本發(fā)明通常涉及計算機網絡，更具體地涉及無線網絡。

背景技術：

無線網絡通常包括移動站和訪問點。訪問點可以和許多不同移動站進行通信，但通常每次只與一個移動站進行通信。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供包括使用空分多址SDMA同時將幀從具有多個天線的訪問點發(fā)送到多個站的方法，其中該幀被協(xié)調成終止于相互短幀間間隔內的不同時間。

本發(fā)明還提供一種用于在具有多個天線的訪問點和多個站之間使用空分多址SDMA進行同時通信的方法，包括：

為多個站評估空間信道；以及

發(fā)送幀到該多個站中的每一個站，其中對該幀計時使其終止于相互短幀間間隔內的不同時間。

本發(fā)明還提供一種電子系統(tǒng)，包括：

提供空分多址的多個天線；

耦合到該多個天線的無線電接口；和

發(fā)送幀到多個移動站的媒體訪問控制機制，其中計時該幀使其終止于短幀間間隔內的不同時間。

附圖說明

圖1示出了無線網絡的圖示；

圖2和3示出了評估通信信道的信道狀態(tài)信息的幀序列；

圖4至9示出了空分多址下載幀序列；

圖10示出了根據本發(fā)明各種實施例的系統(tǒng)圖示；以及

圖11示出了根據本發(fā)明各種實施例的流程圖。

具體實施方式

參考附圖進行下述詳細描述，附圖通過闡述的方式示出了可實踐本發(fā)明的具體實施例。足夠詳細地描述了這些實施例，使得本領域技術人員可以實踐本發(fā)明。將會了解到，盡管本發(fā)明的各種實施例互不相同，但是這些實施例不一定是相互排斥的。例如，在不離開本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此結合一個實施例所描述的具體特征、結構、或特性可以在其它實施例中得到實施。此外，將會了解到，在不離開本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以調整每個所公開實施例內各個元件的位置或排列。因此，下述詳細描述不是起限制作用，本發(fā)明的范圍只由得到恰當解釋的所附權利要求書以及這些權利要求書所主張的等效描述的全部范圍來定義。在附圖中，相同的附圖標記在所有多個圖示中表示相同或相似的功能。

圖1示出了無線網絡。無線網絡100包括訪問點（AP）102和移動站（STA）110、120、和130。在一些實施例中，無線網絡100為無線局域網絡（WLAN）。例如，移動站110、120和130或訪問點102中的一個或多個可符合諸如ANSI/IEEE標準802.11（1999版）的無線網絡標準而工作，盡管這并不限制本發(fā)明。這里所使用的術語“802.11”指任何過去、現(xiàn)在、或未來的IEEE 802.11標準，包括但不限于1999版。

下面將解釋，在一些實施例中，移動站110、120、和130符合802.11標準而工作，訪問點102能夠維持和多個移動站同時進行遵從802.11標準的通信。移動站110、120、和130可以是能夠在網絡100中進行通信的任意類型的移動站。例如，該移動站可以是計算機、個人數(shù)字助理、無線蜂窩電話等。

訪問點102使用信號112與移動站110（也稱為“STA1”）進行通信。訪問點102使用信號122和移動站120（也稱為“STA2”）進行通信，使用信號132和移動站130（也稱為“STA3”）進行通信。當訪問點102發(fā)送信號到一個或多個移動站時，稱為“下行鏈路”，當訪問點102從一個或多個移動站接收信號，稱為“上行鏈路”。在本發(fā)明的各種實施例中，訪問點102可以同時與下行鏈路上的多個移動站進行通信，并可同時與上行鏈路上的多個移動站進行通信。

訪問點102包括天線104。訪問點102可以是具有能夠使用空分多址（SDMA）進行通信的多個天線的任意類型的訪問點。空分多址這種技術可實現(xiàn)從具有多個天線的一個無線裝置到具有/不具有多個天線的其它無線裝置同時多重獨立地傳輸。例如，在一些實施例中，訪問點102利用下行鏈路上的SDMA向移動站110、120或130中的兩個或多個同時發(fā)送。同樣地，例如在一些實施例中，訪問點102利用上行鏈路上的SDMA從移動站110、120或130中的兩個或多個同時接收數(shù)據。這里所使用的術語“并行站”、“并行組”、或“并行STA”是指同時和訪問點102通信的一組移動站。

在本發(fā)明的一些實施例中，訪問點102中的媒體訪問控制層（MAC）控制SDMA發(fā)送到并行STA的時序和內容。例如，訪問點102中的MAC可協(xié)調發(fā)送到多個站的各幀的時序，使得各幀的結束時間相互接近。當多個移動站做出響應時，MAC接收該響應，即使這些響應在時間上交疊。下面參考圖4至9描述SDMA發(fā)送的各種實施例。

通過利用環(huán)境中的空間信道，空分多址同時增大了用戶密度和網絡流通量。例如，通過AP和多個STA之間的信號路徑和天線方向圖的組合，可以形成多個空間信道。

在一些實施例中，訪問點102可對下行鏈路和上行鏈路的信號使用迫零成束器（zero-forcing beamformer）以實現(xiàn)SDMA。對于使用已知信道狀態(tài)信息消除SDMA干擾，迫零成束器是一種已知技術。在一些實施例中，在先前的上行鏈路包接收期間，由訪問點102收集信道狀態(tài)信息。收集狀態(tài)信息的各種實施例也稱為“評估空間信道”，下面參考圖2和3描述這些實施例。

圖2和3示出了用于評估通信信道的信道狀態(tài)信息的幀序列。在一些實施例中，可在SDMA發(fā)送和接收之前獲得并行組中所有STA的信道狀態(tài)信息。現(xiàn)在參考圖2，AP發(fā)送短幀并迫使STA返回短幀。如圖2所示，在一些實施例中，AP依次發(fā)送IEEE 802.11空數(shù)據幀到STA，并根據所接收的確認（ACK）幀評估STA信道。例如，如圖2所示，AP發(fā)送空數(shù)據幀210到STA1，返回ACK幀212；AP發(fā)送空數(shù)據幀220到STA2，返回ACK幀222；AP發(fā)送空數(shù)據幀230到STA3，返回ACK幀232?？稍谑褂?02.11 MAC協(xié)議的點協(xié)調功能（PCF）或分布式協(xié)調功能（DCF）進行信道訪問之后應用圖2所代表的實施例，但本發(fā)明不限于這個方面。在一些實施例中，發(fā)送空數(shù)據幀可能具有設置該范圍內所有STA的NAV的副作用，因為可使用標稱全向天線方向圖發(fā)送這些空數(shù)據幀。

在一些實施例中，空數(shù)據幀和ACK幀之外的其它幀被用于評估空間信道。例如，在一些實施例中，諸如IEEE802.11請求發(fā)送（RTS）和清除發(fā)送（CTS）幀的各種幀可用于評估空間信道。在一些實施例中，使用802.11 MAC協(xié)議的DCF在信道訪問之后發(fā)送RTS和CTS幀。不管使用何種類型的幀，網絡分配矢量（NAV）可被發(fā)送到最后一個ACK或CTS的終點，以防止無意識的STA在SDMA訓練過程中獲得該介質。每當AP丟失STA的信道信息時，可采用空間信道評估的各種實施例來更新信道信息。在不離開本發(fā)明的范圍的情況下，可以使用許多不同的可能幀類型來評估空間信道。

現(xiàn)在參考圖3，AP利用空數(shù)據幀和RTS幀的組合，迫使STA返回短幀。在圖3所代表的實施例中，可以使用RTS幀（該幀請求CTS響應）替代最終的空數(shù)據幀。在一些實施例中，這可能產生設置范圍內所有STA的NAV的副作用，這是因為可以使用全向天線方向圖發(fā)送RTS和CTS。

圖4至7示出了和使用IEEE 802.11點協(xié)調功能（PCF）的并行通信相對應的SDMA幀序列。在一些實施例中，在信道無競爭周期（CF）使用PCF發(fā)送幀。在該信道無競爭周期，STA無法初始化幀交換序列，因為其NAC計時器阻止使用DCF的信道訪問。這些站只在兩種情形下發(fā)送幀：在接收到發(fā)送給它的數(shù)據（或管理）幀之后，STA發(fā)送一確認幀（ACK）；以及在接收到具有信道無競爭輪詢（CF-Poll）的幀之后，STA發(fā)送幀。換而言之，STA只有在當AP請求響應時的信道無競爭周期內才發(fā)送幀。該STA可包括已輪詢、未輪詢、可輪詢、及不可輪詢的STA。

現(xiàn)在參考圖4，AP使用SDMA將Data幀或Data＋CF-Ack幀發(fā)送到并行STA，隨后切換到接收模式從而使用SDMA并行地接收來自STA的ACK。例如，該AP發(fā)送Data幀402到STA1，Data＋CF-Ack幀404到STA2，Data幀406到STA3。在一些實施例中，下行鏈路上同時發(fā)送的多個幀在時間上得到協(xié)調，使得這些幀都終止于預定時間窗口內。例如，如圖4所示，幀402、404、和406都終止于預定的時間窗口，該預定的時間窗口等于一個IEEE 802.11短幀間間隔（SIFS）。在一些實施例中，該預定時間窗口大于或小于一個SIFS。例如，在一些實施例中，該預定時間窗口基本上等于短幀間間隔（SIFS）周期加上10％的時隙。

響應于被發(fā)送到STA的幀，STA將ACK幀返回到AP。例如，STA1發(fā)送ACK幀408，STA2發(fā)送ACK幀410，STA3發(fā)送ACK幀412。盡管在圖4所示的情形中，STA2可聽到STA1發(fā)送ACK，STA2將仍然發(fā)送其ACK，因為無論是信道閑置或忙碌狀態(tài)，遵從802.11標準的STA將會發(fā)送ACK（或CF-ACK）。

通過使用SDMA，AP能夠同時在不同的空間信道內發(fā)送信息到并行STA。另外，AP能夠使用分離的空間信道同時從并行STA接收信息。如圖4所示，在第一響應的預期開始時間之前終止該并行發(fā)送。通常，該并行發(fā)送都終止于寬度和短幀間間隔（SIFS）相關的時間窗口內。

現(xiàn)在參考圖5，AP發(fā)送下述IEEE 802.11類型的多個幀：Data、Data＋CF-ACK、ACK、或CF-ACK幀。另外，在一些實施例中，AP可在各幀內添加單個CF－Poll，從而請求來自一個STA的數(shù)據。如果添加了CF-ACK，可在并行發(fā)送組中發(fā)送Data＋CF-ACK、Data＋CF-ACK+CF－Poll、CF-ACK＋CF－Poll幀之一。圖4和5所示的下行鏈路序列通常不會導致上行鏈路中的再次發(fā)送。相反，下述圖6中的下行鏈路序列會導致上行鏈路中的再次發(fā)送。

現(xiàn)在參考圖6，AP在并行發(fā)送組中和多個CF－Poll一起發(fā)送Data幀，請求和上行鏈路通信。該時序關系和上面參考圖4所述的時序關系相同。如果來自請求確認的多個STA的上行鏈路幀的終止時間點落在一時間窗口內（例如一個SIFS周期加上10％的時隙），該AP并不導致上行鏈路中的再次發(fā)送。在一些實施例中，只有請求確認的那些上行鏈路幀對該時間窗口有意義。如果該終止時間點遍布該時間窗口，則該AP仍從STA接收確認，但它不會及時地確認所接收到的上行鏈路Data幀。如果該AP延遲發(fā)送該確認，可能導致上行鏈路中的再次發(fā)送，具體取決于STA上的ACK超時實現(xiàn)。圖6所示的具體示例不導致上行鏈路再次發(fā)送。

現(xiàn)在參考圖7，示出了通過在保護間隙（例如一個SIFS周期）內發(fā)送數(shù)據而改善效率的示例。在該示例中，AP知道STA1有數(shù)據要發(fā)送，STA2無數(shù)據要發(fā)送?？蓮南惹敖邮盏膸母鄶?shù)據字段中檢索該信息。該AP預計STA1的上行鏈路發(fā)送應長于STA2的上行鏈路發(fā)送。因此，AP發(fā)送到STA2的數(shù)據多于發(fā)送到STA1的數(shù)據，從而利用STA1的數(shù)據發(fā)送和接收之間的保護間隙。

圖8和9所示的幀序列對應于使用分布式協(xié)調功能（DCF）的并行通信。該AP設置鄰近所有STA的網絡分配矢量（NAV），從而防止無意識的STA干擾成束信號。通過使用標稱全向輻射天線發(fā)送RTS或CTS幀可設置NAV。圖8示出了使用廣播CTS幀設置NAV的AP，圖9示出了使用尋址到并行組中一個STA的單播 RTS幀設置NAV的AP。如先前各圖所示，協(xié)調各并行幀的結束時間使其終止于一時間窗口。在一些實施例中，該時間窗口和短幀間間隔（SIFS）有關；在一些實施例中，該時間窗口基本上等于短幀間間隔（SIFS）周期加上10％的時隙。

圖10示出了根據本發(fā)明各種實施例的系統(tǒng)圖示。電子系統(tǒng)1000包括天線1010、無線電接口1020、物理層1030、媒體訪問控制（MAC）機制1040、以太網接口1050、處理器1060、和存儲器1070。在一些實施例中，電子系統(tǒng)1000為能夠與遵從802.11標準的多個移動站并行通信的訪問點。例如，電子系統(tǒng)1000可在網絡100中被用作訪問點102。同樣地，例如電子系統(tǒng)1000可以是能夠使用先前各圖所示幀序列與移動站通信的訪問點。

在一些實施例中，電子系統(tǒng)1000可代表包括訪問點以及其它電路的系統(tǒng)。例如，在一些實施例中，電子系統(tǒng)1000可以為包括作為外圍設備或用作集成單元的訪問點的計算機，例如個人計算機、工作站等。此外，電子系統(tǒng)1000可包括在網絡中被耦合到一起的一系列訪問點。

工作中，系統(tǒng)1000使用天線1010發(fā)送并接收信號，該信號由圖10所示的各種元件處理。天線1010可以是天線陣列，或者是支持SDMA的任意類型天線結構。

無線電接口1020耦合到天線1010，從而與無線網絡相互作用。無線電接口1020可包括支持射頻（RF）信號的發(fā)送與接收的電路。例如，在一些實施例中，無線電接口1020包括RF接收機，從而接收信號以及執(zhí)行諸如低噪聲放大（LNA）、濾波、頻率轉換等的“前端”處理。另外，在一些實施例中，無線電接口1020包括支持SDMA處理的成束電路。同樣地，例如在一些實施例中，無線電接口1020包括支持上變頻的電路以及RF發(fā)射機。本發(fā)明不受無線電接口1020的內容或功能的限制。

物理層（PHY）1030可以是任何恰當?shù)奈锢韺印＠?，PHY 1030可以是遵從IEEE 802.11標準或其它標準的物理層的電路塊。這些示例包括但不限于直接序列擴展頻譜（DSSS）、頻率跳躍擴展頻譜（FHSS）、以及正交頻分多路復用（OFDM）。

媒體訪問控制（MAC）機制1040可以是任何適當?shù)拿襟w訪問控制層。例如，MAC 1040可以實施為軟件或硬件或其任意組合。在一些實施例中，MAC 1040的一部分可實施為硬件，一部分可實施為由處理器1060執(zhí)行的軟件。此外，MAC 1040可包括與處理器1060分離的處理器。MAC 1040可實現(xiàn)本發(fā)明的任意一個并行通信實施例。例如，MAC 1040可提供各個幀及其協(xié)調計時，從而使用SDMA獲得并行通信。

處理器1060可執(zhí)行本發(fā)明的方法實施例，例如方法1100（圖11）。處理器1060代表任意類型的處理器，包括但不限于微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器等。

存儲器1070代表包括機器可讀取介質的物品。例如，存儲器1070代表隨機訪問存儲器（RAM）、動態(tài)隨機訪問存儲器（DRAM）、靜態(tài)隨機訪問存儲器（SRAM）、只讀存儲器（ROM）、閃存，或包括處理器1060可讀取介質的任意其它類型物品。存儲器1070可存儲用于執(zhí)行本發(fā)明各種方法實施例的指令。

以太網接口1050可提供電子系統(tǒng)1000和其它系統(tǒng)之間的通信。例如，在一些實施例中，電子系統(tǒng)1000可以是利用以太網接口1050與有線網絡通信或與其它訪問點通信的訪問點。本發(fā)明的一些實施例并不包括以太網接口1050。例如，在一些實施例中，電子系統(tǒng)1000為使用總線或其它類型端口與計算機或網絡通信的網絡接口卡（NIC）。

圖11示出了根據本發(fā)明各種實施例的流程圖。在一些實施例中，方法1100可用于使用SDMA和并行移動站通信。在一些實施例中，使用訪問點、處理器、或電子系統(tǒng)（在各圖中示出了其實施例）執(zhí)行方法1100或其一部分。方法1100不限于特定類型的設備、軟件單元、或執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。可按所示的順序執(zhí)行方法1100中的各種動作，或者可以按不同的順序執(zhí)行這些動作。此外，在一些實施例中，方法1100省略了圖11所列舉的一些動作。

方法110被示成起始于塊1110，其中訪問點評估用于多個站的空間信道。在一些實施例中，這對應于依次發(fā)送幀到該多個站的每一個站，并接收返回的幀。例如，再次參考圖2，可發(fā)送空數(shù)據幀，并且可以接收ACK幀。同樣，例如再次參考圖3，可發(fā)送RTS幀，并且可以接收CTS幀。在一些實施例中，根據所接收的幀評估每個空間信道。

在1120，幀被發(fā)送到多個站的每一個站，其中對這些幀計時使其終止于預定窗口。在一些實施例中，該幀具有和IEEE 802.11標準兼容的格式?？墒褂命c協(xié)調功能（PCF）或分布式協(xié)調功能（DCF）發(fā)送幀?？砂l(fā)送任意類型的恰當?shù)膸ǖ幌抻赗TS、CTS、輪詢幀、以及非輪詢幀。該預定窗口的長度和短幀間間隔（SIFS）或其它間隔的長度有關。例如，在一些實施例中，該預定窗口基本上等于SIFS加上10％的時隙。

盡管已經結合特定實施例描述了本發(fā)明，但應該了解到，在不離開本領域技術人員能夠容易理解的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可進行諸多調整和改變。這種調整和改變被認為落在本發(fā)明及所附權利要求書的范圍之內。