CN102158975B - 媒体访问控制保护和信道探测的调度机制 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为媒体访问控制保护和信道探测的调度机制，描述了在IEEE 802.11协议下用于空分多址(SDMA)的信道探测。

Description

媒体访问控制保护和信道探测的调度机制
技术领域
本发明涉及媒体访问控制保护和信道探测的调度机制。
背景技术
在通信系统中，以分组形式将信号从第一通信节点通过网络发送到第二通信节点。可以任何数量的方式实现第一通信节点和第二通信节点，包括但不限于实现为无线基站、无线访问点(wireless access point)(AP)、诸如服务器计算机、个人计算机等计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、智能电话、手持式计算装置(例如，个人数字助理(PDA))、移动电话、媒体播放装置、便携式游戏装置、个人计算机、膝上型计算机、其它适合的无线通信装置或其任何组合。
这些分组通常包括一个或多个报头和作为通信节点要发送、接收和使用的有用数据的有效负载。第一通信节点生成的信号可利用多个不同信道到达第二通信节点，其特征通常由于多径和衰落现象的原因而随时间变化。另外，信道的特征基于传播的频率不同或变化。为在通信系统中补偿这些变化以及增强有效编码和调制，通信系统的每个通信节点可周期性地形成或收集每个信道的信道状态信息(CSI)。一般而言，CSI是定义或描述有关每个信道的一个或多个特征的信息。在确定一个或多个信道的CSI后，通信节点可将此CSI发送回发送器，发送器可使用每个信道的CSI对使用该信道传送的信号进行预处理以便补偿每个信道的变化的传播效应。
发明内容
本发明的第一方面在于一种方法，包括：由装置将包括至少一个字段的至少一个数据块传送到一个或多个站台，所述至少一个字段包 括偏移值，对于每个站台而言，所述至少一个字段的所述偏移值不同；以及由所述装置以所需顺序接收来自所述一个或多个站台的、响应于所述至少一个数据块的响应，其中所述至少一个字段的所述偏移值指示所述装置从所述一个或多个站台中的每个站台接收所述响应所用的所述所需顺序。
本发明的第二方面在于一种方法，包括：由装置同时向一个或多个站台传送调度帧，所述调度帧包括多个站台关联标识符字段，每个站台关联标识符字段与所述一个或多个站台中的一个站台相关联；以及由所述装置以所需顺序接收来自所述一个或多个站台的、响应于所述调度帧的响应，其中所述站台关联标识符字段的附加顺序指示所述装置从所述一个或多个站台中的每个站台接收所述响应所用的所述所需顺序。
本发明的第三方面在于一种装置，包括：处理单元；耦合到所述处理单元的存储器；耦合到所述处理单元的发送器，用于全向地传送调度帧，所述调度帧包括多个站台关联标识符字段，每个站台关联标识符字段与一个或多个站台中的一个站台相关联；以及耦合到所述处理单元的接收器，用于以所需顺序接收来自所述一个或多个站台的响应，其中所述站台关联标识符字段的附加顺序指示所述装置从所述一个或多个站台接收所述响应所用的所述所需顺序。
本发明的第四方面在于一种装置，包括：处理单元；耦合到所述处理单元的存储器；耦合到所述处理单元的发送器，用于将包括至少一个字段的至少一个数据块传送到一个或多个站台中的每个站台，所述至少一个字段包括偏移值，对于每个站台而言，每个字段的所述偏移值不同；以及耦合到所述处理单元的接收器，用于以所需顺序接收来自所述一个或多个站台的响应，其中所述至少一个字段的所述偏移值指示所述装置从所述一个或多个站台接收所述响应所用的所述顺序。
附图说明
参照附图描述具体实施方式。图中，标号最左的数字标识最先出现该标号的图形。相同的标号在所有图形中用于引用类似的特性和组件。
图1是示出通信网络的环境的框图。
图2是使用数据块的PHY报头的字段的调度响应的图示。
图3是调度帧的格式的图示。
图4是调度帧的调度控制字段的图示。
图5是在装置与多个站台(stations)之间通信的图示，其中调度用于隐式反馈(implicit feedback)的信道探测。
图6是在装置与多个站台之间通信的图示，其中调度显式(explicit)反馈。
图7是在装置与多个站台之间通信的图示，其中调度MAC保护。
图8是在装置与多个站台之间通信的图示，其中调度隐式信道探测。
图9是在装置与多个站台之间通信的图示，其中在传输机会内调度显式信道探测。
图10是在装置与多个站台之间通信的图示，其中通过空数据分组帧调度显式信道探测。
图11是在装置与多个站台之间通信的图示，其中通过在不同传输机会中发送的反馈调度显式信道探测。
图12是在装置与多个站台之间通信的图示，其中通过空数据分组调度隐式信道探测。
具体实施方式
本申请描述在IEEE 802.11协议下用于空分多址(SDMA)的信道探测。在下面的描述和图1-12中陈述了许多特定的细节以提供对各种实现的详尽理解。然而，本领域技术人员将理解，本文中所描述的主题 可具有附加的实现，或者可在无需下面描述中所述的多处细节的情况下实践陈述的概念。
通信系统100
图1是通信系统100的框图。通信系统100包括装置102、多个站台(STA)104(1)、104(2)、…、104(n)及网络106。通信系统100可在电气和电子工程协会(IEEE)802.11协议网络内操作。在一个实施例中，通信系统100还可在SDMA下操作，其中，多个站台104中的每个站台在同一SDMA群组内。然而，在又一实现中，多个站台104的子集在同一SDMA群组内。
装置102
装置102包括发送器108、接收器110、处理逻辑112、模数转换器(ADC)114、数模转换器(DAC)116、存储器118、控制电路120、电源122、天线124及总线126。装置102配置为向多个站台104传送信号以及从多个站台104接收信号。具体而言，DAC 116将信号从数字的转换成模拟的，使得发送器108可利用天线124发射无线信号。接收器110利用天线124接收无线信号，并利用ADC 114将这些信号从模拟的转换成数字的。无线信号可包括话音、数据、控制信息或其任何组合。装置102可以是多输入多输出(MIMO)装置。
处理逻辑112可包括一个或多个处理器，并且可由处理逻辑112访问存储器118。存储器118可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、硬盘或其任何组合。附加地，存储器118可存储配置为传送和/或接收无线信号的一个或多个应用。例如，存储器118可存储配置为发送和接收网站数据的应用。在存储器118中存储的应用可包括软件指令、硬件或其任何组合。附加地，控制电路120将控制信号提供到装置102的组件。装置102可包括单个天线124或多个天线124。天线124可以是任何类型的天线，包括但不限于全向天线、定向天线、高增益天线或其组合。
可以任何数量的方式实现装置102，包括但不限于实现为无线基 站、无线访问点(AP)、诸如服务器计算机、个人计算机等计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)或其任何组合。
站台(STA)104
站台104包括发送器128、接收器130、处理逻辑132、模数转换器(ADC)134、数模转换器(DAC)136、存储器138、控制电路140、电源142、天线144及总线146。站台104配置为向装置102传送信号以及从装置102接收信号。具体而言，DAC 136将信号从数字的转换成模拟的，使得发送器128可利用天线144发射无线信号。接收器130利用天线144接收无线信号，并利用ADC 134将这些信号从模拟的转换成数字的。无线信号可包括话音、数据、控制信息或其任何组合。站台104可以是MIMO装置。
处理逻辑132可包括一个或多个处理器，以及可由处理逻辑132访问存储器138。存储器138可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、硬盘或其任何组合。附加地，存储器138可存储配置为传送和/或接收无线信号的一个或多个应用。例如，存储器138可存储配置为发送和接收网站数据的应用。在存储器138中存储的应用可包括软件指令、硬件或其任何组合。附加地，控制电路140将控制信号提供到站台104的组件。站台104可包括单个天线144或多个天线144。天线144可以是任何类型的天线，包括但不限于全向天线、定向天线、高增益天线或其组合。
可以任何数量的方式实现多个站台104，包括但不限于实现为智能电话、手持式计算装置(例如，个人数字助理(PDA))、移动电话、媒体播放装置、便携式游戏装置、个人计算机、膝上型计算机、其它适合的无线通信装置或其任何组合。
网络106
网络106配置为向装置102传送信号以及从装置102接收信号。信号可包括话音、数据、控制信息或其任何组合。可以任何数量的方式实现网络106，包括但不限于实现为无线网络、有线网络、无线局 域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)和/或无线城域网(WMAN)。
信道探测
在采用通信系统100期间，每个站台104利用信道与装置102进行通信。通信系统100内采用的每个信道可具有与其相关联的信道状态信息(CSI)，CSI包括描述信道的各种特征的信息。通过由装置102获得信道的CSI，可便于站台104与装置102之间的通信。为此，可能希望的是在将开销降到最低的同时，在每个站台104与装置102之间的通信期间同时获得多个站台104采用的信道的CSI。为同时获得这些信道的CSI，装置102可调度每个站台104(隐式地或显式地)将站台104正在采用的信道的CSI传送到装置102所用的所需顺序，这在下面进一步描述。
利用PHY报头调度响应
参照图2，示出了多个数据单元(PPDU)202和块确认(BA)204的传输的第一图示。具体而言，装置102将PPDU 202传送到每个站台104，并且每个站台104作为响应而向装置102传送BA 204。在一个实现中，BA 204可在其中包括CSI；然而，在又一实施例中，BS 204可具有附加到其的CSI。在以下示例中，每个站台104在同一SDMA群组内。
PPDU 202包括：1)物理(PHY)报头204；以及2)数据部分206，包括媒体访问控制(MAC)报头。PHY报头204包括遗留信号(legacy signal)(L-SIG)字段208、极高吞吐量信号(very high throughput signal)(VHT-SIG)字段210和VHT-SIG-B字段212。
装置102首先将PPDU 202的PHY报头204传送到多个站台104。具体而言，装置102以全向方式将L-SIG字段208和VHT-SIG字段210传送到多个站台104，随后以波束成形方式将VHT-SIG-B字段212传送到每个站台104。由于以波束成形方式将VHT-SIG-B字段212传送到每个站台104的原因，对于每个站台104而言，VHT-SIG-B字段212的内容可不同。
在装置102将PHY报头204传输到多个站台104之后，装置102将PPDU 202的数据部分206传送到多个站台104。具体而言，装置102以波束成形方式将数据部分206和填充字段214(如果必需)传送到每个站台104。由于以波束成形方式将数据部分206和填充字段214传送到每个站台104，对于每个站台104而言，数据部分206和填充字段214的内容可不同。
如上所述，在接收PPDU 202之后以及作为对该接收的响应，每个站台104将BA 204传送到装置102。然而，可能希望的是调度由每个站台104进行的、BA 204到装置102的传输，使得装置102可将收到的每个BA 204解码。
为便于调度每个站台104以所需顺序传输BA 204和因此调度装置102以所需顺序从每个站台104接收BA 204，传送到每个站台104的VHT-SIG-B字段212的内容可包括偏移值，偏移值指示每个站台104进行的BA 204的传输应何时开始或每个站台104进行的BA 204的传输应何时结束。为此，通过装置102传送包括用于每个站台104的不同偏移的VHT-SIG-B字段212，装置102能够有效地调度每个站台104传输BA 204的所需顺序，以及进一步调度装置104接收BA 204的所需顺序。具体而言，传送到每个站台104的VHT-SIG-B字段212确定每个站台104将通过BA 204响应装置102所用的顺序，其中该顺序由装置102确定。
利用调度帧调度响应
在又一实现中，可能希望的是在多个站台104的至少一个子集不在同一SDMA群组内时调度每个站台104进行响应的顺序以及因此调度装置102接收响应的顺序。在多个站台104的至少一个子集不在同一SDMA群组内时要调度每个站台104进行的响应，可采用如图3所示的调度帧302。
调度帧302包括帧控制字段304、持续时间标识字段306、第一地址字段308(接收地址)、第二地址字段310(传送地址)、长度字 段312、调度控制字段314及站台关联标识(AID)字段316(1)、316(2)、…、316(n)。
装置102以全向方式将调度帧302传送到多个站台104。在接收调度帧302之后以及作为对该接收的响应，每个站台104将下面进一步描述的响应帧传送到装置102。进一步地，类似于上面关于BA 204和图2所提及的，可能希望的是调度每个站台104传送的响应的顺序，并因此调度装置102对响应的接收。
在调度帧302内描述装置102所需的响应内或附加到响应的CSI的类型。具体而言，调度控制字段314指示装置102向每个站台104请求哪种类型的响应。参照图4，具体而言，调度控制字段314包括探测字段402、波束成形(BF)反馈字段404、媒体访问控制(MAC)保护字段406及预留字段408。在一个实现中，调度控制字段314长度为1个八位字节，并且探测字段402、BF反馈字段404及MAC保护字段406每个为1比特，其中预留字段408为5比特。为此，视根据需要指示字段402、404和406中的哪个字段而定(例如，字段402、404和406中的哪个字段设为具有值1)，指示装置102向多个站台104请求哪种类型的CSI。在又一实现中，可指示字段402、404和406的任何组合。
为便于调度每个站台104以所需顺序传输响应和因此调度装置102以所需顺序从每个站台104接收响应，以响应的传输要发生的所需顺序在调度帧302内放置站台AID字段316。具体而言，通过以装置102确定的所需顺序定位站台AID字段316，装置102能够有效地调度每个站台104传输响应的所需顺序，以及进一步地，调度装置104接收响应的所需顺序。
参照图5，示出装置102与多个站台104之间通信的第二图示，其中向多个站台104请求探测帧响应502。具体而言，装置102在时间504全向地将调度帧302传送到多个站台104，其中，指示了调度控制字段314的探测字段402。在装置102将调度帧302传送到多个 站台104后，每个站台104在时间506通过探测帧响应502做出响应。由探测帧302内站台AID字段316的顺序确定每个站台104通过探测帧响应502做出响应所用的顺序。在本示例中，多个站台104传送的探测帧响应502的顺序是在时间506(1)的探测帧响应502(1)、在时间506(2)的探测帧响应502(2)以及在时间506(3)的探测帧响应502(3)；然而，视具体应用而定，可采用任何顺序。进一步地，可通过短接口间隔(short interface space)(SIF)分开多个站台104传送的每个探测帧响应502。
参照图6，示出装置102与多个站台104之间通信的第三图示，其中向多个站台104请求BF反馈帧响应602。具体而言，装置102在时间604全向地传送调度帧302，其中，指示了调度控制字段314的BF反馈字段404。在装置102将调度帧302传送到多个站台104之后，每个站台104在时间606通过BF反馈帧响应602做出响应。由探测帧302内站台AID字段316的顺序确定每个站台104通过BF反馈帧响应602做出响应所用的顺序。在本示例中，多个站台104传送的BF反馈帧响应602的顺序是在时间606(1)的BF反馈帧响应602(1)、在时间606(2)的BF反馈帧响应602(2)以及在时间606(3)的BF反馈帧响应602(3)；然而，视具体应用而定，可采用任何顺序。进一步地，可通过短接口间隔(SIF)分开多个站台104传送的每个BF反馈帧响应602。
参照图7，示出装置102与多个站台104之间通信的第四图示，其中向多个站台104请求MAC保护帧响应702。具体而言，装置102在时间704全向地传送调度帧302，其中，指示了调度控制字段314的MAC保护字段406。进一步地，在装置102传送调度帧302之后，装置102在时间708传送请求发送(RTS)帧706。在装置102将RTS帧706传送到多个站台104之后，每个站台104在时间710通过MAC保护帧响应702做出响应，其中，MAC保护帧响应702是清除发送(CTS)帧702。由探测帧302内站台AID字段316的顺序确定每个站 台104通过CTS帧702做出响应所用的顺序。在本示例中，多个站台104传送的响应的顺序是在时间710(1)的CTS帧响应702(1)、在时间710(2)的CTS帧响应702(2)以及在时间710(3)的CTS帧响应702(3)；然而，视具体应用而定，可采用任何顺序。进一步地，可通过短接口间隔(SIF)分开多个站台104传送的每个CTS帧响应704。在又一实现中，多个站台104在同一SDMA群组内。
在数据传输机会(TXOP)中调度响应
在又一实现中，可能希望的是调度每个站台104进行的响应的顺序，及因此调度装置102接收响应的顺序，其中，通信网络100是在数据传输机会(data transmissionopportunity)(TXOP)中。
参照图8，示出装置102与多个站台104之间通信的第五图示，并且具体而言是TXOP内的隐式信道探测的图示。具体而言，示出了由装置102进行的、MAC协议数据单元(MPDU)802到多个站台104的传输和由多个站台104进行的、BA 804到装置102的传输。
装置102以波束成形方式在时间808将MPDU 802传送到多个站台104。多个站台104作为响应而在时间806将BA 804传送到装置102。因为MPDU 802可包括VHT-SIG-B字段，MPDU802可类似于图3的PPDU 302。因此，传送到每个站台104的MPDU 802的VHT-SIG-B字段的内容可包括偏移值，该偏移值指示每个站台104进行的BA 804的传输应何时开始或每个站台104进行的BA 804的传输应何时结束。为此，通过装置102传送包括用于每个站台104的不同偏移的MPDU 802的VHT-SIG-B字段，装置102能够有效地调度每个站台104传输BA 804的所需顺序，以及进一步地，调度装置104接收BA 804的所需有序顺序。具体而言，传送到每个站台104的MPDU 802的VHT-SIG-B字段确定每个装置将通过BA 804响应装置102所用的顺序，其中该顺序由装置102确定。在一个实现中，BA 204可在其中包括CSI；然而，在又一实施例中，BS 204可具有附加到其的CSI。在又一实现中，多个站台104在同一SDMA群组内。
参照图9，示出装置102与多个站台104之间通信的第六图示，并且具体而言是TXOP内的显式信道探测的图示。装置102以波束成形方式在时间904将MPDU 902传送到多个站台104。多个站台104作为响应而在时间908将BA 906传送到装置102。进一步地，装置102在时间910全向地将调度帧302传送到多个站台104，其中，指示了调度控制字段314的BF反馈字段404。在装置102将调度帧302传送到多个站台104之后，每个站台104在时间914通过BF反馈响应帧912做出响应。由探测帧302内站台AID字段316的顺序确定每个站台104通过BF反馈响应帧912做出响应所用的顺序。在又一实现中，多个站台104在同一SDMA群组内。
参照图10，示出装置102与多个站台104之间通信的第七图示，并且具体而言是TXOP内通过空数据分组帧的显式信道探测的图示。装置102以波束成形方式在时间1004将MPDU 1002传送到多个站台104。多个站台104作为响应而在时间1008将BA 1006传送到装置102。类似于图8，通过装置102传送包括用于每个站台104的不同偏移的MPDU 1002的VHT-SIG-B字段，装置102能够有效地调度每个站台104传输BA 1006的所需顺序，以及进一步地，调度装置102接收BA 1006的所需顺序。
此外，装置102以全向方式在时间1012将空数据分组(NDP)帧1010传送到多个站台104。NDP帧1010可类似于图3的探测帧302。为此，指示了NDP帧1010的调度控制字段的BF反馈字段。多个站台104作为响应而将BF反馈帧响应1014传送到装置102。BF反馈帧响应1014可被附加到BA 1006。在又一实现中，多个站台104在同一SDMA群组内。
参照图11，示出装置102与多个站台104之间通信的第八图示，并且具体而言是在不同TXOP中发送BF反馈时的显式信道探测的图示。在第一TXOP 1102中，装置102以波束成形方式在时间1106将MPDU 1104传送到多个站台104。多个站台104作为响应而分别在时间1110将BA 1108传送到装置102。此外，装置102以全向方式在时间1114将空数据分组(NDP)帧1112传送到多个站台104。NDP帧1110可类似于图3的探测帧302。为此，指示了NDP帧1112的调度控制字段的BF反馈字段。
在第二TXOP 1114中，装置102以波束成形方式在时间1118将第二MPDU 1116传送到站台104(1)。站台104(1)作为响应而在时间1122将BA 1120传送到装置102。BF反馈帧响应1124可被附加到BA 1120。进一步地，装置102以波束成形方式在时间1128将第三MPDU1126传送到站台104(2)。站台104(2)作为响应而在时间1132将BA 1130传送到装置102。BF反馈帧响应1134可被附加到BA 1130。在又一实现中，多个站台104在同一SDMA群组内。
利用块确认请求调度响应
参照图12，示出装置102与多个站台104之间通信的第九图示，并且具体而言是通过块确认请求的隐式信道探测的图示。装置102以波束成形方式在时间1204将MPDU 1202传送到多个站台104。进一步地，装置102以波束成形方式在时间1208将块确认请求(BAR)1206传送到站台104(1)。站台104(1)作为响应而在时间1212将BA 1210传送到装置102。BA 1210可具有附加到其的NDP帧1214，NDP帧1214包括站台104(1)采用的信道的CSI。
在由装置102接收BA 1210和NDP帧1214后，装置102以波束成形方式在时间1218将BAR 1216传送到站台104(2)。站台104(2)作为响应而在时间1222将BA 1220传送到装置102。BA 1220可具有附加到其的NDP帧1224，NDP帧1224包括站台104(2)采用的信道的CSI。在又一实现中，多个站台104在同一SDMA群组内。
结论
虽然已用对于结构特性和/或方法而言特定的语言描述通信系统的实施例，但要理解，随附权利要求的主题不必限于所描述的特定特性和方法。而是作为通信系统的示范实现公开特定的特性和方法。

Claims (8)

1.一种用于媒体访问控制保护和信道探测的方法，包括：
由装置将包括包含至少一个字段的物理报头和包含媒体访问控制报头的数据部分的至少一个数据块传送到一个或多个站台，所述至少一个字段包括偏移值，对于每个站台而言，所述至少一个字段的所述偏移值不同；以及
由所述装置以所需顺序接收来自所述一个或多个站台的、响应于所述至少一个数据块的响应，其中所述至少一个字段的所述偏移值指示所述装置从所述一个或多个站台中的每个站台接收所述响应所用的所需顺序，并且其中所述一个或多个站台采用的信道的信道状态信息被包含在所述响应中或者被附加到所述响应，
其中所述至少一个字段是以波束成形方式传送的极高吞吐量信号(VHT-SIG-B)字段，且其中所述物理报头的其它部分以全向方式传送，并且
其中在将所述物理报头传送到所述一个或多个站台之后以波束成形方式将所述数据部分传送到所述一个或多个站台。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述响应包括探测帧、波束成形反馈帧、媒体访问控制(MAC)保护序列帧或其任意组合。
3.如权利要求1所述的方法，其中在传输机会(TXOP)期间执行所述方法。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述响应是块确认(BA)。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个站台在同一空分多址(SDMA)群组内。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述响应是隐式信道探测或显式信道探测。
7.一种通信装置，包括：
处理单元；
耦合到所述处理单元的存储器；
耦合到所述处理单元的发送器，用于将包括包含至少一个字段的物理报头和包含媒体访问控制报头的数据部分的至少一个数据块传送到一个或多个站台中的每个站台，所述至少一个字段包括偏移值，对于每个站台而言，每个字段的所述偏移值不同；以及
耦合到所述处理单元的接收器，用于以所需顺序接收来自所述一个或多个站台的响应，其中所述至少一个字段的所述偏移值指示所述装置从所述一个或多个站台接收所述响应所用的顺序，并且其中所述一个或多个站台采用的信道的信道状态信息被包含在所述响应中或者被附加到所述响应，
其中所述至少一个字段是以波束成形方式传送的极高吞吐量信号(VHT-SIG-B)字段，且其中所述物理报头的其它部分以全向方式传送，并且
其中在将所述物理报头传送到所述一个或多个站台之后以波束成形方式将所述数据部分传送到所述一个或多个站台。
8.如权利要求7所述的通信装置，其中所述响应包括探测帧、波束成形反馈帧、媒体访问控制(MAC)保护序列或其任意组合。
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