DE202006014053U1 - Zugangspunkt und Station mit hohem Durchsatz - Google Patents
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Abstract
Station
(STA) mit hohem Durchsatz (HT), die aufweist:
einen Sender zum Senden geschützter HT-Übertragungen;
einen Empfänger zum Decodieren von Alt-PHY-Präambeln, die von anderen HT-STAs empfangen werden; und
einen elektrisch mit dem Sender und dem Empfänger verbundenen Prozessor, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um mindestens eine HT-Paketdateneinheit (PPDU) der physikalischen Schicht (PHY) zu erzeugen, wobei die PPDU eine HT-Präambel und eine HT-PHY-Nutzlast enthält, wobei die HT-Präambel zu der HT-PHY-Nutzlast gehörende Informationen enthält.
einen Sender zum Senden geschützter HT-Übertragungen;
einen Empfänger zum Decodieren von Alt-PHY-Präambeln, die von anderen HT-STAs empfangen werden; und
einen elektrisch mit dem Sender und dem Empfänger verbundenen Prozessor, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um mindestens eine HT-Paketdateneinheit (PPDU) der physikalischen Schicht (PHY) zu erzeugen, wobei die PPDU eine HT-Präambel und eine HT-PHY-Nutzlast enthält, wobei die HT-Präambel zu der HT-PHY-Nutzlast gehörende Informationen enthält.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft drahtlose Kommunikationssysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung den Schutz von Übertragungen mit hohem Durchsatz (HT) bei Vorhandensein von anderen inkompatiblen HT-Übertragungen und Alt-Übertragungen.
- HT-Übertragungen benötigen einen Schutz vor Altstationen (STAs), da Alt-STAs, die Konkurrenz verwenden, nicht in der Lage sind, HT-Paketdateneinheiten (PPDUs) der physikalischen Schicht (PHY) zu entschlüsseln, und die Alt-STAs somit das Medium nicht als belegt interpretieren können. Ebenso erfordern HT-Übertragungen von einer gegebenen HT-STA in dem Fall, in dem die HT-STAs inkompatibel sind, einen Schutz von anderen HT-STAs.
- Wie in
1 gezeigt, weist jede Alt-PPDU100 eine(n) Alt-PHY-Präambel/Anfangsblöck105 auf, der/dem eine Alt-PHY-Nutzlast110 folgt, die typischerweise eine Medienzugriffssteuerungs- (MAC-) Paketdateneinheit (PDU) ist. Als ein Beispiel zeigen die2A und2B , daß eine HT-Vorrichtung (d.h. Typ A) und eine andere HT-Vorrichtung (d.h. Typ B) verschiedene PHY-Präambeln115 ,120 haben. Die Vorrichtung vom Typ A hat sowohl eine Alt-Präambel105 wie auch eine neue Präambel115 für die MIMO-Fähigkeit als Teil eines PHY-Anfangsblocks, während die Vorrichtung vom Typ B nur eine neue PHY-Präambel120 hat. Die Vorrichtung vom Typ B kann jedoch die Alt-Präambel105 decodieren. Die HT-PHY-Präambeln115 ,120 der beiden Vorrichtungen vom Typ A und Typ B sind verschieden. In diesem Fall sind die zwei Vorrichtungen nicht in der Lage, miteinander zu kommunizieren. Auch ist die Vorrichtung vom Typ A bei Nichtvorhandensein irgendwelcher Altvorrichtungen unrationell. Zwei betrachtete Szenarien (1 und 2) werden weiter unten beschrieben. - Das Szenario 1 verwendet mindestens drei verschiedene Arten von Vorrichtungen, die mit verschiedenen/inkompatiblen PHY-Schichten arbeiten: 1) Altvorrichtungen, die Pakete, wie in
1 gezeigt, nur mit einer Alt-Präambel105 senden; 2) HT-Vorrichtungen vom Typ A, die PPDUs mit HT-Präambeln115 vom Typ A senden, wie in2A gezeigt; und 3) HT-Vorrichtungen vom Typ B, die PPDUs mit HT-Präambeln120 vom Typ B senden, wie in2B gezeigt. - Das Szenario 2 verwendet auch mindestens drei Arten von Vorrichtungen: 1) Altvorrichtungen, die Pakete, wie in
1 gezeigt, nur mit einer Alt-Präambel105 senden; 2) HT-Vorrichtungen, die Pakete in einem gemischten Modus senden (z.B. eine PHY-Präambel, die eine Alt-Präambel und eine HT-Präambel aufweist), wie in2C gezeigt; und 3) HT-Vorrichtungen, die Pakete nur mit HT-PHY-Präambeln (d.h. einer Greenfield- (GF: Neuaufbau auf der grünen Wiese) PHY-Präambel120 und einer HT-Präambel115 ) senden, wie in2D gezeigt. - Auf diese Weise können verschiedene Arten von HT-Vorrichtungen unter Verwendung wechselseitig inkompatibler PHY-Schichten arbeiten. Zum Beispiel kann der Empfänger einer HT-STA eines ersten Typs nicht fähig sein, Pakete zu decodieren, die von einer HT-STA eines zweiten Typs gesendet werden, und umgekehrt.
- Die vorliegende Erfindung schlägt Verbesserungen vor, die Lösungen für die Zusammenarbeit von HT- und Alteinrichtungen für verschiedene Modelle bereitstellen, die in einem drahtlosen Kommunikationssystem mit mehreren STAs implementiert werden, wie etwa die Modelle, die in IEEE 802.11n verwendet werden, oder ähnliche. Die Lösungen für die Zusammenarbeit umfassen MAC- und PHY-Schichtschutzmechanismen, die Präambelsignalisierung und Beacon-Signalisierung. In einer Ausführungsform wird ein erster Typ einer HT-STA durch einen zweiten Typ einer HT-STA identifiziert, wobei Bits in der Präambel eines Pakets verwendet werden, um anzuzeigen, welcher PHY-Typ in dem restlichen Teil des Pakets verwendet wird.
- In einer anderen Ausführungsform sendet eine HT-STA vom zweiten Typ eine Sendebereitschaft (RTS)/Sendeerlaubnis (CTS) oder ein CTS-to-Self, um das Medium bei Vorhandensein einer HT-STA vom ersten Typ zu reservieren. In noch einer anderen Ausführungsform wird der Alt-Präambelschutz von verschiedenen Typen von HT-STAs verwendet, um ihre Übertragungen zu schützen. In noch einer anderen Ausführungsform zeigt ein Zugangspunkt den Betrieb oder die Unterstützung in einem System für eine Alt-Präambel unter Verwendung eines Beacon oder einer Verbindungsnachricht an.
- Ein detaillierteres Verständnis kann aus der folgenden Beschreibung erhalten werden, die beispielhaft gegeben wird und die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist, wobei:
-
1 eine herkömmliche Alt-PPDU darstellt, die eine Alt-Präambel und eine Alt-PHY-Nutzlast umfaßt; -
2A und2B ein erstes herkömmliches Szenario (Szenario 1) darstellen, in dem HT-Vorrichtungen vom Typ A und Typ B mit verschiedenen und inkompatiblen physikalischen Schichten arbeiten; -
2C und2D ein zweites herkömmliches Szenario (Szenario 2) darstellen, in dem HT-Vorrichtungen Pakete in einem gemischten Modus und/oder Pakete nur mit HT-PHY-Präambeln senden; -
3A und3B PPDU-Strukturen darstellen, die eine HT-Präambel mit Bits verwenden, die den HT-Typ einer PHY-Nutzlast gemäß der vorliegenden Erfindung anzeigen; -
4 ein Blockdiagramm einer STA ist, die derart konfiguriert ist, daß sie geschützte HT-Übertragungen, die eine Alt-Präambel verwenden, gemäß der vorliegenden Erfindung empfängt, entschlüsselt und sendet; -
5 ein Blockdiagramm eines AP ist, der derart konfiguriert ist, daß er einen Beacon oder eine Verbindungsnachricht sendet, die ein Fähigkeitsinformationselement (IE) gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten; -
6 die Felder des Fähigkeits-IE zeigt, das in dem von dem AP von5 gesendeten Beacon oder der Verbindungsnachricht enthalten ist; und -
7 ein drahtloses Kommunikationssystem zeigt, das den AP von5 und mehrere HT-STAs ähnlich der HT-STA von4 enthält. - Wenn hier im weiteren darauf Bezug genommen wird, umfaßt der Begriff "STA" eine drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU), ein Benutzergerät (UE), eine Mobilstation, eine feste oder mobile Teilnehmereinheit, einen Funkrufempfänger oder jede andere Art von Vorrichtung, die fähig ist, in einer drahtlosen Umgebung zu arbeiten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn hier im weiteren darauf Bezug genommen wird, umfaßt der Begriff "Zugangspunkt (AP)" eine Basisstation, einen Node B, eine Standortsteuerung oder jede andere Art von Schnittstellenvorrichtung in einer drahtlosen Umgebung, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Die Merkmale der vorliegenden Erfindung können in eine integrierte Schaltung (IC) eingebaut werden oder in einer Schaltung aufgebaut werden, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen Bestandteilen aufweist.
- Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Interoperabilität von HT-Vorrichtungen, die unter Verwendung von verschiedenen/inkompatiblen PHY-Schichten, wie etwa den vorher unter Bezug auf das Szenario 1 und/oder das Szenario 2 beschriebenen, wie in
1 und2 gezeigt, arbeiten. Die Schutzverfahren der MAC- und PHY-Ebene werden verwendet, um die Interoperabilitätsprobleme zu lösen, die durch inkompatible PHY-Nutzlasten eingeschleppt werden. Außerdem wird die Signalisierung in der HT-Präambel implementiert, um die Interoperabilität zu erleichtern. Schließlich wird die Beacon-Signalisierung verwendet, um zur Unterstützung der Interoperabilitätsmerkmale beizutragen. - In einer durch die
3A und3B dargestellten Ausführungsform wird eine Präambelstruktur einer PPDU (d.h. eines Pakets) für beide HT-STAs des Typs A und des Typs B verwendet, wobei die HT-Präambeln Bits enthalten, die anzeigen, welcher PHY-Nutzlasttyp in dem restlichen Teil des Pakets verwendet wird. Jede der HT-STAs ist fähig, die Alt-Präambel105 zu decodieren, wobei sie einen Empfänger verwendet, der konfiguriert ist, um die PHY-Präambel, die mit einer Grundrate/Modulation gesendet wird, zu decodieren. Die HT-PHY-Präambel stellt Informationen über das Modulations- und Codierungsmodell (MCS) oder die PHY-Nutzlast, die für den restlichen Teil des Pakets verwendet wird, bereit. Es kann jedoch nicht möglich sein, den restlichen Teil des Pakets zu decodieren, da die PHY-Schicht-Übertragung inkompatibel ist (z.B. Raum-Zeit-Blockcode-Übertragungen (STBC-Übertragungen) sind nicht mit Nicht-STBC-PHY-Übertragungen kompatibel). Die erste HT-STA hat kein Problem mit der Decodierung beider PHY-Präambeln. Die zweite HT-STA ist jedoch fähig, die Alt-Präambel und das Bit, das den für den restlichen Teil des Pakets verwendeten PHY-Nutzlasttyp (d.h. die Nutzlast) anzeigt, zu decodieren. - Die zweite HT-STA ist fähig, den Rest des Pakets zu decodieren. Selbst wenn der Rest des Pakets nicht decodiert wird, extrahiert die zweite HT-STA jedoch ausreichend Informationen aus der Alt-PHY-Präambel, um ihren NAV-Zeitschalter für den Rest der Übertragung zu setzen. Auch ist die erste HT-STA in dieser Ausführungsform fähig, die zweite HT-STA-Präambel basierend auf gewissen Bits in der PHY-Präambel zu identifizieren und den Rest des Pakets zu decodieren.
- In einem Schutzmechanismus auf der MAC-Ebene wird die Signalisierung auf der MAC-Schicht verwendet, um einen Netzzuweisungsvektor (NAV) festzulegen, der ein Leitungsüberwachungsverfahren auf der MAC-Ebene ist. Die MAC-Signalisierung könnte unter Verwendung von RTS/CTS- oder CTS-to-Self-Mechanismen vor der Übertragung, um den NAV in dem System festzulegen, oder durch einfaches richtiges Festlegen eines Dauerfelds in dem MAC-Anfangsblock eines gesendeten Pakets implementiert werden.
- In einem Schutzmechanismus der PHY-Ebene werden die Konvergenzverfahrensgeschwindigkeit der Alt-PHY-Schicht (PLCP-Geschwindigkeit) und die Längenfelder in einem Alt-Signalfeld derart festgelegt, daß sie eine gewünschte Dauer für den Schutz anzeigen. Das Alt-Signalfeld geht dem HT-Teil der PPDU voran. Das Alt-Signalfeld wird unter Verwendung eines Rundstrahlantennenmusters und eines Alt-MCS gesendet, so daß es von allen STAs empfangen werden kann. Dieses Schutzverfahren wird als Schutz der Alt-Signal- (L-SIG) Feld-Sendegelegenheit (TXOP) bezeichnet.
- In einer zweiten Ausführungsform (die für das Szenario 1 und das Szenario 2 gilt) sendet die zweite HT-STA (HT-Vorrichtung vom Typ B) RTS/CTS oder CTS-to-Self, um das Medium bei Vorhandensein der ersten HT-STA (HT-Vorrichtung vom Typ A) zu reservieren.
- [SG2] In einer anderen Ausführungsform (die für beide Szenarien 1 & 2 gilt) unterstützt ein AP eines bevorzugten Netzwerks eine Alt-Präambel, die HT-STA-Präambeln und eine MAC-Paketübertragung mit HT-Schutzmechanismen gemäß den weiter oben vorgeschlagenen Verfahren. Wenn der AP die HT-STAs alternativ nicht unterstützt, zeigt er diese Information in einem Beacon oder in einer Verbindungsnachricht an. Folglich arbeiten die HT-STAs in dem Alt-Modus unter Verwendung einer Alt-Präambel.
- [SG3] Das Alt-Signalfeld (PLCP-Geschwindigkeits- und Längenfelder) können verwendet werden, um die ganze Schutzzeitdauer anzuzeigen, und können nach Bedarf aperiodisch gesendet werden. Die Alt-Präambel kann mit oder ohne ein ihr tatsächlich folgendes MAC-Paket gesendet werden. Dies erfordert nicht die Sendung des Alt-Signalfelds mit jedem Paket in der geschützten Zeitspanne. Dies vermeidet auch den Overhead durch die Übertragung von Alt-Paketen (MAC-Ebene) für den Schutz von HT-Übertragungen. Außerdem sendet die erste HT-STA (HT-STA vom Typ A des Szenarios 1) die PHY-Präambel bei nicht vorhandener Alt-Station nicht. Die auf dem Beacon gesendeten Informationen können von der ersten HT-STA des Typs A wie in dem Szenario 1 verwendet werden, um herauszufinden, ob es Alt-STAs in dem Netzwerk gibt.
-
4 ist ein Blockdiagramm einer HT-STA400 , die derart konfiguriert ist, daß sie HT-Übertragungen unter Verwendung einer Alt-Präambel gemäß der vorliegenden Erfindung empfängt, entschlüsselt und sendet. Die HT-STA400 umfaßt einen Prozessor405 , einen Sender410 , einen Empfänger415 und eine elektrisch mit dem Sender410 und dem Empfänger415 verbundene Antenne420 . Der Prozessor405 ist derart konfiguriert, daß er geschützte HT-Übertragungen gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt und entschlüsselt, wobei den HT-Übertragungen mit einer Präambel mit Bits, welche den PHY-Nutzlasttyp anzeigen, eine Alt-Präambel vorangeht. -
5 ist ein Blockdiagramm eines AP500 , der derart konfiguriert ist, daß er HT-Übertragungen unter Verwendung einer Alt-Präambel gemäß der vorliegenden Erfindung schützt. Der AP500 umfaßt einen Prozessor505 , einen Sender510 , einen Empfänger515 und eine elektrisch mit dem Sender510 und dem Empfänger515 verbundene Antenne520 . Der Prozessor505 ist derart konfiguriert, daß er einen Beacon oder eine Verbindungsnachricht für die Sendung durch den Sender510 über die Antenne520 erzeugt. Der Beacon oder die Verbindungsnachricht können enthalten: Informationen, die den Betrieb oder die Unterstützung einer Alt-Präambel anzeigen, HT-STA-Präambeln und eine MAC-Paketübertragung mit HT-Schutzmechanismen gemäß den weiter oben vorgeschlagenen Verfahren. -
6 zeigt die Felder eines Fähigkeitsinformationselements (IE), das in dem von dem AP500 gesendeten Beacon oder der Verbindungsnachricht enthalten ist, welche die Unterstützung der HT-Schutzmechanismen anzeigen. Die Reihenfolge der Felder ist nicht erheblich und kann für eine gegebene Implementierung frei festgelegt werden. Die Felder können in ein neues Fähigkeits-IE aufgenommen werden oder zu vorhandenen Fähigkeits-IEs hinzugefügt werden. -
7 zeigt ein drahtloses Kommunikationssystem700 , das den AP500 von5 und mehrere HT-STAs4001 –400N ähnlich der HT-STA400 (PHY-Typ B) von4 enthält. Wenn der HT-PHY-Typ B-Schutz mit einem RTS/CTS oder CTS-to-Send-Teilfeld die Unterstützung dieses Mechanismus in von dem AP500 gesendeten Beacons anzeigt, kann eine der HT-STAs400 eine TXOP (Sendegelegenheit) beginnen, indem sie eine RTS-Nachricht an den AP500 sendet. Der AP500 antwortet dann auf die RTS-Nachricht durch Senden einer CTS-Nachricht. Die HT-STA400 und der AP500 können auch eine CTS-to-Self-Nachricht zum Schutz von HT-Übertragungen des PHY-Typs B verwenden. - In der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Schutz von Stationen (STAs) mit hohem Durchsatz (HT) offenbart. In einer Ausführungsform wird eine Alt-Präambel der physikalischen Schicht (PHY), die von einer STA gesendet wird, von einer anderen STA, die keine Alt-Präambel verwendet, decodiert. In einer anderen Ausführungsform wird eine STA von einer anderen STA unter Verwendung von Bits in der Präambel eines Pakets um anzuzeigen, welcher PHY-Typ in dem restlichen Teil des Pakets verwendet wird, identifiziert. In noch einer anderen Ausführungsform sendet eine STA Sendebereitschafts- (RTS)/Sendeerlaubnis- (CTS) oder CTS-to-Self-Nachrichten, um bei Vorhandensein einer anderen STA von einem anderen Typ als der einen STA ein Medium zu reservieren. In noch einer anderen Ausführungsform sendet ein Zugangspunkt (AP) einen Beacon oder eine Verbindungsnachricht, die enthalten: ein Fähigkeitsinformationsfeld (IE), das den Betrieb oder die Unterstützung einer Alt-Präambel anzeigt, HT-STA-Präambeln und eine Medienzugriffssteuerungs- (MAC-) Paketübertragung mit HT-Schutzmechanismen.
- Obwohl die Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung in den bevorzugten Ausführungsformen in bestimmten Kombinationen beschrieben werden, kann jedes Merkmal oder Element allein (ohne die anderen Merkmale und Elemente der bevorzugten Ausführungsformen) oder in verschiedenen Kombinationen mit oder ohne andere Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Claims (7)
- Station (STA) mit hohem Durchsatz (HT), die aufweist: einen Sender zum Senden geschützter HT-Übertragungen; einen Empfänger zum Decodieren von Alt-PHY-Präambeln, die von anderen HT-STAs empfangen werden; und einen elektrisch mit dem Sender und dem Empfänger verbundenen Prozessor, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um mindestens eine HT-Paketdateneinheit (PPDU) der physikalischen Schicht (PHY) zu erzeugen, wobei die PPDU eine HT-Präambel und eine HT-PHY-Nutzlast enthält, wobei die HT-Präambel zu der HT-PHY-Nutzlast gehörende Informationen enthält.
- HT-STA nach Anspruch 1, wobei ein Netzzuweisungsvektor-Zeitschalter (NAV-Zeitschalter) für die Übertragung basierend auf in der Alt-PHY-Präambel enthaltenen Informationen gesetzt wird.
- HT-STA nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Netzzuweisungsvektor-Zeitschalter (NAV-Zeitschalter) für die Übertragung basierend auf mindestens einem in der HT-Präambel enthaltenen Bit gesetzt wird.
- HT-STA nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Empfänger sowohl PPDUs im gemischten Modus als auch Nicht-HT-PPDUs decodiert.
- HT-STA nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Empfänger sowohl PPDUs im Greenfield-Modus, PPDUs im gemischten Modus als auch Nicht-HT-PPDUs decodiert.
- Zugangspunkt (AP), der aufweist: einen Prozessor, der konfiguriert ist, um eine Verbindungsnachricht zu erzeugen, wobei die Verbindungsnachricht enthält: ein Fähigkeitsinformationselement (IE) mit mehreren Feldern, die den Betrieb oder die Unterstützung einer Alt-Präambel anzeigen, Präambeln von Stationen (STAs) mit hohem Durchsatz (HT) und eine Medienzugriffssteuerungs- (MAC-) Paketübertragung mit HT-Schutzmechanismen; eine Antenne; und einen elektrisch mit dem Prozessor und der Antenne verbundenen Sender zum Senden der Verbindungsnachricht.
- Zugangspunkt (AP), der aufweist: einen Prozessor, der konfiguriert ist, um einen Beacon zu erzeugen, wobei der Beacon enthält: ein Fähigkeitsinformationselement (IE) mit mehreren Feldern, die den Betrieb oder die Unterstützung einer Alt-Präambel anzeigen, Präambeln von Stationen (STAs) mit hohem Durchsatz (HT) und eine Medienzugriffssteuerungs- (MAC-) Paketübertragung mit HT-Schutzmechanismen; eine Antenne; und einen elektrisch mit dem Prozessor und der Antenne verbundenen Sender zum Senden der Verbindungsnachricht.
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