на уровне приложения, многоадресной передачи потоковой медиаинформации группе целевых коммуникационных устройств в беспроводной коммуникационной сети.

Изобретение относится к способу, осуществляемому между устройством связи и сетью связи; причем упомянутая сеть связи по существу обеспечивает, по меньшей мере, механизм прямого доступа к ячейке и механизм альтернативного доступа к ячейке устройству связи в целях осуществления доступа восходящей линии связи к сети связи.

Изобретение относится к области беспроводной связи. .

Изобретение относится к способу изменения маршрута существующего коммуникационного соединения с абонентским терминалом, который содержит устройства для связи с несколькими системами радиосвязи.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в локальных беспроводных сетях по стандарту 802.11, телекоммуникационных системах по стандарту 802.16, а также в других OFDM системах (OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing - ортогональное частотное мультиплексирование).

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для управления передачами с нескольких базовых станций на мобильную станцию в системе связи. .

Изобретение относится к коммуникационной системе широкополосного беспроводного доступа, и в частности к способу управления неактивным режимом и активным режимом в коммуникационной системе широкополосного беспроводного доступа с ортогональным частотным разделением каналов.

Изобретение относится к способу передачи данных для мультимедийных широковещательных/многоадресных услуг (МШМУ) из сети радиодоступа сотовой сети связи через радиоинтерфейс к мобильным терминалам, расположенным в радиоячейке, снабжаемой сетью радиодоступа.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способу и устройству синхронной передачи дискретных данных с решающей обратной связью. .

Изобретение относится к области техники связи и может быть использовано для передачи и приема сообщений, защищенных помехоустойчивым кодом. .

Изобретение относится к области радиосвязи для передачи данных, более конкретно для повторной передачи данных, в которых имеются ошибки при передаче. .

Изобретение относится к радиотехнике. .

Изобретение относится к системам связи. .

Изобретение относится к беспроводной связи и, в частности, к обеспечению адаптивного кодирования информации в режиме реального времени в беспроводной системе связи с пакетной коммутацией

Способ и устройство для агрегирования пакетов в сети беспроводной связи

Наверх