Способ конфигурирования сигналов, соответствующих адаптивному формату пакета, системы локальной сети радиосвязи со многими входами и многими выходами (mimo-wlan)
Изобретение относится к способу для создания сигналов в системе Локальной Сети Радиосвязи, в которой применяется система со многими входами и многими выходами. Техническим результатом является конфигурирование сигналов в соответствии с адаптивным форматом пакета для совместимости с существующей системой WLAN и увеличения скорости передачи данных посредством использования многочисленных антенн. Способ содержит этапы: создания пакета данных, который содержит преамбулу для передачи пакета, раздел дополнительной информации для передачи пакета данных в системе MIMO-WLAN и модуль данных услуги; распределения данных преамбулы, по меньшей мере, в одном из множества сигналов; распределения данных раздела дополнительной информации, по меньшей мере, в одном из множества сигналов; и распределения данных модуля данных услуги в, по меньшей мере, одном из множества сигналов. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу для создания сигналов в системе Локальной Сети Радиосвязи, в которой применяется система со многими входами и многими выходами (MIMO, МВМВ) (в дальнейшем, упомянутой как MIMO-WLAN, МВМВ-ЛСР), и более конкретно - к способу для конфигурирования сигналов в соответствии с адаптивным форматом пакета для совместимости с существующей системой WLAN и увеличения скорости передачи данных посредством использования многочисленных антенн.
Уровень техники
Существующая WLAN IEEE 802.11 поддерживает скорость передачи 2 Mbps в полосе частот 2.4 GHz(ГГц) (Индустриальной, Научной и Медицинской (системы)) (ISM) с использованием способов Расширения Спектра Сигнала Прямой Последовательностью (DSSS, РССПП), Расширения Спектра Сигнала Скачкообразной Перестройкой Частоты (FHSS, РСССПЧ) и Инфракрасного(IR) способа. Однако эти стандарты не могут удовлетворить потребность в увеличении скорости высокоскоростной передачи, так что в 1999 были установлены новые стандарты физического уровня IEEE 802.11a и IEEE 802.11b.
IEEE 802.11a является адаптированной системой модуляции мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM, МОЧРС) для преодоления ограничения способа расширения спектра сигнала прямой последовательностью (DSSS) в полосе частот 5GHz(ГГц), свободной от лицензии Национальной Информационной Инфраструктуры (U-NII, С-НИИ), и достижения более высокой скорости передачи. Для исправления ошибок используют сверточные кодирующие устройства с коэффициентом кодирования 1/2, 2/3, и 3/4 и для модуляции поднесущей используют двоичную фазовую манипуляцию (BPSK, ДФМ), четверичную фазовую манипуляцию (QPSK), шестнадцатеричную фазовую манипуляцию (16-QAM) и шестидесятеричную фазовую манипуляцию (64-QAM).
Соответственно, посредством объединения кодирующего устройства и модулятора скорость высокоскоростной изменяющейся передачи поддерживают от 6Mbps до 54 Mbps в зависимости от состояния канала. Дополнительно, IEEE 802.11a имеет простую структуру из 52 поднесущих для услуги на основе Ethernet во внутренних средах, занимает короткое время обучения и обеспечивает возможность простого уравнивания с использованием системы OFDM и является устойчивым к помехам многолучевого распространения.
Фиг.1 изображает формат кадра пакета данных для передачи данных WLAN IEEE 802.11a, адаптированного для системы OFDM.
Кадр Модулей Данных Протокола Физического Уровня (PPDU, МДПФУ) WLAN IEEE 802.11a содержит раздел преамбулы (в дальнейшем упоминаемый, как преамбула) Протокола Конвергенции Физического Уровня (PLCP, ПКФУ) OFDM для синхронизации, заголовок PLCP OFDM, модуль ДАННЫХ услуги подуровня физического уровня (PSDU, МДУПФУ), хвостовые биты и дополнительные биты.
Раздел преамбулы для синхронизации состоит из короткой преамбулы из 10 (десяти) коротких обучающих символов и длинной преамбулы из 2 (двух) длинных обучающих символов. Заголовок PLCP состоит из поля SIGNAL (СИГНАЛА) и поля SERVICE (УСЛУГИ). Дополнительно, поле УСЛУГИ, PSDU, хвостовые биты и дополнительные биты определены как раздел данных.
Короткая преамбула, содержащая 10 коротких обучающих символов, используется для Конвергенции Автоматической Регулировки Усиления (AGC, АРУ), захвата синхронизации и грубого захвата частоты. Длинная преамбула, содержащая 2 длинных обучающих символа, используется для оценки канала и точного захвата частоты и имеет раздел защиты, чтобы избежать помехи смежных символов.
PSDU содержит данные для передачи, поле УСЛУГИ из 16 битов для инициации шифратора, 6 хвостовых битов для обнуления состояния сверточного кодирующего устройства и многочисленные дополнительные символы.
Фиг.2 изображает распределение битов поля СИГНАЛА фиг.1. Поле СИГНАЛА, указывающее скорость передачи и длину раздела ДАННЫХ, составляет один символ OFDM из 24 битов, которые кодированы сверточным кодом с коэффициентом кодирования 1/2 и модулированы BPSK. Как изображено на фиг.2, СИГНАЛ содержит RATE (СКОРОСТЬ) из 4 битов, резервный бит из пятого бита, LENGTH (ДЛИНУ) из 12 битов, контроль по четности для исправления ошибок 6 хвостовых битов.
Согласно IEEEY 802.11a, в общей системе WLAN пакет данных, имеющий формат кадра, такой как на фиг.1, передается через одну антенну при максимальной скорости 54 Mbps.
В настоящее время для большего увеличения скорости передачи со стандартами IEEE 802.11a обсуждалась технология MIMO, которая использует многочисленные передающие и принимающие антенны. Эффективность частоты и пропускной способности сетевой линии связи, как ожидается, существенно улучшится при использовании многочисленных антенн в передатчике и приемнике посредством многочисленных передающих и принимающих антенн технологии MIMO и MIMO, что привлекает много внимания как основная технология для сред систем, требующих высокоскоростной передачи данных.
Как описано выше, максимальная скорость передачи существующих стандартов WLAN составляет 54 Mbps. Однако, поскольку возрастает потребность в осуществлении высокоскоростной передачи данных, такой как передача в реальном времени высококачественного видео, технология MIMO, которая увеличивает пропускную способность передачи данных системы, используя многочисленные передающие/принимающие антенны, рассматривается как перспективная технология для увеличения пропускной способности передачи WLAN.
Тем временем, должен быть разработан новый формат кадра пакета данных для согласования со всеми из увеличенного количества передающих антенн для осуществления системы MIMO-WLAN, и при этом по существу должна быть рассмотрена совместимость с системами, следующими за существующими стандартами WLAN.
То есть для применения технологии MIMO к WLAN IEEE 802.11a, сигналы для передачи/приема через многочисленные антенны должны создаваться согласно новому формату кадра для передачи пакета данных с использованием многочисленных антенн. Дополнительно, должен быть разработан пакет данных системы MIMO-WLAN согласно новому формату кадра и способу для создания сигналов для передачи/приема пакета с возможностью совместимости с существующим способом для передачи/приема и системой IEEEOM 802.11a.
Раскрытие Изобретения
Техническая Проблема
Согласно аспекту настоящего изобретения обеспечен способ создания сигналов в системе MIMO-WLAN для исправления формата кадра для передачи пакета данных в системе MIMO-WLAN с возможностью совместимости с существующей системой WLAN и создания сигналов передачи/приема через многочисленные антенны согласно исправленному адаптивному формату кадра для осуществления быстрой скорости передачи.
Техническое Решение
Для достижения вышеупомянутого аспекта способ создания многих сигналов в системе MIMO-WLAN, которая передает пакет данных в виде многих сигналов через многочисленные антенны, согласно настоящему изобретению содержит создание пакета данных, так чтобы он содержал преамбулу для передачи пакета данных, СИГНАЛ, раздел дополнительной информации для передачи пакета данных системы MIMO-WLAN и модуль данных услуги, вставку данных преамбулы и СИГНАЛА по меньшей мере в один из многих сигналов, распределение данных раздела дополнительной информации по крайней мере в одном из многих сигналов и распределение данных модуля данных услуги по меньшей мере в одном из многих сигналов.
Предпочтительно данные раздела дополнительной информации содержат информацию относительно количества многих сигналов системы MIMO-WLAN.
Дополнительно, данные раздела дополнительной информации содержат способ передачи системы MIMO-WLAN.
Дополнительно, данные раздела дополнительной информации содержат скорость передачи данных системы MIMO-WLAN.
Предпочтительно данные раздела дополнительной информации содержат обучающий сигнал для оценки канала системы MIMO-WLAN.
Тем временем, этап создания пакета данных размещает раздел дополнительной информации до модуля данных услуги.
Дополнительно, данные СИГНАЛА содержат данные LENGTH_N (ДЛИНЫ) для вычисления информации времени для передачи пакета данных в соответствии со скоростью передачи системы MIMO-WLAN.
Достигаемые эффекты
Согласно настоящему изобретению, так как формат кадра пакета данных MIMO-WLAN, совместимый со стандартами WLAN на основе OFDM, загружает информацию MIMO в резервный бит поля СИГНАЛ, стандартный режим WLAN и режим MIMO могут быть легко совместимы друг с другом. Дополнительно, поскольку информация MIMO передается через поле СИГНАЛ, приемник может быстро вычислять режим сигнала передачи.
Кроме того, после поля СИГНАЛ пакета данных вставлена дополнительная информация MIMO так, чтобы могла быть передана информация, необходимая для осуществления системы MIMO-WLAN, и ДЛИНА, включенная в поле Сигнал, может быть должным образом изменена в соответствии со скоростью передачи и количеством дополнительной информации, так чтобы могла быть обеспечена совместимость с существующей системой WLAN.
Тем временем, каждая передающая антенна передает длинную преамбулу, которая используется в существующей системе WLAN, посредством способа с временным разделением так, чтобы приемник системы MIMO одинаково применял способ оценки канала, используемый в существующей системе WLAN, и мог последовательно оценивать каналы каждой передающей антенны.
Следовательно, способ согласно настоящему изобретению является совместимым с существующим стандартным режимом WLAN и осуществляет высокоскоростную передачу данных так, чтобы способ мог применяться к услугам, таким как передача в реальном времени высококачественного видео.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является видом, изображающим формат кадра пакета данных общей системы WLAN.
Фиг.2 является видом для описания распределения битов поля СИГНАЛ фиг.1.
Фиг.3 является видом, изображающим формат кадра пакета данных для создания сигнала передачи в системе MIMO-WLAN, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 является видом для описания распределения битов раздела СИГНАЛ фиг.3.
Фиг.5 является видом, изображающим формат кадра пакета данных для конфигурирования сигнала передачи в системе MIMO-WLAN, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, и
Фиг.6 является видом, изображающим формат кадра пакета данных для конфигурирования сигнала передачи в системе MIMO-WLAN, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Далее описан способ для создания сигналов в системе MIMO-WLAN согласно настоящему изобретению, согласно приложенным чертежам.
Фиг.3 изображает формат кадра пакета данных для создания сигналов в системе MIMO-WLAN согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и фиг.4 является видом для описания распределения поля СИГНАЛ фиг.3.
Фиг.3 изображает формат кадра пакета данных системы MIMO, который передается и принимается через многочисленные антенны. Кадр пакета данных в системе MIMO распределяется по многим сигналам через многочисленные антенны и передается, и сигналы, которые должны быть переданы через каждую антенну, определены как с первого сигнала передачи по энный сигнал передачи (с TX1 по TXN).
TX1 имеет структуру, подобную формату кадра, используемому в существующей системе WLAN, состоящую из короткой преамбулы, длинной преамбулы 1, поля СИГНАЛ и полезной нагрузки 1, содержащей данные, которые должны быть переданы, и в отличие от существующей системы между полем СИГНАЛ и полезной нагрузкой дополнительно содержит поле дополнительной информации MIMO, содержащее информацию относительно системы MIMO. Поле дополнительной информации будет подробно описано ниже.
Дополнительно, TX2, TX3... TXN в отличие от TX1 состоят из поля дополнительной информации MIMO и полезной нагрузки 12 и полезной нагрузки N и не имеют короткой преамбулы, длинной преамбулы и поля СИГНАЛ.
TX2, TX3... TXN имеют значения 0 (ноля) на протяжении короткой преамбулы, длинной преамбулы и раздела СИГНАЛА TX1. То есть в то время как антенна передает преамбулу и СИГНАЛ, остальные антенны передают '0' (нулевые) сигналы, чтобы не передавать сигналы, так чтобы система WLAN, следующая существующим стандартам, также могла интерпретировать сигналы.
Тем временем, способ для создания сигналов в системе MIMO-WLAN согласно варианту осуществления настоящего изобретения инструктирует расширение MIMO с использованием резервного бита поля СИГНАЛ TX1. Вариант осуществления настоящего изобретения загружает информацию MIMO в резервный бит и предлагает структуру формата кадра MIMO-WLAN, которая совместима с 802.11a.
Согласно фиг.4 пятый резервный бит поля СИГНАЛ TX1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения распределен как бит для определения режима MIMO, и, например, если им является '0', то инструктируется, что передан сигнал с форматом кадра стандартов WLAN, и если им является '1', то инструктируется, что передан сигнал с форматом кадра новой системы MIMO-WLAN. Предложенная в варианте осуществления структура для создания информации MIMO является только примером, и могут рассматриваться различные другие структуры.
Если установлен бит для инструктирования расширения MIMO, то между СИГНАЛОМ и ДАННЫМИ размещают раздел для передачи дополнительной информации для расширенной системы MIMO-WLAN. Раздел дополнительной информации может содержать количество передающих антенн, способ модуляции, способ передачи, например, коэффициент кодирования при канальном кодировании, информацию системы MIMO-WLAN, такую как скорость передачи данных и обучающий сигнал для оценки канала MIMO. Вследствие этого приемник системы MIMO-WLAN может получать необходимую информацию.
Если бит для инструктирования расширения MIMO не установлен, то есть пятым резервным битом СИГНАЛА TX1 является '0', то передается TX1, имеющий вид преамбулы и СИГНАЛ, идентичные виду преамбулы и СИГНАЛУ существующей системы WLAN, через одну передающую антенну, и другие антенны передают '0' (нулевой) сигнал, чтобы не передавать никакого сигнала.
Следовательно, существующая система WLAN "понимает" данные, переданные из системы MIMO-WLAN способом, идентичным передаче данных существующей системы WLAN, так чтобы система MIMO-WLAN, использующая многочисленные передающие/принимающие антенны, была совместима с существующей системой WLAN.
Кроме того, согласно увеличенной скорости передачи данных при вставке раздела дополнительной информации и расширении MIMO, ДЛИНА, содержащаяся в СИГНАЛЕ, изменяется на ДЛИНУ-N, и существующая система WLAN может оценивать раздел продолжительности кадров MIMO-WLAN так, чтобы могла поддерживаться совместимость системы MIMO-WLAN.
Тем временем, система WLAN, использующая множественный доступ с контролем несущей и уклонением от (с избежанием) столкновений, который является способом множественного доступа, требует оценки раздела, где окружающая система WLAN передает данные. Следовательно, согласно настоящему изобретению для совместимости системы MIMO-WLAN с существующей системой WLAN требуется оценка раздела продолжительности сигнала существующей системы WLAN посредством сигнала передачи.
Следовательно, информация ДЛИНЫ, содержащаяся в СИГНАЛ(Е) формата кадра системы MIMO-WLAN, должна быть должным образом изменена в соответствии с фактической скоростью передачи и должна быть передана. Например, если скорость передачи данных системы MIMO-WLAN в 'T' раз выше скорости существующей системы WLAN, которая указана в СКОРОСТИ, то фактическое время передачи данных становится меньшим в '1/T' раз. Дополнительно, так как дополнительно вставлена дополнительная информация, используемая в системе MIMO-WLAN, должна быть включена информация времени для раздела дополнительной информации. Соответственно, измененная ДЛИНА-N может быть выражена, как в Уравнении 1.
[Уравнение 1]
LENGTH.N - (LENGTH/T)+(M*NDBPS/8),
где 'М' указывает раздел дополнительной информации как количество символов OFDM, и N указывает количество битов на символ OFDM, соответствующее СКОРОСТИ, которая установлена в существующих стандартах WLAN.
Фиг.5 изображает формат кадра пакета данных MIMO-WLAN согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления каждая антенна в разделе дополнительной информации передает длинную преамбулу способом временного разделения для оценки канала переданного сигнала в системе MIMO-WLAN. То есть, когда одна антенна передает длинную преамбулу в разделе дополнительной информации, остальные антенны не передают сигналы.
Согласно фиг.5 TX1 состоит из короткой преамбулы, длинной преамбулы 1, поля СИГНАЛ, поля УСЛУГА, PSDUl, хвостовых (битов) и дополнительных (битов).
Как упомянуто выше, согласно фиг.4 в другом варианте осуществления пятый резервный бит поля СИГНАЛ TX1 распределен для бита оценки режима MIMO. Когда резервным битом является '0', используется режим IEEE 802.11a, и когда им является '1', используется режим MIMO.
Дополнительно, TX2 ˜ TXN на фиг.5 состоят из длинной преамбулы (длинной преамбулы 2 ˜ длинной преамбулы N), поля УСЛУГА, PSDU2, хвостовых (битов) и дополнительных (битов) и в отличие от TX1 не содержат короткую преамбулу и поле СИГНАЛ. Вместо этого TX2 ˜ TSN имеют значение '0' в продолжение разделов короткой преамбулы, длинной преамбулы и СИГНАЛА TX1. А именно: в то время как одна антенна передает преамбулу и СИГНАЛ, остальные антенны созданы так, чтобы не передавать сигналы, другими словами, чтобы передавать '0(нулевые)' сигналы так, чтобы сигналы могла интерпретировать существующая система WLAN.
Тем временем, TX1 передает '0' сигнал в продолжение разделов длинных преамбул TX2 ˜ TXN. Поле длинной преамбулы сообщает информацию канала каждого переданного сигнала через многочисленные антенны, и TX2 ˜ TXN также имеют '0' (сигнал) в продолжение раздела длинной преамбулы других TX для предотвращения смешивания каждого сигнала длинной преамбулы. Соответственно, TX1 ˜ TXN имеют '0'(сигнал) в продолжение раздела длинной преамбулы других TX.
Как описано выше, согласно фиг.4 длинные преамбулы вставлены в TX2˜ TXN так, чтобы ДЛИНА ДАННЫХ полных сигналов передачи была удлинена. В результате ДЛИНА поля СИГНАЛ преобразуется в ДЛИНУ_N, которая является добавлением длины длинной преамбулы TX2 ˜ TXN к ДЛИНЕ ДАННЫХ сигнала передачи согласно IEEEY 802.11a.
Тем временем, согласно IEEEY 802.11a существует 32 раздела защиты за 2 символа до длинной преамбулы, но существует 16 разделов защиты на символ из СИГНАЛА, так что предпочтительно может существовать 16 разделов защиты на обучающий символ в длинной преамбуле TX2 ˜ TXN, передаваемых после поля СИГНАЛ для простой совместимости с IEEEOM 802.11a.
Для использования системы MIMO-WLAN является существенной оценка канала MIMO. Существующая система WLAN может оценивать каналы с использованием длинной преамбулы, но из-за увеличения передающих антенн система MIMO-LAN должна оценивать каналы каждой передающей антенны.
Следовательно, в другом варианте осуществления согласно настоящему изобретению каждая передающая антенна передает длинную преамбулу, используемую в существующей системе WLAN, в разделе дополнительной информации способом временного разделения. То есть, когда одна антенна передает длинную преамбулу, остальные антенны передают '0 (нули)' так, чтобы передатчик мог последовательно оценивать каналы каждой передающей антенны способом, идентичным способу оценки канала в существующей системе WLAN.
Фиг.6 изображает формат кадра пакета данных системы MIMO-WLAN согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Для AGC каждая передающая антенна передает короткую преамбулу для эффективной оценки размера сигнала, принятого приемником в средах расширения MIMO системы MIMO-WLAN.
В этом случае каждая короткая преамбула использует сигнал, идентичный короткой преамбуле, установленной для существующих стандартов WLAN, или сигнал с циклическим сдвигом так, чтобы существующая система WLAN могла распознавать короткую преамбулу системы MIMO-WLAN.
В основном приемник в существующей системе WLAN выполняет AGC с использованием короткой преамбулы. В системе MIMO-WLAN приемник должен выполнять AGC суммы сигналов, переданных из всех антенн передачи.
Если AGC выполнена с использованием короткой преамбулы, переданной из одной передающей антенны, то размер сигналов, сформированных из раздела ДАННЫХ, где сигналы передают все передающие антенны, не может быть отражен должным образом. Соответственно, в другом варианте осуществления согласно настоящему изобретению все сигналы, переданные через каждую передающую антенну, созданы так, чтобы содержать короткую преамбулу, так чтобы приемник выполнял AGC суммы сигналов, принятых во всех принимающих антеннах.
Короткие преамбулы, переданные из каждой передающей антенны, могут, если это необходимо, использовать идентичный сигнал, или иначе, могут использовать сигнал с различным циклическим сдвигом. В этом случае, если поддерживается повторяемость сигнала, существующая система WLAN может продолжать распознавать короткую преамбулу.
Тем временем, для удобства AGC короткая преамбула в TX1 ˜ TXN предпочтительно может передаваться при электроэнергии, более низкой, чем энергия сигнала передачи, согласно IEEEY 802.11a. Например, если TX1 и TX2 передаются через две антенны, короткая преамбула, соответственно, передается с использованием этих двух антенн с половинной электроэнергией передачи, согласно IEEEY 802.11a.
Следовательно, сигнал в вышеупомянутом примере разделен на две части и передается через 2 антенны, максимальная скорость передачи может составлять 108Mbps, что в два раза больше максимальной скорости передачи IEEE 802.11a, составляющей 54Mbps.
Дополнительно, режим MIMO или режим IEEE 802.11a могут быть просто преобразованы, согласно способу распределения информации MIMO, в поле СИГНАЛА.
То есть, согласно вышеупомянутому способу, когда битом MIMO является '0', используется режим IEEE 802.11a, и когда битом MIMO является '1', используется режим MIMO. Поскольку электроэнергия TX1 и TX2 соответственно короткой преамбулы, которая сначала передается в режиме MIMO, в вышеупомянутом примере является половинной, электроэнергия, добавленная от двух сигналов в приемнике, имеет значение, идентичное значению IEEE 802.11a.
Дополнительно, в случае режима MIMO, поскольку сигналы, переданные через антенны, проходят через различные тракты, TX1 и TX2 в вышеупомянутом примере передают длинную преамбулу в различные моменты времени, соответственно, и приемник оценивает каналы каждого тракта с использованием принятой длинной преамбулы.
В этом случае длинная преамбула 2 TX2, передаваемая после поля СИГНАЛ, вставляется с 16 разделами защиты на символ в отличие от длинной преамбулы TX1, вставляемой с 32 разделами защиты перед двумя символами, так чтобы равно мог использоваться способ приема IEEE 802.11a.
Согласно настоящему изобретению информация MIMO загружается в резервный бит СИГНАЛА формата кадра MIMO-OFDM WLAN для совместимости с системой WLAN на основе OFDM, так чтобы стандартный режим WLAN и режим MIMO могли быть просто совместимы друг с другом.
Дополнительно, поскольку информация MIMO передается через поле СИГНАЛ, приемник может быстро и просто вычислять режим сигнала передачи. И дополнительная информация MIMO вставляется после СИГНАЛА, так чтобы могла быть передана информация, необходимая для выполнения системы MIMO-WLAN, и ДЛИНА, содержащаяся в СИГНАЛЕ, изменяется должным образом в соответствии со скоростью передачи и количеством дополнительной информации, так чтобы могла быть обеспечена совместимость с существующей системой WLAN.
Тем временем, каждая передающая антенна передает способом с временным разделением длинную преамбулу, используемую в существующей системе WLAN, и приемник системы MIMO-WLAN применяет способ оценки канала, используемый в существующей системе WLAN, так чтобы могли быть последовательно оценены каналы каждой передающей антенны.
Дополнительно, каждая передающая антенна передает короткую преамбулу в идентичном виде или в виде с циклическим сдвигом, так чтобы приемник оценил размер суммы сигналов, переданных из всех антенн, и выполнил AGC. В результате там, где многочисленные антенны одновременно передают сигналы, эффективная AGC может быть выполнена в разделе ДАННЫХ.
Далее описан способ создания сигналов в системе MIMO-WLAN согласно настоящему изобретению, согласно приложенным чертежам.
Фиг.3 изображает формат кадра пакета данных для создания сигналов в системе MIMO-WLAN согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и фиг.4 является видом для описания распределения битов поля СИГНАЛ фиг.3.
Фиг.3 изображает формат кадра пакета данных системы MIMO, который передается и принимается через многочисленные антенны. Кадр пакета данных в системе MIMO распределяется по многим сигналам через многочисленные антенны и передается, и сигналы, которые должны передаваться через каждую антенну, определены как с первого сигнала передачи по энный сигнал передачи (с TX1 по TXN).
TX1 имеет структуру, идентичную формату кадра, используемому в существующей системе WLAN, состоящую из короткой преамбулы, длинной преамбулы 1, поля СИГНАЛ и полезной нагрузки 1, содержащей данные, которые должны быть переданы, и в отличие от существующей системы дополнительно содержащую между полем СИГНАЛ и полезной нагрузкой поле дополнительной информации MIMO, содержащее информацию относительно системы MIMO. Ниже будет подробно описано поле дополнительной информации.
Дополнительно, TX2, TX3... TXN в отличие от TX1 состоят из поля дополнительной информации MIMO и полезной нагрузки 2 и полезной нагрузки N и не имеют короткой преамбулы, длинной преамбулы и поля СИГНАЛ.
TX2, TX3... TXN имеют значения 0 (нуля) в продолжении короткой преамбулы, длинной преамбулы и разделе СИГНАЛ TX1. То есть в то время как антенна передает преамбулу и СИГНАЛ, остальные антенны передают '0' (нулевые) сигналы, так чтобы не передавать сигналы для того, чтобы система WLAN, следующая существующим стандартам, также могла интерпретировать сигналы.
Тем временем, согласно варианту осуществления настоящего изобретения способ для создания сигналов в системе MIMO-WLAN инструктирует расширение MIMO с использованием резервного бита поля СИГНАЛ TX1. Вариант осуществления настоящего изобретения загружает информацию MIMO в резервный бит и предлагает структуру формата кадра MIMO-WLAN, совместимую с 802.11a.
Согласно фиг.4 пятый резервный бит поля СИГНАЛ TX1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения распределен как бит для определения режима MIMO, и, например, если им является '0', то инструктируется, что передан сигнал с форматом кадра стандартов WLAN, и если им является '1', то инструктируется, что передан сигнал с форматом кадра новой системы MIMO-WLAN. Предложенная в варианте осуществления структура для создания информации MIMO является только примером, и могут рассматриваться различные другие структуры.
Если установлен бит для инструктирования расширения MIMO, то между СИГНАЛОМ и ДАННЫМИ размещается раздел для передачи дополнительной информации для расширенной системы MIMO-WLAN. Раздел дополнительной информации может содержать количество передающих антенн, способ модуляции, способ передачи, такой как скорость кодирования при кодировании канала, информацию системы MIMO-WLAN, такую как скорость передачи данных, и обучающий сигнал для оценки канала MIMO. Следовательно, приемник системы MIMO-WLAN может получать необходимую информацию.
Если бит для инструктирования расширения MIMO не установлен, то есть пятым резервным битом СИГНАЛА TX1 является '0', то через одну передающую антенну передается TX1, имеющий вид преамбулы, и СИГНАЛ, идентичный виду преамбулы и СИГНАЛУ существующей системы WLAN, и другие антенны передают '0' (нулевой) сигнал, чтобы не передавать никакого сигнала.
Следовательно, существующая система WLAN распознает данные, переданные из системы MIMO-WLAN способом, идентичным передаче данных существующей системы WLAN так, чтобы система MIMO-WLAN, использующая многочисленные передающие/принимающие антенны, была совместима с существующей системой WLAN.
Кроме того, в соответствии с повышенной скоростью передачи данных при вставке раздела дополнительной информации и расширения MIMO ДЛИНА, содержащаяся в СИГНАЛЕ, изменяется на ДЛИНУ-N, и существующая система WLAN может оценивать раздел продолжительности кадров MIMO-WLAN, так чтобы могла поддерживаться совместимость с системой MIMO-WLAN.
Тем временем, система WLAN, использующая множественный доступ с контролем несущей и уклонением от (с избежанием) столкновений (CSMA/CA), который является способом множественного доступа, должна оценить раздел, где окружающая система WLAN передает данные. Следовательно, согласно настоящему изобретению раздел продолжительности сигнала существующей системы WLAN должен быть оценен посредством сигнала передачи для системы MIMO-WLAN для совместимости с существующей системой WLAN.
Следовательно, информация ДЛИНЫ, содержащаяся в СИГНАЛЕ формата кадра системы MIMO-WLAN, должна быть соответствующим образом изменена и передаваться в соответствии с фактической скоростью передачи. Например, если скорость передачи данных системы MIMO-WLAN в 'T' раз выше скорости существующей системы WLAN, которая обозначена в СКОРОСТИ, то фактическое время передачи данных становится меньше в '1/T' раз. Поскольку дополнительно вставлена дополнительная информация, используемая в системе MIMO-WLAN, то должна быть включена информация о времени для раздела дополнительной информации. Соответственно, измененная ДЛИНА-N может быть выражена Уравнением 1.
[Уравнение 1]
LENGTH.N-(LENGTH/T) + (M* NDBPS/8),
где 'М' указывает раздел дополнительной информации как количество символов OFDM, и NDBPS указывает количество битов на символ OFDM, соответствующих СКОРОСТИ, которая указана в существующих стандартах WLAN.
Фиг.5 изображает формат кадра пакета данных MIMO-WLAN согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления для оценки канала переданного сигнала в системе MIMO-WLAN каждая антенна в разделе дополнительной информации передает длинную преамбулу способом временного разделения. То есть, когда одна антенна передает длинную преамбулу в разделе дополнительной информации, остальные антенны не передают сигналы.
Согласно фиг.5 TX1 состоит из короткой преамбулы, длинной преамбулы 1, поля СИГНАЛ, поля УСЛУГА, PSDUl, хвостовых (битов) и дополнительных(битов).
Как упомянуто выше, согласно фиг.4 в другом варианте осуществления пятый резервный бит поля СИГНАЛ TX1 распределен как бит для оценки режима MIMO. Когда резервным битом является '0', используется режим IEEE 802.11a и, когда им является '1', используется режим MIMO.
Дополнительно, TX2 ˜ TXN на фиг.5 в отличие от TX1 состоят из длинной преамбулы (длинная преамбула 2 ˜ длинная преамбула N), поля УСЛУГА, PSDU2, хвостовых(битов) и дополнительных(битов) и не содержат короткую преамбулу и поле СИГНАЛ. Вместо этого TX2 ˜ TSN имеют значение '0' на протяжении разделов короткой преамбулы, длинной преамбулы и СИГНАЛА TX1. А именно: пока одна антенна передает преамбулу и СИГНАЛ, остальные антенны сконструированы, чтобы не передавать сигналы, другими словами, передавать '0' (нулевые) сигналы так, чтобы существующая система WLAN могла интерпретировать сигналы.
Тем временем, TX1 передает '0' сигнал на протяжении разделов длинных преамбул TX2 ˜ TXN, поле длинной преамбулы сообщает информацию канала каждого переданного сигнала через многочисленные антенны, и TX2 ˜ TXN также имеют '0' на протяжении длинного раздела преамбулы других TX для предотвращения смешивания каждого сигнала длинной преамбулы. Соответственно, TX1 ˜ TXN имеют '0' на протяжении раздела длинной преамбулы других TX.
Как описано выше, согласно фиг.4 длинные преамбулы вставлены в TX2 ˜ TXN так, что ДЛИНА ДАННЫХ всех сигналов передачи удлиняется. В результате ДЛИНА поля СИГНАЛ преобразуется в ДЛИНУ_N, которая является добавлением длины длинных преамбул TX2 ˜ TXN к ДЛИНЕ ДАННЫХ сигнала передачи согласно IEEEY 802.11a.
Тем временем, согласно IEEEY 802.11a существует 32 раздела защиты за 2 символа до длинной преамбулы, но существует 16 разделов защиты на символ из СИГНАЛА, так что предпочтительно может существовать 16 разделов защиты на обучающий символ в длинной преамбуле TX2 ˜ TXN, передаваемой после поля СИГНАЛ для простой совместимости с IEEEOM 802.11a.
Для использования системы MIMO-WLAN обязательна оценка канала MIMO. Существующая система WLAN может оценивать каналы, используя длинную преамбулу, но из-за увеличения передающих антенн система MIMO-LAN должна оценивать каналы каждой передающей антенны.
Поэтому в другом варианте осуществления согласно настоящему изобретению каждая передающая антенна передает длинную преамбулу, используемую в существующей системе WLAN, в разделе дополнительной информации способом с временным разделением. То есть, когда одна антенна передает длинную преамбулу, остальные антенны передают '0' (нули) так, чтобы передатчик мог последовательно оценивать каналы каждой передающей антенны способом, идентичным способу оценки канала в существующей системе WLAN.
Фиг.6 изображает формат кадра пакета данных системы MIMO-WLAN согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Каждая передающая антенна для AGC передает короткую преамбулу для эффективной оценки размера сигнала, принимаемого приемником в средах расширения MIMO системы MIMO-WLAN.
В этом случае каждая короткая преамбула использует сигнал, идентичный короткой преамбуле, установленной в существующих стандартах WLAN, или сигнал с циклическим сдвигом, так чтобы существующая система WLAN могла распознавать короткую преамбулу системы MIMO-WLAN.
В основном, приемник в существующей системе WLAN выполняет AGC с использованием короткой преамбулы. Приемник в системе MIMO-WLAN должен выполнять AGC суммы сигналов, переданных из всех передающих антенн.
Если AGC выполняется с использованием короткой преамбулы, передаваемой из одной передающей антенны, размер сигналов, сформированных из раздела ДАННЫХ, где все передающие антенны передают сигналы, не может быть отражен должным образом. Соответственно, в другом варианте осуществления согласно настоящему изобретению все сигналы, передаваемые через каждую передающую антенну, созданы так, чтобы содержать короткую преамбулу так, чтобы приемник выполнял AGC суммы сигналов, принятых во всех принимающих антеннах.
Короткие преамбулы, передаваемые из каждой передающей антенны, могут по мере необходимости использовать идентичный сигнал, или иначе, могут использовать сигнал с различным циклическим сдвигом. В этом случае, поскольку поддерживаются повторяющиеся сигналы, существующая система WLAN может продолжать распознавать короткую преамбулу.
Тем временем, для удобства AGC короткая преамбула в TX1 ˜ TXN предпочтительно может передаваться при электроэнергии, более низкой, чем энергия сигнала передачи согласно IEEEY 802.11a. Например, если TX1 и TX2 передаются через две антенны, то короткая преамбула, соответственно, передается с использованием этих двух антенн с половинной электроэнергией передачи согласно IEEEY 802.11a.
Следовательно, сигнал в вышеупомянутом примере разделен на две части и передается через 2 антенны, максимальная скорость передачи может составлять 108Mbps, что в два раза больше максимальной скорости передачи IEEE 802.11a, составляющей 54Mbps.
Дополнительно, режим MIMO или режим IEEE 802.11a могут быть просто преобразованы согласно способу распределения информации MIMO в поле СИГНАЛ.
То есть в вышеупомянутом способе, когда битом MIMO является '0', используется режим IEEE 802.11 и, когда битом MIMO является '1', используется режим MIMO. Поскольку электроэнергия TX1 и TX2, соответственно, короткой преамбулы, которая передается сначала в режиме MIMO, в вышеупомянутом примере является половинной, то электроэнергия, добавленная от двух сигналов в приемнике, имеет значение, идентичное значению IEEE 802.11a.
Дополнительно, в случае режима MIMO, поскольку сигналы, переданные через антенны, проходят через различные тракты, TX1 и TX2 в вышеупомянутом примере передают длинную преамбулу в различные моменты времени, соответственно, и приемник оценивает каналы каждого тракта с использованием принятой длинной преамбулы.
В этом случае длинная преамбула 2 TX2, передаваемая после поля СИГНАЛ, вставляется с 16 разделами защиты на символ в отличие от длинной преамбулы TX1, вставляемой с 32 разделами защиты перед двумя символами, так чтобы равно мог использоваться способ приема IEEE 802.11a.
Согласно настоящему изобретению информация MIMO загружается в резервный бит СИГНАЛА формата кадра MIMO-OFDM WLAN для совместимости с системой WLAN на основе OFDM, так чтобы стандартный режим WLAN и режим MIMO могли быть просто совместимы друг с другом.
Дополнительно, поскольку информация MIMO передается через поле СИГНАЛ, приемник может быстро и просто вычислять режим сигнала передачи. И дополнительная информация MIMO вставляется после СИГНАЛА, так чтобы могла быть передана информация, необходимая для выполнения системы MIMO-WLAN, и ДЛИНА, содержащаяся в СИГНАЛЕ, изменяется должным образом в соответствии со скоростью передачи и количеством дополнительной информации, так чтобы могла быть обеспечена совместимость с существующей системой WLAN.
Тем временем, каждая передающая антенна передает способом с временным разделением длинную преамбулу, используемую в существующей системе WLAN, и приемник системы MIMO-WLAN применяет способ оценки канала, используемый в существующей системе WLAN, так чтобы могли быть последовательно оценены каналы каждой передающей антенны.
Дополнительно, каждая передающая антенна передает короткую преамбулу в идентичном виде или в виде с циклическим сдвигом, так чтобы приемник оценивал размер суммы сигналов, переданных из всех антенн, и выполнял AGC. В результате там, где многочисленные антенны одновременно передают сигналы, эффективная AGC может быть выполнена в разделе ДАННЫХ.
1. Способ создания множества сигналов в системе MIMO-WLAN, которая передает пакет данных как множество сигналов через многочисленные антенны, содержащий создание пакета данных, который включает преамбулу для передачи пакета данных, поле СИГНАЛ, раздел дополнительной информации для передачи пакета данных системы MIMO-WLAN и модуль данных услуги, распределение данных преамбулы и поля СИГНАЛ, по меньшей мере, в одном из множества сигналов, распределение данных раздела дополнительной информации, по меньшей мере, в одном из множества сигналов, и распределение данных модуля данных услуги, по меньшей мере, в одном из множества сигналов.
2. Способ по п.1, в котором данные раздела дополнительной информации содержат информацию относительно количества множества сигналов системы MIMO-WLAN.
3. Способ по п.1, в котором данные раздела дополнительной информации содержат информацию о способе передачи системы MIMO-WLAN.
4. Способ по п.1, в котором данные раздела дополнительной информации содержат информацию о скорости передачи данных системы MIMO-WLAN.
5. Способ по п.1, в котором данные раздела дополнительной информации содержат обучающий сигнал для оценки канала системы MIMO-WLAN.
6. Способ по п.1, в котором на этапе создания пакета данных раздел дополнительной информации размещают до модуля данных услуги.
7. Способ по п.1, в котором данные поля СИГНАЛ содержат данные ДЛИНЫ-N для вычисления информации времени для передачи пакета данных в соответствии со скоростью передачи системы MIMO-WLAN.
8. Способ передачи данных в системе со многими входами и многими выходами (MIMO-WLAN), которая передает множество пакетов кадра через множество антенн, содержащий
отображение информации о режиме передачи, используя заранее определенный бит из по меньшей мере одного из множества пакетов кадра, и форматирование множества пакетов кадра; вставление данных, которые должны быть переданы во множество отформатированных пакетов кадра, соответственно, и кодирование множества пакетов кадра, и модулирование множества закодированных пакетов кадра в сигналы передачи, соответственно, и передачу модулированных сигналов передачи через множество антенн.
