CN108988925B - 无线网络中天线极化方向的指示方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线网络中天线极化方向的指示方法，该方法中源站点向目标站点发送源站点的极化信息以及建议目标站点接收使用的极化信息；所述源站点接收所述目标站点发送的消息，所述消息包括目标站点自身的极化信息以及所述目标站点对所述源站点的极化信息进行确认或协商。其中，源站点和目标站点的极化信息通过信标帧/附加控制信息字段/多入多出建立帧携带。本申请还提供了相应的指示装置，通过采用上述方法和装置，节省了极化信息指示的系统开销。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是指无线网络中天线极化方向的指示方法和装置。
背景技术
802.11ay是工作在60GHz免授权频段的WLAN(中文：无线局域网，英文：WirelessLocal Area Network)标准。802.11ay从802.11ad演进而来，802.11ay支持SU-MIMO(英文：Single User-multiple input and multiple output，中文：单用户多入多出)以及MU-MIMO (英文：Multi User-multiple input and multiple output，中文：多用户多入多出)技术，即用多根天线达到高速率传输的目的。由于电磁波信号在60GHz频段的衰减特别大，因此支持11ad/ay的设备使用的都是方向型天线，而不再是6GHz以下频段的全向天线。支持11ad/ay的设备通过多根天线协作打出方向性的波束。每根天线都可以打出方向型波束，如图1所示，AP(英文：Access Point，中文：接入点)有三根天线可以同时给 STA1的天线a4，a5和STA2的天线a6发出定向信号，此即为MU-MIMO的工作模式。
由于支持11ay的设备天线采用了定向方式进行传输，此时天线可以采用的极化方式是线极化或圆极化，当收发站点采用不同的极化方式工作时，天线非匹配信号衰减最大为3dB，而采用相同极化方式工作时，最大的信号衰减大小为0到正无穷(实际系统中该衰减可以>12dB，从而导致通信效率下降或者无法通信)，现有技术中对于11ay的设备传输过程中的极化方式的指示缺少具体的设计。
发明内容
有鉴于此，本申请的主要目的是提供一种无线网络中天线极化方向的指示方法和相应的指示装置，用于解决11ay的设备传输过程中极化方式的设计。
本申请公开了一种无线网络中天线极化方向的指示方法，包括：源站点向目标站点发送源站点的极化信息以及建议目标站点接收使用的极化信息；所述源站点接收所述目标站点发送的消息，所述消息包括目标站点自身的极化信息以及所述目标站点对所述源站点的极化信息进行确认或协商。
在一种可能的设计中，所述源站点发送信标帧，所述信标帧包含极化信息元，所述极化信息源包含所述源站点的极化信息以及所述建议目标站点接收使用的极化信息。
在一种可能的设计中，所述源站点发送单用户多入多出设置SU-MIMO Setup帧，所述SU-MIMO Setup帧包含所述源站点的极化信息以及所述建议目标站点接收使用的极化信息。
在一种可能的设计中，所述目标站点发送所述SU-MIMO Setup帧，所述SU-MIMOSetup帧包含所述确认源站点的极化信息以及所述目标站点的极化信息。
在一种可能的设计中，所述源站点通过多个所述MU-MIMO Setup帧中依次携带所述源站点的极化方向以及所述建议接收目标站点接收使用的极化信息。
在一种可能的设计中，所述源站点通过请求发送RTS帧的附加控制信息controltrailer字段携带所述源站点的极化信息和所述建议目标站点接收使用的极化信息；所述目标站点同意所述源站点的设置，所述目标站点发送清除发送CTS帧，并在controltrailer 中携带所述目标站点的极化信息以及对所述源站点极化信息进行确认；或者，所述目标站点同所述源站点协商，则所述目标站点发送拒绝发送DTS帧并在control trailer字段中发送原站点极化信息的新建议值，重新进行协商并重复协商步骤。
在一种可能的设计中，所述DTS帧由CTS帧代替。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的指示方法和相应设计。
通过采用上述方法和装置，节省了极化信息指示的系统开销。
附图说明
图1为802.11ay的定向工作模式。
图2为现有的极化信息交互流程。
图3为信标间隔的示意图。
图4为信标帧的帧结构图。
图5为极化信息元的结构示意图。
图6为本申请实施例2的交互流程图1。
图7为本申请实施例2的交互流程图2。
图8为本申请实施例3的SU-MIMO交互图。
图9为本申请实施例3的MU-MIMO交互图。
图10为本申请实施例涉及通信设备的实体装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。
图1中，AP/PCP为无线接入点；a1/a2/a3/a4/a5/a6为天线；STA1/STA2为站点。
现有技术中，设备传输过程中对于极化方式的指示至少包括如下实现方式，如图2所示。图2中的英文术语的中文翻译为Polarization Request:极化配置请求帧，Polarization Response:极化配置回复帧，Polarization Ack:极化配置确认帧。
当发起站点/目标站点建立了通信链路、交互彼此的极化能力后，站点1发送极化配置请求帧给站点2，站点2确认站点1的请求并发送自己的极化配置给站点1，站点1 在对站点2的极化反馈帧进行确认。则STA1和STA2确定了彼此通信需要采用的极化配置。现有技术的缺点在于，站点与站点之间需要单独进行极化配置的交互，当接入点 AP与多个站点进行MU-MIMO通信时，需要AP依次与多个站点进行交互，降低了系统效率。
本申请中提供了3个实施例，该3个实施例通过信标Beacon帧，请求发送RTS帧/清除发送帧CTS/拒绝发送帧DTS以及MIMO建立帧进行站点间或AP和站点间进行极化配置交互的流程和相应的帧结构。
需要说明的是，本专利申请中发起站点与源站点是等同的概念。目标站点和目的站点是等同的概念。极化信息和极化方式是等同的概念。
实施例1
如图3所示，11ay设备的Beacon interval(信标帧间隔)由信标帧头间隔(BHI)和数据传输间隔(DTI)组成。其中信标帧头间隔有信标传输间隔(BTI)、关联波束成形 (A-BFT)以及通知传输间隔(ATI)构成。数据传输间隔有CBAP(基于竞争接入)以及 SP(AP调度接入)两种接入方式。
在信标帧传输间隔(BTI)发送的信标帧结构如图4所示。图4中的英文术语的中文翻译为Frame control：帧控制字段；Duration：帧持续时间，由于在该BTI可能发多个信标帧，该时间指示的是最后一个信标帧的结束时间；BSSID：该AP的所在网络标识ID；FCS：帧校验字段。
为了在信标帧中指示相关的极化信息，需要在已有信标帧中添加1字节的极化信息元，该极化信息元的结构如图5所示。图5中的英文术语的中文翻译为Initiatorpolarization type:发起方的极化类型，例如AP极化类型，如圆极化、线极化等；Recommendresponder polarization type：建议的应答方的极化类型，例如，建议STA接收beacon所选的极化类型，或者STA在BTI后紧跟的A-BFT中建议采用的极化类型。其中2比特表示AP的极化方式，2比特代表AP建议接收STA应采用的极化方式，也可以用来表示接下来A-BFT中STA发送扫描帧建议采用的极化方式，剩余的4比特为预留比特位。
本实施例1的技术方案中，在支持11ay标准的beacon帧中加入新的极化方式信息元，使STA根据该极化方式信息元能选择合适的极化类型进行信标帧接收以及在A-BFT中进行波束扫描帧的发送，由于信标帧是广播类型，不需要与每个STA单独交互，节省了系统开销。
实施例2
在信标传输间隔DTI中，进行通信的源站点/AP可以在RTS/CTS/DTS的controltrailer(附加控制信息)来携带和指示自身和目标站点的极化类型。如图6所示。图6中的英文术语的中文翻译为：RTS：request to send请求发送信号；CTS:clear to send允许发送；CT:control trailer附加控制信息；DTS：denial to send拒绝发送信号；ACK：确认帧；Data：数据。
发起站点通过附加控制信息指示自身以及建议目标站点的极化类型，目标站点确认发起站点极化类型并设置本站点的极化类型为发起站点的建议值。后续按照协商好的极化类型进行数据传输。
在图7，发起站点通过附加控制信息指示自身以及建议目标站点的极化类型，目标站点确认发起站点极化类型并拒绝设置本站点的极化类型为发起站点的建议值(该信息可是通过DTS帧携带也可以通过CTS帧携带)。发起站点在收到目标站点携带拒绝设置的信息后，会通过附加控制信息指示更新后的目标站点的极化类型和/或自己的极化类型，如果目标站点接受更新后的极化类型，则发送CTS并确认上述极化类型，后续按照协商好的极化类型进行数据传输。
本实施例中提到的附加控制信息元的结构如下表1所示。该附加控制信息元包含以下字段：Channel aggregation:信道聚合指示，BW:bandwidth工作信道指示，Primarychannel number主信号编号，CTCS：CRC校验比特，Reserved：预留比特信息。
由上述交互流程可知，本实施例在预留比特中拿出4字节，来分别表示发起站点以及目标站点的极化类型。
表1附加控制信息元帧结构
本实施例2的技术方案中，在11ay的RTS/CTS/DTS帧的control trailer中加入极化方式指示，并给出了相应的发起站点/目标站点的交互流程，使得站点间极化交互方式更加灵活。
实施例3
发起站点/目标站点间的极化配置信息可以如图8所示的SU-MIMO BF流程中的MIMO setup帧进行交互，也可以如图9的MU-MIMO BF流程中的MU-MIMO BF setup 帧进行交互。图8中的英文术语的中文翻译为MU MIMO setup frame:MIMO建立帧， BRP(beamrefinement protocol):波束精炼帧，MIMO feedback frame:MIMO反馈帧。图9 中的英文术语的中文翻译为MU-MIMO BF setup:多用户MIMO波束成形训练建立帧， MU-MIMO BFtraining:多用户MIMO波束成形训练帧，MIMO feedback Poll frame： MIMO反馈轮询帧，MU-MIMO FBs：多用户MIMO波束成形训练反馈帧，MU-MIMO selection frame：多用户MU-MIMO选择帧。
SU-MIMO交互流程如下：发起站点/目标站点通过MIMO建立帧(setup frame)中MIMO setup control字段指示的极化信息完成极化配置的交互，然后发起站点和目标站点通过波束精炼帧(beam refinement protocol)进行波束成形训练，完成训练后发起/目标站点才用MIMO反馈帧(MIMO feedback frame)完成波束训练结果反馈。
MU-MIMO交互流程如下：AP依次给多个站点发送MU-MIMO波束成形训练建立帧(MU-MIMO BF setup frame)中MIMO setup control字段指示AP使用的极化配置，然后 AP通过波束精炼帧(beam refinement protocol)进行波束成形训练，完成训练后AP通过MIMO反馈轮询帧(MIMO feedback Poll frame)依次获得每个STA的波束训练结果，根据所有STA反馈的结果选择一组STA进行MU-MIMO的传输，并用MU-MIMO selection frame(MU-MIMO选择帧)对所选STA进行通知。
SU/MU MIMO setup的帧中各个字段如表2所示，站点间交互的极化信息在MIMO 建立控制信息元中。
表2 SU/MU MIMO setup的帧结构
MIMO setup control element如表3所示。
表3 MIMO setup control element帧
对于SU-MIMO场景，在上述MIMO setup控制信息元中添加2比特或4比特来指示发起站点/目标站点的极化信息，如表4所示。发起站点和目标站点的极化信息可以位于不同的字段。如发起站点极化信息可以在发起站点指示位后，目标站点极化信息可以放在AID 1指示位后。另一种可能的方式是发起站点/目标站点的极化信息指示合在一块放在AID N指示位后。
表4 SU-MIMO场景的极化信息
可选地，可以在MIMO建立控制信息元中添加1比特的极化类型指示，用来指示是用1比特还是2比特信息来表示站点的极化配置，如表5所示。
表5 SU-MIMO场景的极化信息
对于MU-MIMO场景，可以在MIMO建立控制信息元中添加2比特来指示发起站点极化信息以及2*N比特来指示目标站点的极化信息，N为目标站点数目。该指示信息可以分开，如发起站点极化信息可以在发起站点/指示位后，目标站点极化信息可以依次放在AID1，AID2…AIDN指示位后，如表6所示。另一种可能的方式是发起站点/目标站点的极化信息指示合在一块，放在AIDN指示位后。如表7所示。
表6 MU-MIMO场景的极化信息
表7 MU-MIMO场景的极化信息
本实施例3的技术方案中，在11ay的SU/MU MIMO建立帧的建立控制信息元中加入极化方式指示，并给出了相应的发起站点/目标站点的交互流程，使得站点间极化交互方式更加灵活，节省了单独进行极化信息交互的开销。
如图10所示，本申请还提供了一种通信设备1000。该通信设备可以为接入点或站点，或者实现相关功能的DSP或ASIC或芯片。该通信设备1000包括：
存储器1002，用于存储程序；其中，该存储器可以为RAM(英文：Random AccessMemory，中文：随机访问内存)或者ROM(英文：Read Only Memory，中文：只读内存)或者闪存，其中存储器可以位于单独位于通信设备内，也可以位于处理器1003的内部。
收发器1001，用于传输上述三个实施例中涉及的帧；
处理器1003，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序包含上述三个实施例中的方法。
收发器1001、存储器1002和处理器1003之间通过总线1004连接。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(英文：Digital Subsciber line，简称：DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质， (例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD(英文：Digital Video Disk，中文：数字视频光盘))、或者半导体介质(固态硬盘(英文：Solid State Disk，简称：SSD)等。
Claims (7)
1.一种无线网络中天线极化方向的指示方法，其特征在于，包括：
源站点向目标站点发送源站点的极化信息以及建议目标站点接收使用的极化信息；
所述源站点接收所述目标站点发送的消息，所述消息包括目标站点自身的极化信息以及所述目标站点对所述源站点的极化信息进行确认或协商；
所述源站点向目标站点发送源站点的极化信息以及建议目标站点接收使用的极化信息，包括：
所述源站点发送信标帧，所述信标帧包含极化信息元，所述极化信息元包含所述源站点的极化信息以及所述建议目标站点接收使用的极化信息；或者，
所述源站点通过请求发送RTS帧的附加控制信息control trailer字段携带所述源站点的极化信息和所述建议目标站点接收使用的极化信息。
2.根据权利要求1所述的方法，若处于单用户多入多出设置SU-MIMO Setup场景下，所述源站点发送SU-MIMO Setup帧，所述SU-MIMO Setup帧包含所述源站点的极化信息以及所述建议目标站点接收使用的极化信息。
3.根据权利要求2所述的方法，所述目标站点发送所述SU-MIMO Setup帧，所述SU-MIMOSetup帧包含所述确认源站点的极化信息以及所述目标站点的极化信息。
4.根据权利要求1所述的方法，若处于多用户多入多出设置MU-MIMO Setup场景下，所述源站点通过多个MU-MIMO Setup帧中依次携带所述源站点的极化方向以及所述建议接收目标站点接收使用的极化信息。
5.根据权利要求1所述的方法，若所述源站点通过请求通过发送RTS帧的controltrailer字段携带所述源站点的极化信息和所述建议目标站点接收使用的极化信息；
所述目标站点同意所述源站点的设置，所述目标站点发送清除发送CTS帧，并在control trailer字段中携带所述目标站点的极化信息以及对所述源站点极化信息进行确认；或者，
所述目标站点同所述源站点协商，则所述目标站点发送拒绝发送DTS帧并在controltrailer字段中发送原站点极化信息的新建议值，重新进行协商并重复协商步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，所述DTS帧由CTS帧代替。
7.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-6任意一项所述的方法。
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