CN101635931A - 选择性调整接入点天线配置以增强移动站涵盖性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种选择性调整接入点天线配置以增强移动站涵盖性的方法，用于一种无线通讯系统，其包含多个无线传输/接收单元(WTRUs)(110，115，120)及一接入点(AP)(105)。该AP经由一天线与该WTRUs通讯。在一实施方式中，该AP配置该天线成为一宽电波配置，其涵盖所需服务区域，并传输一请求发送(RTS)控制讯息。当该AP接收到来自该WTRUs之一的清除发送(CTS)控制讯息，该AP便判定与该WTRU通讯的最佳天线设定。该AP配置该天线成为一窄电波配置，并传输至少一数据封包至该WTRU。当该AP接收一确认讯息指示该数据封包成功地由该WTRU接收时，该AP配置该天线成为宽电波配置。在另一实施方式中，该AP系配置以传输且接收来自该WTRUs的数据封包片段，并因此配置天线。

Description

选择性调整接入点天线配置以增强移动站涵盖性的方法

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2005/015183，国际申请日为2005年5月3日，进入中国国家阶段的申请号为200580015284.0，发明名称为“选择性调整接入点天线配置以增强移动站涵盖性的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是关于无线通讯领域，本发明尤其是关于在一无线通讯系统中天线发射模式的控制。

背景技术

在一无线局域网络(WLAN)系统中，分布式协同功能(DistributedCoordination Function，DCF)为一种基础存取方法，用以支持在一最佳效果基础上的异步数据传输。WLAN系统的DCF模式是用以支持促进对所有站台公平存取信道的争用服务，用以达成此服务的多重存取机制为载波感测多重存取碰撞避免协议(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)。站台侦测信道是否忙碌的一个方式，便是通过分析由其它WLAN使用者所发送的所有侦测封包，以及经由来自其它来源的相关信号强度侦测在信道中的活动。

请参照图1，一种无线通讯系统100，其包含一接入点(AP)105，其是与多个无线传输/接收单元(WTRUs)110、115及120通讯，亦即站台、终端。在AP 105涵盖区域内但在互相涵盖区域外的两个WTRUs，称为互相隐蔽，如果两个WTRUs互相「隐蔽」的话，第一WTRU无法侦测由第二WTRU所发送的信号，因此会使两个WTRUs相互「碰撞避免」的能力失效。

该WLAN通讯协议使用「请求发送/清除发送(RTS/CTS)」握手机制以对抗碰撞效应，通过相同的客户，RTS/CTS能用以避免隐蔽终端问题。

请参照图2，当使用RTS/CTS时，一欲传输一帧的来源WTRU在一分布式帧间空间(DIFS)210到期之后，发送一RTS讯息205，指示该WTRU必须传输其封包的持续时间。如果目标WTRU成功地接收该RTS讯息205，则该目标WTRU在一短帧间空间(SIFS)215到期之后会以一CTS讯息220响应，以确认该来源WTRU被允许传输，且预约该数据传输信道。该来源WTRU接着发送一数据封包225，且该目标WTRU接着发送一确认讯息(ACK)230以确认成功接收该数据封包225。使用此握手机制，所有的WTRU有可能会接收至少两讯息(RTS或是CTS)中的一个，因为该AP 105将传输此两讯息之一，根据RTS及/或CTS讯息的接收，其它WTRUs能设定其数据传输期间的网络分配向量(NAV)235、240，接着在接入该信道之前便建立一争用窗(CW)245。此机制实际上替来源WTRU确保媒体被预留一段所需的持续时间，因此解决了隐蔽终端问题。

请参照图3，DCF模式运作也支持大型媒体存取控制(MAC)通讯协议数据单元(MPDUs)的碎裂和重组。当MPDU的大小超过一配置阈值，其会分成较小的段落，接收器可分别地确认每一个片段。只有第一个片段使用RTS/CTS机制发送，除此之外，初始RTS/CTS讯息的持续时间范围仅对第一片段负责，接续片段的持续时间信息是由其它WTRU通过前序片段的表头及确认(ACK)讯息来判定。

随着对LAN系统更高范围及更高容量的需求增加，使得适应性天线的使用吸引了此类系统的目光，由于关于适应性天线技术的成本的关系，适应性天线的使用咸认对AP比对所有的WTRU来说有较多吸引力。

典型地，智能天线系统使用一天线阵列，且形成指向电波以传输并接收无线信号。当增加的指向性帮助增加涵盖性及信号噪声比，且同时减少对邻近基地台系统(BSSs)的干扰时，其也削弱了在一给予的电波执行载波感应的WTRU能力，其是当该AP 105传输封包至在其它电波的WTRUs时。在此类系统中，由于位于电波中的WTRU在侦测由AP 105发送的RTS(在AP 105为来源的例子中)或CTS(当AP 105为目标时)具有很低的机率，因此除了AP 105所传输的WTRU外，使用该RTS/CTS握手机制并无法缓和隐蔽终端问题。

举例来说，图1所示为WTRU 110及115位于电波1的状态，其传输封包至AP105或由AP 105接收封包。假设WTRU 120位于WTRU 110的涵盖限制外，且在不同的电波中(也即电波5)而非WTRU 110及115所处的电波中(也即电波1)，则很可能无法侦测由该AP 105发送至在电波1中WTRU 110及115的封包，此即视为隐蔽电波问题，且如果WTRU 120有数据要传输的话，将会导致数据碰撞。同样地，WTRU120在WTRU 110涵盖限制外的事实也被视为隐蔽终端问题，其也会导致碰撞的可能性。因此，使用RTS和CTS握手机制并无法减轻隐蔽终端或隐蔽电波问题，因为WTRU 120无法侦测由WTRU 110透过电波1发送至该AP 105的RTS或CTS讯息，也无法侦测AP 105透过电波1发送至WTRU 110或115的RTS或CTS讯息。

因此便高度渴求一种成功地发送和接收数据封包而不会碰到隐蔽终端或隐蔽电波问题的方法。

发明内容

本发明是一种用于包含多个WTRUs及一AP的无线通讯系统的方法。

在一实施方式中，该AP配置以经由至少一天线传输至少一数据封包至一或多个WTRUs。该AP配置该天线成为一宽电波配置，其涵盖所需的服务区域。该AP经由该宽电波天线配置传输一RTS讯息到至少一该WTRUs，该AP等待以经由该宽电波天线配置接收来自至少一WTRU的CTS讯息。该AP决定最佳化的天线设定以便与一WTRU通讯，该AP接着配置该天线成为一窄电波配置且传输该至少一数据封包至该至少一WTRU，该AP等待以接收一确认讯息指示该数据封包已经由该至少一WTRU成功地接收，该AP接着配置该天线成为宽带配置以相应接收该确认讯息。

该系统可为WLAN系统，其提供使用CSMA/CA的服务，如果该AP未能接收该CTS控制讯息，则该系统可执行传输失效程序，该AP可在传输该RTS控制讯息之前执行一MAC层通讯协议以获得信道存取。

在另一个实施方式中，该AP配置以传输数据封包片段。该AP配置该天线成为一宽电波配置，其涵盖所需的服务区域。该AP经由该宽电波天线配置传输一RTS讯息到至少一该WTRUs，该AP等待以经由该宽电波天线配置接收来自至少一WTRU的CTS讯息。该AP经由该宽电波天线配置传输一数据封包片段的第一部份至该至少一WTRU，该AP接着配置该天线成为一窄电波配置，且经由该窄电波天线配置传输该该数据封包片段的第二部分。

在该AP传输该数据封包片段的第二部分之后，该AP可配置该天线成为一宽电波配置，该AP等待以接收一确认讯息指示该数据封包片段已经由该至少一WTRU接收，如果该AP接收该确认讯息且还有更多的数据封包片段等着处理的话，则重复执行该程序。

如果该AP并未接收该确认讯息，该系统可执行一传输失效程序。该数据封包片段的第一部份可包含一前序、一PLCP表头及一MAC表头。

在另一实施方式中，该AP配置以接收数据封包片段。该AP接收由至少一WTRU所发送的RTS控制讯息，该AP配置该天线成为一宽电波配置，该AP经由该宽电波配置传输一CTS讯息至该至少一WTRU，该AP配置该天线成为一窄电波配置，该AP等待以经由该窄电波天线配置接收一数据封包片段，如果该数据封包片段成功地被接收，则该AP配置该天线成为一宽电波配置，该AP发送一确认讯息至至少一WTRU，指示该数据封包片段以成功地接收。

如果该数据封包片段并未成功地被接收，则该AP可配置该天线成为一宽电波配置，该系统可执行一接收失败程序。如果有更多的数据封包片段等着处理，则重复执行该程序。

附图说明

通过下文中一较佳实施例的描述、所给予的范例，参照对应的附图，本发明可获得更详细地了解，其中：

图1所示为包含本发明的无线通讯系统；

图2所示为使用RTS/CTS机制的传输；

图3所示为使用RTS/CTS机制及分段的传输；

图4所示为一流程图，其说明根据本发明方法的步骤，用以在图1的系统中使用不具备分段的RTS/CTS机制来执行AP传输；

图5所示为一流程图，其说明根据本发明方法的步骤，用以在图1的系统中使用具备分段的RTS/CTS机制来执行AP传输；以及

图6所示为一流程图，其说明根据本发明方法的步骤，用以在图1的系统中使用具备/不具备分段的RTS/CTS机制来执行AP接收。

具体实施方式

较佳实施方式将参照附图说明，其中相同的标号代表相同的组件。

较佳地，本文所揭示的方法和系统使用一个或多个无线传输/接收单元(WTRU)，此后，一WTRU包含但并未限制于一用户设备(UE)、一移动台、一固定或移动用户单元、一呼叫器或可在一无线环境下操作的任何形式的装置。

本发明一种方法，其中一配备一适应性天线系统的接入点，当传输RTS、CTS及ACK封包时放宽其发射模式，且当传输及/或接收数据封包时使用更多的指向模式，在使用分段的例子中，仅PPDU包含持续时间的信息的初始部分，会使用放宽的发射模式传输。

假设AP 105配备有适应性天线系统，其可集中其发射模式以传输及/或接收至/来自整体服务区域(也即信元)内之一特定区域。除此之外，AP 105可配置其适应性天线系统成为一宽发射模式以传输及/或接收，其涵盖该信元服务的整个区域。发射模式的放宽可通过不同的方法达成，包括但不限制于使用一区别全方位天线，或是调整电波形成阀以允许在所有方向中的同种涵盖。当接收来自使用其宽电波的WTRU的传输时，AP 105决定最佳发射模式以传输至该WTRU或由该WTRU接收，举例来说，该AP 105可使用接收封包的抵达角度测量，以决定一窄电波发射模式。

在预设状态下，该AP 105的天线应该配置为一宽模式，其涵盖服务信元的整个区域。如此一来，闲置的AP 105可侦测及接收来自位于其涵盖区域内的任何WTRU的传输。

当该AP 105有数据要传输至一WTRU且使用一窄电波时，该AP 105利用RTS/CTS握手机制，该初始RTS封包系使用宽电波传输，根据接收来自该目标WTRU的CTS封包，该AP 105配置其智能天线且使用窄电波传输该数据封包。请注意AP 105可基于接收来自该WTRU的CTS封包来评估传输至该WTRU的最佳化天线参数。

图4所示为程序400流程图，其包含根据本发明用以执行使用RTS/CTS机制的AP传输步骤，流程图中所示的传输失败程序系独立执行，且不在本发明的保护范围内。典型地，AP将重新尝试该数据封包的传输，其系根据第一次尝试的相同步骤，直到传输尝试的最大量为止。

RTS/CTS握手机制造成小数据封包显著的负担。就其本身而论，RTS/CTS及电波形成的使用可根据数据封包大小来决定，例如基于阈值。更精确地说，小数据封包可使用宽电波直接传输，反之大数据封包可根据图4所描述的程序传输。

请参照图4的程序400，本发明解决了上述的隐蔽电波问题。在步骤405中，当一AP 105欲发送一封包至位于一特定电波的WTRU 110或是115时，该AP 105配置其天线成为一宽电波默认值(步骤410)，并且执行802.11MAC层通讯协议以供信道接入(步骤415)。该AP 105使用一宽发射模式传输一RTS控制讯息至该WTRU(步骤420)以确保在该信元中的每一个用户都能侦测到。在信元内的每个用户会被通知信道预留的持续时间，其系由该RTS控制讯息指示。此避免了位于电波外的WTRU 120及位于电波内的目标WTRU 110或115之间的碰撞。

仍请参照图4，在步骤425中，该AP 105等待以经由该宽电波天线接收来自该至少一WTRU的CTS控制讯息，以相应该RTS控制讯息。如果AP 105未收到CTS讯息，则执行传输失败程序(步骤430)。如果收到CTS讯息，则该AP 105会决定与WTRU通讯的最佳化天线设定(步骤435)。该AP 105接着配置该天线成为一窄电波配置(步骤440)，并传输该数据封包至该WTRU(步骤445)。在步骤450中，该AP 105等待以接收一ACK讯息，指示该数据封包已经由该WTRU成功地接收。如果AP 105未接收到一ACK讯息，则执行传输失败程序(步骤430)。如果接收到ACK讯息，则步骤455中该AP 105将该天线配置回宽电波配置。

如果使用数据封包片段，该RTS/CTS控制封包仅在第一片段提供持续时间信息。接续封包的持续时间信息系于前序片段的MAC表头及其ACK中传送。随着接收来自目标WTRU的CTS讯息，该AP 105使用其智能天线的电波形成能力以传输该封包的剩余部分，减少对邻近信元的干扰并改善其传输范围。

图5所示为程序500的流程图，其包含根据本发明用以执行使用RTS/CTS机制及片段的AP传输步骤。如同前例所述，RTS封包是使用宽电波传输，然而，当使用片段时，该AP 105使用该宽电波传输一数据封包(也即片段)的前序、实体层整合协议(PLCP)表头及MAC表头，每一片段的剩余部分仍用窄电波传输。

在步骤505中，当AP 105准备要发送封包至位于一特定电波的WTRU 110或115时，该AP 105配置其天线成为一宽电波默认值(步骤510)，并执行802.11MAC层通讯协议以供信道接入(步骤515)。该AP 105使用一宽发射模式传输一RTS控制讯息至该WTRU(步骤520)，以确保在该信元中的每个用户可侦测到。在步骤525中，该AP 105等待以经由该宽电波天线配置接收来自该WTRU的CTS控制讯息，以相应该RTS控制讯息。如果未收到CTS讯息，则执行传输失败程序(步骤530)。

如果收到CTS讯息，则该AP 105会在一宽电波模式中传输一数据封包(也即片段)的前序、实体层整合协议(PLCP)表头及MAC表头(步骤535)。该AP 105接着决定与WTRU通讯的最佳化天线设定(步骤540)。在步骤545中，该AP 105配置该天线成为一窄电波(也即集中)传输，且接着在步骤550中，该AP 105传输该片段的剩余部分。在步骤555中，该AP 105将天线配置回预设(宽电波)配置。

在步骤560中，该AP 105等待以经由该宽电波天线配置接收来自至少一WTRU的CTS控制讯息，判定一ACK讯息是否由该WTRU所接收。如果未接收到一ACK讯息，则执行传输失败程序(步骤530)。如果接收到ACK讯息，则判定是否尚有片段需传输(步骤565)，如果有至少一额外片段等待传输，则该程序500回到步骤535，借此该AP 105在一宽电波模式下传输一数据封包(也即片段)的前序、实体层整合协议(PLCP)表头及MAC表头。

一AP 105也可使用其适应性天线以接收来自一WTRU的数据封包。在此例中，当接收数据封包时，该AP 105仅需集中其天线。该AP 105使用宽电波传输该CTS封包，且如果需要的话，传输该ACK封包。

图6所示为程序600的流程图，其包含根据本发明用以执行具/不具数据封包片段的AP接收步骤。如同图1所示，如果WTRU 110有数据要发送至该AP105，则其发送RTS讯息以便预留信道一段封包传输持续时间。因为WTRU 120在WTRU 110范围之外(隐蔽信道)，WTRU 120将无法侦测由WTRU 110所发送的RTS讯息。然而，通过执行图6的步骤，CTS封包会使用宽电波传输，因此AP 105便可确保WTRU 120接收到CTS封包，使得WTRU 120设定其NAV为数据封包传输持续时间，该信道接着便为WTRU 110预留以便传输该数据封包。

请仍参照图6，一闲置AP 105接收到一RTS或其它讯息，指示一数据封包等着被发送至AP 105的目标地址(步骤605)。在步骤610中，该AP 105决定与该WTRU通讯的最佳化天线设定。在步骤615中，判定RTS讯息是否已被接收。如果在步骤615中判定RTS帧已被接收，则该AP 105使用一宽电波传输一CTS控制讯息(步骤620)，且接着配置该天线为窄电波(也即集中)以接收数据封包(步骤625)。如果在步骤615中判定RTS未被接收，则如果封包已经成功接收的话，该AP 105接着使用一宽电波天线配置以发送一ACK。

在步骤630中，判定封包是否已成功地由该AP 105所接收。如果封包未被成功地接收，该AP 105配置该天线成为一宽电波(步骤635)，且执行接收失败程序(步骤640)。如果封包成功地被接收，则该AP 105配置该天线成为宽电波(步骤645)，且发送一ACK讯息至该WTRU(步骤650)。在步骤655中，判定是否尚有片段等待传输，如果有至少一额外片段等待传输，该程序600便回到步骤625，借此该AP 105会配置该天线成为一窄电波(也即集中)以接收。

尽管本发明已经以较佳实施例特定的呈现和描述，但熟悉本技术的人士应该知道，在不脱离本发明保护范围下，在形式和细节上可做不同的变化。

Claims (7)

1.一种接入点，包括：

天线，被配置用以经由宽电波配置选择性地进行传输及接收来涵盖需要服务区域，且经由窄电波配置选择性地进行传输及接收，其中所述配置是响应于由该接入点的判定而被选择；

该接入点被配置以：

经由该天线的宽电波配置，传输请求发送控制讯息；

等待以经由该天线的宽电波配置接收清除发送控制讯息；

经由该天线的窄电波配置，传输数据封包的至少一个片段；

等待以接收指出该数据封包被成功地接收的确认讯息；以及

响应接收该确认讯息，经由该天线的宽电波配置传输该数据封包的额外片段。

2.根据权利要求1所述的接入点，其特征在于，该接入点还被配置用以执行媒体存取控制层协议，以在传输该请求发送控制讯息之前获得信道接入。

3.根据权利要求1所述的接入点，其特征在于，该接入点还被配置用于在该接入点接收该确认讯息以及有额外的数据封包片段要被处理的情况下处理所述额外数据封包片段。

4.根据权利要求1所述的接入点，其特征在于，该数据封包片段的第一部分包括前序、实体层整合协议表头及媒体存取控制表头。

5.一种接入点，包括：

天线，被配置用以经由宽电波配置选择性地进行传输及接收来涵盖需要服务区域，且经由窄电波配置选择性地进行传输及接收，其中所述配置是响应于该接入点的决定而被选择；

该接入点被配置以：

经由该天线的宽电波配置传输请求发送控制讯息；

等待以经由该天线的宽电波配置传输清除发送控制讯息；

等待以经由该天线的窄电波配置接收数据封包的至少一个片段；以及

经由该天线的宽天线配置传输确认讯息，该确认讯息指出成功地接收到该数据封包片段，以响应成功地接收该数据封包片段。

6.根据权利要求5所述的接入点，其特征在于，该接入点还被配置用以在该数据封包片段未被成功接收的情况下，经由该天线的宽电波配置接收数据封包的至少一个片段。

7.根据权利要求6所述的接入点，其特征在于，该接入点还被配置以在有额外的数据封包片段要被处理的情况下，处理额外的数据封包片段。

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