CN111065112B - 位层级管理的方法、传送器以及接收器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种位层级管理的方法、传送器以及接收器。该方法包含：在该无线区域网络系统中的一传送器中分别计算一封包中的位于一或多个位置的一或多个填充字段各自的位数；以及依据该一或多个填充字段各自的位数，将对应于至少一预定位数的一或多组有效数据填入该一或多个填充字段中以取代一或多组冗余数据。另外，当该无线区域网络系统中的一接收器接收到具有该一或多组有效数据的该封包时，该无线区域网络系统利用该一或多组有效数据提升该无线区域网络系统的整体效能。
Description
技术领域
本发明系关于无线区域网络系统，尤指一种无线区域网络系统中进行位层级(bitlevel)管理的方法、传送器以及接收器。
背景技术
在无线区域网络(Wireless Local-Area Network,WLAN)系统(例如：符合IEEE802.11ax标准的一无线区域网络系统)中，各种封包(packet)格式可包含不同的填充字段(padding fields)，其中相关技术通过将冗余数据(redundant data)填入上述不同的填充字段中，以满足进行数据传输时的诸多需求。然而，该冗余数据通常不具任何意义。因此，需要一种新颖的方法来进行进一步管理，以避免传输资源的浪费，并且进一步提升该无线区域网络系统的整体效能。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种无线区域网络系统中进行位层级管理的方法、传送器以及接收器，以避免传输资源的浪费。
本发明的另一目的在于提供一种无线区域网络系统中进行位层级管理的方法、传送器以及接收器，以在没有副作用或较不可能带来副作用的状况下提升该无线区域网络系统的整体效能。
本发明至少一实施例提供一种无线区域网络系统中进行位层级管理的方法。该方法包含：在该无线区域网络系统中的一传送器中分别计算一封包中的位于一或多个位置的一或多个填充字段各自的位数；以及依据该一或多个填充字段各自的位数，将对应于至少一预定位数的一或多组有效数据填入该一或多个填充字段中以取代一或多组冗余数据。另外，当该无线区域网络系统中的一接收器接收到具有该一或多组有效数据的该封包时，该无线区域网络系统利用该一或多组有效数据提升该无线区域网络系统的整体效能。
本发明至少一实施例提供一种用于一无线区域网络系统的传送器。该传输器包含一处理电路、一扰频器(scrambler)以及一编码器，其中该扰频器系耦接至该处理电路，且该编码器系耦接至该扰频器。该处理电路系用来分别计算一封包中的位于一或多个位置的一或多个填充字段各自的位数。此外，该处理电路依据该一或多个填充字段各自的位数，选择对应于至少一预定位数的一或多组有效数据。该扰频器依据一随机种子(random seed)对该一或多组有效数据中的一组有效数据进行扰频以产生扰频后有效数据。该编码器系用来对该扰频后有效数据进行编码以产生填充数据，以供填入该一或多个填充字段中的一填充字段，其中该填充数据代表该组有效数据。
本发明至少一实施例提供一种用于一无线区域网络系统的接收器。该接收器包含一解码器、一解扰频器(descrambler)以及一处理电路，其中该解扰频器系耦接至该解码器，且该处理电路系耦接至该解扰频器。在该接收器接收到一封包后，该解码器对该封包中的位于一或多个位置中的一位置的一填充字段中的填充数据进行解码以产生一解码后数据。该解码器依据一随机种子对该解码后数据进行解扰频以产生一组数据。该处理电路依据该组数据中的一子集合判断该组数据是否为有效数据。
本发明的好处之一是，通过本发明所提出的方法，可妥善地利用上述一或多个填充字段传送上述一或多组有效数据，以供提升该无线区域网络的整体效能。另外，依据本发明的实施例来实施并不会增加许多额外的成本。因此，本发明能在没有副作用或较不可能带来副作用的状况下提升该无线区域网络的整体效能。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的高效率多用户实体层收敛程序协定数据单元的封包格式的示意图。
图2为依据本发明一实施例的传送器的示意图。
图3为依据本发明一实施例的图2所示的传送器的工作流程。
图4为依据本发明一实施例的接收器的示意图。
图5为依据本发明一实施例的图4所示的接收器的工作流程。
图6为依据本发明一实施例的无线区域网络系统的示意图。
图7为依据本发明一实施例的实体层收敛程序协定数据单元的封包格式的示意图。
具体实施方式
在符合IEEE 802.11ax标准的一无线区域网络系统中，当一基地台或一存取点(access point,AP)(诸如无线网络分享器)欲同时传送数据给多个测站(station,STA)(诸如多功能手机或膝上型电脑)时，该数据可通过高效率(High Efficiency,HE)多用户(multi-user,MU)实体层收敛程序(physical layer convergence procedure,PLCP)协定数据单元(PLCP protocol data unit,PPDU)进行传送。
图1为依据本发明一实施例的高效率多用户实体层收敛程序协定数据单元的封包格式100的示意图，其中封包格式100包含多个字段，诸如字段{L-STF,L-LTF,L-SIG,RL-SIG,HE-SIG-A,HE-SIG-B,HE-STF,HE-LTF,DATA,PE}。上述该等字段包含各种填充字段(padding fields)。举例来说，高效率信号(High Efficiency Signal,HE-SIG)字段包括高效率信号字段A{HE-SIG-A}以及高效率信号字段B{HE-SIG-B}，其中高效率信号字段B{HE-SIG-B}可包含一第一内容通道以及一第二内容通道，其在频域上以20MHz为单位作编码(coding)，其中该第一内容通道以及该第二内容通道中的任一者在时域上可还包含一共同字段(诸如字段{CF1}及{CF2})、一使用者字段(诸如字段{UF1}及{UF2})以及一填充字段(诸如字段{PD1}及{PD2})。另外，数据字段{DATA}可包含字段{PSDU,PRE-FEC-PD,POST-FEC-PD}，其中字段{PSDU}可代表一实体层收敛程序服务数据单元(PLCP service dataunit,PSDU)，字段{PRE-FEC-PD}可代表数据字段{DATA}中的一前向错误校正前(pre-forward error correction,pre-FEC)填充字段，以及字段{POST-FEC-PD}可代表数据字段{DATA}中的一前向错误校正后(post-forward error correction,post-FEC)填充字段。另外，字段{PE}可代表用于封包延伸(packet extension)的一填充字段。普通技术人员应可了解图1所示的全部字段的各自的用途，相关细节在此不赘述。
在某些实施例中，该无线区域网络系统中的一传送器可将冗余数据填入字段{PD1,PD2,PRE-FEC-PD,POST-FEC-PD,PE}中以补足所需的位数，其中，填入的冗余数据可以是假数据(dummy data)。为了进一步提升该无线区域网络系统的整体效能，本发明所提出的方法系以有效数据取代冗余数据，以提供接收器诸多类型的信息以提升整体效能。
图2为依据本发明一实施例的传送器200的示意图，其中传送器200可作为该存取点中的传送器的一个例子，但本发明不限于此。传送器200可包含处理电路220、扰频器240以及编码器260，其中扰频器240系耦接至处理电路220，且编码器260系耦接至扰频器240。如图2所示，传送器200可传送封包20至一接收端(例如该多个测站的任一者)。封包20可包含填充字段22，其中填充字段22可包含图1所示的字段{PD1,PD2,PRE-FEC-PD,POST-FEC-PD,PE}中的一或多者。
请连同图2参考图3，其中图3为依据本发明一实施例的图2所示的传送器200的工作流程。
在步骤310中，处理电路220可分别计算一封包中的位于一或多个位置的一或多个填充字段各自的位数，诸如图1所示的字段{PD1,PD2,PRE-FEC-PD,POST-FEC-PD,PE}中的一或多者各自的位数。举例来说，以计算用于封包延伸的该填充字段(诸如字段{PE})为例，字段{PE}的位数长度Lpadding可通过以下式子计算得到：
NSYM,PE＝TPE/(TIDFT,us+TGI,PE)；
Lpadding＝NSYM,PE*NDBPS,PE；
其中TPE代表封包延伸的时间长度，TIDFT,us以及TGI,PE分别代表逆向离散傅立叶转换以及保护区间(guard interval)的时间长度，NSYM,PE代表封包延伸符号的数量，以及NDBPS,PE代表每一封包延伸符号的位数。普通技术人员应可了解计算其他填充字段(诸如图1所示的字段{PD1,PD2,PRE-FEC-PD,POST-FEC-PD})的方法，相关细节在此不赘述。
在步骤320中，处理电路220可依据该一或多个填充字段各自的位数，选择对应于至少一预定位数的一或多组有效数据。举例来说，由于该一或多组有效数据诸如数据{DATA1,DATA2,DATA3}的位数为已知信息，处理电路220可依据步骤310所得到的该一或多个填充字段各自的位数，选择数据{DATA1,DATA2,DATA3}中的一或多者以供填入具有足够位数的填充字段。请注意，该一或多组有效数据中的任一者可包含多个字段，诸如索引字段、内容字段、循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)字段以及结尾字段，以使得接收端能辨认出此数据是否为有效数据。举例来说，基于循环冗余校验字段中的循环冗余校验码的检查，接收端能确认出此数据是否为有效数据。
在步骤330中，扰频器240可依据一随机种子(例如种子S)对该一或多组有效数据中的一组有效数据进行扰频，以产生扰频后有效数据。举例来说，假设处理电路220于步骤320中选择将有效数据{DATA1}填入图1所示的字段{PE}，扰频器可依据种子S对有效数据{DATA1}进行扰频以产生扰频后有效数据诸如数据{SDATA1}。
在步骤340中，编码器260可对该扰频后有效数据(例如数据{SDATA1})进行编码以产生填充数据诸如数据{PDATA1}。
在步骤350中，传送器200(例如处理电路220)可将该填充数据(例如数据{PDATA1})填入该一或多个填充字段中的一填充字段(例如填充字段22)。如此一来，该组有效数据诸如数据{DATA1}可通过填充字段22中的填充数据{PDATA1}被传送至该接收端，以提升整体效能。
图4为依据本发明一实施例的接收器400的示意图，其中接收器400可作为该多个测站的任一者中的一接收器的一个例子，但本发明不限于此。接收器400可包含处理电路420、解扰频器440以及解码器460，其中解扰频器440系耦接至解码器460，且处理电路420系耦接至解扰频器440。如图4所示，接收器400可从一传送端(例如附近任一存取点)接收封包40。封包40可包含填充字段42，其中填充字段42可包含图1所示的字段{PD1,PD2,PRE-FEC-PD,POST-FEC-PD,PE}中的一或多者。
请连同图4参考图5，其中图5为依据本发明一实施例的图4所示的接收器400的工作流程。
在步骤510中，接收器400可接收封包40。
在步骤520中，解码器460可对封包40中的位于一或多个位置中的一位置的一填充字段(诸如填充字段42)中的填充数据诸如数据{PDATAx}进行解码以产生一解码后数据诸如数据{DDATAx}。
在步骤530中，解扰频器440可依据一随机种子对该解码后数据诸如数据{DDATAx}进行解扰频以产生一组数据诸如数据{DATAx}。举例来说，当接收器400接收到的封包系来自同一个制造商所制造的传送器(例如图2所示的传送器200)，解扰频器440在步骤530中可依据与步骤330中所使用的随机种子相同的随机种子(例如种子S)对数据{DDATAx}进行解扰频，以成功地还原出传送器200所传送的有效数据诸如数据{DATA1}。
在步骤540中，处理电路420可依据该组数据中的一子集合判断该组数据是否为有效数据。具体来说，处理电路420可依据该组数据中的循环冗余校验字段判断该组数据是否为有效数据，当该组数据是有效数据，进入步骤550；否则，进入步骤560。
当接收器400接收到的封包系来自同一个制造商所制造的传送器(例如传送器200)，解扰频器440能依据该随机种子(例如种子S)还原出包含该索引字段、该内容字段、该循环冗余校验字段以及该结尾字段的数据，解扰频器440所产生的该组数据诸如数据DATAx也能通过循环冗余校验，因此接收器400可判断该组数据为有效数据。相对地，当接收器400接收到的封包并非来自同一个制造商所制造的传送器，解扰频器440将无法依据该随机种子(例如种子S)还原出包含该索引字段、该内容字段、该循环冗余校验字段以及该结尾字段的数据，解扰频器440所产生的该组数据诸如数据DATAx也无法通过循环冗余校验，因此接收器400可判断该组数据为冗余数据而非有效数据。
在步骤550中，接收器400可利用该组数据提升整体效能。
在步骤560中，由于该组数据为冗余数据，因此不予以使用。也就是说，当接收器400接收到来自其他制造商所制造的装置(或传送器)的封包时，接收器400解译到填充位(即填充字段的数据)时会自动忽略该些填充位，因此不会有传送互通性(inter-operability test,IOT)的问题。
依据本发明一实施例，该一或多组有效数据可包含该无线区域网络系统附近的可用通道(available channel)的信息、用于多个接收器的传送功率权重、干扰信息、后退(back off)时间信息以及竞争视窗(contention window)信息中的一或多者。在本实施例中，该无线区域网络系统可借助于这些传送功率权重提升通道估计(channel estimation)的准确性，或者，该无线区域网络系统可通过该一或多个填充字段来传送该干扰信息、该后退时间信息以及竞争视窗信息中的一或多者，以减少数据交接(handshaking)的次数。在另一实施例中，该无线区域网络系统可藉助传送该一或多组有效数据，增进长期的基本服务集(basis service set,BSS)效能，例如长期的信息统计或是资源分配。
图6为依据本发明一实施例的无线区域网络系统的示意图。如图6所示，在此区域中有两个存取点，包含存取点610及620，其中存取点610及620的例子可包含(但不限于)：无线网络基地台及/或无线网络分享器。在本实施例中，存取点610为包含本发明所提出的传送器(例如传送器200)的存取点，而存取点620为典型的存取点。另外，测站612、614以及616为包含本发明所提出的接收器(例如接收器400)的测站，而测站622以及624为典型的测站，其中测站612、614、616、622以及624中的任一者的例子可包含(但不限于)：多功能手机、膝上型电脑、平板电脑及或穿戴式电子装置等等。
此外，相较IEEE 802.11ac标准，IEEE 802.11ax标准的主要特色在于正交频分多址技术(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)，而在一测站接收来自一存取点的高效率多用户实体层收敛程序协定数据单元时，只需要接收对应于该测站自己的资源单元(Resource Unit,RU)。在高效率长训练字段(HE long training field,HE-LTF)做完初步的通道估计后，由于资源单元的最小单位是26个子载波(subcarrier)，在不使用本发明所提出的方法的状况下，其信息量或许不足以让接收器做进一步的通道平滑(channel smoothing)以获得更精准的通道估计。依据本发明一实施例，该测站可利用对应于相邻测站的资源单元的子载波信息，以提供较多的信息量来进行通道平滑，如此一来，该测站能改善本身资源单元在通道边际(channel edge)子载波的通道估计准确性。举例来说，图6所示的测站612、614、616、622以及624与存取点610的间的距离有近有远，对于不同远近的测站，其对应的资源单元的能量大小应有所不同。因此本发明所提出的方法的其中一个应用在于，存取点610可将对应于一部分或全部的邻近测站(例如测站612、614、616、622以及624中的一部分或全部)的资源单元能量大小参数(RU power boost factor)填入图1所示的高效率信号字段B{HE-SIG-B}中，以使得接收端能知道对应于该一部分或全部的邻近测站之间的资源单元功率比例。如此一来，测站612、614及616中的任一者在做通道平滑时可将对应于邻近测站的资源单元的能量大小参数考量进来，经由在频域能量归一化(normalized)后，即有更多的子载波信息量，以达到提升通道估计的准确性之目的，因此接收端(例如测站612、614及616中的任一者)当前的接收效能可予以提升。
另外，由于图1所示的字段{PE}以及{POST-FEC-PD}是用来让接收端有足够的时间处理完封包并回传确认讯号或反馈讯号，因此字段{PE}以及{POST-FEC-PD}不建议填入与当前接收有关的信息，而是用于长期的信息统计以增进长期效能。举例来说，在字段{PE}可使用与高效率信号字段A{HE-SIG-A}一样的调变方法以夹带讯息，诸如重迭基本服务集(overlapping basis service set,OBSS)的信息、流量(traffic)信息、传输功率…等等。此外，在存取点610传送数据封包时，可以在字段{PE}夹带加强型分散通道存取(EnhancedDistributed Channel Access,EDCA)参数，以减少自家对自家(即同一个制造商所制造的多个装置，例如测站612、614及616中的任二或多者)的碰撞机率。
此外，在符合IEEE 802.11ac标准的一无线区域网络系统中，一存取点传送给一测站的数据或封包可包含极高通量数据(Very High Throughput Data,VHT-DATA)字段的一前向错误校正前(pre-FEC)填充字段。在某些实施例中，该存取点可通过该前向错误校正前填充字段夹带有效数据(诸如上述实施例中的一或多组有效数据中的一或多者)来提升整体效能，但本发明不限于此。
另一方面，本发明的实施例亦可适用于IEEE 802.11a、802.11g或802.11n等标准。以IEEE 802.11n标准为例，图7为依据本发明一实施例的符合IEEE 802.11n标准的实体层收敛程序协定数据单元的封包格式700的示意图。封包格式700可包含字段{PREAMBLE,L-SIG700,HT-SIG,HT-TRAINING,DATA700,SIGNAL-EXTENSION}，且数据字段{DATA700}可包含字段{PSDU700,TAIL-BITS}，当系统使用二进制回旋编码(binary convolutional coding,BCC)时，在数据字段{DATA}的尾端，亦即字段{TAIL-BITS}之后可还包含一填充字段{PD}，其中字段{PD}是标准未定义的字段，且一般而言，接收器不会将字段{PD}输入解码器进行解码。在本发明的一实施例中，一存取点可至少通过封包的数据字段的尾端填充字段夹带有效数据(诸如上述实施例中的一或多组有效数据中的一或多者)来提升整体效能。此外，普通技术人员应可了解图7中其他字段诸如{PREAMBLE,L-SIG700,HT-SIG,HT-TRAINING,SIGNAL-EXTENSION,PSDU700,TAIL-BITS}的各自的用途，相关细节在此不赘述。
总结来说，本发明所提出的方法能利用有效数据取代填充字段中的冗余数据，充分地利用该些填充字段的空间传送该有效数据，以提升整体效能。举例来说，相较于使用典型的存取点(诸如存取点620)或测站(诸如测站622及624)进行传输，图6所示的存取点610与测站612、614、616之间(即同一个制造商所制造的存取点与测站之间)的传输可利用该些填充字段所夹带的有效数据提升传输效能。另外，依据本发明所提出的方法实施的传送器与接收器在进行与典型的传送器或接收器之间的传输时，不会发生互通性的问题。因此，本发明能在没有副作用或较不可能带来副作用的状况下提升该无线区域网络的整体效能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
符号说明
100、700 封包格式
20、40 封包
22、42 填充字段
200 传送器
400 接收器
220、420 处理电路
240 扰频器
440 解扰频器
260 编码器
460 解码器
610、620 存取点
612、614、616、622、624 测站
310、320、330、340、350、
510、520、530、540、550、560 步骤
DATA1、SDATA1、PDATA1、
DATAx、SDATAx、PDATAx 数据
L-STF、L-LTF、
L-SIG、RL-SIG、
HE-SIG-A、HE-SIG-B、
HE-STF、HE-LTF、
DATA、PE、
CF1、UF1、PD1、
CF2、UF2、PD2、
PSDU、
PRE-FEC-PD、POST-FEC-PD、
PREAMBLE、L-SIG700、HT-SIG、
HT-TRAINING、DATA700、
SIGNAL-EXTENSION、PSDU700、
TAIL-BITS、PD 字段。
Claims (9)
1.一种无线区域网络系统中进行位层级管理的方法，包含：
在该无线区域网络系统中的一传送器中分别计算一封包中的位于一或多个位置的一或多个填充字段各自的位数；以及
依据该一或多个填充字段各自的位数，将对应于至少一预定位数的一或多组有效数据填入该一或多个填充字段中以取代一或多组冗余数据；
其中当该无线区域网络系统中的一接收器接收到具有该一或多组有效数据的该封包时，该无线区域网络系统利用该一或多组有效数据提升该无线区域网络系统的整体效能，
其中将对应于该至少一预定位数的该一或多组有效数据填入该一或多个填充字段的步骤包含：
通过该传送器中的一扰频器依据一随机种子对该一或多组有效数据中的一组有效数据进行扰频以产生扰频后有效数据；以及
通过该传送器中的一编码器对该扰频后有效数据进行编码以产生填充数据，以供填入该一或多个填充字段中的一填充字段，其中该填充数据代表该一或多组有效数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中该一或多个填充字段至少用于该封包的一数据字段的尾端。
3.如权利要求1所述的方法，其中该一或多个填充字段系用于该封包的极高通量数据字段的一前向错误校正前填充字段。
4.如权利要求1所述的方法，其中该一或多个填充字段包含用于该封包的一高效率信号字段的填充字段、一数据字段的前向错误校正前填充字段、该数据字段的前向错误校正后填充字段、以及一封包延伸的一或多者。
5.如权利要求1所述的方法，还包含：
在该接收器接收到该封包后，通过该接收器中的一解码器对该封包中的对应于该一或多个位置中的一位置的一填充字段进行解码以产生一解码后填充字段；
通过该接收器中的一解扰频器依据该随机种子对该位置的该填充字段进行解扰频以产生一组数据；以及
依据该组数据中的一子集合判断该组数据是否为有效数据。
6.如权利要求1所述的方法，其中该一或多组有效数据包含该无线区域网络系统附近的可用通道的信息、用于多个接收器的传送功率权重、干扰信息、后退时间信息以及竞争视窗信息中的一或多者。
7.如权利要求6所述的方法，其中利用该一或多组有效数据提升该无线区域网络系统的整体效能的步骤包含：
借助于多个所述传送功率权重提升通道估计的准确性，或通过该一或多个填充字段来传送该干扰信息、该后退时间信息以及该竞争视窗信息中的一或多者以减少数据交接的次数。
8.一种用于一无线区域网络系统的传送器，包含：
一处理电路，用来分别计算一封包中的位于一或多个位置的一或多个填充字段各自的位数，其中该处理电路依据该一或多个填充字段各自的位数，选择对应于至少一预定位数的一或多组有效数据；
一扰频器，耦接至该处理电路，其中该扰频器依据一随机种子对该一或多组有效数据中的一组有效数据进行扰频以产生扰频后有效数据；以及
一编码器，耦接至该扰频器，用来对该扰频后有效数据进行编码以产生填充数据，以供填入该一或多个填充字段中的一填充字段，其中该填充数据代表该组有效数据。
9.一种用于一无线区域网络系统的接收器，包含：
一解码器，其中在该接收器接收到一封包后，该解码器对该封包中的位于一或多个位置中的一位置的一填充字段中的填充数据进行解码以产生一解码后数据；
一解扰频器，耦接至该解码器，其中该解扰频器依据一随机种子对该解码后数据进行解扰频以产生一组数据；以及
一处理电路，耦接至该解扰频器，其中该处理电路依据该组数据中的一子集合判断该组数据是否为有效数据，
其中，该填充数据代表一或多组有效数据，并且为通过一编码器对扰频后有效数据进行编码而产生，该扰频后有效数据为通过一扰频器依据该随机种子对该一或多组有效数据中的一组有效数据进行扰频而产生。
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