專利名稱：無線發(fā)送裝置及無線發(fā)送方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如被用于無線局域網(wǎng)(Local Area Network)等無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無線發(fā)送裝置及無線發(fā)送方法。
背景技術(shù)：
IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)802.11是用網(wǎng)絡(luò)對例如計算機等終端裝置進行無線連接的成本效率較高的解決辦法(solution)。另外，由于信號處理技術(shù)或者調(diào)制技術(shù)的進步，其規(guī)格得到擴展，在被用于無線局域網(wǎng)的當(dāng)今的無線發(fā)送裝置中，由更高速的數(shù)據(jù)速率支持著其物理層(例如，參照非專利文獻1及非專利文獻2)。
非專利文獻1“局域網(wǎng)和城域網(wǎng)-特殊要求-第11部分無線局域網(wǎng)媒體存取控制(MAC)和物理層(PHY)規(guī)范2.4GHz頻段較高速物理層擴展規(guī)范”電氣和電子工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)802.11b-1999，電氣和電子工程師協(xié)會，1999年9月。
非專利文獻2“局域網(wǎng)和城域網(wǎng)-特殊要求-第11部分無線局域網(wǎng)媒體存取控制(MAC)和物理層(PHY)規(guī)范5GHz頻段較高速物理層擴展規(guī)范”電氣和電子工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)802.11a-1999，電氣和電子工程師協(xié)會，1999年9月。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在現(xiàn)有的無線發(fā)送裝置中，由于信號處理技術(shù)或者調(diào)制技術(shù)的進步，正在實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率高速化，另一方面，希望進一步提高在無線局域網(wǎng)上的吞吐量(through-put)。如同在“Draft Project Allocation Request(PAR)forHigh Throughput Study Group，高處理能力研究小組的計劃分配要求草案(PAR)″(電氣和電子工程師協(xié)會802.11/02-798r7，Rosdahl，J.，et al，2003年3月)”中所述，在電氣和電子工程師協(xié)會802.11的工作小組中，已經(jīng)意識到基于對現(xiàn)有無線局域網(wǎng)的MAC(媒體存取控制)層及PHY(物理)層雙方的改善，具有高吞吐量的無線局域網(wǎng)的必要性。
作為用于實現(xiàn)高吞吐量的無線局域網(wǎng)的解決辦法，例如預(yù)想到采用多輸入多輸出(MIMO)方式的情況。MIMO方式是在收發(fā)的兩端使用多個天線、用同一頻帶同時傳輸相互獨立的信號的方式，并且作為使傳輸容量增大、使吞吐量提高的技術(shù)而引人注目。
可是，現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)一般為時分多址方式的無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。即，一般來說，在某個瞬間的定時對無線接收裝置(例如，接入點)能夠發(fā)送數(shù)據(jù)的無線發(fā)送裝置(例如，移動終端裝置)的數(shù)量只有一個。因此，通過采用MIMO方式所期待的結(jié)果基本上是將數(shù)據(jù)速率高速化，并且縮短在一個無線發(fā)送裝置上媒體(media)被占有的時間，從而其結(jié)果使整個系統(tǒng)的吞吐量得到提高。
然而，可在無線發(fā)送裝置和無線接收裝置之間同時進行并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量取決于在具備天線數(shù)較少的裝置上的天線數(shù)。例如，即使接入點具備多個天線，對于其接入點、進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃械囊苿咏K端裝置也不一定具備著多個天線。因此，如果在現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)上導(dǎo)入現(xiàn)有的MIMO方式，對于吞吐量的提高就有一定的限度。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的吞吐量提高的無線發(fā)送裝置及無線發(fā)送方法。
本發(fā)明的無線發(fā)送裝置所采用的結(jié)構(gòu)包括至少一個發(fā)送天線；以及通過所述至少一個發(fā)送天線發(fā)送前導(dǎo)(preamble)信號及數(shù)據(jù)信號的發(fā)送單元；其中，所述發(fā)送單元，在前導(dǎo)信號的發(fā)送中，使用被分配到每一個所述發(fā)送天線的前導(dǎo)副載波，并且在數(shù)據(jù)信號的發(fā)送中，使用具有與所述前導(dǎo)副載波不同的頻率的數(shù)據(jù)副載波。
本發(fā)明的無線發(fā)送方法包括通過至少一個發(fā)送天線發(fā)送前導(dǎo)信號及數(shù)據(jù)信號的發(fā)送步驟，其中，所述發(fā)送步驟包括使用被分配到每一個所述發(fā)送天線的前導(dǎo)副載波發(fā)送前導(dǎo)信號的前導(dǎo)發(fā)送步驟；以及使用具有與所述前導(dǎo)副載波不同的頻率的數(shù)據(jù)副載波發(fā)送數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)發(fā)送步驟。
根據(jù)本發(fā)明，能夠使無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的吞吐量得到提高。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的使用了無線發(fā)送裝置的無線局域網(wǎng)的一個例子的結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示本實施方式涉及的使用了無線發(fā)送裝置的無線局域網(wǎng)的其它例子的結(jié)構(gòu)圖；圖3是表示本實施方式涉及的無線發(fā)送裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)的頻帶分配的圖；圖5是本實施方式涉及的根據(jù)圖4表示的頻帶分配的無線發(fā)送裝置的操作說明圖，其是從所使用的副載波的頻率的觀點來看的操作說明圖；圖6是本實施方式涉及的根據(jù)圖4表示的頻帶分配的無線發(fā)送裝置的操作說明圖，其是從使用副載波的時間的觀點來看的操作說明圖；圖7是用于說明本實施方式涉及的無線發(fā)送裝置的操作及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖；圖8是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)的基于競爭(contention)的媒體存取控制的圖；圖9是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)的基于輪詢的媒體存取控制的圖；圖10表示本發(fā)明的實施方式2涉及的無線發(fā)送裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖；圖11是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)的頻帶分配的圖；圖12是本實施方式涉及的根據(jù)圖11表示的頻帶分配的無線發(fā)送裝置的操作說明圖，其是從被使用的副載波的頻率的觀點來看的操作說明圖；圖13是本實施方式涉及的根據(jù)圖11表示的頻帶分配的無線發(fā)送裝置的操作說明圖，其是從使用副載波的時間的觀點來看的操作說明圖；圖14是用于說明本實施方式涉及的無線發(fā)送裝置的操作及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖；圖15是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)的基于競爭的媒體存取控制的圖；以及圖16是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)的基于輪詢的媒體存取控制的圖。
具體實施例方式
下面，使用附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。
(實施方式1)圖1是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的使用了無線發(fā)送裝置的無線局域網(wǎng)的一個例子的結(jié)構(gòu)圖。在圖1所示的無線局域網(wǎng)100中，本發(fā)明的實施方式1涉及的無線發(fā)送裝置被作為移動終端裝置(STA)使用，N臺的STA 120-1、120-2、...、120-N在無線局域網(wǎng)100的區(qū)域內(nèi)處于分散可移動的位置。另外，這些STA 120-1～120-N與接入點(AP)110進行無線通信，以對AP 110進行數(shù)據(jù)傳輸。再有，在圖1中，STA 120-1～120-N是無線發(fā)送裝置，而AP 110是無線接收裝置。一般來說，雖然AP 110兼?zhèn)渥鳛闊o線發(fā)送裝置的功能、STA120-1～120-N兼?zhèn)渥鳛闊o線接收裝置的功能，但是，在本實施方式中，省略了關(guān)于這些情況的說明。還有，當(dāng)言及有關(guān)STA 120-1～120-N中的任意的大于或等于1臺的STA時，就將其稱為“STA 120”。
AP 110具有接收由位于無線局域網(wǎng)100的區(qū)域內(nèi)的STA 120發(fā)送的信號的MR根天線111-1、111-2、...、111-MR-1、111-MR。
N臺STA 120具有可以用同一頻帶同時發(fā)送相互獨立的信號的MTN根天線121-11～121-1MT1、...、121-N1～121-NMTN。再有，當(dāng)言及STA 120時，將STA 120具有的MTN根天線稱為“天線121-1～121-MT”。
在圖1所示的無線局域網(wǎng)100中，為了更可靠地實現(xiàn)空間多路復(fù)用的優(yōu)點，最好在AP 110的天線數(shù)MR和N臺STA 120-1～120-N的各天線數(shù)MTN之間具有如下式(式1)所示的關(guān)系。再有，在(式1)中，(MT)i表示子流的總數(shù)，就是說，表示由所有STA同時使用的發(fā)送鏈路(發(fā)送天線)的數(shù)量。
(式1)MR≥Σ∀i[(MT)i]---(1)]]>在本實施方式中，雖然以圖1所示的無線局域網(wǎng)100為例詳細地進行說明，但是，本發(fā)明的實施方式1涉及的使用了無線發(fā)送裝置的無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不限于上述的結(jié)構(gòu)。圖2是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的使用了無線發(fā)送裝置的無線局域網(wǎng)的其它例子的結(jié)構(gòu)圖。
在圖2所示的無線局域網(wǎng)100a中，將本發(fā)明的實施方式1涉及的無線發(fā)送裝置用作STA，(I+J)臺STA 120a-1、...、120a-I、120b-1、...、120b-J處于無線局域網(wǎng)100a的區(qū)域內(nèi)分散可移動的位置。另外，這些STA 120a-1～120a-I、120b-1～120b-J相互進行無線通信。即，無線局域網(wǎng)100a是專屬(ad hoc)模式的無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如圖2所示，這些STA 120a-1～120a-I、120b-1～120b-J被分為二個組。I臺STA 120a-1～120a-I構(gòu)成發(fā)送組，J臺STA 120b-1～120b-J構(gòu)成接收組，并且，由發(fā)送組對接收組進行數(shù)據(jù)傳輸。顯然發(fā)送組和接收組的各個結(jié)構(gòu)不限于上述的結(jié)構(gòu)。
另外，(式1)所示的條件能夠進行如下所示的一般化處理，即，該條件是，(MT)i的總數(shù)必須比由作為接收STA的STA 120b-j(j1～J)使用的接收鏈路(接收天線)的最小數(shù)量還要少，并被歸納在下式(式2)中。
(式2) 圖3是表示STA 120的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。圖3所示的STA 120包括MT根天線121-1～121-MT；分別對應(yīng)于MT根天線121-1～121-MT、并對從高層實體輸入的數(shù)據(jù)信號實施了規(guī)定處理后進行無線發(fā)送的發(fā)送接收單元122-1～122-MT；以及在用于通過媒體130在與AP 110之間進行無線通信的通信頻帶上，檢測空閑的副載波的空閑副載波檢測單元123。MT根天線121-1～121-MT、和分別對應(yīng)MT根天線121-1～121-MT、并對從高層實體輸入的數(shù)據(jù)信號實施了規(guī)定處理后進行無線發(fā)送的發(fā)送接收單元122-1～122-MT構(gòu)成了MT個發(fā)送鏈路及MT個接收鏈路。對于各結(jié)構(gòu)要素的詳細操作，將在后面進行詳述。
下面，說明具有上述結(jié)構(gòu)的STA 120的操作。
圖4是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)100的頻帶分配的圖。
為了將無線局域網(wǎng)100實現(xiàn)為高吞吐量的無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，多個STA120必須同時接入媒體130，并且對于AP 110同時并行進行數(shù)據(jù)傳輸。為了進行對AP 110的數(shù)據(jù)信號的并行發(fā)送，必須保持由各STA 120向AP 110發(fā)送的各前導(dǎo)信號及各特征(signature)信號之間的正交性，以克服非同步的問題。
前導(dǎo)信號是在發(fā)送數(shù)據(jù)信號之前被發(fā)送的信號，是在AP 110中進行包含信道估計或者同步等預(yù)定接收控制處理時所需的信號，并且是具有預(yù)定的序列碼的已知信號。這樣，通過在發(fā)送數(shù)據(jù)信號之前發(fā)送前導(dǎo)信號，例如，當(dāng)STA 120-1參加對于AP 110的數(shù)據(jù)信號的并行發(fā)送時，AP 110就能夠進行上述的接收控制處理。即，例如在STA 120-2已經(jīng)對AP 110進行數(shù)據(jù)信號的發(fā)送的狀態(tài)下，即使STA 120-1參加數(shù)據(jù)信號的并行發(fā)送，AP 110也能夠個別地進行上述接收控制處理。
另外，特征信號是作為數(shù)據(jù)信號的發(fā)送者的裝置將正在進行發(fā)送數(shù)據(jù)信號的情況發(fā)信給其它裝置的信號，同時是由在AP 110中為了易于進行信道估計或者保持同步的預(yù)定的序列碼構(gòu)成的已知信號。
作為用于達到保持信號間的正交性的方法之一，可以列舉對于向AP 110傳輸數(shù)據(jù)的各個發(fā)送鏈路個別地分配副載波的方法。
在圖4所示的頻帶分配中，可用于發(fā)送前導(dǎo)信號及特征信號的副載波被分成多個副載波組(groups)。在本實施方式中，設(shè)想AP 110具有四個接收鏈路(天線)，并將可用于發(fā)送特征信號(在本實施方式中關(guān)于前導(dǎo)信號也是同樣)的副載波分為4個副載波組。即，在圖4中，二個副載波141屬于A組，二個副載波142屬于B組，二個副載波143屬于C組，二個副載波144屬于D組。這樣，最好是各個副載波組含有相同數(shù)量的副載波。
這些副載波141、142、143和144具有相互不同的頻率。而且，在這些副載波141、142、143和144之間的頻帶上配置用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號的多個副載波140。多個副載波140構(gòu)成一個副載波集群(cluster)。這樣，通過將用于發(fā)送前導(dǎo)信號及特征信號的副載波的各頻率141、142、143和144分散在用于無線通信的頻帶上，就能夠使AP 110中的例如信道估計等處理的精度得到提高。
再有，按照適合于信道的帶寬和動態(tài)以及發(fā)送/接收裝置的性能而設(shè)定包含組數(shù)、每一組的副載波數(shù)、組之間的間隔等內(nèi)容的頻帶分配。另外，雖然AP 110也可以使用例如信標(biāo)(beacon)向所有STA 120報告該頻帶分配，但是，在本實施方式中，假定全部的STA 120根據(jù)某些方法預(yù)先取得有關(guān)頻帶分配的信息。另外，在本實施方式中，假定STA 120-1具有的發(fā)送鏈路的數(shù)量是一個、STA 120-2具有的發(fā)送鏈路的數(shù)量是一個、STA 120-3具有的發(fā)送鏈路的數(shù)量是二個、STA 120-4具有的發(fā)送鏈路的數(shù)量是二個、以及AP 110具有的接收鏈路的數(shù)量是四個。
如AP 110那樣，具備多根天線111-1～111-MR的AP歷來就有，這是由于導(dǎo)入空間分集接收后使接收質(zhì)量提高的緣故。可是，現(xiàn)在的一般的無線局域網(wǎng)的SISO(Single Input Single Output，單輸入單輸出)方式是主流。另一方面，在期待著適用于將來的無線局域網(wǎng)的MIMO方式中，因為對接收信號進行高精度的解調(diào)及解碼，所以接收裝置需要估計來自各根天線的信道，并生成一個信道矩陣H。
理論上要求構(gòu)成不同天線上發(fā)送的、例如前導(dǎo)信號的訓(xùn)練序列碼至少在一維上正交。在點到點的MIMO發(fā)送中，所有發(fā)送天線都存在于物理上的基本相同的位置(例如，一個發(fā)送裝置)中，因此能夠容易取得同步，并容易實現(xiàn)正交性。對此，在發(fā)送裝置被分散配置在無線局域網(wǎng)內(nèi)的條件下，不容易保持在時域上的訓(xùn)練序列碼的正交性，著眼于此來實現(xiàn)本發(fā)明。
圖5及圖6是根據(jù)圖4所示的頻帶分配的STA 120的操作說明圖，圖5是從被使用的副載波的頻率的觀點來看的操作說明圖，圖6是從使用副載波的時間的觀點來看的操作說明圖。
首先，在時間t0，一旦確認媒體130是空閑的，STA 120-1就在時間段t1使用二個副載波141發(fā)送前導(dǎo)信號150。即，STA 120-1的一個發(fā)送鏈路(例如，天線121-11)與A組發(fā)生關(guān)聯(lián)。另一方面，因為在AP 110中只是檢測副載波141，所以能夠判斷正在進行來自一個發(fā)送鏈路的數(shù)據(jù)傳輸。
前導(dǎo)信號150的發(fā)送結(jié)束后，在時間段t2，STA 120-1使用多個副載波140發(fā)送數(shù)據(jù)信號151。另外，在時間段t2，STA 120-1繼續(xù)使用二個副載波141進行特征信號151a的發(fā)送。由此，將正在使用A組的副載波141的情況，換句話說，STA 120-1正在使用一個發(fā)送鏈路進行發(fā)送的情況，再換言之，正在使用AP 110的可利用的四個接收鏈路之一的情況發(fā)信給其它的STA 120。
由此，能夠掌握要對AP 110發(fā)送數(shù)據(jù)信號的其它的STA 120還可以使用幾個發(fā)送鏈路。另外，在特征信號的發(fā)送和前導(dǎo)信號的發(fā)送上共用相同的(相同頻率的)副載波，從而發(fā)送數(shù)據(jù)信號時能夠使用更多的副載波，并能夠提高信道利用效率。
再有，STA 120-1發(fā)送特征信號151a和數(shù)據(jù)信號151的時間段并不限于時間段t2，而是持續(xù)到應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號的發(fā)送結(jié)束時為止。
STA 120-1在使用副載波140發(fā)送數(shù)據(jù)信號151的期間，使用副載波141持續(xù)發(fā)送特征信號151a。由此，能夠?qū)⒂葾P 110進行的信道估計等處理的精度維持在一定的水平。另外，在數(shù)據(jù)信號151的發(fā)送結(jié)束的同時，特征信號151a的發(fā)送結(jié)束。由此，其它STA 120能夠檢測出STA 120-1的數(shù)據(jù)信號發(fā)送的結(jié)束。
然后，在給定點，假定在STA 120-3中有應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。STA 120-3根據(jù)規(guī)定的CSMA(Carrier Sense Multiple Access，載波感應(yīng)多重存取)算法，檢測媒體130正在使用之中(忙線)的情況。在此，STA 120-3不是使媒體存取延遲，而是為了尋找可用的副載波組而進行掃描。
這時，STA 120-3檢測到副載波141所屬的副載波組正在使用之中(忙線)。換言之，STA 120-3檢測副載波142、143、144所屬的三個副載波組空閑的情況。因此，STA 120-3選擇三個空閑副載波組中的任意二個副載波組。在本實施方式中，選擇B組及D組。即，STA 120-3的一個發(fā)送鏈路(例如，天線121-31及發(fā)送/接收單元122-31)與B組發(fā)生關(guān)聯(lián)，STA 120-3的其它發(fā)送鏈路(例如，天線121-32及發(fā)送/接收單元122-32)與D組發(fā)生關(guān)聯(lián)。
然后，在時間段t3，STA 120-3使用四個副載波142、144發(fā)送前導(dǎo)信號152、153。前導(dǎo)信號152、153的發(fā)送結(jié)束后，在時間段t4，STA 120-3使用多個副載波145發(fā)送數(shù)據(jù)信號154、155。再有，用于來自STA 120-3的發(fā)送的副載波145，按照同一頻率而且同一時間多路復(fù)用在用于來自STA 120-1的發(fā)送的副載波140上。另外，在時間段t4，STA 120-3繼續(xù)使用四個副載波142、144而發(fā)送特征信號154a、155a。再有，STA 120-3發(fā)送特征信號154a、155a及數(shù)據(jù)信號154、155的時間段并不限于時間段t4，而是持續(xù)到應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號154、155的發(fā)送結(jié)束時為止。
此時，在AP 110中，由于進行來自STA 120-1、120-3的各空間信道的信道響應(yīng)的估計，所以能夠?qū)Ω鱾€副載波進行集合解調(diào)及解碼，其結(jié)果，能夠?qū)⒍鄠€STA 120看作為一個發(fā)射機，能夠?qū)崿F(xiàn)信道的空間多路復(fù)用。
然后，在給定點，假定在STA 120-2中有應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。STA 120-2根據(jù)預(yù)定的CSMA算法，而檢測媒體130正在使用之中(忙線)的情況。在此，STA 120-2為了尋找空閑的副載波組而進行掃描。這時，STA 120-2檢測副載波143所屬的副載波組未空閑的情況。因此，STA 120-2與保持空閑狀態(tài)的C組發(fā)生關(guān)聯(lián)。
然后，在時間段t5，STA 120-2使用二個副載波143發(fā)送前導(dǎo)信號156。前導(dǎo)信號156的發(fā)送結(jié)束后，在時間段t6，STA 120-2使用多個副載波146發(fā)送數(shù)據(jù)信號157。再有，用于來自STA 120-2的發(fā)送的副載波146，按照同一頻率而且同一時間多路復(fù)用在用于來自STA 120-1、120-3的發(fā)送的副載波140、145上。另外，在時間段t6，STA 120-2繼續(xù)使用二個副載波143而發(fā)送特征信號157a。再有，STA 120-2發(fā)送特征信號157a及數(shù)據(jù)信號157的時間段并不限于時間段t6，而是持續(xù)到應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號157發(fā)送結(jié)束時為止。此時，在AP 110中，由于進行來自STA 120-1、120-2、120-3的各空間信道的信道響應(yīng)的估計，所以能夠?qū)Ω鱾€副載波進行集合解調(diào)及解碼。
再有，為了謀求與執(zhí)行上述操作的本實施方式的STA 120共有同一信道的以往的無線通信設(shè)備的共存，STA 120一旦檢測到媒體130的空閑，就可以根據(jù)例如IEEE 802.11a對現(xiàn)有的前導(dǎo)信號158進行前置(prefix)處理。由此，在以往的無線通信設(shè)備可容易地檢測到STA 120的發(fā)送開始，并在預(yù)定發(fā)送時間段159期間延遲媒體存取。另外，STA 120也可以使用現(xiàn)有的前導(dǎo)信號中的一個預(yù)備字段來表示該發(fā)送是基于新的協(xié)議。當(dāng)SIGNAL字段定義的時間段(例如，發(fā)送時間段159)結(jié)束時，傳統(tǒng)無線通信設(shè)備通過CCA(ClearChannel Assessment，純信道評估)檢測到媒體130正在使用之中，并繼續(xù)延遲媒體存取。
另外，在上述操作中，雖然在前導(dǎo)信號的發(fā)送結(jié)束后再發(fā)送特征信號，但是，也可以將其多路復(fù)用在前導(dǎo)信號上并同時開始發(fā)送。當(dāng)特征信號及前導(dǎo)信號的各序列碼相同時，就可以簡化STA 120的代碼生成處理及多路復(fù)用處理。
另外，前導(dǎo)信號150、152、153、156、158也可以對有關(guān)例如在媒體130再次變?yōu)榭臻e之前使用的正交頻分多路復(fù)用(OFDM)頻帶上的副載波組的數(shù)量的信息進行發(fā)信(signal)。
另外，作為上述操作說明的變化，STA 120-3也可以使用用于提高鏈接(link)的可靠性的、例如Alamouti編碼等的分集發(fā)送技術(shù)，來代替用于二個發(fā)送鏈路之間的空間多路復(fù)用。
接下來，說明STA 120的媒體存取控制。圖7是用于說明本實施方式的STA 120的操作及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖。
首先，作為初始狀態(tài)，STA 120是空閑狀態(tài)(S1000)。然后，當(dāng)從高層實體接收數(shù)據(jù)信號時(S1010)，就進行檢測媒體130的狀態(tài)的處理(S1020)。于是，當(dāng)檢測到媒體130處于空閑的狀態(tài)時(S1030)，就執(zhí)行預(yù)定的補償(backoff)處理(S1040)。另一方面，在媒體狀態(tài)檢測處理(S1020)中，當(dāng)檢測到媒體130處于正在使用之中的狀態(tài)時(S1050)，檢測特征信號用副載波(S1060)。在該特征信號用副載波檢測處理(S1060)中，通過檢測空閑的副載波，就能判斷空閑的副載波組的數(shù)量，即，空閑的空間信道數(shù)量。
當(dāng)STA 120判斷空閑的副載波組的數(shù)量相對于用于發(fā)送的發(fā)送鏈路的數(shù)量不足時(S1070)，操作就返回S1020。這樣，通過使數(shù)據(jù)信號的發(fā)送延遲，就能夠避免AP 110上的數(shù)據(jù)信號的沖突，并防止接收差錯率特性的惡化。另一方面，當(dāng)判斷空閑的副載波組的數(shù)量相對于用于發(fā)送的發(fā)送鏈路的數(shù)量足夠時(S1080)，就轉(zhuǎn)移到補償處理(S1040)。
該補償處理(S1040)與現(xiàn)有的CSMA方式中的補償處理、例如在DCF(Distributed Coordination Function，分布式協(xié)調(diào)功能)中的補償處理基本相同，但是為了實施本發(fā)明的特點，反映了幾處改變。在補償處理(S1040)中，每次至少在DIFS(Distributed Inter Frame Space，分散幀間空間)時間期間檢測到媒體130是空閑的狀態(tài)，補償計數(shù)器(隨機補償計數(shù)器)就遞減。
在媒體130空閑的期間，補償計數(shù)器通過媒體狀態(tài)檢測處理來進行發(fā)信(S1090)，從而每一個時隙(slot)時間間隔(按照時隙時間單位)都遞減。另一方面，作為特征信號用副載波檢測處理(S1060)的結(jié)果開始補償處理(S1040)時，遞減間隔的單位從時隙時間單位轉(zhuǎn)換成特征信號用副載波檢測時間(即，檢測特征信號所需的時間)。另外，這時不需監(jiān)視作為對補償計數(shù)器遞減之前的待機期間的DIFS時間。
這樣，通過根據(jù)媒體130的狀態(tài)轉(zhuǎn)換補償處理上的遞減的時間單位，就能夠轉(zhuǎn)換按照媒體130的狀態(tài)的操作模式。特別是當(dāng)特征信號具有在其檢測上的所需時間比時隙時間還要長的特性時，能夠避免由于在第1次檢測時間過去之前補償計數(shù)器變?yōu)榱愣鸬臄?shù)據(jù)信號的沖突。
在補償處理(S1040)中，在補償計數(shù)器不為零的期間(S1100)，STA 120重復(fù)媒體狀態(tài)檢測處理(S1020)的狀態(tài)和補償處理(S1040)的狀態(tài)。另一方面，當(dāng)補償計數(shù)器變?yōu)榱銜r(S1110)，STA 120使用空閑副載波組中的副載波開始發(fā)送前導(dǎo)信號(S1120)。這樣，通過在發(fā)送前導(dǎo)信號之前進行補償處理，就能夠更可靠地避免與其它STA 120發(fā)送的數(shù)據(jù)信號發(fā)生沖突。
于是，當(dāng)前導(dǎo)信號的發(fā)送結(jié)束時，STA 120就開始發(fā)送數(shù)據(jù)信號(及特征信號)(S1130)。然后，當(dāng)數(shù)據(jù)信號的發(fā)送結(jié)束時(S1140)，就返回到空閑狀態(tài)(S1000)。
接著，對在本實施方式的無線局域網(wǎng)100上進行的、基于競爭的及基于輪詢的、各媒體存取控制進行說明。
圖8是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)100的基于競爭的媒體存取控制的圖。再有，圖8是對使用圖7說明的STA 120的操作及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換的補充。另外，圖8表示STA 120-1、120-3、120-4對AP 110發(fā)送數(shù)據(jù)信號進行競爭的操作定時的例子。在此，設(shè)STA 120-1、120-3、120-4在隨機補償計數(shù)器上分別選擇了“2”、“5”、“6”。
當(dāng)媒體130在DIFS期間空閑時，STA 120-1、120-3、120-4就開始遞減補償計數(shù)器。經(jīng)過2個時隙時間(ST)后，即，在時間t11的定時，STA 120-1的補償計數(shù)器被減少到零。STA 120-1這時開始發(fā)送前導(dǎo)信號170。接著發(fā)送數(shù)據(jù)信號171和特征信號。另外，在時間t11的定時，STA 120-3、120-4檢測出媒體130正在使用之中。其結(jié)果，將在STA 120-3、120-4的補償處理中遞減的時間單位從時隙時間轉(zhuǎn)換成特征檢測時間(SDT)。
經(jīng)過3個特征檢測時間后，即，在時間t12的定時，STA 120-3的補償計數(shù)器被減少到零。STA 120-3這時開始發(fā)送前導(dǎo)信號172。由于STA 120-3具有二個發(fā)送鏈路(天線)，所以在發(fā)送中使用例如二個天線121-31、121-32。接著發(fā)送數(shù)據(jù)信號173及特征信號。
具有二個發(fā)送鏈路(天線)的STA 120-4檢測到特征信號的可用副載波數(shù)量的不足。其原因是因為AP 110只有四個接收鏈路。換言之，能夠?qū)P 110并行發(fā)送數(shù)據(jù)信號的發(fā)送鏈路的總數(shù)最多是四個。因此，STA 120-4的媒體存取從時間t12發(fā)生延遲，所以發(fā)送處理也發(fā)生延遲。
于是，在時間t14的定時，STA 120-1結(jié)束數(shù)據(jù)信號171和特征信號的發(fā)送，這時STA 120-4進行補償計數(shù)器的遞減。然后，在時間t15的定時，STA120-4的補償計數(shù)器被減少到零。STA 120-4這時開始發(fā)送前導(dǎo)信號174。由于STA 120-4具有二個發(fā)送鏈路(天線)，所以在發(fā)送中使用例如二個天線121-41、121-42。接著發(fā)送數(shù)據(jù)信號175及特征信號。
再有，關(guān)于在最后進行媒體存取的STA 120-4，可以考慮代替上述方法的其它存取方法。例如，在時間t12的定時，如果檢測到可利用的空間信道只剩一個，則STA 120-4也可以轉(zhuǎn)換操作方式，以便只使用一個發(fā)送鏈路進行發(fā)送。這時，STA 120-4即使在時間t12上也能夠進行遞減，并且在時間t13的定時，STA 120-4的補償計數(shù)器達到零。在該點，STA 120-4例如只使用天線121-41發(fā)送前導(dǎo)信號176。接著，發(fā)送數(shù)據(jù)信號177及特征信號。
再有，在圖8中，應(yīng)該注意到訓(xùn)練時間(TT)和特征檢測時間可能不同。在本實施方式中，由于特征信號和前導(dǎo)信號相同，所以如圖所示，設(shè)想特征檢測時間比訓(xùn)練時間還要短是妥當(dāng)?shù)摹?br> 下面，說明在本實施方式的無線局域網(wǎng)110中的基于輪詢的媒體存取控制。根據(jù)在此說明的基于輪詢的媒體存取控制，AP 110容易對多個STA 120的同時媒體存取進行調(diào)整，從而能縮減帶寬開銷并促進節(jié)省功率。
用于調(diào)整同時媒體存取的輪詢幀(ConcurrentPoll，同時輪詢)180表示STA 120可以存取媒體130的持續(xù)時間、STA 120可以使用的發(fā)送鏈路的數(shù)量、以及操作發(fā)送模式。另外，為了對多個STA 120同時許可帶寬，由AP 110發(fā)送輪詢幀180。輪詢幀180具有例如如下所示的幀結(jié)構(gòu)。
ConcurrentPoll{{AddressSTA1，GrantDurationl，NoTx1，TxModel}{AddressSTA2，GrantDuration2，NoTx2，TxMode2}{AddressSTAN，GrantDurationN，NoTxN，TxModeN}}地址STA(AddressSTA)字段表示正輪詢的STA 120的地址。許可持續(xù)時間(GrantDuration)字段表示STA 120可以對媒體130進行存取的時間。NoTx字段表示被使用的發(fā)送鏈路的數(shù)量，TxMode字段可以由AP 110用于指示STA120使用例如空間多路復(fù)用、分集發(fā)射信號或者兩者的組合等特定的發(fā)送方式。
為了使媒體130的利用效率最大化，假設(shè)AP 110使用調(diào)度實體(schedulingentity)，該調(diào)度實體能夠使所有的發(fā)送鏈路都正在使用之中的持續(xù)時間最大化。如果根據(jù)上述幀的結(jié)構(gòu)，這就等于使所有STA 120的許可持續(xù)時間(GrantDuration)相同。
在本實施方式中，雖然對各個發(fā)送鏈路分配了專用副載波組，但是在基于輪詢的情況下，AP 110可以向不同的發(fā)送鏈路顯式地分配副載波組。這可以通過例如將特征副載波(SignatureSubcarrier)字段追加到上述幀結(jié)構(gòu)中的各行上來實現(xiàn)。通過這樣做，就能夠知道STA 120應(yīng)該使用哪個副載波組。另外，這樣的使用哪個副載波組的信息也可以被隱式地插入到上述幀結(jié)構(gòu)中。
圖9是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)100的基于輪詢的媒體存取控制的圖。
首先，例如從AP 110到STA 120-1、120-2、120-3，對輪詢幀180例如進行輪詢。為了與現(xiàn)有的系統(tǒng)共存，也可以設(shè)定相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)分配矢量(NAV)的時間段(稱為NAV設(shè)定時間段181)，以便回避來自其它的STA 120的干擾和數(shù)據(jù)沖突。另外，通過設(shè)定NAV也能夠禁止現(xiàn)有的終端裝置的存取。
于是，在輪詢幀180的發(fā)送結(jié)束之后，經(jīng)過了SIFS(Short Inter FrameSpace，短幀間空隙)183的時間段時，按照由附圖標(biāo)記182表示的定時，STA120-1開始發(fā)送前導(dǎo)信號184，STA 120-2開始發(fā)送前導(dǎo)信號185，STA 120-3開始發(fā)送前導(dǎo)信號186。這些發(fā)送同時開始。接著，STA 120-1發(fā)送數(shù)據(jù)信號187及特征信號，STA 120-2發(fā)送數(shù)據(jù)信號188及特征信號，STA 120-3發(fā)送數(shù)據(jù)信號189及特征信號。
如上述說明，根據(jù)本實施方式，由于在使用具有相互不同頻率的多個副載波141、142、143、144發(fā)送前導(dǎo)信號的同時，使用具有與副載波141、142、143、144不同頻率的副載波140發(fā)送數(shù)據(jù)信號，所以，即使STA 120被分散配置在無線局域網(wǎng)100上，也可以在時域上保持前導(dǎo)信號間的正交性，多個STA 120也可以對AP 110同時發(fā)送數(shù)據(jù)信號，因此，能夠提高無線局域網(wǎng)100的吞吐量。
另外，根據(jù)本實施方式，在檢測副載波141、142、143、144中的空閑的副載波來發(fā)送數(shù)據(jù)信號時，由于使用被檢測出的空閑特征副載波發(fā)送特征信號，所以，不僅在基于輪詢的媒體存取控制上，而且即使在基于競爭的媒體存取控制上，也能夠可靠地實現(xiàn)在時域上保持前導(dǎo)信號間的正交性的效果。
另外，根據(jù)本實施方式，由于副載波141、142、143、144的數(shù)量對應(yīng)于可以對AP 110并行發(fā)送數(shù)據(jù)信號的天線的總數(shù)，并且檢測副載波141、142、143、144中的至少一個空閑副載波，所以能夠知道STA 120可以使用幾個天線對AP 110并行發(fā)送數(shù)據(jù)信號，并能夠根據(jù)這個并行發(fā)送數(shù)據(jù)信號。另外，根據(jù)本實施方式，在某個STA 120已經(jīng)對AP 110發(fā)送數(shù)據(jù)信號的狀況下，即使是其它的STA 120參加數(shù)據(jù)信號的并行發(fā)送的情況，AP 110也能夠個別進行接收控制處理。
另外，根據(jù)本實施方式，副載波141、142、143、144分別屬于多個副載波組的一個，并且副載波組的數(shù)量與可以對AP 110并行發(fā)送數(shù)據(jù)信號的天線的總數(shù)相同。另外，檢測多個副載波組中空閑的副載波組，并在天線121-1～121-MT中，通過小于或等于被檢測到的空閑副載波組數(shù)量的天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。該結(jié)果，例如，當(dāng)被檢測到的空閑副載波組數(shù)量大于或等于STA 120的天線數(shù)量時，可以通過所有天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。當(dāng)被檢測到的空閑副載波組數(shù)量小于或等于STA 120的天線數(shù)量時，能夠通過與空閑副載波組數(shù)量相同數(shù)量的天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。
再有，本實施方式所述的無線局域網(wǎng)100有幾個應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。即，在公司/企業(yè)里，用戶能夠在桌上使用能夠無線存取的筆記本電腦，并常常將它拿到會議室等處使用。另一方面，在家里，將AP連接到由機頂盒、媒體播放器以及互聯(lián)網(wǎng)入口構(gòu)成的家庭AV服務(wù)器上，并且具備無線存取功能的各種裝置(例如顯示板、照相機、筆記本電腦等)可用于存取互聯(lián)網(wǎng)或者存儲在家庭AV服務(wù)器中的信息。
另外，本實施方式的無線局域網(wǎng)100也能夠應(yīng)用于利用數(shù)據(jù)服務(wù)的STA進行存取的例如辦公樓大廳或者咖啡店等蜂窩熱點(cellular hot spot)。
(實施方式2)圖10是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的適用無線發(fā)送裝置的移動終端裝置(STA)的結(jié)構(gòu)方框圖。再有，圖10所示的STA 200具有與實施方式1說明的STA 120基本相同的結(jié)構(gòu)。對于與實施方式1說明的相同的裝置、結(jié)構(gòu)要素以及步驟，附以相同的標(biāo)號，其詳細說明從略。
另外，STA 200可適用于由圖1及圖2說明的、具有中間的發(fā)送/接收裝置(AP 110)型的無線局域網(wǎng)100和專屬型的無線局域網(wǎng)100a。再有，在本實施方式中，以在圖1所示的無線局域網(wǎng)100中使用STA 200的情況為例詳細地進行說明。另外，與實施方式1同樣，在本實施方式中，使用可移動地分散配置在LAN 100中的N臺STA 200-1～200-N。當(dāng)言及關(guān)于N臺STA200-1～200-N中的任意1臺以上(包括1臺)的STA時，稱之為“STA 200”。
N臺STA 200-1～200-N中的每一臺具有可以使用同一頻帶同時發(fā)送相互獨立的信號的MTN根天線201-11～201-1MT1、...、201-N1～201-NMTN。再有，當(dāng)言及STA 200時，將具有STA 200的天線稱為“天線201-1～201-MT”。
另外，STA 200包括分別對應(yīng)于MT根天線201-1～201-MT、并對從高層實體輸入的數(shù)據(jù)信號實施了規(guī)定處理后進行無線發(fā)送的發(fā)送/接收單元202-1～202-MT；以及在用于通過媒體130在與AP 110之間進行無線通信的通信頻帶上，檢測空閑的副載波的空閑副載波檢測單元205。MT根天線201-1～201-MT和分別對應(yīng)于MT根天線201-1～201-MT、并對從高層實體輸入的數(shù)據(jù)信號實施了規(guī)定處理后進行無線發(fā)送的發(fā)送接收單元202-1～202-MT，構(gòu)成了MT個發(fā)送/接收鏈路。再有，對于各結(jié)構(gòu)要素的詳細操作，將在后面進行詳述。另外，在本實施方式中，與實施方式1同樣，著重說明STA 200執(zhí)行作為無線發(fā)送裝置的功能、AP 110執(zhí)行作為無線接收裝置的功能，其他情況的詳細說明從略。
接著，說明具有上述結(jié)構(gòu)的STA 200的操作。
圖11是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)100的頻帶分配的圖為了將無線局域網(wǎng)100實現(xiàn)為高吞吐量的無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，必須由多個STA 200同時對媒體130進行存取，并且對AP 110同時并行發(fā)送數(shù)據(jù)。為了對AP 110并行傳輸數(shù)據(jù)信號，必須保持由各個STA 200對AP 110發(fā)送的各前導(dǎo)信號和各特征信號之間的正交性，以克服非同步的問題。
作為用于達到保持信號間的正交性的方法之一，可以列舉對于向AP 110傳輸數(shù)據(jù)的各個發(fā)送鏈路個別地分配副載波的方法。
在圖11所示的頻帶分配中，所有的STA 200共有發(fā)送前導(dǎo)信號可用的多個副載波211。這樣，在所有的STA 200的之間共用專用于發(fā)送前導(dǎo)信號的多個副載波211，從而能夠在AP 110的例如信道估計等的處理中確保一定的精度。
另外，可用于發(fā)送特征信號的副載波被分成多個副載波組。在本實施方式中，假定AP 110具有四個接收鏈路(天線)，所以四個副載波212、213、214、215可以利用于發(fā)送特征信號。
這些副載波211、212、213、214、215具有相互不同的頻率。而且，在這些副載波211、212、213、214、215之間的頻帶上配置用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號的多個副載波210。多個副載波210構(gòu)成一個副載波集群。這樣，通過將用于發(fā)送前導(dǎo)信號和特征信號的副載波211、212、213、214、215的各頻率分散在無線通信的使用頻帶上，就能夠使AP 110中的例如信道估計等的精度得到提高。
再有，確定包含組數(shù)、每一組的副載波數(shù)、組之間的間隔等內(nèi)容的頻帶分配，從而可與信道的帶寬和動態(tài)以及發(fā)送/接收裝置的性能兼容。另外，AP110也可以使用例如信標(biāo)向所有STA 200報告該頻帶分配，但是，在本實施方式中，假定全部的STA 200根據(jù)某些方法預(yù)先取得有關(guān)頻帶分配的信息。在本實施方式中，假定STA 200-1具有的發(fā)送鏈路的數(shù)量是一個、STA 200-2具有的發(fā)送鏈路的數(shù)量是一個、STA 200-3具有的發(fā)送鏈路的數(shù)量是二個、STA 200-4具有的發(fā)送鏈路的數(shù)量是二個、以及AP 110具有的接收鏈路的數(shù)量是四個。
圖12及圖13是根據(jù)圖11所示的頻率分配的STA 200的操作說明圖，其中圖12是從被使用的副載波的頻率的觀點來看的操作說明圖，圖13是從使用副載波的時間的觀點來看的操作說明圖。
首先，在時間t0，一旦STA 200-1確認媒體130是空閑的，STA 200-1就在時間段t1使用多個副載波211發(fā)送前導(dǎo)信號220，與此同時，使用副載波212發(fā)送特征信號220a。這樣，同時進行前導(dǎo)信號220的發(fā)送和特征信號220a的發(fā)送，從而能夠?qū)㈩A(yù)定向AP 110發(fā)送數(shù)據(jù)信號的情況通知給其它的STA200。
前導(dǎo)信號220的發(fā)送結(jié)束后，在時間段t2，STA 200-1使用多個副載波210發(fā)送數(shù)據(jù)信號221。另外，在時間段t2，STA 200-1繼續(xù)使用多個副載波212進行特征信號220a的發(fā)送。由此，將正在使用副載波212的情況，換言之，STA 200-1正在使用一個發(fā)送鏈路進行發(fā)送的情況，再換言之，正在使用AP 110的可利用的四個接收鏈路之一的情況表示給其它的STA 200。
這樣，要對AP 110發(fā)送數(shù)據(jù)信號的其它STA 200能夠知道還可以使用幾個發(fā)送鏈路。
再有，STA 200-1發(fā)送特征信號220a及數(shù)據(jù)信號221的時間段并不限于時間段t2，而是持續(xù)到應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號221的發(fā)送結(jié)束時為止。
然后，在給定點，假定在STA 200-3中有應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。STA 200-3根據(jù)CSMA算法，而檢測媒體130正在使用之中(忙線)的情況。在此，STA200-3不延遲媒體存取，而是為了尋找空閑的(可用的)副載波而進行掃描。
這時，STA 200-3檢測多個副載波211空閑的情況。另外，STA 200-3檢測副載波212被使用。換言之，檢測三個副載波213、214、215空閑的情況。因此，STA 200-3選擇三個空閑副載波213、214、215中的任意二個副載波。在本實施方式中，選擇副載波213、215，并設(shè)想用已選擇的副載波213、215發(fā)送STA 200-3的特征信號。
然后，在時間段t3，STA 200-3使用多個副載波211，將前導(dǎo)信號222從一個發(fā)送鏈路(例如，天線201-31)進行發(fā)送，與此同時，使用副載波215發(fā)送特征信號222a。前導(dǎo)信號222的發(fā)送結(jié)束后，在時間段t4，STA 200-3使用多個副載波211，將前導(dǎo)信號223從另一個發(fā)送鏈路(例如，天線201-32)進行發(fā)送，與此同時，使用副載波213發(fā)送特征信號223a。這時，持續(xù)發(fā)送來自天線201-31的前導(dǎo)信號222a。
這樣，每個發(fā)送鏈路按照時分使用用于發(fā)送前導(dǎo)信號的副載波211，從而能夠保持發(fā)送鏈路之間的前導(dǎo)信號的正交性。
然后，在時間段t5，STA 200-3使用多個副載波216發(fā)送數(shù)據(jù)信號224、225。再有，用于來自STA 200-3的發(fā)送的副載波216，按照同一頻率且同一時間多路復(fù)用在用于來自STA 200-1的發(fā)送的副載波210上。另外，在時間段t5，STA 200-3繼續(xù)使用副載波213、215，也發(fā)送特征信號222a、223a。再有，STA 200-3發(fā)送特征信號222a、223a及數(shù)據(jù)信號224、225的時間段并不限于時間段t5，而是持續(xù)到應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號224、225的發(fā)送結(jié)束時為止。此時，在AP 110中，由于進行來自STA 200-1、200-3的各空間信道的信道響應(yīng)的估計，所以能夠?qū)Ω鱾€副載波進行集合解調(diào)及解碼，其結(jié)果，可以把多個STA 200看作為一個發(fā)射機，能夠?qū)崿F(xiàn)信道的空間多路復(fù)用。
然后，在給定點，假定在STA 200-2中有應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。STA 200-2根據(jù)預(yù)定的CSMA算法，檢測媒體130正在使用之中的情況。在此，STA 200-2為了尋找空閑的副載波而進行掃描。這時候，STA 200-2檢測多個副載波211空閑的情況。另外，STA 200-2檢測到副載波214空閑。
然后，在時間段t6，STA200-2使用多個副載波211發(fā)送前導(dǎo)信號226，與此同時，使用副載波214發(fā)送特征信號226a。前導(dǎo)信號226的發(fā)送結(jié)束后，在時間段t7，STA 200-2使用多個副載波217發(fā)送數(shù)據(jù)信號227。再有，用于來自STA 200-2的發(fā)送的副載波217，按照同一頻率且同一時間多路復(fù)用在用于來自STA 200-1、200-3的發(fā)送的副載波210、216上。另外，在時間段t7，STA 200-2繼續(xù)使用副載波214來發(fā)送特征信號226a。再有，STA 200-2發(fā)送特征信號226a及數(shù)據(jù)信號227的時間段并不限于時間段t7，而是持續(xù)到應(yīng)該發(fā)送的數(shù)據(jù)信號227的發(fā)送結(jié)束時為止。此時，AP 110進行來自STA200-1、200-2、200-3的各空間信道的信道響應(yīng)的估計，所以能夠?qū)Ω鱾€副載波進行集合解調(diào)及解碼。
再有，為了謀求與執(zhí)行上述操作的本實施方式的STA 200共有同一信道的以前的無線通信設(shè)備的共存，STA 200在檢測到媒體130空閑的點，也可以根據(jù)例如IEEE 802.11a對現(xiàn)有的前導(dǎo)信號228進行前置處理。由此，以往的無線通信設(shè)備可容易地檢測到STA 200的發(fā)送開始，并在預(yù)定發(fā)送時間段229期間延遲媒體存取。另外，STA 200也可以使用現(xiàn)有的前導(dǎo)信號中的一個預(yù)備字段來表示該發(fā)送是基于新的協(xié)議。當(dāng)SIGNAL字段定義的時間段(例如，發(fā)送時間段229)結(jié)束時，由于傳統(tǒng)無線通信設(shè)備通過CCA(純信道評估)檢測到媒體130正在使用之中，所以繼續(xù)延遲媒體存取。
另外，前導(dǎo)信號211也可以對有關(guān)在媒體130再次變?yōu)榭臻e之前使用的正交頻分多路復(fù)用(OFDM)頻帶的信息進行發(fā)信(signal)(例如，用于發(fā)送前導(dǎo)信號的副載波的數(shù)量、用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號副載波的數(shù)量、用于發(fā)送特征信號的副載波的數(shù)量、以及這些副載波的間隔等)進行發(fā)信。
接下來說明STA 200的媒體存取控制。圖14是用于說明本實施方式的STA 200的操作及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖。
在本實施方式中，在媒體狀態(tài)檢測處理(S1020)中，當(dāng)檢測到媒體130處于正在使用之中的狀態(tài)時(S1050)，檢測作為用于發(fā)送前導(dǎo)信號的、在所有的STA 200之間共有的副載波是否在使用中(S2010)。當(dāng)檢測到共有的副載波正在使用之中時(S2020)，就返回到媒體狀態(tài)檢測處理(S1020)。另一方面，當(dāng)檢測到共有的副載波可用時(S2030)，就進入特征信號用副載波檢測處理(S1060)。
另外，在本實施方式中，在補償處理(S1040)中，當(dāng)補償處理計數(shù)器變成零時(S1110)，STA 200使用用于發(fā)送前導(dǎo)信號的共有副載波開始發(fā)送前導(dǎo)信號，并使用用于發(fā)送特征信號的副載波開始發(fā)送特征信號(S1125)。
接著，對在本實施方式的無線局域網(wǎng)100上進行的、基于競爭的及基于輪詢的媒體存取控制進行說明。
圖15是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)100中的基于競爭的媒體存取控制的圖。再有，圖15是對在使用圖14說明的STA 200的操作及狀態(tài)轉(zhuǎn)換的補充。另外，圖15表示STA 200-1、200-3、200-4進行競爭對AP 110發(fā)送數(shù)據(jù)信號的操作定時的例子。在此，設(shè)STA 200-1、200-3、200-4在隨機補償計數(shù)器上分別選擇了“2”、“5”、“6”。
當(dāng)媒體130在DIFS時間段空閑時，STA 200-1、200-3、200-4就分別開始進行補償計數(shù)器的遞減。經(jīng)過2個時隙時間(ST)后，即，在時間t11的定時，STA 200-1的補償計數(shù)器被減少到零。STA 200-1這時開始發(fā)送前導(dǎo)信號260和特征信號。接著，在時間t12的定時，前導(dǎo)信號260的發(fā)送結(jié)束的同時，開始發(fā)送數(shù)據(jù)信號261。并且繼續(xù)發(fā)送特征信號。
另一方面，在時間t11的定時，STA 200-3、200-4檢測出媒體130正在使用之中。其結(jié)果，將在STA 200-3、200-4的補償處理中遞減的時間單位從時隙時間轉(zhuǎn)換成特征檢測時間(SDT)。
經(jīng)過3個特征檢測時間后，即，在時間t13的定時，STA 200-3的補償計數(shù)器達到零。STA 200-3這時使用一個發(fā)送鏈路(例如，天線201-31)開始發(fā)送前導(dǎo)信號262和特征信號。接著，在前導(dǎo)信號262的發(fā)送結(jié)束之后，STA200-3使用另一個發(fā)送鏈路(例如，天線201-32)開始發(fā)送前導(dǎo)信號263及特征信號。然后，在時間t14的定時，前導(dǎo)信號263的發(fā)送結(jié)束，STA 200-3使用天線201-31開始發(fā)送數(shù)據(jù)信號264以及使用天線201-32開始發(fā)送數(shù)據(jù)信號265。并且，繼續(xù)發(fā)送來自各天線201-31、201-32的特征信號。
具有二個發(fā)送鏈路(天線)的STA 200-4檢測到可用的特征信號用副載波的數(shù)量不足。其原因是因為AP 110只有四個接收鏈路。換言之，能夠?qū)P 110并行發(fā)送數(shù)據(jù)信號的發(fā)送鏈路的總數(shù)最多是四個。因此，STA 200-4的媒體存取從時間t14發(fā)生延遲，所以發(fā)送處理也發(fā)生延遲。
于是，在時間t16的定時，STA 200-1結(jié)束數(shù)據(jù)信號261和特征信號的發(fā)送，這時STA 200-4進行補償計數(shù)器的遞減。然后，在時間t17的定時，STA200-3的補償計數(shù)器到達零。
STA 200-4這時使用一個發(fā)送鏈路(例如，天線201-41)開始發(fā)送前導(dǎo)信號266及特征信號。接著，在前導(dǎo)信號266的發(fā)送結(jié)束的同時，STA 200-4使用另一個發(fā)送鏈路(例如，天線201-42)開始發(fā)送前導(dǎo)信號267及特征信號。然后，當(dāng)前導(dǎo)信號267的發(fā)送結(jié)束時，STA 200-4使用天線201-41開始發(fā)送數(shù)據(jù)信號268以及使用天線201-42開始發(fā)送數(shù)據(jù)信號269。并且，繼續(xù)發(fā)送來自各天線201-41、201-42的特征信號。
再有，關(guān)于在最后進行媒體存取的STA 200-4，可考慮代替上述方法的其它存取方法。例如，在時間t14的定時，如果檢測到可用的空間信道只剩一個，STA 200-4也可以轉(zhuǎn)換操作方式，以便只使用一個發(fā)送鏈路進行發(fā)送。這時，STA 200-4即使在時間t14上也能夠進行遞減，在時間t15的定時，STA200-4的補償計數(shù)器達到零。在該點，STA 200-4例如只使用天線201-41發(fā)送前導(dǎo)信號270及特征信號。接著，發(fā)送數(shù)據(jù)信號271及特征信號。
下面，說明在本實施方式的無線局域網(wǎng)100中的基于輪詢的媒體存取控制。由于在這里說明的輪詢幀280具有與實施方式1所說明的輪詢幀180大致相同的幀結(jié)構(gòu)，所以其詳細說明從略。
在本實施方式中，雖然對各個發(fā)送鏈路分配了專用副載波，但是在基于輪詢的情況下，AP 110可以顯式地向不同發(fā)送鏈路分配副載波。這可以通過例如將特征副載波(SignatureSubcarrier)字段追加到輪詢幀280的幀結(jié)構(gòu)中的各行上來實現(xiàn)。通過這樣做，STA 200就能夠知道在特征信號的發(fā)送中應(yīng)該使用哪個特征副載波。另外，這樣的使用哪個副載波的信息信息也可以被隱式地呈現(xiàn)在上述幀結(jié)構(gòu)中。
圖16是用于說明本實施方式的無線局域網(wǎng)100的基于輪詢的媒體存取控制的圖。
首先，例如從AP 110到STA 200-1、200-2、200-3對輪詢幀280進行輪詢。為了與現(xiàn)有的系統(tǒng)共存，也可以設(shè)定相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)分配矢量(NAV)的時間段(稱為NAV設(shè)定時間段281)，以便回避來自其它的STA 200的干擾和數(shù)據(jù)沖突。
在本實施方式中，在輪詢幀280的發(fā)送結(jié)束之后經(jīng)過了SIFS 282的時間段時，按照由附圖標(biāo)記283表示的定時，STA 200-1開始發(fā)送前導(dǎo)信號284及特征信號。
然后，訓(xùn)練時間段(TT)結(jié)束后，按照由附圖標(biāo)記285表示的定時，STA200-1在結(jié)束前導(dǎo)信號284的發(fā)送的同時，開始發(fā)送數(shù)據(jù)信號286。另外，與此同時，STA 200-2開始發(fā)送前導(dǎo)信號287及特征信號。再有，訓(xùn)練時間可例如被實施為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的MIB(Management Information Base，管理信息庫)中的常數(shù)。
然后，按照由附圖標(biāo)記288表示的定時，STA 200-2在結(jié)束前導(dǎo)信號287的發(fā)送的同時，開始發(fā)送數(shù)據(jù)信號288。另外，與此同時，STA 200-3使用第1發(fā)送鏈路開始發(fā)送前導(dǎo)信號289及特征信號。
然后，按照由附圖標(biāo)記290表示的定時，STA 200-3結(jié)束使用第1發(fā)送鏈路的前導(dǎo)信號287的發(fā)送，并使用第2發(fā)送鏈路開始發(fā)送前導(dǎo)信號291及特征信號。然后，按照由附圖標(biāo)記292表示的定時，STA 200-3結(jié)束使用第2發(fā)送鏈路的前導(dǎo)信號291的發(fā)送，并分別使用第1發(fā)送鏈路和第2發(fā)送鏈路開始發(fā)送數(shù)據(jù)信號293。
如上述說明，根據(jù)本實施方式，副載波212、213、214、215的數(shù)量與可以對AP 110并行發(fā)送數(shù)據(jù)信號的天線的總數(shù)相同。另外，檢測副載波212、213、214、215中空閑的副載波，并通過天線201-1～201-MT中少于或等于被檢測到的空閑副載波數(shù)量的天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。結(jié)果，例如，當(dāng)被檢測到的空閑副載波的數(shù)量大于或等于STA 200的天線數(shù)量時，能夠通過所有天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。當(dāng)被檢測到的空閑副載波的數(shù)量少于或等于STA 200的天線數(shù)量時，能夠通過與空閑副載波數(shù)量相同數(shù)量的天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。
本申請基于2003年12月26日提交的日本專利申請第2003-433897號，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
工業(yè)實用性本發(fā)明的無線發(fā)送裝置及無線發(fā)送方法具有可以提高無線通信網(wǎng)絡(luò)的吞吐量的效果，并適用于例如無線局域網(wǎng)等無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種無線發(fā)送裝置，包括至少一個發(fā)送天線；以及發(fā)送單元，通過所述至少一個發(fā)送天線發(fā)送前導(dǎo)信號及數(shù)據(jù)信號；其中，所述發(fā)送單元在發(fā)送前導(dǎo)信號時，使用被分配給每一個所述發(fā)送天線的前導(dǎo)副載波，并且在發(fā)送數(shù)據(jù)信號時，使用具有與所述前導(dǎo)副載波不同的頻率的數(shù)據(jù)副載波。
2.如權(quán)利要求1所述的無線發(fā)送裝置，還包括檢測單元，在用于發(fā)送特征信號的、具有與所述數(shù)據(jù)副載波不同頻率的多個特征副載波中，檢測空閑的特征副載波，其中所述發(fā)送單元在發(fā)送數(shù)據(jù)信號時，使用所檢測到的空閑的特征副載波來發(fā)送特征信號。
3.如權(quán)利要求2所述的無線發(fā)送裝置，其中所述多個特征副載波的數(shù)量對應(yīng)于可以對數(shù)據(jù)信號目的地的無線接收裝置并行發(fā)送數(shù)據(jù)信號的發(fā)送天線的總數(shù)；并且所述檢測單元在所述多個特征副載波中檢測至少一個空閑的特征副載波。
4.如權(quán)利要求3所述的無線發(fā)送裝置，其中所述發(fā)送單元在發(fā)送數(shù)據(jù)信號之前發(fā)送前導(dǎo)信號。
5.如權(quán)利要求3所述的無線發(fā)送裝置，其中所述多個特征副載波中的每個都屬于多個副載波組之一，并且，所述多個副載波組的數(shù)量少于或等于所述發(fā)送天線的總數(shù)；所述發(fā)送天線包含多個發(fā)送天線；所述檢測單元在所述多個副載波組中檢測至少一個空閑副載波組；以及所述發(fā)送單元通過所述多個發(fā)送天線中少于或等于所檢測到的所述至少一個空閑副載波組數(shù)的數(shù)量的發(fā)送天線，而發(fā)送數(shù)據(jù)信號。
6.如權(quán)利要求5所述的無線發(fā)送裝置，其中所述發(fā)送單元使用屬于與用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號的所述發(fā)送天線相同數(shù)量的副載波組的特征副載波，而發(fā)送特征信號。
7.如權(quán)利要求4所述的無線發(fā)送裝置，其中所述發(fā)送單元使用具有與所檢測到的空閑特征副載波相同頻率的前導(dǎo)信號副載波，而發(fā)送前導(dǎo)信號。
8.如權(quán)利要求3所述的無線發(fā)送裝置，其中所述多個特征副載波的數(shù)量少于或等于所述發(fā)送天線的總數(shù)；所述發(fā)送天線包含多個發(fā)送天線；所述檢測單元在所述多個特征副載波中檢測至少一個空閑特征副載波；以及所述發(fā)送單元通過少于或等于所檢測到的至少一個空閑特征副載波數(shù)的數(shù)量的發(fā)送天線，而發(fā)送數(shù)據(jù)信號。
9.如權(quán)利要求4所述的無線發(fā)送裝置，其中所述檢測單元檢測所述前導(dǎo)副載波的使用狀況；以及在檢測到所述前導(dǎo)副載波的空閑時，所述發(fā)送單元發(fā)送前導(dǎo)信號。
10.如權(quán)利要求8所述的無線發(fā)送裝置，其中所述發(fā)送單元在開始發(fā)送前導(dǎo)信號時，開始發(fā)送特征信號。
11.如權(quán)利要求8所述的無線發(fā)送裝置，其中所述發(fā)送單元使用與被用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號的所述發(fā)送天線數(shù)量相同數(shù)量的特征副載波，而發(fā)送特征信號。
12.如權(quán)利要求3所述的無線發(fā)送裝置，其中當(dāng)結(jié)束數(shù)據(jù)信號的發(fā)送時，所述發(fā)送單元結(jié)束特征信號的發(fā)送。
13.如權(quán)利要求3所述的無線發(fā)送裝置，其中所述發(fā)送單元在發(fā)送數(shù)據(jù)信號期間持續(xù)發(fā)送特征信號。
14.如權(quán)利要求3所述的無線發(fā)送裝置，其中當(dāng)檢測到空閑特征副載波不足時，所述發(fā)送單元就延遲數(shù)據(jù)信號的發(fā)送。
15.如權(quán)利要求4所述的無線發(fā)送裝置，其中當(dāng)由所述檢測單元檢測到空閑特征副載波時，所述發(fā)送單元在發(fā)送前導(dǎo)信號之前進行預(yù)定的補償處理。
16.如權(quán)利要求15所述的無線發(fā)送裝置，還包括判斷單元，判斷將所述發(fā)送單元發(fā)送的數(shù)據(jù)信號傳輸給所述無線接收裝置的媒體的狀態(tài)，其中所述發(fā)送單元根據(jù)判斷出的媒體的狀態(tài)而轉(zhuǎn)換在補償處理中的遞減的時間單位。
17.一種無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于包括如權(quán)利要求1所述的無線發(fā)送裝置。
18.一種無線發(fā)送方法，包括發(fā)送步驟，通過至少一個發(fā)送天線發(fā)送前導(dǎo)信號和數(shù)據(jù)信號，其中所述發(fā)送步驟包括前導(dǎo)發(fā)送步驟，使用被分配到每一個所述發(fā)送天線的前導(dǎo)副載波而發(fā)送前導(dǎo)信號；以及數(shù)據(jù)發(fā)送步驟，使用具有與所述前導(dǎo)副載波不同的頻率的數(shù)據(jù)副載波而發(fā)送數(shù)據(jù)信號。
全文摘要
提供一種提高無線通信系統(tǒng)中的吞吐量的無線發(fā)送裝置。在該裝置中，M
文檔編號H04J11/00GK1898889SQ20048003823
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者拉休爾·馬利克, 陳必耀, 今村大地, 中勝義 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社