CN105850212A - 用于在wlan中为交叠的基本服务集启用协同波束赋形的系统和方法 - Google Patents

用于在wlan中为交叠的基本服务集启用协同波束赋形的系统和方法 Download PDF

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Abstract

提供了用于在WLAN OBSS中启用波束赋形机制的实施例。在一实施例中，OBSS的第一AP决定参与OBSS的协同波束赋形。所述OBSS包括多个AP和与这些AP关联的多个STA。因此该AP周期性地发送协同波束赋形CB通知消息，所述CB通知消息指示所述第一AP的ID及与所述第一AP关联的每个STA的ID。当所述OBSS的第二AP从所述第一AP接收到所述消息时，所述第二AP维护CB表的条目中的所述第一AP的ID及与所述第一AP关联的每个STA的ID。当所述第二AP停止接收所述消息时，所述第二AP从所述CB表中移除所述第一AP和与其关联的各STA的ID的条目。

Description

用于在WLAN中为交叠的基本服务集启用协同波束赋形的系统 和方法
本申请要求2014年7月24日提交的，名称为“用于在WLAN中为交叠的基本服务集启用协同波束赋形的系统和方法”的14/340,098号美国非临时申请的权益，该申请在此通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及网络通信，并且，在具体实施例中涉及一种在无线局域网(WLAN)中在交叠的基本服务集中启用协同波束赋形的系统和方法。
背景技术
无线局域网(WLAN)通常在未授权频谱频段中操作。这些频段中的操作规则迫使竞争设备在感测到媒介繁忙时共享可用资源并推迟其预期的传输。通常WLAN采用正交频分复用(OFDM)传输格式，其中所有传输资源都被分配给单一设备。随机分配通常通过使用载波侦听多路访问冲突避免(CSMA/CA)来实现。使用CSMA/CA，设备赢得了对媒介的访问，在预定义的时间段内发送其数据，然后给为了传输而竞争的其他设备让出媒介。协同波束赋形是通常用于蜂窝通信系统的机制，通过该机制，处于彼此干扰范围内的多个无线设备能够同时向不同的目的地发送它们的信息。同时传输可通过使用波束赋形实现，以将干扰消除或减少到可接受的水平。需要一种系统和方法，以有效地在包括交叠的基本服务集的WLAN场景下实现波束赋形。
发明内容
根据一实施例，一种在无线局域网(WLAN)中由接入点(AP)为交叠的基本服务集(OBSS)启用协同波束赋形的方法包括：决定参与OBSS的协同波束赋形。所述OBSS包括多个AP和与所述AP关联的多个站点(STA)。该方法进一步包括发送协同波束赋形(CB)通知消息，其中所述CB通知消息指示所述AP的标识符(ID)及与所述AP关联的每个站点(STA)的ID。
根据另一实施例，一种在WLAN中为OBSS启用CB的AP，包括处理器和存储由该处理器执行的编程的非暂时性计算机可读存储介质。所述编程包括指令以决定参与OBSS的协同波束赋形。所述OBSS包括多个AP和与所述AP关联的多个站点(STA)。所述编程包括进一步的指令，以发送CB通知消息，该CB通知消息指示所述AP的ID和与该AP关联的每个STA的ID。
根据另一实施例，一种在WLAN中由AP为OBSS启用CB的方法，包括在AP处接收来自第二AP的CB通知消息。所述CB通知消息指示所述第二AP的ID及与该第二AP关联的每个STA的ID。该方法进一步包括维护CB表的条目中的所述第二AP的ID及与该第二AP关联的每个STA的ID。该条目将每个STA与所述第二AP相关联。
根据又一实施例，一种在WLAN中为OBSS启用CB的AP，包括处理器和存储由该处理器执行的编程的非暂时性计算机可读存储介质。所述编程包括指令以从第二AP接收CB通知消息，其中该CB通知消息指示所述第二AP的媒体访问控制(MAC)地址和与该第二AP关联的每个STA的MAC地址。所述编程包括进一步的指令以维护CB表的条目中的所述第二AP的所述MAC地址及与所述第二AP关联的每个STA的所述MAC地址。该条目将每个STA与所述第二AP相关联。
上文对本发明一实施例的特征进行了相当概括的描述，以使下列对本发明的详尽描述可得以更好的理解。本发明实施例的额外的特征和优点将会随后进行描述，其构成本发明权利要求的主题。本领域的技术人员应该理解，可轻易将所公开的构想和具体实施例用作修改或设计其他结构或过程的基础，以实现与本发明相同的目的。本领域的技术人员应该认识到，此类等同构造并不偏离所附权利要求设定的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更完整的理解本发明及其优点，参照附图，对下文描述做出引用，其中：
图1为示出了交叠的基本服务集(OBSS)场景的示意图；
图2为示出了协同波束赋形通知消息一实施例的示意图；
图3为示出了用于周期性地发送协同波束赋形通知消息的实施例程序的流程图；
图4示出了在OBSS中交换站点及AP标识的实施例方法；以及
图5为可用于实施各个实施例的处理系统的示意图。
不同附图中的对应数字和符号通常指的是对应的部分，除非另有说明。绘制附图以清楚地说明实施例的相关方面，并不一定按照比例绘制。
具体实施例
下文详细讨论了目前优选实施例的构造和应用。然而，应该理，本发明提供了多个适用的发明理念，其可体现在各种特定的环境中。讨论的具体实施例只是说明作出和应用本发明的具体方法，而非限制本发明的范围。
图1显示了对应于WLAN的多个基本服务集(BSS)的一个示例。可替换地，该集合可对应于多个WLAN。所述BSS由相应的服务集ID(附图中标记为SSID1至SSID4)标识。每个BSS包括相应的接入点(AP)及与该AP关联的一个或多个站点(STA)。所述AP为任意通信设备，如无线调制解调器或路由器，允许STA接入WLAN并与其通信。所述STA是任何用户通信设备，其允许用户或订户与所述AP从而与所述WLAN通信。STA的示例包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、传感器设备(例如，智能手表)和其他具有WLAN(例如，WiFi)能力的移动或通信设备。
各BSS可能在有限的地理区域中相互彼此靠近。例如，各BSS可能属于一栋公寓楼中的不同公寓，或它们可能属于商业区中的不同商店。这种集合称为交叠BSS(OBSS)。由于各BSS的邻近性，来自不同集合中的设备的信号会受到显著的干扰，其影响通信质量。
本文公开的系统和方法的实施例，用于在WLAN场景中启用波束赋形机制，以克服例如当多个BSS相对临近时的干扰问题。使用波束赋形，不同集合中的通信可以得到调整(例如，通过调整波束方向、定向和参数)，以降低对应不同集合的信号的干扰。波束赋形机制可相似于蜂窝通信系统中使用的波束赋形机制。实施例解决了下行链路的协同波束赋形，其中多个WLANAP能够向它们关联的STA的子集同时传输。
在典型的WLAN OBSS环境中，通过使用载波侦听多路访问(CSMA)允许一台设备在任何时间点进行传输。因此，所有其他设备推迟它们的传输以避免干扰。这种行为严重限制了区域吞吐量。通过使用协同波束赋形以消除或减少设备间的干扰，并通过允许多个设备同时在相同时间传输，能够提高区域吞吐量。
本文的实施例启用波束赋形以允许来自数个相邻AP的同时传输，其中每个AP可向与之关联的一个或多个STA发送。文中称之为下行链路(DL)协同波束赋形。如上所述，在OBSS的情况下，每个BSS由不同的实体，如不同AP或接入控制器(AC)管理。由于STA与它们的对应AP相关联并独立于其他集合，相邻AP并不知道另一集合中的哪个STA与哪个AP关联。然而，波束赋形需要在所有涉及的设备之间交换信道状态信息。为了解决这个问题，实施例包括用于将该信息传递给参与设备的协议。
在一实施例中，在OBSS场景中已准备就绪并能够支持协同波束赋形的AP与其他邻近的AP交换相关能力信息。通过向所有邻近的AP广播消息，该AP对它的参与及它的能力进行通知。图2显示了用于该目的的协同波束赋形通知消息的一实施例。例如，根据IEEE 802.11，该消息可基于公共动作帧(Public Action frame)，并如此包括类别和公共字段。在该消息中添加额外的字段以通知AP信息。通知字段可包括所述发送(通知)AP的能力字段以及指示与所述发送AP关联的各STA的媒体访问控制(MAC)地址的一个或多个字段。该消息还可，例如，在消息的AP能力字段或另一字段中，包括该发送AP的MAC地址。所述能力字段指示AP能力信息，如天线数目、空间流数量和/或在波束赋形过程中所考虑的其他能力信息。其他实施例中，可通过其他合适的ID或网络地址，如互联网协议，来指示所述通知AP和关联的STA的标识。
为了实施波束赋形过程，需要从参与OBSS的所有STA获取CSI信息。在计算过程中需要所述CSI信息，以在参与AP处配置传输波束，从而降低干扰。通过上述通知消息，为每个AP提供与其他AP关联的STA的标识(MAC地址)，这促进在该AP和与其他AP关联的STA之间交换CSI信息。利用这些知识，AP可识别(不同BSS中的)每个非关联STA，并向该STA请求CSI。另一实施例中，AP监控不同集合中所有STA发送的帧。之后，这些AP从截获的帧中提取这些发送STA的MAC地址和关联的AP的MAC地址。
每个参与AP可在协同波束赋形(CB)表中维护STA的标识和STA与它们的AP间的关联。该表包括每个参与的AP的标识和与该AP关联的STA的标识。这些标识可由设备的MAC地址表示。由参与AP维护的CB表需要周期性地更新，以保证具有最新信息。图3显示了用于周期性地发送协同波束赋形通知消息的过程的实施例。为了更新CB表，每个参与AP周期性地，例如，按照每个预定时间段T，发送所述通知消息。T值可设置为信标帧持续时间的合适倍数。如果参与AP决定终止参与CB发送，则该AP终止所述通知消息的周期性发送。如果参与AP中的任何AP终止发送通知消息，则在其他参与AP处，将与该AP关联的条目从CB表中删除。例如，当第一AP停止从第二AP接收通知消息时，第一AP从其CB表中删除与第二AP关联的条目。
图4显示了用于在OBSS中交换站点及AP标识的实施例方法400。步骤405中，AP决定与一个或多个其他AP一起参与OBSS的协同波束赋形。所述OBSS包括这些AP及与这些AP关联的多个STA。步骤410中，每个(属于一个BSS的)参与AP周期性地发送(例如，广播)指示其标识以及(同一BSS中的)它的所有关联AP的标识的通知消息。这些标识可为设备的MAC地址、设备的互联网协议(IP)地址、设备的其他独有ID或其组合。步骤420中，所述AP(周期性地)检测其他AP广播的通知消息。步骤430中，所述AP用检测到的通知消息中的那些AP和关联的STA的标识更新其CB表。
图5为可用于实施各个实施例的处理系统500的框图。例如，处理系统500可为WLAN中AP、STA或接入控制器(AC)的一部分。具体设备可利用所有显示的组件或组件的子集，集成度可能因设备而异。此外，设备可包含一个部件的多个实例，如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。处理系统500可包括配备有一个或多个输入/输出设备，如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、小键盘、打字键盘、打印机、显示器等的处理单元501。处理单元501可包括中央处理单元(CPU)510、存储器520、大容量存储设备530、视频适配器540和连接到总线的I/O接口560。总线可为一个或多个任何类型的几种总线架构，包括存储器总线或内存控制器，外围总线，视频总线等。
CPU510可包括任何类型的电子数据处理器。存储器520可包括任何类型的系统内存，如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)或其组合等。在一实施例中，存储器520可包括启动时使用的ROM，和执行程序时使用的用于程序和数据存储的DRAM。在实施例中，存储器520为非暂时性的。大容量存储设备530可包括配置为存储数据、程序和其他信息并使这些数据、程序和其他信息可通过总线进行访问的任何类型的存储设备。大容量存储设备530可包括，例如，一个或多个固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等。
视频适配器540和I/O接口560提供接口以将外部输入和输出设备耦合至处理单元。如图所示，输入和输出设备的示例包括与视频适配器540耦合的显示器590，以及与I/O接口560耦合的鼠标/键盘/打印机570的任意组合。其他设备可与处理单元501耦合，并可使用额外的或更少的接口卡。例如，串行接口卡(未示出)可用于提供打印机的串行接口。
处理单元501还包括一个或多个网络接口550，其可包括有线链接，如以太网电缆等，和/或与接入节点或一个或多个网络580的无线链接。网络接口550允许处理单元501通过网络580与远程单元通信。例如，网络接口550可通过一个或多个发射器/传输天线和一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一实施例中，处理单元501耦合到局域网或广域网，用于数据处理和与远程设备，如其他处理单元、互联网、远程存储设施等进行通信。
虽然本公开已提供了若干实施例，但是应该理解，所公开的系统和方法可以体现为多种其他具体形式，而不偏离本公开的精神和范围。所述示例应视为说明性的，而非限制性的，且意图不局限于给出的细节。例如，各个元件或组件可组合或集成于另一系统中，或某些特征也可被省略，或不予实施。
此外，各个实施例中单独或分开描述和说明的技术、系统、子系统和方法，可与其他系统、模块、技术或方法组合或集成，而不偏离本公开的范围。显示或讨论的耦合、直接耦合或彼此通信的其他部件可为通过一些接口、设备、或中间组件以电的、机械的或其他方式间接耦合或进行通信。本领域的技术人员可确定变化、替换和改变的其他示例，而不偏离本文公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种在无线局域网WLAN中由接入点AP为交叠的基本服务集OBSS启用协同波束赋形的方法，所述方法包括：
决定参与OBSS的协同波束赋形，其中所述OBSS包括多个AP和与所述AP关联的多个站点STA；以及
发送协同波束赋形CB通知消息，其中所述CB通知消息指示所述AP的标识符ID及与所述AP关联的每个站点STA的ID。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述AP的ID为所述AP的媒体访问控制MAC地址，且其中所述与所述AP关联的每个STA的ID为所述STA的MAC地址。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述CB通知消息为包括所述AP的MAC地址及与所述AP关联的每个STA的MAC地址的帧。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以预定周期周期性地重复发送所述CB通知消息。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
决定终止参与所述协同波束赋形；以及
停止发送所述CB通知消息。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括从所述AP的第二AP接收第二CB通知消息，其中所述第二CB通知消息指示所述第二AP的ID和与所述第二AP关联的每个第二站点STA的ID。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括维护CB表的条目中的所述第二AP的ID和与所述第二AP关联的每个第二STA的ID，其中所述条目使每个第二STA与所述第二AP相关联。
8.一种在无线局域网WLAN中为交叠的基本服务集OBSS启用协同波束赋形的接入点AP，所述AP包括：
处理器；以及
存储由所述处理器执行的编程的非暂时性计算机可读存储介质，所述编程包括指令，用以：
决定参与OBSS的协同波束赋形，其中所述OBSS包括多个AP和多个与所述AP关联的站点STA；以及
发送协同波束赋形CB通知消息，其中所述CB通知消息指示所述AP的标识符ID及与所述AP关联的每个站点STA的ID。
9.根据权利要求8所述的AP，其中所述CB通知消息为包括所述AP的媒体访问控制MAC地址及与所述AP关联的每个STA的MAC地址的帧。
10.根据权利要求8所述的AP，其中所述编程包括进一步的指令，用以：
以预定周期周期性地重复发送所述CB通知消息；以及
一旦决定终止参与所述协同波束赋形，停止发送所述CB通知消息。
11.根据权利要求8所述的AP，其中所述编程包括进一步的指令，用以：
从所述AP中的第二AP接收第二CB通知消息，其中所述第二CB通知消息指示所述第二AP的ID和与所述第二AP关联的每个第二STA的ID；以及
维护CB表的条目中的所述第二AP的ID以及与所述第二AP关联的每个第二STA的ID，其中所述条目将每个第二STA与所述第二AP相关联。
12.一种在无线局域网WLAN中由接入点AP为交叠的基本服务集OBSS启用协同波束赋形的方法，所述方法包括：
在所述AP处接收来自第二AP的CB通知消息，其中所述CB通知消息指示所述第二AP的标识符ID及与所述第二AP关联的每个STA的ID；以及
维护CB表的条目中的所述第二AP的ID及与所述第二AP关联的每个STA的ID，其中所述条目将每个STA与所述第二AP相关联。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二AP的ID为所述第二AP的媒体访问控制MAC地址，且其中与所述第二AP关联的每个STA的ID为所述STA的MAC地址。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述CB通知消息为包括所述第二AP的MAC地址及与所述第二AP关联的每个STA的MAC地址的帧。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
以预定周期周期性地接收所述CB通知消息；以及
一旦停止接收所述CB通知消息，将所述第二AP的ID及与所述第二AP关联的每个STA的ID的条目从所述CB表中移除。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括发送第二CB通知消息，所述第二CB通知消息指示所述AP的ID和与所述AP关联的每个第二STA的ID。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
以预定周期周期性地重复发送所述第二CB通知消息；以及
一旦决定终止参与所述协同波束赋形，停止发送所述第二CB通知。
18.一种在无线局域网WLAN中为交叠的基本服务集OBSS启用协同波束赋形的接入点AP，所述AP包括：
处理器；以及
存储由所述处理器执行的编程的非暂时性计算机可读存储介质，所述编程包括指令，用以：
从第二AP接收CB通知消息，其中所述CB通知消息指示所述第二AP的媒体访问控制MAC地址和与所述第二AP关联的每个STA的MAC地址；以及
维护CB表的条目中的所述第二AP的所述MAC地址和与所述第二AP关联的每个STA的所述MAC地址，其中所述条目将每个STA与所述第二AP相关联。
19.根据权利要求18所述的AP，其中所述CB通知消息为包括所述第二AP的所述MAC地址及与所述第二AP关联的每个STA的所述MAC地址的公共动作帧。
20.根据权利要求18所述的AP，其中所述编程包括进一步的指令，用以：
以预定周期周期性地接收所述CB通知消息；以及
一旦停止接收所述CB通知消息，将所述第二AP的所述MAC地址及与所述第二AP关联的每个STA的所述MAC地址的条目从所述CB表中移除。
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