CN101444014A

CN101444014A - 无线通信中用于帧隧道化的系统和方法

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Publication number: CN101444014A
Application number: CNA2007800170227A
Authority: CN
Inventors: S·特赖宁
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: US8798098B2; US8098689B2; EP3249832A1; EP2025074B1; US9706416B2; US20130044703A1; EP2025074A4; EP2025074A1; US20140362791A1; US8189619B2; CN101444014B; US10869206B2; WO2007134124A1; EP3051714B1; US20170318481A1; US20110299517A1; EP3051714A1; US20070264941A1

Abstract

这些实施例包括用于在包括数字波束形成的无线通信系统中进行帧隧道化的系统和方法。这些实施例包括第一和第二帧控制字段，第二帧控制字段包括高吞吐量控制(HTC)启用字段。如果启用了HTC启用字段，那么就发送HTC字段，其宣告探测帧和所预期的来自接收站的信道估计反馈的类型。

Description

无线通信中用于帧隧道化的系统和方法

技术领域

实施例涉及无线通信领域。更具体而言，这些实施例涉及无线收发器之间的通信协议领域。

背景技术

无线通信系统包括至少一个用于通过RF(射频)信道发送信息的发射机和至少一个从RF信道接收信息的接收机。更具体而言，无线通信系统可以包括两个或更多个间隔开一定距离的通信装置，每个装置都具有收发器，收发器包括发射机和接收机。典型地，至少一个装置收发器能够向多个其他装置的收发器发送以及从多个其他装置的收发器接收。一些无线通信系统利用数字波束形成技术来将信息导引到独立的空间信道中。

附图说明

在阅读以下详细说明并参考附图后，本发明的各个方面将变得显而易见，在附图中类似的附图标记表示类似的元件；

图1示出了示例性无线网络的实施例，该示例性无线网络包括多个通信装置，包括多个固定或移动通信装置；

图1A示出了用于在无线通信装置之间建立通信的传输协议；

图1B示出了包括第一和第二帧控制字段的隧道帧(tunneling frame)；

图1C示出了第二帧控制字段；

图1D示出了用于实施确认-高吞吐量控制功能的隧道帧的示例；

图1E示出了用于实施块确认功能的隧道帧的示例；

图2示出了无线网络中用于基于正交频分复用(OFDM)的宽带通信的收发器内的信号处理的一般流程；

图2A示出了适用于图2的收发器的发射机中的示例性OFDM的实施例；

图2B示出了适用于图2的收发器的接收机中的示例性OFDM的实施例；

图3A示出了适用于图2的收发器的发射机中的示例性数字波束形成器(DBF)；

图3B示出了适用于图2的收发器的接收机中的示例性DBF；以及

图4示出了用于构造隧道帧的示例性流程图。

具体实施方式

下文是对附图中所示的本发明实施例的详细描述。这样详细地介绍实施例是为了清楚地表达本发明。然而，本文提供的实施例仅仅是示例性的，并非意在限制这些实施例的可预期变型；相反，意图涵盖落在所附权利要求的精神和范围之内的所有修改、等价物和替换。下文详细的描述被设计成使本领域的普通技术人员明白这样的实施例。

这些实施例包括用于在包括数字波束形成的无线通信系统中进行帧隧道化的系统和方法。这些实施例包括第一和第二帧控制字段，第二帧控制字段包括高吞吐量控制(HTC)启用字段。如果启用了所述HTC启用字段，那么就发送HTC字段，其宣告探测帧和所预期的来自接收站的信道估计反馈的类型。

图1示出了示例性无线网络的实施例。该构造包括第一通信装置1010，其以有线或无线方式连接到诸如因特网或本地内联网之类的网络1000。通信装置1010可以通过无线方式与多个通信装置1030通信。为便于指称，将通信装置1010、1030标记为装置0、1、2和3。装置1030可以是计算机、膝上型电脑、笔记本、蜂窝电话、PDA(个人数字助理)或其他有无线通信能力的装置。因此，通信装置可以是移动的或固定的。通信装置1010和装置1030均包括收发器(RX/TX)1014、1034。每个收发器包括RF发射机和RF接收机。每个RF发射机向RF频率上施加数字数据，以通过电磁辐射发射数据。RF接收机接收处于RF频率的电磁能量并从其中提取出数字数据。图1示出了多输入多输出(MIMO)系统。图1的无线通信系统意图代表多种无线系统中的任一种，其可以包括但不限于NFC(近场通信)、WLAN(无线局域网)、WMAN(无线城域网)、WiMAX(微波存取全球互通)、2.5-3G蜂窝、3G RAN(无线电接入网)、4G、RFID(射频识别)等。具体而言，在WLAN中，装置1010可以代表WLAN接入点，其控制与电气和电子工程师协会(IEEE)标准802.11的不同部分相兼容的各种不同的WLAN装置，包括802.11a、802.11b和802.11g以及802.11n。类似地，装置1030可以遵循这些标准中的不同的标准。

在一个实施例中，通信装置1010包括数字波束形成器(DBF)1016。DBF1016将信息信号转换成要被施加到天线阵列1022的单元上的信号。天线阵列1022是单个、单独可激励天线单元的阵列。施加到天线阵列1022的单元的信号使其辐射多个空间信道。这样形成的每个空间信道可以将信息携带到一个或多个通信装置1030。类似地，通信装置1030包括收发器1032以从装置1010接收信号和向装置1010发射信号。收发器1032还可以包括天线阵列1042和DBF 1036。并行于数字波束形成，收发器1032还能够根据IEEE标准802.11a和802.11g发射和接收信号。

通信装置1010、1030还分别包括成帧器1012、1032。成帧器1012、1032构造帧，这些帧将要发送的数据置于RF信道上。可以将这些帧存储在直接随机存取存储器(DRAM)1011、1031中。帧的用途是在发射装置和接收装置之间建立和维持同步通信。每个成帧器可以提供高吞吐量控制(HTC)字段1013、1033。HTC提供位序列，该位序列宣告发射探测帧，这使探测帧的接收机能够估计HTC的接收机和发射机之间的信道。HTC还指定所预期的来自接收机的反馈的类型。在一种操作模式下，反馈的类型是信道矩阵的估计，其中反馈的另一种类型是导引矩阵，其用于将信息波束导引到多个基本独立的空间信道中。这两种类型的反馈之间的主要差异在于：信道矩阵更加精确但发送回发射机要花费更长时间，而导引矩阵较短但接收机计算所花费的时间较长。

图1A示出了帧功能之一的操作。为了建立通信，发射机发射控制帧。控制帧包括请求发送(RTS)字段，该字段被接收机接收。控制帧还包括地址字段和时长字段(图1A中未示出)。地址字段表示发射针对哪个接收机。时长字段包括网络分配矢量(NAV)，该矢量表示为发射保留的时间长度。在发送RTS信号之后，但在发送发射数据之前，发射机等待从接收机接收准予发送(CTS)信号。如果在短时间段内未接收到CTS，则暂时放弃计划的发射，可以稍后发送新的RTS信号。一旦接收到CTS信号，发射机就在NAV的时长期间发送数据，如图1A所示。如果成功接收到数据，接收机向发射机发送确认(ACK)信号。如果未接收到ACK信号，那么源站可以立即安排重新发送时间。

图1A中所示的方法被用于无线系统中，所述无线系统包括符合电气和电子工程师协会发布的标准802.11(IEEE 802.11)的无线局域网(WLAN)和无线城域网(WMAN)。这些标准涵盖了符合现有IEEE 802.11标准和现有补充标准(例如802.11a、802.11b和802.11g)的遗留系统。这些标准未规定数字波束形成。然而，正在开发的被命名为IEEE 802.11n的新补充标准为数字波束形成提供了技术规范。具体而言，标准802.11n规定：将高吞吐量控制(HTC)字段作为帧的一部分来发送，其位于要发射的数据之前。然而，HTC与控制帧的简单连接就使遗留站无法在时长字段期间断言NAV，这是因为格式不再符合帧格式的遗留标准。这样，高吞吐量控制需要新的帧结构。因此，如下文所述，成帧器1012、1032提供了第二帧控制字段1015、1035。

图1B示出了由成帧器1012、1032构建的隧道帧格式的实施例。提供符合开发中的新802.11n标准的当前状态的第一帧控制字段。第一帧控制字段可以提供协议版本字段来指定适用的标准。类型字段指定该帧是管理帧、控制帧还是数据帧。在当前情况下，为了发射HTC，类型是控制。而且，还有子类型字段来指定帧的功能。在当前情况下，子类型是隧道。第一帧控制字段之后的时长字段指定了该次发射的时长。地址字段指定所预期的接收机和针对该次发射的接收机的地址。

地址字段之后是第二帧控制字段1015、1035。图1C示出了第二帧控制字段的更详细视图。第二帧控制字段包括字节计数字段，其实现了发射中错误的早期检测。下一字段是子类型字段，其指定了帧的功能。子类型例如可以是ACK(确认)、RTS、CTS、BA(块确认)或其他子类型。子类型字段之后是HTC启用字段。在启用该字段时(例如逻辑电平1)，HTC字段将紧随其后。第二帧控制字段之后是帧校验序列(FCS)，其包括32位用于判断是否正确接收到帧的循环冗余序列。

图1D示出了用于发射HTC的帧的示例，该HTC用于由帧的接收机进行信道估计。第一帧控制是控制型、隧道子类型的。第一帧控制之后是时长字段和地址字段。在该示例中，第二帧控制的字节计数字段是20。子类型是ACK，且启用HTC启用。第二帧控制之后是HTC字段，随后是帧校验序列(FCS)。图1E示出了在第二帧控制的子类型是BA(块确认)且禁用HTC启用字段时的帧。这证明可以将第二帧控制字段用于多种802.11n中已定义和未定义的用途。在该示例中，第二帧控制字段内的BA字段提供了发射机与接收机之间发送数据帧的块的约定。BA控制字段提供了该约定的身份。地址2字段包含发射机地址。SSN(启动序列号)字段是为其发送BA的第一数据帧的序列号。位图字段是位序列，每一位用于该块中发送的每个帧。当设置为1时，位图字段中的位表示成功接收了相应数据帧。当设置为0时，这表示相应帧丢失了。

这样，这些实施例提供了一种用于帧隧道化的方法，该方法向后兼容遗留系统并对包括数字波束形成的系统进行高吞吐量控制。这种隧道化方法可以使用现有遗留系统早已使用的传输速率和波形来提供网络分配矢量(NAV)，以及使用诸如针对802.11n的网络等高吞吐量网络的速率和波形来提供NAV。使用一种子类型来提供不同的帧，由此保留有限范围的适用子类型。这样，可以提交不同的帧，这些不同的帧包括当前的802.11n已经定义的修正帧以及新帧。包括字节计数字段增大了在解码早期阶段帧的可靠性水平。实施例还允许提交开销低的具有一个地址字段的帧，这是因为第二帧控制字段在地址字段之后。

注意，这里所述的帧隧道化方法不仅适用于类型为“控制”的帧，而且还适用于类型为“数据”和“管理”的帧以及适用于可能由适用标准定义的其他类型的帧。还要注意，除了宣告探测帧和信道估计反馈的类型之外，HTC字段可以包括其他信息作为替代或补充。例如，HTC字段可以包括向接收站请求调制和编码方案的字段。HTC字段可以包括向接收站请求天线选择信息以选择用于向该接收站发射的发射站的天线阵列的某些单元的字段。HTC字段可以包括反向字段，其允许发射机暂时将它的发射机权力委托给接收站以更好地利用链路容量。还要注意，除了字节计数字段之外或作为其替代，第二帧控制字段可以包括传输速率字段，其指定数据传输速率供接收站进行早期检错。

因此，当前这些实施例提供了一种通信装置，其包括成帧器，用于提供介质访问帧，该介质访问帧包括帧控制字段和高吞吐量控制(HTC)字段。HTC字段宣告随后发射探测帧以及宣告所预期的来自探测帧的接收机的反馈的类型。可以利用专用集成电路以硬件实施该成帧器，或者可以以固件实施该成帧器。这些实施例还提供了收发器，该收发器具有数字波束形成器和天线阵列，以通过空间信道向接收通信装置发送帧和探测帧。

图2示出了收发器200中的示例性信号处理的一般流程的更详细视图。收发器200包括接收机204和发射机206。发射机206可以包括编码器208、调制器210、OFDM 212和DBF 214中的一个或多个。接收机204可以包括DBF 220、OFDM 222、解调器224和解码器226中的一个或多个。现在将描述收发器200这些组件中的每一个及其功能。

发射机206的编码器208接收预定要从处理器内核202发送的数据。处理器内核202以诸如数据字节之类的块的形式将数据提供给收发器200。具体而言，处理器内核202包括成帧器，以便构造介质访问帧并向收发器发送所述介质访问帧。编码器208利用当前已知的或尚待开发的多种算法中的任一种对数据进行编码。可以进行编码以实现多种不同用途中的一种或多种用途。例如，可以进行编码以减少传输要发射的每个信息符号而必需发送的平均位数。可以进行编码以减少接收机检测到符号中的错误的概率。这样，编码器为数据流引入了冗余性。增加冗余性增大了发射信息所需的信道带宽，但引起较少的错误，并使信号能够以更低的功率发射。为了安全起见，编码还可以包括加密。

一种编码是块编码。在块编码中，编码器将k个信息位的块编码成n个代码位的对应块，其中n大于k。来自编码器的每个n位的块都构成了N＝2^k种可能码字的集合中的一个码字。可实施的块编码器的示例是编码领域技术人员公知的Reed-Solomon编码器。另一种编码是线性卷积编码。可以将卷积编码器看成是一种线性有限状态移位寄存器，其输出序列包括一组输入顺序的线性组合。对于每个输入位，移位寄存器的输出位的数量是代码中冗余性的度量。这样，不同的实施例可以实施不同的编码算法。

发射机206的调制器210从编码器208接收数据。调制器210的用途是将从编码器208接收的每个二进制数据块转换成唯一的连续时间波形，该波形可以在上变频和放大后由天线发射。调制器210向选定频率的正弦波施加所接收的数据块。更具体而言，调制器210将数据块映射成正弦波的离散幅度的对应集合，或将数据块映射成正弦波的离散相位的集合或将数据块映射成相对于正弦波频率的离散频移的集合。调制器210的输出是带通信号。

在一个实施例中，调制器210将二进制数字序列映射成载波频率的离散幅度的集合。这被称为脉冲幅度调制(PAM)。通过将信息序列的两个独立的k位符号施加到两个正交频率，即cos(2πft)和sin(2πft)上，来实现正交幅度调制(QAM)。

在另一个实施例中，调制器210将从编码器208接收的数据块映射成载波的离散相位的集合，以生成相移键控(PSK)信号。通过将输入序列的k＝log₂N个二进制数字的块映射成N个对应相位θ＝2π(n-1)/n中的一个，来生成N相位的PSK信号，其中n是小于或等于N的正整数。所得的等价低通信号可以被表示为

u (t) = Σ_{n = 0}^{\infty} e^{j θ_{n}} g (t - nT)

其中g(t-nT)是基本脉冲，可以优化其形状以(例如)通过减少符号间干扰来增大接收机处的精确检测概率。当信道使脉冲失真时会产生符号间干扰。当发生这种情况时，相邻脉冲受到破坏，乃至难以区分单个脉冲。因此可以选择脉冲波形来降低由于符号间干扰所造成的符号误检测概率。

在又一个实施例中，调制器210将从编码器208接收到的信息序列的数据块映射成离散频移的集合，以生成频移键控(FSK)信号。所得的等价低通信号可以被表示为：

u (t) = Σ_{n = 0}^{\infty} \exp (jπΔft I_{n}) g (t - nT)

其中I_n是一直到N-1的奇整数，Δf是频移的单位。这样，在FSK信号中，将信息序列的每个符号映射成N个频移之一。

本领域的技术人员将认识到，这里讨论的数学方程是示例性的，可以使用不同的数学形式来表示有关信号。而且，可在调制器210中实施的其他形式的调制是本领域公知的。

可以将调制器210的输出上变频成更高的载波频率。或者，可以与上变频一体地执行调制。在发射之前将信号偏移到高得多的频率，这允许使用实际尺寸的天线阵列。亦即，传输频率越高，天线就可以越小。这样，上变频器将调制波形乘以正弦波，从而获得了载波频率为所述波形的中心频率和正弦波的频率之和的信号。该操作基于三角恒等式：

\sin A \cos B = \frac{1}{2} [\sin (A + B) + \sin (A - B)]

频率之和(A+B)上的信号被通过，而差频(A-B)上的信号被滤除。这样，提供了带通滤波器，以便理想地滤除掉除了以载波(和)频率为中心的要发射信息之外的所有信息。

将调制器210的输出馈送到正交频分复用器(OFDM)212。OFDM 212将来自调制器210的已调制数据施加到多个正交副载波上。图2A中示出了OFDM 212的一个实施例的方框图。串并行转换器250将串行位流转换成n位并行数据的块。任选地，作为调制器210提供的调制的替代，或除了调制器210提供的调制之外，还由调制器252并行地调制每个位。然后，利用逆向FFT 254对数据进行逆向离散傅里叶变换(DFT)，例如快速傅里叶变换(FFT)。这将数据施加到多个正交副载波上。然后，可以由并串行转换器256将数据转换成不同信道的数据的串行流。

回到图2，将OFDM 212的输出馈送到数字波束形成器(DBF)214。采用数字波束形成技术来提高无线系统的效率和容量。通常，数字波束形成使用数字信号处理算法，所述数字信号处理算法对天线单元阵列接收的信号和从天线单元阵列发射的信号进行操作，以获得增强的系统性能。例如，可以形成多个空间信道，每个空间信道可以被独立导引，以使发射到多个用户终端中的每一个的信号功率最大化并使接收于多个用户终端中的每一个的信号功率最大化。此外，可以采用数字波束形成来使多路径衰落最小化并抑制同信道干扰。

可以将数字波束形成所要解决的问题一般性地描述为如下问题：将由N单元天线阵列叠加和接收的L个信息信号的集合y分成N个信号的集合x。相反，采用数字波束形成来解决该问题：组合所述L个信息信号的集合y来形成要由N单元天线阵列发射的N个信号的集合x。可以通过对所接收的信号x运用矩阵乘法来获得所期望的信息信号y：

y＝Ux

其中U是由计算方法决定的矩阵。类似地，可以通过对信息信号y运用矩阵乘法来获得将由阵列发射的信号的集合x，

x＝Vy

其中V也是由计算方法决定的矩阵。选择所述矩阵U和V，以便利用所接收的信号矢量x来分出至少一个信息信号y。注意，矩阵U和V不互为逆矩阵，这是因为用于发射和接收所需的波束导引通常不相同。

图3A示出了多波束形成器3000，其利用N单元天线阵列发射L个波束。将L个信息信号y₁到y_L并行输入到功率分配器3002。每个功率分配器3002将所接收的信息信号分到N个并行信道上。在功率分配器的输出端，将N个信道中的每一个上的信号乘以不同的权重W¹ _n，每个权重都在矩阵V的条目中。将所得到的乘积复用到多个合并器3004。合并器(例如求和器)3004的输出是信号x₁到x_N。将每个信号x_n馈送到天线阵列218的N个天线阵列单元中的不同一个。

图2还示出了连接到天线阵列218的双工器216。这样，在本实施例中，使用单个天线阵列来进行发射和接收。在发射时，信号通过双工器216并利用经上变频的承载信息的信号x来驱动天线。在发射期间，双工器防止待发射的信号进入接收机204。在接收时，天线阵列接收到的承载信息的信号通过双工器216，以从天线阵列向接收机204提供信号。然后，双工器防止所接收的信号进入发射机206。这样，双工器216作为开关工作，从而交替地将天线阵列单元连接到接收机和发射机。

天线阵列218将承载信息的信号辐射到时变的空间分布的电磁能中，该电磁能能够被接收机的天线接收到。然后，接收机可以提取所接收的信号的信息。天线单元阵列可以产生多个空间信道，可以对所述多个空间信道进行导引以优化系统性能。相反，可以将接收天线处的辐射方向图中的多个空间信道分成不同的空间信道。这样，天线阵列218的辐射方向图可以是高度选择性的。可以利用现有的印刷电路板金属化技术来实施天线218。例如，微带天线、带状线天线、缝隙天线(slotline)和片状天线都可用作天线218。

图2还示出了用于对承载信息的信号进行接收、解调和解码的接收机204的实施例。将从天线单元218接收到的信号馈送到数字波束形成器(DBF)220。DBF 220将N个天线信号转换成L个信息信号。图3B示出了DBF 220利用所接收的信号x来确定信息信号y的功能图3010。将N个接收到的信号x均馈送到功率分配器3012。将功率分配器3012的输出在一组合并器3014之间复用。将合并器的每个输入乘以权重W¹ _n，每个权重都在用于计算y＝Ux的矩阵U中的条目中。

DBF 220的输出被馈送到正交频分复用器(OFDM)222。OFDM 222从其上已调制了承载信息的信号的多个副载波中提取信号信息。图2B示出了OFDM 222的方框图。首先，将串行数据流转换成并行数据流260。然后，进行诸如快速傅里叶变换(FFT)等离散傅里叶变换(DFT)262，以从副载波中提取信号信息。在一个实施例中，对FFT的输出数据并行地进行解调264。在另一个实施例中，由独立的解调器224独立进行解调。因此，在一个实施例中，将OFDM处理过的信号转换成串行数据流266并输入到解调器224。

解调器224对所接收的信号进行解调。解调是从所接收的信号中提取信息内容以生成未调制的信息信号的过程。解调的方法取决于将信息调制到所接收的载波信号上的方法。这样，例如，如果调制是PSK，则解调涉及到相位检测，以将相位信息转换成二进制序列。解调为解码器提供了信息的位序列。解码器226对从解调器224接收到的二进制数据块进行解码并将解码后的信息发送到处理器内核202。

这样，实施例包括有无线通信能力的单元，包括成帧器。耦合到成帧器的发射机包括数字波束形成器和天线阵列，以发射来自成帧器的帧。帧包括第一帧控制字段和第二帧控制字段，其后为高吞吐量控制(HTC)字段。HTC字段宣告后继的探测帧，并且指定预期的从所发射的帧的接收站接收的信道估计反馈的类型。无线单元的接收机从所发射的帧的接收站接收信道估计反馈。信道估计反馈可以包括对信道矩阵的估计或可以包括波束导引矩阵。

本领域的技术人员将认识到，收发器将包括图2中未示出的很多额外功能。这样，收发器将包括直接随机存取存储器(DRAM)、基准振荡器、滤波电路、同步电路、(可能有)多个频率转换级和多个放大级等。此外，可以将图2中所示的一些功能进行集成。例如，数字波束形成可以与正交频分复用集成。这样，图2示出了收发器中的信号处理的一般流程。实际的实施可能有所变化。例如，并非所有实施例都采用OFDM。

通信装置之间的RF信道具有传递函数：

H＝USV^T

其中U和V是归一导引矩阵，S是矩形矩阵，其对角元素是非负的实数，非对角元素是零。如果可以确定信道矩阵H，就可以利用奇异值分解(SVD)方法来计算矩阵U和V。因此，发射站可以向接收站发射探测帧，使接收站能够估计发射站与接收站之间的信道。在发送探测帧之前，启用介质访问控制字段的第二帧控制字段的HTC启用字段，并发射HTC帧。HTC字段宣告发射探测帧并指定所预期的从接收站接收的反馈的类型。

这样，实施例提供了无线系统中的空间信道导引。在一个实施例中，第一通信装置的接收机利用从第二发射装置接收的探测帧来估计信道矩阵。第一装置可以分解信道矩阵以获得空间信道矩阵H。在一个实施例中，将空间信道矩阵发送到第二装置。在第二装置之内，将空间信道矩阵转变成导引矩阵V，将该导引矩阵V运用到信息信号上以生成基本独立的空间信道。在另一操作模式下，第一装置的接收机计算导引矩阵V，以将信息波束导引到多个基本独立的空间信道中。然后，第一装置的接收机将导引矩阵发送到第二装置。这两种反馈之间的主要差异是信道矩阵更加精确但发送回发射机要花费更长时间，而导引矩阵较短但接收机计算所花费的时间较长。帧中的第二帧控制字段之后的HTC字段表示接收装置执行哪一种操作模式。

图4示出了根据本文所述实施例构建控制帧的实施例的示例性流程图400。为了指定该帧是用于控制的，该系统将第一帧控制字段的类型设置成“控制”(要素402)。为了指定该控制帧是隧道帧，该系统将第一帧控制字段的类型设置为“隧道”(要素404)。该系统还设置第二帧控制字段的子类型(要素406)。该子类型指定控制帧的功能，并且该子类型可以是RTS、CTS、ACK、BA子类型或相关标准中定义的或将要由诸如IEEE 802.11n等标准定义的其他子类型。该系统判断是否要发射HTC字段(要素408)。如果不发射，该系统禁用第二帧控制字段的HTC启用字段(要素410)，且系统相应地构造控制帧的其余部分(要素416)。如果系统判定要发射HTC字段，则该系统启用HTC启用字段(要素412)。该系统还设置HTC字段自身的值以宣告发射探测帧和所预期的从接收站接收的反馈的类型(要素414)。该系统还构造控制帧的其余部分，包括帧校验序列(要素416)。

这样，实施例可以包括用于介质访问控制的方法，用于在采用波束导引的无线通信系统中获得高吞吐量。一种这样的方法包括提供子类型等于隧道的第一帧控制字段。提供包括高吞吐量控制(HTC)启用字段的第二帧控制字段，以表示后继字段是否包括HTC字段，从而宣告发射用于信道估计的探测帧。如果启用了HTC启用字段，则提供HTC字段来宣告发射用于信道估计的探测帧。

将本发明的一些实施例实施成用于内嵌式处理器的程序产品，该内嵌式处理器例如是图2的处理器内核202。可以将该程序产品用于其他计算机系统或处理器上。程序产品的程序定义了实施例的功能(包括这里所述的方法)并可以包含在各种承载信号的介质中。示例性的承载信号的介质包括但不限于：(i)永久存储于不可写存储介质(例如计算机中的只读存储器装置，例如可由CD-ROM驱动器读取的CD-ROM盘)上的信息；(ii)存储于可写存储介质(例如软盘驱动器中的软盘或硬盘驱动器)上的可更改信息；以及(iii)通过通信介质，例如通过计算机或电话网(包括无线通信)传递给计算机的信息。后一实施例具体而言包括从因特网和其他网络下载的信息。在携带了指示本发明功能的计算机可读指令时，这种承载信号的介质代表了本发明的实施例。

通常，用于实施本发明实施例而执行的例程可以是操作系统的一部分或专用应用程序、组件、程序、模块、对象或指令序列。本发明的计算机程序一般由大量指令构成，本地计算机将指令翻译成机器可访问格式，并由此翻译成可执行指令。而且，程序由变量和数据结构构成，所述变量和数据结构局部位于程序中或者位于存储器中，或者位于存储装置上。此外，可以基于在本发明的特定实施例中实施下文描述的各种程序所实现的应用来对这些程序进行识别。然而，应当认识到，下文使用的任何特定程序术语仅仅是为了方便，因此本发明不应限于仅用在由这种术语表示和/或暗示的任何特定应用中。

这样，本发明的另一实施例提供了一种包含指令的机器可访问介质，在机器执行指令时，所述指令能够使机器执行一系列用于构造隧道帧的操作。这些操作包括产生第一帧控制字段以将帧指定为隧道帧。这些操作还包括产生包括高吞吐量控制(HTC)启用字段的第二帧控制字段，以表示后继字段是否应包括HTC字段，从而宣告发射用于信道估计的探测帧。这些操作还包括产生HTC字段，以在HTC启用字段被设置成启用的情况下宣告发射用于信道估计的探测帧。

已经针对一些实施例详细描述了本发明及其一些优点。应当理解，在不脱离由所附权利要求界定的发明精神和范围的情况下，可以在其中做出各种改变、替代和变化。本发明的实施例可以实现多种用途，但并非落在所附权利要求范围内的每一个实施例都将实现每一个目的。此外，并非意在将本申请的范围限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质构成、手段、方法和步骤的特定实施例。通过本发明的公开，本领域普通技术人员将容易地认识到，现有的或今后开发的过程、机器、制造、物质构成、手段、方法或步骤等价于所主张的范围且落在所主张的范围之内。因此，所附权利要求意在在其范围之内包括这样的过程、机器、制造、物质构成、手段、方法或步骤。

Claims

1、一种用于介质访问控制的方法，用于在采用波束导引的无线通信系统中实现高吞吐量，其包括：

产生第一帧控制字段以将帧指定为隧道帧；

产生包括高吞吐量控制(HTC)启用字段的第二帧控制字段，以表示后继字段是否应包括HTC字段，从而宣告发射用于信道估计的探测帧；以及

如果将所述HTC启用字段设置为启用，则产生HTC字段以宣告发射用于信道估计的探测帧。

2、根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二帧控制字段是类型被指定为控制的控制帧的一部分。

3、根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二帧控制字段是类型被指定为除控制之外的类型的控制帧的一部分。

4、根据权利要求1所述的方法，其中产生所述第二帧控制字段还包括产生字节计数字段以启用早期检错。

5、根据权利要求1所述的方法，其中产生所述第二帧控制字段还包括产生传输速率字段以启用早期检错。

6、根据权利要求1所述的方法，其中产生所述第二帧控制字段还包括产生子类型字段以指定帧的功能。

7、根据权利要求1所述的方法，其中产生所述HTC字段还包括产生调制和编码方案请求。

8、根据权利要求1所述的方法，其中产生所述HTC字段还包括产生天线单元选择请求。

9、根据权利要求1所述的方法，其中产生所述HTC字段还包括产生反向请求。

10、根据权利要求1所述的方法，其中禁用所述HTC启用字段以允许实施除用于HTC字段发射之外的帧功能。

11、根据权利要求1所述的方法，其中所述第二帧控制字段指定请求发送功能。

12、根据权利要求1所述的方法，其中所述第二帧控制字段指定块确认功能。

13、根据权利要求1所述的方法，其中所述第二帧控制字段指定确认功能。

14、根据权利要求1所述的方法，其中所述第二帧控制字段指定准予发送功能。

15、根据权利要求1所述的方法，其中所述第二帧控制字段指定块确认请求功能。

16、一种用于无线通信的装置，包括：

成帧器，其提供包括第一和第二帧控制字段和高吞吐量控制(HTC)字段的介质访问帧；以及

发射机，其具有数字波束形成器和天线阵列，以通过空间信道向接收通信装置发射所述帧和探测帧。

17、根据权利要求16所述的装置，其中所述发射机还包括正交频分复用器，以将信息信号调制到正交副载波上。

18、根据权利要求16所述的装置，还包括接收机，以从所述接收通信装置接收信道估计反馈。

19、根据权利要求16所述的装置，其中所述探测帧能够使所述接收通信装置执行信道估计。

20、一种用于无线通信的装置，包括：

连接到成帧器的直接随机存取存储器(DRAM)；

成帧器，其产生帧，所述帧包括第一帧控制字段，用于指定所产生的帧是隧道帧，所述帧包括第二帧控制字段，用于指定所述帧的功能，以及所述帧还可选地包括高吞吐量控制字段，所述高吞吐量控制字段能够宣告后继的探测帧并能够指定要从所发射的帧的接收站接收的信道估计反馈的类型；

发射机，其包括数字波束形成器和天线阵，以发射来自所述成帧器的所述帧和发射所述探测帧；以及

接收机，用于从所发射的帧的所述接收站接收信道估计反馈。

21、根据权利要求20所述的装置，在所述发射机之内还包括用于将信息调制到正交副载波上的调制器。

22、根据权利要求20所述的装置，在所述接收机内还包括用于对调制到正交副载波上的信息进行解调的解调器。

23、根据权利要求20所述的装置，其中所述第二帧控制字段还包括字节计数字段，以使所述接收站能够进行早期检错。

24、根据权利要求20所述的装置，其中所述第二帧控制字段还包括子类型字段，以指定帧的功能。

25、一种机器可访问介质，其包含用于在无线数字波束形成系统中产生介质访问帧的指令，当机器执行所述指令时，所述指令使所述机器执行以下操作，包括：

产生第一帧控制字段以将帧指定为隧道帧；

26、根据权利要求25所述的机器可访问介质，其中所述操作还包括产生字节计数字段以启用早期检错。

27、根据权利要求25所述的机器可访问介质，其中所述操作还包括产生子类型字段以指定帧的功能。

28、根据权利要求25所述的机器可访问介质，其中所述操作还包括禁用所述HTC启用字段以允许实施除用于HTC字段发射之外的帧功能。

29、根据权利要求25所述的机器可访问介质，其中所述操作还包括产生探测帧，以使接收通信装置能够进行信道估计。