CN105830361B - 用于在无线lan系统中收发包括部分关联标识符的帧的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信系统，并且更具体地公开了一种用于在无线通信系统中收发包括部分关联标识符(PAID)的帧的方法和装置。根据本发明的一个实施方式的用于在无线通信系统的站(STA)中发送帧的方法包括发送包括PAID字段的帧的步骤，并且：如果所述帧是除了控制帧以外的帧，则当所述帧是将要被发送到接入点(AP)的上行链路帧时，所述PAID字段的值能够被设置为除了0以外的值，该值是基于所述AP的BSSID(基本服务集ID)计算出的；并且如果所述帧是控制帧，则当所述帧是上行链路帧时，所述PAID字段的值能够被设置为0。

Description

用于在无线LAN系统中收发包括部分关联标识符的帧的方法 和装置
技术领域
本发明涉及无线通信系统，并且更具体地，涉及一种用于在无线局域网(WLAN)系统中接收和发送包括部分关联标识符(PAID)的帧的方法和设备。
背景技术
随着信息通信技术的快速发展，已经开发了各种无线通信技术系统。无线通信技术当中的WLAN技术使得能够基于射频(RF)技术使用诸如个人数字助理(PDA)、笔记本计算机、便携式多媒体播放器(PMP)等的移动终端来在家或者企业或者在特定服务规定区域进行无线互联网接入。
为了消除受限的通信速度，作为WLAN的优点之一，最近的技术标准已经提出了这样的演进型系统：该演进型系统能够在同时扩展无线网络的覆盖区域的同时提高网络的速度和可靠性。例如，IEEE 802.11n使得数据处理速度能够支持540Mbps的最大高吞吐量(HT)。此外，多输入多输出(MIMO)技术近来已经被应用到发送器和接收器二者，以便使传输错误最小化以及优化数据传送率。
发明内容
技术问题
机器对机器(M2M)通信作为未来一代通信技术正在被讨论。支持M2M通信的技术标准也正被发展为IEEE 802.11WLAN中的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11ah。对于M2M通信，可以考虑这样的情景：在具有大量装置的环境下，不时地以低速率发送和接收非常少量的数据。
在WLAN系统中，在所有装置中共享的媒介(medium)上进行通信。如果装置的数目如同利用M2M通信一样增加，则针对一个装置的信道接入的大量时间的花费会阻碍每个装置的节电以及使整个系统性能恶化。
本发明的目的在于提供一种用于配置包括部分关联标识符(PAID)的帧的新方法。
将要理解的是，本发明将要实现的技术目的不限于前述技术目的，并且对于本发明所属领域的普通技术人员而言，本文中没有提到的其它技术目的将根据下面的描述是显而易见的。
技术解决方案
在本发明的一方面，一种用于在无线通信系统中由站(STA)发送帧的方法包括以下步骤：发送包括部分关联标识符(PAID)字段的帧，如果所述帧是发送到接入点(AP)的上行链路帧并且所述上行链路帧不是控制帧，则所述PAID字段被设置为基于所述AP的基本服务集标识符(BSSID)计算出的非零值，并且如果所述帧是发送到所述AP的上行链路帧并且所述上行链路帧是控制帧，则所述PAID字段被设置为零。
在本发明的另一方面，一种用于在无线通信系统中发送帧的站STA包括收发器和处理器。所述处理器被配置为通过控制所述收发器来发送包括PAID字段的帧。如果所述帧是发送到AP的上行链路帧并且所述上行链路帧不是控制帧，则所述PAID字段被设置为基于所述AP的BSSID计算出的非零值，并且如果所述帧是发送到所述AP的上行链路帧并且所述上行链路帧是控制帧，则所述PAID字段被设置为零。
在本发明的以上方面，以下内容是可应用的。
如果所述上行链路帧不是控制帧，则可以通过(dec(BSSID[39:47])mod(29-1))+1来计算所述PAID字段的值，其中，BSSID表示所述AP的BSSID，dec(A)表示二进制数A的十进制值，A[b:c]表示当所述二进制数A的初始比特是比特0时所述二进制数A的比特b至比特c，并且mod表示模运算。
所述帧可以是非空数据分组(非NDP)帧。
所述帧可以包括上行链路/下行链路指示字段，并且所述上行链路/下行链路指示字段可以被设置为指示所述帧是上行链路帧的值。
所述PAID字段的大小可以是9比特。
在本发明的另一方面，一种用于在无线通信系统中在STA处接收帧的方法包括以下步骤：接收包括PAID字段的帧。如果所述帧是从AP接收的下行链路帧并且所述下行链路帧不是控制帧，则所述PAID字段被设置为基于由所述AP分配到所述STA的AID和所述AP的BSSID计算出的值，并且如果所述帧是从所述AP接收的下行链路帧并且所述下行链路帧是控制帧，则所述PAID字段被设置为零。
在本发明的另一方面，一种用于在无线通信系统中接收帧的站STA包括收发器和处理器。所述处理器被配置为通过控制所述收发器来接收包括PAID字段的帧。如果所述帧是从AP接收的下行链路帧并且所述下行链路帧不是控制帧，则所述PAID字段被设置为基于由所述AP分配到所述STA的AID和所述AP的BSSID计算出的值，并且如果所述帧是从所述AP接收的下行链路帧并且所述下行链路帧是控制帧，则所述PAID字段被设置为零。
在本发明的以上方面，以下内容是可应用的。
如果所述下行链路帧不是控制帧，则可以通过dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XOR BSSID[40:43])×25)mod26来计算所述PAID字段的值，其中，AID表示分配到所述STA的AID，BSSID表示所述AP的BSSID，dec(A)表示二进制数A的十进制值，A[b:c]表示当所述二进制数A的初始比特是比特0时所述二进制数A的比特b至比特c，并且mod表示模运算。
如果所述下行链路帧不是控制帧，则所述PAID字段的值可以被设置为非零值。
如果所述帧是下行链路帧，则所述帧还可以包括COLOR字段，并且所述COLOR字段可以被设置为从1至7的范围内的值。
所述帧可以是非NDP帧。
所述帧可以包括上行链路/下行链路指示字段，并且所述上行链路/下行链路指示字段可以被设置为指示所述帧是下行链路帧的值。
所述PAID字段的大小可以是6比特。
将要理解的是，本发明的前面的简要描述和下面的详细描述二者都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
有益效果
根据本发明，能够提供一种用于配置包括部分关联标识符(PAID)的帧的新的方法和设备。
本领域技术人员将领会的是，能够通过本发明实现的效果不限于已经在上文具体描述的效果，并且根据结合附图进行的以下详细描述，将更清楚地理解本发明的其它优点。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来解释本发明的原理。
图1示例性地示出了根据本发明的一个实施方式的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11系统。
图2示例性地示出了根据本发明的另一个实施方式的IEEE 802.11系统。
图3示例性地示出了根据本发明的又一个实施方式的IEEE 802.11系统。
图4是例示了无线局域网(WLAN)系统的概念图。
图5是例示了用于在WLAN系统中使用的链路建立处理的流程图。
图6是例示了退避处理的概念图。
图7是例示了隐藏节点和暴露节点的概念图。
图8是例示了RTS(请求发送)和CTS(清除发送)的概念图。
图9是例示了示例性单用户(SU)/多用户(MU)帧格式的图。
图10是例示了根据本发明的用于发送和接收帧的示例性方法的流程图。
图11是根据本发明的实施方式的无线设备的框图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的优选实施方式，在附图中例示了本发明的优选实施方式的示例。以下将结合附图给出的详细描述旨在说明本发明的示例性实施方式，而不是示出仅能够根据本发明实现的实施方式。为了提供本发明的彻底理解，以下详细描述包括具体细节。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在无需使用这些特定细节的情况下实践本发明。
通过根据预定格式对本发明的构成组件和特性进行组合来提出以下实施方式。在不存在附加评论的条件下，独立的构成组件或者特性应被认为是可选因素。如果需要，独立的构成组件或者特性可以不与其它组件或者特征组合。此外，一些构成组件和/或特性可以被组合以实现本发明的实施方式。要在本发明的实施方式中公开的操作的顺序可以改变。任何实施方式的一些组件或者特征还可以被包括在其它实施方式中，或者可以按照需要用其它实施方式的组件或者特征替换。
应该注意的是，本发明中公开的特定术语是为了便于描述和更好地理解本发明而提出的，并且这些特定术语的使用可以在本发明的技术范围或者精神内改变为其它格式。
在一些情况下，省略了众所周知的结构和装置，以避免使本公开的构思模糊不清，并且结构和装置的重要功能以框图格式示出。在整个附图中，相同的附图标记将被用于指示相同或相似的部件。
本发明的示例性实施方式由针对包括以下系统的无线接入系统中的至少一种所公开的标准文件支持：电气和电子工程师协会(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、以及3GPP2系统。具体地，本发明的实施方式中的为了清楚地揭示本发明的技术构思而未描述的步骤或者部件可以被上述文件支持。此处所用的所有术语可以由上述提到的文件中的至少一个支持。
本发明的以下实施方式能够应用于多种无线接入技术，例如，码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)等。CDMA可以通过诸如通用陆地无线电接入(UTRA)或者CDMA2000这样的无线(或者无线电)技术来实现。TDMA可以通过诸如全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线电服务(GPRS)/用于GSM演进的增强数据率(EDGE)这样的无线(或者无线电)技术实现。OFDMA可以通过诸如电气和电子工程师协会(IEEE)802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802-20和演进型UTRA(E-UTRA)这样的无线(或者无线电)技术来实现。为了清楚，以下描述关注于IEEE802.11系统。然而，本发明的技术特征不限于此。
WLAN系统结构
图1示例性地示出了根据本发明的一个实施方式的IEEE 802.11系统。
IEEE 802.11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支持用于更高层的透明STA移动性的WLAN。基本服务集(BSS)可以与IEEE 802.11LAN中的基本组成块对应。在图1中，示出了两个BSS(BSS1和BSS2)，并且每一个BSS包括两个STA(即，BSS1中包括STA1和STA2，并且BSS2中包括STA3和STA4)。指示图1中的BSS的椭圆可以被理解为对应BSS中包括的STA保持通信的覆盖区域。这个区域可以被称作基本服务区域(BSA)。如果STA移出BSA外，则STA不能与对应BSA中的其它STA直接通信。
在IEEE 802.11LAN中，最基本类型的BSS是独立型BSS(IBSS)。例如，IBSS可以具有仅由两个STA组成的最小形式。图1的作为最简单形式并且省去其它组件的BSS(BSS1或者BSS2)可以对应于IBSS的典型示例。这样的配置在STA能够彼此直接通信时是可能的。这样类型的LAN没有被预先预定，并且可以在需要LAN时被配置。这可以被称作自适应网络(ad-hoc network)。
当STA打开或关闭或者STA进入或离开BSS区域时，BSS中的STA的成员可以动态地改变。STA可以使用同步处理来加入BSS。为了接入BSS基础设施的所有服务，STA应该与BSS相关联。这样的关联可以被动态地配置，并且可以包括分发系统服务(DSS)的使用。
图2是示出了可应用本发明的IEEE 802.11系统的另一示例性结构的图。在图2中，将诸如分发系统(DS)、分发系统媒介(DSM)和接入点(AP)这样的组件添加到图1的结构。
LAN中的直接STA至STA距离会受到物理层(PHY)性能的限制。在一些情况下，距离的这种限制可足以进行通信。然而，在其它情况下，跨越长距离的STA之间的通信可能是必要的。可以配置DS以支持扩展的覆盖范围。
DS是指BSS彼此连接的结构。具体地，BSS可以被配置为由多个BSS组成的扩展形式的网络的组件，代替图1中所示的独立配置。
DS是逻辑概念，并且可以由DSM的特性来指定。与此相关，无线媒介(WM)和DSM在IEEE 802.11中被逻辑上区分开。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IEEE 802.11的定义中，这样的媒介不限于相同或者不同的媒介。能够解释IEEE802.11LAN架构(DS架构或者其它网络架构)的灵活性在于多个媒介在逻辑上不同。也就是说，IEEE 802.11LAN架构能够被不同地实现，并且可以由每种实现方式的物理特性独立指定。
DS可以通过提供多个BSS的无缝集成并且提供针对处理到目的地的地址所必需的逻辑服务来支持移动装置。
AP是指使得关联的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与DS之间移动。例如，图2中示出的STA2和STA3具有STA功能，并且提供使关联的STA(STA1和STA4)接入DS的功能。此外，由于所有的AP与STA基本上对应，因此所有的AP是可寻址的实体。由用于在WM上通信的AP使用的地址不需要总是与由用于在DSM上通信的AP使用的地址相同。
从与AP关联的STA中的一个发送到AP的STA地址的数据可以一直由非受控端口接收，并且可以由IEEE 802.1X端口接入实体处理。如果受控端口经过认证，则可以将发送数据(或者帧)发送到DS。
图3是示出了可应用本发明的IEEE 802.11系统的又一示例性结构的图。除了图2的结构以外，图3概念性地示出了用于提供宽覆盖范围的扩展服务集(ESS)。
具有任意尺寸和复杂性的无线网络可以由DS和BSS组成。在IEEE 802.11系统中，这种类型的网络被称作ESS网络。ESS可以与连接到一个DS的BSS的集合对应。然而，ESS不包括DS。ESS网络的特点在于ESS网络作为IBSS网络在逻辑链路控制(LLC)层中出现。ESS中包括的STA可以彼此通信，并且移动STA在LLC中可从一个BSS易察觉地移动到另一BBS(在同一ESS内)。
在IEEE 802.11中，不假定图3中的BSS的相对物理位置，并且下面的形式全部是可能的。BSS可以部分地交叠，并且这种形式通常用于提供连续的覆盖范围。BBS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，并且这种形式可以用于提供冗余。一个或更多个IBSS或ESS网络可以作为一个或更多个ESS网络物理地位于相同的空间中。这可以与以下情况下的ESS网络形式对应：自适应网络在存在ESS网络的位置处操作的情况、不同组织的IEEE 802.11网络物理地交叠的情况、或者两种或更多种不同的接入和安全策略在相同位置处是必需的情况。
图4是示出了WLAN系统的示例性结构的图。在图4中，示出了包括DS的基础设施BSS的示例。
在图4的示例中，BSS1和BSS2组成ESS。在WLAN系统中，STA是根据IEEE802.11的MAC/PHY规则操作的装置。STA包括AP STA和非AP STA。非AP STA与由用户直接操作的诸如笔记本计算机或者移动电话这样的装置对应。在图4中，STA1、STA3和STA4对应于非AP STA，并且STA2和STA5对应于AP STA。
在下面的描述中，可以将非AP STA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)。AP在其它无线通信领域中是与基站(BS)、Node-B、演进型Node-B(e-NB)、基站收发系统(BTS)或者毫微微BS对应的概念。
层架构
可以从层架构的观点来描述WLAN系统中的STA的操作。处理器可以在装置配置方面实现层架构。STA可以具有多个层。例如，802.11标准主要处理数据链路层(DLL)上的PHY层和MAC子层。PHY层可以包括物理层汇聚协议(PDCP)实体、物理媒介相关(PMD)实体等。MAC子层和PHY层中的每一个在概念上包括称作MAC子层管理实体(MLME)和物理层管理实体(PLME)的管理实体。这些实体提供用来执行层管理功能的层管理服务接口。
为了提供正确的MAC操作，站管理实体(SME)驻留在每个STA中。SME是可以被视为正存在于单独的管理平面或者远离一侧的层独立实体。虽然在文中没有详细地描述SME的特定功能，但是SME可以负责从各个层管理实体(LME)收集层依赖状态并且将层特定参数设置为相似的值。SME可以执行这些功能，并且代表一般系统管理实体来实现标准管理协议。
上述实体按照各种方式彼此相互作用。例如，实体可以通过在它们之间交换GET/SET原语(primitive)来彼此相互作用。原语是指与特定目的有关的一组元素或者参数。XX-GET.request原语被用于请求预定的MIB属性值(基于管理信息的属性信息)。XX-GET.confirm原语被用于在状态字段指示“成功”时返回适当的MIB属性信息值，并且在状态字段没有指示“成功”时返回状态字段中的错误指示。XX-SET.request原语被用于请求将指示的MIB属性设置为预定值。当MIB属性指示特定操作时，MIB属性请求将执行所述特定操作。XX-SET.confirm原语被用于当状态字段指示“成功”时确认已经将MIB属性设置为所请求的值，并且当状态字段没有指示“成功”时返回状态字段中的错误条件。当MIB属性指示特定操作时，确认所述操作已经被执行。
另外，MLME和SME可以通过MLME服务接入点(MLME_SAP)来交换各种MLME_GET/SET原语。此外，各种PLME_GET/SET原语可以在PLME与SME之间通过PLME_SAP交换，并且在MLME与PLME之间通过MLME-PLME_SAP交换。
链路建立处理
图5是解释根据本发明的示例性实施方式的一般链路建立处理的流程图。
为了使得STA能够在网络上建立链路建立以及通过网络发送/接收数据，STA必须通过网络发现、认证和关联的处理来执行这样的链路建立，并且必须建立关联并执行安全认证。链路建立处理也可以被称作会话发起处理或者会话建立处理。此外，关联步骤是用于链路建立处理的发现、认证、关联以及安全设置步骤的通用术语。
参照图5来描述链路建立处理。
在步骤S510中，STA可以执行网络发现动作。网络发现动作可以包括STA扫描动作。也就是说，STA必须搜索可用的网络，以便接入该网络。STA必须在参于无线网络之前识别可兼容的网络。这里，用于识别特定区域中包含的网络的处理被称作扫描处理。
扫描方案被分类为主动扫描和被动扫描。
图5是例示了包括主动扫描处理的网络发现动作的流程图。在主动扫描的情况下，配置为执行扫描的STA发送探测请求帧并且等待对该探测请求帧的响应，使得STA能够在信道之间移动并且同时能够确定周围区域中存在哪一个接入点(AP)。响应方向发送了探测请求帧的STA发送探测响应帧，当作对探测请求帧的响应。在这种情况下，响应方可以是在所扫描的信道的BSS中最终发送信标帧的STA。在BSS中，由于AP发送信标帧，因此AP作为响应方来操作。在IBSS中，由于IBSS的STA依次发送信标帧，因此响应方不是恒定的。例如，在信道#1处发送了探测请求帧并且在信道#1处接收到探测响应帧的STA对所接收的探测响应帧中包含的BSS关联信息进行存储，并且移动到下一信道(例如，信道#2)，使得STA可以使用相同方法(即，在信道#2处发送/接收探测请求/响应)来执行扫描。
虽然图5中未示出，但是可以使用被动扫描来执行扫描动作。配置为在被动扫描模式下执行扫描的STA在从一个信道移动到另一信道的同时等待信标帧。信标帧是IEEE802.11中的管理帧中的一种，指示无线网络的存在，使得执行扫描的STA能够搜索无线网络，并且按照STA能够参与无线网络的方式被定期地发送。在BSS中，AP被配置为定期地发送信标帧。在IBSS中，IBSS的STA被配置为依次发送信标帧。如果用于扫描的每个STA接收到信标帧，则STA将信标帧中包含的BSS信息进行存储，并且移动到另一信道并在每个信道处记录信标帧信息。接收到信标帧的STA将所接收的信标帧中包含的BSS关联信息进行存储，移动到下一信道，并因此使用相同的方法来执行扫描。
在主动扫描和被动扫描的比较中，主动扫描在延迟和功耗方面比被动扫描更有利。
在STA发现网络之后，STA可以在步骤S520中执行认证处理。认证处理可以被称作按照认证处理能够与步骤S540的安全设置处理清楚地区分开的方式的第一认证处理。
认证处理可以包括由STA向AP发送认证请求帧，并且响应于该认证请求帧，由AP向STA发送认证响应帧。用于认证请求/响应的认证帧可以与管理帧对应。
认证帧可以包含认证算法编号、认证事务序列号、状态码、挑战文本、强健安全网络(RSN)、有限循环群(FCG)等。认证帧中包含的上述信息可以与能够被包含在认证请求/响应帧中的信息的一些部分对应，可以用其它信息替换，或者可以包含附加信息。
STA可以向AP发送认证请求帧。AP可以基于所接收的认证请求帧中包含的信息来决定是否对对应的STA进行认证。AP可以通过认证响应帧来向STA提供认证结果。
在STA已经被成功认证之后，可以在步骤S530中执行关联处理。关联处理可以包括由STA向AP发送关联请求帧，并且响应于关联请求帧，由AP向STA发送关联响应帧。
例如，关联请求帧可以包含与各种能力、信标侦听间隔、服务集标识符(SSID)、支持的速率、支持的信道、RSN、移动性领域、支持的操作级别、TIM(交通指示图)广播请求、互通服务能力等关联的信息。
例如，关联响应帧可以包含与各种能力、状态码、关联ID(AID)、支持的速率、增强型分布式信道接入(EDCA)参数集、接收的信道功率指示符(RCPI)、接收的信号与噪声指示符(RSNI)、移动性区域、超时间隔(关联恢复时间)、交叠的BSS扫描参数、TIM广播响应、服务质量(QoS)图等关联的信息。
上述信息可以与能够被包含在关联请求/响应帧中的信息的一些部分对应，并且可以用其它信息替换，或者可以包含附加信息。
在STA已经与网络成功关联之后，可以在步骤S540中执行安全设置处理。步骤S540的安全设置处理可以被称作基于强健安全网络关联(RSNA)请求/响应的认证处理。步骤S520的认证处理可以被称作第一认证处理，并且步骤S540的安全设置处理也可以被简称为认证处理。
例如，步骤S540的安全设置处理可以包括凭借基于LAN的扩展认证协议(EAPOL)帧的四次握手的私有密钥设置过程。此外，也可以根据未在IEEE 802.11标准中限定的其它安全方案来执行安全设置处理。
WLAN演进
为了消除WLAN通信速度方面的限制，近来已经将IEEE 802.11n建立为通信标准。IEEE 802.11n旨在增加网络速度和可靠性以及扩展无线网络的覆盖区域。更详细地，IEEE802.11n支持最大540Mbps的高吞吐量(HT)，并且基于将多个天线安装到发送器和接收器中的每一个的MIMO技术。
随着WLAN技术的广泛使用和WLAN应用的多样化，需要开发能够支持比由IEEE802.11n支持的数据处理速度高的HT的新WLAN系统。用于支持极高吞吐量(VHT)的下一代WLAN系统是IEEE 802.11n WLAN系统的下一版本(例如，IEEE802.11ac)，并且是近来被提出以在媒介访问控制服务接入点(MAC SAP)支持1Gbps或更大的数据处理速度的IEEE802.11WLAN系统中的一种。
为了高效地利用射频(RF)信道，下一代WLAN系统支持多个STA能够同时接入信道的多用户多输入多输出(MU-MIMO)传输。根据MU-MIMO传输方案，AP可以向至少一个MIMO成对的STA同时发送分组。
此外，近来已经讨论了用于在空白(whitespace)中支持WLAN系统操作的技术。例如，已经在IEEE 802.11af标准下讨论了用于在诸如因为到数字TV的转换而留下的空闲频带(例如，54～698MHz频带)这样的空白(TV WS)中引入WLAN系统的技术。然而，上述信息仅出于说明性的目的被公开，并且空白可以是能够仅由授权用户主要使用的授权频带(licensed band)。授权用户可以是具有使用授权频带的权限的用户，并且也可以被称作授权装置、主要用户、现任用户等。
例如，在空白空间(WS)中操作的AP和/或STA必须提供用于保护授权用户的功能。例如，假定诸如麦克风这样的授权用户已经按照从WS频带占用特定频带的方式使用了用作按规则划分的频带的特定WS频带，AP和/或STA不能使用与对应WS信道对应的频带，以便保护授权用户。此外，AP和/或STA必须在授权用户使用用于发送和/或接收当前帧的频带的条件下停止使用对应频带。
因此，AP和/或STA必须确定是否使用WS频带的特定频带。换句话说，AP和/或STA必须确认在该频带中是否存在现任用户或者授权用户。用于确定在特定频带中是否存在现任用户的方案被称作频谱感测方案。能量检测方案、签名检测方案等可以被用作频谱感测机制。如果接收的信号的强度超过预定值，或者当检测到DTV前导码时，AP和/或STA可以确定正被现任用户使用的频带。
机器对机器(M2M)通信技术作为下一代通信技术已经被讨论。用于支持M2M通信的技术标准已经被开发为IEEE 802.11WLAN系统中的IEEE 802.11ah。M2M通信是指包括一个或更多个机器的通信方案，或者也可以被称作机器类型通信(MTC)或者M2M通信。在这种情况下，机器可以是不需要用户的直接处理和干预的实体。例如，不仅包括RF模块的计量器或者自动售货机，而且能够在无需用户干预/处理的情况下通过自动地接入网络来执行通信的用户设备(UE)(诸如智能电话)可以是这些机器的示例。M2M通信可以包括设备对设备(D2D)通信以及装置与应用服务器之间的通信等。作为装置与应用服务器之间的示例性通信，自动售货机与应用服务器之间的通信、销售点(POS)装置与应用服务器之间的通信、以及电子计量器、气量计或水量计与应用服务器之间的通信。基于M2M的通信应用可以包括安全、运输、医疗保健等。在考虑上述应用示例的情况下，M2M通信必须支持用于在包括大量装置的环境下有时以低速度接收/发送少量数据的方法。
更详细地，M2M通信必须支持大量STA。虽然当前WLAN系统假定一个AP与最多2007个STA关联，但是近来已经在M2M通信中讨论了用于支持更多个STA(例如，约6000个STA)与一个AP关联的其它情况的各种方法。此外，期望在M2M通信中存在用于支持/请求低传输率的很多应用。为了平稳地支持很多STA，WLAN系统可以基于业务指示图(TIM)来识别是否存在要被发送到STA的数据，并且近来已经讨论了用于减小TIM的位图大小的各种方法。此外，期望在M2M通信中存在大量具有非常长的发送/接收间隔的流量数据。例如，在M2M通信中，非常少量的数据(例如，电/气/水计量)需要按照长的间隔(例如，每月)来发送。此外，STA在M2M通信中根据经由下行链路(即，从AP到非AP STA的链路)接收的命令来操作，使得数据通过上行链路(即，从非AP STA到AP的链路)进行报告。M2M通信主要集中于对用于发送主要数据的上行链路改进的通信方案。此外，M2M STA主要被操作为电池，并且用户可以感受到难以对有电的M2M STA频繁充电，使得电池损耗最小化，导致电池寿命提高。此外，用户可能在特定情况下在直接处理M2M STA方面存在困难，使得需要自我恢复功能。因此，虽然与一个AP关联的STA的数目在WLAN系统中增加，但是很多开发者和企业正在对这样的WLAN系统进行集中研究：该WLAN系统能够高效地支持存在非常少量的各自具有要在一个信标周期期间从AP接收的数据帧的STA的情况，并且同时能够减小STA的功耗。
如上所述，WLAN技术正在迅速发展，并且不仅上述示例性技术而且诸如直接链路建立、改进媒介流吞吐量、使大型初始会话设置高速和/或支持大型初始会话设置、以及支持扩展带宽和操作频率这样的其它技术正在被集中开发。
在低于1GHz下操作的WLAN
如上所述，近来已经讨论了M2M通信被设置为使用案例的IEEE 802.11ah标准。IEEE 802.11ah标准在低于1GHz操作频率下在除了TV空白频带以外的未授权频带中操作，并且具有比主要支持常规室内覆盖范围的传统WLAN宽的覆盖范围(例如，最大1km)。也就是说，与在2.4GHz或5GHz的频率下操作的传统WLAN不同，如果WLAN在低于1GHz(例如，700～900MHz)的操作频率下操作，则与相同发送(Tx)功率相比，AP覆盖范围由于对应频带的传播特性而增加了约两倍或三倍。在这种情况下，每个AP可以连接大量的STA。在IEEE 802.11ah标准中考虑的使用案例能够被概括为如下面的表1中所示出的。
[表1]
根据表1的使用案例1，各种类型的传感器/计量装置连接到802.11ah AP的M2M通信变得可用。具体地，智能电网技术使得最多6000个传感器/计量装置能够连接到一个AP。
根据表1的使用案例2，被配置为提供大覆盖范围的802.11ah AP用作诸如IEEE802.15.4g这样的不同的系统的回程链路。
根据表1的使用案例3，使用案例3可以支持扩展的家庭覆盖范围、校园宽覆盖范围、以及诸如购物中心范围热点通信这样的室外扩展范围热点通信。根据使用案例3，802.11ah AP支持蜂窝移动通信的业务卸载，使得蜂窝业务超载能够被分散。
通过执行传统IEEE 802.11ac PHY的1/10降频来实现用于低于1GHz通信的物理(PHY)层。在这种情况下，通过1/10降频来提供用于在802.11ac中使用的20/40/80/160/80+80MHz的信道带宽，并且在低于1GHz下提供2/4/8/16/8+8MHz的信道带宽。因此，保护间隔(GI)从0.8μs增加到8μs，使得GI增加了10倍。下面的表2示出了802.11ac PHY吞吐量与降频1/10的低于1GHz PHY吞吐量之间的比较的结果。
[表2]
IEEE 802.11ac PHY 降频1/10的低于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
媒介访问机制
在基于IEEE 802.11的WLAN系统中，MAC(媒介访问机制)的基本访问机制是具有冲突避免的载波感测多路访问(CSMA/CA)机制。CSMA/CA机制被称作IEEE802.11MAC的分布式协调功能(DCF)，并且基本上包括“讲话前先听”访问机制。根据上述访问机制，AP和/或STA可以在数据发送之前执行用于在预定时间间隔[例如，DCF帧间空间(DIFS)]期间感测RF信道或者媒介的空闲信道评估(CCA)。如果确定媒介处于空闲状态，则开始通过对应媒介的帧发送。另一方面，如果确定媒介处于已占用状态，则对应AP和/或STA不开始它自己的发送，建立用于媒介访问的延迟时间(例如，随机退避周期)，并且在等待预定时间之后尝试开始帧发送。通过随机退避周期的应用，期望多个STA将在等待不同时间之后尝试开始帧发送，导致最小冲突。
此外，IEEE 802.11MAC协议提供了混合协调功能(HCF)。HCF是基于DCF和点协调功能(PCF)。PCF是指按照所有接收(Rx)AP和/或STA能够接收数据帧的方式来执行定期轮询的基于轮询的同步访问方案。此外，HCF包括增强型分布式信道接入(EDCA)和HCF控制的信道接入(HCCA)。当从供应商提供给多个用户的访问方案是基于竞争的时，实现EDCA。HCCA是通过基于轮询机制的基于无竞争的信道访问方案来实现的。此外，HCF包括用于改进WLAN的服务质量(QoS)的媒介访问机制，并且可以在竞争周期(CP)和无竞争周期(CFP)二者中发送QoS数据。
图6是例示了退避处理的概念图。
在下文中将参照图6来描述基于随机退避周期的操作。如果已占用或者忙碌状态的媒介被转换到空闲状态，则多个STA可以尝试发送数据(或者帧)。作为用于实现最小数目冲突的方法，每个STA选择随机退避计数，等待与所选择的退避计数对应的时隙时间，然后尝试开始数据发送。随机退避计数是伪随机整数，并且可以被设置为0至CW值中的一个。在这种情况下，CW是指竞争窗口参数值。虽然CW参数的初始值由CWmin指示，但是初始值可以在发送失败的情况下(例如，在没有接收到发送帧的ACK的情况下)翻倍。如果CW参数值由CWmax指示，则CWmax被保持直到数据发送成功为止，并且同时能够尝试开始数据发送。如果数据发送成功，则CW参数值被重置为CWmin。优选地，CW、CWmin和CWmax被设置为2n-1(其中，n＝0,1,2,...)。
如果随机退避处理开始操作，则STA响应于所决定的退避计数值，在对退避时隙进行倒计时的同时连续监测媒介。如果媒介被监测为已占用状态，则停止倒计时并且等待预定时间。如果媒介处于空闲状态，则重新开始剩余的倒计时。
如在图6的示例中所示，如果将要被发送到STA3的MAC的分组到达STA3，则STA3确定媒介在DIFS期间是否处于空闲状态，并且可以直接开始帧发送。同时，剩余的STA监测媒介是否处于忙碌状态，并且等待预定时间。在预定时间期间，将被发送的数据可以出现在STA1、STA2和STA5中的每一个中。如果媒介处于空闲状态，则每个STA等待DIFS时间，然后响应于由每个STA选择的随机退避计数值而执行退避时隙的倒计时。图6的示例示出了STA2选择最低退避计数值并且STA1选择最高退避计数值。也就是说，在STA2结束退避计数之后，STA5在帧发送开始时间处的剩余退避时间比STA1的剩余退避时间短。在STA2已占用媒介的同时，STA1和STA5中的每一个临时停止倒计时，并且等待预定时间。如果STA2的占用结束并且媒介重新进入空闲状态，则STA1和STA5中的每一个等待预定时间DIFS，并且重新开始退避计时。也就是说，在对长达剩余退避时间的剩余退避时隙进行倒计时之后，帧发送可以开始操作。由于STA5的剩余退避时间比STA1的剩余退避时间短，因此STA5开始帧发送。此外，在STA2占用媒介的同时，将被发送的数据可以出现在STA4中。在这种情况下，如果媒介处于空闲状态，则STA4等待DIFS时间，响应于由STA4选择的退避计数值来执行倒计时，然后开始帧发送。图6示例性地示出了STA5的剩余退避时间偶然与STA4的随机退避计数值相同的情况。在这种情况下，在STA4与STA5之间会发生不期望的冲突。如果在STA4与STA5之间发生冲突，则STA4和STA5中的每一个都不接收ACK，导致数据发送失败的发生。在这种情况下，STA4和STA5中的每一个将CW值增加两倍，并且STA4或者STA5可以选择随机退避计数值，然后执行倒计时。此外，在媒介由于STA4和STA5的发送而处于已占用状态的同时，STA1等待预定时间。在这种情况下，如果媒介处于空闲状态，则STA1等待DIFS时间，然后在经过剩余退避时间之后开始帧发送。
STA感测操作
如上所述，CSMA/CA机制不仅包括AP和/或STA能够直接感测媒介的实体载波感测机制，而且包括虚拟载波感测机制。虚拟载波感测机制能够解决在媒介访问中碰到的一些问题(诸如隐藏节点问题)。对于虚拟载波感测，WLAN系统的MAC能够利用网络分配向量(NAV)。更详细地，借助于NAV值，各自当前使用媒介或者具有使用媒介的权限的AP和/或STA可以在媒介可用的剩余时间内通知另一AP和/或另一STA。因此，NAV值可以与媒介将由被配置为发送对应帧的AP和/或STA使用的预留时间对应。接收到NAV值的STA可以在对应的预留时间期间禁止或者推迟媒介访问(或者信道访问)。例如，可以根据帧的MAC报头的“持续时间”字段的值来设置NAV。
已经提出了强健冲突检测机制以减小这种冲突的概率，并且因此在下文中将参照图7和图8来描述其详细的说明。虽然实体载波感测范围与传输范围不同，但是为了描述和更好地理解本发明，假定实体载波感测范围与传输范围相同。
图7是例示了隐藏节点和暴露节点的概念图。
图7(a)示例性地示出了隐藏节点。在图7(a)中，STA A与STA B通信，并且STA C具有要被发送的信息。在图7(a)中，STA C可以在STA A将信息发送到STA B的条件下，在将数据发送到STA B之前执行载波感测时，确定媒介处于空闲状态。由于STA A的发送(即，已占用的媒介)可能没有在STA C的位置处被检测到，因此确定媒介处于空闲状态。在这种情况下，STA B同时接收STA A的信息和STA C的信息，导致冲突的发生。这里，STA A可以被看做是STA C的隐藏节点。
图7(b)示例性地示出了暴露节点。在图7(b)中，在STA B将数据发送到STA A的条件下，STA C具有要被发送到STA D的信息。如果STA C执行载波感测，则确定媒介由于STAB的发送而被占用。因此，虽然STA C具有要被发送到STA D的信息，但是感测到媒介被占用的状态，使得STA C必须等待预定时间(即，待机模式)，直到媒介处于空闲状态为止。然而，由于STA A实际上处于STA C的发送范围外，因此从STA A的观点来看，来自STA C的发送可能不与来自STA B的发送冲突，使得STA C不必进入待机模式，直到STA B停止发送为止。这里，STA C被称作STA B的暴露节点。
图8是例示了请求发送(RTS)和清除发送(CTS)的概念图。
为了在以上提到的图7的情况下高效地利用冲突避免机制，能够使用诸如RTS和CTS这样的短信令分组。两个STA之间的RTS/CTS可能被外围STA窃听，使得外围STA可能认为是否在这两个STA之间传输信息。例如，如果将被用于数据发送的STA向已经接收到数据的STA发送RTS帧，则已经接收到数据的STA向外围STA发送CTS帧，并且可以向外围STA告知STA将要接收数据。
图8(a)示例性地示出用于解决隐藏节点的问题的方法。在图8(a)中，假定STA A和STA C中的每一个准备向STA B发送数据。如果STA A向STA B发送RTS，则STA B向位于STA B附近的STA A和STA C中的每一个发送CTS。结果，STA C必须等待预定时间，直到STA A和STAB停止数据发送为止，使得防止发生冲突。
图8(b)示例性地示出了用于解决暴露节点的问题的方法。STA C执行STA A与STAB之间的RTS/CTS传输的窃听，使得STA C可以确定虽然它向另一STA(例如，STA D)发送数据，但是没有冲突。也就是说，STA B向所有外围STA发送RTS，并且仅具有要实际发送的数据的STA A能够发送CTS。STA C仅接收RTS而不接收STA A的CTS，使得其能够意识到STA A位于STA C的载波感测范围的外面。
物理层汇聚协议(PLCP)分组数据单元(PPDU)帧格式
PPDU帧格式可以包括短训练字段(STF)、长训练字段(LTF)、信号(SIG)字段、以及数据字段。最基本PPDU帧格式(例如，非高吞吐量(非HT)帧格式)可以仅包括传统STF(L-STF))、传统LTF(L-LTF)、SIG字段、以及DATA字段。根据PPDU帧格式的类型(例如，HT混合格式PPDU、HT绿色字段格式PPDU、极高吞吐量(VHT)PPDU等)，可以在SIG字段与DATA字段之间包括附加的(或者不同类型的)STF、LTF和SIG字段
STF是用于信号检测、自动增益控制(AGC)、分集选择、精确时间同步等的信号，并且LTF是用于信道估计、频率误差估计等的信号。STF和LTF二者可以被统称为PCLP前导码，并且可以说PLCP前导码是用于OFDM PHY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。RATE字段可以包括关于调制方案和数据的编码率的信息。LENGTH字段可以包括关于数据的长度的信息。SIG字段还可以包括奇偶校验比特、SIG TAIL比特等。
DATA字段可以包括SERVICE字段、LCP服务数据单元(PSDU)和PPDU TAIL比特，并且在需要时，还可以包括填充比特(padding bit)。SERVICE字段的比特的一部分可以用于在接收端处的解码器的同步。PSDU可以与在MAC层限定的MAC PDU对应，并且包括由更高层产生/使用的数据。PPDU TAIL比特可以用于使编码器返回到零状态。填充比特可以用于在预定单位的基础上与DATA字段的长度匹配。
根据各种MAC帧格式来限定MAC PDU。基本MAC帧包括MAC报头、帧主体和帧校验序列(FCS)。MAC帧可以包括MAC PDU，并且在PPDU帧格式的数据部分的PSDU中被发送/接收。
此外，空数据分组(NDP)帧格式是不包括数据分组的帧格式。也就是说，NDP帧是仅包括一般PPDU格式的PLCP报头部分(即，STF、LTF和SIG字段)而没有包括一般PPDU格式的其它部分(即，DATA字段)的帧。NDP帧格式可以被称作短帧格式。
单用户(SU)帧/多用户(MU)帧结构
本发明提出了一种用于在低于1GHz(例如，902至928MHz)下操作的WLAN系统中在SU帧和MU帧中配置SIG字段的方法。SU帧可以被用在SU-MIMO中，并且MU帧可以被用在MU-MIMO中。在本文中，将从下面的描述领会到帧可以是数据帧或者NDP帧。
图9是例示了示例性SU/MU帧格式的图。
在图9的示例中，STF、LTF 1、信号A(SIG-A)字段在它们被全方位地(omni-directionally)发送到所有STA的意义上与omni部分对应，并且可以在无需波束成形或者预编码的情况下发送omni部分。如图9的示例中所例示的，SU/MU帧格式是非NDP帧格式。
此外，MU-STF、MU-LTF1、...、MU-LTF_NLTF以及紧随SIG-A字段之后的信号B(SIG-B)字段按照用户特定的方式进行发送，并且可以通过波束成形或者预编码进行发送。MU部分可以在图9的示例性帧格式中包括MU-STF、MU-STF(s)、SIG-B字段以及DATA字段。
在omni部分中，STF、LTF1和SIG-A字段可以针对每个子载波在单个流中进行发送。这可以被表达如下。
[式1]
在式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表示用于对在子载波k上发送的信号进行编码(例如，空间映射)的列向量，并且dk表示输入到编码器的数据。在式1中，时间域循环移位延迟(CSD)可以被应用到Qk。时间域CSD等效于时间域相位旋转或者相移。因此，Qk可以包括由时间域CSD导致的针对音调k的相移值。
如果使用图9的示例中例示的帧格式，则所有的STA可以接收STF、LTF1和SIG-A字段，并且每个STA可以基于STF和LTF1通过信道估计来对SIG-A字段进行解码。
SIG-A字段可以包括关于长度/持续时间、信道带宽、空间流的数目等的信息。SIG-A字段是两个OFDM字符长。因为一个OFDM字段针对48个数据音调使用二进制相移键控法(BPSK)，所以OFDM符号可以表示24比特信息。因此，SIG-A字段可以包括48比特信息。
下面的表3例示了用于SU案例和MU案例的SIG-A字段的示例性比特分配。
[表3]
在表3中，SU/MU指示字段被用于将SU帧格式与MU帧格式区分开。
长度/持续时间字段指示OFDM符号的数目(即，持续时间)或者帧的字节(即，长度)。如果SU帧的聚合字段被设置为1，则长度/持续时间字段被解释为持续时间字段，然而如果SU帧的聚合字段被设置为0，则长度/持续时间字段被理解为长度字段。聚合字段未被限定用于MU帧，并且MU帧被配置为使得聚合可以一直被应用。因此，长度/持续时间字段针对MU帧被解释为持续时间字段。
调制和编码方案(MCS)字段指示用于PSDU传输的MCS。MCS字段仅针对MU帧在SIG-A字段中进行发送。如果其它STA(即，与两个STA之间的发送和接收没有直接关系的第三方)接收SU帧，则它们可以基于长度/持续时间字段和MCS字段的值来计算当前接收的SU帧(即，具有设置为0的聚合字段的SU波束成形帧)的持续时间。另一方面，对于MU帧，MCS字段未被包括在SIG-A字段中，而是被包括在承载用户特定信息的SIG-B字段中。因此，MCS可独立地应用于每个用户。
带宽(BW)字段指示所发送的SU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和8+8MHz中的一个的值。
聚合字段指示PSDU是否被组合到MPDU(即，聚合的MPDU(A-MPDU))中。如果聚合字段被设置为1，则这意味着PSDU被组合到A-MPDU并被发送。如果聚合字段被设置为0，则这意味着PSDU没有被组合到A-MPDU并被发送。因为PSDU总是在MU帧的A-MPDU中被发送，所以不需要用信号发送聚合字段，并因此聚合字段未被包括在MU帧的SIG-A字段中。
空间和时间块编码(STBC)字段指示STBC是否被应用到SU帧或者MU帧。
编码字段指示用于SU帧或者MU帧的编码方案。对于SU帧，可以使用二进制卷积码(BBC)、低密度奇偶校验(LDPC)等。对于MU帧，独立编码方案可以被用于每个用户，并且为了支持独立编码，编码字段可以被限定为两个或更多个比特。
短保护间隔(SGI)字段指示SGI是用于SU帧中的PSDU传输还是MU帧中的PSDU传输。如果SGI被用在MU帧中，则这可以暗指SGI被共同应用到属于MU-MIMO组的所有用户。
组标识符(GID)字段指示MU帧中的MU组信息。对于SU帧，不需要限定用户组，并因此GID字段没有被包括在SIG-A字段中。
空间时间流的数目(Nsts)字段指示SU帧或者MU帧中的空间流的数目。对于MU帧，Nsts字段指示针对属于MU组的每一个STA的空间流的数目，并且为此，Nsts字段需要8比特。具体地，由于一个MU组可以包括最多4个用户，并且针对每个用户最多可以发送4个空间流，因此Nsts字段需要8比特。
上行链路/下行链路字段明确地指示帧是UL帧还是DL帧。可以初步地规定的是，上行链路/下行链路字段被限定仅用于SU帧，而不用于MU帧，并且MU帧总是DL帧。
部分关联标识符(PAID)字段指示SU帧中的接收STA的ID。在UL帧中，PAID是基本服务集标识符(BSSID)的一部分。在DL帧中，PAID可以通过将AP的BSSID和STA的AID进行散列(hash)来配置。例如，BSSID是AP的MAC地址，长48比特。AID是AP分配给与该AP关联的STA的长16比特的识别信息或者地址。
另外，PAID字段可以被限定为在UL帧中长9比特，而在DL帧中长6比特。下面将详细地描述用于确定PAID值的方法。
另外，针对UL字段不限定COLOR字段，而针对DL字段，COLOR字段可以被限定为3比特长。COLOR字段可以具有从0至7的范围内的值。COLOR字段可以被用于识别已经发送了DL帧的BSS的目的。STA可以确定帧是否已经通过COLOR字段从STA所属的BSS发送。此外，在UL帧的情况下，由于能够仅利用PAID字段来识别发送帧的BSS，因此COLOR字段没有被包括在SIG-A字段中。
在表3中列出的ACK指示字段指示在SU帧或者MU帧之后发送的ACK的类型。例如，如果ACK指示字段的值是00，则其指示正常ACK，如果ACK指示字段的值是01，则其指示块ACK，而ACK指示字段的值是10，则其指示没有ACK。然而，ACK指示字段不限于这三种类型，并且可以根据响应帧的特性来限定三种或者更多种类型的ACK。
此外，MU帧的SIG-B字段可以包括用户特定信息，如图9的示例中所例示的。下面的表4列出了MU帧中的SIG-B字段的示例性字段。另外，下面的表1列出了应用到PPDU的关于2MHz、4 MHz、8 MHz和16 MHz的相应BW的各种参数。
[表4]
在表4中，MCA字段指示针对每个用户在MU帧中发送的PPDU的MCS值。
TAIL比特可以被用于使编码器返回到零状态。
循环冗余校验(CRC)字段可以被用于由STA接收MU帧来检测错误。
PAID确定方法
PAID是STA的非唯一ID。如之前参照表3所描述的，PAID可以被包括在SU帧中。具体地，PAID可以被包括在可应用本发明的针对低于1GHz操作频率而限定的SU帧中。
下面的表5描述了一种用于根据每种帧类型来确定PAID值的常规方法。
[表5]
在包括在表5的等式中，dec(A)表示二进制值A的十进制值。A[b:c]表示当二进制值A的第一比特是比特0时二进制值A的比特b至比特c。Mod表示模运算，XOR表示异或运算，并且||表示并置运算。
在表5中，条件“寻址到AP”与STA将UL帧发送到AP的情况对应。在这种情况下，可以通过以下操作来计算PAID值：将48比特的BSSID的第40比特至第48比特这9个比特(即，BSSID[39:47]表示BSSID的比特39至比特47)表示为十进制值，对该十进制值执行(29-1)模运算，然后对模运算的结果加1。因为对模运算的结果加1，所以PAID值在这种情况下被计算为非零值。
在常规PAID值计算中，PAID＝0被用于多播/广播的用途。
此外，表5中的条件“寻址到Mesh STA”与帧被发送到mesh STA的情况对应，并且PAID通过将1连接到BSSID[40:47]来计算出。
在表5中，条件“由AP发送并且寻址到与该AP关联的STA”与AP将DL帧发送到与该AP关联的STA的情况对应。另外，条件“由DLS或TDLS STA在直接路径上发送到DLS或TDLS STA”与一个直接链路建立(DLS)或者隧道DLS(TDLS)STA经由直接路径来将帧发送到另一DLS或者TDLS STA的情况对应。在这种情况下，通过将BSSID和AID进行散列来计算PAID。具体地，AID的第1位置至第9位置处的8比特(即，AID[0:8])被表示为十进制值。BSSID的第45位置至第48位置处的4比特(即，BSSID[44:47])和BSSID的第41位置至第44位置处的4比特(即，BSSID[40:43])进行XOR运算，表示为十进制值，然后乘以25。然后，通过将这两个十进制值相加并且对总和执行26模运算来计算PAID。
在本文中，针对AP向所有STA多播/广播的帧或者由非关联STA发送的帧，PAID值是0。这暗指如果由STA检测的帧的PAID字段的值是0，则STA接收该帧并且执行PSDU解码。
仅对于具有是0或者与(dec(BSSID[39:47])mod(29-1))+1匹配的PAID值的帧，AP对PSDU进行解码，确定该帧是否被指定(或者很可能被指定)到该AP。
仅对于具有是0或者与(dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×25)mo d26匹配的PAID值的帧，STA对PSDU进行解码，确定该帧是否被指定(或者很可能被指定)到该STA。
为了支持以上运算，当将AID分配给STA时，AP不应该将STA分配给导致0作为(dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×25)mod26的值的AID。如果AP将STA分配给给导致0作为(dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×25)mod26的值的AID，则根据表5，发送到STA的DL帧的PAID为0。结果，能够检测该帧的所有其它STA接收该帧并执行PSDU解码，确定该帧是多播/广播帧，由此妨碍了整体系统操作。
出于同样的理由，当将AID分配给STA时，AP不应该将STA分配给导致0作为(dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×25)mod26的值的AID。如果AP将STA分配给给导致(dec(BSSID[39:47])mod(29-1))+1作为(dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×25)mod26的值的AID，则STA不必要接收由任何其它STA发送到AP的UL帧并执行PSDU解码，确定该帧被指定到该STA。
在存在交叠的BSS(OBSS)的情况下，考虑到OBSS AP的BSSID(即，OBS S的BSSID)，AP应该确定将被分配给属于其BSS的STA的AID值。话句话说，当将AID分配给STA时，AP不应该将STA分配给导致(dec(OBSS BSSID[39:47])mod(29-1))+1作为(dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×25)mod26的值的AI D。
如果AP将STA分配给导致(dec(OBSS BSSID[39:47])mod(29-1))+1作为(dec(AI D[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×25)mod26的值的AID，则STA可以不必要接收属于OBSS的STA发送到OBSS的AP的OBSS UL帧，并且执行PSDU解码，确定该OBSS UL帧被指定到该STA。
因此，为了出于PAID的目的而适当地使用PAID，当AP将AID分配给STA时，通过将AID与BSSID进行散列而计算出的用于DL帧的PAID值应该与针对诸如多播/广播帧这样的特定帧类型设置的PAID值或者针对特定STA设置的PAID值不同，如在发送到AP或者OBSS AP的UL帧中一样。另外，可能导致该情况的AID值不应该被分配给单独的STA，并且优选的是，AID值用于诸如多播帧等这样的另一用途。
根据本发明的以上示例，将表5修改为如下的表6。
[表6]
在表6中，条件“不是控制帧的帧被寻址到AP”与不是控制帧的、被定向至AP的帧(即，UL帧)对应。在这种情况下，根据式2来计算PAID。
在表6中，条件“不是控制帧的帧由AP发送并且寻址到与该AP关联的STA…”与与AP或者DLS/TDLS STA关联的、被定向至不是控制帧的STA的帧(即，DL帧)对应。在这种情况下，根据式4来计算PAID。
在除了以上两种情况(即，UL控制帧或者DL控制帧)以外的其它情况下，帧的PAID被设置为0。
改进的PAID确定方法
虽然控制帧与非控制帧在常规PAID确定方法中没有彼此区分开，但是本发明提出了一种用于将特定值设置为控制帧的PAID值的方法，以解决利用常规PAID确定方法所碰到的问题。因此，本发明提出了一种用于将控制帧的SIG-A字段的上行链路/下行链路字段或者COLOR字段设置为特定值的方法。
控制帧类型包括例如RTS帧、CTS帧、ACK帧、块ACK帧、节电轮询(PS轮询)帧和无竞争端(CF-END)帧。这样的控制帧可以在其MAC报头中包括持续时间字段，并且相邻的STA可以通过检测或者窃听控制帧来设置用于虚拟载波感测的网络分配向量(NAV)。已经设置NAV的STA在预定时间段期间推迟信道访问(或者媒介访问)。
在针对控制帧按照常规方式设置PAID值的情况下，如果控制帧被单播至特定STA，则其它相邻的STA不接收/解码该控制帧，这是因为该控制帧的PAID不与它们的PAID匹配。然后，其它相邻的STA在没有通过核查该控制帧的持续时间字段来设置NAV的操作的情况下执行信道访问。因此，虽然发送控制帧的STA在由持续时间指示的时间段期间基于推迟其它STA的信道访问来操作，但是其它STA实际上执行信道访问。所导致的冲突使总体系统性能恶化或者导致故障。
为了避免该问题，下面将给出用于将控制帧(例如，需要相邻STA通过其持续时间字段的NAV设置的帧)的上行链路/下行链路字段、PAID字段或者COLOR字段设置为特定值的方法的描述。
根据本发明的示例，虽然针对除了控制帧以外的帧按照表5中例示的方式来计算/设置PAID，但是针对控制帧，PAID值可以被设置为0。这意味着即使当控制帧是单播，PAID也被设置为0。因此，这种情况应该与针对多播/广播帧将PAID设置为0区分开。此外，接收具有PAID＝0的控制帧的其它STA可以通过接收控制帧并且对PSDU进行解码来适当地执行虚拟载波感测。
另外，由于控制帧应该按照控制帧可以被所有相邻的STA窃听，而不限于STA所属的BSS(或者AP)的方式进行发送，因此不需要限定(或者配置)COLOR字段，并且为此，控制帧可以作为UL帧类型被发送。因此，在控制帧中，上行链路/下行链路字段被设置为指示UL帧的值并且不包括COLOR字段。
或者，在控制帧中PAID可以被设置为0并且COLOR字段可以被设置为发送控制帧的STA所属的BSS的COLOR值，使得STA可以识别它们所属的BSS中的正在进行的帧交换序列。在这种情况下，控制帧的上行链路/下行链路字段被设置为指示DL帧的值。
或者，可以指示控制帧是出于通过将控制帧的PAID设置为0并且在发送控制帧的STA处将控制帧的COLOR字段设置为特定值(例如，0)来进行窃听的目的，以便向STA指示STA应该在不考虑STA的BSS的情况下对对应帧交换序列进行解码。在这种情况下，控制帧的上行链路/下行链路字段被设置为指示DL帧的值。
图10是例示了根据本发明的用于发送和接收帧的示例性方法的流程图。
在步骤S1010中，发送实体(例如，AP STA或者非AP STA)可以确定将要发送的帧是UL帧(即，从非AP STA定向至AP的帧)还是DL帧(即，从AP定向至STA的帧)。在UL帧的情况下，发送实体进行到步骤S1020，并且在DL帧的情况下，发送实体进行到步骤S1030。
在步骤S1020中，发送实体确定将要发送的UL帧是否是控制帧。如果将要发送的UL帧是控制帧，则发送实体在步骤S1040中将要发送的帧的PAID设置为0。如果将要发送的UL帧不是控制帧，则发送实体在步骤S1050中基于AP的BSSID(例如，根据表6中的式2)来计算该帧的PAID。
在步骤S1030中，发送实体确定将要发送的DL帧是否是控制帧。如果将要发送的DL帧是控制帧，则发送实体在步骤S1060中将该帧的PAID设置为0。如果将要发送的DL帧不是控制帧，则发送实体在步骤S1070中基于STA的AID和AP的BSSID(例如，根据表6中的式4)来计算该帧的PAID。
虽然在图10中未示出，但是接收帧的接收实体(例如，AP STA或者非AP STA)核查所检测的帧的PAID，如果该PAID与接收实体的PAID相同(例如，在AP STA的情况下，如果由表6中的式2计算出的值等于所检测的帧的PAID值，而在非AP STA的情况下，如果由表6中的式4计算出的值等于所检测的帧的PAID值)或者PAID为0，则对该帧的PSDU进行解码。
虽然图10中描绘的示例性方法被描述为一系列操作，但是为了描述清楚起见，这不限制步骤的顺序。当需要时，可以同时执行所述步骤或者按照不同的顺序来执行所述步骤。此外，为了实现由本发明提出的方法，不需要图10中描绘的所有步骤。
图10中描绘的根据本发明的用于发送和接收帧的方法(尤其地，PAID配置方法)可以被实现为使得本发明的前述各个实施方式可以被独立应用，或者可以将它们中的两个或更多个同时应用。
图11是根据本发明的实施方式的无线设备的框图。
AP 10可以包括处理器11、存储器12和收发器13，并且STA 20可以包括处理器21、存储器22和收发器23。收发器13和23可以被配置为发送和接收无线信号，并且根据例如IEEE 802系统来实现PHY层。处理器11和12可以连接到收发器13和23，并且可以根据IEEE802系统来实现PHY层和/或MAC层。处理器11和12可以被配置为根据本发明的前述各个实施方式来执行操作。另外，用于根据本发明的各个实施方式来执行AP操作和STA操作的模块可以被存储在存储器12和22中，并且由处理器11和12执行。存储器12和22可以位于处理器11和12的内部或外部，并且可以通过已知手段连接到处理器11和12。
如果AP 10发送帧，则处理器11可以被配置为确定该帧(即，DL帧)是否是控制帧。如果DL帧是控制帧，则处理器11可以将该DL帧的PAID设置为0。如果DL帧不是控制帧，则处理器11可以基于STA的AID和AP的BSSID(例如，根据表6中的式4)来计算/设置该DL帧的PAID。
当在AP 10中接收到帧时，如果该帧(即，UL帧)的PAID是0或者等于由表6中的式2计算出的值，则处理器11可以被配置为对该UL帧的PSDU进行解码。
如果STA 20发送帧，则处理器21可以被配置为确定该帧(即，UL帧)是否是控制帧。如果UL帧是控制帧，则处理器21可以将该UL帧的PAID设置为0。如果UL帧不是控制帧，则处理器U1可以基于AP的BSSID(例如，根据表6中的式2)来计算/设置该UL帧的PAID。
当在AP 20中接收到帧时，如果该帧(即，DL帧)的PAID是0或者等于由表6中的式4计算出的值，则处理器21可以被配置为对该DL帧的PSDU进行解码。
上述AP和STA可以按照这样的方式具体配置：可以独立地实现前述各个实施方式的描述，或者可以同时实现这些实施方式中的两个或者更多个，并且为了清楚起见，避免了冗余描述。
可以通过各种方式(例如，硬件、固件、软件或其组合)来实现本发明的实施方式。
在硬件配置中，可以通过一个或更多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器或、微处理器来实现根据本发明的实施方式的方法。
在固件或者软件构造中，可以按照执行上述功能或者操作的模块、过程、功能等形式来实现根据本发明的实施方式的方法。可以将软件代码存储在存储器单元中，并由处理器执行。存储器单元可以位于处理器内部或者外部，并且可经过各种已知手段向处理器发送数据和从处理器接收数据。
已经给出了本发明的优选实施方式的详细描述以使本领域技术人员能够实现和实施本发明。尽管已经参照优选的实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将领会的是，能够在不脱离所附的权利要求中描述的本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明不应限制于此处描述的具体实施方式，而是应该符合与本文中公开的原理和新颖特征一致的最广泛的范围。
工业实用性
虽然上文已经在IEEE 802.11系统的环境下描述了本发明的各个实施方式，但是同样的情况可应用于很多其它移动通信系统。

Claims (11)

1.一种用于在无线通信系统中由站STA发送帧的方法，该方法包括以下步骤：
向接入点AP发送包括信号SIG字段的上行链路帧，所述上行链路帧的SIG字段包括部分关联标识符PAID信息，以及
从所述AP接收包括SIG字段的下行链路帧，所述下行链路帧的SIG字段包括下行链路PAID和基本服务集BSS COLOR，
其中，如果所述上行链路帧不是控制帧，则所述上行链路帧的SIG字段中的所述PAID信息被设置为所述AP的上行链路PAID，并且所述上行链路PAID是基于所述AP的基本服务集标识符BSSID获得的非零值，
其中，如果所述上行链路帧是控制帧，则所述上行链路帧的SIG字段中的所述PAID信息被设置为与所述AP的所述上行链路PAID不同的零值，并且
其中，所述上行链路PAID的长度对应于所述下行链路PAID的长度和所述BSS COLOR的长度之和。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述上行链路帧不是控制帧，则基于(dec(BSSID[39:47])mod(29-1))+1来获得所述上行链路PAID，其中，BSSID表示所述AP的BSSID，dec(A)表示二进制数A的十进制值，A[b:c]表示当所述二进制数A的初始比特是比特0时所述二进制数A的比特b至比特c，并且mod表示模运算。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上行链路帧是非空数据分组非NDP帧。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上行链路帧具有单用户SU格式，在所述SU格式中，SIG字段包括上行链路/下行链路指示信息，并且
其中，所述BSS COLOR不存在于所述上行链路帧的SIG字段中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上行链路PAID的长度是9比特，所述下行链路PAID的长度是6比特，并且所述BSS COLOR的长度是3比特。
6.一种用于在无线通信系统中发送帧的站STA，该STA包括：
收发器；以及
处理器，所述处理器控制所述收发器以：
向接入点AP发送包括信号SIG字段的上行链路帧，所述上行链路帧的SIG字段包括部分关联标识符PAID信息，并且
从所述AP接收包括SIG字段的下行链路帧，所述下行链路帧的SIG字段包括下行链路PAID和基本服务集BSS COLOR，
其中，如果所述上行链路帧不是控制帧，则所述上行链路帧的SIG字段中的所述PAID信息被设置为所述AP的上行链路PAID，并且所述上行链路PAID是基于所述AP的基本服务集标识符BSSID获得的非零值，并且
其中，如果所述上行链路帧是控制帧，则所述上行链路帧的SIG字段中的所述PAID信息被设置为与所述AP的所述上行链路PAID不同的零值，并且
其中，所述上行链路PAID的长度对应于所述下行链路PAID的长度和所述BSS COLOR的长度之和。
7.根据权利要求6所述的STA，其中，如果所述上行链路帧不是控制帧，则基于(dec(BSSID[39:47])mod(29-1))+1来获得所述上行链路PAID，其中，BSSID表示所述AP的BSSID，dec(A)表示二进制数A的十进制值，A[b:c]表示当所述二进制数A的初始比特是比特0时所述二进制数A的比特b至比特c，并且mod表示模运算。
8.根据权利要求6所述的STA，其中，所述上行链路帧是非空数据分组非NDP帧。
9.根据权利要求6所述的STA，
其中，所述上行链路帧具有单用户SU格式，在所述SU格式中，SIG字段包括上行链路/下行链路指示信息，
其中，所述BSS COLOR不存在于所述上行链路帧的SIG字段中。
10.根据权利要求6所述的STA，其中，所述上行链路PAID的长度是9比特，所述下行链路PAID的长度是6比特，并且所述BSS COLOR的长度是3比特。
11.一种接入点AP，该AP包括：
收发器；以及
处理器，所述处理器控制所述收发器以：
从站STA接收包括信号SIG字段的上行链路帧，所述上行链路帧的SIG字段包括部分关联标识符PAID信息，
向所述站STA发送包括SIG字段的下行链路帧，所述下行链路帧的SIG字段包括下行链路PAID和基本服务集BSS COLOR，
其中，如果所述上行链路帧不是控制帧，则所述上行链路帧的SIG字段中的所述PAID信息被设置为所述AP的上行链路PAID，并且所述上行链路PAID是基于所述AP的基本服务集标识符BSSID获得的非零值，
其中，如果所述上行链路帧是控制帧，则所述上行链路帧的SIG字段中的所述PAID信息被设置为与所述AP的所述上行链路PAID不同的零值，并且
其中，所述上行链路PAID的长度对应于所述下行链路PAID的长度和所述BSS COLOR的长度之和。
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