專利名稱：用于無線網絡的忙音的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及無線通信，特別涉及提供一個忙音或信號用于通信碰撞避免(collision avoidance)。
背景技術：
無線連接，如射頻(RF)連接，正被廣泛地用于提供信息通信，包括圖像、聲音、和/或數據。例如，近來無線局域網(WLAN)已經可用來作為有線局域網的一個替換。借助無線局域網(WLAN)，電線被接入點(AP)與無線設備之間的無線連接替代。無線設備可能包括桌上型電腦、便攜式電腦、個人數字助理(PDA)、打印機、服務器、和/或通過無線連接交換信息的其它設備。
在一個覆蓋區(qū)域內，接入點通常傳送數據到一個無線設備或從一個無線設備接收數據。該覆蓋區(qū)域可能相當于一個辦公室、住宅、建筑物或其它運作區(qū)域。每個無線設備可以與正處于覆蓋區(qū)域內的接入點交換信息，并與該覆蓋區(qū)域內的其它無線節(jié)點(如無線設備和/或接入點)競爭該接入點提供的帶寬。相應地，如在媒體訪問控制(MAC)層，通常執(zhí)行協議來解決通信連接競爭。
例如，IEEE 802.11媒體訪問控制標準建議一種隨機訪問技術，該技術也可被廣泛應用在有線網絡里，它使用帶碰撞避免的載波偵聽(CSMA/CA)機制。依照CSMA/CA，一個無線設備會一直等到沒有其它的無線設備在一個選擇的信道上傳送，然后才傳送數據。如果發(fā)生一次碰撞，傳送設備就退避一段隨機間隔時間，然后在信道空閑時重新開始。依照這種技術，單個無線設備最終可以進入該設備想要訪問的信道。
但是，單獨一種碰撞避免的載波偵聽技術并不能很好地處理隱藏節(jié)點的問題，例如，(幾個)無線設備與一個公共接入點都有充分通暢的通信路徑，但是它們被配置成各自之間并沒有通訊，或者被配置在另外一個無線設備的輻射場型(天線波束)之外。在這種隱藏節(jié)點的情形下，第一個和第二個節(jié)點可各自清楚地察覺到接入點的通信信道，盡管其它節(jié)點正在傳送(數據)。兩個這樣的節(jié)點同時傳送會導致碰撞，從而阻礙兩個節(jié)點的通信，即使如上所述地等待一個隨機間隔時間，且重發(fā)消息會導致重復的重疊通信和更多的阻塞。
請求發(fā)送/消除發(fā)送(RTS/CTS)交換協議已經開發(fā)并被用于著手處理IEEE 802.11媒體訪問控制(MAC)規(guī)范里CSMA/CA協議的隱藏節(jié)點問題。但是，使用RTS/CTS協議，并不能處理RTS或CTS信息包自身碰撞的情形。例如，關于RTS包的上行鏈路傳送，碰撞窗口就存在，其中，該碰撞窗口是關于符合RTS包長度的一個時間。而且，RTS和CTS包的傳送會消耗帶寬，否則，該帶寬可另外用于傳送無線通信連接的有效載荷。另外地，使用RTS/CTS要求調整所有的節(jié)點，來適合RTS/CTS傳送和調用該協議。
之前另一個嘗試著手處理隱藏節(jié)點問題已經包括使用一個中繼站(repeater station)，如美國專利6,539,028，它的公開通過引用結合到本文中。該中繼站包括一個解調器、一個調制器和一個功率電平監(jiān)控器。當中繼站在一個上行鏈路信道上接收到無線通信，該中繼站則在一個下行鏈路信道上轉發(fā)該無線通信，這兒的下行鏈路信道擁有一個不同于上行鏈路信道的傳送波長。通過比較它們傳送比特模式的延遲和中繼站接收到的比特模式，無線節(jié)點可以執(zhí)行碰撞檢測。所以，使用前述的中繼站需要增加額外硬件，如中繼站本身。另外，由于要求單獨的上行鏈路和下行鏈路波長，中繼站只能用于頻分雙工通信系統。
這就需要一種有效技術用于無線網絡里防止通信傳送碰撞，如一個無線局域網(WLAN)，而不需要調整或變更其中的每個無線節(jié)點。而且還需要一種技術用于防止通信傳送碰撞且不另外消耗有用的帶寬。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及的系統和方法，提供一個忙音或信號用于無線網絡里(如一個無線局域網、一個蜂窩式網絡、或其它點到多點的無線網絡)的通信防撞。依照一個首選實施例，在一個基于接入點的無線網絡里提供一個智能忙音產生器(IBTG)，來克服隱藏節(jié)點問題。一個實施例的智能忙音產生器(IBTG)包含可能被布置在接入點的接收路徑上的“前端”電路，來傳遞接收到的信號到該接入點進行處理，且在適當的條件下傳送一個忙音或信號到一個或多個可能另外被特定通信隱藏的無線設備。例如，智能忙音產生器(IBTG)一旦截獲上行鏈路前同步碼，一個序列(如前同步模式或載波序列)可在下行鏈路上被傳送，被無線設備進行載波偵聽。
依照一個首選實施例，本發(fā)明的智能忙音產生器(IBTG)一旦截獲一個上行鏈路前同步碼，就相當迅速地完成忙音傳送。例如，在上行前同步碼的第一個比特和忙音傳送之間，可能出現一個非常短暫的處理延遲期“D”，以允許智能忙音產生器(IBTG)接收充分的前同步比特從而確定傳送是有效的上行前同步碼，和/或允許關于智能忙音產生器(IBTG)反饋路徑的任何傳播延遲。相應地，一個碰撞窗口從與上行的接收信息包長度相關聯的一個時間“T”，被充分縮短到截獲延遲“D”，因為無線設備將能夠檢測下行鏈路忙音載波序列，并能夠認出(傳播)媒介是繁忙的。
應該注意的是，依照本發(fā)明的一個智能忙音產生器(IBTG)實施例不要求變更客戶無線設備，因為忙音充分模擬一個實際傳送的載波序列，來便于無線設備認出信道是繁忙的。相應地，智能忙音產生器(IBTG)的實施例可以由和接入點連接的軟件和/或硬件來實現，而不需要變更任何現有的基帶處理器和媒體訪問控制(MAC)控制器，且不需要變更相應的無線設備。
由于在被嵌入智能忙音產生器(IBTG)的接入點端上缺乏充分的傳送-接收天線隔離，最初的上行鏈路信息包可能被通過反饋路徑滲漏的忙音載波偵聽序列的傳送干擾。從而，提供一個首選實施例的具有干擾消除能力的智能忙音產生器(IBTG)。本發(fā)明實施例的干擾消除電路，適合在多種模式下運作，包括訓練模式(如訓練序列傳送和干擾估計)和操作模式(如載波傳送和干擾消除)。本發(fā)明的實施例提供離線訓練、在線訓練、和兩者的組合。
為了能夠更好地理解以下對該發(fā)明的細致說明，前面所述已經相當廣泛地概述本發(fā)明的特征和技術優(yōu)點。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將會在下文描述，這也形成了本發(fā)明的權利要求。應該注意的是，披露的概念和特定實施例可被容易地利用作為一個基礎，來修正或設計其它結構，實現本發(fā)明的同樣目的。也應該認識到，像這樣等同的結構(如附帶的權利要求所闡述)離不開本發(fā)明。通過以下的描述以及相應的附圖，新的特征(如作為它的構成和運作方法，被看作本發(fā)明的特征)，以及更多的目的和優(yōu)點，可被更好地理解。但是，需要清楚地理解，所提供的每個附圖僅僅是為了說明和描述，而不是作為本發(fā)明的限制。


為了更完整地理解本發(fā)明，現在結合相應的附圖對以下的說明作參考，包括圖1顯示一個典型的無線網絡情況，其中可能存在隱藏節(jié)點問題；圖2是一個仿真結果曲線圖，顯示有關采用請求發(fā)送/消除發(fā)送(RTS/CTS)實施的傳送控制協議(TCP)上行鏈路吞吐量的效果比較；圖3是一個仿真效果曲線圖，顯示有關采用請求發(fā)送/消除發(fā)送(RTS/CTS)實施的實際數據流數目的效果比較；圖4顯示與本發(fā)明實施例的截獲延遲相關聯的長度D的一個碰撞窗口；圖5A和5B顯示一個依照本發(fā)明的一個實施例適合提供離線訓練的智能忙音產生器(IBTG)的功能模塊圖；依照一個實施例，圖6顯示圖5A和5B的智能忙音產生器(IBTG)的一個運作流程圖；依照圖6流程圖的步驟，圖7顯示一個離線訓練運作的典型時間表。
圖8顯示一個依照本發(fā)明的一個實施例適合提供在線訓練的智能忙音產生器(IBTG)的功能模塊圖；依照一個實施例，圖9顯示圖8的智能忙音產生器(IBTG)的一個運作流程圖；以及依照圖9流程圖的步驟，圖10顯示一個在線訓練運作的典型時間表。
具體實施例方式
如圖1所示，顯示了存在隱藏節(jié)點問題的一個典型的情形。為了幫助讀者理解本發(fā)明的概念，這兒將討論圖1關于一個無線局域網(WLAN)實施例的無線網絡100，例如可能采用IEEE 802.11通信協議。但是，應該注意的是，本發(fā)明的概念適用于任何數目的無線通信網絡，例如可能包含局域網(LAN)、城域網(MAN)、廣域網(WAN)、蜂窩式通信網絡、內部網、外部網、互聯網等，且可利用任何數目的通信協議，其中，隱藏節(jié)點是一個問題。
圖1的無線網絡100包括各種無線設備111-115，例如可能包含桌上型電腦、便攜式電腦、個人數字助理(PDA)、打印機、服務器、蜂窩式電話、傳呼機、儀表設備、相機、局域網(LAN)、和/或布置在建筑物101里的通過無線連接交換信息的其它設備。無線網絡100的接入點(AP)120，有天線121與其連接，被配置在建筑物101的外面，如在建筑物102上或其內部，在每個無線設備111-115和接入點120之間提供一個清晰的或相當清晰的發(fā)射路徑，從而便于在該無線設備和該接入點之間進行通信。
為了簡化圖，盡管圖1中沒有顯示，接入點120可以被無線或有線連接到任何數目的其它設備上。例如，接入點120可以是一個互聯網服務提供商(ISP)入網點(POP)，從而被連接在一個高速互聯網骨干網上(圖中未顯示)。同樣地，接入點120可以是一個更大網絡系統(圖中未顯示)的一部分，和/或可以提供一個網關給采用不同協議的網絡。
盡管可以給無線設備111-115中的每個(設備)都提供接入點120的相當清晰的“視野”，但可以阻止一個或多個無線設備接收其它無線設備的無線信號。例如，墻壁、天花板、和/或建筑物101的地板，可能包含相當致密的材料如混凝土和金屬，可能不允許不同無線設備的無線信號穿透部分建筑物。同樣地，無線設備111-115中的一些設備或所有設備可能不是直接“看得見的”，例如，沒有直接的射頻(RF)連接到其它的無線設備111-115，從而相互之間出現隱藏節(jié)點。
隱藏節(jié)點還可能會出現在其他情形里，比如不同的無線設備被配置在其它無線設備發(fā)射場型(天線波束)外面。例如，為了提高有效覆蓋區(qū)域，無線設備可以利用高增益方向天線指向一個公共接入點的，該接入點可能使用一個全向天線、一個或多個方向天線、或它們的組合。在這種情況下，接入點能與所有的無線設備進行通信，盡管一個或多個無線設備對其它無線設備而言可能不是“看得見的”，由于使用了方向天線。
在隱藏節(jié)點的情形下，第一個節(jié)點(如無線設備111)和第二個節(jié)點(如無線設備112)可能各自覺察到到接入點120的通信信道是通暢的，盡管另一個節(jié)點正在傳送(信息)。兩個這樣的節(jié)點同時傳送(信息)會導致干擾，從而阻礙兩個節(jié)點的通信。
與IEEE 802.11媒體訪問控制(MAC)規(guī)范里的碰撞避免(CSMA/CA)協議一起，請求發(fā)送/消除發(fā)送(RTS/CTS)交換協議已經被開發(fā)用于處理載波偵聽、多路訪問的隱藏節(jié)點問題。但是，使用RTS/CTS協議不能處理RTS或CTS包自己碰撞的情形。例如，互為隱藏節(jié)點的無線設備111和無線設備112，在關于RTS包上行鏈路傳送中，就存在碰撞窗口。另外，這些RTS或CTS包的傳送會消耗帶寬。
如圖2和圖3所示，仿真結果曲線圖顯示實施RTS/CTS下的傳輸控制協議(TCP)上行鏈路吞吐量(圖2)和實際數據流量的效果比較。圖2和圖3各自提供無隱藏節(jié)點情景(如所有無線設備都在所有其它無線設備的“視野”內)和隱藏節(jié)點情景(如所有無線設備僅僅“看到”公共接入點)的仿真結果?？梢杂^察到，當隱藏節(jié)點數目上升時，網絡吞吐量和公平性會大大減退。相應地，可以觀察到，在一個無線網絡里使用RTS或CTS來處理隱藏節(jié)點問題不是完全有效的。
本發(fā)明的實施例提供一個忙音或信號用于無線網絡里的通信碰撞避免，如圖1的網絡100。依照一個實施例，提供智能忙音產生器(IBTG)130與接入點120相連，用于處理隱藏節(jié)點問題。依照本發(fā)明的實施例，智能忙音產生器(IBTG)130可以被嵌入到接入點120里面，作為其前端電路的一部分。依照可選的實施例，智能忙音產生器(IBTG)130可以包含一個貼花結構(applique configuration)，例如可能被連接在一個天線和另外一個根本不做改動的商品化的接入點(如依照IEEE 802.11協議運作的商品化的接入點)之間。
依照被發(fā)明的實施例，不管是在一個嵌入結構里還是在一個貼花結構里，智能忙音產生器(IBTG)130被配置在接入點120的接收路徑上，在無線網絡100里依照接入點的典型通信運作方式，傳遞接收到的信號以做處理(如依照IEEE 802.11協議處理)。首選實施例不改動無線網絡的現有基帶處理器或MAC控制器。但是，首選實施例的智能忙音產生器(IBTG)130會為一個忙音的智能產生提供接收信號的處理。例如，在適當的條件下(例如偵聽到一個適當的載波)，智能忙音產生器(IBTG)130傳送一個忙音或信號給一個或多個被特定通信隱藏的無線設備。依照一個實施例，一旦智能忙音產生器(IBTG)130截獲到上行鏈路前同步碼(preamble)，一個序列(如前同步模式或載波序列)便在下行鏈路上被傳送，以被無線設備111-115進行載波偵聽。依照一個首選實施例的運作，智能忙音產生器(IBTG)130一直傳送一個載波偵聽序列(忙音)，直到完成上行鏈路信息包的接收，利用用于前同步截獲里的同樣電路，這種情況可以被檢測出來。
智能忙音產生器(IBTG)130的忙音傳送，最好在一截獲到上行的前同步碼時就充分迅速地完成。例如，在接收到上行前同步碼的第一個比特和發(fā)送忙音之間，可能出現一個非常短暫的處理延遲期“D”，以允許智能忙音產生器(IBTG)接收足夠的前同步比特從而因為有效的上行前同步而確定發(fā)送，和/或允許關于智能忙音產生器(IBTG)反饋路徑的任何傳播延遲。相應地，如圖4所示的本發(fā)明的實施例，出現一個很短的碰撞窗口長度D，即截獲延遲，因為無線設備111-115將能夠監(jiān)測到下行鏈路忙音載波序列，并能夠認出媒介是繁忙的。可以預期的是，在一個典型的應用里，如在一個IEEE 802.11無線局域網(WLAN)應用里，處理延遲期D大約是20-40微秒。
應該注意的是，本發(fā)明的前述實施例在實現碰撞避免時，并不涉及改動無線設備111-115，因為忙音充分模仿了實際傳送的載波序列，來便于無線設備辨認出信道是繁忙的。相應地，根據本發(fā)明，智能忙音產生器(IBTG)的實施例，以改動接入點來實現，而不需要改變相應的無線設備。
盡管有可能提供本發(fā)明智能忙音產生器(IBTG)的這樣一個實施例，該智能忙音產生器(IBTG)與相應接入點或其它網絡節(jié)點(該接入點和網絡節(jié)點與布置在一個隱藏節(jié)點結構里的多個無線設備有通信聯系)是分開的和離散的，但是，本發(fā)明智能忙音產生器(IBTG)的首選實施例與相應接入點是有通信聯系的，以便減輕產生忙音的相關干擾。特別地，為了模仿無線設備的上行鏈路傳送，依照本發(fā)明首選實施例產生的忙音與接收的上行通信在同一信道上被傳送(如頻率信道、時分信道、和/或碼分信道)，從而，能夠容易地被隱藏節(jié)點檢測出來，作為一個被其它無線設備使用的通信信道。但是，由于在接入點的接收路徑(如接收天線)和智能忙音產生器(IBTG)的傳送路徑(如傳送天線)之間缺乏充分的傳送-接收天線隔離，最初的上行鏈路信息包可能被忙音載波偵聽序列的傳送干擾。
因而，關于傳遞給接入點120的基帶電路進行通信處理的信號，一個首選實施例的智能忙音產生器(IBTG)提供干擾消除。本發(fā)明實施例的干擾消除電路在多種模式下運作，包括訓練模式(如訓練序列傳送和干擾估計)和操作模式(如載波傳送和干擾消除)。本發(fā)明的實施例提供離線訓練、在線訓練、以及它們的組合。根據本發(fā)明的實施例，假設傳送者和接收者之間的信道至少在一些時期是不變的，從而便于在不同的時間執(zhí)行使用訓練模式，而不是操作模式。
依照本發(fā)明的一個實施例，圖5A和5B顯示一個適合提供離線訓練的智能忙音產生器(IBTG)130的功能塊示意圖。在離線訓練下，當信道空閑時(如不被另外用來提供無線通信)完成訓練。相應地，圖5A顯示一個在訓練模式下運作的智能忙音產生器(IBTG)130的功能塊示意圖，在此期間通信信道沒有被另外使用，例如在電源開關打開時、在通信突發(fā)(communication burst)之間、當已經檢測到一個預定時段的連接空閑時間、等等。相應地，圖5B顯示一個在操作模式下運作的智能忙音產生器(IBTG)130的功能塊示意圖，在此期間通信信道被無線設備111-115中的一個設備用于上行鏈路通信。
圖5A和5B中描述的實施例的射頻電路522在接收模式下運作，提供增益步驟和從射頻頻率到基帶信號的降頻。模數(A/D)轉換器535(最好包括對接收信號的同相分量(I)和接收信號的正交分量(Q)進行模數轉換)取得基帶模擬信號，對它進行超采樣(oversample)，并數字化。首選實施例的截獲電路536包含載波檢測器(例如基于Barker碼調制符號的檢測)和一個比特模式檢測器(例如基于無線網絡100使用的通信標準中規(guī)定的指定加擾(scramble)和差分編碼的前同步比特，如IEEE 802.11b協議)的一個組合。運行時，在信道通信休止期間，發(fā)送一個離線訓練序列通過射頻電路532和傳送天線533。所述實施例的射頻電路532處理信號的過濾、升頻(up conversion)以及放大。
關于所述實施例中的上行鏈路路經，僅顯示接入點120的電路來簡化說明。應該注意的是，首選實施例的接入點120包含一個下行鏈路信號路徑，提供信息通信傳送給客戶無線設備，如無線設備111-115。
在提供忙音給一個載波偵聽、多路訪問以及碰撞避免系統(如一個IEEE802.11b網絡的系統)時，智能忙音產生器(IBTG)的下行鏈路傳送和上行鏈路傳送在同一個頻率信道上。在一定時間延遲量之后，包括電路延遲和從Tx到Rx天線的傳播延遲，在一個訓練序列的傳送期間，智能忙音產生器(IBTG)處理的接收信號變成反饋干擾(以“I”表示)和背景噪聲(以“N”表示)的混合。但是，借助合適的信號處理，干擾“I”可被提取，以 表示。在操作模式下，接收信號將是有用信號(以“S”表示)、反饋干擾“I”和背景噪聲“N”的一個混合。相應地，在操作模式下，在如訓練模式下確定的一個延遲量之后，接收信號樣本被減去 這樣，混合的信號包含所期望的原始信號“S”和噪聲“N”的一些成分，可以被傳遞給接入點進行信號處理，完全沒有和IBTG忙音傳送相關的干擾“I”.
應該注意的是，智能忙音產生器(IBTG)130的前述功能塊可由軟件和/或硬件實現。例如，一個處理器，具有存儲器和與之相連的合適的輸入/輸出接口，可以依照IBTG 130的一個或多個前述功能塊定義運作的指令集的控制下運作。另外地或有選擇地，一些電路，如專用集成電路(ASIC)、數字信號處理器(DSP)、現場可編程門陣列(FPGA)、可編程只讀存儲器(ROM)、和/或類似的電路，可被用來提供智能忙音產生器(IBTG)130的一個或多個前述功能。
依照一個首選實施例，圖6顯示圖5A和5B的智能忙音產生器(IBTG)130的運作流程圖。特別地，圖6的功能塊610的步驟代表在訓練模式下智能忙音產生器(IBTG)130的運作，功能塊620的步驟代表在操作模式下智能忙音產生器(IBTG)130的運作。
在步驟611，通過訓練序列產生器531(圖5A)選擇一個訓練序列。該訓練序列是一個比特模式，可以被用來仿效無線網絡100里的一個前同步碼或載波序列。仔細選擇訓練序列和載波偵聽序列對進行反饋干擾估計和消除是有用的。在選擇訓練序列和載波偵聽序列時，可以假設智能忙音產生器(IBTG)130產生的載波偵聽序列可能是一個任意的比特模式，只要其中的每個比特是被通信系統標準里規(guī)定的同樣技術調制出來的(例如在一個IEEE802.11b應用里使用同樣的Barker碼)。這是一個合理的假設，因為忙音的一個目的是在下行鏈路上傳送客戶無線設備能夠檢測的東西如包含一個繁忙信道(例如通過無線設備使用能量監(jiān)測和/或載波偵聽機制)。在一個離線訓練情況下，關于不可預知地干擾通信信號傳送的問題被最小化，從而，系統可以行使相當大的自由權來選擇訓練序列的比特模式。相應地，可以選擇比特的加擾(如隨機或擬隨機(quasi-random))模式給訓練序列，該訓練序列近似模擬一個實際通信前同步碼，且提供一個比特模式，該比特模式被優(yōu)化來提供期望的干擾信息(例如特定的比特轉換)。依照本發(fā)明的實施例，如果載波偵聽信息包(忙音)全是“0”或全是“1”，則訓練序列全是“1”，而對其它載波偵聽信息包(忙音)而言，訓練序列是一個混雜的比特模式，如以下描述的“00010”。
在步驟612，通過智能忙音產生器(IBTG)130的天線533，訓練序列作為一個射頻信號被傳送。例如，射頻電路532可以將訓練序列產生器531提供的一串數字比特，轉換成符合無線網絡100通信信道相應頻率的射頻信號，且提供這個信號到天線533進行傳送。應該注意的是，射頻電路532可以提供在任何格式的訓練序列以符合無線網絡100的通信信道，包括頻率、時間、和/或碼分信道。
正如圖5A中能夠看到的，智能忙音產生器(IBTG)130的天線533與連接到接入點120的天線121沒有充分隔離，來避免訓練序列和忙音載波序列的反饋。相應地，在天線121上接收訓練序列，并傳遞到接入點120的電路上，如射頻電路522將接收射頻信號降頻到一個模擬基帶信號。這個接收反饋信號被提供給圖5A中描述的智能忙音產生器(IBTG)130實施例的模數轉換器535，轉換成一個數字比特流。但是，因為訓練序列不是一個實際通信信號，智能忙音產生器(IBTG)130的實施例不會實施傳遞一個與訓練信號反饋相關聯的信號到接入點120的基帶處理電路。
該數字比特流被提供到截獲電路536進行訓練序列的截獲(步驟613)。通過截獲電路536進行訓練序列的截獲最好包含載波偵聽(例如經由合適的協議認出通信的一個載波指示)和檢測接收到的特定比特。
在步驟614上，通過截獲電路536估計一個處理延遲“D”。處理延遲D可被確定，作為訓練序列傳送開始(時間T0)和訓練序列截獲(時間T0)之間的延遲?？梢灶A期到，使用所述的電路，處理延遲估計誤差將處于一個時鐘周期范圍內(一個芯片時間(chip duration))，因為預期接收干擾的能級會很強，因此提供一個高概率的準確的延遲估計。獲得的實際估計誤差將依賴于可用的時間精度，例如時鐘周期時間。
訓練模式的一個目的是估計來自忙音傳送反饋的干擾“I”。相應地，所述實施例的智能忙音產生器(IBTG)130包括反饋估計電路537，用于存儲反饋信號樣本以比特“1”和比特“0”，分別記作“I0”和“I1”(步驟615)。但是，由于延遲估計的時間精度，智能忙音產生器(IBTG)130的電路可能不能精確地識別比特之間的邊界。有可能的是，反饋估計電路537存儲的I0和I1將橫跨兩個比特。因此，首選實施例的反饋估計電路537可以存儲比特邊界的4個不同組合，即00、01、10和11。因為比特邊界00和11是反相的，同樣，比特邊界01和10也是反相的，所以比特邊界組合的存儲可被進一步優(yōu)化，如存儲比特邊界00和01或比特邊界11和10。依照本發(fā)明的實施例，一個簡單模式的存儲，如“001”，目的在于存儲比特邊界的一個優(yōu)化集合用于干擾消除。
應該注意的是，截獲電路536獲得的反饋信號不僅包括與智能忙音產生器(IBTG)130的忙音傳送相關的干擾信號“I”，而且包括與熱噪聲或其它噪聲源相關聯的一個噪聲部分“N”。相應地，首選實施例的反饋估計電路537運作提供多比特模式樣本的平均化，來減少背景噪聲級別，從而，提高接收訓練信號的“I”部分的估計精確度(步驟616)。
在步驟617，通過反饋估計電路537，存儲一個估計干擾信號(圖5A中表示為“Interf_est”)。估計干擾信號最好被導出，作為一個被均化的獲得的反饋信號比特流的函數，來減小噪聲誤差，且(估計干擾信號)在操作模式下被用來消除與相應訓練序列的忙音傳送相關的干擾。依照首選實施例，足夠頻繁地和/或合適次數地執(zhí)行前述訓練模式，以至于在相應的操作模式下，估計的處理延遲和所處的信道狀況將與最近一次的訓練模式運作下的處理延遲和信道狀況是相同的，或充分相同的，以至于統計上相同。
圖7顯示依照流程圖中模塊610的上述步驟進行離線訓練運作的一個典型時間表。如圖7所述，每個時鐘周期代表一個芯片周期(chipduration)。應該注意的是，在所述實施例中，一個時鐘周期已經等同于一個芯片周期，來簡化所述的概念。本發(fā)明的實施例可以采用時鐘周期和芯片周期之間并不是一對一的結構，如超采樣(oversampling)提供一個包括多個樣本時鐘周期的芯片周期。在時鐘周期T0，智能忙音產生器(IBTG)130開始傳送一個訓練序列，如“00010”。從截獲電路536的運作，處理延遲被估計是3個時鐘周期?？紤]到估計誤差(如1個時鐘周期)，在時間T4(估計誤差加上處理延遲D)，智能忙音產生器(IBTG)130開始存儲接收信號樣本。在圖7的時間表上，接收信號樣本被記作X1、X2、X3和X4，其包含每11個時鐘周期。如在時間示意圖上能夠看到的，X1和X2是同相，X3和X4是反相。因此，能夠獲得比特邊界“00”和“01”的估計的11-片碼(11-chip)干擾，如下I^00=(X1+X2)/2=I00+N′---(1)]]>I^01=(X3-X4)/2=I01+N′′---(2)]]>其中，以上的等式(1)代表比特邊界“00”的估計11片碼(11-chip)干擾“I”，以上的等式(2)代表比特邊界“01”的估計11-chip干擾“I”。應該注意的是，剩余噪聲N′和N″的方差是1/2個最初“N”部分。當然，如果需要的話，前述過程可以被擴展到對超過2個同相樣本和反相樣本進行平均，來進一步減少噪聲級別和提高估計干擾的質量。
依照本發(fā)明的實施例，在操作模式下智能忙音產生器(IBTG)130的目的是認出在接入點120上一個載波的接收，毫無延遲地傳送一個忙音給不同的無線設備111-115接收，并減小與接入點120上忙音反饋相關的干擾。因此，在首選實施例的一個操作模式上，適當使用在訓練模式期間確定的上述“I0”或“I1”，通過減去接收信號樣本，智能忙音產生器(IBTG)130可以消除干擾。
在步驟621(圖6)，截獲電路536(圖5B)檢測到一個由接入點120接收到的有效通信信號。例如，截獲電路536可運作來檢測一個來到的有效802.11b信息包，不需要實際確定一個特定的比特模式。在獲得一個合適的接收信號時，所述實施例的截獲電路536提供一個控制信號給載波偵聽序列產生器539。
在步驟622，為了響應截獲電路536提供的控制信號，載波偵聽序列產生器539選擇一個合適的載波序列來包含一個忙音，促成該載波序列被傳送。這個載波序列是一個比特模式，最好符合訓練序列的那個(比特模式)，它可被用來仿效在無線網絡100上的一個前同步碼或載波序列。例如，射頻電路532可將載波偵聽序列產生器539提供的一串數字比特轉換成，符合無線網絡100通信信道頻率的射頻信號，并提供那個信號到天線533進行傳送。
在自從開始傳送載波偵聽序列(忙音)，并等待估計處理延遲D加上一個額外的時鐘周期(前述例子中的估計誤差)之后，通過利用反饋估計電路537(步驟623)存儲的干擾估計信號“Interf_est”，減法器534開始干擾消除。例如，在前述的例子中，基于在接收信號中呈現的合適比特相位，使用 或 減法器534對每11片碼執(zhí)行減法。消除了與智能忙音產生器(IBTG)130的忙音傳送相關的干擾的接收信號，被傳遞給接入點120的處理電路進行與無線網絡100里接入點常規(guī)運作相一致的通信處理。例如，數模轉換器538可以將干擾取消的接收信號轉換成一個基帶模擬信號，傳遞給接入點120的基帶處理電路521。
關于圖6的流程圖，關于一個混雜比特序列，盡管在以上討論的一個離線訓練實施例已經被描述了，依照本發(fā)明執(zhí)行的離線訓練可以使用不是混雜(scramble)的比特模式和/或在訓練和操作模式之間的不同比特序列。例如，為了獲得同樣質量的干擾估計，依照圖6流程圖，通過選擇使用全是“1”比特作為在操作模式下的載波偵聽序列，離線訓練的運作能夠被簡化，從而能夠縮短訓練序列。在以上的例子中，5-比特訓練模式可被“111”替代。通過除去截獲步驟，訓練模式能夠被進一步簡化，例如如果提供最大可能的Tx-Rx反饋延遲。
由于以上已經描述了一個典型的離線訓練實施例，現介紹圖8，其中顯示的是依照一個實施例適合采用在線訓練的智能忙音產生器(IBTG)130的一個功能塊示意圖。如圖8中所示，依照上述實施例適合提供在線訓練的智能忙音產生器(IBTG)130，被提供作為在接入點120的接收路徑上一個射頻前端設備。在在線訓練下，當信道正被用于提供無線通信時完成訓練。相應地，圖8顯示的功能塊示意圖是智能忙音產生器(IBTG)130在訓練模式下運作期間，通信信道正被無線設備111-115中的一個(設備)用于上行鏈路通信。同樣地，圖8的功能塊示意圖顯示智能忙音產生器(IBTG)130在操作模式下運作期間，通信信道正被用于上行鏈路通信。
正如有關圖5A和5B的離線訓練模式實施例所述，圖8中所述實施例的射頻電路522在接收模式下運作，提供增益步驟和從射頻頻率到基帶信號的降頻。模數(A/D)轉換器535(最好包括對接收信號的同相(I)部分和接收信號的正交部分(Q)進行模數轉換)取得基帶模擬信號，對它進行超采樣，并數字化。一個首選實施例的截獲電路536包含載波檢測器(例如基于Barker碼調制符號的檢測)和比特模式檢測器(例如基于被無線網絡100使用的通信標準中規(guī)定的給定加擾和差分編碼的前同步比特，如IEEE 802.11b協議)的一個組合。運作時，一旦截獲到前同步比特模式，發(fā)送一個在線短訓練序列通過射頻電路532和傳送天線533。所述實施例的射頻電路532處理信號的過濾、升頻以及放大。
在提供忙音給載波偵聽、多路訪問、碰撞避免(CSMA/CA)系統(如一個IEEE 802.11b網絡中的系統)時，智能忙音產生器(IBTG)130的下行鏈路傳送運作在與上行鏈路同樣的頻率信道上。在一定的時間延遲量之后，包括電路延遲和從Tx到Rx天線的傳播延遲，接收信號樣本變成最初有用信號“S”、反饋干擾“I”和背景噪聲“N”的混合。經過合適的信號處理，干擾“I”被萃取，以 表示。在訓練時期之后，智能忙音產生器(IBTG)130進入操作模式，其中，自從載波偵聽序列被發(fā)送，在如訓練部分相同的時間延遲量之后，接收信號樣本減去 。于是，輸出信號包含信號“S”和一部分的噪聲“N”，且可以被傳遞給接入點信號處理電路進行處理，而沒有與忙音相關聯的干擾。
應該注意的是，智能忙音產生器(IBTG)130的前述功能塊可由軟件和/或硬件來實現。例如，一個有內存和合適輸入/輸出接口的處理器，可以依照智能忙音產生器(IBTG)130的一個或多個前述功能塊定義運作的指令集的控制下運作。另外地或有選擇地，一些電路，如專用集成電路(ASIC)、數字信號處理器(DSP)、現場可編程門陣列(FPGA)、可編程只讀存儲器(ROM)、和/或類似的電路，可以被用來提供智能忙音產生器(IBTG)130的一個或多個前述功能塊。
依照一個首選實施例，圖9顯示的是圖8智能忙音產生器(IBTG)130的運作流程圖。應該注意的是，依照一個在線訓練模式，當圖9流程圖開始運作時，其中與訓練模式運作相關聯的所述步驟，和其中與操作模式運作相關聯的所述步驟，可以在接入點120一個上行鏈路傳送的接收期間被執(zhí)行。
在步驟901，由訓練序列產生器531(圖8)選擇一個訓練序列。訓練序列是一個可以被用來仿效無線網絡100里的一個前同步碼或載波序列的比特模式。仔細選擇訓練序列和載波偵聽序列對進行反饋干擾估計和消除是有用的。在選擇訓練序列和載波偵聽序列時，可以假設智能忙音產生器(IBTG)130產生的載波偵聽序列可能是一個隨機的比特模式，如全是“1”比特，只要序列的每個比特是通過如通信系統規(guī)范里的相同技術調制出來的，如在一個IEEE 802.11b實施里的相同Barker碼。這是一個合理的假設，因為忙音的一個目的是在下行鏈路上傳送東西，從而客戶無線設備能夠檢測到繁忙的信道，如通過能量檢測和/或載波偵聽機制。在一個在線訓練情況下，關心的是關于不可預知地干擾通信信號傳送的問題，從而，系統可以限制一個訓練序列的比特模式選擇，到簡單的、更可預知的模式，如全是“1”比特或全是“0”比特。
在步驟902，選擇一個用于在線訓練模式和操作模式里的處理延遲。例如，可以假設，從傳送一個忙信號到接收和處理反饋信號的最大可能延遲是已知的和固定的，如kμs，且將智能忙音產生器(IBTG)130使用的處理延遲，在訓練模式和操作模式下，都可以被設定到kμs。另外地或有選擇地，可以經驗地確定一個處理延遲，如以上討論的關于圖5A和圖6的離線訓練模式。
在步驟903，截獲電路536檢測到接入點120接收到的有效通信信號，并獲得其中的數據比特。一旦獲得一個合適的接收信號，所述實施例的截獲電路536提供一個控制信號給多路復用交換器831和832，將智能忙音產生器(IBTG)130置于訓練模式下。特別地，多路復用交換器831連接訓練序列產生器531與射頻電路533，來便于一個訓練序列的傳送。類似地，多路復用交換器832將反饋估計電路537置于接收信號路徑上，來便于分析接收信號進行干擾估計和存儲。
在步驟904上，通過智能忙音產生器(IBTG)130的天線533，訓練序列被作為一個射頻信號傳送。例如，射頻電路532可以將訓練序列產生器531提供的一串數字比特，轉換成一個符合無線網絡100通信信道頻率的射頻信號，并提供這個信號給天線533進行傳送。應該注意的是，射頻電路532可以提供符合無線網絡100通信信道的任何格式的訓練序列，包括頻率、時間、和/或碼分信道。
正如在圖8中能夠看到的，智能忙音產生器(IBTG)130的天線533與連接在接入點120上的天線121沒有充分隔離來預防訓練序列和忙音載波序列的反饋。因此，在天線121上訓練序列被接收，并被傳遞到接入點120的電路，如射頻電路522，將接收的射頻信號降頻到模擬基帶信號。這個接收的反饋信號被提供給圖8中所述的智能忙音產生器(IBTG)130實施例的模數轉換器535，轉換成一個數字比特流。
應該注意的是，在傳送訓練序列期間，所期望的接收信號可能被相當大地干擾。但是，依照本發(fā)明的實施例，因為選擇的訓練序列將是相當短的(例如大約1到20比特)，且可以非常迅速地完成訓練模式運作，可以期望的是，傳送訓練序列將不會干擾信息包有效載荷數據。但是，依照本發(fā)明的實施例，傳送一個訓練序列會干擾前同步數據，該數據是非必要的(例如僅被用作通過截獲電路536已經實現的載波偵聽機制)或相當多余的(例如具有有關的誤差修正技術)，從而允許前述的干擾而不會極大地影響系統運作。相應地，在訓練模式期間，當反饋估計電路537被多路復用交換器832切換到接收路徑上時，智能忙音產生器(IBTG)130實施例沒有運作將接收信號傳遞給接入點120的基帶處理電路。
在步驟905，反饋估計電路537分析接收信號來提取干擾“I”，就有了處理延遲“D”。如上所述，在與延遲“D”相關的時間之后，接收信號將包括最初的有用信號“S”、反饋干擾“I”和背景噪聲“N”。
經過合適的信號處理，干擾“I”可以從接收信號中提取出來。例如，如在步驟903所獲得的有用信號“S”的比特模式可以被用于確定干擾“I”。依靠關于確定干擾“I”的一個可接受的誤差估計水平，依照本發(fā)明的實施例，可以利用有用信號“S”的不同比特模式。在此，被用來進行干擾估計的比特模式被稱為原始模式。一個固定要求的原始模式不是唯一的。例如，在估計過程中為了將噪聲水平減小到原先的1/4水平，本發(fā)明的實施例可以采用任何以下的原始模式(a)“101…101”(或等同地“010…101”)；(b)“10101”(或等同地“01010”)；(c)“1010…01”；(d)“10..10…01…01”(或“10..01..10..01”，或“10..01..01..10”)；(e)“111…000”；(f)111000”；和(g)“11..11..00..00”(或“11..00..11..00”，或“11..00..11..00”)。關于在本發(fā)明實施例的訓練過程里將使用哪一個原始模式的決定是原始模式的一個函數，在實際的前同步序列與系統延遲公差里都有。
在步驟906，反饋估計電路537從接收信號提取干擾信號“I”，然后存儲信息用于消除在操作模式里的干擾。與以上所述的離線訓練實施例相反，所述的在線訓練實施例不估計Tx-Rx反饋延遲，因為最大可能延遲被先驗確定(determined a priori)(例如根據制造商信息、經驗測試、仿真、和/或其他等等)。而且，因為首選實施例在線訓練模式使用全是“1”或“0”比特模式的訓練和忙音序列，關于比特邊界的問題在這個實施例里不會出現。
在步驟907，通過反饋估計電路537，存儲一個估計干擾信號。估計干擾信號最好被導出作為一個獲得反饋信號比特流的函數，用于操作模式里來消除與符合訓練序列的忙音傳輸相關的干擾。
圖10顯示一個依照上述步驟在線訓練運作的典型時間表。在圖10的實施例中，每個芯片期限有一個時鐘周期。在時鐘周期T0，一旦檢測到一個進來的具有比特模式{…，Bi，Bi+1，Bi+2，…}的有用信息包，就傳送一個訓練序列(如一個全是“1”的比特訓練序列)。在選擇的延遲“D”之后，例如一個已知的最大Tx-Rx 4個時鐘周期的延遲，接收信號樣本如X1，X2，X3，…被存儲為每11個時鐘周期(或片碼單元)。每個樣本Xk包含接收信號的所有干擾“I”、信號“S”和噪聲“N”部分。由于訓練序列的周期性特征，在每個樣本Xk中的干擾“I”部分對所有的k將是一樣的。依照一個首選實施例，為了估計干擾“I”，反饋估計電路537可以使用兩個樣本X，其中信號“S”是反相的，然后將它們加總計算。通過這樣的運作，信號“S”被刪去，且噪聲水平“N”也被減小1/2。這個過程能夠被擴展到多個反相對，來進一步減小噪聲水平。
舉一個例子，假設[BiBi+1Bi+2Bi+3Bi+4]＝[10101]。干擾“I”可被估計如下I^=(X1+X2+X3+X4)/4---(3)]]>應該注意的是，在干擾“I”的上述估計中，剩余噪聲“N′”的方差是最初“N”的1/4。
在訓練過程之后，所述實施例繼續(xù)進行一個操作模式，其中通過智能忙音產生器(IBTG)130傳送的一個忙音，通過接收通信被不同的多個無線設備111-115接收，其中智能忙音產生器(IBTG)130運作來降低在接入點120上與忙音反饋相關的干擾。相應地，在步驟908上，一旦完成一個訓練模式，通過提供一個控制信號給多路復用交換器831和832來將智能忙音產生器(IBTG)130置于操作模式上，智能忙音產生器(IBTG)130便進入操作模式。特別地，多路復用變換器831將載波偵聽序列產生器539置于與射頻電路533連接通信，便于一個載波序列(忙音)的傳送。類似地，多路復用變換器832將減數器534置于接收信號路徑上，在傳遞接收信號到接入點120的后續(xù)信號處理電路之前，便于刪除來自接收信號的干擾“I”。
在步驟909，為了響應已經置于操作模式的智能忙音產生器(IBTG)130，載波偵聽序列產生器539選擇一個合適的載波序列來包含一個忙音，并促成這個載波序列被傳送。載波序列最好是一個符合訓練模式的比特模式，它可以被用來仿效無線網絡100上的前同步碼或載波序列。例如，依照一個首選實施例，通過載波偵聽序列產生器539，開始傳送一個全是“1”的載波偵聽序列。射頻電路532可以將載波偵聽序列產生器539提供的一串數字比特，轉換成一個符合無線網絡100的通信信道頻率的射頻信號，并提供這個信號給天線533進行傳送。
在自開始傳送載波偵聽序列(忙音)、等待選擇的/估計的處理延遲D之后，通過使用反饋估計電路537(步驟910)存儲的干擾估計信號，減數器534開始干擾消除。例如，在前述例子中，對每11個時鐘周期，減數器534從接收信號減去 這個消除了與智能忙音產生器(IBTG)130忙音傳送相關的干擾的接收信號，被傳遞給接入點120的處理電路，進行與無線網絡100里接入點的傳統運作相一致的通信處理。例如，數模轉換器538可以將干擾消除接收信號，轉換成一個基帶模擬信號，并傳遞給接入點120的基帶處理電路521。
根據前面所述，應該注意的是，在任何特定的情景里，關于使用離線訓練或在線訓練相關的各種優(yōu)點和缺點都存在。關于選擇和應用離線和在線訓練技術一些考慮因素，會在以下闡述。
依照本發(fā)明的實施例，在一個在線訓練應用里，對每個有用上行鏈路信息包，獲得一個前同步比特相位。相應地，在一個IEEE 802.11b應用里，長的和短的前同步碼都應該被支持。
另外，依照本發(fā)明的實施例，在一個在線訓練應用里，在所有條件下，在接入點端從Tx到Rx的最大可能延遲(包括所有的電路延遲和傳播延遲)應該是已知的。依照實施例為了方便在線訓練，載波偵聽信息包(忙音)是一個全是“1”或全是“0”的序列，沒有加擾和差分編碼。同樣地，依照實施例，訓練序列全是“1”或全是“0”，訓練序列長度依賴于在實際前同步碼上發(fā)現的是哪種原始模式。
但是，應該注意的是，在本發(fā)明實施例的在線訓練模式期間估計到的干擾是非?？煽康?。例如，與反饋路徑的相干時間間隔(coherent interval)相比，因為訓練模式和操作模式之間的時間分隔非常小，可以期望的是，在在線訓練期間作出的干擾估計，與在忙音傳送期間實際發(fā)生的干擾將是高度相關。
與在線訓練相反，依照本發(fā)明的實施例，離線訓練運作檢測操作模式里的每個有用上行鏈路信息包，而不需要比特相位同步，因為這樣的檢測僅僅可以用來啟動一個忙音的傳送。相應地，長的和短的前同步碼可被同樣對待。
在依照本發(fā)明實施例的離線訓練里，可以容易地經驗地確定關于最大Tx-Rx延遲(包括所有的電路延遲和傳播延遲)的信息。另外地，在一個離線訓練應用的實施例里，載波偵聽信息包(忙音)可能是任意的，如隨機或擬隨機的。但是，應該注意的是，訓練序列的長度越長，接入點傳送東西時可能被中斷的風險越高。如果操作過程和最近的訓練過程之間的時間分隔大于反饋路徑的相干時間間隔，在訓練模式期間的估計干擾可能變得不可靠。
因為認識到在特定情景里實施在線或離線訓練技術的優(yōu)點和缺點，通過采用混合的或組合的離線和在線訓練技術，可以優(yōu)化本發(fā)明的實施例來獲益于特定訓練技術的優(yōu)點。因為干擾估計是實時完成的，估計結果將更準確，且通常沒有關于來自接入點傳送的碰撞問題，這是在線訓練方案的一個優(yōu)點。但是，如上所述，在線訓練存在挑戰(zhàn)性，因為依照實施例的在線訓練執(zhí)行芯片同步來獲得特定的比特模式。前述的芯片同步提出了有關問題，只有在忙音產生器成功監(jiān)測到特定的比特模式后才開始傳送一個忙音信號。與使用離線方案的相比，這增加了等待時間，并導致了一個更大的碰撞窗口。所以，碰撞可能性會更高。而且，為了預防等待時間太長，實施例的忙音產生器提供一個全是“1”或“0”的信號。所以，與使用本發(fā)明實施例的一個離線方案相比，在這樣的實施例中并不發(fā)送一個真實的前同步作為忙音。另外地，在一個在線訓練運作期間，當智能忙音產生器(IBTG)未能成功識別在上行鏈路信號里的特定比特模式時，依照實施例并不傳送一個忙音。
為了處理有關在線訓練實施的前述問題，本發(fā)明的實施例結合在線和離線訓練方案的概念，同時受益于其中的優(yōu)點。依照一個實施例，在一個混合的離線和在線訓練實施運作中，智能忙音產生器(IBTG)執(zhí)行離線和在線方案的各種上述步驟。例如，采用混合的離線和在線訓練技術的智能忙音產生器(IBTG)，可像以上所述的離線方案進行數據截獲。當智能忙音產生器(IBTG)檢測到一個上行鏈路信號時，智能忙音產生器(IBTG)開始傳送全是“1”或“0”的信號，從而接入點服務的一個或多個無線設備能夠知道信道是繁忙的。這樣，碰撞窗口與離線方案里的一樣。另外地，混合的離線和在線技術實施例的智能忙音產生器(IBTG)努力檢測接收比特模式，從而智能忙音產生器(IBTG)能夠使用在線方案(如有關圖9的以上闡述)來估計干擾。但是，由于智能忙音產生器(IBTG)產生的傳送忙音信號也產生干擾，所以智能忙音產生器(IBTG)實施消除干擾，以便發(fā)現上行鏈路信號的特定比特模式。通過保留一個以前接收幀的干擾的干擾估計結果，實施例中的智能忙音產生器(IBTG)能夠消除干擾，從而能夠發(fā)現特定比特模式。獲得上行鏈路信號的比特模式之后，一個首選實施例的智能忙音產生器(IBTG)執(zhí)行在線干擾估計。一旦完成在線干擾估計，舊的干擾估計結果被更新成新的估計結果，且利用最新的估計結果完成剩余的干擾消除。依照本發(fā)明的實施例，如果智能忙音產生器(IBTG)未能成功發(fā)現一個特定比特模式，估計結果將不會被更新。
應該注意的是，在前述混合的在線和離線技術里，由于特定信息包的檢測依賴于一個在前的干擾估計結果，所以一個離線干擾估計結果(如以上關于圖6所闡述的)可被利用。例如，當接入點啟動時，干擾的一個初始估計可能來自于一個離線估計，或當接入點接收到第一個信息包，干擾的一個初始估計可能來自于一個在線估計。
依照混合的在線和離線技術的首選實施例，一個計時器被用來測量兩個接收信息包之間的時間間隔。如果時間間隔太長，信道可能已經略微改變，當計時器顯示一個預先確定的時間量已經在接收信息包之間出現，依照一個實施例完成一個離線訓練干擾估計來更新估計結果，或在下一個接受幀里完成在線訓練。
由于略微放松了對使用混合方案的在線訓練的時間延遲限制(例如智能忙音產生器(IBTG)在截獲數據之后立即開始傳送一個忙音)，智能忙音產生器(IBTG)能夠檢測到兩個或多個通過IBTG傳送的特定比特模式。通過檢測不同的傳送比特模式，在在線訓練里能夠發(fā)現所有可能的干擾模式。然后，在完成在線訓練之后，實施例的智能忙音產生器(IBTG)可以傳送一個真實的前同步碼。
應該注意的是，上述實施例提出“智能忙音產生器”解決方案來克服無線局域網里的隱藏節(jié)點問題。本發(fā)明的實施例可作為嵌入在一個接入點里的一個硬件成分來實施，作為從射頻前端到基帶處理器的單向入口，為上行鏈路數據流動服務。運作時，一旦截獲上行鏈路前同步碼，智能忙音產生器(IBTG)可產生一個忙音，如一個載波偵聽序列，在下行鏈路上通過射頻前端設備和Tx天線，同時傳遞信號處理之后的接收信號給基帶芯片集。因為忙音和上行鏈路信息包在相同的時間和相同的頻率上被傳送，關于首選實施例智能忙音產生器(IBTG)，最好實施天線隔離和包括干擾估計和干擾消除的信號處理。另外，依照本發(fā)明的實施例，因為所有的節(jié)點(包括隱藏節(jié)點)接收一個忙音，所以在無線網絡里請求發(fā)送/取消發(fā)送(RTS/CTS)的握手選項(handshake options)可被關閉，來提供增加的吞吐能力。
應該注意的是，盡管這兒已經描述了特定的典型實施例，但本發(fā)明的概念不限于描述的特定實施例。例如，盡管這兒已經描述了關于一個采用IEEE 802.11b協議的無線網絡的實施例，但本發(fā)明的概念可適用于任何數目的通信協議。依照一個實施例，使用在一個IEEE 802.11a應用里的智能忙音產生器(IBTG)的功能塊示意圖與使用在一個IEEE 802.11b(如圖5A、圖5B和圖8)應用里的(功能塊示意圖)相同。但是，數據截獲算法和載波偵聽序列可能是不同的。
如在IEEE 802.11標準里規(guī)定的，802.11a信息包里的前同步字段包含10個重復的OFDM(正交頻分復用)短訓練符號和2個重復的OFDM長訓練符號，并前置保護間隔。短符號被用于自動增益控制(AGC)收斂、分集選擇、定時捕獲、和粗頻捕獲，而長符號被用于信道估計和精頻捕獲。關于適合用于IEEE 802.11a應用的首選實施例智能忙音產生器(IBTG)通過查看短的子前同步碼(sub-preamble)，來捕獲接收信息包。在時域里，有兩個普遍使用的方法，計算接收序列和其延時的自相關、和計算接收序列和本地的OFDM短符號的互相關。這些可以表示如下P(n)=Σl=0L=1rn+lrn+l-L*---(4)]]>
Q(n)=ΣL-1rn+lgl*---(5)]]>這里rn是第n個接收樣本，L是一個短符號上的樣本總數，g0，g1，…，gL-1是OFDM短符號的樣本。通過比較相關值和一個閾值，能夠確定是否有一個有效的接收802.11a信息包。
回憶在802.11b例子中載波偵聽序列的每個比特通過11-片Barker碼被擴展，類似的方法可以被用在802.11a例子中。即，載波偵聽序列的每個符號可以被OFDM短符號調制，以便于客戶無線設備檢測信道是繁忙的。
先前提到的在線訓練、離線訓練和混合的訓練技術直接應用在802.11a例子中。特別地，對離線訓練方案而言，訓練序列和載波偵聽序列可以是重復的OFDM短符號，即全是“OFDM短符號”。對在線訓練方案而言，由于有用信息包在短次前同步碼上是重復的，訓練序列可以被設計為，OFDM短符號和其180°相位偏離的相互交替，即 這兒的g代表OFDM短符號的信號矢量。通過減去在在線訓練期間的兩個連續(xù)接收信號，能夠提取出與一些不可縮減的背景噪聲相混合的干擾成分，該背景噪聲的方差被減少到原先水平的1/2。然后，在操作模式下產生的實際載波偵聽序列也可以被設計成，OFDM短符號和其180°相位偏離版本的相互交替，即 盡管已經細致地描述了本發(fā)明和它的優(yōu)點，應該明白的是，在不偏移由附帶權力要求所定義的本發(fā)明的情況下，在這兒可作出各種改變、替換或者改造。而且，本申請的范圍不是限制在說明書里所描述的過程、機器、制造、物質合成、手段、方法和步驟的特定實施例。因為人們將受益于本發(fā)明的公開，目前存在的或以后將要開發(fā)的、并能實質上執(zhí)行如這兒所述相應實施例的相同功能或達到相同結果的過程、機器、制造、物質合成、手段，方法或步驟，可能被使用。所以，附帶權力要求意在包括這樣范圍之內的過程、機器、制造、物質合成、手段，方法或步驟。
權利要求
1.一種在無線網絡里提供通信碰撞避免的方法，所述方法包含在一個與多個無線設備進行通信的節(jié)點上，檢測無線通信傳送的接收；和傳送一個信號，該信號將被一個或多個所述無線設備辨認作為一個忙音，其中將被認作為忙音的傳送信號在與所述無線通信傳送的相同信道上被傳送。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述的檢測無線通信傳送的接收包含檢測與一個所期望的無線通信傳送相一致的一個接收信號能級。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述的檢測無線通信傳送的接收包含獲取與一個所期望的無線通信傳送相一致的調制信息。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述的檢測無線通信傳送的接收包含從所述的無線通信傳送獲取比特信息。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述的與多個無線設備進行通信的節(jié)點包含一個無線接入點。
6.根據權利要求5所述的方法，其中傳送將被認作為忙音的所述信號，由連接到所述接入點的一個忙音產生器提供。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述忙音產生器包含嵌入在所述接入點的接收路徑里的電路。
8.根據權利要求6所述的方法，其中所述忙音產生器包含連接在所述接入點的接收路徑的貼花電路。
9.根據權利要求5所述的方法，其中所述接入點包含一個依照IEEE802.11通信協議運作的接入點。
10.根據權利要求1所述的方法，進一步包含在被認作為忙音的傳送信號的所述節(jié)點上，執(zhí)行干擾消除來消除與反饋相關聯的干擾。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述的干擾消除包含估計一個接收干擾信號；和當被認出的所述信號正被傳送時，從接收的無線通信傳送中減去所述估計接收干擾。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述的估計一個接收干擾信號包含離線執(zhí)行一個關于所述無線通信傳送的接收的訓練模式。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述的訓練模式包含傳送不同比特的訓練序列。
14.根據權利要求11所述的方法，其中所述的估計一個接收干擾信號包含估計一個與被認作為忙音的傳送信號的所述反饋相關聯的處理延遲。
15.根據權利要求11所述的方法，其中所述的估計一個接收干擾信號包含在線執(zhí)行一個關于所述無線通信傳送的接收的訓練模式。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述的訓練模式包含傳送同樣比特的訓練序列。
17.根據權利要求1所述的方法，進一步包含當所述的檢測到的無線通信終止時，終止傳送被認作為忙音的所述信號。
18.根據權利要求1所述的方法，其中所述的被認作為忙音的信號包含一個模仿載波偵聽序列的比特序列。
19.一個在無線網絡里提供通信碰撞避免的系統，所述系統包含射頻前置電路，連接在一個與多個無線設備進行通信節(jié)點的接收路徑上，其中所述的射頻前置電路包括信號截獲電路、忙音序列產生電路、和射頻傳送電路，所述忙音序列產生電路響應所述信號截獲電路的信號截獲而運作，產生一個忙音序列并被射頻傳送電路傳送。
20.根據權利要求19所述的系統，其中所述的射頻前置電路被嵌入在所述節(jié)點的接收路徑上。
21.根據權利要求19所述的系統，其中所述的射頻前置電路被作為一個貼花結構提供給所述節(jié)點的接收路徑。
22.根據權利要求19所述的系統，其中所述的節(jié)點包含一個無線網絡接入點。
23.根據權利要求19所述的系統，其中所述的射頻傳送電路傳送所述的忙音序列，與所述信號截獲電路獲得接收信號，在一個相同的信道上。
24.根據權利要求19所述的系統，其中所述射頻前置電路進一步包括干擾消除電路。
25.根據權利要求24所述的系統，其中所述射頻前置電路進一步包括訓練序列產生電路。
26.根據權利要求25所述的系統，其中所述射頻前置電路進一步包括干擾估計電路，該干擾估計電路離線運作來估計與所述忙音序列傳送相關聯的反饋干擾。
27.根據權利要求25所述的系統，其中所述射頻前置電路進一步包括干擾估計電路，該干擾估計電路在線運作來估計與所述忙音序列傳送相關聯的反饋干擾。
28.根據權利要求24所述的系統，其中所述射頻前置電路進一步包括處理延遲確定電路。
29.根據權利要求19所述的系統，其中所述忙音序列產生電路在所述無線網絡上提供一個比特序列，被檢測作為一個載波序列。
30.根據權利要求29所述的系統，其中所述的比特序列包含具有相同比特的一個序列。
31.根據權利要求29所述的系統，其中所述的比特序列包含具有不同比特的一個序列。
32.根據權利要求19所述的系統，其中所述信號截獲電路包含一個載波檢測器。
33.根據權利要求19所述的系統，其中所述信號截獲電路包含一個比特模式檢測器。
34.根據權利要求19所述的系統，其中所述忙音序列產生電路包含一個儲存比特序列的存儲器；和一個連接到所述存儲器的調制器，提供所述比特序列的調制。
35.根據權利要求19所述的系統，其中所述射頻傳送電路包含一個升頻轉換器；和一個天線。
36.一種方法，包含接收一個通過無線連接進行通信的數據信息包，所述數據信息包包括一個前同步部分和一個有效負載部分；和傳送一個具有與所述前同步部分相一致格式的信號，其中所述的傳送所述信號在所述接收步驟接收所述前同步部分期間開始，所述的傳送所述信號持續(xù)到所述接收步驟接收所述有效負載部分完成為止。
37.根據權利要求36所述的方法，其中在所述傳送步驟上傳送的所述信號，與通過所述無線連接進行通信時的所述數據信息包一樣，在一個相同信道上被傳送。
38.根據權利要求36所述的方法，進一步包含消除在所述接收步驟上獲得的、與所述傳送步驟傳送的所述信號反饋相關聯的干擾。
39.根據權利要求38所述的方法，其中所述的消除干擾包含從所述接收數據信息包減去一個干擾估計。
40.根據權利要求39所述的方法，其中所述干擾估計通過使用一個離線訓練技術確定。
41.根據權利要求39所述的方法，其中所述干擾估計通過使用一個在線訓練技術確定。
42.根據權利要求39所述的方法，其中所述的消除干擾包含采用一個關于所述的減去所述干擾估計的處理延遲。
43.根據權利要求42所述的方法，其中所述的處理延遲在一個訓練模式期間被經驗地確定。
全文摘要
本發(fā)明披露的系統和方法提供一個忙音或信號，用于無線網絡里的通信碰撞避免，如無線局域網(WLAN)、蜂窩網絡、或其它一點到多點的無線網絡。在適當的條件下，一個智能忙音產生器傳送一個忙音或信號給一個或多個可能另外被特定通信隱藏的無線設備。依照實施例，忙音模仿實際傳送的一個載波序列，來便于無線設備認出信道是繁忙的。由于最初的上行鏈路信息包可能被一個忙音載波偵聽序列的傳送干擾，因此提供了具有干擾消除能力的實施例。實施例的干擾消除電路可在多個模式上運作，包括訓練模式(包括在線訓練模式、離線訓練模式、和混合或組合模式)和操作模式。
文檔編號H04L12/28GK1918855SQ200580004620
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月7日 優(yōu)先權日2004年2月13日
發(fā)明者陶梅霞, 汪巖, 劉紹強, 陳健聰, 劉堅能 申請人:香港應用科技研究院有限公司