MXPA04002364A - Metodo de deteccion de senales mediante el uso de una antena adaptable en una red de igual a igual. - Google Patents

Abstract

Un proceso de identificacion de senales de antena adaptable para proporcionar el rechazo de interferencias en una red de datos inalambrica tal como una Red de Area Local inalambrica (CLAN). La antena adaptable esta ubicada en un punto de acceso y puede dirigirse hacia varios angulos de orientaciones de llegada con respecto a las senales recibidas. El equipo de recepcion de radio asociado utiliza dos distintos modos de deteccion de senales. En un primer modo, la adaptacion de antena direccional se establece para tener un patron de gane omnidireccional. En este modo, se detectan ciertos parametros de identificacion de una porcion inicial de una senal recibida, tal como un identificador de fuente. Si la senal recibida no ha sido detectada previamente, entonces la adaptacion de antena es escaneada determinando un establecimiento de direccion que proporciona una mejor metrica de senales recibidas. Una vez que se lleva a cabo el mejor establecimiento direccional para la senal recibida, dicho establecimiento es salvado para su uso futuro en la recepcion de la misma senal. Si la senal recibida ha sido detectada previamente, el sistema en este caso dirigira la antena direccional hacia la ultima direccion mejor conocida para la recepcion de la senal detectada particular. Mientras se reciben otras porciones de la misma senal, tales como porciones de carga util de un cuadro de datos, la adaptacion de antena direccional puede continuar para escanear los mejores angulos potenciales conocidos. Cuando la invencion se emplea en una funcion de retransmision, donde los mensajes recibidos de un primer nodo se enviaran a un segundo nodo, la direccion registrada de su mejor recepcion es recuperada para el segundo nodo y utilizada cuando la adaptacion de antena se usa para transmitir la senal hacia el segundo nodo. El almacenamiento del mejor angulo de la antena para la propagacion hacia los nodos vecinos puede manejarse mediante funciones de control de una forma analoga a las otras tablas de consulta de ruta, como las contenidas en una tabla de consulta que almacena direcciones IP.

Description

MÉTODO DE DETECCIÓN DE SEÑALES UTILIZANDO UNA ANTENA ADAPTATIVA EN UNA RED ENTRE PARES ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere en general a sistemas inalámbricos de transmisión de datos y en particular a una técnica para usar antenas direccionales en tales sistemas. En empresas corporativas, las Redes de Área Local (LANs) inalámbricas se implementan generalmente como un enlace final entre redes alámbricas existentes y un grupo de ordenadores de cliente. El entorno comercial de hoy día se caracteriza por una plantilla laboral cada vez más móvil, que pasa mucho tiempo trabajando en equipos que cruzan límites funcionales, organizativos y geográficos. A menudo, la mayor parte de su tiempo productivo transcurre en reuniones que tienen lugar lejos de sus mesas de trabajo. Por lo tanto, los usuarios de equipos informáticos portátiles tienen que acceder a sus ficheros de datos mediante redes que llegan mucho más allá de sus mesas de trabajo personales. Las LANs inalámbricas se adaptan bien a este entorno, proporcionando a los empleados móviles gran parte de la libertad necesaria de acceso a red. Tales redes proporcionan acceso a información desde cualquier lugar dentro de una empresa, tal como desde una sala de conferencias, cafetería, o incluso una oficina sucursal remota. La conectividad por LANs inalámbricas proporciona acceso a todos los recursos y servicios de una red corporativa a través de un entorno de un edificio o campus . Como tales, están a punto de convertirse en una solución principal para una amplia gama de aplicaciones comerciales . Una cuestión crítica que afecta a la efectividad del despliegue de LANs inalámbricas ha sido la capacidad de procesado históricamente limitada que se puede obtener con dicho equipo. La tasa de datos de 2 megabits por segundo (Mbps) especificada por la norma original de LANs inalámbricas 802.11, de 1997, del Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) se considera ahora demasiado lenta para soportar la mayor parte de los requisitos comerciales. Reconociendo la necesidad de soportar transmisiones adicionales a tasas de datos más altas, el IEEE ratificó recientemente la norma 802.11b que especifica velocidades de transmisión de datos de hasta 11 Mbps. Con la norma 802.11b, se espera que las LANs inalámbricas puedan lograr una producción comparable a la infraestructura Ethernet alámbrica legada. Los sistemas de redes inalámbricas emergen-tes que prometen proporcionar velocidades de datos comparables incluyen Home RF, BlueTooth, y los sistemas telefónicos digitales celulares de tercera generación. En estas redes entre pares, los nodos informáticos individuales operan en una red de comunicaciones a la misma fre-cuencia. Es decir, estos sistemas utilizan esquemas de modulación de señal tal como Acceso Múltiple por División de Código (CDMA) donde varios nodos de extremo están transmitiendo realmente en una portadora a la misma frecuencia de radio al mismo tiempo. Tales sistemas pueden experimentar una considerable degradación de la calidad debido a la interferencia del equipo que no participa en los procesos de comunicación del sistema. Por ejemplo, los sistemas de LANs inalámbricas operan típicamente en bandas de frecuencia de radio no licenciadas. Otros tipos de equipos de radio operan en estas bandas, equipos que no tienen que operar según las normas LAN promulgadas, y por lo tanto, no se pueden controlar. Estas transmisiones desde tales nodos no de sistema pueden reducir considerablemente el rendimiento de una LAN inalámbrica. A medida que aumentan las velocidades de datos, también aumenta consiguientemente la susceptibilidad a dicha interferencia. Otros varios problemas son inherentes a los sistemas de comunicaciones inalámbricas. Tal problema es el denominado problema de desvanecimiento por trayectos múltiples, por el que una señal de radio frecuencia transmitida desde un emisor (una estación base u otra unidad de abonado móvil) puede encontrar interferencia de camino a un receptor de destino. La señal puede ser reflejada, por ejemplo, por objetos, tal como edificios, que no están en una ruta directa de transmisión, pero después es redirigida al receptor como una versión reflejada de la señal original. En tales casos, el receptor realmente recibe dos versiones de la misma señal de radio: la versión original y una versión reflejada. Puesto que cada señal recibida está a la misma frecuencia, pero desfasada una de otra debido al recorrido más largo de transmisión de la señal reflejada, las señales original y reflejada pueden tender a cancelarse entre sí . Esto da lugar a caídas o desvanecimiento de la señal recibida. Las unidades de radio que emplean antenas de elemento único son altamente susceptibles a tal desvanecimiento por trayectos múltiples. Una antena de elemento único no tiene forma de determinar la dirección desde la que se envía una señal transmitida y no se puede sintonizar o atenuar para detectar con más exactitud o recibir una señal en cualquier direc-ción particular operando por s£ misma. Es sabido que las antenas direccionales pueden mitigar por lo tanto en cierta medida tanto el desvanecimiento por trayectos múltiples como problemas similares. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se utiliza en una red inalámbrica de datos que emplea una red de antenas direccionales adaptati-vas para contribuir a aislar señales de radio de capa física transmitidas entre nodos del sistema. Un controlador puede configurar el aparato de antena para maximizar el efecto de la energía radiada y/o recibida. Específicamente, el aparato de antena incluye normalmente múltiples elementos de antena y un número análogo de dispositivos regulables tal como desfasado-res, elementos pasivos, o análogos, que se pueden cambiar independientemente para efectuar la fase de las señales recibí- das y/o transmitidas. Por lo tanto, el aparato de antena se puede orientar o dirigir a varias orientaciones de ángulo de llegada con respecto a las señales transmitidas o recibidas.

La antena adaptativa usa equipo receptor de radio que utiliza dos modos distintos de detección de señal. En un primer modo de recepción, el controlador pone la antena a un valor omnidireccional . Este modo se utiliza cuando una señal recibida todavía no ha sido identificada o se ha establecido la conexión de capa de enlace. Se utiliza un segundo modo recep-tor, en el que la antena se establece a un ángulo direccional específico, después de haberse identificado una señal de recepción o establecido una conexión de capa de enlace. Según una realización de la invención que utiliza identificación de la señal recibida para determinar el modo de la red de antenas, se emplea un proceso de pasos múltiples. En un primer paso del proceso, la red de antenas direc-cionales se puede controlar de tal manera que tenga una configuración de ganancia omnidireccional. En este modo, cuando se recibe por vez primera una transmisión entrante, se detectan algunos parámetros de identificación de una porción inicial de la señal. Por ejemplo, estos pueden ser un identificador de origen codificado en una porción de preámbulo de una porción de capa de Control de Acceso a Medios (MAC) de una señal de Red de Área Local (LAN) inalámbrica. Si la señal recibida ha sido detectada previamente, el controlador dirigirá la antena direccional a una última mejor dirección conocida para recepción de porciortes adicionales de la señal particular detectada. Si la señal recibida no ha sido detectada previamente, el controlador explora la antena direccional para determinar un valor de dirección que proporcione una mejor métrica de señal recibida. Esto puede proseguir, por ejemplo, como una búsqueda angular de posibles valores de ángulo de antena, y comprobando una métrica de señal recibida para cada dirección candidata.

La métrica de señal recibida puede ser, por ejemplo, la intensidad de la señal recibida, la tasa de errores de bits, la potencia de ruido, u otra medida comparable. Una vez que se determina el mejor valor direccional para la antena, dicho valor se guarda para uso futuro al recibir la señal identificada.

Cuando se reciben más porciones de la misma señal, tal como porciones de carga de la trama de datos que siguen a una porción de preámbulo, la red de antenas direccionales puede operar para seguir explorando nuevos ángulos potenciales, si-guiendo buscando la mejor métrica de señal en un modo directivo en todo momento. Una vez que se termina una transmisión de señal, el último mejor ángulo conocido para dicha señal, junto con una identificación de la señal, para uso en la recepción futura de esa misma señal. En una segunda realización, la invención también emplea ambos modos omnidireccional y direccional de la antena, como en la realización anterior. En un primer paso de este proceso, la red de antenas se establece a un modo omnidireccional. Después, se examina una primera porción de una señal recibida pa-ra determinar cuándo se recibe un mensaje de establecimiento de capa de enlace, tal como un mensaje de Petición de Envío (RTS) . Después de detectar un RTS, la información de identificación del emisor del RTS se utiliza para determinar un último ángulo de llegada conocido. La red se dirige después a esta dirección para posterior transmisión, por ejemplo, de un mensaje Listo para Enviar (CTS) . Se puede emplear un paso de seguimiento cuando después se escucha un reconocimiento del CTS; si se recibe el reconocimiento de CTS, es sabido que la antena se dirige a una dirección correcta. Sin embargo, si no se re-cibe un reconocimiento del CTS, se supone que el ángulo de antena debe ser reestablecido explorando ángulos candidato. La realización anterior es especialmente útil en un nodo de acceso u otra unidad base central . Otra realización de la invención puede utilizar la red como sigue. Se puede enviar una transmisión de capa de enlace inicial, tal como una Petición de Envío (RTS) a un receptor previsto en un modo direccional . Esta realización es especialmente útil donde un emisor tiene información almacenada sobre una dirección probable del receptor de destino. La unidad espera después a recibir una indicación de Listo para Enviar (CTS) en un modo de recepción con la antena puesta al mismo ángulo . Si se recibe el CTS, se supone que la dirección es co-rrecta, y se establece una conexión de capa de enlace. Sin embargo, si no se recibe el CTS dentro de un tiempo especificado, el controlador reposiciona la red a un modo ora-nidireccional , e intenta de nuevo establecer la conexión de capa de enlace. Cuando la invención se despliega en una red entre pares, también se puede usar en conexión con un dispositivo que es responsable de retransmitir mensajes desde un primer nodo a un segundo nodo. Esta funcionalidad es análoga a una función de enrutador en una red alámbrica de Protocolo de Internet (IP) . En tal aplicación, durante el proceso de detección, el ángulo que proporciona la mejor métrica de señal recibida se registró durante el modo de recepción para un número de nodos en las redes como se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, siempre que se recibe un mensaje de un primer nodo que tiene que ser retransmitido a un segundo nodo, si ya se han recibido señales de dicho segundo nodo, la dirección registrada de su mejor recepción se recupera y utiliza cuando la red de antenas se utiliza para transmitir la señal al segundo nodo. El almacenamiento del mejor ángulo de antena para propagación a nodos contiguos se puede manejar por funciones de control de manera análoga a otras funciones de tabla de consulta de enrutamien-to, tal como las contenidas en una entrada de tabla de consulta asociada con direcciones IP. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema en el que se implementa la invención. Las figuras 2A y 2B proporcionan ejemplos de mensajes o tramas de datos de capa de Control de Acceso a Medios (MAC) que se pueden usar para formatear señales de transmisión. La figura 3 es una secuencia de pasos realizados por un controlador de antena para procesar señales recibidas según una primera realización. La figura 4 es un diagrama de proceso para el controlador de antena según una segunda realización. La figura 5 es otro proceso que el controlador puede realizar. La figura 6 ilustra un mensaje y su reconocimiento. La figura 7 es una secuencia de pasos usando supresión de reconocimiento para confirmar valores de ángulo de antena.

La figura 8 es una secuencia de pasos usando períodos sin competición para confirmar valores de ángulo de antena. Los anteriores y otros objetos, características y ventajas de la invención serán evidentes por la siguiente descrip-ción más detallada de las realizaciones preferidas de la invención, como se ilustra en los dibujos anexos en los que caracteres de referencia análogos se refieren a las mismas partes en todas las distintas vistas. Los dibujos no están necesariamente a escala, recalcándose en cambio que ilustran los principios de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA REALIZACION PREFERIDA La figura 1 es un diagrama de bloques de alto nivel de una red inalámbrica de comunicación de datos 10 en la que la invención se puede desplegar, tal como una red para obtener conectividad inalámbrica entre varios nodos de extremo 12 y una red de datos tal como Internet 18 mediante equipo de punto de acceso 1 . Específicamente, una primera Red de Área Local (LAN) inalámbrica 11-1 está formada por los nodos 12-1-1, 12-1-2, ... 12-1-n. Estos nodos 12-1 comunican entre sí y un primer punto de acceso 14-1 usando radioseñales de formato especial. Se utiliza una red de antenas direccionales 20-1 con el punto de acceso 14-1 en la primera LAN inalámbrica 11-1. El punto de acceso 14-1 es responsable de convertir las señales de radiofrecuencia recibidas a su formato alámbrico apropiado tal como el formato TCP/IP adecuado para comunicaciones por Internet mediante una puerta de enlace 16-1. La puerta de enlace 16-1 puede ser un enrutador, conmutador, u otro dispositivo de in-terconexión de redes. Una segunda LAN inalámbrica similar 11-2 implica los nodos 12-2-p, la antena 20-2, el punto de acceso 14-2, y la puerta de enlace 16-2. Cada uno de los nodos 12 incluye una estación remota que es típicamente un Ordenador Personal (PC) portátil equipado con una tarjeta de interface de red inalámbrica (NIC) . Son posibles otros tipos de equipo informático, tal como Asistentes Digitales Personales (PDAs) , equipo informático de sobremesa, y otros dispositivos interconectables .en red. El punto de acceso (AP) 14-1 actúa como una especie de puente entre la red inalámbrica 10 y redes alámbricas tal como Internet 18. El punto de acceso 14-1 actúa como una estación base para la señalización de capa física utilizada en la red inalámbrica, agregando acceso a múltiples nodos inalámbricos 12-1-1,... 12-1-n por la red alámbrica. El punto de acceso 14 consta generalmente de equipo receptor y transmisor de radio y una interface de red alámbrica tal como una interface IEEE 802.11 Ethernet. Si el punto de acceso 14 ha de proporcionar conectividad a otras redes, puede incluir típicamente software puente conforme, por ejemplo, a la Norma Puente 802.1, y otro software tal como cortafuegos y análogos . Por lo tanto actúa como un enrutador o puente, desde la perspectiva de los protocolos de interconexión en red de datos de capa más alta. Además de equipo estándar de señalización de LAN inalám- brica, el punto de acceso 14-1 también contiene una tabla 25 que es capaz de almacenar información de identificación para los nodos 12 tal como una identificación de unidad y unos parámetros de valor de una antena asociada, tal como un ángulo. Un controlador de red 30 que permite dirigir la dirección particular de la antena 20-1, por ejemplo, especificando un ángulo. El equipo receptor de señal en el punto de acceso 14-1 también contiene circuitos de detección que son capaces de determinar una métrica de señal recibida, tal como Indicación de Intensidad de Señal Recibida (RSSI) , Tasa de Errores de Bits (BER) , nivel de potencia de ruido, u otras medidas de la calidad de la señal de recepción. Las figuras 2A y 2B ilustran el formato de un mensaje o estructura de trama tal como se describe en la especificación de LAN inalámbrica IEEE 802.11b. El mensaje consta de un preámbulo de capa de Control de Acceso a Medios (MAC) , cabecera, y porción de carga o Unidad de Datos Específicos de Protocolo (PSDU) . Los mensajes en IEEE 802.11 pueden ser del tipo de preámbulo largo como el utilizado en conexión con el mensa-je representado en la figura 2A, así como el tipo de preámbulo corto como el representado en la figura 2B. Los diferentes formatos de trama están asociados con soportar diferentes tasas de datos . El formato de trama representado en la figura 2A utiliza Manipulación por Desplazamiento de Fase Binaria Doble (DBPSK) o Manipulación por Desplazamiento de Fase en Cuadratura Doble (DQPSK) codificadas, respectivamente, a 1 Mbps o 2 Mbps para modular la porción de carga. El formato de trama en la figura 2B utiliza DQPSK para realizar tasas de datos de 5,5 Mbps o 11 Mbps. Obsérvese también que para ambos formatos de trama, las porciones de preámbulo y cabecera de la trama utilizan un esquema de codificación más robusto que las porciones de carga de datos . Esto permite una detección más fiable de la cabecera y del preámbulo en presencia de ruido.

El preámbulo de los formatos representados en la figura 2A o 2B incluye una indicación de los emisores particulares, tal como en la porción SFD. La figura 3 ilustra un diagrama de flujo de un proceso para recibir señales de red inalámbrica según la invención. El proceso se lleva a cabo en un punto de acceso 14 cuando recibe señales de nodos 12, y se puede realizar típicamente durante procesado de capa física. A partir de un primer paso inactivo 300, la antena 20 asociada con el punto de acceso respectivo 14 se pone inicial -mente en un modo omnidireccional , En este modo omnidireccio-nal, después se entra en un estado 320 en el que se detecta la porción de preámbulo y/o cabecera de una señal recibida. En el estado 330, la porción inicial de la señal recibida es exami-nada para identificarla de forma única. Si la señal recibida no es conocida, por ejemplo, el nodo 12 que originó la señal no ha sido visto antes, la antena se pone después en un modo de búsqueda de ángulo en el estado 322. En este modo, la antena 20 pasa por lo tanto por una secuencia de ángulos direccio-nales para hallar una dirección de máxima intensidad de la señal recibida, calidad de señal, menor Tasa de Errores de Bits (BER) u otra métrica de calidad de señal. En el estado 323, cuando se determina este ángulo, se registra y asocia con la información de identificación de dispositivo, tal como una en-trada de tabla 25 asociada con dicho dispositivo. La tabla representada en la figura 1 puede ser mantenida por el punto de acceso 14 como parte de su tabla de enrutamiento de mensajes.

En cualquier caso, el punto de acceso 14 puede entrar después en un estado 324 en el que, durante las recepciones activas, el ángulo óptimo es regulado continuamente al mismo tiempo que se recibe la porción de datos de carga de la trama. Si la recepción de la trama se pierde después o termina de otro modo, se registra en la tabla el último mejor ángulo conocido, y el procesado vuelve al estado inicial 310.

Si, a partir del estado 330, la señal pudo ser identificada, por ejemplo, una señal ha sido recibida previamente del nodo de transmisión 12, el procesado prosigue a un estado 325 en el que se consulta en la tabla 25 el último ángulo conoci-do. Este último ángulo conocido es utilizado después por el controlador 30 para dirigir la red a la última posición conocida. La red permanece después en esta última posición conocida al menos durante la recepción de la porción de carga de la señal en el estado 326. Desde allí, se puede seguir entrando en el estado 324 cuando se está recibiendo la porción de carga, por lo que el ángulo es regulado continuamente mientras está activo y todas las actualizaciones se registran después en la tabla 25. Se puede entrar en el estado 328 desde el estado 326 si la unidad está en un modo de retransmisión, donde el mejor ángulo recibido se puede usar en transmisiones siguientes a ese mismo nodo. La figura 4 es un diagrama de un proceso ligeramente modificado que también se puede usar según la presente inven-ción. Los varios pasos del proceso de la figura 4 corresponden, más o menos, a los pasos de la figura 3. Por ejemplo, a partir de un primer paso inactivo 300, la antena 20 se pone inicialmente en el paso 310 en un modo omnidireccional . Sin embargo, en esta realización se examina la señalización de ni-vel de capa más alta. Por ejemplo, en el paso 315, se detecta un mensaje de Petición de Envío (RTS) , tal como en una capa de enlace. En el paso 330, el mensaje es examinado de nuevo para ver si el originante tiene una identificación conocida. Si es así, los pasos 325 y 326 prosiguen como antes donde el último ángulo conocido asociado con dicho emisor se determina en el paso 325 y la antena 20 se dirige al último ángulo conocido en el paso 326. En este ejemplo, la unidad enviará después un mensaje Listo para Enviar (CTS) en el paso 340 con la antena puesta ahora al último ángulo conocido.

Sin embargo, de nuevo en el paso 330, si no se conoce la identificación del RTS detectado, prosigue en una búsqueda de ángulo en el estado 322, y la ID y el ángulo del mejor estado de recepción se registra en el paso 323. El paso 324 continúa como antes donde el ángulo se puede ajustar mientras se está recibiendo datos de carga activos. Se puede entrar en el paso 345 cuando se pierde la detección de señal y/o se recibe un fin de mensaje (EOM) . Considerando de nuevo el caso en el que se dirige el úl-timo ángulo conocido en el estado 326, se envía un mensaje Listo para Enviar (CTS) en el paso 340. A continuación, se espera un reconocimiento de CTS en el paso 342. El reconocimiento se recibiría típicamente dentro de una cantidad predeterminada de tiempo o de otro modo existe una condición de exceso de tiempo. Si se recibe el reconocimiento, se presume que el ángulo especificado es correcto en el estado 344 y el procesado puede seguir después al paso 324. Sin embargo, si se produce un agotamiento del tiempo en el paso 342, se presume entonces que el ángulo al que se dirigió la antena 20 es malo y por lo tanto se debe entrar en el estado de búsqueda de ángulo 322. Los métodos anteriores son especialmente útiles al aplicar una aplicación a un nodo de acceso o unidad de estación central base donde se pretende servir a varias unidades de abonado remotas. Sin embargo, se puede aplicar ventajosamente otra realización de la invención en una unidad de abonado de la siguiente manera. Este conjunto de operaciones se ilustra en la figura 5. En un primer paso 500, la antena se pone en un modo di-reccíonal . Por ejemplo, es típicamente común que el abonado tenga la información dada con respecto a su dirección candida-ta en la que existe la estación base. En el paso 510, se envía un mensaje de Petición de Envío (RTS) en un modo direccional . En el paso 520, si se recibe de nuevo un mensaje Listo para Enviar (CTS) de la estación base, se puede presumir en el paso 522 que el valor de dirección de antena es correcto y las comunicaciones de capa de enlace pueden proseguir en el paso 524. Sin embargo, si, en el paso 520, no se ha recibido ningún CTS dentro de un período de tiempo asignado, se presume que la antena está puesta incorrectamente. Así, se introduce un modo omnidireccional en el paso 528 y se envía el mensaje RTS en el paso 540, El procesado prosigue después desde ese punto de forma parecida a la descrita en la figura 3 y/o la figura 4, es decir, se lleva a cabo una búsqueda de ángulo para poner correctamente la antena en el paso 544 y se registra el parámetro en el paso 548. La figura 5 ilustra una secuencia de mensajes de nivel superior que se pueden enviar en un entorno típico de ordenadores en red. Específicamente, una estación origen, que puede ser el punto de acceso 14-1 o estaciones remotas 12, envía un mensaje 610. El mensaje 610 puede constar de uno o varios paquetes que tienen el preámbulo, la cabecera, y porciones de carga antes descritos. El mensaje puede ser un mensaje relativamente detallado o puede ser un mensaje relativamente simple tal como una petición de establecer conexión y enviar más información. En respuesta a la recepción del mensaje 610, se espera que la estación destino devuelva un mensaje de reconocimiento 612. Este mensaje de reconocimiento 612 puede tener una porción de preámbulo y una porción de cabecera que tiene específicamente una cabecera o porción de carga que es un formato de reconocimiento conocido (ACK) . El protocolo de capa superior se puede implementar, por ejemplo, en una capa de enlace. La presente invención puede utilizar estas unidades de protocolo de capa superior para invocar otros protocolos que ayuden a entrenar la antena. El mensaje de reconocimiento 612 se envía después de la recepción de un mensaje correcto 610 a la estación destino. Sin embargo, también puede haber situaciones 614 en las que el destino no envía reconocimiento. Esto se hace típicamente si el mensaje no se recibe en el destino dentro de un período de tiempo predeterminado. De esa manera, el origen sabrá que debe intentar retransmitir el mensaje 610. Este protocolo de reconocimiento es típico de protocolos de capa superior en amplio uso en redes de comunicaciones de datos típicas del Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet (TCP/IP) uti-lizados en comunicaciones de datos por Internet. Puede ser necesario utilizar la información de protocolo de capa superior en algunas circunstancias donde los protocolos de capa física no dan tiempo para demodular la trama de datos y/o no contienen identificación de la estación emisora en la porción de preámbulo. Tales protocolos presentan el problema de que no hay forma de conocer los extremos transmisores sin que tenga lugar algún tipo de desmodulación. Sin embargo, no hay, a su vez, tiempo en el que o no hay tiempo en el que demodular la señal. Por ejemplo, puede no ser posible determi-nar la calidad de una recepción hasta después de procesar una trama completa. Esto puede depender de la codificación específica usada para la trama. Además, algunos protocolos pueden usar porciones de preámbulo que son de duración demasiado corta para identificar la mejor dirección en el tiempo para que esta red de antenas sea dirigida efectivamente a la dirección apropiada. Por ejemplo, la norma 802.11B es potencialmente aceptable a este respecto. Sin embargo, protocolos tal como la norma de LAN inalámbrica 802.11A no pueden proporcionar un preámbulo de duración suficiente. Además, los protocolos de LAN inalámbrica operan en un protocolo similar de enlace de radio que es similar a Ethernet. En particular, se utiliza un protocolo de enlace de radio de reconocimiento positivo. Por ejemplo, si los paquetes correctamente recibidos son reconocidos mientras que no lo son los paquetes recibidos incorrecta- mente. Así, la prueba de no reconocimiento se puede realizar en una capa de protocolo de enlace de radio y/o capas de nivel superior. Esencialmente, el proceso se representa en la figura 6. Para un estado inactivo inicial 600, la red de antenas 20 se dirige primero a un estado omnidireccional . En un estado siguiente 712, se recibe una transmisión. Cuando se recibe correctamente este paquete, se entra en un estado 714 en el que se suprime el reconocimiento 612 que se enviaría normalmente. Por lo tanto, la unidad entra en un modo en el que no se envía reconocimiento 614. Esto permite entrar en un estado 716 en el que se puede poner el ángulo para la antena. La supresión del reconocimiento en el estado 714 produce una segunda recepción del paquete en el estado 718. En esta segunda recepción en el estado 720, se compara la calidad recibida. Si la calidad recibida no es adecuada, el proceso vuelve al estado 714 en el que de nuevo se suprime el reconocimiento. Los pasos 714 a 720 se ejecutan continuamente hasta que se determina en el estado 720 una calidad aceptable del paquete recibido. Cuando se produce esto, el control pasa al estado 722 en el que se envía actualmente un reconocimiento. El ángulo establecido se registra después con la identificación de la unidad para comunicación posterior con dicha unidad. Se deberá entender que en algunos casos después de la recepción del paquete en 712, si se puede determinar la identificación de la unidad, el ángulo se puede poner más apropiadamente en el segundo intento en el estado 716, tal como el representado en la figura 3. Por ejemplo, si la identificación de la unidad remota se puede hacer a partir del paquete recibido en el estado 712, la búsqueda de ángulo asociada con los pasos 714 a 720 puede proseguir de forma más expedita. Lo importante es observar aquí que el protocolo de capa superior está siendo utilizado para forzar una retransmisión de un paquete al objeto de optimizar el parámetro de la red de antenas. Se podría usar otros atributos o unidades de protocolo para resultados similares. Por ejemplo, $e puede poner una ventana libre de competición por algunos protocolos usando un modo denominado PCF o HCF. En el modo PCF, se disponen unos medios para descubrir el mejor ángulo que puede ser controlado por un punto de acceso como qué unidades estarán transmitiendo durante algún período de tiempo. Así, al conocerse con anterioridad la identificación de la unidad, la antena se puede dirigir a la última dirección conocida para la comunicación antes de su recepción. Así, los mensajes de control se pueden establecer mientras se está en un modo omnidireccional ; después, al transmitir a la unidad remota, el modo dirigido se puede determinar en HCF o Función de Coordinación Híbrida. Volviendo la atención más en particular a la figura 8, un punto de acceso 802.11 12 tiene esencialmente dos modos, incluyendo un modo de función de correlación distribuida (DCF) 810 y un modo de función de coordinación puntual (PCF) 830. En el modo DCF, la comunicación se basa básicamente en competi-ción, por lo que se puede permitir que cualquiera de las unidades de abonado 12 intente enviar mensajes al punto de acceso 14 en cualquier punto del tiempo. En el modo PCF 830 se entra de vez en cuando para proporcionar un modo en el que es posible comunicación sin competición. Así, mientras está en el mo-do PCF, el sistema garantiza a una unidad de abonado particular 12 que será capaz de tener acceso exclusivo a las ondas por aire y enviar mensajes al punto de acceso 814, libre de cualquier colisión con otras unidades de abonado 12. Así, en un estado 812 asociado con el modo DCF 810, el punto de acceso 14 recibe esporádicamente peticiones de unidades de abonado particulares 12 para que se les concedan zonas sin competición (CF) en un tiempo posterior. Eventualmente , se entra en el modo PCF en el estado 830. En este estado, la antena se envía primero a un modo omnidireccional 832. En un es- tado siguiente 834, se envía una señal guía a todas las unidades de abonado 12 para indicar que se está entrando en el modo PCF. Ésta es una señal para que todas las unidades escuchen información de consulta siguiente para determinar si se les concederá un período libre de competición. Después se envía una señal de consulta en el estado 834. Una respuesta a la señal de consulta en el estado 834 determina un identificador particular de una de las unidades de abonado 12 a la que se va a conceder acceso sin competición durante el modo PCF. Se de-berá entender que durante cualquier modo PCF dado, se puede conceder uso exclusivo a varias unidades de abonado diferentes 12 o se les puede conceder un período sin competición a una tras otra. En su lista de unidades de abonado 12 que han pedido pe-ríodos sin competición, el punto de acceso consulta en el estado 834 la primera unidad de su lista. El mensaje de consulta se envía dirigiendo la antena a la última posición conocida o ángulo correcto para la unidad de abonado particular identificada 12. Este mensaje PCF particular se envía después en el paso 838 como un mensaje sin competición. Los pasos 834 a 838 se ejecutan después continuamente hasta que a cada una de las unidades de abonado que pidió un CF se le conceda eventualmen-te su turno en un período sin competición. Después de que cada unidad de abonado siguiente 12 acceda durante el período sin competición, la antena será dirigida a su respectiva dirección apropiada en el estado 836 antes de enviar el mensaje PCF asociado para la unidad de abonado particular 12. Al final del procesado sin competición en el estado 838, la unidad de acceso puede dirigir después la red de antenas 20 de nuevo a un modo omnidireccional de manera que en un estado 840, se pueda enviar un mensaje de fin de período sin competición a todas las unidades de abonado de manera que puedan entender que se ha llegado al final del modo PCF y que el sistema está volviendo ahora a un modo DCF en el estado 810.

Aunque esta invención se ha mostrado y descrito con detalle con referencias a sus realizaciones preferidas, los expertos en la materia entenderán que se puede hacer varios cambios en la forma y detalles sin apartarse del alcance de la invención abarcado por las reivindicaciones anexas.

Claims (48)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para operar un sistema inalámbrico de comunicación de datos en el que una primera estación comunica con una segunda estación usando un protocolo de señalización de capa física inalámbrica, y utilizando la primera estación una antena direccional, incluyendo el método los pasos de: determinar cuándo una señal inalámbrica conteniendo un paquete de datos está siendo recibida por la primera estación,- determinar una identificación de una segunda estación transmisora que transmitió la señal inalámbrica a la primera estación a partir de una primera porción de la transmisión de la segunda estación; usar la identificación determinada de la segunda estación para determinar parámetros para la red de antenas direcciona-les; y durante la recepción de una porción siguiente de la transmisión de señal de la segunda estación, dirigir la antena direccional según los parámetros para la segunda estación identificada .
2. 2. Un método como el de la reivindicación 1, donde la primera estación es un punto de acceso, y la segunda estación es una estación remota.
3. 3. Un método como el de la reivindicación 1, donde la primera estación es una estación remota y la segunda estación es un punto de acceso.
4. 4. Un método como el de la reivindicación 1, donde la primera porción recibida es un preámbulo de una trama .
5. 5. Un método como el de la reivindicación 1, donde la primera porción de la señal recibida es un primer paquete en una serie de paquetes.
6. 6. Un método como el de la reivindicación 1, donde la transmisión siguiente es una porción posterior de la trama.
7. 7. Un método como el de la reivindicación 1, donde la transmisión siguiente es una trama posterior en una serie de tramas transmitidas.
8. 8. Un método como el de la reivindicación 1, donde la antena direccional es una red dirigible de múltiples elementos de antena .
9. 9. Un método como el de la reivindicación 4, donde la porción de preámbulo de la trama de datos se codifica con un esquema de modulación más robusto que las porciones siguientes de la transmisión.
10. 10. Un método como el de la reivindicación 4, donde la porción de preámbulo puede tener uno de una pluralidad de posibles formatos de preámbulo.
11. 11. Un método como el de la reivindicación 4, donde la porción de preámbulo contiene identificación de emisor y la carga se considera como tramas enviadas después.
12. 12. Un método como el de la reivindicación 1, donde los parámetros de la red de antenas están asociados con la identificación de la segunda estación.
13. 13. Un método como el de la reivindicación 12, donde la identificación de unidad y los parámetros de antena se almace-nan en una tabla asociada con una dirección de capa de red asociada con enviar comunicaciones entre las estaciones primera y segunda.
14. 14. Un método como el de la reivindicación 13, donde la dirección de red es una dirección de Protocolo de Internet y la primera estación realiza funciones de enrutamiento de mensajes de capa de red.
15. 15. Un método como el de la reivindicación 1, incluyendo además el paso de : si no es posible determinar una identificación de paráme-tros de antena a partir de la identificación de la segunda estación, buscar un valor de parámetro de antena para determinar una dirección óptima para recepción de comunicaciones de la segunda estación.
16. 16. Un método como el de la reivindicación 1, donde el paso de determinar una identificación de la segunda estación transmisora se produce a partir de una porción de la comunicación recibida mientras la antena está operando en un modo om-nidireccional .
17. 17. Un método como el de la reivindicación 1, donde se utiliza un tipo de modulación codificada inferior robusto durante la transmisión de una primera porción, y se utiliza un tipo de modulación codificada superior durante una porción posterior de la transmisión de la segunda estación.
18. 18. Un método como el de la reivindicación 17, donde la información de identificación está situada en la porción codificada superior de la transmisión.
19. 19. Un método como el de la reivindicación 17, donde la antena direccional se dirige a la última dirección conocida antes de recibirse las porciones posteriores de la transmisión .
20. 20. Un método como el de la reivindicación 19, donde las porciones posteriores de la transmisión también pueden ser tramas de datos transmitidos después.
21. 21. Un método como el de la reivindicación 7, incluyendo además el paso de : si la identificación de la segunda estación transmisora no es conocida, dirigir la antena direccional para determinar una dirección óptima para recepción de comunicaciones.
22. 22. Un método como el de la reivindicación 21, donde la identificación se determina después de la recepción de una primera trama.
23. 23. Un método como el de la reivindicación 8, incluyendo además el paso de: después de determinar la dirección óptima, almacenar la información de dirección, junto con la información de identificación de unidad, para uso en el procesado siguiente de señales recibidas de la unidad identificada.
24. 24. Un método como el de la reivindicación 1 incluyendo además el paso de : enviar una indicación de Listo para Enviar (CTS) desde la primera estación a la segunda estación; escuchar la recepción de un reconocimiento de la señal de
25. Listo para Enviar; si se recibe dicho reconocimiento, determinar que el parámetro presente de la antena direccional es suficiente; y si no se recibe el reconocimiento, determinar después un ángulo diferente para la transmisión. 25. Un método de operar una red de comunicación en la que una primera estación comunica con una segunda estación usando señalización inalámbrica de capa física e incluyendo los pasos de: establecer un modo omnidireccional para una red de antenas; recibir transmisiones de la segunda estación en la primera estación; determinar una identificación de la segunda estación a partir de la transmisión recibida; y dirigir la red de antenas direccionales en la dirección de la última posición conocida para la unidad identificada.
26. 26. Un método como el de la reivindicación 25, donde la primera estación es un punto de acceso y la segunda estación es una estación remota.
27. 27. Un método como el de la reivindicación 25, donde la primera estación es una estación remota y la segunda estación es un punto de acceso.
28. 28. Un método como el de la reivindicación 25, donde la primera porción de la transmisión es un preámbulo de una trama de datos.
29. 29. Un método como el de la reivindicación 25, donde la primera porción de la transmisión es un primer paquete.
30. 30. Un método como el de la reivindicación 25, donde una transmisión posterior es una porción posterior de una trama de datos .
31. 31. Un método como el de la reivindicación 25, donde una transmisión posterior es un paquete transmitido más tarde.
32. 32. Un método como el de la reivindicación 28, donde la porción de preámbulo es una trama completa de datos conteniendo la identificación de un emisor.
33. 33. Un método como el de la reivindicación 25, donde el paso de determinar la identificación de la segunda estación transmisora se produce a partir de una porción de la transmisión recibida mientras la antena está operando en el modo om-nidireccional .
34. 34. Un método como el de la reivindicación 33, donde la identificación se contiene en una porción codificada superior de la transmisión.
35. 35. Un método como el de la reivindicación 25, donde la antena direccional se dirige a la última dirección conocida antes de que comiencen porciones posteriores de la transmisión.
36. 36. Un método como el de la reivindicación 25, incluyendo además el paso de: si la identificación de la segunda estación no está determinada, dirigir la antena direccional a través de una serie de direcciones candidato para determinar una dirección óptima para recepción de comunicaciones de la unidad transmisora.
37. 37. Un método como el de la reivindicación 36, incluyendo además el paso de : después de determinar la dirección óptima, almacenar la información de dirección, junto con la información de identi-ficación de unidad, para uso en el procesado siguiente de señales recibidas de la unidad identificada.
38. 38. Un método como el de la reivindicación 5, incluyendo además el paso de : durante una secuencia de series conocidas de paquetes transferidos, dirigir la red de antenas sin ocuparse de la pérdida de paquetes.
39. 39. Un método como el de la reivindicación 38, incluyendo además el paso de : emplear un mecanismo de reconocimiento de paquetes para recuperar datos perdidos .
40. 40. Un método como el de la reivindicación 38, incluyendo además el paso de : basarse en un mecanismo de protocolo de control de enlace de radio (RLP) para recuperar paquetes perdidos.
41. 41. Un método de operar un sistema de comunicación en el que una primera y segunda estación intercambian información, produciéndose la comunicación usando señalización inalámbrica de capa física, y utilizando la primera estación una antena direccional, incluyendo el método los pasos de: determinar cuándo una señal inalámbrica se está recibiendo de la segunda estación en la primera estación; utilizar mensajes en una capa de protocolo más alta que la capa física para controlar la transmisión y retransmisión de datos desde una segunda estación específica; y utilizar los mensajes transmitidos a protocolos de capa más alta para dirigir la red de antenas.
42. 42. Un método como el de la reivindicación 41, donde los atributos de protocolo se utilizan para forzar una retransmi-sión del paquete de datos al objeto de optimizar la dirección de la red de antenas.
43. 43. Un método como el de la reivindicación 42, donde el atributo de protocolo es un reconocimiento (ACK) devuelto de la primera estación a la segunda estación.
44. 44. Un método como el de la reivindicación 43, donde el mensaje de reconocimiento se suprime para forzar una retransmisión de la segunda estación a la primera estación.
45. 45. Un método como el de la reivindicación 44, donde la supresión de reconocimiento se lleva a cabo solamente en una de un número, N, de transmisiones para realizar la reducción del ciclo de trabajo de la adaptación de la antena.
46. 46. Un método como el de la reivindicación 43, incluyendo además el paso de: después de la primera supresión de reconocimiento, identificar la segunda estación de la que se está recibiendo una transmisión para determinar un ángulo para la antena en base a la historia de pasadas transmisiones desde la segunda estación específica .
47. 47. Un método como el de la reivindicación 41, donde las unidades de protocolo utilizan unidades de datos de protocolo de Petición de Envío (RTS) y Listo para Enviar (CTS) para garantizar la transmisión de tramas desde una segunda estación específica .
48. 48. Un método como el de la reivindicación 41, donde las unidades de protocolo son entidades de Función de Coordinación Puntual (PCF) que solamente piden a una segunda estación específica que transmita.