CN101036348A - 用于改善共享资源网络中功率效率的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种将聚合控制信息包含在聚合帧中以有助于提高功率效率的系统和方法。聚合控制信息可以包括寻址到不同台站的帧的长度和/或向不同台站的发送机会。然后，接收台站能够计算标识寻址到接收台站的帧的位置的聚合帧内偏移和/或当其可以使用介质传输其数据时的偏移。然后，接收台站可以进入休眠模式并在适当时刻醒来，以利用介质接收或发送数据。此外，聚合控制信息可以包括速率信息以有助于将多速率数据集合在聚合帧中。

Description

用于改善共享资源网络中功率效率的系统和方法

技术领域

本发明涉及网络技术，尤其涉及用于提高共享资源网络的信道利用的机制。更具体地，本发明提供一种用于改善共享资源网络中功率效率的系统和方法。

背景技术

不管是对商业应用还是对家庭应用，无线局域网(WLAN)都变得越来越受欢迎。例如，很多公司部署WLAN来代替或增强公司局域网。此外，很多服务业商家，例如饭店和旅馆已经部署了WLAN来向顾客提供对互联网和/或其它数据网络的接入。由于WLAN的分布越来越广，所以被设计用于在WLAN兼容台站上执行的应用的数量也已经增加。例如，在其它应用中，典型的WLAN兼容台站以文本消息应用、互联网浏览器和流式内容播放器为特征。用户可以在WLAN兼容台站上同时运行任意数量的应用。

特别希望在共享资源无线网络中将信号发送降至最低并控制无线资源的消耗，因为无线系统资源是有限的并且受到系统带宽的制约。已经花费了大量的人力和物力来确定用于在共享资源系统中提供增加的吞吐量的技术。例如，在IEEE 802.11兼容网络中，已经提出了利用单接收方台站帧聚合(SRA：single receiver station frameaggregation)或多接收方台站帧聚合(MRA：multiple receiverstation frame aggregation)来改善媒体访问控制(MAC)层吞吐量。在采用MRA时，聚合的帧包含一个或多个分别指向多个台站中一个或多个的帧。但是，传统的MRA系统要求台站收听整个聚合帧以识别寻址到该台站的数据。这样的方案可能导致功率受限(power-constrained)装置、诸如移动计算通信装置的严重的功率外泄(power drainage)。此外，传统MRA系统要求聚合帧中所有数据都以共同的数据速率被编码。由于预计诸如WLAN的系统将来会发展以支持多个发送和接收数据速率，因此对帧聚合的单数据速率的要求是不期望的限制。此外，传统的WLAN兼容台站提供这样一种机制，其中媒体专用于由特定的一组台站用来为电池受限的台站提供功率效率。但是，这种方案存在通过合并到/来自不同台站的数据而出现的吞吐量损耗的缺陷。

发明内容

提供一种用于改善共享资源网络中帧聚合机制的系统和方法将是有利的。而且，有利的是提供一种有助于共享资源网络中提高的功率效率的聚合机制。还有利的是提供一种多速率数据帧聚合的机制。

本发明的实施例提供了一种有助于提高的功率效率的、用于将聚合控制信息包括在聚合帧中的系统和方法。聚合控制信息可以包括寻址到不同台站的数据的数据单位长度。于是，接收台站能够计算标识寻址到该接收台站的数据的位置的聚合帧内偏移。于是，接收台站可以进入休眠模式并在适当的时刻唤醒，以只接收寻址到该接收台站的数据和/或使用媒体发送它的数据。此外，聚合控制信息可以包括传输速率的信息，以有助于在聚合帧中包括传输功率变化的多速率的聚合。

附图说明

利用下面参照附图的详细描述将很好地理解本公开的各个方面。

图1是示例性网络环境的简化框图；

图2是用于实施多接收方台站聚合的聚合帧的图；

图3A是有助于共享资源网络中增加的功率效率的聚合帧实施例的图；

图3B是图3A所述聚合帧的接收方地址字段的子字段实施例的图；

图4A是在PHY层前置码和首标中包括多速率聚合控制信息的聚合帧实施例的图；

图4B是示出图4A所示聚合帧的台站控制字段设置的多个例子的速率控制字段设置实施例的图；

图4C是包含在图4A所示聚合帧的帧字段中的特定数据速率的帧子字段实施例的图；

图5是在MAC层中包含多速率聚合控制信息的聚合帧实施例的图；

图6是按照现有技术实施的传统(legacy)帧结构的简化图；

图7是可以包含图3A-5所述聚合控制信息的配置用于提高的功率效率的聚合帧结构的简化图。

具体实施方式

本发明涉及无线局域网(WLAN)技术，尤其涉及帧聚合的新技术和方法。具体地说，本公开物的实施例提供增加共享资源系统中数据吞吐量的机制。此外，本发明的技术还有利于改善功率效率和多速率帧聚合。

应当理解，以下公开内容提供了很多不同的实施例或实例以用于实施各种实施例的不同特征。下面介绍部件和配置的具体例子以简化公开内容。这些当然只是一些示例而不是要限制。此外，公开内容可以在各个实施例中重复使用相同的附图标记和/或字母。该重复是为了简化和清楚起见，其本身并不是要指明所讨论的各实施例和/或配置之间的关系。

图1是示例性网络100环境的简化框图。网络100是共享资源网络的例子。例如，网络100可以被实施为符合IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)。

在所示例子中，网络100包括两个基本服务集(BSS)10和11，当然在网络100中可以包括任意数量的BSS。BSS 10和11分别提供WLAN台站(STA)20-23在其中可以通过无线介质相互通信或者与其它连接到网络100的外部网络中的通信或计算设备通信的覆盖区域。在所示例中，STA 20-23分别具有MAC地址RA-1-RA-4。BSS 10和11通过分配系统(DS)30通信联络地互连。DS 30通过提供处理多个BSS的集成和地址到目的地映射的必要逻辑业务而实现移动设备支持。BSS 10和11每个都包括相应的提供到DS 30的接入的接入点(AP)40和41。BSS 10和11所提供的DS 30以及AP 40和41有助于建立任意大小和复杂度的无线网络，并且BSS 10-11和DS 30的集合被统称为扩展服务集网络。通过网口60提供网络100和非IEEE 802.11 LAN、例如LAN 50之间的逻辑集成。网络100的其它多种配置也是可行的。例如，BSS 10和11可以部分重叠或可以被并置。此外，本发明的实施例可以被部署在包括单个独立BSS的WLAN中。

虽然这里根据IEEE 802.11协议、功能和术语描述共享资源网络、在其中工作的设备以及在共享资源网络内进行的无线介质传输，但这样的例子只是说明性的，并且本发明的实施不局限于任何特定网络、网络兼容设备或网络通信格式或协议。此外，这里根据符合IEEE 802的网络中的实施所提供的本发明描述只是说明性的，其只被提供用于有助于理解本发明。本发明的实施例可以在其它利用共享资源实现数据通信的网络体系结构和设备上实施。

这里所描述的实施例主要涉及在IEEE标准802.11a-1999和IEEE标准802.11-1999中所介绍的物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)。虽然所公开的创造性技术和解决方案是基于上述规范来描述的，但是它们也相同可应用于其它无线和有线技术。

现在参照图2，示出了用于多接收方台站帧聚合的实现的聚合帧200的图。聚合帧200包括聚合帧首标210(也被称为聚合、或聚合控制信息)，其中聚合帧首标210包括多个子字段。在所示例中，帧首标210包括接收方地址(RA)字段212-214，它们分别包含接收方台站的地址、例如6字节MAC地址；MAC地址的一部分或由网络向STA分配的特定ID，其具有在聚合帧200内携带的、指向其的数据。在本示例中，聚合帧200代表将有效负载数据传送给图1所示STA 20-22的聚合帧，并且因此帧首标210在各RA字段212-214中包括台站地址(RA-1，RA-2和RA-3)。帧首标210可以具有附加的差错校验码、诸如帧检验序列(FCS)216，或者其可以是MAC帧。

在数据字段250中携带有效负载数据，例如MAC帧。数据字段250包括多个帧子字段，其中每个帧子字段分别与帧首标210中接收方地址所标识的接收方台站之一关联。在本实例中，数据字段250包括帧子字段220-222，其中每个帧子字段分别具有指向分别在接收方地址字段212-214中寻址的、图1所示接收方20-22之一的有效负载数据。每个帧子字段220-222都携带包括一个或多个MAC帧的有效负载数据。在本实例中，帧子字段220携带寻址到图1所示的MAC地址为RA-1的台站20的MAC帧230-233，帧子字段221携带寻址到图1所示的MAC地址为RA-2的台站21的MAC帧234-237，帧子字段222携带寻址到图1所示的MAC地址为RA-3的台站22的MAC帧238-241。MAC帧230-241可以代表MAC协议数据单元(MPDU)，并且因此通过MPDU分隔符261-271分隔。类似地，分隔符260将MAC帧230与帧首标210分隔开。

图2所示的多接收方帧格式允许在一个公共帧中封装和发送指向多个台站的MAC帧到多个台站。但是，在已经接收寻址到其的数据之前，要求聚合帧200中包括有效负载数据的台站一直维持到台站无线电电路的功率。因此，为了接收寻址到一个台站的数据，可能而且通常要求该台站接收指向其它台站的数据(直至包括在聚合帧200中的所有数据)。例如，在处理帧首标210时，图1所示的地址为RA-1、RA-2、RA-3之一的每个台站20-22将维持无线电功率并处理入局帧，直到接收寻址到其的所有帧为止。此时，接收台站可以将其无线电单元断电以保存能量。例如，图1所示的每个台站20-22接收并处理帧首标210，并且识别出其是聚合帧200中帧的接收者。因此，图1所示的每个台站20-22接收MAC帧230-233，尽管帧子字段220只包含寻址到图1所示的台站20的帧。

在接收MAC帧230-233之后，图1所示的台站20可以临时将其无线电设备断电以保存能量。但是，必须向图1所示的STA 21-22的各无线电单元供电，直到这些台站接收了相应帧子字段221-222中的数据为止。图1所示的STA 21和22在接收帧字段220之后丢弃帧字段220的帧。图1所示的STA 21-22中每一个都维持无线电功率，并且随后接收寻址到图1所示STA 21的帧子字段221的帧234-237。在接收到MAC帧234-237后，图1所示的STA 21可以临时将其无线电设备断电。图1所示的STA 22丢弃MAC帧234-237，并维持无线电功率直到接收到寻址到其的MAC帧238-241为止。

尽管聚合帧200有助于通过一个公共数据帧传送寻址到不同接收方台站的数据单元，但是该帧聚合机制还是不太理想。例如，该聚合帧方案导致网络台站低效的功耗特性，因为要求接收聚合帧的STA读取所有MPDU的MAC首标以识别寻址到其的MPDU。此外，只对单数据速率的数据执行帧聚合。例如，聚合帧200的MAC帧230-241必须分别以公共的数据速率被编码。例如，在WLAN环境中，不同台站可能在任何给定情况下经历不同的数据速率。因此，以单数据速率提供帧聚合就限制了帧聚合的可应用性。

本公开的实施例提供了对上述缺陷的改进。在一个方面，这里所描述的实施例提供了具有更少前置码和首标总开销的MAC帧的聚合，由此相对于传统聚合方法增加了数据吞吐量。此外，这里所述的实施例提供跨越不同数据速率的帧聚合。通过将不同速率的数据单元和相关偏移包括聚合帧中而提供了多数据速率帧聚合，如下面将更完全地描述的。

参照图3A，示出了有助于增加共享资源网络中功率效率的聚合帧300的实施例的简化图。聚合帧300可以包括具有多个子字段的聚合帧首标310。在所示例中，帧首标310可以包括RA字段312-314，RA字段分别包含接收方台站的地址，例如6字节MAC地址、该MAC地址的一部分或网络分配给该STA的唯一ID，其具有在聚合帧300中携带的寻址到其的数据。在本例中，帧首标310包括3个台站地址(RA-1，RA-2，RA-3)，并且因此有效负载字段350包括3个帧子字段320-322，它们分别包括指向地址在接收方地址字段312-314中被标识的接收方台站之一的MAC帧。具体地说，帧子字段320包括寻址到图1所示的地址为RA-1的STA 20的MAC帧330-333，帧子字段321包括寻址到图1所示的地址为RA-2的STA 21的MAC帧334-337，帧子字段322包括寻址到图1所示的地址为RA-3的STA 22的MAC帧338-341。帧首标310可以具有附加的差错校验码、诸如帧检验序列(FCS)316(或者其可以是在PHY或MAC层发送的帧)。在所示例中，MAC帧330-341代表MPDU，并通过MPDU分隔符361-371分隔。类似地，MAC帧330通过分隔符360与帧首标310分开。

为了有助于功率效率增强的多接收方帧聚合，聚合帧300的一个或多个字段可以包括关于帧首标和有效负载数据之间偏移的信息。例如，通过提供关于首标310和携带寻址到图1所示STA 21的数据的帧子字段321的起点之间偏移的信息，图1所示STA 21的无线电单元和相关电路可以在有效负载偏移期间被断电。通过这种方式，图1所示的STA 21能够通过避免用于不必要地接收不是寻址到图1所示STA 21的MAC帧330-333的能量消耗而节省能量。

在另一实施例中，聚合帧可用于向STA分配无线电资源。例如，不是地址字段312(如图3所示)指明MAC帧330-333寻址到STA 20(如图1所示)用于被STA 20接收，而是其可以指明用于STA 20的资源分配以发起/传送MAC帧330-333。分配给每个STA的偏移周期可以被解释为STA 20可以使用介质来发送其数据的时间。注意，向STA分配资源的机制可以在图3所示的相同无线电突发中一起(或独立地)进行。

在本实施例中，有效负载偏移信息可以被包括在接收方地址字段312-314中。例如，接收方地址字段312可以包括在图3B所示的接收方地址字段312的实施例的图中所示的MAC地址子字段312a、MPDU计数子字段312b和有效负载长度子字段312c。MAC地址子字段312a包括MAC帧330-333所指向的图1所示STA 20的MAC地址RA-1。MPDU计数子字段312b包括帧子字段320中MPDU数量的数值标识符。有效负载长度子字段312c包含帧子字段320的例如以字节、持续时间、物理层符号等指定长度的数值标识符。按照类似方式，接收方地址字段313可以被配置成类似于接收方地址字段312，并包括指定帧子字段321中的MAC帧所指向的台站的MAC地址的MAC地址子字段、指定帧子字段321中MPDU数量的数值标识符的MPDU计数字段、以及指定帧子字段321的长度的有效负载长度字段。类似地，接收方地址字段314可以包括MAC地址子字段，其包括帧子字段322中的MAC帧所指向的台站的MAC地址；MPDU计数字段，其包括帧子字段322中MPDU数量的数值标识符；以及长度字段，其指定数据子字段322的长度。

所有接收台站在接收到聚合帧300后处理聚合帧首标310。然后，每个接收台站可以计算或以其他方式获得相应的有效负载偏移长度，以确定从首标310到接收台站有效负载数据的偏移。例如，假定图1所示的STA 21接收聚合帧300。图1所示的STA 21在识别到在地址字段313中分配给它的MAC地址RA-2时处理帧首标310，并将其自身识别为数据接收方。然后，图1所示的STA 21通过处理存储在地址字段312中的帧子字段320的长度信息来计算从首标310到帧子字段321的偏移长度。例如，图1所示的STA 21可以将首标310末端与帧子字段321起点之间的偏移长度识别为帧子字段320的长度，即在长度子字段312c中所指定的长度。按照类似方式，图1所示的MAC地址为RA-3的STA 22可以通过将在地址字段312的长度子字段中所识别的帧子字段320的长度与在地址字段313的长度子字段中所识别的帧子字段321的长度相加，来计算有效负载偏移长度。因此，响应于计算或以其他方式识别有效负载偏移，接收方台站可以在所计算的有效负载偏移的持续时间内将其无线电单元和相关电路断电。开关无线电单元或其它电路的逻辑可以被包括在WLAN兼容STA的PHY层中。

用于在图3A和3B所述的聚合帧中提供偏移控制信息的实施例可以在帧PHY或MAC层中实施，下面将对此详细描述。上述帧格式和长度偏移计算技术提供了一种增加功率效率的机制。多接收方聚合帧格式包括寻址到每个在聚合帧300中具有有效负载数据的台站的MPDU帧的相应长度标识符。所有接收台站都处理多接收方聚合帧首标，并以字节或另一持续时间量度计算有效负载长度偏移，以有助于合适数据的接收和恢复。该有效负载偏移的长度可以在接收方台站PHY层中被转换为其它参数，用于在偏移持续时间或其一部分时间内关闭无线电设备。

所述聚合帧的其它实施例包括用于利用正交频分复用(OFDM)符号的数量作为有效负载长度量度而不是用有效负载字节长度的方法。还可以包括用于每个台站的整个数据的长度或OFDM数。

通过其它实施例提供跨越多个数据速率的帧聚合技术。标识不同数据速率和相应有效负载偏移的信息可以被包括在聚合帧中，以有助于多速率数据的聚合和有效接收。在一个实施例中，具有不同数据速率的有效负载数据的聚合帧可以被配置为利用发送方在以不同的数据速率发送数据之前需要大约1个OFDM符号持续时间来刷新(flushout)信道编码器的事实。在该实施方式中，一个或多个OFDM长mid-amble可以被插在两个不同数据速率的数据之间。而且，mid-amble可用在STA数据的起点，使得STA可以处理由于从功率节省模式切换到激活模式而导致的任何阶段或时间偏移。mid-amble利用速率切换所需要的延迟，并且还向接收STA提供信道估计。因此，由此提供了跨越不同数据速率的信道相干性。

在另一实施例中，为接收STA标识符(ID)或地址以及MPDU(或有效负载)偏移提供一种机制来共同地识别聚合帧中有效负载数据的起始位置。STA ID标识接收STA。例如，台站ID可以包括台站MAC地址或者其可以是其它在网络内唯一地标识接收STA的地址或标识符。用于识别MPDU起点的信息可以在PHY层上或在MAC层的起点处提供。这使得STA可以通过只读取聚合控制信息就识别出寻址到其的MPDU在聚合帧内的位置。随后，STA可以例如通过完全或部分地将STA内的子系统、诸如射频(rf)收发器、基带、显示驱动器或其它子系统断电而进入休眠模式，并且然后在可以接收寻址到其的MPDU的位置处醒来或者重新启动。通过该方式，增加了STA的功率效率。这里所述的为多速率帧聚合提供增大的功率效率的实施例可以通过如下所述包括在PHY层首标或MAC层首标中的信息来实施。

图4A是在PHY层前置码和首标中具有多速率聚合控制信息的聚合帧400的实施例的简化图。在该实施例中，可以调整台站以通过只读取物理层首标就识别聚合帧400中是否有任何MAC帧寻址到该台站。对寻址到台站的有效负载数据的位置的明确指示使得台站可以进入休眠模式而不是读取所有MAC首标来确定哪些帧寻址到该台站。

在图4A的实例中，聚合帧400包括物理层前置码402、物理层首标404和有效负载或帧字段406。物理层首标404包括各个多速率聚合控制字段。在PHY层所增加的聚合控制信息可以包括以下字段中的一个或多个：速率(RATE)字段420、425；速率偏移字段421、426；台站计数字段422、427；台站ID字段423、428；台站偏移字段424、429；尾部字段430和填充位字段431。

聚合控制信息可以被组织或以其他方式被配置在多组相关控制信息中。如在这里所指的，速率控制字段组包括用于一个或多个台站的单数据速率的聚合控制信息。速率控制字段组中的字段相互相关。根据聚合帧400所代表的数据速率的数量和对于聚合帧400的可用长度的系统约束，聚合帧400中可以包含任意数量的速率控制字段组。在所示实例中，示出两个速率控制字段组445和446。速率控制字段组445包括数据速率(RATE#1)的控制信息，速率控制字段组446包括另一数据速率(RATE#2)的控制信息。

速率字段指示一个或多个STA将MAC帧编码到聚合帧400中的特定数据速率值。在本示例中，在聚合帧400中包括两个速率字段420和425，并且因此聚合帧400包括两个数据速率(RATE#1和RATE#2)的有效负载数据。速率偏移字段421和426分别包括用于mid-amble或有效负载数据的偏移长度的标识。mid-amble优选在聚合帧400中不同速率的数据之间被传送，并由此提供不同数据速率的聚合数据之间的分隔符。速率偏移值指定从参考点、诸如帧字段406的起点、物理层首标404的起点等到以与该速率偏移值相关的数据速率编码的数据的起点(或者可替换地，到以与该速率偏移值相关的数据速率编码的mid-amble在前数据)的长度。在这里所提供的例子中，假定速率偏移值提供从帧字段406开始所测量的偏移。对于第一速率偏移字段421，由其所指定的速率偏移值表明到以存储在帧字段406中的第一数据速率编码的有效负载数据的起点的偏移长度。对于与其它数据速率相关的后续速率偏移字段，诸如与数据速率RATE#2相关的速率偏移字段426，由其所指定的速率偏移值表明到以相关数据速率编码的第一数据有效负载之前的mid-amble的偏移长度。例如，速率偏移字段426指定从帧字段406起点到以数据速率RATE#2编码的数据的起点的偏移。在速率偏移字段中所标识的偏移长度例如可以限定关于OFDM符号、以微秒为单位的持续时间、以字节为单位的长度等等的偏移长度。以字节为单位的偏移长度可以表示用于相关台站的MPDU的长度。

台站计数字段表明已经聚合了与该台站计数字段相关的数据速率的数据的台站的数量。聚合帧400包括两个台站计数字段422和427，它们分别标识聚合帧400中具有以与台站计数字段422和427相关的数据速率编码的数据的台站的数量。例如，台站计数字段422的值指定具有以相关速率字段420中所标识的数据速率(RATE#1)编码的数据的台站的数量M。类似地，台站计数字段427的值指定具有以相关速率字段425中所标识的数据速率(RATE#2)编码的数据的台站的数量N。

唯一地与一个台站相关的控制信息可以被组织或以其他方式配置在多组相关控制信息中。如这里所指的，台站控制字段组包括一个站的控制信息。在本例中，台站控制字段组450A-450M、451包括台站偏移字段424、429和一个或多个台站ID字段423、428，当然涉及一个站的其它控制信息也可以被包括在台站控制字段组中。台站ID字段指明目标STA地址或其它标识符。台站偏移字段可以为相关STA ID字段中所标识的STA指明关于OFDM符号、以微秒为单位的持续时间、以字节为单位的长度等等的偏移。特别地，台站偏移字段指定从以特定数据速率编码的聚合数据起点开始测量的以该速率编码的台站有效负载数据的偏移长度。因此，速率偏移值和台站偏移值共同标识寻址到特定台站的数据在聚合数据内的位置。STA基于台站偏移字段结合相关速率偏移字段来确定其在聚合数据中的有效负载偏移。以该方式，台站可以进入空闲周期，并且随后醒来或重新启动，从而仅接收寻址到其的MAC帧数据。台站偏移字段中所标识的以字节为单位的长度可以指示用于每个台站的各个MPDU帧的长度。台站偏移可以包括用于每个寻址到STA的MPDU帧的一个值(或者，可替换地，一组值)。

所示实例示出分别位于速率控制字段组445和446中的台站控制字段组450A-450M和451的一个例子，以简化图解。但是，台站控制字段组450A-450M和451的多个例子可以分别被包括在速率控制字段组445和446中。例如，图4B是速率控制字段组445的实施例的图，其示出M个台站控制字段组450A-450M的实例。每个台站控制字段组450A-450M包括相应台站ID字段423A-423M以及对应的台站偏移字段424A-424M。每个台站控制字段组450A-450M通过分别包含在台站ID字段423A-423M中的台站ID而唯一地与一个台站关联。按照类似方式，速率控制字段组446可以包括N个台站控制字段组451的实例，其中台站控制字段组的每个实例都包括相应台站ID字段和对应台站偏移字段。

其它速率控制字段组可以跟在速率控制字段组446后面。在物理层首标404的最后一个速率控制字段组之后，可以向物理层首标404添加尾部字段430和填充位字段431。尾部字段430指示物理层首标404的结束。符号的未使用位可以用于填充位字段431或保留位，以消耗物理层首标404的剩余位置。

帧字段406跟在物理层首标404后面，而且可以在一个或多个数据子字段中包括聚合多速率有效负载数据。帧子字段可以被配置为一个或多个数据序列，其中每个序列具有共同数据速率的有效负载数据。例如，RATE#1数据序列490包括以数据速率RATE#1编码的有效负载数据，RATE#2数据序列491包括以数据速率RATE#2编码的有效负载数据。在本例中，数据序列490和491分别包括一个或多个帧子字段470和471实例。每个帧子字段470实例包括以数据速率RATE#1编码的有效负载数据，每个帧子字段470实例寻址到在台站ID字段423A-423M中所指定的M个台站之一。按照类似方式，每个帧子字段471实例包括以数据速率RATE#2编码的有效负载数据，每个帧子字段471实例被寻址到在台站ID字段428中所指定的N个台站之一。不同数据速率的数据优选通过mid-amble 480或其它分隔符分隔开。

在所示实例中，在RATE#1数据序列490中示出一个帧子字段470实例，在RATE#2数据序列491中示出一个帧子字段471实例，以简化图解。但是，一个或多个帧子字段470和471实例可以分别被包含在数据序列490和491中。包含在数据序列中的帧子字段的特定数量取决于具有按照对应数据速率的有效负载数据的台站的数量。例如，图4C是具有以数据速率RATE#1编码的有效负载数据的帧子字段的实施例的图。帧子字段连续排列在RATE#1数据序列490中。Mid-amble 480A-480L可以被插在寻址到不同台站的有效负载数据之间。例如，Mid-amble 480A被插在帧子字段470A和470B之间。Mid-amble 480被插在最后的帧子字段470M之后，并分隔不同数据速率的帧。

每个帧子字段470A-470M都包含寻址到在与数据序列490的数据速率RATE#1相关的速率控制字段组445中所标识的台站的有效负载数据。特别地，帧子字段470A-470M包含寻址到在图4B所示台站控制字段组450A-450M的台站ID字段423A-423M中所标识的相应台站的有效负载数据。按照类似方式，N个具有以数据速率RATE#2编码的数据的帧子字段471实例被包含在帧字段406中，并且每个帧子字段471实例包含寻址到在相应台站ID字段428实例中所指定的N个台站之一的有效负载数据。

通过在聚合帧400的PHY层中包括台站ID，可以调整台站，以通过只读取物理层首标404就识别出聚合帧400中是否有任何帧被寻址到该台站。对帧或有效负载位置的明确指示使得可以提高具有聚合在聚合帧400中的数据的STA的功率效率。以这种方式，不要求台站读取所有MAC首标来确定哪些帧被寻址到该台站。

作为例子，假定台站标识符为STA-M的台站接收聚合帧400。台站可以在读取物理层首标404时识别出聚合帧400包括寻址到其的数据。在这种情况下，台站被标识在速率控制字段组445的最后一个台站控制字段组450M中，并且因此寻址到其的有效负载数据被包含在RATE#1数据序列490的最后一个帧子字段470M中。在该例中，台站读取在速率偏移字段421中所标识的速率偏移值和在台站偏移字段424M中的台站偏移值，以确定到帧子字段470M的有效负载偏移。如上所述，速率偏移字段421提供到以数据速率RATE#1编码的数据首先包含在帧字段406中的位置的偏移。也就是说，速率偏移字段421提供到具有以数据速率RATE#1编码的数据的第一帧子字段470A的偏移。从台站偏移字段424M所读取的台站偏移标识帧子字段470M的位置。特别地，台站偏移字段424M中所指定的台站偏移提供从以数据速率RATE#1编码的第一帧到帧子字段470M起点(或者，可替换地，到mid-amble 480L)的偏移长度，如图4C所示。在这种情况下，台站可以在图4C所示的帧子字段470A到帧子字段470M起点的时间段内进入休眠模式。

作为另一个例子，考虑这样一个台站，其具有寻址到其、并且以速率字段425中所标识的速率(RATE#2)编码的数据。在该例中，台站读取物理层首标404并识别出包含在聚合帧400中的数据寻址到其。台站通过读取速率偏移字段426中的速率偏移值和在台站ID字段中包含台站ID的台站控制数据组451的情况下的台站偏移值来确定到其有效负载数据的偏移。速率偏移字段426中所指定的速率偏移值可以指定到位于RATE#2数据序列491的第一帧子字段之前的mid-amble的偏移，其中RATE#2数据序列具有以数据速率RATE#2编码的有效负载数据。也就是说，速率偏移字段426指定到位于具有以数据速率RATE#2编码的数据的第一帧子字段之前的mid-amble 480M的偏移值，如图4C所示。从与台站相关的台站偏移字段所读取的台站偏移值提供了从mid-amble 480M到寻址到该台站的有效负载数据的台站偏移。在该实例中，有效负载偏移是速率偏移值和台站偏移值之和。因此，台站可以在长达所有以数据速率RATE#1编码的帧与任何具有以数据速率RATE#2编码的、位于寻址到该台站的帧子字段之前的帧子字段的持续时间之和的时间中进入休眠状态。

注意，在多种其它配置中，聚合控制信息可以被包括在PHY层中，而不脱略本发明的范围。例如，其可以作为新首标的一部分被添加，如在上面的实施例所述和在图4中所描绘的，或者作为现有首标的一部分被添加。有利地，在PHY层所提供的聚合控制使得可以提高功率效率、节省能量并实现多速率聚合。

图5是具有包含在MAC层中的多速率聚合控制信息的聚合帧500实施例的图。聚合帧500可以在聚合帧500的MAC层中包括物理层前置码502、物理层首标504和帧字段506。包含在数据帧506中的聚合控制信息提供提高的功率效率和多速率聚合。聚合控制信息可以以包含在帧字段506中的MAC帧510的方式被包含在MAC层中。MAC帧510可以包括帧控制字段511和持续时间/ID字段512。帧控制字段511可以包括例如定义协议版本、限定帧功能的帧类型和帧子类型、帧是要发送到DS还是要退出DS、以及其它控制信息的各种子字段。持续时间/ID字段512可以限定聚合帧500的持续时间。例如，在持续时间/ID字段512中所指定的聚合帧500的持续时间可以用符号、比特、字节、以微秒为单位的持续时间等等的数量来表示。对于示例性帧控制字段511和持续时间/ID字段512的详细描述，参见IEEE Standard 802.11a-1999和IEEE Std 802.11-1999。

包含在MAC帧510中的聚合控制信息包括一个或多个速率计数字段513和“更多速率”字段518、524实例。速率计数字段指明聚合帧500中所存在的不同数据速率的数量。速率计数字段允许STA解码器确定聚合控制信息的终点。“更多速率”字段可以被实现为一位字段，其指明台站是否必须在随后的mid-amble醒来以获得按照附加速率的数据。也就是说，“更多速率”字段被用于向台站指明台站在聚合帧500中具有寻址到其的多速率数据。例如，在组播的情况下，台站可以具有寻址到其的多速率数据。在这种情况下，作为组播业务量的一部分的寻址到台站的数据可以按照一种速率发送，而作为单播业务唯一发送到台站的数据可以按照另一速率发送。

此外，包含在MAC帧510中的聚合控制信息可以包括一个或多个以下字段实例：速率字段514、520；速率偏移字段512、521；台站计数字段516、522；台站ID字段517、523和台站偏移字段519、525，它们都可以被配置并包含与以上参考图4所描述的类似的控制信息。

在所示例中，聚合控制信息包括标识聚合帧500中所存在的数据速率数量的速率计数字段513。第一速率字段514可以包括被包含在聚合帧500中的帧的第一数据速率的标识。随后的速率偏移字段515包括偏移长度，其指定到以速率字段514中所标识的数据速率编码的帧的起点的偏移。随后的台站计数字段516包括具有按照速率字段514中所标识的数据速率的帧的台站的数量M的数值标识符。一个或多个台站控制字段组550跟在台站计数字段516之后，其中台站控制字段组包括台站ID字段517、“更多速率”字段518和台站偏移字段519。台站控制字段组550包括单个台站的聚合控制信息。为了简化图解，示出单个台站控制字段组550。但是，在速率控制字段组545中包括数量为M的一个或多个台站控制字段组550实例。每个台站控制字段组550实例以包含在给定台站控制字段组的台站ID字段517中的台站ID的方式唯一地与一个台站关联。指定以其它速率编码的帧的控制信息的其它速率控制字段组、诸如速率控制字段组546可以被包含在跟在速率控制字段组545的最后一个台站偏移字段519后面的MAC首标510中。在本例中，速率控制字段组546为在聚合帧500中具有以数据速率RATE#2编码的编码的帧的台站指定聚合控制信息。具体地，速率控制字段组546为在聚合帧500中具有以数据速率RATE#2编码的帧的数量为N的台站指定控制信息。因此，在速率控制字段组546中包括N个台站控制字段组551实例。循环冗余校验(CRC)526可以在最后一个速率控制字段组之后被添加到MAC帧510。

后续MAC帧510之后的帧字段506中所携带的一个或多个数据速率的有效负载数据被包含在多个帧子字段中。在本例中，为简化图示，只示出了一个具有数据速率RATE#1的帧的帧子字段570实例和一个具有数据速率RATE#2的帧的帧子字段571实例被包含在帧字段506中。但是，在RATE#1数据序列590中可以包含M个帧子字段570实例，在RATE#2数据序列591中可以包括N个帧子字段571实例。帧子字段570的最后一个实例和帧子字段571的第一个实例通过mid-amble 580分隔，以划分数据速率RATE#1和RATE#2的界限。按照类似于以上参照图4A-4C所述的方式由接收台站确定有效负载偏移。

如上所述，有助于提高功率效率的聚合帧中的聚合控制信息可以被设置在聚合帧中的不同位置上。图6是传统帧结构600的简化图。传统帧结构600包括传统PHY前置码602、传统PHY首标604和其余帧数据606，诸如封装的MAC帧等等。图7是配置用于提高功率效率的聚合帧结构700的简化图，其可以包含以上参照图3A和图5所述的聚合控制信息特征。聚合帧结构700被配置为支持多PHY速率。具体地，聚合帧700包括传统PHY前置码702、传统PHY首标704、次级PHY前置码706、次级PHY首标708和其余帧数据710。在一个实施中，PHY层的聚合控制信息可以被包括在次级PHY首标708中。在这个配置中，聚合控制信息被添加给次级PHY首标708或在次级PHY首标之后添加到剩余帧数据710中。在另一实施中，聚合控制可以被实施在MAC层中，并因此被设置在剩余帧数据710中。再一配置将聚合控制设置在MAC层中在传统PHY首标704和次级PHY前置码706之间。这一选项提供了向后兼容的优点，使得传统终端或STA可以评估聚合控制信息的持续时间/ID字段并利用持续时间/ID数据来保持休眠状态。

如果可以适应目的地指向多个STA的、具有基本上不同链路预算的帧而无需将差错编码/调制与最低链路预算匹配，则聚合通常更为有效。但是，编码/调制中具有不同鲁棒性的编码要求编解码器(codec)在其间被清空和复位。这使得由于编解码器中的内在延迟而不可能用一个编解码器来实现不中断的编码。因为由于存储要求而不希望对整个聚合突发进行预编码等，因此在编码/调制改变的时刻中断突发是必需的。在一个具体实施中，该中断是一个OFDM符号的数量级就足够了，其中可以用已知序列来占位或者不传送。

聚合帧的副作用是平均突发长度会增加。已知，通常在突发开始处(通过前置码)所获得的信道估计的精度因为聚合帧时信道条件的改变而劣化。因此，使用上述已知序列用于信道估计是有利的，由此缓解了该劣化。当用于这样的目的时，该已知序列典型地被称为mid-amble。

前置码通常包括多个OFDM符号，以有助于估计来自多个发送天线的信道条件的估计。这样，整个前置码可能太大而无法作为mid-amble在mid-amble间隔内重复。创建mid-amble的一个例子可以包括在连续mid-amble间隔上交替来自不同发送天线的载波。也就是说，天线n∈[0...N-1]在这样的载波上发送，其中对于该载波，在聚合帧中第m∈[0...M-1]个mid-amble间隔期间，mod(c-m-n，N)＝0，其中c∈[o...C-1]是按照无线电频率的递增顺序排列的载波下标。

如上所述，本公开内容的实施例提供了一种用于将聚合控制信息包含在有助于提高功率效率的聚合帧中的系统和方法。聚合控制信息可以包括寻址到不同台站的帧的长度。于是，接收台站能够计算聚合帧内的有效负载偏移，该偏移标识寻址到接收台站的帧的位置。于是，接收台站可以进入休眠模式并在适当的时刻醒来，以只接收寻址到该接收台站的帧。此外，聚合控制信息可以包括速率信息，以有助于将多速率数据聚集在聚合帧中。

尽管已经详细描述了本公开的实施例，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替换和变更。因此，所有这种改变、替换和变更都要包含在本公开在下面的权利要求限定的范围中。

Claims (45)

1.一种产生聚合帧的方法，包括：

生成包括一个或多个连续子字段的帧字段，其中每个子字段包括相应的一组一个或多个帧；

生成包括一个或多个控制信息组的控制字段，其中每个控制信息组分别与所述子字段中的一个相关联，并且所述控制信息组包括指定相关子字段在帧结构内的位置的偏移值、和相关子字段中的帧被寻址到或来源于的台站标识符；以及

将所述帧字段和控制字段聚集在所述聚合帧中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个所述子字段包括一个或多个媒体访问控制协议数据单元。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述帧字段包括一个或多个数据速率的帧，所述方法还包括：

在聚合帧中生成速率偏移字段，其中所述速率偏移字段包括指定所述聚合帧中以第一数据速率编码的第一组帧在所述聚合帧内的位置的速率偏移值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述一个或多个数据速率中每一个都具有被插入相应速率偏移字段中的相关速率偏移值。

5.根据权利要求3所述的方法，其中多组共同数据速率的帧在所述帧字段中被排列为数据序列。

6.根据权利要求3所述的方法，还包括将mid-amble插在一组一个数据速率的帧和一组另一数据速率的帧之间。

7.根据权利要求3所述的方法，还包括将mid-amble插在寻址到第一台站的一组帧和寻址到第二台站的一组帧之间。

8.根据权利要求3所述的方法，其中第一子字段包括一组第一数据速率的帧，并与包括第一台站标识符的第一控制信息组关联，第二子字段包括一组第二数据速率的帧，并与包括所述第一台站标识符的第二控制信息组关联，其中所述第一控制信息组包括指明具有所述第一台站标识符的台站在寻址到其的聚合帧中具有多速率数据的字段。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述聚合帧中将mid-amble包含在一个台站的帧的末端与另一台站的帧的起点之间。

10.根据权利要求1所述的方法，其中聚集帧字段和控制字段还包括将所述控制字段插入所述聚合帧的物理层或媒体访问控制层中。

11.一种具有由处理系统执行的计算机可执行指令的计算机可读介质，其中所述计算机可执行指令用于执行一种生成聚合帧结构的方法，所述聚合帧结构包括：

包括多个连续子字段的帧字段，其中每个子字段包括相应的一组帧；以及

包括多个控制信息组的控制字段，其中每个控制信息组分别与所述子字段中的一个关联，并包括指定相关子字段在所述帧结构内的位置的偏移值，其中所述多个控制信息组中的每一个都包括台站标识符，其中相关子字段中的帧寻址到或来源于所述台站标识符。

12.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中每个所述子字段包括一个或多个媒体访问控制协议数据单元。

13.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中所述帧字段包括多速率数据，所述计算机可读介质还包括用于在所述帧结构中生成速率偏移字段的指令，其中所述速率偏移字段包括指定在所述帧中以第一数据速率编码的第一组帧在所述帧内的位置的速率偏移值。

14.根据权利要求13所述的计算机可读介质，其中所述多速率数据的每个数据速率都具有被插入相应速率偏移字段中的相关速率偏移值。

15.根据权利要求14所述的计算机可读介质，其中所述多速率数据的多组共同数据速率的帧在所述帧字段中被连续排列为数据序列。

16.根据权利要求14所述的计算机可读介质，其中第一子字段包括一组第一数据速率的帧，并与包括第一台站标识符的第一控制信息组关联，第二子字段包括一组第二数据速率的帧，并与包括所述第一台站标识符的第二控制信息组关联，其中所述计算机可读介质还包括将所述第一控制信息组的字段设置为指示具有所述第一台站标识符的台站在寻址到其或来源于其的聚合帧中具有多速率数据的值的指令。

17.根据权利要求13所述的计算机可读介质，还包括将mid-amble插在第一数据速率的子字段和第二数据速率的子字段之间的指令。

18.根据权利要求11所述的计算机可读介质，还包括将mid-amble插在第一台站的子字段末端和第二台站的子字段起点之间的指令。

19.根据权利要求11所述的计算机可读介质，所述控制字段位于所述帧结构的物理层或媒体访问控制层中。

20.根据权利要求11所述的计算机可读介质，其中所述聚合帧在帧字段中包括用于上行链路传输或下行链路传输的帧。

21.一种适用于在共享资源网络中执行通信的设备，包括：

适用于存储聚合帧的存储器，其中所述聚合帧包括具有寻址到一个或多个设备的一个或多个子字段的帧字段，其中所述子字段包含一个或多个帧；以及

处理单元，被配置为读取所述聚合帧中的控制信息，确定所述聚合帧包括寻址到所述设备的帧，确定指定寻址到所述设备的子字段在所述帧字段内的位置的有效负载偏移值，以及调用持续时间基本等于所述有效负载偏移值的持续时间的休眠模式。

22.根据权利要求21所述的设备，其中所述设备进入休眠模式，并以所计算的偏移醒来，用于在根据控制信息所确定的持续时间中在传输介质上传输数据。

23.根据权利要求21所述的设备，还包括无线电单元，其中所述聚合帧通过无线介质被接收。

24.根据权利要求21所述的设备，其中所述帧字段包含排列为数据序列的多速率数据，其中每个数据序列包括所述多速率数据的一个数据速率的帧。

25.根据权利要求24所述的设备，其中所述处理单元读取速率偏移值和台站偏移值，用于接收和/发送数据。

26.根据权利要求25所述的设备，其中根据所述速率偏移值和台站偏移值计算所述有效负载偏移值。

27.根据权利要求26所述的设备，其中所述数据序列包括第一数据速率的第一数据序列和第二数据速率的第二数据序列，所述子字段在所述第一数据序列中，具有寻址到所述设备的帧的第二子字段在所述第二序列中，并且所述处理单元在所述休眠模式结束之后读取所述子字段中的帧并进入基本等于所述子字段和第二子字段之间持续时间的第二休眠模式。

28.根据权利要求27所述的设备，其中所述第一数据序列和第二数据序列被包含在多个数据序列中，其中所述多个数据序列按照包含在其中的各数据速率的升序或降序排列。

29.根据权利要求21所述的设备，其中根据所述聚合帧中唯一地与所述设备关联的台站偏移字段确定所述有效负载偏移值。

30.根据权利要求21所述的设备，其中所述处理单元在所述休眠模式结束之后读取所述子字段中的帧。

31.根据权利要求21所述的设备，其中所述处理单元在所述休眠模式结束之后发送数据。

32.根据权利要求21所述的设备，其中所述处理单元在所述聚合帧结束时从所述休眠模式中醒来，以确定在随后的聚合帧中是否有任何数据寻址到所述设备。

33.根据权利要求21所述的设备，其中所述处理单元在醒来一段适于读取寻址到所述设备的帧的持续时间之后进入第二休眠模式。

34.一种用于在共享资源网络中执行通信的方法，包括：

读取聚合帧中的控制信息，其中所述聚合帧包括具有寻址到一个或多个设备的一个或多个子字段的帧字段，所述子字段包含一个或多个帧；

确定所述聚合帧包括寻址到第一设备的帧；

确定指定寻址到所述第一设备的子字段在所述帧字段内的位置的有效负载偏移值；以及

调用所述第一设备的持续时间基本等于所述有效负载偏移值的持续时间的休眠模式。

35.根据权利要求34所述的方法，还包括：

在与所述有效负载偏移值的持续时间基本相等的持续时间之后从所述休眠模式中醒来；和

在根据所述控制信息所确定的持续时间中，在传输介质上传输数据。

36.一种用于在共享资源网络中执行通信的设备，包括：

用于读取聚合帧中控制信息的装置，其中所述聚合帧包括具有寻址到一个或多个设备的一个或多个子字段的帧字段，其中所述子字段包含一个或多个帧；

用于确定所述聚合帧包括寻址到第一设备的帧的装置；

用于确定指定寻址到所述第一设备的子字段在所述帧字段内的位置的有效负载偏移值的装置；以及

用于调用所述第一设备的持续时间基本等于所述有效负载偏移值的持续时间的休眠模式的装置。

37.根据权利要求36所述的设备，还包括：

用于在与所述有效负载偏移值的持续时间基本相等的持续时间之后从所述休眠模式中醒来的装置；

用于在根据所述控制信息所确定的持续时间中在传输介质上传输数据的装置。

38.一种用于数据传输的系统，包括：

共享资源介质；

包括共享资源接口的发射机台站，其中所述发射机台站生成包括帧字段的聚合帧，所述帧字段具有寻址到一个或多个设备的一个或多个子字段，其中所述子字段包含一个或多个帧；以及

接收机台站，其在所述共享资源介质上接收所述聚合帧，读取所述聚合帧中的控制信息，确定所述聚合帧包括寻址到所述接收机台站的帧，确定指定寻址到所述接收机台站的子字段在所述帧字段内的位置的有效负载偏移值，以及调用持续时间基本等于所述有效负载偏移值的持续时间的休眠模式。

39.根据权利要求38所述的系统，其中所述接收机台站在与所述有效负载偏移值的持续时间基本相等的持续时间之后醒来，并读取寻址到所述接收机台站的帧。

40.一种用于在共享资源网络中执行通信的设备，包括：

存储器，用于存储多个帧组，其中每个帧组分别包括一个或多个帧；以及

处理单元，被配置为生成包括帧字段的聚合帧，其中所述帧字段具有多个子字段，这些子字段中每一个分别包括所述多个帧组中的一个，其包括多个分别与所述多个子字段中的一个相关联的地址。

41.根据权利要求40所述的设备，其中所述处理单元包括多个偏移值，每个所述偏移值分别与所述多个地址中的一个相关联，并指定所述多个子字段中的一个在所述聚合帧内的位置。

42.一种被实现在计算机可读介质中的、有助于在共享资源网络中的通信的计算机程序，所述计算机程序包括：

用于存储包括帧字段的聚合帧的指令，其中所述帧字段具有寻址到一个或多个设备的一个或多个子字段，其中每个子字段包含一个或多个帧；

读取所述聚合帧中的控制信息的指令；

确定指定子字段在所述帧字段内的位置的有效负载偏移值的指令；以及

调用持续时间基本等于所述有效负载偏移值的持续时间的休眠模式的指令。

43.根据权利要求42所述的计算机可读介质，还包括：

在所述有效负载偏移值的持续时间之后醒来的指令；

在根据所述控制信息所确定的持续时间中在传输介质上传输数据的指令。

44.一种被实现在计算机可读介质中的、有助于在共享资源网络中的通信的计算机程序，所述计算机程序包括：

存储多个帧组的指令，其中每个帧组分别包含一个或多个帧；以及

处理单元，被配置为生成包括帧字段的聚合帧，其中所述帧字段具有多个子字段，并且所述处理单元分别将所述多个帧组中的一个插入每个所述子字段中，并将包括多个分别与所述多个子字段中的一个相关联的地址的控制信息插入所述聚合帧中。

45.根据权利要求44所述的计算机程序，其中所述控制信息包括多个偏移值，其中每个偏移值分别与所述多个地址中的一个相关联，并指定所述多个子字段中的一个在所述聚合帧内的位置。

Images