способ и сетевое устройство для предоставления станции с множеством входов и множеством выходов (mimo) и станции с одним входом и одним выходом (siso) возможности сосуществования в беспроводной сети без конфликта передачи данных

Формула изобретения

1. Способ предоставления станции со множеством входов и множеством выходов (MIMO) и станции с одним входом и одним выходом (SISO) возможности сосуществовать в беспроводной сети, способ содержит этапы, на которых

принимают информацию о принадлежности станции, когда упомянутая станция обращается к беспроводной сети;

устанавливают информацию о сосуществовании посредством сравнения количества антенн станции, обращающейся к беспроводной сети, с количеством антенн множества станций, входящих в состав беспроводной сети; и

передают первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании, упомянутому множеству станций, входящих в состав беспроводной сети.

2. Способ по п.1, в котором беспроводная сеть основана на одном из стандартов IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g.

3. Способ по п.1, в котором первый кадр является кадром маяка или кадром ответа на испытательный запрос.

4. Способ по п.1, в котором информация о сосуществовании содержит информацию о минимальных функциональных возможностях физического уровня, относящуюся к станции, обращающейся к беспроводной сети.

5. Способ по п.4, в котором информация о минимальных функциональных возможностях физического уровня содержит информацию относительно минимального количества антенн упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

6. Способ по п.1, в котором информация о сосуществовании содержит информацию о режиме сосуществования, который является режимом, в котором используется механизм сосуществования для предотвращения конфликтов данных среди упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

7. Способ по п.6, в котором режим сосуществования является одним режимом из множества, состоящего из 'безразличного' режима, принудительного режима, режима рекомендации и режима 'не использования'.

8. Способ по п.1, в котором информация о сосуществовании содержит информацию о типе сосуществования, и информация о типе сосуществования определяет, какой механизм сосуществования должен использоваться в беспроводной сети для предотвращения конфликтов при передаче данных среди упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

9. Способ по п.8, в котором механизм сосуществования представляется одним режимом из множества, состоящего из 'безразличного' режима, общего режима с разрешением передачи (CTS), который использует кадр разрешения передачи (CTS), и общего режима с запросом на передачу (RTS)/разрешением передачи (CTS), который использует и кадр запроса на передачу (RTS), и кадр разрешения передачи (CTS).

10. Способ по п.1, в котором после передачи первого кадра, содержащего информацию о сосуществовании, также содержится этап, на котором изменяют информацию о сосуществовании, добавляют измененную информацию о сосуществовании ко второму кадру и передают второй кадр, если сделаны изменения во множестве станций, входящих в состав беспроводной сети.

11. Способ по п.1, в котором после передачи первого кадра, содержащего информацию о сосуществовании, также содержится этап, на котором изменяют информацию о сосуществовании, добавляют измененную информацию о сосуществовании ко второму кадру и передают второй кадр, если одна или более станций SISO из упомянутого множества станций не передают данные в течение предопределенного промежутка времени.

12. Способ по п.1, в котором после передачи первого кадра, содержащего информацию о сосуществовании, также содержится этап, на котором изменяют информацию о сосуществовании, добавляют измененную информацию о сосуществовании ко второму кадру и передают второй кадр, если среди одной или более станций SISO из упомянутого множества станций нет скрытых узлов.

13. Способ предоставления станции с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и станции с одним входом и одним выходом (SISO) возможности сосуществовать в беспроводной сети, способ содержит этапы, на которых

дают возможность первой станции MIMO среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети, принять первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании других станций из числа упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети;

дают возможность первой станции MIMO передать второй кадр, адресатом которого является первая станция MIMO в системе SISO, если информация о сосуществовании указывает, что по меньшей мере одна станция среди упомянутого множества станций является станцией SISO; и

дают возможность первой станции MIMO передать данные MIMO второй станции MIMO, из числа упомянутого множества станций, в системе MIMO.

14. Способ по п.13, в котором беспроводная сеть основана на одном из стандартов IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g.

15. Способ по п.13, в котором первый кадр является кадром маяка или кадром ответа на испытательный запрос.

16. Способ по п.13, в котором информация о сосуществовании содержит информацию о минимальных функциональных возможностях физического уровня относительно станции, обращающейся к беспроводной сети.

17. Способ по п.16, в котором информация о минимальных функциональных возможностях физического уровня содержит информацию относительно минимального количества антенн упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

18. Способ по п.13, в котором информация о сосуществовании содержит информацию, относящуюся к режиму сосуществования, который является режимом, в котором используется механизм сосуществования для предотвращения конфликтов при передаче данных среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

19. Способ по п.18, в котором режим сосуществования является одним режимом из множества, состоящего из 'безразличного' режима, принудительного режима, режима рекомендации, и режима 'не использования'.

20. Способ по п.13, в котором информация о сосуществовании содержит информацию о типе сосуществования, и информация о типе сосуществования определяет, какой механизм сосуществования должен использоваться в беспроводной сети для предотвращения конфликтов при передаче данных среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

21. Способ по п.13, в котором второй кадр является кадром разрешения передачи (CTS).

22. Способ предоставления станции с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и станции с одним входом и одним выходом (SISO) возможности сосуществовать в беспроводной сети, способ содержит этапы, на которых

дают возможность первой станции MIMO среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети, принять первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании других станций из числа множества станций, входящих в состав беспроводной сети;

дают возможность первой станции MIMO передать второй кадр ко второй станции MIMO из числа упомянутого множества станций в системе SISO, если информация о сосуществовании указывает, что по меньшей мере одна станция среди упомянутого множества станций является станцией SISO;

дают возможность первой станции MIMO принять третий кадр, переданный в системе SISO второй станцией MIMO; и дают возможность первой станции MIMO передать данные MIMO второй станции MIMO в системе MIMO.

23. Способ по п.22, в котором беспроводная сеть основана на одном из стандартов IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g.

24. Способ по п.22, в котором первый кадр является кадром маяка или кадром ответа на испытательный запрос.

25. Способ по п.22, в котором информация о сосуществовании содержит информацию о минимальных функциональных возможностях физического уровня относительно станции, обращающейся к беспроводной сети.

26. Способ по п.25, в котором информация о минимальных функциональных возможностях физического уровня содержит информацию о минимальном количестве антенн упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

27. Способ по п.22, в котором информация о сосуществовании содержит информацию, имеющую отношение к режиму сосуществования, который является режимом, в котором используется механизм сосуществования для предотвращения конфликтов при передаче данных среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

28. Способ по п.27, в котором режим сосуществования является одним режимом из множества, состоящего из 'безразличного' режима, принудительного режима, режима рекомендации и режима «не использования».

29. Способ по п.22, в котором информация о сосуществовании содержит информацию о типе сосуществования, и информация о типе сосуществования определяет, какой механизм сосуществования должен использоваться в беспроводной сети для предотвращения конфликтов при передаче данных среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

30. Способ по п.22, в котором второй кадр является кадром запроса на передачу (RTS).

31. Способ по п.22, в котором третий кадр является кадром разрешения передачи (CTS).

32. Приемопередающее устройство сети, содержащее

принимающий блок, который принимает информацию относительно станции, когда упомянутая станция обращается к беспроводной сети;

блок установки информации о сосуществовании, который устанавливает информацию о сосуществовании посредством сравнения количества антенн станции, обращающейся к беспроводной сети, с количеством антенн множества станций, входящих в состав беспроводной сети, и хранит информацию о сосуществовании; и

передающий блок, который передает первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании, множеству станций, входящих в состав беспроводной сети.

33. Приемопередающее устройство сети по п.32, также содержащее блок декодирования, который декодирует сигналы, принятые принимающим блоком.

34. Приемопередающее устройство сети по п.32, также содержащее блок кодирования, который кодирует сигналы, которые должны быть переданы передающим блоком.

35. Приемопередающее устройство сети по п.32, причем беспроводная сеть основана на одном из стандартов IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g.

36. Приемопередающее устройство сети по п.32, причем первый кадр является кадром маяка или кадром ответа на испытательный запрос.

37. Приемопередающее устройство сети по п.32, причем информация о сосуществовании содержит информацию о минимальных функциональных возможностях физического уровня относительно станции, обращающейся к беспроводной сети.

38. Приемопередающее устройство сети по п.37, причем информация о минимальных функциональных возможностях физического уровня содержит информацию относительно минимального количества антенн множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

39. Приемопередающее устройство сети по п.32, причем информация о сосуществовании содержит информацию о режиме сосуществования, который является режимом, в котором используется механизм сосуществования для предотвращения конфликтов при передаче данных среди множества станций, составляющих беспроводную сеть.

40. Приемопередающее устройство сети по п.32, причем информация о сосуществовании содержит информацию о типе сосуществования, и информация о типе сосуществования определяет, какой механизм сосуществования должен использоваться в беспроводной сети для предотвращения конфликтов данных среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

41. Приемопередающее устройство сети по п.32, в котором, если сделаны изменения в станциях, входящих в состав беспроводной сети, после того, как передающий блок передает первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании, блок установки информации о сосуществовании изменяет информацию о сосуществовании и добавляет измененную информацию о сосуществовании к измененному кадру, и передающий блок передает измененный кадр.

42. Приемопередающее устройство сети по п.32, в котором, если одна или более станций с одним входом и одним выходом (SISO) из упомянутого множества станций не передают данные в течение предопределенного промежутка времени после того, как передающий блок передает первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании, блок установки информации о сосуществовании изменяет информацию о сосуществовании и добавляет измененную информацию о сосуществовании к измененному кадру, и передающий блок передает измененный кадр.

43. Приемопередающее устройство сети по п.32, в котором, если среди одной или более станций SISO из упомянутого множества станций нет скрытых узлов, после того, как передающий блок передает первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании, блок установки информации о сосуществовании изменяет информацию о сосуществовании и добавляет измененную информацию о сосуществовании к измененному кадру, и передающий блок передает измененный кадр.

44. Приемопередающее устройство сети, содержащее

принимающий блок, который принимает из беспроводной сети первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании относительно множества станций, входящих в состав беспроводной сети;

блок установки информации о сосуществовании, который хранит информацию о сосуществовании, содержащуюся в принятом первом кадре; и

передающий блок, который передает второй кадр станции MIMO из упомянутого множества станций в системе с одним входом и одним выходом (SISO), если информация о сосуществовании, содержащаяся в первом кадре указывает, что по меньшей мере одна станция из упомянутого множества станций является станцией SISO, и причем адресатом второго кадра является упомянутое сетевое устройство.

45. Приемопередающее устройство сети по п.44, также содержащее блок декодирования, который декодирует сигналы, принятые принимающим блоком.

46. Приемопередающее устройство сети по п.44, также содержащее блок кодирования, который кодирует сигналы, которые должны быть переданы передающим блоком.

47. Приемопередающее устройство сети по п.44, причем беспроводная сеть основана на одном из стандартов IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g.

48. Приемопередающее устройство сети по п.44, причем первый кадр является кадром маяка или кадром ответа на испытательный запрос.

49. Приемопередающее устройство сети по п.44, причем информация о сосуществовании содержит информацию о минимальных функциональных возможностях физического уровня относительно станции, обращающейся к беспроводной сети.

50. Приемопередающее устройство сети по п.49, причем информация о минимальных функциональных возможностях физического уровня содержит информацию относительно минимального количества антенн упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

51. Приемопередающее устройство сети по п.44, причем информация о сосуществовании содержит информацию относительно режима сосуществования, который является режимом, в котором используется механизм сосуществования для предотвращения конфликтов при передаче данных среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

52. Приемопередающее устройство сети по п.44, причем информация о сосуществовании содержит информацию о типе сосуществования, и информация о типе сосуществования определяет, какой механизм сосуществования должен использоваться в беспроводной сети для предотвращения конфликтов при передаче данных среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

53. Приемопередающее устройство сети по п.44, причем второй кадр является кадром разрешения передачи (CTS).

54. Приемопередающее устройство сети, содержащее

принимающий блок, который принимает из беспроводной сети первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании относящуюся ко множеству станций, входящих в состав беспроводной сети; и

передающий блок, который передает второй кадр станции с множеством входов и множеством выходов (MIMO) из упомянутого множества станций в системе с одним входом и одним выходом (SISO), если информация о сосуществовании, содержащаяся в принятом первом кадре, указывает, что по меньшей мере одна станция из упомянутого множества станций является станцией SISO, причем принимающий блок принимает третий кадр, переданный станцией MIMO, и передающий блок передает данные станции MIMO в системе MIMO.

55. Приемопередающее устройство сети по п.54, также содержащее блок декодирования, который декодирует сигналы, принятые принимающим блоком.

56. Приемопередающее устройство сети по п.54, также содержащее блок кодирования, который кодирует сигналы, которые должны быть переданы передающим блоком.

57. Приемопередающее устройство сети по п.54, причем беспроводная сеть основана на одном из стандартов IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g.

58. Приемопередающее устройство сети по п.54, причем первый кадр является кадром маяка или кадром ответа на испытательный запрос.

59. Приемопередающее устройство сети по п.54, причем информация о сосуществовании содержит информацию о минимальных функциональных возможностях физического уровня относительно станции, обращающейся к беспроводной сети.

60. Приемопередающее устройство сети по п.59, причем информация о минимальных функциональных возможностях физического уровня содержит информацию относительно минимального количества антенн упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

61. Приемопередающее устройство сети по п.54, причем информация о сосуществовании содержит информацию относительно режима сосуществования, который является режимом, в котором используется механизм сосуществования для предотвращения конфликтов при передаче данных среди множества станций, входщих в состав беспроводной сети.

62. Приемопередающее устройство сети по п.54, в котором информация о сосуществовании содержит информацию о типе сосуществования, и информация о типе сосуществования определяет, какой механизм сосуществования должен использоваться в беспроводной сети для предотвращения конфликтов при передаче данных среди множества станций, входящих в состав беспроводной сети.

63. Приемопередающее устройство сети по п.54, в котором второй кадр является кадром запроса на передачу (RTS).

64. Приемопередающее устройство сети по п.54, в котором третий кадр является кадром разрешения передачи (CTS).

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Устройства и способы в соответствии с настоящим изобретением относятся к предоставлению станции с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и станции с одним входом и одним выходом (SISO) возможности сосуществования в беспроводной сети без вступления в конфликт друг с другом.

Предшествующий уровень техники

Вследствие широко распространенного общественного использования Интернета и быстрого увеличения количества доступных данных мультимедиа существует растущий спрос на сверхвысокоскоростные сети связи. С тех пор как в конце 1980-х годов появилась локальная сеть (LAN), скорость передачи данных резко выросла от приблизительно 1 Мбит/с до приблизительно 100 Мбит/с. Таким образом, высокоскоростная передача с помощью сети Ethernet получила популярность и широко используется. В настоящее время полным ходом идет интенсивное исследование возможностей использования гигабитных скоростей в сетях Ethernet. Растущий интерес к беспроводным сетям дал начало исследованиям по разработке беспроводной локальной сети (WLAN), значительно увеличивающим доступность беспроводных локальных сетей (WLAN) для пользователей. Хотя беспроводные локальные сети (WLAN) имеют более низкие скорости передачи и более низкую стабильность, чем проводные локальные сети (LAN), беспроводные локальные сети (WLAN) имеют различные преимущества, в том числе касательно организации беспроводной сети и большую мобильность. В соответствии с этим рынки беспроводных локальных сетей (WLAN) постепенно росли.

Из-за потребности в большей скорости передачи и развития технологии беспроводной передачи начальный стандарт IEEE 802.11, который определяет скорость передачи 1-2 Мбит/с, развился в расширенные стандарты, в том числе стандарты 802.11b и 802.11a. В настоящее время новый стандарт IEEE 802.11g обсуждается группами Ассоциации по стандартизации. Стандарт IEEE 802.11g дает скорость передачи 6-54 Мбит/с в полосе частот 56 ГГц Национальной информационной инфраструктуры (NII) и использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM). При растущем общественном интересе к мультиплексированию с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM) и использовании полосы частот 5 ГГц намного большее внимание уделяется мультиплексированию с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), чем другим беспроводным стандартам.

Недавно корпорацией Korea Telecommunication (KT) была предложена услуга беспроводного доступа к Интернет под названием «Nespot». Службы Nespot предоставляют доступ к Интернету с использованием беспроводной локальной сети (WLAN) в соответствии со стандартом IEEE 802.11b, обычно называемой Wi-Fi (Wireless Fidelity). Стандарты связи для беспроводных систем передачи данных, которые были завершены и обнародованы или исследуются и обсуждаются, включают в себя WCDMA (широкополосный многостанционный доступ с кодовым разделением каналов), стандарты IEEE 802.11x, стандарт Bluetooth и стандарт IEEE 802.15.3, которые известны как стандарты связи третьего поколения (3G). Наиболее широко известный и самый дешевый стандарт беспроводной передачи данных - стандарт IEEE 802.11b, который входит в серию стандартов IEEE 802.11x. Стандарт IEEE 802.11b беспроводной локальной сети (WLAN) обеспечивает передачу данных с максимальной скоростью 11 Мбит/с и использует полосу частот 2.4 ГГц для использования в промышленности, науке и медицине (ISM), которая может использоваться при напряженности ниже предопределенного значения напряженности электрического поля без разрешения. Вместе с недавним широко распространенным использованием стандарта IEEE 802.11a беспроводной локальной сети (WLAN), который обеспечивает максимальную скорость передачи данных 54 Мбит/с в полосе частот 5 ГГц посредством использования мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), интенсивно исследуется стандарт IEEE 802.11g, который развился как расширение стандарта IEEE 802.11a для передачи данных в полосе частот 2.4 ГГц с использованием мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM).

Сеть Ethernet и беспроводная локальная сеть (WLAN), которые в настоящее время широко используются, обе используют способ множественного доступа с контролем несущей (CSMA). В соответствии со способом множественного доступа с контролем несущей (CSMA) определяют, используется ли канал. Если канал не используется, то есть если канал свободен, то данные передают. Если канал занят, после предопределенного промежутка времени предпринимают попытку повторной передачи данных. Способ множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD), который является усовершенствованием способа множественного доступа с контролем несущей (CSMA), используется в проводной локальной сети (LAN), тогда как при беспроводной пакетной передаче данных используется способ множественного доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA/CA). В способе множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD) станция приостанавливает передачу сигналов, если во время передачи обнаружен конфликт. Способ множественного доступа с контролем несущей (CSMA) перед передачей данных предварительно проверяет, занят ли канал, а в способе множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD) станция приостанавливают передачу сигналов, когда во время передачи обнаружен конфликт, и передает сигнал наличия конфликта другой станции, чтобы сообщить ей о конфликте. После передачи сигнала наличия конфликта станция делает задержку в течение случайного периода отсрочки передачи и повторно начинает передачу сигналов. В способе множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD) станция не передает данные сразу после того, как канал становится свободным, так как она ждет в течение случайного периода отсрочки перед передачей, чтобы избежать конфликтов сигнала. Если во время передачи происходит конфликт, продолжительность произвольного периода отсрочки передачи удваивается, тем самым еще больше понижая вероятность конфликта.

Способы беспроводной связи подразделяются на способ с одним входом и одним выходом (SISO), способ с одним входом и множеством выходов (SIMO) и способ с множеством входов и множеством выходов (MIMO) в зависимости от количества антенн, используемых для приема и передачи данных. Система с одним входом и одним выходом (SISO) является способом передачи данных с использованием одной антенны для приема и передачи данных, и система с одним входом и множеством выходов (SIMO) является способом передачи данных с использованием одной антенны для передачи данных и множества антенн для приема данных, и, таким образом, она гарантирует прием сигнала.

Система с множеством входов и множеством выходов (MIMO) является типом технологии адаптивной антенной решетки, которая электрически управляет направленностью с использованием множества антенн. В частности, в системе с множеством входов и множеством выходов (MIMO) направленность улучшается с использованием множества антенн посредством сужения ширины луча, тем самым формируя множество путей передачи, которые являются независимыми друг от друга. В соответствии с этим скорость передачи данных устройства, которое использует систему с множеством входов и множеством выходов (MIMO), увеличивается во столько раз, сколько антенн имеется в устройстве с множеством входов и множеством выходов (MIMO). Система с множеством входов и множеством выходов (MIMO) далее подразделяется на использующую способ пространственного мультиплексирования, с помощью которого она может передавать данные на высокой скорости посредством передачи разных данных через несколько антенн в одно и то же время без увеличения полосы пропускания устройства с множеством входов и множеством выходов (MIMO), и на использующую способ пространственного разнесения, который может гарантировать адаптивность передачи посредством передачи одних и тех же данных через несколько антенн.

Фиг.1 является схемой, иллюстрирующей работу станции, которая передает или принимает данные в системе MIMO. На фиг.1 на этапе S10 беспроводное сетевое устройство 10 передает данные на кодер 52 системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO) на скорости 108 Мбит/с. На этапе S20 кодер 52 системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO) кодирует данные, передаваемые беспроводным сетевым устройством 10, и затем передает закодированные данные со скоростью 54 Мбит/с передатчику 54 системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO). На этапе S30 передатчик 54 системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO) передает закодированные данные через две антенны. На этапе S40 приемник 56 системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO) принимает данные, переданные передатчиком 54 системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO), через беспроводной многолучевой канал. На этапе S50 приемник 56 системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO) перекомпоновывает принятые данные и затем передает перекомпонованные данные точке 900 доступа (AP) со скоростью 108 Мбит/с.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

В настоящее время все больше общественного внимания привлекается к системе с множеством входов и множеством выходов (MIMO), так как система MIMO может увеличить скорость передачи данных. Систему MIMO рассматривают как передовую методику передачи данных, используемую в беспроводной сети стандарта 802.11n, и также ее рассматривают как способную увеличить скорость передачи данных в существующих беспроводных сетях стандарта 802.11, таких как беспроводные сети стандартов 802.11a, 802.11b или 802.11g. Однако есть высокая вероятность, что традиционное беспроводное сетевое устройство и беспроводное сетевое устройство MIMO вступят в конфликт друг с другом, когда они находятся в беспроводной сети стандарта 802.11a, 802.11b или 802.11g. Таким образом, необходимо предотвращать конфликты между традиционным беспроводным сетевым устройством и беспроводным сетевым устройством MIMO, когда они находятся в такой беспроводной сети. Возможно предотвратить конфликты между традиционным беспроводным сетевым устройством и беспроводным сетевым устройством MIMO посредством изменения традиционного протокола беспроводной сети. Однако измененный традиционный протокол беспроводной сети не может быть применен к ранее изготовленным сетевым устройствам. Таким образом, с экономической и технической точек зрения модификация традиционного протокола беспроводной сети нежелательна. Обычный способ предоставления множеству станций, использующих разные режимы передачи данных, возможности сосуществовать в сети посредством разрешения станциям передавать данные в разное время, раскрыт в опубликованной заявке на патент США № 2003-0169763. В частности, в раскрытой технологии две станции, использующие разные способы модуляции, то есть станция стандарта 802.11b и станция стандарта 802.11g, могут сосуществовать в сети и передавать данные в разное время. Другими словами, станция стандарта 802.11g может передавать данные в режиме без конкуренции и станция стандарта 802.11b может передать данные в режиме конкуренции. Однако, когда количество данных, передаваемых станцией стандарта 802.11g и станцией стандарта 802.11b, уменьшается, время, отведенное станции стандарта 802.11g и станции стандарта 802.11b, становится меньше, и, таким образом, эффективность передачи данных станции стандарта 802.11g и станции стандарта 802.11 снижается.

Техническое решение

Поэтому необходимо разработать способ предоставления традиционному беспроводному сетевому устройству и беспроводному сетевому устройству MIMO возможности сосуществовать в сети без изменения структуры традиционного беспроводного сетевого устройства.

Настоящее изобретение обеспечивает методику предоставления станции с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и станции с одним входом и одним выходом (SISO) возможности сосуществовать в сети, не вступая в конфликт друг с другом.

Настоящее изобретение также обеспечивает методику предотвращения передачи данных станцией SISO, когда станция MIMO передает данные.

Сформулированные выше задачи, а также другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны специалистам в области техники после рассмотрения следующего описания.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ предоставления станции с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и станции с одним входом и одним выходом (SISO) возможности сосуществовать в беспроводной сети, способ содержит этапы, на которых принимают информацию относительно станции, когда станция обращается к беспроводной сети, устанавливают информацию о сосуществовании посредством сравнения количества антенн станции, обращающейся к беспроводной сети, с количеством антенн множества станций, входящих в состав беспроводной сети, и передают первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании, упомянутому множеству станций, входящих в беспроводную сеть.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ предоставления станции MIMO и станции SISO возможности сосуществовать в беспроводной сети, способ содержит этапы, на которых дают возможность первой станции MIMO из множества станций, входящих в состав беспроводной сети, принять первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании от других станций из упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети, дают возможность первой станции MIMO передать второй кадр, адресатом которого является первая станция MIMO в системе SISO, если информация о сосуществовании указывает, что по меньшей мере одна станция из упомянутого множества станций является станцией SISO, и дают возможность первой станции MIMO передать данные MIMO второй станции MIMO из упомянутого множества станций в системе MIMO.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ предоставления станции MIMO и станции SISO возможности сосуществовать в беспроводной сети, способ содержит этапы, на которых дают возможность первой станции MIMO из множества станций, входящих в состав беспроводной сети, принять первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании других станций из упомянутого множества станций, входящих в состав беспроводной сети, дают возможность первой станции MIMO передать второй кадр второй станции MIMO из упомянутого множества станций в системе SISO, если информация о сосуществовании указывает, что по меньшей мере одна станция из упомянутого множества станций является станцией SISO, дают возможность первой станции MIMO принять третий кадр, переданный в системе SISO второй станцией MIMO, и дают возможность первой станции MIMO передать данные MIMO второй станции MIMO в системе MIMO.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается сетевое устройство, содержащее принимающий блок, который принимает информацию относящуюся к станции, когда упомянутая станция обращается к беспроводной сети, блок установки информации о сосуществовании, который задает информацию о сосуществовании посредством сравнения количества антенн упомянутой станции, обращающейся к беспроводной сети, с количеством антенн множества станций, входящих в состав беспроводной сети, и сохраняет эту информацию о сосуществовании, и передающий блок, который передает первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании, множеству станций, входящих в состав беспроводной сети.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения обеспечивается сетевое устройство, содержащее принимающий блок, который принимает из беспроводной сети первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании, относящуюся к множеству станций, входящих в состав беспроводной сети, и блок установки информации о сосуществовании, который хранит информацию о сосуществовании, содержащуюся в принятом первом кадре, и передающий блок, который передает второй кадр станции MIMO из множества станций в системе SISO, если информация о сосуществовании, содержащаяся в первом кадре, указывает, что по меньшей мере одна станция из упомянутого множества станций является станцией SISO, и причем адресатом второго кадра является упомянутое сетевое устройство.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается сетевое устройство, содержащее принимающий блок, который принимает из беспроводной сети первый кадр, содержащий информацию о сосуществовании, относящуюся к множеству станций, входящих в состав беспроводной сети, и передающий блок, который передает второй кадр станции MIMO из упомянутого множества станций в системе SISO, если информация о сосуществовании, содержащаяся в принятом первом кадре, указывает, что по меньшей мере одна станция из упомянутого множества станций является станцией SISO, причем принимающий блок принимает третий кадр, переданный станцией MIMO, и передающий блок передает данные станции MIMO в системе MIMO.

Описание чертежей

Упомянутые выше и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными посредством подробного описания его иллюстративных вариантов воплощения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

Фиг.1 - схема, иллюстрирующая работу станции, которая передает или принимает данные в системе MIMO;

Фиг.2 - схема, иллюстрирующая беспроводную сеть, в которой сосуществуют множество станций стандарта 802.11a и станция MIMO;

Фиг.3 - схема последовательности операций, иллюстрирующая способ передачи данных между станциями SISO и станциями MIMO без конфликтов между ними в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения; и

Фиг.4 - схема, иллюстрирующая структуру набора параметров сосуществования в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг.5 - таблица, иллюстрирующая идентификаторы множества информационных элементов, содержащих набор параметров сосуществования в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг.6 - схема, иллюстрирующая механизм сосуществования в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг.7 - схема, иллюстрирующая механизм сосуществования в соответствии с другим иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг.8 и 9 - схемы, иллюстрирующие структуры сетей в соответствии с иллюстративными вариантами воплощения настоящего изобретения;

Фиг.10 - схема, иллюстрирующая изменение набора параметров сосуществования в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения с учетом сетевой среды и отправки измененного набора параметров сосуществования;

Фиг.11 - схема, иллюстрирующая изменение набора параметров сосуществования в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения с учетом сетевой среды и отправки измененного набора параметра сосуществования; и

Фиг.12 - блок-схема, иллюстрирующая станцию MIMO в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения.

Вариант воплощения изобретения

Настоящее изобретение теперь будет описано более полно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показаны иллюстративные варианты воплощения изобретения.

В описании иллюстративных вариантов воплощения для ясности используется некоторая терминология.

Запрос на передачу (RTS) и разрешение передачи (CTS)

Кадр запроса на передачу (RTS) используется для обеспечения защиты среды при передаче кадра большого размера. Кадр разрешения передачи (CTS) является ответом на кадр запроса на передачу (RTS).

Короткий промежуток между кадрами (SIFS)

Короткий промежуток между кадрами (SIFS) используется для передачи кадра с высоким приоритетом, такого как запрос на передачу (RTS), разрешение передачи (CTS) или кадр положительного подтверждения. Такие кадры с высоким приоритетом могут быть переданы после короткого промежутка между кадрами (SIFS).

Вектор распределения сети (NAV)

Вектор распределения сети (NAV) - набор значений для предохранения данных, передаваемых между устройствами в беспроводной сети, от конфликта друг с другом. Вектор распределения сети (NAV) устанавливается на основе значений, содержащихся в кадре запроса на передачу (RTS), кадре разрешения передачи (CTS) или других кадров, передаваемых между устройствами в беспроводной сети. Предполагается, что среда передачи занята, когда вектор распределения сети (NAV) является ненулевым. Поэтому если вектор распределения сети (NAV) не равен 0, устройствам, отличным от устройств, которые в настоящее время передают данные с использованием среды, не разрешается передавать данные.

Станции

Станции - устройства, которые беспроводным способом передают данные или беспроводным способом принимают данные от других устройств в беспроводной сети. Станции могут быть вычислительными устройствами, такими как переносные компьютеры, карманные компьютеры (PDA) или персональные компьютеры (PC) или они могут быть устройствами других типов. Станции также могут быть портативными устройствами или стационарными устройствами, которые могут взаимодействовать друг с другом в среде беспроводной связи. Таким образом, устройства, которые могут беспроводным способом взаимодействовать друг с другом в беспроводной сети, теперь будут называться станциями.

Кадр маяка

Кадр маяка объявляет существование сети и играет важную роль в обслуживании и управлении сетью. Таким образом, кадр маяка дает возможность мобильной станции присоединиться к сети посредством задания параметров, которые могут использоваться мобильной станцией, которая хочет присоединиться к сети, и кадр маяка периодически передается для определения местоположения или распознавания сети. Кадр маяка содержит различные типы информационных полей.

Кадр ответа на испытательный запрос

Кадр ответа на испытательный запрос является ответом на кадр испытательного запроса, который выдается для запроса сетевой информации. Кадр ответа на испытательный запрос содержит запрошенную сетевую информацию. Мобильная станция может присоединиться к сети, анализируя параметры кадра маяка, переданного через кадр ответа на испытательный запрос.

Множество входов и множество выходов (MIMO) и один вход и один выход (SISO)

SISO указывает способ передачи и приема данных с использованием одной антенны, а MIMO указывает способ передачи и приема данных с использованием множества антенн. Пример системы SISO - система стандарта 802.11a или 802.11b. Станция, поддерживающая систему SISO (далее называемая станцией SISO), не может воспринимать данные, переданные в системе MIMO станцией, поддерживающей систему MIMO (далее называемой станцией MIMO), но она может воспринимать данные, переданные в системе SISO станцией MIMO.

Настоящее изобретение теперь будет подробно описано, и стандарт 802.11a будет взят в качестве примера стандарта беспроводной связи для станций SISO. Однако настоящее изобретение не ограничено стандартом 802.11a.

Способ предотвращения конфликта данных в беспроводной сети может быть подразделен на способ физического контроля несущей и способ виртуального контроля несущей. В способе физического контроля несущей определяют, используется ли беспроводная среда станцией, и, таким образом, станциям, отличным от станции, которая использует беспроводную среду, не разрешают передавать данные с использованием беспроводной среды, тем самым предотвращая конфликты данных. В способе виртуального контроля несущей необходимо специальное значение, называемое вектором распределения сети (NAV). В частности, если вектор распределения сети (NAV) не имеет значение 0, предполагается, что беспроводная среда используется станцией, и, таким образом, станциям, отличным от станции, которая использует в настоящее время беспроводную среду, не разрешают передавать данные с использованием беспроводной среды. Значение вектора распределения сети (NAV) может быть установлено посредством вычисления времени, необходимого для передачи предопределенного кадра, такого как RTS или CTS.

Фиг.2 является схемой, иллюстрирующей беспроводную сеть, в которой сосуществуют множество станций стандарта 802.11a и станция MIMO. На фиг.2 станции стандарта 802.11a могут быть предохранены от вступления в конфликт друг с другом посредством использования способа виртуального контроля несущей. Однако, поскольку станция MIMO передает данные в системе MIMO, данные, переданные станцией MIMO, не могут быть восприняты станцией стандарта 802.11a. В соответствии с этим станции стандарта 802.11a не могут установить значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV) или они не могут определить, какие данные в настоящее время передаются станцией MIMO. Таким образом, станции стандарта 802.11a могут пытаться передать данные, даже когда они не могут распознать данные, переданные станцией MIMO, используя способ виртуального контроля несущей, и в результате происходят конфликты. Это явление было препятствием для сосуществования станций SISO и станций MIMO, и, таким образом, необходимо разработать способ передачи данных между станцией SISO и станцией MIMO без конфликтов между ними.

Фиг.3 является схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ передачи данных между станциями SISO и станциями MIMO без конфликтов между ними в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения.

На фиг.3 беспроводная сеть содержит две станции MIMO, то есть первую и вторую станции 101 и 102 MIMO, и две станции SISO, то есть первую и вторую станции 201 и 202 SISO. Однако количество станций MIMO и станций SISO, содержащихся в беспроводной сети, является иллюстративным, и поэтому настоящее изобретение не ограничено им. Первая и вторая станции 201 и 202 SISO могут быть беспроводными сетевыми устройствами стандартов 802.11a, 802.11b или 802.11g.

На этапе S101 перед передачей данных второй станции 102 MIMO первая станция 101 MIMO передает данные для установки значения вектора распределения сети (NAV) в системе SISO, и, в частности, в системе стандартов 802.11a, 802.11b или 802.11g, с тем чтобы другие станции, то есть вторая станция 102 MIMO и первая и вторая станции 201 и 202 SISO могли выполнить операцию виртуального контроля несущей для предотвращения конфликтов данных между ними. Данные для установки значения вектора распределения сети (NAV), переданные в системе SISO посредством первой станции 101 MIMO, могут быть распознаны второй станцией 102 MIMO и первой и второй станциями 201 и 202 SISO.

На этапе S102 вторая станция 102 MIMO и первая и вторая станции 201 и 202 SISO устанавливают значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV) на основе данных для установки значения вектора распределения сети (NAV), принятых от первой станции 101 MIMO. На этапе S110 первая станция 101 MIMO передает данные в системе MIMO. На этапе S112 вторая станция 102 MIMO принимает данные, переданные первой станцией 101 MIMO. Так как первая и вторая станции 201 и 202 SISO устанавливают значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV) на основе данных, принятых от первой станции 101 MIMO, они могут распознать, что канал используется, хотя даже они не распознают данные, переданные в системе MIMO первой станцией 101 MIMO. Таким образом, на этапе S114 первая и вторая станции 201 и 202 SISO прекращают передавать данные, пока значения их соответствующих векторов распределения сети (NAV) не равны 0. На этапе S116, когда вторая станция 102 MIMO принимает все данные, переданные в системе MIMO первой станцией 101 MIMO, она уведомляет первую станцию 101 MIMO, что прием завершен. На этапе S130 первая и вторая станции 201 и 202 SISO могут передавать данные, как только они распознают, что канал свободен, на основе значений их соответствующих векторов распределения сети (NAV). На этапе S141 первая станция 201 SISO передает данные для установки значения вектора распределения сети (NAV), необходимые при операции виртуального контроля несущей в системе SISO, перед передачей данных второй станции 202 SISO. На этапе S142 первая и вторая станции 101 и 102 MIMO и вторая станция 201 SISO принимают данные для установки значения вектора распределения сети (NAV), переданные первой станцией 201 SISO, устанавливают значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV) на основе принятых данных для установки значения вектора распределения сети (NAV) и предполагают, что канал в настоящее время используется, пока значения их соответствующих векторов распределения сети (NAV) не будут отсчитаны в обратном порядке до 0. На этапе S144 первая и вторая станции 101 и 102 MIMO и вторая станция 202 SISO отсчитывают в обратном порядке значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV). На этапе S150 первая станция 201 SISO передает данные второй станции 202 SISO.

Коротко говоря, возможно предотвратить конфликты данных среди первой и второй станций 101 и 102 MIMO и первой и второй станций 201 и 202 SISO посредством выполнения операции виртуального контроля несущей перед тем, как каждая из первой и второй станций 101 и 102 MIMO и первой и второй станции 201 и 202 SISO пытается передать данные, как проиллюстрировано на фиг.3.

Фиг.4 является схемой, иллюстрирующей структуру набора параметров сосуществования в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения. На фиг.4 набор параметров сосуществования является информационным элементом, который предотвращает конфликты данных между станциями, использующими разные способы передачи данных в беспроводной сети. Набор параметров сосуществования может быть включен в кадр маяка или кадр ответа на испытательный запрос и затем передан всем станциям в беспроводной сети. Набор параметров сосуществования содержит поле 510 идентификатора (ID) элемента, поле 520 длины, поле 530 минимальных функциональных возможностей физического уровня (PHY), поле 540 режима сосуществования, поле 550 типа сосуществования и поле 560 зарезервированных битов.

Поле 510 идентификатора (ID) элемента идентифицирует набор параметров сосуществования и состоит из 8 битов (то есть одного октета). Может быть передан кадр маяка или кадр ответа на испытательный запрос, несущий множество информационных элементов, содержащих разнообразную информацию. В соответствии с этим могут использоваться идентификаторы (проиллюстрированные на фиг.5) для различения информационных элементов.

Фиг.5 является таблицей, иллюстрирующей идентификаторы множества информационных элементов, в том числе набора параметров сосуществования, в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения. На фиг.5 идентификаторы 7-15, 32-128 и 131-255 подлежат выделению для информационных элементов, и поэтому один из них может быть выделен для набора параметров сосуществования. Поскольку идентификаторы 129 и 130 выделены для информации, относящейся к MIMO, идентификатор 128 может быть выделен для набора параметров сосуществования. Однако для набора параметров сосуществования может быть выделен один из идентификаторов 7-15, 32-128 и 131-255, отличающийся от идентификатора 128.

Поле 520 длины определяет длину набора параметров сосуществования.

Поле 530 минимальных функциональных возможностей физического уровня (PHY) определяет функциональные возможности физического уровня каждой станции из множества станций в беспроводной сети. Поле 530 минимальных функциональных возможностей физического уровня (PHY) состоит из трех подполей, то есть подполя 531 антенны, подполя 532 типа преамбулы и подполя 533 зарезервированных битов.

Подполе 531 антенны определяет минимальное количество антенн станций в беспроводной сети. Если станции SISO и станции MIMO сосуществуют в беспроводной сети, подполе 531 антенны может быть установлено в значение 1, поскольку станции SISO имеют только одну антенну. Однако если в беспроводной сети имеются только станции MIMO, подполе 531 антенны может быть установлено в значение 2 или более. Подполе 531 антенны может быть расширено с использованием или без использования подполя 533 зарезервированных битов, когда улучшается производительность станций в беспроводном сетевом устройстве.

Подполе 532 типа преамбулы определяет тип преамбулы, который использует набор параметров сосуществования, например, является ли преамбула, используемая набором параметров сосуществования, преамбулой стандарта 802.11a или преамбулой системы MIMO. Подполе 533 зарезервированных битов является фрагментом, зарезервированным для расширения поля 530 минимальных функциональных возможностей физического уровня (PHY).

В случае, когда станции MIMO и станции SISO сосуществуют в беспроводной сети, поле 540 режима сосуществования определяет, применяют ли к беспроводной сети выборочно или беспорядочно механизм сосуществования, такой как механизм сосуществования, проиллюстрированный на фиг.3, или поле 540 режима сосуществования определяет, давать ли возможность каждой из станций в беспроводной сети решать, использовать ли механизм сосуществования. Другими словами, поле 540 режима сосуществования содержит информацию относительно того, использовать ли механизм сосуществования.

В 'безразличном' режиме, который устанавливается значением «00», станциям в беспроводной сети дают возможность решать, использовать ли механизм сосуществования. В соответствии с этим станции в беспроводной сети решают, использовать ли механизм сосуществования с учетом поля 540 минимальных функциональных возможностей физического уровня (PHY), и затем передают или принимают данные на основе результатов определения. «Безразличный» режим означает невмешательство, то есть в этом режиме каждая станция может решать, использовать ли механизм сосуществования.

В принудительном режиме, который соответствует значению «01», все станции в беспроводной сети вынуждены использовать механизм сосуществования, определенный в поле 550 типа сосуществования.

В режиме рекомендации, который соответствует значению '10', станциям в беспроводной сети лишь рекомендуют использовать механизм сосуществования. Таким образом, станциям в беспроводной сети лишь рекомендуют использовать механизм сосуществования для предотвращения конфликтов данных между ними, если обстоятельства не препятствуют им использовать механизм сосуществования.

В режиме 'не использования', который соответствует значению «11», ни одна из станций в беспроводной сети не использует механизм сосуществования. Поле 540 режима сосуществования может быть установлено в значение «11», даже когда станции в беспроводной сети, в том числе станции с одним входом и одним выходом (SISO), решают не использовать механизм сосуществования.

Поле 550 типа сосуществования определяет тип механизма сосуществования, который используется в беспроводной сети. Механизм сосуществования является способом предоставления станциям возможности использования разных систем передачи данных и их сосуществования в беспроводной сети. Поле 550 типа сосуществования может быть установлено в значение '00', '01' или '10', которое определяет, какой механизм сосуществования использовать в беспроводной сети.

Если поле 550 типа сосуществования имеет значение '00', текущий режим сосуществования является 'безразличным' режимом, таким образом, станции в беспроводной сети могут выбрать и затем использовать любой тип механизма сосуществования.

Если поле 550 типа сосуществования имеет значение '01', механизм сосуществования, который используется в беспроводной сети, является общим механизмом CTS. Согласно общему механизму CTS в беспроводную сеть передается кадр CTS, таким образом, другие станции могут установить значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV) на основе кадра CTS. Общий механизм CTS будет подробно описан позже со ссылкой на фиг.6.

Если поле 550 типа сосуществования имеет значение '10', это указывает, что тип механизма сосуществования, подлежащего использованию в беспроводной сети, является общим механизмом RTS/CTS. В 'безразличном' режиме также может использоваться общий механизм RTS/CTS, имеющий значение '10'. В соответствии с общим механизмом RTS/CTS отправляющая станция передает принимающей станции/принимает от принимающей станции кадр RTS и кадр CTS перед передачей данных принимающей станции, и другие станции в беспроводной сети устанавливают значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV) на основе кадра RTS и кадра CTS, передаваемых между отправляющей станцией и принимающей станцией. Общий механизм RTS/CTS подробно описан позже со ссылкой на фиг.7.

В режиме рекомендации или принудительном режиме для предотвращения конфликтов данных среди станций в беспроводной сети может использоваться механизм сосуществования, определенный в поле 550 типа сосуществования. Упомянутые выше три механизма сосуществования являются иллюстративными, и, таким образом, могут быть использованы другие механизмы сосуществования, использующие кадры, являющиеся подобными, но отличающимися от тех, которые изложены здесь.

Поле 560 зарезервированных битов зарезервировано для расширения набора параметров сосуществования. В частности, поле 560 зарезервированных битов зарезервировано для расширения поля 530 минимальных функциональных возможностей физического уровня (PHY), поля 540 режима сосуществования или поля 550 типа сосуществования. Также поле 560 зарезервированных битов может содержать другую информацию.

Фиг.6 является схемой, иллюстрирующей механизм сосуществования в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения.

На фиг.6 первая станция 101 MIMO является отправляющей станцией, которая передает данные MIMO, и вторая станция 102 MIMO является принимающей станцией, которая принимает данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO. На отрезке A первая станция 101 MIMO передает кадр разрешения передачи (CTS), адресатом которого является первая станция 101 MIMO в системе стандарта 802.11a. Вторая станция 102 MIMO, третья станция 103 MIMO и станция 201 SISO, которые используют систему стандарта 802.11a, распознают кадр CTS, переданный первой станцией 101 MIMO, и устанавливают значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV) на основе распознанного кадра CTS. На отрезке B начинается короткий промежуток между кадрами (SIFS) после передачи кадра CTS на отрезке A, и затем первая станция 101 MIMO передает данные MIMO. Вторая станция 102 MIMO принимает данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO, и передает кадр подтверждения (ACK). Третья станция 103 MIMO может интерпретировать данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO, и, таким образом, может переустановить значение своего вектора распределения сети (NAV), когда начинается другой короткий промежуток между кадрами (SIFS) после передачи данных MIMO.

Тем временем станция 201 SISO выполняет операцию виртуального контроля несущей с использованием значения своего вектора распределения сети (NAV), установленного на основе кадра CTS, переданного в системе стандарта 802.11a первой станцией 101 MIMO на отрезке A, и, таким образом, она удерживается от передачи данных на отрезке B. В результате на отрезке B первая станция 101 MIMO может полностью передать данные MIMO второй станции 102 MIMO, не вызывая конфликтов данных со станцией 201 SISO. Отрезок C предназначен для передачи/приема новых данных. На отрезке C одна станция из множества, состоящего из с первой по третью станций 101-103 MIMO и станции 201 SISO, может передавать данные.

Теперь будут описаны действия, выполняемые различными станциями, показанными на фиг.6.

Первая станция 101 MIMO передает кадр CTS в системе стандарта 802.11a. Короткий промежуток между кадрами (SIFS) начинается после передачи кадра CTS, и затем первая станция 101 MIMO передает данные MIMO. Затем начинается SIFS после передачи данных MIMO, и затем первая станция 101 MIMO принимает кадр подтверждения (ACK), переданный второй станцией 102 MIMO.

Вторая станция 102 MIMO устанавливает значение своего вектора распределения сети (NAV) на основе кадра CTS, переданного первой станцией 101 MIMO. SIFS начинается после приема кадра CTS, переданного первой станцией 101 MIMO. Вторая станция 102 MIMO затем принимает данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO, и вторая станция 102 MIMO передает кадр подтверждения (ACK) после SIFS.

Третья станция 103 MIMO устанавливает значение своего вектора распределения сети (NAV) на основе кадра CTS, переданного первой станцией 101 MIMO, и удерживается от передачи данных, пока значение ее вектора распределения сети (NAV) не будет отсчитано в обратном порядке до 0. Когда другой SIFS начинается после передачи данных MIMO первой станцией 101 MIMO, третья станция 103 MIMO переустанавливает значение своего вектора распределения сети (NAV) за период времени, включающий в себя продолжительность кадра подтверждения (ACK), переданного второй станцией 102 MIMO, поскольку она может интерпретировать данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO.

Станция 201 SISO также может установить значение своего вектора распределения сети (NAV) на основе кадра CTS, переданного первой станцией 101 MIMO. Так как кадр CTS передан первой станцией 101 MIMO в системе стандарта 802.11a, станция 201 SISO может его распознать. Однако станция 201 SISO не может интерпретировать данные MIMO, переданные на отрезке B первой станцией 101 MIMO. Таким образом, станция 201 SISO предполагает, что среда в настоящее время занята, на основе значения своего вектора распределения сети (NAV).

В соответствии с общим механизмом CTS, проиллюстрированным на фиг.6, станция MIMO и станция SISO могут сосуществовать в беспроводной сети без конфликта передачи данных между ними. Однако общий механизм CTS может иметь проблему со скрытыми узлами. Например, кадр CTS, переданный отправляющей станцией MIMO, не может быть принят станцией SISO. Чтобы решить эту проблему, вместо общего механизма CTS используется общий механизм RTS/CTS.

Фиг.7 является схемой, иллюстрирующей механизм сосуществования в соответствии с другим иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения.

На фиг.7 первая станция 101 MIMO является отправляющей станцией, которая передает данные MIMO, и вторая станция 102 MIMO является принимающей станцией, которая принимает данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO. На отрезке A первая станция 101 MIMO передает кадр RTS в системе 802.11a. Вторая станция 102 MIMO принимает кадр RTS, переданный первой станцией 101 MIMO, и передает кадр CTS в системе 802.11a в качестве ответа на принятый кадр RTS.

После распознавания, что кадр RTS и кадр CTS были переданы между первой и второй станциями 101 и 102 MIMO в проводной сети, третья станция 103 MIMO и станция 201 SISO устанавливают значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV) на основе кадра RTS и кадра CTS. Другими словами, вторая станция 102 MIMO, третья станция 103 MIMO и станция 201 SISO устанавливают значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV), когда первая станция 101 MIMO передает кадр RTS второй станции 102 MIMO в системе 802.11a, и переустанавливают значения своих соответствующих векторов распределения сети (NAV), когда вторая станция 102 MIMO передает кадр CTS первой станции 101 MIMO в системе 802.11a. Так как кадр RTS и кадр CTS передаются между первой и второй станциями 101 и 102 MIMO в системе 802.11a, станция 201 SISO, которая использует систему 802.11a, может распознать кадр RTS и кадр CTS.

На отрезке B начинается SIFS после передачи кадра CTS, и первая станция 101 MIMO передает данные MIMO. Вторая станция 102 MIMO принимает данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO, и передает кадр подтверждения (ACK). Третья станция 103 MIMO может интерпретировать данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO, и, таким образом, она может переустановить значение своего вектора распределения сети (NAV) за период времени, который включает в себя продолжительность кадра подтверждения (ACK), переданного второй станцией 102 MIMO, когда SIFS начинается после передачи данных MIMO первой станцией 101 MIMO.

Станция 201 SISO устанавливает значение своего вектора распределения сети (NAV) на основе кадра RTS и кадра CTS, переданных между первой и второй станциями 101 и 102 MIMO в системе 802.11a, и, таким образом, она удерживается от передачи данных на отрезке B. В результате на отрезке B первая станция 101 MIMO может полностью передать данные MIMO второй станции 102 MIMO, не вызывая конфликтов данных со станцией 201 (SISO). Отрезок С предназначен для передачи/приема новых данных. На отрезке C одна станция из множества, состоящего из с первой по третью станции 101-103 MIMO и станции 201 SISO, может передавать данные.

Теперь будут описаны действия, выполняемые различными станциями, показанными на фиг.7.

Вкратце, первая станция 101 MIMO передает кадр RTS в системе 802.11a. SIFS начинается после передачи кадра RTS, и первая станция 101 MIMO принимает кадр CTS, переданный второй станцией 102 MIMO в системе 802.11a. Затем SIFS начинается после приема кадра CTS, и первая станция 101 MIMO передает данные MIMO. SIFS начинается после передачи данных MIMO, и затем первая станция 101 MIMO принимает кадр подтверждения (ACK), переданный второй станцией 102 MIMO.

Вторая станция 102 MIMO принимает кадр RTS, переданный первой станцией 101 MIMO. SIFS начинается после приема кадра RTS, и вторая станция 102 MIMO передает кадр CTS. Затем SIFS начинается после передачи кадра CTS, и вторая станция 102 MIMO принимает данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO. SIFS также начинается после приема данных MIMO, и затем вторая станция 102 MIMO передает кадр подтверждения (ACK).

Третья станция 103 MIMO устанавливает значение своего вектора распределения сети (NAV) на основе кадра RTS и кадра CTS, переданных между первой и второй станциями 101 и 102 MIMO, и, таким образом, она удерживается от передачи данных, пока значение ее вектора распределения сети (NAV) не будет отсчитано в обратном порядке до 0. Когда SIFS начинается после передачи данных MIMO первой станцией 101 MIMO, третья станция 103 MIMO переустанавливает значение своего вектора распределения сети (NAV) за период времени, который включает в себя продолжительность кадра подтверждения (ACK), переданного второй станцией 102 MIMO, поскольку она может интерпретировать данные MIMO, переданные первой станцией 101 MIMO.

Станция 201 SISO также может установить значение своего вектора распределения сети (NAV) на основе кадра RTS и кадра CTS, переданных между первой и второй станциями 101 и 102 MIMO. Так как кадр RTS и кадр CTS переданы между первой и второй станциями 101 и 102 MIMO в системе 802.11a, станция 201 SISO может распознать их оба. Однако станция 201 SISO не может интерпретировать данные MIMO, переданные на отрезке В первой станцией 101 MIMO. Таким образом, станция 201 SISO предполагает, что среда занята в течение периода времени, на основе значения своего вектора распределения сети (NAV), установленного с учетом кадра CTS.

Тем временем проблема со скрытыми узлами, которая может произойти в общем механизме CTS, показанном на фиг.6, может быть решена посредством общего механизма RTS/CTS. Это справедливо потому, что даже когда предопределенный узел в беспроводной сети, где существует точка доступа (AP), не в состоянии принять кадр RTS, он тем не менее может установить значение своего вектора распределения сети (NAV) на основе кадра CTS, переданного через точку доступа (AP) узлом, который принял кадр RTS.

Фиг.8 и 9 являются схемами, иллюстрирующими структуры сетей в соответствии с иллюстративными вариантами воплощения настоящего изобретения.

В частности, фиг.8 является схемой, иллюстрирующей сеть инфраструктуры, содержащую станции 101 и 102 MIMO и станцию 201 SISO. На фиг.8 станции 101 и 102 MIMO и станция 201 SISO взаимодействуют друг с другом через точку 900 доступа (AP). При использовании общего механизма CTS отправляющая станция MIMO передает кадр CTS в системе 802.11a, поэтому станция 201 SISO, которая использует систему 802.11a, распознает кадр CTS, и, таким образом, устанавливает значение своего вектора распределения сети (NAV) с учетом кадра CTS.

При использовании общего механизма RTS/CTS отправляющая станция MIMO передает кадр RTS. Кадр RTS, переданный отправляющей станцией MIMO, передается к принимающей станции MIMO через точку 900 доступа (AP), и кадр CTS, переданный принимающей станцией MIMO, передается отправляющей станции MIMO через точку 900 доступа (AP). В соответствии с этим, даже когда станция 201 SISO не в состоянии распознать кадр RTS, переданный станцией MIMO, она тем не менее может распознать кадр CTS, переданный через точку 900 доступа (AP), и, таким образом, она может установить значение своего вектора распределения сети (NAV) с учетом кадра CTS.

Фиг.9 - схема, иллюстрирующая ad-hoc сеть (то есть независимую сеть; одноранговую сеть с произвольной структурой), содержащую станции 101 и 102 MIMO и станцию 201 SISO. На фиг.9 станции 101 и 102 MIMO передают данные друг другу и принимают данные друг от друга без помощи точки доступа (AP). При использовании общего механизма CTS отправляющая станция MIMO передает кадр CTS в системе 802.11a. Станция 201 SISO, которая использует систему 802.11a, распознает кадр CTS, переданный отправляющей станцией MIMO, и устанавливает значение своего вектора распределения сети (NAV) на основе принятого кадра CTS.

Кроме того, при использовании общего механизма RTS/CTS отправляющая станция MIMO передает кадр RTS. Кадр RTS, переданный отправляющей станцией MIMO, принимается принимающей станцией MIMO, и принимающая станция MIMO передает кадр CTS отправляющей станции MIMO в ответ на принятый кадр RTS. В соответствии с этим, даже если станция 201 SISO не может распознать кадр RTS, переданный отправляющей станцией MIMO, она тем не менее может установить значение своего вектора распределения сети (NAV) на основе кадра CTS, переданного принимающей станцией MIMO.

Общий механизм CTS и общий механизм RTS/CTS выполняются прежде, чем одна станция передает данные другой станции. В соответствии с этим, в беспроводной сети, где нет станций SISO или где станции SISO не передают данные, общий механизм CTS или общий механизм RTS/CTS могут выполняться факультативно. Кроме того, общий механизм CTS или общий механизм RTS/CTS могут выполняться в зависимости от того, вероятно ли в сети возникновение проблемы со скрытыми узлами. В этом случае определяется, использовать ли общий механизм CTS или общий механизм RTS/CTS на основе набора параметров сосуществования, представленного на фиг.4.

Фиг.10 является схемой, иллюстрирующей изменение набора 500 параметров сосуществования с учетом сетевой среды, и отправку измененного набора 500 параметров сосуществования в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения.

В сети, иллюстрированной на фиг.10, существует станция 201 SISO и ни передает данные, ни принимает данные в течение предопределенного периода. Так как ожидается, что станция 201 SISO не передаст/примет данные в течение предопределенного периода, нет необходимости выполнять механизм сосуществования для выполнения операции виртуального контроля несущей на станции 201 SISO. Поэтому точка 900 доступа (AP) устанавливает поле 540 режима сосуществования набора 500 параметров сосуществования в значение '11' (режим 'не использования'), с тем чтобы не выполнялся никакой механизм сосуществования. Если станция 201 SISO пытается передать данные и в сети происходят конфликты данных, точка 900 доступа (AP) переустанавливает поле 540 режима сосуществования набора 500 параметров сосуществования в значение '00' ('безразличный' режим), '01' (принудительный режим) или '10' (режим рекомендации) в зависимости от обстоятельств в сети.

Коротко говоря, в сети, где станции SISO существуют, но передают очень немного данных или не передают данные, использование механизма сосуществования может неблагоприятно затронуть работу всей сети. Таким образом, механизм сосуществования может использоваться факультативно в зависимости от обстоятельств в сети, тем самым сокращая накладные затраты, связанные с передачей или приемом данных в сети.

Фиг.11 является схемой, иллюстрирующей изменение набора 500 параметров сосуществования с учетом сетевой среды и отправку измененного набора 500 параметров сосуществования в соответствии с другим иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения.

На фиг.11 в беспроводной сети нет скрытых узлов, и набор 500 параметров сосуществования изменяется и затем передается.

Зона 300 беспроводной связи покрывает все станции, содержащиеся в беспроводной сети, то есть станции 101 и 102 MIMO и станцию 201 SISO. В этом случае не должен выполняться общий механизм RTS/CTS. Поскольку в сети нет скрытых узлов, станция 201 SISO может успешно выполнять операцию виртуального контроля несущей с использованием общего механизма CTS. Поэтому точка 900 доступа (AP) устанавливает поле 550 типа сосуществования набора 500 параметров сосуществования в значение '01' (общий механизм CTS), с тем чтобы конфликты данных, которые могут произойти в сети, были предотвращены с использованием общего механизма CTS. Если станция, кроме станций 101 и 102 MIMO и станции 201 SISO, входит в зону 300 беспроводной связи, точка 900 доступа (AP) может переустановить поле 550 типа сосуществования набора 500 параметров сосуществования в значение '10' (общий механизм RTS/CTS) после рассмотрения вероятности того, что самая последняя вошедшая в зону 300 беспроводной связи станция станет скрытым узлом.

Кроме того, как ранее показано на фиг.10, даже если станция, которая недавно присоединилась к зоне 300 беспроводной связи, является станцией SISO и очень вероятно станет скрытым узлом, принимая во внимание зону продвижения станций 101 и 102 MIMO, точка 900 доступа (АР) может не переустанавливать поле 550 типа сосуществования набора 500 параметров сосуществования 500 в значение '10'.

Коротко говоря, как описано выше со ссылкой на фиг.10 и 11, поле 540 режима сосуществования и поле 550 типа сосуществования набора 500 параметров сосуществования могут быть откорректированы в зависимости от обстоятельств в сети и способа, посредством которого станции в сети взаимодействуют друг с другом.

Фиг.12 является блок-схемой, иллюстрирующей станцию 200 MIMO в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения настоящего изобретения.

В этом варианте воплощения термин 'блок', то есть 'модуль', обозначает здесь, но без ограничения, компонент программного обеспечения или аппаратных средств, такой как программируемая вентильная матрица (FPGA) или специализированная интегральная схема (ASIC), который выполняет некоторые задачи. Преимущественно модуль может быть выполнен с возможностью постоянно находиться на носителе данных с обращением по адресу и выполняться на одном или более процессорах. Таким образом, модуль может включать в себя в качестве примера компоненты, такие как программные компоненты, объектно-ориентированные программные компоненты, компоненты класса и компоненты задачи, процессы, функции, атрибуты, процедуры, подпрограммы, сегменты программного кода, драйверы, встроенное программное обеспечение, микропрограммы, схемы, данные, базы данных, структуры данных, таблицы, массивы и переменные. Функциональные возможности, предусмотренные в компонентах и модулях, могут быть объединены в меньшее количество компонентов и модулей или разделены на дополнительные компоненты и модули. Кроме того, компоненты и модули могут быть реализованы так, что они выполняются одним или более центральными процессорами (CPU) в системе связи.

На фиг.12 станция 200 MIMO содержит передающий блок 210, принимающий блок 220, блок 230 кодирования, блок 240 декодирования, блок 250 управления, блок 260 установки информации о сосуществовании и, по меньшей мере, две антенны 281 и 282. Структура станции 200 MIMO, проиллюстрированная на фиг.12, реализует варианты воплощения настоящего изобретения, проиллюстрированные на фиг.3-11.

Антенны 281 и 282 принимают и передают беспроводные сигналы.

Передающий блок 210 передает сигналы антеннам 281 и 282, и блок 230 кодирования кодирует данные для формирования сигналов, которые будут переданы антеннам 281 и 282 посредством передающего блока 210. Чтобы передать сигналы через две или более антенн, данные сигнала должны быть разделены и затем отдельно закодированы. То есть операции кодирования, которые соответствуют этапам S10 и S20, ранее показанным на фиг.1, выполняются со скоростью 108 Мбит/с, разделяются на первые данные и вторые данные, и первые и вторые данные кодируются отдельно друг от друга. Первые и вторые закодированные данные затем передаются со скоростью 54 Мбит/с.

Принимающий блок 220 принимает сигналы от антенн 281 и 282, и блок 240 декодирования декодирует сигналы, принятые принимающим блоком 220, в данные. При приеме сигналов от двух или более антенн необходимо объединить принятые сигналы.

Блок 260 установки информации о сосуществовании может формировать информацию о сосуществовании на основе информации, принятой от других станций, когда станция 200 MIMO служит в качестве точки доступа (AP) или передает кадр маяка или кадр ответа на испытательный запрос в ad-hoc сети. Если станция 200 MIMO выполняет только функции типичной станции MIMO, блок 260 установки информации о сосуществовании может хранить информацию о сосуществовании, принятую от точки доступа (AP) или других станций в ad-hoc сети и, таким образом, предотвращать вовлечение станции 200 MIMO в конфликты данных с другими станциями при передаче данных MIMO.

Блок 260 установки информации о сосуществовании выполняет предопределенную операцию для предотвращения конфликтов данных между отправляющей станцией MIMO и другими станциями перед тем, как отправляющая станция MIMO попытается передать данные MIMO. Кроме того, точка доступа (AP) или станция в ad-hoc сети, которая передает кадр управления, такой как кадр маяка, может решать, какой режим сосуществования или механизм сосуществования использовать, на основе текущей сетевой среды и состояний станций в текущей сетевой среде.

Блок 250 управления контролирует и управляет обменом информацией с другими элементами станции 200 MIMO.

Промышленная применимость

Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением станция MIMO и станция SISO могут сосуществовать в беспроводной сети без появления конфликта данных.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, возможно увеличить эффективность передачи данных беспроводной сети, удерживая станцию SISO от передачи данных, когда станция MIMO передает данные.

Специалистам в области техники будет понятно, что могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, которые определены в последующей формуле изобретения. Поэтому описанные выше иллюстративные варианты воплощения предназначены только для иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничение изобретения. Объем изобретения задается формулой изобретения, а не предыдущим описанием, и подразумевается, что в ней охвачены все разновидности и эквиваленты, которые находятся в пределах объема формулы изобретения.