CN102523079B - 确定无线发送状态的方法、装置和无线接入点 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种确定无线发送状态的方法、装置和无线接入点，包括：根据无线芯片提供的Rx_clear信号与Tx_frame信号进行逻辑判断，从而根据该逻辑判断结果确定无线芯片的无线发送状态，无需进行复杂的芯片研发，也无需进行信号的采样、还原和编码，从而避免了高难度的数据处理，减少了计算时延，且相对于改写CPU向无线芯片转发报文的方式，还可以避免降低无线网络的吞吐性能，并避免总线竞争，保证无线发送状态确定的可控性。

Description

确定无线发送状态的方法、装置和无线接入点

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种确定无线发送状态的方法、装置和无线接入点。

背景技术

在无线局域网应用中，由于受传播环境的影响，无线通信经常达不到理想的效果，为了解决这个问题，工程上常常采用智能天线技术来增强无线接入点(AP，Access Point)与客户端无线网卡(STA，Station)之间的信号强度，从而提高通信质量。

目前的AP技术方案中，通常采用中央处理器(CPU)与802.11无线芯片进行配合设计，无线的底层协商、传输由无线芯片来完成。上层获得的无线介质层信息通常滞后于底层的通信状态，甚至无法获得无线介质层信息。而如果采用智能天线进行发送传输，则必须知道无线芯片实时的通信状态，如当前的发送报文是否为重传报文，当前的发送报文是否是应答的确认(ACK，Acknowledge)报文，判断当前报文是否发送成功等等。

为了实现利用智能天线进行发送传输，现有的确定无线芯片实时的通信状态的方法主要有三种：

第一种、自研制无线芯片。

第二种、对专有无线底层信号重新采样，获知信息后再编码。

第三种、改写CPU向无线芯片转发报文的方式。

针对第一种方法，自研制无线芯片可以很好地支持智能天线的发送传输，但是无线芯片研制难度较大，并且成本较高，开发周期长，因此很少被采用。

针对第二种方法，对专有无线底层信号重新采样及编码，虽然无须研制完整的无线芯片，但本方法涉及到高速采样、还原，以及复杂的802.11底层编码，数据处理难度较大，并且由于需要在电路中间插入数据处理芯片，会带来较大的计算延时，甚至无法保证802.11协议对报文时延的要求。

针对第三种方法，一般是将CPU向无线芯片转发的报文由多队列、多报文的形式改变成单一报文的形式，CPU不断查询无线芯片状态，CPU在一个单一报文发送完毕后，再转发新的单一报文。针对本方法，虽然可以获知无线底层状态，但大大牺牲了整个无线网络的吞吐性能，并且CPU与无线芯片之间的总线也非常可能与其他进程发生竞争，使上述控制失效。

因此，亟需提供一种可以简单有效地确定无线芯片实时的通信状态的方法，减少计算时延以及避免降低无线网络的吞吐性能。

发明内容

本发明实施例提供一种确定无线发送状态的方法、装置和无线接入点，用于快速确定无线芯片实时的通信状态，减少计算时延以及避免降低无线网络的吞吐性能。

一种确定无线发送状态的方法，所述方法包括：

监测无线芯片提供的信道空闲Rx_clear信号与网卡发射Tx_frame信号；

根据监测到的所述Rx_clear信号与Tx_frame信号进行逻辑判断；

根据逻辑判断结果确定无线芯片的无线发送状态。

一种确定无线发送状态的装置，所述装置包括：

监测模块，用于监测无线芯片提供的信道空闲Rx_clear信号与网卡发射Tx_frame信号；

状态确定模块，用于根据监测模块监测到的所述Rx_clear信号与Tx_frame信号进行逻辑判断，根据逻辑判断结果确定无线芯片的无线发送状态。

一种无线接入点，包括所述确定无线发送状态的装置、中央处理器、无线芯片和智能天线。

根据本发明实施例提供的方案，可以根据无线芯片提供的Rx_clear信号与Tx_frame信号进行逻辑判断，从而根据该逻辑判断结果确定无线芯片的无线发送状态，无需进行复杂的芯片研发，也无需进行信号的采样、还原和编码，从而避免了高难度的数据处理，减少了计算时延，且相对于改写CPU向无线芯片转发报文的方式，还可以避免降低无线网络的吞吐性能，并避免总线竞争，保证无线发送状态确定的可控性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的确定无线发送状态的方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例一提供的确定无线发送状态的逻辑判断过程示意图；

图3为本发明实施例二提供的确定无线发送状态的装置的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的无线接入点的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的方案中，针对目前的AP架构，提出一种简单有效的获知底层发送状态的方法，从而可以使得无须进行复杂的芯片开发，无需进行复杂的数据处理，也无需降低无线网络的吞吐性能，即可采用智能天线发送技术，从而增强无线网络的通信能力。

下面结合说明书附图和各实施例对本发明方案进行说明。

实施例一、

本发明实施例一提供一种确定无线发送状态的方法，该方法的步骤如图1所示，包括：

步骤101、监测信号。

本实施例可以利用无线芯片，如802.11无线芯片内部提供的信道空闲Rx_clear信号与网卡发射Tx_frame信号，确定出底层无线状态。因此，在本步骤中，可以监测无线芯片提供的Rx_clear信号与Tx_frame信号，用于实现后续操作。

步骤102、进行逻辑判断。

仅根据所述Rx_clear信号与Tx_frame信号，无法直接得知无线芯片的无线发送状态，在本步骤中，可以根据监测到的所述Rx_clear信号与Tx_frame信号进行逻辑判断，从而用于确定无线芯片的无线发送状态。

具体的，可以将监测到的所述Rx_clear信号与Tx_frame信号输入逻辑判断单元，如复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、数字信号处理器(DSP，digital signal processor)或现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)，进行逻辑判断。

步骤103、确定无线发送状态。

在本步骤中，可以根据逻辑判断结果确定无线芯片的无线发送状态。如确定无线芯片发送的下一个报文是否为重传报文，当前发送的报文是否为ACK报文(其中，在本实施例中，将准许发送(CTS，Clear To send)报文也作为ACK报文的一种)。

步骤104、控制智能天线的下行传输。

在确定出无线芯片的无线发送状态之后，可以根据确定出的无线发送状态，对智能天线的下行传输进行控制。具体的，可以根据确定出的发送的下一个报文是否为重传报文，输出正确的天线配置，实现对智能天线的下行控制。

具体的，在本实施例中，可以设定无线芯片侦测到空间中存在同信道的功率传输时，将Rx_clear信号置位为低电平，反之将Rx_clear置位为高电平，无线芯片在发送报文时，将Tx_frame置位为高电平，反之将Tx_frame置位为低电平。确定无线发送状态的逻辑判断过程可以如图2所示，包括：

当Rx_clear处于上升沿时，触发第一计时器，如果在设定的第一时长内，有Tx_frame上升沿到来，则确定无线芯片此时的发送报文类型为ACK报文，否则确定无线芯片此时的发送报文类型为非ACK报文；以及

当TX_frame处于下降沿时，如果无线芯片此前发送的报文类型为非ACK报文，则触发第二计时器：

若在设定的第二时长内，没有Rx_clear下降沿到来，则在第二计时器计数结束后，确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文；

若在设定的第二时长内，有Rx_clear下降沿到来，则触发第三计时器，若在设定的第三时长内，有Rx_clear上升沿到来，则确定无线芯片下一个发送报文类型为非重传报文，否则，若在设定的第三时长内，没有Rx_clear上升沿到来，则确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文。

逻辑判断的原理为：如果无线芯片当前发送的报文为ACK报文，则距离前一个报文的接收的时间是非常短的，通过设定第一时长(所述第一时长可以为8～20微秒，较优的，可以设定为10微秒)，补偿了无线芯片的延迟。因此，当Rx_clear处于上升沿时，如果在设定的第一时长内，有Tx_frame上升沿到来，则可以确定无线芯片当前的发送报文类型为ACK报文，否则确定无线芯片当前的发送报文类型为非ACK报文。

如果无线芯片当前发送的报文不是ACK报文，则侦测该报文发送完毕后，是否在设定的第二时长内(所述第二时长可以为28～35微秒，较优的，可以设定第二时长为30微秒)接收到了对端发来的应答信号：如果没有，则确定下一个发送的报文为重传报文(如图2所示，可以用0标识重传报文)；如果接收到了应答信号，则进一步侦测其时长是否满足应答信号的长度(第三时长(可以用X微秒表示)，第三时长可以根据触发第三计时器的时刻，无线芯片前一个发送报文的类型确定，具体的，如图2所示，可以通过硬件报文发送队列给出第三时长)，如果侦测出的应答信号的时长不满足第三时长(如，应答信号的时长不等于第三时长)，则确定下一个发送的报文为重传报文，如果侦测出的应答信号的时长满足第三时长(如，应答信号的时长等于第三时长)，则确定下一个发送的报文为非重传报文(如图2所示，可以用1标识非重传报文)。

如图2所示，可以确定是否需要进行报文重传，在确定无线芯片下一个发送报文类型为非重传报文(标识为1)时，根据报文队列(该报文队列可以为无线接入点的中央处理器CPU输出的报文队列)，输出未发送的第一帧报文的天线配置(报文计数器加1，如图2所示，可以用count++表示)。在确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文(标识为0)时，在该时刻，根据报文队列，重新输出距离该时刻最近的已发送的一帧报文的天线配置(报文计数器不变，如图2所示，可以用count表示)，从而实现对智能天线的下行传输的控制。

根据本发明实施例一提供的方案，不仅可以确定无线芯片的无线发送状态，还可以进一步根据确定出的无线发送状态，对智能天线的下行传输进行控制。本发明实施例一提供的确定无线发送状态具体方案中(如图2所示)，由于仅涉及到较为简单的逻辑判断以及计数，因此可以用成本较低的CPLD芯片来实现。且将原本非常复杂的无线发送状态判断，通过简单的CPLD芯片实现，还可以简化智能天线的设计，进一步节约通信成本。

与本发明实施例一基于同一发明构思，提供以下的装置和无线接入点。

实施例二、

本发明实施例二提供一种确定无线发送状态的装置，该装置的结构如图3所示，包括：

监测模块11用于监测无线芯片提供的信道空闲Rx_clear信号与网卡发射Tx_frame信号；

状态确定模块12用于根据监测模块监测到的所述Rx_clear信号与Tx_frame信号进行逻辑判断，根据逻辑判断结果确定无线芯片的无线发送状态。

设定无线芯片侦测到空间中存在同信道的功率传输时，将Rx_clear信号置位为低电平，反之将Rx_clear置位为高电平，无线芯片在发送报文时，将Tx_frame置位为高电平，反之将Tx_frame置位为低电平；

状态确定模块12具体用于当Rx_clear处于上升沿时，触发第一计时器，如果在设定的第一时长内，有Tx_frame上升沿到来，则确定无线芯片此时的发送报文类型为确认ACK报文，否则确定无线芯片此时的发送报文类型为非ACK报文；以及

当TX_frame处于下降沿时，如果无线芯片此前发送的报文类型为非ACK报文，则触发第二计时器：

若在设定的第二时长内，没有Rx_clear下降沿到来，则在第二计时器计数结束后，确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文；

若在设定的第二时长内，有Rx_clear下降沿到来，则触发第三计时器，若在设定的第三时长内，有Rx_clear上升沿到来，则确定无线芯片下一个发送报文类型为非重传报文，否则，若在设定的第三时长内，没有Rx_clear上升沿到来，则确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文。

所述装置还包括控制模块13：

控制模块13用于确定无线芯片下一个发送报文类型为非重传报文时，根据报文队列，输出未发送的第一帧报文的天线配置，以及确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文时，在该时刻，根据报文队列，重新输出距离该时刻最近的已发送的一帧报文的天线配置。

实施例三、

本发明实施例二提供一种无线接入点，该无线接入点可以包括如实施例二所述的装置，具体的，实施例三提供的无线接入点的结构可以如图4所示，包括中央处理器21、无线芯片22、确定无线发送状态的装置23和智能天线24：

其中，中央处理器21(CPU)确定报文的发送队列，将发送队列信息交付给无线芯片22，并将发送队列信息通知确定无线发送状态的装置23。无线芯片22输出射频信号给智能天线24进行发射，并提供Rx_clear信号与Tx_frame信号给确定无线发送状态的装置23。确定无线发送状态的装置23通过监测到的Rx_clear信号与Tx_frame信号，判断无线发送状态，并进一步得到对智能天线24的控制方式，最终输出对智能天线24的控制信号，使智能天线24能够增强与用户的通信信号强度。

在本实施例中，还可以进一步对当前信道质量进行判断，具体的，确定无线发送状态的装置23可以根据Rx_clear的占空比，实时判断出当前信道繁忙与否(如，可以在Rx_clear占空比高于设定值时，确定当前信道繁忙)，根据Rx_clear与Tx_frame的比例判断当前信道是否存在大量干扰，并可以根据重传报文的数量确定对当前通信的影响等。根据上述信道质量的判断，可以通知CPU改变当前的报文数据速率，以及发射功率，从而通过采用优化的发送控制，提高数据发送速率，增加通信稳定性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种确定无线发送状态的方法，其特征在于，所述方法包括：

监测无线芯片提供的信道空闲Rx_clear信号与网卡发射Tx_frame信号；

根据监测到的所述Rx_clear信号与Tx_frame信号进行逻辑判断；

根据逻辑判断结果确定无线芯片的无线发送状态；

其中，根据监测到的所述Rx_clear信号与Tx_frame信号进行逻辑判断，根据逻辑判断结果确定无线芯片的无线发送状态，具体包括：

当Rx_clear处于上升沿时，触发第一计时器，如果在设定的第一时长内，有Tx_frame上升沿到来，则确定无线芯片此时的发送报文类型为确认ACK报文，否则确定无线芯片此时的发送报文类型为非ACK报文；以及

当TX_frame处于下降沿时，如果无线芯片此前发送的报文类型为非ACK报文，则触发第二计时器：

若在设定的第二时长内，没有Rx_clear下降沿到来，则在第二计时器计数结束后，确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文；

若在设定的第二时长内，有Rx_clear下降沿到来，则触发第三计时器，若在设定的第三时长内，有Rx_clear上升沿到来，则确定无线芯片下一个发送报文类型为非重传报文，否则，若在设定的第三时长内，没有Rx_clear上升沿到来，则确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文，

其中，设定无线芯片侦测到空间中存在同信道的功率传输时，将Rx_clear信号置位为低电平，反之将Rx_clear置位为高电平，无线芯片在发送报文时，将Tx_frame置位为高电平，反之将Tx_frame置位为低电平。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据监测到的所述Rx_clear信号与Tx_frame信号进行逻辑判断，具体包括：

利用复杂可编程逻辑器件CPLD、数字信号处理器DSP或现场可编程门阵列FPGA进行逻辑判断。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时长设定为8～20微秒，所述第二时长设定为28～35微秒，所述第三时长根据触发第三计时器的时刻，无线芯片前一个发送报文的类型确定。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据逻辑判断结果确定无线芯片的无线发送状态之后，所述方法还包括：

确定无线芯片下一个发送报文类型为非重传报文时，根据报文队列，输出未发送的第一帧报文的天线配置；

确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文时，在该时刻，根据报文队列，重新输出距离该时刻最近的已发送的一帧报文的天线配置，其中，若通过在设定的第二时长内，没有Rx_clear下降沿到来，确定出无线芯片下一个发送报文类型为重传报文，则该时刻为第二计时器计数结束时刻；若通过在设定的第三时长内，没有Rx_clear上升沿到来，确定出无线芯片下一个发送报文类型为重传报文，则该时刻为第三计时器计数结束时刻。

5.一种确定无线发送状态的装置，其特征在于，所述装置包括：

监测模块，用于监测无线芯片提供的信道空闲Rx_clear信号与网卡发射Tx_frame信号；

状态确定模块，用于当Rx_clear处于上升沿时，触发第一计时器，如果在设定的第一时长内，有Tx_frame上升沿到来，则确定无线芯片此时的发送报文类型为确认ACK报文，否则确定无线芯片此时的发送报文类型为非ACK报文；以及

当TX_frame处于下降沿时，如果无线芯片此前发送的报文类型为非ACK报文，则触发第二计时器：

若在设定的第二时长内，没有Rx_clear下降沿到来，则在第二计时器计数结束后，确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文；

若在设定的第二时长内，有Rx_clear下降沿到来，则触发第三计时器，若在设定的第三时长内，有Rx_clear上升沿到来，则确定无线芯片下一个发送报文类型为非重传报文，否则，若在设定的第三时长内，没有Rx_clear上升沿到来，则确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制模块，用于确定无线芯片下一个发送报文类型为非重传报文时，根据报文队列，输出未发送的第一帧报文的天线配置，以及确定无线芯片下一个发送报文类型为重传报文时，在该时刻，根据报文队列，重新输出距离该时刻最近的已发送的一帧报文的天线配置，其中，若通过在设定的第二时长内，没有Rx_clear下降沿到来，确定出无线芯片下一个发送报文类型为重传报文，则该时刻为第二计时器计数结束时刻；若通过在设定的第三时长内，没有Rx_clear上升沿到来，确定出无线芯片下一个发送报文类型为重传报文，则该时刻为第三计时器计数结束时刻。

7.一种无线接入点，其特征在于，该无线接入点包括如权利要求5～6任一所述的装置、中央处理器、无线芯片和智能天线。