[发明专利]通信设备和方法

说明书

本分案申请是基于申请号为200510107614.0、申请日为2005年09月29日、发明名称为“通信设备和方法”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求来自2004年10月19日申请的在先日本专利申请No.2004-304475中的优先权利益，其所有内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及基于物理层的载波检测信息和MAC层的载波检测信息执行媒体访问控制的通信设备和方法。

背景技术

媒体访问控制(MAC)是用于控制使当共享同一无线媒体时执行通信的多个通信设备决定在发送通信数据或管理帧的过程中如何使用无线媒体。由于媒体访问控制，即使是两个或更多的通信设备通过在同一时间使用同一无线媒体发送通信数据或管理帧，也会减少接收方的通信设备无法适当地解码通信数据的现象(碰撞)的发生。媒体访问控制还是用于控制从通信设备到媒体的访问的技术从而最小化现象发生的机会，在该现象中尽管出现了有发送请求的通信设备，该媒体也没有被任何通信设备使用。

然而，尤其是在无线通信中，在通信设备发送帧的过程中同时监视发送数据(或管理)帧非常困难，因此需要其中没有假定碰撞检测的媒体访问控制。无线局域网IEEE 802.11的典型技术标准采用CSMA/CA(带有避免碰撞的载波检测多路访问)。CSMA/CA设计用来降低碰撞的可能性。在IEEE 802.11中，MAC头部具有以微妙为单位持续时间值，其用于发送数据或管理帧(包括SIFS间隔时间)。在此期间，与帧交换序列不相关且没有发送权的通信设备在确定媒体虚拟忙碌状态的基础上等待发送。这样就防止了碰撞的发生。IEEE802.11定义无线媒体的状态是在MAC层上的虚拟载波检测与物理(PHY)层上的物理载波检测组合的这样的基础上确定的，而媒体访问控制在该确定的基础上执行的。

使用CSMA/CA的IEEE 802.11主要通过改变物理层协议来提高通信速度。对于2.4GHz的频带，从IEEE 802.11(1997制定，2Mbps)变化到IEEE 802.11b(1999制定，11Mbps)，以及直到IEEE 802.11g(2003制定，54Mbps)。对于5GHz的频带，只有IEEE 802.11a(1999制定，54Mbps)存在作为标准。为了开发致力于在2.4Ghz频带和5GHz频带中都进一步提高速度的标准规范，已经制定了IEEE 802.11TGn(任务组n)。

另外，已知几种设计用于提高QoS(服务质量)的访问控制技术。例如，作为保证诸如指定带宽和延迟时间等参数的QoS技术，可以使用常规轮询序列的扩展方案的HCCA(HCF控制的信道访问)。根据HCCA，考虑到所要求的质量而在轮询序列中执行调度，从而保证诸如带宽和延迟时间等的参数。日本专利申请KOKAI出版的No.2002-314546提到了IEEE 802.11e标准中的QoS，并公开了一种用于分配优先级以在无线网络中的通信设备之间通信的方法。

当在通信速度提高的实现过程中使用现有规范中的同一频带时，优选保证与遵循现有规范的通信设备并存并保持向后兼容性。由于这个原因，基本上优选MAC层上的协议遵循符合现有规范的CSMA/CA。在此情况下，与CSMA/CA相关的时间参数，例如IFS(帧间间隔)或随机补偿周期等就需要符合现有规范中的参数。

即使是在物理层方面提高通信速度的尝试成功了，通信的有效吞吐量也不能得到提高。就是说，当实现了物理层上通信速度的提高时，PHY帧(PHY前同步码(preamble)和PHY头部)的格式也不再有效了。由于这个原因总开销的提高可能妨碍吞吐量的提高。在PHY帧中，与CSMA/CA相关的时间参数永久地附属于MAC帧。另外，每个MAC帧都要求PHY帧头部。

作为降低总开销并提高吞吐量的方法，可以使用最近起草的IEEE 802.11e/草案5.0(IEEE 802.11中增强的QoS)中引入的块确认技术。块确认(Block Ack)技术可以无需任何随机补偿而连续发送多个MAC帧，并由此能够降低补偿总量到一定程度。然而不能有效地减小物理层的头部。另外，根据初步起草的IEEE 802.11e中引入的聚集，补偿总量和物理层头部都能够得到降低。然而，由于包含了MAC帧的物理层帧的长度在物理层上的传统限制下不能增大到超过大约4kbyte，就大大限制了效率的提高。即使能够增大PHY层帧的长度，也会发生另外的问题，即容错性的降低。

发明内容