在无线lan系统中动态地感测信道的方法及其设备的制造方法_3

文档序号:9510454阅读:来源:国知局
存在的信息,所以STA1 220可以调整用于??Μ元 素接收的唤醒间隔。可替选地,提供用于STA1 220的唤醒间隔值调整的信令信息被包含在 由ΑΡ 210发送的信标帧中,STA1 220的唤醒间隔值可以被调整。在本示例中,在接收??Μ 元素的每三个信标间隔处,STA1 220可以被设置为切换到唤醒状态一次,而不是被设置为 在每个信标间隔处在操作状态之间切换。因此,当ΑΡ 210在信标帧的第四次传输(S214) 之后第五次发送信标帧(S215)时,STA1 220保持睡眠状态,并且因此不能获取相应的??Μ 元素。
[0146] 当ΑΡ 210第六次发送信标帧(S216)时,STA1 220可以切换到唤醒状态,并且获取 包含在信标帧中的??Μ元素(S224)。由于??Μ元素是指示广播帧存在的DHM,所以在无需 发送PS-轮询帧给ΑΡ 210的情况下,STA1 220可以接收由ΑΡ 210发送的广播帧(S234)。 同时,为STA2 230设置的唤醒间隔可以具有比STA1 220的唤醒间隔长的时段。因此,STA2 230在ΑΡ 210第五次发送信标帧的时间点处被切换到唤醒状态(S215),使得STA2 230可 以接收??Μ元素(S241)。STA2 230通过??Μ元素可以识别要发送到其的帧的存在,并且发 送PS-轮询帧给ΑΡ 210以便请求帧传输(S241a)。ΑΡ 210可以响应于PS-轮询帧将帧发 送到 STA2 230 (S233)。
[0147] 为了如图9所示操作/管理PS模式,??Μ元素包括指示要发送到STA的帧存在或 者不存在的??Μ,或者指示广播/多播帧的存在或者不存在的DHM。可以通过用于??Μ元 素的字段设置来实施DHM。
[0148] 图10至12详细地图示已经接收??Μ的STA的操作。
[0149] 参考图10, STA从睡眠状态切换到唤醒状态,以从AP接收包括??Μ的信标帧。STA 通过解释接收到的??Μ元素可以识别要对其发送的缓存业务的存在。在STA与其它STA竞 争以接入用于PS-轮询帧传输的媒质之后,STA可以发送PS-轮询帧给AP以请求数据帧传 输。在接收从STA发送的PS-轮询帧时,AP可以发送数据帧给STA。STA可以接收数据帧, 然后响应于接收的数据帧发送ACK帧给AP。此后,STA可以切换回到睡眠状态。
[0150] 如图10所示,AP可以以立即响应方式操作,其中在AP从STA接收PS-轮询帧之 后,当经过预先确定的时间(例如,短帧间空间(SIFS))时,AP发送数据帧。然而,如果在 接收到PS-轮询帧之后,AP在SIFS时间内未能准备要发送到STA的数据帧,则AP可以以 推迟响应方式操作,这将参考图11详细描述。
[0151] 在图11的示例中,STA从睡眠状态转换到唤醒状态、从AP接收??Μ、以及通过竞 争发送PS-轮询帧给AP的操作与图10的示例相同。如果已经接收到PS-轮询帧的AP在 SIFS时间内未能准备数据帧,则AP可以发送ACK帧给STA替代发送数据帧。如果在ACK帧 的传输之后准备了数据帧,则AP可以执行竞争并且将数据帧发送到STA。STA可以发送指 示数据帧的成功接收的ACK帧给AP,然后切换到睡眠状态。
[0152] 图12示出其中AP发送DHM的示例性情形。STA可以从睡眠状态切换到唤醒状 态,以便从AP接收包括DHM元素的信标帧。STA可以通过接收的DHM识别多播/广播帧 将被发送。在发送包括DHM的信标帧之后,在无需发送/接收PS-轮询帧的情况下,AP可 以立即发送数据(即,多播/广播帧)。甚至在接收到包括DHM的信标帧之后STA继续保 持唤醒状态时,STA可以接收数据,然后在数据接收完成之后,切换回到睡眠状态。
[0153] TIM 结构
[0154] 在图9至图12中所图示的基于??Μ(或者DHM)协议的省电(PS)模式的操作和 管理方法中,STA可以通过在??Μ元素中包含的STA识别信息来确定要向其发送的数据帧 的存在或者不存在。STA识别信息可以是与当STA与AP相关联时分配的关联标识符(AID) 相关联的特定信息。
[0155] AID被用作在BSS内的每个STA的唯一 ID。例如,在当前的WLAN系统中,AID可以 被指配在1和2007之间的值。在当前定义的WLAN系统中,用于AID的14个比特可以分配 给由AP和/或STA发送的帧。尽管AID可以被指配高达16383的任何值,但是从2008到 16383的值被设置为预留的值。
[0156] 根据传统定义的??Μ元素不适合于M2M应用,其中大量的STA (例如,至少2007个 STA)与一个AP相关联。如果在没有任何变化的情况下扩展传统的TIM结构,则??Μ位图 大小可能过多地增加。因此,可能无法使用传统帧格式支持扩展的??Μ结构,并且被扩展的 ??Μ结构不适合于其中低传输速率的应用被考虑的M2M通信。另外,期待在一个信标时段期 间具有接收数据帧的STA的数目非常小。因此,就M2M通信的前述示例性应用而言,预计在 很多情况下??Μ位图将会具有大多数比特被设置为零(0)的大的尺寸。因此,存在对于能 够有效率地压缩位图的技术的需求。
[0157] 在传统位图压缩技术中,从位图的前部分省略一系列的0以定义偏移(或者开始 点)值。然而,在其中包括被缓冲的帧的STA的数目小的情况下压缩效率不高,但是在STA 的AID值之间存在大的差。例如,在其中仅被发送到其AID被设置为10和2000的STA的 帧被缓冲的情况下,压缩的位图的长度是1990,但是除了两个端部之外位图的所有部分被 设置为零(0)。如果与一个AP相关联的STA的数目小,则位图压缩的低效可能不是严重的 问题。然而,如果与一个AP相关联的STA的数目增加,则这样的低效可能劣化整个系统性 能。
[0158] 为了解决此问题,AID可以被划分为多个组,使得通过AID能够更加有效率地发送 数据。被指定的组ID(GID)被分配给每个组。在下文中,将会参考图20描述基于组分配的 AID。
[0159] 图13(a)是图示基于组分配的示例性的AID的图。在图13(a)中,位于AID位图 的前部分处的一些比特可以被用于指示组ID(GID)。例如,AID位图的前两个比特可以被用 于指定四个GID。如果AID位图的总长度是N个比特,则前两个比特(B1和B2)可以表示相 应的AID的GID。
[0160] 图13(b)是图示基于组分配的另一示例性的AID的图。在图13(b)中,根据AID的 位置可以分配GID。在这样的情况下,具有相同GID的AID可以通过偏移和长度值来表示。 例如,如果通过偏移A和长度B来表示GID 1,则这意指在位图上AID A至A+B-1被设置为 GID 1。例如,图13(b)假定AID 1至N4被划分为四个组。在这样的情况下,通过1至N1 来表示属于GID 1的AID,并且可以通过1的偏移和N1的长度来表示。可以通过N1+1的偏 移和N2-N1+1的长度来表示属于GID 2的AID,可以通过N2+1的偏移和N3-N1+1的长度来 表示属于GID 3的AID,以及可以通过N3+1的偏移和N4-N3+1的长度来表示属于GID 4的 AID。
[0161] 如果引入基于组分配的AID,则根据GID在不同的时间间隔中可以允许信道接入。 因此,可以解决用于大量的STA的TIM元素不足的问题并且同时可以有效率地执行数据发 送/接收。例如,在特定的时间间隔中,仅对于与特定组相对应的STA允许信道接入,并且 可以限制剩余的STA的信道接入。其中仅特定的STA被允许执行信道接入的预定时间间隔 可以被称为限制接入窗口(RAW)。
[0162] 在下文中,将会参考图13(c)描述基于GID的信道接入。图13(c)图示根据具有 被划分为三个组的AID的信标间隔的示例性信道接入机制。第一信标间隔(或者第一 RAW) 是其中允许与属于GID 1的AID相对应的STA的信道接入的间隔,并且不允许属于其它GID 的STA的信道接入。为了实现此机制,仅被用于与GID 1相对应的AID的??Μ元素被包含在 第一信标帧中。仅用于与GID 2相对应的AID的??Μ元素被包含在第二信标帧中。因此,在 第二信标间隔(或者第二RAW)中仅对于与属于GID 2的AID相对应的STA允许信道接入。 仅被用于与GID 3相对应的AID的??Μ元素被包含在第三信标帧中。因此,在第三信标间 隔(或者第三RAW)中仅对于与属于GID 3的AID相对应的STA允许信道接入。仅被用于 与GID 1相对应的AID的??Μ元素被包含在第四信标帧中。因此,在第四信标间隔(或者 第四RAW)中仅对于与属于GID 1的AID相对应的STA允许信道接入。其后,可以在继第五 信标间隔之后的信标间隔中的每一个中(或者在第五RAW之后的RAW中的每一个中)仅允 许与由在相应的信标帧中包含的??Μ指示的特定组相对应的STA的信道接入。
[0163] 虽然图13(c)示例性地示出其中根据信标间隔被允许的GID的顺序是周期的或者 循环的情况,但是本发明的实施例不限于此。即,仅属于特定GID的AID可以被包含在??Μ 元素中,使得在特定时间间隔(例如,特定RAW)中仅允许与特定AID相对应的STA的信道 接入,并且不允许其它STA的信道接入。
[0164] 如上所述的基于组的AID分配方案也可以被称为??Μ的分级结构。即,整个AID 空间可以被划分成多个块,并且仅与被设置为除〇之外的值的特定块相对应的STA( 即,特 定组的STA)可以被允许执行信道接入。将大尺寸的??Μ划分成如上面的小块/组可以允 许STA容易地保持??Μ信息并且也有助于根据分类、服务质量(QoS)、或者STA的用途的块 /组的管理。虽然图13图示2级分级结构,但是??Μ可以被配置成具有有两个或者更多级 的分级结构。例如,整个AID空间可以被划分成多个寻呼组,各个寻呼组可以被划分成多个 块,并且各个块可以被划分成多个子块。在这样的情况下,作为图13(a)的示例的扩展版 本,AID位图可以被配置使得第一 N1比特表示寻呼ID ( 即,PID),下一个N2比特指示块ID, 紧跟N2比特的下一个N3比特表示子块ID,并且其它的比特表示子块中的STA的比特位置。
[0165] 在下面描述的本发明的实施例中,将STA(或者被分配给STA的AID)划分成预定 的分级组并且管理该组的各种方法可以被采用,并且基于组的AID分配方案不限于上述示 例。
[0166] 帧结构
[0167] 图14图示在IEEE 802. 11中使用的示例性帧结构。
[0168] PH)U(物理层会聚协议(PLCP)分组数据单元)帧格式可以是由STF(短训练字 段)、LTF(长训练字段)、SIG(SGINAL)字段、以及数据字段组成。基本的(例如,非HT(高吞 吐量))PPDU帧格式能够是由L-STF (传统STF)、L-LTF (传统LTF)、SIG字段、以及数据字段 组成。另外,根据PPDU帧格式类型(例如,HT混合格式PPDU、HT未开发格式PPDU、VHT (非 常高吞吐量)PPDU等等),附加的STF、LTE、以及SIG字段可以被包括在SIG字段和数据字 段之间。
[0169] STF是用于信号检测、AGC(自动增益控制)、分集选择、精确的时间同步等等的信 号,并且LTF是用于信道估计、频率误差估计等等的信号。STF和LTF能够被称为PCLP前 导,该PLCP前导是用于0FDM物理层的同步和信道估计的信号。
[0170] SIG字段能够包括RATE字段和LENGTH字段等等。RATE字段能够包括关于数据调 制和编码速率的信息。LENGTH字段能够包括关于数据长度的信息。此外,SIG字段能够包 括奇偶字段和SIG TAIL比特。
[0171] 数据字段能够包括服务字段、PSDU (PLCP服务数据单元)、以及PPDU TAE比特,并 且如有必要也能够包括填充比特。服务字段中的一些比特能够被用于接收器处的解扰器的 同步。PSDU对应于在MAC层处定义的MAC H)U (协议数据单元),并且能够包括在较高层中 产生/使用的数据。prou TAIL比特能够被用于将编码器返回到状态0。填充比特能够被 用于将数据字段的长度调节成预先确定的单位。
[0172] MAC报头包括帧控制字段、持续时间/ID字段以及地址字段等。帧控制字段能 够包括对于帧发送/接收所必需的控制信息。持续时间/ID字段能够被设置为发送相对 应的帧的时间。对于MAC报头的序列控制、QoS控制和HT控制子字段的详情,可以参考 IEEE802. 11-2012。
[0173] MAC报头的帧控制字段能够包括协议版本、类型、子类型、To DS、From DS、更多分 段、重试、功率管理、更多数据、保护的帧、以及顺序子字段。对于帧控制字段的子字段的详 情,可以参考 IEEE 802. 11-2012。
[0174] 空数据分组(NDP)帧格式指的是不包括数据分组的帧格式。即,NDP帧通常指的 是仅包括通用的PPDU格式的PLCP报头部分(即,STF、LTF、以及SIG字段),但是其没有包 括PPDU的其它部分(即,数据字段)的帧格式。NDP帧也可以被称为短帧格式。
[0175] SIG帧格式
[0176] 为了支持诸如M2M、I〇T(物联网)、智能网格等等的应用,要求长范围 和低功率的通信。为此,在子1GHz (S1G)的频带(例如,902至928MHz)中使用 1ΜΗζ/2ΜΗζ/4ΜΗζ/8ΜΗζ/16ΜΗζ的信道带宽的通信的利用正在讨论中。
[0177] 定义了三种类型的格式作为S1G PPDU格式。SP,在大于S1G 2MHz的带宽处使用 的短格式、在大于S1G 2MHz带宽处使用的长格式、以及在S1G 1MHz带宽处使用的格式。
[0178] 图15图示示例性的S1G 1MHz格式。
[0179] S1G 1MHz格式能够被用于1MHz PPDU SU (单用户)传输。
[0180] 虽然在图15中示出的S1G 1MHz格式是由STF、LTF1、SIG、LTF2-LTFN、以及数据字 段组成,与IEEE 802. lln中定义的未开发字段格式相似,但是与未开发字段格式相比较, 根据重复,S1G 1MHz格式的前导的传输时间被增加了两倍以上。
[0181] 虽然图15的STF字段具有与用于2MHz或者更多的PPDU中的STF (2符号长度)相 同的周期性,但是在时域中STF被重复两次(rep2)使得具有4符号长度(例如,160 μ s), 并且3dB功率升高能够被应用。
[0182] 在图15中示出的LTF1被设计为与用于频域中的2MHz或者更大的带宽的PPDU中 的LTF1 (2符号长度)正交,并且在时域中通过被重复两次能够具有4符号长度。LTF1字段 能够包括DGI (双保护间隔)、LTS (长训练序列)、LTS、GI (保护间隔)、LTS、GI、以及LTS。
[0183] 在图15中图示的SIG字段能够被重复地编码,并且最低的MCS (调制和编码方案) (即,BPSK(二进制相移键控))和重复性编码(rep2)被对其应用。SIG字段可以被配置使 得速率变成1/2并且可以被定义为6符号长度。
[0184] 仅在Μ頂0的情况下能够包括在图15中示出的LTF2至LTFN^并且各个LTF字段 能够具有i个符号长。
[0185] 图16图示SIG 2MHz或者更大的示例性短格式。
[0186] SIG 2MHz或者更大的短格式能够被用于使用2MHz、4MHz、8MHz以及16MHz PPDU的 su传输。
[0187] 在图16中示出的STF可以具有2符号长度。
[0188] 在图16中示出的LTF1字段可以具有2符号长度,并且包括DGI、LTS以及LTS。
[0189] 在图16中示出的SIG字段可以具有2符号长度。QPSK (正交PSK)、BPSK等等能 够被应用于作为MCS的SIG字段。
[0190] 在图16中示出的LTF2至LTFN^中的每一个可以具有1符号的长度。
[0191] 图17图示SIG 2MHz或者更大的示例性长格式。
[0192] SIG 2MHz或者更大的长格式能够被用于使用2MHz、4MHz、8MHz以及16MHz PPDU的 SU波形形成的传输和MU传输。SIG 2MHz或者更大的长格式能够包括在各个方向中发送的 全向部分和应用波束形成的数据部分。
[0193] 在图17中示出的STF字段可以具有2个符号的长度。
[0194] 在图17中示出的LTF1可以具有2个符号的长度,并且包括DGI、LTS、以及LTS。
[0195] 在图17中示出的SIG-A(SIGNAL-A)可以具有2个符号长度。QPSK、BPSK等等能 够被用作MCS。
[0196] 在图17中示出的D-STF(用于数据的短训练字段)可以具有1个符号的长度。
[0197] 在图17中示出的D-LTF(用于数据的长训练),即,D-LTF1至D-LTFPW中的每一 个可以具有i个符号长度。
[0198] 在图17中示出的SIG-B(SIGNAL-B)字段可以具有1个符号的长度。
[0199] 在I持1MHz和2MHz或者审大的信道带宽的BSS中的信道接入机制
[0200] 本发明提出在支持1MHz信道带宽和2MHz或者更大的信道带宽中的BSS中的信道 接入机制,特别地回退机制。
[0201] 属于BSS的STA使用主信道执行回退机制。即,STA能够通过对主信道执行CCA确 定是否相应的信道(或者媒质)是空闲的。主信道被定义为用于属于BSS的所有的STA的 公共信道,并且能够被用于发送诸如信标的基本信号。另外,主信道可以是基本上被用于发 送数据单元(例如,prou)的信道。当用于数据传输的通过STA使用的信道带宽比主信道 宽时,相对应的信道中的除了主信道之外的信道被称为辅助信道。
[0202] 虽然在传统LAN系统中主信道仅具有一个带宽大小,但是在演进的无线LAN系统 中根据STA性能主信道能够具有两个不同的带宽。本发明提出在这样的多信道环境下的回 退机制。
[0203] 例如,传感器型STA能够(仅)支持1MHz或者2MHz带宽以降低其实现复杂性。 然而,Ι〇Τ和M2M型的STA要求较高的吞吐量并且因此STA能够(仅)支持2MHz、4MH、8MHz 或者16MHz带宽以便于支持较高的吞吐量。
[0204] 在本发明中,支持1MHz或者2MHz的信道带宽的STA被称为低速率(LR) STA,并且 支持2MHz、4MH、8MHz或者16MHz的信道带宽的STA被称为高速率(HR)STA。另外,假定LR STA的主信道具有1MHz的信道带宽,并且HR STA的主信道具有2MHz的信道带宽。
[0205] 将会给出在其中根据STA的性能主信道具有两个信道带宽的多信道环境中的STA 的回退机制的描述。
[0206] AP能够通过信标帧等等指定要通过LR STA使用的主信道。在本发明中此信道被 称为第一主信道。另外,AP能够指定要通过HR STA使用的主信道。在本发明中该主信道 被称为第二主信道。例如,第一主信道能够对应于具有1MHz带宽的主信道,并且第二主信 道能够对应于具有2MHz带宽的主信道。
[0207] 图18图示S1G操作元素的示例性格式的图。
[0208] 通过信标帧、探测响应帧等等,在图18中示出的S1G操作元素可以被递送给属于 BSS的STA。因此,S1G BSS的信道集合能够被设置。
[0209] S1G操作元素的格式可以包括元素ID字段、长度字段、S1G操作信息字段、以及基 本S1G-MCS和NSS (空间流的数目)集合字段。
[0210] S1G操作元素的ID字段可以被设置为指示相对应的信息元素是S1G操作元素的 值。
[0211] S1G操作元素的长度字段可以被设置为指示后续字段的长度的值。
[0212] S1G操作元素的S1G操作信息字段可以包括信道宽度字段和主信道编号字段。
[0213] 例如,信道宽度字段的比特0至比特5(B0至B5)可以被设置为指示1ΜΗζ、2ΜΗζ、 4MHz、8MHz、以及16MHz中的一个的值。信道宽度字段的比特6和比特7(B6和B7)能够被 设置为指示第一主信道的位置的值。例如,〇〇能够指示不存在第一主信道,01能够指示在 第二主信道上的较低侧,10能够指示第二主信道的较高侧并且11能够被保留。
[0214] 信道宽度字段的B0至B5能够被如下地配置。当S1G BSS允许1MHz PPDU传输时, B0能够被设置为1。当S1G BSS允许2MHz PPDU传输时,B1能够被设置为1。当S1G BSS 允许4MHz PPDU传输时,B2能够被设置为1。当S1G BSS允许8MHz PPDU传输时,B3能够 被设置为1。当S1G BSS允许16MHz PPDU传输时,B4能够被设置为1。B5能够指示1MHz 主信道的位置(例如,当被设置为〇时B5指示2MHz主信道的较低侧,并且当被设置为1时 指示2MHz主信道的较高侧)。
[0215] 在此,第一主信道对应于第二主信道的一部分。即,第一主信道存在于第二主信道 中。另外,第一主信道的信道带宽比第二主信道的信道带宽窄。例如,第二主信道(或者 2MHz主信道)能够包括第一主信道(或者1MHz主信道),并且第二主信道能够位于第二主 信道的2MHz带宽中的较高的1MHz和较低1MHz中的一个处。
[0216] 主信道编号可以被设置为指示第二主信道的信道编号的值。
[0217] 如上所述,能够根据S1G操作信息字段的信道带宽字段和主信道编号指定第二主 信道和第一主信道(如果存在)的位置。
[0218] S1G操作元素的基本S1G-MCS和NSS集合可以包括用于1个空间流的最大S1G-MCS 字段(用于1SS的最大S1G-MCS)、用于2个SS的最大S1G-MCS字段(用于2SS的最大 S1G-MCS)、用于3个SS的最大S1G-MCS (用于3SS的最大S1G-MCS)、以及用于4个SS的最 大S1G-MCS(用于4SS的最大S1G-MCS)。用于N(N= 1、2、3、或者4)个SS的最大S1G-MCS 字段可以被设置为指示对于N个SS支持的最大MCS的索引的值。
[0219] 参考图18, AP能够使用在
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