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Hintergrundinformationen
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Ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN - wireless local area network) kann so ausgelegt sein, dass es eine Trägeraggregation ermöglicht. Speziell kann je nach der Spezifikationsart (z.B. 802.11n, 802.11ac, 802.11ah, etc.), die vom Institut der Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers) definiert ist, eine Sendevorrichtung ein Trägeraggregationsverfahren zum Verwenden mehr als einer Bandbreite bestimmen, um Daten an eine Empfangsvorrichtung zu übertragen. Die Empfangsvorrichtung kennt vermutlich das in Verwendung befindliche Trägeraggregationsverfahren und ist deshalb in der Lage, die Daten unter Verwendung der mehr als einen Bandbreite zu empfangen, was eine Übertragungsrate erhöhen kann, mit der die Daten eingehen. Die Bandbreite wurde vom IEEE (für ausgewählte Spezifikationen) als eine Mindestbandbreite von 20 MHz definiert. Obwohl eine Trägeraggregation nützlich sein kann, wenn eine im Wesentlichen große Datenübertragung ansteht, wird die Mindestbandbreite möglicherweise nicht voll genutzt, wenn die Datenübertragung relativ klein ist, womit die Effizienz, die verfügbaren Bandbreiten zu nutzen, gesenkt wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, eine effiziente Teilbandbreitenkommunikation bereitzustellen.
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Die Druckschrift
US 2013/0094392 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von Kanalzustandsinformationen.
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Die Druckschrift
US 2011/0211541 A1 offenbart ein Verfahren zum Erzeugen einer Trägergruppe und ein Verfahren zum Übertragen von Trägergruppeninformationen.
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Die Druckschrift
US 2013/0121299 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Rückmeldungen über Kanalzustandsinformationen.
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Die Druckschrift
US 2011/0170495 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur logischen Kanalpriorisierung für Uplink-Trägeraggregation.
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Die Druckschrift
US 2012/0093011 A1 offenbart Verfahren, Vorrichtungen und Computerprogrammprodukte zur Priorisierung von Uplink-Trägern.
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Die Druckschrift
WO 2013/120695 A1 offenbart Netzwerkkonfigurationen für mobile Downlink-Mehrfachträger Kommunikationen.
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Zusammenfassung
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Die beispielhaften Ausführungsformen beziehen sich auf ein System und Verfahren für Teilbandbreitenkommunikation. Das System umfasst eine Vorrichtung, die über einen Transceiver verfügt, der dazu ausgelegt ist, sich mit einem Netzwerk zu verbinden; einen nichtflüchtigen Speicher, der in sich ein ausführbares Programm speichert; und einen Prozessor, der auf den Speicher und den Transceiver aufgeschaltet ist. Der Prozessor führt das Programm aus, wobei die Ausführung des Programms den Prozessor dazu veranlasst, Funktionsabläufe durchzuführen, die die folgenden Schritte umfassen:
- Empfangen von Daten, die an mindestens eine zweite Vorrichtung übertragen werden sollen;
- Bestimmen, ob die Daten weniger als eine vorbestimmte Bandbreite nutzen, die als eine Einheit für eine Trägeraggregation verwendet wird;
- Bestimmen mehrerer Unterbänder in der vorbestimmten Bandbreite, wobei jedes Unterband mindestens einen Pilotton und mehrere Frequenztöne umfasst;
- Empfangen von Netzwerkinformation von der mindestens einen zweiten Vorrichtung, wobei die Netzwerkinformation ein bevorzugtes Unterband der Unterbänder angibt;
- Zuteilen eines der Unterbänder zu der mindestens einen zweiten Vorrichtung auf Grundlage der Netzwerkinformation;
- Generieren eines Pakets, das eine Angabe enthält, wobei die Angabe das zugeteilte Unterband angibt;
- Übertragen des Pakets an die zweite Vorrichtung; und
- Übertragen der Daten in dem zugeteilten Unterband.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein beispielhaftes Kommunikationssystem zum Übertragen von Daten von einer Sendevorrichtung zu mindestens einer Empfangsvorrichtung.
- 2A zeigt eine erste beispielhafte Unterbandzuteilung, die in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird.
- 2B zeigt eine zweite beispielhafte Unterbandzuteilung, die in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird.
- 3 zeigt ein beispielhaftes Paket, das in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird.
- 4 zeigt ein beispielhaftes Signalisierungsfeld des beispielhaften Pakets von 3, das in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird.
- 5 zeigt eine beispielhafte Signalisierungsantwort, die als Basis in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird.
- 6 zeigt ein beispielhaftes Blockschema von Sende- und Empfangsvorrichtungen, die in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet werden.
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Ausführliche Beschreibung
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Die beispielhaften Ausführungsformen lassen sich mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die dazugehörigen beigefügten Zeichnungen weiter nachvollziehen, worin gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Die beispielhaften Ausführungsformen beziehen sich auf ein System und Verfahren für Teilbandbreitenkommunikation in einem Frequenzteilungsmehrfachzugriffs-(FDMA)-WLAN (FDMA - frequency division multiple access). Speziell kann eine für Übertragungen in einem WLAN vorbestimmte Mindestbandbreite in zwei oder mehr Unterbandbreiten unterteilt werden. Die Teilbandbreitenkommunikation kann für Daten verwendet werden, die kleiner sind als die definierte Mindestbandbreite. Die Verwendung der Teilbandbreitenkommunikation lässt sich auf ein Einzeleinheit-(SU)-Szenario (SU - single unit) oder auf ein Mehreinheiten-(MU)-Szenario (MU - multiple unit) anwenden. Die Teilbandbreitenkommunikation und damit verbundene Komponenten, das WLAN, die Pakete und die Szenarien werden nachstehend noch ausführlicher beschrieben.
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Obwohl eine Trägeraggregation einen Mechanismus bereitstellt, eine Rate, mit der Daten empfangen werden, und somit eine Empfangseffizienz dieser Daten zu erhöhen, wenden sich die durch das IEEE definierten Spezifikationen nur einer Seite von Übertragungen zu. Speziell stellt eine Trägeraggregation nur einen Mechanismus für Übertragungen einer großen Datenmenge bereit. Für kleine Datenmengen wird derselbe Mechanismus verwendet. Das heißt, im Hinblick auf die zur Verwendung bei Übertragungen definierte Mindestbandbreite, die (für ausgewählte Spezifikationen) 20 MHz betragen soll, wird diese Bandbreite verwendet, obwohl die Datenmenge klein ist und nur einen Bruchteil dieser gesamten Bandbreite braucht. Deshalb kann die Mindestbandbreite eine ineffiziente Verwendungsweise für diese kleine Datenmenge darstellen. Konkret kann ein größter Teil der Mindestbandbreite vergeudet sein.
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Es ist anzumerken, dass in dieser Beschreibung durchwegs beschrieben wird, dass eine Sendestation über eine „kleine“ an Empfangsstationen zu übertragende Datenmenge verfügt. Es sollte klar sein, dass es keine spezifische Grenze für die als mengenmäßig „klein“ eingestufte Datenmenge gibt, sie aber generell auf der relativen Menge der Daten in Bezug auf die definierte Mindestbandbreite beruht. Das in dieser Beschreibung bereitgestellte Beispiel besteht darin, dass für eine definierte Mindestbandbreite von 20 MHz es sich bei einer kleinen Datenmenge um Daten handelt, die im selben Zeitrahmen unter Verwendung einer Bandbreite von 5 MHz übertragen werden können. Allerdings ist es in diesem Szenario auch möglich, dass es sich bei einer kleinen Datenmenge um Daten handeln kann, die im selben Zeitrahmen unter Verwendung einer Bandbreite von 10 MHz übertragen werden können. Also hängt, wie vorstehend beschrieben, der Begriff „klein“ von der im Verhältnis zur definierten Mindestbandbreite zu übertragenden Datenmenge ab.
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Die beispielhaften Ausführungsformen beziehen sich auf einen Fall, in dem eine Sendevorrichtung eine kleine Datenmenge insbesondere dann an eine oder mehrere Empfangsstation/en überträgt, wenn nicht viel Bandbreite zur Verfügung steht. Wenn beispielsweise nur zwei 20 MHz-Bandbreiten zur Übertragung zur Verfügung stehen, aber eine kleine Datenmenge an vier Empfangsstationen übertragen werden soll, dann können nur zwei Empfangsstationen die Daten empfangen, während die übrigen zwei Empfangsstationen warten müssen, bis wieder eine Bandbreite verfügbar wird. Da jedoch nur eine kleine Datenmenge übertragen werden soll, kann die 20 MHz-Bandbreite ausreichend bemessen sein, so dass die Daten, wenn Unterbänder zugeteilt sind, an alle vier Empfangsstationen innerhalb einer 20 MHz-Bandbreite übertragen werden können.
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Dementsprechend stellen die beispielhaften Ausführungsformen einen Mechanismus für eine Sendevorrichtung bereit, um Unterbänder in einer einzelnen Mindestbandbreite zum Übertragen der kleinen Datenmenge an eine oder mehrere Empfangsstation/en auszuwählen. Beispielsweise kann eine Mindestbandbreite von 20 MHz in vier gleiche Unterbänder von 5 MHz unterteilt werden. Den Empfangsstationen können Informationen (z.B. in einem Paketanfangsblock oder -Header) bereitgestellt werden, die das spezifische Unterband angeben, in dem die kleine Datenmenge empfangen werden soll. Darüber hinaus kann dies ermöglichen, dass übrige verfügbare Bandbreiten und/oder Teilbandbreiten immer noch zum Gebrauch zur Verfügung stehen. Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, können die beispielhaften Ausführungsformen auch einen Mechanismus zur Auswahl eines optimalen Unterbands für eine ausgewählte Empfangsvorrichtung bereitstellen. Die beispielhaften Ausführungsformen können außerdem einen Mechanismus zum Erhöhen einer Sendeleistung, falls verfügbar, bereitstellen.
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1 zeigt ein beispielhaftes Kommunikationssystem 100 zum Übertragen von Daten von einer Sendevorrichtung 105 zu mindestens einer Empfangsvorrichtung 110 - 125. Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, können die Sendevorrichtung 105 und die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 dazu ausgelegt sein, die Teilbandbreitenkommunikation durchzuführen. Speziell kann die Sendevorrichtung 105 dazu ausgelegt sein, eine Sendefunktionalität in der Teilbandbreitenkommunikation zu erfüllen, während die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 dazu ausgelegt sein können, eine Empfangsfunktionalität in der Teilbandbreitenkommunikation zu erfüllen.
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Die Sendevorrichtung 105 und die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 können jede elektronische Vorrichtung darstellen, die dazu ausgelegt ist, an einer drahtlosen Datenkommunikation teilzunehmen. Beispielsweise kann (können) die Sendevorrichtung 105 (und/oder die Empfangsvorrichtungen 110 - 125) eine Endnutzerstation wie etwa eine tragbare Vorrichtung (z.B. ein Telefon, ein Smartphone, ein Tablet, ein Phablet, ein Laptop, etc.) oder eine stationäre Vorrichtung (z.B. ein Tischcomputer, etc.) sein. Die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 (und/oder die Sendevorrichtung 105) können eine Netzwerkkomponente wie etwa ein Zugriffspunkt, ein Server, ein Router, eine Basisstation, etc. sein. Die Sendevorrichtung 105 und die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 können eine breite Palette an Komponenten enthalten, die in der Teilbandbreitenkommunikationsprozedur verwendet werden. Beispielsweise können die Sendevorrichtung 105 und die Empfangsvorrichtungen 110 -125 einen Prozessor, eine Speicheranordnung, einen Transceiver, etc. enthalten. Die Sendevorrichtung 105 und die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 können eine Teilbandbreitenkommunikationsanwendung ablaufen lassen, um die Daten ordnungsgemäß zu senden und zu empfangen.
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Es wäre anzumerken, dass es sich bei einer oder mehreren der Empfangsvorrichtungen 110 - 125 um eine Altvorrichtung (legacy device) handeln kann. Das heißt, die Altvorrichtung kann eine Station sein, die nicht mit der Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität ausgelegt ist. Wenn die Sendevorrichtung 105 die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität mit der Altvorrichtung nutzt, kann es sein, dass die Altvorrichtung nicht in der Lage ist, die zum Empfangen des Pakets verwendeten Informationen richtig zu interpretieren. Entsprechend kann ein anderer Prozess eingesetzt werden, der nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird.
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Die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität nach den beispielhaften Ausführungsformen führt zwei oder mehr Unterbänder ein, die innerhalb einer einzelnen Mindestbandbreite so verwendet werden sollen, dass eine kleine Datenmenge von der Sendevorrichtung 105 zu einer oder mehreren der Empfangsvorrichtungen 110 - 125 übertragen werden kann. Die Unterbänder können anhand verschiedener unterschiedlicher Weisen, im Spezielleren entsprechend der durch die Vorrichtungen verwendeten Drahtloskommunikationsspezifikation wie etwa IEEE 802.11n, 802.11ac, 802.11ah, etc. definiert werden.
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Den Fachleuten auf dem Gebiet wird klar sein, dass die Spezifikationen IEEE 802.11n und 802.11ac die Trägeraggregation ermöglichen, in der die 802.nn Übertragungen bei Bandbreiten von 20 oder 40 MHz vorsieht, während die 802.11ac Übertragungen bei Bandbreiten von 20, 40, 80 oder 160 MHz vorsieht. Auf eine im Wesentlichen ähnliche Weise kann die Spezifikation auch einen Rahmen zum Unterteilen der Bandbreite in Unterbänder bereitstellen. Speziell kann die sich auf die Spezifikation beziehende Anzahl an Frequenztönen verwendet werden, wobei die Spezifikationen 802.11a/g/n zweiundfünfzig Töne umfassen, während die Spezifikation 802.11ac sechsundfünfzig Töne umfasst. Nach einer spezifischen beispielhaften Ausführungsform kann die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität die Mindestbandbreite in vier Unterbänder unterteilen. Darüber hinaus können die Unterbänder von gleicher Länge sein. Also können, wenn die Mindestbandbreite 20 MHz beträgt, die Unterbänder jeweils 5 MHz betragen.
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Es wäre anzumerken, dass die Verwendung von vier Unterbändern nur beispielhaft ist und eine beliebige Anzahl an Unterbändern geschaffen werden kann. Beispielsweise können zwei Unterbänder verwendet werden. Somit kann die 20 MHz-Bandbreite in zwei Unterbänder von jeweils 10 MHz bei gleicher Länge unterteilt werden. Es wäre auch anzumerken, dass die Verwendung gleicher Unterbänder auch nur beispielhaft ist und die Unterbänder auch unterschiedlich lang sein können. Die Länge der Unterbänder kann anhand verschiedener Kriterien definiert werden, wie nachstehend noch beschrieben wird. Allerdings wird zu Anschauungszwecken die beispielhafte Mindestbandbreite von 20 MHz nachstehend als in vier gleiche Unterbänder von 5 MHz unterteilt beschrieben.
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2A zeigt eine erste beispielhafte Unterbandzuteilung 200, die in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird. Die in 2A gezeigte Unterbandzuteilung 200 bezieht sich auf die Spezifikationen 802.11a/g/n, in denen zweiundfünfzig Töne enthalten sind. Den Fachleuten auf dem Gebiet wird klar sein, dass die zweiundfünfzig Töne achtundvierzig Datentöne 205 und vier Pilottöne 210 enthalten können. Wenn die Töne beispielsweise von Tonindizes -26 bis 26 reichen, können sich die Pilottöne 210 an Tonindizes -21, -7, 7 und 21 befinden. Dies kann eine Verwendung von bis zu vier Unterbändern ermöglichen. Speziell besteht eines der Kriterien zum Auswählen der Unterbänder darin, dass mindestens ein Pilotton darin aufgenommen werden muss. Somit kann jedes Unterband zwölf Datentöne 205 und einen Pilotton 210 enthalten. Speziell kann ein niedrigstes Unterband vom Tonindex -26 bis zum Tonindex -14 gehen, wobei sich der Pilotton 210 am Tonindex -21 befindet; ein zweitniedrigstes Unterband kann vom Tonindex -13 bis zum Tonindex -1 gehen, wobei sich der Pilotton 210 am Tonindex -7 befindet; ein zweithöchstes Unterband kann vom Tonindex 1 bis zum Tonindex 13 gehen, wobei sich der Pilotton 210 am Tonindex 7 befindet; und das höchste Unterband kann vom Tonindex 14 bis zum Tonindex 26 gehen, wobei sich der Pilotton 210 am Tonindex 21 befindet.
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2B zeigt eine zweite beispielhafte Unterbandzuteilung 250, die in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird. Die in 2B gezeigte zweite Unterbandzuteilung 250 bezieht sich auf die Spezifikation 802.11ac, in der sechsundfünfzig Töne enthalten sind. Den Fachleuten auf dem Gebiet wird klar sein, dass die sechsundfünfzig Töne zweiundfünfzig Datentöne 205 und vier Pilottöne 210 enthalten können. Wenn die Töne beispielsweise von Tonindizes -28 bis 28 reichen, können sich die Pilottöne 210 wieder an Tonindizes -21, -7, 7 und 21 befinden. Somit kann jedes Unterband dreizehn Datentöne 205 und einen Pilotton 210 enthalten. Speziell kann ein niedrigstes Unterband vom Tonindex -28 bis zum Tonindex -15 gehen, wobei sich der Pilotton 210 am Tonindex -21 befindet; ein zweitniedrigstes Unterband kann vom Tonindex -14 bis zum Tonindex -1 gehen, wobei sich der Pilotton 210 am Tonindex -7 befindet; ein zweithöchstes Unterband kann vom Tonindex 1 bis zum Tonindex 14 gehen, wobei sich der Pilotton 210 am Tonindex 7 befindet; und das höchste Unterband kann vom Tonindex 15 bis zum Tonindex 28 gehen, wobei sich der Pilotton 210 am Tonindex 21 befindet.
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Es wäre anzumerken, dass die vorstehenden Beispiele Unterbandzuteilungen dergestalt bereitstellen, dass die Pilottöne 210 in einer im Wesentlichen zentralen Position im Hinblick auf das Unterband angeordnet werden können. Die ist jedoch nur beispielhaft. Nach einer weiteren beispielhaften Unterbandzuteilung können die Unterbänder so verschoben werden, dass die Pilottöne zu einem Ende des Unterbands hin angeordnet werden. Solange jedoch das Kriterium, mindestens einen Pilotton 210 in jedes Unterband aufzunehmen, erfüllt ist, kann solch eine Unterzuteilung verwendet werden.
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3 zeigt ein beispielhaftes Paket 300, das in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird. Speziell kann das Paket 300 eine Paketstruktur darstellen, die in der Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird. Dementsprechend kann das Paket 300 durch die Sendevorrichtung 105 generiert und an mindestens eine der Empfangsvorrichtungen 110 - 125 übertragen werden. Das Paket 300 kann auch das Paket der kleinen Bandbreite enthalten, das im WLAN übertragen wird. Wie dargestellt, kann das Paket 300 ein Mischformat, das eine Präambel enthält, haben, das einen 20 MHz-Bandbreitenbetrieb nutzt, bei dem die Präambel ein Legacy-Kurztraining-Feld (STF) (L-STF) 305, ein Legacy-Langtraining-Feld (LTF) (L-LTF) 310, ein Legacy-Signal-Feld (SIG) (L-SIG) 315, ein erstes Hocheffizienz-WLAN-(HEW)-SIG (HEW-SIG1) 320, ein zweites HEW SIG (HEW-SIG2) 325 und eine HEW STF 330 und einen Datenabschnitt enthält, der einen 5 MHz-Bandbreitenbetrieb nutzt, bei dem der Datenabschnitt die Unterbänder enthält, wobei jedes Unterband ein HEW LTF 335, ein weiteres HEW SIG (HEW-SIGB) 340, Nutzdaten (payload) 345 und eine optionale Auffüllung (padding) 350 enthält.
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Wie einem Fachmann auf dem Gebiet klar sein wird, können das L-STF 305, das L-LTF 310, das L-SIG 315, das HEW-SIG1 320, das HEW-SIG2 325 und das HEW-STF 330 bekannte Funktionalitäten bereitstellen, die im Wesentlichen dem Fall ähnlich sind, in dem nur der 20 MHz-Betrieb verwendet wird. Beispielsweise kann das L-STF 305 identisch zu den Kurztraining-Orthogonalfrequenzmultiplex-(OFDM)-Zeichen (OFDM - short training orthogonal frequency-division multiplexing) der 802.11a sein, die zum „Trainieren“ der Vorrichtung verwendet werden, indem ein Beginn einer Sequenz erfasst und eine automatische Verstärkungsregelung (AGC - automatic gain control) eingestellt wird. Das L-LTF 310 kann auch eine ähnliche Funktionalität wie die Langtraining-OFDM-Zeichen der 802.11a bereitstellen, die zur Kanalschätzung und einer genaueren Frequenzversatzschätzung und Zeitsynchronisation verwendet werden. Das L-SIG 315 kann Raten- und Längeninformation für das Paket enthalten.
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Mit der Einführung der HEW-Felder kann die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität auch für einen Sendebetrieb definiert werden. Speziell können das HEW-SIG1 320 und das HEW-SIG2 325 Raten- und Längeninformation für die Pakete der Unterbänder bereitstellen. Und zwar kann die Länge eine in den vier 5 MHz-Unterbändern verwendete maximale Länge der Pakete angeben. Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, kann das HEW-SIG1 320 auch angeben, ob das Paket einen 5 MHz-Unterband-FDMA-Betrieb hat oder nicht, und falls ja, eine Zielempfangsvorrichtung, der die Auswahl eines 5 MHz-Unterbands zugeteilt ist. Das HEW-STF 330 kann eine im Wesentlichen ähnliche Funktionalität zur Angabe des Beginns des Pakets bereitstellen. Da das HEW-STF 330 diese Angabe liefert, kann der anschließende Datenabschnitt die Unterbänder enthalten.
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Wenn die Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird, kann das HEW-LTF 335 die Information bereitstellen, die das LTF normalerweise bereitstellt. Jedoch kann sich das HEW-LTF 335 speziell auf das Unterband beziehen, das gerade verwendet wird. Somit können das niedrigste Unterband (L), das zweitniedrigste Unterband (2L), das zweithöchste Unterband (2H) und das höchste Unterband (H) jeweils ein entsprechendes HEW-LTF 335 enthalten, das die bei den Schätzungen verwendete Information angibt. Das HEW-SIGB 340 kann auch die Information bereitstellen, die SIG normalerweise bereitstellt. Wie das HEW-LTF 335 kann sich das HEW-SIGB 340 speziell auf das gerade verwendete Unterband beziehen. Das HEW-SIGB 340 kann die Information bereitstellen, die beim Bestimmen der Raten- und Längeninformation für den Datenabschnitt verwendet wird.
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Bei den übrigen Abschnitten des Datenabschnitts kann es sich um die Nutzdaten 345 und die optionale Auffüllung 350 handeln. Speziell enthalten die Nutzdaten 345 die eigentlichen an die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 zu übertragenden Daten. Somit kann das Kurzpaket seine Daten in den Nutzdaten 345 haben. Wie vorstehend erörtert, können bzw. kann das HEW-SIGB 340, das HEW SIG1 320, das HEW-SIG2 325 und/oder das L-SIG 315 (direkt oder indirekt) eine Gesamtlänge für die Nutzdaten 345 angeben. Die Nutzdaten 345 können die ganze verfügbare Gesamtlänge einnehmen oder auch nicht. Wenn die Gesamtlänge so wie etwa im zweitniedrigsten Unterband 2L verwendet wird, ist keine Auffüllung erforderlich. Wenn die Nutzdaten 345 jedoch die Gesamtlänge nicht aufbrauchen, wird eine übrige Länge mit der Auffüllung 350 wie etwa dem Wert „o“ ergänzt. Wie gezeigt, verfügt das zweithöchste Unterband 2H über Nutzdaten 345, in denen eine kleinste Auffüllung 350 verwendet wird; das höchste Unterband H verfügt über Nutzdaten 345, in denen eine größte Auffüllung 350 verwendet wird; und das niedrigste Unterband L verfügt über Nutzdaten 345, in denen eine Auffüllung 350 mit einer Zwischengröße verwendet wird.
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Es ist anzumerken, dass die hier beschriebenen beispielhaften Paketstrukturen nur verwendet werden, um eine potentielle Weise zum Implementieren der Teilbandbreitenkommunikationen innerhalb der definierten Mindestbandbreite darzustellen. Den Fachleuten auf dem Gebiet wird klar sein, dass sich andere Arten von Paketstrukturen oder Datenstrukturen verwenden lassen, um die Teilbandbreitenkommunikationen nach den hier beschriebenen Grundgedanken zu implementieren.
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Wie vorstehend erörtert, kann das HEW-SIG1 320 die Information bereitstellen, um die gerade verwendete Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität und das Unterband anzugeben, dem die Aufgabe zugeteilt ist, Empfangsvorrichtungen auszuwählen. 4 zeigt ein beispielhaftes HEW-SIG1 320 des beispielhaften Pakets 300 von 3, das in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird. Bei dem HEW-SIG1 320 kann es sich um ein 24-Bit-Feld handeln, das eine Vielfalt verschiedener Unterfelder enthält. Wie in 4 dargestellt ist, kann das HEW-SIG1 320 ein Unterfeld Bandbreite (BW) (mit zwei Bits), ein Bitunterfeld Teil-BW (mit einem Bit), ein Unterfeld Raum/Zeitblock-Codierung (STBC) (mit einem Bit), ein Unterfeld Gruppenidentifikation (ID) (mit sechs Bits), mehrere Unterfelder Raum/Zeit-Ströme (STS) (jedes mit drei Bits) weitere Unterfelder und ein reserviertes Unterfeld (mit einem Bit) enthalten.
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Es wäre anzumerken, dass, wenn herkömmliche 20 MHz-Übertragungen durchgeführt werden, das Bitunterfeld Teil-BW einfach auf 1 gesetzt wird, so dass das Unterfeld BW die Trägeraggregationskonfiguration angibt. Wenn beispielsweise das Bitunterfeld Teil-BW auf 1 gesetzt wird und es sich bei der Spezifikation um IEEE 802.11ac handelt, kann das Unterfeld BW als 00 (was einen 20 MHz-Übertragungsbetrieb angibt), als 01 (was einen 40 MHz-Übertragungsbetrieb angibt), als 10 (was einen 80 MHz-Übertragungsbetrieb angibt) oder als 11 angesetzt werden (was einen 160 MHz-Übertragungsbetrieb angibt). Darüber hinaus kann es möglicherweise nur ein STS-Unterfeld geben, da sich die Verwendung von mehr als Eins auf die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität bezieht.
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Nach den beispielhaften Ausführungsformen kann die Sendevorrichtung 105 das HEW-SIG1 320 so generieren, dass es die Art und Weise angibt, auf die die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität zu verwenden ist. Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, kann die Sendevorrichtung 105 ausgewählte Information von den Empfangsvorrichtungen 110 - 125 empfangen, um zum Bestimmen der Funktionsweise beizutragen. Obwohl dieses Merkmal einen effizienteren Auswahlprozess für das Unterband bereitstellen kann, wäre anzumerken, dass die Sendevorrichtung 105 das zu verwendende Unterband (z.B. zufällig) auswählen kann.
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Wenn die Teilbandfunktionalität verwendet wird, setzt die Sendevorrichtung 105 das Bitunterfeld Teil-BW auf o. Wenn das Bit Teil-BW auf 0 gesetzt ist, kann dies den Empfangsvorrichtungen 110 - 125 anzeigen, dass gerade die Teilbandkommunikationsfunktionalität verwendet wird. Die Sendevorrichtung 105 kann auch das Unterfeld BW verwenden, um auszuweisen, welches Unterband der Empfangsvorrichtung gerade zugeteilt ist. Beispielsweise kann das Unterfeld BW erneut unter Verwendung von 00, 01,10 und 11 eingestellt werden. Allerdings hat die Einstellung des Werts im Unterfeld BW eine neue Bedeutung. Und zwar kann die Einstellung des Unterfelds BW auf 00 ausweisen, dass das niedrigste Unterband L verwendet wird; auf 01 kann ausweisen, dass das zweitniedrigste Unterband 2L verwendet wird; auf 10 kann ausweisen, dass das zweithöchste Unterband 2H verwendet wird; und auf 11 kann ausweisen, dass das höchste Unterband H verwendet wird.
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Das Unterfeld Gruppen-ID kann ausweisen, ob sich der Teilbandbreitenkommunikationsbetrieb auf nur eine Empfangsvorrichtung oder auf mehr als eine Empfangsvorrichtung bezieht. Wenn beispielsweise das Unterfeld Gruppen-ID auf 0 gesetzt ist, kann dies der Empfangsvorrichtung anzeigen, dass die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität für eine einzelne Einheit eingestellt ist. Entsprechend gibt das auf 0 gesetzte Bitunterfeld Teil-BW an, dass gerade die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität verwendet wird; das auf 0 gesetzte Unterfeld Gruppen-ID gibt an, dass die Empfangsvorrichtung die einzige Empfangsvorrichtung ist, die dieses Paket empfängt; und das beispielsweise auf 10 gesetzte Unterfeld BW gibt an, dass gerade das zweithöchste Unterband verwendet wird. In einem anderen Beispiel kann, wenn das Unterfeld Gruppen-ID auf eine nicht Null betragende Zahl gesetzt ist, dies den Empfangsvorrichtungen 110 - 125 anzeigen, dass die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität für mehrere Einheiten (d.h. mehr als eine (zwei oder mehr) Empfangsvorrichtung(en)) eingestellt ist. Das Unterfeld Gruppen-ID kann die Information zum Ausweisen der Reihenfolge der Empfangsvorrichtungen bereitstellen, die weiter ausweist, welches Unterband jeder zugeteilt ist. Wenn beispielsweise alle vier Empfangsvorrichtungen 110 - 125 für die Teilbandbreitenkommunikation aufgenommen sind, kann die Reihenfolge im Unterfeld Gruppen-ID als Empfangsvorrichtung 120, Empfangsvorrichtung 115, Empfangsvorrichtung 125 und Empfangsvorrichtung 110 bereitgestellt werden. Deshalb kann der Empfangsvorrichtung 120 das niedrigste Unterband L zugeteilt werden; der Empfangsvorrichtung 115 kann das zweitniedrigste Unterband 2L zugeteilt werden; der Empfangsvorrichtung 125 kann das zweithöchste Unterband 2H zugeteilt werden; und der Empfangsvorrichtung 110 kann das höchste Unterband H zugeteilt werden.
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Es wäre anzumerken, dass, wenn das HEW-SIG1 320 mit FDMA vorliegt, der räumliche Mehrfacheingang-Mehrfachausgang (MIMO) deaktiviert werden kann. Es wäre auch wieder anzumerken, dass es einen Pilotton an einer im Wesentlichen mittleren Position jedes Unterbands (z.B. am Tonindex -21, -7, 7 und 21) geben kann. Wie vorstehend erörtert, kann die Sendevorrichtung 105 das Unterband für die Empfangsvorrichtungen auf Grundlage einer Rückmeldung von den Empfangsvorrichtungen 110 - 125 oder einer Messung eines Uplink-Kanals (auf Grundlage einer Reziprozitätsannahme) auswählen. Die Sendeleistung und das Modulations- und Codierschema (MCS) können mit der gemessenen Unterkanalantwort assoziiert werden.
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5 zeigt eine beispielhafte Signalgebungsantwort, die als Basis in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet wird. Speziell kann die Signalgebungsantwort ein Messwert sein, der durch die Empfangsvorrichtung bestimmt und einem Bandbreiten-Controller bereitgestellt wird (der entweder mit der Sendevorrichtung 105 und/oder den Empfangsvorrichtungen 110 - 125 verbunden ist). Beispielsweise kann eine grafische Kanalantwortdarstellung so bestimmt werden, dass sie anzeigt, welches Unterband möglicherweise höchst optimal für die jeweilige Empfangsvorrichtung ist. Entsprechend kann jede Empfangsvorrichtung das höchst optimale Unterband in der 20 MHz-Bandbreite anzeigen, das gerade verwendet wird. Wie in der Signalgebungsantwort von 5 dargestellt ist, kann das zweitniedrigste Unterband für diese Empfangsvorrichtung bevorzugt sein. Anhand dieser Information kann die Sendevorrichtung 105 das zu verwendende Unterband auswählen.
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Es wäre anzumerken, dass, wenn es nur eine einzelne Empfangsvorrichtung gibt, die Kanalantwort möglicherweise nur das bevorzugteste Unterband angibt, das verwendet werden soll. Wenn es jedoch mehr als eine Empfangsvorrichtung gibt, kann die Kanalantwort eine Reihenfolge der zu verwendenden Unterbänder angeben. Wie in der Signalgebungsantwort von 5 dargestellt ist, kann die Reihenfolge angeben, dass das zweitniedrigste Unterband 2L am bevorzugtesten ist, gefolgt vom zweithöchsten Unterband 2H, gefolgt vom niedrigsten Unterband L und schließlich dem höchsten Unterband H. Wenn jede der Empfangsvorrichtungen 110 - 125 diese Information bereitstellt, kann die Sendevorrichtung 105 die höchst optimale Auswahl für jede der Empfangsvorrichtungen 110 - 125 bestimmen.
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Wie vorstehend erörtert, kann durch die Sendevorrichtung 105 auch die Sendeleistung bestimmt werden. Wenn das Unterfeld Gruppen-ID angibt, dass es nur eine Empfangsvorrichtung (Einzeleinheit) mit vier Unterbändern gibt, kann die Sendeleistung verändert werden, die zum Übertragen des Pakets von der Sendevorrichtung 105 zur Empfangsvorrichtung verwendet wird. Fachleuten auf dem Gebiet wird klar sein, dass jede im WLAN verwendete 20 MHz-Mindestbandbreite eine (wie durch die Federal Communications Commission (FCC) definierte) zugeordnete zulässige Sendeleistung hat, die verwendet werden kann. Die FCC-Regel gibt an, dass die 20 MHz-Bandbreite jede Sendeleistung verwenden kann, solange sie nicht die zulässige Höchstleistung überschreitet. Deshalb können, wobei im Teilbandbreitenkommunikationsbetrieb nur ein Unterband für die eine Empfangsvorrichtung verwendet wird, die anderen drei Unterbänder „auf Null gesetzt“ werden (was auch eine annehmbare Praktik unter den FCC-Regeln ist). Bei nur einem in Betrieb befindlichen Unterband kann die gesamte zulässige Sendeleistung diesem einen Unterband zugesprochen werden. Dementsprechend kann eine Sendeleistung aus dem Teilbandbreitenkommunikationsbetrieb verwendet werden, die viermal höher ist als eine Sendeleistung, die ansonsten in einem einzelnen Unterband verwendet würde.
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Wenn es mehr als eine Empfangsvorrichtung gibt, kann die Sendeleistung auch verändert werden. Wenn beispielsweise vier Empfangsvorrichtungen 110 - 125 mit vier Unterbändern vorliegen, kann die Sendevorrichtung 105 jedem Unterband, das jeder der Empfangsvorrichtungen 110 - 125 zugeteilt ist, ein Viertel der zulässigen Sendeleistung zusprechen. Es wäre anzumerken, dass kein Unterband auf Null gesetzt wird. Wenn in einem anderen Beispiel zwei Empfangsvorrichtungen mit vier Unterbändern vorliegen, kann die Sendevorrichtung 105 den in Verwendung befindlichen Unterbändern, die einer jeweiligen der Empfangsvorrichtungen 110 - 125 zugeteilt sind, eine Hälfte der zulässigen Sendeleistung zusprechen. Die anderen zwei Unterbänder können auf Null gesetzt werden.
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6 zeigt ein beispielhaftes Blockschema 600 der Sendevorrichtung 105 und der Empfangsvorrichtungen 110 - 125, die in einer Teilbandbreitenkommunikation verwendet werden. Speziell stellt das Blockschema 600 Komponenten der Sendevorrichtung 105 und der Empfangsvorrichtungen 110 - 125, die im Teilbandbreitenkommunikationsbetrieb verwendet werden, sowie ausgewählte Signalgebungsinformation dar. Das heißt, das Blockschema 600 stellt eine Art und Weise, das Paket 300 zur Übertragung an die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 zu generieren, sowie eine Art und Weise dar, das Paket 300 bei dessen Empfang von der Sendevorrichtung 105 her zu decodieren.
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Wie dargestellt, kann die obere Hälfte des Blockschemas 600 die Sendevorrichtung 105 darstellen, während die untere Hälfte des Blockschemas 600 die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 darstellen kann. Der Bandbreiten-(BW)-Controller kann eine Zwischenkomponente darstellen, die der Sendevorrichtung 105 und den Empfangsvorrichtungen 110 - 125 die im Teilbandbreitenkommunikationsbetrieb verwendete Information bereitstellt. Jedoch kann der Bandbreiten-Controller wie vorstehend erörtert auch eine dazugehörige Komponente der Sendevorrichtung 105 und der Empfangsvorrichtungen 110 - 125 sein oder kann eine vollkommen separate Komponente sein, die für diese Funktionalität ausgelegt ist.
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Zu Beginn kann die Sendevorrichtung 105 eine Medienzugriffssteuerungs-(MAC)-Protokoll-Dateneinheit (MPDU) (Media Access Control (MAC) Protocol Data Unit (MPDU)) empfangen, die die Daten enthält, die an eine oder mehrere Empfangsvorrichtung/en 110 - 125 übertragen werden sollen. Entsprechend kann die MPDU von der MAC-Ebene der Sendevorrichtung 105 her eingehen. Die Sendevorrichtung 102 kann mehrere Module umfassen, die beim Generieren des Pakets 300 zum Einsatz kommen, wie etwa das Verschlüsselungsmodul (seramble module), das Codier- und Zeichensetzungsmodul (encoding & punctuating module), den Spreizungscodierer (interleaver), den Umsetzer (mapper), den Tonumsetzer (tone mapper), den MIMO, das inverse schnelle Fourier Transformations-(FFT) (IFFT)-Modul, das Paritäts-/Endbithinzufügungsmodul, die STF- und LTF-Module und die MCS-Steuerung, deren Funktionalitäten den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind.
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Die MPDU kann eine bestimmte Länge haben. Die Längeninformation kann dem Paritäts-/Endbithinzufügungsmodul bereitgestellt werden, das auch Information aus der MCS-Steuerung erhält. Wie vorstehend erörtert, hat jedes Unterband seinen eigenen Codierer und Modulator, der den Strom-Parser umgeht, in dem jeder Codierer und Modulator ein anderes MCS haben kann.
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Über die vorstehenden Module kann die Sendevorrichtung 105 das Paket 300 einschließlich des modifizierten HEW-SIG1 320 generieren. Das heißt, die Information, die von der MAC-Schicht und dem Bandbreiten-Controller her eingeht, kann als Basis für die Auswahl und Zuteilung des durch die Empfangsvorrichtung im Teilbandbreitenkommunikationsbetrieb zu verwendenden Unterbands verwendet werden. Indem diese Information in das HEW-SIG1 320 eingebaut wird, kann das Paket 300 den Empfangsvorrichtungen 110 - 125 auf eine Weise bereitgestellt werden, dass die Unterbänder, die die Daten der MPDU empfangen sollen, bekannt sein können. Es wäre anzumerken, dass die Sendevorrichtung 105 auch die zu verwendende Sendeleistung auf Grundlage der empfangenen Information bestimmen kann.
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Wie vorstehend erörtert, können die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 dem Bandbreiten-Controller auch eine Kanalantwort oder entsprechende Information bereitstellen. Wie in 6 gezeigt ist, kann dem Bandbreiten-Controller die Signalbandbreitenangabe bereitgestellt werden. Der Bandbreiten-Controller kann auch eine Bandbreitenauswahl von den Empfangsvorrichtungen 110 - 125 erhalten. Der Bandbreiten-Controller kann dann dem Interleaver und Tonumsetzer der Sendevorrichtung 105 Nullbit-/Zeichenauffüllungsinformation bereitstellen. Entsprechend kann die Sendevorrichtung 105 dazu konfiguriert sein, das durch die Empfangsvorrichtung zu verwendende Unterband auszuwählen sowie das LTF für die aufzunehmende Auffüllung ordnungsgemäß zu definieren.
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Die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 (oder einzelne ausgewählte derselben) können das Paket 300 empfangen, das mehreren Modulen wie etwa einem CRS-Erfassungsmodul, einem LTRN-Prozessmodul und einem Modul zyklischer Präfix- und Pilottöne bereitgestellt wird. Diese Module können auch untereinander Information bereitstellen, während das Frequenzversatzschätzungsmodul eine Rückkopplung bereitstellen kann. Das CRS-Erfassungsmodul kann anschließend der MAC/physikalischen (PHY)-Schichtschnittstelle Information bereitstellen.
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Die Empfangsvorrichtungen 105 können das Paket 300 unter Verwendung entsprechender Komponenten wie etwa einem FFT-Modul, einem MIMO-Modul, einem Rückumsetzermodul (demapper module), einem Kanalschätzungs-/Nachverfolgungsmodul, einem Entspreizermodul, einem Viterbi-Decodiermodul und einem Entschlüsslermodul decodieren. Es wäre anzumerken, dass das Kanalschätzungs-/Nachverfolgungsmodul zum Messen der Netzparameter konfiguriert sein kann, um die Bandbreitenauswahl einschließlich der Kanalantwortinformation bereitzustellen. Darüber hinaus kann der Bandbreiten-Controller dem Entspreizer die Nullbit-/Zeichenlöschinformation für den Decodierprozess bereitstellen.
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Somit können die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 das Paket 300 von der Sendevorrichtung 105 empfangen. Wenn sie richtig konfiguriert sind, können die Empfangsvorrichtungen 110 - 125 das HEW-SIG1 320 decodieren, um das Unterband zu bestimmen, das ihm zugeteilt wurde, um das kleine Paket zu empfangen. Deshalb können nach dem FFT-Modul die anderen Töne, die durch das zugeteilte Unterband nicht verwendet wurden, vor dem Decodieren abgeschnitten werden. Das Paket kann anschließend decodiert und die darin befindlichen Daten verarbeitet werden.
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Wie vorstehend erörtert, kann es weitere IEEE-Spezifikationen geben. Beispielsweise nutzt die Spezifikation IEEE 802.11ah die 20 MHz-Bandbreite nicht. Stattdessen nutzt sie eine 2 MHz-Bandbreite, indem sie ein Downsampling an der Spezifikation 802.11ac durchführt und nur im 900 MHz-Band arbeitet. Es wäre anzumerken, dass die 802.11ah eine Trägeraggregation mit einer insgesamt verfügbaren Bandbreite von 26 MHz in den Vereinigten Staaten und einer Bandbreite von 4 bis 8 MHz für Asien und Europa ermöglicht. Jedoch können die beispielhaften Ausführungsformen des Teilbandbreitenkommunikationsbetriebs immer noch auf eine im Wesentlichen ähnliche Weise verwendet werden. Beispielsweise kann die 2 MHz-Bandbreite unter 802.11ah in zwei Unterbänder von jeweils 1 MHz unterteilt werden.
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Es wäre anzumerken, dass es sich bei der Sendevorrichtung 105 und den Empfangsvorrichtungen 110 - 125 um HEW-Vorrichtungen handeln kann. Das heißt, die HEW-Vorrichtungen können mit der Hardware und Software zum Durchführen der Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität ausgelegt sein. Jedoch können die Empfangsvorrichtungen auch Altvorrichtungen umfassen, die nicht in der Lage sind, die Teilbandbreitenkommunikationsfunktionalität zu leisten. In einem solchen Fall sind die Altvorrichtungen auch nicht in der Lage, die Information zu verstehen, die im HEW-SIG1 320 enthalten ist. Als solches kann es sein, dass das Paket von Altvorrichtungen verworfen wird.
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Die beispielhaften Ausführungsformen stellen ein System und Verfahren bereit, um zu ermöglichen, dass Unterbänder mit einer Mindestbandbreite zum Übertragen eines kleinen Pakets an eine oder mehrere Empfangsvorrichtung/en verwendet werden können. Speziell kann eine 20 MHz-Bandbreite, die als Basiseinheit in einem Trägeraggregationsschema verwendet wird, in vier Unterbänder von 5 MHz unterteilt werden, so dass mit einer Empfangsvorrichtung einem einzelnen Unterband eine erhöhte Sendeleistung für die Übertragung zugesprochen werden kann oder mehrere Sendevorrichtungen die Unterbänder zum Empfangen des Pakets nutzen können, während nur eine einzelne 20 MHz-Bandbreite erforderlich ist.
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Den Fachleuten auf dem Gebiet wird klar sein, dass sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in jeder geeigneten Software- oder Hardwarekonfiguration oder Kombination davon implementieren lassen. Eine beispielhafte Hardware-Plattform zur Umsetzung der beispielhaften Ausführungsformen kann beispielsweise eine Intel X86-basierte Plattform mit kompatiblem Betriebssystem, eine Mac-Plattform, MAC OS, iOS, Android OS, etc. umfassen. In einem weiteren Beispiel können die beispielhaften Ausführungsformen des vorstehend beschriebenen Verfahrens als ein Codezeilen enthaltendes Programm ausgeführt sein, das in einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist und, wenn es kompiliert ist, auf einem Prozessor oder Mikroprozessor ausgeführt werden kann.
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Für die Fachleute auf dem Gebiet wird es offensichtlich sein, dass verschiedene Abwandlungen in der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Aussagegehalt oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Somit soll die vorliegende Erfindung Abwandlungen und Varianten dieser Erfindung abdecken, vorausgesetzt, sie fallen in den Rahmen der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
