CN103052077B - 一种无线局域网obss站点空分干扰避免方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线局域网OBSS站点空分干扰避免方法。其方法包括，步骤1，通过修改RTS帧和CTS帧结构使OBSS处的站点携带所述站点使用的波束向量信息，实现优化MU-MIMO发送模式；步骤2，网络分配矢量的保护时段内干扰AP在优化MU-MIMO发送模式视需迫零波束方向为额外的约束条件。本发明可以在稀缺的频谱资源下有效地满足OBSS处的站点的服务质量要求。

Description

一种无线局域网OBSS站点空分干扰避免方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种无线局域网OBSS站点空分干扰避免方法。

背景技术

无线局域网络中，基站又被称为接入站点(AP, access point)，无论用户多少，无线局域网的基础建设在本质上并没有多大差异，然而由于多用户的引入使得许多问题随之而来。如下例举的几种场景说明了目前无线局域网在多用户接入后所带来的问题。

场景1：当相邻BSS使用相同的主信道时，即相邻BSS的AP使用同一频段作为发送的主信道。若设AP1针对的站点有STA1、STA2和STA3，而AP2针对的站点有STA4、STA5和STA6，其中STA3是OBSS站点（如说明书附图图1所示），那么当这些站点以同一主AC竞争信道时，与OBSS站点STA3竞争信道的站点数就会增加一倍，降低了OBSS站点竞争到信道的概率。

场景2：当相邻BSS使用不同的主信道时，即相邻BSS的AP使用不同频段作为发送的主信道。由于IEEE 802.11系列的无线局域网所使用的频段最多只能支持两个160MHz带宽或者五个80MHz带宽的发送，那么相邻BSS使用的主信道的频段很有可能是其他BSS的次信道的频段，若设AP1针对的站点有STA1、STA2和STA3，而AP2针对的站点有STA4、STA5和STA6，其中STA3是OBSS站点（如说明书附图图1所示），那么当AP1要对站点STA1、STA2和STA3实现多用户MIMO时，由于STA3所处的位置使得其可用带宽很大可能与其他站点STA1和STA2的可用带宽不同，那么AP1的多用户MIMO的实现将踢出STA3，这将使得OBSS处站点被服务的机会大大降低。

综上所述，可以从所例举的场景中得知无线局域网的网络运行中OBSS站点竞争到信道的机会大大降低，且被热点服务的机会也无法满足，这将无法满足OBSS站点的服务质量要求。本方案在不改动现有无线局域网机制的前提下使所举之例的类似场景问题得以解决，而且目前对所举例的类似场景问题尚无有效的解决方案。

下面介绍一些无线局域网中的专有术语。首先介绍一下TXOP的特点和作用，当站点被HC使用Qos(+)CF-Poll 帧轮询时，它就获得一个TXOP。该TXOP的时限由“Qos控制”字段中的TXOP上限子字段指定。保护TXOP的NAV是由包含CF-Poll功能的帧中的时长字段设置的。获得一个TXOP后，只要满足TXOP时限，站点可以在指定的轮询TXOP内传输多个帧交换序列。如果帧传输以及任何期望从对方MAC收到的任何立即响应无法在TXOP结束前完成，则站点不会开始传输一个帧。如果包含CF-Poll的Qos数据帧中“Qos控制”字段中的“TXOP上限”子字段被设置为0，则站点回应一个MPDU或者QOS空帧。

站点通过设置在发送给AP的Qos数据帧中的“TXOP时长要求”或者“队列长度”子字段来请求一个其后的TXOP。这些子字段是互斥的，站点只能设置两者之一。通过设置“所请求的TXOP时长”字段，站点请求以一个TXOP表示的特定额外传输时间，以传输其队列中的数据帧。通过设置“队列长度”子字段，站点向AP表明该站点队列中待发送的流量。

站点可以在一个轮询TXOP或者EDCA TXOP 中传输请求。两种请求都给AP提供了供其考虑的信息。站点综合这些信息、从其他站点来的类似信息以及相关的各种通信流类别的TSPEC来相应地分配TXOP。

“TXOP时限”子字段出现在QOS(+)CF-Poll帧中，字段值以32us为单位，标示AP为下一个TXOP所授予的时限。TXOP在QOS(+)CF-Poll帧之后一个SIFS周期开始。TXOP时限值为0时意味着在QOS(+)CF-Poll后将马上传输一个MPDU或一个“QOS空”帧。“队列大小”子字段标示在发送该帧的非AP站点上所缓冲的通信量。其出现在将“QOS控制”字段中，AP可以使用此字段，并综合考虑来自其他站点的竞争请求，来决定其授予这个站点的时长。

“队列大小”的值为站点上对应于指定TID的队列的总长度，取整到最近的256倍数，并以256个八位元为单位给出。“队列大小”值为0时标示没有对应于该TID的任何缓冲通信。“队列大小”值254被用于所有大于64768个八位元的队列。“队列大小”值为255时标示一个未指定的或未知的大小。作为“队列大小”的一种替代，非AP站点可以请求其所期望的TXOP时长。

“所请求的TXOP时长”以32us为单位指定。“所请求的TXOP时长”为0表示对于指定TID没有请求TXOP。“所请求的TXOP时长”不是累加的。对于一个特定TID的TXOP时长请求将改写任何之前的对该TID的TXOP时长请求。

发明内容

针对无线局域网中处于OBSS中的站点由于其所处的位置会受到比较严重的干扰，而在频谱资源有限的情况下这些OBSS处的站点竞争到信道的机会降低，服务质量变差，使得无线局域网中的站点不能更好的被服务，这是因为实际中相邻BSS的主信道相同时，OBSS站点由于其所处的位置导致同时竞争信道的站点数增多，从而竞争到信道的概率降低；而当实际中相邻BSS的主信道不同时，OBSS站点由于其所处的位置导致不能被所关联的AP服务的概率降低，从而很大程度上降低了无线局域网的吞吐量，无法满足OBSS站点服务质量要求问题，尚无有效的解决方案。本发明针对以上提出的场景，旨在解决如何满足无线局域网中OBSS站点的服务质量要求问题。

本发明为解决以上技术问题采用如下技术方案：

步骤1，通过修改RTS帧和CTS帧结构使OBSS处的站点携带所述站点使用的波束向量信息，实现优化MU-MIMO发送模式；

步骤2，网络分配矢量的保护时段内干扰AP在优化MU-MIMO发送模式视需迫零波束方向为额外的约束条件。

通过两种方法修改RTS和CTS帧结构，方法1：

(1)定义Enhanced RTS和Enhanced CTS, 在传统RTS和CTS帧内加入干扰AP的地址信息及对应的需迫零信息；

(2)OBSS用户使用Enhanced RTS和Enhanced CTS，非OBSS用户使用普通RTS和CTS；

    方法2：

(1)利用传统CTS帧结构中的“more data”比特位，通常情况下该比特位是无用的，在已知自身是OBSS处站点时候需要检测该比特位，若为0则表示无更多数据，若为1则表示后面有另外帧发送(即本方案所命名为CIF帧)；

(2)干扰AP在收到CIF帧后，该帧包含了可避免站点STA的干扰波束方向角，其他AP在数据发送时候可避开该波束方向。

本发明技术的主要好处：不需在传统MAC层帧结构较大修改的情况下，解决了如何满足无线局域网中OBSS站点的服务质量要求问题，该方案可以很大程度上提高无线局域网的系统吞吐量。

附图说明

图1为本发明现有技术的OBSS场景示意图；

图2为本发明实施例的CTS帧结构修改；

图3为本发明实施例的OBSS空分干扰避免流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

1、本发明实施例一：

发送站点向接收站点发送RTS帧进行轮询以获得每个接收站点不同的可用带宽，而OBSS处的站点发送端可以通过对传统RTS帧结构稍作改动的“Enhanced RTS”帧进行轮询，使用该帧的作用是为了兼容无线局域网的其他协议，新的协议可以增加该帧来处理OBSS的干扰问题，相应的，OBSS处的站点可以使用“Enhanced CTS”帧以响应，使用该帧响应的作用在于OBSS处的站点可以携带该站点使用的波束向量信息，那么在网络分配矢量的保护时段内干扰发送端(AP)在收到该帧之后需要进行处理，将接收到的OBSS站点的波束信息作为预编码的一个约束条件来对其所在的BSS的站点进行MU-MIMO发送，而该帧“Enhanced CTS”的定义同样可以兼容无线局域网的其他协议，只要使新协议中AP有处理该帧的能力即可，这样新协议在兼容以往无线局域网协议的条件下只要稍作改动即可解决OBSS干扰严重的问题。

2、本发明实施例二：

发送站点向接收站点发送RTS帧或短数据帧进行轮询以获得每个接收站点不同的可用带宽，而传统的CTS帧结构中的“帧控制”字段中的“more data”比特位是无用的，OBSS处的站点由于可以通过不同BSS定时发送的beacon帧来分辨自身是否处于OBSS的位置，因此OBSS处的站点在已知自身位置的前提下可以将CTS帧结构中的“帧控制”字段中的“more data”比特位置为“1”，如说明书附图图2所示，以便告知发送端在该CTS帧之后的一段时间内(该时间可以等于SIFS即可，其他值视生产商家而定)有携带OBSS站点需使用的波束向量信息的帧发送，那么在网络分配矢量的保护时段内干扰发送端(AP)在收到该帧之后需要处理该帧，需将接收到的OBSS站点的波束信息作为预编码的一个约束条件来对其所在的BSS站点进行MU-MIMO发送，而该携带波束向量信息的帧本说明书命名为“CIF”帧(即Clear Inference Frame),其中该方案的运行流程图如说明书附图的图3所示,使用该帧一方面可以最大程度清除OBSS站点的干扰，另一方面可以兼容无线局域网的旧协议，这样在新协议兼容以往无线局域网协议的条件下只要稍作修改即可解决OBSS干扰严重的问题。

Claims (1)

1.一种无线局域网OBSS站点空分干扰避免方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过修改RTS帧和CTS帧结构使OBSS处的站点携带所述站点使用的波束向量信息，实现优化MU-MIMO发送模式；

步骤2，网络分配矢量的保护时段内干扰AP在优化MU-MIMO发送模式视需迫零波束方向为额外的约束条件；

通过两种方法修改RTS和CTS帧结构；

方法1为：

(1)定义Enhanced RTS和Enhanced CTS，在RTS和CTS帧内加入干扰AP的地址信息及对应的需迫零信息；

(2)使OBSS用户使用Enhanced RTS和Enhanced CTS，非OBSS用户使用RTS和CTS；

方法2为：

(1)利用CTS帧和CTS帧结构中的more data比特位，在已知自身是OBSS处站点时候需要检测所述more data比特位，若more data比特位为0则表示无更多数据，若为1则表示后面有另外帧发送，即后面有CIF帧发送；

(2)干扰AP在收到所述CIF帧后，CIF帧包含了可避免站点STA的干扰波束方向角，其他AP在数据发送时候可避开该波束方向。