CN101006684A - 用于发送块应答帧的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于发送块确认(ACK)帧的方法和设备。用于发送块ACK帧的方法包括:从发送站接收多个帧;从发送站接收对发送压缩块ACK帧的请求;检查所述多个帧的接收状态;产生包含游程编码的比特映射字段的压缩块ACK帧;和将压缩块ACK帧发送到发送站。
Description
技术领域
符合本发明的设备和方法涉及无线通信,更具体地讲,涉及一种用于高效无线通信的块应答(ACK)传输机制。
背景技术
随着对无线网络和大容量多媒体数据的传输的需求增长,需要在无线网络环境下的有效传输。在允许许多站共享给定无线资源的无线网络中,由于增长的竞争引起在通信期间可能发生冲突,造成资源的浪费。为了减小冲突可能性并且保证稳定的数据传送,基于竞争的分布式协调功能(DCF)和竞争自由的点协调功能(PCF)用于无线局域网(WLAN)。
在这些方法保证在无线环境下无冲突的稳定数据传送的同时,由于站需要等到相同无线范围内的另一站中止通信,因此随着无线站数量的增加,传送率大大减小。因此,保证无线通信环境下的高数据传送率和可靠通信变成非常关注的问题。
为了保证无线通信环境下数据的可靠传输,使用ACK帧。为了提高传送率,正在开发用于消除数据中不必要开销的技术。IEEE 802.11e标准规定了包括块ACK机制的各种服务质量(QoS)技术。在IEEE 802.11标准中定义的典型的ACK中,每当成功接收到帧时,接收站就发送ACK帧。IEEE 802.11e规定传统的ACK方案以及块ACK机制,块ACK机制允许接收站将用于多个接收的帧的单一块ACK帧发送到发送站。块ACK帧包含关于所有接收的帧的接收的信息。
图1示出定义在IEEE 802.11e标准中的块ACK机制。
首先参照图1,块ACK机制包括三个阶段:建立阶段(S10)、数据传送阶段(S20)和中止阶段(S30)。
在建立阶段S10,发送站(发起者)在发送QoS数据之前将ADDBA请求帧发送到接收站(接收方)。ADDBA请求帧包含指示ADDBA请求帧的信息、对话令牌字段、块ACK参数设置字段和块ACK超时值。
接收ADDBA请求帧的接收方将ADDBA响应帧发送到发起者。ADDBA响应帧包含指示ADDBA响应帧的信息、从ADDBA响应帧提取的对话令牌字段、ADDBA状态码字段和块ACK超时值。
在ADDBA请求和ADDBA响应之后,开始数据传送阶段S20。在数据传送阶段S20中,发起者将多个帧发送到接收方。在发送所有帧之后,发起者将块ACK请求帧发送到接收方。接收方随后用块ACK响应帧响应。下面将详细描述块ACK请求帧和块ACD响应帧的格式。
在发起者从接收方接收到块ACK帧之后,开始中止阶段S30。发起者将发送DELBA请求帧发送到接收方。DELBA请求帧包含指示DELBA请求的信息和DELBA参数字段。
图2示出在IEEE 802.11e标准中定义的块ACK请求帧的格式。
参照图2,块ACK请求帧20包括介质访问控制(MAC)头21、用于控制块ACK请求帧20的块ACK请求(BAR)控制字段22、与第一MAC协议数据单元(MPDU)相应的块ACK开始序列控制字段23以及用于计算校验和误码的帧校验序列(FCS)字段24,块ACK请求(BAR)控制字段22包括目标标识符(TID)字段222和保留字段220,块ACK开始序列控制字段23包括片段号字段230和序列号字段232。
图3示出在IEEE 802.11e中定义的块ACK帧的格式。
参照图3,块ACK帧30包括MAC头31、用于控制块ACK帧30的块ACK(BA)控制字段32、与第一MAC协议数据单元(MPDU)相应的块ACK开始序列控制字段33、顺序指定随后的MPDU的“ACK信息”(指示是否正确接收特定数据)的块ACK比特映射字段34以及用于计算校验和误码的FCS字段35,块ACK(BA)控制字段32包括通信标识符(TID)字段322和保留字段320,块ACK开始序列控制字段33包括分别指定片段号和序列号的片段号字段330和序列号字段332。
发明内容
技术问题
由于块ACK比特映射字段34是128字节长度,需要2字节来确认每一MAC服务数据单元(MSDU),因此其可规定达到64个MSDU的ACK信息。也就是说,由于在IEEE 802.112e标准中,每一MSDU可分为达到16个片段,因此分配16比特(2字节)来确认每一MSDU。即使MSDU没有实际分段或者分割为小于16的片段,也平等地分配两个字节。然而,在这种情况下,使用一个比特来代表用于每一MSDU的ACK信息是无效的。因此,使用两个字节来代表一个MSDU引起块ACK帧大小的过度增加。
因此,非常期望提供一种具有小于传统块ACK帧大小但与传统块ACK帧功能相同的新块ACK帧。
技术方案
本发明提供一种用于高效地发送块ACK帧的方法和设备。
根据本发明的一方面,提供一种发送块ACK帧的方法,该方法包括:从发送站接收多个帧;从发送站接收对发送压缩块ACK帧的请求;检查所述接收的多个帧的接收状态;产生包含游程编码的比特映射字段的压缩块ACK帧;和将压缩块ACK帧发送到发送站。
根据本发明的另一方面,提供一种发送块ACK帧的方法,该方法包括:从发送站接收多个帧;从发送站接收对发送压缩块ACK帧的请求;检查所述接收的多个帧的接收状态;确定压缩块ACK帧是否短于参考值;当压缩块ACK帧短于参考值时,产生压缩块ACK帧;和将压缩块ACK帧发送到发送站。
根据本发明的另一方面,提供一种站,包括:MAC模块,检查是否已正确地接收到多个帧;块ACK选择模块,根据所述接收的多个帧是否有误码,产生压缩块ACK比特映射字段,并将压缩块ACK比特映射字段提供给产生压缩块ACK帧的MAC模块;和物理层模块,接收由MAC模块产生的压缩ACK帧以用于发送。
附图说明
通过结合附图对其示例性实施例进行的详细描述,本发明的上述和/或其他方面将会变得更加清楚,其中:
图1是在IEEE 802.11e中定义的块ACK机制的序列图;
图2示出在IEEE 802.11e中定义的块ACK请求帧的格式;
图3示出在IEEE 802.11e中定义的块ACK帧的格式;
图4示出根据示例性实施例的块ACK帧的格式;
图5示出根据本发明第一示例性实施例的块ACK帧中的块ACK比特映射字段的格式;
图6示出根据本发明示例性实施例的块ACK请求帧的格式;
图7是示出根据本发明第一示例性实施例的发送块ACK帧的处理的流程图;
图8是示出根据本发明第二示例性实施例的发送块ACK帧的处理的流程图;
图9示出根据本发明第二示例性实施例的块ACK帧中的块ACK比特映射字段的格式;和
图10是根据本发明示例性实施例的站的框图。
具体实施方式
通过参照下面对示例性实施例的详细描述和附图,可更容易理解本发明和实现本发明的方法。然而,本发明可以各种不同的形式来实现,并且应被解释为不限于这里阐述的示例性实施例。然而,提供这些示例性实施例,从而此公开将是彻底和完整的,并且将本发明的概念完全地转达给本领域技术人员,仅由权力要求限定本发明。
现在,将参照附图更加全面描述本发明,在附图中显示本发明示例性实施例。
图4示出根据本发明示例性实施例的块ACK帧的格式。
参照图4,与图3中显示的传统块确认(ACK)帧30相同,根据本发明示例性实施例的块ACK帧40包括MAC头41、用于控制块ACK帧40的BA控制字段42、块ACK开始序列控制字段43、块ACK比特映射字段44和用于计算校验和误码的FCS字段45。
MAC头41包括帧控制字段、持续时间字段、接收机地址(RA)字段和发射机地址(TA)字段。
与在传统块ACK帧30中相同,帧控制字段包含指示块ACK帧40的类型是“控制”的信息以及指示子类型是块ACK帧的信息。
持续时间字段被设置为与在传统块ACK帧30中相同的值。也就是,当响应于块ACK请求帧发送块ACK帧40时,持续时间被设置为以微秒为单位的时间,该时间大于或等于从块ACK请求帧的持续时间减去发送块ACK帧40所需的时间和一个短帧间空间(SIFS)间隔获得的值。另一方面,当响应于块ACK请求帧没有发送块ACK帧40时,持续时间被设置为以微秒为单位的时间,该时间大于或等于发送一个ACK帧所需的时间加上其SIFS间隔。
RA字段和TA字段被分别设置为接收站和发送站的MAC地址。
BA控制字段42包括NUM字段420、压缩模式字段422和TID字段424。两比特压缩模式字段422指定块ACK比特映射字段44的压缩模式。NUM字段420指定片段的总数量。
块ACK开始序列控制字段43包括PB字段430、PR字段431和开始序列号码字段432。
当接收的所有帧都没有误码时设置PR字段431,而当接收的帧中没有一个没有误码时设置PB字段430。误码意味着帧中一些比特损坏或者接收帧失败。PR字段431采用对发送误码有复原能力的接收编码的形式。
与图3中显示的传统块ACK帧30不同,块ACK比特映射字段44具有可变长度,下面将参照图5进行详细描述。
FCS字段45用于计算校验和误码。
图5示出根据本发明第一示例性实施例的块ACK帧中的块ACK比特映射字段44的格式。
参照图5,块ACK比特映射字段44包含通过使用游程编码来压缩传统块ACK比特映射获得的值。
块ACK比特映射字段44基本上包含至少一对模式字段510和大小字段520。这对模式字段510和大小字段520可具有一字节长度。
模式字段510用于代表帧的接收状态的模式。模式字段510的大小可根据帧的数量而改变以代表一个模式。如图5所示,当用两帧代表每一模式时,两比特模式字段512和六比特大小模式字段522被使用。当用四帧代表模式时,四比特模式字段514和四比特大小字段524被使用。
在本示例性实施例中,由于在块传输期间易于发生连续帧误码,因此使用游程编码来压缩块ACK比特映射字段44。例如,假设发送48帧,正确接收的帧(由“1”代表)和不正确接收的帧(由“0”代表)由“1111111111 11100000000000000000 00000000000 10101000”代表。在仅使用48字节时,传统块ACK比特映射字段具有128字节的规定长度。相反,块ACK比特映射字段44具有较传统块ACK比特映射字段短的长度。也就是,当两帧代表一个模式时,需要总共五字节:11(6)、10(1)、00(13)、10(3)和00(1)。当四帧代表一个模式时,也需要总共五字节:1111(3)、1000(1)、000(6)、1010(1)和1000(1)。也就是,传统块ACK帧是包括128字节块ACK比特映射字段的152字节长度,而本发明的块ACK帧是29字节长度。最后,本发明的块ACK帧具有较传统块ACK帧短的长度。较短的帧长度减小了数据传输时间以及块ACK帧中误码的可能性。
同时,当使用PB字段430和PR字段431时,可不需要块ACK比特映射字段44。也就是,在所有帧中发生误码或者没有接收到帧时,接收站设置PB字段430,而当正常接收所有帧时设置PR字段431。在这种情况下,块ACK帧的长度是24字节。
图6示出根据本发明示例性实施例的块ACK请求帧60的格式。
参照图6,与图2显示的块ACK帧20相同,块ACK请求帧60包括MAC头61、BAR控制字段62、块ACK开始序列控制字段63和用于计算校验和误码的FCS字段64。
BAR控制字段62包括保留字段620和TID字段624。与传统块ACK请求帧20不同,BAR控制字段62还包括BA类型字段622。
BA类型字段622定义接收站期望发送的块ACK帧的类型。例如,期望接收传统块ACK帧的发送站可将BA类型字段设置为“00”。期望接收根据本发明的块ACK帧的发送站可将相同字段设置为“01”。值“10”和“11”可为另一块ACK帧保留。
图7是示出根据本发明第一示例性实施例的发送块ACK帧的处理的流程图。
参照图7,在操作S710中,接收站接收从发送站发送的多个帧。
在操作S720,接收站接收在多个帧之后由发送站发送的请求包含根据本发明的压缩块ACK比特映射字段的块ACK帧(即“压缩块ACK帧”)的压缩块ACK请求帧。通过接收的块ACK请求帧中的BAR控制字段,接收站能够知道块ACK请求帧请求压缩块ACK帧。
在操作S730,接收压缩块ACK请求帧的接收站检查在操作S710中接收的多个帧的接收状态。换句话说,检查正确接收到每一帧还是接收到有误码的帧。
在操作S740,在检查多个帧的接收状态之后,接收站产生将被发送到发送站的压缩块ACK帧。
在操作S750,接收站将压缩块ACK帧发送到发送站。
当接收站不支持根据本发明的压缩块ACK帧时,其识别操作S720中接收的帧为块ACK请求帧,并将传统块ACK帧发送到发送站。也就是,没有重新定义根据本发明的压缩块ACK帧,而是用传统块ACK帧中的保留字段加以区分。因此,支持根据本发明的压缩块ACK帧的站与不支持该压缩块ACK帧的站兼容。
在某些情况下,压缩块ACK帧可较传统块ACK帧效率低。也就是,当接收到具有误码的帧的模式不规则时,游程编码的效率可能降低。因此,接收对压缩块ACK帧的请求的接收站需要根据接收帧的状态发送传统块ACK帧,而不是压缩块ACK帧。
图8是示出根据本发明第二示例性实施例的发送块ACK帧的处理的流程图。
参照图8,在操作S810,接收站接收由发送站发送的多个帧。
在操作S820,接收站在接收多个帧之后接收由发送站发送的根据本发明的压缩块ACK请求帧。与图7的方法相同,接收站能够通过块ACK请求帧中的BAR控制字段知道接收的块ACK请求帧请求压缩块ACK帧。
在操作S830,接收压缩块ACK请求帧的接收站检查在操作S810中接收的多个帧的接收状态。换句话说,其检查正确接收每一帧还是接收到具有误码的帧。
在操作S840,在检查多个帧的接收状态之后,接收站确定压缩ACK帧的要求是否将被满足。当压缩块ACK帧短于参考值(即传统块ACK帧)时,满足压缩块ACK帧的要求。为了确定哪个帧较短,比较两个帧中的块ACK比特映射字段的长度。
当满足压缩块ACK帧的要求时,在操作S850,接收站产生压缩块ACK帧,并且在操作S860,将压缩块ACK帧发送到发送站。
另一方面,当没有满足压缩块ACK帧的要求时,在操作S870,接收站产生传统块ACK帧,并在操作S880,将传统块ACK帧发送到发送站。与图7所示的第一示例性实施例相同,不支持根据本发明的压缩块ACK帧的接收站识别在操作S820接收的帧为传统块ACK请求帧,并将传统块ACK帧发送到发送站。
使用游程编码压缩的块ACK帧可具有与上述不同的格式。例如,块ACK帧可包含部分修改的块ACK比特映射字段。
图9示出根据本发明第二示例性实施例的块ACK帧中的块ACK比特映射字段44的格式。
块ACK比特映射字段44顺序指定用于目标帧的ACK比特911和类型比特912的比特对910。比特对910的最小数量m等于MSDU的总数量,而比特对的最大数量等于片段的总数量。当没有发生分段时,帧包括一个MSDU。当MSDU分为几个片段时,该帧包括MSDU的一些片段。
块ACK比特映射字段44中的ACK比特911指定是否已经正常接收到帧。例如,当正常接收到帧时,ACK比特911可被设置为“1”,当接收到具有误码的帧时,ACK比特911可被设置为“0”。
类型比特912指定指示ACK比特代表帧(MSDU或者片段)的ACK还是代表紧接在当前片段之后的MSDU中的所有片段的ACK的比特信息。在前种情况下,类型比特912可被设置为“0”,在后者情况下,类型比特912可被设置为“1”。
假设较早描述的48帧包括具有10片段的4个MSDU以及具有8片段的1MSDU,比特对910可被表示为(1,1)、(1,0)(1,0)(1,0)(0,0)(0,0)(0,0)(0,0)(0,0)(0,0)(0,0)、(0,1)、(0,1)、(1,0)(0,0)(1,0)(0,0)(1,0)(0,0)(0,0)(0,0)以代表“11111111111110000000 0000000000 00000000000 10101000”。(1,1)指示第一MSDU中的所有片段被正确接收,并且(1,0)(1,0)(1,0)(0,0)(0,0)(0,0)(0,0)(0,0)(0,0)(0,0)指示第二MSDU中的片段的接收状态。(0,1)指示没有正确接收到第三MSDU中的片段,(0,1)指示没有正确接收到第四MSDU中的片段,(1,0)(0,0)(1,0)(0,0)(1,0)(0,0)(0,0)(0,0)代表第五MSDU中的片段的接收状态。在这种情况下,总共42比特(6字节)足够代表块ACK比特映射。
上述的压缩块ACK帧应被解释为示例性的,并且可具有各种其他格式。
图10是根据本发明示例性实施例的站1000的框图。
参照图10,站1000包括上层模块1010、块ACK选择模块1020、MAC模块1030、控制单元1040和物理层(PHY)模块1050。
MAC模块1030管理MAC层的操作。也就是,MAC模块1030从上层模块1010接收MSDU,将MAC头添加到MADU,并将得到的帧传送到PHY模块1050。
MAC模块1030也产生包含由块ACK选择模块1020产生的块ACK比特映射字段的块ACK帧,并将块ACK帧传送到PHY模块1050。此外,当接收到由另一站从PHY模块1050发送的帧时,MAC模块1030读取MAC头,从该帧去除MAC头,并将结果发送到上层模块1010。也就是,MAC模块1030通过由另一站发送的帧中的FCS字段检查误码,当没有误码时,从帧中移除MAC头,并将结果帧发送给上层模块1010。
当上层模块1010从MAC模块1030接收到已经去除了MAC头的数据时,产生MSDU,并将MSDU发送到MAC模块1030。上层模块1010管理逻辑链路控制(LLC)层上的网络层。
PHY模块1050管理PHY的操作。也就是,PHY模块1050从MAC模块1030接收到MPDU以产生包协议数据单元(PPDU)和包含PPDU的无线信号,随后无线信号将被发送到MAC模块1030。PHY模块1050也通过无线介质接收信号,并且处理该信号,该信号随后将被发送到MAC模块1030。PHY模块1050被细分为基带处理器和射频(RF)模块。
块ACK选择模块1020根据接收帧的状态产生块ACK比特映射字段,并且将块ACK比特映射字段发送到MAC模块1030。更具体地讲,块ACK选择模块1020检查正确接收到从MAC模块1030接收的帧的每一个还是接收到具有误码的帧,并且使用结果产生块ACK比特映射。当由站1000接收的帧是压缩块ACK请求帧时,块ACK选择模块1020产生压缩块ACK比特映射字段。另一方面,当由站1000接收的帧是压缩块ACK请求帧时,当压缩块ACK比特映射字段短于传统块ACK比特映射字段时,块ACK选择模块1020产生压缩块ACK比特映射字段,或者当压缩块ACK比特映射字段不短于传统块ACK比特映射字段时,产生传统块ACK比特映射字段。
控制单元1040控制站1000内的另一模块的操作,并且可通过中央处理单元(CPU)、微型计算机等来实现。
这里使用的术语“模块”是指但不限于软件组件或硬件组件,诸如执行特定的功能的现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。模块可被有利地驻留在可寻址的存储介质中并且配置为在一个或多个处理器上执行。因此,例如,模块可包括诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件的组件、进程、函数、属性、程序、子程序、程序代码段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。组件和模块中提供的功能性可被组合为较少的组件和模块,或可被进一步分成附加的组件和模块。此外,可这样实现组件和模块,它们可在通信系统中在一个或多个计算机上执行。
产业上的可利用性
如上所述,根据本发明的方法和设备能够使用块ACK帧进行有效的无线网络通信。较短的块ACK帧长度减小了数据传输时间以及可能在块ACK帧的发送期间发生的误码的可能性。
可以理解上述示例性实施例仅是示例性目的的,并且不被解释为对本发明的限制。权利要求而不是前面的描述给出本发明的范围,并且落于权利要求范围内的所有改变和等同物包括在其中。
Claims (19)
1、一种发送块确认(ACK)帧的方法,该方法包括:
从发送站接收多个帧;
从发送站接收对发送压缩块ACK帧的请求;
检查所述帧的接收状态;
产生包含游程编码的比特映射字段的压缩块ACK帧;和
将压缩块ACK帧发送到发送站。
2、如权利要求1所述的方法,其中,比特映射字段包含至少一个模式字段和大小字段对,模式字段指定所述帧的模式,大小字段代表记录在模式字段中的模式的接收的数量。
3、如权利要求2所述的方法,其中,所述模式字段和大小字段对是一字节长度。
4、如权利要求2所述的方法,其中,模式字段是两比特模式和四比特模式之一。
5、如权利要求1所述的方法,其中,压缩块ACK帧包括用于指示无误码地接收所有帧的第一字段、以及用于指示接收到具有误码的所有帧的第二字段。
6、如权利要求5所述的方法,其中,第一字段是重复码的形式。
7、一种发送块确认(ACK)帧的方法,该方法包括:
从发送站接收多个帧;
从发送站接收对发送压缩块ACK帧的请求;
检查所述帧的接收状态;
确定压缩块ACK帧是否短于参考值;
如果确定压缩块ACK帧短于参考值,则产生压缩块ACK帧;和
将压缩块ACK帧发送到发送站。
8、如权利要求7所述的方法,还包括:如果压缩块ACK帧长于参考值,则产生代表所述帧的接收状态的非压缩块ACK帧,并将该非压缩块ACK帧发送到发送站。
9、如权利要求8所述的方法,其中,所述参考值是非压缩块ACK帧的长度。
10、如权利要求7所述的方法,其中,压缩帧包含代表所述帧的接收状态的游程编码的比特映射。
11、如权利要求10所述的方法,其中,比特映射字段包含至少一个模式字段和大小字段对,模式字段指定所述帧的模式,大小字段代表记录在模式字段中的模式的接收的数量。
12、如权利要求11所述的方法,所述模式字段和大小字段对是一字节长度。
13、如权利要11所述的方法,其中,模式字段是两比特模式和四比特模式之一。
14、如权利要求7所述的方法,其中,压缩块ACK帧包括用于指示无误码地接收所有帧的第一字段、以及用于指示接收到具有误码的所有帧的第二字段。
15、如权利要求14所述的方法,其中,第一字段是重复码的形式。
16、一种站包括:
介质访问控制(MAC)模块,检查是否正确接收多个帧;
块确认(ACK)选择模块,根据是否接收到具有误码的多个帧,产生压缩块ACK比特映射字段,并将压缩块ACK比特映射字段提供给产生压缩块ACK帧的MAC模块;和
物理层模块,接收由MAC模块产生的压缩ACK帧以用于发送。
17、如权利要求16所述的站,其中,如果压缩块ACK比特映射字段的长度大于或等于非压缩块ACK比特映射字段,则块ACK选择模块将非压缩块ACK比特映射字段提供给产生非压缩块ACK帧的MAC模块。
18、一种记录有执行用于发送块确认(ACK)帧的方法的计算机可读程序的计算机可读记录介质,该方法包括:
从发送站接收多个帧;
从发送站接收对发送压缩块ACK帧的请求;
检查所述帧的接收状态;
产生包含游程编码的比特映射字段的压缩块ACK帧;和
将压缩块ACK帧发送到发送站。
19、一种记录有执行用于发送块确认(ACK)帧的方法的计算机可读程序的计算机可读记录介质,该方法包括:
从发送站接收多个帧;
从发送站接收对发送压缩块ACK帧的请求;
检查所述帧的接收状态;
确定压缩块ACK帧是否短于参考值;
如果确定压缩块ACK帧短于参考值,则产生压缩块ACK帧;和将压缩块ACK帧发送到发送站。
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