Результат интеллектуальной деятельности: МЕХАНИЗМЫ ОТВЕТА ДЛЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ С ШИРОКОЙ ПОЛОСОЙ ПРОПУСКАНИЯ

Уровень техники

Пакет данных, передаваемый посредством контроллера беспроводной сети по каналу с шириной полосы 40, 80 или 160 МГц (составленной из множества каналов с полосой пропускания 20 МГц каждый), будет неправильно приниматься мобильными устройствами предшествующего поколения, способными осуществлять связь только по каналам с шириной полосы 20 МГц. Ввиду того что не предполагается, что устройства предшествующего поколения могут быть получателем таких широкополосных передач из-за их неспособности декодировать подобные передачи, также невозможно знать, сколько времени потребуется ждать намеченному получателю, чтобы закончить передачу подтверждения. Чтобы не принуждать устройства предшествующего поколения ждать в течение максимального времени задержки, существующие способы требуют, чтобы подтверждение передавалось параллельно по каждому из каналов с шириной полосы по 20 МГц и устройства предшествующего поколения могли его принимать. Однако это создает новую проблему. Если многочисленные новые устройства адресуются посредством передачи по широкополосному каналу, каждое из них должно посылать свое подтверждение отдельно и последовательно. Для устройства предшествующего поколения это значительно увеличивает время, которое оно должны ждать, прежде чем сможет осуществиться передача, что снижает, таким образом, общую производительность сети.

Краткое описание чертежей

Некоторые варианты осуществления изобретения могут быть лучше поняты при обращении к нижеследующему описанию и сопроводительным чертежам, используемым для пояснения вариантов осуществления изобретения. На чертежах:

фиг.1 - сеть беспроводной связи, соответствующая варианту осуществления изобретения.

Фиг.2 - последовательность связи в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.3 - формат указания назначений каналов для ответа в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.4 - пример удачной последовательности связи в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.5 - пример частично неудачной последовательности связи в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.6 - блок-схема последовательности выполнения операций способа для последовательности беспроводной связи в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Подробное описание

В последующем описании изложены многочисленные конкретные подробности. Однако подразумевается, что на практике варианты осуществления изобретения могут быть осуществлены без этих конкретных деталей. В других случаях известные схемы, структуры и способы подробно не показываются, чтобы не мешать пониманию настоящего описания.

Ссылки на "один из вариантов осуществления", "вариант осуществления", "пример варианта осуществления", "различные варианты осуществления" и т.д. указывают, что вариант(-ы) осуществления изобретения, описанного таким образом, может содержать конкретные признаки, структуры или характеристики, но не каждый вариант осуществления обязательно содержит конкретные признаки, структуры или характеристики. Дополнительно, некоторые варианты осуществления могут иметь некоторые, все или никакие из признаков, описанных для других вариантов осуществления.

В последующих описании и/или формуле изобретения могут использоваться термины "связывается" и/или "соединяется", а также их производные. Следует понимать, что эти термины не предназначены быть синонимами друг друга. В конкретных вариантах осуществления термин "соединяется" может использоваться для указания, что два или более элементов находятся в прямом физическом и/или электрическом контакте друг с другом. Термин "связывается" используется для указания, что два или более элементов действуют совместно или взаимодействуют друг с другом, но они могут иметь или не иметь физические или электрические компоненты, являющиеся посредником между ними.

Как используется в формуле изобретения, если не указано иное, использование порядковых числительных "первый", "второй", "третий" и т.д. для описания элемента просто указывает, что ссылка делается на различные экземпляры схожих элементов и эта ссылка не должна подразумевать, что элементы, описанные таким образом, должны следовать в данной последовательности во времени, в пространстве, по порядку или как-либо иначе.

Различные варианты осуществления изобретения могут быть реализованы отдельно или в любой комбинации аппаратурных средств, встроенного микропрограммного обеспечения и программного обеспечения. Изобретение может также быть реализовано как команды, содержащиеся на считываемом компьютером носителе, которые могут считываться и исполняться одним или более процессорами, чтобы позволить выполнение описанных здесь операций. Считываемый компьютером носитель может содержать любой механизм для хранения информации в форме, считываемой одним или более компьютерами. Например, к считываемым компьютером носителям может относиться физический носитель хранения данных, такой как, в частности, постоянное запоминающее устройство (ROM); оперативная память (RAM); носители для хранения данных на магнитных дисках; оптические носители для хранения данных; устройства флэш-памяти и т.д.

Термин "беспроводной" может использоваться для описания схем, устройств, систем, способов, технологий, каналов связи и т.д., которые применяются для передачи данных с помощью модулированного электромагнитного излучения через нетвердотельную среду. Термин не подразумевает, что соответствующие устройства не содержат проводов. Беспроводное устройство может содержать по меньшей мере одну антенну, по меньшей мере один приемопередатчик, по меньшей мере одно запоминающее устройств, и по меньшей мере один процессор, где приемопередатчик передает через антенну сигналы, которые представляют данные, и принимает через антенну сигналы, которые представляют данные, в то время как процессор может обрабатывать данные, которые должны передаваться, и данные, которые были приняты. Процессор может также обрабатывать другие данные, которые ни передаются, ни принимаются.

Термин "сетевой контроллер", как он используется в этом документе, предназначен охватывать устройства, которые планируют и управляют, по меньшей мере частично, беспроводными связями других устройств в сети. Сетевой контроллер может также быть известен как базовая станция (BS), точка доступа (АР), центральная точка (СР) или любой другой термин, который может появиться при описании функциональных возможностей сетевого контроллера.

Термин "мобильное устройство", как он используется в этом документе, предназначен охватывать те устройства, беспроводная связь для которых по меньшей мере частично планируется и управляется сетевым контроллером. Мобильное устройство (MD) может также быть известно как мобильная станция (MS), STA, абонентская станция (SS), оборудование пользователя (UE) или любой другой термин, который может появиться для описания функциональных возможностей мобильного устройства. Мобильные устройства могут перемещаться во время такой связи, но перемещение не является обязательным.

Термин "канал", как он используется в этом документе, имеет частотный спектр (диапазон частот, указанный для беспроводной связи), в котором различным устройствам разрешают осуществлять связь с помощью беспроводных технологий. "Широкополосный" канал - это канал, частотный спектр которого охватывает частотные спектры многочисленных непрерывных "узкополосных каналов". В этом контексте прилагательные "широкополосный" и "узкополосный" определяются относительно друг друга, но не относительно какого-либо другого стандарта абсолютного измерения. В некоторых вариантах осуществления узкополосным каналом является канал, имеющий полосу пропускания 20 мегагерц (МГц), а соответствующий широкополосный канал имеет полосу пропускания, целочисленно кратную 20 МГц, но другие варианты осуществления могут быть основаны на узкополосных каналах с другими полосами пропускания.

В некоторых вариантах осуществления многочисленные устройства беспроводной связи, каждое из которых передает подтверждение при одной и той же связи по широкополосному каналу, будут передавать свои подтверждения одновременно по различным узкополосным каналам, образующим широкополосный канал. Также описывается механизм, который указывает, какой из узкополосных каналов каждое из устройств будет использовать для передачи своего подтверждения. Этот процесс позволяет декодировать подтверждения более старым мобильным устройствам, которые не могут декодировать сигналы широкополосного канала. Хотя подтверждения могут не направляться этим более старым устройствам, возможность "подслушать" и декодировать эти подтверждения может позволить более старым устройствам ожидать, когда станут доступны узкополосные каналы. Передавая эти подтверждения одновременно, а не последовательно, как при традиционном способе, процесс подтверждения может быть завершен быстрее, освобождая дополнительное время для других сетевых связей.

На фиг.1 представлена сеть беспроводной связи, соответствующая варианту осуществления изобретения. В представленной сети сетевой контроллер (в данном случае точка АР доступа) осуществляет связь с шестью мобильными устройствами (MD). Каждое из устройств MD-11, MD-12, MD-13 и MD-14 предполагается как устройство, выполненное по современной технологии, которое может осуществлять связь с АР по широкополосному каналу. Устройства MD-1, MD-2 и MD-3, как предполагается, являются устройствами предшествующего поколения, которые способны осуществлять связь только по узкополосным каналам и не способны должным образом декодировать передачу по широкополосному каналу. Для простоты объяснения предполагается, что каждое устройство в этом примере способно принимать передачу от каждого из других устройств в сети (то есть принятый сигнал достаточно сильный, чтобы быть должным образом принятым, независимо от того, может или не может сигнал быть правильно декодирован в данные), хотя на практике для некоторых устройств MD свойственно находиться вне диапазона другого MD. Каждое устройство (АР и все MD) может содержать процессор, память, приемопередатчик и одну или более антенн для облегчения беспроводных связей.

На фиг.2 представлена последовательность связи, соответствующая варианту осуществления изобретения. На фиг.2 по вертикальной оси представляется частота, где четыре непрерывных узкополосных канала по 20 МГц занимают ту же самую полосу пропускания, что и единый широкополосный канал с полосой пропускания 80 МГц. По горизонтальной оси представляется время, в течение которого АР передает по широкополосному нисходящему каналу сообщение к устройству MD, и каждое из устройств MD (11-14), которому направлено сообщение, отвечает подтверждением по одному из восходящих каналов с шириной полосы 20 МГц. В другом варианте осуществления, описанном позже, АР может опрашивать многочисленные устройства MD, каждое из которых отвечает своими собственными передачами по восходящему каналу, и АР передает подтверждения для этих передач по восходящему каналу через указанные узкополосные каналы. В обоих случаях передача по нисходящему каналу определяет, какие узкополосные каналы будут использоваться каждым устройством MD для соответствующего подтверждения, независимо от того, является ли подтверждение передачей по восходящему или нисходящему каналу. Примечание: при использовании в этом документе и в соответствии с общей отраслевой практикой термин "нисходящий канал'" относится к сообщению, переданному от АР к одному или более устройств MD, тогда как термин "восходящий канал" относится к сообщению, переданному от MD к АР. В некоторых контекстах термин "восходящий канал" может также относиться к сообщениям от многочисленных устройств MD, которые принимаются АР одновременно.

Сеть может содержать смесь новых и старых устройств - тех, которые могут работать как по широкополосным, так и по узкополосным каналам, и тех, которые могут только работать по узкополосным каналам. Дополнительно, определенные широкополосные и узкополосные каналы, которые назначаются для передачи, могут изменяться со временем. Чтобы разрешить эту динамическую ситуацию, передача может начинаться с Преамбулы-А, передаваемой одновременно по каждому из узкополосных каналов, которые образуют широкополосный канал. Преамбула-А может указывать, что это должна быть передача широкополосного канала с помощью достаточной информации в Преамбуле-А, которую совместимые с широкополосным каналом устройства будут знать, чтобы декодировать Преамбулу-В, передаваемую по широкополосному каналу. Те устройства, которые неспособны декодировать широкополосный канал, будут знать из Преамбулы-А, что они не могут декодировать Преамбулу-В, и не будут тратить впустую ресурсы, пытаясь это сделать.

После синхронизации во время Преамбулы-В те устройства, которые способны это сделать, могут начать принимать и декодировать участок данных передачи, которые передаются по широкополосному каналу. Участок данных может иметь заголовок, содержащий информацию о том, как декодировать кадр, и тело кадра, содержащее контент, доставляемый кадром устройству, которому он предназначен. При нисходящей передаче в некоторых случаях одно и то же тело может передаваться каждому MD, просто вводя многочисленные адреса получателей в заголовок. Но в других случаях отдельные данные могут передаваться каждому из адресуемых устройств MD различными способами, такими как, в частности: 1) передача контента для каждого MD в разное время, 2) передача контента для каждого MD по различным подканалам (например, при использовании OFDMA), 3) передача контент для каждого MD, используя различные способы кодирования (например, используя систему с многочисленными входами, многочисленными выходами и многочисленными пользователями или MU MIMO), 4) и т.д.

После завершения этой передачи от АР каждое устройство MD, которое адресовано при передаче по широкополосному каналу, может ответить подтверждением (АСК), чтобы указать, что оно успешно приняло и декодировало свои соответствующие данные, или неподтверждением (NAK), чтобы указать, что прием не был правильно декодирован. Показанные здесь примеры предполагают АСК, но те же самые принципы могут быть применены к NAK. В некоторых случаях может использоваться блочное подтверждение (ВА), так чтобы устройство могло подтвердить правильный прием многочисленных передач единым ответом.

Как было заявлено ранее, каждое MD, которое адресовано в передаче по широкополосному каналу, может ответить, передавая АСК по другому узкополосному каналу, как показано на фиг.2. Пример показывает широкополосный канал, состоящий из четырех узкополосных каналов, по которым дают ответ четыре устройства MD (MD-11, MD-12, MD-13, MD-14). Как общее правило, максимальное количество устройств, которые могут одновременно отвечать таким способом, равно количеству узкополосных каналов, которые образуют широкополосный канал. Если существует больше MD, чем имеется доступных узкополосных каналов, то может планироваться другой набор одновременных подтверждений, который должен иметь место после показанного первого набора на тех же самых узкополосных каналах.

Хотя предыдущее описание предполагало, что многочисленные MD передают АСК в ответ на широкополосную передачу от АР, те же самые принципы могут использоваться, когда АР подтверждает передачи от многочисленных устройств MD. Например, АР может одновременно передавать отдельные АСК по отдельным узкополосным каналам в ответ на передачи, полученные от этих MD. Но общий процесс может быть подобным независимо от направления перемещений АСК. Например, АР может уведомлять каждое MD по этому узкополосному каналу, по которому будет передаваться АСК. АСК затем передается по этому узкополосному каналу от АР к MD или от MD к АР, в зависимости от необходимости. Такие многочисленные передачи АСК к многочисленным MD и/или от них могут планироваться таким способом одновременно для передачи по узкополосным каналам, которые образуют широкополосный канал.

Поскольку сетевые связи обычно динамичны, каждое MD нуждается в уведомлении, какой узкополосный канал оно будет использовать для своего АСК. Это назначение может быть передано от АР к устройству MD в заголовке или в полезной нагрузке нисходящей передачи. В некоторых вариантах осуществления каждая нисходящая передача будет содержать назначения каналов для АСК, которые применяются только к этой передаче. В других вариантах осуществления назначение каналов может оставаться в силе для многочисленных нисходящих передач и, возможно, должно быть передано только в первой такой нисходящей передаче. Продолжительность этого назначения каналов может определяться заранее, может определяться вместе с назначением каналов, или можно предполагать, что назначение должно продолжать действовать, пока не будет изменено другим назначением. Для передачи назначений каналов могут использоваться различные протоколы.

На фиг.3 представлен формат для указания назначений каналов для ответа, соответствующий варианту осуществления изобретения. Показанный формат представлен только для примера и не должен использоваться для ограничения возможных форматов, которые могут использоваться. Показанный формат может следовать стандартному формату кадра управления доступом к среде (MAC).

В показанном примере поля, обозначенные как Frame Control (управление кадром), Duration (длительность), РА (адрес приемника), ТА (адрес передатчика) и FCS (последовательность проверки кадра), могут быть теми же самыми полями, которые являются стандартными для кадров управления доступом к среде (MAC) и здесь далее дополнительно не определяются. Однако в некоторых вариантах осуществления поле Frame Control может определяться как кадр готовности к передаче (СТХ). В имеющихся других вариантах осуществления для передачи назначений каналов может использоваться совершенно другой формат.

Поле Total # of Streams (всего…потоков) может указать общее количество потоков, которое данная АР может поддерживать при этой связи. Это общее количество может быть больше, чем общее количество MD, так как одно MD может поддерживать больше, чем один пространственный поток одновременно. Поле Max Duration (максимальная длительность) может указывать максимально допустимую длину по времени каждого пакета.

Остальные поля, показанные на фиг.3, могут использоваться для указания вышеупомянутых назначений каналов. В этом примере каждому MD выделены три поля. Поле Address ID (AID) может указывать, какое устройство MD описывается. Поле Мах MCS for AID может указывать наивысшую схему кодирования модуляции (MCS), которую указанное устройство MD может использовать, хотя оно может использовать и более низкую MCS. Поле Channel указывает, какой узкополосный канал указанное устройство MD должно использовать для ответа. Этот набор из трех полей может быть повторен в кадре столько раз, сколько необходимо (например, "n" раз в этом примере), чтобы описать назначения каналов для многочисленных MD. В другом варианте осуществления, когда MCS была заранее определена посредством некоторого другого средства, поле MCS может быть исключено, оставляя для каждого MD набор из двух полей.

Номер канала может указываться в поле Channel различными способами. В одном варианте осуществления для указания номера канала может использоваться побитовый формат. Например, в 8-битовом поле каждый бит может отображать различные каналы с числом до восьми каналов. Значение "1" для конкретного бита может указывать, что соответствующий канал назначается, в то время как значения "0" могут указываться для основных семи битов. Конечно, вместо этого могут использоваться противоположные полярности. В другом варианте осуществления значение поля может напрямую указывать номер канала. В еще одном другом варианте осуществления каждое уникальное значение в поле может использоваться, чтобы отображать разные заданные каналы.

На фиг.4 представлена удачная последовательность передачи, соответствующая варианту осуществления изобретения. В показанной последовательности АР опрашивает многочисленные устройства MD по широкополосному каналу с СТХ или другим приглашением к передаче. СТХ содержит назначение канала для каждого устройства MD, определяя, какой узкополосный канал будет использоваться для возможной передачи АСК к каждому устройству MD. В этом случае четыре устройства MD-11-14 отвечают на СТХ, передавая свои данные к АР во время того же самого периода времени по восходящему каналу. Для этого восходящего канала могут использоваться различные соглашения и протоколы, но в примере показываются устройства, следующие соглашению со многими входами, многими выходами и многими пользователями при передаче по широкополосному каналу. После успешного приема и декодирования передач восходящего канала от всех четырех устройств MD АР может передать эти четыре АСК одновременно по четырем узкополосным каналам, причем каждый АСК передается соответствующему MD по узкополосному каналу, который был указан для этого MD в СТХ.

На фиг.5 представлена частично неудачная последовательность связи, соответствующая варианту осуществления изобретения. Этот пример подобен показанному на фиг.4, за исключением того, что в этом случае передача по восходящему каналу от MD-13 не была успешно принята. Она, возможно, содержала очень много ошибок и не могла быть успешно реконструирована, принятый сигнал, возможно, был совершенно непригоден для дешифрования, или, возможно, мог иметься отказ по какой-то другой причине. Но независимо от причины АР не может передать АСК, чтобы указать успешный прием передачи по восходящему каналу от MD-13. Передачи от MD-11, 12 и 14 были приняты успешно, и АСК могут быть переданы этим устройствам таким же образом, как показано на фиг.4. Но АР должна дать знать MD-13, что его передача по восходящему каналу потерпела неудачу, так чтобы могли быть инициированы процедуры повторной передачи сообщения или как-либо иначе обойтись с этим отказом.

В некоторых вариантах осуществления АР может передать NAK устройству MD-13, чтобы сообщить об отказе передачи. Но в других вариантах осуществления NAK может оказаться невыполнимым вариантом, так что может быть найдено другое средство. Например, неправильное АСК может быть отправлено устройству MD-13, чтобы оно передало то же самое сообщение. В этом случае АСК для устройства MD 12 может быть передано устройству MD-13 по узкополосному каналу, ранее назначенному для MD-13. Когда устройство MD-13 принимает АСК, адресованное устройству MD-12, устройство MD-13 может интерпретировать его как индикацию, что его собственная передача дала отказ, и оно может инициировать меры по устранению. В некоторых вариантах осуществления копия АСК для правильно принятой передачи может быть передана не тому, которое нужно, устройству, чтобы указать отказ. Но в других вариантах осуществления, может не иметь значения, представляет ли неправильно адресованное АСК передачу, которая была правильно принята любым MD. Итак, в теории все устройства MD могут быть информированы, что их передачи оказались неудачными, просто отправляя им всем неправильно адресованные АСК.

На фиг.6 представлена блок-схема последовательности выполнения операций для последовательности беспроводной связи в соответствии с вариантом осуществления изобретения. В показанном примере операции, выполняемые АР, показаны слева, тогда как операции, выполняемые устройством MD, показаны справа. На этапе 610 АР может передать кадр нисходящего канала многочисленным устройствам MD по широкополосному каналу, причем кадр содержит информацию, определяющую, какой узкополосный канал каждого устройства MD должен использовать для передачи последующего подтверждения. На этапе 615 одно из устройств MD, которое адресовано в кадре нисходящего канала, принимает его. Хотя многочисленные устройства MD могут принимать кадр, переданный по нисходящему каналу, и следовать показанному процессу, описание делается только для одного устройства MD.

На этапе 625 устройство MD может запомнить значение узкополосного канала, назначенное ему, так чтобы информация могла использоваться при более поздней передаче. В этой точке блок-схема последовательности выполнения операций описывает два альтернативных процесса. Если назначенный канал должен использоваться для передачи АСК при связи по восходящему каналу, устройство MD может передать АСК по этому назначенному каналу на этапе 635 с приемом его АР на этапе 640. Но если назначенный канал должен использоваться для последующей передачи АСК при связи по нисходящему каналу, можно следовать процессу 645-650-660-665.

Для альтернативной передачи АСК по нисходящему каналу устройство MD может передать один или более кадров по восходящему каналу к АР на этапе 645. При некоторых операциях это может делаться в ответ на сигнал готовности к передаче от АР, или в ответ на некоторое другое приглашение к передаче, такое как опрос. Если АР правильно принимает кадр по восходящему каналу на этапе 650, она может передать АСК устройству MD на этапе 660, используя узкополосный канал, который был назначен для этого устройства MD посредством передачи при связи по нисходящему каналу на этапе 610. Устройство MD принимает АСК по назначенному каналу на этапе 665.

Приведенное выше описание предназначено быть иллюстративным, но не ограничивающим. Эти варианты предназначены для введения в различные варианты осуществления изобретения, которые ограничиваются только объемом нижеследующей формулы изобретения.