MXPA06004352A - Metodo de comunicacion en una red de comunicacion inalambrica, estacion y red correspondiente - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un método de comunicación con respecto a las estaciones de transmisión/recepción (1, 2) en una red de comunicación inalámbrica, método en el cual los primeros marcos de receptor múltiple (RTS, CTS) se intercambian entre una estación y una pluralidad de otras estaciones, y los segundos marcos monorreceptores (DATA, ACK) se intercambian entre una estación transmisora y una estación receptora, los primeros marcos se transmiten de una manera omnidireccional. De acuerdo con la invención, los segundos marcos se transmiten de una manera direccional de modo que se incrementa el rendimiento de la red. Además, la transmisión en una manera omnidireccional se lleva a cabo de una manera más robusta en comparación a la transmisión de una manera direccional.

Description

MÉTODO DE COMUNICACIÓN EN UNA RED DE COMUNICACIÓN INALÁMBRICA, ESTACIÓN Y RED CORRESPONDIENTE 1. CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un método de comunicación con respecto a estaciones (1, 2) transmisoras/receptoras en una red de comunicación inalámbrica, método en el cual los primeros marcos de multirreceptor se intercambian entre una estación y una pluralidad de otras estaciones segundos marcos monorreceptores que se intercambian entre una estación transmisora y una estación receptora, los primeros marcos se transmiten de una manera omnidireccional . La invención está diseñada más particularmente para una compañía o una red de comunicación inalámbrica doméstica utilizando, por ejemplo, el estándar de Estados Unidos IEEE802.lla/g o el estándar Europeo Hiperlan/2 del ETSI (European Telecommunications Standards Institute) . 2. ESTADO DE LA TÉCNICA El desempeño de la comunicación inalámbrica se limita, principalmente en un espacio cerrado, por la atenuación de la energía de la señal con la distancia, el ruido, la interferencia con otro equipo eléctrico y también por el efecto de trayectoria múltiple debido a la reflexión de las ondas por obstáculos tales como paredes. Estos problemas de funcionamiento se establecen en el artículo "System Applications for Wirelss Indoor Communications" por A.S. Acampora publicada en agosto de 1987 en "IEEE Communications magazine - volumen 25; No. 8". En el estándar IEEE802. lla/g, las comunicaciones entre estaciones fijas o móviles de la red, más particularmente computadoras y puntos de acceso (o nodos de la red), se llevan a cabo por transferencia de: - marcos de control, de tamaños pequeños tales como los denominados marcos "RTS" y "CTS", que indican respectivamente "Request To Send" (Solicitud para enviar) y "Clear- To Send" (borrar para enviar) , utilizados para controlar el acceso al medio, y "ACK" que indica "reconocimiento" para validar la recepción de datos, marcos de datos, denominados los marcos de "DATA" utilizados para la transmisión de los datos que posiblemente contienen una gran cantidad de información, y marcos de administración utilizados para intercambiar información de administración de red los cuales se transmiten de la misma manera que los marcos de datos . El mecanismo de acceso básico entre las estaciones denominadas "DCF" ("Distributed Coordinaction Function" (función de coordinación distribuida) seguida por el protocolo "CSMA/CA" ("Carrier Sense Múltiple Access with Colusión Avoidance") (acceso múltiple de sentido de portadora con impedimento de colisión) ) descritos en lo siguiente, de manera que evitan colisiones entre marcos: - Una primera estación que desea transmitir datos a una segunda estación envía un marco RTS a todas las estaciones que se localizan en su campo de transmisión para reservar su medio de comunicación durante cierta duración mientras indica la fuente, el destino y la duración de la transacción. La segunda estación responde, si el medio esta libre, a todas las estaciones en su campo de transmisión para señalar su aceptación de la transferencia de datos con un marco CTS, que contiene la misma información que el marco RTS . Todas las estaciones además de las dos estaciones que se están comunicando, han recibido por lo menos uno de los marcos establecidos RTS o CTS, en base en la información recibida, un "NAV" ("Network Allocation Vector") (vector de asignación de red), es decir, un período durante el cual detienen toda actividad de manera que no alteran la transferencia de datos . Después de la recepción del marco CTS, la primera estación despacha los datos para que sean transferidos a la segunda estación en uno o más marcos DATA. La segunda estación recibe los datos y transmite un marco ACK a la primera estación para señalar la recepción correcta de los datos. Los marcos RTS y CTS son marcos multirreceptores que deben ser recibidos por la totalidad de las estaciones de la red que son susceptibles de comunicarse con las dos estaciones, mientras que los marcos DATA y ACK son marcos monorreceptores que únicamente necesitan ser recibidos por las dos estaciones que se están comunicando. Actualmente, en una red de comunicación inalámbrica, cada estación de la red hace uso de antenas omnidireccionales para transmitir todos los tipos de marcos indicados antes. El grado de cobertura, la robustez de la red y el rendimiento de la transferencia de datos depende del modo de transmisión utilizado por la capa física de la antena. Estos modos físicos de definen por su tipo de modulación y su velocidad FEC (que indica "Forward Error Correction") (corrección de error directo) . Para los estándares IEEE802. lla/g y el estándar Hiperlan/2, estos modos se definen por las tablas 1 y 2 con su rendimiento. En cada tabla, los modos se clasifican desde el modo más robusto (menor rendimiento) al modo menos robusto (mayor rendimiento) . A un tipo de modulación dado (por ejemplo BPSK) , los modos se clasifican desde la velocidad FEC inferior (por ejemplo BPSK 1/2) a la velocidad FEC superior (por ejemplo BPSK 3/4) . Tabla 1 - HiperLan/2 Tabla 2 - IEEE802. lla/g Estos estándares utilizan una modulación OFDM, y por lo tanto los modos proporcionados en lo anterior corresponden a la modulación de las subportadoras . Cuanto más extensa sea la cobertura mayor será el número de comunicaciones robustas que se establezcan y menor será el rendimiento. Cuando se realiza una comunicación en el modo robusto, por ejemplo BPSKl/2, la cobertura es extensa, pero el rendimiento es bajo, mientras que cuando se realiza una comunicación en un modo superior, por ejemplo 64QAM3/4, el rendimiento es mayor pero la cobertura está limitada (véase el estándar IEEE802. lla/g para otros modos de transmisión) . En consecuencia, una red de comunicación inalámbrica con estaciones equipadas con antenas omnidireccionales muestran una cobertura limitada y un rendimiento de comunicación relativamente bajo. Además, las comunicaciones se someten a efectos de trayectorias múltiples lo cual degrada la operación de la red. Además, se conocen ciertos sistemas los cuales usan la diversidad de antena en recepción para mejorar el funcionamiento.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN El objetivo de la invención es mejorar las comunicaciones en una red de comunicación inalámbrica, tal como se indica en lo anterior, al incrementar el rendimiento de la red de una manera general.

Más particularmente, la invención es un método de comunicación con respecto a las estaciones transmisoras/receptoras en una red de comunicación inalámbrica, método en el cual los primeros marcos multirreceptores se intercambian entre una expresión y una pluralidad de otras estaciones y los segundos marcos monorreceptores se intercambian entre una estación transmisora y una estación receptora. Los primeros marcos se transmiten de una manera omnidireccional . Los segundos marcos se transmiten de una manera direccional . Con el método de comunicación de acuerdo con la invención, la transmisión omnidireccional (cuando se envía y se recibe) se lleva a cabo de una manera más robusta que la transmisión direccional . De acuerdo con una característica adicional del método de acuerdo con la invención, la transmisión más robusta se lleva a cabo a un rendimiento menor en comparación con la transmisión menos robusta. Con el método de comunicación de acuerdo con la invención, cada estación de la red está equipada con una antena omnidireccional para la transmisión de los marcos RTS y CTS, en particular con una o más antenas direccionales para la transmisión de los marcos de DATA y ACK. Esta distribución proporciona un incremento en el rendimiento y en la calidad de la comunicación entre las estaciones y en particular al reforzar el rendimiento de los mensajes monorreceptores . Con el método de comunicación de acuerdo con la invención, los marcos monorreceptores se modulan por una modulación con un primer número de fases, los marcos multirreceptores se modulan por una modulación con un segundo número de fases, y el primer número de fases es mayor que el segundo número de fases . Preferiblemente, los marcos monorreceptores se modulan por una modulación con más de dos fases y los marcos multirreceptores se modulan por una modulación de dos fases . De acuerdo con una característica adicional del método de acuerdo con la invención, los marcos monorreceptores son codificados con una primera velocidad de corrección de error directa, los marcos multirreceptores son codificados con una segunda corrección de error directa y la primera velocidad es mayor que la segunda velocidad. De acuerdo con una modalidad particular de la invención, los marcos monorreceptores y los marcos multirreceptores se modulan por la misma modulación. De acuerdo con otro aspecto de la invención, la transmisión cumple con uno de los estándares que pertenecen al conjunto que comprende: Hiperlan tipo 2; y - IEEE 802.11a La transmisión puede cumplir además con IEEE802.11g. La invención se extiende a una estación transmisora y/o receptora para una red de comunicación inalámbrica. La invención está diseñada para transmitir y/o recibir marcos multirreceptores de una manera omnidireccional y para transmitir y/o recibir marcos monorreceptores de una manera direccional . De manera más precisa, la estación comprende un medio para transmitir o recibir marcos multirreceptores de una manera omnidireccional y un medio para transmitir y/o recibir marcos monorreceptores de una manera direccional, la transmisión en una manera omnidireccional se lleva a cabo de una manera más robusta que la transmisión de una manera direccional . De acuerdo con una modalidad de la invención, la estación está adaptada para transmitir o recibir marcos monorreceptores los cuales se modulan por una modulación con un primer número de fases y marcos multirreceptores los cuales se modulan por una modulación con un segundo número de fases, el primer número de fases es mayor que el segundo número de fases . De acuerdo con una modalidad particular de la invención, la estación está adaptada para transmitir o recibir marcos monorreceptores los cuales se modulan por una modulación con más de dos fases y marcos multirreceptores los cuales son modulados por una modulación de dos fases. De acuerdo con una modalidad de la invención, la estación está adaptada para transmitir o recibir marcos monorreceptores los cuales son codificados con una primera velocidad de corrección de error directa y marcos multirreceptores los cuales son codificados con una segunda corrección de error directa, la primera velocidad es mayor que la segunda velocidad. De acuerdo con una modalidad particular de la invención, la estación está adaptada para transmitir o recibir- marcos monorreceptores y marcos multirreceptores los cuales son modulados por la misma modulación. La estación transmisora/receptora de acuerdo con la invención comprende por lo menos una antena omnidireccional y una o más antenas direccionales, por ejemplo, cuatro antenas direccionales orientadas a 90° una con respecto a la otra. De acuerdo con otro aspecto de la invención, las estaciones están adaptadas para transmitir en cumplimiento con uno de los estándares que pertenecen al conjunto que comprende : Hiperlan tipo 2 ; y - IEEE 802.11a Las estaciones están adaptadas además para transmitir en cumplimiento con IEEE802.11g. La invención se extiende además a una red de comunicación inalámbrica que comprende una o más de dichas estaciones transmisoras/receptoras. 4. LISTA DE FIGURAS El método y la estación de acuerdo con la invención se describen con mayor detalle en lo siguiente y se ilustran por los dibujos. La figura 1 es un esquema que ilustra el método de comunicación en una red de comunicación inalámbrica de acuerdo con la invención. La figura 2 ilustra de manera muy diagramática una red que utiliza el método de acuerdo con la invención. La figura 3 muestra de manera muy diagramática una estación equipada con cuatro antenas direccionales y con una antena omnidireccional, de acuerdo con la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la figura 1 se ilustra de manera muy diagramática esquemática el método de comunicación inalámbrica de acuerdo con la invención para la transferencia de datos a alto rendimiento entre dos estaciones 1, 2. La estación 1 envía un primer marco (RTS muítirreceptor de una manera omnidireccional (antena 11 omnidireccional) . La estación 2 en respuesta a la recepción del marco RTS (en su antena 21 omnidireccional) transmite un marco CTS multirreceptor . En respuesta a la recepción del marco CTS (en su antena 11 omnidireccional) , la estación 1 transmite un marco monorreceptor DATA (por medio de la antena 12 direccional) . En respuesta a la recepción del marco de DATA (en una antena 22 direccional) , la estación 2 regresa un marco ACK monorreceptor (antena 22) el cual es recibido por la estación 1 en la antena 12. Por lo tanto, debe entenderse que con el método de acuerdo con la invención, los marcos multirreceptores tales como RTS y CTS son transmitidos por las estaciones de la red con la ayuda de antenas omnidireccionales mientras que los marcos monorreceptores tales como DATA y ACK son transmitidos y recibidos por las estaciones con la ayuda de antenas direccionales. En la figura 2 se presenta la topología de una red de comunicación inalámbrica de acuerdo con la invención con cuatro estaciones 1, 2, 3 y 4. Por supuesto, una red de comunicación inalámbrica de acuerdo con la invención puede comprender un número más grande de estaciones . Esta figura presenta la cobertura representada por el círculo 5, el cual corresponde al uso de la antena omnidireccional de la estación 1 (y de la estación receptora utilizando una antena omnidireccional) cuando la estación 1 transmite el marco RTS multirreceptor. También se presenta la cobertura representada por el círculo 6 el cual corresponde al uso de la antena omnidireccional de la estación 2 (y de una estación receptora utilizando una antena omnidireccional) cuando la estación 2 transmite el marco CTS multirreceptor. Finalmente, se presenta la cobertura representada por la elipse 7 cuando las estaciones 1 y 2 utilizan sus antenas direccionales para la transmisión de los marcos monorreceptores DATA y ACK. Las estaciones 1 a 4 pueden ser computadoras fijas o móviles, puntos de acceso de la red o aparatos de audio y video . En la comunicación entre las estaciones 1 y 2, la estación 3 recibe el marco RTS en cual contiene la información respecto a la duración de la comunicación entre las estaciones 1 y 2. Además, la estación 4 recibe el marco CTS el cual también contiene la información respecto a la duración de la comunicación entre las estaciones 1 y 2 por la fuerza de la topología de red ilustrada en la figura 2. Como una consecuencia, las estaciones 3 y 4 pueden establecer un NAV de manera tal que permanezcan inactivas por lo menos durante la comunicación con las antenas direccionales entre las estaciones 1 y 2.

Por supuesto, las estaciones 1 y 2 deben utilizar algoritmos conocidos para determinar la mejor antena direccional tanto en la recepción como en la transmisión. En particular, la selección de la mejor antena direccional en la transmisión y recepción se puede basar en el análisis de los marcos de prueba intercambiados entre las dos estaciones y de medición de la energía de la señal recibida con actualización de una tabla en cada estación en donde una antena direccional de una estación se hace coincidir en correspondencia con una antena direccional de la otra estación, las antenas direccionales de las dos estaciones son utilizables tanto para la transmisión como para la. recepción. El uso de antenas omnidireccionales de acuerdo con el modo de transmisión de bajo rendimiento para la emisión de marcos multirreceptores, de tamaños pequeños y por lo tanto que no necesitan ser enviados con un alto rendimiento, permite una cobertura muy buena de la red, por lo tanto limita al máximo la interferencia y las colisiones entre los marcos y permite que otras redes vecinas detecten actividad, esto último por lo tanto es capaz de conmutar a otro canal para realizar sus comunicaciones. Además, el uso de antenas transmisoras/receptoras direccionales de acuerdo con el modo de alto rendimiento para la transferencia de marcos monorreceptores, los cuales son marcos de un tamaño más grande, vuelve posible incrementar el rendimiento de comunicación en la red. Además, en virtud de su directividad, las antenas direccionales mejoran las proporciones de señal a ruido y señal a interferencia y por lo tanto mejoran la ganancia de la antena sobre la transmisión y sobre la recepción, lo que resulta en una mejora general a la comunicación en la red. Se representa de manera muy diagramática en la figura 3 una estación tal como la estación 1 que comprende una antena omnidireccional tal como la número 11 representada simbólicamente por un círculo y cuatro antenas direccionales 12a, 12b, 12c y 12d, las cuales se colocan en uno y -el mismo plano, pero orientadas a 90° una con respecto a la otra. La antena 11 omnidireccional se puede distribuir de manera que envíe o reciba marcos multirreceptores en el modo de transmisión robusto (por ejemplo marcos multirreceptores que son modulados por una modulación de dos fases, por ejemplo BPSKl/2) y cada antena direccional 12a a 12d se puede distribuir de manera que envíe o reciba marcos monorreceptores en un modo superior (por ejemplo marcos monorreceptores que son modulados por una modulación con más de dos fases, por ejemplo QPSK, 8PSK, 16 o 64QAM3/4) . Debe entenderse que la transmisión más robusta se lleva a cabo a un rendimiento menor en comparación con la transmisión menos robusta. De manera más general, la transmisión más robusta se basa en un modo físico de menor rendimiento. Por ejemplo, los marcos de multirreceptor son modulados por un modo físico, por ejemplo BPSK 1/2 (resp. QPSK 1/2) y los marcos monorreceptores son modulados por un modo físico de mayor rendimiento, por ejemplo QPSK 1/2 (resp. QPSK3/4 o 16QAM 3/4 o 64QAM2/3 o 64QAM 3/4) . Así, de acuerdo con otra modalidad de la invención, los marcos multirreceptores son modulados por una modulación en cuatro fases, por ejemplo QPSK 1/2 (resp. QPSK 3/4) y los marcos monorreceptores son modulados por una modulación mayor de cuatro fases, por ejemplo 16QAM 3/4 o 64QAM2/3 o 64QAM 3/4) . De acuerdo con otra modalidad de la invención, los marcos multirreceptores se modulan por una modulación en cuatro fases con- una tasa de velocidad FEC menor, por ejemplo QPSK 1/2 (resp. 16QAM 1/2) y los marcos monorreceptores se modulan por una modulación en cuatro fases con una velocidad FEC mayor, por ejemplo QPSK 3/4 (resp. 16QAM 3/4) . Por supuesto, una estación de acuerdo con la invención puede comprender más o menos de cuatro antenas direccionales. Una estación configurada para implementar el método de comunicación de acuerdo con la invención permanece, por supuesto, compatible con respecto a una comunicación con estaciones que no aplican el principio de comunicación de acuerdo con la invención. La invención puede ser aplicada a estándares diferentes de IEEE802. lla/g o estándares Hiperlan/2 con la condición de que las comunicaciones se lleven a cabo por medio de marcos multirreceptores y de marcos monorreceptores .

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Método de comunicación respecto a estaciones transmisoras/receptoras en una red de comunicación inalámbrica, método en el cual los primeros marcos multirreceptores se intercambian entre una estación y una pluralidad de otras estaciones y se intercambian segundos marcos monorreceptores entre una estación transmisora y una estación receptora, los primeros marcos son transmitidos de una manera omnidireccional, caracterizado porque los segundos marcos se transmiten de una manera direccional y en donde la transmisión de una manera omnidíreccional se lleva a cabo de una manera más robusta que la transmisión de una manera direccional .

2. Método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la transmisión más robusta se lleva a cabo a un menor rendimiento en comparación con la transmisión menos robusta.

3. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los marcos monorreceptores se modulan por una modulación con un primer número de fases y en donde los marcos multirreceptores se modulan por una modulación con un segundo número de fases y en donde el primer número de fases es mayor que el segundo número de fases.

4. Método como se describe en la reivindicación 3, caracterizado porque los marcos monorreceptores se modulan por una modulación con más de dos fases y en donde los marcos multirreceptores se modulan por una modulación de dos fases .

5. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los marcos monorreceptores son codificados con una primera tasa de corrección de error directa y los marcos multirreceptores son codificados con una segunda corrección de error directa y en donde la primera tasa es mayor que la segunda tasa.

6. Método como se describe en la reivindicación 5, caracterizado porque los marcos monorreceptores y los marcos multirreceptores son modulados por la misma modulación.

7. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la transmisión cumple con uno de los estándares que pertenecen al conjunto que comprende: Híperlan tipo 2; e IEEE802.11a.

8. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la transmisión cumple con IEEE 802. llg.

9. Estación transmisora o receptora para una red de comunicación inalámbrica, caracterizada porque la estación comprende un medio para transmitir o recibir marcos multirreceptores de una manera omnidireccional y un medio para transmitir o recibir marcos monorreceptores de una manera direccional, la transmisión de una manera omnidireccional se lleva a cabo de una forma más robusta que la transmisión de una manera direccional.

10. Estación como se describe en la reivindicación 9, caracterizada porque los marcos monorreceptores se modulan por una modulación con un primer número de fases y en donde los marcos multirreceptores se modulan por una modulación con un segundo número de fases, y en donde el primer número de fases es mayor que el segundo número de fases .

11. Estación como se describe en la reivindicación 10, caracterizada porque los marcos monorreceptores se modulan por una modulación con más de dos fases y en donde los marcos multirreceptores se modulan por una modulación de dos fases.

12. Estación como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque los marcos monorreceptores son codificados con una primera tasa de corrección de error directa y en donde los marcos multirreceptores son codificados con una segunda corrección de error directa, y en donde la primera tasa es mayor que la segunda tasa.

13. Estación como se describe en la reivindicación 12, caracterizada porque los marcos monorreceptores y los marcos multirreceptores son modulados por la misma modulación.

14. Estación como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13 , caracterizada porque comprende por lo menos una antena omnidireccional y una o más antenas direccionales .

15. Estación como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizada porque comprende cuatro antenas direccionales orientadas a 90° una con respecto a la otra.

16. Estación como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizada porque las transmisiones cumplen con uno de los estándares que pertenecen al conjunto que comprende: Hiperlan tipo 2; e IEEE 802.11a.

17. Estación como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizada porque la transmisión cumple con IEEE802.11g.

18. Red de comunicación inalámbrica caracterizada porque comprende varias estaciones transmisoras o receptoras, como se describe en una de las reivindicaciones 9 a 17.