CN101123608A - 全频段全双工发射功率可调的无线网卡及实现方法 - Google Patents

全频段全双工发射功率可调的无线网卡及实现方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101123608A
CN101123608A CNA2007101215852A CN200710121585A CN101123608A CN 101123608 A CN101123608 A CN 101123608A CN A2007101215852 A CNA2007101215852 A CN A2007101215852A CN 200710121585 A CN200710121585 A CN 200710121585A CN 101123608 A CN101123608 A CN 101123608A
Authority
CN
China
Prior art keywords
channel
data
mac layer
wireless network
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007101215852A
Other languages
English (en)
Inventor
吴威
曹靖
耿云霄
周忠
赵沁平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CNA2007101215852A priority Critical patent/CN101123608A/zh
Publication of CN101123608A publication Critical patent/CN101123608A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及全频段全双工发射功率可调的无线网卡及其实现方法,属于无线通信设备技术领域。本发明的无线网卡包括n个物理接收模块,n个发射功率可调的物理发送模块和一个统一的MAC层。统一的MAC层负责接收数据的汇总上交和发送数据的信道选择,并且提供指定信道的发射功率的接口和使用指定信道发送数据的接口。本发明的无线网卡具有如下特点:1)每个信道上无须进行收发切换,实现全双工的功能;2)利用覆盖整个频段所有信道的多个物理接收模块实现对全频段的监听;3)物理发送模块的发射功率可调使无线网卡各信道的发射功率可调。本发明具有提供真实的全频段全双工和发射功率可调的优点,可应用于:为差异数据提供差异发射功率;频段资源的充分利用;对信道的全面监听等应用场景。

Description

全频段全双工发射功率可调的无线网卡及实现方法
技术领域
本发明涉及全频段全双工发射功率可调的无线网卡,属于无线通信设备技术领域。
背景技术
现有的无线网卡虽然有多个信道可供选择,但只能工作在一个信道,并且只能以半双工的方式工作,这大大限制了网卡的吞吐量,浪费了了珍贵的频段资源。
在现有的无线网络诊断工具中所应用的无线网卡为了克服同时只能监听一个信道的困难,往往采用轮询各个信道的解决方案,而当各信道的负载重时将必然会导致一些数据的丢失。而解决这一问题的根本方法就是采用全频段监听的无线网卡。
目前的无线网卡的发射功率一般由厂家设置,发射功率不可改变,而实际中对此却有需求,例如通过控制发射功率的大小来控制无线网络的拓扑,远距离传输和安全性需求等。
发明内容
本发明的目的是提供一种全频段全双工发射功率可调的无线网卡,它具有如下功能:全频段全双工的收发无线帧;无线网卡各信道发送装置独立的发射功率可调功能。用户利用这两个功能可达到如下目的:为差异数据提供差异发射功率;充分利用频段资源;对信道实现全面监视。
本发明是这样实现的:
一种全频段全双工发射功率可调的无线网卡,具有n个信道的频段,它包括:
n个物理接收模块,用于接受数据;n个发射功率可调的物理发送模块,用于发送数据;一个统一的介质访问控制层MAC,负责接收数据的汇总上交和发送数据的信道选择,并且提供指定信道的发射功率的接口、使用指定信道发送数据的接口和指定是否区分接收数据帧的接收信道的接口。
所述介质访问控制层由针对每一组收发装置的MAC层数据收/发模块、统一的发射功率管理、统一MAC层数据业务模块和统一MAC层管理业务模块4部分组成,其中:
MAC层数据收/发模块负责将MAC帧发送到物理层,或是从物理层接收帧;
发射功率管理模块负责指定每一个发送模块的发射功率,并为高层提供指定信道的发射功率的接口;
MAC层数据业务模块主要完成逻辑链路控制和数据收/发模块之间交互的过程,该模块将独立的针对每一组收发装置的MAC层数据收/发模块统一起来,并根据统一MAC层管理业务模块的输入,控制每一组收发装置的MAC层数据收/发模块;
MAC层管理业务模块完成MAC层运行状态的管理以及站点之间管理帧的交互,并且为高层提供使用指定信道发送数据的接口和指定是否区分接收数据帧的接收信道接口。
一种全频段全双工的发射功率可调无线网卡的实现方法,包括以下步骤:
为每一个信道都配置一个802.11MAC的接收模块和发送模块,这些模块将数据上交统一的MAC层,再由统一的MAC层提交上层用户;
接收数据时,由统一的MAC层选择与接受信道相同的发送信道发送回复ACK,若上层用户要求区分所有数据帧的接收信道,则统一的MAC层为所有的数据帧附加信道标志;否则统一上交上层用户,这样可与现有TCP/IP协议栈兼容;
发送数据时,需要进行发送信道的选择,选择的方法有两种:如果上层用户指定了发送的信道,则直接使用上层用户指定的信道进行数据的发送;如果上层用户没有指定发送数据的信道,则MAC层使用当前的空闲信道来发送数据;
调整发射功率时,通过统一的MAC层控制指定信道的功率放大器的输入信号强度或功率放大器的增益实现对无线网卡发射功率的调整。
本发明通过对现有单信道无线网卡物理层模块加入发射功率可调的功能,利用多个这样的模块来覆盖指定频段的所有信道,并且将收发模块分开,无须进行收发切换,再通过统一的MAC层来控制数据的收发和发射功率的调整。
本发明具有以下有益效果:
1.为差异数据提供差异发射功率
设定指定信道的发射功率的接口使上层用户可以根据需要方便地调整指定信道的发射功率,可以达到节能、保证安全、控制拓扑和远距离传输等与发射功率相关的目标。使用指定信道来发送数据的接口使用户可以根据实际需要分配信道的使用。指定是否区分接收数据帧接收信道的接口使用户可以决定是否区分接收数据帧接收信道,若不区分则可与现有TCP/IP协议栈兼容,若区分则需要上层用户对这样的数据帧特殊处理,这样可在MAC层以上区分接收数据的接收信道。
2.多信道的全面监视
利用本发明的无线网卡对信道实时的全信道监听,要求无线网卡为所有的数据帧附加信道标志,这样上层用户就可以区分不同数据帧具体的接收信道,可以制作诊断能力更强的无线网络诊断工具。
3.频段资源的充分利用
利用本发明的无线网卡可以进行如下的分层网络:控制帧使用信道1收发,控制帧信道采用大功率,而数据帧的信道使用可以由控制帧来协商,数据帧的信道的发射功率也由控制帧协商决定。经过控制帧在信道1上的协商,决定需要如何配置信道和发射功率。如图3所示,A1、A2、A3属于通信组A,B1、B2、B3属于通信组B,他们只需在组内传输数据帧,为了节能和避免信道冲突,B组采用11信道小功率通信,A组采用6信道较大功率通信,而要达到这一协调配置需要在发射功率最大的信道1进行协调。这样既保证了控制帧的高效远距离传输,也可以根据无线网络的实际信道占用情况合理的划分冲突域,避免由于发射功率高导致的冲突域的不必要扩大。这样的一个分层网络结合了远距离传输、充分利用频段资源和节能的优点。
附图说明:
图1是本发明全频段全双工发射功率可调无线网卡的原理框图;
图2是本发明全频段全双工发射功率可调无线网卡介质访问控制子层的原理框图;
图3是利用本发明网卡实现频段资源充分利用应用举例图;
图4是带有信道标志的MAC数据帧格式图。
具体实施方式:
以下结合附图和如何实现802.11b全频段全双工发射功率可调的无线网卡对本发明作进一步的详细说明(本发明不局限于802.11b标准的,这里仅用802.11b标准的网卡举例):
该网卡主要包括两个部分:物理的收发装置和介质访问控制两个部分。
首先介绍物理的收发装置,图1所示为802.11b全频段全双工发射功率可调的无线网卡的组成原理框图。该网卡共有11个发送模块、11个接收模块和一个统一的介质访问控制(Media Access Controller,简称MAC)层。每个发送模块包括基带信号处理、中频调制、射频调制、功率控制和天线诸单元。每个接收模块包括天线、射频解调、中频解调和基带信号处理诸单元。并且物理的收发装置为MAC层提供物理层的接口模块。
接着介绍介质访问控制层,由于物理层有11组收发装置,MAC除了完成普通MAC层的功能外还要统一各组收发装置的收发。如图2所示,MAC层主要由针对每一组收发装置的MAC层数据收/发模块,统一的发射功率管理、统一MAC层数据业务模块和统一MAC层管理业务模块4部分组成。其中MAC层数据收/发模块负责将MAC帧发送到物理层,或是从物理层接收帧。统一的发射功率管理负责指定每一个发送模块的发射功率,并为高层提供指定信道的发射功率的接口。MAC层数据业务模块主要完成LLC(Logical Link Control,逻辑链路控制)和数据收/发模块之间交互的过程,正是这一模块将独立的针对每一组收发装置的MAC层数据收/发模块统一起来,并根据统一MAC层管理业务模块的输入,控制每一组收发装置的MAC层数据收/发模块。MAC层管理业务模块完成MAC层运行状态的管理以及站点之间管理帧的交互,并且为高层提供使用指定信道发送数据的接口和指定是否区分接收数据帧的接收信道接口。
图2中每个模块利用低层模块提供的服务,为高层模块提供相应的服务。MAC层数据业务模块、MAC层管理业务模块、MAC层数据收/发模块构成了MAC层核心部分,用来实现协议的基本功能。此外,MAC层核心部分还提供一种外部接口:分布式系统接口、无线网络接口和上层LLC层接口。分布式系统接口可以利用现有的以太网驱动程序完成;无线网络接口则需要为物理层接口模块编写相应的驱动程序才能实现;MAC层核心部分与LLC层的接口可以通过内存调用或中断的方法实现。核心部分的各个模块之间通信,可以通过消息队列的方法实现。各个模块之间的调度工作可以交由操作系统来完成。
本网卡可以通过发射功率控制模块来控制不同信道的发射功率,可以通过MAC层管理业务模块指定通过特定的信道发送数据,指定是否区分接收数据帧的接收信道,而MAC层管理业务模块再根据这两个接口的指定状态来控制统一MAC层数据业务模块,统一MAC层数据业务模块进一步控制针对每一组收发装置的MAC层数据收/发模块来达到上层用户的要求目标。
该网卡的主要功能有:接收数据、发送数据和调整发射功率。该网卡为上层用户提供的特殊接口有:指定信道的发射功率的接口、使用指定信道发送数据的接口和指定是否区分接收数据帧的接收信道接口。
下面通过介绍所提供的功能和特殊接口,对本发明全频段全双工的发射功率可调无线网卡的实现方法作具体说明:
功能1:接收数据功能。完成原802.11MAC层关于数据接收的功能,并利用与接收信道下相同的信道回复ACK。接收数据可以将原802.11MAC层接收模块稍做修改,为每一个信道都配置一个类似与原802.11MAC的接收模块,这些模块将数据上交统一的MAC层,再由统一的MAC层提交上层用户,并且由MAC层选择与接受信道相同的发送信道发送ACK。若上层用户要求区分所有数据帧的接收信道,则MAC层为所有的数据帧附加信道标志,如图4所示,在原本MAC层上交的数据帧前增加信道标志即可。这样上层用户需要对这样的数据帧特殊处理,现有协议栈无法理解;否则统一上交上层用户,这样可与现有TCP/IP协议栈兼容。
功能2:发送数据功能。这一模块除了实现原802.11的MAC层的发送模块外,还需要进行发送信道的选择,选择的方法有两种:如果上层用户指定了发送的信道那么MAC层无须决定使用哪个信道,直接使用上层用户指定的信道进行数据的发送;如果上层用户没有指定发送数据的信道则MAC层使用当前的空闲信道来发送数据。这里的主要问题是如何知道信道的空闲,一种解决方法是使用802.11原有的RTS/CTS进行信道的协商,或者通过监听物理信道确定信道是否占用。
功能3:调整发射功率功能。无线网卡的发射功率等于功率放大器的输入信号强度与功率放大器增益相乘。因此,控制功率放大器的输入信号强度或控制功率放大器的增益就可以实现对无线网卡发射功率的调整。在调整发射功率时,首先通过MAC层将功率设定参数值写入到指定信道的寄存器组;然后由基带处理器完成信号的数字调制并按照寄存器设置的参数输出基带数字信号的强度;最后经过变频处理后再经功率放大器放大信号后通过天线发送。参见图1,无线网卡的发射功率与发射链路有关,发射链路的信号处理包括:MAC层将接入的信号通过基带处理器处理,完成信号的数字调制;然后,经过中频数字调制信号的同相分量与正交分量(In-phase data and Quadrature data,简称I/Q)调制完成一次变频;在经过射频调制时,完成信号的二次变频,最后,将信号进行功率放大后,通过天线发射出去。基带处理器的发射信号通过数字调制(MOD)后,经过数模转换输出基带信号,设置的寄存器组控制该数模转换的增益,达到控制基带调制信号的输出,最终达到控制网卡的功率输出功能。
特殊接口1:指定信道的发射功率的接口。发射功率的可调整是针对每一信道上的无线发送模块的功能,介质访问控制MAC层提供设定网卡上指定信道的发射功率的接口。具体实现可以设定功率范围从大到小若干的发射功率级别,并将对应的物理层参数在出厂前就设定在网卡中,在上层用户设定指定信道的发射功率时提取适当的物理层参数进行功率调整。
特殊接口2:使用指定信道发送数据的接口。使用指定信道发送数据的接口,若上层用户指定信道发送数据将会屏蔽MAC层的信道选择功能。
特殊接口3:指定是否区分接收数据帧接收信道的接口。该接口是上层用户指定是否区分接收数据帧的接收信道的接口。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明所涉及的技术方案,尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,本发明的技术方案可以进行修改、变形或者等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (8)

1.一种全频段全双工发射功率可调的无线网卡,具有n个信道的频段,其特征在于它包括:
n个物理接收模块,用于接受数据;
n个发射功率可调的物理发送模块,用于发送数据;
一个统一的介质访问控制层MAC,负责接收数据的汇总上交和发送数据的信道选择,并且提供指定信道的发射功率的接口、使用指定信道发送数据的接口和指定是否区分接收数据帧的接收信道的接口。
2.如权利要求1所述的全频段全双工的发射功率可调无线网卡,其特征在于:
所述介质访问控制层由针对每一组收发装置的MAC层数据收/发模块、统一的发射功率管理、统一MAC层数据业务模块和统一MAC层管理业务模块4部分组成,其中:
MAC层数据收/发模块负责将MAC帧发送到物理层,或是从物理层接收帧;
发射功率管理模块负责指定每一个发送模块的发射功率,并为高层提供指定信道的发射功率的接口;
MAC层数据业务模块主要完成逻辑链路控制和数据收/发模块之间交互的过程,该模块将独立的针对每一组收发装置的MAC层数据收/发模块统一起来,并根据统一MAC层管理业务模块的输入,控制每一组收发装置的MAC层数据收/发模块;
MAC层管理业务模块完成MAC层运行状态的管理以及站点之间管理帧的交互,并且为高层提供使用指定信道发送数据的接口和指定是否区分接收数据帧的接收信道接口。
3.一种全频段全双工的发射功率可调无线网卡的实现方法,其特征在于包括以下步骤:
为每一个信道都配置一个802.11MAC的接收模块和发送模块,这些模块将数据上交统一的MAC层,再由统一的MAC层提交上层用户;
接收数据时,由统一的MAC层选择与接受信道相同的发送信道发送回复ACK,若上层用户要求区分所有数据帧的接收信道,则统一的MAC层为所有的数据帧附加信道标志;否则统一上交上层用户,这样可与现有TCP/IP协议栈兼容;
发送数据时,需要进行发送信道的选择,选择的方法有两种:如果上层用户指定了发送的信道,则直接使用上层用户指定的信道进行数据的发送;如果上层用户没有指定发送数据的信道,则MAC层使用当前的空闲信道来发送数据;
调整发射功率时,通过统一的MAC层控制指定信道的功率放大器的输入信号强度或功率放大器的增益实现对无线网卡发射功率的调整。
4.如权利要求3所述的全频段全双工的发射功率可调无线网卡的实现方法,其特征在于:发送数据时,通过使用802.11的RTS/CTS进行信道的协商,或者通过监听物理信道来确定信道是否空闲。
5.如权利要求3所述的全频段全双工的发射功率可调无线网卡的实现方法,其特征在于:
调整发射功率时,首先通过MAC层将功率设定参数值写入到指定信道的寄存器组;然后由基带处理器完成信号的数字调制并按照寄存器设置的参数输出基带数字信号的强度;最后经过变频处理后再经功率放大器放大信号后通过天线发送。
6.如权利要求3所述的全频段全双工的发射功率可调无线网卡的实现方法,其特征在于:MAC层提供设定网卡上指定信道的发射功率的接口,每一信道上的发送模块的发射功率均可调整。
7.如权利要求3所述的全频段全双工的发射功率可调无线网卡的实现方法,其特征在于:MAC层提供上层用户使用指定信道发送数据的接口。
8.如权利要求3所述的全频段全双工的发射功率可调无线网卡的实现方法,其特征在于:MAC层提供上层用户指定是否区分接收数据帧的接收信道的接口。
CNA2007101215852A 2007-09-10 2007-09-10 全频段全双工发射功率可调的无线网卡及实现方法 Pending CN101123608A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2007101215852A CN101123608A (zh) 2007-09-10 2007-09-10 全频段全双工发射功率可调的无线网卡及实现方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2007101215852A CN101123608A (zh) 2007-09-10 2007-09-10 全频段全双工发射功率可调的无线网卡及实现方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101123608A true CN101123608A (zh) 2008-02-13

Family

ID=39085786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007101215852A Pending CN101123608A (zh) 2007-09-10 2007-09-10 全频段全双工发射功率可调的无线网卡及实现方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101123608A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102365647A (zh) * 2009-04-03 2012-02-29 日本电气株式会社 通信设备中的功率协商
CN101383621B (zh) * 2008-09-08 2012-10-03 北京航空航天大学 多射频接口无线接入装置及其频段调控方法
CN103235636A (zh) * 2012-09-13 2013-08-07 罗天成 一种新型分体式平板电脑
CN104735715A (zh) * 2015-02-12 2015-06-24 中国科学技术大学苏州研究院 无线多信道通信装置及多信道的实时通信方法
CN105340195A (zh) * 2013-05-22 2016-02-17 Lg电子株式会社 在支持全双工无线电方案的无线电接入系统中应用的全双工无线电区域的结构,和用于分配其的方法和设备
CN108039905A (zh) * 2017-12-20 2018-05-15 中国信息通信研究院 基于译码转发的双向中继系统双工方式选择方法及装置
CN115225211A (zh) * 2017-05-22 2022-10-21 安华高科技股份有限公司 用于经由多个物理层的无线通信的统一协调的装置和方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101383621B (zh) * 2008-09-08 2012-10-03 北京航空航天大学 多射频接口无线接入装置及其频段调控方法
CN102365647A (zh) * 2009-04-03 2012-02-29 日本电气株式会社 通信设备中的功率协商
CN102365647B (zh) * 2009-04-03 2015-03-25 联想创新有限公司(香港) 通信设备中的功率协商
US8991710B2 (en) 2009-04-03 2015-03-31 Lenovo Innovations Limited (Hong Kong) Power negotiation in a communications device
CN103235636A (zh) * 2012-09-13 2013-08-07 罗天成 一种新型分体式平板电脑
CN105340195A (zh) * 2013-05-22 2016-02-17 Lg电子株式会社 在支持全双工无线电方案的无线电接入系统中应用的全双工无线电区域的结构,和用于分配其的方法和设备
US9954606B2 (en) 2013-05-22 2018-04-24 Lg Electronics Inc. Structure of full duplex radio region applied in radio access system supporting full duplex radio scheme, and method and apparatus for allocating same
CN105340195B (zh) * 2013-05-22 2019-02-19 Lg 电子株式会社 在全双工无线电(fdr)系统中分配fdr区域的方法和设备
CN104735715A (zh) * 2015-02-12 2015-06-24 中国科学技术大学苏州研究院 无线多信道通信装置及多信道的实时通信方法
CN104735715B (zh) * 2015-02-12 2018-08-03 中国科学技术大学苏州研究院 无线多信道通信装置及多信道的实时通信方法
CN115225211A (zh) * 2017-05-22 2022-10-21 安华高科技股份有限公司 用于经由多个物理层的无线通信的统一协调的装置和方法
CN115225211B (zh) * 2017-05-22 2023-12-22 安华高科技股份有限公司 用于经由多个物理层的无线通信的统一协调的装置和方法
CN108039905A (zh) * 2017-12-20 2018-05-15 中国信息通信研究院 基于译码转发的双向中继系统双工方式选择方法及装置
CN108039905B (zh) * 2017-12-20 2019-12-13 中国信息通信研究院 基于译码转发的双向中继系统双工方式选择方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9706496B2 (en) Concurrent BLE scanning and initiation for bandwidth efficiency and power saving
AU754023B2 (en) Device for providing interoperability between communications systems
CN101123608A (zh) 全频段全双工发射功率可调的无线网卡及实现方法
CN108768434A (zh) 一种射频电路、终端及信号发射控制方法
CN103067050B (zh) 一种通信系统及方法
CN102331074B (zh) 空调控制的实现方法和装置、以及空调系统
CN101272548B (zh) 基站系统及通信网络组网方法
CN101369972B (zh) 业务数据传输方法、系统及设备
EP2779707A1 (en) Method, equipment and system for transmitting wireless data
CN104144529A (zh) 一种远端射频单元、基带单元和分布式基站
EP2346175B1 (en) A method and apparatuses for transmitter to multi-carrier power amplifier configuration
CN108681287A (zh) 智能举升机系统及其控制方法
CN106537969B (zh) 用于大容量无线通信的密集阵无线系统架构
CN103747447A (zh) 一种数传电台与电力td-lte专网共天线的系统及其实现方法
CN103501194A (zh) 支持Wi-Fi 802.11ac/n协议的MIMO收发系统及方法
CN101217786B (zh) 一种基带资源共享方法、通信系统及设备
EP2371171A1 (en) A method and apparatus for dynamic transmitter to multi-carrier power amplifier mapping
JP2002246998A (ja) 無線通信機器及びその通信方法並びにそれを適用した無線通信システム
EP2183859B1 (en) Communication device and communication method for services with different security levels
CN101242628A (zh) 无线信号区域覆盖方法和无线接入网络
CN115412900A (zh) 通信方法以及相关通信装置
EP2154793A2 (en) Dynamic switching system and method between single and multiple antenna transmission
US7092736B2 (en) Radio communication system
CN102611502A (zh) 环网配置方法和装置
CN102316603A (zh) 无线局域网终端的移动网络连接装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080213