CN107710836A - 用于无线通信系统中的电子设备节省功率的方法和设备 - Google Patents

用于无线通信系统中的电子设备节省功率的方法和设备 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于支持数据传输速率高于诸如LTE的4G通信系统的5G或pre‑5G通信系统。根据本发明的一个实施方案，一种用于通过使用信道绑定方案在无线通信系统中接收数据的方法可以包括以下步骤：监测在整个可绑定信道带宽中的预置最小带宽中的前导码的接收；当接收到前导码时，从前导码中获取数据传输带宽信息和切换间隔时间信息；以及在所获取的切换间隔时间内通过从最小带宽切换到数据传输带宽来接收数据。

Description

用于无线通信系统中的电子设备节省功率的方法和设备
技术领域
本发明涉及无线通信系统中的电子设备节省功率的方法和装置，并且具体地，涉及用于降低空闲状态下的电子设备的功率消耗的方法和装置。
背景技术
为了满足自第四代(4G)通信系统商业化以来对无线数据流量日益增长的需求，开发重点是第5代(5G)或者pre-5G通信系统。为此，5G或pre-5G通信系统被称为beyond 4G网络通信系统或后长期演进(LTE)系统。
正在考虑在毫米波(mmW)频带(例如，60GHz频带)中实现5G通信系统，以实现更高的数据速率。为了通过减轻5G通信系统中的传播损耗来增加传播距离，正在进行关于诸如波束形成、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束形成和大型天线的各种技术的讨论。
另外，为了增强5G通信系统的网络性能，正在进行诸如演进的小型小区、高级小型小区、云无线电接入网络(RAN)、超密集型网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协调多点(CoMP)和干扰消除的各种技术的开发。
此外，正在进行的研究包括使用作为高级编码调制(ACM)的混合频移键控(FSK)和正交幅度调制(QAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)、滤波器组多载波(FBMC)、非正交多路访问(NOMA)以及稀疏码多路访问(SCMA)。
根据此类技术进步，已经引入了被称为信道绑定的技术，以便在作为许多无线通信系统之一的无线保真(Wi-Fi)系统中提供高速数据传输。在Wi-Fi通信系统中，通过将不同信道组合成一个信道来实现信道绑定技术从而提高数据速率的方式。例如，电气与电子工程师协会(IEEE)802.11ac利用多达8个20MHz信道的信道绑定来实现160MHz的带宽，并且IEEE 802.11ay标准将被设计成支持信道绑定技术。在使用信道绑定技术的情况下，电子设备不可避免地经历附加的功率消耗。
同时，近来的电子设备已经被设计成具有便携和紧凑的尺寸。为了实现便携性，电子设备是电池供电的。在这方面，电池功率消耗是便携式电子设备的主要设计问题之一。这是因为降低电池功率消耗会延长便携式电子设备的使用时间。
然而，如前所述，使用信道绑定技术增加了电子设备的功率消耗。降低电子设备的消耗功率对于节能和紧凑设计来说非常重要；因此，需要一种用于降低支持信道绑定技术以实现高速数据传输的电子设备的功率消耗的方法。
发明内容
技术问题
本发明提供了一种用于降低无线通信系统中的电子设备的功率消耗的方法和装置。
另外，本发明提供了一种用于降低支持信道绑定技术的无线通信系统中的电子设备的功率消耗的方法和装置。
问题的解决方案
根据本发明的一个方面，一种支持信道绑定技术的无线通信系统中的电子设备的数据接收方法包括：监测形成总带宽的多个频带之中的、具有用于接收前导码的最小带宽的并且可通过信道绑定技术聚合的预定频带；当接收到前导码时，从前导码中获取关于数据传输带宽和切换间隔持续时间的信息；从具有最小带宽的频带切换到具有数据传输带宽的频带；以及在具有数据传输带宽的频带中接收数据。
根据本发明的另一个实施方案，一种用于使用信道绑定技术接收数据的电子设备包括：无线电通信单元，其在形成预定总带宽或总频带的多个频带中的一个中发送和接收信号；调制解调器，其对待发送的信号执行编码和调制，并将已调制的信号输出到无线电通信单元，并且对从无线电通信单元接收的信号执行解调和解码；以及控制器，其监测形成总带宽的多个频带之中的、具有用于接收前导码的最小带宽的并且可通过信道绑定技术聚合的预定频带，当接收到前导码时，从前导码中获取关于数据传输带宽和切换间隔持续时间的信息，并且控制无线电通信单元以便从具有最小带宽的频带切换到具有数据传输带宽的频带，并在具有数据传输带宽的频带中接收数据。
根据本发明的另一个方面，一种支持信道绑定技术的无线通信系统中的电子设备的数据传输方法包括：生成适合于在形成总带宽的多个频带之中的、具有最小带宽的并且可通过信道绑定技术聚合的频带中发送的前导码；在形成总带宽的所有频带中发送前导码的副本；在总带宽上发送前导码之后的切换间隔(SI)持续时间期间暂停数据传输；以及在SI持续时间到期时，在形成总带宽的频带之中的预定频带中发送数据，其中前导码包括用于载波侦听的字段以及用于数据传输的公共控制信息和切换间隔持续时间信息。
根据本发明的另一个方面，一种用于使用信道绑定技术发送数据的电子设备包括：无线电通信单元，其在形成预定总带宽或总频带的多个频带中的一个中发送和接收信号；调制解调器，其对待发送的信号执行编码和调制，并将已调制的信号输出到无线电通信单元，并且对从无线电通信单元接收的信号执行解调和解码；以及控制器，其控制无线电通信单元以生成适合于在形成总带宽的多个频带之中的、具有最小带宽的并且可通过信道绑定技术聚合的频带中发送的前导码，在形成总带宽的所有频带中发送前导码的副本，在总带宽上发送前导码之后的切换间隔(SI)持续时间期间暂停数据传输，并且在SI持续时间到期时，在形成总带宽的频带之中的预定频带中发送数据，其中前导码包括用于载波侦听的字段以及用于数据传输的公共控制信息和切换间隔持续时间信息。
本发明的有益效果
本发明在降低支持信道绑定技术的无线通信系统中的接收设备的功率消耗方面是有利的。另外，本发明在增加便携式电子设备的使用时间方面是有利的。
附图说明
图1是示出应用本发明的无线通信系统的概念图；
图2是示出根据本发明实施方案的用于降低空闲模式下的功率消耗的第一节点的内部功能配置的框图；
图3是示出根据本发明实施方案的用于降低空闲模式下的功率消耗的第二节点的内部功能配置的框图；
图4a和图4b是示出根据本发明实施方案的用于在支持信道绑定技术的无线通信系统中使用的帧格式的图；
图5a至图5d是示出根据本发明的另一个实施方案的用于在支持信道绑定的无线通信系统中使用的帧格式的图；
图6是示出根据本发明实施方案的包括用于在无线通信系统中使用的BW切换能力信息的广播信号格式的图；
图7是示出根据本发明实施方案的SI请求帧的配置的图；
图8是示出根据本发明实施方案的用于从空闲模式变换到数据接收模式的节点的模式变换程序的流程图；并且
图9是示出用于解释用于在监测最小带宽的过程中接收数据的带宽扩展情形的帧结构的概念图。
具体实施方式
参照附图详细描述本发明的示例性实施方案。贯穿附图，使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。应当注意的是，提供附图是为了帮助理解本发明，而不意图将本发明限制于此。为了避免模糊本发明的主题，可以省略对并入本文中的熟知的功能和结构的详细描述。应当注意的是，以下描述仅仅是为了帮助理解根据本发明的各种实施方案的操作所必需的部分，而不是为了避免模糊本发明的主题所必需的其他部分。
图1是示出应用本发明的无线通信系统的概念图。
图1描绘了以特定距离放置的三个网络节点100、200A和200B彼此之间执行无线电通信的情形。在这三个节点之中，第一节点100可以是接入点(AP)，并且第二节点200A和第三节点200B可以是移动节点(例如，智能手机、膝上型计算机和平板计算机)。也可能的是，第一至第三节点100、200A和200B都是移动节点。在以下描述中，为了便于解释，假设第一节点100是AP。
另外，假设第一至第三节点100、200A和200B支持根据本发明的无线通信技术中采用的信道绑定技术。采用信道绑定技术的无线通信标准的示例包括IEEE 802.11ax或IEEE802.11ay。
根据上述通信标准，节点100、200A和200B发送和接收载波侦听信号以及用于数据通信的公共控制信号。例如，第一节点100可以发送载波侦听信号和公共控制信号，以向相邻节点200A和200B通知其存在，并向相邻节点200A和200B提供用于公共数据传输的控制信息。假设第二节点200A接收到由第一节点100发送的载波侦听信号和公共控制信号。
第二节点200A检查由第一节点100发送的载波侦听信号和公共控制信号以识别第一节点100的存在，并且从用于公共数据传输的控制信息中获取第一节点100的能力信息。
如同第一节点100，第二节点200A可以发送载波侦听信号和公共控制信号。然后，第一节点100可以接收由第二节点200A发送的载波侦听信号和公共控制信号，以识别第二节点200A的存在并获取用于公共数据传输的控制信息。
以上描述是针对第一节点100和第二节点200A用于相互识别它们的存在和公共数据传输的操作。上述操作可以以相同的方式在第一节点100与第三节点200B之间以及在第二节点200A与第三节点200B之间执行。
在下文中，描述第一至第三节点100、200A和200B的内部配置。
图2是示出根据本发明实施方案的用于降低空闲模式下的功率消耗的第一节点的内部功能配置的框图。
应当注意的是，图2描绘了作为AP的第一节点100的配置。如果第一节点100不是AP而只是移动节点，则它可以如图3所示那样配置。
无线电通信单元201将信号上变频为预定的频带信号，并且将上变频的信号放大到期望的输出电平，以便通过天线(ANT)进行发送。无线电通信单元201可以对由天线(ANT)接收的信号执行低噪声放大，并且将放大的信号下变频为基带信号以输出至调制解调器203。
调制解调器203对所述信号执行编码和调制以便进行发送，并且如果必要，执行数模转换以生成用于无线电通信单元201的模拟信号。调制解调器203还可以对来自无线电通信单元201的数据执行解调和解码，并且将解码的信号输出到控制器205。如果必要，调制解调器203可以将来自无线电通信单元201的模拟信号转换为数字信号。
控制器205可以根据支持信道绑定技术的无线通信方法来控制整体操作。根据本发明的实施方案，控制器205可以以开启/关闭无线电通信单元201或在预定频带内的两个或更多个信道之间进行切换或将所述两个或更多个信道进行组合的方式来控制用于接收数据的信道配置。如果调制解调器203以通信处理器的形式实现，则通信处理器可以控制无线电通信单元201的操作。由于附图例示了本发明中的功能操作，因此在假设控制器204处理所有控制功能的情况下进行描述。在图2中，虚线例示了用于通过在预定频带内的两个或更多个信道之间进行切换或将所述两个或更多个信道进行组合以及开启/关闭无线电通信单元201来控制用于接收数据的信道配置的信令路径。稍后将参照附图更详细地描述根据本发明的控制器205的操作。
存储器207可以存储作为控制器205的控制操作的结果而生成的并且控制器205的控制操作所需的数据。例如，存储器207可以存储AP的通信所需的各种控制数据。存储器207可以以各种类型实现，诸如但不限于只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。
网络接口209可以是AP通过互联网或移动通信网络进行数据通信的接口。这种网络接口209在本领域中是熟知的；因此在此省略了其详细描述。
图3是示出根据本发明实施方案的用于降低空闲模式下的功率消耗的第二节点的内部功能配置的框图。
应当注意的是，图3描绘了作为由用户携带的便携式终端的第二节点的配置。用户携带的便携式终端可以是如以上所例示的智能手机、手持电话、膝上型计算机和平板计算机中的一种。
无线电通信单元301将信号上变频为预定的频带信号，并且将上变频的信号放大到期望的输出电平，以便通过天线(ANT)进行发送。无线电通信单元301可以对由天线(ANT)接收的信号执行低噪声放大，并且将放大的信号下变频为基带信号以输出至调制解调器303。无线电通信单元301的配置可以与上文已经描述的AP的无线电通信单元201的配置相同。
调制解调器303对所述信号执行编码和调制以便进行发送，并且如果必要，执行数模转换以生成用于无线电通信单元301的模拟信号。调制解调器304还可以对来自无线电通信单元301的数据执行解调和解码，并且将解码的信号输出到控制器305。如果必要，调制解调器303可以将来自无线电通信单元301的模拟信号转换为数字信号。调制解调器303的配置可以与上文已经描述的AP的调制解调器203的配置相同。
控制器305可以控制终端的整体操作。根据本发明的实施方案，控制器305可以控制基于信道绑定的通信操作。根据本发明的实施方案，终端的控制器305可以以开启/关闭无线电通信单元301或在预定频带内的两个或更多个信道之间进行切换或将所述两个或更多个信道进行组合的方式来控制用于接收数据的信道配置。如果调制解调器303以通信处理器的形式实现，则通信处理器可以控制无线电通信单元301的操作。由于附图例示了本发明中的功能操作，因此在假设控制器305处理所有控制功能的情况下进行描述。在图3中，虚线例示了用于通过在预定频带内的两个或更多个信道之间进行切换或将所述两个或更多个信道进行组合以及开启/关闭无线电通信单元301来控制用于接收数据的信道配置的信令路径。稍后将参照附图更详细地描述根据本发明的控制器305的操作。
存储器307可以根据用户的需要存储数据，并且具有用于存储控制器305的控制操作所需的并且作为控制器305的控制操作的结果而生成的数据的存储区域。存储器307可以以各种类型实现，诸如但不限于ROM、RAM、硬盘、光盘(CD)和数字视频盘(DVD)。
输入单元309是用于接收由用户输入的命令和数据的装置，并且可以利用多个键、触摸屏、语音识别模块和文本识别模块中的至少一个来实现。
显示器311是用于输出终端的当前状态或操作状态的装置，并且可以利用液晶显示(LCD)面板、发光二极管(LED)面板、扬声器和振动电机中的至少一个来实现。
基于以上参照图1至图3进行的描述来描述本发明的无线通信方法。在进行以下对本发明的详细描述之前，阐述支持信道绑定技术的无线通信系统中的电子设备的操作模式可能是有利的。在支持信道绑定技术的无线通信系统中操作的电子设备可以处于睡眠模式、空闲模式和发射/接收(TRX)模式中的一种。
睡眠模式表示电子设备未正在使用对应的无线电通信技术的状态。例如，电子设备的Wi-Fi模块可以被关闭。在图2和图3的实施方案中，无线电通信单元201和301和/或调制解调器203和303被关闭。
空闲模式表示等待数据发送和接收的状态。例如，Wi-Fi模块处于接通状态以播送其自身的信息以便与其他电子设备进行通信或者接收由其他电子设备播送的信号，并确定是否存在数据发送或接收请求。在图2和图3的实施方案中，无线电通信单元201和301和/或调制解调器203和303可以处于接通状态以执行载波侦听(如参照图1所描述的)，接收公共控制信号，并且预测是否存在稍后预期的数据传输。
最后，TRX模式表示使用相应的无线通信技术与其他电子设备交换数据的状态。在图2和图3的实施方案中，无线电通信单元201和301和/或调制解调器203和303可以处于接通状态以执行载波侦听(如参照图1所描述的)，接收公共控制信号，并且根据需要发送或接收数据。
在三种操作模式中，睡眠模式是以无功率消耗或功率消耗最小化为特征的状态。TRX模式是以不可避免地消耗功率来发送或接收数据为特征的状态。然而，空闲模式可能是电子设备功率消耗的最大部分。这是因为接收模块应当处于唤醒状态以接收由其他电子设备发送的信号(即，执行载波侦听并接收公共控制信号和数据并且周期性地播送其信息以向其他电子设备通知其存在)。
在这方面，本发明提出了一种用于降低空闲模式下的功率消耗的方法和装置。
图4a和图4b是示出根据本发明实施方案的用于在支持信道绑定技术的无线通信系统中使用的帧格式的图。
图4a和图4b例示了将本发明应用于IEEE 802.11ax技术的情况。为了便于解释，图4a描绘了使用单个频带的情况下的帧格式，并且图4b描绘了基于图4a的帧格式将多个频带进行组合的情况下的帧格式。图4a和图4b中例示的IEEE 802.11ax技术使用包括用于在无需进行信道绑定的情况下与2.4/5GHz频带中的传统无线电通信方案向后兼容的信息字段以及用于通过信道绑定进行通信的信息字段的帧格式。
在图4a和图4b中，帧格式包括用于与传统无线电通信方案向后兼容的传统短训练字段(L-STF)401、传统长训练字段(L-LTF)402、传统信号字段(L-SIG)403和高效信号字段(HE-SIG)404。在它们之中，L-STF 401、L-LTF 402、L-SIG 403是用于上述的载波侦听的字段，并且HE-SIG 404是用于发送用于数据传输的公共控制信号(数据的公共信息)的字段。
根据IEEE 802.11ax技术，帧格式还包括切换间隔(SI)401，之后是高效率短训练字段(HE-STF)421、高效率长训练字段(HE-LTF)422和数据423。
参照图4b对此进行详细描述。图4b是例示以帮助理解使用信道绑定技术的图。在图4b中，横轴是时间轴，并且纵轴是频率轴。第一频带400A、第二频带400B、第三频带400C和第四频带400D被布置在频率轴上。
传统系统使用单个频带。在以下描述中，假设第一频带400A是由传统系统正在使用的单个频带。根据支持信道绑定的通信标准，可以在一个或多个频带中发送数据。通过两个或更多个频带发送数据被称为信道绑定。当在IEEE 802.11ax系统中通过单个频带发送数据时，第一频带400A、第二频带400B、第三频带400C和第四频带400D中的一个用于数据传输。
如图4b所示，为了与传统无线电通信方案向后兼容而提供的L-STF401、L-LTF402、L-SIG 403和HE-SIG 404被复制以便在所有频带中进行发送。
在本发明中，提供了SI 410。在假设图1所描绘的网络的情况下描述使用SI 410的原因。
假定第一至第三节点100、200A和200B全部都能够通过信道绑定发送和接收数据。假定第一至第三节点100、200A和200B全部都处于空闲模式。也就是说，图2和图3的无线电通信单元201和301以及控制器205和305处于唤醒状态。在这种情况下，无线电通信单元201和301将第一至第四频带400A、400B、400C和400D全部设置为接收频带，并且接收L-STF401、L-LTF 402、L-SIG 403和HE-SIG 404。
如果全部频带被配置为用于接收L-STF 401、L-LTF 402、L-SIG 403和HE-SIG 404的接收频带，则节点的无线电通信单元201和301以及调制解调器203和303接收信号并且对所接收的信号执行解调/解码。这导致过度的功率消耗。
根据本发明的实施方案，节点100、200A和200B中的每一个被配置成通过预定频带接收L-STF 401、L-LTF 402、L-SIG 403和HE-SIG 404。由于L-STF401、L-LTF402、L-SIG403以及HE-SIG404的副本通过所有频带进行发送，因此通过一个频带来接收字段足以获得必要的数据。根据本发明的实施方案，节点100、200A和200B中的每一个通过频带400A、400B、400C和400D中的一个而不是通过它们所有频带接收数据。
用于选择用于接收数据的频带的最简单方法之一是将与传统系统兼容的第一频带400A配置为接收频带。然而，因为每个节点可能在特定频带中显示出接收性能下降，所以也可以在频带400A、400B、400C和400D之中选择最佳频带并将所选择的频带配置为接收频带。因为是在所有频带400A、400B、400C和400D中发送相同的数据，所以使用选择用于接收传送用于载波侦听和数据传输的公共控制信号的字段的特定频带是可能的。
描述了在本发明中引入SI 410的原因。
例如，如果第一节点100期望将数据发送到第二节点200A，则它通过HE-SIG 404向第二节点200A通知用于发送数据的频带。如果第一节点100确定通过绑定在一起的第一频带400A和第二频带400B发送数据，则它可以通过HE-SIG 404向第二节点200A通知数据将通过处于信道绑定模式的第一频带400A和第二频带400B进行发送。
然后，第二节点200A检查HE-SIG 404以识别数据是通过处于信道绑定模式的第一频带400A和第二频带400B进行发送的。在这种情况下，第二节点200A监测一个频带以便通过绑定的两个频带接收数据。这里，作为接收方的第二节点200A必须通过将另一个频带与当前激活的频带进行组合来扩展无线电通信单元301的接收频带。插入SI 410以确保本发明中的这个过程的空闲时间。
关于SI 410的信息可以由HE-SIG 404来指示。也就是说，根据本发明的实施方案，传送数据传输必需的信息的HE-SIG 404可以包括如下信息。
(1)总带宽(BW)信息
(2)每个节点的数据带宽(BW)(每UE用于OFDMA的BW)
(3)SI持续时间
第二节点200A可以从HE-SIG 404获取关于总带宽、第二节点200A的数据带宽和SI持续时间的信息，以便接收在SI 410之后发送的数据423。根据IEEE802.11ax标准，第二节点200A可以基于在HE-STF 421和HE-LTF 422中所包括的信息来接收数据423。
尽管描述是针对从一个频带到两个频带的频带扩展情况，但是也可以从一个频带切换到另一个频带。假定第一节点100向第二节点200A发送数据，并且第二节点200A正在监测第一频带400A以接收用于向第二节点200A发送数据的信息。在这种情况下，第一节点100可以通过第二至第四频带400B、400C和400D中的一个而不是第一频带400A向第二节点200A发送数据。即使当以这种方式将一个频带切换到另一个频带时，第二节点200A也必须接收承载有用于载波侦听和数据传输的信息的信息字段，并且执行频带切换以接收数据。在为了接收数据而需要频带切换的情况下，第二节点200A在SI 410期间执行频带切换。此后，可以按照与信道绑定之后的方式相同的方式来执行数据接收。
参照附图描述根据本发明的另一个实施方案的无线通信系统中的通信方法。
图5a至图5d是示出根据本发明的另一个实施方案的用于在支持信道绑定的无线通信系统中使用的帧格式的图。
图5a至图5d例示了将本发明应用于IEEE 802.11ay技术的情况。如同图4a，为了便于解释，图5a和图5b描绘了使用单个频带的情况下的帧格式。图5c描绘了基于图5a的帧格式将多个频带进行组合的情况下的帧格式，并且图5d描绘了基于图5b的帧格式将多个频带进行组合的情况下的帧格式。图5a至图5d例示了将本发明应用于采用支持60GHz频带中的信道绑定的IEEE 802.11ay技术的无线通信系统的情况。
参考图5a，帧格式由用于确保与传统无线电通信方案向后兼容的信息字段以及与数据传输相关的信息字段组成。
如图5a所示，用于保证与传统无线电通信方案向后兼容的信息字段包括传统短训练字段(L-STF)501、传统信道估计字段(L-CEF)502、传统报头(L-Header)503和新一代报头(NG-Header)504。图5a示出了包括呈一般字段形式的NG-header 504a的示例性帧格式。
参照图5c详细描述使用图5a所示的字段的示例性情况。图5c示出了在基于图5a的帧格式使用信道绑定技术的情况下的信道配置。
在图5c中，与图4b中一样，横轴是时间轴，并且纵轴是频率轴。第一频带500A、第二频带500B、第三频带500C和第四频带500D被布置在频率轴上。
图5c示出了与不能使用信道绑定技术的系统向后兼容的频带和可根据信道绑定技术进行聚合的其他频带。在以下描述中，假设第一频带500A是由不支持信道绑定技术的传统系统正在使用的信号频带。根据支持信道绑定的通信标准，可以在一个或多个频带中发送数据。通过两个或更多个频带发送数据被称为信道绑定。即使当在IEEE 802.11ay系统中通过单个频带发送数据时，第一频带500A、第二频带500B、第三频带500C和第四频带500D中的一个也用于数据传输。
如图5c所示，为了与传统无线电通信方案向后兼容而提供的L-STF501、L-CEF502、L-Header 503和NG-Header 504a被复制以便在所有频带中进行发送。如上所述，在本发明中引入了SI 510。已经在图4a和图4b的实施方案中描述了使用SI 510的原因；因此在此省略了其详细描述。
如图5c所示，NG-Preamble 521和数据522随后可以跟随在SI 510之后。数据522通过经由信道绑定将两个或更多个频带进行组合而配置的聚合信道来发送。在插入SI 510的情况下，有必要发送关于切换间隔和总带宽的信息。这种信息可以包括在传送用于数据传输的公共控制信息的NG-Header 504a中。NG-Header 504a可以包括如下信息：
(1)总带宽(BW)信息
(2)SI持续时间
用于数据传输的公共控制信号可以包括NG-Preamble 521和用于数据522的公共控制信息。
参照图5b进行描述。图5b是针对与图5a相比减少开销的方法。图5a的帧格式包括作为独立字段的NG-Header 504a。同时，图5b的帧格式的特征在于NG-Header 504在保护频带中进行发送。
通常，在无线电通信终端在数据频带中发送和接收数据的情况下，接收方可以在保护频带中接收信号以接收在数据频带中发送的数据。假设一个频带的带宽为20MHz，则接收方的接收带宽必须宽于20MHz以便正确地接收目标信号。如果接收带宽宽于20MHz，则这可能导致接收到相邻频带中发送的信号；因此，需要调整频率选择性(清晰度)。以这种方式，被配置成接收预定频带中的信号的接收方即使在保护频带中也会接收到特定信号。有鉴于此，设想在保护频带中发送HG-Header 504b，如图5b的实施方案所示。
在如图5b所示在保护频带中发送NG-Header 504b的情况下，可以在L-Header 503的时间段期间发送NG-Header 504b。也可以根据无线电通信单元301的能力和信号捕获概率来调整NG-Header 504b的长度。在L-STF 501或L-CEF 502的时间段期间一次发送NB-Header 504b或者在L-STF 501的开始时间点与L-Header 503在保护频带中的结束时间点之间的时间段期间反复发送NB-Header 504b也是可能的。
在如图5b所示在保护频带中发送NG-Header 504b的情况下，可以优选通过预定序列而不是以相对较大数据量的比特值来发送信息。由NG-Header 504b传送的信息可以包括参照图5c所描述的总BW和SI持续时间信息。总BW和SI持续时间信息可以以映射到其上的序列的形式发送。因此，接收方可以从由HG-Header 504b传送的序列中获取总带宽和SI持续时间信息。
在保护频带中发送NG-Header 504b的情况下，SI持续时间510跟随在L-Header503之后，如图5b所示。在图5a和5b的两个实施方案中，切换持续时间510之后是NG-Preamble 521和数据522。
接下来，参照图5d详细描述使用图5b所示的字段的示例性情况。图5d示出了在基于图5b的帧格式使用信道绑定技术的情况下的信道配置。
在图5d中，与图5c中一样，横轴是时间轴，并且纵轴是频率轴。第一频带500A、第二频带500B、第三频带500C和第四频带500D被布置在频率轴上。
图5d示出了用于与不能使用信道绑定技术的系统向后兼容的至少一个频带以及可以根据信道绑定技术进行聚合的其他频带。在以下描述中，假设第一频带500A是由不支持信道绑定技术的传统系统正在使用的信号频带。也就是说，假设第一频带500A为用于确保与符合支持一个频带的通信标准的节点向后兼容的频带。
第一频带500A可以被分配给不具有信道绑定能力的节点，或者通过信道绑定技术与其他频带组合。也就是说，节点可以通过经由信道绑定将三个频带(例如，第一频带500A、第二频带500B和第三频带500c)、两个频带或四个频带进行组合而建立的信道来发送数据。尽管图5d描绘了4个频带，但是根据系统的频谱可以增加或减少频带的数量。
即使当如上所述在IEEE 802.11ay系统中通过单个频带发送数据时，第一频带500A、第二频带500B、第三频带500C和第四频带500D中的一个用于数据传输。
如图5d所示，为了与传统无线电通信方案向后兼容而提供的L-STF501、L-CEF 502和L-Header 503被布置在数据频带中，并且NG-Header504b被布置在保护频带中。由于在总带宽内的数据带之间提供了保护带，所以NG-Header 504b位于第一和第二带500A和500B之间，第二和第三带500B和500C之间以及第三和第四带500C和500D之间。
如上所述，L-STF 501、L-CEF 502和L-Header 503被复制以便在所有数据频带中进行发送，并且NG-Header 504b也被复制以便在所有保护频带中进行发送。应当注意的是，相同的附图标记504b被指派给图5d中的所有NG-Header。
如参照5B所描述的，在无线电通信终端在数据频带中发送和接收数据的情况下，接收方可以在用于接收在数据频带中发送的数据的保护频带中接收信号。因此，接收方不必调整其接收频带来接收NG-Header504b。HG-Header 504b可以包括如参照图5c所描述的信息。
如上所述，在本发明中引入了SI 501。在图4a和图4b的实施方案中已经描述了使用SI的原因；因此在此省略了其详细描述。
如图5d所示，NG-Preamble 521和数据522随后可以在SI 510之后进行发送。如上所述，数据522可以通过经由信道绑定将两个或更多个频带进行组合而配置的聚合信道来发送。
同时，节点可以具有不同的能力。例如，第一节点100可以具有非常快速的切换能力，第二节点200A可以具有比第一节点100的切换能力慢的切换能力，并且第三节点200B可以具有比第二节点200A的切换能力慢的切换能力。在节点具有不同的切换速度能力的情况下，使用基于一个节点的切换速度所确定的SI持续时间410和510是低效的。这是因为如果必需基于一个节点来确定SI持续时间，则应当确定SI持续时间410和510以甚至覆盖具有最慢切换速度的节点。因此，考虑到通信节点的能力，优选的是确定切换周期410和510。
为了考虑各个节点来配置SI持续时间，节点必需相互检查它们的能力。因此，必需定义节点交换带宽(BW)切换能力信息的操作。描述根据本发明的用于发送BW切换能力信息的方法。
为了发送BW切换能力信息，可以考虑定义新的帧或者将BW切换能力信息包括在由每个节点播送或发送的传统信号之一中。描述由每个节点播送(通告)的传统信号。
有一个信标帧由每个节点播送而不具有任何特定的目的地。信标帧是由节点(通常由接入点(AP))以规则间隔播送的信号，以向其他节点通知其存在。
非AP节点也可以播送用于发现AP的探测请求信号。已经接收到信标信号的节点可以向已经发送了信标信号的AP发送探测请求信号。已经接收到探测请求信号的节点可以发送探测响应信号，使得它们的能力可以进行交换。为了共享能力信息，特定节点可以向目标节点发送信息请求信号，并且已经接收到信息请求信号的节点可以响应于所述信息请求信号而发送信息响应信号。
如上所述，根据本发明，可以使用信标信号、探测请求信号、探测响应信号、信息请求信号和信息响应信号来发送用于配置SI持续时间410和510的BW切换能力信息。
图6是示出根据本发明实施方案的包括用于在无线通信系统中使用的BW切换能力信息的广播信号格式的图。
参考图6，BW切换能力信息可以由5个八位字节组成。第一八位字节包含元素ID601，第二八位字节包含长度信息，并且剩下的3个八位字节包含BW切换能力信息610。
BW切换能力信息610可以包括BW切换能力子字段611、SI请求帧能力子字段612、BW切换能力信息子字段613和预期切换时间子字段614。在下文中详细描述子字段611、612、613和614。
BW切换能力子字段611指示发送方是否支持BW切换。例如，BW切换能力子字段611被设置为0，其指示不能进行BW切换，或者被设置为1，其指示能够进行BW切换。BW切换能力子字段611可以由一个或多个比特组成。也可以配置成使得比特值被相反地解释。
SI请求帧能力子字段612指示发送方是否能够发送和接收SI请求帧。SI请求帧能力子字段612被设置为0，其指示不能发送和接收SI请求帧，或者被设置为1，其指示能够发送和接收SI请求帧。SI请求帧能力子字段612可以由一个或多个比特组成。也可以配置成使得比特值被相反地解释。
BW切换能力信息子字段613传送包含可用于BW切换的BW的BW列表。如果存在四个频带，如图4b、图5c和图5d所示，带宽列表可以使用4个比特来指示可用于BW切换的带宽。当可用于BW切换的频带数量增加时，比特数可以增加。
最后，预期切换时间子字段614指示每次BW切换的BW切换持续时间。BW切换持续时间可以以微秒(us)为单位来表示。
上述方法使得节点可以相互共享其能力信息。SI请求帧能力子字段612传送上述能力信息项中的一个。
如果可以发送SI请求帧，则节点可以发送SI请求帧来配置或重新配置SI。在下文中描述SW请求帧的配置。
图7是示出根据本发明实施方案的SI请求帧的配置的图。
如图7所示，SI请求帧可以由5个八位字节组成。如图7所例示的，可以将SI请求帧的第一八位字节指定为类别子字段701，将第二八位字节指定为动作子字段702，将第三八位字节指定为请求子字段703，并且将最后2个八位字节指定为SI持续时间子字段704。这里，请求子字段703传送SI持续时间改变请求，并且SI持续时间子字段704传送每次带宽切换的SI持续时间值。SI请求帧可以是用于请求将SI持续时间改变为特定值时使用的动作帧。
基于以上描述，在下文中描述空闲模式下的节点的功率消耗降低操作。
图8是示出根据本发明实施方案的用于从空闲模式变换到数据接收模式的节点的模式变换程序的流程图。
在图8中，假设操作模式从空闲模式变换到数据接收模式的节点是图1的第二节点200A。因此，第二节点200A的配置利用图3的功能块来描述。另外，假设发送数据的节点是第一节点100。因此，第一节点100的配置利用图2的功能块来描述。所述描述是在假设图6的上述信息已经被发送的情况下进行的。
在步骤800，终端的控制器305控制无线电通信单元301和调制解调器303以便以最小带宽(BW)接收信号。也就是说，控制器305仅监测具有最小带宽的频带。具有最小带宽的频带可以是图4b的第一频带400A或图5c或图5d的第一频带500A。在本发明中，具有最小带宽的频带可以表示用于完全接收用于载波侦听的信息字段和用于与数据传输相关的公共控制信息的信息字段的单个频带。
在步骤800，控制器305监测具有最小带宽的频带以便在步骤802确定是否接收到前导码。这里，前导码在含义上与图5a至图5d中所描绘的前导码不同。在步骤802，术语“前导码”旨在包括用于载波侦听的字段以及包含用于数据传输的公共控制信息的字段。
如果在步骤802确定接收到前导码，则过程进行到步骤804；如果确定没有接收到前导码，则过程返回到步骤800。如果在步骤802确定接收到前导码，则在步骤804，控制器305控制无线电通信单元301和调制解调器303对前导码执行降频转换、解调和解码，以便从前导码的信息字段中接收到接收数据所需的信息。
接收数据所需的信息可以包括数据传输带宽信息和SI信息。取决于系统配置，可以在HE-SIG 404、NG-Header 504a和504b或L-Header 503中传送这种信息。控制器305可以基于接收数据所需的信息来控制无线电通信单元301和调制解调器303接收通过预定频带发送的数据。
如果获取了接收数据所需的信息，则在步骤806，控制器305从存储器307中读取其切换时间能力信息。此后，在步骤808，控制器305将包括在接收数据所需的信息中的SI持续时间信息与其切换时间能力信息进行比较。通过这种比较，在步骤808，控制器305确定无线电通信单元301是否能够进行切换以便在SI持续时间内接收数据。也就是说，假设由第一节点100发送的SI持续时间信息是所需的SI，并且第二节点200A的切换时间能力是SI能力，则控制器305确定由SI能力所指示的SI是否等于或快于所需的SI。如果由SI能力所指示的SI等于或快于所需的SI，则程序进行到步骤820；如果由SI能力所指示的SI不等于或短于所需的SI，则程序进行到步骤810。
描述程序进行到步骤810的情况。如果在步骤808确定由第二节点200A的SI能力所指示的SI比所需的SI慢，则在步骤810，控制器305生成SI改变请求信号并将其发送到第一节点100。SI改变请求信号可以通过图7的SI请求帧来发送。如上所述，当已经提前接收到关于节点的信息(如图6所示)时，可以发送SI请求帧。图7的SI请求帧仅当包括在BW切换能力信息610中的SI请求帧能力子字段612被设置为指示“能”的值(如参照图6所描述的)时才可以发送。
如果程序进行到步骤810，这意味着第二节点200A不能以其切换能力正常接收数据，并且因此可以请求增加SI持续时间。通过这个步骤，第二节点200A可以使用增加的SI持续时间来正常接收由第一节点100发送的数据。
描述节点能够进行切换的情况，即，过程从步骤808前进到步骤820。在步骤820，控制器305可以基于从前导码中获取的数据带宽(BW)来调整用于接收数据的带宽。带宽调整可以如下执行：
首先，扩展接收频带的当前带宽并切换到具有扩展带宽的频带
其次，保持当前的带宽但切换到另一个频带
第三，减小接收频带的当前带宽并切换到带宽减小的频带
第一种情形是最初接收数据的情况。第二种情形是在第一频带中接收前导码并且在另一频带，即第二频带、第三频带或第四频带中接收数据的情况。第三种情形是在比传送用于载波侦听的字段和包含用于数据传输的控制信息的字段的频带窄的频带中接收数据的情况。在对应于第三种情形的情况下，如果必要，可以在无需进行切换的情况下接收数据。在步骤830，控制器305可以控制无线电通信单元301来调整接收带宽，并且然后进入数据接收模式。数据接收模式可以表示用于在接收频带中接收数据的操作模式。
参照图9来描述带宽调整。图9是示出用于解释用于在监测最小带宽的过程中接收数据的带宽扩展情形的帧结构的概念图。
在假设图1的第一节点100发送前导码930和数据950并且第二节点200A或第三节点200B通过最小带宽910接收前导码930的情况下来描述图9。在以下描述中，为了便于解释，鉴于第二节点200A的操作来进行解释。
参考图9，处于空闲状态(如附图标记920所表示)的第二节点200A通过最小带宽910来接收数据。上文已经描述了关于最小带宽910的描述，因此在此省略。第二节点200a可以监测用于接收前导码930的最窄频带910。如上所述，前导码旨在包括用于载波侦听的字段以及包含用于数据传输的公共控制信息的字段。
如上所述，前导码被复制以便通过所有最窄频带910进行发送；因此，第二节点200A可以通过甚至最小带宽910来获取与载波侦听相关的信息和用于数据传输的公共控制信息。如果接收到前导码，则第二节点200A可以从前导码中获取关于总带宽、每节点数据带宽和SI持续时间的信息。
在图9中，假设第二节点200A能够在由第一节点100通知的SI持续时间内进行切换。因此，第二节点200A在SI持续时间940内执行用于扩展带宽、改变频带或维持频带的切换。此后，第二节点200A可以通过数据传输带宽接收数据，如附图标记950所表示。如果数据接收已完成，则第二节点200A可以在被设置为与SI持续时间相等或类似的长度的预定时间段960期间执行用于恢复最小带宽的切换。
如图9所例示的，支持信道绑定的节点长时间在空闲模式下操作。如果处于空闲模式的节点监测所有信道绑定可用频带以接收前导码，则这增加了其功率消耗。本发明在通过允许节点监测用于接收前导码的一个最窄频带来显著降低每个节点的功率消耗方面是有利的。因此，配备有本发明提出的功能的便携式终端能够节省功率，从而使便携式终端的使用时间延长。
参照图9描述发送节点的操作。在假设节点是图1的如图2所示那样配置的第一节点100的情况下进行描述。
如果不需要发送数据，则AP的控制器205关闭AP的无线电通信单元201和调制解调器203。也就是说，AP处于不发送任何信号的状态。然而，控制器205可以开启无线电通信单元201和调制解调器203以周期性地发送信标信号来宣告其存在。
如果必需发送数据，则控制器205将AP从空闲模式920中唤醒，以生成并播送前导码930。如上所述，前导码包括用于载波侦听的字段以及包含用于数据传输的公共控制信息的字段。控制器205跨越总带宽而不是通过最小带宽910来播送前导码。这里，控制器205控制调制解调器203和无线电通信单元201来复制通过最小带宽910发送的前导码，并且在其他频带中播送副本。也就是说，控制器205控制调制解调器203和无线电通信单元201跨越可用于数据传输的总带宽(BW)来发送前导码的副本。跨越总带宽传输前导码的副本的原因在于，不具有本发明提出的能力的节点也必须接收前导码。尽管图9描绘了在具有最小带宽910的最低频带中接收到前导码，但是也可以通过除了最低频带之外的其他频带中的一个来接收前导码。例如，特定的接收节点可以通过具有最小带宽的不同频带中的一个来接收前导码，如附图标记931、932和933所表示的。也可以考虑存在能够跨越所有可用频带接收数据的接收节点。因此，控制器205控制传输节点以便跨越所有可用频带发送前导码。
如上所述，控制器205可以在传送用于数据传输的公共控制信息的字段中发送SI持续时间信息。在发送前导码之后，控制器205控制调制解调器203和无线电通信单元201进行等待，直到SI持续时间940到期，并且然后在预定频带中发送数据。尽管图9描绘了跨越整个频带发送数据，但是也可以通过整个频带的一部分来发送数据。也就是说，当接收节点如上所述执行带宽切换时，发送节点可以通过具有最小带宽的一个频带、经由两个或更多个频带的信道绑定进行配置的扩展频带或者比最小带宽更窄的信道来发送数据。在通过具有最小带宽的频带发送数据的情况下，控制器205可以选择如图9所例示的最低频带910或其他频带中的一个用于数据传输，如附图标记931、932和933所表示。
本发明能够通过如上所述的方式发送数据来降低空闲模式下的接收节点的功率消耗。如果同意发送节点通过具有最小带宽的预定频带发送前导码，则也可以节省发送节点的前导码发送功率。
同时，如果在发送数据之后从接收节点接收到SI改变请求帧，则控制器205基于包含在SI改变请求帧中的信息来改变SI持续时间。此后，控制器205可以控制发送节点以生成包括改变的SI持续时间信息的前导码，并且以如上所述的方式发送前导码和数据。
尽管已经使用特定术语描述了本公开的各种实施方案，说明书和附图应当被视为是说明性的而非限制性的，是为了帮助理解本发明。因此，本发明的范围应当由所附权利要求书及其合法等同物而不是说明书来确定，并且权利要求书的定义和范围内的各种改变和修改都包括在权利要求书中。
【工业适用性】
本发明适用于用于降低空闲模式下的功率消耗的无线通信设备。

Claims (20)

1.一种支持信道绑定技术的无线通信系统中的电子设备的数据接收方法，所述方法包括：
监测形成总带宽的多个频带之中的、具有用于接收前导码的最小带宽的并且能通过所述信道绑定技术聚合的预定频带；
当接收到所述前导码时，从所述前导码中获取关于数据传输带宽和切换间隔持续时间的信息；
从具有所述最小带宽的频带切换到具有所述数据传输带宽的频带；以及
在具有所述数据传输带宽的频带中接收数据。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定所述电子设备是否能够在所述切换间隔持续时间内进行切换；以及
当所述电子设备不能在所述切换间隔持续时间内进行切换时，请求改变所述切换间隔持续时间。
3.如权利要求1所述的方法，其中从具有所述最小带宽的频带切换到具有所述数据传输带宽的频带是以下各项中的一种：从具有所述最小带宽的频带切换到具有所述最小带宽的另一频带；从具有所述最小带宽的频带切换到具有扩展带宽的频带；从具有所述最小带宽的频带切换到带宽窄于所述最小带宽的频带；以及保持具有所述最小带宽的频带。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
在通过所述数据传输带宽接收到数据之后，切换回到具有所述最小带宽的频带；以及
监测用于接收所述前导码的频带。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述前导码包括用于载波侦听的字段以及用于数据传输的公共控制信息字段。
6.一种用于使用信道绑定技术接收数据的电子设备，所述电子设备包括：
无线电通信单元，在形成预定总带宽或总频带的多个频带中的一个频带中发送和接收信号；
调制解调器，对待发送的信号执行编码和调制，将已调制的信号输出到所述无线电通信单元，并且对从所述无线电通信单元接收的信号执行解调和解码；以及
控制器，监测形成总带宽的多个频带之中的、具有用于接收前导码的最小带宽的并且能通过所述信道绑定技术聚合的预定频带，当接收到所述前导码时，从所述前导码中获取关于数据传输带宽和切换间隔持续时间的信息，并且控制所述无线电通信单元以从具有所述最小带宽的频带切换到具有所述数据传输带宽的频带，并在具有所述数据传输带宽的频带中接收数据。
7.如权利要求6所述的电子设备，其中所述控制器确定所述电子设备是否能够在所述切换间隔持续时间内进行切换，并且当所述电子设备不能在所述切换间隔持续时间内进行切换时，控制所述调制解调器和所述无线电通信单元以生成并发送切换间隔持续时间改变请求帧。
8.如权利要求6所述的电子设备，其中所述控制器控制所述无线电通信单元以从具有所述最小带宽的频带切换到具有所述最小带宽的另一个频带，从具有所述最小带宽的频带切换到具有扩展带宽的频带，或从具有所述最小带宽的频带切换到带宽窄于所述最小带宽的频带，或者保持具有所述最小带宽的频带。
9.如权利要求6所述的电子设备，其中所述控制器控制所述无线电通信单元在通过所述数据传输带宽接收到数据之后，切换回到具有所述最小带宽的频带，并且监测用于接收所述前导码的频带。
10.如权利要求6所述的电子设备，其中所述前导码包括用于载波侦听的字段以及用于数据传输的公共控制信息字段。
11.一种支持信道绑定技术的无线通信系统中的电子设备的数据传输方法，所述方法包括：
生成适合于在形成总带宽的多个频带之中的、具有所述最小带宽的并且能通过所述信道绑定技术聚合的频带中发送的前导码；
在形成所述总带宽的所有频带中发送所述前导码的副本；
在所述总带宽上发送所述前导码之后的切换间隔(SI)持续时间期间暂停发送数据；以及
在所述SI持续时间到期时，在形成所述总带宽的频带之中的预定频带中发送所述数据，
其中所述前导码包括用于载波侦听的字段以及用于数据传输的公共控制信息和切换间隔持续时间信息。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：
当从接收节点接收到SI持续时间改变请求信号时，通过将所述SI持续时间重置为所接收的SI持续时间来重新生成所述前导码；
在形成所述总带宽的所有频带中发送重新生成的前导码的副本；
在发送所述重新生成的前导码之后，在重置的SI持续时间内暂停发送数据；以及
在形成所述总带宽的频带之中的所述预定频带中发送所述数据。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述SI持续时间信息包括在用于数据传输的所述公共控制信息中。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述SI持续时间信息是在具有所述最小带宽的频带之间的保护频带中发送的。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述SI持续时间信息是以预先约定的序列的形式发送的。
16.一种用于使用信道绑定技术发送数据的电子设备，所述电子设备包括：
无线电通信单元，在形成预定总带宽或总频带的多个频带中的一个频带中发送和接收信号；
调制解调器，对待发送的信号执行编码和调制，将已调制的信号输出到所述无线电通信单元，并且对从所述无线电通信单元接收的信号执行解调和解码；以及
控制器，控制所述无线电通信单元以生成适合于在形成总带宽的多个频带之中的、具有最小带宽的并且能通过所述信道绑定技术聚合的频带中发送的前导码，在形成所述总带宽的所有频带中发送所述前导码的副本，在所述总带宽上发送所述前导码之后的切换间隔(SI)持续时间期间暂停发送数据，并且在所述SI持续时间到期时，在形成所述总带宽的频带之中的预定频带中发送所述数据，
其中所述前导码包括用于载波侦听的字段以及用于数据传输的公共控制信息和切换间隔持续时间信息。
17.如权利要求16所述的电子设备，其中所述控制器控制所述无线电通信单元以在从接收节点接收到SI持续时间改变请求信号时，通过将所述SI持续时间重置为所接收的SI持续时间来重新生成所述前导码，在形成所述总带宽的所有频带中发送重新生成的前导码的副本，在发送所述重新生成的前导码之后在重置的SI持续时间内暂停发送数据，并且在形成所述总带宽的频带之中的所述预定频带中发送所述数据。
18.如权利要求16所述的电子设备，其中所述SI持续时间信息包括在用于数据传输的所述公共控制信息中。
19.如权利要求16所述的电子设备，其中所述SI持续时间信息是在具有所述最小带宽的频带之间的保护频带中发送的。
20.如权利要求19所述的电子设备，其中所述SI持续时间信息是以预先约定的序列的形式发送的。
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