CN102761356B - 无线局域网中多用户传输数据的方法及装置 - Google Patents

无线局域网中多用户传输数据的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种多用户多输入多输出MIMO系统数据发送的方法，其特征在于，所述方法包括：在至少两个带宽上向主用户发送RTS；接收所述主用户在各带宽上发送的CTS，三所述CTS为所述主用户对所述RTS的响应；在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS；接收所述次用户发送的CTS，所述CTS为所述次用户对RTS的响应；在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据。本方案发送次用户的RTS的带宽可以根据主用户的可用带宽来动态调整，避免了某些次信道上发送不必要的RTS，节省AP和用户的发送功率。

Description

无线局域网中多用户传输数据的方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及无线局域网中多用户传输数据的方法及装置。
背景技术
无线局域网中支持一种传输机会(TXOP，Transmission opportunity，传输机会)的机制，指的是当一个用户竞争到一个信道接入机会以后可以在一定时间内给一个或多个用户连续传输多个数据帧。目前现有标准中支持了单用户TXOP(SU TXOP)，在新标准中又增加了多用户TXOP(MU TXOP，Multi-Users TXOP，多用户传输机会)。现要求在传输多用户的整个TXOP时间内，至少有一个传输主业务类型的主用户在和AP通信。
AP(接入点，acess point)设备或者VHT STA(very high throughput STA，超高速用户站点)的传输带宽已经由原来的20MHz、40MHz扩展到80MHz、160MHz，从而提升系统通信吞吐量。但考虑兼容性，8设备(AP与VHT STA)需要同时具备发送和接收这四种带宽的能力。超过20MHz的信道带宽(40MHz，80MHz，160MHz)分成若干个20MHz信道，其中有一个是主20M信道，其它都是次20M信道。
目前另一个提高吞吐量的方式是AP在一个TXOP内同时给多个用户(VHTSTA)传输数据。AP获得TXOP传输机会后，在给多用户传输数据之前，必须调度到这几个用户。通常采用的方法就是给所要调度的用户发送RTS(requestto send，发送请求)，用户回应CTS(clear to send，允许发送)。RTS和CTS是已经通用的控制帧，它们的发送带宽是20MHz。由于目前数据带宽的扩大，选择的需求支持采用在更宽的带宽的每个20MHz上发送RTS和CTS。例如，AP在发送80MHz的数据之前，必须先同时在这80MHz带宽的每个子20MHz上分别发送完全相同帧格式的RTS，用户在相应的每个可用的20MHz信道(没有被干扰)上回应CTS。
RTS和CTS交换在多用户传输中的作用主要有两个，第一个作用是探测每个用户的可用带宽。有的用户可能由于次信道被干扰，无法在这个次信道上发送CTS来响应AP在相同带宽上发送的RTS。这样通过依次与每个用户每个子信道上的RTS/CTS交换，AP可以确定每个用户当前的可用带宽，从而确定传输多用户数据的带宽。第二个作用RTS和CTS帧格式中包含了一个时长字段和接收地址，每个探测到这个RTS或CTS的帧的用户会比较接收地址是否和本用户地址相同，若不相同，就默认在这个时长时间内信道处于繁忙(被别的设备占用)，不会主动接入信道，称作被设置了NAV(网络分配向量)。若相同，则没有被设置NAV，就回应相应的控制帧或数据帧。这种NAV机制保证了正在通信的设备在这段时间的通信可靠性。但是目前的多用户传输中，AP需要依次和每个用户进行更宽带宽(超过20MHz)上的RTS/CTS交换。但是没有看到有效的交换策略，没有规定给每个用户发送RTS的次序和带宽可能造成降低信道的利用率，进而降低了系统的整体吞吐量。
发明内容
本发明实施例提供一种多用户多输入多输出MIMO系统数据发送的方法，规定发送RTS的次序和带宽，避免错误设置NAV的情景的出现，从而提高信道利用效率和系统整体吞吐量，方法包括：
在至少两个带宽上向主用户发送RTS；
接收所述主用户在各带宽上发送的CTS，所述CTS为所述主用户对RTS的响应；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS；
接收所述次用户发送的CTS，所述CTS为所述次用户对RTS的响应；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据。
本发明实施例还提出另一种简化的方法，包括：至少两个带宽上向主用户发送RTS；
接收所述主用户在各带宽上发送的CTS，所述CTS为所述主用户对RTS的响应；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和所有次用户发送数据。
同时本发明实施例还提供一种数据发送装置，包括：
发送单元，用于在至少两个带宽上向主用户发送RTS；
接收单元，用于接收所述主用户在各带宽上发送的CTS，所述CTS为所述主用户对所述RTS的响应；
所述发送单元还用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS；
所述接收单元接收所述次用户发送的CTS，所述CTS为所述次用户对RTS的响应；
所述发送单元还用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据。
进一步，还提供一种无线局域通信系统，其特征在于，包括接入点和用户设备，
所述接入点，发送多用户数据之前，先向所述用户设备中的主用户发送RTS，然后向所述用户设备中的次用户发送RTS，接收所述主用户和次用户发送的队所述RTS的响应CTS；并且发给次所述次用户的RTS的带宽不超过主用户发送的CTS的带宽；
所述用户设备，用于接收所述接入点发送RTS，响应所述TRS向所述接入点发送CTS。
上述方案中在AP传输多用户数据之前，只给主用户发送RTS，不给次用户发送。从而节省了控制帧的开销，增加传输数据的时间，进而增大系统吞吐量。进一步使得AP和次用户减少了不必要的RTS/CTS交换，有效避免了错误设置周围用户的NAV，使这些用户可以尽早的接入信道，提升了信道利用效率，增加了系统整体吞吐量。
附图说明
图1为本发明实施例多用户多输入多输出MIMO系统数据发送的方法流程图。
图2为多用户多输入多输出MIMO系统数据发送装置的结构框图。
图3为本发明实施例无线局域网系统的示意图三。
具体实施方式
目前的无线局域网的多用户传输中，AP需要依次和每个用户进行更宽带宽(超过20MHz)上的RTS/CTS交换。但是没有看到规定具体的交换策略，也就是没有规定给每个用户发送RTS的次序和带宽。如果AP给每个用户发送RTS都是在每个子20MHz上进行的，并且发送次序是随机的。由于每个用户的信道条件是随机的，可能存在主用户的次信道被干扰，而次用户的所有信道都可用的情况
由于AP在做多用户数据传输的时候至少有一个主用户(primarySTA/destination)，而且给每个多发送的数据带宽必须相同。这样，AP发送数据的带宽就只能按照主用户的可用带宽来进行。如果在超出主用户可用带宽的频带上给次用户发送了RTS，那么这些RTS就是冗余RTS，浪费了发送功率。此外，这些在超出主用户可用带宽的频带上发送的RTS会导致一部分STA不必要的设置了NAV，用户在这些信道上回应的CTS也可能不必要的设置了它周围用户的NAV，从而导致这些被设置了NAV的用户无法接入信道。
参阅图1，本发明实施例多用户多输入多输出MIMO系统数据发送的方法流程图。该流程为AP或者VHT STA发送数据的方法。
S101，在至少两个带宽上向主用户发送RTS；
S103，接收所述主用户在各带宽上发送的CTS，所述CTS为所述主用户对RTS的响应；
S105，在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS；
S107，接收所述次用户发送的CTS，所述CTS为所述次用户对RTS的响应；
S109，在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据。
可以看出，在本实施例中，AP在发送多用户数据之前，规定发送RTS的次序是先给主用户发送，然后给次用户发送。AP发给次用户的RTS的带宽不得超过主用户回应的CTS的带宽(即主用户的可用带宽)。发送次用户的RTS的带宽可以根据主用户的可用带宽来动态调整，避免了某些次信道上发送不必要的RTS，节省AP和用户的发送功率。AP和次用户减少了不必要的RTS/CTS交换，有效避免了错误设置周围用户的NAV，使这些用户可以尽早的接入信道，提升了信道利用效率，增加了系统整体吞吐量。
进一步，上述方法中的主用户是指所有传输主业务类型的用户。
进一步，上述的方法中主用户的可能是一个，多用户传输时，如果出现多个主用户。先给所有主用户发送RTS，再给次用户发送RTS。若主用户的可用带宽不一致(不相同)，就有两种选择方案。一种是发送给次用户RTS的带宽不得超过主用户中可用带宽的最大值，另一种是不得超过主用户中可用带宽的最小值。根据实际情况可以选择其中任意一种。举例来说，如果AP选择TXOP内只向可用带宽最大的主用户及次用户发送信息，那么发送给次用户的RTS带宽应选择主用户中可用带宽的最大值。如果AP选择向所有主用户及次用户发送信息，那么发送给次用户的RTS带宽不超过主用户中可用带宽的最小值。
进一步，多用户传输中，MU-TXOP是由主业务类型决定的。多用户传输首先要保证主业务类型的QOS要求，次业务的QOS要求相对较低。因此在实现中可以根据实际场景，例如用户站点密度小的时候，采用一种简化的RTS发送策略。
在AP传输多用户数据之前，只给主用户发送RTS，不给次用户发送。从而节省了控制帧的开销，增加传输数据的时间，进而增大系统吞吐量。
本发明实施例提供一种数据发送的装置，其可以是无线局域网中的AP，可以是应用AP在MU-MIMO数据的发送和接收过程中，一般情况为一个AP覆盖多个用户设备，给可以多个用户发送数据。本实施例中的装置，用于实现上述方法实施例的流程，具体方法中的处理过程均可以在该装置中执行。
参阅图2，多用户多输入多输出MIMO系统数据发送装置的结构框图。
装置包括发送单元201和接收单元203.
发送单元201，用于在至少两个带宽上向主用户发送RTS；
接收单元203，用于接收所述主用户在各带宽上发送的CTS，所述CTS为所述主用户对所述RTS的响应；
所述发送单元201还用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS；
所述接收单元203接收所述次用户发送的CTS，所述CTS为所述次用户对RTS的响应；
所述发送单元201还用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据。
进一步，还可能包括计算单元205，用于如果所述主用户数量大于1个时，确定各主用户中发送的CTS的带宽之和的最小值；则所述发送单元201具体用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS，并且所述向次用户发送RTS的带宽之和不超过所述最小值的带宽；其中，在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据中的主用户为所有所述各主用户。进一步接收单元205，还用于如果所述主用户数量大于1个时，所述计算单元205还用于确定各主用户中发送的CTS的带宽之和的最大值；所述发送单元201发具体用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS，并且所述向次用户发送RTS的带宽之和不超过所述最大值的带宽；其中，在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据中的主用户为所述各主用户中发送的CTS的带宽之和的最大值对应的主用户。
下面提供包含上述装置和用户设备的无线局域网系统，该无线系统根据上述的方法工作，具体方法中的处理过程均可以在该系统中执行。参阅图3，该系统包括接入点AP和多个用户设备STA。
接入点AP，发送多用户数据之前，先向所述用户设备中的主用户发送RTS，然后向所述用户设备中的次用户发送RTS，接收所述主用户和次用户发送的队所述RTS的响应CTS；并且发给次所述次用户的RTS的带宽不超过主用户发送的CTS的带宽；
用户设备STA，用于接收所述接入点发送RTS，响应所述TRS向所述接入点发送CTS。
其中接入点AP可以是前述的用户多输入多输出MIMO系统数据发送装置，其具体的处理可以是执行方法实施例中各具体的处理流程。
可以看出，在本实施例中的装置和系统，AP在发送多用户数据之前，规定发送RTS的次序是先给主用户发送，然后给次用户发送。AP发给次用户的RTS的带宽不得超过主用户回应的CTS的带宽(即主用户的可用带宽)。发送次用户的RTS的带宽可以根据主用户的可用带宽来动态调整，避免了某些次信道上发送不必要的RTS，节省AP和用户的发送功率。AP和次用户减少了不必要的RTS/CTS交换，有效避免了错误设置周围用户的NAV，使这些用户可以尽早的接入信道，提升了信道利用效率，增加了系统整体吞吐量。
进一步，本发明实施例还给出另一种实现方法：在多用户多输入多输出MIMO传输系统中，当AP采用RTS/CTS交互过程进行传输机会初始化的时候，第一个RTS发送给主用户之一。当AP采用多用户多输入多输出MIMO数据帧进行传输机会初始化的时候，第一个确认请求发送给主用户之一。
这里所说的主用户是指有主接入类型(access category，AC)数据需要传输的用户，次用户是指有除主接入类型之外的其它接入类型数据需要传输的用户。主接入类型是指通过增强的分布式信道接入方式(enhanced distributedchannel access function，EDCAF)获得信道接入机会的接入类型。
应用中如果在一个TXOP内的第一帧传输成功，则当前传输机会建立。另外还规定当采用多用户多输入多输出MIMO传输的时候，必须至少包含一个主用户。
如果对第一个RTS发送目标用户不作规定，则可能会出现下面的情形：当第一个RTS发送给次用户的时候，如果AP正确接收次用户的CTS，则由于第一帧发送成功而建立了当前传输机会。如果此时所有主用户由于信道被干扰等原因无法进行通信的时候，即使已经成功建立的传输机会也无法只对次用户进行数据传输，这样就造成了系统传输时间的浪费。因此通过第一个RTS发送给主用户之一就可以保证一旦传输机会建立，肯定有适合数据传输的主用户存在，可以提高系统的效率。
类似的情况同样存在于当采用多用户多输入多输出MIMO数据帧进行传输机会初始化的场景。
当AP采用多用户多输入多输出MIMO数据帧发送的时候，需要通过依次轮询来获得所有目标用户的确认帧。对于第一个反馈确认帧的用户可以采用显式的确认请求也可以采用隐式的确认请求，除了第一个之外的其他用户采用显式的确认请求。这里所说的隐式请求是指在数据帧中进行立即反馈的设置，显示请求包含但不限于块确认请求帧(Block Acknowledgment request，BAR)，确认帧包含但不限于块确认帧(Block Acknowledgment，BA)。当第一个请求反馈的用户为次用户的时候，如果该用户的请求被正确接收，但是接下来所有的主用户由于干扰等原因无法反馈确认帧，那么此时也会出现传输机会建立成功但是没有主用户可以进行数据传输的状况。如果AP不能对仅次用户进行数据传送，这样就会造成系统传输时间的浪费。因此通过第一个确认请求发送给主用户之一就可以使得传输机会建立后有数据传输的用户存在，从而提高系统的效率。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (11)

1.一种多用户多输入多输出MIMO系统数据发送的方法，其特征在于，所述方法包括：
在至少两个带宽上向主用户发送RTS；
接收所述主用户在各带宽上发送的CTS，所述CTS为所述主用户对所述RTS的响应；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS；
接收所述次用户发送的CTS，所述CTS为所述次用户对RTS的响应；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和所述次用户发送数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:
所述主用户为传输主业务类型的用户。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述主用户数量大于1个，在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS包括：
确定各主用户中发送的CTS的带宽之和的最大值；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS，并且所述向次用户发送RTS的带宽之和不超过所述最大值的带宽；
则在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据中的主用户为所述各主用户中发送的CTS的带宽之和的最大值对应的主用户。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述主用户数量大于1个，在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS包括：
确定各主用户中发送的CTS的带宽之和的最小值；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS，并且所述向次用户发送RTS的带宽之和不超过所述最小值的带宽；
则在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据中的主用户为所有所述各主用户。
5.一种数据发送装置，其特征在于，所述装置包括：
发送单元，用于在至少两个带宽上向主用户发送RTS；
接收单元，用于接收所述主用户在各带宽上发送的CTS，所述CTS为所述主用户对所述RTS的响应；
所述发送单元还用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS；
所述接收单元还用于接收所述次用户发送的CTS，所述CTS为所述次用户对RTS的响应；
所述发送单元还用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据。
6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述装置还包括：
计算单元，用于如果所述主用户数量大于1个时，确定各主用户中发送的CTS的带宽之和的最小值；
则所述发送单元具体用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS，并且所述向次用户发送RTS的带宽之和不超过所述最小值的带宽；
其中，在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据中的主用户为所有所述各主用户。
7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，
所述计算单元，还用于如果所述主用户数量大于1个时，确定各主用户中发送的CTS的带宽之和的最大值；
所述发送单元具体用于在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS，并且所述向次用户发送RTS的带宽之和不超过所述最大值的带宽；
其中，在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据中的主用户为所述各主用户中发送的CTS的带宽之和的最大值对应的主用户。
8.一种无线局域通信系统，其特征在于，包括接入点和用户设备，
所述接入点，发送多用户数据之前，先向所述用户设备中的主用户发送RTS,然后向所述用户设备中的次用户发送RTS，接收所述主用户和次用户发送的对所述RTS的响应CTS；
并且发给所述次用户的RTS的带宽不超过所述主用户发送的CTS的带宽；
所述用户设备，用于接收所述接入点发送RTS，响应所述RTS向所述接入点发送CTS。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述接入点先向所述用户设备中的主用户发送RTS,然后向所述用户设备中的次用户发送RTS，接收所述主用户和次用户发送的对所述RTS的响应CTS具体包括：
在至少两个带宽上向主用户发送RTS；
接收所述主用户在各带宽上发送的CTS，所述CTS为所述主用户对所述RTS的响应；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS；
接收所述次用户发送的CTS，所述CTS为所述次用户对RTS的响应；
并且进一步还包括：在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，如果所述主用户数量大于1个，则所述接入点还用于：
确定各主用户中发送的CTS的带宽之和的最大值；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS，并且所述向次用户发送RTS的带宽之和不超过所述最大值的带宽；
则在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据中的主用户为所述各主用户中发送的CTS的带宽之和的最大值对应的主用户。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，如果所述主用户数量大于1个，则所述接入点还用于：
确定各主用户中发送的CTS的带宽之和的最小值；
在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上向次用户发送RTS，并且所述向次用户发送RTS的带宽之和不超过所述最小值的带宽；
则在接收到所述主用户发送的CTS的带宽上和在接收到所述次用户发送的CTS的带宽上向所述主用户和次用户发送数据中的主用户为所有所述各主用户。
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