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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. ERFINDUNGSGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Telekommunikation und
insbesondere Funkkommunikation.
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2. STAND DER TECHNIK
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Von
Dienstanbietern werden fortlaufend verschiedene Wege zum Erzeugen
von mehr Einkommen bei gleichzeitigem Erfüllen von Kundenwünschen in
unterschiedlichen Netzumgebungen einschließlich von Intranet-, Extranet-,
und E-Commerce-Anwendungen erforscht. Beispielsweise tauschen Telekommunikationsdienstanbieter
gebührenpflichtigen
drahtlosen und drahtgebundenen Verkehr zwischen Mobilbenutzern und
Kommunikationsknoten wie beispielsweise Zugriffspunkten (AP – Access Points) über ein
Netz zur Bereitstellung verschiedener Dienste für private und Geschäftskunden
aus. Ein Zugriffspunkt kann ein Sender/Empfänger sein, der Vorrichtungen
an einem drahtlosen Ortsnetz (WLAN – Wireless Local Area Network)
mit der drahtgebundenen Infrastruktur verbindet. Während ein
Zugriffspunkt von Diensteanbietern zur Sicherstellung durchgehender
Dienstgüte
und Bandbreitengarantien über unterschiedliche
Netzumgebungen benutzt werden kann, kann ein Telekommunikationsdienstanbieter diesen
Kunden IP-Telefonie
(Internet Protocol) und sonstige durch das Netz erweiterte Kommunikationsdienste
anbieten. Dabei können
diese Dienstanbieter optische und drahtlose Netze, Internet-Infrastruktur, Kommunikationssoftware
zum Ermöglichen
beispielsweise von webbasierenden Firmenlösungen, die private und öffentliche
Netze verknüpfen,
einsetzen.
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Ein
wohlbekannter Standard, d.h. die IEEE-Spezifikation 802.11 (Institute
of Electrical and Electronics Engineers) beschreibt die Funktionsweise
von Mobilstationen (MS) und Zugriffspunkten in einem drahtlosen
Ortsnetz (WLAN – Wireless
Local Area Network). Für
ein Schicht-Kommunikationsnetzprotokoll identifiziert diese Spezifikation
sowohl die physikalische Schicht (PHY), die die Beschaffenheit der übertragenen
Signale beschreibt, wie auch die MAC-Schicht (Medium Access Control – Medium-Zugriffssteuerung),
die ein vollständiges
Verwaltungsprotokoll zur Wechselwirkung zwischen Mobilstationen
und Zugriffspunkten definiert. Eine ausführlichere Besprechung des Standards
IEEE 802.11 ist aus 1999 als IEEE-Standard 802.11 veröffentlichten „Wireless
LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications" (WLAN-MAC- und PHY-Spezifikationen)
ersichtlich.
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Insbesondere
bestehen mindestens drei Versionen des Standards IEEE 802.11, die
sich alle die gleiche MAC 802.11b-Schicht teilen, die auf dem 2,4-GHz-Frequenzband wirkt
und eine auf CDMA basierende (Code Division Multiple Access – Vielfachzugriff
im Codemultiplex) PHY-Schicht aufweist und eine Spitzendatenrate
von 11 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) bietet. Die Versionen 802.11a
und 802.11g wirken im 5,2- bzw. 2,4-GHz-Band und teilen sich beide eine
auf OFDM basierende (Orthogonal Frequency Division Multiplex – orthogonaler
Frequenzmultiplex) PHY-Schicht mit einer Spitzendatenrate von 54 Mbit/s.
Die Spezifikation IEEE 802.11 erlaubt Interoperabilität zwischen
Funkkommunikationsgeräten von
mehreren Herstellern und wird kommerziell als „Wi-Fi" vermarktet.
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Über die
letzten paar Jahrzehnte ist SDMA (Space Division Multiple Access – Vielfachzugriff
im Raummultiplex) weitläufig
als ein Werkzeug untersucht worden, das die räumliche Dimension zum gleichzeitigen Übertragen
zu oder Empfangen von mehreren Funkgeräten auf der gleichen Trägerfrequenz
benutzt. Eine ausführlichere
Besprechung der Verwendung der Raumdimension zum Ermöglichen von
Unterscheidung zwischen mehreren Funkgeräten ist aus A.T. Alastalo,
M. Kahola, „Smart-Antenna Operation
for Indoor Wireless Local-Area Networks Using OFDM" (Betrieb intelligenter
Antennen für
Innenraum-Ortsnetze mit OFDM), IEEE Transactions an Wireless Communications,
Band 2, Nr. 2, Seiten 392-399, März
2003 und P. Vandenameele, L. Van Der Perre, M.G.E. Engels, B. Gyselinckx,
H.J. De Man, „A
Combined OFDM/SDMA Approach" (Ein kombinierter
OFDM/SDMA-Ansatz), IEEE Journal an Select Areas of Communications,
Band 18, Nr. 11, Seiten 2312-2321, November 2000, ersichtlich.
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Die
Anwendung von SDMA auf drahtlose Mobilkommunikationssysteme, besonders
auf Zellularsysteme wie beispielsweise GSM (Global System of Mobile
Communications), CDMA2000 und UMTS (Universal Mobile Telecommunication
Systems) ist nicht immer erfolgreich gewesen. Während sich einfache Implementierungen
in der Form einer festen Sektorisierung als wirksam herausgestellt
haben, ist die Implementierung von ausgeklügelteren Verfahren wie beispielsweise
dynamische Strahlbildung aufgrund ernsthafter Unverträglichkeiten
zwischen den mehreren Zugriffsprotokollen in den obenerwähnten Zellularsystemen
schwierig gewesen. Die Anwendung ausgeklügelter Verfahren zum Steigern
der Mobilstationen auf einer Abwärtsstrecke
zur Verfügung stehenden
Datenraten, die den beiden Standardspezifikationen IEEE 802.11a/g
entsprechen können,
ist in der Literatur aus vielen Gründen unzureichend berücksichtigt
worden.
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Ein
Grund für
einen Mangel einer Abwärtsstrecke
mit hohem Durchsatz besteht darin, daß in den meisten drahtlosen
LAN die Funkbedingungen an einem Sender und einem Empfänger unterschiedlich
sind. Nach der Darstellung zeigt 3 eine stilisierte
Darstellung eines mindestens teilweise durch den Standard IEEE 802.11
definierten Übertragungsprotokolls
zwischen einem Sender und einem Empfänger, wo der Sender nach Hören und
Zurückstellung
eine MAC-Protokolldateneinheit (MPDU) überträgt und der Empfänger wiederum
nach erfolgreichem Empfang der MPDU einen ACK-Rahmen (Acknowledgement – Bestätigung) überträgt. Der
Sender weiß auf
keine Weise, ob die übertragenen
Daten richtig am Empfänger
empfangen wurden. Dahingehend wird in den Spezifikationen IEEE 802.11
angegeben, daß bei
erfolgreichem Empfang eines Datenbursts (d.h. einer MPDU) der Empfänger als
Bestätigung
einen Bestätigungsrahmen
(ACK) zum Sender senden sollte. Sollte der Sender keinen ACK-Rahmen
empfangen, wird er eine verlorengegangene MPDU annehmen und Wiederholung
versuchen. Der Zeitabstand zwischen den letzten Symbolen der MPDU
und dem ersten Symbol des ACK-Rahmens wird als SIFS-Intervall (Short
Inter-Frame Space) bezeichnet und ist in IEEE 802.11-Netzen auf
16 μs festgelegt.
Während
die Dauer einer MPDU willkürlich
ist, beträgt
die Dauer eines ACK-Rahmens zwischen 24 und 44 μs in Abhängigkeit von der Modulation
und den Codierungs-PHY-Parametern.
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Insbesondere
basiert das MAC-Protokoll des Standards IEEE 802.11 auf CSMA/CA
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance – Vielfachzugriff
mit Trägererkennung
und Kollisionsvermeidung). Im wesentlichen beschreibt dieses MAC-Protokoll
einen Zugriffsmechanismus „Anhören vor
Sprechen", wobei
ein IEEE 802.11-Funkgerät
(Mobilstation oder Zugriffspunkt) das Kommunikationsmedium abhört, ehe
es eine Übertragung
beginnt. Wenn das Kommunikationsmedium bereits eine Übertragung führt (d.h.
der gemessene Hintergrundsignalpegel über einem angegebenen Schwellwert
liegt) beginnt das Funkgerät
nicht seine Übertragung.
In derartigen Umständen
tritt das Funkgerät
in einen Zurückstellungsmodus
ein, wo es eine Zeit lang warten muß, über die das Medium ruhig ist,
ehe es die Übertragung
versucht. Diese Periode ist die Summe eines DIFS-Intervalls (Deterministic
Inter-Frame Space) (34 μs
bei 802.11a und g) und eines stochastischen Rückstellungsintervalls (eine
Wiederholungsverzögerung)
mit gleichförmig über einen
Bereich verteilten diskreten Werten. Der Wert dieses Bereichs verdoppelt
sich mit jeder unbestätigten Übertragung
bis eine Höchstgrenze
erreicht ist. Sobald eine Übertragung
erfolgreich empfangen und bestätigt
wird, wird der Bereich für
die nächste Übertragung
auf seinen Mindestwert verringert.
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Bereitstellung
erhöhter
Abwärtsdurchsätze für bisherige
Mobilstationen nach IEEE 802.11 ist ein bedeutendes Unterscheidungsmerkmal
und Vermarktungswerkzeug. Mehrfache Bestätigungsbursts (ACK-Bursts)
von unterschiedlichen Mobilstationen können jedoch bei ihrer Ankunft
an einem Zugriffspunkt ein Empfangsproblem verursachen. Auf gleiche
Weise können
genaue Kanalschätzungen
eine starke Auswirkung auf die erfolgreiche Steigerung der Abwärtsstrecken-Durchsätze haben.
Ohne Erfordernis einer Abänderung
der bisherigen IEEE 802.11-konformen Mobilstationen ist daher eine
wesentliche Steigerung der Datenraten unter Verwendung einer einzelnen
Trägerfrequenz
auf einer Abwärtsstrecke
von einem Zugriffspunkt zu den Mobilstationen in einem WLAN nicht
leicht ersichtlich.
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Die
europäische Patentanmeldung Nr. 1
263 168 offenbart ein Funkkommunikationsgerät mit Sendermoduln
(12-1 bis 12-3) und Empfängermoduln (11-1
bis 11-3) zum Ausführen
von Sendung/Empfang über
eine Mehrzahl von durch eine adaptive Gruppenantenne (2) gebildeten
Antennenstrahlen zwischen Stationen. Das Gerät ist mit einem Endzeiterkennungsteil
versehen, und es wird vom Erkennungsteil (21) auf Grundlage von
Empfangssignalen an den Empfängermoduln
(11-1 bis 11-3) eine maximale Empfangsendzeit erkannt. Von einem
Benachrichtigungsteil (22) wird ein Empfangsendsignal erzeugt, wenn
von einem Zähler
(23) gezählte
Istzeit zur maximalen Empfangsendzeit erreicht wird. Der Übertragungsfreigabeteil
(19) veranlaßt
die Übertragung
von Daten als Reaktion auf das Empfangsendsignal durch die Sendermoduln
(12-1 bis 12-3).
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Die
US-Patentanmeldung Veröffentlichung-Nr.
2003/0231700 offenbart zwei oder mehr Antennenelemente,
die in der senkrechten Richtung angeordnet sind, um senkrechte Raumanpassungsfähigkeit
für ein
drahtloses diskretes Mehrton-Spreizspektrumkommunikationssystem
zu ergeben. Das System beruht auf einer Kombination von DMT-SS (Discrete
Multitone Spread Spectrum) und adaptiven Mehrelement-Antennengruppentechnologien.
Dadurch wird die automatische Positionierung eines Strahls in der
senkrechten Richtung zum Positionieren von Nullstellen ermöglicht,
wo Störer
sich auf dem gleichen Azimut befinden, aber in Elevation getrennt
sind.
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf die Überwindung oder zumindest Verringerung
der Auswirkungen eines oder mehrerer der oben angeführten Probleme.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Übermitteln
von Daten über
ein Netz zwischen einem Zugriffspunkt mit einer ersten und einer
zweiten Antenne und einer ersten und einer zweiten Mobilstation
bereitgestellt. Das Verfahren umfaßt Gewichten erster Daten an dem
Zugriffspunkt zum Übertragen
der ersten Daten unter Verwendung der ersten und zweiten Antenne, so
daß die
erste Mobilstation nur die ersten Daten empfängt, und Gewichten zweiter
Daten an dem Zugriffspunkt zum Übertragen
der zweiten Daten unter Verwendung der ersten und zweiten Antenne,
so daß die
zweite Mobilstation nur die zweiten Daten empfängt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist ein Kommunikationsknoten einem Netz zugeordnet zum Übermitteln
von Daten zu und von einer ersten und einer zweiten Mobilstation.
Der Kommunikationsknoten umfaßt
eine erste und eine zweite Antenne, eine Steuerung und einen Speicher,
der Anweisungen speichert. Die Anweisungen veranlassen die Steuerung,
erste Daten am Kommunikationsknoten zu gewichten, um die ersten
Daten unter Verwendung der ersten und zweiten Antenne zu übertragen,
so daß die
erste Mobilstation nur die ersten Daten empfängt, und zweite Daten am Kommunikationsknoten
zu gewichten, um die zweiten Daten unter Verwendung der ersten und
zweiten Antenne zu übertragen,
so daß die
zweite Mobilstation nur die zweiten Daten empfängt.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
umfaßt
ein Telekommunikationssystem einen einem Netz zugeordneten Zugriffspunkt
zum Übermitteln von
Daten zu und von einer ersten und einer zweiten Mobilstation. Der
Zugriffspunkt umfaßt
eine erste und eine zweite Antenne, eine Steuerung und einen Speicher,
der Anweisungen speichert. Die Anweisungen veranlassen die Steuerung
zum Gewichten erster Daten am Zugriffspunkt zum Übertragen der ersten Daten
unter Verwendung der ersten und zweiten Antenne, so daß die erste
Mobilstation nur die ersten Daten empfängt, und Gewichten zweiter
Daten am Zugriffspunkt zum Übertragen
der zweiten Daten unter Verwendung der ersten und zweiten Antenne,
so daß die
zweite Mobilstation nur die zweiten Daten empfängt.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
umfaßt
ein Gegenstand ein maschinenlesbares Speichermedium, das Anweisungen
speichert, die bei Ausführung
ein Telekommunikationssystem veranlassen, einem Kommunikationsknoten
mit einer ersten und einer zweiten Antenne die Verbindung mit einem
Netz zu ermöglichen,
um Daten zu und von einer ersten und einer zweiten Mobilstation
zu übermitteln,
erste Daten am Zugriffspunkt zu gewichten, um die ersten Daten unter Verwendung
der ersten und zweiten Antenne zu übertragen, so daß die erste
Mobilstation nur die ersten Daten empfängt, und zweite Daten am Zugriffspunkt
zu gewichten, um die zweiten Daten unter Verwendung der ersten und
zweiten Antenne zu übertragen,
so daß die
zweite Mobilstation nur die zweiten Daten empfängt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Verständnis der
Erfindung kann durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen übermittelt werden, in denen
gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente kennzeichnen und in denen:
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1 ein
Telekommmunikationssystem mit einem Kommunikationsknoten (z.B. einem
Zugriffspunkt) mit mehreren Antennen für gleichzeitige Funkkommunikationen
entsprechender Daten über
ein Netz zu einer Mehrzahl von Mobilbenutzern auf einer Abwärtsstrecke
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ein
WLAN-Kommunikationssystem mit einer mindestens teilweise durch den
Standard IEEE 802.11 definierten SDMA-Abwärtsstrecke von dem in 1 gezeigten
Kommunikationsknoten (z.B. einem Zugriffspunkt) gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 eine
stilisierte Darstellung eines mindestens teilweise durch den Standard
IEEE 802.11 definierten Übertragungsprotokolls
zwischen einem Sender und einem Empfänger darstellt, wo der Sender
nach Abhören
und Zurückstellen
eine MAC-Protokolldateneinheit (MPDU) überträgt und der Empfänger wiederum
nach einem erfolgreichen Empfang der MPDU einen Bestätigungsrahmen
(ACK -Acknowledgement) sendet;
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4 eine
stilisierte Darstellung eines Flußdiagramms darstellt, das ein
Verfahren zum Übermitteln
erster und zweiter Daten von einer ersten und einer zweiten Antenne
am Kommunikationsknoten (z.B. einem Zugriffspunkt) zu einer ersten
oder einer zweiten Mobilstation auf der in 2 gezeigten
SDMA-Abwärtsstrecke
entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung implementiert;
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5 eine
stilisierte Darstellung von SDMA-Übertragungen
auf Grundlage des Standards IEEE 802.11 auf der in 2 gezeigten
SDMA-Abwärtsstrecke
zu der ersten und zweiten Mobilstation mit der ersten und zweiten
Antenne am Kommunikationsknoten (z.B. einem Zugriffspunkt) gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
stilisierte Darstellung eines Zeitdiagramms zur Initialisierung
der SDMA-Abwärtsstrecke
für die
in 5 gezeigten SDMA-Übertragungen
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
stilisierte Darstellung eines Zeitdiagramms zeigt, das Überlappung
von zwei Synchronisationssegmenten zur gleichzeitigen SDMA-Übertragung
von MPDU zur ersten und zweiten Mobilstation während der in 5 gezeigten
SDMA-Übertragungen
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine
stilisierte Darstellung eines Zeitdiagramms zum Erzwingen eines
Zeitversatzes zwischen den über
SDMA übertragenen
MPDU für
die in 5 gezeigten SDMA-Übertragungen gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 eine
stilisierte Darstellung eines Zeitdiagramms zur Kanalschätzung und
abwechselnden Zeitversatz auf der SDMA-Abwärtsstrecke zum Schätzen eines
ersten Kanals zeigt, der einem zuverlässig wiedergewonnenen, nicht
verzögerten
ersten Bestätigungsrahmen
(ACK) zugeordnet ist, so daß die
Identität
eines den nicht verzögerten
MPDU und ACK für
aufeinanderfolgende, in 5 gezeigte SDMA-Übertragungen gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umgeschaltet wird; und
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10 eine
stilisierte Darstellung eines Zeitdiagramms zur Kanalreservierung
für die
in 5 gezeigten SDMA-Übertragungen zeigt, die TDMA
(Time Division Multiple Access – Vielfachzugriff
im Zeitmultiplex) zum Aufteilen einer Funkressource über SDMA-
und Nicht-SDMA-Betriebsarten des Betriebs des Kommunikationsknotens
(z.B. eines Zugriffspunkts) gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung benutzt.
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Während die
Erfindung für
verschiedene Abänderungen
und alternative Ausbildungsformen empfänglich ist, sind bestimmte
Ausführungsformen derselben
beispielhafterweise in den Zeichnungen dargestellt und werden hier
ausführlich
beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die hiesige Beschreibung
bestimmter Ausführungsformen
die Erfindung nicht auf die bestimmten offenbarten Ausführungsformen
begrenzen sollen, sondern im Gegenteil die Erfindung aller Abänderungen,
Entsprechungen und Alternativen abdecken sollen, die in den durch
die beiliegenden Ansprüche
definierten Rahmen der Erfindung fallen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unten
stehend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben. Der Deutlichkeit halber sind nicht alle Merkmale einer
eigentlichen Implementierung in dieser Beschreibung beschrieben.
Es versteht sich natürlich,
daß bei
der Entwicklung irgendeiner solchen wirklichen Ausführungsform
zahlreiche implementierungsspezifischen Entscheidungen getroffen
werden müssen,
um die spezifischen Ziele der Entwickler zu erreichen, wie beispielsweise
Konformität
mit systembezogenen und geschäftsbezogenen
Beschränkungen,
die von einer Implementierung zur anderen veränderlich sein werden. Weiterhin
wird man erkennen, daß ein
solcher Entwicklungsaufwand komplex und zeitaufwendig sein könnte, aber
trotzdem ein routinemäßiges Unterfangen
für den
gewöhnlichen
Fachmann mit dem Nutzen der vorliegenden Offenbarung sein würde.
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Im
allgemeinen enthält
ein Kommunikationsknoten, z.B. ein Zugriffspunkt, eine Mehrzahl
von Antennen, die gleichzeitig Informationen auf einer Abwärtsstrecke
zu einer Mehrzahl von Mobilstationen, z.B. Laptops oder drahtlosen
PDAs (Personal Digital Assistants) in einer Zelle über ein
Netz einschließlich eines
WLANs (Wireless Local Area Network – drahtloses Ortsnetz) übertragen.
Im wesentlichen können von
einem Zugriffspunkt erste Daten am Zugriffspunkt zur Übertragung
erster Daten unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Antenne
so gewichtet werden, daß die
erste Mobilstation nur die ersten Daten empfängt, und zweite Daten am Zugriffspunkt
zum Übertragen
von zweiten Daten unter Verwendung der ersten und zweiten Antenne
so gewichtet werden, daß die
zweite Mobilstation nur die zweiten Daten empfängt. In einigen Ausführungsformen
kann die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise am Zugriffspunkt
zum bedeutsamen Steigern eines SDMA-Abwärtsstreckendurchsatzes in einer IEEE
802.11-Zelle aufgenommen werden, so daß die Durchsatzsteigerung keine
Abänderungen
an den zum Standard IEEE 802.11 konformen Mobilstationen erfordert.
Beispielsweise kann eine annähernde Verdopplung
des Durchsatzes über
zwei Antennen am Zugriffspunkt 105a erhalten werden. In
anderen Ausführungsformen
kann die Verwendung der vorliegenden Erfindung die Überlappung
der ACK-Bursts der Mobilstation (Acknowledgement) bei ihrer Ankunft
am Zugriffspunkt verringern und gesteigerte Durchsätze für Mobilstationen
nach IEEE 802.11 bereitstellen. Weiterhin kann eine Verdopplung
von Datenraten unter Verwendung einer einzigen Trägerfrequenz
auf der SDMA-Abwärtsstrecke
für die
Mobilstationen nach IEEE 802.11 erhalten werden. Auf diese Weise
kann der Zugriffspunkt einen verbesserten Durchsatz auf der SDMA-Abwärtsstrecke
für ein WLAN-Netz
in einem Telekommunikationssystem bereitstellen.
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Bezug
nehmend auf 1 enthält ein Telekommunikationssystem 100 einen
Kommunikationsknoten 105 mit einer ersten Antenne 110(1) und
einer zweiten Antenne 110(m) zur gleichzeitigen drahtlosen Übermittlung
von Daten über
ein Netz mit einem drahtlosen Ortsnetz (WLAN – Wireless Local Area Network) 115 zu
einer Mehrzahl von Mobilbenutzern auf einer Abwärtsstrecke 120 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In einer Ausführungsform kann der Kommunikationsknoten 105 ein
Zugriffspunkt sein. Beispielsweise kann der Zugriffspunkt ein Sender/Empfänger oder eine
Funkkomponente im WLAN 115 sein, der als Übertragungspunkt
zwischen einem drahtgebundenen und einem drahtlosen Signal fungiert,
und umgekehrt als Kommunikationsknoten für Benutzer einer drahtlosen
Vorrichtung zum Anschließen
an das WLAN 115. In einer anderen Ausführungsform kann der Zugriffspunkt
eine Basisstation sein, die in ein Ethernet-Hub oder einen Server
für eine
WLAN-Systemzelle einsteckbar ist, so daß Benutzer zwischen Zugriffspunkten
wechseln können.
In einer anderen Ausführungsform
kann der Zugriffspunkt als Brücke in
einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung wirken.
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Als
Schnittstelle zwischen einem drahtlosen Mobilkommunikationsnetz 125 und
einem drahtgebundenen Netz, z.B. einem Ortsnetz (LAN – Local Area
Network) 130 des WLAN 115 kann in einer Ausführungsform
der Kommunikationsknoten 105, d.h. der Zugriffspunkt, mehrere
Funkzellen unterstützen. Diese
Zellen können
Bereichswechsel einer Mehrzahl von Mobilgeräten, z.B. WLAN-PDAs (Personal Digital
Assistants) in einem gesamten Versorgungsbereich wie beispielsweise
in einer Einrichtung ermöglichen.
Auf diese Weise kann der Kommunikationsknoten 105 gemäß einer
Ausführungsform
zur Bereitstellung eines Dienstes Informationen zu Mobilbenutzern übertragen
und von diesen empfangen. Beispiele des Dienstes umfassen drahtlose
Datendienste, Zellulardienste, IP-Telefonie (Internet Protocol)
und sonstige Kommunikationsdienste. Durch Verwendung des Kommunikationsknotens 105,
d.h. des Zugriffspunkts, können
Diensteanbieter ein volles Spektrum von Dienstlösungen anbieten, die die Bedürfnisse
Ihrer Kunden durch Bereitstellung von Diensten über Intranet, Extranet und
elektronische Geschäftsverkehrslesungen
adressieren können.
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Im
Betrieb können
am Kommunikationsknoten 105, d.h. dem Zugriffspunkt (AP)
erste Daten 135(1) am Kommunikationsknoten 105 zum Übertragen
der ersten Daten 135(1) unter Verwendung der ersten und
zweiten Antenne 110(1-m) so gewichtet werden, daß eine erste
Mobilstation (MS) 145(1) nur die ersten Daten 135(1) über einen
ersten Funkkanal (CH(1)) 140(1) empfängt. Vom Kommunikationsknoten 105 können zweite
Daten 135(k) zum Übertragen der
zweiten Daten 135(k) parallel zu den ersten Daten 135(1) über einen
zweiten Funkkanal (CH(k)) 140(1) zu einer zweiten Mobilstation
(MS) 145(k) während
der Übertragung
der ersten Daten 135(1) unter Verwendung der ersten und
zweiten Antenne 110(1-m) so gewichtet werden, daß die zweite
Mobilstation 145(k) nur die zweiten Daten 135(k) empfängt. Die
erste Mobilstation 145(1) kann eine erste Mobilantenne 147(1) zum
Kommunizieren mit dem Kommunikationsknoten 105 umfassen,
und die zweite Mobilstation 145(k) kann auf gleiche Weise
eine zweite Mobilantenne 147(k) umfassen.
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Während ein
Beispiel der ersten Mobilstation 145(1) einen Laptop-Rechner
umfassen kann, kann ein Beispiel der zweiten Mobilstation 145(k) einen drahtlosen
PDA (Personal Digital Assistant) umfassen. In einer Ausführungsform
kann der Kommunikationsknoten 105 die ersten und zweiten
Daten 135(1-k) im wesentlichen gleichzeitig mit einer gleichen
Trägerfrequenz
in einer Hochfrequenzkommunikation übertragen. Durch diese im wesentlichen gleichzeitige Übertragung
der Daten 135(1-k) kann der Durchsatz der Abwärtsstrecke 120 um
einen Faktor nominell gleich der Anzahl Antennen, d.h. „m" am Kommunikationsknoten 105 bzw.
dem Zugriffspunkt gesteigert werden.
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Nach
einer Ausführungsform
kann der Kommunikationsknoten 105 eine Steuerung 150 und
einen Speicher 155 umfassen. Der Speicher 155 kann Anweisungen
speichern, um die Steuerung 150 zu veranlassen, die ersten
Daten 135(1) am Kommunikationsknoten 105 zum Übertragen
der ersten Daten 135(1) unter Verwendung der ersten und
zweiten Antenne 110(1-m) so zu gewichten, daß die erste
Mobilstation 145(1) nur die ersten Daten 135(1) empfängt. Der
Speicher 155 kann weiterhin Anweisungen speichern, um die
Steuerung 150 zu veranlassen, die zweiten Daten 135(k) am
Kommunikationsknoten 105 zum Übertragen der zweiten Daten 135(k) unter Verwendung
der ersten und zweiten Antenne 110(1-m) so zu gewichten,
daß die
zweite Mobilstation 145(k) nur die zweiten Daten 135(k) empfängt.
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An
die Steuerung 150 und den Speicher 155 kann eine
Kommunikationsschnittstelle 160 zum im wesentlichen gleichzeitigen Übertragen
der ersten und zweiten Daten 135(1-k) angekoppelt sein.
Dahingehend kann der Speicher 155 weiterhin ein Übertragungsprotokoll 160 und
ein SDMA-Modul 170 (Space Division Multiple Access -Vielfachzugriff
im Raummultiplex) speichern. Das Übertragungsprotokoll 160 kann
zum Bilden von Datenverbindungen zwischen dem Kommunikationsknoten 105 und
der ersten und zweiten Mobilstation 145(1-k) verantwortlich
sein. Das SDMA-Modul 170 kann veranlassen, daß das Übertragungsprotokoll 160 die
ersten Daten 135(1) zur ersten Mobilstation 145(1) auf
der Abwärtsstrecke 120 überträgt und die
zweiten Daten 135(k) parallel zur Übertragung der ersten Daten 135(1) zur
zweiten Mobilstation 145(k) auf der Abwärtsstrecke 120 überträgt.
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Vom
SDMA-Modul 170 kann die Kapazität des Telekommunikationssystems 100,
z.B. eines WLAN-Funksystems, durch Nutzung der räumlichen Trennung zwischen
Benutzern erhöht
werden. Vom Kommunikationsknoten 105, z.B. einer Basisstation, wird
ein Übertragungssignal
möglicherweise
nicht zu einem gesamten Zellenbereich übertragen, sondern die Leistung
des Sendesignals zur parallelen Übertragung
der ersten und zweiten Daten 135(1-k) auf der Abwärtsstrecke 120 in
Richtung der ersten bzw. zweiten Mobilstation 145(1-k) konzentriert
werden. Durch Nutzung einer Raumeigenschaft bezüglich des Raums auf der Erdoberfläche (z.B.
Bezug nehmend auf Entfernungen, Richtungen, Bereiche und sonstige
Aspekte des Raums) der ersten und zweiten Antenne 110(1-m) am
Kommunikationsknoten 105 kann vom SDMA-Modul 170 gleichzeitiger
Zugang zu mehreren Benutzern wie beispielsweise in Hochfrequenz-(HF-)Kommunikationen
bereitgestellt werden.
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Uns
nunmehr der 2 zuwendend ist ein WLAN-Kommunikationssystem 200 mit
einer mindestens teilweise im Standard IEEE 802.11 definierten SDMA-Abwärtsstrecke 120a von
einem in 1 gezeigten Zugriffspunkt 105a gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Unter Verwendung einer Mehrzahl
von Antennen, d.h. einer ersten und einer zweiten Antenne 110a(1-m) kann
der Zugriffspunkt 105a Daten einschließlich der ersten und zweiten
Daten 135(1-k) parallel (z.B. gleichzeitig und auf einer
gleichen oder einzigen Trägerfrequenz)
zu mehreren zum Standard IEEE 802.11a/g konformen drahtlosen Geräten, d.h. einer
ersten und einer zweiten Mobilstation 145a(1-k) zu einer
ersten bzw. einer zweiten Antenne 147a(1-k) übertragen.
Auf diese Weise kann die SDMA-Abwärtsstrecke 120a den
Durchsatz der SDMA-Abwärtsstrecke 120a effektiv
verdoppeln.
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Im
Betrieb kann die SDMA-Abwärtsstrecke 120a die
Raumdimension dazu benutzen, Unterscheidung zwischen einer ersten
und einer zweiten Hochfrequenzübertragung 205(1-k) mit
einer Datenrate von 54 Mbit/s auf Grundlage von Vielfachzugriff im
Raummultiplex im Zusammenhang mit dem Standard IEEE 802.11 zu erlauben.
Vom Zugriffspunkt 105a kann das auf dem SDMA-Modul 170 basierende Übertragungsprotokoll 165 auf
die erste und zweite Hochfrequenzübertragung 205(1-k) angewandt werden,
um die ersten und zweiten Daten 135(1-k) im wesentlichen
gleichzeitig vom Zugriffspunkt 105a zu der ersten bzw.
zweiten Mobilstation 145(1-k) zu übertragen.
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Zum
Ankoppeln des Zugriffspunkts 105a an die erste und zweite
Mobilstationen 145(1-k) durch das WLAN 115 kann
mindestens einer der Zugriffspunkte 105a, des ersten und
zweiten Mobilgeräts 145(1-k) und
der SDMA-Abwärtsstrecke 120a mindestens
teilweise durch den IEEE-Standard 802.11 (Institute of Electrical
and Electronics Engineers) zum Herstellen des Netzes definiert werden.
Vom SDMA-Modul 170 kann der erste Funkkanal 140(1) vom
Zugriffspunkt 105a zur ersten Mobilstation 145(1) über ein
Pilotintervall geschätzt
werden, und der zweite Funkkanal 140(k) vom Zugriffspunkt 105a zur
zweiten Mobilstation 145(k) über das Pilotintervall geschätzt werden.
Ein Pilotintervall kann eine vorbestimmte Zeitdauer zur Übertragung
eines Signals entweder auf einzelner Frequenz oder mehreren unabhängigen Frequenzen
für Überwachungszwecke
einschließlich
Steuerung, Entzerrung, Kontinuität, Synchronisation
oder Bezugnahme sein. Beispielsweise kann der Zugriffspunkt 105a eine
oder mehrere, einer Trägerfrequenz
zugeordnete Pilotfrequenzen über
das Pilotintervall übertragen.
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Vor
Beginn der ersten und zweiten Hochfrequenzübertragungen 205(1-k) der
ersten und zweiten Daten 135(1-k) über die SDMA-Abwärtsstrecke 120a kann
das Übertragungsprotokoll 165 initialisiert werden.
Diese Initialisierung kann das Austauschen einer oder mehrerer Protokolldateneinheiten
wie beispielsweise MAC-Schichtprotokoll- oder Paketdateneinheiten
(MPDU -MAC Layer Protocol Data Units) und einer oder mehrerer Bestätigungsrahmen
(ACK – Acknowledgement)
zwischen dem Zugriffspunkt 105a und der ersten Mobilstation 145(1) und
der zweiten Mobilstation 145(k) umfassen. Beispielsweise
kann die PDU ein durch das Übertragungsprotokoll 165 innerhalb
einer gegebenen Schicht eines Kommunikationsnetzprotokollstapels
ausgetauschtes Datenobjekt sein. Eine PDU kann sowohl Protokollsteuerungsinformationen
als auch Benutzerdaten umfassen. Auf gleiche Weise kann ein ACK-Rahmen ein
für das
Bestätigen
des Empfangs einer Übertragung
verantwortlicher Bestätigungsteil
des Übertragungsprotokolls 165 sein.
Ein ACK-Rahmen kann entweder ein getrenntes Paket oder ein Huckepack-Paket
auf dem Aufwärtsstreckenverkehr
sein. Ein ACK-Rahmen kann zum Anzeigen, daß ein Datenblock fehlerfrei
an seinem Ziel angekommen ist, gesendet werden. Beispielsweise kann
ein ACK-Rahmen für
eine Ende-Ende-Flußsteuerung zum Überprüfen des
Empfangs eines oder mehrerer Rahmen in einem Dienst benutzt werden.
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Nach
der Darstellung zeigt die 4 eine stilisierte
Darstellung eines Flußdiagramms
eines Verfahrens zum Übermitteln
der ersten und zweiten Daten 135(1-k) von der ersten und
zweiten Antenne 110a(1-m) am Zugriffspunkt 105a zur
ersten und zweiten Mobilstation 145a(1-k) auf der in 2 gezeigten
SDMA-Abwärtsstrecke 120a entsprechend einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Im Block 400 kann das SDMA-Modul 170 Daten
zum Übermitteln über das
WLAN 115 zwischen dem Zugriffspunkt 105a und der
ersten und zweiten Mobilstation 145a(1-k) vorbereiten.
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Vom
Zugriffspunkt 105a können
die ersten Daten 135(1) zum Übertragen derselben unter Verwendung
der ersten und zweiten Antenne 110a(1-m) nach der Darstellung
im Block 405 so gewichtet werden, daß die erste Mobilstation 145a(1) nur
die ersten Daten 135(1) auf der SDMA-Abwärtsstrecke 120a empfängt. Auf ähnliche
Weise können
wie im Block 410 angedeutet die zweiten Daten 135(k) vom
Zugriffspunkt 105a zum Übertragen
derselben auf der SDMA-Abwärtsstrecke 120a gewichtet
werden. Das heißt
der Zugriffspunkt 105a kann die zweiten Daten 135(k) unter
Verwendung der ersten und zweiten Antenne 110a(1-m) so übertragen,
daß die
zweite Mobilstation 145a(k) während der Übertragung der ersten Daten 135(1) zur
ersten Mobilstation 145a(1) auf der SDMA-Abwärtsstrecke 120a wie
in Block 410 gezeigt nur die zweiten Daten 135(k) empfängt.
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Bezug
nehmend auf 5 ist eine stilisierte Darstellung
für SDMA-Übertragungen
auf Grundlage des IEEE-Standards 802.11 über die in 2 gezeigte
SDMA-Abwärtsstrecke 120a zur
ersten und zweiten Mobilstation 145a(1-k) mit der ersten
und zweiten Antenne 110a(1-m) am Zugriffspunkt 105a gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Zugriffspunkt 105a kann eine
erste Wichtungsvorrichtung 500(1) zum Gewichten der ersten
Daten 135(1) auf Grundlage von Kanalschätzungen der ersten und zweiten
Funkkanäle 140(1-k) als „w1 (CH(1),
CH(k))" umfassen.
Auf gleiche Weise kann der Zugriffspunkt 105a eine zweite Wichtungsvorrichtung 500(k) zum
Gewichten der zweiten Daten 135(k) auf Grundlage von Kanalschätzungen
der ersten und zweiten Funkkanäle 140(1-k) als „wk (CH(1),
CH(k))" umfassen.
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Im
Betrieb können
die gewichteten ersten und zweiten Daten 135a(1-k) von
beiden Antennen 110a(1-k) am Zugriffspunkt 105a über die
zugehörigen
ersten und zweiten Funkkanäle 140(1-k) zum Selektivempfang
zu den ersten und zweiten Mobilstationen 145a(1-k) übertragen
werden. Die MAC-Schicht-Protokoll bzw. Paketdateneinheiten MPDU(1-k)
und die Bestätigungsrahmen
(ACK), ACK(1-k) können
zwischen dem Zugriffspunkt 105a und der ersten Mobilstation 145a(1) bzw.
der zweiten Mobilstation 145a(k) ausgetauscht werden.
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Zur
gleichzeitigen und Gleichkanal-Übertragung
unabhängiger
Daten zu der ersten bzw. zweiten Mobilstation 145a(1-k) kann
der Zugriffspunkt 105a aktuelle Schätzungen des ersten und zweiten
Funkkanals 140(1-k) vom Zugriffspunkt 105a zu
der ersten bzw. zweiten Mobilstation 145a(1-k) erhalten. Das
heißt,
es kann für
die SDMA-Übertragungen
der gewichteten ersten und zweiten Daten 135a(1-k) zu der
ersten bzw. zweiten Mobilstation 145a(1-k) mit zwei (oder
mehr) Antennen, d.h. der ersten und zweiten Antenne 110a(1-m) am
Zugriffspunkt 105a, ein Initialisierungsverfahren für die in 2 gezeigte
SDMA-Abwärtsstrecke 120a auf
Grundlage mindestens teilweise des Standards IEEE 802.11 eingeleitet
werden.
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Bezug
nehmend auf 6 ist eine stilisierte Darstellung
eines Zeitdiagramms zum Initialisieren der SDMA-Abwärtsstrecke 120a für die in 5 gezeigten
SDMA-Übertragungen
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dahingehend wird vor Beginn
einer SDMA-Betriebsweise am Zugriffspunkt 105a ein SDMA-Initialisierungsverfahren
eingeleitet. In einer Ausführungsform
umfaßt
dieses SDMA-Initialisierungsverfahren folgendes:
- (i).
Der Zugriffspunkt 105a kann eine MPDU zur ersten Mobilstation 145a(1) unter
Verwendung gleicher Gewichtungen an jeder Antenne der ersten und
zweiten Antenne 110a(1-m) übertragen.
- (ii). Bei erfolgreichem Empfang der MPDU kann die ersten Mobilstation 145a(1) mit
einem ACK-Rahmenburst
antworten. Vom Zugriffspunkt 105a kann ein Pilotsegment
des empfangenen ACK-Rahmens
zum Berechnen einer frischen Schätzung
des ersten Funkkanals 140(1) benutzt werden.
- (iii). Vom Zugriffspunkt 105a kann eine MPDU zur zweiten
Mobilstation 145a(k) unter Verwendung gleicher Gewichtungen
an jeder Antenne der ersten und zweiten Antenne 110a(1-m) übertragen werden.
- (iv). Bei erfolgreichem Empfang der MPDU kann die zweite Mobilstation 145a(k) mit
einem ACK-Rahmenburst
antworten. Vom Zugriffspunkt 105a kann das Pilotsegment
des empfangenen ACK-Rahmens
zum Berechnen einer frischen Schätzung
des zweiten Funkkanals 140(k) benutzt werden.
- (v). Kanalschätzungen
des ersten und zweiten Funkkanals 140(1-k) können dann
vom Zugriffspunkt 105a für SDMA-Übertragungen der zwei unabhängigen MPDU
zur ersten bzw. zweiten Mobilstation 145a(1-k) benutzt
werden.
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Ein
Fehlempfang der MPDU oder ACK-Rahmen in einer der Stufen (i) bis
(iv) würde
anzeigen, daß die
Funkbedingungen für
die SDMA-Übertragungen
für die
erste und zweite Mobilstation 145a(1-k) zu dieser Zeit
ungeeignet sind. Im Ergebnis kann dann das gegenwärtige SDMA-Initialisierungsverfahren
aufgegeben werden, und es könnte
ein neues SDMA-Initialisierungsverfahren für ein anderes Paar Mobilstationen
begonnen werden.
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Uns
nunmehr der 7 zuwendend ist eine stilisierte
Darstellung eines Zeitdiagramms dargestellt, das die Überlappung
von zwei Synchronisationssegmenten für gleichzeitige SDMA-Übertragungen
von MPDU zur ersten und zweiten Mobilstation 145a(1-k) während der
in Figur 5 gezeigten SDMA-Übertragungen
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine gleichzeitige SDMA-Übertragung
von MPDU (MPDU 1 und MPDU k) zur ersten und zweiten Mobilstation 145a(1-k) kann
bewirken, daß jedes
Mobilgerät
nach einer SIFS genannten Zeitdauer wie beispielsweise 16 μs mit einem
ACK-Burst antwortet. Die zwei ACK-Bursts (Rahmen ACK 1 und Rahmen
ACK k) können
sich jedoch zeitlich bedeutsam überlappen und
bei Ankunft am Zugriffspunkt 105a gegenseitig stören. Jeder
ACK-Burst kann ein Synchronisations-(S-), Pilot-(P-) und Daten-Segmente umfassen. Neben
der Bestätigung
eines erfolgreichen Empfangs der MPDU können die Pilotsegmente der ACK-Bursts
zur Ableitung von frischen Kanalschätzungen des ersten und zweiten
Funkkanals 140(1-k) in Vorbereitung für die nächsten SDMA-Übertragungen
benutzt werden. Während
die Überlappung
der zwei Pilotsegmente die Kanalschätzung ernsthaft behindern kann,
kann durch die Überlappung
der zwei Synchronisationssegmente auch die Synchronisation wie in 7 gezeigt
sehr verschlechtert werden.
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Dahingehend
zeigt die 8 eine stilisierte Darstellung
eines Zeitdiagramms zur Auferlegung eines Zeitversatzes (T0) zwischen den mit SDMA übertragenen MPDU (MPDU 1 und
MPDU k) für
die in 5 gezeigten SDMA-Übertragungen gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Zeitversatz T0 zwischen
den mit SDMA übertragenen
MPDU (MPDU 1 und MPDU k) kann einen ähnlichen Zeitversatz in den
ACK-Antworten (Rahmen ACK 1 und Rahmen ACK k) der ersten und zweiten
Mobilstation 145a(1-k) ergeben. Durch diesen Zeitversatz
wird die Störung
zwischen den zwei ACK-Rahmen verringert, besonders während den kritischen
Synchronisations- und Pilotintervallen des Rahmens (ACK 1). Im Idealfall
beträgt
in einer Ausführungsform
ein Höchstwert
dieses Zeitversatzes 16 μs
bei keiner gleichzeitigen Übertragung
(Tx) und Empfang (Rx) am Zugriffspunkt 105a oder der ersten und zweiten
Mobilstation 145a(1-k). Um jedoch endliche Tx/Rx-Schaltzeiten
zu berücksichtigen,
wird ein Zeitversatz von 12 μs
wie in 8 gezeigt benutzt.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
können
die ACK-Antworten
(Rahmen ACK 1 und Rahmen ACK k) über
Störungslöschung am
Zugriffspunkt 105a wiedergewonnen werden. Insbesondere
können
die zwei sich teilweise überlappenden ACK-Bursts über ein
unten beschriebenes Verfahren wiedergewonnen werden.
- i) Abtasten eines Empfangssignals (z.B. mit einer Nyquist-Rate)
synchron zu den Rahmensymbolen ACK 1. Synchronisation kann über das
Synchronisationssegment des Rahmens ACK 1 erreicht werden.
- ii) Berechnen eines überabgetasteten
Duplikats von Synchronisations- und Pilotsegmenten des Rahmens ACK
2 eines gefilterten zweiten Funkkanals 140(k) mit Abtastwerten
synchron zu den Symbolen des Rahmens ACK 2.
- iii) Berechnen des Beitrags der Synchronisations- und Pilotsegmente
des Rahmens ACK 2 zu dem Nyquistabgetasteten Empfangssignal, z.B.
durch Suchen nach der entsprechenden Nyquist-abgetasteten Mehrphasenkomponente
des überabgetasteten
Signals und einem zugehörigen
entsprechenden Zeitversatz.
- iv) Abziehen des Beitrags der Synchronisations- und Pilotsegmente
des Rahmens ACK 2 in Stufe (iii) von dem Nyquist-abgetasteten Empfangssignal
in Stufe (i). Dies ergibt ein „bereinigtes" Nyquistabgetastetes
Empfangssignal mit Beiträgen
von nur dem Rahmen ACK 1.
- v) Schätzen
der Symbole des Rahmens ACK 1 über
herkömmliche
Strahlbildung unter Verwendung der von vorhergehenden ACK-Rahmen
abgeleiteten Schätzungen
des ersten Funkkanals 140(1). Wenn die erkannten Symbole
des Rahmens ACK 1 fehlerbehaftet sind, dann ist das entsprechende
SDMA-Paket verlorengegangen.
- vi) Überabtasten
des Empfangssignals und Erstellen eines überabgetasteten Duplikats eines Rahmens
ACK 1 eines gefilterten ersten Funkkanals 140(1).
- vii) Abziehen des überabgetasteten
Duplikats des Rahmens ACK 1 von dem überabgetasteten Empfangssignal
und Auswählen
der entsprechenden Nyquist-abgetasteten Mehrphasenkomponente auf
Grundlage des in Stufe (iii) abgeleiteten Ergebnisses. Dies ergibt
ein „bereinigtes" Nyquist-abgetastetes
Empfangssignal mit Beiträgen von
nur im Rahmen ACK 2.
- viii) Schätzen
der Symbole des Rahmens ACK 2 durch Anwenden einer herkömmlichen
Strahlbildung auf das Ergebnis der Stufe (vii) unter Verwendung
der von vorhergehenden ACK-Rahmen abgeleiteten Schätzungen
des zweiten Funkkanals 140(k).
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Auf
diese Weise können
sowohl der erste als auch der zweite Funkkanal 140(1-k) über die „bereinigten" ACK-Rahmen am Ausgang
eines Detektors geschätzt
werden. Da jedoch ein nicht verzögerter Rahmen
ACK 1 mit relativ mehr Zuverlässigkeit
als ein verzögerter
Rahmen ACK 2 bereinigt werden kann, kann die Schätzung des aus dem Rahmen ACK
1 abgeleiteten ersten Funkkanals 140(1) relativ zuverlässiger als
die Schätzung
des aus dem Rahmen ACK 2 abgeleiteten zweiten Funkkanals 140(k) sein.
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Einer
der Gründe
für diesen
Unterschied in Kanalschätzungen
besteht darin, daß während die Pilotsymbole
gemäß den Spezifikationen
von IEEE 802.11 im allgemeinen auf allen 52 OFDM-Unterträgern übertragen werden,
werden Synchronisationssymbole im allgemeinen nur auf 12 (grob gleich
beabstandeten) Unterträgern
aus den insgesamt 52 OFDM-Unterträgern übertragen. Das bedeutet, daß das Synchronisationssegment
des Rahmens ACK 2 möglicherweise
nur 12 Unterträger
des Pilotsegments des Rahmens ACK 1 stört. Demgegenüber können die
52 Unterträger
des Datensegments des Rahmens ACK 1 alle 52 Unterträger des
Pilotsegments des Rahmens ACK 2 stören. Eine schlechte Güte der Schätzungen
des zweiten Funkkanals 140(k) kann jedoch eine starke Auswirkung
auf eine erfolgreiche Anwendung des in 1 gezeigten
SDMA-Moduls 170 auf das Übertragungsprotokoll 165 haben.
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Nach
einer beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt die 9 eine stilisierte
Darstellung eines Zeitdiagramms zur Kanalschätzung und abwechselndem Zeitversatz
auf der SDMA-Abwärtsstrecke 120a zum
Schätzen
des einem zuverlässig
wiedergewonnenen nicht verzögerten
ersten Bestätigungsrahmen
(ACK 1) zugeordneten ersten Funkkanals 140(1), so daß die Identität eines
den nicht verzögerten
MPDU und ACK-Rahmen zugeordneten Benutzers für in 5 gezeigte
aufeinanderfolgende SDMA-Übertragungen
umgeschaltet werden kann. Unter Verwendung von Kanalschätzung und
Abwechseln des Zeitversatzes kann die obige Frage des Unterschieds
der Kanalschätzungen durch
Schätzen
von nur dem dem zuverlässig
wiedergewonnenen nicht verzögerten
Rahmen ACK 1 zugeordneten Funkkanal 140(1) adressiert werden. Die
Identität
des den nicht verzögerten
MPDU und ACK-Rahmen
zugeordneten Benutzers kann dann für aufeinanderfolgende SDMA-Übertragungen
umgeschaltet werden. Dieses Verfahren von Kanalschätzungen
wird in 9 für die als Mobilgerät A und
B gezeigte erste und zweite Mobilstation 145a(1-k) gezeigt.
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Wie
oben dargestellt unterliegt die Schätzung des ersten Funkkanals 140(1) über das
Pilotsegment des Rahmens ACK 1 Störungen von dem starken Synchronisations-
oder Überlappungssegment
des Rahmens ACK 2. Diese Störung
kann unzureichende Schätzungen
des ersten Funkkanals 140(1) ergeben, die in der Folge
die Wiedergewinnung des ACK-Rahmens beeinflussen. In einer Ausführungsform
kann die Güte
der Kanalschätzungen durch
Ausnutzen der Eigenschaften des Synchronisations-(S-)Segments verbessert werden.
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Während Pilotsymbole
allgemein gemäß den Spezifikationen
IEEE 802.11 auf allen 52 OFDM-Unterträgern übertragen werden, werden insbesondere Synchronisationssymbole
nur in 12 (grob gleich beabstandeten) Unterträgern aus insgesamt 52 OFDM-Unterträgern übertragen.
Das bedeutet, daß das Synchronisationssegment
des, Rahmens ACK 2 nur 12 Unterträger des Pilotsegments des Rahmens ACK
1 stören
kann. So können
die übrigen
40 Unterträger
des Pilotsegments des Rahmens ACK 1 unverfälscht sein. Dieses Merkmal
kann zur Verbesserung der Güte
der Schätzungen
des ersten Funkkanals 140(1) durch Vermeiden der Verwendung
der verfälschten
Pilotsymbole des Rahmens ACK 1 auf den 12 Unterträgern benutzt
werden.
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Als
Beispiele sind untenstehend zwei unterschiedliche Verfahren beschrieben.
Ein erstes Verfahren für
Kanalschätzungen
umfaßt
die Interpolation im Frequenzbereich. Im ersten Verfahren können zum
Berechnen von Schätzungen
des ersten Funkkanals 140(1) auf den entsprechenden Unterträgerfrequenzen
die auf den 40 unverfälschten
Unterträgern übertragenen
Pilotsymbole des Rahmens ACK 1 benutzt werden. Aufgrund der Abwesenheit
von Störung
von dem Synchronisationssegment des Rahmens ACK 2 auf diesen Unterträgern kann
eine relativ höhere
Güte von
Kanalschätzungen
erreicht werden. Verwendung der Interpolation der berechneten Kanalschätzungen
im Frequenzbereich kann zum Berechnen von Schätzungen des ersten Funkkanals 140(1) auf
den 12 übrigen
Unterträgern
angewandt werden.
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Ein
zweites Verfahren für
Kanalschätzungen umfaßt Kanalschätzung über Synchronisationssymbole.
Durch Verwendung der Pilotsymbole des auf den 40 unverfälschten
Unterträgern übertragenen Rahmens
ACK 1 können
wiederum Kanalschätzungen
des ersten Funkkanals 140(1) auf den entsprechenden Unterträgerfrequenzen
berechnet werden. Aufgrund der Abwesenheit von Störung von
dem Synchronisationssegment des Rahmens ACK 2 auf diesen Unterträgern kann
eine wesentlich bessere Güte
von Kanalschätzungen
erreicht werden. Durch Verwendung der starken Synchronisationssymbole des
Rahmens ACK 1 (anstatt der Pilotsymbole) können Kanalschätzungen
des ersten Funkkanals 140(1) auf den 12 übrigen Unterträgern berechnet werden.
Das Synchronisationssegment des Rahmens ACK 1 überlappt den Rahmen ACK 2 möglicherweise überhaupt
nicht und ergibt Kanalschätzungen
mit relativ höherer
Güte.
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In
Szenarien, wo eine Folge der SDMA-Übertragungen auf der SDMA-Abwärtsstrecke 120a durch
andere Mobilgeräte
nach IEEE 802.11 oder Zugriffspunkte im Wettbewerb für einen
gleichen Kanal unterbrochen werden kann, kann ein Reservierungsverfahren über die
im Standard IEEE 802.11 angegebene PCF-Funktion (Point Coordination
Function – Punktkoordinationsfunktion)
durchgeführt
werden. Im Ergebnis würde
ein SDMA-Initialisierungsverfahren nicht bei jeder Unterbrechung
eingeleitet werden. So würden
die durch die Kanalschätzungen
relativ höherer
Güte auf
der SDMA-Abwärtsstrecke 120a erreichten
Durchsatzgewinne nicht durch irgendwelchen zugehörigen Aufwand mit einer Unterbrechung
beeinflußt
werden.
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Dahingehend
zeigt die 10 eine stilisierte Darstellung
eines Zeitdiagramms zur Kanalreservierung für die in 5 gezeigten
SDMA-Übertragungen,
das TDMA (Time Division Multiple Access – Vielfachzugriff im Zeitmultiplex)
zum Aufteilen einer Funkressource über SDMA- und Nicht-SDMA-Betriebsarten
des Betriebs des Kommunikationsknotens (z.B. eines Zugriffspunkts)
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung benutzt. Die Nicht-SDMA-Betriebsart kann
eine herkömmliche
Betriebsart nach IEEE 802.11 darstellen, die Aufwärts-/Abwärts-Echtzeitverkehr (UL – Uplink/DL – Downlink)
bedient. Wenn der Zugriffspunkt 105a um den SDMA-Modus
bestrebt ist, reserviert der Zugriffspunkt 105a einen Kanal
für den
SDMA-Modus. Die SDMA-Abwärtsstrecke 120a kann Nicht-Echtzeitverkehr
für mehrere
Mobilpaare führen,
da viele Planungsoptionen möglich
sein können. Ein
Reservierungsintervall kann von der Verkehrsmischung abhängig sein,
beispielsweise können
5-10 ms wirkungsvolle SDMA-Übertragungen
auf der SDMA-Abwärtsstrecke 120a zulassen.
Bei Abschluß des
SDMA-Modus kann
der Zugriffspunkt 105a den Kanal freigeben und zum herkömmlichen
Nicht-SDMA-Modus nach IEEE 802.11 zurückkehren und den übrigen Aufwärts-/Abwärts-Echtzeitverkehr bedienen.
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In
einigen Ausführungsform
kann die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise am Zugriffspunkt 105a zum
bedeutenden Steigern des Durchsatzes auf der SDMA-Abwärtsstrecke 120a in
einer Zelle nach IEEE 802.11 angewandt werden, so daß die Steigerung
des Durchsatzes keine Abänderung
an zum Standard IEEE 802.11 konformen Mobilstationen bedeutet. Beispielsweise
kann beinahe eine Verdopplung des Durchsatzes über zwei Antennen am Zugriffspunkt 105a erhalten
werden. In anderen Ausführungsformen
kann die Verwendung der vorliegenden Erfindung die Überlappung
der Bestätigungs-Bursts
(ACK) der Mobilstation bei ihrer Ankunft am Zugriffspunkt 105a vermeiden
und damit erhöhte
Durchsätze
zu Mobilstationen nach IEEE 802.11 bereitstellen. Weiterhin kann
eine Verdopplung der Datenraten unter Verwendung einer einzigen
Trägerfrequenz
auf der SDMA-Abwärtsstrecke 120a für die Mobilstationen
nach IEEE 802.11 erhalten werden.
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Während die
Erfindung hier als nützlich
in einer Telekommunikationsnetzumgebung dargestellt worden ist,
besitzt sie auch Anwendungsmöglichkeiten
in anderen verbundenen Umgebungen. Beispielsweise können zwei
oder mehr der oben beschriebenen Geräte über Gerät-Gerät-Verbindungen wie beispielsweise durch
harte Verkabelung, Hochfrequenzsignale (z.B. 802.11(a), 802.11(b), 802.11(g),
Bluetooth oder dergleichen), Infrarotkopplung, Telefonleitungen
und Modem oder dergleichen zusammengekoppelt sein. Die vorliegende
Erfindung kann Anwendung in jeder Umgebung aufweisen, wo zwei oder
mehr Benutzer zusammengeschaltet sind und miteinander kommunizieren
können.
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Der
Fachmann wird erkennen, daß die
verschiedenen in verschiedenen Ausführungsformen hier dargestellten
Systemschichten, Routinen oder Moduln ablauffähige Steuerungseinheiten sein
können.
Die Steuerungseinheiten können
einen Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung, einen Digitalsignalprozessor,
eine Prozessorkarte (einschließlich
von einem oder mehreren Mikroprozessoren oder Steuerungen) oder
sonstige Steuerungs- oder Berechnungsvorrichtungen wie auch in einer
oder mehreren Speichervorrichtungen enthaltene ablauffähige Anweisungen
sein. Die Speichervorrichtungen können ein oder mehrere maschinenlesbare
Speichermedien zum Speichern von Daten und Anweisungen umfassen.
Die Speichermedien können
unterschiedliche Formen von Speicher einschließlich von Halbleiterspeichervorrichtungen
wie beispielsweise dynamischen oder statischen Direktzugriffsspeichern (DRAM
oder SRAM), löschbaren
und programmierbaren Nurlesespeichern (EPROM), elektrisch löschbaren
und programmierbaren Nurlesespeichern (EEPROM) und Flash-Speichern, Magnetplatten
wie beispielsweise Festplatten, Disketten, herausnehmbare Platten;
andere magnetische Medien einschließlich von Band; und optische
Medien wie beispielsweise CD (Compact Disk) oder DVD (Digital Video
Disk) umfassen. Anweisungen, die die verschiedenen Softwareschichten,
Routinen oder Moduln in den verschiedenen Systemen bilden, können in
jeweiligen Speichervorrichtungen gespeichert sein. Die Anweisungen
bewirken bei Ausführung
durch eine entsprechende Steuerungseinheit, daß das entsprechende System
programmierte Handlungen durchführt.
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Die
oben besprochenen bestimmten Ausführungsformen sind nur beispielhaft,
da die Erfindung auf unterschiedliche aber gleichwertige Weisen
abgeändert
und ausgeübt
werden kann, die dem Fachmann mit Nutzen der hiesigen Lehre offenbar
sind. Weiterhin sind außer
den in den Ansprüchen
unten beschriebenen keine Begrenzungen der hier gezeigten Einzelheiten
des Aufbaus oder der Auslegung beabsichtigt. Es ist daher klar,
daß die
oben offenbarten bestimmten Ausführungsformen
geändert
oder abgeändert
werden können,
und alle derartigen Änderungen
als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen werden. Dementsprechend
entspricht der hier gesuchte Schutz den unten stehenden Ansprüchen.