Transmisión multiusuario mejorada.

Aparato de transmisión para realizar una transmisión multiusuario a una pluralidad de otros extremos (21-24) de transmisión,

estando dicho aparato (10) adaptado para:

a) difundir una petición de transmisión a dicha pluralidad de otros extremos (21-24) de transmisión; yb) dotar a dicha petición de una trama de control de acceso al medio MAC que incluye una lista de almenos dos identificaciones de otros extremos de transmisión a los que se pide que contesten a dichapetición,

estando el aparato de transmisión caracterizado porque está configurado para usar dicha petición detransmisión como petición para retroalimentar información de retroalimentación de estado de canal, y paraevaluar realizaciones de canal de dichos otros extremos (21-24) de transmisión basándose en lainformación de retroalimentación de estado de canal recibida de dichos otros extremos de transmisión, ypara derivar vectores de formación de haz apropiados para dichos otros extremos de transmisión.

Transmisión multiusuario mejorada

Campo de la invención La presente invención se refiere en general a un aparato de transmisión, a un aparato de recepción, a un sistema y a un método para realizar una transmisión multiusuario a una pluralidad de otros extremos de transmisión en sistemas de transmisión tales como, pero sin limitarse a, una red de área local inalámbrica (WLAN) .

Antecedentes de la invención Las redes de área local inalámbricas (WLAN) tal como se definen por ejemplo en las especificaciones IEEE 802.11 son casi omnipresentes en la actualidad. El aumento de rendimiento global del canal disponible era un asunto importante, y se ha centrando la investigación en mejorar la modulación y codificación dentro de la capa física. Empleando multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) en combinación con constelaciones de señal de alta tasa de transmisión, podían conseguirse hasta 54 Mbit/s. Este enorme salto de rendimiento, incluso si se consigue sólo para distancias muy limitadas, está provocado por características inherentes de OFDM, que han llegado a ser especialmente atractivas para sistemas de alta tasa de transmisión de bits. En OFDM, se divide el ancho de banda de sistema dado en muchos subcanales, también denominados subportadoras. En lugar de transmitir símbolos de manera secuencial a través de un canal (muy amplio) , se transmiten múltiples símbolos en paralelo. Esto conduce a duraciones de símbolo mucho más largas, de manera que puede reducirse significativamente el impacto de interferencia entre símbolos, de modo que no sea necesaria ninguna medida adicional como una costosa ecualización.

La norma 802.11 obliga a que todas las estaciones implementen una función de coordinación distribuida (DCF) que es una forma de acceso múltiple por detección de portadora con evitación de colisión (CSMA/CA) . CSMA/CA es un protocolo basado en contienda que asegura que todas las estaciones detecten en primer lugar el medio antes de transmitir. El objetivo principal es evitar tener estaciones que transmitan al mismo tiempo, lo que da como resultado colisiones y retransmisiones correspondientes. Si una estación que espera enviar una trama detecta energía superior a un umbral específico en el medio (lo que podría significar la transmisión de otra estación) , la estación que espera el acceso esperará hasta que el medio esté inactivo antes de transmitir la trama. El aspecto de evitación de colisión del protocolo pertenece al uso de acuses de recibo que una estación de recepción envía a la estación de envío para verificar una recepción sin errores. Aunque un poco más complejo, este proceso de acceso al medio puede considerarse como una reunión en la que todo el mundo es educado y cada persona habla sólo cuando nadie más lo hace. Además, los participantes que entienden lo que la persona está diciendo asienten con la cabeza.

Debido a su naturaleza, DCF soporta la transmisión de señales asíncronas. Un factor distintivo de señalización asíncrona es que no hay ningún requisito de sincronismo entre tramas que portan datos. Por ejemplo, el protocolo DCF no hace ningún intento de entregar ninguna serie de tramas de datos dentro de ninguna trama de tiempo ni en ningún momento en el tiempo. Como resultado, hay una cantidad aleatoria de retardo entre cada transmisión de trama de datos. Esta forma de sincronización es eficaz para aplicaciones de red, tales como correo electrónico, navegación Web y acceso de VPN para aplicaciones corporativas.

Se observa un potencial para aumentos de tasa de transmisión de bits adicionales en un uso de sistemas de antena de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) . Por tanto, se ha propuesto un nuevo mecanismo de protocolo de control de acceso al medio (MAC) , que soporta transmisiones MIMO multiusuario (MU) en WLAN según las normas basadas en IEEE 802.11. El nuevo protocolo propuesto extiende DCF con MIMO de único usuario (SU) de tal manera que diferentes estaciones pueden ser estaciones de destino para paquetes dentro de una trama MIMO (que es un conjunto de paquetes transmitidos simultáneamente en flujos espaciales diferentes) .

Según un procedimiento de retroceso que opera aleatoriamente, una estación con un paquete de datos para transmitir genera un número aleatorio entre 0 y un tamaño de ventana de contienda (CW) , que determina la duración del temporizador de retroceso como contado en varias ranuras de tiempo. La CW tiene un valor inicial mínimo de 15, se duplica después de una colisión, puede elevarse hasta 1023, y disminuye después de una transferencia satisfactoria, indicada por una trama de acuse de recibo (ACK) . Después de detectar el medio libre durante la duración del espacio entre tramas de DCF (DIFS) , la estación móvil cuenta hacia atrás el temporizador de retroceso hasta que llega a cero y luego comienza su transmisión. Si durante la cuenta atrás otra estación móvil ocupa el medio, todas las estaciones móviles en retroceso interrumpen su cuenta atrás y se difieren hasta que detecten el medio libre durante al menos DIFS. La norma incluye un protocolo de toma de contacto de petición para enviar (RTS) - limpiar para enviar (CTS) opcional antes de la transmisión.

En un procedimiento de asociación, antes de las transmisiones de datos, las estaciones comparten entre sí la información acerca de sus capacidades de hardware. Puede intercambiarse información con respecto a los elementos de antena usados usando una forma extendida de tramas de control RTS y CTS, descritas en los siguientes párrafos.

La trama RTS extendida, MIMO-RTS (M-RTS) y la trama CTS extendida, MIMO-CTS (M-CTS) , pueden basarse en la estructura de las tramas RTS y CTS convencionales de la norma IEEE 802.11 a. Con el fin de soportar múltiples antenas, ambas tienen un campo nuevo, por ejemplo un mapa de bits, en el que cada bit significa una antena. Por tanto, un mapa de bits de una longitud de un byte puede soportar hasta ocho antenas. Naturalmente, el campo de mapa de bits puede ser más largo o más corto dependiendo del número de antenas soportadas por las estaciones móviles de un sistema dado. En la trama M-RTS, este campo puede denominarse mapa de bits de antenas propuesto (PAB) y puede codificar el subconjunto elegido de antenas disponibles propuestas para la siguiente transmisión. El receptor de la trama confirma qué antenas deben estar activas en un campo de mapa de bits de antenas confirmado (CAB) de la trama M-CTS. La trama ACK también se extiende para soportar acuses de recibo por flujo. Más específicamente, la trama MIMO-ACK (M-ACK) puede tener un campo de mapa de bits largo de un byte denominado mapa de bits de paquetes con acuse de recibo (APB) para confirmar la recepción de cada paquete de flujos diferentes por separado. Contiene acuses de recibo positivos y negativos para cada flujo espacial. Todavía puede realizar acuses de recibo inmediatamente, aunque hay múltiples paquetes que se transmiten a la vez. La longitud de los mapas de bits (L) puede ser arbitraria.

Los siguientes puntos proporcionan una vista global de la funcionalidad del protocolo MAC adicional de M-DCF durante un ciclo de transmisión, omitiendo los concernientes a CSMA/CA:

• el transmisor envía una trama M-RTS, estableciendo “1” binarios en el campo de PAB para antenas disponibles para la siguiente transmisión.

• Inmediatamente después, cuando los receptores ya han leído la trama M-RTS y las antenas disponibles, el transmisor envía una secuencia de entrenamiento para cada antena disponible para una estimación de canal. Alternativamente, la estimación de canal se realiza en paralelo a la trama M-RTS.

• El receptor estima el canal, y responde con una trama M-CTS, estableciendo “1” binarios en el campo de CAB para las antenas que deben usarse para la transmisión. El esquema MIMO puede seleccionarse basándose en al menos uno de las capacidades de hardware de las estaciones, demandas de calidad de servicio (QoS) de la conexión, condiciones de propagación de radio y estado actual de la red. Cómo el receptor elige las antenas puede estar en su procedimiento interno. Este procedimiento de elegir el esquema MIMO aplicado durante la operación de red por trama proporciona una adaptación de enlace rápida.

• Después de la recepción de la trama M-CTS, el transmisor transmite (uno o más) paquetes basándose en las instrucciones del receptor acerca de las antenas que deben usarse, usando cada uno una antena separada.

• Después de la recepción de la (s) trama (s) de datos, el receptor comprueba la corrección de los paquetes recibidos, y puede crear una trama M-ACK extendida para informar al transmisor acerca del resultado de la transmisión.... [Seguir leyendo]

1. Aparato de transmisión para realizar una transmisión multiusuario a una pluralidad de otros extremos (2124) de transmisión, estando dicho aparato (10) adaptado para:

a) difundir una petición de transmisión a dicha pluralidad de otros extremos (21-24) de transmisión; y

b) dotar a dicha petición de una trama de control de acceso al medio MAC que incluye una lista de al menos dos identificaciones de otros extremos de transmisión a los que se pide que contesten a dicha petición,

estando el aparato de transmisión caracterizado porque está configurado para usar dicha petición de transmisión como petición para retroalimentar información de retroalimentación de estado de canal, y para evaluar realizaciones de canal de dichos otros extremos (21-24) de transmisión basándose en la información de retroalimentación de estado de canal recibida de dichos otros extremos de transmisión, y para derivar vectores de formación de haz apropiados para dichos otros extremos de transmisión.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho aparato (10) está adaptado para crear una trama de transmisión sólo de paquetes destinados a al menos uno de esos otros extremos de transmisión que contestaron a dicha petición de transmisión.

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que dicha identificación comprende una dirección MAC.

4. Aparato según la reivindicación 1, en el que dichos otros extremos de transmisión son transmisores candidatos direccionados para que devuelvan una petición de envío para mostrar su intención de transmitir.

5. Aparato según la reivindicación 4, en el que dicho aparato está adaptado para realizar una estimación de canal para dichos transmisores candidatos según sus realizaciones de canal, y para contestar a dicha petición de envío con una confirmación de envío que indica qué transmisor puede acceder a un canal mediante qué vector de formación de haz.

6. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicha petición de transmisión comprende información que especifica un formato que debe usarse para dicha información de retroalimentación de estado de canal solicitada.

7. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho aparato está adaptado para acusar recibo de transmisiones enviando una trama MAC que indica esos otros extremos de transmisión de los que se han recibido dichas transmisiones.

8. Aparato según la reivindicación 7, en el que dicho aparato está adaptado para indicar dichos otros extremos de transmisión de los que se han recibido dichas transmisiones, estableciendo un respectivo bit en un mapa de bits previsto en dicha trama MAC.

9. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho aparato (10) está adaptado para difundir tramas de petición de envío que incluyen una lista de otros extremos de transmisión y dichos vectores de formación de haz apropiados para dichos otros extremos de transmisión.

10. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho aparato (10) está adaptado para añadir a dicha petición de transmisión información de duración que indica una duración predicha de toda la transmisión esperada.

11. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho aparato comprende un transceptor multiusuario con al menos una de cadena de múltiples entradas y cadena de múltiples salidas.

12. Aparato de recepción para recibir una señal de transmisión multiusuario, estando dicho aparato (21-24) adaptado para:

a) recibir una petición de transmisión;

b) detectar una lista de al menos dos identificaciones de receptor en una trama de control de acceso al medio MAC proporcionada por dicha petición de transmisión; y

c) responder a dicha petición de transmisión si dicha lista contiene una identificación de dicho aparato (21-24) ,

estando el aparato de recepción caracterizado porque está adaptado para responder a dicha petición de transmisión con una trama de retroalimentación de canal que incluye información de estado de canal que puede usarse para evaluar realizaciones de canal del aparato de recepción y derivar vectores de formación de haz apropiados para el aparato de recepción.

13. Aparato según la reivindicación 12, en el que dicho aparato (21-24) está adaptado para responder combinando una unidad de datos por paquetes MAC agregada y un mecanismo de retroalimentación de sondeo.

14. Aparato según la reivindicación 12 ó 13, en el que dicho aparato (21-24) está adaptado para derivar un sincronismo para su respuesta basándose en un orden de dicha identificación en dicha lista.

15. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que dicho aparato está adaptado para realizar una de las siguientes acciones:

- incluir en la respuesta información de duración que indica una cantidad de datos en su cola de transmisión,

- establecer su vector de asignación de red según el contenido de un campo de duración previsto en dicha petición de transmisión, si dicha lista no contiene ninguna identificación de dicho aparato,

- calcular un tiempo de espera para su respuesta usando un campo de duración previsto en dicha petición de transmisión,

- usar un subconjunto asignado de subportadoras de una señal de transmisión multiusuario para la respuesta, derivar dicho subconjunto asignado de un orden de dicha identificación en dicha lista y responder en un periodo de tiempo predeterminado tras la recepción de dicha petición.