BRPI0709818A2 - limites dinÂmicos de detecÇço de portadora - Google Patents

Abstract

<B>LIMITES DINÂMICOS DE DETECÇçO DE PORTADORA <D>São descritos sistemas e metodologias que facilitam a comunicação em um ambiente de rede sem fio. Em particular, os pontos de acesso podem ajustar dinamicamente os limites de sensoriamento de portadora e/ou potência de transmissão para permitir a múltiplos pontos de acesso a se comunicar simultaneamente. Em certas modalidades, os pontos de acesso trocam informações de nodos, incluindo endereços de nodos e RSSI, de nodos próximos. As informações de nodos podem ser utilizadas para detectar nodos ocultos e estimar níveis de interferência. -Os limites de sensoriamento de portadoras e/ou potência de transmissão podem ser modificados em função da distância entre a fonte / origem e os pontos de acesso de destino, da interferência proveniente de nodos ocultos, das taxas de transmissão e/ou da perda em trajeto.

Description

"LIMITES DINÂMICOS DE DETECÇÃO DE PORTADORA".

Embasamento

Referência Cruzada

0 presente pedido de patente reivindica aprioridade do Pedido Provisório de Patente U.S. N- de Série60/792 141, intitulado "METHOD AND SYSTEM TO SET THECARRIER SENSING THRESHOLDS IN WLAN SYSTEMS", depositado em13 de abril de 2006, e do Pedido Provisório de Patente U.S.N2 de Série 60/827 908, intitulado "HIERARCHICAL MESHNETWORK ARCHITECTURE FOR.PROVIDING 802.Il-BASED SERVICES",depositado em 3 de outubro de 2006, a totalidade dos quaissendo aqui incorporada pela presente referência.

I. Campo

A descrição que se segue está de um modo geralrelacionada às comunicações sem fio e, entre outras coisas,à reutilização espacial em redes sem fio.

II. Embasamento

Os sistemas de redes "wireless" ou sem fio setornaram um meio comum pelo qual a maioria das pessoas emtodo o mundo passaram a comunicar e transferir, acessar,manipular e processar dados. Os consumidores se tornaramdependentes de dispositivos sem fio, tais como telefonescelulares, assistentes de dados pessoais (PDAs),computadores laptop e similares, demandando um serviçoconfiável e áreas expandidas de cobertura para redes semfio.

Vários indivíduos e/ou organizações substituíramou suplementaram as redes cabeadas por sistemas de redeswireless. Tipicamente, os terminais ou dispositivosterminais se conectam a uma rede através de um conjunto depontos de acesso. Tais pontos de acesso podem estar ligadospor cabos à infraestrutura de rede. No "entanto, nas redessem fio, tais como malhas de redes de área local sem fio(WLANs) , um subconjunto de pontos de acesso podem estarconectados de forma wireless à infraestrutura de rede. Umavantagem das redes de malha ou wireless é a facilidade deimplementação ou instalação. Uma vez instalada umainfraestrutura cabeada, os pontos de acesso wireless podemser distribuídos por toda a área de cobertura desejada paraotimizar a cobertura. Ao contrário dos pontos de acessocabeados, os pontos de acesso wireless podem ser facilmentereposicionados sem demandar a instalação de cabos ou fiosadicionais. Além disso, os usuários apreciam a maiorflexibilidade.

Os pontos de acesso wireless repassam dados parapontos de acesso cabeados para facilitar a comunicação comuma rede. Os dados podem ser transmitidos através demúltiplos pontos de acesso wireless. No entanto, osrecursos de sistema disponíveis podem ser limitados e astransmissões por múltiplos pontos de acesso wireless podecausar interferência, reduzindo o desempenho do sistema ecausando perda de dados.

Resumo

0 que se segue apresenta um resumo simplificadode uma ou mais modalidades, de modo a proporcionar umacompreensão básica de tais modalidades. 0 presente resumonão constitui uma completa visão geral de todas asmodalidades contempladas, não se destinando a identificarelementos chave ou críticos de todas as modalidades, nem adelinear o escopo de quaisquer ou de todas as modalidades.Seu único propósito é o -de apresentar alguns conceitos deuma ou mais modalidades, de uma forma simplificada, como umprelúdio para a descrição mais detalhada que seráapresentada mais adiante.

De acordo com um ou mais aspectos e acorrespondente descrição dos mesmos, vários aspectos serãodescritos em conexão com a facilitação da comunicação emuma rede sem fio. Mais particularmente, um ou mais aspectosmaximizam ou aumentam a capacidade de transmissão de umarede sem fio (por exemplo, uma rede em malha) ,simultaneamente minimizando a interferência. Tipicamente,os pontos de acesso monitoram o nivel de ruido atual ou osníveis de portadora e comparam os níveis observados com umlimite fixo, designado domo o limite de sensoriamento deportadora (CST - Carrier Sensing Threshold) . Caso o níveldetectado esteja abaixo de um limite predeterminado, umponto de acesso pode requisitar permissão para transmitirusando uma requisição para envio (RTS). Caso contrário, oponto de acesso irá evitar transmitir até que o nível caiaabaixo do limite de sensoriamento de portadora.Conseqüentemente, o número de pontos de acesso que podem secomunicar em um dado momento é limitado com base no limitede sensoriamento de portadora e na configuração dos pontosde acesso.

A rede pode aumentar a reutilização espacialpermitindo que os pontos de acesso ajustem dinamicamente olimite de sensoriamento de portadora e a potência detransmissão. Em particular, pode ser determinado um limitede sensoriamento de portadora com base nas distâncias entreos pontos de acesso fonte e de destino. Os pontos de acessopodem trocar informações sobre o indicador de força desinal recebido (RSSI), que podem ser usadas para computaras distâncias entre os pontos de acesso ou nodos com basenas informações de RSSI trocadas. Além disso, o RSSI podeser usado para computar a interferência proveniente denodos ocultos, bem como a potência de transmissão. Oslimites de sensoriamento de portadora podem ser computadoscomo uma função das distâncias entre os nodos e a potênciade transmissão.

Em um aspecto a presente invenção prove um métodoque facilita a comunicação em um ambiente de rede sem fio,compreendendo obter informações de nodo relacionadas a umnodo vizinho. 0 método compreende também determinar umlimite de sensoriamento de portadora apropriado paraotimizar a capacidade de transmissão da rede como umafunção das informações de nodo. Além disso, o métodocompreende controlar a transferência de dados com base,pelo menos em parte, no limite de sensoriamento deportadora.

Em outro aspecto, a presente invenção provêequipamento que facilita a comunicação em rede. Oequipamento compreendendo um processador que executainstruções para receber informações associadas a pelo menosum nodo de rede, selecionar um limite de sensoriamento deportadora como uma função das informações recebidas egerenciar a comunicação de rede com base, pelo menos emparte, no limite de sensoriamento de portadora. Oequipamento compreende também uma memória acoplada aoprocessador.

De acordo com outro aspecto a presente invençãoprovê um equipamento que facilita a otimização dacapacidade de transmissão em rede, compreendendodispositivos para obter dados de nodo relacionados a umnodo de rede. O equipamento compreende também dispositivospara ajustar um limite de sensoriamento de portadora comouma função dos dados de nodo, em que o limite desensoriamento de portadora é utilizado para ordenartransferências de dados entre um ponto de acesso fonte e umponto de acesso de destino.

De acordo com outro aspecto a presente invençãoprovê um meio para leitura por computador, possuindoinstruções para receber informações de nodos provenientesde pelo menos um ponto de acesso, as informações de nodosincluindo informações de força de sinal relacionadas a pelomenos um nodo vizinho do ponto de acesso. O meio paraleitura por computador inclui instruções para determinar umlimite de sensoriamento de portadora utilizado paragerenciar transmissões de dados como uma função dasinformações de nodos recebidas.

De acordo com outro aspecto a presente invençãoprovê um processador que executa instruções executáveis porcomputador que facilitam as comunicações em rede. Asinstruções compreendem receber um sinal periódico queinclui informações de nodos que listam pelo menos um nodode rede e a força de sinal associada. As instruções podemtambém compreender ajustar um limite de sensoriamento deportadora como uma função das informações de nodos. Alémdisso, as instruções podem compreender o controle detransferência de dados com base, pelo menos em parte, nolimite de sensoriamento de portadora.

Para atingir as metas e acima e outrascorrelacionadas, as uma ou mais modalidades compreendem ascaracterísticas que são a seguir completamente descritas eparticularmente apontadas nas reivindicações. A descriçãoque se segue e os desenhos anexos apresentam em detalhescertos aspectos ilustrativos. No entanto, tais aspectos sãoindicativos de apenas algumas das várias formas pelas quaisos princípios de várias modalidades podem ser empregados,as modalidades descritas se destinando a incluir todosestes aspectos e seus equivalentes.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é um diagrama de blocos que ajustadinamicamente um limite de sensoriamento de portadora deacordo com um ou mais aspectos aqui descritos.

A Figura 2 é um diagrama de blocos de uma redesem fio em malha exemplar de acordo com um ou mais aspectosaqui descritos.

A Figura 3 ilustra faixas relevantes paracomunicações em redes sem fio.

A Figura 4 ilustra uma situação exemplar deinterferência para uma rede sem fio.A Figura 5 é um gráfico apresentando um modelo deperda em trajetória exemplar.

A Figura 6 é um gráfico apresentando a capacidadede transmissão de área com base em valores de ponto deruptura / interrupção por perda em trajetória.

A Figura 7 é um gráfico apresentando a distânciade interferência como uma função da SNIR requerida e dadistância de ponto de interrupção por perda em trajetória.

A Figura 8 é um" gráfico apresentando os efeitosda potência de transmissão sobre a capacidade detransmissão em área.

A Figura 9 é um gráfico ilustrando a capacidadede transmissão em área como uma função do limite desensoriamento de portadora.

A Figura 10 ilustra uma metodologia exemplar paraajustar os limites de sensoriamento de portadora paraotimizar as comunicações em uma rede sem fio de acordo comum ou mais aspectos aqui descritos.

A Figura 11 é um diagrama de blocos de um sistemaque obtém e provê informações de vizinhos de acordo com umou mais aspectos aqui descritos.

A Figura 12 ilustra uma metodologia para obtençãoe gerenciamento de informações de nodos de acordo com um oumais aspectos aqui descritos.

A Figura 13 ilustra uma metodologia para geraçãode uma mensagem de broadcast contendo informações de nodosde acordo com um ou iriai-s aspectos aqui déscritos.

A Figura 14 é um diagrama de blocos de um sistemaque determina dinamicaménte um limite de' sensoriamento deportadora dè acordo com uni ou mais aspectos aqui descritos.

A Figura 15 ilustra uma metodologia paradeterminar uma potência dé transmissão apropriada de acordocom um ou mais aspectos aqui descritos.

A Figura 16 é um diagrama de blocos de um sistemaque utiliza um limite de sensoriamento de portadoradeterminado dinamicamente para controlar a transferência dedados de acordo com um ou mais aspectos aqui descritos.

A Figura 17 ilustra uma metodologia para iniciara comunicação com um ponto de acesso vizinho de acordo comum ou mais aspectos aqui descritos.

A Figura 18 ilustra uma metodologia pararesponder a uma requisição de comunicação de acordo com umou mais aspectos aqui descritos.

A Figura 19 ilustra quadros exemplares paracomunicação de informações de nodos e/ou limites desensoriamento de portadora dinâmicos de acordo com um oumais aspectos aqui descritos.

A Figura 20 é uma ilustração de um sistema decomunicação sem fio de acordo com um ou mais aspectos aquidescritos.

A Figura 21 é uma ilustração de um ambiente decomunicação wireless que pode ser empregado em conjunto comos vários sistemas e métodos aqui descritos.

A Figura 22: é uma ilustração de um sistema quefacilita a comunicação sem fio usando limites de portadoradinâmicos de acordo com um ou mais aspectos aqui descritos.

Descrição Detalhada

Serão agora descritas várias modalidades comreferência aos desenhos, por todos os quais referênciasnuméricas semelhantes são usadas para se referir aelementos similares. Na descrição que se segue, com opropósito de explanação, vários detalhes específicos sãoapresentados de modo a propiciar uma completa compreensãode uma ou mais modalidades. No entanto, ficará claro quetais modalidades podem ser praticadas sem tais detalhesespecíficos. Em outros casos, estruturas e dispositivos bemconhecidos são apresentados na forma de diagramas de blocosde modo a facilitar a descrição de uma ou mais modalidades.Tal como usados" no presente pedido, os termos"componente", "sistema" e similares se destinam areferenciar uma entidade relacionada a computadores, sejahardware, uma combinação de hardware e software, software,ou software em execução. Como exemplo, um componente podeser, porém não fica limitado a ser, um processo rodando emum processador, um processador, um objeto, um executável,uma cadeia de execução, um programa e/ou um computador. Umou mais componentes podem residir dentro de um processoe/ou cadeia de execução, e um componente pode estarlocalizado em um computador e/ou distribuído entre dois oumais computadores. Além disso, tais componentes podem serexecutados a partir de vários meios para leitura porcomputador, possuindo várias estruturas de dados nelesarmazenadas. Os componentes podem se comunicar por meio deprocessos locais e/ou remotos, por exemplo de acordo com umsinal possuindo um ou mais pacotes de dados (por exemplo,dados provenientes de um componente interagindo com outrocomponente em um sistema local, um sistema distribuído,e/ou através de uma rede, tal como a Internet, com outrossistemas, por meio do sinal).

Além disso, várias modalidades são aqui descritasem conexão com um terminal ou cliente. Um terminal podetambém ser denominado como um sistema,' uma unidade deassinante, uma estação móvel, telemóvel, estação remota,ponto de acesso, estação base, terminal remoto, terminal deacesso, terminal de usuário, agente de usuário, equipamentode usuário (UE) , ou cliente. Um terminal pode ser umtelefone celular, um telefone sem fio, um telefone deprotocolo de inicialização de sessão (SIP), uma estação desistema sem fio de circuito local (WLL), um assistente dedados pessoal (PDA), um dispositivo de mão possuindocapacidade de conexão "wireless", ou outro dispositivo deprocessamento conectado a um modem sem fio.Além disso, vários aspectos, características ourecursos aqui descritos podem ser implementados na forma deum método, equipamento, ou artigo de fabricação, usandotécnicas padrão de programação e/ou projeto. O termo"artigo de fabricação", tal como é aqui utilizado, sedestina a englobar um programa de computador acessível apartir de qualquer dispositivo, portador ou meio paraleitura por computador. Como exemplo, os meios para leiturapor computador podem incluir, porém não ficam limitados a,dispositivos de armazenamento magnéticos (por exemplo, umdisco rígido, disquete, fitas magnéticas, etc.), discosópticos (por exemplo, um disco compacto (CD), um discoversátil digital (DVD), etc.), placas inteligentes,dispositivos de memória flash (por exemplo, placa, pente,pen drive, etc.).

Vários protocolos de redes' sem fio evitam ainterferência através da detecção de transmissões por nodosvizinhos e evitando transmitir quando tais transmissões sãodetectadas. Em particular, os sistemas IEEE 802.lla/b/e/g/ne os sistemas de banda .ultra larga (UWB) se baseiam emmúltiplo acesso por sensoriamento de portadora com escapede colisão (CSMA / CA) e múltiplo acesso por sensoriamentode preâmbulo com escape de colisão (PSMA / CA),respectivamente. No algoritmo CSMA / CA, a detecção detransmissões de outros nodos está baseada na detecção deenergia, portadora e/ou combinação de ambas. No algoritmoPSMA / CA, a detecção de transmissões pior outros nodos estábaseada na detecção da portadora ou preâmbulo de umatransmissão. Em ambos os protocolos, todos os nodos quedesejam transmitir ou acessar o meio, primeiramenteamostram a energia no meio e determinam se outro nodo jáestá transmitindo no meio. Tal amostragem auxilia taissistemas a determinar não somente a presença de energia,mas também processar tal energia. Os nodos podem sercapazes de se sincronizar com o preâmbulo e o piloto (casoexista uma transmissão de quadro no ar) . Caso o nodo sejacapaz de se sincronizar com o preâmbulo e piloto, o nodopode então decodificar o header de controle de acesso ameio (MAC) para determinar se existia uma transmissão dequadro no ar.

Em particular, a detecção de outras transmissõespor outros nodos pode ser conseguida pelo uso de doisesquemas de sensoriamento de portadoras: (1) sensoriamentofísico de portadora (PCS) e (2) sensoriamento virtual deportadora (VCS) . No esquema PCS, os pontos de acessopostergam as transmissões caso a energia no meio estejaacima de um certo limite predeterminado. Usando o mecanismoVCS, trocas de sinais ou quadros tais como requisição paraenvio (RTS) e liberado para envio (CTS) informam a todos osnodos vizinhos para impedir a transmissão. 0 esquema VCSpode solucionar os problemas de nodos ocultos, uma vez quequalquer nodo que receba o CTS evita transmitir estando ounão o ponto de acesso transmissor informado sobre o nodo.Tal como é aqui utilizada, a expressão nodo oculto consistede qualquer nodo que seja desconhecido para o nodotransmissor. Conseqüentemente, as transmissões por nodosocultos podem causar interferência. Apesar de o VCS podersolucionar os problemas causados por nodos ocultos, o VCSpode causar problemas para nodos expostos. De um modogeral, os nodos ocultos causam a maior interferência para oreceptor desejado e são impedidos de transmitir pelo vetorde alocação de rede (NAV) ativado nos esquemas VCS. Noentanto, os nodos expostos que poderiam estar transmitindosem causar interferência no receptor são impedidos detransmitir devido ao VCS, reduzindo portanto a capacidadede transmissão espacial.

Nas redes MESH (por exemplo, as redes MESH IEEE802.11), é vantajoso maximizar o número de nodos que podemoperar simultaneamente de' modo a dar suporte a uma maiorcapacidade de transmissão de área. O limite desensoriamento de portadora / energia dinâmico e/ou apotência de transmissão podem ser usados para maximizar onúmero de nodos que se comunicam simultaneamente,otimizando a capacidade de transmissão de área.

Fazendo agora referência às Figuras, a Figura 1apresenta um aspecto de um sistema 100 que facilita acomunicação entre um conjunto de pontos de acesso wireless.Tipicamente, tais sistemas utilizam potência de transmissãoe limites de sensoriamento de portadora fixos. No entanto,isto resulta em alguns nodos evitar a transmissão quandoeles o poderiam fazer sem causar interferência, o que éaqui designado como o problema de nodo exposto. Pelo ajustedinâmico da potência de transmissão, bem como dos limitesusados pelos nodos para detectar a transmissão provenientede outros nodos, pode ocorrer um maior número detransmissões simultâneas sem causar interferência. Talaumento resulta em um- aumento na capacidade de transmissãototal para a rede.

0 sistema 100 pode incluir um componente de nodo102 que pode receber e transmitir mensagens contendo dadosrelacionados a nodos vizinhos, aqui designadas comoinformações de nodos. As informações de nodos podem incluirum endereço de nodo, RSSI e quaisquer outras informaçõesrelacionadas a um nodo especifico. Tal como é aquiutilizado, o termo nodo é qualquer cliente, ponto deacesso, terminal, ou outro dispositivo. As mensagens podemser irradiadas periodicamente e podem ser recebidas porquaisquer nodos próximos.

Em certas modalidades, o quadro de beacondefinido pelo protocolo IEEE 802.11 a/b/g/n MAC pode sermodificado para incluir tais informações de nodos. Emparticular, a mensagem ou quadro de beacon podem incluirinformações RSSI para nodos vizinhos de um ponto de acessotransmitindo o beacon. Tal modificação do quadro de beaconpara o protocolo pode se aplicar somente a quadros debeacon para pontos de acesso em uma rede em malha, tambémdesignados como pontos de acesso à malha (MAPs) e portaisde malha (MPs).

Os clientes e as estações sem fio (WSTAs) podemse conectar a MAPs usando um primeiro canal e os MAPs podemse conectar uns aos outros usando um segundo, e diferente,canal, de tal forma que o repasse de tráfego entre pontosde acesso e o tráfego recebido a partir de clientes nãonecessitem colidir. Tipicamente, cada MAP enviaperiodicamente uma mensagem de broadcast ou quadro debeacon para seus clientes. A mensagem de broadcast podeincluir informações de gerenciamento e sincronização detempo e pode também ser transmitida através do canal derepasse para outros MAPs. Alternativamente, o controle deacesso a meio (MAC) do MÀP pode transmitir uma mensagem oubeacon através do canal de repasse. A mensagem pode serrecebida e decodificada por todos os MAPs ou nodospróximos. 0 componente de nodo 102 do nodo receptor podegravar as informações de nodos (por exemplo, RSSI) contidasna mensagem transmitida e calcular a perda em trajetóriaentre os nodos vizinhos e o MAP transmissor. As RSSI paraum nodo podem ser mediadas entre um certo número demensagens ou beacons recebidos usando-se um simples filtrode passagem baixa. Adicionalmente, o quadro de beacon MACdo MAP pode conter informações de nodos relacionadas a seusvizinhos e suas RSSI.

0 sistema 100 pode incluir um componente delimite 104 que determina dinamicamente um limite desensoriamento de portadora. O componente de limite 104 podeutilizar informações de vizinhos obtidas pelo componente denodo 102 para determinar um limite de sensoriamento deportadora apropriado para otimizar a capacidade detransmissão de área, evitando simultaneamente umainterferência excessiva. Em particular, o componente delimite 104 pode prever a interferência proveniente de nodosocultos como uma função das informações de vizinhos eajustar o limite de sensoriamento de portadoraadequadamente.

0 componente de transferência de dados 106 podeutilizar o limite de sensoriamento de portadora computadopara facilitar a transmissão e recepção de dadosprovenientes de nodos vizinhos. Tipicamente, os protocolosde rede (por exemplo, o protocolo IEEE 802.11, WLAN) sãoprojetados para assegurar que o receptor desejado tenha ummínimo de interferência proveniente dos nodos ou pontos deacesso vizinhos. O componente de transferência de dados 106pode reduzir o problema de nodo exposto pela utilização dolimite de sensoriamento de portadora (CST) dinâmico eajuste da potência de transmissão. Além disso, o componentede transferência de dados 106 pode incluir o limite desensoriamento de portadora computado nas transmissões paraos nodos vizinhos. O componente de transferência de dados106 pode incluir um limite de sensoriamento de portadoranas transmissões de RTS e/ou CTS.

Fazendo agora referência à Figura 2, é aliapresentada uma rede sem fio em malha 200 exemplar. A rede200 pode incluir um certo número de pontos de acesso,também designados como pontos de acesso à malha (MAPs) oupontos da malha (MPs), que podem operar de acordo com umprotocolo baseado em 802.11 ou de outro tipo. Os pontos deacesso podem estar implantados em uma área (por exemplo, aárea de um campus universitário, um centro urbano, um"shopping mall", ou outra "zona quente" / "hot zone",tipicamente caracterizada - por densidade populacional maiselevada). Para reduzir os custos de implantação e operação,apenas um subconjunto dos pontos de acesso 220 estãoconectados diretamente á uma infraestrutura cabeada 210(por exemplo, um "backbone"); em conseqüência, acomunicação em malha entre pontos de acesso é empregadapara conexão dos pontos de acesso ao backbone da rede.Em uma rede em malha, os pontos de acesso à malha(MAPs) 230 repassam dados ara os pontos de acesso cabeados220. Os quadros (ou pacotes) passam de uma fonte / origempara o destino por rotas que consistem de MAPs 230.Algoritmos de roteamento podem ser usados para determinar aseqüência exata de MAPs 230 a ser percorrida por um quadroantes de alcançar seu destino. Caso o MAP 230 de repasseesteja congestionado, ele pode requisitar aos outros MAPs230 que repassam seu tráfego para reduzir a velocidade demodo a descongestionar a rede 200.

Dentro da rede 200, os MAPs 230 e 220 podem serprojetados para operar em duas bandas simultaneamente (porexemplo, em um mesmo quadro ou em quadros consecutivos),usando duplexação por divisão de tempo (TDD) em cada banda.Em um esquema exemplar para comunicação simultânea podemser utilizadas duas bandas separadas. Uma banda de operaçãopara acesso de cliente pode ser usada para as comunicaçõesdos / para os clientes." A banda de clientes pode serprovida usando-se as bandas não licenciadas existentes de2.4 e/ou 5.x que são comumente usadas para dar suporte adispositivos 802.11 b, g, n e 802.11 a, n. Um ponto deacesso 220 ou 230, operando em uma única portadora de 20MHz pode formar um BSS (Basic Service Set - conjunto deserviço básico) com os clientes que estejam registradosjunto a ele. Diferentes BSS podem operar de forma nãocoordenada e podem ser implementados na mesma portadora ouem portadoras RF distintas. 0 acesso dè cliente pode estarbaseado na norma 802.11.

Uma banda operacional de interconexão AP wirelessseparada pode ser utilizada para a comunicação entre MAPs.Dado que apenas uma parte dos MAPs estão conectados àinfraestrutura cabeadà," a interconexão entre MAPs cabeadose sem fio é facilitada 'pela operação em uma portadoraseparada da banda usada para o acesso de clientes. Alémdisso, é possível operar a rede de interconexão de pontosde acesso em uma banda licenciada que permita potência detransmissão mais elevada do que aquela permitida nas bandasnão licenciadas. A interconexão AP - AP pode estar baseadaem uma tecnologia similar àquela usada na 802.11η. Osistema exemplar permite o uso de uma banda essencialmentepara a comunicação MAP a cliente ou terminal, enquanto aoutra é usada essencialmente para a comunicação entre MAPs.

De um modo geral, todos os APs podem prover oserviço baseado em 802.11 através da banda não licenciada.Os Aps podem prover acesso através de uma única portadorade 20 MHz ou de múltiplas portadoras de 20 MHz. Para a redede interconexão AP existem dois tipos básicos de APs nahierarquia de rede: roteadores e gateways. Um roteador é umMAP que pode ser implementado sem uma conexão cabeada aobackbone. Os roteadores podem operar em uma portadoradedicada separada (possivelmente licenciada) que é usadaexclusivamente para comunicação com um gateway de AP. Umgateway é um AP cabeado operando através de uma portadoradedicada separada (novamente, possivelmente licenciada),usada exclusivamente para a comunicação com roteadores quesé associaram a ela.

0 Institute of Electrical and ElectronicsEngineers (IEEE) está desenvolvendo uma norma para redes deárea local sem fio (WLAN) que promete uma infraestrutura derede em malha escalonável e de fácil implementação, baseadaem tecnologias 802.11. As metas incluem sistemas adaptáveise auto configuráveis que dão suporte a transportesbroadcast, multicast e unicast, através de topologias demalha "multihop" / múltiplas transferências. Um pontorelevante no desenvolvimento de uma IEEE 802.11 MESH WLANeficiente consiste de otimizar a reutilização espectral e,portanto, maximizar sua capacidade de transmissão de área.

Fazendo agora referência à Figura 3, são aliapresentadas faixas importantes para comunicações em redessem fio. Um nodo fonte / origem 302 e um nodo de destino304 estão separados por uma certa distância 306, designadacomo a distância origem / destino. A faixa de transmissão308 é definida como a faixa em que a potência de sinal noreceptor está acima de um certo limite para a decodificaçãoapropriada de um quadro de tamanho L. A faixa deinterferência 310 representa a faixa dentro da qual osnodos são capazes de interferir com o receptor e corromperos quadros recebidos. A faixa de ajuste NAV (não émostrada) é a faixa dentro da qual as estações sem fiopodem ajustar os NAVs corretamente com base nas informaçõesde ID / duração portadas nos quadros RTS / CTS e que nãovão interferir com a subseqüente troca de dados / quadrosACK entre o nodo de origem 302 e o nodo de destino 304.

A faixa de avaliação de canal liberado (CCA)ocupado (não é mostrada) representa a faixa dentro da qualos nodos podem sensoriar fisicamente que o canal estáocupado durante a transmissão de dados e postergar suaspróprias tentativas de transmissão. Existem dois métodospara que um nodo reporte o CCA ocupado na IEEE 802.11η. Umestá baseado em detecção de portadora (-82 dBm), enquanto ooutro está baseado em detecção de energia (-62 dBm) , peloqual um nodo irá reportar um meio ocupado quando dadetecção de qualquer sinal acima do limite de detecção deenergia (ED). Dependendo dos limites ajustados, os raios detais faixas ou alcances variam. Na IEEE 802.11n PHY, afaixa de transmissão máxima é a distância em que umdecodificador do receptor será capaz de receber um sinalcom potência acima de -91,44 dBm, obtendo dessa forma umaSNIR acima de 0,6 dB. Para determinar a faixa deinterferência, considera-se o pior caso.

Dependendo de vários limites ajustados, os raiosde tais faixas / alcances variam. Na IEEE 802.11n ΡΗΫ, afaixa de transmissão máxima é a distância em que umdecodificador do receptor será capaz de receber um sinalcom potência acima de -91,4 dBm, obtendo assim uma SNIRacima de 0,6 dB. Para determinar a faixa de interferência,pode ser analisado o pior caso.

A Figura 4 ilustra um pior caso, em que existemseis interferentes ou interferentes potenciais 402circundando um receptor 404 em comunicação com outro nodo406. Os termos interferente e interferente potencial sãoaqui utilizados de forma intercambiável. Os interferentes402 podem estar transmitindo simultaneamente e possuir amesma potência de transmissão fixa. Para maiorsimplicidade, pode ser presumido que a distância entretodos os interferentes 402 e o receptor 404 seja a mesma eque a potência do ruido possa ser ignorada. Tal situaçãopode ser designada como o regime de interferência limitada,uma vez que a potência de interferência domina a potênciade ruido.

Fazendo agora referência à Figura 5, está aliilustrado um gráfico 500 apresentando um modelo de perda emtrajetória exemplar. A perda em trajetória exerce umimpacto significativo sobre a análise de interferência. Aperda em trajetória a uma distância d (ou a potênciarecebida na distância d) pode ser modelada por um modelo deduas inclinações com ponto de ruptura ou "breakpoint" comose segue:

<formula>formula see original document page 18</formula>

Tal modelo pode ser representativo de ambientes WLANinternos realistas. Neste caso, a = 4uf/c, f é a freqüênciaportadora, c é a velocidade da luz, (nl, n2) são os doiscoeficientes de perda em trajetória e Rb é a distância doponto de ruptura.Caso tanto a distância entre o receptor desejadoe o transmissor, d, como a distância mínima entre uminterferente e o receptor desejado, Dmin, estejam acima dobreakpoint do modelo de perda em trajetória, então podemser aplicados um ou mais cálculos conhecidos. Como exemplo,usando os cálculos tal como em redes celulares:

<formula>formula see original document page 19</formula>

Taxas de transmissão física mais elevadas demandariam SNIRmuito elevada no receptor. Portanto, uma grande área emtorno do receptor pode ser impedida de transmitir ou estar"fora de NAV". Caso a demanda de SNIR seja baixa, então osinterferentes potenciais podem ser mantidos próximos aoreceptor. Adicionalmente, Dmin depende da distância entre otransmissor e o receptor.

Caso a distância tencionada entre o receptor e otransmissor, d, seja menor do que a distância do ponto deruptura, e a distância do receptor desejado / interferentesseja maior do que o ponto de ruptura, então pode ser usadauma fórmula diferente para calcular a distância deinterferência, Dmin:

<formula>formula see original document page 19</formula>

Tal fórmula indica que a distância de interferência étambém uma função da distância do ponto de ruptura Rb.

A Tabela I inclui computações exemplares dedistâncias de interferência com base nas taxas PHY. Osvalores incluídos na tabela são representativos e podemvariar para diferentes ambientes de propagação. Emparticular, a tabela inclu-i distâncias de interferência nospior e melhor casos, Dmin, usando a tabela de taxas da IEEE802.11n para operação em uma taxa PHY especifica. NaTabela, a coluna 5 mostra que o raio de transmissão máximo,Rmax, para operar um link em uma taxa PHY particular usandouma potência de transmissão de 23 dBm. A coluna 6 contém arazão da distância de interferência mínima para a distânciado transmissor receptor para cada taxa PHY usando a equação(2). A razão é diferente para diferentes taxas PHY devidoàs diferentes exigências de SNIR. A coluna 7 indica omelhor caso usando a equação (5). Tais razões permanecemfixas e são uma função da distância destino origem, porémsão independentes da potência de transmissão. A tabela detaxas é para uma única corrente. Algumas das taxas sãosimilares à IEEE 802:lla/g para manter a retrocompatibilidade. Taxas de códigos adicionais sãointroduzidas para prover maior eficiência espectral,incluindo o uso de 256 QAM. É suportado um máximo de quatrocorrentes espaciais.

Tabela I: Determinação do raio de transmissão máximo (Rmax)e distância de interferência mínima (Dmin) para diferentestaxas PHY na IEEE 802.11n.

<table>table see original document page 20</column></row><table><table>table see original document page 21</column></row><table>

Fazendo agora referência à Figura 6, está aliilustrado um gráfico 600 apresentando várias capacidades detransmissão de área para diferentes valores de breakpoint /ponto de ruptura. Para um quadrado de área A = L2 metros, onúmero máximo de transferências ou transmissões simultâneasbem sucedidas, de tal forma que todos os links possuam amesma taxa física de transmissão, pode ser computado comouma função da distância de interferência. Para efetuar talanálise, pode ser determinada a distância, Dmin, entreinterferentes e transmissor. A distância entreinterferentes pode ser obtida a partir da equação (2) ou daequação (3) acima. A distância horizontal entre doisinterferentes é denotada por Dmin, e a distância verticalentre interferentes é igual a (31/2/2) Dmin. O número máximode transferências simultâneas em uma área, A, pode sercomputado como se segue:

<formula>formula see original document page 21</formula>

Neste caso, Nmax foi derivado com base na hipótese do piorcaso de interferência, em que seis interferentes circundamo nodo receptor. O melhor caso ocorre quando existe apenasum interferente. No melhor caso, as equações (2) a (4)acima podem ser modificadas como se segue:

<formula>formula see original document page 22</formula>

Fazendo agora referência à Figura 7, está aliilustrado um gráfico 700 apresentando a distância deinterferência como uma função da SNIR requerida e do pontode ruptura por perda em trajetória. Para compreender ainfluência do breakpoint sobre a capacidade de transmissão,pode ser usada a equação de capacidade de Shannon, baseadano teorema de Shannon-Hartley, para calcular a capacidadede transmissão de área, como se segue:

Steorico =NmaxBlog2(l + SINR)

A capacidade de transmissão de área e a influência dobreakpoint e da SNIR sobre Dmin estão ilustradas na Figura7 e na Tabela II que se segue. Além disso, fica claro pelaTabela II que a capacidade de transmissão de área aumentaquando a distância de breakpoint é reduzida. A potência dosinal interferente se reduz na potência de quatro após obreakpoint, levando a menor interferência no receptordesejado devido ao fato de que a distância interferente /receptor é muito maior do que a distância transmissor /receptor. Para cada breakpoint existe uma distância deinterferência ideal, Dmin, variando entre duas ou trêsvezes a distância entre o transmissor e o receptor. Alémdisso, pela Tabela II fica claro que maiores breakpoints emaiores exigências de SNIR aumentam o valor de Dmin.Maiores exigências quanto à SNIR têm origem na operação donodo desejado em taxas PHY mais elevadas, e maioresbreakpoints resultam em potência de interferência adicionalno receptor desejado.

Tabela II: capacidade de transmissão de área para os melhore pior casos, usando-se uma distância destino - origem de40 metros.

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A capacidade de transmissão real do sistema,considerando-se um tamanho de pacote Lpacket e overheadscom origem na adição de header a cada pacote, bem como osoverheads de backoff, em uma dada área A, pode sercomputada como se segue:

<formula>formula see original document page 24</formula>^

Em que T = 2Tpreâmbuio + Tack + TIF S + TSIF S. Nesta equação,T representa os overheads fixos que são especificados pelanorma, e Tbackoff representa o valor médio de backoff, Lpacoteé o tamanho de quadro em bits, e H representa os overheadsdevidos a MAC e camadas superiores adicionadas àsinformações em bits. R é a função da SNIR captada noreceptor. Tpreâmbuio é dado por Tpreâmbuio = TP LCP preâmbulo +TP LCP sig = 20 μβ. Considerando-se esquemas de modulação ecodificação diferentes e desprezando-se os overheadsdevidos às camadas superiores, a equação (8) pode sersimplificada para:

<formula>formula see original document page 24</formula>

Neste caso, H é igual a 288 bits. Ignorando-se o backoffexponencial (presumindo-se que existe apenas um estágio noprocesso de backoff), TbackOff é igual a 72 μΞ. No entanto,tal valor de Tbackoff é função do número de estações, donúmero de estágios de backoff e da prioridade. Tack, TSIFS, TIF S são dados e iguais a 28 με, 16 μΞ e 34 μΞ,respectivamente. Portanto a equação (9) pode ser escritacomo se segue:<formula>formula see original document page 25</formula>

A Tabela II apresenta a capacidade de transmissãode área máxima que pode ser obtida usando-se as equações deinterferência de pior caso para uma distância origemdestino de 40 metros e usando-se o modelo de perda emtrajetória apresentado na Figura 5. Taxas PHY mais elevadasrequerem SNIR muito elevada no receptor. Portanto, o limitede sensoriamento de portadora pode "NAV out" mais nodos,resultando em capacidade de transmissão de área mais baixa.Por outro lado, taxas PHY mais baixas resultam em um limitede sensoriamento de portadora maior, resultando em maisnodos ativos e maior tolerância à interferência no receptordesejado. Caso o critério chave para o projeto da rede MESHfor o de igualdade, então pode-se optar por taxas PHY maisbaixas. Caso a qualidade de serviço seja mais importante,podem ser selecionadas taxas PHY mais altas, resultando emmenor número de nodos ativos. Pode ser inferido que aoperação em uma taxa PHY de 12 Mbps propicia a capacidadede transmissão ideal, uma vez que ela se equilibra entre ummaior número de nodos ativos e a operação de cada nodoativo em uma taxa PHY mais elevada.

Voltando ao sistema exemplar, para uma distânciaorigem destino origem ' de 40 metros, a faixa desensoriamento de portadora pode ser ajustada para cobriruma distância de 348,4 metros para obtenção de uma taxa PHYde 84 Mbps. Uma distância de sensoriamento de portadorapode ser enviada para cobrir uma distância de 67 metrospara obtenção de uma taxa PHY de 6 Mbps. Para obter os 84Mbps, o interferente mais próximo pode sensoriar o sinal a93,15 dBm (presumindo-se uma potência de transmissão de 23dBm e uma distância transmissor / receptor de 40 metros) .No entanto, isto pode ser impossivel caso os dispositivosnão possam decodificar um sinal abaixo de 82 dBm.Tipicamente, os dispositivos WLAN podem sensoriar os sinaisa 92 dBm no front-end de rádio freqüência (RF). No entanto,a perda de implementação fixa de 10 dB reduz ainda mais apotência de sinal disponível para o decodificador, quedetermina o que foi transmitido.

Fazendo agora referência à Figura 8, está aliilustrado um gráfico 800 apresentando os efeitos dapotência de transmissão sobre a capacidade de transmissãode área. Os cálculos de perda em trajetória com base naequação (2) são independentes da potência de transmissão donodo. No entanto, caso seja usada uma maior potência detransmissão, a área de cobertura do sinal ordenando aosnodos para evitar transmitir seria maior. Conseqüentemente,o número de transmissões simultâneas seria reduzido. Aocontrário, caso seja usada menor potência de transmissão, aárea de cobertura seria menor. Isto iria permitir que maisnodos se comunicassem simultaneamente, aumentando dessemodo a reutilização espacial, bem como a interferênciapotencial. Com maiores potências de transmissão, fica claroque as mensagens RTS / CTS serão decodificadas por váriosoutros nodos vizinhos dentro de uma grande área, dessaforma "NAVing out" mais nodos e reduzindo a reutilizaçãoespacial. Além disso, uma grande potência de transmissãopropicia maiores raios de comunicação entre um par fonte /destino para manter uma taxa PHY específica. Ao contrário,uma potência de transmissão menor provê menores raios decomunicação entre um par fonte / destino para manutenção deuma taxa PHY específica.

Para melhor compreensão deste efeito, pode seranalisada uma simulação de rede exemplar. Em uma simulaçãosimples, nodos IEEE 802.11n/s MESH WLANs são posicionadosnas bordas ou limites de uma célula hexagonal com o raio dohexágono ajustado em 100 metros. Os nodos podem serimplementados de tal forma que cada nodo possui seisvizinhos em uma área geográfica de 4000 χ 4000 metros. Étambém presumido que o transmissor está em (0, 0) e está emcomunicação com o receptor localizado em (100, 0). Osresultados da capacidade de transmissão de área e do efeitoda potência e da densidade de nodos ativos estão na Figura8. Neste caso, as potências de transmissão para os nodosvariam entre 10 e 30 dBm. Uma potência de transmissão maiselevada em cada nodo resulta no mecanismo RTS / CTS da IEEE802.11η NAVing out áreas maiores.

Para melhor compreensão do efeito do controle dapotência de transmissão, a potência de transmissão pode sermodelada como uma função da elevação sobre térmico. Aelevação sobre térmico (ROT) pode ser definida por:

<formula>formula see original document page 27</formula>

Pode ser inferido que a ROT é uma função da cargaem torno do receptor que contribui para a interferência.Presumindo-se que os nodos de origem e destino em questãogostariam de se comunicar em uma taxa PHY, i, e presumindo-se uma perda em trajetória simples baseada em distância, apotência de transmissão requerida para a obtenção de umacerta taxa PHY entre a origem e o destino pode sercalculada usando-se a seguinte fórmula exemplar:

<formula>formula see original document page 27</formula>Na equação acima, PTPC é a potência de transmissão ideal notransmissor para obtenção de uma taxa PHY particular com oreceptor desejado, e SNIR(i) é a SNIR mínima requerida paraobtenção de uma taxa PHY, i. Da equação acima, fica claroque se a ROT for maior do que um, então será necessáriamais potência para contrabalançar a interferência. Caso ROTseja igual a um, então o sistema estará operando cominterferência zero. Caso a ROT esteja mais próxima a um,então a equação acima pode ser usada para reduzir apotência do transmissor dado que a interferência percebidano receptor é mínima.

Como indicado nos parágrafos precedentes, adistância transmissor / receptor exerce um papel importanteno ajuste do limite de sensoriamento de portadora.Considere-se um exemplo simples: caso o par origem -destino separado por uma distância de 40 metros devesseoperar a 84 Mbps, então os nodos fora do alcance deinterferência, Dmin = 348,4, podem ser autorizados atransmitir (presumindo-se um layout regular e umainterferência no pior caso proveniente de seistransmissores, tal como mostrado na Figura 4). Como foiacima mencionado, os nodos não podem tipicamentedecodificar transmissões abaixo de -82 dBm ou -81,4 dBmpara decodificar apropriadamente a ID de duração no quadroRTS / CTS. Portanto, a potência de transmissão pode serelevada de tal forma que um nodo interferente posicionado a348,3 metros possa receber o sinal transmitido a -81,4 dBme evitar transmitir para que o receptor receba o sinalusando a taxa PHY de 84 Mbps. A equação de perda emtrajetória pode ser usada para determinar a potência detransmissão. Neste exemplo, o CTS pode ser transmitido a34, 77 dBm (ou 3 watts), que está acima dos limitesajustados para transmissões em 2,4 GHz ou 5 GHz.Alternativamente, isto sugere que pelo uso de uma potênciade transmissão de 23 dBm, nunca se poderá chegar a 84 Mbpssob os protocolos atuais.

Um limite de sensoriamento de portadora idealpode ser computado com base na distância entre os nodos deorigem e destino e na perda em trajetória. Uma razão, y,pode ser definida como a razão da sensibilidade de recepçãoem um esquema de modulação especifico (RS(i)) para asensibilidade de recepção a 6 Mbps (RS (6)), que é o limitede sensoriamento de portadora (CSthresh = -84 dBm) . Foideterminado que:

<formula>formula see original document page 29</formula>

Em que Pt representa a potência de transmissão, a distânciaentre a origem e o destino é representada por r, e γ denotaa perda em trajetória. Por rearranjo das equações acima, ypode ser representado como se segue:

<formula>formula see original document page 29</formula>

Em que X = Dmin/r. Dado que X varia para diferentes taxasPHY, Xi será usado para fazer referência a uma taxa PHYparticular Ri. Xi é uma constante para uma taxa PHYparticular, Ri. Dado que Xi é constante, yi também éconstante para uma taxa PHY particular. Neste caso, yi serefere a um valor de y para uma taxa PHY particular Ri. Aequação anterior pode ser modificada para produzir:<formula>formula see original document page 30</formula>

Em que PR é a potência recebida no receptordesejado devido à transmissão de um quadro RTS por um nodode origem ou enviador. 0 receptor desejado pode determinara taxa PHY correspondente em que o enviador deseja secomunicar e usar tal informação para responder por meio datransmissão de um quadro CTS em uma potência dada por:

<formula>formula see original document page 30</formula>

A equação acima presume que a capacidade de sensoriamentoda WLAN possa estar na faixa acima de -81,4 dBm. O indicepara o termo Dimin denota que diferentes taxas PHY possuirãouma distância de interferência, Dmin, diferente e,portanto, o limite de sensoriamento de portadora varia comouma função da distância entre o enviador e o receptor.

A Figura 9 apresenta um gráfico 900 ilustrando acapacidade de transmissão de área como uma função do limitede sensoriamento de portadora. Para descrever o desempenhodo limite de sensoriamento de portadora acima mencionado,pode ser efetuada uma simulação simples para um layoutaleatório de nodos em Matlab. Durante a simulação, a origemé mantida em [100, 0] e o destino é mantido em [0, 0] . Omodelo de perda em trajetória da Figura 5 é escolhido demodo a representar uma simulação realista. Fica claro pelaFigura 9 que potências de transmissão mais altas comlimites de sensoriamento de portadora mais baixos propiciamcapacidade de transmissão' de área mais baixa. O efeito estábaseado no fato de que potências mais elevadas com limitesde sensoriamento de portadora mais baixos "NAV-out" umagrande área geográfica, resultando em menos nodos ativos emqualquer instante. Caso sejam usadas potências mais baixascom o mesmo limite de sensoriamento de portadora, acapacidade de transmissão de área melhora pois mais nodospodem transmitir simultaneamente. Potências de transmissãomenores e limite de sensoriamento de portadora muitoelevado propicia a maior capacidade de transmissão de área.Caso a potência de transmissão seja fixa, ocorre um saltoascendente após um certo limite de sensoriamento deportadora. Isto é devido ao fato de que a taxa de operaçãopara um limite cai rapidamente dada a restrição de SNIR.Isto sugere também que a escolha de um limite desensoriamento de portadora é complexa, porém propicia vantagens para um típico layout aleatório de nodos. Ficatambém claro que a elevação do limite de sensoriamento deportadora proporciona o benefício de redução da área decobertura. Dado que o par fonte - destino considerado émantido a 100 metros, qualquer faixa de sensoriamento de20 portadora que alcance o receptor não é considerada nasimulação acima.

A Figura 10 ilustra uma metodologia 1000 exemplarpara ajuste de limites de sensoriamento de portadora paraotimizar as comunicações em uma rede sem fio de acordo comuma ou mais modalidades aqui descritas. Em 1002, podem serobtidas informações de nodos relacionadas aos nodosvizinhos. As informações de nodos podem incluir endereçosde nodos, RSSI, ou quaisquer outras informaçõesrelacionadas aos nodos. Em certas modalidades, os pontos deacesso podem irradiar as informações de nodosperiodicamente, tal como em um quadro de beacon. Asdistâncias relativas entre o ponto de acesso receptor e osnodos podem ser computadas com base nas informações denodos.Em 1004, pode ser determinada a potência detransmissão como uma função das informações de nodoobtidas. A potência de transmissão pode ser ajustada paraassegurar que um nodo de acesso colimado receba astransmissões. Adicionalmente, a potência de transmissãopode ser determinada para assegurar que os nodos dentro deuma distância de interferência sejam notificados para queevitem transmitir. Os nodos para além da distância deinterferência podem transmitir sem que suas transmissõesafetem a recepção no nodo de destino. O comprimento ouduração de um sinal para outros nodos pode ser selecionadode modo a controlar a duração de tempo em que os nodosdevem evita transmitir.

Em 1006, pode ser computado um limite desensoriamento de portadora. O limite de sensoriamento deportadora pode ser determinado de tal modo que astransmissões abaixo do limite não afetem a recepção edecodificáção das transmissões provenientes de um nodofonte. Em 1008, a potência de transmissão e o limite desensoriamento de portadora computados podem ser utilizadospara controlar as transmissões de dados para um nodo deacesso. 0 ajuste dinâmico do limite e da potência detransmissão permite que um número ideal de pontos de acessose comuniquem simultaneamente.

Fazendo agora referência à Figura 11, está aliilustrado uma modalidade do sistema de comunicaçãoapresentado na Figura 1. O componente de nodo 102 podeincluir um componente de análise 1102 que analisa os sinais(por exemplo, broadcast ou quadros de beacon) recebidos apartir de pontos de acesso vizinhos. Em particular, ocomponente de análise 1102 pode determinar um RSSI para osinal recebido. Além disso, o componente de análise 1102pode determinar a perda em trajetória entre o nodotransmissor e o ponto de acesso atual. O componente deanálise 1102 pode também avaliar os sinais recebidos paraobter informações de nodos contidas dentro dos sinais.

0 componente gerenciador de nodos 1104 podemanter RSSI ou outras informações de sinal, incluindoinformações de nodos, computações de perda em trajetória,computações de distância, potência recebida a partir decada nodo computada, bem como a potência total e quaisqueroutras informações correlacionadas. O componentegerenciador de nodos 1104 pode atualizar as informaçõesmantidas, adicionar ou apagar informações a medida quesinais adicionais sejam recebidos e analisados.

O componente gerador de mensagem de nodo 1106pode gerar mensagens incluindo informações de nodos a seremtransmitidas para outros' pontos de acesso. As informaçõesde nodos podem ser incluídas em mensagens de broadcast etransmitidas periodicamente. Em particular, as informaçõesde nodos podem ser incluídas em um quadro de beacon.

A Figura 12 ilustra uma modalidade de umametodologia 1200 para obtenção e gerenciamento deinformações de nodos. Em 1202, é recebida uma transmissãoincluindo informações de nodos. A transmissão pode serirradiada periodicamente, ou pode ser transmitida sobrequisição. As informações de nodos podem incluir dadosrelacionados a um conjunto de nodos próximos ao ponto deacesso que transmite as informações de nodos. Emparticular, as informações de nodos podem incluir endereçosde nodos, bem como RSSI indicativas da força de sinaisrecebidos no ponto de acesso transmissor provenientes dosnodos.

Em 1204, podem ser analisadas a transmissão einformações de nodos recebidas. Em particular, podem serdeterminadas as RSSI a partir da transmissão recebida. Alémdisso, pode ser determinada a perda em trajetória a partirdo nodo transmissor. A transmissão recebida pode · seranalisada e as informações de nodos podem ser adicionadas aum conjunto de informações de nodos mantido em um ponto deacesso 1206. Os dados associados a um nodo especifico podemser atualizados para cada transmissão recebida. Quaisquernovos nodos podem ser adicionados ao conjunto deinformações de nodos. Além disso, caso não tenham sidorecebidas quaisquer informações para um nodo em particularpor um certo período de tempo, pode ser inferido que o nodose movimentou para fora de alcance, ou que cessou suastransmissões. As informações de nodos associadas a taisnodos podem ser apagadas do conjunto de informações denodos mantidas.

A Figura 13 ilustra uma modalidade de umametodologia 1300 para a geração e transmissão deinformações de nodos. Em .1302, podem ser recebidos um oumais sinais. Para cada sinal recebido podem ser gravados,em 1304, o endereço do nodo e sua força de sinal. Podemtambém ser gravadas quais'quer outras informações relevantesreferentes ao nodo.

Em 1306, pode ser computada a força média desinal para cada um dos nodos a partir dos quais foirecebida uma transmissão. A média pode ser determinada combase em todos os sinais recebidos a partir de um nodo.Alternativamente, pode ser computada uma média para umsubconjunto de transmissões. Como exemplo, podem sermediadas a últimas dez transmissões provenientes de umnodo. Em 1308, pode ser gerada uma mensagem ou transmissãoincluindo informações de nodos. A transmissão pode serirradiada periodicamente,- ou pode ser transmitida sobrequisição.

Fazendo agora referência à Figura 14, está ali ilustradaoutra modalidade da comunicação do sistema da Figura 1 queutiliza limites de sensoriamento de portadora dinâmicospara facilitar as comunicações sem fio. 0 componente delimite 104 pode incluir um componente de potência 14 02 queavalia as informações de nodos mantidas pelo componentegerenciador de nodos 1104 e determina a potência e/ouinterferência recebida a partir de nodos ocultos. Emparticular, as informações de nodos podem incluir uma RSSIentre cada um dos nodos vizinhos e o nodo transmissor. Taisinformações de nodos podem ser usadas para determinar onúmero de nodos ocultos .para o ponto de acesso corrente.Além disso, a distância e a interferência proveniente denodos vizinhos podem ser estimadas, tal como será descritoem maiores detalhes mais adiante.

O componente de potência 1402 pode utilizarinformações de nodos para avaliar o número de nodos ocultospara um MAP que recebe as informações de nodos, designadocomo um AP receptor. As RSSI provenientes de um nodo ocultopara o AP receptor podem ser estimadas usando-se oalgoritmo representado no pseudo código que se segue:

Inicio(){

Receber informação do nó;

Computar o número de nós ocultos;

Para (cada nó oculto j){

Determinar RSSI do nó oculto j para o MAP de transmissão;Converter RSSI para percorrer a distância do MAP de transmissãopara o MAP de recepção;

Converter o sinal RSSI para distância do MAP de transmissão para o

MAP de recepção :

Usar a fórmula da distância para estimar a distância entre o nóoculto j e o MAP de recepção;

Converter esta distância para a potência recebida, assumindo umapotência de transmissão fixa.

Para (cada nivel de potência de transmissão k){

Computar a potência recebida;}

Adicionar a potência total no MAP de recepção se todos os nós ocultosdescritos pelo MAP de transmissão são levados em conta;}

}Tal processo pode ser repetido para cada MAPvizinho que forneça informações de nodos para o MAPreceptor. A potência total acumulada recebida é equivalenteà interferência total observada pelo MAP receptor a partirde todos os nodos ocultos. A interferência proveniente dosMAPs transmissores não é -computada, dado que o limite desensoriamento de portadora corrente levará tais MAPs aevitar a transmissão quando RTS ou CTS são trocados apartir de tal vizinho.

A interferência cumulativa proveniente de nodosocultos pode ser prevista e incluída nas requisições detransmissão sempre que o ponto de acesso receptor transmitauma requisição para transmissão ou um sinal de liberado /pronto para transmitir, um RTS ou CTS. Caso o ponto deacesso receptor esteja emitindo o CTS, o nodo saberá a taxade transmissão física desejada para a comunicação com umponto de acesso vizinho. O ponto de acesso pode elevar apotência de transmissão de tal forma que os nodos ocultosevitem transmitir quando ele estiver recebendo transmissõesprovenientes de quaisquer dos MAPs transmissores vizinhos.

O componente de limite 104 pode incluir umcomponente gerador de limite 14 04 que determina um limitede sensoriamento de portadora (CST) dinâmico com base, pelomenos em parte, na ; análise das informações de nodosrecebidas, obtidas pelo componente de nodo 102. O limite desensoriamento de portadora computado pode ser selecionadopara aumentar o número de pontos de acesso que podem secomunicar aproximadamente ao mesmo tempo, impedindo porémníveis excessivos de interferência.

Nos sistemas IEEE 802.11 a/g/n, caso a camadafísica para um nodo não foi capaz de deitectar a presença depreâmbulo e piloto, o nodo pode elevar seu limite dedetecção de energia 20 dB acima do limite de recepção de -82 dBm a 6 Mbps. Em tais sistemas, é o" 6 Mbps (modulaçãoBPSK) que limite o desempenho de detecção. Em tais redes,caso um par de nodos (por exemplo, um par detransreceptores WLAN) deve se comunicar em uma taxa detransmissão física muito elevada (por exemplo, um esquemade codificação e modulação mais elevado), quantidadesrelativamente pequenas de interferência podem causar errose corrupção de dados ou perda potencial. Conseqüentemente,outros nodos podem se comunicar somente se eles estiveremafastados o suficiente do par de nodos para evitar ainterferência. 0 nodo. interferente potencial ouinterferente potencial pode estar relativamente afastado doreceptor, de tal forma que o quadro possa ser decodificadocom baixa probabilidade de erro.

Uma fórmula exemplar que determina o limite desensoriamento de portadora como uma função da taxa PHY deoperação e do número de interferentes,é dados por:

<formula>formula see original document page 37</formula>

Na equação acima, d representa a distância entre o nodo deorigem e o nodo de destino, também designada como adistância origem - destino, γ é o coeficiente de perda emtrajetória, Nint representa o número de nodos ocultos quepodem interferir com o receptor desejado quando ele estiverrecebendo os dados, e SNIR(m) representa a razão de sinalpara ruído mais interferência (SNIR) mínima necessária paraobtenção de certa taxa de modulação / codificação (m) .

O componente gerador de limite 14 04 podedeterminar dinamicamente um limite de sensoriamento deportadora (CST) apropriado como uma função da potência detransmissão, da distância de interferência e da perda emtrajetória. O CST pode ser computado sempre que um ponto deacesso gere um quadro RTS para um MAP de destino. O nodo dedestino pode computar a interferência potencial com base emnodos vizinhos e computar um novo limite de sensoriamentode portadora. 0 nodo de destino pode enviar o CTS e o novonivel de potência para "NAV out" os interferentes.

A Figura 15 ilustra uma metodologia 1500 exemplarpara a determinação de uma potência de transmissãoapropriada. Em 1502, o número de nodos ocultos é computadocom base em informações de nodos obtidas a partir de um oumais pontos de acesso vizinhos. As informações RSSI para umnodo podem ser obtidas em 1504. Como exemplo, o componentegerenciador de nodos 1104 pode recuperar as informaçõesRSSI para um nodo oculto especifico. Em 1506, pode sercomputada a distância entre o nodo oculto e o ponto deacesso que proveu as informações de nodos, como uma funçãodas RSSI.

A distância entre o nodo oculto e o ponto deacesso receptor pode ser computada em 1508. Tal distânciapode ser computada com base na distância entre o nodooculto e o nodo que proveu as informações de nodos e adistância entre o nodo provedor e o ponto de acesso querecebe as informações de nodos. A fórmula de distância podeser usada para computar tal distância.

Em 1510, pode ser computada a potência recebidano ponto de acesso receptor com base nas transmissõesprovenientes de tal nodo oculto. Tal potência pode seradicionada à potência proveniente das transmissõesrecebidas a partir de oiitros nodos ocultos para obtenção dapotência total observada pelo ponto de acesso receptor em1512. Em 1514, pode ser efetuada uma determinação sobre seexistem nodos adicionais a processar. Caso existam, oprocesso retorna a 1504, em que são obtidas as informaçõesRSSI para o próximo nodo oculto. Caso contrário, o processopode terminar, tendo computado a potência total provenientede nodos ocultos para um ponto de acesso receptorespecifico. Tal potência pode ser usada para computar ainterferência observada pelo ponto de acesso receptor edeterminar limites de sensoriamento de portadoraapropriados e/ou a potência de transmissão.

Fazendo agora referência à Figura 16, está aliilustrada outra modalidade do sistema da Figura 1. Ocomponente de transferência de dados 106 pode incluir umcomponente de receptor de dados 1602 que recebe requisiçõespara comunicação e/ou transmissões de dados, tal como umRTS. O RTS recebido pode incluir um limite de sensoriamentode portadora, tal como determinado pelo ponto de acesso deenvio. Uma vantagem de incluir informações de limite desensoriamento de portadora no sinal RTS é a de que nodosvizinhos são informados a respeito do esquema dotransmissor. Os nodos ocultos que recebem a requisiçãopodem determinar se suas transmissões têm a possibilidadede causar interferência no receptor desejado, o qual podeou não estar oculto para ele. 0 limite de sensoriamento deportadora dinâmico pode também ser incluído no CTS.

O componente de transferência de dados 106 podetambém incluir o componente de transmissão de dados 1604que pode transmitir dados. Em particular, o componente detransmissão de dados 1604 envia um sinal RTS ou CTS parafacilitar a comunicação com outros pontos de acesso. Ocomponente de transmissão de dados 1604 pode utilizar olimite, tal como determinado pelo componente gerador delimite 1504, para detectar a transmissão proveniente deoutros nodos e determinar se deve evitar transmitir.

O componente de transmissão de dados 1604 podeutilizar a potência, tal como determinada pelo componentede potência 1402, para transmitir RTS, CTS e quaisqueroutros sinais ou mensagens. Além disso, o componente detransmissão 1604 pode sinalizar aos nodos vizinhos,incluindo nodos ocultos, pela transmissão em uma potênciaespecífica após o sinal CTS. O sinal pode ordenar aos nodosvizinhos que evitem transmitir durante um períodoespecifico. A potência de transmissão é limitada pelasnormas e pelos regulamentos da Federal CommunicationsCommission (FCC). Para entrar em contacto com nodos,mantendo porém a potênciai "de transmissão abaixo dos níveismáximos especificados pela FCC, o componente de transmissãode dados 1604 pode transmitir através de um subconjunto deportadoras.

Após transmitir o quadro CTS, de forma continua,o componente de transmissão de dados 1604 pode transmitirem uma potência fixa através de sub-tons selecionados. Apotência pode ser uma função da taxa física de comunicaçãoentre o transmissor MAP desejado e o ponto de acessoreceptor. Quando a mesma potência total é aplicada a certossubconjuntos de tons de multiplexação por divisão defreqüência ortogonal (OFDM), é elevada a densidade depotência espectral (PSD). Tal elevação resulta em sinalalcançar uma distância maior do que se toda a potênciafosse aplicada a todos os tons (exceto os tons de guarda).Em particular, existem 64 portadoras no protocolo IEEE802.11 a/g/n e a densidade espectral de potência máximapode ser obtida quando da transmissão de toda a potênciatotal através de uma sub-portadora. Isto iria representar adistância máxima que poderia ser coberta pelo sistema IEEE802.11 a/g/n. A PSD conformada pode ser transmitida por umperíodo de tempo predeterminado, longo o suficiente parapermitir que interferentes potenciais amostrem a energia daPSD conformada e evitem transmitir durante a duração dacomunicação entre o AP transmissor e o AP receptor. Comoexemplo, a PSD conformada pode ser transmitida por pelomenos 4 microssegundos.

A duração da transmissão da PSD conformada podeser usada para controlar o período em que os nodos irãoevitar transmitir. A PSD conformada pode ser transmitidapor um dentre um - conjunto de períodos de tempopredeterminados (por exemplo, 4 microssegundos, 8microssegundos e assim por diante). Tipicamente, 4microssegundos é o tempo mínimo em que o algoritmo dedetecção funciona em todos os receptores. Dependendo daduração da transmissão PSD conformada, os nodos receptoresvão evitar transmitir por um período predefinido de tempo.Como exemplo, podem ser definidos quatro níveis detransmissões PSD. Caso a "transmissão possua duração de 4microssegundos, então os interferentes potenciais sãoordenados a evitar transmitir por um certo período detempo, t1. Caso a forma de onda PSD seja transmitida por 8micro segundos, então o interferente potencial é ordenado adeixar de transmitir por um segundo período predefinido,t2, e assim por diante.

A Figura 17 apresenta uma metodologia 1700exemplar para iniciar a comunicação com -um ponto de acessovizinho. Em 1702, pode ser computado um limite desensoriamento de portadora com base na interferênciaproveniente de nodos ocultos, na distância até o ponto deacesso receptor e/ou a taxa de transmissão desejada. Em1704, o meio pode ser monitorado usando-se o limitecomputado para determinar se uma transmissão pode serenviada. Uma vez determinado que ele está liberado paratransmitir, uma requisição para transmitir ou RTS pode serenviada ao ponto de acesso 1706 desejado. A RTS podeincluir informações de limites, provendo a quaisquer nodosreceptores informações com referência às transmissõesprovenientes do ponto de acesso. A RTS pode tambémsinalizar uma taxa PHY desejada para o ponto de acessocolimado.

Em 1708, pode ser efetuada uma determinação sobrese o ponto de acesso recebeu um sinal CTS concedendo apermissão para transmitir. Caso negativo, o processoretorna a 1704, em que o ponto de acesso monitora o meioaguardando pela próxima oportunidade para requisitar acomunicação. Caso positivo, o ponto de acesso pode iniciará transferência de dados em 1710. O sinal CTS recebido podetambém incluir um limite de sensoriamento de portadora talcomo determinado pelo ponto de acesso desejado.

Fazendo agora referência à Figura 18, está aliilustrada uma metodologia 1800 exemplar para responder auma requisição de comunicação. Em 1802, pode ser recebidauma RTS ou outra requisição para comunicação. Em 1804, podeser determinado o limite de sensoriamento de portadora. Olimite pode ser computado como uma função da interferênciarecebida a partir de nodos' ocultos, determinada com base eminformações de nodos recebidas. 0 limite pode também seruma função da taxa PHY requisitada, a qual pode serdeterminada com base na RTS. A distância entre os pontos deacesso de origem e destino pode também afetar a computaçãodo nivel de limite apropriado.

Em 1806, o ponto de acesso de destino podemonitorar o meio para determinar se existe uma transmissãoque irá interferir com a comunicação com o ponto de acessode origem. Em 1808, pode ser efetuada uma determinaçãosobre se o meio está liberado para transmissão. Casonegativo, o processo pode terminar até que seja recebidaoutra RTS. Caso positivo, a potência de transmissãoapropriada para o sinal CTS pode ser determinada em 1810. apotência de transmissão pode estar baseada em informaçõescom referência a nodos ocultos, na distância entre ospontos de acesso de origem e destino· e quaisquer outrasinformações relevantes. Em 1812, pode ser transmitido umsinal CTS para o ponto de acesso de origem, concedendo apermissão para a transferência de dados. A CTS pode tambémincluir o limite de sensoriamento de portadora computado,informando quaisquer nodos receptores.

Além disso, em 1814, pode ser transmitido umsinal para notificar os nodos próximos para que nãotransmitam durante a transferência de dados a partir doponto de acesso de origem. A potência do sinal pode ser! umafunção da taxa física de comunicação entre o ponto deacesso de origem desejado e o ponto de acesso de destino. Osinal pode ser um sinal PSD conformado e a duração datransmissão do PSD conformado pode ser usada para controlaro período em que os nodos devem evitar transmitir. O PSDconformado pode ser transmitido para um dentre um conjuntode períodos de tempo predeterminados (por exemplo, 4microssegundos, 8 microssegundos e assim por diante).Tipicamente, 4 microssegundos é o tempo mínimo em que oalgoritmo de detecção funciona em todos os receptores.Dependendo da duração da transmissão do PSD conformado, osnodos receptores irão evitar transmitir por um período detempo predefinido.

Fazendo agora referência à Figura 19, estão aliilustrados quadros exemplares para comunicação deinformações de nodos e/ou limites de sensoriamento deportadora dinâmicos. Um quadro de sinal de requisição paratransmitir (RTS) 1900 modificado pode incluir um byteadicional que especifica o limite de sensoriamento deportadora (CST) computado. Tal quadro RTS pode sertransmitido a partir de um ponto de acesso de origem /fonte para um. ponto de acesso de destino com o qual aorigem deseja se comunicar. O ponto de acesso de destinopode conceder permissão através da transmissão de um sinalde liberado / pronto para transmitir (CTS) modificado. Oquadro CTS modificado 1902 pode também incluir o limite desensoriamento de portadora (CST) computado.

Podem ser providas informações de nodo parapontos de acesso vizinhos utilizando-se uma mensagem debroadcast, tal como o sinal de beacon do protocolo 802.11.uma mensagem de broadcast modificada ou quadro de beacon1904 pode incluir um elemento de informações dentro docorpo do quadro. O elemento de informações pode incluirinformações de nodos para nodos vizinhos do ponto de acessoque transmite o quadro de beacon. Em particular, o elementode informações pode incluir um endereço e RSSI para cadanodo vizinho.

Apesar de que, com o propósito de simplificar aexplanação, as metodologias acima são apresentadas edescritas como uma série de atos, deve ficar claro que asmetodologias não ficam limitadas pela ordem dos atos, umavez que alguns atos podem, de acordo com um a ou maismodalidades, ocorrer em ordens diferentes e/ousimultaneamente com outros atos daquela aqui descrita eapresentada. Como exemplo, os técnicos na área notarão queuma metodologia poderia ser alternativamente apresentada naforma de uma séria de estados ou eventos inter-relacionados, tal como em um diagrama de estado. Alémdisso, nem todos os atos ilustrados podem ser utilizadospara implementar uma metodologia de acordo com uma ou maismodalidades.

Será notado que podem ser feitas inferências comreferência à classificação de terminais, etc. Tal como éaqui utilizado, o termo "inferir" ou "inferência" se referede um modo geral ao processo de raciocinar a respeito ouinferir estados do sistema, ambiente e/ou usuário a partirde um conjunto de observações captadas através de eventose/ou dados. A inferência pode ser empregada paraidentificar um uma ação ou contexto especifico, ou podegerar uma distribuição de probabilidades por estados, porexemplo. A inferência' pode ser probabilistica, isto é, acomputação de uma distribuição de probabilidades porestados de interesse com base em uma consideração de dadose eventos. A inferência pode também se referir às técnicasempregadas para compor eventos em níveis superiores apartir de um conjunto de eventos e/ou dados. Tal inferênciaresulta na construção de novos eventos ou ações a partir deum conjunto de eventos observados e/ou dados de eventosarmazenados, estejam ou não os eventos correlacionados emproximidade temporal e os eventos e dados provêem de uma ouvárias fontes de dados e eventos.

A Figura 20 é uma ilustração de um sistema 2000que facilita o uso de limites de sensoriamento de portadoradinâmicos em um ambiente de comunicação de acordo comvárias modalidades. 0 sistema 2000 compreende um ponto deacesso 2002 com um receptor 2010 que recebe sinaisprovenientes de um ou mais terminais 2004 através de uma oumais antenas de recepção 2006, e transmite para os um oumais terminais 2004 através de uma ou mais antenas detransmissão 2008. Em uma ou mais modalidades, as antenas derecepção 2006 e as antenas de transmissão 2008 podem serimplementadas usando-se um único conjunto de antenas. 0receptor 2010 pode ser um receptor baseado em MMSE, oualgum outro receptor adequado para separar os terminais aele designados, como saberão os técnicos na área. De acordocom várias modalidades, podem ser empregados múltiplosreceptores (por exemplo, um por antena de recepção) e taisreceptores podem se comunicar entre si para prover melhoresestimativas de dados de usuários.

0 ponto de acesso 2002 compreende também umcomponente de comunicação 2022, que pode ser um processadordiferente do, ou integrado ao, receptor 2010. O componentede comunicação 2022 pode analisar e avaliar informações denodos e computar uma potência de transmissão e um limite desensoriamento de portadora dinâmico para otimizar acapacidade de transmissão da rede.

Os símbolos demodulados são analisados por umprocessador 2014. O processador 2014 está acoplado a umamemória 2016 que armazena informações relacionadas àequalização, tais como a função do equalizador, matrizes doéqualizador e quaisquer- outros dados relacionados àequalização. Será notado que os componentes dearmazenamento de dados (por exemplo, memórias) aquidescritos podem ser de * memória volátil ou memória nãovolátil, ou podem incluir tanto memórias voláteis como nãovoláteis. Como exemplo, mas não limitação, a memória nãovolátil pode incluir uma memória apenas para leitura (ROM),ROM programável (PROM), ROM eletricamente programável(EPROM), memória apenas para leitura programáveleletricamente apagável (EEPROM), ou memória flash. Amemória volátil pode incluir uma memória de acessoaleatório (RAM),' que atua como uma memória cache externa.Como exemplo, mas não limitação, a RAM está disponível emvárias formas, tais como RAN síncrona (SRAM) , memória deacesso aleatório dinâmico (DRAM), memória de acessoaleatório dinâmica síncrona (SDRAM), SDRAM de taxa de dadosdupla (DDR SDRAM), SDRAM ampliada (ESDRAM), DRAM Synchlink(SLDRAM) e RAM Rambus direta (DRRAM) . A memória 2010 dossistemas e métodos em questão compreende, sem qualquerlimitação, estes e outros tipos adequados de memória. Asaída do receptor para cada antena pode ser processada emconjunto pelo receptor 2010 e/ou processador 2014. Ummodulador 2018 pode multiplexar o sinal para transmissãopor um transmissor 2020 através de antenas de transmissão2008 para terminais 2004.

Fazendo referência à Figura 21, está aliilustrada uma modalidade de um transmissor e receptor em umsistema de comunicação sem fio de múltiplo acesso 2100. Nosistema transmissor 2110, dados de tráfego para um certonúmero de correntes de dados são providos a partir de umafonte de dados 2112 para um processador de dados detransmissão (TX) 2114. Em uma modalidade, cada corrente dedados é transmitida através de uma respectiva antena detransmissão. 0 processador de dados TX 2114 formata,codifica e intercala os dados de tráfego para cada correntede dados com base em um esquema de codificação específico,selecionado para tal corrente de dados para prover dadoscodificados. Em algumas modalidades, o processador de dadosTX 2114 aplica pesos de pré-codificação aos símbolos dascorrentes de dados com base no usuário e na antena a partirda qual os símbolos estão sendo transmitidos. Em algumasmodalidades, os pesos de pré-codificação podem ser geradoscom base em um índice para um livro código / codebookgerado no transreceptor 2154 e providos na forma deretroalimentação para o transreceptor 2122, que possuiconhecimento do livro código e seus índices. Além disso,nos casos de transmissões programadas, o processador dedados TX 2114 pode selecionar o formato de pacote com baseem informações de ordem ou hierarquia que são transmitidasa partir do usuário.

Os dados codificados para cada corrente de dadospodem ser multiplexados com dados de piloto usando-setécnicas OFDM. Os dados de piloto são tipicamente um padrãode dados conhecido que é processado de maneira conhecida eque pode ser usado no sistema receptor para estimar aresposta de canal. Os dados de piloto e codificadosmultiplexados para cada corrente de dados são a seguirmodulados (por exemplo, mapeados para símbolos) com base emum esquema de modulação específico (por exemplo, BPSK,QPSK, M-PSK, ou M-QAM) selecionado para tal corrente dedados para prover símbolos de modulação. A taxa de dados,codificação e modulação para cada corrente de dados podemser determinadas por instruções efetuadas pelo processador2130.

Os símbolos de modulação para todas as correntesde dados são a seguir providos para um processador MIMO TX2120, que pode processar adicionalmente os símbolos demodulação (por exemplo, para OFDM) . 0 processador MIMO TX2120 a seguir provê Nt correntes de símbolos de modulaçãopara Nt transreceptores (TMTR) 2122a a 2122t. Em certasmodalidades, o processador MIMO TX 2120 aplica pesos depré-codificação aos símbolos das correntes de dados combase no usuário para o qual os símbolos estão sendotransmitidos e na antena a partir da qual o símbolo estásendo transmitido a partir das informações de resposta decanal de tal usuário.

Cada transreceptor 2122 recebe e processa umarespectiva corrente de símbolos para prover um ou maissinais analógicos e condiciona adicionalmente (por exemplo,amplifica, filtra e converte para transmissão) os sinaisanalógicos para prover um sinal modulado adequado paratransmissão através do canal MIMO. Nt sinais moduladosprovenientes dos transreceptores 2122a a 2122t são a seguirtransmitidos a partir de Nt antenas 2124a a 2124t,respectivamente.

No sistema receptor 2150, os sinais moduladostransmitidos são recebidos por Nr antenas 2152a a 2152r e osinal recebido proveniente de cada antena 2152 é provido aum respectivo transreceptor (RCVR) 2154. Cada transreceptor254 condiciona (por exemplo, filtra, amplifica e convertepara recepção) um respectivo sinal recebido, digitaliza osinal condicionado -para prover amostras e processaadicionalmente as amostras para prover uma correspondentecorrente de símbolos "recebida".

Um processador de dados RX 2160 a seguir recebe eprocessa as Nr correntes de símbolos recebidas provenientesde Nr transreceptores 2154 com base em uma técnica deprocessamento de receptor específica para prover Ntcorrentes de símbolos "detectadas". O processamento peloprocessador de dados RX 2160 será descrito em maioresdetalhes mais adiante. Cada corrente de símbolos detectadainclui símbolos que são estimativas dos símbolos demodulação transmitidos para a corrente de dadoscorrespondente. O processador de dados RX 2160 a seguirdemodula, deintercala e decodifica "cada corrente desímbolos detectada para recuperar os dados de tráfego paraa corrente de dados. O processamento pelo processador dedados RX 2160 é complementar àquele efetuado peloprocessador MIMO TX 2120 e pelo processador de dados TX2114 no sistema transmissor 2110.

As estimativas de resposta de canal asestimativas de resposta de canal geradas pelo processadorRX 2160 podem ser usadas para efetuar o processamentoespacial, espaço / tempo no receptor, ajustar níveis depotência, modificar taxas ou esquemas de modulação, ououtras ações. O processador RX 2160 pode também estimar asrazões de sinal para ruído mais interferência (SNIR) dascorrentes de símbolos detectadas e possivelmente outrascaracterísticas de canal, e prover tais valores a umprocessador 2170. O processador de dados RX 2160 ou oprocessador 2170 pode também derivar uma estimativa da SNIR"operacional" para o sistema. O processador 2170 ' a seguirprovê CSI estimadas, que podem compreender vários tipos deinformações com referência ao link de comunicação e/ou àcorrente de dados recebida. Como exemplo, as CSI podemconsistir apenas da 'SNIR operacional. As CSI são a seguirprocessadas por um processador de dados TX 2178, que tambémrecebe dados de tráfego para um certo número de correntesde dados a partir de uma fonte de dados 2176 modulados porum modulador 2180, condicionados por transreceptores 2154aa 2154r e transmitidos de volta ao sistema transmissor2110.

No sistema transmissor 2110, os sinais moduladosprovenientes do sistema receptor 2150 são recebidos pelasantenas 2124, condicionados por receptores 2122,demodulados por um demodulador 2140 e processados por umprocessador de dados RX 2142 para 'recuperar as CSIreportadas pelo sistema receptor. As informaçõesquantificadas reportadas (por exemplo, CQI) são a seguirprovidas ao processador 2130 e usadas para (1) determinarás taxas de dados e esquemas de codificação e modulação aserem usados para as correntes de dados "e (2) para gerarvários controles para o processador de dados TX 2114 e oprocessador MIMO TX 2120.

As técnicas aqui descritas podem serimplementadas por vários meios. Como exemplo, tais técnicaspodem ser implementadas em hardware, software, ou umacombinação de tais. Para uma implementação em hardware, asunidades de processamento para tais técnicas podem serimplementadas dentro de .um ou mais circuitos integradosespecíficos para aplicação (ASICs), processadores de sinaisdigitais (DSPs), dispositivos processadores de sinaisdigitais (DSPDs), dispositivos lógicos programáveis (PLDs),arranjos de porta programáveis no campo (FPGAs),processadores, controladores, micro controladores,microprocessadores, outras unidades eletrônicas projetadaspara efetuar as funções aqui descritas, ou uma combinaçãodè tais.

Fazendo agora referência à Figura 22, está aliilustrada uma modalidade de um sistema 2200 que facilita aotimização da capacidade de transmissão da rede sem fio. Osistema 2200 inclui um modulo 2202 que obtém dados de nodosrelacionados a nodos vizinhos. Em particular, pontos deacesso podem transmitir broadcasts periódicos que listamnodos próximos e incluem dados de nodos. Tais dados denodos podem incluir indicadores de força de sinal relativa(RSSI) . Além disso, tais dados de nodos podem serincorporados a quadros de beacon utilizados para controlara sincronização com clientes de pontos de acesso. Osquadros de beacon podem ser transmitidos para pontos deacesso vizinhos, bem como para clientes.

O sistema 2200 pode também incluir um módulo 2204que determina um limite de sensoriamento de portadoraapropriado com base, pelo menos em parte, nos dados de nodoobtidos. Os dados de nòdo-podem ser usados para estimar osnúmeros de nodos ocultos e a interferência de nodospercebida por um ponto de acesso. Um limite desensoriamento de portadora pode ser selecionado com base emtal interferência, na distância entre os pontos de acessode origem / destino, na taxa PHY e outras informaçõesrelevantes. A seleção de um limite de sensoriamento de portadora apropriado propicia mais comunicações simultâneasna rede sem fio, aumentando a capacidade de transmissão darede.

Para uma implementação em software, as técnicasaqui descritas podem ser implementadas por meio de módulos(por exemplo, procedimentos, funções e assim por diante)que efetuam as funções, aqui descritas. Os códigos desoftware podem ser armazenados em unidades de memória eexecutados por processadores. A unidade de memória pode serimplementada no interior do processador ou externamente aoprocessador, caso este em que ela pode estar acoplada emcomunicação com o processador através de váriosdispositivos como é do conhecimento dos técnicos na área.

O que foi acima descrito inclui uma ou maismodalidades exemplares. Naturalmente não é possíveldescrever cada combinação concebível de componentes oumetodologias com o propósito de descrever as modalidadesacima mencionadas, porém os técnicos na área notarão quevárias outras combinações e permutações de modalidades sãopossíveis. Assim sendo, tais modalidades tencionam englobartodas estas alterações, · modificações e variações que seinsiram no espírito e escopo das reivindicações anexas.Além disso, no grau ém que o termo "inclui" é utilizado,seja na descrição detalhada ou nas reivindicações, taltermo tenciona ser abrangente, de forma similar ao termo"compreende", tal cómo "compreende" é interpretado quandoempregado como uma palavra de transição em umareivindicação.

Claims (25)

1. Um método que facilita a comunicação em umambiente de rede sem fio, compreendendo:obter informações de nodo relacionadas a um nodovizinho;determinar um limite de sensoriamento deportadora apropriado para otimizar a capacidade detransmissão da rede como uma função das informações denodo; econtrolar a transferência de dados com base, pelomenos em parte, no limite de sensoriamento de portadora.

2. O método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo também receber as informações de nodos em umamensagem de broadcast periódica.

3. O método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo também:identificar um nodo oculto a partir dasinformações de nodos; ecomputar a interferência proveniente do nodooculto como uma função das informações de nodos, o limitede sensoriamento de portadora sendo determinado como umafunção da interferência.

4. O método, de acordo com a reivindicação 3,compreendendo também computar a distância até o nodo ocultocomo uma função de um indicador de força do sinal recebidoincluído nas informações de nodos, a interferência sendouma função da distância.

5. 0 método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo também determinar uma potência de transmissãopara a transferência de dados como uma função de uma taxade transferência.

6. 0 método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo também incluir o limite de sensoriamento deportadora em uma requisição para transferência de dados.

7. O método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo também incluir o limite de sensoriamento deportadora em um sinal que concede permissão paratransferência de dados.

8. O método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo também:adaptar a densidade espectral de potência parauma mensagem de controle que sinaliza ao nodo vizinho paraevitar transmitir durante a transferência de dados; etransmitir a mensagem de controle.

9. O método, de acordo com a reivindicação 8,no qual o comprimento da mensagem de controle é indicativoda duração de tempo em que o nodo vizinho deve evitartransmitir.

10. O método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo também:gravar um indicador de força de sinal recebidoproveniente de pelo menos um nodo;gerar um quadro de beacon incluindo o indicadorde força de sinal recebido; etransmitir o quadro de beacon.

11. Um equipamento que facilita a comunicaçãò emrede, compreendendo:um processador que executa instruções parareceber informações associadas a pelo menos um nodo derede, selecionar um limite de sensoriamento de portadoracomo uma função das informações recebi-das e gerenciar acomunicação de rede com .base, pelo menos em parte, nolimite de sensoriamento de portadora; euma memória acoplada ao processador.

12. O equipamento, de acordo com a reivindicação 11, no qual o processador executa também instruções paracomputar a interferência potencial como uma função de umindicador de força de sinal recebido incluído nasinformações de nodos, sendo o limite de sensoriamento deportadora selecionado com base, pelo menos em parte, nainterferência computada.

13. O equipamento, de acordo com a reivindicação-11, no qual o processador executa também instruções paracomputar a distância até um nodo oculto como uma função doindicador de força de sinal recebido, sendo a interferênciabaseada, pelo menos em parte, na distância.

14. O equipamento, de acordo com a reivindicação-11, no qual o processador executa também instruções paratransmitir um sinal de controle que ordena a um nodo ocultoevitar transmitir, em que o comprimento do sinal, decontrole determina a duração de tempo em que o nodo ocultodeve evitar transmitir.

15. O equipamento, de acordo com a reivindicação-11, no qual o limite de sensoriamento de portadora éincluído em uma requisição para comunicação em rede.

16. O equipamento, de acordo com a reivindicação-11, no qual o limite de sensoriamento de portadora éincluído em uma concessão de permissão para comunicação emrede.

17. Um equipamento que facilita a otimização dacapacidade de transmissão em rede, compreendendo:dispositivos para obter dados de nodorelacionados a um nodo de rede; edispositivos para ajustar - um limite desensoriamento de portadora como uma função dos dados denodo, em que o limite de sensoriamento de portadora éutilizado para ordenar transferências de dados entre umponto de acesso fonte e um ponto de acesso de destino.

18. O equipamento, de acordo com a reivindicação-17, compreendendo também_ dispositivos para receber umamensagem de broadcast periódica contendo os dados de nodos.

19. O equipamento, de acordo com a reivindicação-17, compreendendo também dispositivos para determinar ainterferência proveniente do nodo de rede como uma funçãodos dados de nodo, o limite de sensoriamento de portadoraestando baseado, pelo menos em parte, na interferência.

20. O equipamento, de acordo com a reivindicação-17, compreendendo também dispositivos para transmitir umarequisição de transferência de dados que inclui o limite desensoriamento de portadora.

21. 0 equipamento, de acordo com a reivindicação-17, compreendendo também dispositivos para transmitir umsinal de controle que ordena ao nodo de rede a evitartransmitir, o comprimento do sinal sendo indicativo daduração de tempo em que o nodo deve evitar transmitir.

22. Um meio para leitura por computador,possuindo instruções para:receber informações de nodos provenientes de pelomenos um ponto de acesso, as informações"de nodos incluindoinformações de força de sinal relacionadas a pelo menos umnodo vizinho do ponto de acesso; edeterminar um limite de sensoriamento deportadora utilizado para gerenciar transmissões de dadoscomo uma função das informações de nodos recebidas.

23. O meio' para leitura por computador, deacordo com a reivindicação 22, compreendendo tambéminstruções para computar a interferência proveniente dopelo menos um nodo vizinho como uma função das informaçõesde força de sinal ' recebidas, em que o limite desensoriamento de portadora está baseado, pelo menos emparte, na interferência.

24. O meio para leitura por computador,' deácordo com a reivindicação 22, compreendendo" tambéminstruções para:receber uma requisição para transmissão a partirde um ponto de acesso fonte;computar : uma1 "potência de transmissão como ' umafunção da taxa de trahsmis-são;utilizar o limite de sensoriamento de portadorapara determinar se deve ser concedida a permissão paratransmissão; etransmitir um sinal de permissão para transmitirutilizando a potência de transmissão.

25. 0 meio para leitura por computador, deacordo com a reivindicação 24, compreendendo tambéminstruções para a transmissão de um sinal de controle queordena o pelo menos um nodo vizinho a evitar a transmissãodurante a comunicação proveniente do ponto de acesso fonte.