CN102726103B - 用于在无线局域网系统中发送管理信息的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了在无线局域网系统中发送管理信息的方法，该方法包括：向站点发送包括BSS负载信息元素的帧，BSS负载元素包括能够进行多用户(MU)多输入多输出(MIMO)的STA计数字段和空间流实用字段，其中所述能够进行MU-MIMO的STA计数字段表示当前与所述候选BSS关联的具有MU接收能力的STA的总数，并且所述空间流实用字段表示针对无线介质的忙碌时间的未被充分利用的空间流。

Description

用于在无线局域网系统中发送管理信息的方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信，更具体地讲，涉及一种用于在无线局域网(WLAN)系统中发送管理信息的方法和用于支持该方法的装置。
背景技术
随着信息通信技术的进步，近来已开发了各种无线通信技术。在无线通信技术中，无线局域网(WLAN)是这样一种技术，即，通过该技术，可在家庭或公司中或在通过使用便携式终端(诸如个人数字助理(PDA)、笔记本计算机、便携式多媒体播放器(PMP)等)提供特定服务的区域中以无线方式进行互联网接入。
自从电气和电子工程师协会(IEEE)802(即WLAN技术的标准化组织)在1980年2月建立，已经进行了许多标准化工作。在最初的WLAN技术中，根据IEEE 802.11使用2.4GHz的频率通过使用跳频、扩频、红外通信等来支持1到2Mbps的数据速率。最近，WLAN技术通过使用正交频分复用(OFDM)能够支持高达54Mbps的数据速率。此外，IEEE 802.11是各种技术(诸如服务质量(QoS)改善、接入点协议兼容性、安全性增强、无线资源测量、车辆环境中的无线接入、快速漫游、网状网络、与外网的交互、无线网络管理等)的开发和商业化标准。IEEE 802.11n是最近被引入来克服已被认为是WLAN中的缺陷的有限数据速率的技术标准。IEEE 802.11n被设计来提高网络速度和可靠性，并延长无线网络的工作距离。
IEEE 802.11n支持高吞吐量(HT)(即高达540Mbps或更高的数据处理率)，并基于在发射器和接收器中都使用多个天线来使发送错误最小化并使数据速率优化的多输入多输出(MIMO)技术。此外，该标准可以使用发送多个复制拷贝的编码方案来提高数据可靠性，还可以使用OFDM来支持更高的数据速率。
随着WLAN的广泛使用和使用WLAN的应用多样化，亟需一种支持比由IEEE802.11支持的数据处理率更高吞吐量的新WLAN系统。但是，IEEE 802.11n介质访问控制(MAC)/物理层(PHY)协议不能有效地提供1Gbps或更高的吞吐量。这是因为IEEE 802.11n MAC/PHY协议是针对单个站点(STA)(即，具有一个网络接口卡(NIC)的STA)的运行设计的，从而当在遵照传统的IEEE 802.11n MAC/PHY协议的同时提高帧吞吐量时，由此产生的附加开销也增加。因此，对于在遵照传统的IEEE 802.11nMAC/PHY协议(即，单STA架构)的同时提高无线通信网的吞吐量存在限制。
因此，为了在无线通信系统中实现1Gbps或更高的数据处理率，需要一种不同于传统的IEEE 802.11n MAC/PHY协议(即，单STA架构)的新系统。一种非常高吞吐量(VHT)的WLAN系统是IEEE 802.11n WLAN系统的下一版本，并且是最近已提出来在MAC服务接入点(SAP)中支持1Gbps或更高的数据处理率的IEEE 802.11WLAN系统之一。
VHT WLAN系统为了无线信道的有效使用允许多VHT非AP STA的同时信道接入。为此，支持使用多个天线的基于多用户多输入多输出(MU-MIMO)的发送。VHT接入点(AP)能够同时将空间多路复用数据发送到多VHT非AP STA。当通过经多个天线将多个空间流分发到多个非AP STA来同时发送数据时，WLAN系统的整体吞吐量能够提高。
在WLAN系统中，非AP STA在提供服务的AP上执行扫描、认证、和关联过程。如果作为由非AP STA执行的AP扫描的结果找到了多个AP，则非AP STA可选择要关联的AP。在这种情况下，当非AP STA选择AP时，优先考虑整个网络的负载平衡。
多个AP被广泛地安装为WLAN终端，并且对多个AP的利用也在增加。因此，重叠基本服务集(OBSS)环境增多，在重叠基本服务集(OBSS)环境中使用相同信道的基本服务集(BSS)的基本服务区域(BSA)或者部分重叠或者全部重叠。此外，在支持MU-MIMO的WLAN的情况下，当选择要与非AP STA关联的AP时可能存在更多的考虑。因此，非常重要的是，为非AP STA提供信息，该信息为可在按照对WLAN的整体效率的管理来选择要与非AP STA关联的AP的过程中使用的信息。
为了提高WLAN的整体效率，需要一种用于当选择要与非AP STA关联的AP时生成能够被非AP STA使用的控制信息并且用于将控制信息发送到非AP STA的方法，还需要一种用于基于控制信息来由非AP STA选择AP的方法。
发明内容
技术问题
本发明提供了用于在无线局域网(WLAN)系统中由接入点(AP)发送未被充分利用的空间流信息的方法和装置。
本发明还提供了用于确定要与非AP站点(STA)关联的AP的方法和用于执行该方法的装置。
解决问题的方案
在本发明的一方面中，一种在无线局域网系统中进行接入点(AP)选择的方法包括以下步骤：从候选基本服务集(BSS)中的AP接收包括BSS负载信息元素的帧，所述BSS负载元素包括能够进行多用户(MU)多输入多输出(MIMO)的STA计数字段和空间流实用(utility)字段，其中，所述能够进行MU-MIMO的STA计数字段表示当前与所述候选BSS关联的具有MU接收能力的STA的总数，并且空间流实用字段表示针对无线介质的忙碌时间的未被充分利用的空间流，基于由所述BSS负载信息元素表示的信息来确定所述站点所关联的目标BSS。
该方法还可以包括发送用于扫描所述候选BSS的探查(probe)请求帧，并且所述帧可以是由所述AP响应于所述探查请求帧而发送的探查响应帧。
空间流实用字段可以被定义为部分时间，所述部分时间是所述AP具有针对所述无线介质的忙碌时间的一个或多个未被充分利用的空间流的时间中的部分时间。
所述部分时间可以被线性地标度为255。
所述帧可以是被周期性广播的信标帧。
在本发明的另一方面中，一种在无线局域网系统中发送由接入点执行的管理信息的方法包括以下步骤：向站点发送包括BSS负载信息元素的帧，所述BSS负载元素包括能够进行多用户(MU)多输入多输出(MIMO)的STA计数字段和空间流实用字段，其中，所述能够进行MU-MIMO的STA计数字段表示当前与候选BSS关联的具有MU接收能力的STA的总数，并且空间流实用字段表示针对无线介质的忙碌时间的未被充分利用的空间流。
该方法还可以包括从所述站点接收用于扫描所述候选BSS的探查请求帧，并且所述帧可以是响应于所述探查请求帧而发送的探查响应帧。
空间流实用字段可以被定义为部分时间，所述部分时间是所述AP具有针对所述无线介质的忙碌时间的一个或多个未被充分利用的空间流的时间中的部分时间。
所述部分时间可以被线性地标度为255。
该方法还可以包括以下步骤：执行用于确定所述无线介质的状态的载波感测机制，所述无线介质的状态被用来配置所述空间流实用字段。
基于由所述BSS负载信息元素表示的信息，所述站点可以确定所述站点所关联的目标BSS。
所述帧可以是被周期性广播的信标帧。
在本发明的又一方面中，一种在无线局域网系统中的接入点(AP)包括处理器，所述处理器被配置为：执行用于确定无线介质的状态的载波感测机制，所述无线介质的状态被用来配置空间流实用字段，从站点接收用于扫描候选BSS的探查请求帧，并且响应于所述探查请求帧向所述站点发送包括BSS负载信息元素的探查响应帧，所述BSS负载元素包括能够进行多用户(MU)多输入多输出(MIMO)的STA计数字段和空间流实用字段，其中，所述能够进行MU-MIMO的STA计数字段表示当前与所述候选BSS关联的具有MU接收能力的STA的总数，并且所述空间流实用字段表示针对无线介质的忙碌时间的未被充分利用的空间流。
发明的有益效果
根据本发明，可将接入点(AP)的可用资源信息报告给非AP站点(STA)，并且当选择要与非AP STA关联的AP时非AP STA能够使用AP的可用资源信息，从而能够提高无线局域网(WLAN)的效率。
附图说明
图1示出了IEEE 802.11物理层架构。
图2示出了通过在管理帧中包括BSS负载信息元素格式而被发送的BSS负载信息元素格式的一个例子。
图3示出了根据本发明的一种实施方式的包括信道相关信息的BSS负载IE的一个例子。
图4示出了用于通过AP向非AP STA提供图3中的BSS负载IE的过程的一个例子。
图5是根据本发明另一实施方式的BSS负载IE格式的一个例子。
图6示出了从AP的角度看对所使用的信道的利用。
图7示出了根据本发明的一种实施方式表示MU-MIMO利用的一种方法。
图8示出了根据本发明的一种实施方式表示MU-MIMO利用的一种方法的另一例子。
图9示出了根据本发明的一种实施方式表示MU-MIMO利用的一种方法的另一例子。
图10示出了根据本发明的一种实施方式包括MU-MIMO利用的BSS负载IE格式的一个例子。
图11和图13示出了BSS负载IE格式的一个例子。
图14和15示出了按照度量方式计算平均空间流计数的一个例子。
图16示出了当在特定频带中出现干扰时进行发送的一个例子。
图17示出了根据本发明的一种实施方式的BSS负载IE格式。
图18示出了当针对每一带宽报告信道实用信息时根据本发明的一种实施方式的BSS负载IE的一个例子。
图19示出了当报告BW空闲度量和BW忙碌度量时的BSS负载IE格式的一个例子。
图20是示出了用于实现本发明的一种实施方式的无线装置的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来说明本发明的例示性实施方式。
根据本发明的一种实施方式的无线局域网(WLAN)系统包括至少一个基本服务集(BSS)。BSS是成功同步以彼此通信的站点(STA)的集。STA是包括满足电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准的介质访问控制(MAC)和无线介质物理层(PHY)接口的任何功能介质。STA可以是AP STA或非AP STA。
AP是具有STA功能性并为关联STA提供接入的任何实体，所述接入是经由无线介质(WM)接入到分布服务(DS)。还可以以其它术语(诸如集中控制器、基站(BS)、程序机等)对AP进行称谓。
非AP STA是除AP之外的STA，并可以以其它术语(诸如用户设备(UE)、移动站点(MS)、移动终端(MT)、便携式终端、接口卡等)对非AP STA进行称谓。
BSS可被分类为独立BSS(IBSS)和基础结构(infrastructure)BSS。基础结构BSS包括至少一个非AP STA和AP。
图1示出了IEEE 802.11物理层架构。
IEEE 802.11物理(PHY)层架构包括PHY层管理实体(PLME)、物理层会聚过程(PLCP)子层110、和物理介质从属(PMD)子层100。PLME与MAC层管理实体(MLME)合作提供PHY层管理功能。位于MAC子层120和PMD子层100之间的PLCP子层110在MAC层120的指令下向PMD子层100传送从MAC子层120接收到的MAC协议数据单元(MPDU)，或者向MAC子层120传送从PMD子层100接收到的帧。PMD子层100是PLCP子层的下层并被用来使得能够经过无线介质而在两个STA之间进行PHY层实体的发送和接收。
在从MAC子层120接收MPDU并向PMD子层100传送MPDU的过程中，PLCP子层110将包括PHY收发器所需要的信息的附加字段附加到MPDU。在这种情况下附加的附加字段可以是数据字段上所需要的PLCP前导码、PLCP头、尾比特等。PLCP前导码被用来使得接收器在发送PLCP服务数据单元(PSDU＝MPDU)之前能够准备同步功能和天线分集。PLCP头包括字段，所述字段包含用于由接收STA接收并恢复帧的基本信息。
PLCP子层110通过将前述字段附加到MPDU来生成PLCP协议数据单元(PPDU)，并经由PMD子层向接收STA发送生成的PPDU。接收STA接收PPDU，从PLCP前导码和PLCP头获取数据恢复所需的信息，并恢复数据。
为了使非AP STA参与到WLAN，必须识别兼容网络。扫描过程被定义为非APSTA对存在于特定区域中的网络进行识别的过程。换句话说，扫描过程是在关联或重新关联过程中找到要与非AP STA关联的候选AP的过程。
扫描过程具有两种类型，即，被动扫描和主动扫描。被动扫描是使用由AP周期性发送的信标帧的方法。非AP STA可以接收由管理BSS的AP周期性发送的信标帧，以便找到可用BSS。
主动扫描是由非AP STA发送探查请求帧来找到可用BSS的方法。在使用主动扫描的情况下，当非AP STA发送探查请求帧时，接收探查请求帧的AP向非AP STA发送探查响应帧，所述探查响应帧包括诸如AP所管理的BSS的服务集ID、AP所支持的性能等信息。通过使用接收到的探查响应帧，非AP STA能够获知候选AP的存在以及关于候选AP的各种信息。
非AP STA能够通过在扫描过程中使用接收到的信标帧或探查响应帧来获知可联结(joinable)BSS是否存在。
扫描过程之后是用于在参与无线通信的实体之间对认证方案和加密方案进行协商的认证过程。例如，非AP STA能够与在扫描过程中找到的一个或多个AP中要被关联的AP的执行认证过程。认证过程能够使用各种方案，诸如开放系统认证、共享密钥认证、预认证、基于由卖方开发的算法的专用公钥认证等。进一步加强的认证方案的例子包括基于IEEE 802.1x可扩展认证协议-传输层安全(EAP-TLS)、可扩展认证协议-隧道传输层安全(EAP-TTLS)、可扩展认证协议-通过安全隧道的灵活认证(EAP-FAST)、和受保护的可扩展认证协议(PEAP)。
当在认证过程中认证成功完成之后，非AP STA能够执行与AP的关联过程。关联过程意味着在非AP STA和AP之间建立可识别连接(即无线链接)。
在关联过程中，非AP STA向成功完成认证过程的AP发送关联请求帧，并且响应于该关联请求帧，AP向非AP STA发送状态码为“成功”的关联响应帧。关联响应帧包括能够标识与特定非AP STA的关联的标识符(例如，关联ID(AID))。
即使在关联过程成功完成之后，非AP STA和AP之间的连接状态也会由于可变的信道状态而恶化，在此情况下，非AP STA能够再次执行与具有良好信道状态的另一AP的关联过程，这被称为重新关联过程。重新关联过程非常类似于前述关联过程。更具体地讲，在重新关联过程中，非AP STA向除当前与非AP STA关联的AP之外的不同AP(例如，在前述扫描过程中找到的候选AP中成功完成认证过程的AP)发送重新关联请求帧，并且该不同AP向非AP STA发送重新关联响应帧。但是，重新关联请求帧包括与先前关联的AP有关的信息。通过使用该信息，被重新关联的AP能够将在先前AP中缓存的数据发送到非AP STA。
在下文中，当作为前述扫描过程的结果，非AP STA找到多个可联结BSS时，将更详细地描述确定要被联结的特定BSS的方法。对非AP STA将联结到的特定BSS进行的确定还可以被表述为对将在其上执行认证和关联过程的特定AP进行的确定。
当非AP STA选择了非AP STA能够联结的多个候选BSS之一从而确定要被联结的BSS时，优选的是通过考虑每个候选BSS的负载来确定BSS。每个候选BSS的非AP STA总体数目等级和通信量等级能够被用来确定要被联结的BSS，以防止负载在特定BSS中集中，从而能够提高WLAN系统的整体效率。为此，需要将能够由非AP STA使用的每个候选BSS的负载信息报告给非AP STA。
为了将AP的状态信息报告给STA，AP能够发送包括BSS的负载信息元素的管理帧。包括负载信息元素的管理帧可以被单播给在扫描过程中执行扫描的非AP STA或者可以被广播给在BSS的基本服务区域(BSA)内的全部STA。可选地，包括BSS负载IE的管理帧可以被周期性地广播给在BSA内的非AP STA。
图2示出了通过在管理帧中包括BSS负载信息元素格式而被发送的BSS负载信息元素格式的一个例子。
BSS负载信息元素包含与BSS中的当前STA总体数目和通信量等级有关的信息。在漫游时，该信息元素可以由非AP STA用于AP选择算法。
图2中的BSS负载信息元素包括具有信息元素(IE)的识别信息的元素ID字段、具有IE的长度信息的长度字段、STA计数字段、信道利用字段、和可用接纳容量字段。
STA计数字段被解释为表示当前与该BSS关联的STA的总数的无符号整数。
信道利用字段被定义为时间的百分比，所述时间被线性地标度为代表100％的255，100％表示AP感测到介质是忙碌的，如物理的或虚拟的载波感测(CS)机制所表示。当一个以上的信道被用于BSS时，仅仅针对基本信道计算信道利用字段值。使用式1计算该百分比。
[式1]
信道利用＝
Integer((channel_busy_time/(dotllChannelUtilizationBeaconIntervals×dotllBeaconPeriod×1024))×255)，
其中，channel_busy_time被定义为CS机制已经给出信道忙碌指示的微秒数，dotllChannelUtilizationBeaconIntervals代表对信道忙碌时间进行测量期间的连续信标间隔的数量。
可用接纳容量字段可以是两个八位字节长并且包含无符号整数，所述无符号整数表示以32μs/s为单位的经过明确的接纳控制可用的介质时间的剩余量。该字段有助于漫游的非AP STA选择有可能接受进一步的接纳控制请求的AP，但是该字段不代表HC将许可这些请求的保证。
在图2的BSS负载信息元素格式中，与MIMO传输相关的AP的负载信息(例如，STA的空间重复使用系数、STA之间的信道相关等)未被包括在支持MIMO传输的WLAN系统中。意图在支持MIMO传输的WLAN系统中选择AP的非AP STA优选地还能够通过考虑候选AP的空间重复使用系数、非AP STA之间的信道相关等的信息来选择AP。在下文中，将通过采用一个具体例子来详细描述发送可在支持MU-MIMO的WLAN系统中由AP发送到非AP STA的各种BSS负载信息的方法和传输信息。
在本发明的以下描述中，BSS负载IE是包括由AP发送到在BSA中的非AP STA的控制信息的IE，并且该BSS负载IE的名称仅仅为例示目的。在下文中，可通过在一个IE中包括通过被包括在BSS负载IE中而被发送的信息来发送该信息，或者可将该信息作为单独的IE发送。
AP可通过使用控制帧和/或管理帧来发送BSS负载IE。可将控制帧和/或管理帧单播给非AP STA，或者可广播给BSA内的全部非AP STA。AP可以以信息提供请求来发送BSS负载IE，或可以与信息提供请求无关地发送未经请求的BSS负载IE。管理帧可以是信标帧或探查响应帧。非AP STA可以基于通过使用BSS负载IE获得的信息来选择最优AP。
图3示出了根据本发明的一种实施方式包括信道相关(channel correlation)信息的BSS负载IE的一个例子。
AP将BSS负载IE发送到非AP STA。此处，BSS负载IE包括诸如信道相关阈值、相关STA的数量、非相关STA的数量、相关STA的信道利用、和非相关STA的信道利用之类的信息。
图4示出了用于由AP向非AP STA提供图3中的BSS负载IE的过程的一个例子。
在图4中的例子中，非AP STA向AP发送用于请求图3中的与信道相关有关的信息的请求帧，以在主动扫描过程中请求信道相关IE。其后，响应于请求帧，通过接收包括包含与信道相关有关的信息的(图3中的)BSS负载IE的响应帧来获得与信道相关有关的信息。非AP STA能够利用在AP选择中利用所获得的信息。如上所述，可以在没有请求帧的情况下发送响应帧。
在下文中，将针对两种情况描述主动扫描过程，即，基于探测(sounding)PPDU的主动扫描过程、和基于空数据包(NDP)的主动扫描过程。首先将描述基于探测PPDU的主动扫描过程。当非AP STA发送探查请求帧时，接收探查请求帧的AP响应于探查请求帧发送探查响应帧。在这种情况下，探查响应帧可以包括用于请求非AP STA发送探测PPDU的训练请求(TRQ)消息。当确认探查响应帧中包括有TRQ消息时，非AP STA向AP发送用于请求与信道相关有关的信息的请求帧。在这种情况下，请求帧可以作为探测PPDU。即，AP能够通过使用该请求帧来执行信道估计。AP响应于用于请求与信道相关有关的信息的请求帧向非AP STA发送包括BSS负载IE的响应帧。非AP STA接收该响应帧，并能够使用通过使用BSS负载IE而获得的信息来确定要被认证的且要与非AP STA关联的AP。
在基于NDP的主动扫描过程中，BSS负载IE能够被设置如下。非AP STA和AP交换探查请求帧和探查响应帧。非AP STA向AP发送用于请求与信道相关有关的信息的请求帧。该请求帧包括用于报告随后将发送NDP的NDP通知消息。在发送请求帧之后，非AP STA向AP发送NDP。AP通过使用NDP执行信道估计，并向非AP STA发送包括包含与信道相关有关的信息的BSS负载IE的响应帧。可以考虑信道估计结果位于通过括在BSS负载IE中包括信息而发送的信息中。
针对另一例子，AP能够与非AP STA的请求无关地广播BSS负载IE。非AP STA能够通过考虑广播BSS负载IE来选择AP。由AP广播的BSS负载IE可以包括天线利用和带宽利用以及信道利用的信息。
天线利用可以是表示MU-MIMO空间流使用量的利用的值。带宽利用可以是表示使用中的信道带宽的利用的值。
图5是根据本发明另一实施方式的BSS负载IE格式的一个例子。图5中的BSS负载IE使得用于接收BSS负载IE的非AP STA能够使用在支持MU-MIMO的非APSTA之间的信道相关和针对支持MU-MIMO的非AP STA被共同调度(co-scheduled)的情况的性能。
AP发送包括STA计数字段、信道利用字段、和可用接纳容量字段的BSS负载IE。非AP STA可以在AP选择中考虑BSS负载IE，以实现整体网络的负载平衡。
在一种实施方式中，AP可以通过包括BSS负载IE来发送信标帧。在这种情况下，BSS负载IE可以包括STA计数字段、信道利用字段、和可用接纳容量字段。
仅仅支持SU-MIMO的非AP STA和支持MU-MIMO的非AP STA可以共存于BSS内。从AP的角度看，由仅仅支持SU-MIMO的非AP STA通过利用信道来发送和接收数据的情况以及由支持MU-MIMO的非AP STA通过利用信道来发送和接收数据的情况必须都被支持。
图6示出了从AP的角度看对使用的信道的利用。
AP测量负载状态的时间窗口可以包括在PHY层中测量的旧有的或SU-MIMO格式信道忙碌周期和空闲周期，并可以包括支持MU-MIMO的AP正在通过使用MU-MIMO提供数据的时间段。
在AP通过使用MU-MIMO发送数据的时间段中，根据情况，由AP发送的空间流(SS)的数量可以不是最大可发送数量。例如，假定仅仅存在一个支持MU-MIMO的STA，并且该STA仅仅支持一个SS。在这种情况下，AP不能在MU-MIMO传输的时间段中使用一个以上的SS，从而系统以比能够由AP实际提供的系统容量低的系统容量运行。因此，无线资源的使用效率下降。需要一种通过使得支持MU-MIMO的AP能够完全地利用可用容量来有效使用MU-MIMO的方法。
根据本发明的一种实施方式，可以通过向非AP STA报告MU-MIMO利用或MU-MIMO未充分利用来提高无线资源的使用效率。在根据本发明的实施方式的MU-MIMO(未充分)利用中，类似于BSS负载IE，通过利用由AP使用(或未使用)的空间流计数信息来计算在报告时考虑了负载的(未充分)利用度量。即，当计算MU-MIMO(未充分)利用时，可通过利用MU-MIMO的空间流信息、载波感测(SS)忙碌时间、用于计算报告的时间段信息等来执行报告。
在下文中，将通过采用例子来更详细地描述MU-MIMO(未充分)利用的计算。
图7示出了根据本发明的一种实施方式表示MU-MIMO利用的方法。
在根据本发明该实施方式表示MU-MIMO利用的方法中，代替信道是忙碌或空闲的简单表示，将一个忙碌等级分类成几个等级。例如，当存在剩余可用空间流时，可以由低忙碌等级表示忙碌等级，而当不存在可用剩余空间流时，可以由最大忙碌等级表示忙碌等级。当信道空闲时，可以由最小忙碌等级表示忙碌等级，AP不执行MU-MIMO传输的载波感测(CS)忙碌时间可以由最大忙碌等级表示忙碌等级，并且通过最小忙碌等级与最大忙碌等级之间的平均忙碌等级来表示利用。可以用式2计算忙碌等级。
[式2]
MUMIMO_Channel_Utilization＝Integer((channel_busy_level_time/(maximum_busy_level×dotllChannelUtilizationBeaconIntervals×dotllBeaconPeriod×1024))×255)
其中，
channel_busy_level_time被定义为与channel_busy_level相乘的微秒数，在channel_busy_level_time期间作为在IEEE 802.11-2007规范的92.1节中所定义的CS机制已给出信道忙碌指示。
对于空闲CS时间，channel_busy_level被定义为0，对于在MU-MIMO数据传输过程中AP未进行发送的CS情况，channel_busy_level被定义为maximum_busy_level。channel_busy_level在0和maximum_busy_level之间，并被线性地标度为在MU-MIMO数据传输过程中AP已进行发送的CS情况下已利用的空间流的数量。
(例1channel_busy_level等于已利用的空间流，并且maximum_busy_level等于在MU-MIMO传输模式中的STA的最大可支持空间流)
图8示出了根据本发明的一种实施方式表示MU-MIMO利用的方法的另一例子。
在设置MU-MIMO未充分利用值的另一示例性方法中，代替利用简单的空闲等级表示未充分利用，利用当AP由于MIMO数据传输而忙碌时的几个空闲等级来计算未充分利用。换句话说，MU-MIMO未充分利用值可以被定义为AP具有针对无线介质的忙碌时间的未被充分利用的空间域资源(空间流)的时间中的部分时间。当一个以上信道被用于BSS时，可以仅仅针对基本信道来计算空间流未充分利用值。例如，当存在剩余可用空间流时，由高空闲等级表示空间流未充分利用值。当没有可用空间流时，由最小空闲等级或由忙碌等级表示空间流未充分利用值。由最小空闲等级与最小空闲等级或忙碌等级之间的平均空闲等级表示未充分利用。可利用式3计算空闲等级。
[式3]
MUMIMO_Channel_Under_Utilization＝Integer((channel_idle_level_time/channel_MUMIMO_busy_time)×255)
其中，
channel_MUMIMO_busy_time被定义为在AP处CS机制用于MU-MIMO传输的微秒数。
channel_idle_level_time被定义为与channel_idle_level相乘的微秒数，在channel_idle_level_time期间在IEEE 802.11-2007规范的9.2.1节中定义的CS机制已给出信道忙碌指示。
(例1channel_idle_level等于最大支持空间流-已利用的空间流，并且maximum_idle_level等于在MU-MIMO传输模式中的STA的最大可支持空间流)
(例2channel_idle_level等于min{单个MU-MIMO STA的最大支持空间流，最大支持空间流-已利用的空间流}，并且maximum_idle_level等于在MU-MIMO传输模式中单个STA的最大可支持空间流)
图9示出了根据本发明的一种实施方式表示MU-MIMO利用的方法的另一例子。
在表示MU-MIMO未充分利用的另一示例性方法中，代替使用简单空闲等级表示未充分利用，MU-MIMO未充分利用使用当CS空闲时的和当AP由于MIMO数据传输而忙碌时的多个空闲等级来计算未充分利用。例如，当存在剩余的可用空间流时，由高空闲等级表示未充分利用。当没有可用空间流时，由最小空闲等级或由忙碌等级表示未充分利用。未充分利用由高空闲等级与最小空闲等级或忙碌等级之间的平均空闲等级表示。可用式4计算空闲等级。
[式4]
MUMIMO_Channel_Under_Utilization＝Integer((channel_idle_level_time/(channel_idle_time+channel_MUMIMO_busy_time)×255)
其中，
channel_MUMIMO_busy_time被定义为在AP处CS机制用于MU-MIMO传输的微秒数。
channel_idle_time被定义为CS机制不忙碌(即空闲)微秒数。
channel_idle_level_time被定义为与channel_idle_level相乘的微秒数，在channel_idle_level_time期间在IEEE 802.11-2007规范的9.2.1节中定义的CS机制已给出信道忙碌指示。
(例1channel_idle_level等于最大支持空间流-已利用的空间流，并且maximum_idle_level等于在MU-MIMO传输模式中STA的最大可支持空间流，在空闲时间情况下已利用的空间流是零)
(例2channel_idle_level等于min{单个MU-MIMO STA的最大支持空间流，最大支持空间流-已利用的空间流}，并且maximum_idle_level等于在MU-MIMO传输模式中的单个STA的最大可支持空间流，在空闲时间情况下已利用的空间流是零)
在下文中，将说明向非AP STA发送前述MU-MIMO利用信息的方法。
图10示出了根据本发明的一种实施方式包括MU-MIMO利用的BSS负载IE格式的一个例子。
不支持MU-MIMO传输的非AP STA和支持MU-MIMO传输的非AP STA能够在BSS内共存。为了使不支持MU-MIMO传输的非AP STA和支持MU-MIMO传输的非AP STA都能够获得与BSS的负载状态有关的信息，AP能够发送如图2中的例子中所示的BSS负载元素，并能够在MU-MIMO传输情况下附加地发送包括与BSS的负载状态有关的信息的被支持的BSS负载元素。
图11和图12示出了BSS负载IE格式的例子。
在MU-MIMO传输过程中的信道利用信息被包括在图11中的MU-MIMO信道利用字段和图12中的MU-MIMO信道未充分利用字段中。可由使用中的空间流数量或剩余的可用空间流数量来表示信道利用信息。这将在以下更详细地说明。
图13示出了BSS负载IE格式的另一例子。
此外，在根据本发明的一种实施方式的BSS负载元素中，可将MU-MIMO信道未充分利用信息连同MU-MIMO信道利用信息一起发送。
同时，任一信道可由多个AP使用。例如，可以假定其中使用相同信道的不同BSS的BSA部分或全部重叠的重叠BSS(OBSS)环境。在该环境中，当任一AP计算信道负载时，该AP可以计算如下：在另一AP使用该信道的周期中该信道是忙碌。该AP仅仅能够在该AP执行MU-MIMO传输的忙碌时间段中在该AP的BSA内向非AP STA报告与MU-MIMO负载状态有关的信息(即，未使用的空间流计数或已使用的空间流计数)。
即使该AP执行了SU-MIMO传输，也能够在实现了SU-MIMO传输的时间段中在该AP的BSA内将与未使用的空间流计数或已使用的空间流计数有关的信息报告给非AP STA。当该AP向不支持MU-MIMO的STA发送数据时，可将时间段确定为忙碌时间。
在支持MU-MIMO的BSS中要由AP发送的BSS负载IE还可以包括当前吞吐量、已利用的空间流、平均传输带宽(BW)、和能够进行MU-MIMO的STA的数量。
当前吞吐量是一种负载状态信息，并可被定义如下。
“负载＝num_transmit_bytes/max_num_transmit_bvtes”
num_transmit_bytes和max_num_transmit_bytes都是观察到的时间窗口中的字节数量，类似于在BSS负载元素信道实用定义中所定义的。
无论特定的包是否已被ACK，“transmit_bytes”都可以对字节进行计数。
负载是介质有多忙碌的指示符，因此即使发送的包不成功，该发送的包仍然占用了一块介质访问时间。
在当前吞吐量的定义中，即使未接收到ACK，仍然对包进行计数。这将表示当消耗了信道介质时使用的吞吐量。但是，由于在某些情况下可以请求精确的AP吞吐量信息，因此实际上可通过仅仅对接收到相应ACK并且在接收ACK时成功被接收到的包进行计数以将吞吐量消耗表示为吞吐量。
在已利用的空间流中，可通过在AP向能够进行MU-MIMO的STA发送数据PPDU的时间内按照度量方式计算平均空间流计数来表示平均传输空间流信息。图14示出了其例子。
“负载＝average_num_transmit_ss1/max_num_transmit_ss”
为了获知MU-MIMO能力，可以仅仅使用在其中AP向能够进行MU-MIMO的STA提供数据的信道介质忙碌时间来计算“average_num_transmit_ssl”。
在已利用的空间流的另一例子中，可通过在AP向能够进行MU-MIMO的STA发送数据PPDU的时间内按照度量方式计算平均空间流计数来表示平均传输空间流信息，并可通过对在其中AP不向能够进行MU-MIMO的STA发送数据PPDU的介质忙碌周期中被限定的最大空间流计数求平均来表示平均传输空间流信息。图15示出了其例子。
“负载＝average_num_transmit_ss2/max_num_transmit_ss”
为了获知MU-MIMO能力，在全部信道介质忙碌时间跨度上计算“average_num_transmit_ss2”，并且当由于其它STA使用了该介质的或者AP向不能进行MU-MIMO的STA提供数据而导致信道介质忙碌时，“average_num_transmit_ss2”可以等于“max_num_transmit_ss”。
对于STA，得到其中STA已处于SU或MU-MIMO传输模式中的比例和与在AP侧期望的未充分利用空间尺寸有关的信息是有利的。
图14中实用测量方法缺少与本来的在未充分利用忙碌介质状态和完全利用忙碌介质状态之间的比例有关的信息。接近0的图14中SS实用测量并不必须意味对能够进行MU-MIMO的STA进行频繁服务，也不意味在MU-MIMO中将对任何未来的STA进行频繁服务。
当前吞吐量可以不给出空间域利用信息并且可以描绘错误图(wrong picture)。可由于特定STA信道条件(链路适配问题)而出现吞吐量损失。低吞吐量在能够进行MU-MIMO的STA和信道实用之间没有关系。
平均传输带宽(BW)是与由AP使用的信道的带宽有关的信息。可将在BSS中利用的传输带宽的平均信息传送到STA，这有助于STA选择BSS的处理。这是因为，即使相同的BSS负载元素的信道利用信息存在，使用了信道实用的传输带宽在每一BSS中平均值可以不同。具体而言，当在特定频带中出现干扰时，不能一直使用完整带宽，并且将通过部分地利用带宽来执行发送和接收。每一BSS可以具有不同的可用带宽。图16示出了其例子。如果基本子信道不被干扰影响，则基本子信道的介质访问和负载不被影响。即使具有相同的旧有(legacy)BSS负载实用，平均BW利用也可以不同。
AP的传输BW不仅受到不同子信道中的其它BSS限制而且受到5GHz频带中的第三方无线信号限制。期望更大吞吐量的STA可能期望与针对给定BSS的典型BW使用有关的信息。
能够进行MU-MIMO的STA的数量表示支持MU-MIMO的非AP STA的数量。为了完全地开发出潜在的MU-MIMO益处，能够进行MU-MIMO的STA可期望自身与具有更多的可进行MU-MIMO的先进STA的BSS关联。
图17示出了根据本发明的一种实施方式的BS负载IE格式。此处，空间流实用度量是MU-MIMO信道实用度量。在这种情况下，可将由AP针对能够进行MU-MIMO的STA利用的介质忙碌时间计算为实际使用的空间流信息。而且，可在计算中将剩余的忙碌时间假定为最大空间流信息。
BSS负载IE格式可以包括空间流实用度量字段、带宽实用度量字段、和能够进行MU-MIMO的STA计数字段。图17中的每个字段的长度仅仅是出于例示性的目的，从而当实施时可根据需要增加或减少。在图17中的BSS负载IE格式中所包括的字段传输次序和信息是可包括在本发明的BSS负载IE中的信息，并可全部地或部分地包括例证信息。
在下文中，将更详细地描述每个字段。
空间流实用度量可以被表示如下。
空间流实用度量＝((空间流忙碌等级时间/(最大空间流忙碌等级*信道忙碌时间))*255)
“空间流忙碌等级时间”被定义为由在CS机制已给出信道忙碌指示的微秒数乘以“空间流的数量”的总和。
“空间流的数量”可以等于在AP已占用介质来向能够进行MU-MIMO的STA发送PPDU的期间已发送的空间流的数量，否则(即，在其它信道忙碌的情况下)可以等于“最大空间流忙碌等级”。
带宽实用度量可被表示如下。
带宽实用度量＝((传输带宽忙碌时间/(最大传输带宽*BSS介质忙碌时间))*255)
“传输带宽忙碌时间”被定义为由在BSS中的设备(即，AP或与AP关联的非APSTA)已被探测到占用了介质的微秒数乘以“传输带宽”的总数。
“传输带宽”可以等于发送的PPDU带宽，其中“BSS介质忙碌时间”被定义为由在BSS中的设备(即，AP或与AP关联的非AP STA)已被探测到占用了介质的微秒数。
能够进行MU-MIMO的STA的数量可以被解释为表示当前与该BSS关联的具有MU-MIMO发送接收能力的STA总数。
在报告与在任一BSS中可使用或可利用的带宽有关的信息的过程中可能出现几个测量问题。例如，当AP发送特定信号时进行测量是不可能的。此外，根据实现方式，存在当对正在被接收的PPDU进行解码的同时不能执行测量的情况。为了解决这几个问题，将对与带宽相关的度量进行定义，并且以下将根据本发明的一种实施方式来描述利用该度量的方法。
可在信道介质空闲(此处，空闲指的是基本信道在特定BSS中是空闲的)的状态下通过对信道对于每一可用带宽是否空闲进行测量来报告根据本发明的实施方式的带宽实用度量，所述每一可用带宽可在空闲状态下由特定BSS使用。在这种情况下，可由BSS使用的可用带宽可以是20MHz、40MHz、80MHz、160MHz、或80+80MHz。例如，通过信道载波感测，通过包括基本子信道来针对诸如20/40/80/160之类的各种带宽被计算每一空闲时间，并且针对每一带宽报告计算结果。针对每一带宽的报告可以是表示在空闲状态下的最大带宽的方式。
在计算中，针对较宽带宽的带宽实用值可以将在较小带宽实用中计算出的空闲时间全部包括。例如，如果确定40MHz的带宽是空闲的，则20MHz的带宽自然也是空闲的。因此，当计算20MHz空闲时间时可包括40MHz空闲时间。可选地，为了传送表示针对其它可用带宽除20MHz以外的信道介质忙碌的度量，20MHz空闲时间可不包括40MHz空闲时间。可通过对针对每一带宽都空闲的度量的平均值进行计算来报告带宽实用度量。
根据另一实施方式，可通过使用正好于在BSS中由AP进行的对特定PPDU的发送之前要被发送的PLCP协议数据单元(PPDU)的带宽来计算带宽实用度量。
在除了执行传输的频带之外的特定频带中，AP不能获知当PPDU正被发送时另一BSS是否使用该特定带宽。因此，难以在发送PPDU时计算精确的带宽实用。
在假定当发送PPDU时维持了针对信道介质的每一带宽的状态(即，是否空闲)的情况下，可通过使用在PPDU的发送中所使用的带宽来计算带宽实用度量。
当在BSS中由AP接收特定PPDU时，可使用对接收到的PPDU所处范围的带宽进行测量并用于计算针对每一带宽介质是否忙碌的方法。可报告针对每一带宽都忙碌的度量的平均值。
根据一种实施方式，由前述两种方法获得的带宽实用度量可都被报告，或者可报告带宽实用度量的和。通过发送两种带宽实用度量或通过报告带宽实用度量的和，要被关联的STA可根据相应信息完全识别与空闲和忙碌时间相关的完整信息，从而能够选择合适的AP。
图18示出了当针对每一带宽报告信道实用信息时根据本发明的一种实施方式的BSS负载IE的一个例子。
BSS负载IE可以包括能够进行MU-MIMO的STA计数字段、空间流实用字段、和多个BW实用字段。能够进行MU-MIMO的STA计数字段表示当前与BSS关联的具有MU接收能力的STA的总数。具有MU接收能力的STA支持MU-MIMO发送和/或接收。空间流实用字段表示资源利用的状态。可以利用通过图6-17描述的每一方法来计算资源利用的状态。
针对每一带宽来报告BW实用。针对每一带宽来报告处于对应信息为空闲的状态中的时间信息。在BSS负载IE的生成过程或发送过程中可省略包含与在对应BSS中不被支持的带宽有关的信息的字段。
带宽空闲实用度量可被表示如下。
带宽空闲实用度量＝((idle_time_per_bandwidth/(BSS介质空闲时间))*255)
“idle_time_per_bandwidth”被定义为在20/40/80/160MHz中的任一带宽已被探测到为空闲的微秒数，
其中，“BSS介质空闲时间”被定义为在AP检测到基本信道的介质是空闲的微秒数。
当BW实用是与每一信道带宽的忙碌时间相关的信息时，带宽忙碌实用度量可被表示如下。
带宽忙碌实用度量＝((busy_time_per_bandwidth/(BSS介质忙碌时间))*255)
“busy_time_per_bandwidth”被定义为BSS中的设备(即，AP或与AP关联的非APSTA)已被检测到针对20/40/80/160MHz中的任一带宽占用了介质的微秒数，
其中，“BSS介质忙碌时间”被定义为BSS中的设备(即，AP或与AP关联的非AP STA)已被探测到占用了介质的微秒数。
图19示出了当报告BW空闲度量和BW忙碌度量时BSS负载IE格式的一个例子。
图20是示出了用于实施本发明的一种实施方式的无线装置的框图。无线装置2000可以是AP或非AP STA。
无线装置2000包括处理器2010、存储器2020、收发器2030、和多个天线2050。收发器2030配置为发送和/或接收本发明的管理帧。处理器2010在功能上耦接到收发器2030并被配置为生成和处理管理帧。处理器2010和收发器2030实现IEEE 802.11的PHY层和MAC层。处理器2010和/或收发器2030可以包括应用专用集成电路(ASIC)、独立芯片组、逻辑电路、和/或数据处理单元。存储器2020可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪速存储器、存储卡、存储介质、和/或其它等同的存储设备。当以软件实现本发明的实施方式时，可利用用于执行前述功能的模块(即，处理、函数等)来实现前述方法。模块可被存储在存储器2020中并可由处理器2010执行。存储器2020可以位于处理器2010之内或之外，并可以通过使用各种公知方式耦接到处理器2010。
前述实施方式包括各种示例性的方面。虽然未能描述用于表明各个方面的全部可能的组合，但是本领域技术人员应该理解其它组合也是可能的。因此，全部替代、修改和变化应该落入本发明的权利要求书的精神和范围内。

Claims (9)

1.一种在无线局域网系统中由站点STA执行的接入点AP选择的方法，该方法包括以下步骤：
从AP接收包括基本服务集BSS负载信息元素的帧，所述BSS负载信息元素包括能够进行多用户多输入多输出MU-MIMO的STA计数字段和空间流实用字段；以及
基于所述BSS负载信息元素确定所述STA是否尝试访问所述AP，
其中，所述能够进行MU-MIMO的STA计数字段表示当前与所述AP的BSS关联的并且具有MU-MIMO接收能力的能够进行MU的STA的总数，
其中，所述空间流实用字段表示空间流未充分利用，所述空间流未充分利用被定义为所述AP具有针对无线介质的给定的忙碌时间的一个或更多个未被充分利用的空间域资源的时间的百分比，并且
其中，基于由所述AP支持的被支持空间流的最大数目以及由所述AP发送至一个或更多个能够进行MU的STA的一个或更多个已利用的空间流的数目来计算所述空间流未充分利用。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
发送用于扫描候选BSS的探查请求帧；并且
其中，所述帧是所述AP响应于所述探查请求帧的探查响应帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述空间流实用字段的时间的百分比被线性地标度为255。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述帧是被周期性广播的信标帧。
5.一种在无线局域网系统中由接入点AP执行的发送管理信息的方法，该方法包括以下步骤：
向站点STA发送包括基本服务集BSS负载信息元素的帧，所述BSS负载信息元素包括能够进行多用户多输入多输出MU-MIMO的STA计数字段和空间流实用字段，
其中，所述能够进行MU-MIMO的STA计数字段表示当前与所述AP的BSS关联的并且具有MU-MIMO接收能力的能够进行MU的STA的总数，
其中，所述空间流实用字段表示空间流未充分利用，所述空间流未充分利用被定义为所述AP具有针对无线介质的给定的忙碌时间的一个或更多个未被充分利用的空间域资源的时间的百分比，并且
其中，基于由所述AP支持的被支持空间流的最大数目以及由所述AP发送至一个或更多个能够进行MU的STA的一个或更多个已利用的空间流的数目来计算所述空间流未充分利用。
6.根据权利要求5所述的方法，该方法还包括以下步骤：
从所述STA接收用于扫描候选BSS的探查请求帧；并且
其中，所述帧是响应于所述探查请求帧的探查响应帧。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述空间流实用字段的时间的百分比被线性地标度为255。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述帧是被周期性广播的信标帧。
9.一种在无线局域网系统中的接入点AP，该AP包括处理器，所述处理器被配置为：
向站点STA发送包括基本服务集BSS负载信息元素的帧，所述BSS负载信息元素包括能够进行多用户多输入多输出MU-MIMO的STA计数字段和空间流实用字段，
其中，所述能够进行MU-MIMO的STA计数字段表示当前与所述AP的BSS关联的并且具有MU-MIMO接收能力的能够进行MU的STA的总数，
其中，所述空间流实用字段表示空间流未充分利用，所述空间流未充分利用被定义为所述AP具有针对无线介质的给定的忙碌时间的一个或更多个未被充分利用的空间域资源的时间的百分比，并且
其中，基于由所述AP支持的被支持空间流的最大数目以及由所述AP发送至一个或更多个能够进行MU的STA的一个或更多个已利用的空间流的数目来计算所述空间流未充分利用。
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