CN105830506A - 在支持用于下行链路的信道的无线lan系统中的功率减少模式操作方法及其装置 - Google Patents

在支持用于下行链路的信道的无线lan系统中的功率减少模式操作方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本文献涉及一种在无线通信系统中的STA的功率减少模式操作，具体地，高密度无线LAN系统。为此，STA可以在执行与接入点(AP)的连接过程之后进入功率减少模式，通过功率减少模式的定义的收听间隔从AP接收业务指示映射(TIM)，当TIM指示存在要从AP接收的数据时将PS轮询信号发送到AP，从AP接收用于PS轮询信号的响应信号，以及从AP接收数据。在这个事件中，通过下行链路定向信道和与下行链路定向信道区分的一般信道中的一个来执行TIM接收、PS轮询信号传输、以及数据接收，以及STA可以事先获取关于是否通过下行链路定向信道和一般信道中的一个信道来执行TIM接收、PS轮询信号传输、以及数据接收的信息。

Description

在支持用于下行链路的信道的无线LAN系统中的功率减少模式操作方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种无线通信系统，并且更加具体地，涉及一种用于在支持下行链路定向信道的高密度无线局域网(WLAN)系统中通过站(STA)执行省电(PS)模式操作的方法和装置。
背景技术
虽然在各种无线通信中可以使用如在下文中所提出的下行链路信道，但是WLAN系统将会被认为是本发明可应用的示例性系统。
用于WLAN技术的标准已经被发展成电气电子工程师协会(IEEE)802.11标准。802.11a和802.11b在2.4GHz或者5GHz处使用未授权带。IEEE802.11b提供11Mbps的传输速率并且IEEE802.11a提供54Mbps的传输速率。IEEE802.11g通过在2.4GHz应用正交频分复用(OFDM)来提供54Mbps的传输速率。IEEE802.11n通过应用多输入多输出(MIMO)-OFDM来提供用于四个空间流的300Mbps的传输速率。IEEE802.11n支持高达40MHz的信道带宽，并且在这样的情况下，提供600Mbps的传输速率。
上述WLAN标准已经演进成使用高达160MHz的带宽并且对于8个空间流支持高达1Gbits/s的传输速率的IEEE802.11ac并且IEEE802.11ax正在讨论中。
在IEEE802.11中，在共享的无线媒介上进行通信。因此，IEEE802.11的通信环境基本上不同于有线信道环境。例如，在有线信道环境中基于载波感测多接入/冲突检测(CSMA/CD)能够进行通信。换言之，一旦发射器发送信号，信号在没有很多的信号衰减的情况下到达接收器处，因为在信道环境中不存在大的变化。如果两个或者多个信号相互冲突，则能够检测到它们，因为在接收器处感测到的功率与通过发射器发送的功率相比瞬间变得更大。
然而，因为在无线信道环境下通过各种因素影响信道(例如，信号衰减可能随着距离而增加或者信号可能经历瞬间深度衰退)，所以发射器不能够通过载波感测来确定是否接收器已经成功地接收到信号或者信号冲突已经发生。
发明内容
技术问题
在上述无线通信系统中，存在用于通过有效率地控制站(STA)之间的干扰来发送和接收信号的需求。然而，因为在高密度无线局域网(WLAN)系统中由于STA之间的间接控制，可能延迟来自于接入点(AP)的数据传输，所以要求用于有效率地执行从AP到STA的数据传输的技术。
技术解决方案
在本发明的一个方面中，一种在无线局域网(WLAN)系统中通过站(STA)在省电模式中操作的方法包括：在执行与接入点(AP)的关联过程之后进入省电模式；在为省电模式配置的收听间隔中从AP接收业务指示映射(TIM)；如果TIM指示要从AP接收的数据的存在，则将省电轮询(PS-轮询)信号发送到AP；从AP接收对PS-轮询信号的响应信号；以及从AP接收数据。在下行链路定向信道或者与下行链路定向信道相区分的正常信道上执行数据接收，并且STA初步地获取指示在下行链路定向信道和正常信道之间的哪个信道上执行TIM接收、PS-轮询帧的传输、以及数据接收的信息。
在本发明的另一方面中，一种在WLAN系统中通过AP支持STA的省电模式的方法包括：执行与一个或者多个STA的关联过程；从一个或者多个STA之中的第一STA接收指示进入省电模式的信号；如果存在要被发送到第一STA的数据，则在为省电模式中配置的收听间隔中将TIM发送到第一STA；从第一STA接收PS-轮询帧；将对PS-轮询信号的响应信号发送到第一STA；以及将数据发送到第一STA。在下行链路定向信道或者与下行链路定向信道相区分的正常信道上执行数据传输，以及AP初步地获取指示在下行链路定向信道和正常信道之间的哪个信道上执行TIM传输、PS-轮询信号的接收、以及数据传输的信息。
在本发明的另一方面中，一种在WLAN系统中支持省电模式的STA，包括：收发器，该收发器被配置成在下行链路定向信道或者与下行链路定向信道相区分的正常信道上将信号发送到AP并且从AP接收信号；以及处理器，该处理器被连接到收发器并且被配置成控制收发器的操作。处理器被配置成：在执行关联过程之后进入省电模式，以及如果在为省电模式配置的收听间隔中收发器从AP接收TIM并且TIM指示要从AP接收的数据的存在，则通过收发器将PS-轮询信号发送到AP，从AP接收对PS-轮询信号的响应信号，以及从AP接收数据。在下行链路定向信道或者与下行链路定向信道相区分的正常信道上执行TIM接收、PS-轮询信号的传输、以及数据接收。处理器初步地获取指示在下行链路定向信道和正常信道之间的哪个信道上执行TIM接收、PS-轮询信号的传输以及数据接收的信息。
在本发明的另一方面中，一种用于在WLAN系统中支持STA的省电模式的AP，包括：收发器，该收发器被配置成在下行链路定向信道或者与下行链路定向信道相区分的正常信道上将信号发送到一个或者多个STA并且从一个或者多个STA接收信号；以及处理器，该处理器被连接到收发器并且被配置成控制收发器的控制操作。该处理器被配置成：执行与一个或者多个STA的关联过程，通过收发器从一个或者多个STA之中的第一STA接收指示进入省电模式的信号，如果存在要被发送到第一STA的数据，则在为省电模式中配置的收听间隔中将TIM发送到第一STA，通过收发器从第一STA接收PS-轮询帧，将对PS-轮询信号的响应信号发送到第一STA，以及将数据发送到第一STA。在下行链路定向信道或者与下行链路定向信道相区分的正常信道上执行TIM传输、PS-轮询信号的接收、以及数据传输，以及处理器初步地获取指示在下行链路定向信道和正常信道之间的哪个信道上执行TIM传输、PS-轮询信号的接收以及数据传输的信息。
有益效果
根据如上所述的本发明，通过在其中多个STA与单个AP相关联的高密度WLAN情形中减少AP的数据传输延迟，能够增加系统性能并且能够最小化STA的数据传输延迟。
附图说明
图1是图示无线局域网(WLAN)系统的示例性配置的图。
图2是图示WLAN系统的另一示例性配置的图。
图3是图示在WLAN系统中的分布式协调功能(DCF)机制的图。
图4和图5是描述通过传统的冲突解决机制遇到的问题的示例性图。
图6是图示使用准备发送(RTS)/允许发送(CTS)帧解决隐藏节点的机制的图。
图7是图示使用RTS/CTS帧解决被暴露的节点问题的机制的图。
图8是图示使用RTS/CTS帧的特定操作方法的图。
图9是描述根据本发明实施例的在WLAN系统中的下行链路定向信道的概念的图。
图10是图示根据本发明实施例的通过主动模式站(STA)使用下行链路定向信道操作的方法的图。
图11是图示用于在WLAN系统中的STA的扫描过程的信号流的图。
图12是图示用于在WLAN系统中通过STA执行与AP的关联过程的操作的图。
图13是图示用于扫描、认证、以及关联过程的整个信号流的图。
图14和图15是图示用于发送对由STA发送的省电(PS)轮询(PS-轮询)信号的直接响应和延迟响应的AP的操作方法的图。
图16是图示使用递送业务指示映射(DTIM)的省电(PS)模式操作的图。
图17是图示根据本发明实施例的用于通过STA在PS模式中操作的方法的图。
图18是图示根据本发明的另一实施例的用于通过STA在PS模式中操作的方法的图。
图19是图示根据本发明的另一实施例的在DL定向信道上接收TIM和发送PS-轮询信号的示例的图。
图20是图示根据本发明实施例的设置PS-轮询/触发帧间隔的示例的图。
图21是图示根据本发明实施例的改变在其上通过在PS模式中操作的STA发送PS-轮询帧的信道的示例的图。
图22是图示用于实现使用DL定向信道的上述WLAN操作方法的装置的框图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的示例性实施例，其示例被在附图中图示。在下面将参考附图给出详细说明，其旨在解释本发明的示例性实施例，而不是示出可以按照本发明实现的唯一的实施例。
以下的详细说明包括特定细节以便提供对本发明深入的理解。然而，对于那些本领域的技术人员显而易见的是，无需这样的特定细节也可以实践本发明。在一些情况下，已知的结构和设备被省略或者以重点关注结构和设备的重要特征的框图形式示出，以便不使本发明的概念难以理解。
如上所述，将会给出下行链路定向信道的概念、以及用于在高密度无线局域网(WLAN)系统中使用下行链路定向信道进行通信的方法和装置的介绍的详细描述。
图1是图示WLAN系统的示例性配置的图。
如在图1中图示的，WLAN系统包括至少一个基本服务集(BSS)。BSS是一组通过成功地执行同步能够互相通信的STA。
STA是包括在媒体访问控制(MAC)层和无线媒介之间的物理层接口的逻辑实体。STA可以包括AP和非APSTA。在STA之中，由用户操纵的便携式终端是非APSTA。如果终端被简称为STA，则STA指的是非APSTA。非APSTA也可以称为终端、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单元。
AP是经由无线媒介将对分布系统(DS)的接入提供给相关STA的实体。AP也可以称为中央控制器、基站(BS)、节点B、基站收发器系统(BTS)或者站点控制器。
BSS可以被划分为基础结构BSS和独立BSS(IBSS)。
在图1中图示的BSS是IBSS。IBSS指的是不包括AP的BSS。因为IBSS不包括AP，所以IBSS不允许接入DS，并且因此形成自含网络。
图2是图示WLAN系统的另一个示例性配置的图。
在图2中图示的BSS是基础结构BSS。每个基础结构BSS包括一个或多个STA以及一个或多个AP。在基础结构BSS中，非APSTA之间的通信基本上经由AP实施。然而，如果直接链路被建立在非APSTA之间，则可以执行在非APSTA之间的直接通信。
如在图2中图示的，多个基础结构BSS可以经由DS相互连接。经由DS相互连接的BSS被称作扩展服务集(ESS)。包括在ESS中的STA可以互相通信，并且在相同的ESS内的非APSTA可以从一个BSS移动到另一个BSS，同时无缝地执行通信。
DS是相互连接多个AP的机制。DS不必然地是网络。只要其提供分布服务，则DS不局限于任何特定形式。例如，DS可以是无线网络，诸如网状网络，或者可以是相互连接AP的物理结构。
现在，将会基于上面的描述来描述在WLAN系统中的冲突检测方案。
因为在如上所述的无线环境中各种因素影响信道，所以发射器不能够精确地检测冲突。因此，IEEE802.11已经介绍是载波感测多接入/冲突避免(CAMA/CA)机制的分布式协调功能(DCF)。
图3图示WLAN系统中的DCF机制的图。
根据DCF机制，具有传输数据的STA在它们发送数据之前的特定持续时间(例如，DCF帧间空间(DIFS))期间通过感测媒介来执行清除信道估计(CCA)。如果媒介是空闲的，则STA可以在该媒介上发送其数据。相反地，如果媒介是忙碌的，假定多个STA正在等待使用媒介，STA可以在进一步等待随机退避时段之后发送其数据。随机退避时段启用冲突避免，因为每个STA在概率中具有不同的退避间隔，并且因此假定多个STA要发送数据其具有不同的传输时间。一旦一个STA开始传输，其他STA不可以使用媒介。
将简要地描述随机退避时间和随机退避过程。
如果特定媒介从忙碌状态转变到空闲状态，则多个STA开始为数据传输准备。为了最小化冲突，每个STA选择随机退避计数并且等待与所选择的退避计数一样长的时隙时间段。随机退避计数是伪随机整数并且从均一地分布的值，0至CW的范围中选择。CW表示“竞争窗口”。
虽然CW参数最初被设置为CWmin，但是在传输失败时其被加倍。例如，在用于被发送的帧的ACK没有被接收的情况下，可以确定冲突已经发生。如果CW值达到CWmax，则STA保持CWmax直到数据传输是成功的。如果数据传输是成功的，则为了便于配置和操作，CW值被重置为CWmin。优选地，CW、CWmin、以及CWmax被保持为2n-l。
当随机退避过程开始时，STA从值0至CW的范围选择随机退避计数并且连续地监控媒介同时根据随机退避计数来倒计数退避时隙。如果媒介变成忙碌，则STA中断倒计数。当媒介变得空闲时，STA恢复剩余的退避时隙的倒计数。
参考图3，在多个STA具有要被发送的数据的情况下，STA3可以立即发送数据帧，因为在DIFS期间媒介是空闲的，然而其他STA等待直到媒介是空闲的。因为媒介已经忙碌了一些时间，所以多个STA可以等待使用媒介的机会。因此，每个STA选择随机退避计数。在此，STA2选择最小的退避计数，并且因此在图3中发送数据帧。
在STA2完成传输之后，媒介变成空闲。然后STA恢复剩余的退避间隔的倒计数。在图3中，具有第二最小的随机退避计数并且当媒介忙碌时中断其倒计数的STA5，倒计数残留的退避时隙并且开始发送数据帧。然而，STA5的残留退避时间碰巧等于STA4的退避时间。结果，在STA4和STA5之间的冲突发生。因为STA4或者STA5在数据传输之后没有接收ACK，所以STA4和STA5加倍CW值并且再次选择随机退避计数。
如前面所描述的，CSMA/CA的基础是载波感测。STA使用物理载波感测和虚拟载波感测以确定是否DCF媒介是忙碌的或者空闲的。物理层(PHY)通过能量检测或者前导检测来执行物理载波感测。例如，如果PHY确定接收器已经测量电压电平或者已经读取前导，则其可以确定媒介是忙碌的。在虚拟载波感测中，可以通过设置网络分配向量(NAV)来防止其他STA的数据传输。借助于在MAC报头中的持续时间字段的值来对其进行。同时，鲁棒性冲突检测机制已经被引入以减少冲突的可能性。将参考下述的两个示例来描述用于引入鲁棒性冲突检测机制的理由。为了便于描述，假定载波感测范围与传输范围相同。
图4和图5是描述通过传统的冲突解决机制遇到的问题的示例性图。
具体地，图4是描述隐藏节点问题的图。在图4中，STAA正在与STAB通信，以及STAC具有要被发送的信息。具体地，虽然STAA正在将信息发送到STAB，但是STAC有可能确定在将数据发送到STAB之前的载波感测期间媒介是空闲的。冲突发生，因为STAB从STAA和STAC同时接收信息。在此，可以说STAA是对STAC的隐藏节点。
图5是描述暴露的节点问题的图。在图5中，STAB正在将数据发送到STAA。STAC执行载波感测并且由于STAB的传输来确定媒介是忙碌的。因此，尽管STAC具有要被发送到STAD的信息，但是STAC应该没有必要地等待直到媒介是空闲的，因为媒介被感测为忙碌的。即，即使STAA实际上位于STAC的传输范围外，STAC也不发送信息。在此，STAC是对STAB的暴露节点。
为了在上述情形中有效率地利用冲突避免机制，诸如请求发送(RTS)和允许发送(CTS)帧的短信令分组可以被引入，使得相邻的STA可以通过侦听来确定是否在两个STA之间发送信息。即，如果发送STA(transmittingSTA)将RTS帧发送到接收STA(receivingSTA)，则接收STA可以向其相邻的STA指示其将通过发送CTS帧到相邻的STA来接收数据。
图6图示解决隐藏节点问题的机制。
在图6中，STAA和STAC这两者要将数据发送到STAB。如果STAA将RTS帧发送到STAB，则STAB将CTS帧发送到其相邻的STA，STAA和STAC这两者。因此，STAC等待直到STAA和STAB完成数据传输，从而避免冲突。
图7图示使用RTS/CTS帧解决暴露的节点问题的机制。
从图7中注意到，因为STAC侦听在STAA和STAB之间的RTSC/CTS传输，所以STAC和STAD的传输没有引起冲突。即，STAB将RTS帧发送到所有相邻的STA，并且仅具有实际传输数据的STAA发送CTS帧。因为STAC在没有接收CTS帧的情况下仅接收RTS帧，所以STAC可能意识到STAA在STAC的CS范围外。
图8是图示用于使用上述RTS/CTS帧操作的方法的图。
在图8中，发送STA可以在DIFS之后将RTS帧发送到接收STA。在RTS帧的接收时，接收STA可以在短的IFS(SIFS)之后将CTS帧发送到发送STA。在从接收STA接收CTS帧时，发送STA可以在SIFS之后发送数据，如在图8中所图示的。在数据的接收时，接收STA可以响应于接收到的数据来发送肯定应答(ACK)。
同时，已经接收到相邻的STA之中的发送STA的RTS/CTS帧的STA可以根据RTS/CTS帧的接收或者非接收来确定是否媒介是忙碌的，如参考图6和图7之前所描述的，并且因此可以设置网络分配向量(NAV)。在通过NAC指示的时间段的期满时，在DIFS之后可以执行参考图3描述的冲突解决操作。
在传统WLAN系统中，根据预先确定的准则(例如，DCF、增强型分布信道接入(EDCA)等等)以基于竞争的方式来发送帧，而不论AP或者非APSTA如何。例如，在100个非APSTA与单个AP相关联的状态下，每一个STA通过竞争同等地发送帧，而不论AP或者非APSTA如何。在实际WLAN环境下，AP发送到所有STA的数据的数量大于或者近似于每一个STA发送给AP的数据的数量。因此，如果AP具有要被发送到一些STA的数据并且许多STA具有传输数据，则竞争可以被激化或者许多冲突可能发生。因此，当AP随着时间延迟将数据发送到最后的STA时，用户的服务质量(QoS)可以不被满足，或者分组传输超时可能发生，从而引起分组的丢弃。此情形可能对诸如音频/视频流的实时服务是致命的。
此外，通过AP发送的大量的数据可能延迟STA的传输，并且因此增加尝试进行帧传输的STA的数目。在这样的情况下，在DL传输之后UL传输被突然地集中，导致来自于如之前所描述的隐藏节点的大量冲突。
在此高密度WLAN环境下，本发明提出AP操作DL定向信道以减少DL-UL冲突。
图9是描述根据本发明实施例的在WLAN系统中的DL定向信道的概念的图。
如在图9中所图示的，本发明的实施例提出，当一个或者多个信道可应用于AP时，AP将一个或者多个信道配置为用于将数据发送到与AP相关联的DL定向信道。在图9中，CH1表示根据实施例的DL定向信道，以及CH2表示正常信道。
AP应该具有用于STA的关联或者用于支持传统STA的正常信道。即，假定STA与AP相关联并且以与传统WLAN系统中相同的方式在CH2上发送和接收数据。
同时，提出在没有与UL数据传输的前述竞争的情况下，在DL定向信道上，根据实施例引入的CH1，AP将数据发送到与AP相关联的STA，并且在正常信道CH2上接收UL数据。DL定向信道不同于正常信道，因为在DL定向信道上没有执行UL数据传输。然而，与AP的数据传输有关的STA的控制信号(例如，ACK/否定ACK(ACK/NACK)可以在DL定向信道上被发送。
下面将会给出使用上述DL定向信道的主动模式STA的操作的描述。
图10是图示根据本发明实施例的通过主动模式STA使用DL定向信道操作的方法的图。
根据实施例，按照惯例，STA1可以与AP相关联。STA1可以在关联期间使用正常信道。同时，如果与AP相关联的STA1在主动模式中操作，AP通常可以通过切换到根据实施例的DL定向信道来执行前述的CCA。如果其从CCA结果发现允许AP将数据发送到STA1，则AP在DL定向信道上将数据发送到STA。因此，STA1在DL定向信道上将ACK发送到AP。
现在，基于上面的描述，将会给出与STA的省电(PS)模式操作的关联过程、和STA/AP的操作方法以及在WLAN系统中的前述DL定向信道的介绍的描述。
图11是图示用于在WLAN系统中的STA的扫描过程的信号流的图。
在WLAN系统中，存在两种类型的扫描过程，被动扫描(图11的左信号流)和主动扫描(在图11的右信号流)。
通过AP经由信标帧广播来定期地执行被动扫描。通常，WLANAP每100毫秒广播信标帧，并且信标帧承载关于当前网络的信息。为了获取信息，非APSTA在预先确定的信道上被动地等待信标帧的接收。在从接收到的信标帧获取网络信息时，非APSTA完成信道的扫描。被动扫描提供整体开销小的优点，因为在没有用于发送其他帧的需求的情况下非APSTA仅不得不接收信标帧。然而，主动扫描与信标帧时段成比例地增加扫描时间。
在主动扫描中，非APSTA在预先确定的信道上积极地广播探测请求帧，从接收探测请求帧的所有AP请求网络信息。在接收探测请求帧时，在等待随机时间之后通过探测响应帧，AP将网络信息发送到非APSTA以便于防止帧冲突。非APSTA通过接收探测响应帧并且从探测响应帧获取网络信息来完成扫描过程。
主动扫描优点在于在相对短时间内完成扫描。然而，对于附加帧序列的需求增加整体网络开销。
图12是图示用于在WLAN系统中通过STA执行与AP的关联过程的操作的图。
在完成如在图11中所图示的扫描过程之后，非APSTA根据其自己的准则来选择网络，然后执行与所选择的网络的AP的认证。认证过程涉及2次握手。在非APSTA和AP在认证过程中互相地彼此认证，它们相互关联，如在图12中所图示。
关联过程涉及2次握手。非APSTA首先将关联请求帧发送到AP。发送的关联请求帧包括关于非APSTA的性能信息。AP基于性能信息来确定是否支持非APSTA。在确定之后，AP将包括指示是否关联请求被接受或者拒绝的信息、对于接受或者拒绝的理由、以及指示由AP支持的性能的性能信息的关联响应帧发送到非APSTA。
如果关联成功，则在AP和非APSTA之间正常地执行传输和接收。相反地，如果关联失败，则基于用于关联失败的理由，非APSTA可以重试关联过程或者尝试关联另一AP。
图13是图示用于扫描、认证、以及关联过程的整个信号流的图。
具体地，图13的左信号流描述在如通过图11的左流描述的主动扫描之后的认证和关联过程，以及图13的右信号流描述在如通过图11的右流描述的主动扫描之后的认证和关联过程。
下面将描述在WLAN系统中的STA的PS模式操作。
IEEE802.11标准定义省电机制以延长WLANSTA的寿命。为了省电，WLANSTA在两种模式，主动模式和睡眠模式中操作。
主动模式指的是其中STA能够执行包括帧传输和接收、信道扫描等等的正常操作。另一方面，STA不能够执行帧传输和接收、以及信道扫描，因为在睡眠模式中其减少功耗到极限水平。STA基本上保持在睡眠模式中并且，当需要时，切换到主动模式，从而减少功耗。
当STA在睡眠模式中较长地操作时，STA消耗较少功率，从而延迟其寿命。然而，STA不可以无条件地长时间保持在睡眠模式中，因为其不可能在睡眠模式中发送或者接收帧。在存在要在睡眠模式中发送的帧的情况下，STA切换到主动模式，然后在主动模式中发送帧。另一方面，如果STA处于睡眠模式并且AP具有要被发送到STA的帧，STA不能够接收帧并且没有获知要被接收的帧的存在。因此，STA应不时切换到主动模式以确定要接收的帧的存在或者不存在，或者在存在要接收的帧的情况下接收帧。AP应及时向STA指示用于STA的帧的存在或者不存在。
为了确定是否存在要接收的帧，STA从睡眠模式定期地唤醒并且从AP接收信标帧。AP使用信标帧的业务指示映射(TIM)向每个STA指示要被接收的帧的存在或者不存在。大体上存在两种类型的TIM元素，TIM和递送TIM(DTIM)。TIM被用于指示单播帧并且DTIM被用于多播/广播帧。
如果STA从信标帧的TIM元素来确定AP具有要发送到STA的帧，则STA通过竞争发送省电轮询(PS-轮询)帧。在接收PS-轮询帧时，AP在该情形下选择立即响应或者延迟响应。
图14和图15是图示用于发送对通过STA发送的省电(PS)轮询信号的立即响应和延迟响应的AP的操作方法的图。
在立即响应的情况下，在接收PS-轮询帧之后的SIFS期间，AP发送数据帧，如在图14中所图示。如果STA成功地接收数据帧，则STA在SIFS之后发送ACK帧并且切换到睡眠模式。
如果在接收PS-轮询帧之后的SIFS期间，AP没有准备要被发送到STA的数据帧，则AP选择延迟帧。如在图15中所图示，AP首先将ACK帧发送到STA。然后，如果AP准备数据帧，则AP在竞争之后将数据帧发送到STA。在数据帧的成功接收时，STA将ACK帧发送到AP并且切换到睡眠模式。
图16是图示使用DTIM的PS模式操作的图。
不同于TIM，DTIM指示多播/广播帧。因此，AP在没有发送/接收PS-轮询帧的情况下在信标帧之后直接地发送数据帧，如在图16中所图示。所有相应的STA可以在主动模式中接收数据帧。
在与AP的关联期间，STA被指配关联ID(AID)。在一个BSS内AID被用作每个STA的唯一ID。在当前WLAN系统中，AID可以是1至2007中的一个。尽管14个比特被分配给AID并且因此达到16383是可用作为AID，但是2008至16383的值被保留。
现在，将给出如何执行上述PS模式操作以及在参考图9和图10之前描述的DL定向信道的介绍的描述。
在正常信道上执行与AP的前述关联过程之后，STA可以以下述方式操作。
实施例1
根据本发明的实施例，在STA与AP相关联之后，STA可以将包括被设置为1的省电模式(PM)字段的帧发送到AP以进入PS模式，然后在正常信道上在PS模式中操作。
例如，一般PS模式STA可以在正常信道上在每一个收听间隔中唤醒，接收TIM，以及确定是否AP具有要被发送到STA的DL帧。如果TIM包括用于STA的业务指示，则STA可以尝试将PS-轮询帧发送到AP，确定AP具有要被发送到STA的DL帧。在发送PS-轮询帧之后的SIFS后，STA可以从AP接收ACK。同时，在ACK的接收时，STA可以切换到DL定向信道以便于接收DL帧。
在DL定向信道上接收DL帧时，STA可以将ACK发送到AP。当在DL定向信道上的DL帧接收被完成时，STA可以切换到正常信道，并且因此返回到PS模式。
如果AP具有少量的传输数据，则AP可以在正常信道(或者传统/DL信道)上将DL数据发送到STA以便于减少STA的切换开销，或者如果DL定向信道非常忙碌并且正常信道空闲。AP可以将此DL业务传输信道信息发送到STA。
在本发明的实施例中，提出在PS-轮询过程中AP将DL业务信道信息发送到STA。即，当AP发送对PS-轮询帧的响应帧(ACK)时，AP可以通知STA是否在正常信道或者DL定向信道上将发送DL数据。当在实施例中DL业务传输信道信息被发送作为指示DL定向信道或者正常信道的指示符时，通过示例，DL业务传输信道信息可以被表示为信道号或者有关位置信息。为了简单描述，在下面的描述中DL业务传输信道信息将被简单地表示为指示符。
图17是图示用于根据本发明实施例的通过STA在PS模式中操作的方法的图。
在图17中，在与AP相关联之后，STA1和STA2可以进入PS模式并且保持在传统信道。STA1和STA2可以接收TIM并且基于TIM来确定是否存在用于STA1和STA2的DL数据。如果TIM包括用于STA1/STA2的DL数据指示，则STA1/STA2可以将PS-轮询信号发送到AP并且响应于PS-轮询信号来接收ACK。
在图17的示例中，因为用于STA1的ACK包括指示将会在DL定向信道(DL定向信道＝1)上发送数据的信息，在接收ACK之后，STA1可以切换到DL定向信道并且接收DL数据。另一方面，用于STA2的ACK包括在当前传统信道(DL定向信道＝0)上将发送数据的信息。因此，STA2可以在接收ACK之后在当前正常信道(或者传统信道)上接收DL帧。
在DL定向信道上完成DL帧接收之后，STA1可以切换到正常信道并且因此在PS模式中再次操作。在此，STA1可以隐式地(例如，如果在DL定向信道上接收的DL帧中EOSP＝1或者附加数据＝0，则STA1接收数据，发送ACK，然后切换到正常信道)，或者显式地(例如，STA1以与用于传统地进入PS模式的相似方式切换到正常信道，通过被设置为1的PM比特来发送帧，接收信标帧，然后进入PS模式)进入PS模式。
在ACK中的任何特殊指示信息不存在的情况下，在本发明的实施例中交换TIM和PS-轮询帧之后，可以确定是否根据STA的性能在DL定向信道或者传统信道上发送DL帧。如果STA1是被假定以在上述示例中的DL定向信道上接收DL帧的STA，在发送PS-轮询帧之后接收ACK时，如果ACK在AP处指示用于STA的数据的存在，则STA可以切换到DL定向信道并且在DL定向信道上接收DL帧。在被假定以在正常(传统)信道上接收DL帧的STA的情况下，在发送PS-轮询帧之后接收ACK时，如果ACK指示在AP处用于STA的数据的存在，则STA可以在当前信道，即，正常(传统)信道上接收DL帧/数据。
同时，可以确定是否STA通过在AP和STA之间的先前协商，替代在本发明的实施例中的上述PS-轮询帧，在DL定向信道或者正常信道上从AP将接收数据。根据在AP和STA之间的协商的结果可以为每个STA选择不同的信道。
实施例2
在本发明的另一实施例中，提出AP将指示DL业务的存在或者不存在的DL定向信道的TIM定期地发送到PS模式STA。通过诸如信标帧、短信标帧、或者TIM广播帧的广播帧，TIM可以被定期地发送到STA，以及信标帧可以包括除了TIM之外的用于HEWSTA的信息(例如，时间戳、改变的序列、SSID等等)。要进入PS模式的STA可以发送将进入PS模式(PM比特＝1)的帧到AP，然后进入PS模式。随后，STA可以通过在用于STA的每一个收听间隔唤醒，并且在DL定向信道上接收TIM，来确定是否存在要被发送到STA的DL业务。
如果在DL定向信道上接收到的TIM指示要被发送到STA的DL业务，则STA可以切换到正常信道，与AP交换PS-轮询帧和ACK帧，以及在DL定向信道上从AP接收DL帧。
图18是图示根据本发明的另一实施例的用于通过STA在PS模式中操作的方法的图。
在图18的示例中，已经进入PS模式的STA1可以在每一个收听间隔中定期地唤醒并且在DL定向信道上检查TIM，从而确定用于STA1的DL业务的存在或者不存在。如果TIM指示用于STA1的DL业务，则STA1可以切换到正常信道，通过PS-轮询帧通知AP用于STA1的DL业务的存在，然后接收ACK帧。在接收ACK帧时，STA可以切换到DL定向信道，并且接收DL帧。在完成DL帧接收时，STA可以转变到PS模式。
如在前述的实施例1中，AP可以将在对实施例2中的PS-轮询帧的响应帧(例如，ACK帧)中的DL帧传输信道信息发送到STA。
在上面的示例中，在接收TIM之后在存在用于STA的DL业务的情况下，STA可以在没有尝试在正常信道上发送PS-轮询帧的情况下在DL定向信道上尝试接收DL帧。STA可以在与AP的关联期间确定是否发送PS轮询帧。
通常，如果PS模式STA具有UL帧，则STA可以切换到正常信道并且在正常信道上发送UL帧。在完成UL帧传输之后，STA可以切换到DL定向信道，并且因此在PS模式中再次操作。
图19是图示根据本发明的另一实施例的在DL定向信道上接收TIM并且发送PS轮询信号的示例的图。
即，当在DL定向信道上接收TIM时，可以配置通过TIM指示的STA(与被设置为1的AID比特相对应的STA)以在DL定向信道上发送PS-轮询信号，如在图19中所图示。
在图19的示例中，如果接收到的TIM指示STA1，则STA1可以在DL定向信道上接收PS轮询信号，然后从AP立即接收ACK帧或者DL帧。图19图示其中在接收ACK帧之后，STA1接收DL帧的示例。
在发送TIM之后，如果TIM指示一个或者多个STA，则AP可以在预先确定的时间内推迟DL帧传输。或者AP可以将PS-轮询/触发帧间隔分配给通过TIM指示的STA，并且STA可以在被分配的PS-轮询/触发帧间隔期间发送PS-轮询/触发帧。AP可以在PS轮询/触发帧间隔期间响应于PS-轮询/触发帧来发送ACK或者数据。在PS-轮询/触发帧间隔结束之后，AP可以将DL帧发送给除了通过TIM指示的STA之外的STA(例如，主动模式STA)。
图20是图示根据本发明实施例的设置PS轮询/触发帧间隔的示例的图。
如在图20中所图示，AP可以分配PS-轮询/触发帧间隔，并且STA可以在PS-轮询/触发帧间隔期间发送PS-轮询帧。在PS-轮询/触发帧间隔期间，AP可以将ACK数据或者数据立即发送给已经发送PS-轮询帧的STA。
在STA接收TIM之后，可以确定是否STA要根据STA的性能在DL定向信道上发送PS-轮询帧。即，在关联期间，STA可以与AP协商关于是否在DL定向信道或者正常信道上要发送PS-轮询帧。
在没有协商关于用于STA的PS-轮询传输方案的情况下，AP可以确定是否在DL定向信道或者正常信道上STA要发送PS轮询帧，并且指示TIM中的确定结果。因此，STA可以基于从AP接收到的信息来确定是否在DL定向信道或者正常信道上发送PS-轮询帧。下面的附图图示这样的示例。
图21是图示根据本发明实施例的通过在PS模式中操作的STA来改变在其上发送PS-轮询信号的信道的示例的图。
在图21中，STA1和STA2与AP相关联，并且保持在PS模式中的DL定向信道上。STA可以通过在DL定向信道上从AP接收TIM来确定是否存在为STA指定的数据。
第一TIM指示STA2，并且指示在正常信道(NC)上的PS-轮询帧的传输的指示符可以被包括在承载TIM的帧中。因此，STA2可以接收TIM，切换到正常信道，并且在正常信道上发送PS-轮询帧。如果STA2成功地接收用于PS-轮询帧的ACK，则STA2可以切换到DL定向信道并且在DL定向信道上从AP接收DL帧。
在上面的示例中，第二TIM指示STA1并且指示在下行链路定向信道(DC)上的PS轮询帧的传输的指示符可以被包括在承载第二TIM的帧中。因此，STA1可以接收包括第二TIM的帧，在DL定向信道上发送PS-轮询帧，然后在DL定向信道上从AP接收DL帧。
图22是用于解释用于实现上述方法的装置的图。
图22的无线装置800可以对应于上述STA，并且图22的无线装置850可以对应于上述AP。
STA800可以包括处理器810、存储器820和收发器830，并且AP850可以包括处理器860、存储器870和收发器860。收发器830和880可以发送/接收无线信号，并且可以在IEEE802.11/3GPP的物理层中实现。处理器810和860在物理层和/或MAC层中被实现，并且被连接到收发器830和880。处理器810和860可以执行以上描述的ULMU调度过程。
处理器810和860和/或收发器830和880可以包括专用集成电路(ASIC)、芯片组、逻辑电路和/或数据处理器。存储器820和870可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、存储器卡、存储媒介和/或存储单元。如果实施例由软件执行，以上描述的方法可以以执行以上描述的功能的模块(例如，处理或者功能)的形式执行。模块可以被存储在存储器820和870中，并且由处理器810和860执行。存储器820和870可以被设置在处理器810和860的内部或者外面，并且可以经由已知的装置被连接到处理器810和860。
本发明的优选实施例的详细说明已经给出，以允许那些本领域的技术人员实现和实践本发明。虽然已经参考优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不脱离在所附权利要求中描述的本发明的精神或者范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。因此，本发明不应该局限于在此处描述的特定实施例，而是应该被给予符合在此处公开的原理和新颖特点的最宽的范围。
工业实用性
虽然上面在IEEE802.11WLAN系统的背景下已经描述了本发明，但是本发明不限于特定系统。因此，本发明以与要求控制无线器件之间干扰的各种无线系统相似的方式是可应用的。

Claims (14)

1.一种在无线局域网(WLAN)系统中通过站(STA)在省电模式中操作的方法，所述方法包括：
在执行与接入点(AP)的关联过程之后进入省电模式；
在为所述省电模式配置的收听间隔中，从所述AP接收业务指示映射(TIM)；
如果所述TIM指示要从所述AP接收的数据的存在，则将省电轮询(PS-轮询)信号发送到所述AP；
从所述AP接收对所述PS-轮询信号的响应信号；以及
从所述AP接收数据，
其中，在下行链路定向信道或者与所述下行链路定向信道相区分的正常信道上执行所述TIM接收、所述PS-轮询信号的传输以及数据接收，以及所述STA初步地获取指示在所述下行链路定向信道和所述正常信道之间的哪个信道上执行所述TIM接收、所述PS-轮询帧的传输、以及所述数据接收的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述下行链路定向信道是为所述AP配置以将数据发送到与所述AP相关联的STA的信道，并且所述关联的STA不被允许在所述下行链路定向信道上将数据发送到所述AP。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述STA在所述正常信道上接收所述TIM，以及在所述省电模式中的操作期间在每一个收听间隔中监控所述正常信道。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述正常信道上发送所述PS-轮询信号，并且对所述PS-轮询信号的响应信号包括指示是否要在所述下行链路定向信道或者所述正常信道上从所述AP接收所述数据的信息。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：与所述AP协商关于是否在所述下行链路定向信道或者所述正常信道上执行所述数据接收，
其中，在所述协商的信道上从所述AP接收所述数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述STA在所述下行链路定向信道上接收所述TIM，以及在所述省电模式中的操作期间在每一个收听间隔中监控所述下行链路定向信道。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，如果在所述下行链路定向信道上接收到的TIM指示要被发送到所述STA的数据的存在，则所述STA切换到所述正常信道并且在所述正常信道上发送所述PS-轮询信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在接收对所述PS-轮询信号的响应信号时，所述STA切换到所述下行链路定向信道并且在所述下行链路定向信道上从所述AP接收数据。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，如果在所述下行链路定向信道上接收到的TIM指示要被发送到所述STA的数据的存在，则所述STA在所述下行链路定向信道上发送所述PS-轮询信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述AP将关于PS-轮询信号传输间隔的配置信息发送到所述STA，以及所述STA在所述PS-轮询信号传输间隔期间发送所述PS-轮询信号。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，如果在所述下行链路定向信道上接收到的TIM指示要被发送到所述STA的数据的存在，则所述STA在执行与所述AP的关联过程期间根据协商在所述下行链路定向信道或者所述正常信道上发送所述PS轮询信号。
12.一种在无线局域网(WLAN)系统中通过接入点(AP)支持站(STA)的省电模式的方法，所述方法包括：
执行与一个或者多个STA的关联过程；
从所述一个或者多个STA之中的第一STA接收指示进入所述省电模式的信号；
如果存在要被发送到所述第一STA的数据，则在为所述省电模式配置的收听间隔中将业务指示映射(TIM)发送到所述第一STA；
从所述第一STA接收省电轮询(PS-轮询)信号；
将对所述PS-轮询信号的响应信号发送到所述第一STA；以及
将数据发送到所述第一STA，
其中，在下行链路定向信道或者与所述下行链路定向信道相区分的正常信道上执行所述TIM传输、所述PS-轮询信号的接收、以及数据传输，以及所述AP初步地获取指示在所述下行链路定向信道和所述正常信道之间的哪个信道上执行所述TIM传输、所述PS-轮询信号的接收以及所述数据传输的信息。
13.一种在无线局域网(WLAN)系统中支持省电模式的站(STA)，所述STA包括：
收发器，所述收发器被配置成在下行链路定向信道或者与所述下行链路定向信道相区分的正常信道上将信号发送到接入点(AP)并且从接入点(AP)接收信号；以及
处理器，所述处理器被连接到所述收发器并且被配置成控制所述收发器的操作,
其中，所述处理器被配置成：在执行关联过程之后进入省电模式，以及如果在为所述省电模式配置的收听间隔中所述收发器从所述AP接收业务指示映射(TIM)并且所述TIM指示要从所述AP接收的数据的存在，则通过所述收发器将省电轮询(PS-轮询)信号发送到所述AP，从所述AP接收对所述PS-轮询信号的响应信号，以及从所述AP接收数据，
其中，在下行链路定向信道或者与所述下行链路定向信道相区分的正常信道上执行所述TIM接收、所述PS-轮询信号的传输、以及所述数据接收，
其中，所述处理器初步地获取指示在所述下行链路定向信道和所述正常信道之间的哪个信道上执行所述TIM接收、所述PS-轮询信号的传输以及所述数据接收的信息。
14.一种用于在无线局域网(WLAN)系统中支持站(STA)的省电模式的接入点(AP)，所述AP包括：
收发器，所述收发器被配置成：在下行链路定向信道或者与所述下行链路定向信道相区分的正常信道上将信号发送到一个或者多个STA并且从一个或者多个STA接收信号；以及
处理器，所述处理器被连接到所述收发器并且被配置成控制所述收发器的控制操作，
其中，所述处理器被配置成：执行与所述一个或者多个STA的关联过程，以通过所述收发器从所述一个或者多个STA之中的第一STA接收指示进入所述省电模式的信号，如果存在要被发送到所述第一STA的数据，则在为所述省电模式配置的收听间隔中将业务指示映射(TIM)发送到所述第一STA，通过所述收发器从所述第一STA接收省电轮询(PS-轮询)信号，将对所述PS-轮询信号的响应信号发送到所述第一STA，以及将数据发送到所述第一STA，
其中，在下行链路定向信道或者与所述下行链路定向信道相区分的正常信道上执行所述TIM传输、所述PS-轮询信号的接收、以及所述数据传输，以及
其中，所述处理器初步地获取指示在所述下行链路定向信道和所述正常信道之间的哪个信道上执行所述TIM传输、所述PS-轮询信号的接收以及所述数据传输的信息。
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