[发明专利]一种串口802.11n无线网卡芯片发送通路实现方法

说明书

技术领域

本发明属于无线局域网领域，作为一种串口802.11n无线网卡芯片发送通路结构，特别适用于串口的802.11n无线网卡芯片设计领域，尤其为USB主机接口的802.11n无线网卡芯片设计。也适用于其他具有类似MAC协议的无线通信领域的芯片设计。采用本发明提出的串口802.11n无线网卡芯片发送通路结构，可以增加802.11n A-MPDU聚合深度，从而大幅提高串口802.11n无线网卡的通信吞吐量。 

背景技术

802.11n协议定义了A-MPDU聚合，通过将多个普通MAC帧聚合在一个A-MPDU中，从而在很大程度上，节省了这些MAC帧之间的帧间隔等协议开销，提高了信道利用率，从而可以提高无线网络的通信吞吐量。容易知道，每个A-MPDU聚合的MAC帧越多，则在同样物理层速率下，对于无线网络的通信吞吐量提高越大。 

一般的串口无线网卡，都是作为主机的设备，主机方作为串口的Master，在串口上的通信全部由主机发起。包括本无线网卡要发送的数据帧的下行。 

802.11n协议规定，一个A-MPDU内的子帧必须带QoS控制域，且接收MAC地址和TID必须一样。考虑到主要应用为无线网卡，本发明假设本设备仅仅作为站点(Station)，不作为无线接入点(Access point)，或者是在本设备作为无线接入点模式时，本发明不适用。作为站点，即使是处于直链状态，在同一时段，一个TID发送的帧，都是具有同样的接收MAC地址的。TID域有4bits，取值为0～15，但考虑到应用模式，0～7和8～15分为两种模式使用，所以不会同时使用。所以本发明从硬件角度上，仅支持8个取值的TID，但也适用于其他TID取值个数的情况。 

802.11n定义的A-MPDU的结构如图2所示，A-MPDU内的两个子帧之间，有Padding和Delimiter，如果前面的子帧不足4bytes的整数倍，则使用Padding补够4bytes的整数倍。其次两帧之间可以根据AP的要求，填充一定个数的Delimiter，每个Delimiter为4bytes长。 

一般作为串口的802.11n无线网卡发送通路结构，芯片内部需要设计足够大的缓存，由主机通过串口将各个TID的发送数据下行到这个发送缓存中，芯片内部的控制电路将发送缓存内部的帧进行A-MPDU聚合，802.11n MAC根据信道竞争的结果，将竞争成功的TID的A-MPDU发送出去。由于发送缓存要被多个TID的数据共用，所以一般情况下，每个TID的能够发送的A-MPDU聚合的最多子帧个数，远小于发送缓存能够缓存的子帧个数。而采用本发明，可以使得每个TID能够发送的A-MPDU聚合的最多子帧个数，达到发送缓存能够缓存 的子帧个数。而且在一般情况下，能够大大增加信道竞争成功的TID的A-MPDU长度，从而提高了通信吞吐率。 

发明内容

本发明提出了一种串口802.11n无线网卡发送通路结构。串口为每个TID设计一个下行通道(譬如USB接口的端点，Endpoint)，每个下行通道下行对应TID的发送数据。将每个帧下行的信息分成两个数据块间隔下行，第一块为一个简单的描述符，下面的控制电路可以根据这个描述符信息进行A-MPDU聚合，称之为聚合描述符。第二块为MAC发送描述符和帧数据，称之为帧数据块。一个帧的聚合描述符先下行，帧数据块后下行，二者下行之间可以插入其他帧的数据块下行。按照802.11协议，每个TID的下行帧，严格按照sequence number(SN)的顺序下行。由于每个帧分两个数据块，所以单纯从聚合描述符来看，是按照SN的顺序下行，单纯按照帧数据块来看，也是按照SN的顺序下行。 

如果芯片内部的发送缓存能够缓存m帧，为所有TID共用，即是有m帧发送缓存。芯片需要为每个TID设计2m个聚合描述符缓存。关于聚合描述符和帧数据块的下行，如图1所示，如果一个聚合描述符(SN＝a)在前，后紧随一个帧数据块(SN＝b)，则有如下限制：0≤a-b≤m；如果一个帧数据块(SN＝c)在前，后紧随一个聚合描述符(SN＝d)，则有如下限制：1≤d-c≤m+1。按照这种限制，串口和缓存及聚合控制电路的接口避免了聚合描述符缓存不足的现象发生，使得仅仅会在串口下行帧数据块时，可能会出现帧发送缓存不足，导致此帧数据块下行暂时堵塞的情况。而聚合描述符下行，保证会有足够的聚合描述符缓存，也保证了串口通信的带宽效率。