СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КАДРОВ УПРАВЛЕНИЯ В 802.11ah
METHOD OF IMPROVING EFFECTIVENESS OF CONTROLS IN 802,11AH

Область техники, к которой относится изобретение
Описанные здесь варианты осуществления изобретения в общем относятся к области беспроводной связи. Более конкретно, варианты осуществления изобретения касаются кадров управления для пакетов, переданных между беспроводными устройствами передачи и устройствами приема.
Уровень техники
Определения - (а) Беспроводная среда (WM): Среда, использованная для реализации передачи протокольных блоков (PDU) данных между равноправными субъектами физического уровня (PHY) беспроводной локальной вычислительной сети (LAN); (б) Станция (STA): Любое устройство, которое содержит IEEE 802.11-совместимый интерфейс управления (MAC) доступом к среде передачи данных и физического уровня (PHY) для беспроводной среды; (в) Точка доступа (АР): Любой субъект, который обладает функциональностью станции (STA) и обеспечивает доступ к сервисам распределения через беспроводную среду для связанных STA; и (г) Маячковый кадр: Маячковый кадр является одним из управляющих кадров в WLAN на основе IEEE 802.11. Он содержит всю информацию о сети. Маячковые кадры передают периодически с целью информирования о наличии беспроводной LAN сети. Маячковые кадры передают с помощью Точки доступа (АР) в инфраструктуре базового набора услуг (BSS). В сети независимого BSS (IBSS) выработка маячковых кадров распределена между станциями. Например, маячковый кадр может содержать MAC заголовок, основную часть кадра и FCS и содержать поля, включающие в себя поле метки времени, поле интервала маячкового кадра, которое представляет собой временной интервал между передачами маячкового кадра, и поле информации о возможностях, которое может содержать 16 бит и содержать информацию о возможностях устройства/сети.
Набор спецификаций IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) 802.11ah, определенный в наборе спецификаций для TGah, 802.11-11/1137r12 (https://mentor.ieee.org/802.11/dcn/11/11-11-1137-12-00ah-specification-framework-for-tgah.docx), определяет кадр управления, называемый подтверждением (TACK) обучения, который является вариантом ACK кадра. Когда устройство передачи в первый раз передает один или более сопряженных кадров данных на устройство приема, устройство приема возвращает устройству передачи TACK кадр, который содержит информацию о приспособлении, измеренную устройством приема по кадру (кадрам) данных. Это делают для согласования различных параметров сигнала устройства приема и устройства передачи.
TACK кадр содержит поле маячковой последовательности, поле частичной метки времени и поле следующего TWT (TWT: целевое время активации). Этот кадр управления посылает АР с целью подтверждения получения кадра данных и одновременно посланной необходимой информации по обновлению STA. Другие кадры управления, такие как STACK и ВАТ, также содержат информацию, аналогичную информации TACK кадра.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид, показывающий вариант осуществления типовой беспроводной сети, содержащей несколько устройств связи, в том числе несколько неподвижных или мобильных устройств связи по различным аспектам и принципам настоящего изобретения;
фиг. 2 - вид, показывающий вариант осуществления устройства для выработки и передачи основанной на мультиплексировании (OFDM) с ортогональным частотным разделением в беспроводной сети по различным аспектам и принципам настоящего изобретения;
фиг. 3А - вид, показывающий вариант осуществления кадра управления, называемого TACK кадром, по различным аспектам и принципам настоящего изобретения;
фиг. 3В - вид, показывающий альтернативный вариант осуществления TACK кадра по различным аспектам и принципам настоящего изобретения;
фиг. 4А - вид, показывающий вариант осуществления поля кадра управления в TACK кадре по различным аспектам и принципам настоящего изобретения;
фиг. 4В - вид, показывающий альтернативный вариант осуществления поля кадра управления в TACK кадре по различным аспектам и принципам настоящего изобретения;
фиг. 5 - вид, показывающий вариант осуществления STACK кадра по различным аспектам и принципам настоящего изобретения;
фиг. 6 - вид, показывающий вариант осуществления ВАТ кадра по различным аспектам и принципам настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Далее приведено подробное описание новых вариантов осуществления изобретения, изображенных на приложенных чертежах. Тем не менее, количество предложенных деталей не предназначено для ограничения предусмотренных вариаций описанных вариантов осуществления изобретения; наоборот, формула изобретения и подробное описание должны покрывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, находящиеся в пределах объема и идеи настоящего изобретения, которые определенных приложенной формулой изобретения. Приведенное ниже подробное описание направлено на объяснение таких вариантов осуществления изобретения специалисту в рассматриваемой области.
Здесь описаны варианты осуществления изобретения, позволяющие STA, которая не установила расписание целевого времени активации (TWT) с АР, использовать кадр управления без возникновения дополнительных затрат для поля Следующее TWT, что делают для определения изменений АР или для синхронизации с функцией синхронизации времени АР без получения маячка. В одном варианте осуществления изобретения способ может включать в себя использование одного бита в поле управления (FC) кадра управления с целью указания наличия поля Следующее TWT, при этом поле Следующее TWT необязательно присутствует в кадре управления, причем поле Следующее TWT содержит значение следующего целевого времени активации для заданного получателя кадра управления.
Описанные здесь схемы, модули, устройства и интерфейсы могут осуществлять функции, которые могут быть реализованы с помощью аппаратного обеспечения и/или кода. Аппаратное обеспечение и/или код могут включать в себя программное обеспечение, аппаратнореализованное программное обеспечение, микрокод, процессоры, машины состояний, наборы микросхем или их комбинации, предназначенные для осуществления указанной функциональности.

Варианты осуществления изобретения могут облегчать беспроводную связь. Некоторые варианты осуществления изобретения могут объединять беспроводную связь малой мощности, например, Bluetooth, беспроводные вычислительные сети (WLAN), беспроводные городские вычислительные сети (WMAN), беспроводные персональные сети (WPAN), сети сотовой связи, Институт (IEEE) инженеров по электротехнике и электронике IEEE 802.11-2007, Стандарт IEEE для информационных технологий - Телекоммуникации и обмен информацией между системами - Локальные сети и сети масштаба города - Конкретные требования - Часть 11: Спецификации Управление (MAC) доступом к среде передачи данных беспроводной локальной сети и физический уровень (PHY) (http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.11-2007.pdf), связь в сетях, системы обмена сообщениями и смарт-устройства для облегчения взаимодействия таких устройств. Более того, некоторые беспроводные варианты осуществления изобретения могут содержать одну антенну, а другие варианты осуществления изобретения могут использовать несколько антенн.
В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения предложен способ, касающийся беспроводной связи, например, на основе спецификации IEEE 802.11 и позволяющий STA, которая не установила расписание целевого времени активации (TWT) с АР, использовать кадр управления без возникновения дополнительных затрат. Этот способ может, например, включать в себя использование одного бита в поле управления (FC) кадра управления с целью указания наличия поля Следующее TWT, при этом поле Следующее TWT необязательно присутствует в кадре управления, причем поле Следующее TWT содержит значение следующего целевого времени активации для заданного получателя кадра управления.
Кадр управления в различных вариантах осуществления изобретения может содержать, например, TACK кадр, STACK кадр, ВАТ кадр или любой другой кадр, который может быть определен и включен в состав спецификации 802.11 в будущем. Поле S1G расширение управления может содержаться в поле управления (FC) кадра управления с целью указания, когда кадр управления является, например, TACK кадром, STACK кадром, ВАТ кадром или любым другим кадром. В некоторых вариантах осуществления изобретения поле S1G расширение управления может содержать два (2) бита.
На фиг. 1 показан некоторый вариант осуществления системы 1000 беспроводной связи по различным аспектам и принципам настоящего изобретения. Система 1000 беспроводной связи содержит устройство 1010 связи, которое проводным или беспроводным образом соединено с сетью 1005. Устройство 1010 связи может беспроводным образом взаимодействовать с несколькими устройствами 1030, 1050 и 1055 связи через сеть 1005. Устройства 1010, 1030, 1050 и 1055 связи могут представлять собой датчики, станции, точки доступа, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, компьютеры, переносные компьютеры, ноутбуки, мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (PDA) или другие устройства, способные взаимодействовать беспроводным образом. Таким образом, устройства 1010, 1030, 1050 и 1055 связи могут быть как мобильными, так и неподвижными. Например, устройство 1010 связи может содержать измерительную подстанцию для измерения потребления воды в окрестности домов. Каждый дом в окрестности может содержать устройство связи, такое как устройство 1030 связи, и устройство 1030 связи может быть объединено с измерителем использования воды или соединено с указанным измерителем. Периодически устройство 1030 связи может инициировать связь с измерительной подстанцией с целью передачи данных, касающихся использования воды. Более того, измерительная станция или другое устройство связи может периодически инициировать взаимодействие с устройством 1030 связи, например, для обновления аппаратнореализованного программного обеспечения устройства 1030 связи. В других вариантах осуществления изобретения устройство 1030 связи может только отвечать на передачу информации или может не содержать схему, которая инициирует передачу информации.
В других вариантах осуществления изобретения устройство 1010 связи может облегчать выгрузку данных. Например, устройства связи, которые представляют собой датчики малой мощности, могут содержать схему выгрузки данных, например, для передачи информации по Wi-Fi, с помощью другого устройства связи, сети сотовой связи или подобного с целью уменьшения потребленияе электроэнергии, расходуемой при ожидании доступа, например, к измерительной станции и/или увеличения доступности полосы пропускания. Устройства связи, которые принимают данные от датчиков, такие как измерительные станции, могут содержать схему выгрузки данных, например, для передачи информации по Wi-Fi, с помощью другого устройства связи, сети сотовой связи или подобного с целью уменьшения перегрузки сети 1005. Следует понимать, что приведенный здесь пример является только иллюстрацией и специалист в рассматриваемой области способен предложить другие примеры и системы на основе приведенного здесь описания.
Сеть 1005 может представлять собой объединение некоторого количества сетей. Например, сеть 1005 может быть соединена с широкомасштабной сетью, такой как интернет или интранет, и может объединять локальные устройства проводным или беспроводным образом с помощью одного или нескольких концентраторов, маршрутизаторов или коммутаторов. В настоящем варианте осуществления настоящего изобретения сеть 1005 соединяет с целью взаимодействия устройства 1010, 1030, 1050 и 1055 связи.
Устройства 1010 и 1030 связи содержат соответственно память 1011 и 1031 и схему 1018 и 1038 подуровня управления (MAC) доступом к среде. Память 1011, 1031, такая как динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM), может хранить кадры, вводные части и структуры 1014 и 1034 вводных частей или их позиции. Кадры (также называются протокольные блоки (MPDU) данных MAC уровня) и структуры 1014 и 1034 вводных частей могут устанавливать и поддерживать синхронизированную передачу данных между устройством передачи и устройством приема. Структуры 1014 и 1034 вводных частей также могут устанавливать формат и скорость передачи данных. В частности, вводные части, выработанные или определенные на основе структур 1014 и 1034 вводных частей, могут обучать, например, антенные системы 1024 и 1044 передавать данные друг другу, устанавливать схему модуляции и кодирования передачи данных, полосу или полосы пропускания для передачи данных, длину вектора передачи (ТХ вектор), применение формирования диаграммы направленности и подобное.
Схема 1018, 1038 MAC подуровня может вырабатывать кадры и блоки (PPDU) данных физического уровня. Более конкретно, формирователи 1012 и 1032 кадров могут вырабатывать кадры и формирователи 103 и 1033 блоков данных могут вырабатывать PPDU. Формирователи 1013 и 1033 блоков данных могут вырабатывать PPDU путем подготовки полезной нагрузки, которая содержит кадры, выработанные формирователями 1012 и 1032 кадров. В настоящем варианте осуществления изобретения формирователи 103 и 1033 блоков данных могут объединять кадры с вводными частями на основе соответственно структур 1014 и 1034 вводных частей с целью приставления спереди к полезной нагрузке для передачи по одному или более радиочастотным каналам. Функция формирователя блоков данных, такого как формирователь 1013 или 1033 блоков данных, состоит в том, чтобы собрать группы битов в кодовые слова или символы, которые образуют вводные части, а также полезную нагрузку, так что символы могут быть преобразованы в сигналы для передачи соответственно с помощью антенных систем 1024 и 1044.
Каждый формирователь 1013, 1033 блоков данных может подавать структуры 1014, 1034 вводных частей, в том числе участки 1015, 1035 сигнальных полей, и хранить вводные части, выработанные на основе структур 1014, 1034 вводных частей, в памяти 1011, 1031 в то время как вырабатывают вводные части и/или после выработки вводных частей. В настоящем варианте осуществления изобретения структуры 1014, 1034 вводных частей содержат одно короткое обучающее поле (STF) и одно длинное обучающее поле (LTF) до сигнальных полей 1015, 1035 и данных полезной нагрузки. STF и LTF могут обучать антенные системы 1022 и 1042 передавать данные друг другу путем осуществления измерений, касающихся передач данных, таких как измерения, касающиеся относительной частоты, амплитуды и изменений фаз для квадратурных сигналов. В частности, STF может быть использовано для определения пакетов, автоматического управления усилением и приблизительной оценки частоты. LTF может быть использовано для оценки канала, выбора времени и тонкой оценки частоты для пространственного канала.
В некоторых вариантах осуществления изобретения сигнальные поля 1015, 1035 предоставляют информацию, касающуюся параметров физического уровня для установления беспроводной связи для блока данных. Такие параметры физического уровня могут включать в себя параметры, представляющие схему (MCS) модуляции и кодирования, полосу пропускания, длину, формирование диаграммы направленности, пространственно-временное блочное кодирование (STBC), кодирование, агрегацию, короткий защитный интервал (Short GI), циклический контроль (CRC) избыточности и концовку. CRC поле может содержать четырехбитовую последовательность циклического контроля избыточности, обеспечивающую расстояние Хэмминга, равное единице или двойке.
Каждое из устройств 1010, 1030, 1050 и 1055 связи может содержать приемо-передатчик (RX/TX), такой как приемо-передатчики 1020 и 1040 (RX/TX). Каждый из приемо-передатчиков 1020, 1040 содержит радиочастотное устройство передачи и радиочастотное устройство приема. Каждый радиочастотное устройство передачи внедряет цифровые данные в радиочастоту для передачи данных с помощью электромагнитных волн. Радиочастотное устройство приема получает электромагнитную энергию на радиочастоте и извлекает оттуда цифровые данные. На фиг. 1 может быть показано некоторое количество различных вариантов осуществления изобретения, в том числе система (MIMO) многоканальный вход - многоканальный выход, например, с четырьмя пространственными потоками, и могут быть показаны вырожденные системы, в которых одно или более устройств 1010, 1030, 1050 и 1055 связи содержат устройство приема и/или устройство передачи с одной антенной, содержащие систему (SISO) одноканальный вход - одноканальный выход, систему (SIMO) одноканальный вход - многоканальный выход, и систему (MISO) многоканальный вход - одноканальный выход. Система 1000 беспроводной связи с фиг. 1 нужна для того, чтобы представить систему 802.11ah Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Аналогично, устройства 1010, 1030, 1050 и 1055 связи нужны для того, чтобы представить устройства IEEE 802.11ah.
Во многих вариантах осуществления изобретения в приемо-передатчиках 1020 и 1040 реализовано мультиплексирование (OFDM) с ортогональным частотным разделением. OFDM является способом кодирования цифровых данных в частоты нескольких несущих. OFDM является схемой мультиплексирования с ортогональным частотным разделением, используемой как способ цифровой модуляции с несколькими несущими. Большое количество близко расположенных ортогональных сигналов поднесущих используют для перемещения данных. Данные разделяют на несколько параллельных потоков данных или каналов, по одному для каждой поднесущей. Каждая поднесущая модулируется с помощью схемы модуляции с малой символьной скоростью, поддерживая общие скорости передачи данных, аналогичные обычным схемам модуляции с единственной несущей в той же полосе пропускания.
OFDM система использует для функций несколько несущих или «тонов», в том числе данных, пилотных, защитных и обнуляющих. Тоны данных используют для передачи информации между устройством передачи и устройством приема через один из каналов. Пилотные тоны используют для поддержания каналов, и они могут обеспечивать информацию о времени/частоте и отслеживании канала. Защитные тоны могут быть вставлены между символами, такими как, например, STF и LTF символы, во время передачи для исключения межсимвольных помех (ISI), которые могут быть вызваны искажением, обусловленным многолучевым распространением. Эти защитные тоны также помогают сигналу соответствовать спектральной маске. Приведение постоянного компонента (DC) к нулю может быть использовано для упрощения конструкций устройства приема прямого преобразования.
В одном варианте осуществления изобретения устройство 1010 связи при желании содержит устройство 1022 цифрового формирования (DBF) диаграммы направленности, что показано пунктирными линиями. DBF 1022 преобразует информационные сигналы в сигналы, которые будут применять к элементам антенной системы 1024. Антенная система 1024 представляет собой систему обособленных, отдельно приводимых в действие антенных элементов. Сигналы, применяемые к элементам антенной системы 1024, приводят к тому, что антенная система 1024 излучает от одного до четырех пространственных каналов. Каждый таким образом сформированный пространственный канал может перемещать информацию одному или более устройствам 1030, 1050 и 1055 связи. Аналогично, устройство 1030 связи содержит приемо-передатчик 1040 для приема сигналов от устройства 1010 связи и передачи сигналов на устройство 1010 связи. Приемо-передатчик 1040 может содержать антенную систему 1044 и необязательно DBF 1042. Параллельно с цифровым формированием диаграммы направленности приемопередатчик 1040 способен взаимодействовать с IEEE 802.11ah устройствами.
На фиг. 2 показан вариант осуществления устройства для передачи, основанной на мультиплексировании (OFDM) с ортогональным частотным разделением, в беспроводной сети по различным аспектам и принципам настоящего изобретения. Это устройство содержит приемо-передатчик 200, соединенный со схемой 201 подуровня управления (MAC) доступом к среде. Схема 201 MAC подуровня может вырабатывать протокольные блоки (PPDU) данных физического уровня для передачи через приемо-передатчик 200.
Схема 201 MAC подуровня может содержать аппаратное обеспечение и/или код для реализации функциональности уровня канала данных, в том числе выработки протокольных блоков (MPDU) данных MAC уровня из сервисных блоков (MSDU) данных MAC подуровня путем включения MSDU в кадры через формирователь 202 кадров. Например, формирователь кадров может вырабатывать кадр, содержащий поле типа, которое определяет, является ли кадр кадром управления, управляющим кадром или кадром данных, и поле подтипа для определения функции кадра. Кадр управления может содержать кадр Готов-К-Передаче или Готов-К-Приему. Управляющий кадр может содержать следующие типы кадров: маячковый, ответ на зондирование, ответ соединения и повторный ответ соединения. Управляющий кадр может содержать одно или более определяющее биты поле, в том числе поле информации о возможностях, и один или более определяющий биты информационный элемент, в том числе расширенное поле возможностей (которое расширяет поле информации о возможностях). Поле длительности, которое следует за полем управления первого кадра, определяет длительность этой передачи. А кадр типа данных предназначен для передачи данных. Поле адреса может следовать за полем длительности, и оно определяет адрес заданного устройства приема или устройств приема для передачи.
Схема 201 MAC подуровня также может содержать формирователь 203 блоков данных. Формирователь 203 блоков данных может определять вводную часть на основе структуры вводной части, такой как структуры 1014 и 1034 вводных частей, показанные на фиг. 1, что нужно для подготовки MPDU с целью выработки PPDU. Во многих вариантах осуществления изобретения формирователь 203 блоков данных может выбирать из памяти вводную часть, такую как вводная часть по умолчанию для передачи кадров данных, передач кадров управления или передач управления. В некоторых вариантах осуществления изобретения формирователь 203 блоков данных может создавать вводную часть на основе заданного по умолчанию набора значений для вводной части, принятой от другого устройства связи. Например, станция сбора данных, совместимая с IEEE 802.11ah для кадра, может периодически получать данные от датчиков малой мощности, в которые встроены совместимые с IEEE 802.11ah устройства беспроводной связи. Датчики могут входить в режим малой мощности на некоторый период времени, периодически приводиться в действие для сбора данных и периодически связываться со станцией сбора данных для передачи данных, собранных датчиком. В некоторых вариантах осуществления изобретения датчик может автоматически инициировать связь со станцией сбора данных, передавать данные, указывающие возможности передачи данных, и начинать передачу данных на станцию сбора данных в ответ на CTS или подобное. В других вариантах осуществления изобретения датчик может передавать данные на станцию сбора данных (или точку доступа) в ответ на инициирование связи, осуществленное станцией сбора данных (или точкой доступа).
Во многих вариантах осуществления изобретения формирователь 203 блоков данных может создать вводную часть с полем 11ah-SIG, содержащим поле длины, длинной 16 бит, при этом первым расположен наименее значимый бит (LSB). Поле длины может содержать длину вектора (TXVECTOR) передачи. В других вариантах осуществления изобретения формирователь 203 блоков данных может создать вводную часть с полем 11ah-SIG, содержащим бит кодирования для выбора контроля (LDPC) четности с низкой плотностью и содержащим дополнительный бит кодирования для предложения неопределенности длительности LDPC. Формирователь 203 блоков данных может создать вводную часть с полем 11ah-SIG, содержащим бит для передачи формирования диаграммы направленности (TxBF). Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения могут устанавливать TxBF бит равным логической единице для указания того, что передача должна быть осуществлена с формированием диаграммы направленности для пакетов данных для устройств связи, которые обладают способностями формирования диаграммы направленности, и могут устанавливать TxBF бит равным логическому нулю для указания того, что передача не должна быть осуществлена с формированием диаграммы направленности, например, для кадров механизма защиты.
Приемо-передатчик 200 содержит устройство 204 приема и устройство 206 передачи. Устройство 206 передачи может содержать одно или более устройств 208 кодирования, устройство 210 модуляции, OFDM 212 и DBF 214. В устройстве 208 кодирования устройства 206 передачи принимают данные, предназначенные для передачи от схемы 202 MAC подуровня. Схема 202 MAC подуровня может представлять данные приемо-передатчика 200 в блоках или символах, таких как байты данных. Устройство 208 кодирования может кодировать данные с использованием любого одного из некоторого количества известных алгоритмов или алгоритмов, которые должны быть разработаны. Кодирование может быть выполнено для достижения одной или более из множества различных целей. Например, кодирование может быть выполнено для уменьшения среднего количества битов, которые должны быть посланы для передачи каждого символа передаваемой информации. Кодирование может быть выполнено для уменьшения вероятности ошибки при распознавании символов в устройстве приема. Таким образом, устройство кодирования привносит избыточность в поток данных. Добавление избыточности увеличивает полосу пропускания канала, требуемую для передачи информации, но приводит к меньшему количеству ошибок и позволяет передавать сигнал при меньшей мощности. Кодирование также может включать в себя шифрование для обеспечения безопасности.
В настоящем варианте осуществления изобретения устройство 208 кодирования может реализовывать пространственно-временное блочное кодирование (STBC) и двоичное сверточное кодирование (ВСС) или кодирование (LDPC) с низкой плотностью контроля четности, а также другие варианты кодирования.
В устройстве 210 модуляции устройства 206 передачи получают данные от устройства 208 кодирования. Цель устройства 210 модуляции состоит в преобразовании каждого блока двоичных данных, полученных от устройства 208 кодирования, в уникальную непрерывную во времени волну, которая может быть передана антенной после преобразования с повышением частоты и усиления. В устройстве 210 модуляции преобразуют полученные блоки данных в синусоиду выбранной частоты. Более конкретно, устройство 210 модуляции отображает блоки данных в соответствующий набор дискретных амплитуд синусоиды или набор дискретных фаз синусоиды или набор сдвигов дискретных частот относительно частоты синусоиды. Выход устройства 210 модуляции представляет собой полосовой сигнал.
Приемо-передатчик 200 также может содержать диплексеры 216, соединенные с антенной системой 218. Таким образом, в этом варианте осуществления изобретения одну антенную систему используют как для передачи, так и для приема. При передаче сигнал проходит через диплексеры 216 и приводит в действие антенну с помощью несущего информацию, преобразованного с повышением частоты сигнала х. Во время передачи диплексеры 216 предотвращают попадание передаваемых сигналов в устройство 204 приема. При получении несущие информацию сигналы, принятые антенной системой, проходят через диплексеры 216 с целью перемещения сигнала от антенной системы до устройства 204 приема. Далее диплексеры 216 предотвращают попадание принятых сигналов в устройство 206 передачи. Таким образом, диплексеры 216 работают как коммутаторы для попеременного соединения элементов антенной системы с устройством 204 приема и устройством 206 передачи.
Антенная система 218 излучает несущие информацию сигналы в изменяющееся во времени, пространственное распределение электромагнитной энергии, которая может быть принята антенной устройства приема. Далее устройство приема может извлечь из принятого сигнала информацию. Система антенных элементов может выработать множество пространственных каналов, которыми можно управлять с целью оптимизации производительности системы. Соответственно, множество пространственных каналов в диаграмме направленности в приемной антенне может быть разделено на разные пространственные каналы. Таким образом, диаграмма направленности антенной системы 218 может быть высокоизбирательной. Антенная система 218 может быть реализована с использованием технологии металлизации для печатных плат. Кандидатами на антенную систему 218 могут быть, например, узкополосные линии, полосковые линии и прямоугольные микрополосковые антенны.
Приемо-передатчик 200 может содержать устройство 204 приема для приема, демодуляции и декодирования несущих информацию сигналов. Устройство 204 приема может содержать одно или более из следующих устройств: DBF 220, OFDM 222, устройство 224 демодуляции и устройство 226 декодирования. Принятые сигналы подают от антенных элементов 218 на устройство 220 цифрового формирования диаграммы направленности (DBF). В DBF 220 преобразуют N антенных сигналов в L информационных сигналов.
Выход DBF 220 подают на OFDM 222. В OFDM 222 извлекают информационные сигналы из нескольких поднесущих, на которые модулированы несущие информацию сигналы.
В устройстве 224 демодуляции демодулируют принятый сигнал. Демодуляция представляет собой процесс извлечения информации из принятого сигнала с целью выработки прошедшего демодуляцию информационного сигнала. Способ демодуляции зависит от способа, с помощью которого информацию модулировали в принятый сигнал несущей. Таким образом, например, если модуляция представляет собой BPSK, демодуляция включает в себя определение фазы для преобразования информации о фазе в двоичную последовательность. Демодуляция подает на устройство декодирования последовательность битов информации. Устройство 226 декодирования декодирует принятые от устройства 224 демодуляции данные и передает декодированную информацию, MPDU, на схему 202 MAC подуровня.
Специалисты в рассматриваемой области поймут, что приемо-передатчик может содержать большое количество дополнительных функций, которые не показаны на фиг. 2, и что устройство 204 приема и устройство 206 передачи могут быть отдельными устройствами, а не быть объединены в один приемо-передатчик. Например, варианты осуществления приемо-передатчика могут содержать динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM), генератор опорной частоты, схему фильтрации, схему синхронизации, возможно каскады многократного преобразования частоты и каскады многократного усиления и так далее. Более того, некоторые из функций, показанных на фиг. 2, могут быть объединены. Например, цифровое формирование диаграммы направленности может быть объединено с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением.
На фиг. 3А, 3В показаны иллюстративные варианты осуществления кадра управления, называемого TACK кадром, по различным аспектам и принципам настоящего изобретения. TACK кадр является кадром управления, предложенным в спецификации 802.11ah, и он является вариантом АСК кадра, который содержит поле маячковой последовательности, поле частичной метки времени и поле Следующего TWT.
Различные поля, присутствующие в ΤACK кадре, перечислены далее: (a) RA поле (6 октетов) содержит адрес заданного получателя кадра; (б) ТА поле (6 октетов) содержит адрес устройства передачи кадра; (в) поле маячковой последовательности (1 октет) содержит значение поля последовательности изменения из самого последнего переданного маячка; (г) поле частичной метки времени (5 октетов) содержит наименее значимые пять октетов значения таймера передаваемой функции (TSF) времени синхронизации STA во время, когда символ данных, содержащий первый бит частичной метки времени, передают на PHY плюс передаваемые задержки STA через локальный PHY от интерфейса MAC-PHY интерфейса с WM; и (д) поле Следующее TWT (6 октетов) содержит значение Следующего TWT для заданного получателя кадра, выдаваемое в виде наименьших шести байтов времени TSF для Следующего TWT. Значение 0 в поле Следующее TWT означает, что кадр не содержит значения Следующего TWT. Дополнительно, TACK кадр содержит поле управления (FC) кадром (2 октета), которое содержит управляющую информацию, используемую для определения типа 802.11 MAC кадра и предоставления информации, необходимой для следующих полей для понимания, как обрабатывать MAC кадр, и поле контрольной последовательности (FCS) кадра (4 октета), которое используют для проверки, произошли или нет ошибки в кадре во время передачи.
Поле Следующее TWT используют для STA, которая установила расписание TWT с АР, и это поле может быть не нужно STA, которая не установила расписание TWT. STA, которая не использует TWT, может хотеть получить доступ к информации маячковой последовательности для определения, произошли ли изменения в АР или для синхронизации с TSF АР без приема маячка. Поле Следующее TWT имеет длину 6 октетов и может увеличивать дополнительные затраты, если управляющий пакет фиг. 3A используют для STA, которая не установила TWT.
В некотором варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 3B, наличие кадра Следующее TWT может быть сделано необязательным. В таких вариантах осуществления изобретения STA, которая не установила расписание TWT с АР, может использовать TACK кадр без дополнительных затрат 6 октетов, вызванных кадром Следующее TWT, для узнавания изменений АР или синхронизации с TSF АР без приема маячка. В различных вариантах осуществления изобретения наличие (или отсутствие) кадра Следующее TWT можно указать с использованием бита в FC поле TACK кадра.
На фиг. 4А показано типовое FC поле по различным аспектам и принципам настоящего изобретения. FC поле может содержать такую информацию, как, например, (а) версия протокола (2 бита); (б) тип и подтип (2 и 4 бита соответственно); (в) указание полосы пропускания (3 бита); (г) указание динамичности (1 бит); (д) управление электропитанием (1 бит); (е) больше данных (1 бит); (ж) защитный кадр (1 бит); и (з) порядок (1 бит). Подполе тип и подтип используют для определения функции кадра.
На фиг. 4В показано альтернативное FC поле по различным аспектам и принципам настоящего изобретения. Альтернативное FC поле, которое может содержать такую информацию, как, например, версия протокола (2 бита), тип и подтип (2 и 4 бита соответственно), указание полосы пропускания (3 бита), указание динамичности (1 бит), наличие Следующего TWT (1 бит), больше данных (1 бит), S1G расширение управления (2 бит).
В некоторых вариантах осуществления изобретения поле S1G расширение управления может быть использовано для указания S1G кадров управления в соответствии со схемой, показанной в приведенной ниже таблице 1.
На фиг. 5 показан вариант осуществления STACK кадра управления, а на фиг. 6 показан вариант осуществления ВАТ кадра управления по различным аспектам и принципам настоящего изобретения. Как ясно из фиг. 5 и 6, STACK и ВАТ кадры управления содержат информацию, аналогичную ТАСК кадру управления. Фактически модифицированное FC поле, показанное на фиг. 4В, может быть использовано для STACK и ВАТ кадров, в различных вариантах осуществления изобретения, для уменьшения дополнительных затрат, вызванных полем Следующее TWT в вариантах осуществления изобретения, когда STA не установила расписание TWT с АР.
Вариант осуществления изобретения может быть реализован как устройство, содержащее приемо-передатчик, выполненный для передачи первого блока данных, который содержит кадр управления, на установку с целью связывания устройства с установкой в беспроводной сети и как оборудование, такое как, например, процессор, выполненный для реализации описанных здесь способов.
Другой вариант осуществления изобретения реализован как программный продукт для реализации описанных здесь систем и способов. Некоторые варианты осуществления изобретения могут принимать форму полностью аппаратного варианта осуществления изобретения, полностью программного варианта осуществления изобретения или варианта осуществления изобретения, содержащего как аппаратные, так и программные элементы. Некоторые варианты осуществления изобретения могут быть реализованы в программном обеспечении, которое содержит, без ограничения, аппаратнореализованное программное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микрокод и так далее.
Более того, варианты осуществления изобретения могут принимать форму компьютерного программного продукта (или доступного для машины продукта), доступного для используемого компьютером или считываемого компьютером носителя, обеспечивающего программный код для использования компьютером или любой системой выполнения команд или для соединения с компьютером или любой системой выполнения команд. Для целей этого описания используемым компьютером или считываемым компьютером носителем может быть любое устройство, которое может содержать, хранить, передавать, распространять или перемещать программу для использования системой выполнения команд, устройством или установкой или в соединении с системой выполнения команд, устройством или установкой.
Носитель может быть электронной, магнитной, оптической, электромагнитной, инфракрасной или полупроводниковой системой (или устройством или установкой). Примеры считываемого компьютером носителя включают в себя полупроводниковую или твердотельную память, магнитную ленту, съемную компьютерную дискету, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), жесткий магнитный диск и оптический диск. Текущие примеры оптических дисков включают в себя постоянное запоминающее устройство (CD-ROM) на компакт-диске, компакт-диск (CD-R/W) чтение/запись и DVD.
Система обработки данных, подходящая для хранения и/или выполнения программного кода, включает в себя, по меньшей мере, один процессор, соединенный напрямую или косвенно с элементами памяти через системную шину. Элементы памяти могут включать в себя локальную память, используемую во время фактического выполнения программного кода, запоминающее устройство большого объема и кэшпамяти, которые обеспечивают временное хранение, по меньшей мере, некоторого программного кода с целью уменьшения количества раз, когда код должен быть извлечен из запоминающего устройства большого объема во время выполнения.
Описанная выше схема может быть частью конструкции кристалла с интегральными схемами. Структура кристалла создается на языке графического компьютерного программирования и хранится на компьютерном запоминающем устройстве (таком как диск, лента, физический накопитель на жестких дисках или виртуальный накопитель на жестких дисках, такой как в сети обращений к запоминающим устройствам). Если разработчик не изготавливает кристаллы или фотолитографические маски, используемые для изготовления кристаллов, разработчик передает полученный проект с помощью физических средств (например, путем предоставления копии носителя информации, на котором хранится проект) или электронным образом (например, через Интернет) подобным субъектам, прямо или косвенно. Сохраненный проект далее преобразуют в подходящий для изготовления формат (например, GDSII).
Полученные кристаллы интегральных схем могут быть распространены изготовителем в форме необработанной полупроводниковой пластины (то есть, как единственная пластина, которая содержит множество бескорпусных кристаллов), как бескорпусный кристалл или в корпусной форме. В последнем случае, кристалл устанавливают в однокристальный модуль (такой как пластиковый держатель кристалла с ножками, которые прикреплены к материнской плате или другому держателю более высокого уровня) или в многокристальный модуль (такой как керамический держатель, на одной или обеих поверхностях которого присутствуют соединения или утопленные соединения). В любом случае далее кристалл объединяют с другими кристаллами, элементами дискретной схемы и/или другими сигнальными устройствами обработки, как часть или (а) промежуточного продукта, такого как материнская плата, или (б) конечного продукта.
Примеры
Последующие примеры выделяют не ограничивающие изобретение характеристики и атрибуты различных аспектов и принципов настоящего изобретения.
Пример 1 является способом предоставления станции (STA), не имеющей расписания целевого времени (TWT) активации, возможности определить изменения точки (АР) доступа или синхронизироваться с АР, этот способ включает в себя следующее: использование одного бита в поле управления (FC) кадра управления для указания наличия поля Следующего TWT, при этом поле Следующее TWT необязательно присутствует в кадре управления и при этом поле Следующее TWT содержит значение следующего целевого времени активации для заданного получателя кадра управления.
Пример 2 является способом примера 1, в котором кадр управления представляет собой S1G кадр управления, содержащий один или несколько из следующего: TACK кадр, STACK кадр и ВАТ кадр.
Пример 3 является способом по любому из примеров 1 и 2, в котором два бита в FC поле используют для указания разных кадров управления.
Пример 4 является способом по любому из примеров 1-3, в котором одно значение подтипа в FC поле используют для указания кадра как S1G кадра управления или TGah кадра управления.
Пример 5 является системой для предоставления станции (STA), не имеющей расписания целевого времени (TWT) активации, возможности определить изменения точки (АР) доступа или синхронизироваться с АР, это устройство содержит: модуль схемы подуровня управления доступом к среде, выполненным для выработки кадра, содержащего бит, значение которого установлено, при этом значение бита указывает, поддерживает ли устройство необязательное поле Следующее TWT, поле Следующее TWT содержит значение следующего целевого времени активации для заданного получателя кадра управления; и приемо-передатчик, выполненный для передачи первого блока данных, содержащего кадр управления, на установку с целью связывания устройства с установкой в беспроводной сети.
Пример 6 является системой примера 5, в которой кадр управления содержит бит кадра управления, содержащий бит для указания наличия поля Следующее TWT.
Пример 7 является системой по любому из примеров 5-6, в которой кадр управления представляет собой S1G кадр управления, содержащий один или несколько из следующего: TACK кадр, STACK кадр и ВАТ кадр.
Пример 8 является системой по любому из примеров 5-7, в котором два бита в FC поле используют для указания разных кадров управления.
Пример 9 является системой по любому из примеров 5-8, в котором одно значение подтипа в FC поле используют для указания кадра как S1G кадра управления или TGah кадра управления.
Пример 10 является компьютерным программным продуктом, содержащим считываемый компьютером носитель, на котором записана логика компьютерной программы, нужная для осуществления способа по любому из примеров 1-4.
Пример 11 является считываемым компьютером носителем, содержащим физически воплощенный на нем считываемый компьютером код, который при выполнении процессором приводит к тому, что процессор осуществляет способ по любому из примеров 1-4.
Пример 12 является электронным устройством, содержащим средства для осуществления способа по любому из примеров 1-4.
Пример 13 является электронным устройством, содержащим процессор, который взаимодействует с памятью и который выполняет команды для осуществления способа по любому из примеров 1-4.
Пример 14 является системой, содержащей средства для осуществления способа по любому из примеров 1-4.
Пример 15 является системой, содержащей, по меньшей мере, одно электронное устройство, которое содержит процессор, который взаимодействует с памятью и который выполняет команды для осуществления способа по любому из примеров 1-4.
Пример 16 является способом примера 1, в котором два бита в FC поле используют для указания разных кадров управления.
Пример 17 является способом примера 1, в котором одно значение подтипа в FC поле используют для указания кадра как S1G кадра управления или TGah кадра управления.
Пример 18 является системой примера 5, в которой кадр управления представляет собой S1G кадр управления, содержащий один или несколько из следующего: TACK кадр, STACK кадр и ВАТ кадр.
Пример 19 является системой примера 5, в которой два бита в FC поле используют для указания разных кадров управления.
Пример 20 является системой примера 5, в которой одно значение подтипа в FC поле используют для указания кадра как S1G кадра управления или TGah кадра управления.
Пример 21 является компьютерным программным продуктом, содержащим считываемый компьютером носитель, на котором записана логика компьютерной программы, нужная для осуществления способа примера 1.
Пример 22 является считываемым компьютером носителем, содержащим физически воплощенный на нем считываемый компьютером код, который при выполнении процессором, приводит к тому, что процессор осуществляет способ примера 1.
Пример 23 является электронным устройством, содержащим средства для осуществления способа примера 1.
Пример 24 является электронным устройством, содержащим процессор, который взаимодействует с памятью и который выполняет команды для осуществления способа примера 1.
Пример 25 является системой, содержащей средства для осуществления способа примера 1.
Пример 26 является системой, содержащей, по меньшей мере, одно электронное устройство, которое содержит процессор, который взаимодействует с памятью и который выполняет команды для осуществления способа примера 1.
Пример 27 является считываемым компьютером носителем, содержащим считываемые компьютером команды для реализации, при выполнении, способа примера 1.
Пример 28 является считываемым компьютером носителем, содержащим считываемые компьютером команды для реализации, при выполнении, способа по любому из примеров 1-4.