УСТРОЙСТВО И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СВОДКИ ИЗМЕРЕНИЙ В СИСТЕМЕ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2005 года по МПК H04Q7/20 

Настоящее изобретение относится, в целом, к передачам, осуществляемым станцией связи в системе радиосвязи, работающей в соответствии с первым стандартом связи, например стандартом IEEE 802.11, в которой частотный диапазон, доступный для использования системой, может также использоваться другой системой радиосвязи, работающей в соответствии с другим стандартом связи. В частности, настоящее изобретение относится к устройству и соответствующему способу, позволяющим идентифицировать, по меньшей мере, в сводке измерений, осуществляется ли передача информации в соответствии с первым стандартом связи, на участке диапазона частот, на который настроена станция связи. При реализации в станции связи, работающей в соответствии со стандартом IEEE 802.11 в диапазоне частот 5 ГГц, формируется поле сводки измерений, в котором указано, настроена ли станция связи на участок диапазона частот, на котором осуществляется передача данных в формате 802.11. Путем идентификации настройки станции связи на участок диапазона частот, в котором осуществляется передача данных в формате 802.11, можно производить дальнейшие операции перенастройки или связи на участке диапазона частот, на который настроена станция связи.

Предпосылки изобретения

Развитие технологий связи позволило внедрить и распространить новые типы систем связи. Новые типы систем связи отличаются повышением скорости передачи данных и увеличением соответствующего объема передаваемых данных по сравнению с существующими типами систем связи.

Новые типы систем радиосвязи представляют собой системы связи, которые стали возможны благодаря развитию технологий связи. Каналы связи системы радиосвязи формируются на линиях радиосвязи, что исключает необходимость в традиционных проводных соединениях между передающей и приемной станциями системы. Поэтому система радиосвязи по своей природе обеспечивает повышенную мобильность связи в отличие от традиционных проводных систем.

Ограничения, связанные с шириной полосы, иногда ограничивают пропускную способность системы связи. Например, может иметь место ограниченная пропускная способность канала или каналов связи, используемого(ых) в системе связи для передачи информации между передающей и приемной станциями. Таким образом, ограниченная пропускная способность канала или каналов связи препятствует увеличению пропускной способности системы связи. Ограниченная ширина полосы канала связи особенно сильно влияет на пропускную способность системы радиосвязи. В общем случае, системе радиосвязи выделяется ограниченный участок электромагнитного спектра для установления каналов связи. Такое выделение иногда препятствует повышению пропускной способности системы радиосвязи. Иногда пропускную способность системы радиосвязи можно увеличить, только повысив эффективность использования выделенного электромагнитного спектра.

Методы цифровой связи позволяют повысить эффективность использования полосы частот в системе связи. Ввиду настоятельной потребности эффективного использования выделенного спектра в системе радиосвязи особенно предпочтительной в ней становится реализация методов цифровой связи.

При использовании методов цифровой связи производится оцифровка передаваемой информации. Согласно одному способу оцифрованная информация форматируется в виде пакетов, и связь осуществляется путем передачи пакетов. Отдельные пакеты или их группы можно передавать в дискретных интервалах и, после передачи, можно соединять друг с другом для восстановления содержащейся в них полезной информации.

Поскольку пакеты данных можно передавать в дискретных интервалах, нет необходимости выделять канал исключительно для передачи пакетных данных, сформированных одной передающей станцией для связи с одной приемной станцией, в отличие от традиционных требований к связи с коммутацией каналов. Напротив, несколько разных передающих и приемных станций могут совместно использовать один канал. Возможность осуществления связи множеством пар станций связи с использованием одного канала позволяет повысить пропускную способность системы связи. Передача пакетных данных осуществляется, например, в традиционных ЛС (локальных сетях). Были также разработаны беспроводные сети, работающие наподобие проводных ЛС и используемые для передачи пакетов данных по линии радиосвязи, что позволяет осуществлять связь между передающей станцией и приемной станцией, соединенных между собой линией радиосвязи.

Порядок работы беспроводной ЛС определен, например, стандартом 802.11 IEEE (Института инженеров по электротехнике и электронике). Система определена применительно к различным логическим уровням, и стандарт определяет рабочие параметры, относящиеся к различным уровням системы.

Было предложено использовать нелицензированный диапазон на частоте 5 ГГц и реализовать беспроводную локальную сеть (БЛС), работа которой, в целом, отвечает стандарту IEEE 802.11.

В диапазоне частот 5 ГГц можно реализовать и другие системы. Например, в диапазоне 5 ГГц реализована также система радиосвязи HyperLan II. Система HyperLan II работает в соответствии со стандартом, утвержденным ETSI. Система HyperLan II также является системой БЛС.

Поскольку на общих частотных поддиапазонах диапазона 5 ГГц могут работать несколько систем связи, работающие там системы связи должны иметь возможность динамически выбирать участки частотного диапазона для осуществления связи. Динамический выбор необходим для того, чтобы две системы связи не пытались одновременно осуществлять связь на одних и тех же частотах.

Европейская распорядительная комиссия (ERC) установила системные требования к системам, работающим в частотном диапазоне 5 ГГЦ. В частности, эти требования включают в себя требование, чтобы излучения электромагнитной энергии, генерируемые системой, работающей в диапазоне 5 ГГц, распределялись по заданным доступным частотным каналам. Таким образом, уровень помех, обусловленных энергией сигнала связи, генерируемого при работе системы связи, должен быть приблизительно постоянным в большой полосе частотного диапазона. Помеха должна распределяться равномерно и не должна препятствовать связи в спутниковых и радиолокационных системах.

Например, система IEEE 802.11 или HyperLan требует, чтобы мобильная станция (МС) имела возможность настраиваться на частотный поддиапазон частотного диапазона, который в данный момент не используется базовой зоной обслуживания (BSS). Настроившись на него, мобильная станция должна измерять наличие помехи. Произведя измерение, она должна отправить сообщение об измерении в пункт доступа (ПД), соответствующий базовой обслуживающей станции. Эта процедура называется динамическим выбором частоты (ДВЧ). В результате анализа измерений пункт доступа базовой обслуживающей станции определяет, следует ли выбрать новый частотный диапазон для работы мобильной станции. Эта процедура называется динамическим выбором частоты (ДВЧ). В системе HyperLan II мобильные станции передают сообщения, представляющие собой указания блока указания интенсивности принимаемого сигнала (УИПС) в приемопередающей системе базовой полосы как часть механизма ДВЧ. Однако использование указания УИПС не обеспечивает указания источника помеховых сигналов.

Желательно иметь способ, позволяющий лучше обеспечивать динамический выбор частоты в мобильной станции, работающей в системе IEEE 802.11.

В свете этой информации о предпосылках изобретения, относящейся к работе системы радиосвязи, в которой используется динамическое выделение частоты, были предложены значительные усовершенствования, представленные в настоящем изобретении.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение предусматривает устройство и соответствующий способ, которые можно использовать в системе радиосвязи, работающей в соответствии с первым стандартом связи, например, IEEE 802.11, в которой диапазон частот, доступный для использования системой, также используется другой системой связи, работающей в соответствии с другим стандартом системы связи.

На примере варианта осуществления настоящего изобретения представлен способ, позволяющий идентифицировать, по меньшей мере в сводке измерений, производится ли передача информации в соответствии с первым стандартом связи на участке диапазона частот, на который настроена станция связи. Благодаря обеспечению сводки измерений можно принимать более адекватные решения относительно последующей перенастройки или последующих операций передачи для станции связи. Таким образом, облегчается динамический выбор частоты.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения мобильная станция (МС), работающая, в общем случае, в соответствии со стандартом IEEE 802.11 в частотном диапазоне 5 ГГц, формирует поле сводки измерений. Поле сводки измерений - это значение, указывающее, настроена ли мобильная станция на участок частотного диапазона, на котором осуществляется передача данных, отвечающих стандарту 802.11. Благодаря передаче поля сводки измерений в устройство управления, например, пункт доступа (ПД), в системе 802.11, можно принимать решения относительно того, перенастраивать ли мобильную станцию или начинать передачу на участке частотного диапазона, на который настроена мобильная станция.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения поле сводки измерений содержит значение, указывающее, настроена ли мобильная станция на частотный диапазон передачи пакетов данных, отвечающих стандарту 802.11. В случае передачи пакетов данных 802.11 в диапазоне частот, на который настроена мобильная станция, поле сводки измерений получает первое значение. В отсутствие передачи пакетов данных 802.11 в диапазоне частот, на который настроена мобильная станция, поле сводки измерений получает другое значение. Мобильная станция передает сводку измерений, содержащую поле сводки измерений, в пункт доступа, где осуществляются функции управления для управления последующими операциями мобильной станции.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения после того, как мобильная станция настроилась на выбранный частотный диапазон, производится измерение энергии сигнала передачи, осуществляемой в диапазоне частот. Принятая энергия передачи декодируется для определения того, образует ли энергия сигнала передачи пакетно-форматированные данные. В случае обнаружения пакетно-форматированных данных производится дальнейший анализ пакета данных, чтобы определить, является ли пакет данных пакетом данных в формате 802.11. Если это так, то в поле сводки измерений вносят значение, указывающее частотный диапазон, на который настроена мобильная станция, для передачи в нем пакетов данных в формате 802.11. В противном случае, в поле сводки измерений вносят значение, указывающее отсутствие передачи данных в формате 802.11 в частотном диапазоне, на который настроена мобильная станция.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения после приема энергии сигнала передачи и ее декодирования для обнаружения пакета данных производят дальнейший анализ, чтобы идентифицировать, является ли пакет данных пакетом данных в формате 802.11 или пакетом в формате PLCP (протокола сходимости физического уровня), стороннего относительно стандарта 802.11. Тип пакета данных определяют путем анализа пакета на физическом уровне и логическом уровне, расположенном над физическим уровнем, на котором работает система связи, содержащая мобильную станцию. В системе 802.11 действительный пакет определяют путем надлежащего декодирования поля сигнала, циклического контроля избыточности (CRC) на элементах данных протокола физического уровня (PPDU) и действительного формата МАС-адреса. Напротив, пакет данных HyperLan II не имеет соответствующей структуры данных формата 802.11. Таким образом осуществляется различение пакета данных в формате HyperLan II от пакета данных в формате 802.11.

В одной реализации предусмотрены устройство и способ для мобильной станции, работающей в БЛС стандарта IEEE 802.11. Мобильная станция настраивается на частотный поддиапазон в частотном диапазоне 5 ГГц. После настройки на частотный поддиапазон производится операция оценки свободного канала (ОСК). Определяют, указывает ли ОСК частотный поддиапазон, который нужно занять. Определение производят, проверяя, присутствует ли энергия сигнала передачи на частотах, на которые настроена мобильная станция. В случае обнаружения энергии сигнала передачи мобильная станция дополнительно определяет, образует ли энергия сигнала передачи пакет данных в формате стандарта IEEE 802.11. Чтобы выполнить это определение, осуществляют операции декодирования для обнаружения преамбулы пакета данных. В случае обнаружения преамбулы пакета данных производят дополнительные операции декодирования на участке поля сигнала пакета данных. После такого декодирования дополнительно исследуют пакет данных, чтобы проверить, кому адресован пакет данных. Если обнаружен ИД (идентификатор) уровня МАС, то пакет данных является пакетом данных в формате 802.11. Поскольку пакет данных в формате HyperLan II не имеет соответствующего поля сигнала в формате 802.11 (т.е. заголовка PLCP) и идентификатора МАС, вариант осуществления настоящего изобретения позволяет различать пакет данных в формате HyperLan II и пакет данных в формате 802.11.

Таким образом, в этих и других аспектах предусмотрены устройство и соответствующий способ, позволяющие первой системе радиосвязи динамически выбирать участок диапазона частот для передачи пакета данных, тип которого соответствует первой системе. Вторая система радиосвязи также избирательно использует частотный диапазон для избирательной передачи пакета данных, тип которых соответствует второй системе. Осуществляется извещение о том, используется ли участок частотного диапазона, на который настроена система связи, для передачи пакета данных, тип которого соответствует первой системе. Блок указания подключен, по меньшей мере, для приема указания определения того, производится ли передача пакета данных, тип которого соответствует первой системе, на участке частотного диапазона, на которую настроена станция связи. Блок указания генерирует сигнал указания, соответствующий определению. Блок извещения подключен для приема сигнала указания, генерируемого блоком указания. Блок извещения генерирует сообщение извещения, которое содержит поле, значение которого соответствует сигналу указания, генерируемому блоком указания.

Настоящее изобретение и его объем поясняются прилагаемыми чертежами, краткое описание которых приведено ниже, подробным описанием предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления и прилагаемой формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - функциональная блок-схема системы связи, в которой реализован вариант осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - иллюстративный формат кадра сводки измерений, генерируемого согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 - структура преамбулы пакета данных в формате IEEE 802.11.

Фиг. 4 - функциональная блок-схема коррелятора задержанного сигнала.

Фиг. 5 - иллюстративное соотношение между частотой ложной тревоги и вероятностью обнаружения в соответствии с действием варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - представление, аналогичное показанному на фиг.5, но с другим фактором задержки.

Фиг.7 - кадр, используемый для передачи данных к ПД.

Фиг.8 - вариант осуществления способа согласно изобретению.

Подробное описание

Согласно фиг.1, система связи, обозначенная в целом позицией 10, способна обеспечивать пакетную радиосвязь с мобильной станцией (МС) 12.

В иллюстративном варианте осуществления система связи содержит БЛС (беспроводную локальную сеть), построенную, в целом, с возможностью работы согласно стандарту 802.11 IEEE в частотном диапазоне 5 ГГц. Мобильная станция 12 работает, в общем случае, по стандарту IEEE 802.11. Система связи является иллюстративной. Хотя вариант осуществления настоящего изобретения описан здесь в отношении реализации системы связи 10 в качестве системы IEEE 802.11, идеи настоящего изобретения аналогично применимы к системам связи других типов.

В ходе работы системы связи осуществляется двусторонняя передача данных между мобильной станцией и выбранным пунктом доступа (ПД), в данном случае пунктом доступа 14, из совокупности пунктов доступа, два из которых показаны на фиг.1. Передача данных осуществляется по линиям радиосвязи 16, установленным между мобильной станцией 12 и выбранным пунктом доступа. Иногда говорят, что передача данных с мобильной станции в пункт доступа осуществляется по каналу обратной линии связи, и что передача данных из пункта доступа 14 в мобильную станцию по линии радиосвязи 16 осуществляется по каналу прямой линии связи.

При передаче данных по каналам прямой или обратной линии связи передача данных осуществляется посредством электромагнитной энергии, именуемой здесь энергией сигнала передачи. В диапазоне 5 ГГц не предусмотрено предписанного выделения канала той или иной системе связи. Например, системе IEEE 802.11, образующей систему связи 10, не выделяется определенный частотный диапазон для ее исключительного пользования. Напротив, другие системы также могут быть реализованы и работать в тех же частотных поддиапазонах частотных диапазонов. Во избежание одновременного использования одних и тех же частотных поддиапазонов частотного диапазона устройства, действующие в системах связи, которые используют частотный диапазон 5 ГГц, должны применять схемы динамического выбора частоты (ДВЧ).

В общем случае, в схеме динамического выбора частоты участки частотного диапазона динамически выбираются для использования после определения того, что области частотного диапазона не используются для других каналов связи другой системой связи. Если определено, что частотный диапазон уже используется, для осуществления связи выбирают альтернативный частотный поддиапазон. Динамический выбор частоты позволяет предотвратить одновременные попытки двух или более отдельных систем связи использовать одни и те же частотные поддиапазоны.

Как отмечено выше, система связи содержит совокупность пунктов доступа, из которых два пункта доступа 14 показаны на чертежах. Каждый из пунктов доступа задает зону покрытия, иногда именуемую ячейкой. Когда мобильная станция находится в ячейке, связь мобильной станции с инфраструктурой системы связи, в целом, осуществляется через пункт доступа, задающий ячейку, в которой находится мобильная станция.

Пункты доступа 14 подключены к управляющему концентратору 16. Управляющий концентратор обеспечивает управление работой пунктов доступа и каналами связи в БЛС. Управляющий концентратор, иногда реализуемый как компьютер-сервер, подключен к маршрутизатору, который, в свою очередь, подключен к сети передачи пакетных данных (СПД) 22. Сеть передачи пакетных данных образована, например, магистралью Интернета. К сети передачи пакетных данных подключен узел-корреспондент (УК) 24. Узел-корреспондент представляет любое устройство связи, способное передавать пакетные данные через сеть передачи пакетных данных и через маршрут связи, образуемый с участием мобильной станции 12.

На фиг. 1 также показана структура кадра пакета в формате IEEE 802.11. Поле 26 преамбулы PLCP содержит обучающие символы ОМЧР (ортогонального мультиплексирования с частотным разделением). Обучающие символы также запускают механизм ОСК. Преамбулы PLCP пакетов в формате IEEE 802.11 и в формате HyperLan II почти одинаковы. Структура кадра также содержит поле 27 сигнала. Поле сигнала переносит модуляцию, используемую в поле PSDU (описанном ниже). Служебное поле 29 содержит биты инициализации скремблера для данных. Поле 31 PSDU образует поле элемента служебных данных физического уровня, идентифицирующее, куда идут передаваемые данные. Хотя это и не показано отдельно, можно использовать заголовок PLCP, являющийся комбинацией поля сигнала и служебного поля.

Мобильная станция 12 содержит приемную часть 32, способную регистрировать и обрабатывать данные, передаваемые в мобильную станцию по прямому каналу линии радиосвязи 16. Мобильная станция содержит передающую часть 34, способную обрабатывать данные, подлежащие передаче по обратному каналу линии радиосвязи 16 в пункт доступа.

Мобильная станция также содержит устройство 38, соответствующее варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство способно, в соответствии с операциями динамического выбора частоты мобильной станции и частей сетевого участка системы связи, разрешать мобильной станции осуществление операций связи в частотном диапазоне, на который настроена мобильная станция, или, альтернативно, предписывать мобильной станции настроиться на другой частотный диапазон. Устройство подключено к приемной и передающей частям мобильной станции.

Элементы устройства 38 представлены функционально. Реализовать элементы устройства можно любым желаемым способом. В иллюстративной реализации элементы формируют, по меньшей мере частично, алгоритмы, выполняемые соответствующей схемой обработки. Когда мобильная станция настраивается на выбранный частотный диапазон, схема приемной части регистрирует энергию сигнала передачи в каналах прямой линии радиосвязи в частотном диапазоне, на который настроена мобильная станция. Указания о зарегистрированной энергии сигнала передачи или ее отсутствии поступают по линии 42 на блок 44 указания устройства 38.

Блок 44 указания содержит определитель активности 46. В данном случае определитель активности осуществляет операцию оценки свободного канала (ОСК). Операция оценки свободного канала определяет, присутствует ли энергия сигнала передачи в частотном диапазоне, на который настроена мобильная станция. Определитель активности подключен к декодеру 48. На декодер также поступают по линии 42 указания энергии передаваемого сигнала, если таковая имеется, принимаемой приемной частью мобильной станции. Декодер, после обнаружения энергии сигнала передачи с помощью определителя активности, пытается декодировать энергию сигнала передачи.

Блок 44 указания также содержит детектор адреса пакета. Детектор адреса пакета также подключен к линии 42 для приема указаний об энергии сигнала передачи, если таковая присутствует, принимаемой приемной частью мобильной станции. Детектор адреса пакета действует, когда декодер обнаруживает наличие пакета данных, например, обнаружив фрагмент преамбулы пакета данных, который сформирован на физическом (PHY) логическом уровне системы связи 802.11. Детектор 52 адреса пакета выясняет, является ли адрес пакета уровня МАС (управления доступом к среде) частью принятой энергии сигнала передачи. Пакет данных формата HyperLan II не содержит поле сигнала в формате 802.11 и адрес пакета уровня МАС. Таким образом, детектор адреса пакета способен отличать пакет данных в формате HyperLan II от пакета данных в формате 802.11.

Устройство 38 содержит также блок 56 формирования сообщения, который связан с детектором 52 адреса пакета, входящего в блок 44 указания. Блок 56 формирования сообщения генерирует сводку измерений, содержащую поле, значение которого указывает, содержит ли частотный диапазон, на который настроена мобильная станция, пакет данных в формате 802.11. В случае обнаружения пакета данных, относящегося к другому типу пакетных данных, например, пакета данных в формате HyperLan II, в поле заносится другое значение. Таким образом, поле по меньшей мере указывает, используется ли частотный диапазон, на который настроена мобильная станция, для передачи пакета данных в формате 802.11 или пакета данных в формате, отвечающем стороннему PLCP (протоколу сходимости физического уровня).

Сводка измерений поступает в передающую часть 34 по линии 58. Передающая часть передает сводку измерений по каналу обратной линии связи, установленному на линии радиосвязи 16, обратно в пункт доступа. В данном случае при поступлении в пункт доступа указания сводки измерений маршрутизируются в управляющий концентратор 18 или другую надлежащую структуру. Анализ сводки измерений производится в управляющем концентраторе, и управляющий концентратор выбирает, должна ли мобильная станция сохранять настройку на данный частотный диапазон или перенастраиваться на другой частотный диапазон.

На фиг. 2 показана иллюстративная сводка измерений, обозначенная в целом позицией 68, сформированная устройством 38 мобильной станции, показанным на фиг. 1. Сводка измерений содержит совокупность полей, в том числе поле 72. Поле 72 - это однобитовое поле, идентифицируемое здесь как поле заголовка стороннего PLCP. Если в течение интервала измерений в частотном диапазоне, на который настроена мобильная станция, обнаружена преамбула PLCP, но после этого не обнаружено действительного поля сигнала, например, имеющего место при передаче пакета данных в формате HyperLan II по каналу связи, заданному в частотном диапазоне, на который настроена мобильная станция, то в поле заносят первое значение. При обнаружении пакета данных в формате 802.11 в поле 72 заносят другое значение.

Сводка 68 измерений в данном случае содержит также дополнительные однобитовые поля 74, 76, 78, 82, 84, 86 и 88. Поле 74 - это поле BSS (обслуживающей базовой станции), значение которого указывает, был ли декодирован хотя бы один правильный заголовок МАС для измеряемого частотного канала. Поле 76 - это поле QBSS. Значение поля 76 указывает, действует ли хотя бы одна BSS в QBSS. Бит устанавливается только в том случае, когда мобильная станция обеспечена MAC IEEE 802.11(e). Поля 78 и 82 - это значения, указывающие, задано ли поле «к РС» и «от РС» [РС - распределительная система] на протяжении кадра, в ходе которого мобильная станция производит измерения.

Поле 84 - это поле периодичности. Поле периодичности содержит значение, указывающее, являются ли периодическими два последовательных измерения ОСК (оценки свободного канала) шаблонов «занят» и «вкл/откл». Сигнал считается периодическим, если значения длительности и интервала, по меньшей мере, двух последовательных ОСК «занят» соответственно равны. Поле 86 - это поле расширенного сообщения ОСК. Значение поля 86 указывает, присутствуют ли в сообщении значения доли ОСК «занят», длительности ОСК «занят» и интервала ОСК «занят». Наконец, поле 88 - это расширенное сообщение BSS. Значение поля 88 указывает, содержит ли кадр сообщения об измерениях подробное сообщение.

Диаграмма, приведенная на фиг. 3, позволяет лучше понять, что такое оценка свободного канала (ОСК), что представляет собой преамбула, соответствующая стандарту IEEE 802.11a, и как эта преамбула используется в ОСК. Кроме того, моделирование показывает, что система с физическим уровнем (PHY), аналогичным IEEE 802.11a, может запускать механизм ОСК даже при очень малых С/Ш. Таким образом, важно обнаруживать наличие систем, использующих PHY, аналогичный IEEE 802.11a, но имеющих другой уровень управления доступом к среде (МАС), и сообщать об этом в ходе измерения динамического выбора частоты (ДВЧ).

В БЛС типа IEEE 802.11a ко всем пакетам данных заранее присоединяется преамбула, показанная на фиг. 3, где «В» обозначает короткий обучающий символ, примером которого является первый короткий обучающий символ 101. Короткие символы формируют сигнал с периодичностью 0,8 мкс. Короткие символы образуют первую часть пакета, принимаемого на радиочастоте (РЧ) в демодуляторе ортогонального мультиплексирования с частотным разделением (ОМЧР); таким образом, первые два символа могут быть искажены вследствие стабилизации системы регулировки усиления и связанных с этим эффектов квантования. Однако остальные восемь коротких символов обеспечивают достаточную энергию для надежного обнаружения пакета и оценки свободного канала. Главное - нужно обеспечить достаточное усреднение для ослабления влияния аддитивного шума.

Длинные символы 105 обозначены на фиг. 3 буквой «С», причем длинные символы отделены от коротких символов циклическим префиксом 121, обозначенным «СР». СР 121 позволяет производить канальную оценку длинных символов 105 без влияния межсимвольной помехи МСП. Длинные символы 105 имеют длительность 3,2 мкс, возбуждают все частоты в занятом диапазоне и обеспечивают достаточно выборок для канальной оценки.

Метод корреляции с задержкой

Принцип задержки и корреляции состоит в том, чтобы находить корреляцию между принятым сигналом и его задержанной версией. Идея состоит в том, чтобы использовать конкретную структуру преамбулы для получения надежных оценок начала пакета данных. На фиг. 4 показана блок-схема основной структуры. Если входной сигнал состоит из комплексных выборок r(i), коррелятор имеет задержку D и величина интервала скользящего среднего равна L, то на выходе коррелятора получится:

Приняв следующую модель принятого сигнала

, получаем

,

где s(k+n+D)=s(k+n)exp(j2πf₀D), с учетом того, что s(k) - это выборки из коротких обучающих символов с периодичностью по модулю D. Исследуя вышеприведенное выражение для P(k), получаем максимум при k=D+L.

Критическая функция для протокола множественного доступа по IEEE 802.11a, чувствительного к несущей МАС, дает оценку свободного канала (ОСК). ОСК используется станцией (МС) для определения, является ли канал свободным, и возможна ли попытка доступа. Спецификация БЛС по IEEE 802.11a требует, чтобы уровни принятого сигнала, большие или равные минимальной чувствительности для ДФМн (-82 дБм), обусловливали посредством ОСК указания «занят» для МАС при обнаружении преамбулы. Вероятность обнаружения, т.е. вероятность того, что алгоритм ОСК правильно идентифицирует состояние «занят», равна P_D>90% (согласно спецификации БЛС по IEEE 802.11a).

ОСК можно рассматривать как проверку двоичной гипотезы, которая позволяет определить, занята ли среда. Она состоит из гипотезы Н₁ , которая указывает, что канал занят, и гипотезы Н₀, которая указывает, что канал свободен. Статистика испытания задается следующим образом:

(6.1)

относительно гипотезы H₁ и

относительно гипотезы Н₀, где Th - порог и N - количество избыточных измерений.

В отсутствие преамбулы величина S уменьшается, в целом, совместно с отношением сигнал/шум (С/Ш).

Однако, эксцесс, заданный выражением

,

возрастает. Здесь - оценочная дисперсия, и - выборочное среднее.

Ниже описаны результаты моделирования

Чтобы показать выход алгоритма ОСК при обнаружении PHY IEEE 802.11a или HyperLan II, результаты моделирования представлены следующими предположениями:

(1) размер пакета: 512 бит,

(2) скорость: R=3/4, с перфорацией (прокалыванием) и перемещением,

(3) порождающие полиномы для сверточного кодирования: V₁(D)=(1+D²+D³+D⁵+D⁶) и V₂(D)=(1+D+D²+D³+D⁶), при K=7 и d_своб=10,

(4) схема модуляции: 64-КАМ,

(5) канал: 5-отводный релеевский канал с отводами {0,749, 0,502, 0,3365, 0,2256 и 0,1512}.

Отметим, что выбор схемы модуляции не имеет значения для ОСК, когда обнаружена преамбула. 64-КАМ (квадратурная амплитудная модуляция) выбирают в качестве типа модуляции, когда преамбула не используется при определении состояния канала, поскольку диапазон С/Ш примерно на 20 дБ выше минимальной чувствительности для ДФМн.

При моделировании мы рассматриваем два сценария: (a) с символами преамбулы и (b) без символов преамбулы.

Первый сценарий предполагает использование символов преамбулы. Фактор задержки, используемый при расчете выходного результата корреляции, равен 16 (т.е. расстояние между короткими символами), и для оценки характеристик использовалось моделирование по методу Монте-Карло. На фиг. 5 показана вероятность обнаружения 301 и 303, P_D, и частота ложной тревоги 321, P_F, где вероятность обнаружения 301 и 303 P_D растет с ростом С/Ш. Например, P_D для С/Ш=20 показана в виде первой функции. Кроме того, это значение демонстрирует надежное значение частоты ложной тревоги, P_F≪0,1 при P_D≈0,9.

Второй сценарий не предполагает использования символов преамбулы. При тех же условиях моделирования, что в первом сценарии, на фиг. 6 показаны P_D и P_F для разных С/Ш. Фактор задержки, равный 64, выбирается на основе расстояния между циклическим префиксом и началом символа ОМЧР. Фиг. 6 показывает, что P_D уменьшается, в целом, совместно с С/Ш, что соответствует результату, показанному на фиг. 5. Возможно также поддерживать P_F≪0,1 при P_D≈0,9. Как и в первом сценарии, для нахождения P_D 401, 403 и 405 используется моделирование по методу Монте-Карло.

Хотя ОСК разработана как средство, позволяющее станциям в системе БЛС IEEE 802.11a осуществлять доступ, если канал свободен для передачи, ОСК также можно использовать при выполнении измерений ДВЧ для определения наличия PYS, аналогичных IEEE 802.11a. Действительно, как показывают результаты моделирования, это может делаться при значениях С/Ш, близких к 0 дБ. Таким образом, изобретение предусматривает выполнение следующих этапов измерения для осуществления ДВЧ.

1. МС настраивается на нужную частоту для выполнения измерения.

2. МС, используя средство измерения энергии, предусмотренное для приемопередатчика стандарта IEEE 802.11a, измеряет интенсивность принятого сигнала (уровень техники).

3. МС анализирует выходной результат проверки гипотезы ОСК.

4. Если ОСК дает решение «истинно», то МС прослушивает кадр маяка от системы БЛС IEEE802.11a.

5. Если МС не может идентифицировать действительный кадр маяка IEEE 802.11a, то она определяет, что имеется PHY, аналогичный IEEE 802.11a, но МАС является сторонним.

6. МС сообщает в ПД, что обнаружен PHY, аналогичный IEEE 802.11a, но МАС является сторонним.

Кадр, используемый для передачи данных измерений в ПД, может иметь вид, показанный на фиг. 6, и содержать «управление кадром» 501, «длительность» 503, DA 505, SA 507, BSSID 509, «управление последовательностью» 511, УИПС 513, «ОСК истинно, МАС сторонний, да или нет" 515 и FCS 517.

В таблице 1 показано выделение частот для работы БЛС в Европе и распределение частот для HyperLan II.

Таблица 1Центральные частоты (интервалы 20 МГц)Эффективная излучаемая мощность5180-532023 дБм5500-568030 дБм570023 дБм

На фиг. 8 представлен способ, обозначенный в целом позицией 550, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения. Способ, по меньшей мере, позволяет сообщать, используется ли участок диапазона частот, на который настроена станция связи, для передачи пакета данных системы первого типа. Станция связи работает в первой системе радиосвязи, в которой предусмотрен динамический выбор участка частотного диапазона для передачи пакета данных системы первого типа. Вторая система радиосвязи также избирательно использует частотный диапазон для избирательной передачи пакета данных системы второго типа.

Сначала, как показано блоком 552, генерируется сигнал указания, выражающий определение того, осуществляется ли передача пакета данных первой системы на участке частотного диапазона, на который настроена станция связи. Затем, как показано блоком 554, формируется сообщение отчета. Сообщение отчета содержит поле, содержащее значение, соответствующее сигналу указания.

Таким образом, формируется сообщение отчета, указывающее, осуществляется ли операция связи, соответствующая первой системе связи, на участке частотного диапазона, на который настроена станция связи. На основе анализа сообщения отчета станция связи выполняет либо операцию перенастройки, либо операцию связи.

В описании раскрыты предпочтительные примеры для реализации изобретения, однако это описание не следует рассматривать как ограничение объема изобретения. Объем настоящего изобретения определяется формулой изобретения.

Изобретение относится к системе радиосвязи, работающей в соответствии с первым стандартом связи, в которой частотный диапазон, доступный для использования системой, может также использоваться другой системой радиосвязи, работающей в соответствии с другим стандартом связи. Изобретение позволяет определить, по меньшей мере, в сводке измерений, осуществляется ли передача информации в соответствии с первым стандартом связи, на участке диапазона частот, на который настроена станция связи, при этом блок отчета генерирует сводку измерений, содержащую значение, соответствующее сделанному определению. Технический результат - облегчение динамического выбора частоты. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

1. Устройство для мобильной станции, работающей в первой системе радиосвязи, в которой предусмотрен динамический выбор участка частотного диапазона для передачи пакета данных системы первого типа, причем вторая система радиосвязи также избирательно использует упомянутый частотный диапазон для избирательной передачи пакета данных системы второго типа, причем упомянутое устройство предназначено, по меньшей мере, для сообщения о том, используется ли участок частотного диапазона, на который настроена мобильная станция, для передачи пакета данных первого типа, при этом упомянутое устройство содержит блок указания, по меньшей мере, подсоединенный для приема указания определения того, осуществляется ли передача пакета данных системы первого типа на участке частотного диапазона, на который настроена мобильная станция, причем блок указания генерирует сигнал указания, соответствующий упомянутому определению, и блок формирования сообщения, подсоединенный для приема сигнала указания, генерируемого блоком указания, причем блок формирования сообщения генерирует сообщение отчета, содержащее поле, в которое занесено значение, соответствующее сигналу указания, генерируемому блоком указания.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мобильная станция содержит приемную часть, и блок указания содержит определитель активности, связанный с приемной частью, причем определитель активности определяет активность на выбранном участке частотного диапазона, на который настроена мобильная станция, определитель активности предназначен для указания, по меньшей мере, того, когда определено наличие энергии сигнала передачи на выбранном участке частотного диапазона.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что система связи работает согласно протоколу работы, который определяет операцию оценки свободного канала, и определитель активности осуществляет операцию оценки свободного канала.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок указания дополнительно содержит декодер, связанный с определителем активности и подсоединенный для приема указаний об определении наличия энергии сигнала передачи на выбранном участке частотного диапазона, причем декодер декодирует, по меньшей мере, часть энергии сигнала передачи, чтобы определить, содержит ли энергия сигнала передачи, по меньшей мере, один из пакета данных системы первого типа и пакета данных системы второго типа.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что пакет данных системы первого типа определен посредством логических уровней, в том числе физического уровня (PHY) и, по меньшей мере, одного более высокого уровня, и блок указания дополнительно содержит детектор адреса пакета, действующий в ответ на определение декодером того, что энергия сигнала передачи содержит, по меньшей мере, один из пакета данных системы первого типа и пакета данных системы второго типа соответственно, причем детектор адреса пакета предназначен для определения того, содержит ли, по меньшей мере, один из пакета данных системы первого типа и пакета данных системы второго типа дополнительно адрес пакета на более высоком уровне.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что пакет данных системы первого типа сформатирован согласно выбранному протоколу более высокого уровня, при этом детектор адреса пакета определяет, когда энергия сигнала передачи содержит пакет данных, сформатированный согласно выбранному протоколу более высокого уровня.7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что первая система радиосвязи работает в соответствии со стандартом 802.11 IEEE, и детектор адреса пакета определяет, когда энергия сигнала передачи содержит пакет данных в формате IEEE 802.11.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поле сообщения отчета, генерируемого блоком формирования сообщения, сформировано посредством первого цифрового значения, когда сигнал указания имеет первое значение, и сформировано посредством второго цифрового значения, когда сигнал указания отличается от первого значения.9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая система радиосвязи работает в соответствии со стандартом 802.11 IEEE, и поле сообщения отчета, генерируемого блоком формирования сообщения, имеет значение, указывающее на то, определен ли пакет данных в формате стандарта 802.11 IEEE, подлежащий передаче на участке частотного диапазона, на который настроена мобильная станция.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что пакет данных системы второго типа сформатирован согласно протоколу PLCP (протоколу сходимости физического уровня), стороннему по отношению к стандарту IEEE 802.11, и блок указания отличает пакет данных в формате стандарта 802.11 от пакета данных в формате стороннего протокола PLCP, образующего пакет данных системы второго типа.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что блок формирования сообщения генерирует сводку измерений мобильной станции, причем поле, в которое занесено значение, соответствующее сигналу указания, генерируемому блоком указания, содержит участок сводки измерений мобильной станции.12. Усовершенствованный способ связи для мобильной станции, работающей в первой системе радиосвязи, обеспечивающий, по меньшей мере, возможность сообщения о том, используется ли участок частотного диапазона, на который настроена мобильная станция, для передачи пакета данных системы первого типа в первой системе радиосвязи, осуществляющей способ связи, в которой предусмотрен динамический выбор участка частотного диапазона для передачи пакета данных системы первого типа, причем указанный частотный диапазон избирательно использует вторая система радиосвязи для передачи пакета данных системы второго типа, причем упомянутый способ содержит этапы, на которых генерируют сигнал указания, соответствующий определению того, осуществляется ли передача пакета данных системы первого типа на участке частотного диапазона, на который настроена мобильная станция, и формируют сообщение отчета, содержащее поле, в которое занесено значение, соответствующее сигналу указания, генерируемому на этапе генерации.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что перед этапом генерации дополнительно выполняют этап определения активности на выбранном участке частотного диапазона, на который настроена мобильная станция, причем указание активности на выбранном участке частотного диапазона соответствует, по меньшей мере, определению наличия энергии сигнала передачи на выбранном участке частотного диапазона.14. Способ по п.13, отличающийся тем, что система связи работает согласно протоколу работы, который определяет операцию оценки свободного канала, причем упомянутый этап определения включает выполнение операции оценки свободного канала.15. Способ по п.14, отличающийся тем, что после выполнения упомянутой операции оценки дополнительно декодируют, по меньшей мере, часть энергии сигнала передачи, когда на этапе определения установлено ее наличие, чтобы определить, содержит ли энергия сигнала передачи, по меньшей мере, один из пакета данных системы первого типа и пакета данных системы второго типа.16. Способ по п.15, отличающийся тем, что пакет данных системы первого типа определен посредством логических уровней, в том числе физического уровня (PHY) и, по меньшей мере, одного более высокого уровня, причем способ дополнительно содержит этап определения того, содержит ли, по меньшей мере, один из пакета данных системы первого типа и пакета данных системы второго типа дополнительно адрес пакета на более высоком уровне.17. Способ по п.16, отличающийся тем, что первая система радиосвязи работает в соответствии со стандартом 802.11 IEEE, и упомянутый этап определения включает определение того, когда энергия сигнала передачи содержит пакет данных в формате IEEE 802.11.18. Способ по п.13, отличающийся тем, что первая система радиосвязи работает в соответствии со стандартом 802.11 IEEE, и поле сообщения отчета, генерируемого на этапе генерации, имеет значение, указывающее на то, определен ли пакет данных в формате стандарта 802.11, подлежащий передаче на участке частотного диапазона, на который настроена мобильная станция.