CN105594288A - 在无线lan系统中使用扇区传输机会的操作方法和装置 - Google Patents

在无线lan系统中使用扇区传输机会的操作方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无线通信系统。更加具体地，公开一种在无线LAN系统中使用扇区传输机会的操作方法和装置。根据本发明的一个实施例的通过站(STA)在无线LAN系统中执行基于传输机会(基于TXOP)的扇区操作的方法，包括下述步骤：确定是否在STA的基本服务集(BSS)或者在重叠的BSS(OBSS)内正在进行的帧交换；确定是否空间正交(SO)条件被满足；以及如果在OBBS内发送正在进行的帧交换并且SO条件被满足，则重置STA的虚拟载波感测(VCS)值。

Description

在无线LAN系统中使用扇区传输机会的操作方法和装置
技术领域
本公开涉及无线通信系统，并且，更加具体地，涉及在无线LAN系统中使用扇区传输机会的操作方法和装置。
背景技术
随着信息技术的快速发展，已经开发了各种无线通信技术。在无线通信技术之中WLAN基于射频(RF)技术允许使用诸如个人数字助理(PDA)、膝上计算机以及便携式多媒体播放器(PMP)等等的移动终端在家里、公司中或者在特定服务提供区域中进行无线互联网接入。
为了克服作为WLAN的弱点之一的有限的通信速度，最近的技术标准已经提出扩展无线网络的覆盖区域的同时增加网络的速度和可靠性的演进的系统。例如，IEEE802.11n使得数据处理速度能够支持540Mbps的最高吞吐量(HT)。此外，多输入和多输出(MIMO)技术已经被应用于发送器和接收器两者以便最小化传输错误以及优化数据传输速率。
发明内容
技术问题
机器对机器(M2M)通信技术作为下一代通信技术正在讨论当中。在IEEE802.11WLAN系统中支持M2M通信的技术标准作为IEEE802.11ah也在发展中。在M2M通信中，可以考虑在包括大量的设备的环境中以低速度的少量数据的偶发通信的场景。
对由所有设备共享的媒体执行在无线WAN系统中的通信。随着设备的数目增加，例如，M2M通信，对于一个设备来说耗费长时间执行信道接入。因此，整个系统性能可能被降低，并且各个设备的省电操作可能被阻碍。
被设计以解决问题的本发明的目的在于防止设备当中的干扰并且有效地使用信道资源以及通过使用扇区传输机会执行操作的方法。
本发明的目的不局限于前面提到的目的，并且在审查以下的描述时，上面没有提及的本发明的其他目的对于本领域技术人员将变得显而易见。
技术方案
通过提供一种在无线LAN系统中通过站(STA)执行基于传输机会(基于TXOP)的扇区操作的方法来实现本发明的目的，该方法包括下述步骤：确定在STA的基本服务集(BSS)或者在重叠的BSS(OBSS)内是否发送正在进行的帧交换；确定是否空间正交(SO)条件被满足；以及如果在OBSS内发送正在进行的帧交换和SO的条件被满足，则重置STA的虚拟载波感测(VCS)值。
在本发明的另一方面中，在此提供一种站(STA)其在无线LAN系统中执行基于机会(基于TXOP)的扇区操作，包括收发器；和处理器，其中处理器确定在STA的基本服务集(BSS)或者在重叠的BSS(OBSS)内是否发送正在进行的帧交换，并且是否空间正交(SO)条件被满足，并且如果在OBSS内发送正在进行的帧交换和SO的条件被满足，则重置STA的虚拟载波感测(VCS)值。
根据本发明的上述方面的实施例可以包括下述详情。
如果在OBSS内的正在进行的帧交换的条件和SO的满足的条件中的至少一个没有被满足，则不可以重置STA的VCS。
如果在BSS内没有发送正在进行的帧交换，则不可以重置STA的VCS，尽管SO条件被满足。
如果STA接收全向波束而不是后续的扇区波束传输，则可以满足SO条件。
VCS值可以对应于NAV(网络分配矢量)或者RID(响应指示延迟)。
可以基于在正在进行的帧交换内接收到的信息配置VCS值。
如果VAS值没有被重置，则可以根据VCS值延迟通过STA的信道接入。
基于被包括在正在进行的帧交换内的上行链路帧中的部分关联ID，PAID字段可以确定是否在STA的BSS或者OBSS内发送正在进行的帧交换。
可以基于被包括在正在进行的帧交换内的下行链路帧中的COLOR字段值确定在STA的BSS或者OBSS内是否发送正在进行的帧交换。
VCS值的重置可以对应于将VCS值设置为0。
要理解的是，本发明的一般前述描述和下述详细描述是示例性的和解释性的并且旨在提供对要保护的本发明的进一步解释。
有益效果
通过根据本发明的实施例的使用扇区传输机会的操作方法和装置，可以防止设备之间的干扰，并且可以更加有效地使用系统信道资源。
能够从本发明中获得的效果不局限于前述的效果，并且其他效果可以由那些本领域技术人员从以下给出的描述中清楚地理解。
附图说明
附图被包括以提供本发明的进一步理解，图示本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是示出本发明可适用于的IEEE802.11系统的示例性结构的图。
图2是示出本发明可适用于的IEEE802.11系统的另一个示例性结构的图。
图3是示出本发明可适用于的IEEE802.11系统的又一个示例性结构的图。
图4是示出WLAN系统的示例性结构的图。
图5图示在WLAN系统中的链路建立过程。
图6图示回退过程。
图7图示隐藏节点和暴露节点。
图8图示RTS和CTS。
图9图示示例性的SU/MU帧格式。
图10图示扇区TXOP操作的示例。
图11和图12图示在允许扇区TXOP下的示例性空间正交(SO)条件。
图13是图示使用响应指示字段的VCS方案的图。
图14是图示根据本发明的实施例的方法的图。
图15是图示根据本发明的实施例的射频装置的配置的框图。
具体实施方式
现在将详细地介绍本发明的优选实施例，其示例在附图中被图示。该详细说明将在下面参考附图给出，其旨在解释本发明的示例性实施例，而不是示出根据本发明仅能够实现的实施例。以下的详细说明包括特定的细节以便对本发明提供深入理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见，本发明可以无需这些特定的细节来实践。
根据预定的格式通过组合本发明的构成组件和特性提出下面的实施例。在不存在附加的备注的情况下，单独的构成组件或者特性应被视为可选的因素。根据需要，不需要将单独的构成组件或者特性与其它的组件或者特性相组合。另外，可以组合一些构成组件和/或特性以实现本发明的实施例。可以改变要在本发明的实施例中公开的操作的顺序。任何实施例的一些组件或者特性也可以被包括在其它的实施例中，或者必要时可以被其它的实施例的组件或者特性替代。
应注意的是，为了便于描述和更好地理解本发明，提出在本发明中公开的特定术语，并且在本发明的技术范围或者精神内这些特定术语的使用可以变成其它格式。
在一些实例中，为了避免晦涩本发明的概念，公知的结构和设备被省略并且以框图的形式示出结构和设备的重要功能。在整个附图中将会使用相同的附图标记以指代相同或者相似的部件。
本发明的示例性实施例由对于包括电气与电子工程师协会(IEEE)802系统、第三代合作伙伴计划(3GPP)系统、3GPP长期演进(LTE)系统、高级LTE(LTE-A)系统和3GPP2系统的无线接入系统中的至少一个公开的标准文献支持。特别地，在本发明的实施例中没有描述以清楚展现本发明的技术理念的步骤或者部分可以由以上的文献支持。在此处使用的所有术语可以由上面提及的文献中的至少一个支持。
本发明的以下实施例能够适用于各种无线接入技术，例如，CDMA(码分多址)、FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)、OFDMA(正交频分多址)、SC-FDMA(单个载波频分多址)等等。CDMA可以通过无线(或者无线电)技术，诸如，UTRA(通用陆上无线电接入)或者CDMA2000来实现。TDMA可以通过无线(或者无线电)技术实现，诸如GSM(全球数字移动电话系统)/GPRS(通用分组无线电服务)/EDGE(用于GSM演进的增强数据速率)来实现。OFDMA可以通过无线(或者无线电)技术，诸如电气与电子工程师协会(IEEE)802.11(Wi-Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802-20和E-UTRA(演进的UTRA)来实现。为了清楚，以下的描述主要地集中于IEEE802.11系统。然而，本发明的技术特征不受限于此。
WLAN系统结构
图1是示例性地示出根据本发明的一个实施例的IEEE802.11系统。
IEEE802.11系统的结构可以包括多个组件。可以通过组件的相互操作来提供对于更高层支持透明的STA移动性的WLAN。基本服务集(BSS)可以对应于在IEEE802.11LAN中的基本组成块。在图1中，示出了两个BSS(BSS1和BSS2)，并且在BSS的每一个中包括两个STA(即，STA1和STA2被包括在BSS1中，并且STA3和STA4被包括在BSS2中)。在图1中指示BSS的椭圆形可以被理解为相对应BSS中包括的STA在其中保持通信的覆盖范围。这个区域可以称为基本服务区域(BSA)。如果STA移动到BSA以外，则STA无法直接与在相对应BSA内的其它STA通信。
在IEEE802.11LAN中，最基本型的BSS是独立BSS(IBSS)。例如，IBSS可以具有仅由两个STA组成的最简形式。图1的BSS(BSS1或者BSS2)，是最简形式并且其中省略了其它组件，可以对应于IBSS的典型示例。当STA能够互相直接通信时，上述的配置是可允许的。这种类型的LAN没有被预先调度，并且当LAN是必要时可以被配置。这可以称为ad-hoc网络。
当STA接通或者关闭或者STA进入或者离开BSS区域时，在BSS中STA的成员可以动态地变化。STA可以使用同步过程加入BSS。为了接入BSS基础结构的所有服务，STA应当与BSS相关联。这样的关联可以动态地配置，并且可以包括分布系统服务(DSS)的使用。
图2是示出本发明可适用于的IEEE802.11系统的另一个示例性结构的图。在图2中，组件，诸如分布系统(DS)、分布系统媒介(DSM)和接入点(AP)，被添加到图1的结构。
在LAN中直接STA到STA距离可能受物理层(PHY)性能的限制。有时候，这样的距离限制可能对于通信是足够的。但是，在其它情况下，经长距离的STA之间的通信可能是必要的。DS可以被配置以支持扩展的覆盖范围。
DS指的是BSS被相互连接的结构。具体地，BSS可以被配置为由多个BSS组成的网络的扩展形式的组件，替代如图1所示的独立的配置。
DS是一个逻辑概念，并且可以由DSM的特性指定。关于此，无线媒介(WM)和DSM在IEEE802.11中在逻辑上被区分。相应的逻辑媒介被用于不同的目的，并且由不同的组件使用。在IEEE802.11的定义中，这样的媒介不局限于相同的或者不同的媒介。由于多个媒介逻辑上是不同的，所以可以解释IEEE802.11LAN架构(DS架构或者其它的网络架构)的灵活性。即，IEEE802.11LAN架构能够被不同地实现，并且可以由每种实现的物理特性独立地指定。
DS可以通过提供多个BSS的无缝集成并且提供处理到目的地的地址所必需的逻辑服务来支持移动设备。
AP指的是使得相关联的STA能够通过WM接入DS并且具有STA功能的实体。数据可以通过AP在BSS和DS之间移动。例如，在图2中示出的STA2和STA3具有STA功能，并且提供使相关联的STA(STA1和STA4)接入DS的功能。另外，由于所有AP基本上对应于STA，所以所有AP是可寻址的实体。由AP使用的用于在WM上通信的地址不需要始终与由AP使用的用于在DSM上通信的地址相同。
从与AP相关联的STA的一个发送到AP的STA地址的数据可以始终由不受控制的端口接收，并且可以由IEEE802.1X端口接入实体处理。如果受控制的端口被认证，则传输数据(或者帧)可以被发送到DS。
图3是示出本发明可适用于的IEEE802.11系统的又一个示例性结构的示意图。除了图2的结构之外，图3概念地示出用于提供宽的覆盖范围的扩展服务集(ESS)。
具有任意大小和复杂度的无线网络可以由DS和BSS组成。在IEEE802.11系统中，这种类型的网络称为ESS网络。ESS可以对应于连接到一个DS的BSS集合。但是，ESS不包括DS。ESS网络特征在于ESS网络在逻辑链路控制(LLC)层中作为IBSS网络出现。包括在ESS中的STA可以互相通信，并且移动STA在LLC中从一个BSS到另一个BSS(在相同的ESS内)是透明可移动的。
在IEEE802.11中，不假定在图3中的BSS的相对物理位置，并且以下的形式都是可允许的。BSS可以部分地重叠，并且这种形式通常用于提供连续的覆盖范围。BSS可以不被物理地连接，并且BSS之间的逻辑距离没有限制。BSS可以位于相同的物理位置，并且这种形式可被用于提供冗余。一个或多个IBSS或者ESS网络可以物理地位于与一个或多个ESS网络相同的空间之中。这可以对应于在ad-hoc网络在存在ESS网络的位置中操作的情形下、在不同组织的IEEE802.11网络物理上重叠的情形下、或者在两个或更多个不同的接入和安全策略在相同的位置中是必要的情形下的ESS网络形式。
图4是示出WLAN系统的示例性结构的图。在图4中，示出包括DS的基础结构BSS的示例。
在图4的示例中，BSS1和BSS2构成ESS。在WLAN系统中，STA是根据IEEE802.11的MAC/PHY规则操作的设备。STA包括APSTA和非APSTA。非APSTA对应于由用户直接操纵的设备，诸如膝上计算机或者移动电话。在图4中，STA1、STA3和STA4对应于非APSTA，而STA2和STA5对应于APSTA。
在以下描述中，非APSTA可以称作终端、无线发送/接收单元(WTRU)、用户设备(UE)、移动站(MS)、移动终端，或者移动订户站(MSS)。在其它的无线通信领域中，AP是对应于基站(BS)、节点B、演进的节点B(e-NB)、基站收发器系统(BTS)，或者毫微微BS的概念。
层架构
在WLAN系统中，从层架构的角度可以描述AP和/或STA的操作。通过处理器可以实现在设备配置方面的层架构。AP或者STA可以具有多个层结构。例如，802.11标准规范主要处理数据链路层(DLL)和PHY层的媒质接入控制(MAC)子层。PHY层可以包括物理层会聚协议(PLCP)实体和物理媒质相关(PMD)实体。MAC子层和PHY层两者在概念上包括管理实体，称为MAC子层管理实体(MLME)和PHY层管理实体(PLME)。这些实体提供层管理服务接口，通过其可以调用层管理功能。
为了提供正确的MAC操作，在每个AP/STA内存在站管理实体(SME)。SME是可以被视为存在于单独的管理面中或者被视为远离所述侧(theside)的层独立实体。在此没有指定SME的确切的功能，但是通常此实体可以被视为负责诸如从各种层管理实体(LME)收集关于层独立的状态的信息并且类似地设置层特定的参数的值的功能。SME通常可以执行代表一般系统管理实体的这样的功能并且可以实现标准管理协议。
前述的实体以各种方式相互作用。例如，实体可以通过交换GET/SET基元相互作用。XX-GET.request基元被用于请求给定的MIB属性的值(基于管理信息的属性信息)。如果状态被设置为“成功”则XX-GET.confirm基元返回适当的MIB属性值，并且否则，返回状态字段中的错误指示。XX-SET.request基元被用于请求被设置为给定值的被指示的MIB属性。如果此MIB属性意味着特定的动作，则此请求可以执行动作。如果状态被设置为“成功”，则XX-SET.confirm基元确认被指示的MIB属性被设置为请求的值，并且否则，其返回状态字段中的错误条件。如果此MIB属性意味着特定的动作，则此确认动作被执行。
MLME和SME可以经由MLME_SAP(服务接入点)交换各种基元MLME_GET/SET基元。而且，经由PLME_SAP在PLME和SME之间并且经由MLME-PLME_SAP在MLME和PLME之间可以交换各种PLMEM_GET/SET基元。
链路建立过程
图5是图示一般链路建立过程的流程图。
为了允许STA建立与网络的链路并且将数据发送到网络/从网络接收数据，STA应执行用于安全性的网络发现、认证、关联、以及认证。链路建立过程也可以称为会话启动过程或者会话建立过程。另外，链路建立过程的发现、认证、关联、安全设置步骤一般可以被称为关联过程。
将会参考图5描述示例性链路建立过程。
在步骤S510中，STA可以执行网络发现。网络发现可以包括STA的扫描。即，STA应搜索可用的网络以便接入网络。STA应在加入无线网络之前识别兼容的网络。用于在特定区域中识别网络的过程称为扫描。
扫描被划分为主动扫描和被动扫描。
图5图示包括主动扫描过程的网络发现操作。在主动扫描的情况下，在改变信道以便于确定在STA周围存在的AP的同时，STA发送探测请求帧，并且等待对探测请求帧的响应。响应者将用作对探测请求帧的响应的探测响应帧发送给已经发送探测请求帧的STA。响应者可以是在已扫描的信道的BSS中最后已经发送信标帧的STA。在BSS中，因为AP发送信标帧，所以AP是响应者。在IBSS中，因为IBSS的STA顺序地发送信标帧，所以响应者不是恒定的。例如，已经在信道#1发送探测请求帧并且已经在信道#1接收到探测响应帧的STA，可以存储包括在接收的探测响应帧中的BSS相关信息，移动到下一个信道(例如，信道#2)，并且以相同的方法对下一个信道执行扫描(即，在信道#2处的探测请求/响应的发送/接收)。
虽然在图5中未图示，但是也可以通过被动扫描执行扫描动作。执行被动扫描的STA等待信标帧，同时从一个信道移动到另一个信道。信标帧，是在IEEE802.11中管理帧的一种，指示无线网络的存在，使STA能够执行扫描以搜索无线网络，并且以STA可以加入无线网络的方式被周期地发送。在BSS中，AP周期地发送信标帧。在IBSS中，IBSS的STA顺序地发送信标帧。在扫描期间接收到信标帧之后，STA存储被包含在信标帧中BSS信息，移动到另一个信道，并且对每个信道记录信标帧信息。在接收到信标帧之后，STA存储被包括在接收的信标帧中的BSS相关的信息，移动到下一个信道，并且以相同的方法对下一个信道执行扫描。
在主动扫描和被动扫描之间比较，主动扫描有利地具有比被动扫描更短的延迟和更少的功耗。
在STA发现网络之后，STA可以在步骤S520中执行认证过程。该认证过程可以称为第一认证过程，以清楚地区分认证过程与步骤S540的安全设置过程。
认证过程可以包括通过STA到AP的认证请求帧的传输，和响应于认证请求帧通过AP到STA的认证响应帧的传输。被用于认证请求/响应的认证帧可以对应于管理帧。
认证帧可以包括认证算法编号、认证事务序列号、状态码、挑战文本、鲁棒安全网络(RSN)、有限循环群等等。在认证请求/响应帧中包括的在上面提及的信息可以是可以被包括在认证请求/响应帧中的信息的部分的示例，可以以其它信息替换，或者可以包括附加的信息。
STA可以将认证请求帧发送到AP。AP可以基于在接收到的认证请求帧中包括的信息决定是否认证STA。AP可以在认证响应帧中将认证过程的结果提供给STA。
在STA被成功认证之后，可以在步骤S530中执行关联过程。关联过程可以涉及通过STA发送关联请求帧给AP，并且响应于关联请求帧，通过AP发送关联响应帧给STA。
例如，关联请求帧可以包括与各种能力、信标监听间隔、服务集标识符(SSID)、支持速率、支持信道、RSN、移动域、支持的操作类别、业务指示映射(TIM)广播请求、互操作服务能力等等相关联的信息。
例如，关联响应帧可以包括与各种能力、状态码、关联ID(AID)、支持速率、增强的分布信道接入(EDCA)参数集、接收的信道功率指标示(RCPI)、接收的信号对噪声指示(RSNI)、移动域、超时间隔(关联回复时间)、重叠BSS扫描参数、TIM广播响应、服务质量(QoS)映射等等相关联的信息。
上面提到的信息，可以是可以被包括在关联请求/响应帧中的信息的部分的示例，可以以其它信息替换，或者可以包括附加信息。
在STA被成功地与网络关联之后，可以在步骤S540中执行安全设置过程。步骤S540的安全设置过程可以称为基于鲁棒安全网络关联(RSNA)请求/响应的认证过程。步骤S520的认证过程可以称为第一认证过程，并且步骤S540的安全设置过程可以简称为认证过程。
例如，步骤S540的安全设置过程可以包括基于LAN帧上的可扩展认证协议(EAPOL)通过4路握手的私钥设置过程。此外，该安全设置过程也可以根据未在IEEE802.11标准中定义的安全方案执行。
WLAN的演进
为了克服WLAN通信速度方面的限制，IEEE802.11n近来已经作为通信标准被建立。IEEE802.11n目的在于提高网络速度和可靠性以及扩展无线网络的覆盖区域。更具体地，IEEE802.11n支持大于或者等于540Mbps的最大数据处理速度的高吞吐量(HT)，并且基于在发送器和接收器这两者处使用多个天线的多输入多输出(MIMO)技术。
随着WLAN技术的广泛应用和WLAN应用的多样化，已经需要开发能够支持比由IEEE802.11n支持的数据处理速度更高的HT的新WLAN系统。用于支持非常高吞吐量(VHT)的下一代WLAN系统是IEEE802.11nWLAN系统的下一个版本(例如，IEEE802.11ac)，并且是近来提出的在MAC服务接入点(MACSAP)支持大于或者等于1Gbps的数据处理速度的IEEE802.11WLAN系统中的一个。
为了有效地利用射频信道，下一代WLAN系统支持其中多个STA被允许同时接入信道的多用户多输入多输出(MU-MIMO)传输方案。根据MU-MIMO传输方案，AP可以同时发送分组给至少一个MIMO配对的STA。
此外，用于在白空间中支持WLAN系统操作的技术正在讨论当中。例如，在IEEE802.11af标准之下正在讨论用于在诸如由于从模拟TV到数字TV的转变而留下空闲的频带(例如，在54MHz和698MHz之间的带)的TV白空间(TVWS)中引入WLAN系统的技术。然而，这仅仅是说明性的，并且白空间可以被视为主要由许可用户可使用的许可带。许可用户指的是已经准许使用许可带的用户，并且也可以称为许可设备、主用户、在位用户等。
例如，在白空间(WS)中操作的AP和/或STA应当提供保护许可用户的功能。例如，在其中诸如麦克风的许可用户已经正在使用处于根据规定划分的频带中的特定WS信道以便在WS带中具有特定的带宽的情形下，AP和/或STA不允许使用与WS信道相对应的频带以便保护许可用户。此外，如果许可用户使用该频带，AP和/或STA应当停止使用该频带用于当前帧的发送和/或接收。
因此，AP和/或STA需要预先检查是否WS带内的特定频带的使用是允许的，即是否许可用户在该频带中。检查是否许可用户在特定频带中称为频谱感测。能量检测方案、签名检测方案等被用作频谱感测机制。如果接收信号的强度超过预定值，或者当检测到DTV前导，则AP和/或STA可以确定许可用户正在使用该特定频带。
机器对机器(M2M)通信技术作为下一代通信技术正在讨论当中。用于在IEEE802.11WLAN系统中支持M2M通信的技术标准IEEE802.11ah也正在发展中。M2M通信，表示一个或多个机器的通信方案，可以称为机器型通信(MTC)或者机器对机器(M2M)通信。在此处，机器可以表示不需要来自于用户直接操纵或者干涉的实体。例如，不仅配备有无线通信模块的测量计或者售货机，而且诸如无需由用户操纵/干涉能够通过自动接入网络来执行通信的智能电话的用户设备也可以是机器的示例。M2M通信可以包括设备对设备(D2D)通信以及在设备与应用服务器之间的通信。在设备与应用服务器之间的通信的示例可以包括在售货机和应用服务器之间的通信、在销售点(POS)设备和应用服务器之间的通信、以及在电表、煤气表或者水表与应用服务器之间通信。另外，基于M2M通信的应用可以包括安全、运输和医疗应用。考虑到前面提到的应用示例的特征，M2M通信需要支持在包括大量设备的环境下低速度的少量数据的偶然发送/接收。
具体地，M2M通信需要支持大量的STA。虽然当前的WLAN系统假设一个AP与高达2007个STA相关联，但是已经关于M2M通信讨论了支持其中更多的STA(例如，大约6000个STA)与一个AP相关联的其他情形的各种方法。此外，所期待的是在M2M通信中支持/需要低传输速率的许多应用。为了平滑地支持许多STA，在WLAN系统中的STA可以基于业务指示映射(TIM)识别要向其发送的数据的存在或不存在，并且减小TIM的位图大小的几个方法已经在讨论中。此外，所期待的是在M2M通信中将有具有非常长的发送/接收间隔的很多业务数据。例如，在M2M通信中，非常少量的数据，诸如电/气/水计量，需要以长的间隔(例如，每月)发送和接收。另外，在M2M通信中，根据在下行链路(即，从AP到非APSTA的链路)上提供的命令执行STA的操作，并且在上行链路(即，从非APSTA到AP的链路)上报告作为结果获得的数据。因此，在M2M通信的情况下，主要关注点是在发送主要数据的上行链路上的改进的通信方案。另外，M2MSTA主要通过电池来操作，但是对于用户来说经常难以对M2MSTA频繁地充电。为此，有必要最小化电池消耗以确保对于M2MSTA的长服务寿命。此外，当期待将会存在其中对于用户来说难以直接地操纵M2MSTA的特定情形时，要求M2MSTA具有自我恢复的功能。在此背景下，已经讨论了关于有效地支持其中在一个信标周期期间非常少量的STA具有从AP接收的数据帧同时要与一个AP相关联的STA的数目在WLAN系统中增加的情形的方法和减少STA的功耗的方法。
如上所述，WLAN技术正在迅速地演进，并且不仅前面提到的示例性技术，而且用于直接链路建立的其他技术，媒质流吞吐量的改进、高速和/或大规模的初始会话建立的支持、以及扩展带宽和工作频率的支持正在开发中。
在子1GHz处的WLAN操作
如上所述，最近已经讨论了作为使用情况的提供M2M通信的IEEE802.11ah标准。IEEE802.11ah在子1GHz(S1G)操作频率处在除了TV空白带的未经许可的带中操作，并且具有比传统WLAN更宽的覆盖(例如，最大1km)，主要支持传统的室内覆盖。即，与在2.4GHz或者5GHz的频率操作的传统WLAN相比较，如果在子1GHz(例如，700-900MHz)的操作频率处操作WLAN，则由于相对应的带中的无线电波特性在相同的发射(Tx)功率处AP的覆盖被增加了大约两倍或者三倍。在这样的情况下，每个AP可以连接大量的STA。在IEEE802.11ah中考虑的使用情况可以被概括为如下面的表1中所示。
表1
根据表1的使用情况，各种传感器/测量计设备可以被连接到802.11ahAP以执行M2M通信。具体地，智能电网技术使最多6000个传感器/测量计设备被连接到一个AP。
根据表1的使用情况2，被配置成提供大覆盖的802.11ahAP用作诸如IEEE802.15.4g的其它系统的回程链路。
根据表1的使用情况3，扩展的家庭覆盖通信、校园宽覆盖通信、以及诸如购物中心范围热点通信的户外扩展的范围热点通信可以被支持。根据使用情况3，802.11ahAP可以支持蜂窝移动通信的流量卸载，从而用作减轻蜂窝业务超载。
通过执行传统的IEEE802.11acPHY的1/10倒计时可以实现用于子1GHz通信的物理层(PHY)。在这样的情况下，通过将1/10倒计时应用于对于在802.11ac中使用的20/40/80/160/80+80MHz的信道带宽在子1GHz带中可以提供2/4/8/16/8+8MHz的信道带宽。因此，保护间隔(GI)从0.8μs到8μs增加了10倍。下面的表2示出802.11acPHY吞吐量和1/10倒计时的子1GHzPHY吞吐量之间的比较的结果。
表2
IEEE 802.11ac PHY 1/10down-clocked sub-1GHz PHY
信道带宽/吞吐量 信道带宽/吞吐量
20MHz/86.7Mbps 2MHz/8.67Mbps
40MHz/200Mbps 4MHz/20Mbps
80MHz/433.3Mbps 8MHz/43.33Mbps
160MHz/866.7Mbps 16MHz/86.67Mbps
80+80MHz/866.6Mbps 8+8MHz/86.66Mbps
媒介接入机制
在基于IEEE802.11的WLAN系统中，媒质接入控制(MAC)的基本接入机制是具有冲突避免(CSMA/CA)机制的载波监听多址接入。CSMA/CA机制，也称作IEEE802.11MAC的分布协调功能(DCF)，基本上采用“先听后讲”接入机制。根据这种接入机制，在数据传输之前，AP和/或STA可以以预先确定的时间间隔(例如，DCF帧间空间(DIFS))执行感测射频信道或者媒介的空闲信道评估(CCA)。当在感测中确定媒介是处于空闲状态时，帧传输通过该媒介开始。另一方面，当感测媒介处于忙碌状态时，AP和/或STA不开始传输，而是建立用于媒介接入的延迟时间(例如，随机回退时段)，并且在该时段期间的等待之后，尝试执行帧传输。通过随机回退时段的应用，所期待的是在等待不同的时间之后，多个STA将尝试开始帧传输，导致将冲突减到最小。
此外，IEEE802.11MAC协议提供混合协调功能(HCF)。HCF基于DCF和点协调功能(PCF)。PCF指的是基于轮询的同步接入方案，其中周期地执行轮询以允许所有接收AP和/或STA接收数据帧。此外，HCF包括增强的分布信道接入(EDCA)和HCF控制的信道接入(HCCA)。当由提供商提供给多个用户的接入方案基于竞争时，实现EDCA。在采用轮询机制的无竞争信道接入方案中实现HCCA。此外，HCF包括用于改善WLAN的服务质量(QoS)的媒介接入机制，并且可以在竞争时段(CP)和无竞争时段(CFP)这两者期间发送QoS数据。
图6图示回退过程。
在下文中，将会参考图6描述基于随机回退时段的操作。如果媒介从忙碌或者忙碌状态转换为空闲状态，则几个STA可以尝试发送数据(或者帧)。在最小化冲突的方法中，每个STA选择随机回退计数，等待与选择的回退计数相对应的时隙时间，然后尝试开始传输。随机回退计数具有伪随机整数的值，并且可以被设置为在0和CW之间的范围内的值。在此处，CW是竞争窗口参数值。虽然CW参数作为初始值被给定为CWmin，但是如果传输失败(例如，如果没有接收到传输帧的ACK)，则初始值可以被加倍。如果CW参数值是CWmax，则维持CWmax直至数据传输成功，并且同时可以尝试数据传输。如果数据传输成功，则CW参数值被重置为CWmin。优选地，CW的值CWmin和CWmax被设置为2n-1(这里n＝0、1、2、…)。
一旦随机回退过程开始，STA连续地监测媒介，同时根据确定的回退计数值倒计数回退时隙。如果该媒介被监测为处于忙碌状态，则STA停止倒计数，并且等待预先确定的时间。如果媒介处于空闲状态，则剩余的倒计数重新开始。
在图6示出的示例中，如果STA3发送的分组到达STA3的MAC，则STA3可以确认在DIFS中该媒介处于空闲状态，并且立即发送帧。其间，剩余的STA监测媒介的忙碌状态，并且在待机模式下操作。在STA3的操作期间，STA1、STA2和STA5中的每一个可以具有要被发送的数据。如果媒介的空闲状态被监测到，则STA1、STA2、以及STA5中的每一个等待DIFS时间，然后根据由它们已经选择的随机回退计数值执行回退时隙的倒计数。在图6示出的示例中，STA2选择最小的回退计数值，并且STA1选择最大的回退计数值。即，在STA2完成回退计数之后开始数据传输时，STA5的剩余回退时间比STA1的剩余回退时间短。在STA2占用媒介时，STA1和STA5中的每一个暂时停止倒计数，并且等待。当STA2占用终止，并且媒介返回到空闲状态时，STA1和STA5中的每一个等待预先确定的DIFS时间，并且重新开始回退计数。即，在剩余回退时隙之后，只要剩余回退时间被倒计数，则帧传输可以开始。由于STA5的剩余回退时间比STA1的短，所以STA5开始帧传输。同时，在STA2占用媒介时，STA4可以给出要发送的数据。在这种情况下，当媒介处于空闲状态时，STA4可以等待DIFS时间，根据由STA4选择的随机回退计数值执行倒计数，然后开始帧传输。图6示例性地图示其中STA5的剩余回退时间意外地与STA4的随机回退计数值相等的情况。在这种情况下，冲突会在STA4和STA5之间出现。如果冲突在STA4和STA5之间出现，则STA4或STA5都不接收ACK，并且因此，数据传输失败。在这种情况下，STA4和STA5中的每一个可以将CW值加倍，选择随机回退计数值，然后执行倒计数。同时，在媒介由于由STA4和STA5进行的传输操作而处于忙碌状态时，STA1等待。在这种情况下，当媒介返回到空闲状态时，STA1可以等待DIFS时间，然后在经过了剩余回退时间之后，开始帧传输。
STA的感测操作
如上所述，CSMA/CA机制不仅包括AP和/或STA通过其直接感测媒介的物理载波感测，而且包括虚拟载波感测。执行虚拟载波感测以解决在媒介接入中遇到的一些问题(诸如，隐藏节点问题)。在虚拟载波感测中，WLAN系统的MAC可以使用网络分配矢量(NAV)。借助于NAV值，正在使用媒介或者具有使用媒介权限的AP和/或STA对另一个AP和/或另一个STA指示在媒介变为可用时间之前的剩余时间。因此，NAV值可以对应于在其期间媒介将由发送帧的AP和/或STA使用的预留时段。在相对应的时段期间可以禁止已经接收NAV值的STA或者在执行媒介接入(一般接入)中被延迟。例如，可以根据帧的MAC报头中的持续时间字段的值来设置NAV。
鲁棒冲突检测机制已经被引入以降低这样的冲突的概率。在下文中，将参考图7和8描述此机制。实际的载波感测范围可以不与传输范围相同，然而，为了描述简单起见，将假设实际的载波感测范围与传输范围相同。
图7图示隐藏节点和暴露节点。
图7(a)示例性地示出隐藏节点。在图7(a)中，STAA与STAB通信，并且STAC具有要发送的信息。具体地，在将数据传输给STAB之前在执行载波感测中STAC可以确定媒介处于空闲状态，甚至在STAA正在发送信息给STAB的情形下。这是因为由STAA进行的传输(即，忙碌媒介)可能无法在STAC的位置处被感测到。在这种情况下，由于STAB同时地接收STAA的信息和STAC的信息，所以可能出现冲突。在这样的情况下，STAA可以被认为是STAC的隐藏节点。
图7(b)示例性地示出暴露节点。在本示例中，在STAB正在发送数据给STAA的情形下，STAC具有要发送到STAD的信息。在这种情况下，STAC可以执行载波感测并且确定媒介由于STAB的传输是忙碌的。因此，虽然STAC具有要发送到STAD的信息，但是由于感测到媒介的忙碌状态，所以STAC将等待直到媒介返回到空闲状态。然而，由于STAA实际上位于STAC的传输范围的外部，所以就STAA而言，来自STAC的传输可能不与来自STAB的传输冲突，并且STAC不必等待直到STAB停止传输。在这样的情况下，STAC可以被视为STAB的暴露节点。
图8图示RTS和CTS。
为了在如图13所示的示例性情形下有效地利用冲突避免机制，可以使用短信令分组，诸如RTS(请求发送)和CTS(清除发送)。在两个STA之间的RTS/CTS可以由附近的STA偷听，使得附近的STA可以考虑信息是否被在两个STA之间通信。例如，如果发送数据的STA发送RTS帧给要接收数据的另一个STA，则接收数据的STA可以发送CTS帧给附近的STA，从而通知附近的STA该STA将要接收数据。
图8(a)示例性地示出解决隐藏节点问题的方法。该方法假定其中STAA和STAC这两者试图发送数据给STAB的情形。如果STAA发送RTS给STAB，则STAB发送CTS给位于STAB周围的STAA和STAC这两者。因此，STAC等待直到STAA和STAB停止数据传输为止，并且因此避免了冲突。
图8(b)示例性地示出解决暴露节点问题的方法。STAC可以旁听在STAA和STAB之间的RTS/CTS传输，从而确定当其发送数据给另一个STA(例如，STAD)时，将不出现冲突。即，STAB可以发送RTS给所有附近的STA，并且仅发送CTS给实际上具有要发送的数据的STAA。因为STAC仅接收到RTS，但是未能接收到STAA的CTS，所以STAC可以识别STAA位于STAC的载波感测范围的外部。
TXOP截断
一旦被允许使用EDCA接入信道的STA清空传输队列，如果剩余的时间间隔足以发送帧，则STA可以发送免于竞争(CF)-END帧。通过发送CF-END帧，STA可以显式地指示其传输机会已经期满。在此，TXOP被定义为其中特定的STA有权对无线电媒介发起帧交换的时间间隔，并且可以通过开始时序和最大持续时间值来配置。
发送CF-END帧的TXOP持有者不应在当前的TXOP内发起附加的帧交换序列。
除了TXOP持有者之外的非APSTA不应发送CF-END帧。
接收CF-END帧的STA将帧解释为NAV重置。即，当包含CF-END帧的数据单元(例如，PPDU)被终止时STA可以将NAV定时器重置为0。
如果AP接收具有与其BSSID一致的BSSID的CF-END帧，AP可以在短帧间空间(SIFS)之后通过发送CF-END帧来响应帧。
来自于TXOP持有者的单个CF-END帧的传输可以重置能够偷听TXOP持有者的传输的STA的NAV。可以存在不能够旁听引起NAV被重置的CF-END帧但是可以旁听重置NAV的TXOP响应者的传输的STA(例如，隐藏节点情形)。禁止这些STA在媒介上执行竞争直到最初的NAV保留期满。
PPDU帧格式
PPDU(物理层会聚协议(PLCP)分组数据单元)帧格式可以包括STF(短训练字段)、LTF(长训练字段)、SIG(SGINAL)字段、以及数据字段。最基本的PPDU帧格式(例如，非HT(高吞吐量)PPDU帧格式)可以由L-STF(传统STF)字段、L-LTF(传统LTF)字段、SIG字段、以及数据字段组成。另外，根据PPDU帧格式类型(例如，HT混合格式PPDU、HT未开发格式(HT-greenfieldformat)PPDU、VHT(甚高吞吐量)PPDU等等)的类型，附加的(或者另一种类型的)STF、LTF、以及SIG字段可以被包括在SIG字段和数据字段之间。
STF是用于信号检测、自动增益控制(AGC)、分集选择、精确的时间同步等等的信号，并且LTF是用于信道估计、频率误差估计等等的信号。STF和LTF的组合可以被称为PCLP前导。PLCP前导可以被视为用于OFDM物理层的同步和信道估计的信号。
SIG字段可以包括RATE字段和LENGTH字段等等。RATE字段可以包括关于数据调制和编码速率的信息。LENGTH字段可以包括关于数据长度的信息。另外，SIG字段可以包括奇偶校验比特和SIGTAIL比特。
数据字段可以包括服务字段、PSDU(PLCP服务数据单元)、以及PPDUTAIL比特。如有必要，数据字段也可以包括填充比特。服务字段中的一些比特可以被用于同步接收器的解扰器。PSDU对应于在MAC层处定义的MACPDU，并且包含在较高层中产生/使用的数据。PPDUTAIL比特可以被用于返回被设置为0的编码器的状态。填充比特可以被用于以预先确定的单位调节数据字段的长度。
根据各种MAC帧格式定义MACPDU。基本的MAC帧包括MAC报头、报头主体、以及帧校验序列(FCS)。可以在MACPDU中配置MAC帧并且通过PPDU帧格式的数据部分的PSDU发送/接收。
同时，空数据分组(NDP)帧格式指的是不包括数据分组的帧格式。即，NDP帧通常指的是仅包括通用的PPDU格式的PLCP报头部分(即，STF、LTF、以及SIG字段)，但是其没有包括PPDU的其它部分(即，数据字段)的帧格式。NDP帧可以被称为短帧格式。
单用户/多用户帧结构
本发明提出用于在子1GHz频带(例如，从902MHz到928MHz的带)中操作的无线LAN系统中在单用户(SU)帧和多用户(MU)帧中配置SIG字段的方法。SU帧可以被用于SU-MIMO，并且MU帧可以被用于MU-MIMO。在下面的描述中，帧可以是数据帧或者NDP帧。
图9图示示例性的SU/MU帧格式。
在图9的示例中，在字段被全向地发送到所有的STA的意义上STF、LTF1、以及SIG-A(SIGNALA)字段可以对应于全向部分。无需经历波束赋形或者预编码就可以发送这些字段。如在图9中所图示，SU/MU帧格式对应于非NDP帧格式。
通过应用波束赋形或者预编码可以用户特定地发送紧跟SIG-A字段的MU-STF、MU-LTF1、...、MU-LTF_NLTF、以及SIG-B(SIGNALB)。在图9的示例性帧格式中，MU部分可以包括MU-STF、MU-LTF(s)、SIG-B以及DATA字段。
在全向部分中的STF、LTF1以及SIG-A字段可以在用于每个子载波中的单个流中被发送，这可以通过下面的等式表达。
等式1
[ X k ] N T X × 1 = [ Q k ] N T X × 1 d k
在等式1中，k表示子载波(或者音调)索引，xk表示在子载波k上发送的信号，并且NTX表示Tx天线的数目。Qk表示用于编码(例如，空间映射)在子载波k上发送的信号的列向量，并且dk表示被输入到编码器的数据。在等式1中，在时域中的循环移位延迟(CSD)可以被应用于Qk。在时域中的CSD意指在频域中的相位旋转或者相位移位。因此，Qk可以包含从时域CSD产生的音调k上的相位移位值。
如果采用在图9中图示的帧格式，所有的STA可以接收STF、LTF1、以及SIG-A字段，并且每个STA可以基于STF和LTF1通过信道估计解码SIG-A字段。
SIG-A字段可以包含关于长度/持续时间、信道带宽、以及空间流的数目的信息。SIG-A字段具有2个OFDM符号的长度。因为一个OFDM符号使用二进制相移键控(BPSK)调制，所以一个OFDM符号可以包含24个比特的信息。因此，SIG-A字段可以包含48个比特的信息。
下面给出的表3示出在用于SU和MU的SIG-A字段的比特指配的示例。
表3
SU MU
SU/MU指示 1 1
长度/持续时间 9 9
MCS 4
BW 2 2
聚合 1
STBC 1 1
编码 2 5
SGI 1 1
GID 6
Nsts 2 8
PAID 9
响应指示 2 2
保留 3 3
CRC 4 4
尾部 6 6
总共 48 48
在表3中，SU/MU指示字段被用于在SU帧格式和MU帧格式之间区分。
长度/持续时间字段指示OFDM符号(即，持续时间)或者字节(即，长度)的数目。在SU帧中，如果聚合字段的值是1，则长度/持续时间字段被解释为持续时间字段。如果聚合字段的值是0，则长度/持续时间字段被解释为长度字段。在MU帧中，在没有聚合字段的定义的情况下可以不断地应用聚合，并且因此长度/持续时间字段被解释为持续时间字段。
MCS字段指示在执行PSDU传输中使用的调制和编码技术。通过仅用于SU帧的SIG-A字段发送MCS字段。如果其它的STA(即，与在两个STA之间的发送和接收不直接相关的第三方STA)接收SU帧，基于长度/持续时间字段的长度值和MCS字段的值可以计算当前接收到的SU帧(即，具有被设置为0的聚合字段并且被SU波束赋形的帧)的持续时间。对于MU帧，MCS字段没有被包括在SIG-A字段中，而是被包括在SIG-B字段中，其承载用户专用信息。因此，对于每个UE独立地应用MCS。
BW字段指示被发送的SU帧或者MU帧的信道带宽。例如，BW字段可以被设置为指示2MHz、4MHz、8MHz、16MHz以及8+8MHz的中的一个的值。
聚合字段指示是否以聚合MPDU(A-MPDU)的形式聚合PSDU。如果聚合字段被设置为1，则这意指通过以A-MPDU的形式被聚合发送PSDU。如果聚合字段是0，则这意指在没有被聚合的情况下发送PSDU。对于MU帧，始终以A-MPDU的形式发送PSDU，并且因此聚合字段没有作为不需要用信号发送的字段被包括在SIG-A字段中。
空时块编译(STBC)字段指示是否STBC被应用于SU帧或者MU帧。
编码字段指示被用于SU帧或者MU帧的编码技术。对于SU帧，诸如二进制卷积码(BCC)和低密度奇偶校验(LDPC)的编码技术可以被使用。对于MU帧，对于每个用户独立地应用编码技术，并且因此在两个或者多个比特中定义编码字段以支持编码技术的独立应用。
短保护间隔(SGI)字段指示是否短GI被用于SU帧或者MU帧的PSDU的传输。对于MU帧，如果SGI被使用，则字段可以指示SGI被共同地应用于属于MU-MIMO组的所有用户。
组ID(GID)字段指示在MU帧中的多用户组信息。对于SU帧，不需要定义多用户组，并且因此GID字段没有被包括在SIG-A字段中。
Nsts(空时流的数目)字段指示在SU帧或者MU帧中的空间流的数目。对于MU帧，字段指示对于属于相对应的MU组的每个STA的空间流的数目。为此，需要8个比特。因此，一个MU组可以包括最多4个用户，并且每个用户最多4个空间流可以被发送，并且因此需要8个比特以正确地支持传输。
部分AID(PAID)字段指示用于识别SU帧中的接收STA的STAID。在上行链路帧中，通过BSSID(基本服务集ID)的一部分配置PAID的值。在下行链路帧中，可以配置PAID的值作为AP的BSSID和STA的AID的散列的结果。例如，BSSID对应于AP的MAC地址并且具有48个比特的长度。具有16个比特的长度的AID是标识信息或者AP指配给与其相关联的STA的地址。
对于上行链路帧，PAID字段的大小可以被定义为9个比特。对于下行链路帧，PAID字段的大小可以被定义为6个比特，并且COLOR字段可以被定义为具有3个比特的大小。COLOR字段可以被用于识别发送下行链路帧的BSS。对于上行链路帧，单独地使用PAID字段发送帧的BSS是可识别的，并且因此COLOR字段没有被包括在SIG-A字段中。因此，对于下行链路字段帧COLOR字段被定义。
STA可以使用COLOR字段以识别是否从STA属于的BSS发送帧。例如，STA可以基于检测到的帧的COLOR帧的值识别是否在属于STA属于的BSS的STA之间或者属于重叠的BSS(OBSS)的STA之间发送帧。COLOR字段可以具有0和7之间的值。
表3的响应指示字段指示在SU帧或者MU帧之后发送的响应帧的类型。例如，如果响应指示字段的值是00，则字段可以指示无响应。如果响应指示字段的值是01，则字段可以指示NDP响应，即，响应帧是以NDP的形式的ACK或者块ACK。如果响应指示字段的值是10，则字段可以指示正常的响应，即响应帧是以正常的PPDU的形式的ACK或者块ACK。如果响应指示字段的值是11，则字段可以指示长响应，即响应帧是具有最大MPDU大小的帧。
虽然在表3中未示出，但是SIG-A字段也可以包括上行链路/下行链路字段。上行链路/下行链路字段可以显式地指示是否帧是上行链路帧或者下行链路帧。仅在SU帧中定义上行链路/下行链路字段。对于MU帧，不可以定义上行链路/下行链路字段。MU帧可以被预先配置以仅被用作下行链路帧。
在MU帧中，SIG-B字段可以包含如在图9中所示的用户专用信息。下面的表4示出组成MU帧中的SIG-B字段的示例性字段。该表也示出被应用于用于2MHz、4MHz、8MHz以及16MHz的带宽的PPDU的各种示例性参数。
表4
在表4中，MCS字段指示用于每个用户的以MU帧的形式发送的PPDU的MCS值。
TAIL比特可以被用于将编码器设置返回为零。
循环冗余校验(CRC)字段可以被用于接收MU帧的STA中的错误检测。
扇区TXOP操作
本发明提出在子1GHz带(例如，从902MHz到928MHz的带)中操作的无线LAN系统中的扇区TXOP操作。
图10图示扇区TXOP操作的示例。
扇区TXOP操作(或者基于TXOP的扇区操作)是通过采用扇区波束传输在OBSS环境下在同时执行传输中支持属于不同的BSS的STA的操作。即，位于不同的BSS的交集中的STA可以发送空间正交(SO)波束，从而通过被衰减的相互干扰同时执行传输。
在图10的示例中，假定属于AP1的BSS的STA1获取用于与AP1的通信的TXOP并且在TXOP间隔内执行多个PPDU的传输。同时，重叠AP1的BSS的OBSS的AP2可以执行与STA2和/或STA3的发送和接收操作。在图10中，AP2和STA2被定位在重叠AP1的BSS的OBSS区域中。当在AP2和STA2之间的发送和接收与在AP1和STA1之间的发送和接收空间正交时，在AP2和STA2之间的发送和接收和在AP1和STA1之间的发送和接收操作可以被同时执行。
具体地，AP1和STA1可以使用全向波束实现初始帧交换序列。其后，AP1和STA1可以使用扇区波束执行多个PPDU的发送和接收。在此，初始帧交换序列可以指的是长分组(例如，图9的STF、LTF1以及SIG-A)的RTS、CTS以及前导部分的发送和接收或者RTS、CTS以及第一短分组(或者第一NDP帧)的发送和接收。
因此，当AP1和STA1使用扇区波束在TXOP间隔内执行多个PPDU的发送和接收时，属于OBSS(例如，AP2、STA2以及STA3)的其它实体可以在间隔(即，扇区波束发送和接收间隔)内执行信道接入。仅当使用扇区波束的在AP1和STA1之间的发送和接收没有将干扰信号应用于其它的实体时可以启用此操作。
图11和图12图示在允许扇区TXOP下的示例性空间正交(SO)条件。
在图11和图12的示例中，AP发送全向波束以允许属于AP1的BSS的STA配置NAV。接收从AP1发送的全向分组的STA1可以发送ACK或者响应帧。然后，相邻的STA可以通过检测由STA1发送的ACK或者响应帧配置NAV。另外，AP1可以通过扇区波束传输发送PPDU。通过AP1发送的PPDU可以是如在图11中所示的长分组或者如在图12中所示的短分组(NDP帧)。
在如在图11中所示的长分组的情况下，使用全向波束可以发送前导部分，并且使用扇区波束可以发送其它部分和后续PPDU。在如在图12中所示的短分组的情况下，可以使用全向波束发送第一短分组，并且可以使用扇区波束发送包括第二短分组的后续短分组。
在这样的情况下，其它的STA可以接收与全向波束传输相对应的部分，但是不能检测/接收与扇区波束传输相对应的部分。例如，如果属于OBSS的AP或者非APSTA(例如，AP2或者STA2)从参与帧交换的其它实体接收全向波束传输，但是不能检测后续的扇区波束传输(此情形被称为满足“SO条件”的情形)，属于OBSS的AP或者非APSTA可以重置通过全向波束传输设置的NAV值(例如，将值设置为0)，并且在相对应的TXOP间隔内执行信道接入。不能检测扇区波束传输意指还没有接收到有效的OFDM符号。从诸如扇区波束与相对应的STA的位置的未对准的许多因素可以产生此情形。例如，如果接收到的信号强度指示(RSSI)和接收信道功率指示(RCPI)的值小于或者等于预先确定的阈值，则可以确定有效的OFDM符号还没有被接收(或者扇区波束传输还没有被检测)。
在不支持基于TXOP的扇区操作的传统系统的情况下，如果在诸如顺序地包括全向波束传输和扇区波束传输的图9的子1GHz(S1G)PHY前导结构的结构中完成PSDU的接收之前由信号丢失引起错误，则从PHY向MAC报告指示错误条件的PHY-RXEND.indication(CarrierLost)基元。其后，在等待直到所期待的PSDU的传输时间之后PHY调用CCA.indication(IDLE)基元，并且然后切换到RXIDLE状态。
然而，如果通过基于TXOP的扇区操作引起信号丢失，则无需等待，STA可以使用信道直到所期待的PSDU的传输时间到达，并且因此可以增强系统资源的利用效率。例如，在支持基于TXOP扇区操作的系统的情况下，如果PHY向MAC报告PHY-RXEND.indication(CarrierLost)基元，并且SO条件被满足，则STA可以立即重置CCA状态机(例如，通过PHY调用PHY-CCARESET.request基元)并且无需等待，可以执行信道接入直到所期待的相对应的帧的PSDU的传输时间到达。
扇区NAV更新技术
为了更加有效地支持上述的被提出的扇区TXOP操作(或者基于TXOP的扇区操作)，提出用于支持当SO条件被满足时要使用的STA的NAV重置的扇区NAV更新技术。
扇区NAV更新技术仅被应用于OBSSSTA。即，对于在STA属于的BSS内执行的PPDU传输，STA采用常规的NAV更新方法。例如，如果利用被满足的SO条件通过OBSS传输没有实现NAV更新，则考虑扇区TXOP操作不允许重置NAV。
为此，STA可以配置除了现有的NAV(被称为传统NAV)之外的新扇区NAV。可以通过OBSS传输由PPDU更新扇区NAV的值。具体地，STA可以设置/更新用于从属于其BSS的另一个STA或者AP发送的PPDU的传统NAV值，并且重置/更新从属于OBSS的STA或者AP发送的PPDU的扇区NAV值。
如果SO条件被满足，则STA可以单独地重置扇区NAV值，并且可以不重置但是保持传统NAV值。因此，如果属于STA的BSS的另一个STA/AP的TXOP被使用，则STA可以防止NAV由于扇区TXOP操作被重置以执行信道接入，并且保护在BSS中使用的TXOP。
如果STA配置/使用如上所述的传统NAV和扇区NAV，仅当传统的NAV和扇区NAV两者都是空闲时STA可以在STA的虚拟载波感测(VCS)过程中确定信道是空闲的。换言之，如果传统NAV和扇区NAV中的任意一个不是空闲的，则STA确定信道不是空闲的。
另外，当多个OBSS存在时，无需在OBSS当中区分，一个扇区NAV就可以被配置/更新。可替选地，对于各个OBSS多个扇区NAV值可以被定义并且被设置/更新。在这样的情况下，如果SO条件被满足，则可以更加精确地执行NAV重置。另外，包括传统NAV的所有扇区NAV是空闲的，则STA确定在其VCS过程中信道是空闲的。如果扇区NAV中的任意一个不是空闲的，则STA确定信道不是空闲的。
BSS或者OBSS的帧交换的识别
为了支持本发明的被提出的操作(包括在上面和下面描述的示例)，有必要识别是否由STA接收到的PPDU在属于相同的BSS的STA之间或属于OBSS的STA之间被通信。为此，基于被包含在图9的子1GHz(S1G)PHY前导中的PAID值，STA可以识别/确定是否在STA的BSS或者在另一个BSS(例如，OBSS)中执行帧交换。
基于BSSID值的一部分计算/设置上行链路帧的PAID值，同时基于接收STA的AID值的一部分和BSSID值的一部分计算/确定下行链路帧(或者直接链路建立(DLS)帧或者用隧道传输的DLS帧)的PAID的值。对于下行链路帧，用于识别BSS的COLOR比特可以被使用。
因此，如果接收到的PPDU是上行链路帧，则STA可以通过将PPDU与STA属于的BSS的BSSID进行比较识别/确定是否帧来自于STA属于的BSS或者来自于另一个BSS(例如，OBSS)。
如果已经接收到的PPDU是下行链路帧，则STA可以通过将PPDU与STA属于的BSS的COLOR比特进行比较识别/确定是否帧是来自于STA属于的BSS或者来自于另一个BSS(例如，OBSS)。如果COLOR比特被定义为具有3个比特，则STA可以在最多8个不同的BSS当中进行区分。
基于扇区NAV的TXOP截断
在更新NAV中，STA可以更新用于在属于STA属于的BSS的STA之间的帧交换的传统NAV，并且更新用于在属于不同于STA属于的BSS的BSS(例如，OBSS)的STA之间的帧交换的扇区NAV。因此，STA可以更加精确地执行VCS。
例如，当STA单独地配置/更新用于STA属于的BSS和另一个BSS(例如，OBSS)的NAV时，STA可以执行用于每个BSS的TXOP截断。
为了重置所有的STA的NAV定义CF-END帧。在接收CF-END帧之后，STA需要重置当前NAV值(例如，将该值设置为0)并且停止NAV定时器的操作。如果已经获取TXOP的STA不具有要发送的更多的DATA帧，则STA可以发送CF-END帧以重置其它STA的NAV以允许其它的STA具有使用信道的机会并且尝试信道接入。
如果STA被配置以分别地设置/更新用于BSS和OBSS的NAV值，则STA可能在当STA接收CF-END帧时确定要重置的NAV中有问题。在这样的情况下，如果STA通过子1GHz(S1G)PHY前导的SIG-A字段中的PAID值确认从属于STA的BSS的另一个STA发送CF-END帧，则STA可以仅重置传统NAV，并且保持其它的OBSS的扇区NAV值，而不是重置扇区NAV值。如果STA通过接收到的END帧的PAID值确认从属于OBSS的STA发送CF-END帧，则STA可以仅重置与OBSS相对应的扇区NAV值，并且保持用于其BSS的传统NAV值(如果存在，用于另一个旧的BSS的扇区NAV值)，而不是重置传统NAV值。
如上所述的设置/更新用于每个BSS/OBSS的NAV的方法可能增加STA的实现的成本和复杂度。如果在接收到的帧的PAID字段中的COLOR比特被定义为具有3个比特，则在下行链路帧中可以区分最多8个BSS/OBSS。即，STA可以在BSS/OBSS之间进行区分并且设置/更新用于BSS/OBSS的最多8个NAV。
对于上行链路帧，COLOR比特没有被包括在帧中，并且因此STA需要预先确认并且在除了上行链路帧之外的单独的下行链路帧的MAC报头的PAID字段和发射器地址(TA)字段中累加COLOR比特并且预存储TA和COLOR比特之间的映射关系(以例如映射表的形式)。因为此操作可能增加STA操作的复杂性，所以对于属于OBSS的所有帧来说仅一个NAV值可以被设置和更新以有助于STA的实现。
可替选地，提出被包括在上行链路帧的PAID字段中的COLOR对象。在这样的情况下，已经发送帧的BSS/OBSS可以被识别，不论是否帧是下行链路帧或者上行链路帧，并且可以为每个BSS/OBSS设置/更新NAV。换言之，COLOR比特可以被包括在上行链路帧和下行链路帧两者中的SIG-A字段的PAID字段中，并且可以基于COLOR比特的值设置和管理NAV。如果STA接收到CF-END帧，则基于被包括在CF-END帧的前导中的COLOR比特，STA可以识别是否在BSS/OBSS中已经发送了帧，并且仅重置用于相对应的BSS或者OBSS的NAV值(传统NAV值或者扇区NAV值)。
使用一个NAV的基于TXOP的扇区操作
相比于上述的示例，如果由于诸如STA的实现的复杂度和成本不可能实现传统的NAV和一个或者多个扇区NAV，则一个NAV可以被用于实现基于TXOP的扇区操作。
具体地，当操作受到在STA的BSS中不使用TXOP的情况的限制时可以正确地实现基于TXOP的扇区操作。例如，如果不存在在STA属于的BSS中使用的TXOP，并且因此，NAV不被设置，NAV更新可以通过OBSS传输执行。如果OBSS传输满足SO条件(即，如果STA接收到全向部分，但是不能够检测后续的扇区波束部分)，则STA可以重置NAV。另一方面，如果存在在STA属于的BSS中使用的TXOP，并且因此，NAV被设置，STA不可以重置NAV，即使OBSS传输满足SO条件。
当SO条件被满足时如果在不区分STA属于的BSS中的帧交换与另一个BSS(例如，OBSS)中的帧交换的情况下STA重置NAV，则STA可能不能够正确地保护其BSS中的TXOP。因此，仅当在另一个BSS(例如，OBSS)中的帧交换满足SO条件时优选地执行NAV重置(即，相对应的信道接入)。
基于响应指示字段的VCS
在上面给出的本发明的示例中，已经主要地描述了基于NAV执行虚拟载波感测(VCS)。然而，本发明的范围不限于此。本发明覆盖基于其它的信息实现VCS的情况。
例如，如在表3中所描述的，子1GHz(S1G)PHY前导的SIG-A字段包括指示响应帧的类型的响应指示字段。
如果在由STA接收到的帧的MPDU中存在错误，则不能够检查MAC报头的持续时间字段的值。如果持续时间字段的值不能够被检查，则不能够配置NAV，因为基于接收到的帧的持续时间字段的值确定NAV值。
然而，如果通过由STA接收到的帧中包括的响应指示字段，STA能够识别(另一个)STA为了接收到的帧将会发送的响应帧的类型，则即使由于接收到的帧中的MPDU中的错误STA不能够检查持续时间字段的值，STA也可以预测被包括在MPDUMAC报头中的持续时间字段的值，。
例如，如果接收到的帧的响应指示字段指示无响应，则STA可以期待接收到的帧的MAC报头的持续时间字段的值是0。
如果接收到的帧的响应指示字段指示NDP响应，则STA可以期待接收到的帧的MAC报头的持续时间字段的值是PLCP报头传输时间和SIFS的总和(PLCP报头传输时间加上SIFS)(其中PLCP报头传输时间对应于STF、LTF、以及SIG字段的长度)。
如果接收到的帧的响应指示字段指示正常响应，则STA可以期待接收到的帧的MAC报头的持续时间字段的值是ACK/BACK(块ACK)PPDU传输时间和SIFS的总和(ACK/BACKPPDU传输时间加上SIFS)。
如果接收到的帧的响应指示字段指示长响应，则STA可以期待接收到的帧的MAC报头的持续时间字段的值是用于保护任何响应帧的最大PPDU传输时间和SIFS的总和(MAX_PPDU传输时间加上SIFS)。
如上所述，检测/接收帧的STA可以通过被包括在帧的PLCP报头的SIG-A字段中的响应指示字段执行当前TXOP的保护(即使在帧的MPDU中存在错误)。
图13是图示使用响应指示字段的VCS方案的图。
在图13中，如果响应于数据帧发送正常的ACK帧，则数据帧中的PLCP报头的SIG-A字段的响应指示字段可以被设置为指示正常响应的值(例如，10)。接收数据帧的STA可以响应于数据帧从在PLCP报头的SIG-A字段中的响应指示字段识别(通过另一个STA)要发送的响应帧的类型(响应帧类型)。接收其中响应指示字段被设置为指示正常响应的帧的第三方STA(即，除了帧预期用于的接收器之外的旁听帧的STA)可以根据在当完成接收到的帧的PSDU时的时间所期待的响应帧类型通过在预先确定的持续时间期间在忙碌状态下设置VCS延迟信道接入。此操作可以被称为响应指示延迟(RID)。
在如在本发明的示例中执行基于TXOP的扇区操作的情况下，如果在STA接收帧(例如，STA的MAC从PHY接收关于PHY-RXEND.indication(CarrierLost)基元的报告)的同时产生错误，并且SO条件被满足(即，如果STA接收全向波束传输，但是不能够接收后续扇区波束传输)，则STA可以针对PHY-CCARESET.request基元直接地调用PHY并且无需等待就可以执行信道接入直到期待的帧的PSDU传输时间到达。为此，如果SO条件被满足，则需要停止使用PLCP报头的SIG-A字段的响应指示字段的VCS。即，如果在由第三方STA接收到的帧的所期待的PSDU传输时间之前CCA被重置为空闲状态，则利用响应指示字段的VCS也可以被停止。另一方面，即使CCA在当第三方STA正在接收的帧的PSDU被完成时的时间处于忙碌状态，通过根据所期待的响应帧类型在预先确定的持续时间内通过将VCS设置为忙碌状态也可以延迟信道接入，。
根据本发明的基于TXOP的扇区操作，如果在不同于STA属于的BSS的BSS(例如，OBSS)中发送正在进行的帧交换，则当SO条件被满足时(即，当STA接收全向的波束时，但是不能够接收后续的扇区波束)STA可以重置VCS值(例如，NAV值或者RID值)。如果在STA属于的BSS中发送正在进行的帧交换，即使SO条件被满足，VCS值(例如，NAV值或者RID值)也不应被重置。
图14是图示根据本发明的实施例的方法的图。
在步骤S1410中，STA可以确定是否在STA属于的BSS或者OBSS中发送正在进行的帧交换。
在步骤S1420中，如果在不同于STA属于的BSS的OBSS中出现帧交换，则确定是否SO条件被满足(例如，是否STA接收全向波束，但是不能够接收后续扇区帧)。如果在步骤S1420中确定SO条件被满足，则STA可以在步骤S1430中重置VCS值。因此，STA可以尝试执行信道接入。
如果在步骤S1420中确定SO条件没有被满足，则在步骤S1440中STA不可以重置VCS值，但是可以根据VCS值延迟信道接入。
如果在步骤S1410中确定在BSS内执行帧交换，则STA可以进入步骤S1450以确定是否SO条件被满足。即使在步骤S1450中确定SO条件被满足，但根据步骤S1440，STA操作不重置VCS值。类似地，如果在步骤S1450中确定SO条件没有被满足，则根据步骤S1440，STA操作以不重置VCS值。
可替选地，可以省略步骤S1450，并且如果在BSS内发送正在进行的帧交换，则STA可以操作以不重置VCS值。
为了描述的简洁在图14中图示的示例性方法被表达为一系列的操作，但是并不旨在限制步骤的顺序。当必要时，可以同时或者以不同的顺序执行步骤。另外，实现被提出的方法不需要图14中图示的所有步骤。
在图14中图示的本发明的帧传输和接收方法(特别地，用于配置PAID的方法)，可以独立地应用或者实现在本发明的各种实施例中描述的详情使得两个或者多个实施例被同时应用。
图15是图示根据本发明的实施例的射频装置的配置的框图。
STA10可以包括处理器11、存储器12、以及收发器13。收发器13可以发送/接收无线电信号，并且根据例如IEEE802系统来实现物理层。处理器11可以被连接到收发器13以根据IEEE802系统来实现物理层和/或MAC层。处理器11能够被配置为执行根据上述本发明的各种实施例的操作。另外，用于实现根据上述本发明的各种实施例的STA的操作的模块可以被存储在存储器12中并且通过处理器11执行。存储器12可以被包括在处理器11中或者被安装在处理器11的外部并且通过公知的装置被连接到处理器11。图15的STA10可以是APSTA或者非APSTA。
STA10的处理器11可以确定是否在STA10属于的BSS或者其它的BSS中发送通过收发器13检测到的正在进行的帧交换。另外，处理器11可以确定是否SO条件被满足。只有当在OBSS中发送帧交换并且SO条件被满足时，处理器11才可以重置VCS值，并且STA10可以尝试使用收发器13执行信道接入。如果在OBSS中传输的条件和SO条件中的任意一个没有被满足，则处理器11不重置VCS值但是根据被预先确定的值延迟STA10的信道接入。
上述STA的具体配置可以被实现使得上述实施例能够被独立地应用或者其两个或者多个能够被同时应用，并且为了清楚起见省略冗余的描述。
通过各种手段可以实现本发明的实施例。例如，通过硬件、固件、软件、或者其组合能够实现实施例。
当通过硬件实现时，根据本发明的实施例的方法可以被具体化为一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个数字信号处理器(DSP)、一个或多个数字信号处理器件(DSPD)、一个或多个可编程逻辑器件(PLD)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等。
当通过固件或者软件实现时，根据本发明的实施例的方法可以被具体化为模块、过程，或执行上面所描述的功能或操作的函数。软件代码可以被存储在存储器单元中并且由处理器执行。存储器单元位于处理器的内部或外部，并且可以经由各种已知装置向处理器发送数据并从处理器接收数据。
已经在上面详细地描述了本发明的优选实施例以使得本领域的技术人员能够实现和实践本发明。尽管已经在上面描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应当了解，在不脱离在随附的权利要求中公开的本发明的精神或范围的情况下，能够在本发明中做出各种修改和变化。因此，本发明不旨在限于本文中所描述的实施例，而是旨在具有与本文中所公开的原理和新颖特征对应的最宽范围。
工业实用性
通过IEEE802.11系统已经描述了本发明的各种实施例，但是它们也可以被应用于各种移动通信系统。

Claims (11)

1.一种在无线LAN系统中通过站STA执行基于传输机会的、基于TXOP的扇区操作的方法，包括下述步骤：
确定在所述STA的基本服务集BSS或者在重叠的BSS、OBSS内是否发送正在进行的帧交换；
确定是否空间正交SO条件被满足；以及
如果在所述OBBS内发送正在进行的帧交换并且所述SO条件被满足，则重置所述STA的虚拟载波感测VCS值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果在所述OBSS内的正在进行的帧交换传输的条件和所述SO的满足的条件中的至少一个没有被满足，则不重置所述STA的VCS。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，如果在所述BSS内发送所述正在进行的帧交换、即使所述SO条件被满足，不重置所述STA的VCS。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述STA接收全向波束而不是后续的扇区波束传输，则所述SO条件被满足。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述VCS值对应于NAV(网络分配矢量)或者RID(响应指示延迟)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于在所述正在进行的帧交换内接收到的信息配置所述VCS值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，如果VCS值没有被重置，则根据所述VCS值延迟通过所述STA的信道接入。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，基于被包括在所述正在进行的帧交换内的上行链路帧中的部分关联ID、PAID字段确定是否在所述OBSS内或所述STA的BSS内发送正在进行的帧交换。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，基于被包括在所述正在进行的帧交换内的下行链路帧中的COLOR字段值确定是否在所述OBSS内或所述STA的BSS内发送正在进行的帧交换。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述VCS值的重置对应于将所述VCS值设置为0。
11.一种在无线LAN系统中执行基于机会的、基于TXOP的扇区操作的站STA，包括：
收发器；和
处理器，
其中，所述处理器确定是否在所述STA的基本服务集BSS或者在重叠的BSS、OBSS内发送正在进行的帧交换，并且是否空间正交SO条件被满足，并且如果在所述OBSS内发送正在进行的帧交换并且所述SO条件被满足，则重置所述STA的虚拟载波感测VCS值。
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