Устройство и способ передачи данных, компьютерная программа и система передачи данных
Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах передачи данных. Технический результат состоит в повышении пропускной способности для всего множества пользователей. Для этого операции при передаче данных оптимально выполняют путем применения множественного доступа с пространственным разделением, в котором беспроводные ресурсы на пространственной оси совместно используют среди множества пользователей. В результате применения протокола RD к системе передачи данных, которая выполняет множественный доступ с пространственным разделением, пространственно мультиплексированные фреймы в ТХОР делают более эффективными путем установления длины фрейма для фреймов, передаваемых в обратном направлении с информацией разрешения передачи в обратном направлении и имеющих соответствующие передатчики фреймов в обратном направлении, их длины фреймов делают одинаковыми в соответствии со спецификацией, при этом работа AGC стабилизируется. Кроме того, время начала передачи для фреймов обратного направления может быть установлено с помощью информации разрешения передачи в обратном направлении, и соответствующие передатчики фреймов в обратном направлении могут передавать фреймы в одно и то же время. 6 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и способу передачи данных, компьютерной программе и системе передачи данных, с помощью которых улучшается пропускная способность для всего множества пользователей, благодаря применению множественного доступа с пространственным разделением (SDMA), в котором беспроводные ресурсы на пространственной оси совместно используются множеством пользователей. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству и способу передачи данных, компьютерной программе и системе передачи данных, в результате чего был принят протокол RD (обратного направления), и пространственно мультиплексированные фреймы в период использования исключительного канала (ТХОР) сделаны более эффективными.
Уровень техники
Беспроводная передача данных устраняет затраты, которые в прошлом были связаны с работами по прокладке проводов, и, кроме того, ее применяют, как технологию, которая реализует мобильную связь. Например, можно сослаться на IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) 802.11, как на установленный стандарт в отношении беспроводных LAN (локальных вычислительных сетей). IEEE 802.11a/g в настоящее время повсеместно преобладает.
Для множества беспроводных систем LAN, таких как IEEE 802.11, протокол управления доступом, на основе контроля несущей, такой как CSMA/CA (множественный доступ с контролем несущей, с предотвращением коллизий), воплощен так, что каждую станцию выполняют с возможностью исключения коллизий несущих во время случайного доступа к каналу. Другими словами, станция, которая сформировала запрос на передачу, вначале отслеживает состояние среды для заданного интервала DIPS (распределенный промежуток между фреймами) фрейма, и, если переданный сигнал отсутствует в течение этого интервала, станция выполняет случайный возврат передачи. В этом случае, когда сигнал передачи также отсутствует в этом пространстве, станция получает возможность передачи с исключительным использованием канала (ТХОР), и получает возможность передачи фрейма. Кроме того, "виртуальный контроль несущей" можно назвать методологией решения проблемы скрытого терминала при беспроводной передаче данных.
Более конкретно, в случае, когда информация длительности для резервирования среды установлена в принятом фрейме, который не адресован в приемную станцию, эта станция прогнозирует, что среда будет использоваться в течение периода, соответствующего информации длительности, или другими словами, будет виртуально контролировать несущую и устанавливать период паузы при передаче (NAV: вектор назначения сети). Таким образом, обеспечивается исключительность канала в течение ТХОР.
В то же время, в стандарте IEEE 802.11a/g, используется ортогональное мультиплексирование с частотным разделением (OFDM) в диапазоне 2,4 ГГЦ или в диапазоне 5 ГГц, для поддержки способа модуляции, который позволяет достигать максимальной скорости передачи данных (скорость передачи данных на физическом уровне) 54 Мбит/с. Кроме того, в изменениях стандарта IEEE 802.11n принят способ передачи MIMO (множество входов - множество выходов) для реализации еще более высоких скоростей передачи битов. Здесь MIMO представляет собой способ передачи данных, который реализует пространственно мультиплексированные потоки, благодаря предоставлению множества антенных элементов, как на конце передатчика, так и на конце приемника (как хорошо известно). Хотя высокая пропускная способность (НТ), превышающая 100 Мбит/с, может быть достигнута при IEEE 802.11n, требуются еще большие скорости, поскольку количество информации передаваемого содержания увеличивается.
Например, путем увеличения количества антенн в устройстве передачи данных MIMO для увеличения количества пространственно мультиплексированных потоков, пропускная способность для передачи 1-в-1 может быть улучшена при поддержании обратной совместимости. Однако в будущем потребуется улучшение пропускной способности для отдельного пользователя при передаче данных, а также пропускной способности для множества пользователей вообще.
Рабочая группа IEEE 802.11ас пытается сформулировать стандарт беспроводной LAN, скорость передачи данных которой будет превышать 1 Гбит/с, используя частотный диапазон ниже 6 ГГц. Для его реализации эффективно использовать способы множественного доступа с пространственным разделением, в соответствии с которыми беспроводные ресурсы на пространственной оси совместно используются множеством пользователей, такие как многопользовательский MIMO (MU-MIMO) или SDMA (множественный доступ с пространственным разделением).
Например, была предложена система передачи данных, которая комбинирует две технологии контроля несущей в существующем стандарте IEEE 802.11, и множественного доступа с пространственным разделением, с адаптивной антенной решеткой, путем использования фреймов RTS, CTS и АСК в формате фрейма, который поддерживает обратную совместимость с существующим стандартом 802.11 (см., например, PTL 1).
Кроме того, в IEEE 802.11n принят протокол RD (обратного направления), для более эффективного выполнения передачи данных в период использования исключительного канала (ТХОР). При обычном ТХОР выполняют только одностороннюю передачу данных, при которой станция, которая получила право на исключительное использование канала, передает фрейм данных. В отличие от этого, в протоколе RD определены две роли, называемые инициатором RD и ответчиком RD. В результате, инициатор RD обозначает RDG (Grant RD), или, другими словами, разрешение или предоставление обратной передачи данных, в конкретном поле фрейма MAC (управление доступом к среде), переданного инициатором RD (нисходящий канал передачи данных), RD ответчик впоследствии может передавать фрейм данных в обратном направлении (восходящий канал передачи данных), адресованный в инициатор RD в том же ТХОР (см., например, PTL 2).
В этот момент система передачи данных, выполняющая множественный доступ с пространственным разделением, может улучшить пропускную способность для множества пользователей вообще (описано выше), но вероятно, что пространственно распределенные фреймы в ТХОР могут быть еще более эффективными в результате применения протокола RD, определенного в IEEE 802.11n.
Однако рассмотрим практическую конфигурацию, в которой точка доступа принимает роль инициатора RD, и множество терминалов принимают, например, роль ответчиков RD. В этом случае, когда фреймы данных предают из множества терминалов в точку доступа по восходящему каналу передачи, точка доступа не будет иметь возможности разделять пользователей, если только соответствующие станции не мультиплексируют свои фреймы в одно и то же время.
Кроме того, в случае применения множественного доступа с пространственным разделением в беспроводной LAN, может быть рассмотрен случай мультиплексирования фреймов с переменной длиной на одной и той же временной оси. Однако, если длины фреймов, переданных от соответствующих станций, отличаются, тогда принимаемая мощность сигнала в точке доступа будет значительно изменяться, поскольку количество мультиплексированных фреймов увеличивается или уменьшается. Это приводит к нестабильной работе автоматического регулирования усиления (AGC), и также возникает вероятность проблем, возникающих по различным причинам, таких как распределение мощности во фрейме становится более непостоянным в отношении RCPI (индикатор мощности приемного канала), стандартизированного в IEEE 802.11.
Вкратце, множество ответчиков RD требуют передачи фреймов в точку доступа одновременно, и, кроме того, требуется выполнить такую конфигурацию, чтобы, даже если множество фреймов с разными длинами будет переданы из верхнего уровня, длительности фреймов, в конечном итоге переданных из физического слоя, должны быть сделаны однородными.
Список литературы
Патентная литература
PTL 1: Публикация №2004-328570 находящейся на экспертизе заявки на японский патент
PTL 2: Публикация №2006-352711 находящейся на экспертизе заявки на японский патент, абзацы 0006-0007
Сущность изобретения
Техническая задача
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить более совершенные устройство и способ передачи данных, компьютерную программу и систему передачи данных, позволяющие оптимально выполнять передачу данных путем применения множественного доступа с пространственным разделением, в котором беспроводные ресурсы на пространственной оси совместно используются множеством пользователей.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить более совершенные устройство и способ передачи данных, компьютерную программу и систему передачи данных, которые позволяют сделать пространственно мультиплексированные фреймы в ТХОР более эффективными, путем принятия протокола RD.
Дополнительная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить более совершенные устройство и способ передачи данных, компьютерную программу и систему передачи данных, позволяющие реализовать множественный доступ с пространственным разделением, в котором множество ответчиков RD делают длины своих фреймов равными друг другу и передают их в инициатор RD одновременно.
Решение задачи
Учитывая представленные выше задачи, изобретение, описанное в пункте 1 данной заявки, представляет устройство передачи данных, содержащее:
процессор обработки данных, который обрабатывает фреймы передачи/приема;
и модуль передачи данных, который передает и принимает фреймы;
в котором процессор обработки данных добавляет информацию о разрешении обратного направления, которая обозначает, что разрешена передача фрейма в обратном направлении, в отдельных фреймах среди множества фреймов, предназначенных для одновременной передачи, и
модуль передачи данных мультиплексирует и передает множество фреймов одновременно и также принимает соответствующие фреймы, удовлетворяющие информации о разрешении обратного направления, из соответствующего устройства передачи данных, которое приняло множество фреймов.
В соответствии с изобретением, описанным в пункте 2 данной заявки, оно выполнено таким образом, что в модуле передачи данных устройства передачи данных по п.1 предусмотрено множество антенных элементов, выполненных с возможностью функционировать, как адаптивная антенная решетка, с применением весов, в которых модуль передачи данных мультиплексирует и передает множество фреймов одновременно и также принимает множество фреймов, переданных в это же время, из другого устройства передачи данных.
В соответствии с изобретением, описанным в п.3 данной заявки, выполнена такая конфигурация, что процессор обработки данных устройства передачи данных по п.1 устанавливает, используя информацию о разрешении обратного направления, длину фрейма для фреймов, передаваемых в обратном направлении.
В соответствии с изобретением, описанным в п.4 данной заявки, оно выполнено так, что процессор обработки данных устройства передачи данных по п.1 устанавливает, используя информацию о разрешении обратного направления, время начала передачи для фреймов, передаваемых в обратном направлении.
Изобретение, описанное в п.5 данной заявки, представляет собой устройство передачи данных, содержащее:
процессор обработки данных, который обрабатывает фреймы передачи/приема; и
модуль передачи данных, который передает и принимает фреймы;
в котором
в ответ на прием фрейма, в котором была добавлена дополнительная информация обратного направления, процессор обработки данных генерирует фрейм обратного направления, имеющий длину фрейма, установленную дополнительной информацией обратного направления, и модуль передачи данных передает фрейм в обратном направлении в заданные моменты времени.
Кроме того, изобретение, описанное в п.6 данной заявки, представляет собой устройство передачи данных, содержащее:
процессор обработки данных, который обрабатывает фреймы передачи/приема; и модуль передачи данных, который передает и принимает фреймы;
в котором
в ответ на прием фрейма с добавленной к нему дополнительной информацией обратного направления процессор обработки данных генерирует фрейм обратного направления и модуль передачи данных передает этот фрейм обратного направления в момент времени начала передачи, установленный дополнительной информацией обратного направления.
Кроме того, изобретение, описанное в п.7 данной заявки, представляет собой способ передачи данных, включающий в себя:
этап, на котором генерируют множество фреймов с информацией о разрешении обратного направления, которая обозначает, что разрешена передача фрейма в обратном направлении, добавленная к ним;
этап, на котором передают множество фреймов одновременно; и
этап, на котором принимают соответствующие фреймы, соответствующие информации о разрешении обратного направления из соответствующего устройства передачи данных, которое приняло множество фреймов.
Кроме того, изобретение, описанное в п.8 данной заявки, представляет собой компьютерную программу, представленную в считываемом компьютером формате так, что устройство передачи данных выполняет обработку для передачи фреймов в компьютере, программа, обеспечивающая выполнение компьютером следующих функций
процессора данных, который обрабатывает фреймы передачи/приема, и
модуля передачи данных, который передает и принимает фреймы,
в котором
процессор обработки данных добавляет информацию о разрешении обратного направления, которая обозначает, что передача фрейма обратного направления разрешена в отдельные фреймы, во множестве фреймов, предназначенных для одновременной передачи, и
модуль передачи данных одновременно мультиплексирует и передает множество фреймов, и также принимает соответствующие фреймы, удовлетворяющие информации о разрешении обратного направления из соответствующего устройства передачи данных которое приняло это множество фреймов.
Компьютерная программа в соответствии с п.8 данной заявки определена, как компьютерная программа, представленная в считываемом компьютером формате, таким образом, что заданную обработку выполняют в компьютере. Другими словами, путем установки компьютерной программы в соответствии с п.8 данной заявки в компьютере, действие взаимодействия будет представлено в компьютере, и могут быть получены преимущества во время работы, аналогичные устройству передачи данных в соответствии с п.1 настоящей заявки.
Кроме того, изобретение, описанное в п.9 данной заявки, направлено на систему передачи данных, содержащую:
первое устройство передачи данных, которое передает множество фреймов одновременно, к множеству фреймов добавлена информация о разрешении обратного направления, которая обозначает, что передача фрейма в обратном направлении разрешена; и
множество вторых устройств передачи данных, каждое из которых принимает фрейм, адресованный самому себе среди множества фреймов, и передает фрейм обратного направления, адресованный к первой станции, которая удовлетворяет спецификациям информации разрешении обратного направления.
Однако "система", описанная здесь, относится к логической сборке множества устройств (или функциональных модулей, реализующих специфические функции), и при этом конкретно не указано, существует или нет соответствующее устройство или функциональные модули внутри одного корпуса.
Предпочтительные эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением, возможно обеспечить исключительное устройство и способ передачи данных, компьютерную программу и систему передачи данных, позволяющие выполнять оптимальную передачу данных, путем применения множественного доступ с пространственным разделением, в котором беспроводные ресурсы на пространственной оси совместно используются между множеством пользователей.
В соответствии с изобретениями, описанными в п.1, 2 и 7-9 данной заявки, RD протокол, определенный в IEEE 802.11n, применяют в системе передачи данных, которая выполняет множественный доступ с пространственным разделением. Таким образом, после того, как точка доступа передаст фреймы, мультиплексированные с пространственным разделением, адресованные множеству терминалов в требуемом ТХОР, передача фрейма может быть впоследствии выполнена в обратном направлении из соответствующих терминалов, и, таким образом, пространственно мультиплексированные фреймы в ТХОР могут быть сделаны более эффективными.
В случае, когда фреймы обратного направления, предназначенные для передачи, удовлетворяющие информации о разрешении обратного направления, не имеют одинаковую длину, возникает проблема, состоящая в том, что начинается нестабильная работа AGC, на конце, который принимает множество фреймов обратного направления, поскольку количество мультиплексирований в принимаемых фреймах увеличивается или уменьшается. В отличие от этого, в соответствии с изобретениями, описанными в пп.3 и 5 данной заявки, поскольку длина фрейма для фреймов, переданных в обратном направлении, установлена с помощью информации о разрешении обратного направления, соответствующие передатчики фреймов обратного направления делают длины их фреймов однородными при соблюдении спецификации. Таким образом, может быть исключена дестабилизация работы AGC.
Кроме того, в случае когда длины фреймов не являются одинаковыми для множества фреймов, к которым была добавлена информация о разрешении обратного направления, моменты времени, в которые начинается передача фреймов в обратном направлении после того, как соответствующие станции, принимающие фреймы, закончат прием фреймов, становятся разными, и множество фреймов обратного направления прекращают мультиплексировать одновременно. Напротив, в соответствии с изобретениями, описанными в пп.4 и 6 данной заявки, поскольку время начала передачи установлено для фреймов обратного направления, с помощью информации о разрешении обратного направления, соответствующие передатчики фреймов обратного направления передают фреймы в одно и то же время, при выполнении спецификации. Таким образом, множество фреймов обратного направления могут быть оптимально мультиплексированы.
Дополнительные цели, свойства и преимущества настоящего изобретения будут понятным из следующего подробного описания изобретения, на основе вариантов осуществления настоящего изобретения и приложенных чертежей.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию системы передачи данных в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 показана схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию устройства передачи данных, выполненного с возможностью применять множественный доступ с пространственным разделением, чтобы выполнить мультиплексирование для многочисленных пользователей.
На фиг.3 показана схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию устройства передачи данных, соответствующего существующему стандарту, такому как IEEE 802.11а, без применения множественного доступа с пространственным разделением.
На фиг.4 показана схема, иллюстрирующая примерную последовательность обмена данными для случая, когда для системы передачи данных, показанной на фиг.1, со станцией STA0, которая выполняет операции точки доступа, которая представляет собой источник данных, и соответствующими станциями STA1-STA3, которые работают как терминалы, представляющие собой стороны, принимающие данные, STA0 одновременно передает фреймы, адресованные в соответствующие станции STA1-STA3, мультиплексированные на пространственной оси.
На фиг.5 показана схема, иллюстрирующая модификацию, применяющую протокол RD для примерной последовательности обмена данными, показанной на фиг.4.
На фиг.6 показана схема, иллюстрирующая примерную последовательность обмена данными для случая, когда станция STA0 выполняет операции точки доступа, представляя собой источник данных, и соответствующие станции STA1-STA3 работают как терминалы, представляющие собой стороны, которые принимают данные, в которой применен протокол RD и длины фреймов сделаны одинаковыми, для фреймов, передаваемых в обратном направлении соответствующими станциями STA1-STA3.
На фиг.7 показана схема, иллюстрирующая примерную последовательность обмена данными для случая, когда станция STA0 выполняет операции точки доступа, представляя собой источник данных, и соответствующие станции STA1-STA3 работают как терминалы, представляющие собой стороны, принимающие данные, в котором применен протокол RD, и соответствующие станции STA1-STA3 одновременно передают фреймы данных обратного направления.
На фиг.8 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая последовательность обработки, в которой, учитывая последовательности обмена данными, представленные на фиг.5-7, устройство передачи данных, показанное на фиг.2, работает как точка доступа (STA0) и передает мультиплексированные фреймы, адресованные во множество станций одновременно.
На фиг.9 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая последовательность обработки, в которой, учитывая последовательности обмена данными, показанные на фиг.5-7, устройство передачи данных, представленное на фиг.2, работает как один из терминалов (STA1-STA3) и передает мультиплексированные фреймы, адресованные во множество станций одновременно.
Подробное описание изобретения
Ниже будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения и со ссылкой на чертежи.
На фиг.1 схематично иллюстрируется конфигурация системы передачи данных в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Представленная система передачи данных состоит из станции STA0, которая работает как точка доступа (АР), и множества станций STA1, STA2 и STA3, которые работают как терминалы (МТ).
Каждая из станций, STA1, STA2 и STA3 содержит станцию STA0 в пределах своей соответствующей дальности передачи данных, и каждая из них выполнена с возможностью непосредственной связи с STA0 (другими словами, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 помещены в соответствии с субординацией относительно STA0, которая действует как точка доступа, для составления BSS (основного набора обслуживания)). Однако соответствующие станции STA1, STA2 и STA3, которые выполняют функцию терминалов, не обязательно должны присутствовать в пределах дальности связи друг с другом, и ниже непосредственная связь между терминалами не будет описана.
Здесь, STA0, действующая как точка доступа, состоит из устройства передачи данных, в котором предусмотрено множество антенн и которое выполняет множественный доступ с пространственным разделением, используя адаптивную антенную решетку. STA0 выделяет беспроводные ресурсы на пространственной оси для множества пользователей и мультиплексирует передачу фреймов. Другими словами, STA0 представляет собой устройство передачи данных, которое соответствует новому стандарту, такому как IEEE 802.11ас, выполняющему передачу фреймов от "одного множества" путем мультиплексирования двух или больше фреймов, адресованных разным станциям получателям на одной и той же оси времени, и путем разделения по источникам фреймов, адресованных в саму STA0, причем сигналы этих двух или больше станций были мультиплексированы на одной и той же временной оси и были переданы. В результате оборудования в STA0 большим количеством антенн становится возможным увеличить количество терминалов, которые можно пространственно мультиплексировать. Очевидно, STA0 также может индивидуально выполнять передачу фреймов на взаимно однозначной основе с соответствующими станциями STA1, STA2 и STA3, вместо просто применения множественного доступа с пространственным разделением, для выполнения передачи данных от "одного к множеству" фреймов, с соответствующими станциями STA1, STA2 и STA3.
В то же время, станции STA1, STA2 и STA3, действующие как терминалы, состоят из устройств передачи данных, в которых предусмотрены множество антенн и которые выполняют множественный доступ с пространственным разделением, с адаптивной антенной решеткой. Однако, поскольку STA1, STA2 и STA3 выполняют разделение пользователя только при приеме и не выполняют разделение пользователя во время передачи, или, другими словами, передают мультиплексирование фрейма, для них не требуется оборудование множества антенн, как точек доступа. Кроме того, по меньшей мере, в некоторых из терминалов может присутствовать устройство передачи данных, которое соответствует существующему стандарту, такому как IEEE 802.11а. Другими словами, система передачи данных, представленная на фиг.1, представляет собой устройство передачи данных, в котором смешаны друг с другом устройства передачи данных в соответствии с новыми стандартами и устройства передачи данных в соответствии с существующим стандартом.
На фиг.2 иллюстрируется примерная конфигурация устройства передачи данных, выполненного с возможностью применения множественного доступа с пространственным разделением для выполнения мультиплексирования для множества пользователей. В системе передачи данных, показанной на фиг.1, станция STA0, которая работает, как точка доступа, или поднабор станций, совместимых с множественным доступом с пространственным разделением среди станции STA1-STA3, которые действуют, как терминалы, приняты для предоставления в них конфигурации, представленной на фиг.2, и для выполнения передачи данных в соответствии с новым стандартом.
Иллюстрируемое устройство передачи данных состоит из N ответвлений 20-1, 20-2…, 20-N сигнала передачи/приема, в которых предусмотрены антенные элементы 21-1, 21-2…, 21-N, и процессор 25 данных, соединенный с каждым из ответвлений 20-1, 20-2…, 20-N сигнала передачи/приема, которые обрабатывают данные передачи/приема (где N представляет собой целое число, равное или большее 2). Такое множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N позволяет выполнять функцию адаптивной антенной решетки путем применения соответствующих весов адаптивной антенной решетки для каждого элемента антенны. Станция STA0, действующая, как точка доступа, выполняет множественный доступ с пространственным разделением, с адаптивной антенной решеткой, и при наличии множества антенных элементов, становится возможным увеличить количество терминалов, которые могут быть приспособлены для множественного доступа.
В соответствующих ответвлениях 20-1, 20-2…, 20-N сигнала передачи/приема, соответствующие антенные элементы 21-1, 21-2…, 21-N соединены с процессорами 23-1, 23-2…, 23-N сигнала передачи и процессорами 24-1, 24-2…, 24-N сигнала приема через дуплексоры 22-1, 22-2…, 22-N.
Когда данные передачи генерируют в ответ на запрос на передачу из приложения верхнего уровня, процессор 25 данных разделяет их среди соответствующих ответвлений 20-1, 20-2…, 20-N сигнала передачи/приема. Кроме того, при передаче данных, адресованных множеству пользователей, или, другими словами, в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3, генерируют в ответ на запрос на передачу из приложения верхнего уровня в случае, когда устройство передачи данных представляет собой STA0, которая работает, как точка доступа, процессор 25 данных пространственно разделяет эти данные путем умножения их на веса с помощью весов адаптивной антенной решетки для каждого ответвления сигнала передачи/приема, и затем разделяет эти данные среди соответствующих ответвлений 20-1, 20-2…, 20-N сигнала передачи/приема. Однако, переданное "пространственное разделение", упомянутое здесь, означает только разделение пользователей, которое пространственно разделяет каждого пользователя, передающего фрейм одновременно.
Каждый из процессоров 23-1, 23-2…, 23-N сигналов передачи выполняет заданную обработку сигналов, такую как кодирование и модуляция, для цифрового сигнала передачи в основной полосе пропускания, подаваемого из процессора 25 данных. После этого выполняют D/A преобразование, и результат дополнительно преобразуют с повышением частоты до сигнала RF (радиочастоты), и усиливают его мощность. Затем эти RF сигналы передачи подают в антенные элементы 21-1, 21-2…, 21-N через дуплексоры 22-1, 22-2…, 22-N, и выполняют их широковещательную передачу через эфир.
Кроме того, в соответствующих процессорах 24-1,24-2…, 24-N сигнала приема, когда принимаемые RF сигналы передают из антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N через дуплексоры 22-1, 22-2…, 22-N, сигналы усиливают с малым уровнем шумов и выполняют их преобразование с понижением частоты до аналоговых сигналов в основной полосе пропускания. После этого выполняют D/A преобразование, и дополнительно выполняют заданную обработку сигналов, такую как декодирование и демодуляция.
Процессор 25 данных пространственно разделяет принятые цифровые сигналы, подаваемые из соответствующих процессоров 24-1, 24-2…, 24-N сигналов приема, путем умножения каждого из сигналов на веса приемной адаптивной антенной решетки. После реконструкции данных передачи от каждого пользователя, или другими словами, от отдельных станций STA1, STA2 и STA3, процессор 25 данных передает эти данные в приложение верхнего уровня. Однако, принятое "пространственное разделение", описанное здесь, рассматривают, как одновременно включающее в себя значение разделения пользователей, которое пространственно разделяет каждого пользователя, передающих фрейм одновременно, и разделения канала, которое разделяет пространственно мультиплексированный канал MIMO на оригинальное множество потоков.
Здесь, для того чтобы множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N функционировали, как адаптивная антенная решетка, процессор 25 данных управляет соответствующими процессорами 23-1, 23-2…, 23-N сигнала передачи, и соответствующими процессорами 24-1, 24-2…, 24-N сигнала приема так, что веса адаптивной антенной решетки передачи применяют к данным передачи, которые были разделены среди соответствующих ответвлений 20-1, 20-2…, 20-N сигнала передачи/приема, и также, таким образом, что веса адаптивной антенной решетки приема применяют к принятым данным из соответствующих ответвлений 20-1, 20-2…, 20-N сигнала передачи/приема. Кроме того, процессор 25 данных определяет веса адаптивной антенной решетки до выполнения множественного доступа с пространственным разделением с соответствующими станциями STA1, STA2 и STA3. Например, веса адаптивной антенной решетки можно определить, используя заданный адаптивный алгоритм, такой как RLS (рекурсивный способ наименьших квадратов) для тренировочного сигнала (описан ниже), состоящего из установленных последовательностей, принятых из соответствующих одноуровневых станций STA1-STA3.
Процессор 25 данных выполняет процессы на соответствующих уровнях протокола передачи данных для способа управления доступом к среде (MAC), который воплощен с помощью системы передачи данных, представленной, например, на фиг.1. Кроме того, соответствующие ответвления 20-1, 20-2…, 20-N сигнала передачи/приема выполняют обработку, которая соответствует, например, физическому уровню. Как описано ниже, фреймы, переданные из верхнего уровня, регулируют так, чтобы они имели заданную длину, когда их, в конечном итоге, передают из физического уровня. Однако, такое управление длиной фрейма, в частности, не ограничено выполнением в процессоре 25 данных или в одном из соответствующих ответвлений 20-1, 20-2…, 20-N сигнала передачи/приема.
Здесь в станциях STA1, STA2 и STA3, действующих, как терминалы, предусмотрено множество антенн, и они выполняют множественный доступ с пространственным разделением, используя адаптивную антенную решетку. Однако, поскольку STA1, STA2 и STA3 выполняют разделение пользователей только при приеме, и не выполняют разделение пользователей при передаче или, другими словами, выполняют передачу с мультиплексированием фрейма, их не требуется оборудовать таким же количеством антенн, как точку доступа.
Кроме того, на фиг.3 иллюстрируется пример конфигурации устройства передачи данных, которое соответствует существующему стандарту, такому как IEEE 802. На, без применения множественного доступа с пространственным разделением. В системе передачи данных по фиг.1 существует станция, среди станций STA1-STA3, которые работают, как терминалы, в которой предусмотрена конфигурация, представленная на фиг.3 и которая выполняет передачу данных в соответствии с существующим стандартом.
Иллюстрируемое устройство передачи данных состоит из ответвлений 30 сигнала передачи/приема, в котором предусмотрен антенный элемент 31, и процессор 35 данных, соединенный с этим ответвлением 30 сигнала передачи/приема, который обрабатывает данные передачи/приема. Кроме того, в ответвлении 30 сигнала передачи/приема антенный элемент 31 соединен с процессором 33 сигнала передачи и процессором 34 сигнала приема через дуплексор 32.
Процессор 35 данных генерирует данные передачи в ответ на запрос на передачу из приложения верхнего уровня, и выводит их в ответвление 30 сигнала передачи/приема. Процессор 33 сигнала передачи выполняет заданную обработку сигналов, такую как кодирование и модуляция, для цифрового сигнала передачи в основной полосе пропускания. После этого выполняют D/A преобразование, и результат дополнительно преобразуют с повышением частоты в RF сигнал и усиливают его мощность. Затем этот RF сигнал передачи подают в антенный элемент 31 через дуплексор 32 и выполняют его передачу в эфир.
В то же время, в процессоре 34 сигнала приема, когда принимаемый RF сигнал подают из антенного элемента 31 через дуплексор 32, сигнал усиливают с низким уровнем шумов и затем преобразуют с понижением частоты до аналогового сигнала в основной полосе пропускания. После этого выполняют D/A преобразование, и дополнительно выполняют заданную обработку сигналов, такую как декодирование и демодуляция. После того, как оригинальные переданные данные будут восстановлены из принятого цифрового сигнала, подаваемого из процессора 34 сигнала приема, процессор 35 данных передает эти данные в приложение верхнего уровня.
В системе передачи данных, показанной на фиг.1, STA0, действующая, как точка доступа, может выполнять функцию адаптивной антенной решетки путем применения весов адаптивной антенной решетки к множеству антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N, и, таким образом, позволяет сформировать направленность относительно соответствующих станций STA1-STA3. В результате, возможно разделить беспроводные ресурсы по пространственной оси для каждого пользователя и передать множество мультиплексированных фреймов, адресованных в соответствующие станции STA1-STA3 одновременно. Кроме того, выполняя функцию адаптивной антенной решетки, STA0 позволяет пространственно разделять и принимать соответствующие фреймы, переданные одновременно из соответствующих станций STA1-STA3.
Здесь, для того чтобы множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N функционировали как адаптивная антенная решетка, должны быть заранее определены веса адаптивной антенной решетки. Например, STA0 может определять веса адаптивной антенной решетки путем применения функции передачи по тренировочным сигналам, состоящим из установленных последовательностей, соответственно принятых из станций STA1-STA3. В качестве альтернативы, STA0 может определять веса адаптивной антенной решетки непосредственно, путем использования заданного адаптивного алгоритма, такого как RLS, по тренировочным сигналам, индивидуально принятым из множества одноранговых устройств.
Независимо от способа определения, для STA0 требуется, чтобы соответствующие станции STA1-STA3 передали тренировочные сигналы, для определения веса адаптивной антенной решетки. Кроме того, в среде передачи данных, где присутствует только устройство передачи данных, которое работает в соответствии с существующим стандартом, тренировочные сигналы должны быть переданы так, чтобы исключить взаимные помехи, связанные с устройством передачи данных, которое работает только в соответствии с существующим стандартом, аналогично тому, как должны быть выполнены обычные последовательности обмена фреймами, для исключения коллизий несущих. Другими словами, STA0 должна изучить веса адаптивной антенной решетки, сохраняя обратную совместимость с существующим стандартом.
На фиг.4 иллюстрируется примерная последовательность передачи данных, для изучения веса адаптивной антенной решетки на основе тренировочных сигналов. В представленном примере конфигурация установлена таким образом, что станция для выполнения определения передает фрейм тренировочного запроса (TRQ), запрашивающий передачу тренировочного сигнала, и соответствующие расположенные рядом станции, которые принимают фрейм TRQ, соответственно, отвечают тренировочным фреймом, содержащим установленную последовательность, используемую для определения. Здесь станция STA4 на фиг.4, хотя она и не включена на фиг.1, представляет собой станцию, которая соответствует существующему стандарту, и используется, как скрытый терминал, существующий в пределах дальности передачи данных, по меньшей мере, одной из станций STA0-STA3.
STA0, действующая, как точка доступа, заранее выполняет контроль над физической несущей для подтверждения того, что среда является чистой, и после дополнительного выполнения возврата, может получить период ТХОР, во время которого STA0 может использовать канал исключительно. Точка доступа использует этот ТХОР для передачи фрейма TRQ. Поскольку веса адаптивной антенной решетки в этот момент еще не определены (другими словами, множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N не выполняют функцию адаптивной антенной решетки), фрейм TRQ передают не направленно.
Фрейм TRQ включает в себя поля, соответствующие существующему стандарту IEEE 802.11, и его используют для установления информации длительности, которая запрашивает, чтобы станции, которым TRQ не адресован (скрытые терминалы) установили значение счетчика NAV, в соответствии с периодом, продолжающимся до тех пор, пока не закончится последовательность передачи сигналов (в иллюстрируемом примере, до тех пор, пока не будет закончена передача АСК).
В случае, когда STA4, которая соответствует существующему стандарту, принимает описанный выше фрейм TRQ, который не включает саму STA4 в качестве получателя, STA4 устанавливает значение счетчика NAV на основе информации длительности, установленной в фрейме, и отвечает, выполняя операции передачи.
В компоновке станции, показанной на фиг.1, фрейм TRQ, переданный из STA0, поступает в соответствующие станции STA1-STA3. В ответ на это, и после того, как пройдет заданный интервал фрейма SIFS (Короткий промежуток между фреймами), после приема фрейма TRQ, устанавливающего адрес самих STA1-STA3, в качестве адресов получателей, соответствующие станции STA1-STA3, соответственно, отвечают тренировочными фреймами (Training I, Training 2, Training 3), содержащими установленные последовательности, которые можно использовать для определения параметров адаптивной антенной решетки.
В настоящем варианте осуществления, для того, чтобы определить веса адаптивной антенной решетки, сохраняя обратную совместимость с существующим стандартом, тренировочный фрейм состоит из ведущего поля, которое соответствует существующему стандарту IEEE 802.11, и тренировочного поля, которое не соответствует обратной совместимости с существующим стандартом и которое включает в себя установленную последовательность для тренировки. В ведущем поле, которое соответствует существующему стандарту, выполняется имитация соединения для того, чтобы обеспечить ошибочное определение находящимися поблизости станциями, соответствующими существующему стандарту, что тренировочный фрейм будет продолжаться до момента времени, пока не будет закончена последующая передача АСК. Такая имитация соединения выполняется для того, чтобы обеспечить то, чтобы ближайшие станции воздержались от операций передачи в течение периода, продолжающегося, пока не закончится последовательность передачи сигналов. В то же время, детали в отношении технологии имитации соединения описаны, например, в Публикации №2008-252867, находящейся на экспертизе заявки на японский патент, ранее выданной Заявителю.
Кроме того, в примере, показанном на фиг.4, соответствующие станции STA1-STA3 выполнены с возможностью одновременной передачи тренировочных фреймов.
В этот момент способ, который используют для передачи соответствующих тренировочных фреймов с разделением по времени, также может быть предусмотрен. Однако если тренировочные фреймы передают с разделением времени, период, длящийся до тех пор, пока все тренировочные фреймы не будут переданы (другими словами, период ожидания передачи для ближайших станций) становится более длительным, поскольку количество станций, отвечающих на тренировочный фрейм (другими словами, количество станций, которые требуется изучить), увеличивается, что приводит к уменьшению общей пропускной способности системы и увеличивает количество служебных сигналов. Кроме того, ближайшая станция (скрытый терминал), которая способна только принять тренировочный фрейм, переданный на дальнем конце временной оси, ее значение счетчика NAV может истечь до того, как поступит тренировочный фрейм. Таким образом, существует вероятность того, что ближайшая станция может инициировать операции передачи, и коллизии несущей могут стать неизбежными. По этим причинам, в настоящем варианте осуществления, соответствующие станции STA1-STA3 передают тренировочные фреймы одновременно.
В то же время, после окончания передачи фрейма TRQ, STA0 находится в режиме ожидания, для приема тренировочных фреймов, соответственно переданных от ответчиков STA1-STA3, которым соответственно был адресован фрейм TRQ. Во время приема тренировочных фреймов STA0 все еще не выполнила изучение параметров адаптивной антенной решетки, и, таким образом, необходимо, чтобы STA0 использовала один из антенных элементов для одновременного приема множества тренировочных фреймов. В это время становится возможным для STA0 исключить коллизии и принять ведущие, обеспечивающие обратную совместимость, части полей одновременно переданных тренировочных фреймов, в случае, когда следующие три условия удовлетворяются.
(1) Используется схема модуляции OFDM.
(2) Задающие генераторы соответствующих станций STA1, STA2 и STA3 работают так, чтобы скорректировать ошибки частоты с задающим генератором, используемым STA0.
(3) Все установленное содержание соответствующих полей в тренировочных фреймах, переданных соответствующими станциями STA1, STA2 и STA3 является идентичным.
Схема модуляции OFDM в условии (1) известна, как устойчивая к федингу из-за многолучевого распространения. Кроме того, условие (2) может удовлетворяться в результате выполнения соответствующими станциями STA1, STA2 и STA3 коррекции частоты при приеме фрейма TRQ от STA0. В результате выполнения коррекции частоты, времена задержки, с которыми тренировочные фреймы, одновременно передаваемые из соответствующих станций STA1, STA2 и STA3, поступают в STA0, гарантированно попадают в пределы защитного интервала. Кроме того, как установлено по условию (3), если в соответствующих полях соответствующих станций STA1, STA2 и STA3 содержится идентично установленное содержание, его можно обрабатывать аналогично обычной обработке при многолучевом распространении, и становится возможным одновременно принимать тренировочные фреймы, используя один антенный элемент.
В то же время, в STA0 используется множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N, для приема следующих полей тренировочных фреймов, которые не являются обратно совместимыми с существующим стандартом и которые содержат установленные последовательности для тренировки. Путем соответствующего предварительного назначения уникальных кодовых последовательностей для соответствующих станций STA1, STA2 и STA3, в качестве установленных последовательностей для тренировки, STA0 имеет возможность пространственно разделять отдельные последовательности. Однако установленные последовательности, естественно, становятся более длинными, поскольку количество станций, выполняющих множественный доступ, с использованием пространственного разделения увеличивается из-за необходимости различать их индивидуально.
Затем STA0 использует заданный адаптивный алгоритм, такой как алгоритм RLS, для изучения весов адаптивной антенной решетки на основе соответствующих установленных последовательностей. После этого, множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N, предусмотренных в STA0, выполняют функцию адаптивной антенной решетки, и для STA0 становится возможным выполнять множественный доступ с пространственным разделением.
В то же время, в случае, когда STA4, которая соответствует только существующему стандарту, принимает один из представленных выше тренировочных фреймов, которые не включают в себя саму STA4 в качестве получателя, STA4 по ошибке определяет, из-за имитации соединения (описанной выше), что тренировочный фрейм будет продолжаться до момента времени, когда закончится передача последовательных фреймов АСК, и воздерживается от операций передачи.
После того, как заданный интервал SIFS фрейма заканчивается, после полного приема тренировочных фреймов из соответствующих станций STA1, STA2 и STA3, STA0, соответственно, передает фреймы данных (DATA 0-1, DATA 0-2, DATA 0-3), индивидуально адресованные в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3. Используя веса адаптивной антенной решетки, определенные выше, STA0 получает возможность применять мультиплексирование с пространственным разделением для множества фреймов данных и передавать их одновременно.
В ответ на это, и после того, как заданный интервал SIFS фрейма закончится, после полного приема фреймов данных (DATA 0-1, DATA 0-2, DATA 0-3), соответственно, адресованных непосредственно в STA1-STA3, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 одновременно отвечают фреймами АСК (АСК 1-0, АСК 2-0, АСК 3-0).
Множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N в STA0 уже работают, как адаптивная антенная решетка, и существует возможность пространственно разделять множество одновременно принятых фреймов АСК (АСК 1-0, АСК 2-0, АСК 3-0) для каждого пользователя. Например, путем соответствующей установки адресов станций STA1, STA2 и STA3, в качестве индивидуальных адресов передатчика в соответствующих фреймах АСК, STA0 получает возможность идентифицировать источник каждого из принятого фрейма АСК. Кроме того, если установленные последовательности для тренировки также включены в фреймы АСК, STA0 имеет возможность сделать так, чтобы полученные веса адаптивной антенной решетки адаптивно соответствовали изменениям окружающей среды, на основе установленных последовательностей, включенных в принятые фреймы АСК.
В случае, когда STA4, которая соответствует соответствующему стандарту, принимает один из упомянутых выше фреймов данных, которые не адресованы самой STA4, STA4 устанавливает значение счетчика NAV на основе информации, указанной в длительности фрейма, и воздерживается от операций передачи. Кроме того, в случае, когда STA4, которая соответствует существующему стандарту, принимает один из указанных выше фреймов АСК, не адресованных самой STA4, STA4 устанавливает значение счетчика NAV на основе информации, указанной в длительности фрейма, и воздерживается от операций передачи.
Как демонстрирует последовательность передачи данных, показанная на фиг.4, в качестве примера, STA0, выполняющая множественный доступ с пространственным разделением, позволяет оптимально изучить веса адаптивной антенной решетки, и, кроме того, после изучения весов, STA0 имеет возможность улучшить пропускную способность для варианта "один во множество", или, другими словами, общую пропускную способность для множества пользователей, благодаря совместному использованию беспроводных ресурсов на пространственной оси среди множества пользователей, и мультиплексирования, и передачи множества фреймов данных, адресованных множеству пользователей.
Как описано выше, в соответствии с IEEE 802.11n, протокол RD принят для того, чтобы сделать передачу данных в ТХОР более эффективной. На фиг.5 иллюстрируется модификация, в которой применяется протокол RD для примерной последовательности передачи данных, иллюстрируемой на фиг.4. В этом случае, передачу данных по восходящему и нисходящему каналам передачи выполняют в одном ТХОР, из-за того, что фреймы данных одновременно передают в точку доступа из соответствующих станций STA1-STA3. Однако на фиг.5, STA0, действующая, как точка доступа, используется, как инициатор RD, в то время как соответствующие терминалы STA1-STA3 используются, как ответчики RD.
После предварительного выполнения контроля над несущей и возврата для получения ТХОР, STA0, действующая, как точка доступа, вначале передает фрейм TRQ.
В ответ на это и после того, как пройдет заданный интервал SIFS фрейма, после приема фрейма TRQ, начиная с самих адресов STA1-STA3, в качестве адресов приема, соответствующие станции STA1-STA3, соответственно, и одновременно отвечают тренировочными фреймами (Training I, Training 2, Training 3), содержащими установленные последовательности, которые можно использовать для изучения параметров адаптивной антенной решетки.
В STA0 используется заданный адаптивный алгоритм, такой как алгоритм RLS, для изучения весов адаптивной антенной решетки, на основе установленных последовательностей, включенных в соответствующие тренировочные фреймы. После этого, множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N предусмотрены в STA0, действующей, в качестве адаптивной антенной решетки, и для STA0 становится возможным выполнить множественный доступ с пространственным разделением.
Кроме того, после того, как заданный интервал фрейма SIFS пройдет, после полного приема тренировочных фреймов из соответствующих станций STA1, STA2 и STA3, STA0, соответственно, передает фреймы по нисходящему каналу, или, другими словами, фреймы данных (DATA 0-1, DATA 0-2. DATA 0-3), индивидуально адресованные в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3. Используя веса адаптивной антенной решетки, определенные выше, STA0 получает возможность применять мультиплексирование с пространственным разделением к этому множеству фреймов данных и передавать их одновременно.
Кроме того, STA0 обозначает RDG (Предоставление RD) для соответствующих станций STA1, STA2 и STA3 во фрейме MAC каждого фрейма данных (DATA 0-1, DATA 0-2, DATA 0-3).
После распознавания, что в обратном направлении, или, другими словами, в восходящем канале передачи данные, была разрешена или предоставлена передача данных, с использованием протокола RD, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 одновременно отвечают фреймами АСК (АСК 1-0, АСК 2-0, АСК 3-0) после того, как заданный интервал SIFS фрейма истечет, после полного приема фреймов данных. Кроме того, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 последовательно и соответственно передают фреймы данных обратного направления (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0), адресованные в STA0.
Множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N уже функционируют, как адаптивная антенна, и, таким образом, STA0 имеет возможность пространственно разделять множество одновременно принимаемых фреймов данных обратного направления (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0) для каждого пользователя. Затем STA0 одновременно отвечает фреймами АСК, адресованными в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 после того, как заданный интервал фрейма SIFS истечет, после полного приема соответствующих фреймов данных.
В примерной последовательности передачи данных, показанной на фиг.5, представлено, что фреймы данных, передаваемых в обратном направлении (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0), одновременно передаваемых из соответствующих станций STA1, STA2 и STA3, в соответствии с протоколом RD, имеют идентичные длины фрейма. Однако во многих беспроводных системах LAN воплощен формат фрейма переменной длины, и длины фрейма каждого пользователя, как ожидается, будут разными при переходе с верхнего уровня. Кроме того, если длины фрейма соответствующих фреймов данных, в конечном итоге выводимые с физического уровня соответствующих станций STA1, STA2 и STA3, все еще разные, тогда нестабильная работа AGC возникает в STA0, принимающей их, поскольку длина мультиплексированных фреймов увеличивается или уменьшается при приеме фреймов данных.
Таким образом, в настоящем варианте осуществления, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3, которые одновременно передают фреймы данных в STA0 по восходящему каналу передачи данных в соответствии с протоколом RD, выполнены с возможностью вывода отдельных фреймов данных в обратном направлении (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0) с однородными длинами фреймов, при выводе, в конечном итоге, фреймов из физического уровня. Например, длины фреймов могут быть отрегулированы в выходном каскаде физического уровня путем соответствующего заполнения фреймов фреймами с короткими длинами.
Однако рассматривается, что упомянутая здесь "длина" фрейма включает в себя значение двумерной длины, количество символов, количество битов и размеров данных. Кроме того, заполнение фрейма может быть выполнено с использованием битов или символов, в качестве минимальных единиц.
На фиг.6 иллюстрируется примерная последовательность передачи данных для случая станции STA0, которая работает, как точка доступа, будучи источником данных, и соответствующих станций STA1-STA3, которые работают, как терминалы, будучи получателями данных, в которых применяют протокол RD, и длины фрейма делают одинаковыми для фреймов данных, передаваемых в обратном направлении соответствующими станциями STA1-STA3.
При выполнении предварительного контроля над несущей и возврата, для получения ТХОР, STA0, действующая, как точка доступа, вначале передает фрейм TRQ.
В ответ на это, и после того, как пройдет заданный интервал SIFS фрейма, после приема фрейма TRQ, устанавливающего адреса самих STA1-STA3, в качестве адресов приема, соответствующие станции STA1-STA3, соответственно, и одновременно отвечают тренировочными фреймами (Training I, Training 2, Training 3), содержащими установленные последовательности, которые можно использовать для получения характеристик адаптивной антенной решетки.
STA0 использует заданный адаптивный алгоритм, такой, как алгоритм RLS, для получения весов адаптивной антенной решетки на основе установленных последовательностей, включенных в соответствующие тренировочные фреймы (Training 1, Training 2, Training 3). После этого множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N предусматривают для выполнения STA0 функции качестве адаптивной антенной решетки, и для STA0 становится возможным выполнять множественный доступ с пространственным разделением.
Кроме того, после того, как истечет заданный интервал SIFS фрейма, после полного приема тренировочных фреймов из соответствующих станций STA1, STA2 и STA3, STA0 соответственно передает фреймы по нисходящему каналу передачи данных, или, другими словами, фреймы данных (DATA 0-1, DATA 0-2, DATA 0-3), индивидуально адресованные в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3. Используя веса антенны адаптивной антенной решетки, упомянутые выше, STA0 может применять мультиплексирование с пространственным разделением к множеству фреймов данных и выполнять одновременную их передачу.
Кроме того, STA0 обозначает RDG (предоставление RD) для соответствующих станций STA1, STA2 и STA3 во фрейме MAC каждого фрейма данных (DATA 0-1, DATA 0-2, DATA 0-3).
После распознавания того, что было разрешено передавать данные в обратном направлении или, другими словами, по восходящему каналу передачи, или используя протокол RD, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 одновременно отвечают фреймами АСК (АСК 1-0, АСК 2-0, АСК 3-0) после того, как полностью истечет заданный интервал SIFS фрейма приема фреймов данных. Кроме того, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 после этого и соответственно передают фреймы данных в обратном направлении (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0), адресованные в STA0.
В этот момент соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 выполняют процесс регулировки длины фрейма таким образом, что длина фрейма для фрейма данных, в конечном итоге, выводимого из собственного физического уровня каждой станции, является фиксированной.
Здесь один пример способа обработки для получения одинаковых длин соответствующих фреймов, представляют собой заполнение части данных фреймов, которые не удовлетворяют заданной длине. В иллюстрируемом примере, соответственно, заполняют DATA 2-0 и DATA 3-0, причем они оба короче, чем DATA 1-0. Биты или символы, используемые для заполнения, предпочтительно, устанавливают между устройствами передачи данных, выполняющими обмен фреймами заполнения.
Кроме того, для того, чтобы соответствующие станции STA1, STA2 и STA3, делали окончательные длины фреймов одинаковыми для фреймов данных, предназначенных для передачи по восходящему каналу передачи данных, необходимо сделать так, чтобы соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 заранее распознавали целевую длину фрейма. Способ, в котором точка доступа STA0 передает отчеты, содержащие общую длину фрейма в соответствии с обозначением RDG, или способ, который определяет длину фрейма восходящего канала передачи, используя протокол передачи данных, могут быть представлены в качестве примеров.
В то же время, в примере, показанном на фиг.6, область заполнения расположена в блоке после части данных, но основной предмет настоящего изобретения не ограничивается конкретным способом заполнения. Хотя это и не показано, можно сделать ссылку на способ, в котором область заполнения располагают в блоке перед частью данных, способ, который точно разделяет область заполнения и используемые положения заполнения, распределенные в части данных, и кроме того, способ, который использует положения заполнения, равномерно распределенные внутри части данных, или способ, который располагает положения заполнения, неравномерно распределенные внутри части данных.
Множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N уже функционирует, в качестве адаптивной антенны, и, таким образом, STA0 выполнена с возможностью пространственного разделения одновременно множества фреймов данных, принимаемых в обратном направлении (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0) для каждого пользователя. Затем STA0 удаляет символы заполнения из разделенных фреймов данных, и декодирует данные. Кроме того, STA0 одновременно отвечает фреймами АСК, адресованными в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 после того, как пройдет заданный интервал SIFS фрейма, после полного приема соответствующих фреймов данных.
В примерной последовательности передачи данных, показанной на фиг.6, представлено, что фреймы данных (DATA 0-1, DATA 0-2, DATA 0-3), индивидуально адресованные в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 из точки STA0 доступа имеют идентичные длины фрейма. Однако, в случае, когда воплощен формат фрейма с переменной длиной, такое множество фреймов данных, которые должны быть мультиплексированы одновременно, не ограничивается тем, что они имеют идентичные длины фреймов. В случае, когда мультиплексированные фреймы данных, адресованные в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3, не имеют идентичные длины фреймов, если соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 пытаются инициировать передачу фрейма данных по восходящему каналу передачи данных на основе моментов времени, в которые они, соответственно, приняли фреймы данных в их собственных станциях, фреймы данных обратного направления (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0), не будут мультиплексированы одновременно. В результате, точка STA0 доступа становится непригодной для выполнения разделения пользователей.
Таким образом, в настоящем варианте осуществления, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3, которые одновременно передают фреймы данных в STA0 по восходящему каналу передачи данных в соответствии с протоколом RD, выполнены с возможностью передачи своих отдельных фреймов данных обратного направления (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0) одновременно, независимо от моментов времени, в которые принимают фреймы, обозначающие отдельные RDG. Кроме того, отдельные фреймы данных обратного направления (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0) принимают так, чтобы они имели фиксированные длины фреймов.
Здесь соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 должны распознавать моменты времени друг друга, в которое фреймы данных (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0) передают по восходящему каналу передачи данных. Здесь можно упомянуть способ, в котором дополнительно передают в виде отчетов информацию о моментах времени передачи фреймов соответствующими станциями STA1, STA2 и STA3, когда точка STA0 доступа обозначает, например, RDG.
На фиг.7 иллюстрируется примерная последовательность передачи данных для случая станции STA0, которая работает, как точка доступа, представляющая источник данных, и соответствующих станций STA1-STA3, которые работают как терминалы и представляют собой получателей данных, в которых применяют протокол RD, и соответствующие станции STA1-STA3 передают фреймы данных в обратном направлении в одно и то же время.
После предварительного выполнения контроля над несущей и возврата для получения ТХОР, STA0, действующая, как точка доступа, вначале передает фрейм TRQ.
В ответ и после того, как истечет заданный интервал SIFS фрейма, после приема фрейма TRQ, который устанавливает адреса STA1-STA3 для них, как адреса приема, соответствующие станции STA1-STA3, соответственно, и одновременно отвечают тренировочными фреймами (Training I, Training 2, Training 3), содержащими установленные последовательности, которые можно использовать для изучения параметров адаптивной антенной решетки.
STA0 использует заданный адаптивный алгоритм, такой как алгоритм RLS, для определения весов адаптивной антенной решетки на основе установленных последовательностей, включенных в соответствующие тренировочные фреймы. После этого множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N, предусматривают в функции STA0 в качестве адаптивной антенной решетки, и для STA0 становится возможным выполнять множественный доступ с пространственным разделением.
Кроме того, после того, как заданный интервал SIFS фрейма истечет, после полного приема тренировочных фреймов из соответствующих станций STA1, STA2 и STA3, STA0, соответственно, передает фреймы по нисходящему каналу передачи, или, другими словами, фреймы данных (DATA 0-1, DATA 0-2, DATA 0-3), индивидуально адресованные в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3. Используя веса адаптивной антенной решетки, полученные выше, STA0 получает возможность применять мультиплексирование с пространственным разделением для этого множества фреймов данных и передавать их одновременно.
Кроме того, STA0 обозначает RDG (предоставление RD) для соответствующих станций STA1, STA2 и STA3 во фрейме MAC для каждого фрейма данных (DATA 0-1, DATA 0-2, DATA 0-3). Однако, соответствующие фреймы данных, которые STA0 передает в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3, имеют разные длины фрейма, как показано, при этом DATA 2-0 и DATA 3-0 короче, чем DATA 1-0.
После распознавания того, передача данных с использованием протокола RD была разрешена или предоставлена в обратном направлении или, другими словами, по восходящему каналу передачи данных, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 выполняют процесс регулировки длины фрейма таким образом, чтобы фреймы данных, в конечном итоге выводимые из физического уровня соответствующих станций, имели фиксированные длины фрейма. Как описано выше, соответствующие фреймы данных, которые STA0 передает в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3, имеют разные длины фрейма, и отдельные моменты времени окончания приема не совпадают друг с другом. Однако соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 выполнены так, чтобы одновременно отвечать фреймами АСК (АСК 1-0, АСК 2-0, АСК 3-0) в одно и то же время, которое было передано, как отчет совместно с RDG. Кроме того, соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 последовательно и соответственно передают фреймы данных обратного направления (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0), адресованные STA0.
Множество антенных элементов 21-1, 21-2…, 21-N уже функционирует как адаптивная антенна, и, таким образом, STA0 имеет возможность пространственного разделения множества одновременно принимаемых фреймов данных в обратном направлении (DATA 1-0, DATA 2-0, DATA 3-0) для каждого пользователя. Затем, STA0 удаляет символы заполнения из разделенных фреймов данных и декодирует данные. Кроме того, STA0 одновременно отвечает, используя фреймы АСК, адресованные в соответствующие станции STA1, STA2 и STA3 после истечения заданного интервала SIFS фрейма, после полного приема соответствующих фреймов данных.
На фиг.8 иллюстрируется последовательность обработки в форме блок-схемы последовательности операций, в которой, с учетом последовательности передачи данных, представленных на фиг.5-7, устройство передачи данных, показанное на фиг.2, работает, как точка доступа (STA0) и передает мультиплексированные фреймы, адресованные во множество станций одновременно. Как описано выше, в последовательностях передачи данных, протокол RD применяют с точкой доступа, выполняющей роль инициатора RD.
Процедуру обработки активируют в ответ на запрос передачи данных, формируемый на верхнем уровне, или по формируемому запросу приема данных по восходящему каналу передачи данных. Точка доступа предварительно выполняет контроль над физической несущей для определения, что среда является чистой, и, кроме того, выполняет возврат и т.д., для получения ТХОР. Затем точка доступа передает фрейм тренировочного запроса (TRQ) в один или больше терминалов (STA1-STA3), в которые точка доступа должна передать мультиплексированные данные (или из которых точка доступа должна принять данные, передаваемые по восходящему каналу передачи данных) (этап S1).
Затем после того, как заданный SIFS (короткий интервал между фреймами) фрейма истечет после полной передачи фрейма TRQ, точка доступа переходит в режим ожидания для приема тренировочных фреймов, переданных в ответ из соответствующих получателей запроса на тренировку (STA1-STA3) (этап S2).
В этот момент, когда точка доступа не имела возможности принять тренировочный фрейм от любого из получателей запроса на тренировку (STA1-STA3) (этап S3, Нет), процесс переходит в процесс повторной передачи фрейма TRQ. Однако подробное описание последовательности обработки при повторной передаче фрейма здесь исключено.
В отличие от этого, когда точка доступа имела возможность принять тренировочный фрейм из одного или больше получателей запроса на тренировку (STA1-STA3) (этап S3, Да), точка доступа использует установленные последовательности для изучения, которые соответственно включены в принимаемые тренировочные фреймы, для получения весов адаптивной антенной решетки.
Затем точка доступа проверяет, присутствует ли запрос на передачу данных по восходящему каналу для терминала, из которого может быть принят тренировочный фрейм, или имеется или нет пространство в ТХОР (этап S4).
В этот момент, когда отсутствует запрос на прием данных по восходящему каналу передачи или, когда присутствует запрос на прием данных, но нет места в ТХОР (этап S4, Нет), точка доступа мультиплексирует и передает фреймы, без обозначения RDG, после того, как истечет заданный интервал SIFS фрейма, после полного приема тренировочных фреймов. Общая процедура обработки заканчивается.
В этот момент, благодаря использованию полученных весов адаптивной антенной решетки, точка доступа получает возможность применения мультиплексирования с пространственным разделением для фреймов данных, адресованных во множество терминалов и передачи их одновременно. Однако поскольку изучение не было выполнено для терминалов, от которых невозможно было принять тренировочный фрейм, и поскольку не ясно, существуют ли вообще такие терминалы в пределах дальности передачи данных, используется такая конфигурация, что точка доступа воздерживается от передачи фреймов данных в них. Кроме того, точка доступа может регулировать соответствующие фреймы, которые должны быть мультиплексированы и переданы таким образом, чтобы их длины фреймов становились одинаковыми.
В отличие от этого, когда присутствует запрос на прием данных восходящего канала передачи и также имеется место в ТХОР (этап S4, Да), точка доступа включает поле RDG, обозначающее время начала предоставленной возможности передачи, передает время окончания предоставленной возможности передачи, и длину фрейма во фреймах данных, адресованных в соответствующие терминалы (этап S5), и передает их одновременно (этап S6).
В это время, путем использования полученных весов адаптивной антенной решетки, точка доступа получает возможность применять мультиплексирование с пространственным разделением к фреймам данных, адресованным во множество терминалов, и передавать их одновременно. Кроме того, точка доступа может регулировать соответствующие фреймы, которые будут мультиплексированы и переданы так, чтобы их длины фреймов становились одинаковыми.
После этого точка доступа переходит в режим ожидания для приема фреймов АСК и фреймов данных, одновременно переданных из соответствующих терминалов (этап S7). Затем, после того, как фреймы данных будут приняты, точки доступа отвечает фреймами АСК после того, как истечет заданный интервал SIFS фрейма. Общая процедура обработки заканчивается.
На фиг.9 иллюстрируется последовательность обработки в формате блок-схемы последовательности операций, в которой, при условии последовательностей передачи данных, показанных на фиг.5-7, устройство передачи данных, показанное на фиг.2, работает как один из терминалов (STA1-STA3) и передает мультиплексированные фреймы, адресованные во множество станций одновременно. Как описано выше, в последовательности передачи данных, протокол RD применяют с терминалом, выполняющим роль ответчика RD.
После того, как истечет заданный интервал SIFS фрейма, после полного приема фрейма TRQ из точки доступа (этап S11, Да), терминал отвечает в точку доступа, передавая тренировочный фрейм (этап S12).
Затем, после того как истечет заданный интервал SIFS фрейма, после того как тренировочный фрейм будет полностью передан (этап S13, Да), терминал работает в режиме ожидания для приема фрейма данных, передаваемого из точки доступа (этап S14).
После приема фрейма данных, переданного по нисходящему каналу передачи из точки доступа, терминал проверяет, было или нет добавлено поле RDG, обозначающее предоставление возможности передачи (этап S15).
В случае, когда поле RDG не было добавлено к принятому фрейму данных (этап S15, Нет), терминал отвечает в точку доступа фреймом АСК после того, как истечет заданный интервал SIFS фрейма, после полного приема фрейма данных. Процедура обработки заканчивается.
В случае, когда поле RDG было добавлено к принимаемому фрейму данных, терминал дополнительно проверяет, существуют или нет данные передачи по восходящему каналу передачи, адресованные в точку доступа, которая представляет собой источник фрейма данных (этап S16).
Когда данные восходящего канала передачи, адресованные в точку доступа, не существуют (этап S16, Нет), терминал отвечает в точку доступа фреймом АСК, после того, как истечет заданный интервал SIFS фрейма, после полного приема фрейма данных. Процедура обработки заканчивается.
В отличие от этого, в случае, когда данные передачи по восходящему каналу передачи, адресованные в точку доступа, действительно существует (этап S16, Да), терминал последовательно передает фрейм АСК и фрейм данных восходящего канала передачи в точку доступа, после того, как истечет заданный интервал SIFS фрейма, после полного приема фрейма данных. В этот момент терминал передает фрейм данных, учитывая время начала передачи и длину фрейма, установленную в поле RDG (этап S17). Процедура обработки заканчивается.
Промышленная применимость
Таким образом, выше было подробно описано настоящее изобретение и со ссылкой на конкретные варианты осуществления. Однако, очевидно, что специалист в данной области техники может выполнить изменения или замены таких вариантов осуществления в пределах объема, который не выходит за пределы основного предмета настоящего изобретения.
В данном описании, в основном, был описан вариант осуществления, применяемый к новому беспроводному стандарту LAN, такому как IEEE 802.11ас, который пытается реализовать очень высокую пропускную способность, составляющую 1 Гбит/с, но основной предмет настоящего изобретения не ограничивается этим. Например, настоящее изобретение может аналогично быть применено к другим системам беспроводных LAN, в которых беспроводные ресурсы пространственной оси совместно используются среди множества пользователей, или для других беспроводных систем передачи данных, кроме LAN.
Вкратце, настоящее изобретение было раскрыто в форме примеров, и указанное содержание данного описания не следует интерпретировать ограничительно. Основной предмет настоящего изобретения должен быть определен совместно с формулой изобретения.
Список номеров ссылочных позиций
20-1, 20-2… ответвление сигнала передачи/приема
21-1, 21-2… антенный элемент
22-1, 22-2… дуплексор
23-1, 23-2… процессор сигнала передачи
24-1, 24-2… процессор сигнала приема
25 процессор обработки данных
30 ответвление сигнала передачи/приема
31 антенный элемент
32 дуплексор
33 процессор сигнала передачи
34 процессор сигнала приема
35 процессор обработки данных
1. Устройство передачи данных, содержащее
процессор обработки данных, предназначенный для обработки фреймов передачи/приема; и
модуль передачи данных, предназначенный для передачи и приема фреймов; в котором
процессор обработки данных выполнен с возможностью добавления информации о разрешении обратного направления, которая обозначает, что разрешена передача фрейма в обратном направлении, в отдельные фреймы среди множества фреймов, предназначенных для одновременной передачи, и
модуль передачи данных, предназначенный для мультиплексирования и передачи множества фреймов одновременно, а также приема соответствующих фреймов, удовлетворяющих информации о разрешении обратного направления, из соответствующего устройства передачи данных, которое приняло множество фреймов.
2. Устройство передачи данных по п.1, в котором
в модуле передачи данных предусмотрено множество антенных элементов, выполненных с возможностью функционировать, как адаптивная антенная решетка, с применением весов, при этом модуль передачи данных выполнен с возможностью мультиплексирования и передачи множества фреймов одновременно, а также приема множества фреймов, переданных в это же время, из другого устройства передачи данных.
3. Устройство передачи данных по п.1, в котором
процессор обработки данных выполнен с возможностью устанавливания, используя информацию о разрешении обратного направления, длины фрейма для фреймов, передаваемых в обратном направлении.
4. Устройство передачи данных по п.1, в котором
процессор обработки данных выполнен с возможностью устанавливания, используя информацию о разрешении обратного направления, времени начала передачи для фреймов, передаваемых в обратном направлении.
5. Устройство передачи данных, содержащее:
процессор обработки данных, предназначенный для обработки фреймов передачи/приема; и
модуль передачи данных, предназначенный для передачи и приема фреймов; в котором
в ответ на прием фрейма, в котором была добавлена дополнительная информация обратного направления, процессор обработки данных генерирует фрейм обратного направления, имеющий длину фрейма, установленную дополнительной информацией обратного направления, и модуль передачи данных передает фрейм в обратном направлении в заданные моменты времени.
6. Устройство передачи данных, содержащее:
процессор обработки данных, предназначенный для обработки фреймов передачи/приема; и
модуль передачи данных, предназначенный для передачи и приема фреймов; в котором
в ответ на прием фрейма с добавленной к нему дополнительной информацией обратного направления процессор обработки данных генерирует фрейм обратного направления и модуль передачи данных передает этот фрейм обратного направления в момент времени начала передачи, установленный дополнительной информацией обратного направления.
7. Способ передачи данных, включающий в себя:
этап, на котором генерируют множество фреймов с добавленной к ним информацией о разрешении обратного направления, которая обозначает, что разрешена передача фрейма в обратном направлении;
этап, на котором передают множество фреймов одновременно; и
этап, на котором принимают соответствующие фреймы, соответствующие информации о разрешении обратного направления из соответствующего устройства передачи данных, которое приняло множество фреймов.
8. Считываемый компьютером носитель, содержащий компьютерную программу, представленную в считываемом компьютером формате так, что устройство передачи данных выполняет обработку для передачи фреймов в компьютере, программа, обеспечивающая выполнение компьютером следующих функций
процессора данных, который обрабатывает фреймы передачи/приема, и модуля передачи данных, который передает и принимает фреймы, в котором
процессор обработки данных добавляет информацию о разрешении обратного направления, которая обозначает, что передача фрейма обратного направления разрешена в отдельные фреймы, во множестве фреймов, предназначенных для одновременной передачи, и
модуль передачи данных одновременно мультиплексирует и передает множество фреймов, а также принимает соответствующие фреймы, удовлетворяющие информации о разрешении обратного направления из соответствующего устройства передачи данных, которое приняло это множество фреймов.
9. Система передачи данных, содержащая:
первое устройство передачи данных, предназначенное для передачи множества фреймов одновременно, при этом к множеству фреймов добавлена информация о разрешении обратного направления, которая обозначает, что передача фрейма в обратном направлении разрешена; и
множество вторых устройств передачи данных, каждое из которых предназначено для приема фрейма, адресованного самому себе среди множества фреймов, и передачи фрейма обратного направления, адресованного к первой станции, которая удовлетворяет спецификациям информации о разрешении обратного направления.
