CN102318252A - 在无线通信系统中对多址兼容性的数据传输的成功接收进行确认的方法和装置 - Google Patents

在无线通信系统中对多址兼容性的数据传输的成功接收进行确认的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于对分组的接收进行确认的无线通信方法，包括：确定已经成功接收到所述分组；并且当确定成功接收到所述分组时产生确认(ACK)消息，其中，所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。本发明还公开了用于执行所述方法的装置。

Description

在无线通信系统中对多址兼容性的数据传输的成功接收进行确认的方法和装置
基于35 U.S.C.§119要求优先权
本专利申请要求享有2009年2月12日递交的、题目为“Method andApparatus for Acknowledging Successful Reception of a Data Transmission forMulti-Access Compatibility in a Wireless Communication System”的美国临时专利申请No.61/152,197的优先权，该临时申请已经转让给本申请的受让人，在此以引用方式将其明确纳入本文。
技术领域
本发明的以下描述总体上涉及通信系统，更具体地，涉及用于在无线通信系统中对多址兼容性的数据传输的成功接收进行确认的方法和装置。
背景技术
为了解决无线通信系统所需要的带宽要求日益增加的问题，正在开发不同的方案以允许多个用户终端通过共享信道资源与单个接入点进行通信，同时实现高数据吞吐量。多输入多输出(MIMO)技术代表一种这样的方法，其最近已经成为下一代通信系统的一种受欢迎的技术。MIMO技术已经在诸如电气与电子工程师学会(IEEE)802.11标准的多种新兴的无线通信标准中被采纳。IEEE 802.11指的是由IEEE 802.11委员会开发的用于短距离通信(例如，几十米到几百米)的一组无线局域网(WLAN)空中接口(空中链路介质)标准。
类似于符合IEEE 802.11 WLAN标准的无线系统所提供的一个主要特征是对成功接收到的分组进行确认。分组也被称为帧。成功接收的帧指的是，例如：不与其他传输冲突、以高于接收机灵敏度阈值的接收功率接收到的以及在接收机处被正确解码的帧。在该IEEE 802.11 WLAN系统中，PLCP(物理层汇聚协议)协议数据单元(PPDU)的接收机在成功接收到PPDU时向发射机发送确认(ACK)。PPDU的接收机在称为短帧间间隔(SIFS)时间的时间段之后发送该ACK，以使得有足够的时间来解码该分组、检查该帧是否是给该解码站的、以及通过计算循环冗余校验(CRC)来检查是否存在错误。
在无线通信系统中，媒体访问控制(MAC)协议用于利用空中链路介质所提供的多个维度的自由度。最常用的自由度的维度是时间和频率。例如，在IEEE 802.11 MAC协议中，通过载波检测多址(CSMA)协议来利用自由度的时间维度。CSMA协议试图确保：可能的高干扰的附近发生的传输不多于一个。可以通过使用给每个信道分配不同的频率带宽所产生的不同信道来利用自由度的频率维度。
最近的发展已经使得：作为一种可行的选择，使用被称为空分多址(SDMA)方法的空间维度可以被用于通过调度多个终端同时进行发送和接收来提高空中链路介质的利用。使用一个或多个空间流将数据发送到每个终端。具体地，发射机形成去往单个接收机的传输的空间流(“传输流”)。所述空间流彼此正交。这些正交空间流能够形成是因为发射机具有多个天线并且发射/接收信道包含多个路径。接收机也可以具有诸如在支持单输入多输出(SIMO)或MIMO传输方法的接收机中所实现的一个或多个天线。
当发射设备(如接入点)具有要在多个停止等待数据流中发送到不同接收站(如接入终端)的分组时，该发射设备能够使用前文所述的多种方法中的任何一种来在下行链路上发送数据。例如，下行链路传输可以利用使用聚合PPDU(APPDU)或OFDMA的TDMA、CDMA或者SDMA传输方法中的任意一种。
在上行链路上，期望已经成功接收到传输的所有不同的接收站应该向发射设备发送ACK帧。使用诸如SDMA或OFDMA的多址方法来调度ACK帧的同时传输通常是最有效的。然而，由于当前的ACK方法的配置，原来的发射站(该发射站当前是接收ACK的接收站)无法区分不同的站的ACK。相反地，如果有一个接收站没有发送ACK，那么原来的发射站无法知道哪个接收机没有进行确认。这是由于在该ACK帧格式中没有关于发射站的唯一信息。因此利用当前的帧格式，发送ACK帧的常用方式是对这些ACK帧进行调度，从而以时间交错的、连续的方式发送这些ACK帧。
因此，希望解决上述一个或多个不足之处。
发明内容
根据多个方面，本发明涉及用于从多个接收站发送关于发射站发送给该多个接收站的多个分组被成功接收的异步确认(ACK)消息的系统和/或方法。
根据本公开内容的另一个方面，提供了一种用于对分组的接收进行确认的用于无线通信的方法。该方法包括：确定已经成功接收到所述分组；并且当确定成功接收到所述分组时产生ACK消息，其中，所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
根据本公开内容的又一个方面，提供了一种用于对分组的接收进行确认的用于无线通信的装置。该装置包括：用于确定已经成功接收到所述分组的模块；以及用于当确定成功接收到所述分组时产生ACK消息的模块，其中，所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
根据本公开内容的又一个方面，提供了一种用于对分组的接收进行确认的用于无线通信的装置。该装置包括处理系统。该处理系统被配置为：确定已经成功接收到所述分组；并且，当确定成功接收到所述分组时产生ACK消息，其中所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
根据本公开内容的又一个方面，提供了一种用于对分组的接收进行确认的用于通信的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括编码有指令的机器可读介质，所述指令可由处理器执行来使该处理器：确定已经成功接收到所述分组；并且当确定成功接收到所述分组时产生ACK消息，其中所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
根据本公开内容的又一个方面，公开了一种接入终端。该接入终端包括：配置来对分组的接收进行确认的无线网络适配器；以及处理系统。该处理系统被配置为：确定已经成功接收到所述分组；并且当确定成功接收到所述分组时产生ACK消息，其中所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
根据本公开内容的又一个方面，公开了一种接入点。所述接入点包括配置来从多个接入终端中的一个接入终端接收ACK消息的无线网络适配器；以及配置为对所述ACK消息进行解码来确定所述接入终端的唯一标识符的处理系统。
尽管本文只描述了特定的方面，但是这些方面的许多变形和置换也在本公开内容的范围内。尽管提及了优选方面的某些益处和优势，但是本公开内容的范围并不限于特定的益处、用途或目的。而是，本公开内容的各个方面旨在广泛适用于不同的无线技术、系统配置、网络和传输协议，在附图和以下详细描述中通过举例的方式示出了其中的一些无线技术、系统配置、网络和传输协议。这些详细描述和附图仅仅是对本公开内容的举例说明，而不是对本公开内容的限制，本公开内容的范围由权利要求及其等价形式所定义。
附图说明
在以下详细描述以及附图中，将对本公开内容的这些和其他示例方面进行描述，其中：
图1是无线通信网络的图示；
图2是图1的无线通信网络中的无线节点的物理(PHY)层的信号处理功能的实例的框图；
图3是用于图1的无线通信网络中的传统确认(ACK)帧结构的图示；
图4是使用图3的传统ACK帧结构的时分多址(TDMA)分组传输和TDMA ACK传输过程的时序图；
图5是使用图3的传统ACK帧结构的空分多址/正交频分多址(SDMA)/(OFDMA)分组传输和TDMAACK过程的时序图；
图6是可以用于图1的无线通信网络中的第一改进ACK帧结构的图示；
图7是可以用于图1的无线通信网络中的第二改进ACK帧结构的图示；
图8是使用图6的第一改进ACK帧结构或图7的第二改进ACK帧结构的TDMA分组传输和SDMA/OFDMA ACK传输过程的时序图；
图9是使用图6的第一改进ACK帧结构或图7的第二改进ACK帧结构的SDMA/OFDMA分组传输和SDMA/OFDMA ACK过程的时序图；
图10是使用图6的第一改进ACK帧结构或图7的第二改进ACK帧结构的另一种ACK过程的时序图；
图11是示出了图1的无线通信网络中的无线节点中的处理系统的硬件配置的实例的框图；
图12是根据本公开内容的一个方面配置的通信装置的框图。
根据惯例，为了清楚起见，某些附图可能进行了简化。因此，这些附图可能没有示出给定装置(例如，设备)或方法的所有组件。最后，相似的参考数字在整个说明书和附图中可以用来表示相似的特征。
具体实施方式
以下结合附图更详细地描述本公开内容的各个方面。然而，本公开内容可以体现为许多不同的形式，并且不应该被解释为限制于本公开内容中所给出的任何特定的结构或功能。而是，提供这些方面以使得对于本领域技术人员来说本公开内容是全面和充分的，并且充分表达了本公开内容的范围。基于本文的教导，本领域技术人员应该理解，本公开内容的范围旨在涵盖本文公开的公开内容的任何方面，无论其是与本公开内容的任何其他方面独立地实现还是组合地实现。例如，可以使用本文给出的任何数量的方面来实现一种装置或实施一种方法。另外，本公开内容的范围旨在涵盖这样的装置或方法，其通过使用本文给出的公开内容的各个方面之外的或不同的其他结构、功能、或结构和功能来实现。应该理解的是，本文公开的公开内容的任何方面可以由权利要求的一个或多个要素来体现。
在本文描述的改进的传输确认方法中，从发射站发送到接收站的确认(ACK)帧包括：关于发送该ACK的发射站的唯一标识信息。该接收站是原来的发射站，而该发射站是原来的接收站。唯一标识信息可以在ACK帧中包括诸如发射机MAC地址或发射站标识符(ID)的信息。在一个方面，在与十六(16)位的长度相关联的时候，为每个相关联的设备唯一地分配ID。因此，从多个发射站使用诸如空分多址(SDMA)或正交频分多址(OFDMA)的多种接入方法同时发送的ACK能够被接收站唯一地标识，该接收站是原来的发射站。因此，该接收站能够确定哪个原来的接收站没有接收到原来的传输。
现在将参考图1介绍包括传输ACK方法的无线网络100的多个方面。无线网络100显示为具有多个无线节点，一般性地标为节点110和120。每个无线节点可以进行接收和/或发射。在后续的详细说明中，对于下行链路通信，术语“接入点”用于指发射节点，术语“接入终端”用于指接收节点，而对于上行链路通信，术语“接入点”用于指接收节点，术语“接入终端”用于指发射节点。然而，本领域技术人员应该容易理解，其他术语或者命名也可以用于接入点和/或接入终端。举例来说，接入点可以指作为接入点的基站、基站收发信台、站、终端、节点、接入终端，或者其他合适的术语。接入终端可以指用户终端、移动站、用户站、站、无线设备、终端、节点，或者其他合适的术语。贯穿本公开内容所描述的各种概念旨在用于所有合适的无线节点，而不管它们用了什么具体名称。
无线网络100可以支持分布在整个地理区域中的任意数量的接入点，从而为接入终端120提供覆盖。系统控制器130可以用于提供接入点的协调和控制，以及为接入终端120提供到其他网络(例如因特网)的接入。为简单起见，图中示出了一个接入点110。接入点通常是为覆盖的地理区域中的接入终端提供回程服务的固定终端。然而，在某些应用中，接入点也可以是移动的。固定或者移动的接入终端利用接入点的回程服务，或者与其他接入终端进行对等通信。接入终端的例子包括电话(例如，蜂窝电话)、笔记本计算机、台式计算机、个人数字助理(PDA)、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、照相机、游戏机、或者任何其他合适的无线节点。
无线网络100可以支持MIMO技术。使用MIMO技术，接入点110可以使用SDMA与多个接入终端120同时通信。SDMA是一种使得能够同时向不同接收机发送多个流以共享同一频率信道，从而提供更高的用户容量的多址方案。其实现是通过对每个数据流进行空间预编码，然后在下行链路上通过不同的发射天线来发送每个空间预编码流。空间预编码数据流使用不同的空间特征(spatial signature)到达接入终端，这使得每个接入终端120能够恢复以该接入终端120为目的地的数据流。在上行链路上，每个接入终端120发送空间预编码数据流，这使得接入点110能够确定每个空间预编码数据流的源。
可以给一个或多个接入终端120配备多个天线以实现某些功能。利用该配置，可以使用接入点110处的多个天线来与多天线接入点进行通信，从而在不需要额外带宽或发射功率的情况下提高数据吞吐量。其实现可以通过将发射机处的高数据速率信号分为具有不同空间特征的多个较低速率的数据流，从而使接收机能够将这些流分到多个信道，并且正确地组合这些流以恢复高速率数据信号。
虽然以下公开内容的某些部分将会描述同样支持多输入多输出(MIMO)技术的接入终端，但是接入点110还可以配置为支持那些不支持MIMO技术的接入终端。这种方法可以允许老版本的接入终端(即，“传统”终端)继续部署在无线网络中，延长了它们的使用寿命，同时允许酌情引入更新的MIMO接入终端。
在以下详细描述中，将会参考支持任何合适的无线技术(如正交频分复用(OFDM))的MIMO系统来描述各个方面。OFDM是将数据分布到以精确的频率分隔开的多个子载波上的扩频技术。这种分隔提供了“正交性”使得接收机能够从子载波中恢复数据。OFDM系统可以实现IEEE 802.11，或者某些其他空中接口标准。举例来说，其他合适的无线技术包括：码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、或者任何其他合适的无线技术、或者合适的无线技术的任意组合。CDMA系统可以用IS-2000、IS-95、IS-856、宽带-CDMA(WCDMA)或者某些其他合适的空中接口标准来实现。TDMA系统可以实现全球移动通信系统(GSM)或者某些其他合适的空中接口标准。本领域技术人员应该理解的是，本公开内容的各个方面不限于任何特定的无线技术和/或空中接口标准。
无线节点，无论是接入点还是接入终端，都可以使用利用分层结构的协议来实现，所述分层结构包括：物理(PHY)层，其实现所有的物理和电气规范从而将无线节点与共享无线信道相接；MAC层，其对到共享无线信道的接入进行协调；以及应用层，其执行各种数据处理功能，例如包括语音和多媒体编解码器以及图形处理。针对任何特定应用可能需要另外的协议层(例如，网络层、传输层)。在某些配置中，无线节点可以作为接入点与接入终端之间或者两个接入终端之间的中继点，因此可能不需要应用层。本领域技术人员应该能够根据特定应用和施加到整个系统的整体设计约束，实现针对任何无线节点的适当的协议。
当无线节点在发射模式中时，应用层处理数据、将数据分段为分组并且将数据分组提供给MAC层。MAC层组装MAC分组，来自应用层的每个数据分组由MAC分组的有效载荷来携带。或者，MAC分组的有效载荷可以携带来自应用层的数据分组的片段或多个数据分组。每个MAC分组包括MAC头部和检错码。MAC分组有时被称为MAC协议数据单元(MPDU)，但也可以被称为帧、分组、时隙、分段、或者任何其他合适的命名。
当MAC决定发送时，它将MAC分组的块提供给PHY层。PHY层通过将该MAC分组的块组装到有效载荷并且添加前导码来组装PHY分组。正如将在后文更详细讨论的，PHY层也负责提供各种信号处理功能(例如，调制、编码、空间处理等)。接收节点使用前导码(有时称为物理层汇聚协议(PLCP))来检测PHY分组的开始并且同步到发射机的节点数据时钟。PHY分组有时被称为物理层协议数据单元(PLPDU)，但是也可以被称为帧、分组、时隙、分段、或者任何其他合适的命名。
当无线节点在接收模式中时，过程反转。也就是说，PHY层检测来自无线信道的进入PHY分组。前导码允许PHY层锁定PHY分组并且执行各种信号处理功能(例如，解调、解码、空间处理等)。处理完以后，PHY层恢复出PHY分组的有效载荷中所携带的MAC分组的块，并将所述MAC分组提供给MAC层。
MAC层检查每个MAC分组的检错码以确定它是否被成功解码。如果MAC分组的检错码指示它被成功解码，那么将该MAC分组的有效载荷提供给应用层。如果MAC分组的检错码指示它没有被成功解码，则丢弃该MAC分组。可以将块确认(BACK)发送回发射节点以指示哪些数据分组被成功解码。发射节点使用BACK来确定哪些数据分组(如果有的话)需要重传。
图2是示出了PHY层的信号处理功能的例子的概念框图。在发射模式中，TX数据处理器202可以用来从MAC层接收数据并且编码(例如，Turbo码)该数据以用于接收节点处的前向纠错(FEC)。编码过程产生编码符号的序列，该编码符号的序列可以被TX数据处理器202组成块并且映射到信号星座，从而产生调制符号的序列。
在实现OFDM的无线节点中，可以将来自TX数据处理器202的调制符号提供给执行调制符号的空间处理的TX空间处理器204。这可以通过在将调制符号提供给OFDM调制器205之前对它们进行空间预编码来完成。
OFDM调制器205将调制符号分为并行流。然后将每个流映射到OFDM子载波并且使用快速傅里叶逆变换(IFFT)组合到一起，来产生时域OFDM流。然后经由各个收发器206a到206n将每个空间预编码的OFDM流提供给不同的天线208a到208n。每个收发器206a到206n用各个预编码流来调制RF子载波以用于在无线信道上传输。
在接收模式中，每个收发器206a到206n通过其各个天线208a到208n来接收信号。每个收发器206a到206n可以用来恢复调制到RF子载波上的信息并且将该信息提供给OFDM解调器210。
在实现OFDM的无线节点中，来自收发器206a到206n的流(或组合的流)被提供给OFDM解调器210。OFDM解调器210使用快速傅里叶变换(FFT)将该流(或组合的流)从时域转换到频域。频域信号包括针对OFDM信号的每个子载波的单独的流。OFDM解调器210恢复每个子载波上携带的数据(即，调制符号)并且将所述数据复用到调制符号的流中，之后将所述流发送到RX空间处理器212。
RX空间处理器212对所述信息进行空间处理，从而恢复以无线节点200为目的地的任何空间流。可以根据信道相关矩阵求逆(Channel CorrelationMatrix Inversion，CCMI)、最小均方误差(MMSE)、软干扰消除(SIC)或某些其他合适的技术来进行空间处理。如果多个空间流以无线节点200为目的地，则可以由RX空间处理器212将它们进行组合。
RX数据处理器214可以用来将调制符号转换回信号星座中的正确的点。由于无线信道中的噪声和其他干扰，调制符号可能并不对应于原来的信号星座中的点的确切位置。RX数据处理器214通过寻找接收到的点与信号星座中的有效符号的位置之间的最小距离来检测最可能发射了哪个调制符号。对于Turbo码，可以使用这些软判决来计算例如与给定调制符号相关联的码符号的对数似然比(LLR)。RX数据处理器214然后使用码符号LLR的序列，来对原来发送的数据进行解码，之后将所述数据提供给MAC层。
诸如IEEE 802.11e/n系统的无线通信系统中的业务大致可以分为“聚合”流或者“停止等待”流。在聚集流中，发射站以称为聚合Mac协议数据单元(AMPDU)的帧结构来背靠背(back-to-back)地发送多个帧，而不在发送单个Mac协议数据单元(MPDU)之后等待接收ACK帧，MPDU是MAC层的基本传输单元。因此，接收站只有在接收到完整的AMPDU帧之后才发送块确认(BlockACK)帧，块确认帧指示从某个序列号开始的所有帧都被成功接收。该BlockACK帧通常包括位图(bitmap)，该位图表示成功接收到AMPDU中的多个分组的每一个。当位图中的位设置为“1”时，指示成功接收到AMPDU中的、由i)开始序列号变量加上ii)位位置变量所指定的位置处的对应分组。反之，如果位设置为“0”，则指示没有成功接收到对应的分组。
在停止等待流中，发射机期望接收机在成功接收到每个MPDU之后发送ACK帧。这种机制被用于所有符合IEEE 802.11a/b/g标准的传统WLAN系统中。在符合IEEE 802.11e/n系统的WLAN系统中，这种确认机制通常用于具有低数据速率要求而具有非常高的延迟约束要求的流。对于IEEE802.11无线LAN系统中的典型的停止等待流，使用这种基本的ACK机制(而不是BlockACK机制)。下面讨论停止等待流的ACK帧的帧格式。
图3示出了传统的(常规的)ACK帧300。对于典型的停止等待流方法，使用传统的ACK帧300。如图所示，ACK帧300包括接收机地址(RA)字段316，其中存储该站要将该ACK寻址到的接入点的地址。ACK的RA字段316是从之前紧接着的指导数据、管理或控制帧(例如，BlockAck Req、BlockAck控制或者PS-Poll)的地址复制而来的。传统的ACK帧300还包括帧控制字段312、持续时间字段314和帧校验序列(FCS)字段318，FCS字段318是在用于检错和纠错的通信协议中增加到ACK帧300的额外的校验和数据。在一个方面，检错并纠错可以使得通常不被认为成功接收的分组现在被认为是成功接收的。具体而言，如果一个分组在被接收以后检测到的任何错误是可以校正的，则该分组将被视为成功接收。
当接入点在多个停止等待流中具有去往不同站的分组时，它能通过使用APPDU或OFDMA方法来使用SDMA、TDMA中的一种在下行链路上发送数据。在上行链路上，期望所有成功接收到传输的接收站(即，接入终端)应该向原来的发射站(即，接入点)发送回ACK。在这种情况下，使用诸如SDMA或OFDMA的多址方法来调度这些ACK以使它们被同时发送是非常高效的。由于ACK帧格式300的固有结构，ACK的接收站能将不同站的ACK区分开来。因此，如果原来的接收站中有一个没有发送ACK，则原来的发射站将无法确定原来的接收站中的哪一个没有发送ACK。因此使用当前的帧格式，唯一有效的方式是调度这些ACK从而以时间交错的方式发送它们。
图4示出了从接入点410到多个站STA-1 412-1到STA-8 412-8的多个TDMA传输STA-1 430-1到STA-8 430-8的示例性TDMA APPDU下行链路(DL)和经过调度的上行链路(UL)时序图400。如图所示，多个TDMA传输STA-1 430-1到STA-8 430-8的末尾与每个站发送的ACK(如图所示)之间需要SIFS时间段tSIFS 424。此外，多个站STA-1 412-1到STA-8 412-8中的各个站所发送的多个ACK 432-1到432-8中的每个ACK之间需要tSIFS 424。在一个方面，用ACK传输时间tACK 422表示传输每个ACK的时间。因此，对于IEEE 802.11a前导码，总的ACK传输时间取决于发送多个ACK 432-1到432-8中的每个ACK所需要的每个时间段tACK 422，以及每个ACK之间的SIFS时间段tSIFS 424。举例来说，如果tSIFS 424是16微秒(μs)(假设传输速率是65兆比特每秒(Mbps))，并且tACK 422是24μs，那么总的ACK传输时间是320μs(假设在多个ACK 432-1到432-8中的每个ACK传输之前和之后都需要tSIFS 424)。这是由于在这种ACK帧格式中没有关于发射站的唯一信息。如果多个TDMA传输STA-1 430-1到STA-8 430-8的总的数据传输时间是104μs(假设传输速率为130Mbps)，那么总的传输时间是424μs。
图5示出了支持16x16 SDMA的接入点510和每个都支持2x2 SDMA的多个站STA-1 512-1到STA-8 512-8的示例性SDMA DL和经过调度的UL时序图500。如图所示，多个SDMA传输STA-1 530-1到STA-8 530-8从接入点510发送到多个站STA-1 512-1到STA-8 512-8。如图所示，多个TDMA传输STA-1 530-1到STA-8 530-8的末尾与每个站发送的ACK(如图所示)之间需要SIFS时间段tSIFS 524。此外，多个站STA-1 512-1到STA-8 512-8中的各个站所发送的多个ACK 532-1到532-8中的每个ACK之间需要tSIFS524。在一个方面，用ACK传输时间tACK 522表示传输每个ACK的时间。因此，对于IEEE 802.11a前导码，总的ACK传输时间取决于发送多个ACK532-1到532-8中的每个ACK所需要的每个时间段tACK 522，以及每个ACK之间的SIFS时间段tSIFS 524。举例来说，如果tSIFS 524是16μs(假设传输速率是65兆比特每秒(Mbps))，并且tACK 522是24μs，那么总的ACK传输时间是320μs(假设在多个ACK 532-1到532-8中的每个ACK传输之前和之后都需要tSIFS 524)。这是由于在这种ACK帧格式中没有关于发射站的唯一信息。如果多个TDMA传输STA-1 530-1到STA-8 530-8的总的数据传输时间是48μs(假设传输速率为130Mbps)，那么总的传输时间是368μs，这小于图4中的传输时间424μs。然而，多个ACK 532-1到532-8以及需要的SIFS时间段tSIFS 524的总传输时间是320μs，其与多个ACK 432-1到432-8以及SIFS时间段tSIFS 424的总传输时间相比没有变化。这是由于在这种ACK帧格式中没有关于发射站的唯一信息。
为了减少在每个站(原来的接收站)与接入点(发射站)之间传输ACK所需要的时间，改进的ACK帧格式在ACK帧中包括关于每个ACK发射站的唯一信息。因此，由于每个ACK的发送方可以被接入点唯一地标识，所以可以使用诸如SDMA或OFDMA的多址方法来从多个站同时发送ACK。在一个方面，唯一信息是发射机MAC地址。在另一个方面，唯一信息是发射机站ID，该ID是在将该站与接入点相关联时作为唯一的16位ID分配的。
图6示出了第一改进ACK帧600，其包括接收机地址(RA)字段616，其中存储该站将ACK寻址到的接入点的地址。ACK的RA字段616是从之前紧接着的指导数据、管理或控制帧(例如，BlockAck Req、BlockAck控制或者PS-Poll)的地址复制而来的。第一改进ACK帧600包括发射机MAC地址(TA)字段620。在一个方面，TA字段620的长度是6个字节。第一改进ACK帧600还包括帧控制字段612、持续时间字段614和帧校验序列(FCS)字段618，FCS字段618是在用于检错和纠错的通信协议中增加到第一改进ACK帧600的额外的校验和数据。
图7示出了第二改进ACK帧700，其包括接收机地址(RA)字段716，其中存储该站将ACK寻址到的接入点的地址。ACK的RA字段716是从之前紧接着的指导数据、管理或控制帧(例如，BlockAck Req、BlockAck控制或者PS-Poll)的地址复制而来的。第一改进ACK帧700包括发射机标识符(STA-ID)字段720。在一个方面，STA-ID字段720的长度是2个字节。发射机ID也被称为关联ID，其在该站与接入点相关联时被分配给该站。第二改进ACK帧700还包括帧控制字段712、持续时间字段714和帧校验序列(FCS)字段718，FCS字段718是在用于检错和纠错的通信协议中增加到第二改进ACK帧700的额外的校验和数据。
如前所述，当接入点在多个停止等待流中向不同站发送分组时，它能通过使用APPDU或OFDMA方法来使用SDMA、TDMA中的一种在下行链路上发送数据。在上行链路上，期望所有成功接收到传输的原来的接收站都应该向原来的发射站发送回ACK。在这种情况下，使用诸如SDMA或OFDMA的多址方法来调度这些ACK以使它们被同时发送是非常高效的。通过使用第一改进ACK帧格式600或第二改进ACK帧格式700，接入点(其是ACK的接收站)能将不同站的ACK区分开来。因此，如果原来的接收站中有一个没有发送ACK，原来的发射站也能确定原来的接收站中的哪一个没有发送ACK。因此利用所述改进的帧格式，以同时的方式发送这些ACK是一种有效的方式。
图8和9示出了当使用诸如SDMA或OFDMA的多址技术来发送ACK时的帧交换序列。在每个图中，示出了将232字节长的典型的G711 IP语音(VoIP)分组同时发送到8个站所需要的总传输时间。如下文中进一步说明的，在这两种情况中传输时间的减少主要是由于ACK传输时间的减少，而由于改进的帧格式，ACK传输时间的减少成为可能。
图8示出了支持16x16SDMA的接入点810和每个都支持2x2SDMA的多个站STA-1 812-1到STA-8 812-8的示例性TDMA APPDU下行链路(DL)和SDMA上行链路(UL)时序图800。时序图800包括从接入点810到多个站STA-1 812-1到STA-8 812-8的多个TDMA传输STA-1 830-1到STA-8830-8。如图所示，多个TDMA传输STA-1 830-1到STA-8 830-8的末尾与全部同时并发发送的多个ACK 832-1到832-8的开始之间需要一个SIFS时间段tSIFS 824，如图所示，其中所述多个ACK中的每一个由多个站STA-1812-1到STA-8 812-8中的各个站发送。由于多个ACK 832-1到832-8并发发送，因此只需要一个tSIFS 824，其中所述多个ACK中的每一个由多个站STA-1 812-1到STA-8 812-8中的各个站发送。在一个方面，用ACK传输时间tACK 822表示传输每个ACK的时间。总的ACK传输时间等于SIFS时间段tSIFS 824的时间以及同时发送多个ACK 832-1到832-8中的每个ACK所需要的时间tACK 822。举例来说，如果tSIFS 824是16μs(假设传输速率是65兆比特每秒(Mbps))，并且tACK 822是92μs，那么总的ACK传输时间是108μs(假设在多个ACK 832-1到832-8中的所有ACK传输之前只需要一个tSIFS824)。如果多个TDMA传输STA-1 830-1到STA-8 830-8的总的数据传输时间是104μs(假设传输速率为130Mbps)，那么总的传输时间是212μs。
图9示出了支持16x16SDMA的接入点910和每个都支持2x2SDMA的多个站STA-1 912-1到STA-8 912-8的示例性TDMA APPDU下行链路(DL)和SDMA上行链路(UL)时序图900。时序图900包括从接入点910到多个站STA-1 912-1到STA-8 912-8的多个同时的SDMA/OFDMA传输STA-1930-1到STA-8 930-8。如图所示，多个SDMA/OFDMA传输STA-1 930-1到STA-8 930-8的末尾与全部同时发送的多个ACK 932-1到932-8的开始之间需要一个SIFS时间段tSIFS 924，如图所示，其中所述多个ACK中的每一个由多个站STA-1 912-1到STA-8 912-8中的各个站发送。由于同时发送多个ACK 932-1到932-8，因此只需要一个tSIFS 924，其中所述多个ACK中的每一个由多个站STA-1 912-1到STA-8 912-8中的各个站发送。在一个方面，用ACK传输时间tACK 922表示传输每个ACK的时间。总的ACK传输时间等于SIFS时间段tSIFS 924的时间以及同时发送多个ACK 932-1到932-8中的每个ACK所需要的时间tACK 922。举例来说，如果tSIFS 924是16μs(假设传输速率是65兆比特每秒(Mbps))，并且tACK 922是92μs，那么总的ACK传输时间是108μs(假设在多个ACK 932-1到932-8中的所有ACK传输之前只需要一个tSIFS 924)。如果多个SDMA/OFDMA传输STA-1 930-1到STA-8 930-8的总的数据传输时间是48μs(假设传输速率为130Mbps)，那么总的传输时间是156μs。
图10示出了从接入点1010到多个站STA-1 1012-1到STA-8 1012-8的多个TDMA传输STA-1 1030-1到STA-8 1030-8的示例性TDMA APPDU下行链路(DL)和经过调度的上行链路(UL)时序图1000。如图所示，多个站STA-1 1012-1到STA-8 1012-8中的每一个返回多个ACK 1032-1到1032-8中的一个ACK，所述多个ACK由多个站STA-1 1012-1到STA-8 1012-8中的各个站发送。以争用方法(contention method)发送每个ACK，在争用方法中使用随机时间段tRANDOM 1024-1到1024-8。可以使用图6的增强的ACK帧格式，并且在这种简化的ACK技术中，ACK消息不需要使用SIFS间隔来同时发送。在一个方面，用ACK传输时间tACK 1022表示传输每个ACK的时间。因此，对于IEEE 802.11a前导码，总的ACK传输时间取决于发送多个ACK 1032-1到1032-8中的每个ACK需要的每个时间段tACK 1022以及每个ACK之前的随机时间段tRANDOM 1024-1到1024-8。
图11是示出了无线节点中的处理系统的硬件配置的例子的概念图。在该例子中，处理系统1100可以使用由总线1102一般性表示的总线架构来实现。根据处理系统1100的具体应用和整体设计约束，总线1102可以包括任意数量的互连总线和桥接。总线将包括处理器1104、机器可读介质1106和总线接口1108在内的各种电路连接在一起。总线接口1108还可以用于经由总线1102将网络适配器1110连接到处理系统1100。网络接口1110可以用于实现PHY层的信号处理功能。对于接入终端110(见图1)的情况，用户接口1112(例如，小键盘、显示器、鼠标、控制杆等)也可以被连接到总线。总线1102也可以与诸如定时源、外设、调压器、功率管理电路等现有技术中已知的各种其他电路相连，因此，此处不再赘述。
处理器1104负责管理总线和一般处理，包括执行存储在机器可读介质1108上的软件。处理器1108可以通过一个或者多个通用和/或专用处理器来实现。实例包括微处理器、微控制器、DSP处理器以及其他可运行软件的电路。软件应广义地解释为指令、数据或者其任意组合，而不论其是称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其他。举例来说，机器可读介质可以包括RAM(随机存取存储器)、闪存、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦写可编程只读存储器)、寄存器、磁盘、光盘、硬盘或者任何其他合适的存储介质，或者其任意组合。机器可读介质可以体现在计算机程序产品中。计算机程序产品可以包括包装材料。
在图11所示的硬件实现中，机器可读介质1106显示为与处理器1104分离的、处理系统1100的一部分。然而，本领域技术人员容易认识到，机器可读介质1106或者其任意部分可以在处理系统1100外部。举例来说，机器可读介质1106可以包括传输线、调制有数据的载波和/或与无线节点分离的计算机产品，所有这些可以通过总线接口1108被处理器1104访问。作为代替或者补充，机器可读介质1104或者其任何部分可以整合到处理器1104中，如高速缓存和/或通用寄存器文件的情况。
处理系统1100可以配置为通用处理系统，其具有提供处理器功能的一个或多个微处理器以及提供机器可读介质1106的至少一部分的外部存储器，所有这些组件通过外部总线架构与其他支持电路连接在一起。或者，处理系统1100可以用将处理器1104、总线接口1108、用户接口1112(在接入终端的情况下)、支持电路(未示出)以及机器可读介质1106的至少一部分整合到单个芯片的ASIC来实现，或者可以用一个或多个FPGA(现场可编程门阵列)、PLD(可编程逻辑器件)、控制器、状态机、门逻辑、离散硬件组件、或者任意其他合适的电路、或者可以执行本公开内容所描述的各种功能电路的任意组合来实现。根据具体应用和施加于整个系统的整体设计约束，本领域技术人员应该知道如何最好地实现处理系统1100的上述功能。
机器可读介质1106显示为具有多个软件模块。软件模块包括当被处理器1104执行时使处理系统1100执行各种功能的指令。每个软件模块可以位于单个存储设备中或者分布在多个存储设备上。举例来说，当触发事件发生时，软件模块可以从硬盘驱动器载入到RAM中。在软件模块执行期间，处理器1104可以将某些指令载入到高速缓存中以提高访问速度。然后可以将一个或多个高速缓存线载入到通用寄存器文件中以供处理器1104执行。以下当提到软件模块的功能时，应该理解为，该功能由处理器1104在执行来自该软件模块的指令时实现。
图11是示出了根据本公开内容的另一个方面的用于通信的装置1100的功能的例子的框图。用于通信的装置1100包括：分组接收模块1102，用于接收分组的传输；分组接收成功确定模块1104，用于确定所发送的分组已经被成功接收；以及ACK消息产生模块1106，用于在确定所发送的分组被成功接收时产生ACK消息，其中，ACK消息包括与接收机相关联的唯一标识符。
本文描述的各个方面可以使用标准编程和/或工程技术实现为方法、装置或者制造品。本文使用的术语“制造品”旨在涵盖可从任何计算机可读设备、载体或介质访问到的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但不限于：磁存储设备、光盘、数字通用盘、智能卡和闪存设备。
本公开内容并不限于优选的方面。此外，本领域技术人员应该认识到，可以以各种方式实现本文描述的方法和装置的方面，包括以硬件、软件、固件或者其各种组合来实现。这种硬件的例子可以包括ASIC、现场可编程门阵列、通用处理器、DSP和/或其他电路。可以通过编程语言的任意组合来实现本公开内容的软件和/或固件实现，包括Java、C、C++、MatlabTM、Verilog、VHDL和/或处理器专用的机器和汇编语言。
本领域技术人员还应该明白，结合本文公开的各个方面所描述的各种示例性逻辑框、模块、处理器、装置、电路和算法步骤可以实现为电子硬件(例如，数字实现、模拟实现、或者两者的结合，其可以使用源代码或者某些其他技术进行设计)、各种形式的程序或者包含指令的设计代码(为方便起见，在本文中称为“软件”或者“软件模块”)、或者两者的结合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种示例性组件、方框、模块、电路和步骤已经在上文中就其功能进行了一般性描述。所述功能是实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整个系统的设计约束。熟练的技术人员可以针对每个具体应用以各种方式实现所描述的功能，但是，这些实现决策不应解释为脱离本公开的范围。
结合本文公开的各个方面描述的各种示例性逻辑方框、模块和电路可以在集成电路(“IC”)、接入终端或接入点内实现，或者由它们执行。IC可以包括设计来执行本文描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件、电子组件、光组件、机械组件或者其任意组合，并且可以执行位于IC内、IC外或者IC内外的代码或指令。通用处理器可以是微处理器，或者，该处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。
本文描述的方法和系统的方面仅仅示出了本公开内容的特定方面。应该理解的是，本领域技术人员将能够设计出各种安排，尽管这些安排没有在本文中明确描述或示出，但体现了本公开内容的原理并且包括在其范围内。此外，本文列举的所有例子和有条件的语言仅仅旨在用于教导的目的，从而帮助读者理解本公开的原理。本公开内容及其相关联的参考应被解释为不限于这些具体列举的例子和条件。此外，在本文中列举的原理、方面、本公开内容的方面以及其具体的例子的所有陈述，旨在同时涵盖其结构的和功能的等价形式。此外，这些等价形式意在包括目前已知的等价形式以及在未来开发的等价形式，即，不考虑结构，所开发的执行相同功能的任何要素。
本领域技术人员应该理解的是，本文的框图提供了体现本公开内容的原理的示例性电路、算法和功能步骤的概念视图。类似地，应该理解的是，任何流程图、流程框图、信号图、系统图、代码等等，代表了可以在计算机可读介质中充分表示并且因此由计算机或处理器执行的各种过程，而无论该计算机或处理器是否明确地示出。
应该理解的是，在软件模块的上下文中描述的步骤的任何特定的顺序或层次，用来提供无线节点的例子。基于设计偏好，应该理解的是，可以对步骤的特定顺序或层次重新排列，而仍在本公开内容的范围内。
尽管本公开内容的各个方面被描述为软件实现，本领域技术人员应该容易理解，贯穿本公开内容所提出的各个软件模块可以在硬件或者软件和硬件的任意组合中实现。这些方面是在硬件中实现还是在软件中实现，取决于具体应用和施加于整个系统的设计约束。熟练的技术人员可以针对每个特定应用以不同方式实现所描述的功能，但是，这些实现决策不应被解释为偏离本公开内容的范围。
提供了前述描述以使得本领域任何技术人员能完全理解本公开内容的完整范围。对本文公开的各种配置的修改对于本领域技术人员来说都是显而易见的。因此，权利要求并不局限于本文描述的公开内容的各个方面，而是应与权利要求语言的完整保护范围相一致，其中，除非特别声明，单数形式的元素并不是指“一个且仅一个”，而是表示“一个或多个”。除非另有说明，否则，术语“某些”指的是一个或多个。对于本领域技术人员来说已知的或者以后将成为已知的、与贯穿本公开内容所描述的各个方面的要素的所有结构和功能的等价形式明确以引入方式纳入本文，并将包括在权利要求所覆盖的范围之内。此外，无论在权利要求中是否明确表述，本文公开的内容对于公众并不是专用的。权利要求的要素不应按照35 U.S.C.§112第6段的条款进行解释，除非使用短语“用于……的模块”明确表述该要素，或者，在方法权利要求中，使用短语“用于……步骤”表述该要素。

Claims (36)

1.一种对分组的接收进行确认的用于无线通信的方法，包括：
确定已经成功接收到所述分组；并且
当确定成功接收到所述分组时产生确认(ACK)消息，其中，所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收机是与所述分组的发射机相关联的多个接收机中的一个，并且所述接收机的所述唯一标识符与所述多个接收机中的其他接收机的所有其他标识符不同。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用发射机发送所述ACK消息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述发射机是多个发射机中的一部分，所述多个发射机中的两个发射机在维度上相互正交地工作，其中，发送所述ACK消息的步骤包括：与所述多个发射机中正在发送另一个ACK消息的另一个发射机并发地发送所述ACK消息。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，并发地发送所述ACK消息的步骤包括：在所述多个发射机中的所述另一个发射机正在发送所述另一个ACK消息的同时发送所述ACK消息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述唯一标识符包括网络地址。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述唯一标识符包括由接入点分配的站标识符。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
向所述接入点进行注册；并且
在注册之后从所述接入点接收所述站标识符。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定成功接收到所述分组的步骤包括：检测在所述分组的接收期间没有出现无法校正的错误。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：在预定时间段之后发送所述ACK消息。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定时间段基于随机间隔。
12.一种对分组的接收进行确认的用于无线通信的装置，包括：
用于确定已经成功接收到所述分组的模块；以及
用于当确定成功接收到所述分组时产生确认(ACK)消息的模块，其中，所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述接收机是与所述分组的发射机相关联的多个接收机中的一个，并且所述接收机的所述唯一标识符与所述多个接收机中的其他接收机的所有其他标识符不同。
14.根据权利要求12所述的装置，还包括：用于发送所述ACK消息的模块。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述用于发送所述ACK消息的模块是多个发射机中的一部分，所述多个发射机中的两个发射机在维度上相互正交地工作，并且所述用于发送所述ACK消息的模块包括：用于与所述多个发射机中正在发送另一个ACK消息的另一个发射机并发地发送所述ACK消息的模块。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述用于并发地发送所述ACK消息的模块包括：用于在所述多个发射机中的所述另一个发射机正在发送所述另一个ACK消息的同时发送所述ACK消息的模块。
17.根据权利要求12所述的装置，其中，所述唯一标识符包括网络地址。
18.根据权利要求12所述的装置，其中，所述唯一标识符包括由接入点分配的站标识符。
19.根据权利要求18所述的装置，还包括：
用于向所述接入点进行注册的模块；以及
用于在注册之后从所述接入点接收所述站标识符的模块。
20.根据权利要求12所述的装置，其中，用于确定成功接收到所述分组的模块包括：用于检测在所述分组的接收期间没有出现无法校正的错误的模块。
21.根据权利要求12所述的装置，还包括：用于在预定时间段之后发送所述ACK消息的模块。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述预定时间段基于随机间隔。
23.一种对分组的接收进行确认的用于无线通信的装置，包括：
处理系统，其配置为：
确定已经成功接收到所述分组；并且
当确定成功接收到所述分组时产生确认(ACK)消息，其中，所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述接收机是与所述分组的发射机相关联的多个接收机中的一个，并且所述接收机的所述唯一标识符与所述多个接收机中的其他接收机的所有其他标识符不同。
25.根据权利要求23所述的装置，还包括：配置来发送所述ACK消息的发射机。
26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述发射机是多个发射机中的一部分，所述多个发射机中的两个发射机在维度上相互正交地工作，并且所述处理系统进一步配置为：与所述多个发射机中正在发送另一个ACK消息的另一个发射机并发地发送所述ACK消息。
27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述处理系统进一步配置为：在所述多个发射机中的所述另一个发射机正在发送所述另一个ACK消息的同时发送所述ACK消息。
28.根据权利要求23所述的装置，其中，所述唯一标识符包括网络地址。
29.根据权利要求23所述的装置，其中，所述唯一标识符包括由接入点分配的站标识符。
30.根据权利要求29所述的装置，其中：
所述处理系统进一步配置为：向所述接入点进行注册；以及
所述接收机进一步配置为：在注册之后从所述接入点接收所述站标识符。
31.根据权利要求23所述的装置，其中，所述处理系统进一步配置为：检测在所述分组的接收期间没有出现无法校正的错误。
32.根据权利要求23所述的装置，其中，所述处理系统进一步配置为：在预定时间段之后发送所述ACK消息。
33.根据权利要求32所述的装置，其中，所述预定时间段基于随机间隔。
34.一种用于对分组的接收进行确认的用于通信的计算机程序产品，包括：
编码有指令的机器可读介质，所述指令可由处理器执行来使所述处理器：
确定已经成功接收到所述分组；并且
当确定成功接收到所述分组时产生确认(ACK)消息，其中，所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
35.一种接入终端，包括：
处理系统，其配置为：
确定已经成功接收到分组；并且
当确定成功接收到所述分组时产生确认(ACK)消息，其中，所述ACK消息包括与用来接收所述分组的接收机相关联的唯一标识符。
36.一种接入点，包括：
无线网络适配器，其配置为从多个接入终端中的一个接入终端接收确认(ACK)消息；
处理系统，其配置为对所述ACK消息进行解码以确定所述接入终端的唯一标识符。
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