专利名称：在无线局域网等中向发射机给出反馈的数据传输的制作方法
相关申请的对照本发明要求于2003年8月8日提交的美国临时申请序列号No.60/493,937的优先权，其标题为″A HIGH-THROUGHPUT WIRELESS NETWORKARCHITECTURE，APPARATUS AND ASSOCIATED METHODS″。
背景技术：
在无线局域网(WLAN)通信系统或同类系统中，基于载波侦听多路访问(CSMA)的媒体访问控制(MAC)层以分组的形式发送数据，其中在每次发送分组时，分组都与其他分组竞争该媒体。当前诸如遵守IEEE802.11规范的WLAN系统并不利用信道反馈。代替地，发射机通过其接收到的信道确认(ACK)数来估计该信道的状态。这一系统会导致非期望的反馈回路，其中可将调制速率调整为相当迅速地下降，但增加则很缓慢。
在说明书的结论部分尤其指出并明确声明了本发明的主题。然而通过参考随后的详细描述并结合阅读附图可以最佳地理解作为组织和操作方法的本发明以及它的对象、特征和优点，所述附图包括图1是根据本发明一个实施例的无线局域网的框图；图2是根据本发明一个实施例利用前数据信道反馈的无线局域网系统的时序图；图3是根据本发明一个实施例利用后数据信道反馈的无线局域网系统的时序图；以及图4是根据本发明一个实施例在无线局域网系统中向发射机给出反馈的数据发送方法的流程图。
可以理解为了图示的简明，在图中示出的元件不必按比例画出。例如为了描述清楚，某些元件的尺寸可相对于其他元件加以放大。此外出于合适的考虑，可以重复视图中的编号用于指明对应的或类似的元件。
具体实施例方式
在随后的描述中将阐明许多特定的细节。然而应该理解无需这些特定细节也可以实现本发明。在其他的实例中就不示出已知的方法、过程、组件和电路以避免淡化对本说明书的理解。
将借助于在计算机存储器内对数据位或二进制数字信号操作的算法和符号表示随后的详尽描述的某些部分。这些算法描述和表示可以是由在数据处理技术本领域普通技术人员使用的，将他们的工作主题传达给本领域其他普通技术人员的技术。
在此的算法通常被认为是可导致期望结果的自给动作或操作序列。它们包括对物理量的物理处理。通常但非必须，这些量具有能被存储、传输、组合、比较以及处理的电或磁信号。业已证实有时主要为了通用，就将这些信号作为比特、值、元素、符合、字符、术语、数字等等。但应该理解所有这些及类似的术语都与合适的物理量相关联并且仅是为了方便给这些物理量施加的标记。
除非特别指出，否则从随后的讨论中可以显见本说明通篇使用的诸如“处理”、“计算”、“计算的”、“确定”之类的术语涉及计算机或计算系统或者类似的电子计算设备的动作或过程，所述电子设备将由诸如电子的物理量表示的数据在所述计算系统的寄存器或存储器内操作或变换成类似的由在计算系统内存储器、寄存器或其他信息存储、传输或显式设备的表示物理量的其他数据。
本发明的实施例包括用于执行此处操作的装置。可以为了希望的目的构造装置，或者该装置可以包括由存储在设备中的程序选择性激活或重构的通用计算设备。这些程序可以存储在存储介质上，诸如但不限于包括软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘的各类盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、磁卡或光卡或者适于存储电子指令并能够为计算设备耦合至系统总线的任何类型的介质。
在此呈现的过程和显示本来并不固有地涉及任何特定的计算设备或其他装置。各种通用系统可以结合根据在此教示的程序使用，或者可以证明构造更专门化的装置执行期望方法会更为便利。用于这些系统的期望结构在如下的描述中将变得显而易见。此外，将不会参考任何特定的编程语言来描述本发明的实施例。应该认识到各种编程语言都可用以实现对在此描述的本发明的教示。
在随后的说明和权利要求中，会使用术语“耦合”和“连接”以及它们的变体。在某些实施例中，连接可用于指示相互直接物理或电气连接的两个或更多元素。耦合可以意味着直接物理或电气连接的两个或更多元素。然而，耦合也可以指不相互直接连接，但仍然相互协作或交互的两个或更多元素。
应该理解本发明的实施例具有多种应用。虽然本发明不限于这一方面，但是在此公开的电路可用于诸如无线电系统中的发射机和接收机的各种装置中。旨在包含在本发明范围内的无线电系统仅出于实例的目的包括无线局域网(WLAN)设备和无线广域网(WWAN)设备，这些设备包括无线网络接口设备和网络接口卡(NIC)、基站、接入点(AP)、网关、桥路、集线器、蜂窝无线电话通信系统、卫星通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)等等，虽然本发明的范围不限于这一方面。
旨在包含在本发明范围内的无线通信系统类型包括但不限于无线局域网(WLAN)、无线广域网(WWAN)、码分多址(CDMA)蜂窝无线通信系统、全球移动通信系统(GSM)蜂窝无线电话系统、北美数字蜂窝(NADC)蜂窝无线电话系统、时分多址(TDMA)系统、扩展-TDMA(E-TDMA)蜂窝无线电话系统、类似宽带CDMA(WCDMA)的第三代(3G)系统、CDMA-2000等等，虽然本发明的范围不限于这一方面。
现参考图1，将讨论根据本发明一个实施例的无线局域网通信系统。在图1所示的无线局域网通信系统100中，移动单元110包括耦合至至少一个天线118的无线收发机112，该收发机还耦合至提供基带和媒体访问控制(MAC)处理功能的处理器114。在一个实施例中的处理器114可以包括单个处理器或可选地包括基带处理器和应用处理器，虽然本发明的范围不限于这一方面。处理器114可以耦合至存储器116，所述存储器可以包括诸如DRAM的易失性存储器、诸如闪存的非易失性存储器或可选地包括诸如硬盘驱动的其他类存储装置，虽然本发明的范围不限于这一方面。存储器116的某些部分或全部可以包括在作为处理器的同一集成电路上，或者可选地将存储器的某部分或全部置于一集成电路或在处理器所在集成电路的其他介质(例如硬盘驱动)上，虽然本发明的范围不限于这一方面。
移动单元110经由无线通信链路132可与接入点122通信，其中接入点122可以包括至少一个天线120。在一个可选实施例中，接入点122以及可任选的移动单元110可以包括两个或多个天线，例如用以提供空分多址(SDMA)系统或多输入多输出(MIMO)系统，虽然本发明的范围不限于这一方面。接入点122可以与网络130耦合以使得移动单元110通过经由网络通讯链路132与接入点122的通信而实现与包括耦合至网络130设备在内的网络130通信。网络130包括诸如电话网络或因特网的公共网络，或者网络130可选地包括诸如内联网的私人网络，或者公共和私人网络的结合，虽然本发明的范围不限于这一方面。移动单元110和接入点122之间的通信可经由无线局域网(WLAN)实现，例如遵守电气和电子工程师协会(IEEE)标准(诸如IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、HiperLAN-II等等)的网络，虽然本发明的范围不限于这一方面。在另一个实施例中，移动单元110和接入点122之间的通信可经由遵守第三代合作项目(3GPP)标准的蜂窝通信网络而至少部分地实现，虽然本发明的范围不限于这一方面。
现参考图2，将根据本发明一个实施例讨论利用前数据信道反馈的无线局域网系统的时序图。在图2所示的时序图200中，水平轴202表示时间，其中出现在水平轴202之上的框表示由发射机210发送的分组，而出现在水平轴202之下的框表示由接收机212接收的分组。在本发明的一个实施例中，发射机210对应于图1的WLAN系统中的接入点122而接收机212对应于移动单元110，虽然本发明的范围不限于这一方面。
如图1所示，发射机210将发送请求(RTS)分组214发送给接收机212。响应于对RTS分组214的接收，接收机212将清除发送(CTS)分组216发送回发射机210以指示它没有接收来自该网络上另一个节点的数据，这样发射机就在随后发送数据分组218给接收机。在接收数据分组218之后，接收机212就在随后发送确认(ACK)分组220给发射机210以表明接收机212已经接收到数据分组218。在本发明的一个实施例中，CTS分组216可以包括在发射机210发送数据分组给接收机212之前就由接收机212送回给发射机210的信道信息。在这一实施例中，这一前数据信道反馈的安排可以提供更高的信号质量，并由于信道的发射机训练提供更高的频谱效率。此外，因为这一前数据信道反馈安排在发射机210接收到CTS分组216之后才发送数据分组218，从而就降低了数据分组与其他被传输分组就发生冲突的可能性，虽然本发明的范围不限于这一方面。
现参考图3，将根据本发明一个实施例讨论利用后数据信道反馈的无线局域网系统的时序图。在图3所示的时序图300中，水平轴302表示时间，其中出现在水平轴302之上的框表示由发射机310发送的分组，而出现在水平轴302之下的框表示由接收机312接收的分组。在本发明的一个实施例中，发射机310对应于图1的WLAN系统中的接入点122而接收机212对应于移动单元110，虽然本发明的范围不限于这一方面。
如图3的时序图300所示，发射机310在接收到任何清除发送分组或在了解该信道知识之前就直接把数据分组314直接发送给接收机312。在接收数据分组314之后，接收机312就把确认(ACK)分组发回给发射机310以表明接收机312已经接收到数据分组314。在本发明的一个实施例中，ACK分组316可以包括由接收机321发送给发射机310的信道信息。在接收到ACK分组316内的该信道信息之后，发射机310可以基于该信道信息为后续传输做出适当的改变。由于这一后数据信道反馈系统发送和接收的分组更少，从而就提供了更低的开销并适用于更短长度的分组。此外，这一后数据信道反馈系统适用于信道不会随时间迅速改变的平稳环境，虽然本发明的范围不限于这一方面。
先参考图4，将根据本发明一个实施例讨论在无线局域网系统中向发射机给出反馈的数据发送方法的流程图。在图4所示的方法400中，诸如图1中WLAM系统100的无线局域网系统自适应地在(诸如由图2的时序图200示出的)前数据信道反馈模式和(诸如由图3的时序图300示出的)后数据信道反馈模式之间做出选择。虽然本发明的范围不限于这一方面。在方法400中，诸如发射机210或310的发射机在框410处具有要发送的数据。在框412处做出要发送的数据分组是否是更短数据分组的判定。如果该数据分组是更短数据分组，则发射机随后就通过跟随在其中的框416处发送该数据的分支428而在后数据信道反馈模式下操作。随后就在框416处接收可以包括信道信息的确认(ACK)分组，虽然本发明的范围不限于这一方面。
如果框412处判定该分组是更长数据分组，则发射机随后就通过跟随在其中的框418处发送准备发送(RTS)分组的分支430而在前数据信道反馈模式下操作。发射机随后就在框410处接收包括信道信息的清除发送(CTS)分组。随后，发射机就可以在框422处发送该数据分组，并在接收机接收到该数据分组之后在框424处接收确认分组，虽然本发明的范围不限于这一方面。
在后数据信道反馈模式或在前信道反馈模式中操作之后，发射机就从在框416处接收到的确认分组中或从在框420处接收到的清除发送分组中获取了该信道的知识。在框426处做出该信道是否随时间快速变化的判定，例如移动单元110是否随时间移动，并且在操作时移动单元对应于接收机212或接收机312的情况。如果该信道快速改变，则发射机通过沿着分支430操作继续在前数据信道反馈模式下发送。如果该信道并非快速改变，则方法400就沿着分支回到框412以判定后续分组是否是短数据分组，如果是，则发射机随后就通过沿着分支428的操作切换至后数据信道反馈模式，虽然本发明的范围不限于这一方面。在图4所示的排列中，发射机根据分组数据长度和信道条件而自适应地在后数据信道反馈模式和前数据信道反馈模式的操作之间做出选择，虽然本发明的范围不限于这一方面。
根据本发明的一个特定实施例，对是在后信道反馈模式下还是在前信道反馈模式下操作的判定至少部分基于发射机和接收机之间的环境中存在的干扰量。在这一实施例中，如在框412处，例如可通过对发送分组所需的重发数的测量而由发射机做出网络中是否存在更多冲突数量的判定，其中重发次数越多就表明网络环境中由更高干扰量引起的冲突越多。若存在如此描述的更高干扰量，即使在要发送的分组是用于在后数据信道反馈模式下沿着分支428而不存在如此高干扰量情况下操作的分组，则仍在框412处做出沿着分支430而在前数据信道反馈模式下操作的判定，虽然本发明的范围不限于这一方面。在这一实施例中，可使用该RTS/CTS前数据信道模式以获取信道信息并提供至少两个功能。第一，发射机可保留该信道，使得在没有RTS/CTS部分的情况下也不会发送潜在的干扰源，并且该发射机可以在数据传输之前获得信道知识，这样该发射机就可以执行通过频率自适应降低干扰的自适应比特-加载，或者该发射机还可执行在空间上降低干扰的波束形成，虽然本发明的范围不限于这一方面。
根据本发明一个实施例，可以概括分类各种不同类型的信道知识。在此描述的实例可以应用于多输入多输出(MIMO)系统或有Mt个发射天线和Mr个接收天线的正交频分多路复用(OFDM)系统以及数目为N的快速傅立叶变换(FFT)频调(tone)。根据本发明的信道反馈类型不限于下表中描述的类型。可以包括其他的信道反馈类型，并且在可选实施例中可以化简下表中的信息以减少反馈和开销。
表1在MIMO系统中向发射机进行反馈的信道信息类型在表1中，Mr是接收天线的数量，Mt是发射天线的数量，N是FFT频调的数量，而Qa是描述量“a”的位数。在发射机端已可使用信道信息(诸如表1中的一个量)的情况下，就可以进一步降低后数据信道反馈的量。该条件能够以一种或多种的方式出现，所述方式例如可包括发射机利用其中信道已充分平稳的旧有信道估计，发射机通过监听环境中发送目标为其他目的地或节点的其他分组来估计信道，或者发射机通过使用例如在时分双工(TDD)系统中的信道互反性来估计信道，虽然本发明的范围不限于这一方面。通过将信道反馈引入诸如WLAN系统100的系统中，信号质量和调制速率都可被自适应地优化从而匹配信道条件。例如可能在后数据信道反馈模式下，通过引入确认分组中的信道反馈就可在诸如信道相对平稳的情况下，降低由RTS和CTS导致的总开销，虽然本发明的范围不限于这一方面。在本发明的一个特定实施例中，在调制类型包括例如QAM星座大小、码率、编码类型等等的情况下，对实际信道参数的反馈较不频繁而对调制类型的反馈较为频繁，虽然本发明的范围不限于这一方面。
应该理解可以将根据本发明的向发射机进行反馈的数据传输应用于例如具有单根天线的单输入单输出(SISO)系统、具有一根或多根天线的多输入多输出(MIMO)的任何无线系统的物理层，还可应用于单信道系统、捆绑信道系统、单载波系统、正交频分多路复用(OFDM)系统、码分多址系统、载波侦听多路访问(CSMA)系统、广域网系统、局域网系统、私域网系统、诸如以太网的有线系统等等，而不背离本发明的范围也无需对它们进行实质性的变化。
虽然描述了本发明某些程度的特殊性，但是应该认识到本领域普通技术人员可以变更其中的元素而不背离本发明的精神和范围。相信本发明对在无线局域网或同类网络中对有发射机反馈的数据的传输及其附加的各类优点在前面的描述中能够得到理解，并且显而易见的是对其中组件结构和排列的各种改变不背离本发明的精神和范围，也不会牺牲其材料上的优点，在此和先前描述的形式仅是示意性的实施例并不提供实质的变化。应该注意到是权利要求涵盖并包括这些改变。
权利要求
1.一种方法，包括判定是否在后信道数据反馈模式下操作；以及如果这样判定，就在后信道数据反馈模式下操作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判定包括判定数据分组是否是更短的数据分组，如果数据分组是更短的数据分组，就判定在后信道数据反馈模式下操作。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判定包括判定信道是否快速变化，如果所述信道不是快速变化，随后就判定在后数据信道反馈模式下操作。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作包括在发送数据分组之后接收包括信道信息的确认分组。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作包括在接收数据分组之后发送包括信道信息的确认分组。
6.一种方法，包括判定要发送的数据分组是否是更短的数据分组；并且如果所述要发送的数据分组是更短的数据分组，就在其中确认分组包括信道信息的后数据信道反馈模式下操作，否则就在其中清除发送分组包括信道信息的前数据信道反馈模式下操作。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括至少部分基于所述信道信息判定信道是否已改变；并且如果所述信道已改变，就在前数据信道反馈模式下操作。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括至少部分基于所述信道信息判定信道是否已改变；如果所述信道已改变，就判定后续分组是否是更短的分组；并且如果所述后续分组是更短的分组，就在后数据信道反馈模式下操作。
9.一种产品，包括其上存储有指令的存储介质，当由计算平台执行所述指令时会通过一定动作在后数据信道反馈模式与在前数据信道反馈模式下操作之间做出选择，所述动作包括判定是否在后信道数据反馈模式下操作；以及如果这样判定，就在后信道数据反馈模式下操作。
10.如权利要求9所述的产品，其特征在于，所述判定包括判定数据分组是否是更短的数据分组，如果数据分组是更短的数据分组，就判定在后信道数据反馈模式下操作。
11.如权利要求9所述的产品，其特征在于，所述判定包括判定信道是否快速变化，如果所述信道不是快速变化，随后就判定在后数据信道反馈模式下操作。
12.如权利要求9所述的产品，其特征在于，所述操作包括在发送数据分组之后接收包括信道信息的确认分组。
13.如权利要求9所述的产品，其特征在于，所述操作包括在接收数据分组之后发送包括信道信息的确认分组。
14.一种产品，包括其上存储有指令的存储介质，当由计算平台执行所述指令时会通过一定动作在后数据信道反馈模式与在前数据信道反馈模式下操作之间做出选择，所述动作包括判定要发送的数据分组是否是更短的数据分组；并且如果所述要发送的数据分组是更短的数据分组，就在其中确认分组包括信道信息的后数据信道反馈模式下操作，否则就在其中清除发送分组包括信道信息的前数据信道反馈模式下操作。
15.如权利要求14所述的产品，其特征在于，当执行所述指令时会通过进一步的动作在后数据信道反馈模式与在前数据信道反馈模式下操作之间做出选择，所述动作包括至少部分基于所述信道信息判定信道是否已改变；并且如果所述信道已改变，就在前数据信道反馈模式下操作。
16.如权利要求14所述的产品，其特征在于，当执行所述指令时会通过进一步的动作在后数据信道反馈模式与在前数据信道反馈模式下操作之间做出选择，所述动作包括至少部分基于所述信道信息判定信道是否已改变；如果所述信道已改变，就判定后续分组是否是更短的分组；并且如果所述后续分组是更短的分组，就在后数据信道反馈模式下操作。
17.一种装置，包括全向天线；耦合至所述全向天线的收发机；以及基带处理器，如果如此判定就使得所述收发机在后信道数据反馈模式下操作。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述基带处理器判定要发送的数据分组是否是更短的数据分组，如果所述数据分组是更短的数据分组，就使得所述收发机在后信道数据反馈模式下操作。
19.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述基带处理器判定信道是否快速变化，如果所述信道不是快速变化，就使得所述收发机在后数据信道反馈模式下操作。
20.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述基带处理器使得所述收发机在接收当前信道信息之前就发送数据分组。
21.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述基带处理器使得所述收发机在接收信道信息之后发送数据分组。
22.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述基带处理器使得所述收发机在接收数据分组之后发送信道信息。
23.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述基带处理器使得所述收发机响应于对准备发送分组的接收而发送信道信息。
24.一种方法，包括确定网络中的干扰水平；如果所述确定指示网络中更高的干扰水平，则在前数据信道反馈模式下操作；以及否则，就至少部分基于要发送的数据分组的长度选择在前数据信道反馈模式或在后数据信道反馈模式中操作。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，在所述网络中的更高干扰水平由所述网络中的更高的冲突数量指示。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，在所述网络中的更高干扰水平由发送分组所需的更高重发数量指示。
27.一种方法，包括判定是否在后数据信道反馈模式下操作；如果这样判定，就在后信道数据反馈模式下操作，其中信道信息是在数据分组传输之后从接收机提供给发射机的，并无需请求对请求发送分组或清除发送分组的传输；并且否则，就在前数据信道反馈模式下操作，其中信道信息是在数据分组传输之前由所述接收机提供给所述发射机的。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述信道信息包括更高的信道知识量、部分的信道知识量以及调制类型之一。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述更高的信道知识量包括每频调的完全信道矩阵。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述部分的信道知识量包括每频调的奇异信道矩阵、每频调的信道的秩、每频调的信噪比以及所有频调的平均信噪比的至少一种。
31.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述调制类型包括每频调的调制以及所有频调的一个调制的至少一种。
32.如权利要求27所述的方法，其特征在于，还包括判定在所述发射机处信道信息是否已知，如果是，就减少从所述接收机反馈至所述发射机的信道信息量。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述判定包括判定自从先前信道反馈事件以来已改变了什么信息，并发送关于已改变了什么信息的信息给所述接收机。
全文摘要
简明地，根据本发明的一个实施例，发射机至少部分基于分组长度和信道条件而自适应地在后数据信道反馈系统和前数据信道反馈系统之间做出选择。
文档编号H04L1/18GK1890907SQ200480036093
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年12月16日
发明者S·桑德胡 申请人:英特尔公司