通信设备、通信方法和通信系统的制作方法
【专利说明】通信设备、通信方法和通信系统
[0001]本申请是申请号为201080019207.3、发明名称为“通信设备和方法、计算机程序和通信系统”、国际申请日为2010年3月17日的专利申请的分案申请，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0002]本发明涉及能够通过应用在多个用户之中共享空间轴上的无线资源的空间分割多路访问(SDMA)为全部多个用户提高吞吐量的通信设备和方法、计算机程序和通信系统。更具体地讲，本发明涉及采用RD(反向)协议并且使得专门信道使用周期(TXOP)内空间复用的帧更加有效的通信设备和方法、计算机程序和通信系统。
【背景技术】
[0003]无线通信消除过去有线通信的布线作业的负担并且还满足用作实现移动通信的技术。例如，可以引用IEEE(电工电子工程师协会)802.11作为关于无线LAN(局域网)的建立标准。ffiEE 802.lla/g已经得到普通应用。
[0004]基于例如IEEE 802.11的许多无线LAN系统，实现基于例如CSMA/CA (带有冲突避免的载波检测多路访问)的载波检测的访问控制协议，其中，每个站被构造为在随机信道访问期间避免载波冲突。换言之，已经生成发送请求的站首先在给定帧间隔DIFS(分布帧间空间)内监视介质状态，并且如果在这个空间内没有发送的信号存在，则该站执行随机退避(backoff)。另外，在这个空间内存在发送信号的情况下，该站获得专门信道使用发送机会(TXOP)并且能够发送帧。另外，可以引用“虚拟载波检测”作为用于解决无线通信中的隐藏终端问题的方法。更具体地讲，在没有发送给(addressed to)接收站的接收帧内陈述用于保留介质的持续时间信息的情况下，该站预测介质将用于与持续时间对应的周期或者换言之，虚拟检测载波，并且设置发送暂停周期(NAV:网络分配矢量)。这样做，保证了TXOP内的信道专用性。
[0005]其间，基于IEEE 802.lla/g标准，正交频分复用(OFDM)用于2.4GHz频带或5GHz频带内以支持实现54Mbps的最大通信率(物理层数据率)的调制方法。另外，基于标准的修订IEEE 802.lln，采用ΜΜ0(多输入多输出)通信方法以实现更高比特率。这里，MIMO是通过在发送器端和接收器端二者提供多个天线部件实现空间复用流的通信方法(这是公知的)。尽管基于IEEE 802.1ln能够实现超过10Mbps的高吞吐量(HT)，但是随着发送的内容的信息大小增加需要更高速度。
[0006]例如，通过增加MMO通信装置上的天线的数目以增加空间复用流的数目，能够在保持向下兼容的同时提高I对I通信的吞吐量。然而，未来需要提高单用户通信吞吐量和多用户整体的吞吐量。
[0007]IEEE 802.1lac工作组尝试通过使用低于6GHz的频带阐明数据传输率超过IGbps的无线LAN标准。为了实现它，由多个用户共享空间轴上的无线资源的空间分割多路访问方法(例如，多用户MMO(MU-MMO)或者SDMA (空间分割多路访问))是有效的。
[0008]例如，提出了通过自适应阵列天线使用保持与继承(legacy)802.11标准向下兼容的帧格式的RTS、CTS和ACK帧组合继承IEEE802.11标准中的载波检测与空间分割多路访问的两种技术的通信系统(例如，见PTL I)。
[0009]另外，基于IEEE 802.lln，采用RD(反向)协议从而使得专用信道使用周期(TXOP)内的数据发送更加有效。基于普通ΤΧ0Ρ，仅仅执行单向数据传输，其中，获得专门信道使用权的站发送数据帧。相比较，基于RD协议，定义了称作RD发起者和RD回应者的两种角色。作为在由RD发起者发送(下行)的MAC(介质访问控制)帧中的特定字段内指示RDG(RD授权)或者换言之许可或授权反向数据传输的结果，RD回应者接下来能够在同样的TXOP内在反向(上行)发送发送给RD发起者的数据帧(例如，见PTL 2)。
[0010]此刻，执行空间分割多路访问的通信系统能够提高多用户整体的吞吐量(上述)，而认为通过应用在IEEE 802.1ln中定义的RD协议在TXOP内的空间复用帧能够是更加有效的。
[0011]然而，考虑一种实际结构，其中，例如，接入点发挥RD发起者的角色，多个终端发挥RD回应者的角色。在这种情况下，当通过上行从多个终端发送数据帧至接入点时，接入点将不能够分离用户除非各个站同时复用它们的帧。
[0012]另外，在对无线LAN应用空间分割多路访问的情况下，可以构思到在相同时间轴上复用可变长度帧的情况。然而，如果从各个站发送的帧的长度不同，则随着帧复用的量增加或减小在接入点处接收的信号功率将显著变化。这关于自动增益控制(AGC)导致了不稳定操作，并且从各种观点还可能出现例如关于在IEEE 802.11中标准化的RCPI (接收信道功率指示器)帧内的功率分布变得不再恒定的问题。
[0013]简而言之，多个RD回应者要求帧同时发送到接入点，并且还要求被构造为即使从上层发送具有不同长度的多个帧，仍能够使得最终从PHY层发送的帧的长度均匀。
[0014]引用列表
[0015]专利文献
[0016]PTL 1:日本未审专利申请公布N0.2004-328570
[0017]PTL 2:日本未审专利申请公布N0.2006-352711，第0006段到第0007段
【发明内容】
[0018]技术问题
[0019]本发明的一个目的在于提供能够通过应用在多个用户之中共享空间轴上的无线资源的空间分割多路访问优化通信的高级通信设备和方法、计算机程序和通信系统。
[0020]本发明的另一个目的在于提供能够通过采取RD协议使得TXOP内的空间复用帧更加有效的高级通信设备和方法、计算机程序和通信系统。
[0021]本发明的另一个目的在于提供能够实现空间分割多路访问的高级通信设备和方法、计算机程序和通信系统，其中，多个RD回应者使得它们的帧长度彼此相等并且同时将它们发送给RD发起者。
[0022]问题的解决方案
[0023]鉴于上述问题进行修订，这个申请的权利要求1中描述的本发明是一种通信设备，包括:
[0024]数据处理器，处理发送/接收帧；以及
[0025]通信单元，发送和接收帧；
[0026]其中，
[0027]数据处理器将指示许可反向帧发送的反向许可信息附加到要同时进行发送的多个帧中的各个帧，以及
[0028]通信单元同时复用并发送多个帧，并且还从接收多个帧的各个通信设备接收服从反向许可信息的各个帧。
[0029]根据这个申请的权利要求2中描述的本发明，被构造为根据权利要求1的通信设备的通信单元设置有能够通过应用权重发挥自适应阵列天线的作用的多个天线部件，其中，通信单元同时复用并发送多个帧，并且还从其它通信设备接收同时发送的多个帧。
[0030]根据在这个申请的权利要求3中描述的本发明，被构造为根据权利要求1的通信设备的数据处理器通过反向许可信息指定在反向上发送的帧的帧长度。
[0031]根据在这个申请的权利要求4中描述的本发明，被构造为根据权利要求1的通信设备的数据处理器通过反向许可信息指定在反向上发送的帧的发送开始时间。
[0032]在这个申请的权利要求5中描述的发明是一种通信设备，包括:
[0033]数据处理器，处理发送/接收帧；以及
[0034]通信单元，发送和接收帧；
[0035]其中，响应于接收到附加了反向附加信息的帧，数据处理器产生具有由反向附加信息指定的帧长度的反向帧，并且通信单元以给定定时发送反向帧。
[0036]另外，在这个申请的权利要求6中描述的发明是一种通信设备，包括:
[0037]数据处理器，处理发送/接收帧；以及
[0038]通信单元，发送并接收帧；
[0039]其中，响应于接收到附加了反向附加信息的帧，数据处理器产生反向帧，并且通信单元在由反向附加信息指定的发送开始时间发送反向帧。
[0040]另外，在这个申请的权利要求7中描述的发明是一种通信方法，包括:
[0041]产生附加了指示许可反向帧发送的反向许可信息的多个帧的步骤；
[0042]同时发送多个帧的步骤；以及
[0043]从接收多个帧的各个通信设备接收服从反向许可信息的各个帧的步骤。
[0044]另外，在这个申请的权利要求8中描述的发明是一种计算机上以计算机可读格式进行陈述从而使得通信设备执行发送帧的处理的计算机程序，所述程序使得计算机发挥如下部件的作用:
[0045]数据处理器，处理发送/接收帧；以及
[0046]通信单元，发送和接收帧；
[0047]其中，数据处理器将指示许可反向帧发送的反向许可信息附加到要同时进行发送的多个帧中的各个帧，以及
[0048]通信单元同时复用并发送多个帧，并且还从接收多个帧的各个通信设备接收服从反向许可信息的各个帧。
[0049]根据这个申请的权利要求8的计算机程序被定义成以计算机可读格式进行陈述从而在计算机上执行给定处理的计算机程序。换言之，通过将根据这个申请的权利要求8的计算机程序安装在计算机上，在计算机上展示合作动作，并且能够获得与根据这个申请的权利要求1的通信设备的操作优点类似的操作优点。
[0050]另外，在这个申请的权利要求9中描述的本发明是一种通信系统，包括:
[0051]第一通信设备，同时发送多个帧，所述多个帧附加有指示许可反向帧发送的反向许可信息；以及
[0052]多个第二通信设备，每个第二通信设备从多个帧之中接收发送给自身的帧，并且发送服从反向许可信息的指定的反向帧，所述反向帧被发送给第一通信站。
[0053]然而，这里讨论的“系统”是指多个设备的逻辑组件(或者实现特定功能的功能模块)，并且没有特别指定各个设备或功能模块是否存在于单个壳体内。
[0054]根据本发明，可以提供能够通过应用在多个用户之中共享空间轴上的无线资源的空间分割多路访问优化通信的高级通信设备和方法、计算机程序和通信系统。
[0055]根据在这个申请的权利要求1、2以及7到9中描述的发明，在IEEE 802.1ln中定义的RD协议应用到执行空间分割多路访问的通信系统。这样做，在接入点已经在获取的TXOP内发送发送给多个终端的空间复用帧以后，接下来能够从各个终端在反向上执行帧发送，并且由此能够使得TXOP内的空间复用帧更加有效。
[0056]在要进行发送的服从反向许可信息的反向帧不是相同长度的情况下，存在如下问题:随着接收的帧内的复用量增加或减少，在接收多个反向帧的一端会发生关于AGC的不稳定操作。相比较，根据在这个申请的权利要求3和5中描述的发明，由于通过反向许可信息指定在反向上发送的帧的帧长度，所以在尊重指定的同时反向帧的各个发送器使得它们的帧长度均匀。这样做，能够避免AGC操作的不稳定。