CN101313486B - 无线分组网络的块确认协议 - Google Patents

Abstract

本发明提供了减小数据接收确认所需的开销和信道带宽的电路、方法和设备。一种此系统使用为不同数据流接收的帧进行确认的增强型块确认。另一个系统在出现例如持续时间的结束、接收到一些帧或接收到具有特定序列号的帧的触发事件后发送确认。另一个系统通过将确认字段包括在发射数据帧中消除了对确认帧的需要。这些块确认和确认字段可包括对具有不同业务识别的每一个数据流接收的帧的确认，这些确认可以是针对所有接收的帧或特定类业务或业务类的组，针对特定用户优先级，或针对其它接收到的帧的子组，和更多可包括一个确认的情况。

Description

无线分组网络的块确认协议

技术领域

本发明一般涉及多输入多输出(MIMO)无线网络中的块确认(blockacknowledgment)协议，更具体地涉及降低块确认信令消耗的开销和信道带宽。

背景技术

近些年来对增加无线网络中的带宽的需求从未停止过且没有减少的迹象。幸运地，Airgo Networks，Inc.of Palo Alto，California已经开发出满足这些需求的无线网络产品。实际上，这些产品已经达到重要的阈值。由Airgo Neworks开发的多输入和多输出(MIMO)网络为第一个达到家庭娱乐和其它高数据速率应用的流视频所需的100M比特数据速率的网络。为了实现此惊人的数据速率，已经开发出对常规电路和技术的重要的改进。

作为常规网络中的一个实例，在数据从第一站发送到第二站后，第二站用表明数据传输被正常执行的确认帧进行响应。为了简化，可使用块确认减小需要的开销。在此情况下，第一站向第二站发送几个数据帧。然后第一站通过发送块确认请求来向第二站请求确认。第二站然后通过发送块确认进行应答。尽管这些块确认改善了各事项，但可以有进一步的增强。

在网络中，不同类型的数据由不同业务识别(traffic identification)进行识别。具有不同TID的帧的接收的确认消耗大量的信道带宽。不幸的是，用于确认信令的任何信道带宽是不能另用于数据传输的带宽。

这样，需要能减小块请求和块确认所需要的开销和信道带宽的电路、方法和设备。

发明内容

因此，本发明的实施例提供了减小确认数据接收所需的开销和信道带宽的电路、方法和设备。本发明的示例性实施例提供一种增强型块确认帧。此增强型块确认可通过设置一个或多个对于特定状态的保留比特来与常规的块确认进行区分。保留比特可处于块确认(BA)控制、帧控制或其它适当的领域中。可替换地，增强型块确认帧的一个或多个其它比特或特性可被改变以将其与常规块确认区分开来。

增强型块确认可包括对具有不同特性(例如不同业务识别)的每个数据流接收的帧的确认。该确认可以是相对所有接收帧，对业务类别中的特定类别或一组类别，对特定用户优先级，或对其它子组的接收帧，并且可包括一个以上的此种确认。在本发明的特定实施例中，增强型块确认包括每一个接收的数据流的TID块确认。块确认请求域可被类似地增强。以此方式，减少了由确认握手所消耗的开销和信道带宽。

本发明的另一个示例性实施例通过去除对块确认请求的需要而减小这种开销。不是在请求后发送确认，本实施例在出现触发事件后发送确认。例如，可在经过特定时间段后发送确认。该时间段可以是预定的，或其可被改变或被设置为一个或多个系统参数的函数，这些系统参数例如是但不限于发射天线的数目、接收天线的数目或接收的信号强度。可替换地，可在接收到一些帧后发送增强型块确认，或在接收到具有特定序列号的帧后发送块确认。在这些实施例中，可强加时间限制，以使如果帧的数目不达到限制中时，发送增强型块确认。这避免了发射机在不希望的时间长度中没获知传输错误的情形。发送的确认可为如上所述的增强型块确认，或其可为例如常规块确认的另一种块确认。

在这些不同的实施例中，增强型块确认可为延迟的增强型块确认。也就是，可在请求或触发事件后发射确认。此确认可为常规的或其它确认，这些其它确认不包括例如TID的与增强块确认相同量的详细信息。这种更简单的确认之后，可能有增强块确认。

本发明的又一个示例性实施例去除了对确认帧的需要。确认可不包括在块确认帧中，而是包括在发射的数据帧中。确认可包括在数据接收后的第一帧中，并且其可指示自从站最后一次发射以来站所接收的数据的确认。如前，此确认可包括对每一个具有不同业务识别的数据流所接收的帧的确认。确认可针对所有接收的帧，针对特定类别的业务或一组类别的业务，针对特定用户优先权，或针对接收帧的其它子组。同样，可包括一个以上这样的确认。本发明的不同实施例可结合一个或多个这些或其它本文所述的特征。

本发明的示例性实施例提供了跨越(across)无线网络传递数据的方法。此方法包括接收具有第一特性的第一数据结构，接收具有第二特性的第二数据结构，接收对具有第一特性的第一数据结构和具有第二特性的第二数据结构被接收的确认的请求，和发射具有第一特性的第一数据结构和具有第二特性的第二数据结构被接收的确认。

本发明的另一示例性实施例提供了跨越无线网络传递数据的另一个方法。此方法包括接收具有第一业务识别的第一数据帧，接收具有第二业务识别的第二数据帧，和发射具有第一业务识别的第一数据帧和具有第二业务识别的第二数据帧被接收到的确认。

本发明的又另一个实施例提供了跨越无线网络传递数据的方法。此方法包括，由第一站发射具有第一业务识别的第一数据帧，由第一站发射具有第二业务识别的第二数据帧，由第二站接收具有第一业务识别的第一数据帧和具有第二业务识别的第二数据帧，并发射具有第一业务识别的第一数据帧和具有第二业务识别的第二数据帧被第二站接收到的确认，并且由第一站接收具有第一业务识别的第一数据帧和具有第二业务识别的第二数据帧已经被第二站接收到的确认。

本发明的又一示例性实施例提供跨越无线网络传递数据的另一方法。此方法包括发射第一帧、接收具有第一业务识别的第二帧、接收具有第二业务识别的第三帧、和发射第四帧。第四帧包括具有第一业务识别的第二帧和具有第二业务识别的第三帧被接收到的确认。

通过参照以下详细说明和附图可获得对本发明的本质和优点的更好理解。

附图说明

图1显示出通过结合本发明实施例而被改善的无线网络；

图2A显示出通过结合本发明的实施例而被改善的握手例行程序的一个实例，图2B显示出在接收到一些从第一站发送到第二站的数据帧后的确认，图2C显示出延迟的块确认帧的一个实例，而图2D显示出通过结合本发明的实施例而被改善的块确认帧；

图3A显示出通过结合本发明的实施例改善的块确认的使用；图3B显示出根据本发明的实施例的改善的块确认的使用，图3C显示出根据本发明实施例的延迟的增强块确认，而图3D显示出根据本发明的实施例的块确认；

图4显示出根据本发明的实施例的TID块确认响应；

图5A显示出根据本发明的实施例的方法，其中根据本发明的实施例在周期或非周期基础上发射增强型块确认帧，图5B显示出根据本发明的实施例的方法，其中，增强型块确认帧是在接收到一些帧后发射的，图5C显示出根据本发明的实施例的方法，其中增强型块确认帧是在已经达到特定序列号后发送的；而图5D显示出根据本发明的实施例的方法，具中块确认帧是在包括嵌入触发的帧已被接收到后发送的；和

图6显示出根据本发明的实施例的方法，其中确认包括在数据帧中。

具体实施方式

图1显示出可通过结合本发明的实施例而被改善的无线网络。此无线网络可为多输入多输出(MIMO)或其它类型的无线网络。此图包括第一站(站1100)和第二站(站2140)，其中第一站被显示向第二站发射数据。站2140被显示向站1100确认对数据的接收。第一站，站1100包括向无线电(radio)120提供数据的数字信号处理电路110。第二站，站1140包括向数字信号处理电路180提供数据的无线电150。此图，如同其它所包括的图，是为了举例说明而显示的，并不限制本发明或权利要求的可能的实施例。

这些站(站1100和站2140)中的每一个可被包括在网络接口卡(NIC)、主板上，或可与计算或其它电子系统通信。可替换地，其中一者或二者可被包括在无线路由器、无线接入点、打印服务器、存储装置或其它组成网络的装置(networking device)或被网络连接的装置(networked device)上。

从站1100发送到站2140的数据可包括一些不同的数据类型。例如，发射的帧可包括音频、视频、rfp和其它类型的数据。这些数据类型的每一个可由不同TID识别。具有不同TID的数据可按顺序从站1100发送到站2140，或从站2140发送到站1100。

在此实例中，站1100向站2140发射数据。接着，站2140发送指示数据已经被接收的确认到站1100。以下图中显示此握手的实例。

图2A显示出通过结合本发明实施例改善的握手例行程序的一个实例。在此实例中，数据从第一站发送到第二站，并且确认从第二站返回到第一站。具体而言，站1210发射数据212到站2。此数据，如其它图中的数据类似，是可形成帧或数据分组的数据结构。在数据212已经被发射后，站2220发射指示数据212被正确接收的被发信号的确认222。

如果每一次发送数据都需要确认，则该确认处理会消耗过多的信道带宽。因此，在传输一些数据分组后，可做出块确认请求。这继而可由块确认进行响应。在以下图中显示出该处理的实例。

图2B显示出在接收到许多从第一站发送到第二站的数据帧后的确认。站1230发射包括数据232和234的多个数据帧。在此后，站1做出块确认请求236。这由站2240进行响应，站2240发射块确认242。

计算并且格式化所需的块确认242需要花一些时间。因此，允许站2发射常规的确认，随后发射延迟的块确认帧。此延迟为站2计算和格式化所需的块确认帧给出一定时间。以下图中显示出一个实例。

图2C示出延迟的块确认帧的一个实例。再一次，第一或发射站向第二或接收站发送数据。具体而言，站1250发射包括数据252和254的一些数据帧。此后，站1230做出块确认请求256。

站2260用确认262进行应答。站2260随后发送块确认帧264到站1250。站1250在其接收到块确认帧264后发射确认258。再次，此延迟为站2260提供了确定所需的块确认帧264的时间。之后的图中示出这样的块确认的实例。

图2D示出可通过结合本发明的实施例而被改善的块确认帧。在此图中，帧的大小为150字节并且由帧的每一个字段上的字节数显示分配。位图中的框可提供高达1,024个帧的确认。

BA控制字段含有包括四比特TID值的子字段。两个字节的BA控制字段含有一般设置为零的保留比特。以下将会发现，一个或多个这些保留比特可被指定作为在增强型块确认方法中所使用的增强比特。可替换地，例如帧控制字段的另一字段中的一个或多个比特可被用作此用途。这种增强减小了多输入多输出无线系统中需要的确认的数目。

具体而言，在多输入多输出无线系统中使用常规确认方法时，因而产生的确认信令需要不希望的开销量。具体而言，每一个发射站发射具有特定业务识别值的流的一个或多个帧。发射站随后请求对每一个这些流中的帧的接收的确认。随后对每一个这些流的确认被发送。因此，本发明的实施例提供了用于减少关于这些确认的开销的电路、方法和设备。

图3A显示出通过结合本发明的实施例改善的块确认的使用。此图显示出常规系统要求的过多量的确认开销。在此实例中，站1300发射帧302和304到站2310。这些帧具有不同的TID，具体而言，数据帧302具有为0的TID而数据帧304具有为1的TID。在传输帧302之前，可能已经从站1300向站2310发射了其它帧；为了简便，仅显示出两个帧。

在数据帧304的传输后，站1300发射对于TID为0的数据的块确认请求326。这由站2310进行响应，站2310发射对于TID0的块确认332。类似地，站1300发射对具有1值的TID的数据的块确认请求328。这由发射对于TID1的块确认334的站2310来响应。

这也消耗了在第一和第二站之间的可用信道的大量带宽。因此，本发明的实施例提供了将对具有不同TID的多个数据流的确认组合起来的增强型块确认。后图显示出一个实例。

图3B示出根据本发明实施例的增强型块确认的使用。在此实例中，第一或发射站发射数据到第二或接收站。为了简便，还是只显示了两帧。

具体而言，站1320发射数据帧322和324。这些帧的业务识别分别为0和1。在这些发射后，站1发射块确认请求326。这继而由发射增强型块确认332的站2350进行响应。增强型块确认332为每个接收到的流中的每一帧提供了确认，因此减少了需要的确认开销。

如前，这种增强型块确认帧可花一些时间来进行计算和格式化。因此，如后图所示，可使用延迟的增强型块确认。

图3C显示出根据本发明的实施例的延迟的增强型块确认的使用。还是，第一或发射站发射数据到第二或接收站。具体而言，站1340发射包括数据帧342和344的数据帧，数据帧342和344的TID分别为0和1。接着，第一站发射增强型块确认请求346。站2350随后提供确认352。接着，站2350计算并格式化其随后发射到第一站的增强型块确认354。第一站，站1340继而发射确认348以响应其对增强型块确认354的接收。确认348是诸如确认352这样的简单常规确认。

可以看出，相对于常规技术，增强型块确认354的使用节省了相当多的信道带宽。具体而言，在使用常规技术时，站1340为每个TID发射单独的块确认请求。这由站2350发送的例如确认352的一个或多个确认和分别对于每一个TID的块确认来响应。这继而由一个或多个例如由站1340发射的确认348这样的确认进行响应。使用本发明的一个实施例很大程度上简化了需要的信令，因此释放出一定的信道带宽用于数据传输。

由图3C中绘出的握手方法提供的延迟为站2350计算和格式化增强型块确认354提供了时间。后图中显示出这样的增强型块确认的一个实例。

图3D显示出根据本发明的一个实施例的块确认。此块确认的长度可为固定的或可变的。如上所述，BA控制字段374中的其中一个保留比特可被设置为1。TID块确认响应376为变长数据字段，其中长度根据接收到的数据流的数目而定。增强型块确认请求可被类似地更改。

在此实例中，块确认字段374中的一个或多个保留比特可被设置成使该块确认可被识别为增强型块确认。在其它实施例中，此字段和其它字段中的一个或多个中的一个或多个比特可被用于此目的。例如，在帧控制字段370中的一个或多个比特可被使用。

TID块确认响应字段376具有可变长度，该长度根据将被确认的TID的数目而定。在后图中显示出一个流的TID块确认响应字段376的实例。

图4显示出根据本发明的实施例的TID块确认响应。在此实例中，在每一个单独的字段上方显示比特分配。这些字段包括业务识别410、帧开始数420、位图大小430、位图440和保留的比特450。保留的比特450被用于使字段大小达到偶数个字节。

在本发明的上述实施例中，发送块确认来响应块确认请求。消除此种请求可进一步改善信道利用率。这可通过在触发事件后提供块确认来实现，与接收到请求后提供块确认相对。例如，可在一段时间后、在接收到一些帧后、或在接收到具有特定序列号的帧后，发射块确认。这些块确认可与上述的增强型块确认相同或相类似，或它们可为例如常规块确认的其它块确认。在后图中显示出显示本发明这些实施例的流程图，虽然其它实施例可使用其它触发机制。

图5A显示出根据本发明的实施例的方法，以此根据本发明的一个实施例在周期或非周期基础上发射块确认帧。帧是在操作510中接收的。在操作515中跟踪这些帧。同时，在操作520确定是否经过特定时间段。此时间可为预定的或可为可变的。例如，其可基于发射天线的数目、接收天线的数目、信号强度或其它系统参数而变化。一旦经过所述时间，在操作530接收块确认帧。块确认可为上述的增强型块确认或其它类型的块确认。

图5B显示出根据本发明实施例的在一些接收帧后发射块确认帧的方法。在操作550接收帧。在操作555跟踪这些帧并且将计数器加1。在操作560中，确定是否已经达到触发计数器值。如果已经达到，在操作565发射块确认帧。块确认可为上述的增强型块确认或其它类型的块确认。

这些方法也可被组合起来。例如，如果一段时间已经经过但没有达到触发计数器值，块确认帧可被发射。这防止了发射站仅知道在经过过长时间段后数据没被正确接收。

图5C显示出根据本发明的一个实施例的方法，其中在达到特定序列号后发送块确认帧。一般情况下，每一个将被发射的帧按顺序方式排号。这样，查找特定序列号可为确定已发射的帧的数目的简单方式。

如前，在操作570接收帧，并且在操作575跟踪帧。在操作580，确定接收帧的序列号。在操作585，确定是否已经达到特定序列号。如果已经达到，在操作590发射块确认帧。再次，块确认可为如上所述的增强型块确认或其它类型的块确认。

再次，这些方法可被组合起来。例如，如果已经经过一定的时间段而没有达到触发序列号，则可发送块确认帧。这防止了发射站仅在经过过长时间段后才知道传输错误。

可替换地，这些块确认可由嵌入到接收帧中的数据来触发。例如，一个或多个之前保留的比特可被设置成作为块确认的触发，该块确认可为增强型块确认、常规块确认或其它类型的块确认。可替换地，其它之前定义的比特可被重新定义为用于此目的。一个实例显示在后图中。

图5D显示出根据本发明的一个实施例的方法，其中，块确认帧在包括嵌入的触发的帧已经被接收到后被发送。如前，在操作592接收帧，在操作594跟踪帧，以使块确认可在需要时被计算和格式化。在操作597，确定是否已经接收到嵌入的触发。如果已经接收到，则在操作598发射块确认帧。再次，块确认可为如上所述的增强型块确认或其它类型的块确认。

这些方法可被组合起来。例如，如果经过一定长的时间段而没有接收到嵌入的触发，则可发送块确认。这防止传输站仅在经过过长时间段后才知道传输错误。

由这些增强的、常规的或其它类型的确认帧消耗的开销可通过将这样的确认帧一起去除来减小。例如，这可通过在数据帧本身中包括确认信息来实现。例如，第一站可发射数据到第二站。第二站可随后发送数据到第一站，其中数据包括自从第二站进行的上一传输以来由第二站接收到的数据的确认。如何实现这个过程的一个实例显示在后图中。

图6显示出根据本发明的一个实施例的方法，其中，确认数据被包括在数据帧中。在此实例中，第二站，站2620发射包括数据622的一些帧。此后，第一站，站1610发射两帧，具体而言，该两帧为数据612和数据614。这些帧可具有相同的或不同的业务ID号。在这两帧后，站2620发射第四数据帧624。此第四数据帧包括站2620发送其上一帧(具体而言为数据622)后接收到的两个帧612和614的确认。

此方法可包括指总计确认字段(summed acknowledgment field)的字段，其中总计确认字段指自从接收站的上一发射以来成功接收到的帧的数目。该字段可指示对所有业务、或对特定业务类ID、业务类ID的组、用户优先级、或其它子组识别或特性所成功接收的数目。可替换地，可使用多个总计确认字段，每个表示接收帧中它们自身的子组。

这些总计确认字段可被包括在多个位置的其中一个中。例如，它们可在帧的有效载荷部分的第一字段中。可替换地，它们可被定位在PSDU开头处的第一字段中，PSDU尾部的最后字段中，在帧后的字段或帧中，其中，之前的帧也指示该总计确认字段帧的目的地或一些其它适当的位置。总计确认字段中的错误可通过使用循环冗余码校验(CRC)或其它错误纠正进行确定。

以上对本发明的示例性实施例的说明示为了举例和说明提供的。其不旨在包括所有可能性或将本发明限制成所述明确形式，并且关于如上所述内容可做出多种更改和变更。选择并说明这些实施例是为了较好地解释本发明的原理和其实际应用，从而使本领域其它技术人员能以不同实施例的形式较好地利用本发明，并能在对本发明做出适用于设想的特定用途的多种修改时较好地利用本发明。

Claims (18)

1.一种跨越无线网络传递数据的方法，其包括：

接收具有第一业务识别(TID)的第一数据结构；

接收具有与所述第一TID不同的第二TID的第二数据结构；其中所述第二数据结构包含一个或多个保留比特或重新定义比特，所述一个或多个保留比特或重新定义比特构成嵌入的触发；和

响应于检测到所述第二数据结构的嵌入的触发，发射指示具有所述第一TID的所述第一数据结构和具有所述第二TID的所述第二数据结构都被接收的确认帧。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述确认帧的格式是通过设置帧控制字段中的比特来识别的。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二数据结构是帧。

4.一种跨越无线网络传递数据的方法，其包括：

接收具有第一业务识别(TID)的第一数据帧；

接收具有与所述第一TID不同的第二TID的第二数据帧，其中所述第二数据帧包含一个或多个保留比特或重新定义比特，所述一个或多个保留比特或重新定义比特构成嵌入的触发；和

响应于检测到所述第二数据帧的嵌入的触发，发射指示具有所述第一业务识别的所述第一数据帧和具有所述第二业务识别的所述第二数据帧都被接收的块确认帧。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述块确认帧的格式是通过设置帧控制字段中的比特来识别的。

6.如权利要求4所述的方法，其还包括：

在发射所述块确认帧前，接收块确认请求。

7.如权利要求4所述的方法，其还包括：

在发射所述块确认帧前，接收块确认请求，和

发射第一确认帧以便确认接收到数据，

其中，所述第一确认帧不指定具有所述第一TID的所述第一数据帧和具有所述第二TID的所述第二数据帧都被接收。

8.如权利要求4所述的方法，其还包括：

周期性地发射所述块确认帧。

9.如权利要求4所述的方法，其中

发射所述块确认帧的步骤是在确定已经接收到的所述第一和第二数据帧的数目的总和达到第一数目后执行的。

10.一种跨越无线网络传递数据的方法，其包括：

由第一站，发射具有第一业务识别(TID)的第一数据帧；

由所述第一站，发射具有与所述第一TID不同的第二TID的第二数据帧，其中所述第二数据帧包含一个或多个保留比特或重新定义比特，所述一个或多个保留比特或重新定义比特构成嵌入的触发；

由第二站，接收具有所述第一TID的所述第一数据帧和具有所述第二TID的所述第二数据帧，并且响应于检测到所述第二数据帧的嵌入的触发而发射指示具有所述第一TID的所述第一数据帧和具有所述第二TID的所述第二数据帧都被所述第二站接收的块确认帧；和

由所述第一站，接收具有所述第一TID的所述第一数据帧和具有所述第二TID的所述第二数据帧都被所述第二站接收的所述块确认帧。

11.如权利要求10所述的方法，其还包括：

在发射所述块确认帧前，

由所述第一站，发射块确认请求；和

由所述第二站，接收所述块确认请求。

12.如权利要求10所述的方法，其还包括：

在发射所述块确认帧前，

由所述第一站，发射块确认请求，和

由所述第二站，接收所述块确认请求并发射第一确认帧，所述第一确认用于确认接收到数据，

其中，所述第一确认不指定具有所述第一TID的所述第一数据结构和具有所述第二TID的所述第二数据结构都被接收。

13.如权利要求10所述的方法，其中

由所述第二站周期性地发射所述块确认帧。

14.如权利要求10所述的方法，其中

发射所述块确认帧的步骤是由所述第二站在确定已经接收到的所述第一和第二数据帧的数目的总和达到第一数目后执行的。

15.一种跨越无线网络传递数据的方法，其包括：

由第一站向第二站发射第一数据帧；

由所述第一站接收来自所述第二站的具有第一业务识别(TID)的第二帧；

由所述第一站接收来自所述第二站的具有与所述第一TID不同的第二业务识别(TID)以及一个或多个保留比特或重新定义比特的第三帧，所述一个或多个保留比特或重新定义比特构成嵌入的触发；和

响应于检测到所述第三帧的嵌入的触发，由所述第一站向所述第二站发射第四帧，所述第四帧包括指示具有所述第一TID的所述第二帧和具有所述第二TID的所述第三帧都被所述第一站接收的确认帧。

16.如权利要求15所述的方法，其中确认被定位在所述第四帧的有效载荷部分的第一字段中。

17.如权利要求15所述的方法，其中，确认被定位在所述第四帧的PSDU开头的第一字段中。

18.如权利要求15所述的方法，其中，所述被定位在所述第四帧的PSDU末端的最后字段中。