CN103227700A - 使用非立即块确认的sdma通信 - Google Patents

Abstract

在空分多址通信（SDMA）中，在预定的通信阶段基本同时地向基站发送的移动设备可能要等到所述预定的通信阶段结束后，才能接收对它们发送的确认，使得进行相对短发送的移动设备在另一个移动设备仍然在完成相对长的发送时不会遭遇确认超时。在一些实施方案中，移动设备可以在所述通信阶段发送非立即块确认请求。

Description

使用非立即块确认的SDMA通信

本申请是PCT国际申请号为PCT/US2004/025710、国际申请日为2004年8月6日、中国国家申请号为200480026325.1、题为“使用非立即块确认的SDMA通信”的申请的分案申请。

背景

为了解决无线数据通信系统所面临的日益增长的带宽需求问题，正在开发多种技术以允许多个设备通过共享单条信道来与单个基站通信。在一种这样的技术中，假设多个移动设备位于距基站足够不同的方向上，则基站可以在相同的频率上同时向这些移动设备发送单独的信号或者从这些设备接收单独的信号。为了从基站进行发送，可以从多个空间上分离的天线中的每一个同时地发送不同的信号，使得合并的（combined）发送是定向的，即，想要发往每一个移动设备的信号可以在该移动设备的方向上相对较强，而在其他方向上相对较弱。类似地，基站可以通过多个空间上分离的天线中的每一个，在相同的频率上同时从多个独立的移动设备接收合并的信号，并且通过适当的信号处理将从多个天线接收到的合并信号分割为来自每个移动设备的单独信号，使得接收也是定向的。

在目前提出的规范下，例如IEEE802.11（IEEE是位于3Park Avenue，17^thfloor，NewYork，New York的电气电子工程师学会的缩写），每个移动设备可以发送可变长度的数据块，然后在该数据块后的预定超时时段中等待来自基站的确认，以表明基站接收到了该数据块。如果基站在相同的频率上发送和接收，则该事实将使得基站不能同时发送和接收，从而基站在发出任何确认前要一直等到所有到来的数据块全部完成为止。然而，由于数据块具有可变长度，所以发送短数据块的移动设备可能在基站仍然在从另一个移动设备接收长数据块时遭遇到确认超时。这样造成的不必要的短数据块的重传可能会导致数据通信在整体上效率不高，并且在某些环境下甚至会导致服务中断。

附图说明

参考以下描述和用来图示说明本发明的实施方案的附图，可以理解本发明。在附图中：

图1根据本发明的实施方案示出了通信网络的图。

图2根据本发明的实施方案示出了与一个基站和两个移动设备有关的通信序列的时序图。

图3根据本发明的实施方案示出了一种可被基站执行的方法的流程图。

图4根据本发明的实施方案示出了一种可被移动设备执行的方法的流程图。

图5根据本发明的实施方案示出了基站的框图。

图6根据本发明的实施方案示出了移动设备的框图。

图7根据本发明的实施方案示出了可以用在通信序列中的通信格式。

具体实施方式

在以下描述中阐述了大量具体的细节。然而，可以理解，没有这些具体的细节也可以实现本发明的实施方案。此外，没有详细示出公知的方法、结构和技术，以免模糊了对所述描述的理解。

提及“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性的实施方案”、“各种实施方案”等是指如此描述的本发明的实施方案可以包括具体的特征、结构或特性，但不是每个实施方案都必须包括该具体的特征、结构或特性。此外，短语“在一个实施方案中”的重复使用不一定是指相同的实施方案，尽管有这种可能。

在以下描述和权利要求书中，可以使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应当理解，这些术语不意味着彼此是同义词。相反，在具体的实施方案中，“连接”可被用来指两个或更多的元件彼此之间直接物理接触或电接触。“耦合”可以是指两个或更多的元件彼此之间直接物理接触或电接触，或者两个或更多的元件彼此之间不直接相互接触，但仍彼此协同工作或交互。

使用在这里，除非特别指出，常见的形容词“第一”、“第二”、“第三”等在用来描述普通的事物时，仅仅意味着所提及的是相近事物的不同实例，而不是指如此描述的事物一定在时间上、空间上，在等级上，或者以任何其他方式具有给定的顺序。

除非特别指出，从以下讨论中可以清楚地认识到，在整篇说明书的讨论中使用诸如“处理”、“计算”、“运算”等术语时是指计算机或计算系统、或者类似的电子计算设备的动作和/或处理过程，所述计算机或计算系统、或者类似的电子计算设备将表示为物理量（例如，电量）的数据操纵和/或转换为类似表示为物理量的其他数据。

类似地，术语“处理器”可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数据，以将该电子数据转换为可以存储在寄存器和/或存储器中的其他电子数据的任何设备或者设备的一部分。“计算平台”可以包括一个或多个处理器。

在本篇文献的上下文中，术语“无线”及其派生词可被用来描述可以使用调制的电磁辐射，通过非固态介质来传送数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并不意味着相关的设备不包含任何有线线路，尽管在一些实施方案中可能是这样的。

与通用的行业术语一致，术语“基站”、“接入点”和“AP”在这里可以互换地用来描述可以无线地并且与多个其他电子设备基本同步地通信的电子设备，而术语“移动设备”和“STA”可以互换地用来描述多个其他电子设备中的任何一个，该设备可以具有移动后仍然可通信的能力，尽管移动不是一个必要条件。然而，本发明的范围不限于用这些术语标注的设备。类似地，术语“空分多址”和SDMA可以互换地使用。使用在这里，这些术语意图包括以下通信技术：可以通过多个天线的组合，基本同时地从相同的设备发送不同的信号，使得合并发送的信号导致发往不同设备的不同信号以相同的频率在基本不同的方向上发送；和/或包括以下通信技术：可以通过多个天线，从不同方向上的不同设备处以相同的频率基本同时地接收到不同的信号，并且可以通过适当的处理将这些不同的信号相互分离。术语“相同的频率”用在这里可以包括在某一精确的频率处因带宽容差、多普勒频移适应（Doppler Shift Adaptation）、参数漂移等引起的轻微偏差。两个或更多个向不同设备的发送被认为是基本同时的，只要每个向不同设备的发送的至少一部分是同时发生的，但不意味着不同的发送一定要同时开始和/或同时结束，尽管可以如此。类似地，两个或更多个从不同设备的接收被认为是基本同时的，只要从不同设备的每个接收的至少一部分是同时发生的，但不意味着不同的接收一定要同时开始和/或同时结束，尽管可以如此。用术语SDMA代表的词语有时可以使用其他变体，例如但不限于用“space”替换“spatial”，用“diversity”替换“division”。本发明的各种实施方案的范围意图包含在术语命名上的这些不同。

本发明的一些实施方案可以包括从移动设备向基站发送数据突发，其中数据突发包括对来自基站的非立即块确认的请求。数据突发可以包括一个数据块或者多个顺序的数据块（子突发）。非立即确认可以是不必在正被确认的数据结束后的预定时间内发送，而是可以延迟到稍后某个时间的确认信息。块确认可以是用于确认多个子突发的单个确认，而不要求对于多个子突发中的每一个进行单独的确认。在一些实施方案中，块确认可以标识正被确认的子突发中的每一个，使得即便正在使用单个块确认，也可以有一些子突发被确认，而其他子突发不被确认。因而，一个非立即块确认可以确认一组子突发中的全部或者单独的一些，并且对于单独的子突发可以被延迟到某个适当的确认时间而不会引起确认超时。

图1根据本发明的实施方案示出了可以在SDMA操作中使用非立即块确认的SDMA通信网络的图。所图示的通信网络的实施方案示出了一个AP110，它可以与位于该AP不同方向上的多个STA131-134通信。AP110可以使用SDMA技术，基本同时地向STA131-134中的每一个发送不同的信号。类似地，每个STA131-134可以基本同时地向AP110发送不同的信号，并且AP110可以使用SDMA技术将合并接收的信号分离成来自每个STA的单独信号。如果每个STA期望在其发送结束后即刻开始的预定超时期限内接收到对该发送的确认，那么就有可能发生超时，而非立即块确认可被用来避免这种潜在的超时。

虽然AP110被显示为具有四个天线120，以使用SDMA技术同时（at a time）与多达四个STA进行无线通信，但是其他实施方案可以具有其他的设置（例如，AP110可以具有两个、三个、或者四个以上的天线）。每个STA可以具有至少一个与AP110进行无线通信的天线。在一些实施方案中，STA天线可被调适为全方向工作，但是在其他实施方案中，STA天线可被调适为定向工作。在一些实施方案中，STA可以位于固定的位置上，但是在其他实施方案中，至少一部分STA可以在通信序列期间和/或在两个通信序列之间移动。在一些实施方案中，AP可以位于固定的位置上，但是在其他实施方案中，AP可以在通信序列期间和/或在两个通信序列之间移动。

图2根据本发明的实施方案示出了使用非立即块确认的通信序列的时序图。在图2中，从基站向外的发送位于标示为AP的线上，而从两个移动设备向外的发送分别位于标示为STA1和STA2的线上。AP线被进一步细分为多个空间信道，标注为STA1（从基站向移动设备STA1的定向发送）、STA2（从基站向移动设备STA2的定向发送）。在图2中仅示出了两个STA，但是其他实施方案可以包括同时运行并且遵从所示序列的任意可行数量的STA。图2假定AP已被使能使用SDMA技术同时与多个STA通信，但是没有示出可能被用来产生这种使能的任何过程。图2示出了后面跟随有确认阶段（phase）的数据阶段。在数据阶段，AP可以在轮询时段期间轮询STA以发现数据，并且被轮询的STA可以在响应时段期间以数据突发对AP作出响应，一个数据突发包括依次发送的一个或多个数据块。在确认阶段，AP可以向每个已从其正确接收到数据的STA发送单独的确认。AP可以不向未从其正确接收到数据的STA发送确认。数据阶段、确认阶段、轮询时段和响应时段中的任何一个或多个都可以具有为AP和/或STA所知的预定持续时间。在一些实施方案中，数据阶段和/或响应时段的长度可以在轮询中指定。

如图2所示，可以使用预定义的轮询格式，在轮询时段期间同时轮询每一个相关的STA（在同一轮询组中的STA）。在一些实施方案中，可以使用SDMA发送的定向能力基本同时地向多个STA发送轮询，但是其他实施方案可以使用其他技术。

在响应时段期间，接收到轮询的每个STA可以通过向AP发送数据突发来响应。在一些实施方案中，每个数据突发可以由多个子突发组成，每个子突发都遵循媒体访问控制协议数据单元（MPDU）的格式，但本发明的范围在这方面并不受限。因为SDMA格式不允许AP同时发送和接收，所以当AP正在接收时，AP在响应时段期间不会发送对数据突发或任何子突发的确认。因而，数据突发或任何子突发的确认可能要等到确认阶段，那时送往给定STA的单个确认可被用来确认来自该STA的数据突发。子突发之一（例如，最终MPDU，尽管本发明的范围并不受限于此方式）可以指定是否请求任何确认，如果是的，确认的类型又是如何的。

在一些实施方案中，可以请求一个非立即块确认。块确认可以用单个确认来确认多个子突发。非立即确认可以指示：即使STA完全在数据阶段结束之前完成了它的发送任务，AP在发送确认之前也将一直等到数据阶段之后。因此，非立即块确认请求可以是对整个数据突发的单个确认的请求，该确认预计在数据阶段结束后的某个时刻被接收。在一些实施方案中，“非立即”要素可以在确认请求中指定，但是在其他实施方案中，它可以是在确认请求中指定的必要要素。在一些实施方案中，每个STA可以在数据阶段结束后开始一个超时时段。如果预期的确认是在该超时结束前接收到的，则STA可以认定数据突发已被AP正确接收。如果预期的确认不是在该超时结束之前接收到的，则STA可以认定数据突发没有被AP正确接收，并且可以采取适当的校正动作。在一些实施方案中，校正动作可以包括响应于后续的轮询而向AP重新发送数据突发。

图3根据本发明的实施方案示出了基站的操作方法的流程图。基站可以使用SDMA技术基本同时地与多个STA进行发送和/或接收，但是为了简化，在流程图中只描述了一个STA和基站之间的通信。在流程图300中，基站可以在310向STA发送一个轮询，请求该STA通过发送数据突发而作出响应。在320处，STA响应于轮询而发送的数据突发可以被接收。在330处，可以对数据突发进行检查，以发现是否存在对非立即（指定的或固有必需的）块确认的请求。如果没有发现这样的请求，或者请求的是不同类型的确认，则控制可以在340处退出到其他未示出的处理。如果检测到非立即块确认，则在350处可以有一个延迟，一直到数据阶段结束而确认阶段开始。可以以多种方式，例如硬件计时器来判断数据阶段的结束和/或确认阶段的开始。

在一些实施方案中，使用中的协议无需在数据突发中使用确认请求，而是可以默认为非立即块确认格式，使得判决框330自动默认到“是”路径。在确认时段期间，可以在360向相关的STA发送块确认。

图4根据本发明的实施方案示出了移动设备的操作方法的流程图。在流程图400中，在410处，移动设备可以从基站接收一个轮询，触发该移动设备在420处通过发送数据突发而作出响应。在一些实施方案中，所述数据突发可以包括对非立即块确认的请求，而在其他实施方案中，使用中的协议无需在数据突发中使用这样的请求，而是可以默认为非立即块确认格式。在数据突发结束后，STA可以在430处一直等到数据时段结束。

在数据时段结束后，STA可以在440处开始确认超时时段。在一些实施方案中，超时时段可以通过硬件计时器来测量，但是其他实施方案可以采用其他技术。如果在450和470的循环处确定在超时时段结束前从基站接收到了块确认，则可以取消超时时段并且该处理在460处退出。然而，如果在450和470的循环处确定在超时时段结束前一直没有接收到块确认，则控制可以前进到480处，进行某种形式的错误处理。这样的错误处理可以包括在从基站接收到后续的轮询后重新发送数据突发。在一些实施方案中，框440-480可以被应用于单独的子突发，而不是应用于整个数据突发上。

上述操作可以包括致使计算机平台执行以下操作所需的处理过程，例如但不限于将数据放入至少一个发送队列和/或从至少一个接收队列中读取数据。

本发明的实施方案可以用硬件、固件和软件之一或它们的组合来实现。本发明的实施方案也可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，这些指令可以由计算平台来读取和执行，以完成这里所描述的操作。机器可读介质可以包括用于存储或发送具有机器（例如计算机）可读形式的信息的任何介质。例如，机器可读介质可以包括只读存储器（ROM）；随机访问存储器（RAM）；磁盘存储介质；光盘存储介质；闪存器件；电、光、声或其他形式的传播信号（例如载波、红外线信号、数字信号等），以及其他介质。

图5根据本发明的实施方案示出了基站的框图。计算平台550可以完成适于基站的处理，它可以包括一个或多个处理器，在一些实施方案中，所述一个或多个处理器中的至少一个处理器可以是数字信号处理器（DSP）。在图示的实施方案中，AP110具有四个天线120，但是其他实施方案可以具有两个、三个或四个以上的天线。对于每个天线，基站110可以具有调制器/解调器520、模数转换器（ADC）530和数模转换器（DAC）540。解调器-ADC的组合可以将从天线接收的射频信号转换成适于计算平台550处理的数字信号。类似地，DAC-调制器的组合可以将来自计算平台550的数字信号转换成适于通过天线来发送的射频信号。如果需要的话，其他未示出的组件也可以被包括在图示的框图中，例如但不限于放大器、滤波器、振荡器、大量的ADC和/或DAC（虽然这里只示出了一个），等等。

图6根据本发明的实施方案示出了移动设备的框图。图示的移动设备131的组件可以包括计算平台650、天线621、调制器/解调器620、ADC630和DAC640，它们可以在功能上类似于图5中类似命名的组件，但是图6的设备被示出为具有单个天线/调制器/解调器/ADC/DAC的组合，并且计算平台650可以完成前面针对移动设备而不是基站所描述的操作，但是本发明的各种实施方案在这些方面并不受限。

图7示出了可以用在本发明的具体实施方案中的通信格式，但是其他实施方案在这方面并不受限。不同的实施方案可以包括图7中所示的单元的一部分、全部或者全都不包括，并且这些单元的顺序可以与示出的不同。建立通信块的开始和结束所需的头部、尾部及其他单元没有示出。在图7的实施方案中：

1)全部：通信序列中的每次发送都可以包含发送设备的地址和预想的接收方的地址。因为其他AP和STA可能处在范围之内，所以包括这些地址可以防止网络中的混乱。

2)来自AP的轮询：除了上述地址外，轮询可以包括响应类型标志，该标志指示了向STA请求的响应的类型（例如，STA在响应之前将一直等到预定义的响应时段，该响应时段在轮询结束后开始一段预定义的时间）。轮询还可以包括响应时段长度（例如，响应时段持续所指示的时间长度，并且STA必须在该时间段内完成其响应）。最后，块可以以一个有效校验字符结束，以确保该块被正确接收（例如，循环冗余校验（CRC）字符）。

3)来自STA的子突发：在响应时段期间，STA可以用一个包含一系列多个子突发的数据突发来进行响应。除了上述地址外，每个子突发可以包含一个标识符，它唯一地标识了数据突发中的这个特定子突发（例如，MPDU ID号）。在数据部分后，块可以包含确认请求标志，它指示了是否期望获得一个确认，如果是的，确认的类型又是什么。对于除最后一个子突发之外的所有子突发而言，可以使用“无需确认”标志，指示了对于这些单独的子突发而言不请求任何确认。对于最后一个子突发，可以标明一个块确认请求，指示对于整个数据突发期望获得一个块确认。所述请求可以指定一个非立即块确认（即，确认超时时段不会在包含该请求的子突发之后立即自动开始）。可替换地，非立即要素可以是内建于块确认格式中的理所应当的必要条件，从而，即便所述请求没有指定‘非立即’，也一直到响应时段结束后才会期望获得块确认。

4)来自AP的确认：除了上述地址外，来自AP的块确认可以包含确认位图，每个子突发与该位图中单独的一位相关联。对于位图中的每一位而言，如果AP已正确接收到相关联的子突发，则这一位可以被断言（例如，逻辑‘1’），如果AP没有正确接收到相关联的子突发，则这一位可以被去断言（例如，逻辑‘0’）。错误的接收可以包括但不限于：a)没有接收到相关联的子突发；b)相关联的子突发没有通过CRC校验；c)相关联的子突发具有错误的格式或者属于错误的类型；d)其他方面。在一个实施方案中，位图包含预定义数量的位，以容纳最大允许数量的子突发，但是其他实施方案可以使用其他设置（例如，位图可以只包含与数据突发包含子突发一样多的位，位图可以根据如何识别子突发等来确定大小和组织）。最后，确认块可以包含CRC字符，使得STA可以验证该确认块已被正确接收。

以上描述只是示例性的而非限制性的。本领域的技术人员可以实现多种变体方案。这些变体方案想要被包括在本发明的多种实施方案中，它们仅由所附权利要求的精神和范围来限定。

Claims (24)

1.一种装置，包括：

第一电子设备，该设备包括：

用于响应子来自第二电子设备的轮询在数据阶段发送数据突发的装置；

用于在所述数据阶段结束后且在所述轮询中指示的时间长度之后开始超时时段的装置；以及

用于在所述超时时段结束之前从所述第二电子设备接收块确认的装置。

2.如权利要求l所述的装置，其中所述数据突发包括块确认请求。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述块确认请求包括非立即块确认请求。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电子设备还包括：

用于在所述数据突发内发送多个子突发的装置；以及

用于在所述块确认内接收对所述子突发中单独每一个的单独确认的装置。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述装置包括：

计算平台；以及

耦合到所述计算平台的调制器/解调器。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述装置还包括耦合到所述解调器/解调器的天线。

7.如权利要求l所述的装置，其中所述第一电子设备包括移动设备。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述第二电子设备包括基站。

9.一种装置，包括：

第一电子设备，该设备包括：

用于使用空分多址技术在相同的频率上基本同时地向多个第二电子设备发送轮询的装置；

用于发送在所述轮询的至少一个内的所述数据阶段的长度的指示符的装置；

用于在所述发送轮询后的数据阶段从所述多个第二电子设备中的一个特定电子设备接收数据突发，基本同时地从所述多个第二电子设备中的其他设备接收其他数据突发的装置；以及

用于使用空分多址技术在所述数据阶段后向所述特定的第二电子设备发送块确认的装置。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述第一电子设备还包括用于在所述数据突发内接收块确认请求的装置。

11.如权利要求9所述的装置，其中所述第一电子设备还包括：

用于在从所述多个第二电子设备中的所述一个特定电子设备而来的数据突发内接收多个子突发的装置：以及

用于在所述块确认内发送对所述子突发中单独每一个的单独确认的装置。

12.如权利要求9所述的装置，其中所述第一电子设备包括：

计算平台；以及

耦合到所述计算平台的至少四个调制器/解调器。

13.如权利要求12所述的装置，其中所述第一电子设备还包括至少四个天线，每个天线被耦合到所述调制器／解调器的至少一个上。

14.一种方法，包括：

使用空分多址技术，在相同的频率上基本同时地向第一电子设备发送第一轮询并且向第二电子设备发送第二轮询；所述发送包括发送在所述轮询的至少一个内的所述数据阶段的长度的指示符；

在所述发送后，在所述相同频率上基本同时地从所述第一电子设备接收第一数据突发并从所述第二电子设备接收第二数据突发；

在所述第一和第二数据突发的至少一个中检测非立即块确认请求；以及

在所述接收后，使用空分多址技术在所述相同频率上基本同时地向所述第一电子设备发送第一块确认并向所述第二电子设备发送第二块确认。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述接收所述第一数据突发包括在所述第一数据突发内接收多个子突发。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述发送第一块确认或第二块确认的步骤包括对于所述多个子突发中单独的每一个发送单独的确认。

17.一种方法，包括：

响应子来自基站的轮询发送数据突发，所述数据突发包括块确认请求，其中所述发送包括发送在所述数据突发内的多个子突发；以及

在数据阶段之后且在用于接收所述块确认的超时时段结束之前接收块确认，其中所述接收包括接收所述块确认内的对所述多个子突发中单独一些的单独确认指示符。

18.一种方法，包括：

向发送队列中放入对轮询的响应，所述响应包括数据突发，该数据突发包括多个子突发；

检测数据阶段的结束；以及

在所述检测操作之后且在用于接收所述块确认的超时时段结束之前，响应于所述发送从接收队列读取块确认，所述读取包括读取所述块确认内的对所述多个子突发中单独一些的单独确认指示符。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述放入操作包括向所述发送队列中放入包含块请求的媒体访问控制协议数据单元。

20.如权利要求18所述的方法，其中所述放入操作包括：

向所述多个子突发中的最后一个放入块确认请求；以及

向所述多个子突发中的其他子突发放入无需确认请求。

21.一种方法，包括：

向至少一个发送队列中放入对多个电子设备的轮询，在所述轮询的至少一个内的数据阶段的长度的指示符；

在至少一个接收队列中接收来自所述多个电子设备的数据；

在从所述多个电子设备中的至少一个设备处接收的数据中检测块确认请求；

等到预定义的时间段结束；以及

向所述至少一个发送队列中放入发给所述多个电子设备中的所述至少一个设备的块确认。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述接收数据的操作包括从多个媒体访问控制协议数据单元中接收数据。

23.如权利要求21所述的方法，其中所述放入块确认的操作包括在所述块确认中放入多个指示符，以确认所述接收数据中多个被正确接收的部分。

24.如权利要求21所述的方法，其中所述操作还包括使用空分多址技术来发送所述块确认。

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