CN113597783A - 通信设备、通信设备的控制方法及程序 - Google Patents

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Abstract

通信设备对具有前导码和数据字段的物理(PHY)帧进行通信。前导码包括：传统短训练字段(L‑STF)、传统长训练字段(L‑LTF)、传统信号字段(L‑SIG)、EHT信号字段(EHT‑SIG‑A)、EHT信号字段(EHT‑SIG‑B)、EHT短训练字段(EHT‑STF)和EHT长训练字段(EHT‑LTF)。EHT‑SIG‑B包括表示分配给与该通信设备通信的一个或多个其他通信设备中的各个的空间流的最大数量大于8。

Description

通信设备、通信设备的控制方法及程序
技术领域
本发明涉及无线LAN中的通信控制技术。
背景技术
近来，随着信息通信技术的发展，互联网的使用逐年增加，并且已经开发出各种通信技术来应对需求的增加。特别地，无线局域网(无线LAN)技术通过无线LAN终端实现了对包数据、音频、视频等的互联网通信中的吞吐量提高，并且各种技术开发仍在积极进行。
在无线LAN技术的发展中，作为无线LAN技术的标准化组织的IEEE(电气和电子工程师协会)802的许多标准化工作发挥了重要作用。作为无线LAN通信标准之一，已知IEEE802.11标准，包括诸如IEEE802.11n/a/b/g/ac和IEEE802.11ax的标准。例如，IEEE802.11ax实现了高达每秒9.6吉比特(Gbps)的高峰值吞吐量，并且还使用OFDMA(正交频分多址)提高了拥塞状况下的通信速度(PTL 1)。
最近，为了进一步提高吞吐量，已经形成了称为IEEE802.11EHT(极高吞吐量)的研究组作为IEEE802.11ax的后继标准。作为IEEE802.11EHT目标的吞吐量提高的措施之一是增加MIMO(多输入多输出)方法的空间流的数量。MIMO是如下方法：通过使用多个天线形成多个空间流并进行通信，来在由接入点(AP)和作为无线LAN终端的站(STA)形成的无线通信网络中，提高信道资源使用效率。如果只有一个STA，则该方法称为SU-MIMO(单用户MIMO)。如果存在多个STA，则该方法称为MU-MIMO(多用户MIMO)。近年来，MIMO作为用于下一代通信系统的技术而普及，并且也被用在IEEE802.11标准中。例如，在IEEE802.11ax中，该方法适用于最多八个空间流(SS)。在IEEE802.11EHT中，已经检验了将空间流的最大数量增加到16。当增加空间流的数量时，空间使用效率进一步提高，并且可以实现吞吐量提高。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本特开2018-50133号公报
发明内容
技术问题
如上所述，在IEEE802.11EHT中，假设空间流的最大数量被设置为16。然而，在无线LAN的传统标准中，尚未定义在分配给一个或多个STA(无线LAN终端)的空间流的总数大于8的情况下，将有关空间流数量分配的信息通知给各个STA的机制。
考虑到上述问题，本发明提供了一种机制，该机制被构造为将总共大于8的空间流的数量的分配通知给一个或多个无线LAN终端。
解决问题的技术方案
根据本发明一方面的通信设备具有如下特性特征。即，提供了一种通信设备，其包括发送部，所述发送部用于发送包括前导码和数据字段的物理(PHY)帧，其特征在于，所述前导码包括：
传统短训练字段(L-STF)；
在所述帧中紧接在所述L-STF之后布置的传统长训练字段(L-LTF)；
在所述帧中紧接在所述L-LTF之后布置的传统信号字段(L-SIG)；
在所述帧中在所述L-SIG之后布置的第一EHT(极高吞吐量)信号字段(EHT-SIG-A)；
在所述帧中紧接在所述EHT-SIG-A之后布置的第二EHT信号字段(EHT-SIG-B)；
在所述帧中紧接在所述EHT-SIG-B之后布置的EHT短训练字段(EHT-STF)；以及
在所述帧中紧接在所述EHT-STF之后布置的EHT长训练字段(EHT-LTF)，并且
所述EHT-SIG-B包括子字段，所述子字段表示分配给与所述通信设备通信的不少于一个的其他通信设备中的各个的空间流的数量，并且所述空间流的数量的总和大于8。
本发明的有利效果
根据本发明，提供了如下机制，该机制被构造为将总共大于8的空间流的数量的分配通知给一个或多个无线LAN终端。
通过以下结合附图的描述，本发明的其他特征和优点将更加清楚。注意，遍及附图，相同的附图标记表示相同或相似的部件。
附图说明
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并且与文字说明一起用来解释本发明的原理。
[图1]是示出网络的构造的示例的图；
[图2]是示出AP的功能构造的示例的框图；
[图3]是示出AP的硬件构造的示例的框图；
[图4]是示出由AP执行的处理的流程图；
[图5]是示出在无线通信网络中执行的处理的序列图；
[图6]是示出实施例中使用的PPDU的PHY帧结构的示例的图；
[图7]是示出EHT-SIG-B字段的构造的图；
[图8]是示出空间构造(Spatial Configuration)子字段与各STA的空间流的数量之间的对应关系的示例的图；并且
[图9]是示出空间构造子字段与各STA的空间流的数量之间的对应关系的另一示例的图。
具体实施方式
下文中将参照附图详细描述实施例。注意，以下实施例并不意图限制本发明的范围。在实施例中描述了多个特征，但并不限于需要所有这些特征的发明，而是可以适当组合这些特征。此外，在附图中，对相同或相似的构造赋予相同的附图标记，并将省略其冗余描述。
<第一实施例>
(网络构造)
图1示出了根据该实施例的无线通信网络的构造的示例。该无线通信网络被构造为，包括一个接入点(AP 102)和三个STA(STA 103、STA 104和STA 105)，作为符合IEEE802.11EHT(极高吞吐量)标准的设备(EHT设备)。注意，可以理解为EHT是极高吞吐量(Extremely High Throughput)的首字母缩写。AP 102可以被认为是STA的一种形式，因为除了具有中继功能之外，AP 102具有与STA 103至STA 105相同的功能。位于表示从AP 102发送的信号到达的区域的圆圈101中的STA可以与AP 102通信。AP 102根据IEEE802.11EHT标准的无线通信方法与STA 103至STA 105通信。AP 102可以经由符合IEEE802.11系列标准的诸如关联处理的连接处理与STA 103至STA 105中的各个建立无线电链路。
注意，图1所示的无线通信网络的构造仅为用于描述的示例，并且例如，可以形成在更广阔区域中包括许多EHT设备和传统设备(符合IEEE802.11a/b/g/n/ax标准的通信设备)的网络。此外，通信设备的布置不限于图1所示的布置，并且以下论点也适用于通信设备的各种位置关系。
(AP的构造)
图2是示出AP 102的功能构造的框图。作为其功能构造的示例，AP102包括无线LAN控制单元201、帧生成单元202、信号分析单元203和UI(用户界面)控制单元204。
无线LAN控制单元201可以被构造为包括：被构造为向/从其他无线LAN设备发送/接收无线电信号(无线电帧)的一个或多个天线205和电路、以及被构造为控制这些的程序。无线LAN控制单元201根据IEEE802.11系列的标准，基于由帧生成单元202生成的帧来执行无线LAN的通信控制。
帧生成单元202基于信号分析单元203对由无线LAN控制单元201接收的信号进行分析的结果，来生成要由无线LAN控制单元201发送的帧。帧生成单元202可以在不依赖于信号分析单元203的分析结果的情况下创建帧。信号分析单元203分析由无线LAN控制单元201接收的信号。UI控制单元204接受AP 102的用户(未示出)对输入单元304(图3)的操作，并进行将与操作相对应的控制信号发送到各组成元件的控制，或控制输出单元305(图3)的输出(包括显示等)。
图3示出了根据该实施例的AP 102的硬件构造。作为其硬件构造的示例，AP 102包括存储单元301、控制单元302、功能单元303、输入单元304、输出单元305、通信单元306以及一个或多个天线205。
存储单元301由ROM和RAM两者或其中之一形成，并且存储用于进行稍后描述的各种操作的程序以及诸如用于无线通信的通信参数的各种信息。注意，除了诸如ROM和RAM的存储器之外，诸如软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡或DVD的存储介质可以用作存储单元301。
控制单元302例如由诸如CPU或MPU的处理器、ASIC(专用集成电路)、DSP(数字信号处理器)、FPGA(现场可编程门阵列)等形成。这里，CPU是中央处理单元(CentralProcessing Unit)的首字母缩写，MPU是微处理单元(Micro Processing Unit)的首字母缩写。控制单元302执行存储单元301中存储的程序，从而控制整个AP 102。注意，控制单元302可以通过存储单元301中存储的程序和OS(操作系统)的协作来控制整个AP 102。
另外，控制单元302控制功能单元303以执行预定处理，诸如摄像、打印或投影。功能单元303是AP 102用来执行预定处理的硬件。例如，如果AP 102是相机，则功能单元303是摄像单元并且进行摄像处理。例如，如果AP 102是打印机，则功能单元303是打印单元并且进行打印处理。例如，如果AP 102是投影仪，则功能单元303是投影单元并进行投影处理。功能单元303要处理的数据可以是存储单元301中存储的数据，或者可以是经由后述的通信单元306与STA或其他AP通信的数据。
输入单元304接受来自用户的各种操作。输出单元305对用户进行各种输出。这里，输出单元305的输出包括画面上的显示、扬声器的音频输出、振动输出等中的至少一种。注意，输入单元304和输出单元305二者可以由像触摸面板那样的一个模块来实现。
通信单元206控制符合IEEE802.11EHT标准的无线通信，或者控制符合Wi-Fi或IP(互联网协议)通信的无线通信。此外，通信单元306控制一个或多个天线205发送/接收用于无线通信的无线电信号。AP 102经由通信单元306与其他通信设备通信诸如图像数据、文档数据和视频数据的内容。
(STA的构造)
STA 103至105的功能构造和硬件构造分别与上述AP 102的功能构造(图2)和硬件构造(图3)相同。即，STA 103至105中的各个可以被构造为，包括无线LAN控制单元201、帧生成单元202、信号分析单元203和UI控制单元204，作为其功能构造，并且包括存储单元301、控制单元302、功能单元303、输入单元304、输出单元305、通信单元306和一个或多个天线205，作为其硬件构造。
(处理过程)
接下来，将参照图4和图5描述由如上所述构造的AP 102执行的处理过程和由图1所示的无线通信系统执行的处理序列。图4是示出AP 102执行的处理的流程图。当AP 102的控制单元302执行存储在存储单元301中的控制程序并执行信息的计算和处理以及各硬件的控制时，可以实现图4所示的流程图。图5示出了由无线通信系统执行的处理的序列图。
AP 102对STA 103至105中的各个进行符合IEEE802.11系列标准的连接处理(步骤S401、F501)。即，在AP 102与STA 103至105中的各个之间发送/接收诸如探测请求/响应、关联请求/响应和Auth(认证)的帧，从而建立无线电链路。接下来，AP 102针对STA 103至105中的各个决定空间流的数量。各个STA的空间流的数量可以由信号分析单元203基于从各个STA接收到的关于接收状态的信息(诸如CSI(信道状态信息))来决定。此外，各个STA的空间流的数量可以在无线通信网络中预先决定，或者可以由AP 102的用户(未示出)对输入单元304的操作来决定。接下来，AP 102决定包括在要发送的无线电帧中的通信参数，该通信参数包括关于在步骤S402或F502中决定的空间流的数量的信息和其他参数(信息/值)(步骤S403、F503)。接下来，AP 102将数据以包括所决定的通信参数和数据的无线电帧的形式发送给STA 103至105(步骤S404、F504)。
(帧结构)
图6示出了由IEEE802.11EHT标准定义并在步骤S404或F504中发送的PPDU的PHY(物理)帧结构的示例。注意，PPDU是物理层协议数据单元(Physical Layer Protocol DataUnit)的缩写。图6所示的PPDU的头部包括向后兼容IEEE802.11a/b/g/n/ax标准的L(Legacy，传统)-STF(Short Training Field，短训练字段)601、L-LTF(Long TrainingField，长训练字段)602和L-SIG(Signal Field，信号字段)603。L-STF 601用于PHY帧信号的检测、自动增益控制(AGC)、定时检测等。紧接在L-STF601之后布置的L-LTF 602用于高精度频率/时间同步、传播信道信息(CSI)的获得等。紧接在L-LTF 602之后布置的L-SIG 603用于发送包括诸如数据传输速率和PHY帧长度的信息的控制信息。符合IEEE802.11a/b/g/n/ax标准的传统设备可以对上述各种传统字段(L-STF 601、L-LTF 602和L-SIG 603)的数据进行解码。
在L-SIG 603之后，PPDU还包括RL-SIG 604、EHT-SIG-A 605、EHT-SIG-B 606、EHT-STF 607、EHT-LTF 608、数据字段609和包扩展610。RL-SIG 604可以不存在。在L-SIG 603之后布置EHT-SIG-A 605，紧接在EHT-SIG-A 605之后布置EHT-SIG-B 606，紧接在EHT-SIG-B606之后布置EHT-STF 607，紧接在EHT-STF 607之后布置EHT-LTF 608。注意，包括L-STF601、L-LTF 602、L-SIG 603、RL-SIG 604、EHT-SIG-A 605、EHT-SIG-B 606、EHT-STF 607和EHT-LTF 608的字段被称为前导码。注意，图6示出了向后兼容IEEE802.11a/b/g/n/ax标准的帧结构。如果不需要保证向后兼容性，则可以省略L-STF和L-LTG的字段。相反，可以插入EHT-STF和EHT-LTF。
图7示出了形成EHT-SIG-B 606的字段。EHT-SIG-B 606由公共字段701和用户特定字段702形成。通过连接与各自具有20MHz带宽的子带相对应的用户块字段703、704和705，来形成用户特定字段702。在表1中示出了形成用户块字段的子字段及其描述。
[表1]
Figure BDA0003233487700000081
在表1中，使用整数N将用户字段的位计数表示为N×21位。如果用户块字段是用户特定字段中的最后的用户块字段，并且如果仅保持一个用户的信息，则N＝1。否则，N＝2。
在表1所示的用户块字段中，当通过MU-MIMO向多个用户(STA)发送数据时，用户字段使用表2所示的格式。表2示出了当通过MU-MIMO发送数据时用户字段的子字段的描述。空间构造表示分配给各个STA的空间流的数量(空间流的阵列)，并针对该子字段确保6位。
[表2]
Figure BDA0003233487700000082
本实施例中，将MU-MIMO的空间流的最大数量设置为16，并将由各个STA保持的空间流的数量(天线的数量)的上限设置为4。空间构造子字段的位串表示分配给特定数量的STA的空间流的数量的列表。作为示例，图8示出了在STA的数量为6的情况下，空间构造子字段的位串与各个STA的流的数量之间的对应关系。
在图8中，为了描述，空间构造子字段的位(6位)由B5，...，B0表示。另外，Nsi表示第i(i＝添加到STA的ID)STA的天线的数量，并且分配空间流，使得关于i＞j，“Nsi总是不小于Nsj”成立。注意，接收到包括子字段的帧的各STA掌握图8所示的对应关系和对应关系中的STA的ID，从而从该帧中检测分配给自身STA的空间流的数量。图8列出了在所有Nsi(i＝1、2、3、4、5和6)之和为16或更小的情况下的空间流的所有阵列。例如，如果空间构造子字段为“000000”，则在所有六个STA中，空间流的数量为1。如果空间构造子字段为“011001”，则六个STA的空间流的数量为4、4、2、2、1和1。共存在54个模式的空间流阵列。如果STA的数量小于6，则模式的数量小于54。即，所有模式的空间流阵列都可以由6位表示，而与STA的数量无关。虽然将省略详细的对应关系，但是即使STA的数量不是6，也可以创建类似的对应关系。
如上所述，根据本实施例，当在EHT-SIG-B中针对表示分配给各个STA的空间流的数量的子字段，确保4位或更多位时，即使空间流的总数大于8，也可以将分配的空间流的数量通知给各个STA。此外，提供了如下机制，该机制被构造为在PPDU中包括在用户(STA)的数量为6、MU-MIMO的空间流的最大数量为16、并且各个STA保持的空间流的数量(天线的数量)的上限为4的情况下的空间流阵列的信息。这样使得可以在AP与各个STA之间对空间流阵列的信息进行通信。
<第二实施例>
在本实施例中，将描述如下情况，其中，用户(STA)的数量为5，MU-MIMO的空间流的最大数量为16，并且各个STA保持的空间流的数量(天线的数量)的上限是8。下面将描述与第一实施例的不同之处。
表3示出了当通过MU-MIMO发送数据时EHT-SIG-B 606中的用户字段的子字段的描述。空间构造表示分配给各个STA的空间流的数量(空间流的阵列)，并针对该子字段确保8位。
[表3]
Figure BDA0003233487700000101
本实施例中，将MU-MIMO的空间流的最大数量设置为16，并将由各个STA保持的空间流的数量(天线的数量)的上限设置为4。空间构造子字段的位串表示分配给特定数量的STA的空间流的数量的列表。图9示出了在STA的数量为8的情况下，空间构造子字段的位串与各个STA的流的数量之间的对应关系。
在图9中，为了描述，空间构造子字段的位(8位)由B7，...，B0表示。另外，Nsi表示第i STA的天线的数量，并且分配空间流，使得关于i＞j，“Nsi总是不小于Nsj”成立。图9列出了在所有Nsi(i＝1、2、3、4和5)之和为16或更小的情况下的空间流的所有阵列。例如，如果空间构造子字段为“00000000”，则在所有五个STA中，空间流的数量为1。如果空间构造子字段为“00110110”，则五个STA的流的数量为3、3、3、1和1。共存在136个模式的空间流阵列。如果STA的数量小于5，则模式的数量小于136。即，所有模式都可以由8位表示，而与STA的数量无关。虽然将省略详细的对应关系，但是即使STA的数量不是5，也可以创建类似的对应关系。
如上所述，根据本实施例，提供了如下机制，该机制被构造为在PPDU中包括在用户(STA)的数量为5、MU-MIMO的空间流的最大数量为16、并且各个STA保持的空间流的数量(天线的数量)的上限为8的情况下的空间流阵列的信息。这样使得可以在AP与各个STA之间对空间流阵列的信息进行通信。
(其他实施例)
本发明可以通过如下处理来实现：经由网络或存储介质向系统或装置提供用于实现上述实施例的一个或多个功能的程序，并使所述系统或装置的计算机中的一个或多个处理器读出并执行该程序。本发明还可以通过用于实现一个或多个功能的电路(例如ASIC)来实现。
本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和变型。因此，做出了权利要求以公开本发明的范围。
本申请要求2019年2月28日提交的日本专利申请第2019-036403号的优先权，这些申请的全部内容通过引用并入本文。

Claims (9)

1.一种通信设备，所述通信设备包括发送部，所述发送部用于发送包括前导码和数据字段的物理(PHY)帧，其特征在于，
所述前导码包括：
传统短训练字段(L-STF)；
紧接在所述L-STF之后布置在所述帧中的传统长训练字段(L-LTF)；
紧接在所述L-LTF之后布置在所述帧中的传统信号字段(L-SIG)；
在所述L-SIG之后布置在所述帧中的第一EHT(极高吞吐量)信号字段(EHT-SIG-A)；
紧接在所述EHT-SIG-A之后布置在所述帧中的第二EHT信号字段(EHT-SIG-B)；
紧接在所述EHT-SIG-B之后布置在所述帧中的EHT短训练字段(EHT-STF)；以及
紧接在所述EHT-STF之后布置在所述帧中的EHT长训练字段(EHT-LTF)，并且
所述EHT-SIG-B包括子字段，该子字段表示分配给与所述通信设备通信的不少于一个其他通信设备中的各个的空间流的数量，并且所述空间流的数量的总和大于8。
2.一种通信设备，所述通信设备包括接收部，所述接收部用于接收包括前导码和数据字段的物理(PHY)帧，其特征在于，
所述前导码包括：
传统短训练字段(L-STF)；
紧接在所述L-STF之后布置在所述帧中的传统长训练字段(L-LTF)；
紧接在所述L-LTF之后布置在所述帧中的传统信号字段(L-SIG)；
在所述L-SIG之后布置在所述帧中的第一EHT(极高吞吐量)信号字段(EHT-SIG-A)；
紧接在所述EHT-SIG-A之后布置在所述帧中的第二EHT信号字段(EHT-SIG-B)；
紧接在所述EHT-SIG-B之后布置在所述帧中的EHT短训练字段(EHT-STF)；以及
紧接在所述EHT-STF之后布置在所述帧中的EHT长训练字段(EHT-LTF)，并且
所述EHT-SIG-B包括子字段，该子字段表示分配给用于与其他通信设备通信的所述通信设备的空间流的数量的子字段，并且所述子字段由不少于4位形成。
3.根据权利要求1或2所述的通信设备，其特征在于，所述子字段是用户字段中包括的6位空间构造子字段。
4.根据权利要求1或2所述的通信设备，其特征在于，所述子字段是用户字段中包括的8位空间构造子字段。
5.一种通信设备的控制方法，所述通信设备包括发送部，所述发送部用于发送包括前导码和数据字段的物理(PHY)帧，其特征在于，
所述前导码包括：
传统短训练字段(L-STF)；
紧接在所述L-STF之后布置在所述帧中的传统长训练字段(L-LTF)；
紧接在所述L-LTF之后布置在所述帧中的传统信号字段(L-SIG)；
在所述L-SIG之后布置在所述帧中的第一EHT(极高吞吐量)信号字段(EHT-SIG-A)；
紧接在所述EHT-SIG-A之后布置在所述帧中的第二EHT信号字段(EHT-SIG-B)；
紧接在所述EHT-SIG-B之后布置在所述帧中的EHT短训练字段(EHT-STF)；以及
紧接在所述EHT-STF之后布置在所述帧中的EHT长训练字段(EHT-LTF)，并且
所述EHT-SIG-B包括子字段，该子字段表示分配给与所述通信设备通信的不少于一个其他通信设备中的各个的空间流的数量，并且所述空间流的数量的总和大于8。
6.一种通信设备的控制方法，所述通信设备包括接收部，所述接收部用于接收包括前导码和数据字段的物理(PHY)帧，其特征在于，
所述前导码包括：
传统短训练字段(L-STF)；
紧接在所述L-STF之后布置在所述帧中的传统长训练字段(L-LTF)；
紧接在所述L-LTF之后布置在所述帧中的传统信号字段(L-SIG)；
在所述L-SIG之后布置在所述帧中的第一EHT(极高吞吐量)信号字段(EHT-SIG-A)；
紧接在所述EHT-SIG-A之后布置在所述帧中的第二EHT信号字段(EHT-SIG-B)；
紧接在所述EHT-SIG-B之后布置在所述帧中的EHT短训练字段(EHT-STF)；以及
紧接在所述EHT-STF之后布置在所述帧中的EHT长训练字段(EHT-LTF)，并且
所述EHT-SIG-B包括子字段，该子字段表示分配给用于与其他通信设备通信的所述通信设备的空间流的数量，并且所述子字段由不少于4位形成。
7.根据权利要求5或6所述的通信设备的控制方法，其特征在于，所述子字段是用户字段中包括的6位空间构造子字段。
8.根据权利要求5或6所述的通信设备的控制方法，其特征在于，所述子字段是用户字段中包括的8位空间构造子字段。
9.一种程序，其被构造为使计算机用作根据权利要求1至4中的任一项所述的通信设备。
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