СЕТЬ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ С РАСШИРЕННОЙ ЗОНОЙ ПОКРЫТИЯ
WIRELESS COMMUNICATION NETWORK WITH EXTENDED COVERAGE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к связи и более конкретно к сети беспроводной связи с расширенной зоной покрытия.
Уровень техники изобретения
Сети беспроводной связи широко используются, чтобы предоставлять различные услуги связи, например данные, речь, видео и так далее. Эти сети включают в себя беспроводные глобальные сети (WWAN), которые предоставляют покрытие связью для больших географических областей (например, городов), беспроводные локальные сети (WLAN), которые предоставляют покрытие связью для географических областей среднего размера (например, зданий или комплекса зданий) и беспроводные персональные сети (WPAN), которые предоставляют покрытие связью для небольших географических областей (например, домов). Беспроводная сеть типично включает в себя одну или более точек доступа (или базовых станций), которые поддерживают передачу данных для одного или более абонентских терминалов (или беспроводных устройств).
IEEE 802.11 является семьей стандартов, развитых Институтом инженеров по электрике и электронике для WLAN. Эти стандарты задают радиоинтерфейс между точкой доступа и абонентским терминалом или между двумя абонентскими терминалами. Стандарт IEEE 802.11 издания 1999 г.(или просто, "802.11"), который озаглавлен "Часть 11: спецификации управления доступом к среде (MAC) в беспроводной LAN и физического уровня (PHY)", поддерживает скорости передачи данных 1 и 2 Мегабит/сек (Мбит/c) в полосе частот 2,4 гигагерц (ГГц), используя либо скачкообразную смену рабочей частоты с расширением спектра (FHSS), либо расширение спектра сигнала прямой последовательностью (DSSS). Стандарт IEEE 802.11a-1999 (или просто "802.11a") является дополнением к 802.11 использует мультиплексирование с ортогональным делением частот (OFDM) вместо FHSS или DSSS, и поддерживает скорости передачи данных до 54 Мбит/c в полосе частот 5 ГГц. Стандарт IEEE 802.11b-1999 (или просто "802.11b") является другим дополнением к 802.11, и использует DSSS для поддержания скоростей передачи данных до 11 Мбит/c. Стандарт IEEE 802.11g-2003 (или просто "802.11g") является еще одним дополнением к 802.11, использует DSSS и OFDM и поддерживает скорости передачи данных до 54 Мбит/c в полосе 2,4 ГГц. Эти различные стандарты хорошо известны в данной области техники и публично доступны.
Самые низкие скорости передачи данных, поддерживаемые 802.11, 802.11a, 802.11b и 802.llg равны 1 Мбит/c. Для 802.11b и 802.llg (или просто, "802.11b/g") конкретная схема DSSS и конкретная схема модуляции используются для отправки передачи при самой низкой скорости передачи данных 1 Мбит/c. DSSS и схемы модуляции для 1 Мбит/c требуют определенного минимального отношения сигнал-шум и помеха (SNR) для надежного приема передачи. Дальность передачи затем определяется географической областью, в пределах которой принимающая станция может достигать требуемого SNR или лучше. В определенных примерах желательно отправлять передачу на расстояние, которое больше, чем расстояние для самой низкой скорости передачи данных, поддерживаемой 802.11b/g.
Существует, следовательно, необходимость в данной области техники для сети беспроводной связи с расширенной зоной покрытия.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В данном документе описывается сеть беспроводной связи, которая поддерживает 802.11b и/или 802.11g, а также режим расширения дальности передачи. В варианте осуществления режим расширения дальности поддерживает, по меньшей мере, одну скорость передачи данных, которая ниже, чем самая низкая скорость передачи данных, поддерживаемая 802.11b/g. Эта более низкая скорость(и) передачи данных может использоваться для расширения зоны покрытия, что является выгодным для определенных применений, например, портативной радиостанции.
В варианте осуществления передающая станция (которая может являться точкой доступа или абонентским терминалом) включает в себя первый и второй процессоры. Первый процессор выполняет дифференциальную модуляцию и расширение спектра для первого набора, по меньшей мере, одной скорости передачи данных (например, 1 и 2 Мбит/c), поддерживаемой 802.11b/g. Второй процессор выполняет кодирование с прямым исправлением ошибок (FEC), преобразование символов и расширение спектра для второго набора, по меньшей мере, одной скорости передачи данных (например, 250, 500, и 1000 Кбит/c), поддерживаемой режимом расширения дальности. Передающая станция может отправлять передачу при скорости передачи данных, поддерживаемой либо 802.llb/g, либо режимом расширения дальности, например, в зависимости от желательной зоны покрытия для передачи.
В варианте осуществления принимающая станция (которая может также являться точкой доступа или абонентским терминалом) включает в себя первый и второй процессоры. Первый процессор выполняет сужение спектра и дифференциальную демодуляцию для первого набора, по меньшей мере, одной скорости передачи данных, поддерживаемой 802.1lb/g. Второй процессор выполняет сужение спектра, когерентную или дифференциальную демодуляцию и декодирование FEC для второго набора, по меньшей мере, из одной скорости передачи данных, поддерживаемой режимом расширения дальности.
Различные аспекты и варианты осуществления изобретения дополнительно описаны подробно ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Признаки и суть настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания, изложенного ниже, принимаемого в связи с чертежами, на которых определяют соответственно схожие символы ссылок.
Фиг.1 показывает беспроводную сеть с точкой доступа и абонентскими терминалами.
Фиг.2 показывает блок-схему передающей станции и принимающей станции.
Фиг.3 показывает передающий процессор DSSS для 802.11b/g.
Фиг.4 показывает передающий процессор в передающей станции.
Фиг.5 показывает традиционный кодер.
Фиг.6 показывает структуру PPDU для 802.1lb/g.
Фиг.7 показывает структуру PPDU для режима расширенной дальности.
Фиг.8 показывает принимающий процессор в принимающей станции.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Слово "примерный" используется в данном документе для обозначения "служащий в качестве примера, образца или иллюстрации". Любой вариант осуществления или схема, описанные в данном документе как "примерные", не обязательно должны толковаться как предпочтительные или преимущественные над другими вариантами осуществления или схемами.
Фиг.1 показывает беспроводную сеть 100 с точкой 110 доступа и абонентскими терминалами 120. Точка доступа в общем является фиксированной станцией, которая взаимодействует с абонентскими терминалами и может быть также названа базовой станцией, базовой подсистемой приемопередатчика (BTS) или другой терминологией. Абонентский терминал может являться фиксированным или мобильным и может также называться мобильной станцией, беспроводным устройством, абонентским оборудованием (UE) или другой терминологией. Абонентский терминал может взаимодействовать с точкой доступа, в случае которого создаются роли точки доступа и абонентского терминала. Абонентский терминал может также взаимодействовать однорангово ("точка-точка") с другим абонентским терминалом. Для централизованной архитектуры сети контроллер 130 системы соединяется с точками доступа и предусматривает координацию и управление для этих точек доступа.
Точка доступа может быть оснащена единственной антенной или многочисленными антеннами для передачи данных и приема. Абонентский терминал может быть также оснащен единственной антенной или многочисленными антеннами для передачи данных и приема. На фиг.1 точка 110 доступа оснащается многочисленными (например, двумя или четырьмя) антеннами, абонентские терминалы 120а и 120d каждый оснащены единственной антенной и абонентские терминалы 120b и 120c каждый оснащены многочисленными антеннами.
Фиг.2 показывает блок-схему передающей станции 210 и принимающей станции 250 в беспроводной сети 100. Передающая станция 210 оснащается единственной антенной и может являться точкой доступа или абонентским терминалом. Принимающая станция 250 оснащается многочисленными (например, R=2) антеннами и может также являться точкой доступа или абонентским терминалом.
В передающей станции 210 исходный кодер 220 кодирует исходные данные (например, речь или видео данные) на основе схемы первоначального кодирования и формирует данные трафика. Схема первоначального кодирования зависит от конечного приложения и может быть, например, кодером кодека с улучшенной переменной скоростью (EVRC) для речи, кодером H.324 для видео и так далее. Передающий процессор 230 принимает данные трафика от исходного кодера 220, обрабатывает данные трафика согласно скорости передачи данных, выбранной для передачи, и предоставляет элементарные сигналы вывода. Обработка передающим процессором 230 описана ниже. Передающий блок (TMTR) 232 обрабатывает (например, конвертирует в аналоговые, усиливает, фильтрует и повышает по частоте) элементарные сигналы вывода и формирует модулированный сигнал, который передается через антенну 234.
В принимающей станции 250 R антенн с 252а по 252r принимают переданный сигнал, и каждая антенна 252 предоставляет принятый сигнал в соответствующий принимающий блок (RCVR)254. Каждый принимающий блок 254 обрабатывает свой принятый сигнал и предоставляет поток входящих выборок в принимающий процессор 260. Принимающий процессор 260 обрабатывает входящие выборки от всех R принимающих блоков с 254a по 254r способом, комплиментарным обработке, выполняемой передающим процессором 230, и предоставляет данные вывода, которые являются оценкой данных трафика, посылаемых передающей станцией 210. Первоначальный декодер 270 обрабатывает данные вывода способом, комплиментарным обработке, выполняемой исходным кодером 220, и предоставляет декодированные данные.
Контроллеры 240 и 280 управляют работой обрабатывающих блоков в передающей станции 210 и соответственно принимающей станции 250. Блоки 242 и 282 памяти хранят данные и/или программные коды, используемые контроллерами 240 и соответственно 280.
Станции 210 и 250 могут поддерживать 802.11b или 802.1lg. 802.1lg является обратно совместимым с 802.11b и поддерживает все действующие режимы, определяемые 802.11b. Таблица 1 перечисляет две самых низких скорости передачи данных, поддерживаемых 802.11b и 802.1lg и обработку для каждой скорости передачи данных. Дифференциальное двоичное переключение со сдвигом фазы (DBPSK) используется для 1 Мбит/c и дифференциальное четвертичное переключение со сдвигом фазы (DQPSK) используется для 2 Мбит/c.
Таблица 1
<b>Скорость передачи данных</b>
<b>Кодирование FEC</b>
<b>Спектральное расширение</b>
<b>Модуляция</b>
1 Мбит/c
Нет
DSSS
DBPSK
2 Мбит/c
Нет
DSSS
DQPSK
Для ясности в последующем описании термин "бит" относится к количеству, предшествующему модуляции (или преобразованию символов) в передающей станции, термин "символ" относится к количеству после преобразования символов и термин "элементарный сигнал" относится к количеству после расширения спектра.
Фиг.3 показывает передающий процессор 310 DSSS для двух наименьших скоростей передачи данных в 802.11b/g. Передающий процессор 310 DSSS может использоваться для передающего процессора 230 в передающей станции 210 на фиг.2. Передающий процессор 310 DSSS включает в себя дифференциальный модулятор 320, который преобразовывает биты данных в символы модуляции и блок 330 расширения, который расширяет спектр символов модуляции и предоставляет элементарные сигналы вывода.
В дифференциальном модуляторе 320 дифференциальный кодер 322 принимает биты данных для данных трафика, выполняет дифференциальное кодирование по битам данных для DBPSK или DQPSK и предоставляет дифференциально кодированные биты. Для DBPSK бит данных '0' приводит к изменению фазы на 0° и бит данных '1' приводит к изменению фазы на 180° или . Для DQPSK пара битов данных '00' приводит к изменению фазы на 0°, пара битов данных '01' приводит к изменению фазы на+90° или , пара битов данных '11' приводит к изменению фазы на+180°, или  и пара битов данных '10' приводит к изменению фазы на+270° или . Блок 324 преобразования символов преобразовывает дифференциально кодированные биты в символы модуляции на основе BPSK для скорости передачи данных 1 Мбит/c и QPSK для скорости передачи данных 2 Мбит/c. Преобразование символов можно получить с помощью (1) группировки наборов из В битов для создания B-битовых двоичных чисел, где B=1 для BPSK и B=2 для QPSK и (2) преобразования каждого B-битового двоичного числа в точку в группировке сигналов для выбранной схемы модуляции. Каждая преобразованная точка сигнала является комплексным числом и соответствует символу модуляции. Блок 324 преобразования символов предоставляет символы модуляции BPSK при скорости в 1 мегасимвол/секунду (Мс/с) для скорости передачи 1 Мбит/c и предоставляет символы модуляции QPSK при скорости в 1 Мс/с для скорости передачи данных 2 Мбит/c.
В блоке 330 расширения спектра генератор 334 кода пвсевдослучайных (PN) чисел формирует кодовую последовательность PN, которая также называется последовательностью Баркера. Последовательность Баркера имеет длину в 11 элементарных сигналов, имеет скорость 11 мега элементарных сигналов/секунду (Mcps) и составлена из следующей последовательности 11 элементарных сигналов {+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,-1}. Блок 332 умножения принимает символы модуляции при скорости 1 Msps от блока 324 преобразования символов и последовательность Баркера от генератора 334 кода PN, умножает каждый символ модуляции на все 11 элементарных сигналов последовательности Баркера для формирования 11 элементарных сигналов вывода для этого символа модуляции и предоставляет последовательность элементарных сигналов вывода. Скорость элементарных сигналов вывода в 11 раз больше скорости символа модуляции или 11 Mcps. Каждый элементарный сигнал вывода является комплексным числом, которое необходимо отослать в один интервал элементарного сигнала, который равен приблизительно 90,9 наносекунд (ns).
Как показано на фиг.3, биты данных не являются FEC кодируемыми, но спектрально расширяются с помощью последовательности Баркера. Спектральное расширение предусматривает коэффициент обработки приблизительно в 10,4 децибел (dB).
Беспроводная сеть 100 может быть спроектирована для поддержания рабочего режима с расширенной дальностью передачи. Этот режим расширения дальности предоставляет дополнительный энергетический запас линии связи (например, на 10 dB больший энергетический запас линии связи, чем при скорости передачи данных 1 Мбит/c в 802.11b/g) и может использоваться для различных применений. Например, режим расширения дальности может позволять абонентскому терминалу взаимодействовать однорангово с другим абонентским терминалом на большее расстояние и может быть спроектирован для конкуренции с текущей технологией портативных радиостанций (WT) 450 МГц. Режим расширения дальности может быть спроектирован для использования насколько возможно в существующем 802.11b/g аппаратного обеспечения, встроенного программного обеспечения и программного обеспечения, так чтобы дополнительные издержки поддержания режима расширения дальности были настолько малыми, насколько это возможно. Кроме того, режим расширения дальности может использовать функциональные возможности, обычно используемые в других беспроводных сетях, например, речевом кодере/декодере (кодеке) EVRC, используемом для кодирования и декодирования речевого сигнала.
Фиг.4 показывает вариант осуществления передающего процессора 230 в передающей станции 210 на фиг.2. Передающий процессор 230 поддерживает скорости передачи данных 1 и 2 Мбит/c для 802.11b/g, а также новые скорости передачи данных для режима расширения дальности. Передающий процессор 230 включает в себя (1) передающий процессор 310 DSSS, который выполняет дифференциальную модуляцию и расширение спектра для 802.11b/g, (2) передающий процессор 410 DSSS, который выполняет кодирование FEC, преобразование символов и расширение спектра для режима расширения дальности и (3) мультиплексор (Mux) 430. Передающий процессор 310 DSSS реализован, как показано на фиг.3.
В передающем процессоре 410 DSSS кодер 412 FEC принимает биты данных для данных трафика от исходного кодера 220, кодирует биты данных согласно схеме кодирования FEC и предоставляет кодовые биты. Кодер 412 FEC может реализовать сверточный код, турбо код, код с проверкой на четность с низкой плотностью (LDPC), блочный код, другой код или их комбинацию. В качестве примера, кодер 412 FEC может быть двоичным сверточным кодером со скоростью 1/2, с длиной кодового ограничения K=7, который формирует два кодовых бита для каждого бита данных. Кодирование FEC повышает надежность передачи и также называется кодированием канала. Блок 414 повтора/исключения может либо повторять, либо исключать (например, удалять) некоторые или все кодовые биты для получения желаемой скорости кодирования. Например, если кодер 412 FEC является сверточным кодером со скоростью 1/2, тогда скорость кодирования 1/4 может быть получена повторением каждого кода один раз, и скорость кодирования, большая чем 1/2, может быть получена с помощью удаления некоторых из кодовых битов. Перемежитель 416 перемежает или переупорядочивает кодовые биты от блока 414 повтора/исключения на основе схемы перемежения. Перемежение обеспечивает временное, частотное и/или пространственное разнесение для кодовых битов. Перемежение может выборочно выполняться для определенных передач, например для определенных скоростей передачи данных и/или определенных размеров PPDU. Перемежение может также быть пропущено.
В варианте осуществления дифференциальная модуляция используется для режима расширения дальности. Для этого варианта осуществления дифференциальный кодер 418 выполняет дифференциальное кодирование по перемежаемым битам, например, для DBPSK или DQPSK, и предоставляет дифференциально-кодированные биты. Устройство 420 преобразования в символы преобразовывает дифференциально-кодированные биты в символы модуляции на основе схемы модуляции, например, BPSK или QPSK. Дифференциальный кодер 418 и устройство 420 преобразования в символы может реализовать те же самые схемы DBPSK или DQPSK, используемые в 802.11b/g и описанные выше. Устройство 422 расширения спектрально расширяет символы модуляции от устройства 420 преобразования в символы. Устройство 422 расширения может быть реализовано таким же способом, как и устройство 330 расширения на фиг.3 и может расширять спектр каждого символа модуляции с помощью последовательности Баркера из 11 элементарных сигналов для формирования 11 элементарных сигналов вывода для символа модуляции. В другом варианте осуществления, который не показан на фиг.4, обычная модуляция используется для режима расширения дальности. Для этого варианта осуществления дифференциальный кодер 418 пропущен и устройство 420 преобразования в символы преобразовывает перемеженные биты в символы модуляции. Дифференциальное кодирование для дифференциальной модуляции может повышать производительность принимающей станции, так как сдвиг в схеме восстановления фазы может привести к потере нескольких битов вместо целого пакета.
Мультиплексор 430 принимает элементарные сигналы вывода от передающих процессоров 310 и 410 DSSS и сигналы управления, указывающие, выбирается ли скорость передачи данных для 802.11b/g или режим расширения дальности. Мультиплексор 430 предоставляет элементарные сигналы вывода от передающего процессора 310 DSSS, если скорость передачи данных для 802.11b/g выбрана и предоставляет элементарные сигналы вывода от передающего процессора 410 DSSS, если выбрана скорость передачи данных для режима расширения дальности.
Режим расширения дальности может поддерживать различные скорости передачи данных. Таблица 2 перечисляет три примерных скорости передачи данных, поддерживаемых режимом расширения дальности, и кодирование и модуляцию для каждой скорости передачи данных. Эффективность для каждой скорости передачи данных задана в единицах битов данных/символы модуляции (бит/символ).
Таблица 2
<b>Скорость передачи данных</b>
<b>Скорость кодирования</b>
<b>Модуляция</b>
<b>Расширение спектра</b>
<b>Эффективность</b>
1 Мбит/c
1/2
QPSK
DSSS
1 бит/символ
500 Кбит/c
1/2
BPSK
DSSS
0,5 бит/символ
250 Кбит/c
1/4
BPSK
DSSS
0,25 бит/символ
Таблица 2 показывает примерную схему для режима расширения дальности. Другие скорости передачи данных, скорости кодирования и схемы модуляции могут также поддерживаться режимом расширения дальности, и это находится в пределах объема изобретения.
0
1
Фиг.5 показывает сверточный кодер 412а, который является вариантом осуществления кодера 412 FEC в пределах передающего процессора 410 DSSS на фиг.4. Для этого варианта осуществления кодер 412а является двоичным сверточным кодером со скоростью 1/2, который предоставляет два кодовых бита y и y для каждого бита x данных. Сверточный кодер 412а реализует следующую порождающую матрицу:
G(D)=[g
(D),g
(D)],
0
1
0
1
6
5
3
2
6
3
2
где g(D)=D+D+D+D+1 и g(D)=D+D+D+D+1. Другие порождающие матрицы также могут быть использованы.
0
1
0
1
Сверточный кодер 412а включает в себя шестисерийные соединенные элементы с 512а по 512f задержки, четыре сумматора с 514a по 514d по модулю 2 для порождающего полинома g(D) и четыре сумматора с 516а по 516d по модулю 2 для порождающего полинома g(D). Первоначально элементы с 512а по 512f задержки установлены в нуль. Биты данных предоставляются в первый элемент 512а задержки. Для каждого бита данных сумматор 514а суммирует входящий бит данных с битом от блока 512b задержки, сумматор 514b суммирует бит от сумматора 514а с битом от блока 512 с задержки, сумматор 514 с суммирует бит от сумматора 514b с битом от блока 512е задержки, и сумматор 514d суммирует бит от сумматора 514 с с битом от блока 512f задержки и предоставляет первый кодированный бит y. Для каждого бита данных сумматор 516а суммирует входящий бит данных с битом от блока 512а задержки, сумматор 516b суммирует бит от сумматора 516а с битом от блока 512b задержки, сумматор 516 с суммирует бит от сумматора 516b с битом от блока 516 с задержки, и сумматор 516d суммирует бит от сумматора 516 с с битом от блока 512f задержки и предоставляет второй кодированный бит y. Сумматоры с 514а по 514d и сумматоры с 516а по 516d выполняют операции суммирования по модулю 2.
Для IEEE 802.11 данные обрабатываются уровнем управления доступом к среде (MAC) как блоки данных протокола MAC (MPDU). Каждый MDPU обрабатывается протоколом сходимости физического уровня (PLPC) и помещается в блок данных протокола PLCP (PPDU). Каждый PPDU обрабатывается с помощью физического уровня и передается через беспроводной канал.
Фиг.6 показывает структуру 600 PPDU, задаваемую с помощью 802.11b/g. Для структуры 600 PPDU, PPDU 610 включает в себя преамбулу 620 PLCP, заголовок 640 PLCP и MDPU 660. MDPU 660 переносит данные для PPDU 610 и является переменным по длине. Преамбула 620 PLCP включает в себя поле 622 синхронизации (SYNC) PLCP и поле 624 ограничителя начального кадра (SFD). Поле 622 SYNC переносит фиксированную 128-битовую последовательность, которая может использоваться принимающей станцией для обнаружения сигнала и синхронизации. Поле 624 SFD переносит фиксированную 16-битовую последовательность, которая указывает начало заголовка PLCP.
Заголовок 640 PLCP включает в себя сигнальное поле 642, служебное поле 644, поле 646 длины и поле 648 циклической проверки избыточности (CRC). Сигнальное поле 642 указывает скорость передачи данных для MDPU и задается в единицах 100 Кбит/c. Например, значения сигнального поля 10 и 20 (десятичное число) указывают скорости передачи данных 1 и соответственно 2 Мбит/c. Служебное поле 644 резервируется для будущего использования, но значение служебного поля 0 означает соответствие с IEEE 802.11. Поле 646 длины указывает количество времени (в единицах микросекунд), необходимое для отправки MDPU 660. Поле 648 CRC переносит значение CRC, которое формируется на основе сигнального, служебного полей и поля длины. Значение CRC может использоваться принимающей станцией для определения, принят ли заголовок 640 PLCP правильно или с ошибкой.
Как показано на фиг.6, преамбула 620 PLCP и заголовок 640 PLCP отправляются при 1 Мбит/c, используя DBPSK. Непроизводительные издержки для преамбулы 620 PLCP равны 144 битам, непроизводительные издержки для заголовка 640 PLCP равны 48 и общие непроизводительные издержки для PPDU 610 равны 192 битам. 192 бита обрабатываются для формирования 192 символов модуляции BPSK, которые передаются в 192 интервалах символов. Каждый интервал символов имеет продолжительность 1 микросекунда (μs). MDPU 660 отсылается при скорости передачи данных, указываемой с помощью сигнального поля 642.
Фиг.7 показывает примерную структуру 700 PPDU, которая может использоваться для режима расширения дальности. Для структуры 700 PPDU, PPDU 710 включает в себя преамбулу 720 PLCP, поле 730 оценки канала (CHANEST), заголовок 740 PLCP и MDPU 760. MDPU 760 переносит данные для PPDU 710 и является переменным по длине. Преамбула 720 PLCP включает в себя поле 722 SYNC, которое переносит фиксированную 128-битовую последовательность. Поле 730 CHANEST переносит фиксированную битовую последовательность, которая может использоваться для оценки канала принимающей станцией. Фиксированная битовая последовательность для поля 730 CHANEST может быть последовательностью PN, которая формируется аналогичным образом как 128-битовая последовательность для преамбулы PLCP. Поле 730 CHANEST может иметь фиксированную длину (например, 32 бита для варианта осуществления, показанного на фиг.7) или может иметь конфигурируемую длину (например, от 0 до 64 битов). Длина поля 730 CHANEST может выбираться для предоставления принимающей станции достаточного времени для выполнения захвата частоты, оценки канала и так далее, предшествующее приему MPDU.
В варианте осуществления заголовок 740 PLCP включает в себя поле 742 скорости, поле 744 скорости обратной связи, поле 746 продолжительности, зарезервированное поле 748, поле 750 CRC и остаточное поле 752. Поле 742 скорости отображает скорость передачи данных, используемую для передачи данных в прямом направлении. Поле 744 скорости обратной связи отображает скорость передачи данных для использования для обратной связи, отправляемой в обратном направлении. Поле 746 продолжительности отображает продолжительность MPDU 760. Зарезервированное поле 748 резервируется для будущего использования. Поле 750 CRC переносит значение CRC, которое формируется на основе полей скорости, скорости обратной связи, продолжительности и зарезервированного поля. Остаточное поле 752 переносит K-1 остаточных битов (со значениями '0'), которые используются для сброса длины кодового ограничения K сверточного кодера, чтобы узнать состояние в конце заголовка 740 PLCP.
Таблица 3 показывает примерный вариант осуществления полей в заголовке 740 PLCP.
Для этого варианта осуществления поля скорости и скорости обратной связи заданы, как показано на таблице 3. Поле продолжительности задано в единицах 250 микросекунд (мкс), например '0000' обозначает 250 мкс и '1111' обозначает 4 мкс. Другие единицы, временные или по числу битов, могут также использоваться для поля продолжительности.
Таблица 3
<b>Поле</b>
<b>Число битов</b>
<b>Описание</b>
Скорость
2
'00'=250 Кбит/с; '01'=500 Кбит/с; '10'=1 Мбит/с; 'll'=зарезервированное
Скорость обратной связи
2
'00'=250 Кбит/с; '01'=500 Кбит/с; '10'=1 Мбит/с; 'll'=802.11n при 6 Мбит/с
Продолжительность
4
16 фиксированных продолжительностей в блоках из 250 микросекунд
Зарезервированное
2
Зарезервировано для будущего использования
CRC
8
Значение CRC на основе полей скорости, скорости обратной связи, продолжительности и зарезервированного поля
Остаточное
6
Нулевые биты
IEEE 802.11n является дополнением к 802.11, поддерживает более высокие скорости передачи данных и предлагается в данный момент.
Для варианта осуществления, показанного на фиг.7, преамбула 720 PLCP отсылается при 1 Мбит/c, используя DBPSK, поле 730 CHANEST отсылается при 1 Мбит/c, используя BPSK, и заголовок 740 PLCP отсылается при 250 Кбит/c, используя BPSK. 24 бита для заголовка 740 PLCP кодируются при скорости 1/4 для формирования 96 кодированных битов. Эти 96 битов преобразовываются в 96 символов модуляции BPSK, которые передаются в 96 интервалах символов. MDPU 760 отсылается при скорости передачи данных, указываемой с помощью поля 742 скорости.
Фиг.7 и таблица 3 показывают конкретный вариант осуществления заголовка 740 PLCP для режима расширения дальности. В общем PPDU 710 может включать в себя любое число полей для любого типа сигнализации и данных, каждое поле может включать в себя любое число битов и значения для каждого поля могут быть заданы различными способами. Например, преамбула 720 PLCP может также включать в себя 16-битовое поле SFD и может затем быть тем же самым, что и преамбула 620 на фиг.6. Как другой пример, поле 750 CRC может быть уменьшено до 4 битов и зарезервированное поле 748 может быть увеличено до 6 битов, для того, чтобы поддержать то же самое общее число битов для заголовка 740 PLCP.
В последующем описании PPDU 610 на фиг.6 упоминают как унаследованное PPDU и заголовок 640 PLCP упоминают как унаследованный заголовок PLCP. PPDU 710 на фиг.7 упоминается как новый PPDU и заголовок 740 PLCP упоминается как новый заголовок PLCP. Новая станция является станцией, которая поддерживает и 802.1lb/g и режим расширения дальности. Существующая станция является станцией, которая поддерживает 802.1lb/g, но не режим расширения дальности. Станция может являться точкой доступа или абонентским терминалом.
Новый PPDU поддерживает режим расширения дальности для новых станций без неблагоприятного влияния на деятельность существующих станций. Новый PPDU использует то же самое поле SYNC, которое может быть обнаружено и новой, и существующей станциями. Существующая станция обнаруживает поле SYNC в новом PPDU, но не обнаружит поле SFD и также откажет в проверке CRC. Существующая станция затем вернется к обнаружению беспроводного канала благодаря отказам SFD и CRC. Следовательно, существует необходимость создания вектора распределения сети (NAV) для существующей станция для обозначения, что эта станция не должна передавать по беспроводному каналу.
Новая станция обнаружит поле SYNC в новом PPDU и не обнаружит поле SFD. Отсутствие поля SFD может использоваться для проведения различия между существующим PPDU для 802.11b/g и новым PPDU для режима расширения диапазона. При обнаружении нового PPDU новая станция обработает остающуюся часть нового PPDU согласно структуре 700 PPDU на фиг.7. Обработка новой станцией для нового PPDU описывается ниже.
Режим расширения дальности может использоваться для различных применений, например, речь, видео, данные и так далее. Для речи кодер EVRC может использоваться как исходный кодер 220 на фиг.2 для кодирования речевых данных и формирования пакетов EVRC в повторяющиеся интервалы, например, один пакет EVRC каждые 20 миллисекунд (ms). Кодер EVRC может предоставлять пакеты EVRC при одной из нескольких поддерживаемых скоростей кодека.
Таблица 4 показывает новые размеры PPDU для пакетов EVRC при четырех различных скоростях кодека: 1, 2, 4 и 8 Кбит/c с пропущенным полем CHANEST. В этом случае служебные сигналы для нового PPDU включают в себя всего 224 символа или, иначе говоря, 128 символов для поля SYNC плюс 96 символов для нового заголовка PLCP. Пакеты EVRC содержат 24, 48, 96 и 192 бита данных для 1, 2, 4 и 8 Кбит/c соответственно. 24, 48, 96 и 192 бит данных являются FEC кодированными и преобразовываются в число символов, показанных в таблице 4. Продолжительность PPDU равна числу символов для служебных сигналов плюс число символов для полезной нагрузки. Так как каждый символ отсылается в 1 мкс, таблица 4 показывает продолжительность PPDU для четырех скоростей кодека и в единицах времени (мкс), и общего числа символов.
Таблица 5 показывает новые размеры PPDU для пакетов EVRC при четырех различных скоростях кодека 1, 2, 4 и 8 Кбит/c с полем CHANEST, содержащим 64 бита. В этом случае служебные сигналы для нового PPDU включают в себя всего 288 символа или 128 символов для поля SYNC плюс 64 символа для поля CHANEST плюс 96 символов для нового заголовка PLCP. Число символов на каждый пакет EVRC является тем же самым, как и в таблице 4. Продолжительность PPDU для четырех скоростей кодека увеличена на 64 мкс из-за поля CHANEST.
Фиг.8 показывает вариант осуществления принимающего процессора 260 в принимающей станции 250 на фиг.2. Принимающий процессор 260 включает в себя (1) принимающий процессор 820 DSSS, который выполняет спектральное сжатие и дифференциальную демодуляцию для 802.11b/g, (2) принимающий процессор 830 DSSS, который выполняет спектральное сжатие, когерентную демодуляцию и декодирование FEC для режима расширения дальности и (3) другие обрабатывающие блоки. Принимающий процессор 260 принимает поток входящих выборок (например, при скорости элементарных сигналов 11 Мcps) от каждого принимающего блока 254.
Блок 810 обнаружения сигнала (det) и достижения синхронизации обнаруживает 128-битовую последовательность в поле SYNC преамбулы PPDU и дополнительно определяет синхронизацию обнаруженной 128-битовой последовательности. Блок 810 может сжимать входящие выборки с помощью последовательности Баркера в каждом интервале элементарных сигналов и формировать сжатые символы при скорости элементарных сигналов. Блок 810 может затем корректировать сжатие символов с 128-битовой последовательностью для различных интервалов элементарных сигналов, вычислять энергию сигнала для каждого интервала элементарного сигнала и объявлять обнаружение сигнала, если энергия сигнала превышает заранее определенную пороговую величину. Синхронизация пика сигнала может использоваться как синхронизация принятого сигнала.
Блок 812 захвата частоты оценивает ошибку частоты во входящих выборках. Блок 812 может умножать сжатые символы на биты в фиксированной 128-битовой последовательности, используемой для поля SYNC, выполнять быстрое преобразование Фурье (FFT) над результирующими символами, вычислять энергию каждого поддиапазона на основе результатов вычислений FFT и оценивать частоту ошибки как поддиапазон с наибольшей энергией.
Блок 814 оценки канала оценивает характеристику беспроводного канала на основе входящих выборок для поля SYNC и поля CHANEST (если отослано). Блок 814 может извлекать оценку коэффициента усиления канала для каждого индекса элементарного сигнала последовательности Баркера и получать оценку импульсной характеристики с 11 ответвлениями для беспроводного канала. Блок 814 может умножать входящую выборку для каждого интервала элементарного сигнала каждого интервала символа на значение кода PN для этого интервала элементарного сигнала и на значение бита SYNC для этого интервала символа. Блок 814 может затем суммировать результирующие выборки для каждого из 11 индексов элементарных сигналов для последовательности Баркера для получения оценки коэффициента усиления канала для этого индекса элементарного сигнала. Энергия оценок коэффициента усиления канала для всех 11 индексов элементарного сигнала может быть вычислена и использоваться для конечного определения сигнала.
Принимающий процессор 820 DSSS обрабатывает принятый PPDU, если блок 810 указывает, что принятый PPDU является существующим PPDU. В пределах принимающего процессора 820 DSSS устройство 822 сжатия спектра/объединения выполняет сжатие спектра входящих выборок с помощью последовательности Баркера, объединяет сжатые символы для различных принимающих антенн и предоставляет обнаруженные символы. Устройство 824 обратного преобразования проводит обратное преобразование обнаруженных символов на основе схемы модуляции (например, BPSK или QPSK), используемой для передачи. Дифференциальный декодер 826 выполняет дифференциальное декодирование над выводом от устройства 824 обратного преобразования символов и предоставляет биты вывода, которые являются оценками битов данных, отсылаемых с помощью передающей станции 210. В общем, обработка принимающим процессором 820 DSSS является комплиментарной к обработке передающим процессором 310 DSSS в передающей станции 210. Фиг.8 показывает примерную схему принимающего процессора 820 DSSS, который может включать в себя другие обрабатывающие блоки, не показанные на фиг.8 для простоты.
Принимающий процессор 830 DSSS обрабатывает принятый PPDU, если блок 810 указывает, что принятый PPDU является новым PPDU. В пределах принимающего процессора 830 фильтр 832 фильтрует входящие выборки для удаления шума вне диапазона и помех. Фильтр 832 может также делать повторную выборку, чтобы компенсировать сдвиг синхронизации по принятому PPDU и/или преобразование частоты выборки от частоты выборки до скорости передачи элементарных сигналов. Блок 834 корректировки частоты удаляет смещение частоты в выборках от фильтра 832 с помощью умножения этих выборок на вектор, вращающийся на частоте смещения. Многоотводный приемник/устройство 836 сжатия спектра умножает выборки от блока 834 на оценки коэффициента усиления канала, выполняет сжатие с помощью последовательности Баркера, суммирует результаты сжатия для всех R антенн и предоставляет обнаруженные символы. Оценки коэффициента усиления канала могут извлекаться, прежде основанные на поле SYNC и, возможно, поле CHANEST принятого PPDU и могут использоваться для всего принятого PPDU. В этом случае многоотводный приемник 839 может не отслеживать беспроводной канал по принятому PPDU. Когерентный демодулятор 838 (Demod) удаляет фазовую ошибку в обнаруженных символах благодаря остаточной ошибке по частоте и предоставляет демодулированные символы, которые являются оценками символов модуляции, отсылаемых передающей станцией 210. Когерентный демодулятор 838 может определять опорную фазу для каждого обнаруженного символа, сравнивать фазу обнаруженного символа по отношению к этой опорной фазе и извлекать демодулированный символ для обнаруженного символа на основе сравнения фаз. Дифференциальный декодер 840 выполняет дифференциальное декодирование над демодулируемыми символами от когерентного демодулятора 838 и предоставляет символы вывода. Обратный перемежитель 840 обратно перемежает символы вывода образом, комплиментарным перемежению, выполняемому перемежителем 416 на фиг.4. Декодер 842 FEC декодирует обратно перемеженные символы способом, комплиментарным кодированию, выполняемому кодером 412 FEC на фиг.4 и предоставляет выходные данные.
Мультиплексор 850 принимает выходные данные от принимающих процессоров 820 и 830 DSSS, предоставляет выходные данные от принимающих процессоров 820 DSSS, если принятый PPDU является существующим PPDU и предоставляет выходные данные от принимающего процессора 830 DSSS, если принятый PPDU является новым PPDU.
Фиг.8 показывает конкретный вариант осуществления принимающего процессора 260 для 802.1lb/g и режима расширения дальности. Принимающий процессор 260 также может реализовываться другими схемами, и это находится в пределах объема изобретения.
Методики передачи и приема данных, описанные в этом документе, могут реализовываться различными средствами. Например, эти методики могут реализовываться в аппаратном обеспечении, программном обеспечении либо их сочетании. Для аппаратной реализации обрабатывающие блоки, используемые для обработки данных для передачи в передающей станции (например, передающие процессоры 310 и 410 DSSS на фиг.4), могут быть реализованы в одной или более специализированных интегральных схемах (ASIC), цифровых процессорах сигналов (DSP), устройствах цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых пользователем вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных блоках, спроектированных для выполнения описанных здесь функций, или их сочетания. Обрабатывающие блоки, используемые для приема данных в принимающей станции (например, принимающие процессоры 820 и 830 DSSS на фиг.8), могут быть также реализованы в одной или более ASIC, DSP, процессорах, электронных устройствах и так далее. Процессоры в каждой станции могут совместно использовать блоки аппаратного обеспечения.
Для программной реализации методики передачи и приема данных могут реализовываться с помощью модулей (например, процедур, функций и так далее), которые выполняют описанные здесь функции. Программные коды могут сохраняться в блоке памяти (например, блоки 242 и 282 памяти на фиг.2) и исполняться процессором (например, контроллерами 240 и 280). Блок памяти может быть реализован в процессоре или являться внешним к процессору.
Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставляется, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники, создавать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в этих вариантах осуществления станут легко очевидны специалистам в данной области техники и общие принципы, определенные в данном документе, могут использоваться в других вариантах осуществления без отделения от духа или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не подразумевается ограничивать вариантами осуществления, показанными в данном документе, но должно быть согласовано с самым широким объемом, соответствующим принципам и новым признакам, раскрытым в данном документе.