РАБОТА В МНОЖЕСТВЕ ЧАСТОТНЫХ ДИАПАЗОНОВ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ
OPERATION IN MANY FREQUENCY RANGES OF WIRELESS NETWORKS

Испрашивание приоритета по 35 U.S.C. §119
Настоящая Заявка на патент притязает на приоритет Предварительной заявки номер 60/620488, озаглавленной "Method and Apparatus for Multiple Frequency Band Operation in Wireless Networks", зарегистрированной 20 октября 2004 года и назначенной правопреемнику этой заявки, и таким образом явно содержится в данном документе по ссылке.
Уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к беспроводной связи, и помимо прочего, к работе в множестве частотных диапазонов.
Уровень техники
Системы беспроводной связи повсеместно развернуты, чтобы предоставлять различные типы связи, например речь и данные. Типичная система, или сеть, беспроводных данных предоставляет множеству пользователей доступ к одному или более совместно используемых ресурсов. Система может использовать множество методик множественного доступа, таких как мультиплексирование с частотным разделением каналов (FDM), мультиплексирование с временным разделением каналов (TDM), мультиплексирование с кодовым разделением каналов (CDM) и др.
Примерные беспроводные сети включают в себя системы сотовой передачи данных. Ниже приведено несколько таких примеров: (1) TIA/EIA-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System (стандарт IS-95), (2) стандарт, предлагаемый консорциумом, называемым Партнерский проект третьего поколения (3GPP), и осуществленный в наборе документов, включающем в себя документы 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214 (стандарт W-CDMA), (3) стандарт, предлагаемый консорциумом, называемым "Партнерский проект третьего поколения 2" (3GPP2), и осуществленный в "TR-45.5 Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems" (стандарт IS-2000), и (4) система высокой скорости передачи данных (DR), которая соответствует стандарту TIA/EIA/IS-856 (стандарту IS-856).
Другие примеры беспроводных систем включают в себя беспроводные локальные вычислительные сети (WLAN), такие как соответствующие стандартам IEEE 802.11 (т.е. 802.11 (a), (b) или (g)).
Усовершенствования в этих сетях могут достигаться при развертывании WLAN со многими входами и многими выходами (MIMO), содержащей методики модуляции для мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). IEEE 802.11(e) введен для того, чтобы преодолеть некоторые недостатки предшествующих стандартов 802.11.
Сети, такие как сети 802.11, работают с использованием одного из нескольких заранее заданных каналов в рамках нелицензированного спектра. Альтернативные сети могут быть развернуты в рамках того же спектра, которые достигают большей пропускной способности посредством использования каналов с большей полосой пропускания. Сеть может использовать распределение частот, которое содержит один или более унаследованных заранее заданных каналов. Этим сетям, если развертываются в том же спектре, что и унаследованные системы, может требоваться не допускать помех или взаимодействия с унаследованными сетями. Желательно развертывать сети так, чтобы более эффективно использовать доступный спектр. Следовательно, в данной области техники существует потребность в способах распределения полосы пропускания для эффективного использования совместного спектра, для обнаружения помех или коллизий с другими системами и/или повторного развертывания в альтернативном диапазоне частот, когда обнаружены помехи.
Сущность изобретения
Раскрытые в данном документе варианты осуществления развешают потребность данной области техники в работе в множестве частотных диапазонов в беспроводных сетях.
В нескольких аспектах устройство содержит запоминающее устройство и процессор, соединенный с запоминающим устройством. Процессор выполнен с возможностью выбирать канал для установления на выбранной полосе пропускания канала из, по меньшей мере, первой полосы пропускания канала и второй полосы пропускания канала и выбранной границы канала из множества первых границ канала, когда выбрана первая полоса пропускания канала, и из множества вторых границ канала, когда выбрана вторая полоса пропускания канала, причем вторые границы канала являются поднабором первых границ канала, и каждая из множества вторых границ канала отделена от оставшихся из множества вторых границ канала на, по меньшей мере, вторую полосу пропускания канала.
В дополнительных аспектах система множественного доступа с контролем несущей/предупреждения коллизий, которая поддерживает передачу по совместно используемому каналу, содержащему, по меньшей мере, основный канал и вспомогательный канал, включает в себя способ, содержащий измерение энергии основного канала, измерение энергии вспомогательного канала и определение помех в соответствии с измеренной энергией основного канала и измеренной энергией вспомогательного канала.
В дополнительных аспектах система множественного доступа с контролем несущей/предупреждения коллизий, которая поддерживает передачу по совместно используемому каналу, содержащему, по меньшей мере, основный канал и вспомогательный канал, включает в себя способ, содержащий обнаружение помех в основном или вспомогательном канале первого совместно используемого канала, сужение полосы пропускания первого совместно используемого канала до полосы пропускания основного канала, когда помехи обнаружены во вспомогательном канале, и сужение полосы пропускания первого совместно используемого канала до полосы пропускания вспомогательного канала, когда помехи обнаружены в основном канале.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - это общая блок-схема системы беспроводной связи, допускающей поддержку ряда пользователей.
Фиг.2 иллюстрирует аспекты множества BSS, размещенных рядом друг с другом;
Фиг.3 иллюстрирует примерное распределение каналов для такой системы, как унаследованная 802.11;
Фиг.4 иллюстрирует примерное распределение смежных каналов с высокой пропускной способностью, размещенных в поднаборе унаследованных границ каналов;
Фиг.5 иллюстрирует примерный сценарий нескольких установленных BSS;
Фиг.6 иллюстрирует аспекты устройства беспроводной связи;
Фиг.7 иллюстрирует аспекты способа установления канала с большей полосой пропускания в одном из поднаборов границ канала с меньшей полосой пропускания;
Фиг.8 иллюстрирует аспекты способа мониторинга установленных каналов, измерения помех и передачи этих измерений;
Фиг.9 иллюстрирует аспекты части устройства беспроводной связи, используемого для мониторинга установленного BSS;
Фиг.10 иллюстрирует аспекты блока измерения энергии множества частотных диапазонов;
Фиг.11 иллюстрирует аспекты способа модификации BSS в ответ на измеренные помехи;
Фиг.12 иллюстрирует аспекты способа определения того, возникают ли помехи в беспроводной сети с множеством частотных диапазонов; и
Фиг.13 иллюстрирует аспекты способа 1300 ответа на сообщения модификации BSS от альтернативных BSS.
Подробное описание изобретения
Далее подробно описываются различные аспекты, один или более из которых могут объединяться в любом данном варианте осуществления. В различных аспектах, система развернута, чтобы работать в одном из двух режимов несущей: 20 или 40 МГц. Различные другие варианты осуществления могут использовать альтернативные параметры для выбора полосы пропускания и могут использовать более двух частотных диапазонов, чтобы формировать более широкие каналы и достигать большей пропускной способности. Такие подходы разработаны для того, чтобы эффективно взаимодействовать с унаследованными системами 802.11, которые работают на одном из множества каналов с полосой пропускания в 20 МГц. При использовании в данном документе термин "высокая пропускная способность" или "НТ" может быть использован для того, чтобы различать системы или станции (STA), работающие в соответствии со стандартом следующего поколения, таким как система с множеством частотных диапазонов, описанная в данном документе. Термин "унаследованная" может быть использован для того, чтобы идентифицировать другие системы, с которыми необходимо не допускать помех. Специалисты в данной области техники должны признавать, что другие системы, помимо унаследованных систем, также могут работать в рамках интересующего спектра, и должно быть очевидно, что аспекты, описанные в данном документе, совместимы также и с этими системами. В этом примере выбор предоставления признаков простой и эффективной работы с полосой пропускания в 20/40 МГц состоит в следующем.
В одном аспекте несущие с частотным диапазоном в 40 МГц содержат пары несущих "четная-нечетная". Таким образом, несущие с диапазоном в 20 МГц спариваются следующим образом: (2n, 2n+1), где n выбирается таким образом, чтобы выбрать две смежные унаследованные несущие. Базовый набор служб (BSS) с полосой пропускания в 40 МГц в этом варианте осуществления не спаривает две несущие с полосой пропускания в 20 МГц вида (2n+1, 2n+2). Это обеспечивает то, что в этих аспектах перекрывающиеся BSS с полосой пропускания в 40 МГц (если они существуют) имеют одинаковые основные (2n) и вспомогательные (2n+1) несущие. Эффективность распределения согласно этому аспекту дополнительно поясняется ниже.
В других аспектах, могут быть разработаны процедуры для того, чтобы запретить установление BSS с диапазоном в 40 МГц, перекрывающихся с различными BSS с диапазонами в 20 МГц по двум несущим с полосой пропускания в 20 МГц. Поскольку процедуры доступа к среде, чтобы координировать действия по доступу к среде для двух несущих с полосой пропускания в 20 МГц, чтобы обеспечить работу с полосой пропускания в 40 МГц, могут быть нежелательным образом усложнены и неэкономны, когда такая ситуация возникает, BSS с полосой пропускания в 40 МГц возвращается к полосе пропускания в 20 МГц. В альтернативных вариантах осуществления это ограничение не обязательно должно вводиться.
В другом аспекте, в примерном BSS со смешанными STA с полосой пропускания в 40 МГц и 20 МГц (HT или унаследованными) доступ к среде управляется на основной несущей (2n). Для передач с полосой пропускания в 40 МГц оценка чистоты канала (CCA) может выполняться на вспомогательной несущей (2n+1). В одном варианте осуществления, когда обнаружено, что совместно используемая среда занята на вспомогательной несущей, STA передает только на основной несущей.
В другом аспекте выполняется мониторинг вспомогательной несущей. Например, в ходе приема передач с полосой пропускания в 20 МГц, а также в ходе отката STA могут выполнять CCA на вспомогательной несущей. Ухудшение отношения "сигнал-шум" (SNR) и/или другие события взаимных помех на вспомогательной несущей могут быть определены и переданы. Примеры этого мониторинга дополнительно приводятся ниже.
Различные другие аспекты и варианты осуществления также раскрыты ниже.
В данном документе раскрываются аспекты, которые поддерживают, помимо других аспектов, высокоэффективную работу совместно с физическими уровнями с очень высокой скоростью передачи битов для беспроводной LAN (или аналогичных приложений, которые используют новые появляющиеся технологии передачи). Примерная WLAN работоспособна в двух режимах частотного диапазона, 20 МГц и 40 МГц. Она поддерживает скорости передачи битов свыше 100 Мбит/с (миллион битов в секунду), в том числе до 300 Мбит/с на полосах пропускания в 20 МГц, и до 600 Мбит/с на полосах пропускания в 40 МГц. Различные альтернативные WLAN также поддерживаются, в том числе и с более чем двумя режимами частотных диапазонов и любым числом поддерживаемых скоростей передачи битов.
Различные аспекты сохраняют простоту и надежность работы с распределенной координацией в унаследованных системах WLAN, примеры которых содержатся в 802.11 (a-e). Преимущества различных вариантов осуществления могут достигаться при сохранении обратной совместимости с этими унаследованными системами. (Отметим, что в нижеприведенном описании системы 802.11 могут быть описаны как примерные унаследованные системы. Специалисты в данной области техники должны признавать, что усовершенствования также совместимы с альтернативными системами и стандартами).
Для 802.11n вводятся обратно совместимые типы PPDU. В различных аспектах вводятся расширенные поля SIGNAL в унаследованный PLCP-заголовок, чтобы быть обратно совместимыми с полем SIGNAL унаследованной 802.11. Неиспользуемые значения поля RATE в унаследованном поле SIGNAL установлены, чтобы задавать новые типы PPDU. Другие схемы могут быть использованы для того, чтобы указывать наличие новых типов PPDU. Эта примерная система с высокой пропускной способностью раскрыта в связанной Патентной заявке (США) серийный номер 10/964330, озаглавленной "HIGH SPEED MEDIA ACCESS CONTROL WITH LEGACY SYSTEM INTEROPERABILITY", зарегистрированной 13 октября 2004 года, назначенной правопреемнику этой заявки и содержащейся по ссылке в данном документе (далее Заявка '330).
В Заявке '330 введено несколько новых типов PPDU. Для обратной совместимости с унаследованными STA поле RATE в поле SIGNAL PLCP-заголовка модифицировано в поле RATE/Type Неиспользуемые значения RATE помечены как тип PPDU. Тип PPDU также указывает наличие и длину расширения поля SIGNAL, обозначенного как SIGNAL2. Другие схемы могут быть использованы для того, чтобы указывать наличие и длину расширения поля SIGNAL. Преамбула, поле SIGNAL, расширение поля SIGNAL и дополнительное обучающее поле упоминаются как расширенная преамбула.
В различных аспектах, в ходе передач с полосой пропускания в 40 МГц расширенная преамбула, включающая в себя унаследованную преамбулу, унаследованное поле SIGNAL и поле НТ SIGNAL (т.е. SIGNAL2), а также обучающее поле передаются по основной и вспомогательной несущей.
Один или более примерных вариантов осуществления, описанных в данном документе, излагаются в контексте системы передачи беспроводных данных. Хотя применение в рамках этого контекста является преимущественным, различные варианты осуществления изобретения могут быть включены в различные среды или конфигурации. В общем, различные системы, описанные в данном документе, могут быть сформированы с помощью программно управляемых процессоров, интегрированных схем или дискретной логики. Данные, инструкции, команды, информация, сигналы, символы и элементарные сигналы, которые могут приводиться в качестве примера по всей заявке, преимущественно представляются посредством напряжений, токов, электромагнитных волн, магнитных полей или частиц, оптических полей или частиц, либо их сочетанием. Помимо этого, этапы, показанные на каждой блок-схеме, могут представлять аппаратные средства или этапы способа. Этапы способа могут меняться местами без выхода за рамки объема настоящего изобретения. Слово "примерный" используется в данном документе, чтобы обозначать "служащий в качестве примера, отдельного случая или иллюстрации". Любой вариант осуществления, описанный в данном документе как "примерный", не обязательно должен быть истолкован как предпочтительный или выгодный по сравнению с другими вариантами осуществления.
Фиг.1 иллюстрирует примерные варианты осуществления системы 100, содержащей точку доступа (AP) 104, соединенную с одним или более пользовательскими терминалами (UT) 106A-N. В соответствии с терминологией 802.11, в этом документе AP и UT также упоминаются как станции, или STA. Методики и варианты осуществления, описанные в данном документе, также применимы к другим типам систем (примеры включают в себя сотовые стандарты, подробно указанные выше). При использовании в данном документе термин базовая станция может использоваться взаимозаменяемо с термином точка доступа. Термин пользовательский терминал также может использоваться взаимозаменяемо с терминами абонентское оборудование (UE), абонентское устройство, абонентская станция, терминал доступа, удаленный терминал, мобильная станция или другими соответствующими терминами, известными в данной области техники. Термин мобильная станция заключает в себе стационарные беспроводные применения.
Также отметим, что пользовательские терминалы 106 могут обмениваться данными непосредственно друг с другом. Протокол прямой линии связи (DLP), введенный посредством 802.11(e), позволяет STA направлять кадры непосредственно другой STA назначения в рамках базового набора служб (BSS) (управляемого посредством одной AP). В различных вариантах осуществления, как известно в данной области техники, точка доступа не является обязательной. Например, независимый BSS (IBSS) может быть сформирован с помощью любой комбинации STA. Могут быть сформированы самоорганизующиеся сети пользовательских терминалов, которые обмениваются данными друг с другом посредством беспроводной сети 120 с помощью любого из множества форматов связи, известных в данной области техники.
AP и UT обмениваются данными посредством беспроводной локальной вычислительной сети (WLAN) 120. В аспектах, WLAN 120 - это высокоскоростная система MIMO OFDM. Тем не менее WLAN 120 также может быть любая беспроводная LAN. Необязательно, точка 104 доступа обменивается данными с любым числом внешних устройств или процессов посредством сети 102. Сетью 102 может быть Интернет, сеть интранет или любая другая проводная, беспроводная или оптическая сеть. Соединение 110 переносит сигналы физического уровня из сети в точку 104 доступа. Устройства или процессы могут быть соединены с сетью 102 или как UT (или посредством соединений между собой) по WLAN 120. Примеры устройств, которые могут быть соединены либо с сетью 102, либо с WLAN 120, включают в себя телефоны, личные цифровые устройства (PDA), компьютеры различных типов ("портативные" устройства, персональные компьютеры, рабочие станции, терминалы любого типа), видеоустройства, такие как камеры, записывающие видеокамеры, веб-камеры и практически любой другой тип устройства передачи данных. Процессы могут включать в себя обмен речью, видео, данными и т.д. Различные потоки данных могут иметь варьирующиеся требования по передаче, к которым могут приспосабливаться посредством использования различных методик обеспечения качества обслуживания (QoS).
Система 100 может быть развернута с централизованной AP 104. Все UT 106 обмениваются данными с AP в одних аспектах. В альтернативном варианте осуществления при внесении изменений в систему может применяться прямая одноранговая связь между двумя UT, примеры которой проиллюстрированы ниже, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники. Любая станция может быть установлена как назначенная AP в вариантах осуществления, поддерживающих назначенные точки доступа. Доступ может управляться посредством AP или специальным подходящим образом (т.е. на основе конкуренции).
В одном варианте осуществления AP 104 предоставляет Ethernet-адаптацию. В этом случае IP-маршрутизатор может быть развернут в дополнение к AP, чтобы предоставлять соединение с сетью 102 (подробности не показаны). Кадры Ethernet могут передаваться между маршрутизатором и UT 106 по подсети WLAN (подробно описана ниже). Адаптация и возможности подключения Ethernet хорошо известны в данной области техники.
В альтернативном варианте осуществления AP 104 предоставляет IP-адаптацию. В этом случае AP выступает в качестве шлюзового маршрутизатора для набора подключенных UT (подробности не показаны). В этом случае IP-датаграммы могут маршрутизироваться посредством AP 104 в и от UT 106. Адаптация и возможности подключения IP хорошо известны в данной области техники.
Фиг.2 иллюстрирует аспекты множества 200 BSS 100A-100D. В этом примере все BSS размещаются географически рядом друг с другом, при этом помехи показаны посредством перекрывающихся окружностей. Таким образом, BSS 100A не создает помех с BSS 100C или 100D. BSS 100B показан создающим небольшие помехи по периметру BSS 100C, но практически полностью создает помехи для BSS 100A. В аспектах, нелицензированный спектр используется для того, чтобы развертывать различные системы связи, такие как унаследованные системы 802.11 и системы 802.11 с высокой пропускной способностью, описанные выше. Таким образом, при установлении нового BSS точка доступа (или любое другое устройство, устанавливающее BSS) может выбирать из любого доступного канала, поддерживаемого ее протоколом связи. Тем не менее, чтобы более эффективно использовать спектр, BSS могут устанавливаться согласно различным правилам и в соответствии с другими процедурами, чтобы минимизировать взаимное влияние помех. Различные аспекты, описанные в данном документе, иллюстрируют способы предотвращения установления BSS в зоне помех, обнаружения того, когда помехи формируются, перемещения от одного канала к другому в случае обнаружения помех и отката от канала с большей полосой пропускания к каналу с меньшей полосой пропускания, чтобы не допустить помех, помимо прочего. Как упоминалось выше, данный вариант осуществления может содержать любую комбинацию из одного или более аспектов, описанных в данном документе.
Фиг.3 иллюстрирует примерное распределение каналов для такой системы, как унаследованная система 802.11, известная в данной области техники. Эта схема распределения каналов может быть использована для того, чтобы развертывать множество BSS 200, например, описанных выше на фиг.2. В этом примере каналы 320A-N с полосой пропускания в 20 МГц идентифицируются смежно, и им назначаются имена от канал 0 до канал N-1. Каналы 320 разделяются на границах 310A-N каналов, соответственно. В примерной унаследованной 802.11 предусмотрено 12 каналов, 0-11. Каждый канал 320 имеет границу 310 канала, идентифицирующую начало этого распределения полосы пропускания. В аспектах эти границы 310 каналов заданы в спецификации 802.11.
В одном варианте осуществления, чтобы занять спектр, разделенный между несколькими BSS 200 с высокой пропускной способностью, более эффективным образом, каналы распределяются смежно, как показано на фиг.4. В этом примере каналам с большей полосой пропускания выделяется 40 МГц, или в два раза больше, чем для канала унаследованной 802.11. В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие границы каналов. В этом примере границы 410A-N каналов с полосой пропускания в 40 МГц указывают разрешенные границы для каналов 420A-N с полосой пропускания в 40 МГц, помеченных как канал 0-(М-1). В этом примере границы 420 каналов выбираются как поднабор границ 310 каналов.
В нелицензированном спектре может быть невозможно обеспечить, чтобы все устройства, работающим в нем, следовали какому-либо заданному набору правил, например, методик унаследованных 802.11 с высокой пропускной способностью, как описано выше, или как описано в различных вариантах осуществления, поясненных в данном документе. Тем не менее, в рамках, в которых устройства беспроводной связи устанавливают каждый BSS в соответствии с этими методиками, полоса пропускания может быть использована более эффективно. В этом варианте осуществления поддерживаемые границы каналов с полосой пропускания в 40 МГц - это смежные каналы с полосой пропускания в 40 МГц, выровненные по поднабору границ с полосой пропускания в 20 МГц, заданных для 802.11. В различных вариантах осуществления, описанных в данном документе, этот аспект может допускаться. Тем не менее, это выделение смежных каналов, хотя часто выгодно, не является обязательным для вариантов осуществления, включающих в себя различные другие аспекты. Например, каналы с высокой пропускной способностью может быть разрешено устанавливать на границах каналов, которые потенциально перекрываются с другими каналами с высокой пропускной способностью, и каналы не обязательно должны быть смежными. Специалисты в данной области техники должны признавать, когда следует развертывать системы согласно этому аспекту, при выполнении согласования между гибкостью и оптимизацией совместно используемых ресурсов.
Фиг.5 иллюстрирует примерный сценарий нескольких установленных BSS 200. В этом примере BSS1 100А устанавливается в канале 0 с полосой пропускания в 40 МГц (или 420А, используя определения границ каналов по фиг.4). BSS2 100 В устанавливается на границе канала рядом со 100А. В этом примере BSS2 показан работающим с полосой пропускания в 20 МГц. Это может быть система с высокой пропускной способностью, работающая в режиме 20 МГц, или может быть BSS унаследованной 802.11, или любой другой BSS, работающий при ширине канала менее 40 МГц, доступной на границе 420 В канала. Для иллюстрации допустим, что новый BSS, BSS3 100С, должен быть установлен, требующий выделения канала с полосой пропускания в 40 МГц. С помощью различных методик, подробнее описанных ниже, BSS3 устанавливается при другой границе канала с полосой пропускания в 40 МГц, возможно, следующей большей границе 410 канала с полосой пропускания в 40 МГц, как показано. В этом примере граница канала полосы пропускания выбирается так, чтобы избежать помех с любыми из существующих BSS, унаследованными или HT.
Также заметим, что как показано на фиг.5, BSS5 100E показан работающим в верхнем диапазоне 20 МГц рядом с BSS1. В этой иллюстрации допустим, что BSS5 установлен после установления BSS1. Различные методики мониторинга BSS, как по всей полосе пропускания, так и в подгруппах полосы пропускания (в данном случае основный канал с полосой пропускания в 20 МГц и вспомогательный канал с полосой пропускания в 20 МГц), подробнее описываются далее. В этом примере BSS1 отслеживает и обнаруживает помехи, формируемые посредством BSS5, и может предпринимать различные меры после того, как помехи обнаружены. Например, BSS1 может выбрать понижение своей полосы пропускная до 20 МГц и работать только на основном канале (проиллюстрированном в данном примере как часть канала 420A, не перекрывающаяся с BSS5). BSS1 также может попытаться найти альтернативный доступный канал 420 с высокой пропускной способностью. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, в свете идеи данного документа, что любая комбинация каналов с высокой и низкой пропускной способностью может поддерживаться. При этом при определенных обстоятельствах совместно используемая среда может распределяться более эффективно, когда нет перекрывающихся BSS, но это не обязательно. Методики, дополнительно описанные ниже, разрешают перекрывание BSS с высокой пропускной способностью, а также смешанные выделения каналов с высокой и низкой пропускной способностью, в том числе взаимодействие с унаследованными каналами, например.
Примерный набор спариваний каналов приводится в табл.1. В этом примере спаренные несущие с полосой пропускания в 40 МГц задаются на соседних несущих, пронумерованных 2n, 2n+1, как описано выше. В этом примере основной несущей является несущая с четным номером. Номера каналов, заданные в IEEE 802.11a для диапазонов FCC U-NII, показаны как каналы в правом столбце и приведены в числах, кратных 5 МГц (т.е. номер 36 канала указывает 5000 +36*5 МГц). Несущие с полосой пропускания в 40 МГц спариваются как 2n, 2n+1, как показано в левом столбце.
Таблица 1Примеры спариваний HT-каналов
Пары каналов с полосой пропускания в 40 МГц
Пары каналов 802.11
(0,1)
36,40
(2,3)
44,48
(4,5)
52,56
(6,7)
60,64
(8,9)
149, 153
(10,11)
157,161
Фиг.6 иллюстрирует аспекты устройства беспроводной связи, которое может быть сконфигурировано как точка 104 доступа или пользовательский терминал 106. Устройство беспроводной связи - это примерная STA, подходящая для развертывания в системе 100. Конфигурация точки 104 доступа показана на фиг.6. Приемо-передающее устройство 610 принимает и передает по соединению 110 согласно требованиям физического уровня сети 102. Данные от и в устройства или приложения, соединенные с сетью 102, предоставляются в процессор 620. Эти данные могут упоминаться в этом документе как потоки данных. Потоки данных могут иметь различные характеристики и могут требовать различной обработки на основе типа приложения, ассоциативно связанного с потоком данных. Например, видео или речь может характеризоваться как потоки данных с низкой задержкой (видео, как правило, имеет более высокие требования по полосе пропускания, чем речь). Многие приложения передачи данных менее чувствительны к задержке, но имеют более высокие требования по целостности данных (т.е. речь может допускать потерю некоторых пакетов, передача файлов, в общем, не допускает потерю пакетов).
Процессор 620 может включать в себя блок обработки управления доступом к среде (MAC) (подробно не показан), который принимает потоки 260 данных и обрабатывает их для передачи на физическом уровне. Процессор 620 также может принимать данные физического уровня и обрабатывать данные, чтобы формировать пакеты для исходящих потоков данных. Относящееся к WLAN 802.11 управление и передача служебных сигналов также может осуществляться между AP и UT. Модули данных протокола уровня MAC (MPDU), заключенные в модули данных протокола физического уровня (PHY) (PPDU), предоставляются и принимаются от приемо-передающего устройства 660 беспроводной LAN. MPDU также упоминается как кадр. Когда один MPDU заключен в один PPDU, иногда PPDU может упоминаться как кадр. Альтернативные варианты осуществления могут использовать методику преобразования, и терминология может отличаться в альтернативных вариантах осуществления. Обратная связь, соответствующая различным MAC-идентификаторам, может возвращаться от процессора 620 физического уровня для различных целей. Обратная связь может включать в себя любую информацию физического уровня, в том числе поддерживаемые скорости для каналов (включая трафик/пакеты многоадресной, а также одноадресной передачи), формат модуляции и различные другие параметры.
Процессором 620 может быть микропроцессор общего назначения, процессор цифровых сигналов (DSP) или процессор специального назначения. Процессор 620 может быть соединен с аппаратными средствами специального назначения, чтобы помогать при различных задачах (подробности не показаны). Различные приложения могут выполняться на внешних подключенных процессорах, таких как во внешней подключенной вычислительной машине (компьютере), или посредством сетевого соединения, могут выполняться на дополнительном процессоре в рамках устройства 104 или 106 беспроводной связи (не показано), или могут выполняться в самом процессоре 620. Процессор 620 показан соединенным с запоминающим устройством 630, которое может быть использовано для сохранения данных, а также инструкций для выполнения различных процедур и способов, описанных в данном документе. Специалисты в данной области техники должны признавать, что запоминающее устройство 630 может состоять из одного или более компонентов запоминающего устройства различных типов, которые могут быть осуществлены полностью или частично в рамках процессора 620. Помимо сохранения инструкций и данных для выполнения функций, описанных в данном документе, запоминающее устройство 630 также может быть использовано для сохранения данных, ассоциативно связанных с различными очередями.
Приемо-передающим устройством 660 беспроводной LAN может быть приемо-передающее устройство любого типа. В аспектах, приемо-передающим устройством 660 беспроводной LAN является приемо-передающее устройство OFDM, которое может управляться с помощью интерфейса MIMO или MISO. OFDM, MIMO и MISO известны специалистам в данной области техники. Различные примерные приемо-передающие устройства OFDM, MIMO и MISO подробно описаны в находящейся одновременно на рассмотрении Патентной заявке (США) серийный номер 10/650295, озаглавленной "Frequency-Independent Spatial-Processing For Wideband MISO And MIMO Systems", зарегистрированной 27 августа 2003 года и назначенной правопреемнику настоящего изобретения. Альтернативные варианты осуществления могут включать в себя системы SIMO или SISO.
Приемо-передающее устройство 660 беспроводной LAN показано соединенным с антеннами 670A-N. Любое число антенн может поддерживаться в различных вариантах осуществления. Антенны 670 могут быть использованы для того, чтобы передавать и принимать по WLAN 120.
Приемо-передающее устройство 660 беспроводной LAN может содержать пространственный процессор, связанный с каждой из одной или более антенн 670. Пространственный процессор может обрабатывать данные для передачи независимо для каждой антенны или совместно обрабатывать принимаемые сигналы по всем антеннам. Примеры независимой обработки могут быть основаны на оценках характеристик каналов, обратной связи от UT, инверсии каналов или множестве других методик, известных в данной области техники. Обработка выполняется с помощью любой из множества методик пространственной обработки. Различные приемо-передающие устройства этого типа могут передавать с помощью формирования луча, управления лучом, управления собственной частотой или других пространственных методик, чтобы повышать пропускную способность к и от данного пользовательского терминала. В аспектах, в которых передаются OFDM-символы, пространственный процессор может содержать субпространственные процессоры для обработки каждой из OFDM-поднесущих (также упоминаемых как тоны), или элементов частотного разрешения.
В примерной системе AP (или любая STA, например, UT) может иметь N антенн, и примерный UT может иметь M антенн. Таким образом, предусмотрено MxN каналов между антеннами AP и UT. Множество пространственных методик для повышения пропускной способности с помощью этих нескольких каналов известно в данной области техники. В системе с пространственно-временным разнесением при передаче (STTD) (также упоминаемым в данном документе как "разнесение") передаваемые данные форматируются и кодируются и отправляются через все антенны как один поток данных. При М передающих антенн и N приемных антенн может быть MIN (М, N) независимых каналов, которые могут быть сформированы. Пространственное мультиплексирование использует эти независимые каналы и может передавать различные данные по каждому из независимых каналов, чтобы повысить скорость передачи.
Известны различные методики для изучения и адаптации к характеристикам канала между АР и UT. Уникальные пилот-сигналы могут передаваться от каждой передающей антенны. В этом случае пилот-сигналы принимаются в каждой приемной антенне и измеряются их параметры. Обратная связь с информацией состояния канала может затем возвращаться в передающее устройство для использования при передаче. Разложение на собственные векторы измеренной канальной матрицы может осуществляться для того, чтобы определять собственные моды каналов. Альтернативная методика предотвращения разложения на собственные векторы канальной матрицы в приемном устройстве, заключается в том, чтобы использовать управление собственной частотой пилот-сигналов и данных, чтобы упростить пространственную обработку в приемном устройстве.
Таким образом, в зависимости от текущих характеристик канала, различные скорости передачи данных могут быть доступны для передачи в различные пользовательские терминалы в системе. Приемо-передающее устройство 660 беспроводной LAN может определять поддерживаемую скорость на основе того, какая пространственная обработка используется для физической линии связи между АР и UT. Эта информация может передаваться обратно для использования в обработке уровня MAC.
Для целей иллюстрации декодер 640 сообщений развернут между приемо-передающим устройством 660 беспроводной LAN и процессором 620. В аспектах, функция декодера 640 сообщений может выполняться в рамках процессора 620, приемо-передающего устройства 660 беспроводной LAN, другой схемы или их комбинации. Декодер 640 сообщений приспособлен для декодирования любого объема управляющих данных или служебных сообщений для осуществления связи в рамках системы. В одном примере декодер 640 сообщений приспособлен для приема и декодирования сообщений отчетов о помехах, сообщений, чтобы устанавливать, сдвигать или уменьшать полосу пропускания BSS, и т.п., как описано ниже. Различные другие сообщения могут декодироваться с использованием любого числа методик декодирования сообщений, хорошо известных в данной области техники. Кодер 650 сообщений аналогично может быть развернут между процессором 620 и приемо-передающим устройством 660 беспроводной LAN (и также может выполняться полностью или частично в рамках процессора 620, приемо-передающего устройства 660 беспроводной LAN, другой схемы или их сочетания) и может осуществлять кодирование сообщений, таких как, например, только что описанные. Методики кодирования и декодирования сообщений хорошо известны специалистам в данной области техники.
В одном варианте осуществления быстрое преобразование Фурье (FFT) (не показано) может быть включено для того, чтобы обрабатывать принимаемый сигнал, чтобы определять сигналы, принимаемые для каждого тона в OFDM-сценарии. После FFT может выполняться дополнительное декодирование и обработка, чтобы демодулировать данные в каждом из тонов. Как дополнительно описано ниже, вывод FFT также может быть использован для того, чтобы определять принимаемую энергию одного или более тонов для использования при мониторинге различных каналов. FFT-обработка в приемном устройстве также может быть использована для этой цели даже в случае, когда передаваемые сигналы не являются OFDM. Например, FFT-обработка позволяет реализацию низкой сложности квантования в частотной области для приема широкополосных CDMA-сигналов, как хорошо известно в данной области техники. В аспектах, может быть желателен мониторинг основного и вспомогательного каналов. Альтернативные варианты осуществления могут включать в себя дополнительные каналы, например, если три или более диапазона каналов с низкой пропускной способностью объединены, чтобы сформировать канал с высокой пропускной способностью. Эти и другие модификации должны быть очевидны специалистам в данной области техники в свете идеи данного документа.
В одном варианте осуществления канал с меньшей полосой пропускания может содержать первое множество форматов модуляции, по меньшей мере, один из которых отличается от первого множества. Например, OFDM-канал с меньшей полосой пропускания может иметь первое число тонов, тогда как OFDM-канал с большей полосой пропускания имеет большее число тонов. В альтернативном варианте осуществления CDMA-канал с меньшей полосой пропускания может использовать первую скорость передачи элементарных сигналов, тогда как CDMA-канал с большей полосой пропускания может использовать большую скорость передачи элементарных сигналов. Специалисты в данной области техники должны легко приспосабливать идеи данного документа к различным каналам с большей и меньшей полосой пропускания, где каждый тип канала поддерживает любое число или тип форматов модуляции.
Фиг.7 иллюстрирует аспекты способа 700 установления канала с большей полосой пропускания в одном из поднаборов границ канала с меньшей полосой пропускания. На этапе 710 устройство, такое как точка доступа, определяет, что надо установить BSS канала с большей полосой пропускания. В этом примере предусмотрено N каналов, заданных для первой полосы пропускания, примером чего является двенадцать каналов 320 с полосой пропускания в 20 МГц, описанных выше.
На этапе 720 точка доступа, или другое устройство, выбирает доступный канал с большей полосой пропускания из M предоставленных каналов, причем границами M каналов является поднабор из границ N каналов. Например, M каналов может быть шесть каналов 420 с полосой пропускания в 40 МГц, описанных выше.
В одном варианте осуществления AP или STA, пытающаяся установить BSS 802.11n или переключающаяся к новой несущей, проводит измерения динамического выбора частоты (DFS) для всех 20 МГц несущих в этом диапазоне. AP может использовать собственные измерения DFS при установлении новой BSS, и она также может использовать измерения DFS, сообщенные ассоциативно связанными STA. Алгоритм выбора диапазона в 20 МГц или 40 МГц, чтобы установить BSS, может быть зависим от реализации. Если не обнаружено свободного диапазона в 40 МГц (пары "четная-нечетная" для 20 МГц), AP пытается обнаружить свободный диапазон в 20 МГц. Если не может быть обнаружено свободного диапазона в 20 МГц, то AP может установить BSS с 20 МГц или 40 МГц несущей. Этот BSS может перекрываться с другими существующими BSS. AP, в этом примере, должна выбрать диапазон в 20 МГц или 40 МГц, который "имеет меньше всего помех", с тем чтобы вызывать минимальные нарушения для существующего BSS. AP должна использовать собственные измерения DFS при установлении нового BSS, и также может использовать измерения DFS, сообщаемые посредством ассоциативно связанных STA при переключении существующего BSS на новую несущую. Алгоритм выбора полосы пропускания в 20 МГц или 40 МГц, чтобы установить BSS при недоступности свободных несущих, может быть зависим от реализации.
На этапе 730 точка доступа, или другое устройство, устанавливает BSS в выбранном доступном канале. В аспектах, разрешен смешанный BSS. AP в BSS-режиме с полосой пропускания в 40 МГц может принимать ассоциативную связь в 20 МГц только для HT STA, а также может принимать ассоциативную связь посредством унаследованных STA 802.11a с полосой пропускания в 20 МГц. В этом примере все STA с полосой пропускания в 20 МГц поддерживаются на основной несущей. Как подробно указано выше, для передач с полосой пропускания в 40 МГц расширенная преамбула, включающая в себя унаследованную преамбулу, унаследованное поле SIGNAL, поле SIGNAL1 и расширенные обучающие поля, передается по обоим несущим в 20 МГц. Для HT-передач с полосой пропускания в 20 МГц расширенная преамбула, включающая в себя унаследованную преамбулу, унаследованное поле SIGNAL, поле SIGNAL1 и расширенные обучающие поля, передается только по основной несущей. Для унаследованных передач с полосой пропускания в 20 МГц преамбула и поле SIGNAL передаются только по основной несущей. Защита с вектором распределения сети (NAV) может быть осуществлена на вспомогательной несущей. Например, НТ АР (т.е. 802.11n АР) может попытаться непрерывно резервировать среду во вспомогательной несущей посредством задания NAV, либо с помощью свободного от конкуренции периода (CFP) в кадре маякового сигнала, либо посредством использования CTS-to-Self и RTS/CTS на вспомогательной несущей, методики известны в данной области техники.
Новый BSS с полосой пропускания в 40 МГц может быть установлен в присутствии перекрывающегося BSS с полосой пропускания в 40 МГц. Если новый сформированный BSS с полосой пропускания в 40 МГц перекрывается с существующим BSS с полосой пропускания в 40 МГц, то АР, запускающая второй или последующий BSS, использует те же основную и вспомогательную несущую, что и несущие существующего BSS с полосой пропускания в 40 МГц. Это обеспечивается посредством такого правила, что пары с полосой пропускания в 40 МГц имеют вид 2n, 2n+1, без необходимости какого-либо обмена данными между АР напрямую или посредством STA в рамках соответствующих BSS, в вариантах осуществления, согласованных с этим ограничением.
Новый BSS также может быть установлен при наличии перекрывающегося BSS с полосой пропускания в 20 МГц. В одном варианте осуществления при установлении BSS, который может перекрываться с существующим НТ BSS с полосой пропускания в 20 МГц или унаследованным BSS, AP устанавливает BSS с полосой пропускания в 20 МГц (не 40 МГц). В этом случае, поскольку спаренная несущая с полосой пропускания в 20 МГц не свободна (в противном случае не было бы необходимости устанавливать перекрывающийся BSS), спаренная несущая может быть занята другим BSS с полосой пропускания в 20 МГц. Процедуры координации доступа к среде в случае BSS с полосой пропускания в 40 МГц, перекрывающимся с другими BSS, осуществляющими действия по независимому доступу к среде на двух несущих с полосой пропускания в 20 МГц, могут быть слишком сложны и ресурсоемки, и не поддерживаются в аспектах. Специалисты в данной области техники должны признавать, что резервирование первого канала и оставление его бездействующим при ожидании доступа по второму каналу может не оптимизировать использование ресурсов. Тем не менее, альтернативные варианты осуществления могут быть развернуты без этого ограничения, и дополнительные процедуры для осуществления попыток резервирования полосы пропускания на обоих несущих с полосой пропускания в 20 МГц одновременно (т.е. конкуренция за доступ и резервирование доступа по обоим) могут быть развернуты.
Фиг.8 иллюстрирует аспекты способа 800 мониторинга установленных каналов, измерения помех и передачи этих измерений. После того как установлен BSS и одна или более STA выполняют прием и передачу в канале, чтобы сохранить распределение совместно используемой среды с минимально возможными помехами, одна или более STA в BSS отслеживают установленный канал и могут предоставлять ассоциативно связанную обратную связь. Хотя не обязательно, предоставление обратной связи от нескольких STA в BSS может обеспечивать преимущества. Например, STA, размещенная в зоне покрытия BSS, может принимать и обнаруживать помехи от соседнего BSS, которые не обнаруживаются посредством другой STA в BSS (такой как точка доступа). Таким образом, на этапе 810 в этом примере каждая STA в BSS отслеживает установленный канал.
Отслеживание канала может отличаться в зависимости от выбранного режима и типа BSS. В аспектах, предусмотрен основный и вспомогательный канал, формирующие канал с большей полосой пропускания в 40 МГц, все из которых могут быть использованы для того, чтобы выполнять передачу, или передача может выполняться по одному каналу с полосой пропускания в 20 МГц. Различные методики мониторинга подробнее описываются ниже.
На этапе 820 STA измеряет помехи в основных и вспомогательных каналах. Помимо этого, в различных режимах STA также может измерять помехи по всему каналу. Примерные варианты осуществления измерений подробно описываются ниже.
На этапе 830 STA сообщает об измерениях (или принимает измерения от других STA в примерном случае, где точка доступа принимает решение о том, следует или нет изменять BSS в ответ на измеренные помехи). Примерные отчеты описаны ниже. Любая методика обмена сообщениями может быть использована для того, чтобы передавать и принимать эти измерения.
Фиг.9 иллюстрирует аспекты части STA 104 или 106, используемой для мониторинга установленного BSS. В этом примере принимаемый сигнал предоставляется в блок 910 измерений энергии множества частотных диапазонов. Измерения 920A-920N энергии формируются для двух или более частотных диапазонов и предоставляются в детектор 930 помех. Детектор 930 помех принимает измерения энергии частотных диапазонов и делает определение в отношении того, обнаружены помехи или нет. Установочный параметр режима может быть использован для того, чтобы идентифицировать контекст, для которого принимаются решения по обнаружению помех. Примерные варианты осуществления обнаружения помех подробно описываются ниже.
Показана дополнительная оценка 940 чистоты канала, связанная с детектором помех, чтобы указать то, что традиционные оценки чистоты канала могут быть использованы в связи с оценками, описываемыми в данном документе. Например, оценки чистоты незанятого канала с полосой пропускания в 40 МГц, приводящей к индикации того, что канал не используется, может быть достаточно для того, чтобы определить, что помех нет, и измерение энергии множества частотных диапазонов может не требоваться. С другой стороны, поскольку есть возможность для канала с меньшей полосой пропускания иметь помехи с основным или вспомогательным каналом, может быть желательно обнаруживать помехи в любом из этих диапазонов помимо общих помех.
Детектор 930 помех накапливает данные и/или передает результаты измерений. Отметим, что в аспектах, блок 910 измерения энергии множества частотных диапазонов может быть отдельным компонентом или может быть частью приемо-передающего устройства 660, поясненного ниже. Детектор 930 помех может содержаться в рамках приемо-передающего устройства 660 беспроводной LAN либо может быть включен полностью или частично в процессор 620. Специалисты в данной области техники должны признавать, что этапы, показанные на фиг.9, являются только иллюстративными. Отметим, что измерения 920A-920N энергии могут соответствовать доступным подканалам канала с большей полосой пропускания или могут быть другими измерениями энергии. Измерения 920 энергии могут предоставляться как совокупности различных поддиапазонов либо измерения энергии для поддиапазонов могут предоставляться в детектор 930 помех, который затем может агрегировать поддиапазоны энергии, чтобы определять измерения энергии в рамках различных каналов.
Фиг.10 иллюстрирует аспекты блока 910 измерения энергии множества частотных диапазонов. Специалисты в данной области техники должны признавать, что различные альтернативные методики могут быть реализованы в блоке 910 измерения энергии множества частотных диапазонов. Эти аспекты служат для того, чтобы иллюстрировать общие принципы, описанные в данном документе, для обнаружения помех в беспроводных сетях с множеством частотных диапазонов, и оптимально подходят для примерной беспроводной LAN OFDM, описанной выше, или других систем, в которых приемные устройства используют обработку частотной области принимаемых сигналов. В этом примере принимаемый сигнал предоставляется в блок быстрого преобразования Фурье (FFT) 1010. Различные методики FFT хорошо известны в данной области техники, и любое FFT может быть реализовано в данном варианте осуществления. Когда используется в OFDM-контексте, FFT 1010 формирует измерения 1020A-N энергии для различных OFDM-тонов или элементов частотного разрешения. Эти измерения энергии предоставляются в вычислитель 1030 энергии, который может накапливать энергию для конкретного элемента разрешения или тона или может агрегировать энергию для группы тонов. Этот способ также может быть использован при приеме не-OFDM-передач, чтобы получать принимаемую энергию в группе тонов, хотя тона не модулируются непосредственно с помощью передаваемых символов, как в OFDM.
В одном примере, используя непрерывный канал с высокой пропускной способностью, как описано выше, FFT формирует множество тонов. Половина тонов соответствует основному каналу, а половина соответствует вспомогательному каналу. Таким образом, вычислитель 1030 энергии может накапливать энергию для тонов основного канала, чтобы формировать измерение энергии для основного канала. Аналогично, вычислитель 1030 энергии может агрегировать энергию для тонов, соответствующих вспомогательному каналу, чтобы формировать измерение вспомогательной энергии.
В альтернативных вариантах осуществления, где более широкий канал не обязательно является непрерывным, специалисты в данной области техники должны признавать, что FFT 1010 большего порядка может быть использовано для того, чтобы извлекать большее число тонов, соответствующее общей полосе пропускания, в которой может находиться любая часть канала. Аналогичным образом вычислитель 1030 энергии может выбирать тона, соответствующие основным и вспомогательным каналам (или дополнительным каналам в альтернативных вариантах осуществления), и формировать измерение энергии для каждого частотного диапазона в беспроводной сети с множеством частотных диапазонов.
Фиг.11 иллюстрирует аспекты способа 1100 модификации BSS в ответ на измеренные помехи. Аналогичный способ также может быть использован для определения начального канала для установления BSS, как описано выше. Несколько процедур пояснено на фиг.11. Эти процедуры являются просто примерами, поскольку различные варианты осуществления могут использовать любую из них, и эти процедуры также могут комбинироваться с различными другими методиками, раскрытыми в данном документе.
На этапе 1110 с помощью любых методик измерения или мониторинга, таких как описанные в данном документе, точка доступа (или другая станция, отвечающая за выделение частоты и/или полосы пропускания BSS) измеряет характеристики основного и/или вспомогательного канала. Альтернативно или помимо этого, данная STA может принимать аналогичные измерения от других STA в BSS. На этапе 1120, если помех не обнаружено, процесс возвращается к этапу 1110, где мониторинг может продолжиться. Если помехи обнаружены, то STA может попытаться найти другой канал с высокой пропускной способностью в другом месте, как показано на этапе 1130. В одном варианте осуществления STA может выполнить поиск незанятого канала с высокой пропускной способностью. В другом варианте осуществления, разрешающем некоторые помехи в канале с высокой пропускной способностью, STA ищет канал с меньшими помехами, чем помехи, обнаруженные на этапе 1120. Если такой канал найден, процесс переходит к этапу 1140, на котором STA перераспределяет BSS на доступный канал с высокой пропускной способностью. Специалисты в данной области техники должны распознать различные методики передачи сигналов или сообщений в STA, ассоциативно связанные с BSS, о том, что выполняется модификация в назначении каналов. Затем процесс может вернуться к этапу 1110, чтобы продолжить мониторинг в новом канале с высокой пропускной способностью.
Если на этапе 1130 другой канал с высокой пропускной способностью недоступен, используются доступные измерения в каналах с меньшей полосой пропускания или получаются эти измерения от STA. На этапе 1150 выполняется откат к каналу с меньшей полосой пропускания. В аспектах это влечет за собой понижение с канала с полосой пропускания в 40 МГц до канала с полосой пропускания в 20 МГц. BSS может быть перераспределен на основный или вспомогательный канал в зависимости от типа обнаруженных помех. После того как BSS перераспределен и работает в канале с меньшей полосой пропускания, то на 1160 определяется, обнаруживаются ли по-прежнему помехи в этом канале. Если помехи обнаруживаются, то процесс возвращается к этапу 1170, чтобы получить измерения и перераспределить BSS на альтернативный доступный канал с низкой пропускной способностью, если такой доступен.
Если на этапе 1160 дополнительных помех не обнаружено, процесс может завершиться, или может продолжиться передача на этапе 1180 и необязательно на этапе 1190 нахождение канала с высокой пропускной способностью, если он становится доступным. Отметим, что способ 1100 может итеративно повторяться бесконечно с тем, чтобы продолжать мониторинг каналов, в которых работает BSS. Это позволяет точке доступа и STA с поддержкой большей полосы пропускания продолжать мониторинг каналов с высокой пропускной способностью даже в то время, когда BSS работает в канале с низкой пропускной способностью, и перераспределяться на канал с высокой пропускной способностью, когда он становится доступен.
Фиг.12 иллюстрирует аспекты способа 1200 определения того, возникают ли помехи в беспроводной сети с множеством частотных диапазонов. Различные варианты осуществления, поясненные в данном документе, описываются в контексте множественного доступа с контролем несущей/предупреждения коллизий (CSMA/CA). Другими словами, каждая STA прослушивает совместную среду до передачи. Таким образом, каждая STA должна иметь возможность определять, свободен ли канал, до попытки передавать.
Поскольку WLAN с множеством частотных диапазонов занимает несколько диапазонов, и другие STA, такие как унаследованный BSS, могут начинать передавать по основным или вспомогательным каналам, STA, поддерживающие сеть с высокой пропускной способностью, должны иметь возможность отслеживать основные и вспомогательные каналы (а также дополнительные каналы, если поддерживаются). Хотя можно развертывать две полных цепочки приема, чтобы сконцентрироваться на мониторинге основного и вспомогательного канала, например, в режиме 20 МГц, это может быть слишком затратным для данного варианта осуществления. Как пояснено в данном документе и описано выше со ссылкой на фиг.9 и 10, не обязательно развертывать полную цепочку приема в обоих каналах, чтобы определить, есть или нет помехи. Способ 1200, приведенный на фиг.12, может быть использован с таким вариантом осуществления, как показанный на фиг.9 или фиг.10, а также с любыми другими средствами обнаружения помех в различных каналах, известными в данной области техники.
Несколько примерных режимов проиллюстрировано на фиг. 12. В одном примере канал (с высокой или низкой пропускной способностью) является незанятым, и STA, отслеживающая этот канал, может осуществлять прием и мониторинг, ожидая обнаружить канал незанятым. В другом примере канал является активным в смешанном режиме BSS (т.е. одна или более STA в BSS работают с меньшей полосой пропускания, чем максимальная поддерживаемая для BSS, например, передача с полосой пропускания в 20 МГц в рамках канала с полосой пропускания в 40 МГц). Третий пример - это когда активна передача с использованием канала с высокой пропускной способностью (т.е. передача с полосой пропускания в 40 МГц в аспектах).
При описании способа по фиг.1200 используются аспекты каналов с полосой пропускания в 20 и 40 МГц. Специалисты в данной области техники должны признавать, что каналы любого размера могут быть развернуты для систем с относительно меньшей и относительно большей полосой пропускания, а также каналов, дополнительных относительно основных и вспомогательных. На этапе 1210, если канал является незанятым и отслеживающая STA находится в режиме приема, процесс переходит к этапу 1215. На этапе 1215 выполняется оценка чистоты канала (CCA) для всего канала с полосой пропускания в 40 МГц или канала с полосой пропускания в 20 МГц, если в режиме приема с полосой пропускания в 20 МГц. В этом примере предполагается, что весь канал не занят, поэтому любая обнаруженная энергия (например, выше порогового значения), как указано на этапе 1220, может быть использована для того, чтобы определить, что есть помехи. Если энергия обнаружена, отчет о помехах может быть сформирован или статистика событий помех может быть обновлена на этапе 1225, и процесс может завершиться. Различные примерные отчеты о помехах поясняются ниже. Если в ходе оценки чистоты канала энергии не обнаружено, то на этапе 1230 помехи не обнаруживаются, и процесс может завершиться.
Если на этапе 1210 канал занят, то на этапе 1240 определяется, выполняется ли передача с полосой пропускания в 20 МГц по первому каналу (такому как, например, основный канал). Если да, измеряется энергия во втором канале на этапе 1245. Отметим, что до любой передачи должна быть выполнена оценка чистоты канала для передачи с полосой пропускания в 20 МГц по первому каналу. Кроме того, как описано выше, вся цепочка приема не требуется для того, чтобы измерять энергию во втором канале, даже в ходе приема по первому каналу. Например, в приемном устройстве, использующем обработку частотной области, FFT должно быть реализовано для того, чтобы измерять энергию на различных тонах. Когда используются передачи с полосой пропускания в 20 МГц, энергия тонов, не используемых в этих передачах с полосой пропускания в 20 МГц, может быть измерена. На этапе 1250, если энергия обнаружена во втором канале, то помехи во втором канале обнаружены. На этапе 1255 может быть сформирован отчет о помехах либо статистика событий помех может быть обновлена, либо другое надлежащее действие предпринято. Если энергия не обнаружена во втором канале, то, как и ранее, процесс переходит к этапу 1230. На этапе 1230 помех не обнаружено, и процесс может завершиться.
Если канал занят, и передача не является передачей с полосой пропускания в 20 МГц, то, если передача с полосой пропускания в 40 МГц обнаруживается на этапе 1270, процесс переходит к этапу 1275. На этапе 1275 выполняется измерение энергии в обоих диапазонах. В этом примере проиллюстрировано три условия, которые должны быть проверены, и процесс переходит к этапу 1270, чтобы завершиться, если это не передача с полосой пропускания в 40 МГц. В альтернативном варианте осуществления дополнительные сценарии могут быть проверены в альтернативных вариантах осуществления. На этапе 1280 вычисляется разность энергии между измеренной энергией в обоих диапазонах. Если разность энергии удовлетворяет определенному критерию (превышает пороговое значение, к примеру), то на этапе 1285 сообщается о помехах. Если нет, то нет помех на этапе 1230 и процесс может завершиться. Измерение разности энергии между двумя диапазонами (или дополнительными диапазонами, в альтернативном варианте осуществления) полезно, когда передача с полосой пропускания в 40 МГц осуществляется с помощью примерно одинаковой энергии по всей доступной полосе пропускания. Далее, если альтернативный BSS создает помехи в основном или вспомогательном канале, то дополнительная энергия должна быть измерена в соответствующем канале. В этом случае это будет обнаруженной разностью энергии между двумя диапазонами.
Отметим, что отчет о помехах, сформированный на этапе 1225, 1255 или 1285, может быть использован для того, чтобы сформировать отчет для передачи в удаленную STA для использования при модификации BSS, либо могут быть предприняты альтернативные шаги. Например, различные счетчики, фиксирующие помехи, могут увеличить свои отсчеты и/или может быть создан отчет, когда удовлетворен определенный критерий (такой как превышение порогового значения). Альтернативно, различные отчеты могут быть идентичными, и может быть создан один отчет о помехах или отсутствии помех.
Фиг.13 иллюстрирует аспекты способа 1300 ответа на сообщения модификации BSS от альтернативных BSS. В этом примере, на этапе 1310 STA отслеживает сообщения от другого BSS. Например, возможно, обнаружены помехи. Либо, альтернативный BSS, возможно, использует протокол связи, который является декодируемым посредством STA, использующей этот способ. STA может декодировать сообщения, направляемые к STA в альтернативном BSS, и может принимать решения для поддержания этого BSS соответствующим образом. На этапе 1320, если другой BSS сообщает о переключении на канал с меньшей полосой пропускания (такой как основный или вспомогательный канал), возможно, вследствие обнаружения помех в этом BSS, процесс переходит на этап 1330. Если такое сообщение не принято, процесс возвращается к этапу 1310, и мониторинг может продолжиться. Если такое сообщение или сигнал обнаружен в альтернативном BSS, то точка доступа на этапе 1330 (или другое устройство, допускающее передачу изменения BSS) может сигнализировать текущему BSS переключиться на альтернативный канал с меньшей полосой пропускания. Выбранный альтернативный канал с меньшей полосой пропускания предпочтительнее всего должен быть каналом, не выбранным посредством другого BSS, от которого принят сигнал. Например, если сигнал от альтернативного BSS в STA в рамках этого BSS, состоит в том, чтобы переключится на вспомогательный канал, то текущий BSS может переключиться на основный канал, и наоборот. В некоторых случаях, если оба BSS измеряют помехи одновременно и отправляют сообщения соответствующим STA, чтобы переключаться на основный или вспомогательный канал, одновременно, то оба BSS могут переключиться на один канал с меньшей полосой пропускания. В этом случае оба BSS должны снова обнаружить помехи. Дополнительные схемы отката могут быть развернуты в таких случаях, чтобы избежать этой ситуации, либо другие методики могут быть развернуты. Соответственно, есть вероятность того, что оба BSS, возможно, выполняющие такой способ, как описанный выше относительно фиг.11, найдут альтернативные каналы, по которым следует выполнять передачу без помех.
Аспекты, иллюстрирующие различные аспекты мониторинга и модификации частоты BSS, описываются ниже. Также описываются примерные типы отчетов. Специалисты в данной области техники должны признавать множество вариантов в свете идеи данного документа. В BSS с полосой пропускания в 40 МГц STA осуществляют доступ к среде с помощью процедур CSMA/CA на основной несущей. Если помехи на вспомогательной несущей обнаружены в ходе отката, STA должна передавать только на основной несущей.
В ходе отката, а также в ходе любого приема с полосой пропускания в 20 МГц по основной несущей в BSS с полосой пропускания в 40 МГц, STA с поддержкой 40 МГц, которые активны, выполняют CCA на вспомогательной несущей. Когда помехи обнаружены на вспомогательной несущей или когда преамбула обнаружена на вспомогательной несущей, STA увеличивает значение счетчика событий помех на вспомогательной несущей (SCIE).
Альтернативно, каждая STA может поддерживать и передавать несколько счетчиков событий помех для каждого возможного типа событий помех. Примеры включают в себя: (i) обнаруженные преамбулы, (ii) обнаруженные кадры с различным SSID, (iii) обнаруженный уровень шума выше порогового значения, или (iv) обнаруженные помехи от других источников.
Ухудшение SNR может быть измерено на вспомогательной несущей. В ходе приема передач с полосой пропускания в 40 МГц STA могут вычислять разность в SNR между основной и вспомогательной несущей, как описано выше. Повышение помех на вспомогательной несущей может проистекать от BSS с полосой пропускания в 20 МГц (или унаследованного), который может не поддерживать DFS. Если помехи превышают пороговое значение, STA увеличивает значение соответствующего счетчика SCIE.
Отчеты SCIE могут быть сформированы. В BSS примерной инфраструктуры, STA могут автономно или по запросу от AP передавать значение счетчика SCIE (или несколько значений счетчиков SCIE для различных типов помех). Счетчик SCIE сбрасывается после того, как AP подтверждает прием отчета. Действие AP при приеме отчетов SCIE может быть зависимо от реализации, примеры указаны выше. AP должна перевести BSS на работу с полосой пропускания в 20 МГц, если значение счетчика SCIE избыточно (или найти альтернативный канал с высокой пропускной способностью). Переход к 20 МГц может сообщаться посредством передачи от STA маякового сигнала.
Когда избыточные значения счетчиков SCIE имеются (измеренные, переданные или и то, и другое), AP прекращает использование вспомогательной несущей. AP может запросить другие STA в BSS провести дополнительные измерения. AP может перейти к другой несущей с полосой пропускания в 40 МГц или перейти к работе с полосой пропускания в 20 МГц по основной несущей и прекратить использование вспомогательной несущей, как описано выше.
Обязательное переключение на полосу пропускания в 20 МГц может быть развернуто в некоторых вариантах осуществления с помощью методик, аналогичных показанным на фиг.13. В перекрывающемся BSS с полосой пропускания в 40 МГц, когда AP наблюдает то, что значения счетчиков SCIE небольшие и имеется избыточная деятельность от перекрывающегося BSS на основной несущей, AP может перевести BSS на работу с полосой пропускания в 20 МГц на вспомогательной несущей. AP (в другом BSS с полосой пропускания в 40 МГц), которая принимает маяковый сигнал от перекрывающегося BSS, сообщающий о переходе на работу с полосой пропускания в 20 МГц на вспомогательной несущей, переходит на работу с полосой пропускания в 20 МГц на основной несущей и указывает эту информацию в последующих маяковых сигналах с помощью механизмов 802.11h.
Могут поддерживаться несколько перекрывающихся BSS. Когда имеется несколько перекрывающихся BSS, процедуры DFS могут быть развернуты для того, чтобы получить доступ к каналу. В некоторых случаях результатом является перекрывающийся BSS с полосой пропускания в 20 МГц, как в существующей 802.11.
Ниже приводятся примерные процедуры установления BSS с полосой пропускания 40/20 МГц в новом диапазоне или перехода к другому новому диапазону. Приемо-передающее устройство может быть развернуто в соответствии со следующими требованиями.
Приемо-передающее устройство передает в основном канале, если вспомогательный является занятым. В ходе работы с полосой пропускания в 40 МГц приемо-передающее устройство выполняет оценку чистоты канала (CCA) по обеим несущим с полосой пропускания в 20 МГц, как описано выше. Оно следует правилам доступа к среде на основной несущей с полосой пропускания в 20 МГц. Когда STA определяет, что она имеет разрешение, чтобы осуществлять доступ к среде согласно правилам CSMA/CA по основному каналу, и если STA определяет, что среда занята во вспомогательном канале, STA выполняет передачу только по основной несущей с полосой пропускания в 20 МГц.
Для передач с полосой пропускания в 40 МГц преамбула и унаследованное SIGNAL передаются по обеим несущим. Поле SIGNAL указывает, передается ли обучающая информация и данные MIMO с полосой пропускания в 40 МГц или только по основной несущей с полосой пропускания в 20 МГц.
Прием может выполняться по основному и вспомогательному каналам или только по основному. В BSS с полосой пропускания в 40 МГц приемо-передающее устройство прослушивает CCA на обеих несущих. Приемное устройство имеет возможность обнаруживать преамбулу и декодировать унаследованное поле SIGNAL либо по основной несущей, либо по обеим несущим. Когда CCA объявляет обнаруженную энергию в среде, приемное устройство может проверять все из следующих гипотез: (i) сигнал (преамбула) на основной, незанятой или вспомогательной; (ii) сигнал на основной и вспомогательной; и (iii) сигнал на основной и помехи на вспомогательной. В зависимости от результата этих измерений, а также индикации в поле SIGNAL, приемное устройство допускает декодирование передачи с полосой пропускания в 20 МГц по основной несущей или передачи с полосой пропускания в 40 МГц, охватывающей две несущих.
Как описано выше, в ходе приема на вспомогательной несущей, когда среда не занята, когда выполняется передача с полосой пропускания в 20 МГц на основной или когда осуществляется передача с полосой пропускания в 40 МГц на обеих несущих, приемное устройство может обнаруживать помехи на вспомогательной несущей. Ряд способов может быть использован для того, чтобы обнаруживать помехи на вспомогательной несущей (например, как описано выше относительно фиг.12). Когда среда не занята, STA может обнаруживать наличие передачи от другого BSS (указанное посредством наличия другого SSID в MAC-заголовке передачи). Когда среда занята передачей с полосой пропускания в 20 МГц, энергия, обнаруженная на вспомогательной несущей, указывает помехи. Когда среда занята передачей с полосой пропускания в 40 МГц, STA может определить показатель SNR, который указывает разность SNR на двух несущих. STA собирает и передает эти информационные события, как пояснено выше.
Примеры разрешенных несущих в перекрывающихся BSS при работе с полосой пропускания в 40 МГц для этих аспектов приведены в табл. 2. Отметим, что разрешенные и неразрешенные сценарии перекрывающихся BSS являются конкретными для данного варианта осуществления. Как описано выше, альтернативные варианты осуществления могут предоставлять возможность или запрещать любую комбинацию различных типов перекрывания.
Далее приводится несколько дополнительных примеров методик, которые могут быть использованы при обнаружении событий помех на вспомогательной несущей. Если в ходе CCA на основной выполняется передача на вспомогательной, то она должна создавать помехи. В одном варианте осуществления нет необходимости декодировать BSS ID. В ходе приема передачи с полосой пропускания в 40 МГц, если SNR меньше на вспомогательной, то можно сделать вывод, что она создает помехи. Если в ходе передачи с полосой пропускания в 20 МГц есть энергия на вспомогательной, то она должна создавать помехи. В этих случаях, следовательно, необходимо декодировать BSS ID из передач на вспомогательной, чтобы определить, что есть помехи на вспомогательной несущей. Эти полезно, когда, например, есть энергия на вспомогательной несущей, и скорость передачи данных и управление должно быть таковым, чтобы STA с помехами не могла декодировать MAC-заголовок мешающей передачи.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что информация и сигналы могут быть представлены с помощью любой из множества различных технологий и методик. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и элементарные сигналы, которые могут приводиться в качестве примера по всему описанию выше, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами либо любым их сочетанием.
Специалисты в данной области техники дополнительно должны принимать во внимание, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы как электронные аппаратные средства, вычислительное программное обеспечение либо их сочетания. Чтобы понятно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратных средств и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы описаны выше в общем на основе их функциональности. Реализована эта функциональность в качестве аппаратных средств или программного обеспечения, зависит от конкретного варианта применения и структурных ограничений, накладываемых на систему в целом. Высококвалифицированные специалисты могут реализовать описанную функциональность различными способами для каждого конкретного варианта применения, но такие решения по реализации не должны быть интерпретированы как являющиеся отступлением от объема настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем матричной БИС (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретного логического элемента или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратных средств или любого их сочетания, предназначенного для того, чтобы выполнять описанные в данном документе функции. Процессором общего назначения может быть микропроцессор, но в альтернативном варианте процессором может быть любой традиционный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как сочетание вычислительных устройств, к примеру, сочетание DSP и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров вместе с ядром DSP либо любая другая подобная конфигурация.
Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы непосредственно в аппаратных средствах, в программном модуле, приводимом в исполнение процессором, или в их сочетании. Программный модуль может постоянно размещаться в оперативной памяти, флэш-памяти, ПЗУ, памяти типа EPROM, памяти типа EEPROM, регистрах, на жестком диске, сменном диске, компакт-диске или любой другой форме носителя хранения данных, известной в данной области техники. Типичный носитель хранения данных соединяется с процессором, причем процессор может считывать информацию и записывать информацию на носитель хранения данных. В альтернативном варианте носитель хранения данных может быть встроен в процессор. Процессор и носитель хранения данных могут постоянно размещаться в ASIC. ASIC может постоянно размещаться в пользовательском терминале. В альтернативном варианте процессор и носитель хранения данных могут постоянно размещаться как дискретные компоненты в пользовательском терминале.
Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создавать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в этих вариантах осуществления должны быть очевидными для специалистов в данной области техники, а описанные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления без отступления от духа и объема раскрытия. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено, чтобы быть ограниченным показанными в данном документе вариантами осуществления, а должно удовлетворять самой широкой области применения, согласованной с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном документе.