CN104506286B - 用于在无线通信系统中接收帧的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在无线通信系统中接收帧的方法和设备。该方法包括：从发射机接收物理层协议数据单元(PPDU)，其中基于多个数据长度之中的最大数据长度，来确定时域中的PPDU的长度，其中基于用于PPDU的码元的数目、根据多个接收机来确定所述多个数据长度，所述多个数据长度中的每一个对应于所述多个接收机中的每一个，其中该PPDU包括第一信号字段和多个第二信号字段，其中该第一信号字段指示帧的长度，而所述多个第二信号字段中的每一个指示所述多个接收机中的每一个的数据长度。本发明具有以下有益效果，即它可以确保，当单一终端使用各个通信通路来向各个终端同时传送数据并接收其Ack时，不创建其中接收不可能的区域，并且平滑通信是可能的。

Description

用于在无线通信系统中接收帧的方法和设备
本专利申请是下列发明专利申请的分案申请：
申请号：201080057551.1
申请日：2010年12月16日
发明名称：用于在其中存在与各终端的同时通信的无线分组通信系统中发送/接收数据的方法
技术领域
本发明的示范实施例涉及一种在无线分组通信系统(具体地，近场无线通信系统)中、当一个站(station)要同时与几个站通信时、传送/接收数据的方法。
背景技术
基本上，无线LAN支持包括接入点(AP)和排除该AP的多个无线站的基本服务集(BBS)。AP用作分布系统(DS)的接入点。在下文中，将AP和所述站统称为“站”。
根据IEEE 802.11n标准，当站接收到数据帧时，该站在短帧间间隔(SIFS)之后传送确收(ACK)信号，以便增加媒体接入控制(MAC)层中的传送效率，即使取决于用于由对应数据帧所需的ACK信号的策略而存在差异。
图1是解释了根据IEEE 802.11标准的MAC层中的数据传送的时序图。
当站1向站2传送数据帧101时，站2接收对应的数据帧，并然后在作为预定时间的SIFS之后传送ACK信号111。在无线LAN的MAC层中频繁地使用图1所示的这种方法。
其间，当使用无线LAN的用户的数目已经迅速增加时，用于改善由一个BSS提供的数据吞吐量的请求正在增加。在现有的无线LAN中，在某一时刻处，一个站可以与仅仅一个站进行通信。然而，已经对于以下技术进行研究，该技术使得一个站能够同时与几个站进行通信，以便提供吉比特或更多的吞吐量。作为代表性技术，提供了多用户MIMO(在下文中，MU-MIMO)方案和多频率信道方案。
当使用这些方案时，一个站可以进行操作，仿佛该站分别通过几个独立的通信路径而往返于几个终端来传送和接收帧。相应地，该站可以同时向几个站传送数据。作为结果，可能显著地增加BSS的吞吐量。
然而，当同时使用几个通信路径时，该站具有以下限制，其中不能通过所有所使用的通信路径来同时执行传送和接收。例如，当某一站同时使用通信路径1和通信路径2时，在其中将通信路径2用于接收的情况下，不能将通信路径1用于传送。
在无线LAN中使用的所有数据帧具有可变的长度。如上所述，在从完成了数据帧的接收的时间点经过预定时间之后，立即地传送ACK或块ACK。因此，当数据帧通过几个通信路径而同时到达几个站时，在从完成了具有不同长度的数据帧的接收的时间点经过预定时间之后，相应的站将立即传送ACK。即，在完成数据帧向其他站的传送之前，已经接收到具有最短长度的数据帧的站可以传送ACK。在此情况下，可能没有接收到对应的ACK。
将参考图2来描述这个情况。
在图2中，假设存在站1和站2，并且通过不同的通信路径来在站1和2之间传送数据。即，当站1传送具有不同长度的数据帧201和数据帧202时，可能首先完成具有更短长度的数据帧201的传送。在此情况下，当数据帧201的长度比数据帧202的长度小SIFS 221或更多时，在从完成数据帧201的接收的时间点经过SIFS 221之后，站2立即传送ACK 211。
然而，由于在站2传送ACK 211的时间点处、站1仍然正在传送数据帧202，所以出现接收不可能区段230，其中站1不能接收由站2传送的ACK 212。
发明内容
【技术问题】
本发明的实施例针对一种当使用几个通信路径时、能够向站通知在要传送到相应站的数据帧之中具有最大长度的数据帧的长度的方法。
本发明的另一实施例针对以下方法，其中接收站在经过与最大数据帧的长度对应的时间之后的预定时间中传送ACK，由此防止接收不可能区域出现。
可以通过以下描述来理解本发明的其他目的和优点，并且通过参考本发明的实施例，它们变得明显。同样，对于本发明所属技术领域的技术人员显然的是，可以通过所要求保护的手段及其组合来实现本发明的目的和优点。
【技术方案】
根据本发明的实施例，提供了一种数据传送方法，其中传送站同时传送不同数据。该数据传送方法包括：获取在所述不同数据之中具有最大长度的数据的长度信息；生成第一信号字段，该第一信号字段包含具有最大长度的数据的长度信息；以及传送该第一信号字段，使得所有站接收该第一信号字段。
根据本发明的另一实施例，提供了一种数据接收方法，其中接收站从用于向多个接收站同时传送不同数据的传送站接收数据。该数据接收方法包括：接收第一信号字段，该第一信号字段包含在同时向各个接收站传送的不同数据之中具有最大长度的数据的长度信息；接收数据；以及基于在该第一信号字段中包含的长度信息，在由该长度信息指示的时间之后等待预定时间，并且传送所接收到的数据的确收(ACK)。
根据本发明的另一实施例，提供了一种用于在无线通信系统中向多个接收机接收帧的方法，该方法包括：从发射机接收物理层协议数据单元(PPDU)，其中基于多个数据长度之中的最大数据长度，来确定时域中的PPDU的长度，其中基于用于PPDU的码元的数目、根据多个接收机来确定所述多个数据长度，所述多个数据长度中的每一个对应于所述多个接收机中的每一个，其中该PPDU包括第一信号字段和多个第二信号字段，其中该第一信号字段指示帧的长度，而所述多个第二信号字段中的每一个指示所述多个接收机中的每一个的数据长度。
根据本发明的另一实施例，提供了一种用于在无线通信系统中接收帧的设备，包括：用于从发射机接收物理层协议数据单元(PPDU)的部件，其中基于多个数据长度之中的最大数据长度，来确定时域中的PPDU的长度，其中基于用于PPDU的码元的数目、根据多个接收机来确定所述多个数据长度，所述多个数据长度中的每一个对应于所述多个接收机中的每一个，其中该PPDU包括第一信号字段和多个第二信号字段，其中该第一信号字段指示帧的长度，而所述多个第二信号字段中的每一个指示所述多个接收机中的每一个的数据长度。
【有利效果】
根据本发明的实施例，当一个站通过使用几个通信路径来同时向几个站传送数据并且接收ACK信号时，没有出现接收不可能区域。因此，可以平滑地执行通信。
附图说明
图1是解释了根据IEEE 802.11标准的MAC层中的数据传送的时序图。
图2是示出了其中由于取决于在无线通信系统中使用的几个通信路径的数据长度的ACK信号的叠加、而出现问题的情况的图。
图3是示出了在无线通信系统中使用的一般PPDU的结构的图。
图4是示出了在无线LAN系统中使用的信号字段的图。
图5是根据本发明第一实施例的其中通过使用所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送整个PHY开销的情况下的时序图。
图6是根据本发明第二实施例的其中通过使用所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送一部分PHY开销、并且通过使用彼此独立的通信路径来传送其他部分PHY开销的情况下的时序图。
图7是根据本发明第三实施例的其中通过使用彼此独立的通信路径来传送整个PHY开销的情况下的时序图。
图8是根据本发明第四实施例的其中将信号字段划分为两个部分的情况下的时序图。
图9是示出了根据本发明实施例的其中使用在L-SIG字段中包含的长度信息的情况的图。
图10是示出了其中将在L-SIG字段中包含的长度信息用于表现最长数据帧的时间长度、并且SIG字段包含关于要传送到相应站的数据帧的数据量的长度信息的情况的图。
图11是示出了其中将在L-SIG字段中包含的长度信息用于表现最长数据帧的时间长度、并且在相应通信字段中包括的SIG B字段包含关于要传送到相应站的数据帧的数据量的长度信息的情况的图。
图12是示出了其中将尾部附加地附接(attach)到MPDU或A-MPDU的后部的情况的图。
图13是示出了其中将尾部附加地附接到MPDU或A-MPDU的后部的情况的图。
具体实施方式
下面，将参考附图来更加详细地描述本发明的示范实施例。然而，本发明可以按照不同的形式来实施，并且不应被诠释为限于在这里提出的实施例。相反，提供这些实施例，使得此公开将是彻底且完整的，并且将向本领域技术人员完全地传达本发明的范围。
无线通信系统包括MAC层和物理(PHY)层，其每一个附接了用于处理数据所需的开销信息。因此，PHY层的传送单元将用于PHY层的数据处理的信息附接到从MAC层接收到的数据，并然后通过无线信道来传送数据，并且PHY层的接收单元通过使用所附接的信息来提取要传输到MAC层的数据。
此时，要由PHY层输出到无线信道的PHY协议数据单元(PPDU)具有如图3所示的结构。
可以将在PHY层中使用的开销信息粗略地划分为信号字段301和训练字段302。将训练字段302用于同步检测和无线信道估计，并且将信号字段302用于提取MAC数据(MPDU或A-MPDU)303。
在当前的无线LAN标准之中，在用于提供最高数据速率的IEEE 802.11n标准中定义的信号字段具有如图4所示的结构。
在组成信号字段的元素之中，长度(Length)401是表现出在对应的PPDU中包括的MAC数据的长度的信息，并且将PHY层设置为将所提取的MAC数据和长度信息传输到MAC层。
在本发明的此实施例中，使用长度信息以向各个站通知同时传送到几个站的数据帧的时间长度之中的最大值。将如下地简要描述使用这个实施例的通信方法。
要通过同时使用几个通信信道来向几个站同时传送数据的站在要传送到相应站的数据帧的前面附接PHY层开销。此时，将在信号字段中包括的长度信息设置为表现要同时传送到相应站的数据帧的时间长度之中的最大值。因此，尽管完成了数据帧的接收，但是在经过由信号字段的长度信息所指示的时间之后，接收到数据的站将传送ACK。
然后，已经同时接收到数据帧的几个站可以同时地传送ACK信号。因此，没有出现在使用传统技术时已经出现的接收不可能区域。
这里，需要对于所有调制和编码方案(MCS)在相同时间单位中计算用于表现时间长度的方法。因此，可以使用用于构建数据帧的码元的数目或时间单位长度(诸如，微秒)。
下面，将描述应用了本发明实施例的用于附接PHY开销的方法。
【第一实施例】
在本发明的第一实施例中，通过使用所有站可以通过其而接收数据的通信路径，来传送整个PHY开销。将参考图5来描述这个情况。
图5是根据本发明第一实施例的其中通过使用所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送整个PHY开销的情况下的时序图。
在图5中，假设站1分别向站2和3传送具有不同长度的数据帧503和504。
站1通过数据帧503和504的波段或路径来传送信号字段510和训练字段502，以便向所有的站传送整个PHY开销。此时，将在信号字段501中包括的长度信息设置为指示出数据帧504的长度，这是因为数据帧504具有最大长度。即，长度信息表现出数据帧504的长度，如在信号字段501中通过箭头500所指示的。
然后，站2和3通过使用信号字段501的长度信息来接收数据帧503和504，并且在等待预定的SIFS 521之后，传送与相应的数据帧503和504对应的ACK信号511和512。
【第二实施例】
接下来，将描述本发明的第二实施例。在第二实施例中，通过使用所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送一部分PHY开销，并且通过使用彼此独立的通信路径来传送另一部分PHY开销。将参考图6来描述这个情况。
图6是根据本发明第二实施例的其中通过使用所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送一部分PHY开销、并且通过使用彼此独立的通信路径来传送另一部分PHY开销的情况下的时序图。
在图6中，同样假设站1分别向站2和3传送具有不同长度的数据帧604和605。
站1通过使用所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送信号字段601。此外，仅仅通过用于相应的数据帧604和605的通信路径，来传送训练字段602和603。即，仅仅通过用于传送数据帧604的通信路径来传送用于检测数据帧604的训练字段602，并且仅仅通过用于传送数据帧605的通信路径来传送用于检测数据帧605的训练字段603。
尽管按照这种方式来执行传送，但是站2和3可以确认数据帧605的长度，这是因为信号字段601表现出作为数据帧604与605之间的最长帧的数据帧605的长度，如附图标记600所指示的。
因此，在与由长度信息所指示的值对应的时间之后，站2和3可以等待作为预定时间的SIFS 621，并然后，传送与相应的数据帧604和605对应的ACK信号611和612。
【第三实施例】
在本发明的第三实施例中，通过使用彼此独立的通信路径来传送整个PHY开销。将参考图7来描述这个情况。
图7是根据本发明第三实施例的其中通过使用彼此独立的通信路径来传送整个PHY开销的情况下的时序图。
在图7中，同样假设站1分别向站2和3传送具有不同长度的数据帧704和705。
在图7中，与数据帧704和705对应地传送训练字段701和702以及信号字段703和704。即，通过数据帧705的通信路径来传送训练字段701和信号字段703，并且通过数据帧706的通信路径来传送训练字段702和信号字段704。
此时，信号字段703和704表现出作为数据帧705和706之间的最长帧的数据帧706的长度，如附图标记700所指示的。即，即使当通过使用彼此独立的通信路径来传送信号字段703和704时，在信号字段703中包含的长度信息也应该与在信号字段704中包含的长度信息一致。
因此，当接收到数据帧705和数据帧706时，在完成数据帧706的接收之后，站2和3等待作为预定时间的SIFS 721，并然后传送与相应的数据帧705和706对应的ACK信号711和712。
【第四实施例】
在本发明的第四实施例中，通过使用所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送一部分信号字段，并且通过使用彼此独立的通信路径来传送另一部分信号字段。将参考图8来描述这个情况。
图8是根据本发明第四实施例的其中将信号字段划分为两个部分、通过所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送一个信号字段、并且通过使用彼此独立的通信路径来传送另一信号字段的情况下的时序图。
在图8中，同样假设站1向站2和3传送具有不同长度的数据帧806和807。
参考图8，将通过使用所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送的信号字段801设置为表现出与在相应的数据帧806与807之间具有最大长度的数据帧807对应的长度。通过此处理，如上所述，可以确认不同帧的响应时间。
接下来，通过相应数据帧806和807的对应通信路径来传送训练字段802和803。然后，包含用于指示出相应的数据帧806和807的长度的信号字段804和805。即，通过所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传送的信号字段801指示出用于表现最长数据帧的长度的长度1(Length1)801，与数据帧806对应的信号字段804指示出长度2(Length2)811，并且与数据帧807对应的信号字段805指示出长度3(Length3)812。因此，可以通过相应的信号字段来传送实际数据帧的长度810以及数据帧806和807。此时，在信号字段804中包含的长度信息可以包括时间长度或表现出数据量的长度，例如，以字节为单位的长度。
然后，接收到所述数据帧的站2和3从完成了作为数据帧806和807之间的最长帧的数据帧807的传送的时间点，等待作为预定时间的SIFS 831，并然后传送与相应的数据帧806和807对应的ACK信号821和822。
在本发明的上述四个实施例中，已经描述了已经同时接收到数据帧的站同时传送与数据帧对应的ACK信号或块ACK帧。然而，站可以取决于协议而依次地传送ACK信号或块ACK帧。在此情况下，可以通过根据本发明实施例的方法来决定要首先传送的ACK信号或块ACK帧的传送时间，并且可以通过另一方法来决定要稍后传送的ACK信号或块ACK帧的传送时间。
此外，在参考以上附图描述的四个实施例中使用的帧的结构是概念结构。因此，当实际上应用所述帧时，所述帧可以具有各种特定形式。
在无线LAN中，将与现有技术的向后兼容性认为是非常重要的。因此，即使当使用更加先进的方法时，不应该将缺点给予使用现有方法的站。相应地，需要将现有方法的PHY层开销添加到使用新方法的帧的前面，使得使用现有方法的站可以觉察出具有新结构的帧的长度。在此情况下，可以将作为在现有方法中的PHY层开销之一的L-SIG字段中包含的长度信息用于表现要同时传送到相应终端的数据帧的时间长度之中的最大值。
用于表现帧的长度信息的方法可以包括基于时间(诸如，几微秒或几个码元长度)的方法和基于数据量(诸如，几字节或几个字(word))的方法。取决于在它们之间使用哪一方法，可以改变用于PHY层的编码和解码的尾部的位置。
基于此情况，将参考图9到13来描述所传送的帧的特定示例。此时，可以通过所有站可以通过其而接收数据的通信路径来传输长训练字段(LTF)，如图5所示，或者可以通过使用仅仅每个站可以通过其而接收数据的通信路径来传输该长训练字段(LTF)，如图6到8所示。
图9是示出了其中将在L-SIG字段中包含的长度信息用于仅仅表现最长数据帧的时间长度的情况的图。
图9示出了其中传送不同的MPDU或A-MPDU 902和912的情况。在以下描述中，假设传送了具有彼此不同长度的MPDU 902和912。
由于应该将用于同时向几个站传送具有不同长度的MPDU 902和912的帧的结束位置进行彼此匹配，所以应该将填充(pad)插入到MAC层和PHY层中，以便去除所述位置之间的差异。即，将MAC填充903添加到MPDU 902的后部，并且依次地添加PHY填充904和尾部905。这里，服务(Service)1(901)指示出用于表现PHY层的加扰种子(scramble seed)的字段。此外，将MAC填充913添加到MPDU 912的后部，并且依次地添加PHY填充914和尾部915。这里，服务2(902)指示出用于表现PHY层的加扰种子的字段。
如上所述，可以通过使用L-SIG字段900的长度值来传送以下信息，该信息用于根据具有不同长度的MPDU 902与912之间的含有最大长度的MPDU，来表现整个长度信息，如附图标记910所指示的。此时，可以按照原样地将L-SIG字段的长度值用作时间长度，或者可以通过另一方法来将该L-SIG字段的长度值转换为时间长度。
图10是示出了其中将在L-SIG字段中包含的长度信息用于表现最长数据帧的时间长度并且SIG字段包含关于要传送到相应站的数据帧的数据量的长度信息的情况的图。
图10示出了其中传送不同的MPDU或A-MPDU 1012和1022的情况。在以下描述中，假设传送了彼此具有不同长度的MPDU 1012和1022。
由于应该将用于同时向几个站传送具有不同长度的MPDU 1012和1022的帧的结束位置进行匹配，所以应该将填充插入到MAC层和PHY层中，以便去除所述位置之间的差异。即，将MAC填充1013添加到MPDU 1012的后部，并且依次地添加PHY填充1014和尾部1015。这里，服务1(1011)指示出用于表现PHY层的加扰种子的字段。此外，将MAC填充1023添加到MPDU 1022的后部，并且依次地添加PHY填充1024和尾部1025。这里，服务2(1021)指示出用于表现PHY层的加扰种子的字段。
如上所述，可以通过使用L-SIG字段1000的长度值来传送以下信息，该信息用于根据具有不同长度的MPDU 1012与1022之间的具有最大长度的MPDU来表现整个长度信息，如附图标记1030所指示的。此外，可以通过SIG字段1001中的SIG长度1和SIG长度2来表现相应的MPDU 1012和1022的信息。
在如图10所示的这种结构中，在完成与传送到PHY层的帧的长度对应的数据的解码之后，接收站的PHY层可以关闭该站的接收功能。因此，可以有效地减少功耗。
图11是示出了其中将在L-SIG字段中包含的长度信息用于表现最长数据帧的时间长度、并且在相应通信字段中包括的SIG B字段包含关于要传送到相应站的数据帧的数据量的长度信息的情况的图。
图11示出了其中传送不同的MPDU或A-MPDU 1112和1122的情况。在以下描述中，假设传送了彼此具有不同长度的MPDU 1112和1122。
由于应该将用于向几个站同时传送具有不同长度的MPDU 1112和1122的帧的结束位置进行匹配，所以应该将填充插入到MAC层和PHY层中，以便去除所述位置之间的差异。即，将MAC填充1113添加到MPDU 1112的后部，并且依次地添加PHY填充1114和尾部1115。这里，服务1(1111)指示出用于表现PHY层的加扰种子的字段，并且SIG B(1110)指示出用于表现MPDU 1112的长度的字段。
此外，将MAC填充1123添加到MPDU 1122的后部，并且依次地添加PHY填充1124和尾部1125。这里，服务2(1121)指示出用于表现PHY层的加扰种子的字段，并且SIG B2(1120)指示出用于表现MPDU11122的长度的字段。
如上所述，可以通过使用L-SIG字段1000的长度值来传送以下信息，该信息用于根据具有不同长度的MPDU 1112与1122之间的具有最大长度的MPDU来表现整个长度信息，如附图标记1130所指示的。此外，可以分别通过SIG B1字段1110和SIG B2字段1120中的SIG长度1和SIG长度2，来指示相应的MPDU 1112和1122的信息。
在如图11所示的这种结构中，在完成与传送到PHY层的帧的长度对应的数据的解码之后，接收站的PHY层可以关闭该站的接收功能。因此，可以有效地减少功耗。
图12和13分别示出了与图10和11所示的相同的结构，除了将尾部附加地附接到MPDU或A-MPDU的后部之外。当使用这种结构时，可以在尾部A之后立即终止MPDU或A-MPDU的解码。因此，可以比在图10和11的结构中更加有效地减少接收站中的功耗。
尽管已经相对于特定实施例而描述了本发明，但是对于本领域技术人员将明显的是，可以做出各种改变和修改，而不脱离由以下权利要求所限定的本发明的精神和范围。
【产业应用性】
将本发明的实施例应用于使用多用户和多接入的WLAN系统。

Claims (8)

1.一种用于在无线通信系统中向多个接收机接收帧的方法，该方法包括：
从发射机接收物理层协议数据单元PPDU，
其中基于多个数据长度之中的最大数据长度，来确定时域中的PPDU的长度，
其中基于用于PPDU的码元的数目、根据多个接收机来确定所述多个数据长度，所述多个数据长度中的每一个对应于所述多个接收机中的每一个，
其中该PPDU包括第一信号字段和多个第二信号字段，
其中该第一信号字段指示帧的长度，而所述多个第二信号字段中的每一个指示所述多个接收机中的每一个的数据长度。
2.根据权利要求1的方法，其中该第一信号字段是传统的信号L-SIG字段。
3.根据权利要求1的方法，其中，该PPDU还包括：数据字段，具有用于物理层中的加扰的服务字段。
4.根据权利要求1的方法，其中该第一信号字段指示出该第一信号字段的结尾和该帧的结尾之间的长度。
5.一种用于在无线通信系统中接收帧的设备，包括：
用于从发射机接收物理层协议数据单元PPDU的部件，
其中基于多个数据长度之中的最大数据长度，来确定时域中的PPDU的长度，
其中基于用于PPDU的码元的数目、根据多个接收机来确定所述多个数据长度，所述多个数据长度中的每一个对应于所述多个接收机中的每一个，
其中该PPDU包括第一信号字段和多个第二信号字段，
其中该第一信号字段指示帧的长度，而所述多个第二信号字段中的每一个指示所述多个接收机中的每一个的数据长度。
6.根据权利要求5的设备，其中该第一信号字段是传统的信号L-SIG字段。
7.根据权利要求5的设备，其中，该PPDU还包括：数据字段，具有用于物理层中的加扰的服务字段。
8.根据权利要求5的设备，其中该第一信号字段指示出该第一信号字段的结尾和该帧的结尾之间的长度。
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