CN100396037C

CN100396037C - 一种无线局域网中确认帧的发送方法

Info

Publication number: CN100396037C
Application number: CNB2003101033076A
Authority: CN
Inventors: 李永茂
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-10-28
Also published as: CN1612536A

Abstract

本发明提供了一种无线局域网中确认帧的发送方法，该方法包括以下步骤：终端收到来自接入点的数据包后，以低于或等于接入点发送速率的速率给接入点回应确认帧ACK，和/或接入点收到来自终端的数据包后，以协议中规定的速率给终端回应ACK，或以高于终端发送速率的速率给终端回应ACK。应用本发明，根据上下行链路的不对称性，通过适当降低终端回送ACK包的发送速率，或提高接入点回送ACK包的发送速率，使接入点能够成功地接收到终端发送来的ACK包，即提高了接入点发送数据的成功率，从而提高了系统的整体性能和覆盖面，而且提高了系统整体的传输效率。

Description

一种无线局域网中确认帧的发送方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是指一种无线局域网中确认帧(ACK)的发送方法。

背景技术

无线局域网是一种遵循国际电气和电子工程师协会(IEEE)802.11协议、以电磁波作为传输媒介的局域网。IEEE 802.11协议包括两个物理层标准：802.11a和802.11b，它们的工作频段分别为2.4G和5G。无线局域网可以工作在不同的物理接口速率，802.11a支持6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps和54Mbps等多种接口速率，802.11b支持1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps四种接口速率。802.11a和802.11b采用相同的媒体接入控制协议(MAC，Media Access Control)。

无线局域网主要由插入无线局域网卡的终端和接入点组成。终端和接入点在媒体接入控制协议控制下，分享同一信道。图示为一种基础设施模式的无线局域网的基本结构。多个终端与接入点(AP)组成中心点转发的基础设施(Infrastructure)模式，并通过接入点与有线网络互联。当然，多个终端可以组成无中心点的对等(Adhoc)模式。

无线局域网结构简单，成本低廉，近两年在国内外都得到了迅速的发展。但无线局域网最初是针对室内、小范围应用环境而设计的，因此覆盖范围小，抗干扰能力弱。目前无线局域网大多只在室外热点地区或者家庭等小范围内使用，其较小的覆盖范围和较弱的抗干扰性限制了无线局域网的进一步发展。

无线局域网技术是从有线局域网技术演变而来的，因此其媒体接入控制和有线局域网的非常相似。有线局域网的媒体接入控制以载波侦听/冲突检测(CSMA/CD)为基础，而无线局域网则以载波侦听/冲突避免(CSMA/CA)为基础。但无线局域网技术并不是有线局域网技术的照搬，它根据无线传输的特点进行了一些适应性的修改。比如，由于无线传输环境不像有线传输环境那么稳定，传输误码率较高，因此无线局域网的媒体接入控制方法中，增加了立即确认和重传机制，以提高数据的正确传输率。

所谓立即确认和重传机制是指数据发送方每发完一个数据包，就必须等待数据接收方的回应包——ACK。只有在发送方收到接收方的ACK以后，发送方才确信数据已经正确发送，才能发送其他数据，否则发送方将重发没有得到确认的数据包。

而有线局域网由于传输信道环境很好，误码率很低，而且能检测到多用户信号之间的冲突，因此不需要确认机制。

另外，无线局域网允许用户使用多种数据速率也是为了适应无线环境多变的特点。根据无线通信原理，相同带宽条件下，不同的数据速率对信号质量的要求不一样。高数据速率对信号质量要求较高，低数据速率对信号质量要求较低。由于无线局域网中，用户之间距离不同、环境不同，造成信号质量有巨大差异。如果规定所有用户都工作在较低的速率上，虽然系统的适用性提高了，但系统的性能降低；如果规定所有用户都工作在较高速率上，虽然提高了系统的性能，但系统的适用性降低。因此规定所有用户工作在相同的速率下并不合理。允许用户工作在多种速率下，且根据信号质量情况，调整数据速率，才能兼顾适应性和性能的要求。

在协议规定的多种工作速率中，有些是必须支持的，而有些则是可选的。为了保证一些管理和控制报文能够被所有的用户收到，无线局域网协议对这些报文的传输速率进行了规定。ACK报文也是一种控制报文，协议规定，接收方收到数据包后，其回应的ACK包的工作速率必须在基本速率集中，如果接收数据包的速率大于基本速率集中的速率，则接收方以基本速率集中的最高速率回应ACK包，如果接收数据包的速率为基本速率集中的速率，则接收方以该相同的速率回应ACK包。以802.11a协议为例，其基本速率集中包括6Mbps、12Mbps、24Mbps。例如，如果收到数据包的工作速率为54Mbps，其大于基本速率集，根据协议规定，接收方回应的ACK包的工作速率必须在基本速率集中，则接收方回应ACK包的工作速率应为24Mbps；如果收到数据包的工作速率为12Mbps，其处于基本速率集中，根据协议规定，则接收方回应的ACK包也应为基本速率集中的12Mbps。

前面已经提到，覆盖过小阻碍了无线局域网的进一步发展。目前提高无线局域网覆盖范围最为直接的方法就是提高无线接入点(AP，Access Point)的发射功率。而终端由于小型化以及省电要求，发射功率提高的余地不大。这样就会产生下行链路(接入点到终端)和上行链路(终端到接入点)不对称的问题。因为接入点和终端之间的上下行链路使用相同信道，物理特性相近，衰减相近，如果接入点发射功率大于终端发射功率，则接入点到达终端的信号强度会远远大于终端到达接入点的信号强度。因此，往往接入点可以以较高的数据速率发送数据到终端。

在上述情况下，如果仍然按照协议规定处理ACK包，则存在由于接入点不能正确接收到终端发来的ACK包，从而造成数据发送失败的问题。比如，接入点以12Mpbs发送数据包到终端，由于终端功率较小而无法保证以12Mpbs回应ACK到接入点，但根据协议的规定，终端必须以12Mpbs回应ACK包，这样，接入点就不能正确接收到ACK，从而造成数据发送失败。

而在现有技术中为了能够解决上述问题，所采用的方法是：通过降低接入点的发送速率，以保证能够接收到终端回应的相应速率的ACK包。显然，这种方法使系统的性能受到较大损失，而且增大接入点发送功率的效果也没有得到体现，接入点的工作速率仍然受上行链路限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无线局域网中确认帧的发送方法，以提高系统的整体性能。

为到达上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无线局域网中确认帧的发送方法，该方法包括以下步骤：

终端收到来自接入点的数据包后，以低于或等于接入点发送速率的速率给接入点回应确认帧ACK，和/或

接入点收到来自终端的数据包后，以协议中规定的速率给终端回应ACK，或以高于终端发送速率的速率给终端回应ACK。

较佳地，所述低于或等于接入点发送速率的速率是协议中规定的基本速率集中的最低速率。

较佳地，所述低于接入点发送速率的速率是低于接入点发送速率固定倍数的速率。

较佳地，所述低于接入点发送速率的速率是终端到达接入点的信噪比所对应的速率。

较佳地，所述终端到达接入点的信噪比为终端接收数据包的信噪比减去接入点和终端之间的功率差的值。

较佳地，所述高于终端发送速率的速率是高于终端发送速率固定倍数的速率。

较佳地，所述固定倍数的确定方法为：根据接入点和终端之间的发送功率差确定接收机灵敏度的差，将该接收机灵敏度相差所对应的速率组合的最大倍数确定为固定倍数。

较佳地，所述高于终端发送速率的速率是接入点到达终端的信噪比所对应的速率。

较佳地，所述接入点到达终端的信噪比为接入点接收数据包的信噪比加上接入点和终端之间的功率差的值。

较佳地，所述信噪比对应的速率的获取方法是：从预先设定的接入点与终端之间的最小信噪比与速率的对应关系表格中查找出所述信噪比对应的速率。

应用本发明，根据上下行链路的不对称性，通过适当降低终端回送ACK包的发送速率，或提高接入点回送ACK包的发送速率，使接入点能够成功地接收到终端发送来的ACK包，即提高了接入点发送数据的成功率，从而提高了系统的整体性能和覆盖面，而且提高了系统整体的传输效率。

附图说明

图示为一种基础设施模式的无线局域网的基本结构。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清楚，下面对本发明再做进一步地详细说明。

本发明的思路是：终端收到来自接入点的数据包后，以低于或等于接入点发送速率的速率给接入点回应ACK，和/或接入点收到来自终端的数据包后，以协议中规定的速率给终端回应ACK，或以高于终端发送速率的速率给终端回应ACK。

下面具体说明终端收到来自接入点的数据包后，以低于或等于接入点发送速率的速率给接入点回应ACK的方法。

方法一：终端B接收到接入A点发来的数据后，以协议中规定的基本速率集中的最低速率给接入点回应ACK。

以802.11a协议为例，其基本速率集中包括6Mbps、12Mbps、24Mbps。如果终端B收到数据包的工作速率为54Mbps，其大于基本速率集中的速率，则终端B以基本速率集中的最低速率给接入点A回应ACK包，即终端B以6Mbps的工作速率给接入点A回应ACK包；如果终端B收到数据包的工作速率为12Mbps，其处于基本速率集中，则终端B同样地以基本速率集中的最低速率给接入点A回应ACK包，即终端B以6Mbps的工作速率给接入点A回应ACK包；如果终端B收到数据包的工作速率为6Mbps，其为基本速率集中的最低速率，则终端B同样地以基本速率集中的最低速率给接入点A回应ACK包，即终端B以6Mbps的工作速率给接入点A回应ACK包。

方法二：终端B接收到接入点A发来的数据后，根据接入点A和终端B之间的发送功率差确定固定倍数k，并以低于接入点A发送速率固定倍数k的速率给接入点A回应ACK。

下面具体举例说明。表1所示为无线局域网中不同工作速率下的接收机的灵敏度。接收机的灵敏度是正确接收信号所需要的最低信号功率。

速率(Mbps)	6	9	12	18	24	36	48	54
速率(Mbps)	6	9	12	18	24	36	48	54	灵敏度(dBm)	-89	-87	-86	-84	-78	-77	-71	-70

表1

假设接入点A与终端B之间的发送功率差为10dB，则根据上表确定接收机灵敏度相差在10dB以上，且最接近10dB的速率组合：如速率为54Mbps所对应的灵敏度为-70，速率为18Mbps所对应的灵敏度为-84，两者之间相差-14，则速率54Mbps和速率18Mbps灵敏度相差在10dB以上，且最接近10dB的速率组合，以此类推，速率48Mbps和速率18Mbps，速率36Mbps和速率9Mbps，速率24Mbps和速率6Mbps也为灵敏度相差在10dB以上，且最接近10dB的速率组合，即

54——＞18，且54÷18＝3；

48——＞18，且48÷18＝8/3；

36——＞9，且36÷9＝4；

24——＞6，且24÷6＝4；

在以上组合中，为了让上述不同速率下的组合能够全部满足要求，应该使固定倍数k的值等于上述组合中倍数最大的值，即4，由此确定固定倍数k＝4。当接入点A以24M速率发送时，则终端B以24/k＝24/4＝6Mbps的速率回ACK包；当接入点A以48M发送时，终端B以48/k＝48/4＝12Mbps的速率回ACK包。

方法三：终端B接收到接入点A发来的数据后，根据接入点A和终端B之间的发送功率差以及终端B接收数据包的信噪比，获取终端到达接入点的信噪比p，然后由终端B根据该信噪比p所确定的速率给接入点A回应ACK。终端B到达接入点A的信噪比p为终端接收数据包的信噪比(dB)减去功率差(dB)的值。

例如，终端B收到接入点A以24Mbps发送的数据包，且终端B接收数据包的信噪比为12dB，接入点A和终端B之间的功率差为10dB，则终端B到达接入点A的信噪比为12dB-10dB＝2dB，速率与最小信噪比的关系如表2所示，由表2可知，终端B应以6Mbps给接入点A回应ACK包。

速率(Mbps)	6	9	12	18	24	36	48	54
速率(Mbps)	6	9	12	18	24	36	48	54	最小信噪比(dB)	2	3	4	6	10	14	19	23

表2

下面具体说明接入点A收到来自终端B的数据包后，以协议中规定的速率给终端回应ACK，或以高于终端B的发送速率给终端B回应ACK的方法。

方法一：接入点A接收到终端B发来的数据后，以协议中规定的速率给终端回应ACK。

仍以802.11a协议为例，如果接入点A收到数据包的工作速率为54Mbps，其大于基本速率集中的速率，则根据协议规定，接入点A以基本速率集中的最高速率给终端B回应ACK包，即接入点A以24Mbps的工作速率给终端B回应ACK包；如果接入点A收到数据包的工作速率为12Mbps，其为处于基本速率集中的速率，根据协议规定，接入点A以相同的速率，即基本速率集中的12Mbps给终端B回应ACK包。

方法二：接入点A接收到终端B发来的数据后，根据接入点A和终端B之间的功率差确定固定倍数m，并以高于终端B发送速率固定倍数m的速率给终端B回应ACK包。

例如，参见表1所示的无线局域网中不同工作速率下的接收机的灵敏度，假设接入点A与终端B之间的功率差为10dB，则可以确定固定倍数K＝4，当终端B以6Mbps速率发送数据，接入点A可以以6×4＝24Mbps的速率回ACK包；当终端B以9Mbps速率发送数据，接入点A可以以9×4＝36Mbps的速率回ACK包。

方法三：接入点A接收到终端B发来的数据后，根据接入点A和终端B之间的功率差以及接入点A接收数据包的信噪比，获取接入点A到达终端B的信噪比n，然后由接入点A根据该信噪比n所确定的速率给终端B回应ACK。接入点A到达终端B的信噪比n为接入点A接收数据包的信噪比(dB)加上功率差(dB)的值。

例如，接入点A收到终端B以24Mbps发送的数据包，且接入点A接收数据包的信噪比为12dB，接入点A和终端B之间的功率差为10dB，则接入点A到达终端B的信噪比为12dB+10dB＝22dB，速率与最小信噪比的关系如表2所示，由表2可知，48Mbps所对应的最小信噪比为19dB，54Mbps所对应的最小信噪比为23dB，由于最小信噪比是保证数据正确传输的最低条件，因此，接入点A只能以48Mbps给终端B回应ACK包。

本发明适用于所有上下行链路不对称的，且需要传输确认帧的无线系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无线局域网中确认帧的发送方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低于或等于接入点发送速率的速率是协议中规定的基本速率集中的最低速率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低于接入点发送速率的速率是低于接入点发送速率固定倍数的速率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低于接入点发送速率的速率是终端到达接入点的信噪比对应的速率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述终端到达接入点的信噪比为终端接收数据包的信噪比减去接入点和终端之间的功率差的值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高于终端发送速率的速率是高于终端发送速率固定倍数的速率。

7.根据权利要求3或6所述的方法，其特征在于，所述固定倍数的确定方法为：根据接入点和终端之间的发送功率差确定接收机灵敏度的差，将该接收机灵敏度相差所对应的速率组合的最大倍数确定为固定倍数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高于终端发送速率的速率是接入点到达终端的信噪比对应的速率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述接入点到达终端的信噪比为接入点接收数据包的信噪比加上接入点和终端之间的功率差的值。

10.根据权利要求4或8所述的方法，其特征在于，所述信噪比对应的速率的获取方法是：从预先设定的接入点与终端之间的最小信噪比与速率的对应关系表格中查找出所述信噪比对应的速率。