Множественный доступ с пространственным разделением и оценка канала для беспроводной локальной сети
Заявленное изобретение относится к сообщению о состоянии канала для множества входов и множества выходов (MIMO) в беспроводной локальной сети. Технический результат состоит в уменьшении издержек, вызываемых оценкой канала для множества станций с очень высокой пропускной способностью. Для этого выполняют широковещательную передачу посредством инициирующей станции кадра запроса канала, включающего в себя поле инициатора и поле набора получателей, причем поле инициатора указывает адрес инициирующей станции, поле набора получателей включает в себя множество подполей, указывающих множество получателей для подготовки кадра ответа канала, причем каждое из множества подполей включает в себя поле получателя, указывающее идентификатор каждого получателя, при этом множество получателей принимают независимые потоки данных одновременно через одну и ту же полосу пропускания канала; и выполняют последовательный прием инициирующей станцией от каждого из множества получателей кадра ответа канала, включающего в себя состояние канала для канала MIMO. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 12 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к беспроводным локальным сетям (WLAN) и, более конкретно, к множественному доступу и оценке канала WLAN.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
С распространением технологий передачи информации за последнее время были разработаны различные беспроводные технологии передачи информации. Среди беспроводных технологий передачи информации беспроводная локальная сеть является технологией, в которой доступ в Интернет возможен беспроводным способом в домах или предприятиях, или в области предоставления определенной услуги посредством использования переносного терминала, такого как карманный персональный компьютер (PDA), портативный компьютер, переносной проигрыватель мультимедиа (PMP) и так далее.
С тех пор как в феврале 1980 года был основан институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) 802, то есть организация стандартизации для технологий WLAN, было выполнено много работ по стандартизации. На начальном этапе технологии WLAN для поддержки скорости передачи данных от 1 до 2 Мбит/с при использовании скачкообразной перестройки частоты, расширения спектра, связи в инфракрасном диапазоне и так далее согласно IEEE 802.11 использовалась частота 2,4 ГГц. В последнее время технология WLAN может поддерживать скорость передачи данных до 54 Мбит/с при использовании мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM). Дополнительно, IEEE 802.11 разрабатывает или выводит в коммерческий оборот стандарты различных технологий, таких как улучшение качества обслуживания (QoS), совместимости протокола точки доступа, усиление безопасности, измерение радиосредств, беспроводной доступ в транспортных средствах, быстрый роуминг, сотовая сеть, совместная работа с внешними сетями, управление беспроводной локальной сетью и так далее.
В IEEE 802.11 стандарт IEEE 802.11b поддерживает скорость передачи данных до 11 Мбит/с путем использования частотного диапазона 2,4 ГГц. Стандарт IEEE 802.11a, выведенный в коммерческий оборот после IEEE 802.11b, использует диапазон частот 5 ГГц вместо диапазона частот 2.4 ГГц, таким образом значительно снижая воздействие помех по сравнению с очень перегруженным диапазоном частот 2,4 ГГц. Дополнительно, стандарт IEEE 802.11a имел улучшенную скорость передачи данных до 54 Мбит/с за счет использования технологии OFDM. Однако недостатком стандарта IEEE 802.11a являлась меньшая дистанция связи, чем в IEEE 802.11b. Сходно с IEEE 802.11b, стандарт IEEE 802.11g реализовывал скорость передачи данных до 54 Мбит/с, используя частотный диапазон 2,4 ГГц. Стандарт IEEE 802.11g привлекает внимание из-за обратной совместимости и имеет превосходство над IEEE 802.11a относительно дистанции связи.
IEEE 802.11n является техническим стандартом, введенным относительно недавно для преодоления ограниченной скорости передачи данных, которая считается отрицательной стороной в WLAN. IEEE 802.11n сконструирован для увеличения скорости и надежности сети и расширения радиуса действия беспроводной сети. Более конкретно, IEEE 802.11n поддерживает высокую пропускную способность (HT), то есть скорость обработки данных до 540 Мбит/с или выше, и основан на технологии множества входов и множества выходов (MIMO), которая для минимизации ошибок передачи и оптимизации скорости передачи данных использует многократное число антенн как в передатчике, так и в приемнике. Дополнительно, этот стандарт может использовать схему кодирования, которая передает несколько дубликатов для повышения надежности данных и также может использовать поддержку OFDM для более высокой скорости передачи данных.
С широким применением WLAN и многообразием приложений, использующих WLAN, существует недавняя потребность в новой системе WLAN для поддержки более высокой пропускной способности, чем скорость обработки данных, поддерживаемая IEEE 802.11n. Система WLAN с очень высокой пропускной способностью (VHT) является одной из систем WLAN IEEE 802.11, которая недавно была предложена для поддержки скорости обработки данных в 1 Гбит/с или выше. Данная система VHT названа условно. Для обеспечения пропускной способности в 1 Гбит/с или выше в настоящее время проводится тест возможности для системы VTH, использующей 4×4 MIMO и ширину полосы пропускания канала 80 МГц. В настоящее время для того, чтобы система VHT WLAN достигла суммарной пропускной способности в 1 Гбит/с, активно разрабатывается использование схемы коллективного доступа с пространственным разделением в качестве схемы доступа к каналу совместно с использованием ширины полосы пропускания канала 80 МГц или выше.
Традиционный механизм доступа, используемый в системе WLAN IEEE 802.11n или других системах WLAN, не может быть использован напрямую в качестве механизма доступа к каналу системы VHT WLAN для обеспечения пропускной способности в 1 Гбит/с или выше. Причина состоит в том, что ширина полосы пропускания канала, используемая системой VHT WLAN является, по меньшей мере, 80 МГц, в то время как традиционная система WLAN работает в соответствии с предпосылкой использования ширины полосы пропускания канала в 20 МГц или 40 МГц, что является слишком узким для достижения пропускной способности в 1 Гбит/с или выше в точке доступа к услуге (SAP).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема
Настоящее изобретение предусматривает способ доступа к каналу и устройство, допускающее установку суммарной пропускной способности в 1 Гбит/с или выше в беспроводной локальной сети (WLAN).
Настоящее изобретение также предусматривает способ и устройство, способное выполнять оценку канала одновременно для множества станций в WLAN.
Техническое решение
В одном аспекте настоящего изобретения предложен способ доступа к каналу в беспроводной локальной сети (WLAN). В этом способе совместно на основе конкуренции используются технология множественного доступа с частотным разделением и технология множественного доступа с пространственным разделением.
В вышеуказанном аспекте настоящего изобретения процедура доступа к каналу может включать в себя: период соревнования для оценки характеристик канала для множества станций с очень высокой пропускной способностью (VHT) и передачу множеству VHT станций информации планирования нисходящей линии связи или информации планирования восходящей линии связи, основанной на оцененных характеристиках канала; и период передачи данных для выполнения передачи по нисходящей линии связи или передачи по восходящей линии связи в отношении всех или некоторых из множества VTH станций в соответствии с информацией планирования нисходящей линии связи или информацией планирования восходящей линии связи.
В качестве дополнения, период соревнования может включать в себя период оценки канала для оценки характеристики канала для каждой из множества VHT станций путем обмена определенным сообщением относительно каждой из множества VHT станций. Обмениваемое сообщение может быть кадром запроса на отправку (RTS)/разрешения отправки (CTS), кадром отсутствия данных/подтверждения (ACK) или кадром запроса/ответа оценки канала.
В другом аспекте настоящего изобретения здесь предложен способ оценки канала в системе WLAN. Способ включает в себя: передачу для множества VHT станций сообщения запроса, включающего в себя информацию о VHT станциях, требующих оценки канала, и информацию о подканалах, назначенных для каждой из VHT станций, в качестве сообщения запроса канала через полную полосу пропускания частот системы WLAN; и прием ответного сообщения, включающего в себя информацию, указывающую результат оценки канала от каждой из множества VHT станций через подканал, назначенный для сообщения запроса.
Полезные эффекты
По настоящему изобретению характеристику канала сначала оценивают для передачи по нисходящей/восходящей линии связи путем применения соревновательной схемы множественного доступа с пространственным разделением (SDMA)/мультиплексирования с частотным разделением, и множеству станций (STA) с очень высокой пропускной способностью (VHT) предоставляется одновременный доступ к каналу путем создания планирования нисходящей линии связи или планирования восходящей линии связи на основании оцененной характеристики канала, таким образом обеспечивая эффективное использование радиоресурсов. Дополнительно, сообщение запроса для оценки канала передают с использованием полной полосы пропускания частот системы, когда оценивается характеристика канала, а соответствующее ответное сообщение принимают через подканал для каждой VHT STA, таким образом обеспечивая возможность уменьшить издержки, вызываемые оценкой канала для множества VHT STA.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 является схемой, показывающей примерную структуру системы беспроводной локальной сети (WLAN) в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 является схемой, показывающей примерную структуру системы WLAN с очень высокой пропускной способностью (VHT) на основе коллективного доступа с пространственным разделением (SDMA).
Фиг.3 является схемой, показывающей пример процедуры последовательной оценки канала в VHT системе WLAN.
Фиг.4 является схемой, показывающей пример процедуры параллельной оценки канала в VHT системе WLAN.
Фиг.5 является схемой, показывающей формат кадра запроса оценки канала в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 является схемой, показывающий примерный формат информационного элемента набора получателей оценки канала, включенного в кадр запроса оценки канала с фиг.5.
Фиг.7 является схемой, показывающей формат кадра ответа с оценкой канала в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 показывает пример нескольких способов использования 80 МГц канала.
Фиг.9 является схемой, показывающей примерную процедуру фазы нисходящей линии связи во время процедуры SDMA в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.10 является схемой, показывающей одновременную передачу данных множеству VHT станций (STA) на основании SDMA/мультиплексирования с частотным разделением (FDM) схемы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11 является схемой, показывающей примерную процедуру фазы восходящей линии связи во время процедуры SDMA в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.12 является функциональной схемой, показывающей беспроводную систему связи для реализации варианта осуществления настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 является схемой, показывающей примерную структуру системы беспроводной сети локального доступа (WLAN) в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система WLAN включает в себя один или несколько базовых наборов услуг (BSS). BSS является набором станций (STA), которые успешно синхронизированы для поддержания связи друг с другом, и не является концепцией обозначения конкретной области. Система WLAN, в которой применим вариант осуществления настоящего изобретения, является системой с очень высокой пропускной способностью, которая поддерживает сверхвысокоскоростную обработку данных в 1 ГГц или выше в точке доступа к сервису (SAP) управления доступа к среде (MAC). BSS в VHT системе именуется VHT BSS.
VHT BSS можно разделить на инфраструктурные BSS и независимые BSS (IBSS). Инфраструктурная BSS показана на Фиг.1. Инфраструктурные BSS (то есть BSS1 и BSS2) включают в себя одну или несколько STA точек без доступа (AP) (то есть Non-AP STA1, Non-AP STA3 и Non-AP STA4), которые являются STA, предоставляющими распределенную услугу, AP (то есть AP STA1 и AP STA2), которые являются STA, предоставляющими распределенную услугу, и систему распределения, соединяющую множество AP (то есть AP STA1 и AP STA2). В инфраструктурном BSS AP STA управляют non-AP STA BSS.
С другой стороны, IBSS является BSS работающим в режиме ad-hoc. Поскольку IBSS не включает в себя VHT STA, компонент централизованного управления для выполнения функции управления централизованным способом не существует. То есть IBSS управляет non-AP STA распределенным способом. Кроме того, в IBSS все STA могут состоять из мобильных STA и, поскольку подключение к DS не позволено, скомпонованы в виде замкнутой сети.
STA является произвольной функциональной средой, включающей в себя управление доступом к среде и интерфейс беспроводной среды физического уровня, соответствующий стандарту 802.11 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), и включает в себя как AP, так и non-AP STA в широком смысле. VHT STA, определенные как STA, которые поддерживают сверхвысокоскоростную обработку данных в 1 ГГц или выше в многоканальной среде, будут описаны ниже. В VHT WLAN системе, в которой применим вариант осуществления настоящего изобретения, все STA, входящие в BSS, могут быть VHT STA, или могут сосуществовать VHT STA и устаревшие STA (то есть HT STA, основанные на IEEE 802.11n).
STA для беспроводной связи включает в себя процессор и приемопередатчик, а также включает в себя пользовательский интерфейс, средство отображения и так далее. Процессор является функциональным элементом, сконструированным с возможностью создавать кадры для отправки через беспроводную сеть передачи данных или обрабатывать кадры, принятые через беспроводную сеть передачи данных, и выполнять различные функции для управления STA. Приемопередатчик функционально подключен к процессору и является элементом, выполненным с возможностью передавать и принимать кадр для STA через беспроводную сеть передачи данных.
Среди STA non-AP STA (то есть STA1, STA3, STA4, STA6, STA7 и STA8) являются переносными терминалами, управляемыми пользователями. Non-AP STA могут просто именоваться STA. Данная non-AP STA также может именоваться терминалом, беспроводным приемопередающим блоком (WTRU), абонентской аппаратурой (UE), мобильной станцией (MS), мобильным терминалом, мобильной абонентской установкой и так далее. Non-AP VHT-STA (или просто VHT STA), определенная как non-AP STA, которая поддерживает сверхвысокоскоростную обработку данных в 1 ГГц или выше в многоканальной среде, будет описана ниже.
АР (то есть AP1 и AP2) являются функциональным элементом для предоставления соединения с DS через беспроводную среду для соответствующей STA. Хотя связь между non-AP STA в инфраструктурном BSS, включающем в себя AP, выполняется через AP, в принципе, данные non-AP STA могут выполнять прямую связь, когда установлено прямое соединение. Дополнительно к терминологии точки доступа, AP также можно назвать централизованным контроллером, базовой станцией (BS), node-B, базовой приемопередающей станцией (BTS), узловым контроллером и так далее. VHT AP, определенная как AP, которая поддерживает сверхвысокоскоростную обработку данных в 1 ГГц или выше в многоканальной среде, будет описана ниже.
Множество инфраструктурных BSS могут быть взаимосвязаны посредством использования DS. Расширенный набор услуг является множеством BSS, соединенных посредством использования DS. STA, входящие в состав ESS, могут связываться друг с другом. В той же самой ESS non-AP STA могут перемещаться из одного BSS в другой BSS во время осуществления непрерывной связи.
DS является механизмом, которым одна AP связывается с другой AP. Посредством использования DS AP может отправить кадр для STA, относящихся к BSS, управляемому данной AP, или передавать кадр, когда любая из STA перемещается в другой BSS, или передавать кадр во внешнюю сеть передачи данных, например проводную сеть передачи данных. DS не обязательно является сетью и не имеет ограничения на свой формат до тех пор, пока определенная услуга, установленная в IEEE 802.11, может быть предоставлена. Например, DS может быть беспроводной сетью, такой как сотовая сеть, или может быть физической конструкцией для взаимосвязи AP.
Фиг.2 является схемой, показывающей примерную структуру VHT WLAN системы, основанной на коллективном доступе с пространственным разделением (SDMA). Здесь использован инфраструктурный VHT BSS. VHT WLAN система на основе SDMA обозначает VHT WLAN систему, которая использует схему SDMA в качестве схемы множественного доступа. На фиг.2 VHT AP, поддерживающая SDMA, применяет множество физических (PHY) интерфейсов, например 3 PHY интерфейса. Данные 3 PHY интерфейса могут предоставить 3 пространственных потока одновременно. С другой стороны, non-AP VHT STA (в дальнейшем называемая "VHT STA") имеет только один PHY интерфейс. Каждый PHY интерфейс может поддерживать до 4×4 MIMO.
В VHT WLAN системе на основе SDMA, показанной на фиг.2, для того, чтобы VHT AP одновременно предоставлял пространственные потоки множеству VHT STA, VHT STA должна знать характеристики канала для этих VHT STA. Таким образом, в VHT WLAN системе на основе SDMA VHT AP требует механизм оценки канала для каждой VHT STA.
Процедура последовательной оценки канала может быть принята во внимание как один из способов оценки канала для каждого из множества VHT STA, которые одновременно принимают потоки нисходящей линии связи (DL) от VHT AP или передают потоки восходящей линии связи (UL) в соответствии со схемой SDMA. В соответствии с процедурой последовательной оценки канала VHT AP обменивается сообщением запроса и ответным сообщением для оценки канала последовательно с каждой VHT STA, которая является целью передачи DL/UL. Сообщение запроса и ответное сообщение могут быть отправлены через полную полосу пропускания канала системы. В дальнейшем процедура последовательной оценки канала будет описана подробнее.
Фиг.3 является схемой, показывающей пример процедуры последовательной оценки канала в VHT WLAN системе. В процедуре последовательной оценки канала на фиг.3 VHT WLAN система использует канал c полосой пропускания 80 МГц и использует 4 VHT STA, которые одновременно принимают потоки DL. На фиг.3 VHT AP последовательно обменивается кадром запроса на отправку (RTS) и кадром разрешения отправки (CTS), которые являются сообщением запроса и ответным сообщением для оценки канала через полную полосу пропускания 80 МГц в отношении STA1, STA2, STA3 и STA4.
Процедура последовательной оценки канала может быть эффективной для оценки характеристик каналов VHT STA, которые одновременно доступны на основе SDMA. Однако процедура последовательной оценки канала имеет недостаток в том, что велики издержки. То есть, когда используется процедура последовательной оценки канала, VHT AP предстоит обменяться кадром RST и кадром CTS с некоторым числом STA, расположенных в одном и том же пространстве, и таким образом объем обработки сигнала также может возрасти до такой степени. Дополнительно к этому время, требуемое для процедуры последовательной оценки канала, также может возрастать в соответствии с числом STA, и таким образом, если число STA велико, для процедуры оценки канала выделяется больше времени, тем самым уменьшая время, которое могло быть использовано для фактической передачи данных. Поэтому, хотя вышеописанная процедура последовательной оценки канала может быть использована как процедура оценки канала в VHT WLAN системе, в этом случае существуют некоторые ограничения.
В качестве некоторого способа компенсации данного недостатка процедуры последовательной оценки канала данный вариант осуществления настоящего изобретения предлагает процедуру параллельной оценки канала. Термин "процедура параллельной оценки канала" использован только в качестве примера. В соответствии с процедурой параллельной оценки канала VHT AP передает сообщение запроса для оценки канала каждой VHT STA, которая является целью передачи DL, широковещательным или многоадресным способом. По получении сообщения запроса VHT STA передают ответное сообщение VHT AP через каждый подканал одноадресным способом. В этом случае сообщение запроса может включать в себя информацию, обозначающую подканал, который будет использован, когда каждая VHT STA будет передавать ответное сообщение. VHT STA может передавать ответное сообщение VHT AP через подканал, который сообщение запроса включает в себя.
Например, в случае VHT WLAN системы, использующей полосу пропускания канала 80 МГц, могут быть использованы 4 подканала, каждый из которых имеет ширину пропускания в 20 МГц. Дополнительно, если допускается, что VHT AP поддерживается 4 лучеобразующие антенны, то число одновременно поддерживаемых передач DL равно 4. Например, если STA1, STA2, STA3 и STA4 являются целью передачи DL, то тогда подканал 1, подканал 2, подканал 3 и подканал 4 могут быть выделены соответственно STA1, STA 2, STA3 и STA4.
Фиг.4 является схемой, показывающей пример процедуры параллельной оценки канала в VHT WLAN системе. В данном примере процедуры параллельной оценки канала на фиг.4 VHT WLAN система использует полосу пропускания канала 80 МГц и имеет 4 VHT STA, одновременно принимающих потоки DL. На фиг.4 VHT AP совершает широковещательную передачу "сообщения запроса" для оценки канала через полную полосу пропускания канала 80 МГц для всех из STA1, STA2, STA3, STA4. Каждая STA выполняет оценку канала, используя принятое сообщение запроса, и после этого передает VHT AP "ответное сообщение", включающее в себя информацию об оценке канала. В этом случае ответное сообщение может быть передано через подканал, имеющий ширину пропускания канала в 20 МГц, и каждая STA будет использовать другой подканал. Для того чтобы каждая STA была способна использовать другой подканал вместе с информацией о том, что STA является целью оценки канала, сообщение запроса включает в себя информацию о подканале, используемом, когда STA будет передавать ответное сообщение.
На фиг.4 кадр RTS и кадр CTS использованы как сообщение запроса оценки канала и ответное сообщение. Однако настоящий вариант осуществления не ограничивается этим, и, таким образом, дополнительно к паре из кадра CTS и кадра RTS пара из кадра отсутствия данных и кадра ACK, пара из кадра запроса оценки канала и кадра ответа с оценкой канала или тому подобная может быть использована как пара из сообщения запроса и ответного сообщения.
Как описано выше, сообщение запроса (то есть кадр RTS, кадр отсутствия данных, кадр запроса оценки канала и так далее) согласно варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя информацию о STA, являющейся целью оценки канала, и информацию относительно подканала, используемого, когда каждая STA будет передавать ответное сообщение. Подобная информация может быть добавлена как новый элемент информации (IE) к существующему кадру или может быть добавлена как новое поле, и здесь нет конкретного ограничения на механизм добавления. В дальнейшем примерный формат "кадра запроса оценки канала" и "кадра ответа с оценкой канала" будут описаны как пример кадра, включающего в себя вышеописанную информацию. Другой кадр (например, кадр RTS/CTS или кадр отсутствия данных/ACK) может иметь формат, в котором необходимая информация или поля добавлены к существующему формату, и соответствующее описание будет опущено.
Фиг.5 является схемой, показывающей формат кадра запроса оценки канала в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.5, кадр запроса оценки канала включает в себя поле типа операции, поле значения операции, поле инициатора оценки канала поле длительности оценки канала и поле элемента информации (IE) набора получателей оценки канала. Поле типа операции может быть установлено в значение, обозначающее категорию операции, к которой принадлежит кадр ответа с оценкой канала, например категорию действий управления. Поле значения операции может быть установлено в определенное значение, обозначающее действие "ответ с оценкой канала". В поле инициатора оценки канала устанавливают адрес STA для передачи кадра запроса оценки канала. В поле длительности оценки канала устанавливают значение, обозначающее длительность последовательности оценки канала.
Дополнительно, вместе с адресом STA, требующей оценки канала для передачи DL через кадр запроса оценки канала, или STA, которая должна отправить кадр ответа оценки канала, поле IE набора получателей оценки канала может быть установлено в значение, обозначающее подканал, используемый, когда STA должна передать кадр ответа с оценкой канала.
Фиг.6 является схемой, показывающей IE набора получателей оценки канала. На фиг.6 IE набора получателей оценки канала может включать в себя поле идентификатора (ID) элемента, поле длины, поле получателя оценки канала и поле канала обратной связи. В поле ID элемента устанавливают определенное значение, обозначающее IE набора получателей оценки канала. В поле длины устанавливают значение, обозначающее длину последующих полей (то есть поля получателя оценки канала и поле канала обратной связи). Поле получателя оценки канала включает в себя значение для определения STA, которая станет целью передачи DL, и таким образом должно отправить кадр ответа оценки канала, например информацию об адресе STA. В поле канала обратной связи устанавливают значение, обозначающее подканал, используемый, когда STA, определенная в поле получателя оценки канала, передает кадр ответа с оценкой канала.
Фиг.7 является схемой, показывающей формат кадра ответа с оценкой канала в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.7 кадр ответа с оценкой канала включает в себя поле типа операции, поле значения операции, поле инициатора оценки канала, поле получателя оценки канала и поле сообщения информации о состоянии канала. Поле типа операции может быть установлено в значение, обозначающее категорию операции, к которой принадлежит кадр ответа с оценкой канала, например категорию действий управления. Поле значения операции может быть установлено в определенное значение, обозначающее действие "ответ с оценкой канала". Дополнительно, в поле инициатора оценки канала может быть установлен адрес STA для передачи кадра запроса оценки канала, то есть значение, установленное в поле инициатора оценки канала в кадре запроса оценки канала. Дополнительно, в поле получателя оценки канала установлен адрес STA для передачи кадра запроса оценки канала, то есть адрес STA, которая создает значение оценки канала, включенное в последующее поле сообщения информации о состоянии канала. В поле сообщения информации о состоянии канала устанавливают значение оценки канала.
Теперь будет описана процедура SDMA в VHT WLAN системе, которая использует информацию о канале, полученную через вышеописанную процедуру последовательной оценки канала и/или процедуру параллельной оценки канала.
Как описано выше, VHT WLAN система использует широкополосный канал, имеющий полосу пропускания канала 80 МГц или выше. Широкополосный канал может быть разбит на множество подканалов, имеющих одинаковую или разную полосы пропускания (например, 20 МГц). Несколько способов предложены как способ использования широкополосного канала в VHT WLAN системе.
Фиг.8 показывает пример нескольких способов использования 80 МГц канала. VHT WLAN система может использовать любой из описанных ниже способов или сочетание нескольких способов. Как вариант, в сценариях DL и UL могут быть использованы другие способы.
Фиг.8(а) показывает схему соединения канала. Согласно данной схеме соединения канала одна STA использует широкополосный канал полностью. То есть набор подканалов используется как единая полоса частот. Однако, как объяснено в вышеописанной процедуре оценки канала, схема соединения канала, показанная на фиг.8(а), может вызывать относительно высокие издержки. Дополнительно, фиг.8(b) показывает схему канала агрегации каналов. Согласно этой схеме множество подканалов могут быть использованы одной STA независимо. В этом случае STA может одновременно передавать множество кадров и каждый кадр передается через другой подканал. На фиг.8(a) и фиг.8(b) MCS обозначает схему модуляции и кодирования. С другой стороны, Фиг.8(c) показывает схему мультиплексирования с частотным разделением (FDM). В этом случае несколько STA могут одновременно передавать кадры через разные подканалы.
В процедуре SDMA в VHT WLAN системе в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения схема SDMA сочетается со схемой FDM на фиг.8(c) при выполнении передачи данных UL или DL. Однако IEEE 802.11 MAC основывается на соревновательном множественном доступе с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA/CA). Таким образом, соревновательный механизм нужно рассматривать как сочетание SDMA и FDM для использования в WLAN системе. Дополнительно, для того, чтобы VHT AP успешно приняла кадры, переданные множеством STA, передача UL должна быть синхронизирована между STA, которые используют разные подканалы.
Для этого в процедуре SDMA в соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения в VHT WLAN системе период выполнения операции WLAN может быть разделен на соревновательный режим и бессоревновательный режим. В данном варианте осуществления настоящего изобретения не ограничено конкретно, включен ли бессоревновательный режим, и, следовательно, может различаться в зависимости от протокола VHT WLAN системы. Как описано ниже, в бессоревновательном режиме VHT AP планирует передачу UL и передачу DL на основании заданных условий. В способе, который может быть использован в бессоревновательном режиме, информация планирования передачи UL и передачи DL может быть передана VHT AP путем использования того же самого опроса, что и последовательность мультиопроса энергосбережения (PSMP).
В соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения соревновательный режим делится на периоды соревнования и периоды передачи данных, которые следуют за периодами соревнования. В периоды соревнования VHT AP и одна или несколько VHT STA борются за получение канала путем использования процедуры CSMA/CA, выполняемой в полном широкополосном канале (например, 80 МГц канале). Если VHT AP побеждает в соревновании, начинается фаза DL. Если побеждает VHT STA, начинается фаза UL.
Фиг.9 является схемой, показывающей примерную процедуру в фазе DL во время процедуры SDMA в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.9 фаза DL включает в себя период оценки канала и период передачи данных. В настоящем документе период оценки канала является произвольным периодом.
В периоде оценки канала VHT AP обменивается кадрами RTS/CTS или обменивается кадрами отсутствия данных/ACK или кадрами запроса/ответа оценки канала с одной или несколькими VHT STA, чьи характеристики канала необходимо оценить и которые имеют данные для передачи. Таким образом, VHT AP оценивает характеристики канала каждой VHT STA на основании вышеописанной процедуры оценки канала (например, процедуры параллельной оценки канала и/или процедуры последовательной оценки канала) в соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения.
После завершения оценки канала VHT AP передает подканальную информацию (например, информацию о распределении частот), выделенную для передачи DL каждой VHT STA вместе с информацией о VHT STA (например, список VHT STA) для передачи данных в последующий период передачи данных. Если VHT AP передает VHT STA данные, имеющие групповой адрес, то тогда подканальная информация (например, информация о распределении частот), выделенная для передачи DL данному групповому адресу, вместе с информацией группового адреса передается VHT STA, подписанным на групповой адрес. Подобная информация может быть передана путем использования кадра DL-MAP, и данный термин только в целях примера.
По завершении периода оценки канала передачей кадра DL-MAP начинается период передачи данных. В период передачи данных данные (то есть SDMA/FDM данные) начинают передавать одновременно множеству VHT STA, используя схему SDMA/FDM. В соответствии со схемой SDMA/FDM VHT AP делит (в FDM способе) полную частоту пропускания канала (например, 80 МГц канал) на два или более подканала. VHT AP передает данные одновременно множеству VHT STA, используя схему SDMA независимо в каждом подканале.
Когда используется одноадресная передача в отличие от многоадресной передачи или широкополосной передачи, STA, которая принимает кадр данных, должна передать кадр ACK передающей STA. Таким образом, когда VHT передает данные DL нескольким VHT STA, используя схему SDMA, каждая VHT STA отвечает VHT AP, отправляя кадр ACK. Время, требующееся для каждой VHT STA, чтобы передать кадр ACK, может быть запланировано VHT AP.
VHT AP может позволить VHT STA, которые одновременно принимают данные, иметь одинаковое время передачи данных. Для того чтобы позволить времени передачи быть одинаковым для всех кадров данных, передаваемых по схеме SDMA, VHT AP может использовать технологию агрегации или технологию фрагментации сервисного блока данных MAC (MSDU), соответствующую стандарту WLAN IEEE 802.11. Как вариант, в соответствии с данными, передаваемыми VHT STA, имеющей наибольшее время передачи данных, VHT AP может позволить кадру данных, который передается другой VHT STA, иметь то же самое время передачи путем вставки нулей (то есть технология дополнения нулями). По завершении передачи данных VHT STA, которые принимали данные, передают VHT AP кадр ACK (обозначенный ACK на данной фигуре) через тот же самый канал.
Технология фрагментации MSDU/технология агрегации или технология дополнения нулями может быть успешно использована, когда трафик DL, передаваемый для приема VHT STA, не постоянен между данными VHT STA. Таким образом, подобные технологии позволяют одновременную передачу кадров данных через разные каналы посредством использования протокольного блока данных процедуры взаимодействия агрегатно-физического уровня (A-PPDU) или A-MPDU.
Фиг.10 является схемой, показывающей одновременную передачу данных множеству VHT STA на основе схемы SDMA/FDM в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Схема на Фиг.10 показывает пример, в котором VHT AP передает 4 SDMA потока через один канал, в то время как передает данные одновременно 6 VHT STA. На фиг.10 можно увидеть, что для передачи данных 4 VHT STA (например, карманным персональным компьютерам (PDA)) выделен 40 МГц канал, поскольку они являются терминалами, которые имеют относительно маленький передаваемый трафик данных или которые поддерживают только 40 МГц, и для передачи данных оставшимся 2 VHT STA (например, портативным компьютерам) выделен канал 80 МГц, поскольку передаваемый трафик данных относительно велик.
Как показано в примере на фиг.10, если схема SDMA/FDM по варианту осуществления настоящего изобретения используется как схема множественного доступа, то VHT AP может эффективно распределять пространственные/частотные ресурсы, учитывая объем данных, который буферизируется для каждого VHT STA или требования задержки QoS. Таким образом, используя данный вариант осуществления настоящего изобретения, канал, имеющий широкую полосу частот (то есть 80 МГц или выше), может быть оптимально использован, а требования задержки QoS могут быть удовлетворены.
Фиг.11 является схемой, показывающей примерную процедуру в фазе UL во время процедуры SDMA в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.11 фаза UL включает в себя период соревнования и период передачи данных.
В период соревнования в фазе UL VHT AP принимает запросы на доступ от VHT STA. Нет конкретного ограничения на сообщение, которое может быть использовано VHT STA для запроса доступа для передачи UL. Однако данное сообщение может включать в себя информацию, обозначающую объем (то есть размер очереди) данных, буферизованных VHT STA, которая отправляет данное сообщение. Объем буферизованных данных предоставляется для использования, когда пространственные/частотные ресурсы выделяются каждой VHT STA, которая передает запрос доступа в соответствии со схемой SDMA/FDM.
Например, VHT STA может запросить доступ UL путем отправки VHT AP кадра отсутствия данных или нулевого кадра QoS. По получении нулевого кадра QoS от VHT STA VHT AP оценивает характеристики канала для данной VHT STA, используя принятый кадр, и в ответ на это также передает кадр ACK. Хотя в процедуре на фиг.11 показано, что VHT AP последовательно обменивается нулевым кадром QoS и кадром ACK с VHT STA1, VHT STA2, VHT STA4 и VHT STA3 во время периода соревнования, подобный порядок дан только с целью примера.
Дополнительно, учитывая для каждой VHT STA объем буферизованных данных, включенных в нулевой кадр QoS, принятый от множества VHT STA, VHT AP выделяет пространственные и частотные ресурсы каждой VHT STA так, чтобы достичь оптимальной эффективности. Разумеется, при распределении пространственных ресурсов необходимо принимать во внимание местонахождение VHT STA. Распределение пространственных и частотных ресурсов можно начать, когда принятый запрос доступа достаточен, чтобы добиться оптимального пространственно/частотного распределения, или достигает ограниченного времени соревнования UL.
Дополнительно, VHT AP создает сообщение, включающее в себя информацию о пространственных и частотных ресурсах, выделенных каждой VHT STA. Это сообщение может быть UL-MAP, и данный термин дан только в целях примера. Дополнительно, после того как передан последний кадр ACK, VHT AP передает VHT STA созданный кадр UL-MAP. Заданный интервал кадра (например, короткое межкадровое пространство (SIFS) или точечное межкадровое пространство (PIFS)) может существовать между передачей последнего кадра ACK и кадра UL-MAP. Кадр UL-MAP может быть передан широковещательным способом. Когда кадр UL-MAP передан в широковещательном режиме, период соревнования в фазе UL завершается.
Кадр UL-MAP может включать в себя следующую информацию. Во-первых, кадр UL-MAP может включать в себя информацию, обозначающую длительность периода передачи данных. Кадр UL-MAP может включать в себя информацию (например, список VHT STA) о VHT STA, для которой разрешена передача UL в данный период передачи данных, и может содержать в себе информацию о частотах, выделенных каждой VHT STA. Дополнительно, в соответствии с вариантом осуществления кадр UL-MAP также может включать в себя информацию о передаче данных в состоянии ожидания. Передача данных в состоянии ожидания обозначает благоприятную возможность для передачи в последующий период передачи данных, даже если в данном периоде соревнования был обмен нулевым кадром QoS и кадром ACK, то есть обозначает передачу UL, для VHT STA которой не выделены частоты. Передача данных в состоянии ожидания может включать в себя информацию о частотах, выделенных в период передачи данных следующей фазы UL. В этом случае VHT STA может не требоваться передавать VHT AP нулевой кадр QoS снова для того, чтобы получить возможность передачи UL.
Если период соревнования заканчивается передачей кадра UL-MAP, то начинается период передачи данных UL. Как только принят кадр UL-MAP, VHT STA, для которых назначена передача UL, передают данные одновременно через канал выделенных частот, используя технологию агрегации MSDU, или технологию фрагментации, или технологию дополнения нулями. То есть VHT STA одновременно передают данные VHT AP, используя схему SDMA/FDM. В настоящем документе VHT STA использует технологию агрегации MSDU, так что передаваемый кадр удовлетворяет требования QoS или может быть полностью передан во время длительности передачи UL, обозначенной кадром UL-MAP. Дополнительно, после приема данных от VHT STA VHT AP передает кадр ACK данным VHT STA, используя те же пространственные/частотные ресурсы.
Тем временем, в соответствии с аспектом данного варианта осуществления настоящего изобретения после окончания фазы DL и фазы UL VHT AP может переключиться в бессоревновательный режим, то есть многоканальный режим мультиопроса энергосбережения (PSMP). Переключение в бессоревновательный режим может быть достигнуто при учете требований QoS или объема данных, которые были буферизованы для VHT STA. То есть если определено, что пространственные/частотные ресурсы более эффективно распределены в бессоревновательном режиме по сравнению с соревновательным режимом в соответствии с требованиями QoS или объемом буферизованных данных, то в соответствии с вышеупомянутым вариантом осуществления настоящего изобретения во время определенного периода времени пространственные/частотные ресурсы для передач DL/UL VHT STA могут быть распределены в бессоревновательном режиме, а не в соревновательном режиме.
Фиг.12 является функциональной схемой, показывающей беспроводную систему связи для реализации варианта осуществления настоящего изобретения. UE 910 включает в себя процессор 912, модуль 913 отображения и радиочастотный (RF) модуль 915. В вышеупомянутом варианте осуществления работа MS может быть реализована процессором 912. Модуль 913 отображения подключен к процессору 912 и отображает пользователю различную информацию. Модуль 913 отображения может использовать хорошо известные элементы, такие как дисплей на жидких кристаллах (LCD), органические светодиоды (OLED) и так далее. RF модуль 915 подключен к процессору 912 и передает и принимает радиосигналы.
BS 930 включает в себя процессор 932 и RF модуль 935. RF модуль 935 передает и принимает радиосигналы. В вышеупомянутом варианте осуществления работа BS или фемтосоты может быть реализована процессором 932.
Процессоры 912 и 932 могут включать в себя специализированную интегральную микросхему (ASIC), отдельный набор микросхем, логическую схему и/или модуль обработки данных. Запоминающие устройства 915 и 935 могут включать в себя групповой тракт для обработки радиосигнала. Когда данный вариант осуществления настоящего изобретения реализовывается в программном обеспечении, вышеупомянутые способы могут быть реализованы с помощью модуля (то есть процесса, функции и так далее) для выполнения вышеупомянутых функций. Данный модуль может быть исполнен процессорами 912 и 932.
Хотя последовательность этапов или блоков на функциональной схеме описана в конкретном порядке при выполнении способов в данной вышеупомянутой примерной системе, данные этапы настоящего изобретения не ограничены этим. Таким образом, некоторые из этих этапов могут быть выполнены в другом порядке или могут быть выполнены одновременно. Специалисты в данной области техники поймут, что этапы на данной функциональной схеме не являются исключительными и что другой этап может быть включен в данную схему или один или несколько этапов могут быть опущены без оказания эффекта на объем настоящего изобретения.
В вышеупомянутых вариантах осуществления могут быть сделаны различные модификации. Хотя все возможные сочетания различных модификаций данных вариантов осуществления не могут быть описаны, специалисты в данной области техники поймут возможность других сочетаний. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено быть ограниченным вариантами осуществления, показанными в настоящем документе, но подлежит соответствию широкому объему в соответствии с данными принципами и элементами новизны, раскрытыми в настоящем документе.
1. Способ сообщения о состоянии канала для множества входов и множества выходов (MIMO) в беспроводной локальной сети, содержащий этапы, на которых:
выполняют широковещательную передачу посредством инициирующей станции кадра запроса канала, включающего в себя поле инициатора и поле набора получателей, причем поле инициатора указывает адрес инициирующей станции, поле набора получателей включает в себя множество подполей, указывающих множество получателей для подготовки кадра ответа канала, причем каждое из множества подполей включает в себя поле получателя, указывающее идентификатор каждого получателя, при этом множество получателей принимают независимые потоки данных одновременно через одну и ту же полосу пропускания канала; и
выполняют последовательный прием инициирующей станцией от каждого из множества получателей кадра ответа канала, включающего в себя состояние канала для канала MIMO.
2. Способ по п.1, причем способ дополнительно содержит этап, на котором:
передают посредством инициирующей станции множеству получателей кадр пакетов отсутствия данных для определения состояния канала после широковещательной передачи кадра запроса канала.
3. Способ по п.2, в котором полоса пропускания канала кадра запроса канала является равной или более узкой, чем полоса пропускания кадра пакетов отсутствия данных.
4. Беспроводное устройство для сообщения о состоянии канала для множества входов и множества выходов (MIMO) в беспроводной локальной сети, причем беспроводное устройство содержит процессор, выполненный с возможностью:
широковещательной передачи кадра запроса канала, включающего в себя поле инициатора и поле набора получателей, причем поле инициатора указывает адрес упомянутого беспроводного устройства, поле набора получателей включает в себя множество подполей, указывающих множество получателей для подготовки кадра ответа канала, причем каждое из множества подполей включает в себя поле получателя, указывающее идентификатор каждого получателя, причем множество получателей принимают независимые потоки данных через одну и ту же полосу пропускания канала; и
последовательного приема от каждого из множества получателей кадра ответа канала, включающего в себя состояние канала для канала MIMO.
5. Беспроводное устройство по п.4, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью передавать множеству получателей кадр пакетов отсутствия данных для определения состояния канала после широковещательной передачи кадра запроса канала.
6. Беспроводное устройство по п.5, в котором полоса пропускания кадра ответа канала является равной или более узкой, чем полоса пропускания кадра пакетов отсутствия данных.
