CN111556584A - 用于wlan中上行ofdma传输的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供的实施例描述了上行和下行传输中的WLAN OFDMA操作。对于OFDMA下行传输，接入点(简称AP)发送信令用于请求保护传输信道，防止与所述AP相关联的站点(简称STA)接入；然后，所述AP向所述STA发送OFDMA物理层协议数据单元(简称PPDU)和块确认请求(简称BAR)，并从每个所述STA接收块确认(简称BA)。对于OFDMA上行传输，STA发送信令用于请求保护传输信道，防止所述AP接入；然后，所述STA发送帧到所述AP，用于指示由STA执行的OFDMA传输开始，并且从所述AP接收OFDMA开始接收(简称OBR)帧，所述OBR帧由所述AP向参与的STA发送；接着，所述STA向所述AP发送OFDMA PPDU和BAR，并反过来接收BA。

Description

用于WLAN中上行OFDMA传输的设备和方法
技术领域
本发明涉及网络通信，尤其涉及一种用于WLAN中的上行OFDMA传输的设备和方法。
背景技术
无线局域网(简称WLAN)通常在未经许可的频谱段上运行。当感到介质繁忙时，这些频段上的运行规则迫使竞争设备共享可用资源，并延迟其预定传输。所述介质是指由WLAN中的多个部件共享以传输上行和下行信号的传输信道或带宽。共享带宽(或频率范围)以用于上行和下行传输。通常，WLAN采用将所有传输资源分配给单个设备的正交频分复用(简称OFDM)传输格式。随机分配通常采用载波侦听多址接入/冲突避免(简称CSMA/CA)来实现。采用CSMA/CA的设备赢得对该介质的接入，传输其数据直到达到预定义的一段时间，然后释放该介质，以便其他设备竞争传输。相比之下，正交频分多址接入(简称OFDMA)是一种同时容纳多用户传输的传输和接入机制。OFDMA通常在许可频段中运行的无线基础架构中实现，以满足就帧结构而言的时间信息以及用户子集间的资源调度。因此，需要一种用于实现WLAN中的OFDMA的有效方案。
发明内容
根据一实施例，提供一种由接入点(简称AP)执行的方法，所述AP用于无线局域网(简称WLAN)中的正交频分多址接入(简称OFDMA)下行传输，所述方法包括：发送信令，该信令用于请求用于下行传输传输信道的保护，以防止与所述AP相关联的站点(简称STA)的接入。所述方法还包括：向所述STA发送OFDMA物理层协议数据单元(简称PPDU)；向所述STA发送块确认请求(简称BAR)；反过来，从每个所述STA接收块确认(简称BA)。
根据另一实施例，提供一种由STA执行的方法，所述STA用于WLAN中的OFDMA下行传输，所述方法包括：检测来自AP的信令，所述信令用于指示所述AP请求传输信道的保护，以防止与所述AP相关联的多个STA(包括所述STA)的接入。所述方法还包括：从所述AP接收OFDMA PPDU；从所述AP接收BAR，所述BAR是向所有参与的STA发送的；反过来，所述STA向所述AP发送块确认(简称BA)。
根据另一实施例，提供一种由STA执行的方法，所述STA用于WLAN中的OFDMA上行传输，所述方法包括：发送信令，该信令用于请求对传输信道的保护，以免所述STA的AP进行接入。所述方法还包括：向所述AP发送用于指示由所述STA执行的OFDMA传输的开始的帧；从所述AP接收OFDMA开始接收(简称OBR)帧，所述OBR帧由所述AP向与所述AP相关联的多个STA(包括所述STA)发送；然后，所述STA向所述AP发送OFDMA PPDU和在OFDMA PPDU之后的BAR；反过来，所述STA从所述AP接收块确认(简称BA)。
根据另一实施例，提供一种由AP执行的方法，所述AP用于WLAN中的OFDMA上行传输，所述方法包括：检测来自STA的信令，所述信令用于指示所述STA请求传输信道的保护，以防止所述AP的接入。所述方法还包括：从所述STA接收用于指示由所述STA执行的OFDMA传输的开始的帧；发送OBR帧到与所述AP相关联的多个STA(包括所述STA)；然后，所述AP从所述STA接收在BA之前的OFDMA PPDU，并且向所述STA发送BA。
根据另一实施例，提供一种AP，支持WLAN中的OFDMA传输，所述AP包括：处理器；计算机可读存储介质，用于存储所述处理器执行的程序。所述程序包括指令，用于：发送信令，该信令用于请求传输信道的保护，以防止与所述AP相关联的STA的接入；向所述STA发送OFDMA PPDU。所述程序还包括指令，用于：向所述STA发送BAR；从每个所述STA接收BA。
根据又一实施例，提供一种用户站点，支持WLAN中的OFDMA传输，所述用户站点包括：处理器；计算机可读存储介质，用于存储所述处理器执行的程序。所述程序包括指令，用于：发送信令，该信令用于请求传输信道的保护，以防止所述用户站点的AP的接入；向所述AP发送用于指示由所述STA执行的OFDMA传输的开始的帧。所述程序还包括指令，用于：从所述AP接收OBR帧，该OBR帧由所述AP向与所述AP相关联的多个STA发送；发送OFDMA PPDU到所述AP。所述程序还用于配置所述用户站点，用于：向所述AP发送BAR，并从所述AP接收BA。
上述宽泛地概括了本发明实施例的特征，以便能够更好理解以下本发明的详细描述。下文将对本发明实施例的其他的特征和优势将进行说明，这也构成了本发明权利要求的主题。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施例易被用作修改或设计其他实现与本发明相同的目的的结构或过程的基础。本领域的技术人员还应当意识到，这种等同构造不脱离所附权利要求书所阐述的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
图1示出了WLAN基本服务集(简称BSS)；
图2示出了下行(简称DL)OFDMA TXOP中的各事件的实施例；
图3示出了块确认请求(简称BAR)帧格式；
图4示出了BAR控制域格式；
图5示出了上行(简称UL)OFDMA TXOP中的各事件的实施例；
图6示出了UL OFDMA传输的实施例；
图7示出了DL OFDMA TXOP中的AP和STA操作的实施方法；
图8示出了UL OFDMA TXOP中的AP和STA操作的实施方法；
图9示出了一种能够用于执行各种实施例的处理系统。
除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
具体实施方式
下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
本文所公开的是上行和下行传输中的WLAN OFDMA操作的系统和方法实施例。图1示出了包括接入点(简称AP)和一个或多个站点(简称STA)的WLAN基本服务集(简称BSS)的一个例子。所述AP是允许STA接入并与WLAN通信的通信设备。所述STA是允许用户与AP通信进而与WLAN通信的任何用户通信设备。STA的例子包括：智能手机，平板电脑，笔记本电脑，台式电脑，感应设备(例如，智能手表)，以及具有WLAN(例如，Wi-Fi)能力的其它移动或通信设备。
该STA和AP以竞争的方式接入共享介质，例如，共享的无线信道带宽，符号或子载波。对该介质的接入可以基于随机接入机制，例如载波侦听多址接入/冲突避免(简称CSMA/CA)，或采用允许该STA和AP以指定的或预定的次数接入介质的调度机制。不论以何种方式获得对介质的接入，当AP具有该介质的接入权并在单个OFDMA传输中与多个STA通信时，获得下行(简称DL)OFDMA传输机会(简称TXOP)。当STA获得对该介质的接入权并准备好通过邀请其他STA共享可用的传输资源，例如，子载波，来启动UL OFDMA TXOP时，获得上行(简称UL)OFDMA TXOP。
通常，OFDMA系统由W兆赫(MHz)带宽的信道中定义的整数Nsc个子载波构成。例如在WLAN中，带宽W通常设置为20MHz。子载波间距Δf由Δf＝W/Nsc给出。OFDMA符号时长Ts由1/Δf给出。在WLAN OFDM实现中，数量Nsc设置为64。将OFDMA引入WLAN后，Nsc可以设置为更高的值，如256或512，以达到更精细的粒度。每次OFDMA传输(上行或下行)中，一些子载波分配给参与传输的每个用户。
图2示出了本发明实施例提供的DL OFDMA TXOP中的一系列事件。采用CSMA/CA，当AP获得对介质的接入，下行OFDMA传输机会DL OFDMA TXOP开始。该AP执行的第一动作是保护该介质。介质的保护可以通过信令机制实现，包括请求保护介质以免干扰实体的接入。在一实施例中，该信令机制为发送允许发送帧(简称CTS，clear-to-send)。即，AP采用非高吞吐量(简称非HT)格式发送CTS帧，并且包括针对传统STA的CTS帧的传统信号域(简称L-SIG)中的时间值，或者，针对非OFDMA站点(例如高吞吐量(HT)and非常高吞吐量(VHT)站点)的CTS帧的时长/标识域(Duration/ID)中的时间值。该时间值用于允许所有的站点延迟一段时间后才进行传输。在各种实施例中，针对由AP发送的CTS，不需要接收该CTS的其他实体(STA)向该AP发送回复。
可替代地，该AP可以通过向其相关联的多个STA中的一个发送请求发送(简称RTS，request-to-send)消息，来保护介质。然后，该STA向该AP返回CTS消息。其中RTS和CTS消息采用非HT格式进行发送。然后，该AP生成OFDMA物理层(简称PHY)协议数据单元(简称PPDU)，该PPDU包括针对一些STA发送的多个帧。例如，OFDMA信令SIG域中的组标识(简称GrpID)可以用于标识多个接收端STA。SIG域中的OFDMA资源分配部分可以根据任何先前AP向多个STA发送的合适的数据包确定，而不需要采用任何单独的信道，来探测每个STA的信道响应信息。例如，每个STA的用于竞争介质接入的数据包还可以被用来获得每个STA的信道响应，以及用于确定SIG域中的OFDMA资源分配部分。
当上述OFDMA PPDU的传输完成时，该AP请求来自那些参与OFDMA传输的多个STA的确认。具体地，该AP采用OFDMA方式发送多个块确认请求(简称BAR)帧，其中的各个帧分别针对每个参与的STA。根据以下场景中的其中一个，每个STA返回块确认帧(简称BA)。如果支持UL OFDMA，则参与的STA使用OFDMA方式在上行方向发送其BA。在这种情况下，用于同步上行传输的时间信息需要从该AP传送到上述多个STA。通过扩展BAR信息域，该时间信息可以包括在BAR帧中。图3示出了一种BAR帧格式。该帧中的BAR信息域的长度可变，并且适合在该域的开始或结尾处加上时间信息。
可替代地，如果不支持UL OFDMA，则参与的STA需要按顺序发送其BA帧。确定发送该BA帧的顺序的一种方法是采用非HT格式依次地向AP传输BAR帧(例如，不采用OFDMA格式)。但是，这种方法会产生一些开销。替代的，该AP可以采用BAR帧中的BAR控制域中的一些保留比特发送明示的顺序。图4示出了BAR控制域的格式。用于指示顺序的比特的数量取决于允许参与OFDMA传输的STA的最大数量。例如，在4个STA的情况下，该AP需要2比特，用于将要求的BA帧的顺序发送给这些STA。
图5示出了本发明实施例提供的UL OFDMA TXOP中的一系列事件。当有OFDMA能力的STA(非AP STA)获取该介质，上行OFDMA传输机会开始。类似于DL OFDMA TXOP，STA的第一动作是通过信令机制保护该介质。该信令机制请求保护介质以避免AP的接入。该信令包括：向所述AP发送RTS帧并等待CTS响应。基于包括在RTS/CTS帧中的信息，该STA延迟其传输。
然后，该STA向该AP发送OFDMA开始传输(简称OBX)帧。该AP执行接收到该OBX帧，则表明该STA希望通过与其他STA共享该介质来开始上行OFDMA传输机会(UL OFDMA TXOP)。基于AP处已知的流量需求和帧可利用性，该AP选择其他STA参与UL OFDMA，例如，图5中的STAx和STAy。然后，该AP向参与的STA发送OFDMA开始接收(简称OBR)帧。除了参与上述UL TXOP的站点的标识，所述OBR帧还可以包括其它信息，例如时间信息，向多个STA分配多个子载波的信息(如GrpID和子载波组的索引)，STA必须遵守的PPDU的最大长度，和/或，任何其他相关信息。该OBR帧用于触发由参与的站点开始上行UL传输。每个STA可以采用OBR帧中的传统(Legacy)STF和LTF补偿时间偏差和载波频率偏移。在例如图5中STAx和STAy的参与的STA，在OBR接收之后，发送该UL帧(即OFDMA PPDU)之前，需要一个时延以允许每个参与的STA有足够的处理时间从接收模式切换到发送模式。例如，每个STA至少等待30微秒，以建立接收OBR与发送OFDMA PPDU之间的帧间间隔(Inter Frame Spacing)。帧间间隔避免了可能发生在该STA从接收模式向传输模式切换的过程中的短暂的频率变动。
图6示出了一个UL OFDMA传输的本发明实施例。在OBX/OBR交互过程中，执行ULOFDMA TXOP的同步之后，该STA开始如上所述的PPDU的OFDMA传输。在上行链路上，参与的多个STA同时采用各自被分配的多个子载波向AP发送相应的PPDU。参与的多个STA成功发送多个PPDU之后，该AP可以在接收由参与的STA采用OFDMA格式传输的BAR帧之后发送BA帧。AP可以采用OFDMA方式发送BA帧，或者，如图5所示，也可以进行按照顺序的发送。
图7示出了DL OFDMA TXOP中的AP操作的实施方法700。步骤710中，AP例如采用CSMA/CA获得对介质的接入。步骤720中，该AP发送用于请求保护介质的的信令，以免所述STA接入。该信令，例如CTS帧或RTS消息，被发送到每个STA。该CTS帧允许所有的STA延迟一段时间后传输。在各别的实施例中，如果AP发送的是CTS，则不需要来自接收该CTS的其他实体(STA)对该AP的回复。如果发送的是RTS消息，该STA向该AP回复CTS消息。步骤730中，该AP向多个STA发送OFDMA PPDU，例如，在OFDMA信令域中的GrpID所指示的那些STA。步骤740中，该AP采用OFDMA方式向上述多个STA发送BAR。步骤750中，该AP采用OFDMA方式，或者，按顺序(例如，由BAR确定的)从每个STA接收BA帧。
图8示出了UL OFDMA TXOP中的STA操作的实施方法。步骤810中，STA例如采用CSMA/CA获得对介质的接入。步骤820中，该STA发送请求保护介质的的信令，以避免AP接入。该信令是向AP发送的RTS消息。步骤830中，该STA从该AP接收CTS。步骤840中，该STA向该AP发送OBX帧。步骤850中，该STA，与由该AP选取以共享用于OFDMA上行传输的介质的其他STA一起，从该AP接收OBR。步骤860中，前述多个STA向该AP发送多个OFDMA PPDU。步骤870中，每个STA向AP发送BAR。步骤880中，该多个STA从该AP接收多个BA。
图9是一种能够用于执行各种实施例的处理系统900的框图。例如，该处理系统900可以是WLAN中的AP，STA或控制器的一部分。特定设备可利用所有所示的部件或所述部件的仅一子集，且设备之间的集成程度可能不同。此外，设备可以包括部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。该处理系统900可以包括配备一个或多个输入/输出设备，例如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、按键、键盘、打印机、显示器等的处理单元901。处理单元901可包括中央处理器(简称CPU)910、存储器920、大容量存储设备930、视频适配器940，以及连接到总线的I/O接口960。所述总线可以为任何类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储总线或者存储控制器、外设总线，视频总线等等。
所述CPU910可包括任何类型的电子数据处理器。存储器920可包括任意类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(简称SRAM)、动态随机存取存储器(简称DRAM)、同步DRAM(简称SDRAM)、只读存储器(简称ROM)或其组合等等。在一实施例中，存储器920可包括在开机时使用的ROM以及在执行程序时使用的存储程序和数据的DRAM。在实施例中，存储器920是非瞬时的。大容量存储设备930可包括任意类型的存储设备，用于存储数据、程序和其它信息，并使这些数据、程序和其它信息通过总线访问。大容量存储设备930可包括例如固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等中的一个或多个。
视频适配器940以及I/O接口960提供接口以将外部输入和输出设备耦合到处理单元上。如图所示，输入和输出设备的示例包括耦合至视频适配器940的显示器990和耦合至I/O接口960的鼠标/键盘/打印机970的任意组合。其它设备可以耦合至处理单元901，可以利用附加的或更少的接口卡。例如，串行接口卡(未图示)可以用于为打印机提供串行接口。
处理单元901还包括一个或多个网络接口950，网络接口950可包括以太网电缆等有线链路，和/或到接入节点或者一个或多个网络980的无线链路。网络接口950允许处理单元901通过网络980与远程单元通信。例如，网络接口950可以通过一个或多个发射器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一实施例中，处理单元901耦合到局域网或广域网上以用于数据处理以及与远程设备通信，所述远程设备例如其它处理单元、因特网、远程存储设施等。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其他特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或集成，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或集成。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其他变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。

Claims (22)

1.一种支持无线局域网WLAN中上行正交频分多址接入OFDMA传输的设备，应用于一个站点侧，其特征在于，所述设备包括：处理器和计算机可读存储介质，用于存储所述处理器执行的程序，当所述程序被所述处理器运行时，使得所述设备执行：
从接入点AP接收OFDMA开始接收OBR帧，所述OBR帧用于触发所述设备进行OFDMA上行传输，其中，所述OBR帧包括：被触发进行OFDMA上行传输的所述设备的标识，用于指示分配给所述设备用于OFDMA上行传输的子载波组的信息，以及所述设备必须遵守的物理层协议数据单元PPDU的最大长度；
根据所述OBR帧，采用分配给所述设备的子载波组中的子载波，向所述AP发送响应于所述OBR帧的物理层数据单元PPDU。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述子载波组的信息包括用于指示所述子载波组的子载波组索引。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述PPDU遵循所述最大长度。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述PPDU在接收所述OBR帧后的帧间间隔结束时发送，所述帧间间隔允许所述设备从接收模式切换到发送模式。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述OBR帧还用于触发其他站点进行OFDMA上行传输，所述OBR帧还包括：被触发进行OFDMA上行传输的所述其他站点的标识，用于指示分配给所述其他站点的用于OFDMA上行传输的子载波组的信息。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述PPDU与所述其他站点根据所述OBR帧发送的PPDU是同时的。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述其他站点根据所述OBR帧发送的PPDU都遵循所述最大长度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，当所述程序被所述处理器运行时，使得所述设备还执行：
向所述AP发送块确认BA。
9.一种支持无线局域网WLAN中上行正交频分多址接入OFDMA传输的设备，应用于一个接入点侧，其特征在于，所述设备包括：处理器和计算机可读存储介质，用于存储所述处理器执行的程序，当所述程序被所述处理器运行时，使得所述设备执行：
向一个或多个站点STA发送OFDMA开始接收OBR帧；所述OBR帧用于触所述一个或多个STA进行OFDMA上行传输，其中，所述OBR帧包括：被触发进行OFDMA上行传输的所述一个或多个STA的标识，用于指示分配给所述一个或多个STA用于OFDMA上行传输的多个子载波组的信息，以及所述一个或多个STA必须遵守的物理层协议数据单元PPDU的最大长度；
根据所述多个子载波组，接收被触发的所述一个或多个STA发送的响应于所述OBR帧的各个物理层协议数据单元PPDU。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述一个或多个子载波组的信息包括用于指示所述一个或多个子载波组的子载波组索引。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述各个PPDU遵守所述最大长度。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述各个PPDU是同时接收到的。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述各个PPDU与所述OBR帧之间相距一个帧间间隔。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的设备，其特征在于，当所述程序被所述处理器运行时，使得所述设备还执行：
接收所述一个或多个站点发送的块确认BA。
15.一种支持无线局域网WLAN中上行正交频分多址接入OFDMA传输的设备，其特征在于，包括：
第一单元，用于从接入点AP接收OFDMA开始接收OBR帧，所述OBR帧用于触发所述设备进行OFDMA上行传输，其中，所述OBR帧包括：被触发进行OFDMA上行传输的所述设备的标识，用于指示分配给所述设备用于OFDMA上行传输的子载波组的信息，以及所述设备必须遵守的物理层协议数据单元PPDU的最大长度；
第二单元，用于根据所述OBR帧，采用分配给所述设备的子载波组中的子载波，向所述AP发送响应于所述OBR帧的物理层数据单元PPDU。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述子载波组的信息包括用于指示所述子载波组的子载波组索引。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述PPDU遵循所述最大长度。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述PPDU在接收所述OBR帧后的帧间间隔结束时发送，所述帧间间隔允许所述设备从接收模式切换到发送模式。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的设备，其特征在于，所述OBR帧还用于触发其他站点进行OFDMA上行传输，所述OBR帧还包括：被触发进行OFDMA上行传输的所述其他站点的标识，用于指示分配给所述其他站点的用于OFDMA上行传输的子载波组的信息。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述PPDU与所述其他站点根据所述OBR帧发送的PPDU是同时的。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述其他站点根据所述OBR帧发送的PPDU都遵循所述最大长度。
22.根据权利要求15至21中任一项所述的设备，其特征在于，当所述程序被所述处理器运行时，使得所述设备还执行：
向所述AP发送块确认BA。
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