專利名稱：用于無線多路接入的接入點(diǎn)與方法
用于無線多路接入的接入點(diǎn)與方法 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本發(fā)明涉及于2005年3月31日提交的、標(biāo)題為"Wireless Device and Method for Wireless Multiple Access"、發(fā)明人為Jacob Sharony 的美國申請(qǐng)、以及于2005年3月31日提交的、標(biāo)題為"System and Method for Wireless Multiple Access"、發(fā)明人為Jacob Sharony的美 國申請(qǐng)，并通過引用其全部公開合并于此。
背景技術(shù)：
無線局域網(wǎng)(WLAN)是靈活的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其可替換或擴(kuò)展 傳統(tǒng)的有線LAN。 WLAN可基于分布式環(huán)境而提供增加的功能性和 移動(dòng)性。也就是說，有線LAN通過提供到LAN和與其連接的任意裝 置的鏈路的線纜或線路，而將數(shù)據(jù)從第一計(jì)算裝置發(fā)送到另一個(gè)計(jì)算 裝置。然而，WLAN依賴于無線電波而在無線裝置之間發(fā)送數(shù)據(jù)。通 過被稱為調(diào)制的過程，將數(shù)據(jù)疊加到無線電波上，由此，栽波用作傳 輸介質(zhì)。
已通過電子及電氣工程師協(xié)會(huì)(IEEE)所批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，而定義 并調(diào)節(jié)在WLAN上的無線裝置之間的數(shù)據(jù)交換。這些標(biāo)準(zhǔn)包括被通 稱為802.11、并具有一些版本(包括802.11a、 802.11b ("Wi-Fi")、 802.11e、 802.11g、以及802.11n)的通信協(xié)議。近來，已出現(xiàn)了部署 基于802.11的無線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的潮流，以在公共場(chǎng)所(例如，"熱 點(diǎn)")提供WLAN數(shù)據(jù)共享和無線因特網(wǎng)接入服務(wù)。
傳統(tǒng)的WLAN利用單入單出("SISO，，)蜂窩式共享架構(gòu)，其中， 在小區(qū)中的無線電信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。因?yàn)樾^(qū)內(nèi)的所有無線裝置(例 如，移動(dòng)單元和接入點(diǎn))共享信道，所以，每個(gè)裝置必定為對(duì)信道的 接入而竟?fàn)?，由此，在給定時(shí)刻，僅允許一個(gè)裝置在信道上進(jìn)行發(fā)送。 因而，傳統(tǒng)的WLAN存在很多限制(例如，發(fā)送時(shí)間延遲、發(fā)送失 敗、網(wǎng)絡(luò)開銷增大，可調(diào)節(jié)性受限等)。
在克服傳統(tǒng)的WLAN的限制的努力中，已開發(fā)了多入多出 ("MIMO")共享WLAN架構(gòu)。MIMO模式使用空間多路復(fù)用來增 大在無線裝置之間發(fā)送的數(shù)據(jù)的比特率以及精確度。在MIMO模式 中，將單個(gè)高速數(shù)據(jù)流(例如，200 mbps)劃分為幾個(gè)低速數(shù)據(jù)流(例 如，50 mbps),將其發(fā)送到無線裝置(例如，移動(dòng)單元)，并將其 重新組合為高速數(shù)據(jù)流，以便解析該發(fā)送。然而，在給定時(shí)刻，僅為 一對(duì)一通信而提供這樣的高速連接(例如，到單個(gè)移動(dòng)單元的接入 點(diǎn))。另外，才艮據(jù)802.11協(xié)議的第一版本(例如，802.11a、 802.11b、 802.11g等)工作的無線裝置不能在無硬件和/或軟件修改的情況下支 持高速連接，這對(duì)WLAN的運(yùn)營商來說可能意味著可觀的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種接入點(diǎn)，該接入點(diǎn)包括多個(gè)天線、多個(gè)收發(fā)器以 及處理器。天線中的每一個(gè)天線從多個(gè)無線設(shè)備中的每一個(gè)無線設(shè)備 接收第一信號(hào)。第一信號(hào)包括相應(yīng)無線設(shè)備的第一標(biāo)識(shí)符。把收發(fā)器 中的每一個(gè)收發(fā)器耦接于天線中的每一個(gè)天線。把處理器耦接于收發(fā) 器中的每一個(gè)收發(fā)器。處理器生成第一通信矩陣，該第一通信矩陣包 括來自所選數(shù)目的無線設(shè)備中的每一個(gè)無線設(shè)備的第一標(biāo)識(shí)符。所選 數(shù)目不大于天線的數(shù)目。處理器利用第一通信矩陣解析在無線電信道 上在單個(gè)時(shí)隙中從所述所選數(shù)目的無線設(shè)備所接收的多路無線通信。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示例實(shí)施例。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的下游協(xié)議的示例實(shí)施例。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的上游協(xié)議的示例實(shí)施例。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的示例實(shí)施例。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的無線通信的示例實(shí)施例的示意 圖。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的合計(jì)系統(tǒng)吞吐量(aggregate system throughput)和天線的數(shù)目之間的關(guān)系的示例實(shí)施例。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的合計(jì)系統(tǒng)吞吐量和天線的數(shù)目 之間的關(guān)系的另 一個(gè)示例實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
通過下面的描述和附圖，可進(jìn)一步理解本發(fā)明，其中，用相同的 附圖標(biāo)記來指示相同的元件。本發(fā)明的示例實(shí)施例描述了 一種用于為 無線環(huán)境中的無線裝置提供對(duì)無線環(huán)境的多路接入的協(xié)議。另外，優(yōu) 選地，本發(fā)明的協(xié)議與使用傳統(tǒng)的接入機(jī)制的現(xiàn)有基于802.11的無線 裝置相兼容。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)100。系統(tǒng)IOO可包括在空間110 中部署的WLAN105。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，空間110可為 封閉空間(例如，倉庫、辦公室、家、商店等)、開放環(huán)境(例如， 停車場(chǎng)等)、或其組合?？臻g110可為一個(gè)區(qū)域，或者，可被分為多 于一個(gè)區(qū)域(例如，區(qū)域115)。區(qū)域115在數(shù)目或尺度方面均不受 限。如圖1所示，空間110被劃分為區(qū)域115 (1-3)。
WLAN105可包括無線通信裝置(如接入點(diǎn)("AP，，) 120)、以 及與其進(jìn)行無線通信的一個(gè)或多個(gè)無線裝置(例如，移動(dòng)單元("MU")
125) 。 AP120可經(jīng)由WLAN105而連接到服務(wù)器。盡管圖l僅示出 了 WLAN 105內(nèi)的MU 125 (1-3)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解， WLAN 105可包括任意數(shù)目和類型的MU(例如，PDA、蜂窩式電話、 掃描儀、膝上型計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)等)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還理 解，MU可包括附接到無線裝置的非移動(dòng)單元(例如，具有網(wǎng)絡(luò)接口 卡的PC)。
可在無線電信道上在MU 125 (1-3 )和AP 120之間發(fā)送包括數(shù) 據(jù)分組的射頻("RF")信號(hào)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，可使用 具有公共頻率(例如，2.4GHz、 5GHz)的調(diào)制RF信號(hào)而發(fā)送數(shù)據(jù)
分組。此外，數(shù)據(jù)分組可包括傳統(tǒng)的802.11分組，如鑒別、控制和數(shù) 據(jù)分組。數(shù)據(jù)分組沿著空間110內(nèi)的多條路徑130 (1-6)，在AP120 和MU125 (1-3)之間傳播。盡管圖l僅示出了六條路徑130 (1-6)， 但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，潛在的路徑的數(shù)目實(shí)質(zhì)上是無限的。
路徑130 (1-6)的空間配置(例如，長(zhǎng)度、方向等)可取決于一 個(gè)或多個(gè)因素。這些因素包括但不限于AP 120和/或MU 125 (1-3 ) 的位置、空間110和/或區(qū)域115 (1-3)的配置、其中障礙物135的位 置和/或形狀。例如，路徑130 (1)可基本上直接從MU 125 (1)到 達(dá)AP120，而路徑130 (2)可從建筑物(例如，墻)反射。MU125 (2)和AP 120之間的路徑130 (3-4)可經(jīng)由開口 (例如，門口 140 (1)、窗戶等)而從區(qū)域115 (2)到達(dá)區(qū)域115 (1)，并可隨后從 區(qū)域115 (1)中的一個(gè)或多個(gè)建筑物(例如，墻、障礙物135等)反 射。MU 125 (3)和AP 120之間的路徑130 (5-6)可經(jīng)由開口 (例 如，門口 140 (2)、窗戶等)而從區(qū)域115 (3)到達(dá)區(qū)域115 (1)， 并可隨后從一個(gè)或多個(gè)建筑物(例如，障礙物135、墻等)反射。盡 管未在圖1中示出，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，路徑130 (1-6)可 具有各種空間配置，并通過所描述的任意建筑物和/或障礙物。
MU 125 (1-3 )和/或AP 120所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組可與接收到的數(shù) 據(jù)分組不同。也就是說，路徑130 (1-6)中的每一個(gè)的長(zhǎng)度和/或反射 的數(shù)目的改變可導(dǎo)致RF信號(hào)的屬性(如幅度、相位、到達(dá)時(shí)刻、頻 率分布等)的變化。建筑物和/或障礙物的反射性質(zhì)還可影響信號(hào)和其 中包含的數(shù)據(jù)的屬性。通常，上面提及的改變被稱為"多徑衰落"。
根據(jù)本發(fā)明，AP 120和MU 125 (1-3 )可利用笫一通信模式(例 如，802.11a、 802.11b、 802.11g)和第二通信模式(例如，MIMO、 802.11n)。為利用MIMO模式，AP 120可具有包括處理器、兩個(gè)或 更多天線、兩個(gè)或更多接收器、以及兩個(gè)或更多發(fā)送器的架構(gòu)。因而， 每個(gè)天線能夠同時(shí)、且在基本上公用的頻率(例如，無線電信道)上 發(fā)送和接收一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立信號(hào)。AP 120的處理器可解析從MU 125 (1-3)或其它AP接收到的信號(hào)的無線通信。
每個(gè)MU125可利用包括處理器、兩個(gè)或更多天線、兩個(gè)或更多 接收器、以及一個(gè)或更多發(fā)送器的架構(gòu)，而利用MIMO模式。天線 和接收器允許MU 125同時(shí)、且在基本上公用的頻率上接收一個(gè)或多 個(gè)獨(dú)立信號(hào)。發(fā)送器允許MU 125向AP 120發(fā)送一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。 MU 125的處理器可解析從AP 120和/或其它MU接收到的信號(hào)的無 線通信。
在優(yōu)選實(shí)施例中，AP 120包括4個(gè)天線、4個(gè)接收器、以及4 個(gè)發(fā)送器，并且，每個(gè)MU 125包括4個(gè)天線、4個(gè)接收器、以及l(fā) 個(gè)發(fā)送器。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，AP120可包括任意數(shù)目 的天線、接收器、以及發(fā)送器，但是，以1:1:1的比率來改變?cè)摂?shù)目。 也就是說，對(duì)于任意附加的天線，可包括附加的接收器、以及附加的 發(fā)送器。類似地，MU 125可包括任意數(shù)量的天線和接收器，并且按 照1:1的比率來進(jìn)行數(shù)量的任意改變。MU 125還可包括任意數(shù)目的 發(fā)送器，其將天線對(duì)接收器對(duì)發(fā)送器的比率改變?yōu)?:1:1。然而，在本 發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，MU 125維持單個(gè)發(fā)送器。以此方式，可通過 釆用現(xiàn)有802.11標(biāo)準(zhǔn)(例如，802.11a、 802.11b、 802.11g)的無線裝 置而利用在此描述的協(xié)議，而不需要顯著的硬件和/或軟件修改。在于 2003年12月17日提交的、標(biāo)題為"A Spatial Wireless Local Area Network"的美國專利申請(qǐng)第10/738,167中更詳細(xì)地描述了 AP 120和 MU125的架構(gòu)，通過引用將其公開合并于此。
圖2示出了從AP 200到MU210 (1-4)的無線通信，其通常被 稱為"下游，，通信，的示例實(shí)施例。在此實(shí)施例中，AP200可從其兩個(gè) 或更多天線發(fā)送兩個(gè)或更多信號(hào)。如圖2所示，AP 200具有4個(gè)天線， 并且，對(duì)應(yīng)地，發(fā)送4個(gè)獨(dú)立信號(hào)SrS4。所發(fā)送的信號(hào)的數(shù)目可與天 線的數(shù)目直接成比例(例如，每個(gè)天線一個(gè)獨(dú)立信號(hào))。并且，在 MIMO模式中，AP 200可在無線電信道上同時(shí)發(fā)送信號(hào)S廣S4，這將 在下面更詳細(xì)地描述。
由于導(dǎo)致信號(hào)損壞或惡化的多徑衰落和任意其它因素，每個(gè)MU 210的天線接收與所發(fā)送的信號(hào)SrS4不同的信號(hào)RrR4。本領(lǐng)域的技
術(shù)人員將理解，所接收的信號(hào)R^R4中的任一個(gè)或全部可能并非與所 發(fā)送的信號(hào)S^S4不同。因而，所接收的信號(hào)R^R4中的一個(gè)或多個(gè)可 能等于所發(fā)送的信號(hào)SrS4中的一個(gè)或多個(gè)(例如，R產(chǎn)SJ 。在任一 實(shí)例中，通過以下信號(hào)關(guān)系等式，所接收的信號(hào)RrR4可與所發(fā)送的 信號(hào)S廣S4相關(guān)R產(chǎn)ZaijSj+ni,其中，39為傳輸矩陣的元素，而&表 示接收信道i上的噪聲級(jí)別。
每個(gè)MU 210至少使用所接收的信號(hào)R!-R4的一部分而估計(jì)傳輸 矩陣aij。在一個(gè)實(shí)施例中，所發(fā)送的信號(hào)SrS4中的每一個(gè)包括訓(xùn)練 分組Tj,其指示AP 200所使用的傳輸信道j。訓(xùn)練分組Tj可包括導(dǎo)
頻序列Pj，其可作為所發(fā)送的信號(hào)SrS4的前導(dǎo)信號(hào)的一部分而被發(fā)
送。例如，AP200可在一系列時(shí)隙中的一個(gè)中發(fā)送一個(gè)或多個(gè)訓(xùn)練分 組Tj。每個(gè)MU210可識(shí)別每個(gè)訓(xùn)練分組中的導(dǎo)頻序列Pj，并4吏用矩 陣等式ai產(chǎn)Ri/Pj來估計(jì)傳輸矩陣aij。隨后，每個(gè)MU210可使用上面 的信號(hào)關(guān)系等式而提取所發(fā)送的信號(hào)。例如，MU210(1)可接收信 號(hào)RrR4，并使用導(dǎo)頻序列P4來解析傳輸矩陣aij。隨后，可在信 號(hào)關(guān)系等式中使用傳輸矩陣ajj，以解析所發(fā)送的信號(hào)Si。如本領(lǐng)域的 技術(shù)人員將理解的，MU 210的處理器可使用軟件應(yīng)用來解析傳輸矩 陣ay和所發(fā)送的信號(hào)Sh
圖3示出了從MU310( 1-4 )到AP300的通信，其通常被稱為"上 游"通信，的示例實(shí)施例。如上所述，在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)MU310 具有一個(gè)或多個(gè)發(fā)送器。由此，每個(gè)MU310 (1-4)分別將信號(hào)S廣S4 發(fā)送到AP300。例如，由于多徑衰落，AP300所接收到的信號(hào)R廣R4 可能與所發(fā)送的信號(hào)SrS4不同。AP 300在信號(hào)關(guān)系等式R產(chǎn)2XjSj+ni 中使用所接收到的信號(hào)R廣R4，該等式可與在下游通信中由MU 210 使用的等式相同。也就是說，所接收的信號(hào)RrR4中的每一個(gè)可包括 指示MU310所使用的傳輸信道j的訓(xùn)練分組Tj。訓(xùn)練分組Tj還可包
括導(dǎo)頻序列Pj，其可作為所發(fā)送的信號(hào)S^S4的前導(dǎo)的一部分而被發(fā)
送。例如，AP 300可通過矩陣等式a『Ri/Pj利用所接收的信號(hào)R廣R4 和導(dǎo)頻序列Pj來解析傳輸矩陣aij。隨后，使用信號(hào)關(guān)系等式而解析
所發(fā)送的信號(hào)S^S4。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方法400的示例實(shí)施例。在此實(shí)施例中， 由可為任意類型的無線裝置的接收站采用方法400。例如，在下游通 信中，MU可采用方法400，而在上游通信中，AP可采用方法400。 由此，可針對(duì)發(fā)送站和接收站來描述方法400。此外，根據(jù)本發(fā)明， 接收站和/或發(fā)送站可根據(jù)第一通信模式(例如，CSMA/CA)而操作， 但還能夠以第二通信模式(例如，MIMO)操作。由此，作為發(fā)送站 發(fā)起第二通信模式(例如，MIMO模式)中的無線通信的結(jié)果，接收 站4吏用方法400。
在步驟410中，接收站從發(fā)送站接收至少兩個(gè)第一信號(hào)。第一信 號(hào)(例如，&和R2)是發(fā)送站所發(fā)送的至少兩個(gè)第二信號(hào)(例如， Si和S2)的接收版本。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，第一信號(hào)可對(duì) 應(yīng)于AP和/或MU釆用的發(fā)送天線的數(shù)目、或?qū)P進(jìn)行發(fā)送的MU 的數(shù)目。第一信號(hào)可能不包含任何數(shù)據(jù)，但可僅包括訓(xùn)練分組Tj。然 而，第一信號(hào)可為在其前導(dǎo)中包括訓(xùn)練分組Tj和/或?qū)ьl序列Pj的分 組(例如，數(shù)據(jù)分組)。
在步驟420中，接收站識(shí)別在訓(xùn)練分組Tj中包括的導(dǎo)頻序列Pj。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，接收站中的處理器或其執(zhí)行的軟件應(yīng)用可 從訓(xùn)練分組Tj中提取導(dǎo)頻序列Pj。此外，訓(xùn)練分組Tj可僅包括導(dǎo)頻 序列Pj。由此，在此實(shí)施例中，第一信號(hào)(例如，&和R2)可僅為
導(dǎo)頻序列Pi和P2。
在步驟430中，接收站可使用矩陣等式而解析傳輸矩陣aij。如 上所述，可作為導(dǎo)頻序列Pj和第一信號(hào)(例如，Ri和R2)的函數(shù)而 估計(jì)傳輸矩陣aij。隨著導(dǎo)頻序列pj的識(shí)別，接收站的處理器或其執(zhí)行 的軟件應(yīng)用可利用矩陣等式來解析傳輸矩陣aij。
在步驟440中，接收站可使用信號(hào)關(guān)系等式來解析第二信號(hào)。如 上所述，作為傳輸矩陣aij、第一信號(hào)和接收信道i上的噪聲ni的函數(shù) 而估計(jì)第二信號(hào)。并且，仍可通過接收站的處理器或其執(zhí)行的軟件應(yīng) 用來解析第二信號(hào)。
在步驟450中，接收站可以第二通信模式開始操作。因而，現(xiàn)在， 各站可同時(shí)在共享信道上發(fā)送和接收信號(hào)。第二通信模式可增大合計(jì) 系統(tǒng)吞吐量，減小數(shù)據(jù)的沖突和惡化，并允許系統(tǒng)的運(yùn)營商和用戶維 持使用現(xiàn)有的802.11裝置。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)500的示例實(shí)施例。作為示意性時(shí) 序圖而示出了系統(tǒng)500，其中，階段I-XII代表信道上的通信周期。 在此示例實(shí)施例中，AP 505可配備有4個(gè)天線506-509、 4個(gè)接收器 和4個(gè)發(fā)送器。在AP 505的通信范圍內(nèi)，可存在任意數(shù)目的MU 510-n。如圖5所示，每個(gè)MU可具有一個(gè)或多個(gè)發(fā)送器、連同4個(gè) 天線和4個(gè)發(fā)送器。如上所述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，不對(duì)AP 505 和MU510-n兩者上的天線、發(fā)送器和接收器的數(shù)目作出限制。然而， 優(yōu)選地，AP 505的天線、發(fā)送器和接收器的數(shù)目與MU510-n的天線 和接收器的數(shù)目匹配。此外，如上所述，可基于AP 505上的天線的 數(shù)目和/或其覆蓋區(qū)域內(nèi)的MU的數(shù)目而調(diào)節(jié)系統(tǒng)500。盡管將針對(duì)具 有單個(gè)發(fā)送器的MU 510-n而描述系統(tǒng)500，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 理解，MU510-n可利用多于一個(gè)發(fā)送器。
在圖5中，階段I-XII繪出了刷新周期的示例實(shí)施例(例如，每 50ms)，其中，階段I表示刷新周期的開始。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理 解，刷新周期可具有與MU510-n的移動(dòng)性成反比的持續(xù)時(shí)間。例如， MU的移動(dòng)性(例如，更易于移進(jìn)和移出AP 505的覆蓋區(qū)域)的提 高可導(dǎo)致更短的刷新周期的持續(xù)時(shí)間。由此，在刷新周期的結(jié)束、或 在后續(xù)的刷新周期的開始，AP 505可重新確定哪些MU在其覆蓋區(qū) 域內(nèi)。
在階段I中，AP 505從每個(gè)天線506-509發(fā)送訓(xùn)練分組535。如 圖5所示，在連續(xù)的預(yù)定時(shí)隙中發(fā)送總共4個(gè)訓(xùn)練分組535。也就是 說，AP 505根據(jù)第一通信模式(例如，CSMA/CA)而以傳統(tǒng)的方式 接入信道，并且，隨后，在其上發(fā)送(例如，廣播)訓(xùn)練分組535。 這樣，AP505可確保其自身的如下能力通過等待在每個(gè)發(fā)送之間的 短幀間間隔("SIFS，，)而連續(xù)發(fā)送4個(gè)訓(xùn)練分組535中的每一個(gè)。如
本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，可由AP 505的覆蓋區(qū)域內(nèi)的任意MU 510-n接收訓(xùn)練分組535。也就是說，向AP 505的覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有 MU廣播所述4個(gè)訓(xùn)練分組535。
如上面通過參照"下游，，通信所描述的，每個(gè)訓(xùn)練分組535可包含 導(dǎo)頻序列Pj。在示例實(shí)施例中，每個(gè)導(dǎo)頻序列Pj包含與AP 505上的 發(fā)送天線的數(shù)目和位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)的預(yù)定集合。也就是說，在圖5中 示出的實(shí)施例中，每個(gè)導(dǎo)頻序列Pj可包含4個(gè)數(shù)。由此，4個(gè)導(dǎo)頻序 列Pj的接收允許每個(gè)MU510-n構(gòu)成將在下面進(jìn)一步描述的、其自己 的傳輸矩陣aij。如圖5所示，AP505的覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個(gè)MU510-n 可接收4個(gè)導(dǎo)頻序列PHP4，其各自具有4個(gè)數(shù)的預(yù)定集合。
在階段II中，每個(gè)MU 510-n從AP 505接收4個(gè)訓(xùn)練分組535。 隨后，MU 510-n可識(shí)別每個(gè)訓(xùn)練分組535中的導(dǎo)頻序列Pj，并4吏用 在其中包含的數(shù)的預(yù)定集合解析傳輸矩陣aij。在圖5中示出的實(shí)施例 中，傳輸矩陣ay可為4x4矩陣。這允許MU510-n估計(jì)用于解析來自 AP 505的發(fā)送的信道。也就是說，作為在訓(xùn)練分組535的發(fā)送期間的 衰減和/或多徑衰落的結(jié)果，可修改(例如，在幅度和/或相位上)每 個(gè)導(dǎo)頻序列中的所述4個(gè)數(shù)。由此，每個(gè)MU510-n所構(gòu)造的矩陣aij 可不同，并將允許每個(gè)MU 510-n解析從AP 505送往它的傳輸。如本 領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，每一個(gè)MU 510-n不一定解析傳輸矩陣aij。 例如，如果MU不期望在信道上進(jìn)行發(fā)送(例如，沒有去向AP 505 的數(shù)據(jù)分組)，則MU可等待隨后的刷新周期。然而，在優(yōu)選實(shí)施例 中，接收訓(xùn)練分組535的每個(gè)MU 510-n解析其自己的傳輸矩陣ay。
在MU510-n已解析了傳輸矩陣aij之后，每個(gè)MU 510-n可判定 其是否希望根據(jù)第二通信模式(例如，MIMO模式)而與AP 505通 信。如圖5所示，MU510、 520、 525和530期望以MIMO模式通信。 由此，MU510、 520、 525和530中的每一個(gè)將控制幀發(fā)送到AP 505。 如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，控制幀可為請(qǐng)求發(fā)送 (request-to-send， "RTS，，)幀，其被4務(wù)改以《更指示MU 510、 520、 525和530中的每一個(gè)期望以MIMO模式通信(例如，MIMO RTS
("MRTS") 540) 。 MRTS 540可包括具有數(shù)的預(yù)定集合(例如，在 圖5中，4個(gè)數(shù))的向量。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，MU510、 520、 525和530通過4吏用第一通信模式(例如，CSMA/CA)獲得對(duì) 信道的接入，來將MRTS 540發(fā)送到AP 505，這是因?yàn)锳P 505尚未 準(zhǔn)予對(duì)以MIMO模式進(jìn)行發(fā)送的請(qǐng)求。此外，在此點(diǎn)上，AP 505在 此時(shí)尚未接收到任何來自MU 510-n的、它可以據(jù)此估計(jì)信道(例如， 構(gòu)建它自己的傳輸矩陣aij)的傳輸。
一個(gè)或多個(gè)MU 510-n可能不期望以MIMO模式發(fā)送，而是簡(jiǎn) 單地意圖# 據(jù)第一模式通信。例如，MU 515不將MRTS 540發(fā)送到 AP 505,這是因?yàn)椋?，其不具有去向AP 505的任何數(shù)據(jù)分組。 可替換地，MU515可能希望等待，直到其在以MIMO模式發(fā)送之前 累積了預(yù)定數(shù)目的數(shù)據(jù)分組為止。
在階段III中，AP 505從MU 510、 520、 535和540接收MRTS 540,這類似于上面所述的"上游"通信。盡管圖5僅示出了 4個(gè)MU 510-n已請(qǐng)求了以MIMO模式通信，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，任 意數(shù)目的MU 510-n可將MRTS 540發(fā)送到AP 505。例如，如圖5所 示，如果多于4個(gè)MU 510-n已請(qǐng)求了以MIMO模式通信，則AP 505 可能必須確定MU 510-n中的哪些將被允許以MIMO模式通信。例如， AP 505可調(diào)用基于所需帶寬和/或應(yīng)用類型(例如，語音、掃描、電 子郵件等)的優(yōu)先級(jí)方案。這樣，AP 505可選擇具有最高優(yōu)先級(jí)的4 個(gè)MU 510-n來以MIMO模式通信。AP 505可響應(yīng)于任意數(shù)目(例
如，2、 3......n)的、對(duì)于以MIMO模式進(jìn)行通信的請(qǐng)求。由此，其
余MU可在信道空閑時(shí)以第一模式(例如，CSMA/CA)通信，或者， 等待直到后續(xù)的刷新周期或MIMO階段為止。
一旦接收到MRTS 540， AP 505便使用在每個(gè)MRTS 540中包 含的向量，來解析其傳輸矩陣aij。也就是說，AP 505已從允許它估 計(jì)信道的MU接收到通信。由此，在此實(shí)施例中，AP 505現(xiàn)在可以 笫一比特率(例如，54mbps)與4個(gè)MU通信?？商鎿Q地，AP 505 以第二比特率(例如，72 mbps)與3個(gè)MU通信。在這些實(shí)施例的
任一個(gè)中，AP 505的每個(gè)發(fā)送天線可允許以預(yù)定義的比特率進(jìn)行通 信。由此，可以任意形式(例如，基于數(shù)據(jù)類型、應(yīng)用等)改變/劃分 此比特率，以分割用于信道的帶寬。
通過利用傳輸矩陣aij來解析來自MU的并發(fā)發(fā)送，AP 505可開 始以MIMO模式通信。也就是說，AP 505可同時(shí)、且在相同的頻率 上將控制幀545發(fā)送到MU 510、 520、 525和530中的每一個(gè)。如本 領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，控制幀可為允許發(fā)送(clear-to-send， "CTS，，)幀，其被修改以便指示MU 510、 520、 525和530中的每一 個(gè)可以MIMO模式開始通信(例如，MIMO CTS ( "MCTS，， ) 545 )。 在另一個(gè)示例實(shí)施例中，可向MU510-n廣播MCTS。然而，該廣播 可定義MU 510-n中的哪些將被允許以MIMO模式發(fā)送。
如圖5所示，AP 505正在響應(yīng)于來自MU510、 520、 525和530 的MRTS 540，以便以MIMO模式通信。然而，AP 505可在刷新周 期的開始發(fā)起以MIMO模式的通信。也就是說，AP 505可在階段I 中將MCTS 545發(fā)送到任意4個(gè)MU 510-n。例如，這可能發(fā)生在刷 新周期的開始接收到MCTS 545的所述4個(gè)MU中的每一個(gè)維持其傳 輸矩陣aij的情況下。AP 505可使用例如上述優(yōu)先級(jí)方案，而確定所 述4個(gè)MU 510-n。由此，根據(jù)本發(fā)明， 一個(gè)或多個(gè)MU 510-n、或 AP 505可發(fā)起和/或請(qǐng)求以MIMO模式的通信。
在階段IV中，MU 510、 520、 525和530已被允許以MIMO模 式發(fā)送數(shù)據(jù)分組550。 MU510、 520、 525和530中的每一個(gè)可將數(shù)據(jù) 分組550同時(shí)發(fā)送到AP505。如上面參照"上游，，通信描述的，通過使 用傳輸矩陣aij, AP 505可解析數(shù)據(jù)分組。
在階段V中，以MIMO模式通信的AP 505可將確認(rèn)信號(hào) ("ACK") 555同時(shí)發(fā)送到發(fā)送數(shù)據(jù)分組550的MU 510、 520、 525 和530中的每一個(gè)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，在預(yù)定的時(shí)間量 中、和/或根據(jù)所定義的協(xié)議，MU 510、 520、 525和530在MIMO 模式中可繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)分組550、并接收ACK555。
在階段VI中，AP 505將已在AP 505上,皮緩存、或目前已由AP505接收的數(shù)據(jù)分組560發(fā)送到MU 510、 515、 520和n。如圖5所 示，AP 505正在以MIMO模式將數(shù)據(jù)分組560發(fā)送到在階段II中尚 未請(qǐng)求以MIMO模式發(fā)送、或在階段III中尚未被允許以MIMO模 式發(fā)送的MU515和n。然而，如上所述，AP505的覆蓋區(qū)域內(nèi)的每 個(gè)MU 510-n接收訓(xùn)練分組535、以及在其中包含的導(dǎo)頻序列Pj。由 此，MU515和n可解析來自AP505的信號(hào)，以提取發(fā)往它們的數(shù)據(jù) 分組560。
在階段VII中，接收到數(shù)據(jù)分組560的MU 510、 515、 520和n 將ACK 565發(fā)送到AP 505，從而確認(rèn)接收到數(shù)據(jù)分組560。在此實(shí) 施例中，MU 515先前在階段II中未請(qǐng)求以MIMO模式通信。MU515 可從以MIMO模式發(fā)送的AP 505接收數(shù)據(jù)分組560，但其不能在未 被AP 505允許以MIMO模式發(fā)送的情況下以MIMO模式進(jìn)行發(fā)送。 由此，如圖5所示，MU515根據(jù)第一模式(例如，CSMA/CA)而發(fā) 送ACK565和MRTS，從而請(qǐng)求允許其以MIMO模式通信。如本領(lǐng) 域的技術(shù)人員所理解的，可與MRTS分離地發(fā)送ACK 565，或者， 可在ACK 565上捎帶走(piggyback) MRTS。
此外，如圖5所示，在階段VI中，MU 530未從AP 505接收到 數(shù)據(jù)分組560。然而，MU 530期望保持以MIMO模式通信的能力。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，例如，如果MU 530具有要發(fā)送到AP 505 的其它數(shù)據(jù)分組，則MU 530可能期望保持MIMO能力。在此情況下， MU 530將控制幀(例如，MRTS 570 )發(fā)送到AP 505。 MU 530可在 MU 510、 520和n正在發(fā)送它們各自的ACK 565的時(shí)隙中發(fā)送MRTS 570，這是因?yàn)?，MU 530已在階段III中接收到MCTS 545。
在階段VIII中，在接收到ACK 565和/或MRTS 570之后，AP 505 可發(fā)送已在AP 505上被緩存、或目前已由AP 505接收的其它數(shù)據(jù)分 組575。如圖5所示，將數(shù)據(jù)分組575發(fā)送到MU 510、 520、 525和 530。如上所述，在一時(shí)隙中，同時(shí)從AP 505發(fā)送數(shù)據(jù)分組575。在 階段IX中，接收到數(shù)據(jù)分組575的MU 510、 520、 525和530將ACK 580同時(shí)發(fā)送到AP 505，從而確認(rèn)接收到數(shù)據(jù)分組575。
在階段X中，AP 505將控制幀(例如，MCTS 585)發(fā)送到在 階段VII中請(qǐng)求以MIMO模式通信的MU 515、 525、 530和n中的 每一個(gè)。同時(shí)，在階段VII中未請(qǐng)求以MIMO模式通信的MU 525 可在階段IX中在ACK 580上捎帶走M(jìn)RTS。類似地，在階段VII中 MU n可已在ACK 565上捎帶走M(jìn)RTS。由此，AP 505允許MU 515、 525、 530和n以MIMO模式通信。在階段XI中，MU 515、 525、 530 和n將數(shù)據(jù)分組5卯同時(shí)發(fā)送到AP 505，并且，在階段XI1中，AP 505 通過ACK 595進(jìn)行響應(yīng)。
如本領(lǐng)域的^支術(shù)人員所理解的，AP 505和MU 510-n可在經(jīng)過 階段XII之后直到后續(xù)的刷新周期為止、和/或在后續(xù)的刷新周期之 后，在信道上繼續(xù)通信。如上所述，在發(fā)起后續(xù)的刷新周期之后，AP 505可再次以第一通信模式、或以MIMO模式來廣播訓(xùn)練分組。
此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，相對(duì)于傳統(tǒng)的系統(tǒng)，本發(fā)明提 供了特定的優(yōu)點(diǎn)。例如，在傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)中，AP僅與單個(gè)MU， 但是以增大的比特率(例如，216mbps)進(jìn)行通信。反之，本發(fā)明提 供了以較低的比特率(例如，54 mbps)與兩個(gè)或更多MU通信的AP， 從而允許與不能在無顯著的硬件和軟件修改的情況下處理增大的比 特率的現(xiàn)有802.11系統(tǒng)相兼容。此外，本發(fā)明通過允許AP同時(shí)與至 少兩個(gè)MU通信，并且，反之亦然，而以最小化的開銷提供了增大的 系統(tǒng)吞吐量。
如上所述，AP和/或MU可具有兩個(gè)或更多天線和接收器。圖6 示出了表示用于利用了本發(fā)明的系統(tǒng)的AP和MU上的總吞吐量和天 線的數(shù)目之間的示例關(guān)系的圖。如圖6所示，總吞吐量以雙曲線方式 增大，直到飽和點(diǎn)(例如，250個(gè)天線，225 mbps)為止，其中，信 道可能不能支持其上的任何其它發(fā)送。圖7示出了圖6的圖的一部分 的放大視圖。在圖7中，第一線700指示圖6中的圖的示例關(guān)系。第 二線705指示由于作為本發(fā)明的結(jié)果而產(chǎn)生的預(yù)期開銷而造成的實(shí)際 關(guān)系。隨著天線數(shù)目的增大，預(yù)期的開銷也增大。然而，考慮到例如 8個(gè)MU可以54mbps同時(shí)、且在相同的頻率上通信，預(yù)期的開銷相
對(duì)低。
對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將顯而易見的是，可在本發(fā)明中作出各 種修改，而不會(huì)背離本發(fā)明的精神和范圍。由此，意圖使本發(fā)明涵蓋 此發(fā)明的修改和變化，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求及其等價(jià)物的范圍內(nèi) 即可。
權(quán)利要求
1.一種接入點(diǎn)，包括多個(gè)天線，從多個(gè)無線設(shè)備中的每一個(gè)接收第一信號(hào)，所述第一信號(hào)包括相應(yīng)無線設(shè)備的第一標(biāo)識(shí)符；多個(gè)收發(fā)器，耦合于所述多個(gè)天線中的每一個(gè)；以及處理器，耦合于所述多個(gè)收發(fā)器中的每一個(gè)，其中，所述處理器生成第一通信矩陣，該第一通信矩陣包括來自所選數(shù)目的無線設(shè)備中的每一個(gè)的所述第一標(biāo)識(shí)符，所選數(shù)目不大于所述天線的數(shù)目，以及其中，所述處理器利用所述第一通信矩陣來解析在無線電信道上在單個(gè)時(shí)隙中從所述所選數(shù)目的無線設(shè)備所接收的多路無線通信。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接入點(diǎn)，其中，所述多個(gè)天線中的每 一個(gè)把相應(yīng)的第二信號(hào)發(fā)送到所述無線設(shè)備，所述相應(yīng)的無線設(shè)備利 用所述第二信號(hào)生成第二通信矩陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接入點(diǎn)，其中，所述第二信號(hào)為訓(xùn)練分組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接入點(diǎn)，其中，所述無線設(shè)備中的每 一個(gè)為蜂窩電話、掃描儀、PDA、網(wǎng)絡(luò)接口卡、膝上型計(jì)算機(jī)以及手 持計(jì)算機(jī)之一。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接入點(diǎn)，其中，所述第一標(biāo)識(shí)符為向量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接入點(diǎn)，其中，所述接入點(diǎn)具有第一 通信模式("FCM")和第二通信模式("SCM")，其中在所述第一 通信模式期間，所述接入點(diǎn)在單個(gè)時(shí)隙中接收所述第一信號(hào)中的每一 個(gè)，而在所述笫二通信模式期間，所述接入點(diǎn)在另一單個(gè)時(shí)隙中發(fā)送 或者接收多個(gè)無線通信。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的接入點(diǎn)，其中，所述FCM利用IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，而所述SCM利用多入多出("MIMO")模式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接入點(diǎn)，其中，在至少一個(gè)時(shí)隙和刷 新周期之一之后，所述處理器更新所述第一通信矩陣。
9. 一種接入點(diǎn)，包括4個(gè)天線，從多個(gè)無線設(shè)備中的每一個(gè)接收第一信號(hào)，所述第一 信號(hào)包括相應(yīng)的無線設(shè)備的第 一標(biāo)識(shí)符； 4個(gè)收發(fā)器，耦合于所述天線；以及 處理器，耦合于所述收發(fā)器，其中，所述處理器生成第一通信矩陣，該第一通信矩陣包括來自 4個(gè)所述無線設(shè)備構(gòu)成的組中的每一個(gè)無線設(shè)備的所述第一標(biāo)識(shí)符， 以及其中，所述處理器利用所述第一通信矩陣解析在無線電信道上在 單個(gè)時(shí)隙中從所述無線設(shè)備所接收的4個(gè)其他信號(hào)。
10. —種方法，包括接入點(diǎn)使用第一無線通信模式("FCM，，)，發(fā)送預(yù)定數(shù)目的第 一信號(hào)，所述第一信號(hào)的預(yù)定數(shù)目對(duì)應(yīng)于所述接入點(diǎn)的發(fā)送天線的數(shù) 目，所述FCM為要發(fā)送的所述第一信號(hào)中的每一個(gè)提供時(shí)隙，相應(yīng) 的無線設(shè)備利用所述第一信號(hào)中的每一個(gè)生成第一通信矩陣，使用所述FCM從多個(gè)無線設(shè)備中的每一個(gè)接收第二信號(hào)；接入點(diǎn)生成作為相應(yīng)于所選無線設(shè)備的數(shù)目的所述第二信號(hào)的 函數(shù)的第二通信矩陣，所述數(shù)目不大于所述預(yù)定數(shù)目；以及使用第二無線通信模式("SCM")發(fā)起與所選無線設(shè)備中的至 少一個(gè)的無線通信，所述SCM使用所述第二通信矩陣以允許在無線 電信道上在單個(gè)時(shí)隙期間在所述接入點(diǎn)和所述所選無線設(shè)備之間的 多路無線通信。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，每一第一信號(hào)包括第 一標(biāo)識(shí)符，該第 一標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)從其發(fā)送了所述第 一信號(hào)的相應(yīng)天線。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，每一所述第二信號(hào)包 括第二標(biāo)識(shí)符，該第一標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)從其發(fā)送了相應(yīng)第二信號(hào)的相應(yīng)無線設(shè)備。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一信號(hào)為訓(xùn)練分組。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述FCM利用IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，而所述SCM為多入多出("MIMO")模式。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一信號(hào)的預(yù)定 數(shù)目至少為2。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一信號(hào)的預(yù)定 數(shù)目等于所述發(fā)送天線的數(shù)目。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述時(shí)隙的數(shù)目等于 所述預(yù)定數(shù)目。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一和第二標(biāo)識(shí) 符中的每一為向量。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，使用載波偵聽多路接 入("CSMA")機(jī)制，獲得用于所述第一信號(hào)中的每一個(gè)的所述時(shí)隙。
20. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述相應(yīng)的無線設(shè)備 利用所述第一通信矩陣來使用所述SCM進(jìn)行無線通信。
21. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第二信號(hào)為所述 相應(yīng)的無線設(shè)備對(duì)使用所述SCM進(jìn)行無線通信的請(qǐng)求信號(hào)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第二通信矩陣包 括標(biāo)識(shí)所選無線設(shè)備中的每一個(gè)的第二標(biāo)識(shí)符。
23. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括 在至少一個(gè)時(shí)隙和刷新周期之一之后，更新所述第二通信矩陣。
24. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述啟動(dòng)步驟包括下 列子步驟所述接入點(diǎn)在所述單個(gè)時(shí)隙中把數(shù)據(jù)分組發(fā)送到所述所選無線 設(shè)備中的每一個(gè)；以及在相繼于所述單個(gè)時(shí)隙的另一單個(gè)時(shí)隙中，從所述所選無線設(shè)備 中的每一個(gè)接收確認(rèn)信號(hào)和另 一數(shù)據(jù)分組中的至少一個(gè)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述SCM允許在相同的頻率上在所述接入點(diǎn)和所述所選無線設(shè)備之間進(jìn)行無線通信。
26. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述無線設(shè)備中的每 一個(gè)為蜂窩電話、掃描儀、PDA、網(wǎng)絡(luò)接口卡、膝上型計(jì)算機(jī)以及手 持計(jì)算機(jī)之一。
27. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一信號(hào)和所述 第二信號(hào)中的每一個(gè)在空間中沿唯一路徑傳播。
全文摘要
描述了一種接入點(diǎn)，該接入點(diǎn)包括多個(gè)天線、多個(gè)收發(fā)器以及處理器。天線中的每一個(gè)從多個(gè)無線設(shè)備中的每一個(gè)接收第一信號(hào)。第一信號(hào)包括相應(yīng)無線設(shè)備的第一標(biāo)識(shí)符。把收發(fā)器中的每一個(gè)耦接到天線中的每一個(gè)。把處理器耦接到收發(fā)器中的每一個(gè)。處理器生成第一通信矩陣，該第一通信矩陣包括來自所選數(shù)目的無線設(shè)備中的每一個(gè)的第一標(biāo)識(shí)符。所選數(shù)目不大于天線的數(shù)目。處理器利用第一通信矩陣解析在無線電信道上在單個(gè)時(shí)隙中從所選數(shù)目的無線設(shè)備所接收的多路無線通信。
文檔編號(hào)H04W84/12GK101194519SQ200680008942
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者雅各布·沙羅尼 申請(qǐng)人:訊寶科技公司