CN1894910B - 高速媒体接入控制 - Google Patents
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Abstract
这里针对MAC处理而公开的实施例能够高效地利用高吞吐量系统，并且可以与各种传统系统保持后向兼容。在一个方面中，一种数据传输结构包括汇总轮询帧和一个或多个根据所述汇总轮询帧而发送的帧。在另一方面中，一种时分双工(TDD)数据传输结构，包括：导频帧；汇总轮询帧；零个或多个根据所述汇总轮询帧的接入点到远程站帧。在一个方面中，多个帧是在没有帧间距或帧间距明显降低的情况下发送的。在另一方面中，可以在从不同信源发送出的帧或者功率电平明显不同的帧之间引入保护帧间距。在另一方面中，将单个前导码与一个或多个帧相关联地发送出去。在另一方面中，在一个或多个有序帧的传输之后，发送一个块确认。
Description
根据35U.S.C§119要求优先权
本专利申请要求享受下列美国临时专利申请的优先权：
2003年10月15日提交的、题目为“Method and Apparatus forProviding Interoperability and Backward Compatibility in WirelessCommunication Systems”的临时申请No.60/511,750；
2003年10月15日提交的、题目为“Method，Apparatus，and Systemfor Medium Access Control in a High Performance Wireless LANEnvironment”的临时申请No.60/511,904；
2003年10月21日提交的、题目为“Peer-to-Peer Connections inMIMO WLAN System”的临时申请No.60/513,239；
2003年12月1日提交的、题目为“Method，Apparatus，and Systemfor Sub-Network Protocol Stack for Very High Speed Wireless LAN”的临时申请No.60/526,347；
2003年12月1日提交的、题目为“Method，Apparatus，and Systemfor Multiplexing Protocol data Units in a High Performance WirelessLAN Environment”的临时申请No.60/526,356；
2003年12月23日提交的、题目为“Wireless CommunicationsMedium Access Control(MAC)Enhancements”的临时申请No.60/532,791；
2004年2月18日提交的、题目为“Adaptive Coordination Function(ACF)”的临时申请No.60/545,963；
2004年6月2日提交的、题目为“Method and Apparatus for RobustWireless Network”的临时申请No.60/576,545；
2004年7月8日提交的、题目为“Method and Apparatus forDistribution Communication Resources Among Multiple Users”的临时申请No.60/586,841；以及
2004年8月11日提交的、题目为“Method，Apparatus，and Systemfor Wireless Communications”的临时申请No.60/600,960；
上述临时申请已全部转让给本申请的受让人，故明确地以引用方式并入此处。
发明领域
本发明一般涉及通信，尤其涉及媒体接入控制。
技术背景
为了提供诸如话音和数据之类的各种通信，广泛部署了无线通信系统。典型的无线数据系统或网络为多个用户提供对一个或多个共享资源的接入。一种系统可以使用多种接入技术，如频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)等。
示例性的无线网络包括基于蜂窝的数据系统。一些这样的例子如下：(1)“TIA/EIA-95-B Mobile Station-Base Station CompatibilityStandard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System”(IS-95标准)；(2)由名为“3rd Generation Partnership Project”(3GPP)提供的标准(W-CDMA标准)，其包含在一组文档3G TS 25.211、3GTS 25.212、3G TS 25.213和3G TS 25.214中；(3)由名为“3rdGeneration Partnership Project 2”(3GPP2)提供的标准(IS-2000标准)，其包含在“TR-45.5 Physical Layer Standard for cdma2000 SpreadSpectrum Systems”中；(4)遵循TIA/EIA/IS-856标准(IS-856标准)的高数据速率(HDR)系统。
无线系统的其他例子包括无线局域网(WLAN)，如IEEE 802.11(即802.11(a)、(b)或(g))。采用包括正交频分复用(OFDM)调制技术的多进多出(MIMO)WLAN，可以实现对这些网络的改进。为了改进802.11以前标准的一些缺点，已经引入了IEEE 802.11(e)。
随着无线系统设计的发展，已经可以提供更高数据速率。更高数据速率为先进应用创造了可能，如话音、视频、高速数据传输以及各种其他应用。但是，不同的应用对于其各自的数据传输具有不同的要求。多种数据类型有延时和吞吐量要求，或者需要一定的服务质量(QoS)保证。在没有资源管理的情况下，可能会降低系统的容量，并且，系统可能无法高效地工作。
媒体接入控制(MAC)协议通常用于在多个用户之间分配共享的通信资源。MAC协议通常将高层与用于收发数据的物理层接合起来。为了从数据速率增长中获益，MAC协议必须被设计成高效地利用共享资源。通常情况下，最好与可替换的或传统的通信标准保持互操作性。因此，本领域中需要高效地利用高吞吐量系统的MAC处理。本领域中还该需要MAC处理与各种类型的传统系统保持后向兼容。
发明内容
这里公开的实施例解决对能够高效地利用高吞吐量系统且可以与各种传统系统保持后向兼容的MAC处理的需求。在一个方面中，一种数据传输结构包括汇总轮询帧和一个或多个根据所述汇总轮询帧而发送的帧。在另一方面中，一种时分双工(TDD)数据传输结构包括：导频帧；汇总轮询帧；零个或多个根据所述汇总轮询帧的接入点到远程站帧。
在一个方面中，多个帧是在没有帧间距或帧间距明显降低的情况下发送出去的。在另一方面中，可以在从不同信源发送出来的帧或者功率电平明显不同的帧之间引入保护帧间距。在另一方面中，将单个前导码与一个或多个帧相关联地发送出去。在另一方面中，在发送一个或多个有序帧之后，发送一个块确认。在另一方面中，发送一个汇总轮询帧，并与其相关联地发送一个或多个帧。还给出了各种其他方面。
附图说明
图1是一种系统的示例性实施例，其包括高速WLAN；
图2给出了无线通信装置的一个示例性实施例，其可被配置成接入点或用户终端；
图3示出了802.11帧间距参数；
图4给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段，用于说明根据DCF使用DIFS加退避时间来进行接入；
图5给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段，用于说明在ACK之前使用SIFS，其具有比DIFS接入较高的优先级；
图6示出了将大的分组分割成小的片段，后者具有相关联的SIFS；
图7给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段，用于说明每帧都有确认的TXOP；
图8示出了具有块确认的TXOP；
图9给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段，用于说明使用HCCA的轮询TXOP；
图10是TXOP的一个示例性实施例，其包括没有任何间隙的多个连续传输；
图11是TXOP的一个示例性实施例，用于说明降低所需前导码传输量；
图12示出了集成了各个方面的方法的一个示例性实施例，其包括汇总前导码、删除诸如SIFS之类的间隙和根据需要插入GIF；
图13给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段，用于说明汇总轮询帧及相应的TXOP；
图14给出了用于汇总轮询帧的一个示例性方法；
图15给出了一个示例性的MAC帧；
图16给出了一个示例性的MAC PDU；
图17给出了一个示例性的点到点通信；
图18示出了一个现有技术的物理层突发；
图19给出了一个示例性的物理层突发，其可用于点到点通信；
图20给出了MAC帧的一个示例性实施例，其包括可选的自组织段；
图21给出了一个示例性的物理层突发；
图22示出了一个示例性的点到点数据传输方法；
图23给出了一个示例性的点到点通信方法；
图24给出了用于在点到点连接中提供速率反馈的一个示例性方法；
图25示出了两个站和一个接入点之间的受管理点到点连接；
图26示出了基于竞争(或自组织)的点到点连接；
图27给出了一个示例性的MAC帧，用于说明站之间的受管理点到点通信；
图28示出了在相同的频率分配上支持传统和新型站；
图29示出了将传统和新型媒体接入控制结合起来；
图30给出了赢取传输机会的一种示例性方法；
图31给出了用多个BSS共享单个FA的一种示例性方法；
图32示出了使用单个FA的重叠BSS；
图33给出了在与传统BSS互操作的同时执行高速点到点通信的一种示例性方法；
图34示出了使用MIMO技术的点到点通信，其在传统BSS上竞争接入；
图35示出了将一个或多个MAC帧(片段)封装在一个聚合帧内；
图36示出了一个传统的MAC帧；
图37示出了一个示例性的解压缩帧；
图38给出了一个示例性的压缩帧；
图39给出了另一个示例性的压缩帧；
图40给出了一个示例性的聚合首部；
图41给出了在ACF中使用的调度接入周期帧(SCAP)的一个示例性实施例；
图42示出了如何将SCAP与HCCA和EDCA结合起来使用；
图43示出了信标间隔，包括多个SCAP，其间插入了基于竞争的接入周期；
图44示出了采用大量MIMO STA的低延时操作；
图45给出了一个示例性的SCHED消息；
图46给出了一个示例性的功率管理字段；
图47给出了一个示例性的MAP字段；
图48给出了用于TXOP分配的一个示例性SCHED控制帧；
图49示出了一个传统的802.11PPDU；
图50给出了用于数据传输的一个示例性MIMO PPDU；
图51给出了一个示例性的SCHED PPDU；
图52给出了一个示例性的FRACH PPDU；以及
图53示出了能够与传统系统互操作的方法的另一实施例。
具体实施方式
结合无线LAN(或者，使用新出现的传输技术的类似应用)的非常高比特率物理层，公开了支持高效操作的本申请实施例。该示例性的WLAN在20MHz带宽内支持超过100Mbps(兆比特每秒)的比特率。
各种示例性的实施例保留了传统WLAN系统的分布式协同操作的简单性和鲁棒性，例如，它们是802.11(a-e)。可以实现各种实施例的优点，同时保持与这些传统系统的后向兼容。(应当注意的是，在下面的说明中，将802.11系统描述为示例性的传统系统。本领域技术人员将会发现，这些改进同样与其他系统和标准兼容。)
一种示例性的WLAN可以包括子网协议栈。子网协议栈通常可以支持高数据速率、高带宽的物理层传输机制，包括、但不限于：基于OFDM调制的机制；单载波调制技术；使用多个发射和多个接收天线的系统(多进多出(MIMO)系统，包括多进单出(MISO)系统)，用于非常高带宽效率的操作；将多个发射和接收天线与空间复用技术相结合从而在相同的时间间隔内向多个用户终端发送数据或从多个用户终端接收数据的系统；使用码分多址(CDMA)技术来实现多个用户同时传输的系统。其他的例子包括单进多出(SIMO)和单进单出(SISO)系统。
这里给出的一个或多个示例性实施例是针对无线数据通信系统环境而展开介绍的。虽然优选在该环境中使用，但也可以将本发明的不同实施例应用于不同的环境或配置。通常情况下，这里描述的各种系统可用软件控制的处理器、集成电路或离散逻辑来实现。贯穿本申请的数据、指令、命令、信息、信号、符号和码片优选用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其组合来表示。此外，每幅框图中所示的模块可以表示硬件或方法的步骤。在不偏离本发明保护范围的情况下，方法的步骤可以互换。这里使用的“示例性的”一词意味着“用作例子、例证或说明”。这里被描述为“示例性”的任何实施例或设计不应被解释为比其他实施例或设计更优选或更具优势。
图1是系统100的一个示例性实施例，其包括一个接入点(AP)104，该接入点104连接到一个或多个用户终端(UT)106A-N。与802.11术语相一致，在本文中，AP和UT也被称为站，或STA。AP和UT经由无线局域网(WLAN)120进行通信。在该示例性的实施例中，WLAN 120是高速MIMO OFDM系统。但是，WLAN 120也可以是任何无线LAN。接入点104经由网络102，与任何数量的外部设备或过程进行通信。网络102可以是互联网、内联网或任何其他有线、无线或光网络。连接110将物理层信号从网络传送到接入点104。设备或过程可以连接到网络102，或者，作为WLAN 120上的UT(或经由与其的连接)。可以与网络102或WLAN 120相连接的设备的例子包括：电话；个人数字助理(PDA)；各种类型的计算机(膝上计算机、个人电脑、工作站、任何类型的终端)；视频设备，如照相机、摄像机、网络摄影机；以及，任何其他类型的数据设备。过程可以包括声音、视频、数据通信等。各种数据流可能具有不同的传输要求，这些可以通过使用不同的服务质量(QoS)技术来得到满足。
系统100可以用一个集中式AP 104来部署。在一个示例性的实施例中，所有UT 106与该AP进行通信。在另一实施例中，可以在两个UT之间进行直接的点到点通信，而无需修改系统，对于本领域技术人员来说这是显而易见的，下面将对其示例进行说明。接入可由AP来管理，或是自组织的(即，基于竞争的)，下面将对此进行详细说明。
在一个实施例中，AP 104提供以太网适应能力(adaptation)。在这种情况下，除AP之外，还可以部署一个IP路由器，以提供到网络102的连接(这里未显示其细节)。以太网帧可以通过WLAN子网，在路由器和UT 106之间传输(下面将详细说明)。以太网适应和连接是本领域中的公知技术。
在另一个实施例中，AP 104提供IP适应。在这种情况下，对于已连接UT的集合(未显示其细节)，AP充当一个网关路由器。在这种情况下，AP 104可以将IP数据报寻径到UT 106，以及，对来自UT 106的IP数据报进行寻径。IP适应和连接是本领域中的公知技术。
图2给出了无线通信设备的一个示例性实施例，该无线通信设备可被配置成接入点104或用户终端106。图2示出了接入点104配置。收发机210根据网络102的物理层要求，在连接110上接收和发送信号。来自或发向与网络102相连接的设备或应用的数据传递到MAC处理器220。这些数据在这里被称为流260。流可能具有不同的特性，并且，基于与该流相关联的应用的类型，可能需要不同的处理。例如，视频或话音可被称为低延时流(视频通常比话音具有较高的吞吐量要求)。很多数据应用对延时不太敏感，但可能具有较高的数据完整性要求(即，话音可以容忍一些分组的丢失，但文件传输通常不能容忍分组的丢失)。
MAC处理器220接收流260，并处理器它们，以便于在物理层上进行传输。MAC处理器220还接收物理层数据，并处理该数据，以形成输出流260的分组。在AP和UT之间还传送内部控制和信令。MAC协议数据单元(MAC PDU)，也被称为物理层(PHY)协议数据单元(PPDU)或帧(按照802.11的说法)，通过连接270传递到无线LAN收发机240，并且，从无线LAN收发机240接收它们。从流和命令转换成MAC PDU以及从MAC PDU转换成流和命令的示例性技术将在下面进行详细说明。其他实施例可以采用任何转换技术。与各种MAC ID相对应的反馈280可以从物理层(PHY)240返回到MAC处理器220，用于各种目的。反馈280可以是任何物理层信息，包括信道(包括多播信道和单播信道)的可支持速率、调制格式和各种其他参数。
在一个示例性实施例中，适应层(ADAP)和数据链路控制层(DLC)是在MAC处理器220中执行的。物理层(PHY)是在无线LAN收发机240上执行的。本领域技术人员应当理解的是，可以在任一配置下进行各种功能的分割。MAC处理器220可以执行物理层处理的一部分或全部。无线LAN收发机可以包括一个处理器，用于执行MAC处理或其一部分。可以采用任何数量的处理器、专用硬件或其组合。
MAC处理器220可以是通用微处理器、数字信号处理器(DSP)或专用处理器。MAC处理器220可以与专用硬件相连接，以协助各项任务(这里未显示其细节)。各种应用可以运行在外连的处理器上，如外连的计算机或通过网络连接，可以运行在接入点104(未显示)内的附加处理器上，或者，运行在MAC处理器220本身上。所示的MAC处理器220与存储器255相连接，后者可用来存储数据以及指令，以便于执行这里描述的各种程序和方法。本领域技术人员应当理解，存储器255可以包括一个或多个各种类型的存储器部件，可以整体或部分地嵌入MAC处理器220中。
除了存储用于执行这里所述功能的指令和数据，存储器255还可用来存储与各队列相关联的数据。
无线LAN收发机240可以是任何类型的收发机。在一个示例性的实施例中，无线LAN收发机240是一个OFDM收发机，它可以利用MIMO或MISO接口工作。对于本领域技术人员来说，OFDM、MIMO和MISO都是公知的。2003年8月27日提交的、标题为“FREQUENCY-INDEPENDENT SPATIAL-PROCESSING FORWIDEBAND MISO AND MIMO SYSTEMS”的共同待决美国专利申请No.10/650,295中，描述了多种示例性的OFDM、MIMO和MISO收发机，这份申请已经转让给本发明的受让人。其他的实施例可以包括SIMO或SISO系统。
所示的无线LAN收发机240与天线250A-N相连接。在不同的实施例中，可以支持任何数量的天线。天线250可用来在WLAN 120上进行发送和接收信号。
无线LAN收发机240可以包括与一个或多个天线250相连接的空间处理器。该空间处理器可以独立地处理各天线要发送的数据，或者，对所有天线上接收的信号进行联合处理。独立处理的例子可以基于信道估计、来自UT的反馈、信道反转(channel inversion)或本领域中公知的多种其他技术。该处理是使用多种空间处理技术中任意之一来执行的。多个这种类型的收发机可以使用波束形成、波束导引(beam steering)、特征导引(eigen-steering)或其他空间技术，来提高发向一个给定用户终端的吞吐量和来自一个给定用户终端的吞吐量。在一个其中发送OFDM符号的示例性实施例中，该空间处理器可以包括多个子空间处理器，用来处理各OFDM子信道或频段。
在一个示例性实施例中，该AP具有N个天线，而一个示例性的UT具有M个天线。因此，该AP和该UT的天线之间有M×N条路径。在本领域中，使用所述多条路径来提高吞吐量的各种空间技术都是公知的。在一种空时发射分集(STTD)系统(在这里，也被称为“分集”)中，传输数据进行格式化和编码，然后，作为单个数据流通过所有天线发送出去。使用M个发射天线和N个接收天线，可以形成MIN(M，N)个独立信道。空间复用利用这些独立路径，并且可以在这些独立路径上发送不同的数据，从而提高传输速率。
用于学习和适应AP和UT之间的信道特性的各种技术是公知的。可以从每个发射天线发送独特的导频信号。在各接收天线处接收和测量这些导频信号。然后，可以将信道状态信息反馈返回给发射设备，以便用于传输。可以执行测量信道矩阵的特征分解，以确定信道特征模式。另一种避免在接收机中进行信道矩阵的特征分解的技术，使用导频信号和数据的特征导引，来简化接收机中的空间处理。
因此，根据当前的信道状态，对于到系统内各个用户终端的传输，可以提供不同的数据速率。具体而言，AP和每个UT之间的具体链路比多播链路或广播链路具有较高性能，多播链路或广播链路可以从AP到一个以上UT分享。下面进一步对这方面的例子进行详细说明。基于AP和各UT之间的物理链路使用哪种空间处理，无线LAN收发机240可以确定可支持的速率。该信息可以通过连接280反馈回去，以用于MAC处理。
天线的数量可以根据UT的数据需求以及尺寸和波形因数而进行部署。例如，由于其较高的带宽要求，高清晰度视频显示器可以包括，例如，四个天线；而PDA可以具有两个天线。一个示例性的接入点可以具有四个天线。
可以通过与图2所示的接入点104相似的方式，部署用户终端106。不是让流260连接到LAN收发机(尽管UT可以包括这样的收发机，是有线的或无线的)，流260通常是从与之相连接的设备或UT上工作的一个或多个应用或处理接收的，或传递到与之相连接的设备或UT上工作的一个或多个应用或处理。与AP 104或UT 106相连接的高层可以是任何类型。这里描述的层仅仅是说明性的。
传统的802.11MAC
如上所述，为了与传统系统保持兼容，可以采用这里描述的各种实施例。IEEE 802.11(e)功能集合(与较早的802.11标准保持后向兼容)包括本节中将要总结的各种功能，以及在较早标准中引入的功能。对于这些功能的详细说明，请参考相应的IEEE 802.11标准。
基本的802.11MAC包括基于分布式协作功能(DCF)和点协作功能(PCF)的载波侦听多址/冲突避免(CSMA/CA)。DCF能够在没有中央控制的情况下接入媒体。在AP中使用PCF，从而提供集中控制。为了避免冲突，DCF和PCF利用连续传输之间的各种间隙。传输被称为帧，而帧之间的间隙则被称为帧间距(IFS)。帧可以是用户数据帧、控制帧或管理帧。
帧间距持续时间根据所插入间隙的类型而改变。图3示出了802.11帧间距参数：短帧间距(SIFS)、点帧间距(PIFS)和DCF帧间距(DIFS)。请注意，SIFS＜PIFS＜DIFS。因此，与在试图接入信道之前必须等待较长时间的传输相比，位于较短持续时间之后的传输将具有较高的优先级。
根据CSMA/CA的载波侦听(CSMA)功能，在检测到信道至少一个DIFS持续时间内为空闲时，站(STA)可以获得信道的接入权。(这里所使用的术语“STA”可以指接入WLAN的任何站，并且可以包括接入点和用户终端)。为了避免冲突，除DIFS之外，每个STA还等待一个随机选择的退避时间(backoff)，然后才能接入信道。具有较长退避时间的STA将会注意到高优先级STA何时开始在信道上发送，因此避免了与该STA相冲突。(每个等待的STA可以将其相应的退避时间减少其在侦听到该信道上其他传输之前等待的时间量，从而保持其相对的优先级)。因此，按照该协议的冲突避免(CA)功能，STA退避一个介于[0，CW]之间的随机时间段，其中最初选择CW为CWmin，每次冲突时增加因子2，直到最大值CWmax为止。
图4给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段400，用来说明如何根据DCF使用DIFS加退避时间来进行接入。现有的传输410占用信道。在该例中，当传输410终止时，没有出现更高优先级的接入，所以，在DIFS和相关联的退避时间之后，开始新的传输420。在下面的讨论中，认为进行传输420的STA在这种情况下通过竞争已经获得了该传输机会。
在仅仅期望一个特定STA对当前传输做出响应的帧序列内，使用SIFS。例如，当响应于收到的数据帧而发送一个确认帧(ACK)时，可以在收到数据加SIFS之后立即发送该ACK。其他的传输序列也可以在帧之间使用SIFS。在一个请求发送(RTS)帧之后SIFS时，可以跟随有一个准许发送(CTS)帧，然后，可以在CTS之后的SIFS时发送数据，在此之后，在数据之后的SIFS可以跟随有一个ACK。如上所述，这些帧序列全部穿插有SIFS。SIFS持续时间可用于：(a)检测信道上的能量，以及判断能量是否已经耗尽(即，信道清空)；(b)有时间对先前消息进行解码和判断ACK帧是否表明传输被正确接收；(c)STA收发机有时间从接收切换成发射以及从发射切换成接收。
图5给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段500，用来说明如何在ACK之前使用SIFS，其比DIFS接入具有较高优先级。一个现有的传输510占用该信道。在该例中，当传输510终止时，在传输510结束后一个SIFS时跟随有ACK 520。请注意，ACK 520是在DIFS届满之前开始的，所以，试图赢得传输机会的任何其他STA都不会成功。在该例中，ACK 520结束之后，没有出现更高优先级的接入，所以，在DIFS和相关联的退避时间之后，开始新的传输530，如果有的话。
RTS/CTS帧序列(除了提供流量控制功能之外)可用来提高对数据帧传输的保护。RTS和CTS包含后续数据帧和ACK以及任何中间SIFS的持续时间信息。监听到RTS或CTS的STA在它们的网络分配向量(NAV)上标出所占用的持续时间，并在该持续时间内将媒体视为繁忙。通常，利用RTS/CTS，比指定长度要长的帧可以受到保护，而较短的帧在无保护情况下被发送出去。
PCF可用来使AP提供信道的集中控制。在检测到媒体在PIFS持续时间内为空闲时，AP可以获得对该媒体的控制。PIFS比DIFS短，故比DIFS具有较高优先级。与DCF相比，一旦AP获得了对信道的接入权，它就可以向其他STA提供无竞争的接入机会，从而提高MAC效率。请注意，SIFS比PIFS具有较高优先级，所以，PCF在控制信道之前必须等待，直到所有SIFS序列结束为止。
一旦AP使用PIFS获得对媒体的接入权，它就可以确立一个无竞争周期(CFP)，在该周期内，AP可以向相关联的STA提供轮询式接入。无竞争的轮询帧(CF-Poll)，或简称之为轮询帧，由AP发送，其后面跟着的是从受轮询STA到AP的传输。同样，STA在CF-Poll之后必须等待SIFS持续时间，尽管受轮询STA不必等待DIFS或任何退避时间。802.11(e)引入了各种增强，包括轮询机制的增强，下面将结合图9进一步详细描述一个这样的例子。
AP发送出去的信标确立CFP的持续时间。这类似于使用RTS或CTS来防止竞争接入。但是，有些终端无法听到该信标，但其传输可能会对由AP进行调度的传输造成干扰，所以，隐藏终端问题仍会出现。在CFP中开始传输的各终端通过使用CTS-to-self，可以实现进一步的保护。
ACK和CF-Poll可以包含在一个帧内，并且可以与数据帧包含在一起，从而提高MAC效率。请注意，SIFS＜PIFS＜DIFS关系为信道接入提供了一种确定性优先级机制。在DCF中，STA之间的竞争接入基于退避机制是概率性的。
早期的802.11标准还规定了将大的分组分割成较小的片段。这种分段的一个优点是：一个片段中的差错比一个较大分组中的差错需要较少的重传。这些标准中分段的一个缺点是：对于确认型的传输，需要为每个片段发送一个ACK，其中，附加的SIFS对应于附加的ACK传输和片段传输。图6示出了这一点。该示例性的物理层(PHY)传输段600给出了N个段及其相应的确认的传输。一个现有的传输610被发送出去。在传输610结束时，第一STA等待DIFS 620和退避时间630，以获得对信道的接入权。第一STA向第二STA发送N个片段640A-640N，在其后必须分别有N个相应SIFS 650A-650N的延迟。第二STA发送N个确认帧660A-660N。在各片段之间，第一STA必须等待SIFS，所以，存在N-1个SIFS 670A-670N-1。因此，与发送一个分组、一个ACK和一个SIFS相比，一个经过分段的分组需要相同的分组传输时间，但却有N个ACK和2N-1个SIFS。
802.11(e)标准添加了增强功能，以便于改善802.11(a)、(b)和(g)中的以前MAC。802.11(g)和(a)都是OFDM系统，它们很相似，但工作于不同的频带。诸如802.11(b)之类的低速MAC协议的各种功能向前传承到具有更高比特率的系统，从而引入了低效率，后面将对此进行详细说明。
在802.11(e)中，DCF得到了增强，故被称为增强分布式信道接入(EDCA)。EDCA的主要服务质量(QoS)增强是引入了仲裁帧间距(AIFS)。AIFS[i]与用编号i标识的业务类型(TC)相关联。AP可以使用与其他STA能够所使用的AIFS[i]值不同的AIFS[i]值。只有AP可以使用与PIFS相等的AIFS[i]值。在其他情况下，AIFS[i]大于或等于DIFS。缺省情况下，对于“话音”和“视频”业务类型，选择等于DIFS的AIFS。如果AIFS较大，则表明为业务类型“最大努力”和“背景”选择了较低的优先级。
竞争窗口的大小也是TC的函数。最高优先级类型允许设置CW＝1，即，没有退避时间。对于其他TC，不同的竞争窗口大小提供概率性的相对优先级，但不能用来达到延迟保证。
802.11(e)引入了传输机会(TXOP)。为了提高MAC效率，当STA通过EDCA或通过HCCA中的轮询式接入获取到媒体时，STA能够发送一个以上的帧。这一个或多个帧被称为TXOP。在媒体上，TXOP的最大长度取决于业务类型，并且由AP确定。此外，对于受轮询的TXOP，AP指明TXOP的准许持续时间。在TXOP期间，STA可以发送一系列的帧，其间点缀有来自目的方的ACK和SIFS。除了不必对每个帧等待DIFS加退避时间之外，赢得了一个TXOP的STA可以确知，它能够占有该信道以用于后续传输。
在TXOP期间，来自目的方的ACK可以是每帧的(就如同在较早的802.11MAC中一样)，或者，可以使用即刻的或延迟的块ACK，如下所述。此外，对于特定的业务流，如广播或多播，允许无ACK的策略。
图7给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段700，用于说明具有逐帧确认的TXOP。一个现有的传输710被发送出去。在传输710之后并且等待DIFS 720和退避时间730之后，如果有的话，STA赢取TXOP 790。TXOP 790包括N个帧740A-740N，各帧后面跟着N个相应的SIFS 750A-750N。进行接收的STA用N个相应的ACK760A-760N做出响应。ACK 760后面跟着N-1个SIFS 770A-770N-1。应当注意的是，每个帧740包括前导码770，以及首部和分组780。下面详细说明的示例性实施例能够大大降低为前导码预留的传输时间量。
图8示出了具有块确认的TXOP 810。TXOP 810可以通过竞争或轮询而赢得。TXOP 810包括N个帧820A-820N，各帧后面跟着N个相应的SIFS 830A-830N。在帧820和SIFS 830的传输之后，发送一个块ACK请求840。进行接收的STA在未来某一时刻对该块ACK请求做出响应。该块ACK可以紧跟在帧块传输结束后，或者可以进行延迟，以允许接收机的软件处理。
下面详细说明的示例性实施例能够大大减少帧之间的传输时间量(在该例中为SIFS)。在有些实施例中，在连续传输(即帧)之间没有必要延迟。
应当注意的是，在802.11(a)和其他标准中，对于特定的传输格式，定义了一种信号扩展(Signal Extension)，其在每帧的结束增添附加延迟。尽管在技术上未包括在SIFS的定义中，但下面详细说明的各个实施例也可以去除信号扩展。
块ACK功能可以提高效率。在一个例子中，STA可以发送与1024帧相对应的最多64个MAC服务数据单元(SDU)(每个还可以分为16个片段)，而目的方STA可以在帧块的结束处提供单个响应，以表明这1024帧的ACK状态。通常情况下，速率高时，MAC SDU不会进行分段，而对于低延时，在需要来自目的方的块ACK之前，可以发送少于64个MAC SDU。在这种情况下，为了发送M个帧，总时间从M帧+M SIFS+M ACK+M-1 SIFS减少到M帧+M SIFS+块ACK。下面详细说明的实施例进一步提高块ACK的效率。
802.11(e)引入的直接链路协议(DLP)使STA能够将帧直接转发给处于一个基本服务集合(BSS)内的另一目的方STA(由相同的AP控制)。AP可以为STA之间的这种直接帧传输提供轮询的TXOP。在引入该功能之前，在轮询式接入过程中，来自受轮询STA的帧的目的方总是AP，AP将这些帧转发给目的方STA。通过消除两跳的帧转发，媒体效率得到了改善。下面进一步详细说明的实施例为DLP传输增添明显的效率。
802.11(e)还引入了增强型PCF，被称为混合协作功能(HCF)。在HCF控制的信道接入(HCCA)中，AP可以在任何时间接入信道，从而建立受控接入阶段(CAP)，这与CFP相似，用于在竞争阶段内的任何时间提供传输机会，而不是仅仅紧跟在信标后。AP在没有退避时间的情况下等待PIFS，然后接入媒体。
图9给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段800，用于说明使用HCCA的受询TXOP。在该例中，AP竞争该轮询。一个现有的传输910被发送出去。在传输910之后，AP等待PIFS，然后发送指向一个STA的轮询帧920。应当注意的是，竞争该信道的其他STA必须等待至少DIFS，由于发送出去的轮询920导致这不会出现，如图所示。受询的STA在轮询帧920和SIFS 930之后发送受询的TXOP940。AP可以继续轮询，在各受询TXOP 940和轮询帧920之间等待PIFS。在另一种情形中，AP可以从传输910起等待PIFS，从而确立CAP。AP可以在CAP期间发送一个或多个轮询帧。
MAC改进
如上所述，以前MAC的各种低效功能也传承到了后来的版本中。例如，为与64Mbps相对的11Mbps而设计的非常长的前导码会导致低效率。随着速率的增加，MAC协议数据单元(MPDU)不断缩小，所以，使各种帧间距和/或前导码保持恒定就意味着信道利用率的相应降低。例如，高数据速率MIMO MPDU传输的长度可能只有几微秒，相比之下，802.11(g)具有72μs的前导码。消除或降低延迟，如SIFS、信号扩展和/或前导码，将会提高吞吐量和信道利用率。
图10是TXOP 1010的一个示例性实施例，其包括多个连续的传输帧，而没有任何间隙。TXOP 1010包括N个帧1020A-1020N，它们是在没有任何间隙的情况下有序地传输的(将此与图8所示的TXOP 810中所需的SIFS进行比较)。该TXOP中的帧的数量仅仅受限于接收机的缓冲器和解码能力。当STA在TXOP 1010中发送连续帧连同块ACK时，不必插入SIFS持续时间，因为，在连续帧之间，没有其他STA需要获得对媒体的接入权。在N个帧后添加一个可选的块ACK请求1030。有些类型的业务可能不需要确认。紧接在TXOP之后，可以对一个块ACK请求做出响应，或者，可以稍后发送。帧1020不需要信号扩展。TXOP 1010可用于这里详细描述的任何实施例，只要其中需要TXOP。
如图10所示，当由同一个STA发送所有帧时，在TXOP的连续帧之间不必发送SIFS。在802.11(e)中，保留了这些间隙，以便于在接收机处限制复杂度要求。在802.11(e)标准中，10μs的SIFS时段和6μs的OFDM信号扩展为接收机提供了总共16μs，用于处理收到的帧(包括解调和解码)。但是，如果PHY速率很大，这16μs会明显地降低效率。在有些实施例中，通过引入MIMO处理，即便16μs也不足以完成处理。而在该示例性实施例中，从一个STA到AP或到另一STA的连续传输之间，不需要SIFS和OFDM信号扩展(使用直接链路协议)。因此，如果一个接收机在传输结束之后需要附加时间用于MIMO接收机处理和信道解码(例如，turbo/卷积/LDPC解码)，则可以执行这些功能，同时将该媒体用于附加传输流。稍后，可以发送一个确认帧，如上所述(例如，使用块ACK)。
由于STA之间的不同传播延迟，不同STA对之间的传输可以用保护时段分开，以避免该媒体上来自不同STA的连续传输在接收机处发生碰撞(图10未显示，但在后面将做出进一步的详细说明)。在一个示例性实施例中，一个OFDM符号的保护时段(4μs)对于802.11的所有工作环境都是足够的。从同一STA到不同目的方STA的传输不需要用保护时段分开(如图10所示)。下面还将进一步详细说明，这些保护时段可被称为保护频带帧间距(GIFS)。
不使用SIFS和/或信号扩展，通过使用基于窗口的ARQ机制(回退N或有选择性的重复)，可以提供所需的接收机处理时间(例如，用于MIMO处理和解码)，这些技术对于本领域技术人员是公知的。传统802.11的停等式(stop-and-wait)MAC层ACK在802.11(e)中被增强成了窗口式的机制，在该例中，最多达到1024帧和块ACK。优选引入基于标准窗口的ARQ机制，而非802.11(e)中设计的自组织块ACK机制。
所允许的最大窗口取决于接收机处理复杂度和缓冲。发射机可以按照发射机一接收机对之间可达到的峰值PHY速率，发送足够的数据来填满接收机窗口。例如，因为接收机处理可能无法跟得上PHY速率，所以，接收机可能需要存储软(soft)解码器输出，直到它们能够被解码为止。因此，峰值PHY速率时物理层处理的缓冲需求可用来确定允许的最大窗口。
在一个示例性实施例中，接收机可以通告它能够在不使其物理层缓冲器溢出的情况下以一特定PHY速率处理的最大允许PHY块尺寸。或者，接收机也可以通告它能够在不使其物理层缓冲器溢出的情况下以最大PHY速率处理的最大允许PHY块尺寸。PHY速率较低时，可以在没有缓冲器溢出的情况下处理较长的块尺寸。根据最大PHY速率时通告的最大允许PHY块尺寸，发射机可以使用已知的公式来计算对于特定PHY速率的最大允许PHY块尺寸。
如果通告的最大PHY块尺寸是一个静态参数，则在可以处理物理层缓冲器和接收机准备好接收下一PHY突发之前的时间量为另一在发射机处是已知的且在调度器处也是已知的接收机参数。或者，根据物理层缓冲器的占用情况，所通告的最大PHY块尺寸可以动态地改变。
接收机处理延迟可用来确定ARQ的往返(round-trip)延迟，后者可用来确定应用程序观察到的延迟。因此，为了支持低延时服务，可以限制允许的PHY块尺寸。
图11给出了TXOP 1110的一个示例性实施例，用于说明降低所需的前导码传输量。TXOP 1110包括前导码1120，后面跟着的是N个连续传输1130A-1130N。可以添加一个可选的块ACK请求1140。在该例中，传输1130包括一个首部和一个分组。将TXOP 1110与图7的TXOP 790相比较，除首部和分组之外，每个帧740还包括一个前导码。对于相同量的发送数据，通过发送单个前导码，所需的前导码传输仅是一个前导码，而不是N个前导码。
因此，前导码1120可以从连续传输中排除出去。接收机可以使用初始前导码1120来获取信号和用于OFDM的精细频率获取。与当前的OFDM前导码相比，对于MIMO传输而言，初始前导码1120是可以扩展的，以使接收机能够估计空间信道。但是，同一TXOP内的后续帧可以不需要附加的前导码。OFDM符号内的导频音通常足以进行信号跟踪。在另一实施例中，附加的符号(类似于前导码)可以在TXOP 1110内周期性地交错。但是，可以明显降低总的前导码开销。可以只在必要时才发送前导码，并且，基于自发送的前一前导码以来流逝的时间量，可以不同地发送前导码。
应当注意的是，TXOP 1110也可以与传统系统的功能结合起来。例如，块ACK是可选的。也可以支持更高频率的ACK。即使如此，较小的间隙，如GIFS，可以替换较长的SIFS(加上信号扩展，如果使用的话)。连续传输1130还可以包括较大分组的多个段，如上所述。还应当注意的是，发往同一接收方STA的连续传输1130的首部可以进行压缩。下面还将详细说明压缩首部的一个例子。
图12给出了方法1200的一个示例性实施例，其结合有上述各方面，包括汇总前导码、去除诸如SIFS之类的间隙和根据需要插入GIF。该流程开始于框1210，其中，使用这里详细描述的任意技术，一个STA赢得了一个TXOP。在框1220中，根据需要，发送一个前导码。同样，该前导码可以长于或短于现有的前导码，且可以根据各种参数(例如，自前一发送前导码以来流逝的时间)而改变，以使接收方STA能够估计MIMO空间信道。在框1230中，STA发送一个或多个分组(或者，更一般地，任何类型的连续传输)到目的方。应当注意的是，不需要发送附加的前导码。在其他实施例中，也可以发送一个或多个附加的前导码，或者，根据需要，可以插入类似前导码的符号。在框1240中，STA可选地向一个附加的接收方STA发送信号。在这种情况下，根据需要插入GIFS，并且，可以将一个或多个连续传输发送到附加的接收方STA。然后，流程可以结束。在其他实施例中，STA可以继续向两个以上的STA发送信号，并插入预期性能等级所需的GIFS和/或前导码。
因此，如上所述，通过将从一个STA到多个目的方STA的传输汇总成连续传输，可以进一步提高MAC效率，从而省去很多或全部保护时段，以及，降低前导码开销。对于从同一STA到不同目的方STA的多个连续传输，可以使用单个前导码(或者，导频传输)。
通过轮询帧汇总，可以获得额外的高效率。在一个示例性实施例中，可以将多个轮询帧汇总到一个控制信道中，下面将详细描述其示例。在一个例子中，AP可以向多个目的方STA发送信号，其中包括用于分配TXOP的轮询消息。相比之下，在802.11(e)中，每个TXOP前有来自AP的CF-Poll，后有SIFS。当将多个这样的CF-Poll消息汇总成单个控制信道消息(在下面详细描述的一个示例性实施例中，称之为SCHED消息)以用来分配多个TXOP时，可以提高效率。在一个通常的实施例中，任何时间段可以分配给汇总后的轮询帧及其相应的TXOP。下面结合图15描述一个示例性的实施例，并且，本文还包括其他示例。
为了进一步提高效率，可以用分层的速率结构对控制信道(即SCHED)消息进行编码。相应地，发往任何STA的轮询消息可以根据AP和STA之间的信道质量进行编码。轮询消息的传输次序不必是所分配TXOP的次序，而是可以根据编码鲁棒性而进行排定。
图13给出了一个示例性的物理层(PHY)传输段1300，用于说明汇总轮询帧及其相应的TXOP。汇总轮询帧1310被发送出去。可以使用这里详细描述的控制信道结构，或者，可以使用各种其他技术，发送这些轮询帧，对于本领域技术人员来说，这些是显而易见的。在该例中，为了不在轮询帧和任何前向链路TXOP之间使用帧间距，在汇总轮询帧1310后直接发送前向链路TXOP 1320。在前向链路TXOP1320之后，发送各种反向链路TXOP 1330A-1330N，其中根据需要可以插入GIFS 1340。应当注意的是，当从一个STA进行有序传输时，不必包括GIFS(类似于对于从AP发送到不同STA的前向链路传输不需要GIFS)。在该例中，反向链路TXOP包括STA到STA(即，点到点)的TXOP(例如，使用DLP)。应当注意的是，所示的传输次序只是说明性的。前向和反向链路TXOP(包括点到点传输)可以互换，或者，互相穿插。有些配置消除的间隙数量可能不同于其他配置消除的间隙数量。通过本申请的公开内容，本领域技术人员将能很容易地设计出多种可替换的实施例。
图14示出了用于汇总轮询帧的方法1400的一个示例性实施例。流程开始于框1410，其中，将信道资源分配到一个或多个TXOP中。可以使用任何调度功能，来做出该TXOP分配决策。在框1420中，把根据该分配信息来分配TXOP的轮询帧进行汇总。在框1430中，通过一个或多个控制信道，将该汇总轮询帧发送给一个或多个STA(即，在下面详细描述的一个示例性实施例中，SCHED消息的CTRLJ段)。在一个可替换的实施例中，可以使用任何消息传送技术，来发送汇总轮询帧。在框1440中，STA根据该汇总轮询帧中的轮询分配信息，发送TXOP。然后，流程可以结束。该方法可以结合任何长度的汇总轮询帧间使用，汇总轮询帧可以包括系统信标间隔的全部或一部分。如上所述，汇总轮询可间歇地用于基于竞争的接入或传统的轮询。在一个示例性实施例中，可以周期性地，或者，根据其他参数，如系统负载或数据传输要求，重复执行方法1400。
下面结合图15和16，详细描述MAC协议的一个示例性实施例，以说明各个方面。在与本申请同时提交的、题目为“WIRELESS LANPROTOCOL STACK”的共同待决美国专利申请XX/XXX,XXX、XX/XXX,XXX和XX/XXX,XXX(案卷号分别为030428、030433和030436)中进一步详细描述了该MAC协议，这三篇申请已转让给本申请的受让人。
图15中示出了一个示例性的TDD MAC帧间隔1500。在该场合中所用的术语“TDD MAC帧间隔”指的是一段时间，其中，定义了下面详细描述的各种传输段。TDD MAC帧间隔1500区别于一般使用的术语“帧”，以便于描述802.11系统中的传输。在802.11术语中，TDD MAC帧间隔1500类似于信标间隔或信标间隔的一小部分。结合图15和16详细描述的参数仅仅是说明性的。使用所描述部件的一些或全部以及各种参数值，本领域普通技术人员可以很容易地使该例适应于多种其他实施例。MAC功能1500在下列传输信道段之间进行分配：广播、控制、前向业务和反向业务(分别被称为下行链路阶段和上行链路阶段)以及随机接入。
在该示例性实施例中，TDD MAC帧间隔1500在2毫秒的时间间隔内为时分双工(TDD)，分成五个传输信道段1510-1550，如图所示。在其他实施例中，可以使用其他次序和不同的帧尺寸。TDD MAC帧间隔1500上的分配段的持续时间可以量化成某一小公共时间间隔。
TDD MAC帧间隔1500内的这五个示例性的传输信道包括：(a)广播信道(BCH)1510，其传送广播控制信道(BCCH)；(b)控制信道(CCH)1520，其在前向链路上传送帧控制信道(FCCH)和随机接入反馈信道(RFCH)；(c)业务信道(TCH)，其传送用户数据和控制信息，且进一步细分为(i)前向链路上的前向业务信道(F-TCH)1530和(ii)反向链路上的反向业务信道(R-TCH)1540；(d)随机接入信道(RCH)1550，其传送接入请求信道(ARCH)(用于UT接入请求)。导频信标也是在段1510中发送的。
帧1500的下行链路阶段包括段1510-1530。上行链路阶段包括段1540-1550。段1560表示下一TDD MAC帧间隔的开始。下面进一步描述包括点到点传输的另一实施例。
广播信道(BCH)和信标1510由AP发送。BCH 510的第一部分包含公共物理层开销，如导频信号，包括时序和频率获取导频信号。在一个示例性的实施例中，信标包括2个短OFDM符号，由UT用于频率和时间获取，后面是公共MIMO导频的8个短OFDM符号，由UT用于估计信道。
BCH 1510的第二部分是数据部分。BCH数据部分定义了传输信道段CCH 1520、F-TCH 1530、R-TCH 1540和RCH 1550在TDD MAC帧间隔中的分配情况，还定义了CCH中子信道的组合。在该例中，BCH 1510定义了无线LAN 120的覆盖范围，所以，在可用的最强健数据传输模式下发送。整个BCH的长度是固定的。在一个示例性的实施例中，BCH定义了MIMO-WLAN的覆盖范围，并且，在空时发射分集(STTD)模式下使用1/4速率编码的二进制相移键控(BPSK)发送。在该例中，BCH的长度固定为10个短OFDM符号。在其他实施例中，可以使用其他不同的信令技术。
由AP发送的控制信道(CCH)1520定义了TDD MAC帧间隔的剩余部分的组合，并且示出了如何使用汇总轮询帧。CCH 1520是用非常强健的传输模式在多个子信道中发送的，各子信道具有不同的数据速率。第一子信道是最强健的，并且预期能被所有UT进行解码。在一个示例性的实施例中，1/4速率编码的BPSK用于第一CCH子信道。还提供了其他鲁棒性降低(效率升高)的子信道。在一个示例性实施例中，使用最多三个附加的子信道。每个UT按次序，尽力对所有子信道进行解码，直到解码失败为止。每个帧中的CCH传输信道段具有可变的长度，该长度取决于每个子信道中CCH消息的数量。反向链路随机接入突发的确认信息是在CCH的最强健(第一)子信道上传送的。
CCH包含物理层突发在前向和反向链路上的分配信息(类似于汇总轮询帧之于TXOP)。分配信息可用于在前向或反向链路上传输数据。通常，物理层突发分配信息包括：(a)MAC ID；(b)一个值，表示该帧内分配段的开始时间(在F-TCH或R-TCH中)；(c)分配段的长度；(d)专用物理层开销的长度；(e)传输模式；(f)用于物理层突发的编码和调制方案。
CCH上其他示例性类型的分配信息包括：反向链路上用于传输来自UT的专用导频的分配信息；反向链路上用于传输来自UT的缓冲器和链路状态信息的分配信息。CCH还可以定义了帧的保留未用部分。该帧的这些未用部分可由UT用来进行噪声基底(和干扰)估计，以及，测量相邻系统信标。
随机接入信道(RCH)1550是反向链路信道，UT可以通过它发送随机接入突发。对于每个帧，在BCH中指定RCH的可变长度。
前向业务信道(F-TCH)1530包括一个或多个从AP 104发送出去的物理层突发。每个突发都指向在CCH分配信息中显示的一个特定的MAC ID。每个突发包括专用的物理层开销，例如，根据CCH分配信息中显示的传输模式以及编码和调制方案而发送的导频信号(如果有的话)和MAC PDU。F-TCH具有可变的长度。在一个示例性的实施例中，专用物理层开销可以包括一个专用的MIMO导频。图16详细给出了一个示例性的MAC PDU。
反向业务信道(R-TCH)1540包括来自一个或多个UT 106的物理层突发传输。每个突发是由CCH分配信息中显示的一个特定UT发送的。每个突发可以包括根据CCH分配信息中显示的传输模式以及编码和调制方案而发送的一个专用导频前导码(如果有的话)和一个MAC PDU。R-TCH具有可变的长度。
在该示例性实施例中，F-TCH 530、R-TCH 540或二者，可以使用空间复用或码分多址技术，实现与不同UT相关联的MAC PDU的同时传输。包含与MAC PDU相关联的MAC ID(即，上行链路上的发送方，或下行链路上的预期接收方)的一个字段可以包括在MACPDU首部中。这可以用来解决使用空间复用或CDMA时可能出现的所有寻址不确定问题。在其他实施例中，当复用严格地基于时分技术时，MAC PDU首部中不需要MAC ID，因为寻址信息包括在CCH消息中，CCH消息将TDD MAC帧间隔中的特定时段分配给了一个具体的MAC ID。可以采用空间复用、码分复用、时分复用和本领域已知的任何其他技术的组合。
图16示出了来自一个分组1610的一个示例性MAC PDU 1660，在该例中，其可以是IP数据报或以太网段。所描述的示例性字段类型和尺寸是说明性的。本领域技术人员可以认识到，在本发明的保护范围内，各种其他尺寸、类型和配置也是可以想象得到的。
如图所示，数据分组1610在适应层中进行分段。每个适应子层PDU 1630承载这些段1620中之一。在该例中，数据分组1610分成N个段1620A-N。适应子层PDU 1630包括负载1634，负载1634包含相应的段1620。类型字段1632(在该例中是一个字节)附加到适应子层PDU 1630中。
逻辑链路(LL)首部1642(在该例中为4个字节)添加到负载1644中，负载1644包括适应层PDU 1630。LL首部1642的示例性信息包括流标识符、控制信息和序号。针对首部1642和负载1644，计算出CRC 1646，并附加上它，以形成逻辑链路子层PDU(LL PDU)1640。逻辑链路控制(LLC)和无线链路控制(RLC)PDU可以通过类似方式形成。LL PDU 1640以及LLC PDU和RLC PDU放置在队列中(例如，高QoS队列、最大努力队列或者控制消息队列)，以由MUX功能段使用。
MUX首部1652附加到每个LL PDU 1640上。一个示例性的MUX首部1652可以包括长度和类型(在该例中，首部1652是两个字节)。对于每个控制PDU(即，LLC和RLC PDU)，可以形成相似的首部。LL PDU 1640(即，LLC或RLC PDU)构成负载1654。首部1652和负载1654构成MUX子层PDU(MPDU)1650(MUX子层PDU在这里也被称为MUX PDU)。
在该例中，共享媒体上的通信资源由MAC协议分配在一系列TDD MAC帧间隔中。在下面将详细描述的其他实施例中，这些类型的TDD MAC帧间隔可以插入各种其他MAC功能段，包括基于竞争的或轮询的，并且包括使用其他类型的接入协议与传统系统进行交互。如上所述，调度器可以确定在每个TDD MAC帧间隔中分配给一个或多个MAC ID的物理层突发的尺寸(类似于汇总轮询的TXOP)。应当注意的是，并非每个有数据要发送的MAC ID都能分配到任何特定TDD MAC帧间隔内的空间。在本发明的保护范围内，可以使用任何接入控制或调度方案。当针对MAC ID而进行分配时，该MAC ID的相应MUX功能段将构成MAC PDU 1660，其包括一个或多个MUXPDU 1650，以便于包括在该TDD MAC帧间隔内。针对一个或多个已分配的MAC ID的一个或多个MUX PDU 1660将包括在一个TDDMAC帧间隔内(即，TDD MAC帧间隔1500，上面已结合图15对其进行了详细描述)。
在一个示例性实施例中，一个方面使得能够发送一个部分MPDU1650，从而在MAC PDU 1660中实现高效的封包。在该例中，所有部分MPDU 1650在前一次传输中剩余的未发送字节可以包括进来，并由部分MPDU 1664标识。在当前帧中，这些字节1664将在所有新PDU 1666(即，LL PDU或控制PDU)之前发送。首部1662(在该例中为2个字节)包括MUX指针，其指向当前帧中要发送的第一个新MPDU(在该例中为MPDU 1666A)的开始。首部1662还包括MAC地址。
MAC PDU 1660包括MUX指针1662、开始处可能的部分MUXPDU 1664(是在前一次分配后所剩余的)，后面是零个或多个完整的MUX PDU 1666A-N以及一个可能的部分MUX PDU 1668(来自当前一次分配)，或其他填充信息，用于填满物理层突发的已分配部分。MAC PDU 1660被承载在已分配给该MAC ID的物理层突发中。
因此，该示例性的MAC PDU 1660示出了一个传输(或者，按802.11术语为帧)，它可以从一个STA发送到另一个STA，包括来自指向该目的方STA的一个或多个流的数据部分。通过可选地使用部分MUX PDU，可以实现高效的封包。在CCH中包括的汇总轮询帧中显示的时间，每个MAC PDU可以在一个TXOP(使用802.11术语)中发送。
图15和16中详细描述的示例性实施例列出了各个方面，包括通过从每个STA(包括AP)有序地发送物理层突发从而汇总轮询帧、减少前导码传输以及消除间隙。这些方面也适用于任何MAC协议，包括802.11系统。下面进一步给出其他实施例，来说明其他各种技术，这些技术可以实现MAC的高效率，以及，支持点到点传输，并且可以现有的传统协议或系统结合起来和/或协作。
如上所述，这里详细描述的各种实施例可以采用信道估计和严格的速率控制。通过使媒体上的不必要传输最小化，可以提高MAC效率，但是，在有些情况下，不充分的速率控制反馈将会降低总体吞吐量。因此，对于信道估计和反馈，可以提供足够的机会，以使所有MIMO模式下的传输速率最大化，从而防止由于不充分信道估计所导致的吞吐量降低，吞吐量降低会抵消任何MAC效率增加。因此，可以设计示例性的MAC实施例，以提供足够的前导码传输机会，以及，让接收机有机会向发射机提供速率控制反馈，上面对此已经进行了介绍，下面还将进一步详细说明。
在一个例子中，AP在其传输中周期性地插入MIMO导频(至少每TP毫秒，其中，TP可以是固定或可变的参数)。每个STA可以用一个MIMO导频开始其受询TXOP，该MIMO导频可由其他STA和AP用来估计信道。对于使用直接链路协议(下面将进一步详细说明)发往AP或另一STA的传输，MIMO导频可以是受控参考信号(steeredreference)，以便有助于简化目的方STA中的接收机处理。
AP可以向目的方STA提供机会，以便让其提供ACK反馈。目的方STA也可以使用这些反馈机会，向发送方STA提供可用MIMO模式的速率控制反馈。这样的速率控制反馈没有在传统的802.11系统中进行定义，包括802.11(e)。引入MIMO可以提高速率控制信息的总量(针对每种MIMO模式而言)。在有些情况下，为了将改进的效果在MAC效率方面最大化，通过严格的速率控制反馈，这些是可以想象得到的。
这里已经介绍且下面将进一步详细说明的另一方面是STA的储备量(backlog)信息和调度。每个STA可以用一个前导码开始其TXOP，后面跟着下一TXOP的请求持续时间。该信息目的指向AP。AP从多个不同的STA中收集下一请求TXOP的有关信息，并且，对于下一TDD MAC帧间隔，确定TXOP在媒体上的持续时间分配情况。AP可以使用不同的优先级或QoS规则，来确定如何共享媒体，或者，它可以使用很简单的规则，根据来自STA的请求，有比例地共享媒体。还可以采用任何其他调度技术。下一TDD MAC帧间隔的TXOP分配段是在来自AP的后一控制信道消息中分配的。
指定的接入点
在本文描述的实施例中，网络可以支持有真正接入点或没有真正接入点的情况下的操作。当存在真正的AP时，例如，它可以连接到有线的管道连接(即，线缆、光纤、DSL或T1/T3、以太网)或家用娱乐服务器。在这种情况下，该真正的AP可以是网络内设备间流动的大部分数据的信源和信宿。
当不存在真正的AP时，多个站仍然可以使用802.11b/g/a的分布式协作功能(DCF)或802.11e的增强型分布式信道接入等技术，相互进行通信，上面已经对这些技术进行了描述。下面还将进一步详细说明的是，当需要附加资源时，采用集中式的调度方案，可以更高效地使用媒体。例如，该网络架构可能出现在家庭中，其中，很多不同设备(即，DVD-TV、CD-Amp-Speaker等)需要相互进行通信。在这种情况下，这些网络站自动指定一个站充当AP。应当注意的是，如下所述，自适应协调功能(ACF)可以通过指定接入点使用，并且可以在集中式调度、随机接入、自组织通信或其任意组合的情况下采用。
有些非AP设备、但不是所有的非AP设备，具有增强的MAC能力，故适于作为指定AP而工作。应当注意的是，并不是所有设备都需要设计成具有指定AP MAC能力。当QoS(例如，有保障的延时)、高吞吐量和/效率很重要时，网络中的一个设备必须能够支持指定AP的操作。
这意味着，指定AP的能力通常与具备较高能力的设备相关联，例如，具有一个或多个属性，如线路电源(line power)、大量的天线和/或发射/接收链，或高吞吐量要求。(下面将进一步详细描述用于选择指定AP的附加因素)。因此，低端设备，如低端照相机或电话，不需要具备指定AP的能力，而高端的设备，如高端视频源或高清晰度视频显示器，可以具备指定AP的能力。
在没有AP的网络中，指定的AP发挥着真正AP的作用，并且可以或可以不具有更少的功能。在各种实施例中，指定的AP可以执行下列功能：(a)确立网络基本服务集合(BSS)ID；(b)通过发送信标和广播信道(BCH)网络配置信息(BCH定义下一BCH之前的媒体合成)，设置网络时序；(c)使用前向控制信道(FCCH)，对网络中的站的传输进行调度，从而管理连接；(d)管理关联(association)；(e)为QoS流提供接纳控制；和/或(f)各种其他功能。指定AP可以实现复杂的调度器，或者，任何类型的调度算法。可以采用简单的调度器，下面进一步详细描述它的一个示例。
下面结合点到点通信，详细描述改进的物理层汇聚协议(PLCP)首部，这也适用于指定AP。在一个实施例中，所有传输的PLCP首部以可由所有站(包括指定的AP)进行解码的基本数据速率发送。来自多个站的传输的PLCP首部包含与特定优先级或流相关联的站处的数据储备量。或者，它包含对于特定优先级或流的后一发射机会的一个持续时间请求。
通过“窥探(snooping)”，指定的AP可以在所有站传输的首部中确定由这些站请求的储备量或传输机会持续时间。基于负载、冲突或其他拥塞指标，指定的AP可以确定把一部分时间分配给基于EDCA的(分布式接入)，将一部分时间分配给无竞争的轮询(集中式)接入。指定的AP可以运行一个基本的调度器，其分配与请求成比例的带宽，并在无竞争周期内对其进行调度。增强的调度器也是可以的，但并不是必须的。经过调度的传输由指定AP在CCH(控制信道)上进行通告。
指定的AP不需要将一个站的传输转发(echo)到另一个站(即，充当跳板)，但这种功能也是准许的。真正的AP具备转发能力。
当选择指定接入点时，可以创建一种等级体系，来确定哪个设备应该充当接入点。在选择指定接入点时可以考虑的示例性因素包括下列：(a)用户配置(over-ride)；(b)较高的偏好等级；(c)安全等级；(d)能力：线路电源；(e)能力：天线数量；(f)能力：最大发射功率；(g)基于其他因素的附加考虑(break a tie)：媒体接入控制(MAC)地址；(h)开机的第一个设备；(i)任何其他因素。
实际上，指定的AP最好位于中心，且具有最佳的总Rx SNR CDF(即，能够在良好SNR的情况下接收所有站)。通常，一个站拥有的天线越多，接收灵敏度就越好。此外，指定的AP可以具有较高的发射功率，从而使得该指定的AP可被大量的站监听到。当添加站时和/或站移动时，可以评估这些属性，并利用它们，以使网络能够动态地重新配置。
如果网络配置有一个真正的AP或一个指定的AP，则可以支持点到点连接。下一节将详细描述点到点连接。在一个实施例中，可以支持两种类型的点到点连接：(a)受管理的点到点连接，其中，AP对各个站所参与的传输进行调度；(b)自组织的连接，其中，AP不参与站传输的管理和调度。
指定的AP可以设定MAC帧间隔，并在帧开始时发送一个信标。广播和控制信道可以在让站发送的帧中指定已分配的持续时间。对于那些请求了对点到点传输进行分配的站(对于AP来说，这些请求是已知的)，AP可以提供经过了调度的分配段。AP可以在控制信道中通告这些分配段，例如，在每个MAC帧内。
AP还可以把A-TCH(自组织)段包括在该MAC帧内(下面将对此进行详细说明)。MAC帧内是否存在A-TCH会在BCH和FCCH种指明。在A-TCH内，站可以使用CSMA/CA过程来执行点到点通信。可以修改IEEE无线LAN标准802.11的CSMA/CA过程，以排除即刻ACK的要求。当一个站抢占到信道时，该站可以发送一个MAC-PDU(协议数据单元)，其包括多个LLC-PDU。一个站在A-TCH中可以占用的最大持续时间在BCH中给出。对于经过确认的LLC，可以根据所需的应用延迟，对窗口大小和最大确认延迟进行协商。下面结合图20详细说明改进的MAC帧，其具有A-TCH段，可用于真正的AP和指定的AP。
在一个实施例中，非受控(unsteered)MIMO导频可以使所有站了解它们自身和发送站之间的信道。在有些情况下，这是有用的。此外，指定的AP可以使用非受控MIMO导频，以便于进行信道估计和PCCH的解调，然后可以从中导出分配段。一旦指定的AP在一个特定MAC的帧中收到所有被请求的分配段，则它可以针对后续MAC帧而对它们进行调度。应当注意的是，速率控制信息不必包含在FCCH中。
在一个实施例中，调度器可以执行以下操作：首先，对于下一MAC帧，调度器收集所有被请求的分配段，并计算总的被请求分配段(Total Requested)。第二，调度器计算可以分配给F-TCH和R-TCH的总可用资源(Total Available)。第三，如果Total Requested大于TotalAvailable，则使用由Total Available/Total Requested确定的因子，将所有被请求的分配段进行缩放。第四，对于小于12个OFDM符号的任何缩放后分配段，将这些分配段增加至12个OFDM符号(在该示例性实施例中如此，但其他实施例可以使用不同的参数)。第五，为了在F-TCH+R-TCH中提供所得的分配段，通过以循环方式降低大于12个OFDM符号的所有分配段，从最大值开始，一次一个符号，可以提供任何额外的OFDM符号和/或保护时间。
一个例子可以说明上述实施例。考虑如下的分配请求：20、40、12、48。所以，Total Requested＝120。假设Total Available＝90。再假设所需的保护时间为0.2个OFDM符号。因此，如上面的第三操作所述，缩放后的分配段为：15、30、9、36。如上面的第四操作所述，将分配段9增加至12。根据第五操作，将修改后的分配段和保护时间相加，总分配段是93.8。这意味着，分配段要减少4个符号。从最大的开始，一次去除一个符号，从而确定最终的分配段为14、29、12、34。(即，总共89个符号和用于保护时间的0.8个符号)
在一个示例性实施例中，当存在指定AP时，它可以建立BSS的信标和设置网络时序。多个设备与该指定的AP相关联。当与一个指定AP相关联的两个设备需要一个QoS连接时，例如，具有低延时和高吞吐量要求的HDTV链路，那么，它们向该指定AP提供业务指标，以便进行接纳控制。该指定AP可以接纳或拒绝该连接请求。
如果媒体利用率足够低，则可以使用CSMA/CA，留出媒体在信标之间的整个持续时间，用于EDCA操作。如果EDCA操作运行顺畅，例如，没有过量的冲突、退避和延迟，则该指定AP不必提供协调功能。
指定的AP通过监听站传输的PLCP首部，可以继续监视媒体利用率。根据对媒体的观测，以及储备量或传输机会持续时间请求，指定AP可以确定何时EDCA操作不满意准许流的所需QoS。例如，它可以观测所报告的储备量和所请求的持续时间的趋势，并基于准许的流，将其与预期值进行比较。
当指定AP确定在分布式接入情况下不满足所需QoS时，它可以将媒体上的操作转换成具有轮询和调度的操作。后者提供更具确定性的延时和更高的吞吐效率。下面将详细描述这种操作的例子。
因此，通过观测媒体利用率、冲突、拥塞以及观测来自发送站的传输机会请求和将请求与准许QoS流进行比较，可以从EDCA(分布式接入机制)自适应地转换成调度(集中式的)操作。
如前所述，在本申请详细描述的任何实施例中，其中描述了接入点，本领域技术人员应当理解，该实施例可以适应在有真正接入点或指定接入点的情况下工作。就如同这里详细说明的那样，可以采用和/或选择一个指定接入点，该指定接入点可以根据任何协议工作，包括本申请中没有提及的协议、或多种协议的任何组合。
点到点传输和直接链路协议(DLP)
如上所述，点到点(或简称为“点点”)传输使一个STA能够直接向另一STA发送数据，而不必先将数据发送给AP。这里详细描述的各个方面可以适用于点到点传输。在一个实施例中，可以修改直接链路协议(DLP)，如下所述。图17示出了系统100内的一个示例性点到点通信。该例中的系统100类似于图1所示的系统100，其经过修改，能够从一个UT到另一个UT(在该例中，示出了UT 106A和UT 106B之间的传输)实现直接传输。UT 106可以通过WLAN 120，与AP 104直接进行通信，这里将对其进行详细描述。
在各种示例性的实施例中，可以支持两种类型的点点连接：(a)受管理的点点连接，其中，AP对各STA参与的传输进行调度；(b)自组织的点点连接，其中，AP不参与STA传输的管理或调度。一个实施例可以包括这两种连接的一种或二者。在一个示例性实施例中，发送出去的信号可以包括：一个部分，其包括可由一个或多个站(还可能包括接入点)接收到的公共信息；以及，专门进行了格式化以便于由点点接收站接收的信息。公共信息可用于调度(例如，如图25所示)，或者由各种邻居站用于竞争退避(例如，如图26所示)。
下面详细描述的各种示例性实施例介绍点点连接的闭环速率控制。可以采用这种速率控制，来充分利用可用的高数据速率。
为便于说明，示例性实施例中没有详细说明各种功能(即，确认)。本领域技术人员将会认识到，这里公开的功能可以组合起来，从而在不同的实施例中形成任意数量的集合或子集合。
图18示出了现有技术的物理层突发1800。可以先发送前导码1810，后面跟着一个物理层汇聚协议(PLCP)首部1820。传统的802.11系统定义了一种PLCP首部，包括速率类型和调制格式，用于作为数据符号1830而传输的数据。
图19给出了一个示例性的物理层突发1900，它可用于点点传输。如同图18一样，前导码1810和PLCP首部1820可以包括在内，后面跟着的是被标记为P2P 1940的点点传输。P2P 1940可以包括由接收方UT使用的MIMO导频1910。MIMO速率反馈1920也可以包括在内，以便于由接收方UT在发回给发送方UT的未来传输中使用。速率反馈可以从接收站到发送站响应于前一传输而生成。然后，数据符号1930可以根据点点连接的选中速率和调制格式进行发送。应当注意的是，物理层突发，如PHY突发1900，可用于AP管理的点点连接，以及自组织的点点传输。下面详细说明示例性的速率反馈实施例。下面还包括包含这些方面的物理层传输突发的其他实施例。
在一个示例性的实施例中，AP设定TDD MAC帧间隔。可以使用广播和控制信道来指明TDD MAC帧间隔中已分配的持续时间。对于已经请求了点点传输分配段的STA(对于AP来说是已知的)，AP可以提供经过调度的分配段，并在每个TDD MAC帧间隔内在控制信道中通告它们。上面的图15给出了一个示例性的系统。
图20示出了TDD MAC帧间隔2000的一个示例性实施例，其包括一个可选的自组织段，被标识为A-TCH 2010。TDD MAC帧间隔2000中可以包括与上面结合图15所描述的编号相同的部分。BCH510和/或CCH 520中可以显示TDD MAC帧间隔2000中是否存在A-TCH 2010。在A-TCH 2010期间，STA可以使用任何竞争过程，执行点到点通信。例如，可以使用802.11技术，如上面详细描述的SIFS、DIFS、退避时间等。也可以使用QoS技术，如802.11(e)中介绍的那些(即，AIFS)技术。还可以使用基于竞争的各种其他方案。
在一个示例性实施例中，用于竞争的CSMA/CA过程，例如，在802.11中进行了定义的过程，可以进行如下修改。不需要即刻的ACK。当抢占到信道时，一个STA可以发送包括多个PDU(即，LLC-PDU)在内的MAC协议数据单元(MAC-PDU)。BCH中可以显示STA在A-TCH中所占用的最大持续时间。当希望经过确认的传输时，可以根据所需的应用延迟，协商窗口大小和最大确认延迟。
在该例中，F-TCH 530是TDD MAC帧间隔的一部分，用于从AP到STA的传输。在A-TCH 2010中，可以执行STA之间的点到点通信。在R-TCH 540中，可以执行STA之间的调度点到点通信。这三个段中的任何一个都可以设为空。
图21给出了一个示例性的物理层突发2100，也被称为“PHY突发”。PHY突发2100可用于调度点点连接，例如在R-TCH 540期间，或在诸如A-TCH 2010之类的自组织连接期间，上面已经结合图20对此进行了详细描述。PHY突发2100包括非受控MIMO导频2110、对等公共控制信道(PCCH)2120和一个或多个数据符号2130。非受控MIMO导频2110可以在一个或多个站处接收到，并且，可由接收站用作参考来估计发送站和接收站之间的相应信道。这种示例性的PCCH包括下列字段：(a)目的方MAC-ID；(b)对于下一TDD MAC帧间隔的预期传输持续时间的分配请求；(c)传输速率指示符，用于指示当前数据分组的传输格式；(d)控制信道(即，CCH)子信道，用于接收来自AP的任何分配段；(e)CRC。PCCH 2120以及非受控MIMO导频2110是公共段，故可由各种监听站(包括接入点)接收到。可以在PCCH中插入分配请求，以便于在未来的TDD MAC帧间隔中实现受管理的点点连接。这样的PHY突发可以包括在自组织连接中，并且，仍可以在未来TDD MAC帧间隔中请求调度的点到点连接。在该示例性实施例中，非受控MIMO导频是8个OFDM符号(在下面详细说明的其他实施例中，较少的符号就足以实现信道估计)，PCCH是两个OFDM符号。在公共段(包括非受控MIMO导频2110和PCCH 2120)之后，使用由点点连接中的各STA确定的空间复用和/或较高调制格式，发送一个或多个数据符号2130。传输的该部分根据传输的数据部分中嵌入的速率控制信息进行编码。因此，PHY突发2100的一部分可由多个周边站接收，而实际的数据经过了特别修整，以便于高效传输到一个或多个具体点点连接的站或AP。数据2130可以如同接入点所分配的那样进行发送或者，根据自组织连接而进行发送(即，基于CSMA/CA竞争的过程)。
PHY突发的一个示例性实施例包括一个前导码，其由非受控MIMO参考的8个OFDM符号构成。对等公共控制信道(PCCH)MAC-PDU首部包括在后续的2个OFDM符号内，使用了STTD模式，用R＝1/2BPSK进行了编码。MAC-ID是12个比特。还包括一个8比特的分配请求，以便于由AP在下一TDD MAC帧间隔中的预期持续时间内接收(因此，最大请求是256个短OFDM符号)。TX速率是16个比特，用于标识当前分组中使用的速率。FCCH子信道偏好是两个比特，对应于最多四个子信道之间的偏好，基于此，AP做出任何适用的分配。CRC是10个比特。任何数量的其他字段和/或字段大小可以包括在其他PHY突发实施例中。
在该例中，剩余的MAC-PDU传输使用由点点连接中的各STA确定的空间复用和更高的调制。该传输的这部分是根据传输的数据部分中嵌入的速率控制信息进行编码的。
图22给出了点点数据传输的示例性方法2200。在框2210中，流程开始，其中，一个站发送非受控MIMO导频。在框2220中，该站发送可共同解码的信息。例如，非受控MIMO导频2110和PCCH2120作为在受管理连接中请求分配的机制的一个例子，AP或其他调度站需要能够对包括该请求的信号部分进行解码。本领域技术人员将能认识到，还有无数的其他请求机制，用于在共享信道上对点点连接进行调度。在框2230中，根据协商好的传输格式，数据从一个站传送到另一个站。在该例中，受控数据是用根据非受控MIMO导频2110的测量结果所确定的速率和参数而发送的。本领域技术人员将能认识到，还有多种其他手段可用来发送为具体点点信道而特别修整的数据。
图23示出了点到点通信的一种示例性方法2300。该示例性方法2300给出了多个方面，这些方面的一部分可用于任何特定实施例中。在决策框2310中，流程开始。在决策框2310中，如果有数据要进行STA-STA传输，则进入决策框2320。如果没有，则进入框2370，执行任何其他类型的通信，包括其他接入类型，如果有的话。进入框2360后，流程可以返回决策框2310而进行重复，或者，流程可以结束。
在决策框2320中，如果有STA-STA数据要传输，则判断该点点连接是调度型的还是自组织的。如果该传输是调度型的，则进入框2320，并请求赢得一个TXOP的分配段。应当注意的是，在TDD MAC帧间隔的随机接入部分中，可以发出分配请求，如上所述，或者，其可以包括在自组织传输中。一旦做出分配，那么，在框2350中，就可以发送一个STA-STA物理突发。在一个示例性实施例中，方法2200可用于一类STA-STA PHY突发。
在决策框2320中，如果不希望调度型的点点连接，则进入框2340中，以便于竞争接入权。例如，可以使用TDD MAC帧间隔2000的A-TCH 2010段。当通过竞争成功赢得接入权之后，进入框2350，并发送一个STA-STA PHY突发，如上所述。
从框2350进入决策框2360，其中，流程可以重复执行，如上所述，或者，可以停止。
图24示出了提供速率反馈的一种示例性方法2400，用于点点连接。该图示出了各种传输和可由两个站STA 1和STA 2执行的其他步骤。STA 1向STA 2发送一个非受控导频2410。STA 2在接收非受控导频2410的同时，测量信道2420。在一个示例性实施例中，STA 2确定所测量信道上进行传输的可支持速率。将该速率确定结果作为速率反馈2430，发送到STA 1。在各种其他实施例中，可以传递其他参数，以便于在STA 1中做出速率反馈决策。在2440中，STA 1收到经过调度的分配段，或者，竞争传输机会，例如，在A-TCH内。一旦赢得了传输机会，在2450中，STA 1就以根据速率反馈2430所确定的速率和调制格式，向STA 2发送数据。
可以将图24所示的方法推广应用到各种实施例中，对于本领域技术人员来说这是显而易见的。下面将进一步详细描述集成了点点速率反馈以及其他方面的一些例子。
图25中的方法2500示出了在两个站STA 1和STA 2以及接入点(AP)之间的受管理的点点连接。在2505中，STA 1发送非受控导频，以及分配请求。也可以根据较早的分配段和先前的速率反馈来发送数据，下面将对此进行说明。此外，根据来自先前受管理点点连接或来自由STA 1或STA 2发起的自组织通信的速率反馈，可以发送任何这样的数据。STA 2和接入点都会收到非受控导频和传输请求(可会被该区域内的各种其他站接收到)。
接入点收到传输请求，并根据多种调度算法中的一种，确定何时以及是否做出用于点到点通信的分配。STA 2测量信道，同时在2505中，非受控导频被发送出去，故STA 2可以确定与STA 1进行点到点通信的可支持速率。可选地，STA 2也可以根据前一次传输，接收来自STA 1的反馈和/或数据。
在该例中，接入点已经确定将会针对所请求的传输给出分配方案。在2515中，一个分配段从接入点传输到STA 1。在该例中，R-TCH540上的分配段是在控制信道(如上述的CCH 520)内传输的。同样，在2520中，针对STA 2，做出R-TCH上的分配方案。在2525中，STA 1接收到来自接入点的分配段。在2530中，STA 2接收到来自接入点的分配段。
在2535中，根据分配段2520，STA 2发送速率反馈。可选地，可以包括如上所述的用于调度型传输的请求，以及，任何根据前一请求要发送的数据。如上所述，发送的速率反馈是根据信道测量2510而选择的。2535的PHY突发也可以包括非受控导频。在2540中，STA 1测量来自STA 2的信道，接收反馈，并且还可以接收可选数据。
在2545中，按照分配段2515，STA 1根据收到的速率反馈信息发送数据。此外，对于未来的分配段，可以做出请求，以及根据2540中的信道测量结果，提供速率反馈。数据是根据点点通信的具体信道测量结果而发送的。在2550中，STA 2接收数据，以及，任何可选地发送的速率控制。STA 2也可以测量信道，以便于为未来传输提供速率反馈。
应当注意的是，传输2535和2545都可被接入点接收到，至少是非受控部分可被接收到，如上所述。因此，对于包含的任何请求，接入点可以给出用于未来传输的附加分配段，分别由发往STA 1和STA2的分配段2555和2560表示。在2565和2570中，STA 1和STA 2接收各自的分配段。然后，该流程无限地重复执行，其中，接入点管理共享媒体上的接入，STA 1和STA 2按照点点信道上可支持的所选择速率和调制格式，直接相互发送点点通信。请注意，在其他实施例中，也可以执行自组织点点通信，同时还执行如图25所示的受管理的点点通信。
图26示出了基于竞争的(即，自组织的)点点连接。STA 1和STA 2相互进行通信。其他的STA也可以处于接收范围内，且可以接入共享信道。在2610中，有数据要发送给STA 2的STA 1监视共享信道，并竞争接入权。一旦赢得了传输机会，就将点点PHY突发2615发送给STA 2，PHY突发2615也可能被其他STA接收到。在2620中，监视共享信道的其他STA可能接收到来自STA 1的传输，故知道避免接入该信道。例如，上面描述的PCCH可以包括在传输2615中。在2630中，STA 2根据PHY突发2615导频，测量信道，并竞争共享信道上的返程接入。STA 2也可以根据需要发送数据。注意，竞争时间可以变化。例如，在传统802.11系统中，在SIFS之后，可以返回一个ACK。由于SIFS优先级最高，所以，STA 2可以在不丢失信道的情况下做出响应。其他实施例可以降低延迟，并且可以为返回数据提供高优先级。
在2635中，STA 2向STA 1发送速率反馈以及可选的数据。在2640中，STA 1接收速率反馈，再一次竞争对共享信道的接入权，并在2645中，根据收到的速率反馈，向STA 2发送信号。在2640中，STA 1还可以测量信道，以便于向STA 2提供用于未来传输的速率反馈，并且可以接收到由STA 2发送出的任何可选数据。在2650中，STA 2根据所测量的信道状况确定的速率和调制格式，接收数据传输2645。STA 2也可以接收速率反馈，以用于向STA 1返回一个传输。STA 2也可以测量信道，以提供未来的速率反馈。因此，回到2635中，让STA 2返回速率反馈以及数据，该流程可以重复执行。
因此，两个站可以通过竞争接入权而双向地执行自组织通信。通过使用速率反馈和特别修整发往接收站的传输，使点点连接本身很高效。当使用PHY突发的公共可接收部分(如PCCH)时，那么，如2620所示，其他STA可以访问该信息，并避免在PCCH中显示的已知占用时间内在信道上造成干扰。如图25所示，在图26所示的步骤前，受管理的或自组织的点点通信可以发起数据传输，并且，可用于随后继续进行点点通信。因此，可以使用调度型和自组织的点点通信的任何组合。
图27给出了一个示例性的TDD MAC帧间隔2700，用于说明站之间的受管理点点通信。在该例中，F-TCH和A-TCH持续时间都被设为0。信标/BCH 510和CCH 520与以前一样发送。信标/BCH 560表示下一帧的开始。CCH 520指明用于点点通信的分配段。根据这些分配段，在已分配的突发2710期间，STA 1向STA 2发送信号。请注意，在相同的TDD MAC帧间隔内，STA 2分配得到段2730，用于对STA 1做出响应。任一特定的点点PHY层突发中可以包括上述的各种成分，如速率反馈、请求、受控和/或非受控导频、受控和/或非受控数据。在分配段2720中，STA 3向STA 4发送信号。在分配段2740中，STA 4以相似的方式，向STA 3发送信号。R-TCH中可以包括各种其他反向链路传输，包括非点点连接。下面进一步详细给出说明这些和其他方面的附加示例性实施例。
请注意，在图27中，根据需要，可以对段之间的保护间隔进行调度。关于点点通信的一个重要问题在于，通常情况下，两个STA之间的路径延迟是未知的。对此，一种处理方法是，让每个STA保持其发送时间固定，从而使它们与AP的时钟相同步地到达AP。在这种情况下，AP可以在每个点到点分配段的两端提供保护时间，以补偿两个通信中的STA之间的未知路径延迟。在很多情况下，循环前缀将是足够的，而不必在STA接收处进行调整。然后，STA必须确定它们各自的时间偏差，以便于知道何时接收其他STA的传输。STA接收机可能需要维持两个接收时钟：一个用于AP帧时序，另一个用于点点连接。
正如上面的各种实施例所描述的那样，接收机可以在其分配段内得到确认和信道反馈，并反馈到发射机。即便总的业务流是单向的，接收机也可以发送参考和请求，以获得分配段。AP调度器确保为反馈提供足够的资源。
与传统站和接入点进行互操作
就如同这里详细说明的那样，所描述的各种实施例提供了相对于传统系统的改进。但是，由于传统系统业已广泛存在，一个系统最好能够与现有的传统系统和/或传统用户终端保持后向兼容。这里使用的术语“新型”用来与传统的系统相区别。新类型的系统可以集成有这里详细描述的一个或多个方面或特征。一个示例性的新型系统是下面结合图35-52描述MIMO OFDM系统。此外，下面详细描述的用于使新型系统与传统系统互操作的方面也适用于其他尚待开发的系统，而不管该系统中是否包括这里详细描述的任何特定改进。
在一个示例性的实施例中，通过使用不同的频率分配(FA)，可以与其他系统保持后向兼容，从而使一个新型系统在与传统用户不同的FA上工作。因此，新型系统可以搜索在其上工作的可用FA。动态频率选择(DFS)算法可以实现在该新型WLAN中，以实现这一功能。最好采用多载波的AP。
试图接入WLAN的传统STA可以采用两种扫描方法：主动扫描和被动扫描。在被动扫描的情况下，通过扫描工作频带，STA得到其附近的可行基本服务集合(BSS)的列表。在主动扫描的情况下，STA发送一条查询消息，以请求来自BSS中其他STA的响应。
对于STA如何确定加入哪个BSS，传统标准保持沉默，但是，一旦做出一个决定，就可以尝试进行关联。如果不成功，STA将通过其BSS列表而移动，直到成功为止。当一个传统STA无法理解所发送的信标信息时，该STA不会试图与一个新型WLAN相关联。但是，作为一种在单个FA上维持单个WLAN类型的方法，一个新型的AP(以及UT)可以忽略来自传统STA的请求。
另一种技术是，让新型AP或新型STA使用有效的传统(即，802.11)消息传送技术，拒绝任何传统STA的请求。如果一个传统系统支持这种消息传送技术，则可以为传统该STA提供重定向消息。
与在不同FA上工作相关联的一个明显弊端是，支持两种类型的STA需要附加的频谱。一个好处是，便于管理不同的WLAN，并保留如QoS等功能。但是，就如同本申请中详细描述的那样，对于新型系统所支持的高数据速率，传统的CSMA MAC协议(如，传统802.11标准中详细描述的那些协议)通常不够高效，如这里详细描述的MIMO系统实施例。因此，最好采用后向兼容的工作模式，以使新型MAC与传统的MAC在相同的FA上共存。下面描述几个示例性的实施例，其中，传统和新型系统可以共享相同的FA。
图28示出了方法2800，用于在相同的频率分配上支持传统和新型站二者。在该例中，为便于说明，假设BSS孤立地工作(即，多个重叠的BSS之间没有协作)。流程开始于框2810中，使用传统的信令来确立一个无竞争周期。
下面是用于传统802.11系统的几个说明性示例，其中，新型WLANAP可以使用传统802.11标准中内置的钩子，预留由新型站专用的时间。除此之外，对于各种类型的传统系统，可以使用任何数量的其他信令技术，确立一个无竞争周期。
一种技术是在PCF/HCF模式下确立无竞争周期(CFP)。AP可以确立一个信标间隔，并在该信标间隔内通告一个无竞争周期，其中，它可以在轮询模式下为新型和传统STA提供服务。这使得所有传统STA将其网络分配向量(NAV)设置成所通告的CFP的持续时间，网络分配向量是用来跟踪CFP的计数器。所以，在CFP内，收到该信标的传统STA不得使用信道，除非被AP轮询。
另一种技术是通过RTS/CTS和持续时间/ID字段，确立CFP以及设置NAV。在这种情况下，该新型AP可以发出一个具有预留地址(RA)的特定RTS，向所有新型STA表明该AP正在预留该信道。传统的STA将该RA字段解析为指向一特定STA，并且不做出响应。新型的STA用一个特定CTS做出响应，从而，在CTS/RTS消息对中的持续时间/ID字段中给出的时间段内清除BSS。在这点，新型站可以在预订持续时间内自由地使用信道，而没有冲突。
在框2820中，已经接收到用于确立无竞争周期的信号的传统STA等待，直到被轮询或无竞争周期结束为止。这样，接入点成功分配了共享媒体，以供新型MAC协议使用。在框2830中，新STA可以根据该协议而接入。这里详细说明的方面的任何集合或子集都可以用于这样一种新型MAC协议中。例如，可以采用调度型的前向和反向链路传输，以及，受管理的点点传输、自组织的或基于竞争的通信(包括点点)，或者，上述传输的任意组合。在框2840中，使用多种信号类型中的任何一种，结束新型接入周期，信号类型可以根据所采用的传统系统而改变。在该示例性实施例中，发送一个无竞争周期结束信号。在另一实施例中，在无竞争周期中，也可以轮询传统STA。这样的接入可以在新型接入之后，或者，可以穿插在其中。
在框2850中，如果为传统系统规定了一个竞争周期，则所有STA可以竞争接入权。这样，在无竞争周期内不能进行通信的传统系统就可以发出请求和/或试图发送信号。在决策框2860中，该流程可以通过返回到框2810而得以继续，或者，也可以停止。
图29示出了传统和新型媒体接入控制的组合。在新型协议2930上给出了传统MAC协议2910，当这二者组合起来时，就形成了一个MAC协议，如组合后的MAC协议2950。在该例中，出于说明目的，使用了802.11传统信令。本领域技术人员将会认识到，这里公开的技术也适用于多种传统系统中的任何一种和任何一种新型MAC协议，包括这里公开的功能的组合。
传统的MAC协议2910包括信标2902，其标识信标间隔。传统的信标间隔包括无竞争周期2904，后面跟着的是竞争周期2906。各种无竞争轮询帧2908A-N可以在无竞争周期2904内产生。无竞争周期2904是借助于无竞争周期结束2910而终止的。在802.11示例性实施例中，每个信标2902在目标信标发送时间(TBTT)时被发送出去。新型MAC协议2930包括MAC帧2932A-N。
合并后的信标间隔2950说明了传统和新型MAC协议在无竞争周期2904内的互操作性。其中包括新型TDD MAC帧间隔2932，后面跟着的是传统轮询，CF轮询帧2908A-N。无竞争周期结束于CFPEND 2910，后面跟着的是竞争周期2906。新型TDD MAC帧间隔2932可以是任何类型，可选地包括这里详细描述的各个方面。在一个示例性实施例中，新型TDD MAC帧间隔2932包括各种段，如上面结合图20所描述的那些段。因此，在该例中，新型TDD MAC帧间隔包括导频510、控制信道520、前向传输信道530、自组织点点部分(A-TCH)2010、反向链路传输信道540和随机接入信道550。
请注意，在CFP 2904内，传统STA不应当干扰任何新型WLAN传输。AP可以在CFP内轮询任何传统STA，从而在该段中允许进行混合模式操作。此外，AP可以预留整个CFP 2904以供新型使用，并在信标间隔结束时将所有传统业务推向竞争周期(CP)2906。
该示例性802.11传统标准需要CP 2906长得足以支持两个传统终端之间的交换。所以，可以采用信标，但这会导致系统中的时间抖动(time jitter)。如果需要的话，为了降低抖动，可以缩短CFP间隔，从而保持固定的信标间隔。可以设置用于确立CFP和CP的计时器，以使得CFP(即，大约1.024秒)比CP(即，小于10毫秒)长。但是，如果AP在CFP期间轮询传统终端，则它们的传输的持续时间可能是未知的，并可能导致额外的时间抖动。因此，当将传统STA容纳在相同的FA上时，必须注意保持新型STA的QoS。传统的802.11标准同步到1.024毫秒的时间单元(TU)。在该例中，采用2TU或2.048毫秒的MAC帧持续时间，新型MAC可设计成与传统系统同步。
在有些实施例中，最好确保使新型MAC帧同步。也就是说，系统的MAC帧时钟可以连续，并且，当发送时，该MAC帧边界开始于2.048毫秒帧间隔的整数倍。这样，易于保持STA的睡眠模式。
新型传输不需要与传统传输兼容。首部、前导码等都可以是对于新型系统特有的，它们的示例贯穿本申请中进行了详细描述。传统STA会试图将其解调，但将无法正确进行解码。睡眠模式下的传统STA通常不会受到影响。
图30示出了获得传输机会的方法3000。方法3000可以用作方法2800的一个示例性实施例中的框2830，如上所述。该流程开始于决策框3010，其中，接入可以是调度型的，或者是非调度型的。本领域技术人员将会认识到，虽然该例示出了两种类型的接入，但在任何特定实施例中，可以支持这两种接入类型中之一或二者。在决策框3010中，如果期望非调度型的接入，则进入框3040，从而竞争接入权。可以使用任何数量的基于竞争的接入技术。一旦获得了传输机会(TXOP)，则在框3050中根据该传输机会进行发送。然后，流程可以结束。
在框3010中，如果期望调度型的接入，则进入框3020，以请求接入。该接入请求可以在自组织竞争期间在随机接入信道上做出，或者，使用这里公开的任何其他技术。在框3030中，当该接入请求被批准后，将会收到一个分配段。进入框3050中，根据收到的分配段，发送TXOP。
在有些情况下，最好使用重叠的传统BSS，在相同的频率分配中，在新型AP及其相关联的BSS之间实现互操作。传统BSS可以工作在DCF或PCF/HCF模式下，所以，新型BSS和传统BSS之间的同步可能不是总能达到。
如果传统BSS工作在PCF或HCF模式下，则新型AP会试图同步到TBTT。如果这是可能的，则新型AP可以使用各种机制在竞争周期内占有信道，上面已经对其示例做出了描述，以便于工作在重叠的BSS区域内。如果传统BSS工作在DCF下，则新型AP也会试图占有信道，并通告一个CFP，以清除信道。
在有些场合下，传统BSS中的一些或全部STA可能收不到新型AP传输。在这种情况下，这些传统STA可能会干扰新型WLAN的操作。为了避免这种干扰，新型站可以默认基于CSMA操作，并依赖点点传输(下面还将结合图33-34对其进一步详细描述)。
图31示出了一种示例性的方法3100，以使多个BSS共享单个FA。在框3110中，传统接入点发送一个信标。共享相同频率分配的新型接入点可以同步到与该信标相关联的TBTT(可选的)。在框3120中，如果传统的无竞争周期是根据该信标而规定的，则执行它。一旦无竞争周期(如果有的话)结束，则所有STA就可以在规定的竞争周期内竞争接入权。在框3130中，新型接入点在竞争周期内竞争接入权。在框3140中，新型STA在新型接入点已经竞争到接入权的时间内可以接入共享媒体。在该新型接入期间的接入类型可以包括这里详细描述任何一个方面。可以使用如上面详细描述的多种技术，向传统STA指示该接入点预留信道的时间量。在框3150中，一旦该周期结束，则传统STA就可以竞争。在决策框3160中，该流程可以通过返回到框3110中而继续，或者，可以结束。
图32示出了使用单个FA的重叠BSS。传统系统3210发送信标3205(图中示出了3205A和3205B，用于说明传统系统的TBTT和总信标间隔)。信标3205A标识出无竞争周期3210和竞争周期3215。在无竞争周期3210内，可以执行传统的无竞争轮询帧3220A-N，后面跟着的是无竞争周期的结束指示符3225。
新型WLAN 3240中的站监视信道，接收信标3205，并控制住自己不接入媒体，直到竞争接入权的机会来临为止。在该例中，最早的机会在无竞争周期内。在PIFS 3230之后，新型接入点向传统站发送一个传统信号3245，以指示将占用信道的时间量。多种符号可用来执行该功能，它们的示例在上面已经进行了详细描述。可以采用各种其他信号，这取决于期望与哪些传统系统实现互操作。传统信号3245的接收范围内的传统STA会避免接入信道，直到新型接入周期3250结束为止。周期3250包括一个或多个TDD MAC帧间隔3260(在该例中，为3260A-N)。TDD MAC帧间隔3260可以是任何类型，其示例包括这里详细描述的一个或多个方面。
在一个示例性的实施例中，新型AP在定长的间隔内占有信道(即，每40毫秒内，新型AP占用信道20毫秒)。新型AP可以维持一个计时器，以确保它只在预期持续时间内占用信道，从而保证信道共享的公正性。在抢占信道的过程中，新型AP可以使用任何信令技术。例如，可以发送CTS/RTS或传统信标，来通告新的CFP。
在新型间隔3250内，一个示例性的第一TDD MAC帧间隔可以如下定义：首先，发送一个信标加F-CCH，以指明要在当前MAC帧中轮询列表上的UT。在F-CCH后，广播一段MIMO导频，以使STA获取MIMO信道和形成MIMO信道的准确度量结果。在一个示例性实施例中，每个天线用2个短OFDM符号，即可实现极好的性能。这意味着，初始MAC帧内的F-TCH大体上包括8个MIMO导频符号。第一MAC帧的R-TCH部分可以如此构造：以使轮询列表上的STA向AP发送非受控MIMO导频和速率指示符(用于下行链路)，以及确认。在该例中，在该点，轮询列表上的所有终端准备在下一TDD MAC帧间隔中工作在正常调度型方式下。此后，在AP的协调下，使用这里公开的任何一种技术，第一TDD MAC帧间隔之后的TDD MAC帧间隔可用于交换数据。
如上所述，在特定情况下(例如，当传统BSS中的一些或全部STA收不到新型AP传输时)，新型站默认基于CSMA的操作，并依赖点点传输。此时，上面描述的接通/关闭循环可能不具有优势，或者，甚至是不可能的。在这些情况下，新型站可以默认点点操作。
图33给出了一种示例性方法3300，其使用这里公开的各种技术，执行高速点点通信，同时与传统BSS互操作。流程开始于框3310，其中，有数据要发给第二STA的第一STA竞争接入权。在框3320中，成功竞争到接入权后，该站使用传统信号，如上面所述的那些信号，清理媒体。在框3330中，第一STA向第二STA发送一个请求(与导频一起)。第二STA能够根据所发送的导频，测量信道。第二STA将信道反馈发送到第一STA。因此，在框3340中，第一站收到具有信道反馈(例如，速率反馈)的响应。在框3350中，根据该反馈，第一STA向第二站发送导频和受控数据。在框3360中，第二STA可以向第一STA发送确认，并且可以发送后续的速率反馈，以用于其他传输。用来清理媒体的传统信号使得：使用任何一种高速技术和相对于传统系统的改进，如这里所公开的那些技术，执行框3330到3360。在本发明的保护范围内，一旦STA已经清理了媒体，就可以使用任何点点MAC协议。流程返回框3310可以得以继续，如决策框3370所示或者，流程可以结束。
在一个示例性实施例中，采用点点模式，抢占信道根据CSMA的传统规则而工作。在该例中，没有采用PCF和HCF，且不必有一个集中式的网络架构。当一个新型STA希望与另一新型STA(或AP)进行通信时，该STA抢占信道。第一传输包括足够的MIMO导频，加上某一请求建立连接的消息。可以采用CTS和RTS来清理区域和预留时间。请求方STA消息必须包含STA BSS ID、STA MAC ID和目标STA MAC ID(如果知道的话)。响应应当包含响应方STA的BSSID。这样，这些STA就能够判断它们是否需要执行发射导引(transmitsteering)向量的接收机校正，如果使用了导引(steering)的话。请注意，在该例中没有使用发射导引，但是这样做是有优点的，如果STA都已使用协调BSS的指定AP而进行了校准的话。
如图33所示，响应可以包含MIMO导频(如果采用的话，是受控的)，再加上速率指示。一旦该交换出现，就可以在每个链路上进行导引(steering)。但是，如果这些STA属于不同的BSS，则发起该连接的STA之间的第一受控传输可以包含受控MIMO导频信号，以使响应方STA的接收机能够校正不同BSS之间的相位差值。
在该示例性实施例中，一旦发生了初始交换，就可以进行导引。这些交换应当遵循下行链路和上行链路传输之间的SIFS间隔。由于计算用于进行导引的特征向量中的潜在处理延迟，这可能需要STA使用最小均方误差(MMSE)处理，而不是特征向量处理。一旦计算出导引向量，STA就可以开始在发射方使用特征向量，而接收方可以继续采用MMSE处理，向着最佳空间匹配滤波器解而改变。两个STA之间的周期性反馈有助于进行跟踪和速率控制。可以遵循SIFS间隔，以便于让STA保持对信道的控制权。
图34示出了点点通信，其使用技术MIMO技术，在传统BSS上竞争接入权(即，受管理的)。在该例中，发起站106A在信道上竞争接入权。当它成功地抢占到信道时，发送MIMO导频3405，后面再跟着请求3410。该消息可以包含BSS ID、发起方STA的MAC ID和目标STA的MAC ID，如果是已知的话。其他信令，如CTS和RTS，可用来进一步清理信道。响应方STA 106B发送受控导频3420，后面跟着确认和速率反馈3425。受控导频3420在请求3410后的SIFS 3415时发送。在该示例性实施例中，传统接入点是802.11接入点，SIFS具有最高优先级，因此，响应站106B保持对信道的控制权。图34详细描述的各种传输可以相互距离SIFS而进行发送，从而保持对信道的控制权，直到点点通信结束为止。
在一个示例性实施例中，可以确定信道占用的最大持续时间。在速率反馈3425之后的受控导频3430和数据3435根据该速率反馈，从发起站STA 106A发送到响应站STA 106B。在数据3435之后，响应方STA 106B发送受控导频3440以及确认和速率控制3445。作为响应，发起站106A发送受控导频3450，后面接着数据3455。
该流程可以无限地继续下去，或者最多达到信道接入所允许的最大时间，这取决于部署周期。虽然在图34中没有显示，但响应方STA也可以发送数据，并且，发起站也可以发送速率控制。这些数据段可以与图34所示的那些段组合起来，以使效率最大化(即，SIFS不必插在这些传输之间)。
当两个或多个BSS重叠时，最好采用能以协作方式共享信道的机制。下面给出几种示例性的机制以及与其相关联的示例性操作过程。这些机制可以结合起来使用。
第一种示例性的机制是动态频率选择(DFS)。在确立一个BSS之前，WLAN需要搜索该无线媒体来确定最佳的频率分配(FA)，以便于确立BSS的操作。在搜索候选FA的过程中，AP也可以创建邻居列表，以便于进行重定向和AP间切换。此外，WLAN可以将MAC帧时序与邻居BSS进行同步(下面将进一步说明)。可以使用DFS来分配BSS，从而使BSS间同步需求最小化。
第二种示例性的机制是BSS间同步。在DFS过程中，AP可以获取邻居BSS的时序。通常，最好使所有BSS(在一个实施例中，在单个FA上，或者，在另一实施例中，跨过多个FA)同步，以便于进行BSS间切换。但是，采用这种机制，至少在相同FA上工作且彼此接近的那些BSS同步其MAC帧。此外，如果共信道BSS重叠(即，AP能够彼此监听到对方)，则新到达的AP可以将其存在情况告知原有的AP，并如下制定资源共享协议。
第三种示例性的机制是资源共享协议。在同一FA上重叠的BSS可以平等地共享信道。可以使MAC帧按照某预定方式在BSS之间交替，从而实现这一点。这样，每个BSS中的业务就可以使用信道，而不会冒着被其他BSS干扰的风险。这样的共享可以实现在两个重叠的BSS之间。例如，在2个BSS重叠的情况下，一个AP使用偶数编号的MAC帧，而另一个AP使用奇数编号的MAC帧。在三个BSS重叠的情况下，共享可以用3为模来实现。其他实施例可以采用任何类型的共享机制。BCH开销消息中的控制字段可以显示是否可以进行资源共享以及共享周期的类型。在该例中，BSS中所有STA的时序调整到合适的共享周期。在该例中，在BSS重叠的情况下，延时将会增加。
第四种示例性的机制是STA辅助的再同步。可能会出现这种情况：两个BSS彼此听不到对方，但重叠区域中的一个新STA可以听到它们两个。该STA能够确定这两个BSS的时序，并将此报告给它们。此外，该STA能够确定时间偏差，并指示哪个AP应当改变其帧时序以及改变多少。该信息必须传播到与该AP相连接的所有BSS，它们都必须重新建立帧时序，以实现同步。帧的再同步可以在BCH中进行通告。可以将该算法推广应用于处理更多无意识的重叠BSS。
下面详细描述可用于上述一种或多种机制的示例性过程。
AP可以在加电时或在其他指定时间实现同步。通过在所有FA中搜索附近系统，可以确定系统时间。为便于同步，一组正交码可用于协助区分不同的AP。例如，AP在每个MAC帧内具有重复的已知信标。这些信标可以用Walsh序列(例如，长度为16)进行覆盖。因此，诸如AP或STA之类的设备可以执行本地AP的导频强度测量(PSM)，以确定重叠的BSS。下面将进一步详细说明，与一个AP相关联的活动STA可以发送回波，以协助同步。这些回波可以使用与AP覆盖码(cover)相对应的时序和覆盖技术(covering)。因此，当BSS重叠、但这些BSS各自的AP无法检测来自对方的信号时，STA回波可被邻居AP接收到，从而提供其AP的有关信息以及邻居AP可以同步的信号。请注意，在不同的FA上可以重复使用正交的覆盖码。
可以基于未检测到的Walsh覆盖码的集合，确定性地完成Walsh覆盖码的选择(即，选择一个未在邻居AP上检测到的Walsh覆盖码)。如果所有的覆盖码都存在，则与最弱接收信号电平(RSL)相对应的码可由新的AP重新使用。否则，在一个实施例中，可以选择使AP的工作点最大化的码(请参见自适应重复使用的结构化功率补偿机制，下面还将对此进行详细说明)。
在该例中，由各AP发送的帧计数器彼此交错开来。所采用的交错方式对应于Walsh覆盖码标号。因此，AP0使用Walsh码0。当AP0帧计数器＝j时，APj使用Walsh覆盖码j，并且，其帧计数器等于0。
在加电时或在要执行同步的任何时间，AP监听邻居AP信标和/或STA回波。如果没有检测到邻居系统，则AP确立它自己的时间基准。这可以是任意的，或者与GPS相关，或者是任何其他的本地时间基准。如果检测到单个系统，则相应地确立本地时间。如果AP检测到两个或多个以不同时间线工作的系统，则AP可以与具有最强信号的系统进行同步。如果这些系统工作在相同的频率分配(FA)上，则AP可以试图与较弱的AP相关联，从而告知它工作在独立时钟上的其他附近AP。该新AP试图将同步两个AP区所需的时间偏差告知较弱的AP。较弱区AP可以调整其时序。对于多个邻居AP，这可以重复执行。用两个或多个系统的同步时序，新的AP可以可以确立其时序。如果所有邻居AP都不能同步到单个时序(不管是什么原因)，则该新AP可以同步到任何一个邻居AP。
AP可以在加电时执行动态频率选择。如上所述，通常情况下，最好能通过DFS选择使BSS重叠最小，从而使需要同步的BSS的数量以及与该同步相关联的任何延迟或吞吐量降低最小化(即，相比必须与一个或多个邻居BSS共享该媒体的BSS，在一个FA上能接入整个媒体的BSS更高效)。同步之后，新的AP可以选择具有最小RSL的FA(即，当测量邻居AP时，或在回波期间)。AP可以周期性地询问STA，以便于进行AP导频测量。同样，AP可以对静默周期进行调度，以评估AP处由来自其他区(即相邻BSS)的STA所造成的干扰等级。如果该RSL等级过度，则AP可以在非调度周期内尝试寻找另一个FA，和/或制订功率补偿策略，如下所述。
如上所述，可以根据导频覆盖码，组织AP。在该例中，每个AP可以使用长度为16的Walsh序列覆盖码。可以使用任意个不同长度的码。导频覆盖码用于在一个超帧周期内调制信标的信号。在该例中，超帧周期等于32毫秒(即，16个连续MAC帧信标)。然后，STA可以在超帧间隔内相干地积分，以确定与一个特定AP相关联的导频功率。如上所述，AP可以从未检测到的多个可用Walsh码中选择其Walsh码。如果检测到所有码(在相同的FA上)，则AP可以按照从最强到最弱的次序对它们进行排队。AP可以重复使用与检测到的最弱Walsh码相对应的Walsh码。
为便于识别邻居AP，STA可用于发送回波，以标识它们相应的AP。因此，如上所述，未检测到邻居AP的一个AP可能会检测到相应的STA回波，从而识别出该AP及其时序。每个AP可以在其信标中发送配置信息，并且，每个STA可以充当中继器，以便于向任何接收的邻居AP重新发送AP配置信息以及时序。
在收到来自AP的命令时，活动STA需要发送一个预定的模式，以使工作在相同FA上的附近AP检测到该邻居系统的存在。一种简单的方法是，在MAC帧中定义一个观测间隔(例如，在FCH和RCH之间)，其不被AP用于任何业务。观测间隔的持续时间可以定义成足够长，以处理该AP相关联的STA和邻居AP相关联的STA之间的最大不同传播延迟(例如，160个码片，或者，2个OFDM符号)。例如，使用Walsh覆盖码j的AP相关联的STA可以在其MAC帧计数器＝0时发送回波。该回波上编码有使邻居AP检测存在性和与相邻AP区中的STA高效地共存所必需的信息。
可以采用自适应重复使用的结构化功率补偿(backoff)。当系统拥挤到每个FA必须在另一AP附近重复使用时，最好能施加一种结构化的功率补偿机制，以使两个区中的终端都以最大效率工作。当检测到拥挤时，可使用功率控制，来提高系统的效率。也就是说，不是任何时候都以全功率进行发送，AP可以使用与它们的MAC帧计数器同步的一种结构化的功率补偿机制。
例如，假设两个AP工作在相同的FA上。一旦这些AP检测到该状况，它们就会制订已知的功率补偿策略。例如，两个AP使用一种补偿机制，其使得：在MAC帧0上全功率Ptot，在MAC帧1上Ptot(15/16)，......，在MAC帧15上Ptot/16。由于AP是同步的并且它们的帧计数器交错，所以，没有AP区同时使用全功率。该目标是选择使各个AP区中的STAs以最高可能吞吐量而工作的补偿模式。
一个特定AP所用的补偿模式可以是检测到的干扰度的函数。在该例中，一个特定的AP可以使用最多16个已知的补偿模式。AP可以在BCH中和在由AP相关联的STA发送的回波中，传递所用的补偿模式。
Walton等做出的、题目为“Method and apparatus for controllingtransmissions of a communications systems”的美国专利6,493,331中详细描述了一种示例性的补偿机制，该专利已转让给本发明的受让人。
图53示出了能够与传统系统进行互操作的技术的另一示例性实施例。图中示出了一个示例性的MAC帧1500，上面已经结合图15对其做了详细说明。还引入了一种时隙化模式，其中，定义了时隙间隔5310。时隙间隔5310包括MIMO导频间隔5315和时隙间隙5320。如图所示，插入了导频5315，以预留该信道，使其免受根据诸如EDCA之类的规则工作的其他站(包括AP)的影响。改进的MAC帧5330基本上包括MAC帧1500，其中插入了导频5315，以便于保持对媒体的控制。图53只是说明性的，对于本领域技术人员来说，这是显而易见的。时隙化模式可以与任何类型的MAC帧结合起来，这里详细描述其各种示例。
在该例中，为便于说明，假设传统的802.11系统使用的MAC帧是1.204毫秒的整数倍。MAC帧可以设为2.048毫秒，以便于同步。在目标信标发送时间(TBTT)，通告CFP持续时间，以使STA设置其NAV。在CFP期间，BSS中的STA不应当发送信号，除非被轮询。如前所述，AP也可以发送RTS，并让STA回应一个相同的CTS，以进一步清理BSS。该CTS可以是来自所有STA的同步传输。在该例中，通过确保MAC帧总是开始于2.048毫秒边界，可以消除抖动。这样，即便在TBTT缩短的情况下，也在相邻/重叠BSS之间维持时间同步。上面描述的各种其他技术可以与下面描述的技术结合起来。一旦为修改后的MAC帧5330预留了媒体，就可以使用任何可用技术，采用时隙化模式来保持对媒体的占有权，以防止传统STA干扰受过调度的传输，从而潜在地降低新型系统的吞吐量增加(即，使用图15或图53所示机制，或者这里详细描述的其他机制)。
在该例中，新型AP遵循CSMA规则来抢占信道。但是，在此之前，它应当要么收听信标，或者其他STA，试图确定是否存在另一BSS。但是，为了实现公平的资源共享，不需要同步。
一旦检测到邻居BSS，该新型AP就可以通过发送其信标来抢占信道。为了阻止(lock out)其他用户，该新型AP发送具有某一频率的导频，从而防止其他STA使用该信道(即，没有空闲周期长于PIFS＝25usec)。
该新型AP可以设置一个能使其在确定公平的固定持续时间内占用该信道的计时器。这样可以大致与传统AP的信标周期同步，或者异步(即，每200毫秒内100毫秒)。
该新型AP可以在它所允许的间隔内的任何点抢占信道，这可由传统BSS用户延迟。如果没有业务要服务的话，该新型AP可以在其时间届满之前放弃信道。当该新型AP占有信道时，它将其使用限制为一个公正的时间段。此外，该新型AP确立的时序可以与原有的MAC帧时序一致。也就是说，新型信标出现在新型AP时钟的2.048毫秒边界上。这样，新型STA可以通过观察这些特定间隔，判断HTAP是否已经占有信道，从而保持同步。
该新型AP可以在信标中通告其帧参数。帧参数的一部分可以包括导频间隔间距，用于表示该MAC帧内导频传输的频率。请注意，该新型AP可以调度STA，以使其传输与周期性突发导频重叠。在这种情况下，分配段重叠的STA知道这一点，并在该周期内忽略导频。其他STA不知道这一点，因此使用一个门限监测器，来确认导频是否在规定间隔内发送的。
可能会出现这种情况：STA在原本要由AP进行发送的时刻发送了导频信号，或者，AP在该间隔内发送受控导频信号到STA。为了防止其他STA使用该导频信号而恶化其信道估计，AP导频信号可以使用与公共导频Walsh覆盖码相正交的Walsh覆盖码。可以采用用于分配Walsh覆盖码的结构。例如，当STA和AP使用不同的Walsh覆盖码时，Walsh空间可以包括2N个覆盖码，其中的N个覆盖码是为AP预留的，而其他的覆盖码是为与一个特定AP相关联的STA预留的，这些STA使用的覆盖码以已知方式与相应AP的Walsh覆盖码关联。
当该新型AP向一个STA发送分配信息时，它期望该STA在规定间隔内向它发送。该STA可能未接收到该分配信息，在这种情况下，信道可能未被使用的间隔长于PIFS。为了防止出现这种情况，AP可以在t＜SIFS内检测信道，并判断它是否被占用。如果未被占用，则AP可以通过发送相应定相的导频，立即抢占信道。
可以将新型信道分配段时隙化成SIFS的间隔(16usec)。这样，信道占用就可以得到保障，从而在新型专用周期内拒绝传统用户。
必须把RCH设计成支持互操作，这是因为，RCH的持续时间可能超过16usec。如果在一个特定实施例中不能很容易地提供该RCH，那么，当新型MAC不具有信道控制权时(即，在传统模式下共存)，可以分配该RCH工作在传统模式下。通过允许STA在导频传输后的任何时间(即，等待4微秒，并发送8微秒)发送接入请求，可以提供F-RCH，如图53所示。
示例性实施例：增强的802.11 MIMO WLAN
下面详细描述的示例性实施例说明上述各个方面以及其他方面。在该例中，示出了使用MIMO的增强802.11 WLAN。将详细描述各种MAC增强，以及，用在MAC层和物理层上的对应数据和消息传递结构。本领域技术人员将会认识到，仅仅公开了WLAN特征的一部分，并且，他们可以使这里公开的内容适用于802.11传统系统互操作，以及，与各种其他系统的互操作。
下面详细描述的示例性实施例特征在于：能够与传统802.11a、802.11g STA互操作，以及，能够与802.11e草案和预期的最终标准互操作。该示例性的实施例包括MIMO OFDM AP，如此命名是为了与传统AP相区分。下面还将详细说明，由于后向兼容性，传统STA能够与MIMO OFDM AP相关联。但是，MIMO OFDM AP可以明确地拒绝来自传统STA的关联请求，如果需要的话。DFS过程可以把被拒绝的STA定向到另一支持传统操作的AP(可以是传统AP或另一MIMO OFDM AP)。
MIMO OFDM STA能够与其中没有AP的802.11a或802.11g BSS或独立BSS(IBSS)相关联。因此，对于该操作，这样的一个STA将实现802.11a、802.11g以及802.11e预期最终版本的所有必备功能。
在BSS或IBSS内，当传统和MIMO OFDM STA共享相同的RF信道时，支持各种功能。所建议的MIMO OFDM PHY频谱掩码与现有802.11a，802.11g的频谱掩码兼容，从而，不会向传统STA引入附加的相邻信道干扰。PLCP首部(下面详细说明)中的扩展信号字段与传统802.11的信号字段后向兼容。传统信号字段中未用的速率值被设置成定义新的PPDU类型(下面将详细说明)。自适应协作功能(ACF)(下面将详细说明)能够使传统和MIMO OFDM STA之间的媒体实现任意共享。802.11e EDCA、802.11e CAP和SCAP的周期可以任意插入任何信标间隔，这由AP调度器确定。
如上所述，需要用高性能MAC有效地实现MIMO WLAN物理层支持的高数据速率。下面详细描述该示例性MAC实施例的各种属性。下面是一些示例性的属性：
PHY速率和传输模式的自适应，有效地利用MIMO信道的容量。
PHY的低延时服务提供低的端到端延迟，以解决高吞吐量(例如，多媒体)应用的需求。在低负载时采用基于竞争的MAC技术，或者，在重负载系统时使用集中式或分布式调度，可以实现低延时操作。低延时具有很多好处。例如，低延时可以实现快速自适应，从而使物理层数据速率最大化。低延时能够用小缓冲器实现便宜的MAC，而不必停止ARQ。对于多媒体和高吞吐量应用，低延时还使端到端延迟最小化。
另一属性是高MAC效率和低竞争开销。在基于竞争的MAC中，数据速率高时，有用传输占用的时间缩短，而该时间的增长部分浪费在开销、冲突和空闲周期中。通过调度，以及，通过将多个高层分组(例如，IP数据报)聚合到单个MAC帧中，可以降低在媒体上浪费的时间。也可以形成聚合帧，从而降低前导码和训练开销。
PHY支持的高数据速率可以实现简化的QoS处理。
下面详细说明的示例性MAC增强能够以与802.11g和802.11a保持后向兼容的方式，解决上述性能问题。此外，如上所述，草案标准802.11e中包含的功能的支持和改进包括以下功能，如TXOP和直接链路协议(DLP)，以及，可选的块确认机制。
为了描述下面的实施例，对于上面介绍的一些概念，使用新的术语。新术语的映射如表1所示：
表1、术语映射表
| 早期术语前面段落中使用的术语 | 映射成新的术语后面段落中使用的术语 |
| MUX PDU或MPDU | MAC帧 |
| 部分MPDU | MAC帧片断 |
| MAC PDU | PPDU |
| 广播信道消息(BCH)和控制信道消息(CCH) | SCHED消息 |
| 控制信道消息子信道 | SCHED消息的CTRLJ段 |
| TDD MAC帧间隔 | 调度接入周期(SCAP) |
| F-TCH(前向业务信道) | 调度型的AP-STA传输 |
| R-TCH(反向业务信道) | 调度型的STA-AP或STA-STA传输 |
| A-TCH(自组织的点到点业务信道) | 受保护的EDCA或MIMO OFDMEDCA |
| PCCH(点到点控制信道) | PLCP首部信号字段 |
| RCH | FRACH |
灵活的帧聚合
在该例中，灵活的帧聚合易于实现。图35示出了在一个聚合帧中封装一个或多个MAC帧(或片断)。帧聚合可以把一个或多个MAC帧(或片断)3510封装在一个聚合帧3520内，其中可以加入首部压缩，下面将对此进行详细说明。聚合MAC帧3520形成PSDU 3530，可作为一个PPDU发送出去。聚合帧3520可以包含类型为数据、管理或控制的封装后的帧(或片断)3510。当需要隐私时，可以对帧负载进行加密。加密帧的MAC帧首部是“处于明文状态下(in the clear)”传输的。
如上所述的MAC层这种帧聚合可以在没有IFS或BIFS(突发帧间距，下面将进一步详细说明)的情况下，将帧传输到相同的接收方STA。在某些应用中，最好能使AP在没有IFS的情况下将多个帧或聚合帧，发送到多个接收方STA。通过使用SCHED帧，可以实现这一点，下面还将对此进行讨论。SCHED帧定义多个TXOP的开始时间。当AP向多个接收方STA进行背靠背(back-to-back)传输时，可以不用前导码和IFS。这被称为PPDU聚合，以区别于MAC层的帧聚合。
一个示例性的聚合MAC帧传输(即PPDU)开始处是前导码，然后是MIMO OFDM PLCP首部(包括信号字段，该信号字段可包括信号1和信号2)，再后面是MIMO OFDM训练符号(如果有的话)。下面结合图49-52进一步详细说明示例性的PPDU格式。聚合MAC帧灵活地聚合了要发送到相同接收方STA的一个或多个帧或片断。(下面详细说明的SCHED消息允许将从AP到多个接收方STA的TXOP进行聚合)。对于可聚合的帧和片断的数量，没有限制。对于通过协商确立的聚合帧的最大尺寸可以有限制。通常，聚合帧中的第一个帧和最后一个帧可能是为了高效封包而创建的片断。当多个封装后的数据帧包括在一个聚合帧中时，数据的MAC首部和QoS数据帧可以进行压缩，如下所述。
通过使用灵活的帧聚合，发送方MAC可以尽力降低PHY和PLCP开销以及空闲周期。可以将帧进行聚合，以消除帧间距和PLCP首部，以及，灵活的帧分段，以完全占用TXOP中的可用空间，来实现这一点。在一种示例性技术中，基于当前的数据速率和所分配的或基于竞争的TXOP的持续时间，MAC先计算要提供给PHY的字节数。然后，可以将完整和分段后的MAC帧打包，以占用整个TXOP。
如果一个完整的帧不能容纳在TXOP中的剩余空间内，则MAC可以将下一帧进行分段，以占用TXOP中尽可能多的剩余字节。为了高效地封包，可以对帧进行分段。在一个示例性实施例中，该任意分段要受到每帧最多16个片断的限制。在其他实施例中，可以不需要该限制。MAC帧的剩余片断可以在后续的TXOP中进行发送。在后续的TXOP中，MAC可以把较高优先级给予未完整传输的帧，如果期望的话。
下面详细说明的聚合首部(在该例中是2个字节)被插入每个封装帧(或片断)的MAC首部，封装帧(或片断)插入在聚合帧中。聚合首部中的长度字段表示封装后MAC帧的长度(单位是字节)，并且由接收机用来从聚合帧中提取出帧(和片断)。所建议的信号字段中的PPDU大小字段规定MIMO OFDM PPDU传输的大小(OFDM符号的数量)，而每个封装后的MAC帧的长度由聚合首部指明。
封装帧的首部压缩
图36示出了一个传统的MAC帧3600，其包括MAC首部3660，后面跟着的是帧实体3650(可以包括可变数量N个字节)和帧校验符号(FCS)3655(在该例中，是4个字节)。该现有技术MAC帧格式在802.11e中进行了详细的描述。MAC首部3660包括：帧控制字段3610(2个字节)、持续时间/ID字段3615(2个字节)、顺序控制字段3635(2个字节)和QoS控制字段3645(2个字节)。此外，还包括四个地址字段：地址13620、地址23625、地址33630和地址43640(每个都是6个字节)。也可以将这些地址分别称为TA、RA、SA和DA。TA是发送站地址，RA是接收站地址，SA是源站地址，DA是目的站地址。
当一个聚合帧内包含多个封装数据帧时，可以将数据的MAC首部和QoS数据帧进行压缩。例如，图37-39示出了压缩后的MAC首部和QoS数据帧。请注意，FCS是根据压缩后的MAC首部和(加密的或未加密的)负载而计算出来的。
如图37-39所示，当用MIMO数据PPDU(类型0000)发送帧时，向MAC帧3600的MAC首部3660中引入一个聚合首部字段，从而创建封装后的MAC帧，即3705、3805或3905。MAC首部，包括聚合首部字段，被称为扩展的MAC首部(即3700、3800或3900)。可以把一个或多个封装后的管理、控制和/或数据帧(包括QoS数据)聚合到聚合后的MAC帧中。当使用数据隐私时，可以对数据负载或QoS数据帧进行加密。
对于插入到聚合帧(分别为3705、3805或3905)中的每个帧(或片断)，插入聚合首部3710。首部压缩由下面详细描述的聚合首部类型字段指明。数据的帧首部和QoS数据帧可以进行压缩，以消除冗余字段。图37中给出的聚合帧3705示出了一种未压缩的帧，其包括所有四个地址和持续时间/ID字段。
发送一个未压缩的聚合帧后，另外的聚合帧就不必标识发送站和接收站地址，因为它们是相同的。因此，可以省略地址13620和地址23625。对于聚合帧中的后续帧，不必包括持续时间/ID字段3615。持续时间用于设定NAV。持续时间/ID字段视具体情况而定。在轮询消息中，它包含接入ID(AID)。在其他消息中，相同的字段指明用于设定NAV的持续时间。图38中示出了对应的帧3805。
当源地址和目的站地址包含相同信息时，可以提供进一步的压缩。在这种情况下，地址3 3630和地址4 3640也可以被省略，从而得到图39所示的帧3905。
当字段被去除时，为了解压缩，接收机可以将来自前一首部(在解压缩后)的相应字段插入聚合帧中。在该例中，一个聚合帧中的第一帧总是使用未压缩的首部。负载的解密需要来自MAC首部的一些字段，这些字段可能已经为便于首部压缩而被去除。在帧首部的解压缩后，可以把这些字段提供给解密引擎。长度字段由接收机用于从聚合帧中提取帧(和片断)。长度字段指明具有压缩首部的帧的长度(单位是字节)。
提取出来之后，去除聚合首部字段。然后，将解压缩后的帧传递到解密引擎。在解密过程中，(解压缩后的)MAC首部中的字段需要进行消息完整性验证。
图40给出了一个示例性的聚合首部3710。对于在MIMO数据PPDU中发送的一个或多个帧(加密的，或非加密的)，为每个帧(或片断)首部添加聚合首部。该聚合首部包括一个2比特的聚合首部类型字段4010(用于表示是否采用了首部压缩，以及哪种类型)和一个12比特的长度字段4030。类型00帧不采用首部压缩。类型01帧去除了持续时间/ID、地址1和地址2字段。类型10帧具有与类型01帧相同的去除字段，此外还去除了地址3和地址4字段。聚合首部中的长度字段4030指明具有压缩首部的帧的长度，单位是字节。2个比特4020是预留的。表2中总结了聚合首部类型。
表2、聚合首部类型
| 比特0 | 比特1 | 意思 |
| 0 | 0 | 未压缩 |
| 0 | 1 | 去除了持续时间/ID、地址1和地址2字段 |
| 1 | 0 | 去除了持续时间/ID、地址1、地址2、地址3和地址4字段 |
| 1 | 1 | 预留 |
在该示例性实施例中，聚合帧中封装的所有管理帧和控制帧采用未压缩的帧首部，其聚合首部类型为00。下面的管理帧可以与数据帧一起封装在聚合帧中：关联请求、关联响应、重新关联请求、重新关联响应、探测请求、探测响应、解除关联、认证和解除认证。下面的控制帧可以与数据帧一起封装在聚合帧中：BlockAck(块确认)和BlockAckRequest(块确认请求)。在其他实施例中，可以封装任何类型的帧。
自适应协作功能
自适应协作功能(ACF)是HCCA和EDCA的扩展版本，其能够实现灵活、高效、低延时调度的操作，适于由MIMO PHY支持的高数据速率的操作。图41给出了在ACF中使用的调度接入周期帧(SCAP)的一个示例性实施例。使用SCHED消息4120，AP可以在名为调度接入周期4130的周期内同时调度一个或多个AP-STA、STA-AP或STA-STA TXOP。这些经过调度的传输被标识为已调度的传输4140。SCHED消息4120取代了上面详细描述的传统HCCA轮询帧。在该示例性实施例中，SCAP的最大允许值是4毫秒。
为便于说明，图41给出了示例性的已调度传输4140，其包括AP到STA传输4142、STA到AP传输4144和STA到STA传输4146。在该例中，AP向STA B发送4142A，然后，向STA D发送4142B，再向STA G发送4142C。请注意，在这些TXOP之间不必引入间隙，因为对于各帧来说，信源(AP)是相同的。当信源改变时，示出了TXOP之间的间隙(下面进一步详细描述示例性的间隙间距)。在该例中，在AP到STA传输4142之后，STA C向AP发送4144A，然后，在一个间隙后，STA G向AP发送4144B，再经过一个间隙，STAE向AP发送4144C。然后，对一个点到点TXOP 4146进行调度。在这种情况下，STA E是信源(向STA F发送)，所以，如果STA E发射功率不变，则不需要引入间隙，否则，可以使用BIFS间隙。可以对其他的STA到STA传输进行调度，但在该例中没有显示这些。按照任何次序，可以对TXOP的任何组合进行调度。所示的TXOP类型的次序只是出于说明目的。为了减少所需的间隙数，最好能对TXOP进行调度，但是，这不是必须的。
调度接入周期4130也可以包含：FRACH周期4150，专用于快速随机接入信道(FRACH)传输(其中，STA可以发出分配请求)；和/或，MIMO OFDM EDCA 4160周期，其中MIMO STA可以使用EDCA过程。这些基于竞争的接入周期受到为SCAP而设定的NAV的保护。在MIMO OFDM EDCA 4160周期内，MIMO STA使用EDCA过程来接入媒体，而不必与传统STA进行竞争。在每个受保护的竞争周期内的传输使用MIMO PLCP首部(下面进一步详细说明)。在该实施例中，AP在受保护的竞争周期内不提供TXOP调度。
当只存在MIMO STA时，SCAP的NAV可以通过SCHED帧中的持续时间字段来设定(下面还会进一步详细描述SCHED帧)。如果希望免受传统STA影响的保护，AP也可以在SCHED帧4120之前设置CTS-to-Self4110，从而为BSS中所有STA处的SCAP确立NAV。
在该实施例中，MIMO STA遵守SCAP边界。在SCAP中进行发送的最后一个STA必须在SCAP结束前的至少PIFS持续时间终止其TXOP。MIMO STA也遵守经过调度的TXOP边界，并在所分配的TXOP结束前完成其传输。这样，后续的被调度STA在不必检测信道为空闲的情况下就可以开始其TXOP。
SCHED消息4120定义调度表。TXOP的分配信息(AP-STA、STA-AP和/或STA-STA)包括在SCHED帧中的CTRLJ项内(下面详细描述，在图45中为4515-4530)。SCHED消息也可以定义：SCAP4100的一部分，专用于FRACH 4150，如果有的话；以及，EDCA操作4160的受保护部分，如果有的话。如果SCHED帧中不包括经过的调度TXOP分配信息，则为SCAP而设定的NAV留出整个SCAP用于EDCA传输(包括任何FRACH)，以保护其免受传统STA的影响。
ACF能力项中可以显示SCAP内所允许的基于调度或基于竞争的TXOP的最大长度。在该实施例中，SCAP的长度在一个信标间隔内不改变。该长度可以显示在ACF能力项中。一个示例性的ACF项包括：SCAP长度(10比特)、最大SCAP TXOP长度(10比特)、保护IFS(GIFS)持续时间(4比特)和FRACH响应(4比特)。SCAP长度表示当前信标间隔内SCAP的长度。该字段是以4μs为单位而进行编码的。最大SCAP TXOP长度表示SCAP内的最大允许TXOP长度。该字段是以4μs为单位而进行编码的。GIFS持续时间是连续的经过调度的STA TXOP之间的保护间隔。该字段是以800ns为单位而进行编码的。FRACH响应是以SCAP为单位进行表示的。AP必须使用FRACH PPDU，通过在FRACH RESPONSE SCAP内向STA提供经过调度的TXOP，对收到的请求做出响应。
图42给出了将SCAP与HCCA和EDCA结合起来使用的一个例子。在任何信标间隔(用信标4210A-C表示)内，AP完全能够灵活、自适应地将基于EDCA竞争的接入持续时间和802.11e CAP、MIMOOFDM SCAP穿插在一起。
因此，使用ACF，AP可以像在HCCA中一样工作，但是，它还能够为SCAP分配周期。例如，AP可以像在PCF中一样使用CFP和CP，像在HCCA中一样为轮询操作分配CAP，或者，可以为调度操作分配SCAP。如图42所示，在一个信标间隔内，AP可以使用基于竞争的接入(EDCA)4220A-F、CAP 4230A-F和SCAP 4100A-I的周期的任何组合。(为简单起见，图42中的例子没有显示任何CFP。)AP基于其调度算法及其对媒体占用的观测结果，调整由不同类型接入机制占用的媒体的比例。可以采用任何调度技术。AP确定所接纳的QoS流是否满意，并且可以使用其他观测结果，包括测量出的媒体占用情况，来进行调整。
上面描述了HCCA及其关联的CAP。图42中给出了一个说明性的CAP 4230。AP TXOP 4232后面跟着的是轮询帧4234A。HCCATXOP 4236A跟在轮询帧4234A后面。发送另一轮询帧4234B，其后面跟着的是另一相应的HCCA TXOP 4236B。
上面描述了EDCA。图42中给出了一个说明性的EDCA 4220。示出了各种EDCA TXOP 4222A-C。该例中省略了CFP。
如图42所示的SCAP 4100可以采用图41详细描述的格式，包括可选的CTS-to-Self4110、SCHED 4120和调度接入周期4130。
AP使用802.11传递业务指示消息(DTIM)消息，指示调度操作，如下所述。DTIM包含接入ID(AID)的位图，该AP或BSS中的另一STA为其储备了数据。使用DTIM，通知所有具备MIMO能力的STA在信标之后保持唤醒状态。在传统和MIMO STA都存在的BSS中，紧跟在信标之后，先调度传统的STA。在传统传输之后，立即发送SCHED消息，其表明调度接入周期的组成。未在特定调度接入周期中被调度的具备MIMO能力的STA可以在剩余的SCAP内睡眠，然后醒来监听后续SCHED消息。
采用ACF，可以实现各种其他操作模式。图43示出了一个示例性的操作，其中，每个信标间隔包括多个SCAP 4100，其中穿插有基于竞争的接入周期4220。在这种模式下，可以公平地共享媒体，其中，在SCAP期间对MIMO QoS流进行调度，同时MIMO非QoS流与传统STA一起(如果存在的话)使用竞争周期。插入的周期对MIMO和传统STA实现低延时服务。
如上所述，在SCAP中，SCHED消息之前可以有一个CTS-to-Self，用于保护免受传统STA的影响。如果不存在传统STA，则不需要CTS-to-Self(或其他传统的清理信号)。信标4210可以设定一个长CFP，以保护所有SCAP免受任何到达传统STA的影响。信标间隔结束时的CP使得新到达的传统STA能够接入媒体。
使用图44所示的示例性操作，在有大量MIMO STA的情况下，可以实现低延时操作的优化。在该例中，假设传统STA(如果有的话)只需要有限的资源。AP发送一个信标，从而建立长CFP 4410和短CP 4420。信标4210后面跟着的是用于传统STA的任何广播/多播消息。然后，背靠背地对SCAP 4100进行调度。这种操作模式可以实现优化的功率管理，因为STA为了聆听SCHED消息而需要周期性地唤醒，并且，如果当前SCAP中没有被调度，则可以在SCAP间隔内睡眠。
通过SCAP 4100的调度接入周期4130中包括的FRACH或MIMO EDCA周期，提供了用于MIMO STA的基于受保护竞争接入。在CP 4420内，传统STA可以对媒体进行基于竞争的接入。
在SCHED帧的传输后，可以对来自AP的连续调度型传输进行调度。SCHED帧可以与前导码一起发送。后续的被调度AP传输可以在没有前导码的情况下进行发送。(可以发送用于表示是否包括前导码的指示符)。下面进一步详细描述一个示例性的PLCP前导码。在该示例性实施例中，被调度的STA传输在有前导码的情况下开始。
错误恢复
为了从SCHED接收错误中进行恢复，AP可以使用各种过程。例如，如果一个STA无法对一条SCHED消息进行解码，则它不能利用其TXOP。如果一个被调度TXOP在所分配的开始时间没有开始，则通过在未用调度TXOP开始后的PIFS时发送，AP可以启动恢复。AP可以使用未用的调度TXOP周期，作为一个CAP。在该CAP内，AP可以向一个或多个STA发送信号，或者轮询一个STA。轮询帧可以发往丢失了被调度TXOP的STA或另一STA。在下一被调度TXOP之前，该CAP结束。
当一个被调度TXOP过早结束时，也可以使用相同的过程。通过在被调度TXOP中的最后一个传输结束后的PIFS时发送，AP可以开始恢复。AP可以使用被调度TXOP的未用周期，作为CAP，如上所述。
受保护的竞争
如上所述，SCAP也可以包含：专用于FRACH传输的一部分和/或MIMO STA可以在其中使用EDCA过程的一部分。这些基于竞争的接入周期可由为SCAP设定的NAV进行保护。
受保护的竞争允许STA指示TXOP请求，以便于在调度中协助AP，从而补充低延时调度操作。在受保护的EDCA周期内，MIMOOFDM STA可以使用基于EDCA的接入(避免与传统STA竞争)来发送帧。使用传统技术，STA可以在MAC首部中802.11e QoS控制字段中指示TXOP持续时间请求或者缓冲器状态。但是，FRACH是提供相同功能的一种更高效手段。在FRACH周期内，STA可以使用间隙化的Aloha式的竞争，在固定尺寸的FRACH时隙中接入信道。FRACH PPDU可以包括TXOP持续时间请求。
在该示例性实施例中，MIMO帧传输使用MIMO PLCP首部，下面将对此进行详细说明。存在非MIMO STA的情况下，由于传统802.11b、802.11a和802.11g STA只能对MIMO PLCP首部的信号1字段(下面将结合图50进行详细描述)进行解码，所以，MIMO帧必须在有保护的情况下进行发送。当传统和MIMO STA都存在时，使用EDCA接入过程的STA可以使用传统RTS/CTS序列，来进行保护。传统RTS/CTS指的是使用传统前导码、PLCP首部和MAC帧格式来传输RTS/CTS帧。
MIMO传输也可以使用802.11e HCCA提供的保护机制。因此，使用控制接入周期(CAP)，从AP到STA的传输、从STA到AP或者从STA到STA(使用直接链路协议)的轮询传输可以得到保护。
AP也可以使用传统的CTS-to-Self，保护MIMO调度接入周期(SCAP)免受传统STA的影响。
当一个AP确定BSS中存在的所有STA都能够对MIMO PLCP首部进行解码时，它在信标中的MIMO能力项中指明这一点。这样的BSS被称为MIMO BSS。
在MIMO BSS中，在EDCA和HCCA下，根据MIMO OFDM训练符号老化规则，帧传输使用MIMO PLCP首部和MIMO OFDM训练符号。MIMO BSS中的传输使用MIMO PLCP。
减少的帧间距
上面详细描述了通常用于减少帧间距的各种技术。这里给出几个降低该示例性实施例中的帧间距的例子。对于调度传输，TXOP的开始时间是在SCHED消息中指明的。发射方STA可以在SCHED消息中指明的精确开始时间，开始其调度TXOP，而不必确定媒体为空闲。如上所述，在SCAP期间，连续的调度AP传输是在没有最小IFS的情况下发送的。
在该示例性实施例中，连续的被调度STA传输(来自不同STA)是在IFS为至少一个保护IFS(GIFS)的情况下发送的。GIFS的缺省值是800ns。可以选择更大的值，最多达到下面定义的突发IFS(BIFS)的值。GIFS的值可以在ACF能力项中指明，如上所述。其他实施例可以采用GIFS和BIFS的任何值。
来自相同STA的连续MIMO OFDM PPDU传输(TXOP突发)用BIFS分隔开。当工作在2.4GHz频带中时，BIFS等于10μs，并且，MIMO OFDM PPDU不包括6μs的OFDM信号扩展。当工作在5GHz频带中时，BIFS为10μs。在另一实施例中，BIFS可设为较大或较小值，包括0。为了使接收方STA自动增益控制(AGC)能够在传输之间改变，当发射方STA的发射功率改变时，可以使用大于0的间隙。
需要来自接收方STA的即刻响应的帧不是使用MIMO OFDMPPDU来发送的。相反，它们是使用传统PPDU来发送的，即，2.4GHz频带中的条款19或5GHz频带中的条款17。下面给出几个例子，说明如何将传统和MIMO OFDM PPDU复用到媒体上。
首先，考虑一个传统RTS/CTS，其后面跟着MIMO OFDM PPDU突发。该传输序列如下：传统RTS-SIFS-传统CTS-SIFS-MIMOOFDM PPDU-BIFS-MIMO OFDM PPDU。在2.4GHz中，传统RTS或CTS PPDU使用OFDM信号扩展，并且，SIFS是10μs。在5GHz中，没有OFDM扩展，但SIFS是16μs。
其次，考虑一个使用MIMO OFDM PPDU的EDCATXOP。该传输序列如下：MIMO OFDM PPDU-BIFS-传统BlockAckRequest-SIFS-ACK。对于合适的接入类型(AC)，使用EDCA过程，获得EDCA TXOP。如上所述，EDCA定义的接入类型可以对每个AC使用不同的参数，如AIFS[AC]、CWmin[AC]和CWmax[AC]。传统的BlockAckRequest是在有信号扩展或16μs SIFS的情况下发送的。如果BlockAckRequest在MIMO OFDM PPDU内的聚合帧中进行发送，则没有ACK。
第三，考虑连续的被调度TXOP。传输序列如下：STA A MIMOOFDM PPDU-GIFS-STAB MIMO OFDM PPDU。如果PPDU传输比所分配的最大允许TXOP时间短，那么，在STA A MIMO OFDMPPDU传输后，可能会有一段空闲时间。
如上所述，编码OFDM传输的解码和解调在接收方STA处强加了额外的处理需求。为了解决这一点，802.11a和802.11g允许接收方STA在必须发送ACK之前有附加的时间。在802.11a中，SIFS时间设为16μs。在802.11g中，SIFS时间设为10μs，但是引入了附加的6μs OFDM信号扩展。
按照相同的逻辑，由于MIMO OFDM传输的解码和解调会造成更多的处理负担，所以，可以设计一个提高SIFS或OFDM信号扩展的实施例，这会进一步降低效率。在该示例性实施例中，通过扩展802.11e的块ACK和延迟块确认机制，对于所有MIMO OFDM传输，不必需要即刻的ACK。SIFS或信号扩展没有增加，还消除了信号扩展，并且，对于很多情况，连续传输之间的所需帧间距得到了降低或消除，从而提高效率。
SCHED消息
图45示出了SCHED消息，上面结合图41已经对其进行了介绍，下面还将对其做进一步的详细说明。SCHED消息4120是一个多轮询消息，在调度接入周期(SCAP)的持续时间内，分配一个或多个AP-STA、STA-AP和STA-STATXOP。使用SCHED消息，可以降低轮询和竞争开销，以及，消除不必要的IFS。
SCHED消息4120定义了SCAP的调度表。SCHED消息4120包括MAC首部4510(在该示例性实施例中，为15个字节)。在该示例性实施例中，CTRL0、CTRL1、CTRL2和CTRL3段(这里通常表示为CTRLJ，J可以是0到3，分别表示段4515-4530)中的每一个都是变长的，可以分别以6、12、18和24Mbps发送它们(当存在时)。
该示例性MAC首部4510包括：帧控制4535(2个字节)、持续时间4540(2个字节)、BSSID 4545(6个字节)、功率管理4550(2个字节)和MAP 4555(3个字节)。持续时间字段4540的比特13-0指明SCAP的长度，单位是微秒。持续时间字段4540由能够进行MIMO OFDM传输的STA用来在SCAP的持续时间内设定NAV。当BSS中存在传统STA时，AP可以使用其他手段，来保护SCAP，例如，传统的CTS-to-Self。在该示例性实施例中，SCAP的最大值是4毫秒。BSSID字段4545标识AP。
图46中示出了功率管理字段4550。功率管理4550包括：SCHED计数4610、预留字段4620(2个比特)、发射功率4630和接收功率4640。AP发射功率和AP接收功率在功率管理字段中表明，STA接收功率电平是在STA中测量的。
SCHED计数是一个在每次SCHED传输时都递增的字段(在该例中为6个比特)。SCHED计数在每次信标发送时复位。SCHED计数可用于各种目的。例如，下面描述使用SCHED计数的省电功能。
发射功率字段4630表示AP所用的发射功率电平。在该示例性实施例中，这4比特字段如下编码：对于信标的信息项中指明的信道，该值代表发射功率电平低于最大发射功率电平(单位为dBm)的4dB步幅的数量。
接收功率字段4640表示AP处期望的接收功率电平。在该示例性实施例中，这4比特字段如下编码：该值代表接收功率电平高于最小接收机灵敏度电平(-82dBm)的4dB步幅的数量。基于STA处的接收功率电平，STA可以如下计算出其发射功率电平：STA发射功率(dBm)＝AP发射功率(dBm)+AP接收功率(dBm)-STA接收功率(dBm)。
在该示例性实施例中，在被调度STA-STA传输过程中，控制段是以可在AP和接收方STA处进行解码的发射电平而发送的。来自AP的功率控制报告，或SCHED帧中的功率管理字段4550，使STA能够确定可以在AP处对控制段进行解码所需的发射功率电平。上面结合图22描述了该通用方面。对于被调度的STA-STA传输，当在AP处进行解码所需的功率不同于在接收方STA处进行解码所需的功率时，以这两个功率电平中的较高者发送PPDU。
图47中所示的MAP字段4555表示在SCAP期间是否存在基于受保护竞争的接入周期及其持续时间。MAP字段4555包括：FRACH计数4710、FRACH偏移4720和EDCA偏移4730。该示例性的FRACH计数4710(4个比特)是在FRACH偏移4720处开始调度的FRACH时隙的数量(10个比特)。每个FRACH时隙为28μs。如果FRACH计数值为0，则表示当前的调度接入周期中没有FRACH周期。EDCA偏移4730是受保护EDCA周期的开始。该示例性的EDCA偏移4730为10个比特。FRACH偏移4720和EDCA偏移4730都是从SCHED帧传输的开始以4μs为单位。
SCHED消息4120是作为一个特殊的SCHED PPDU 5100(类型0010)被发送出去的，下面结合图51对其进行详细说明。SCHED消息4120中是否存在CTRL0 4515、CTRL1 4520、CTRL2 4525和CTRL34530段及其长度，在SCHED PPDU 5100的PLCP首部的信号字段(5120和5140)中显示。
图48示出了用于TXOP分配的SCHED控制帧。CTRL0 4515、CTRL1 4520、CTRL2 4525和CTRL3 4530段中的每一个都具有可变的长度，每一个包括0个或多个分配项(分别为4820、4840、4860和4880)。每个CTRLJ段添加有一个16比特的FCS(分别为4830、4850、4870和4890)和6个尾部比特(未显示)。对于CTRL0段4515，FCS是针对MAC首部4510和所有CTRL0分配项4820而计算出来的(所以，在图48中显示，MAC首部添加在CTRL0 4515前)。在该示例性实施例中，即使CTRL0段中不包括分配项，也包括CTRL04515的FCS 4830。
就如同本文详细描述的那样，AP发送用于SCHED帧中的AP-STA、STA-AP和STA-STA传输的分配信息。到不同STA的分配项在CTRLJ段中发送，由其传输的PLCP首部的SCHED速率字段中的STA表示。请注意，CTRL0到CTRL3对应于递减的鲁棒性。每个STA开始对SCHED PPDU的PLCP首部进行解码。信号字段指明SCHED PPDU中CTRL0、CTRL1、CTRL2和CTRL3段的存在性及其长度。STA接收机开始时对MAC首部和CTRL0段进行解码，对每个分配段进行解码，然后对FCS进行解码，它随后继续解码CTRL1、CTRL2和CTRL3，在FCS无法通过验证的CTRLJ段处停止。
如表3所示，定义了五种分配项。可以将几个分配项打包到每个CTRLJ段中。每个分配项指明发送方STA接入ID(AID)、接收方STA AID、被调度TXOP的开始时间和被调度TXOP的最大允许长度。
表3、分配项类型
| 类型(3比特) | 分配项类型 | 字段(比特长度) | 总比特长度 |
| 000 | 单工AP-STA | 前导码存在(1)AID(16)起始偏移(10)TXOP持续时间(10) | 40 |
| 001 | 单工STA-AP | AID(16)起始偏移(10)TXOP持续时间(10) | 39 |
| 010 | 双工AP-STA | 前导码存在(1)AID(16)起始偏移(10) | 60 |
| AP TXOP持续时间(10)STA起始偏移(10)STA TXOP持续时间(10) | |||
| 011 | 单工STA-AP | 发送AID(16)接收AID(16)起始偏移(10)最大PPDU尺寸(10) | 55 |
| 100 | 双工STA-STA | AID 1(16)AID 2(16)STA 1起始偏移(10)STA 1最大PPDU尺寸(10)STA 2起始偏移(10)STA 2最大PPDU尺寸(10) | 75 |
在来自AP的连续传输中，可以消除前导码。如果AP不为调度型AP传输而发送前导码，则将前导码存在比特设为0。例如，消除前导码的好处是，当AP具有到多个STA的低带宽、低延时流时，例如，在具有多个通过IP传递话音(VoIP)流的BSS中。因此，SCHED帧可以实现从AP到多个接收方STA的传输的聚合(即，上述的PPDU聚合)。上述的帧聚合允许将发往一个接收方STA的帧进行聚合。
起始偏移字段是4μs的整数倍，是从SCHED消息前导码的开始时间得到的。AID是所分配的(多个)STA的接入ID。
对于除被调度STA-STA传输之外的所有分配项类型，TXOP持续时间字段是被调度TXOP的最大允许长度，是4μs的整数倍。所发送的PPDU的实际PPDU大小在PPDU的信号1字段中显示(下面将进一步详细说明)。
对于被调度的STA-STA传输(分配项类型011和100)，最大PPDU尺寸字段也是被调度TXOP的最大允许长度，是4μs的整数倍，但是，也可以使用其他规则。在该示例性实施例中，对于被调度STA-STA传输，TXOP仅仅包含一个PPDU。接收方STA使用分配项中显示的最大PPDU尺寸，确定PPDU中OFDM符号的数量(因为PPDU尺寸字段被替换成信号1中的请求字段，下面结合图51详细说明)。如果STA-STA流使用具有标准保护间隔(GI)的OFDM符号，则接收方STA将被调度TXOP的PPDU大小设定成分配项中显示的最大PPDU尺寸。如果STA-STA流使用具有缩短GI的OFDM符号，则接收方STA通过将最大PPDU尺寸字段用因子10/9进行放大并四舍五入，确定PPDU大小。发送方STA可以发送比所分配的最大PPDU尺寸要短的PPDU。PPDU大小并不向接收机提供聚合后MAC帧的长度。封装帧的长度包括在每个MAC帧的聚合首部中。
将发射方和接收方STA包括在分配项中，可以使在SCAP内不预定发送或接收的STA省电。回顾一下上面介绍过的SCHED计数字段。由SCHED消息进行调度的每个分配段指明发送方STAAID、接收方STA AID、被调度TXOP的开始时间和被调度TXOP的最大允许长度。SCHED计数在每次SCHED传输时递增，并在每次信标传输时复位。STA可以向AP指示省电操作，从而提供具体的SCHED计数值，在此期间，它们可以由AP分配到被调度的发射或接收TXOP。然后，STA可以周期性地醒来，只是监听具有合适的SCHED计数的SCHED消息。
PPDU格式
图49示出了传统的802.11 PPDU 4970，其包括PLCP前导码4975(12个OFSM符号)、PLCP首部4910、变长PSDU 4945、6比特的尾部4950和变长的填充信息4955。PPDU 4970的一部分4960包括：信号字段(1个OFDM符号)，用BPSK以速率＝1/2发送；变长的数据字段4985，用信号4980中指明的调制格式和速率发送。PLCP首部4910包括信号4980和16比特的服务字段4940(包括在数据4985内，根据该格式发送)。信号字段4980包括：速率4915(4比特)、预留字段4920(1比特)、长度4925(12比特)、奇偶位4930和尾部4935(6比特)。
该示例性的PLCP首部中的扩展信号字段(下面将详细描述)与传统802.11的信号字段4980保持后向兼容。设置传统的信号字段4980中的速率字段4915的未用值，以定义新的PPDU类型(下面详细描述)。
引入了多种新的PPDU类型。为了与传统STA保持后向兼容，PLCP首部的信号字段中的速率字段修改为速率/类型字段。速率的未用值被指定为PPDU类型。PPDU类型还表示信号字段扩展指定信号2是否存在及其长度。速率/类型字段的新值在表4中进行了定义。对于传统STA，速率/类型字段的这些值未进行定义。因此，传统STA在对信号1字段进行成功解码并且发现速率字段中的未定义值之后，会放弃对PPDU的解码。
或者，可以将传统信号字段中的预留比特设为1，以表示发往一个新型STA的MIMO OFDM传输。接收方STA可以忽略预留比特，并继续尝试对信号字段和剩余的传输进行解码。
接收机无法基于PPDU类型确定信号2字段的长度。FRACHPPDU在SCAP的指定部分中仅仅出现了一次，并且只需要被AP解码。
表4、MIMO PPDU类型
| 速率/类型(4比特) | MIMO PPDU | 信号2字段长度(OFDM符号) |
| 0000 | MIMO BSS IBSS或MIMO AP传输(SCHED PPDU除外) | 1 |
| 0010 | MIMO BSS SCHED PPDU | 1 |
| 0100 | MIMO BSS FRACH PPDU | 2 |
图50示出了用于数据传输的MIMO PPDU格式5000。PPDU 5000被称为PPDU类型0000。PPDU 5000包括：PLCP前导码5010、信号15020(1个OFDM符号)、信号25040(1个OFDM符号)、训练符号5060(0、2、3或4个符号)和变长的数据字段5080。在该示例性实施例中，PLCP前导码5010(如果存在的话)是16μs。用PPDU控制段速率和调制格式发送信号1 5020和信号2 5040。数据5080包括：服务5082(16比特)；反馈5084(16比特)；变长PSDU5086；尾部5088(每个流有6比特)，其中，对每个流应用不同的卷积信道编码；变长的填充信息5090。用PPDU控制段速率和调制格式发送数据5080。
PPDU类型0000的MIMO PLCP首部包括：信号(包括信号1 5020和信号2 5040)、服务5082和反馈5084字段。与传统的802.11相比，服务字段不变，且是用该数据段速率和格式发送的。
反馈字段5084是用数据段速率和格式发送的。该反馈字段包括：ES字段(1比特)、数据速率向量反馈(DRVF)字段(13比特)和功率控制字段(2比特)。
ES字段表示优选的导引方法。在该示例性实施例中，当ES比特置位时，选择特征向量导引(ES)，否则，选择空间扩展(SS)。
数据速率向量反馈(DRVF)字段向对等方站提供反馈，关于最多四个空间模式上的可支持速率。
明确的速率反馈使站能够快速和准确地使其传输速率最大化，从而大大提高系统效率。低延时的反馈是理想的。但是，反馈机会不必是同步的。可以通过任何方式获得传输机会，例如，基于竞争的(即EDCA)、轮询的(即HCF)或调度的(即ACF)方式。因此，可以在传输机会和速率反馈之间传递可变时间量。基于速率反馈的年龄，发射机可以应用退避机制，以确定传输速率。
对于从STA A到STA B的传输流，PPDU数据段速率适应依赖于由STA B向STA A提供的反馈(前面已经进行了描述，例如，参见图24)。对于ES或SS操作模式，每当STA B从STA A接收到MIMOOFDM训练符号时，它都要估计每个空间流上可实现的数据速率。在从STA B到STA A的任何后续传输流中，STA B将该估计值包括在反馈5084的DRVF字段中。DRVF字段是以数据段5080速率发送的。
当向STA B发送信号时，STA A基于它从STA B接收到的DRVF，确定使用何种传输速率，必要时还可采用退避机制考虑延时。信号字段(下面详细说明)包含13比特的DRV字段5046，以使接收方STAB能够对从STA A发送的帧进行解码。DRV 5046是以控制段速率发送的。
对DRVF字段进行编码，其包括：STR字段(4比特)、R2字段(3比特)、R3字段(3比特)和R4字段(3比特)。STR字段表示流1的速率。将该字段编码为表5中所示的STR值。R2表示流1的STR值和流2的STR值之间的差值。R2值“111”表示流2是关断的。R3表示流2的STR值和流3的STR值之间的差值。R3值“111”表示流3是关断的。如果R2＝″111″，则将R3设为“111”。R4表示流3的STR值和流4的STR值之间的差值。R4值“111”表示流4是关断的。如果R3＝″111″，则将R4设为“111”。
当ES＝0时，即空间扩展时，DRVF的另一种编码如下：流数量(2比特)、每个流的速率(4比特)。每个流的速率字段被编码为上述的STR值。剩余的7个比特是保留的。
表5、STR编码
| STR值 | 编码率 | 调制模式 | 比特/每个流的符号 |
| 0000 | 1/2 | BPSK | 0.5 |
| 0001 | 3/4 | BPSK | 0.75 |
| 0010 | 1/2 | QPSK | 1.0 |
| 0011 | 3/4 | QPSK | 1.5 |
| 0100 | 1/2 | 16QAM | 2.0 |
| 0101 | 5/8 | 16QAM | 2.5 |
| 0110 | 3/4 | 16QAM | 3.0 |
| 0111 | 7/12 | 64QAM | 3.5 |
| 1000 | 2/3 | 64QAM | 4.0 |
| 1001 | 3/4 | 64QAM | 4.5 |
| 1010 | 5/6 | 64QAM | 5.0 |
| 1011 | 5/8 | 256QAM | 5.0 |
| 1100 | 3/4 | 256QAM | 6.0 |
| 1101 | 7/8 | 256QAM | 7.0 |
除了DRVF之外，STA B还向发送方STA A提供功率控制反馈。该反馈包括在功率控制字段中，并且也是以数据段速率发送的。该字段是2个比特，并且表示增加功率或降低功率或保持功率不变。所得到的发射功率电平被指定为数据段发射功率电平。
表6示出了示例性的功率控制字段值。其他的实施例可以采用不同大小的功率控制字段，以及其他功率调整值。
表6、功率控制字段值
| 功率控制字段 | 含义 |
| 00 | 无变化 |
| 01 | 将功率增加1dB |
| 10 | 将功率降低1dB |
| 11 | 保留 |
对于整个PPDU，发射功率电平保持不变。当数据段发射功率电平和开环STA发射功率(即，AP对上述传输流进行解码所需的功率电平)不同时，以这两个功率电平中的最大值发送PPDU。也就是说，PPDU发射功率电平是开环STA发射功率(dBm)和数据段发射功率(dBm)中的最大值。
在该示例性实施例中，在任何帧交换序列的第一帧中，将功率控制字段设为“00”。在后续的帧中，它表示按照1dB的步长增加或降低功率。接收方STA将在发往该STA的所有后续帧传输中使用该反馈信息。
信号1 5020包括：速率/类型字段5022(4比特)、保留比特5024、PPDU大小/请求5026(12比特)、奇偶位5028和6比特的尾部5030。信号1字段5020是用控制段速率和格式发送的(在该示例性实施例中，为6Mbps)。速率/类型字段5022被设为0000。保留比特5024可以设为0。
PPDU大小/请求5026有两个作用，这取决于传输模式。在基于竞争的STA传输和所有AP传输中，该字段表示PPDU大小。在第一种模式下，比特1表示PPDU使用了扩展的OFDM符号，比特2表示PPDU使用具有缩短GI的OFDM符号，比特3-12表示OFDM符号的数量。
在被调度的非AP STA传输中，PPDU大小/请求5026表示请求。在第二种模式下，比特1-2表示SCHED速率。SCHED速率表示编号最高(0、1、2或3)的SCHED字段，可用来向STA发送一个分配段。在来自AP的训练符号传输期间，每个非AP STA估计它可以从AP稳健地接收到SCHED帧传输的速率。在来自STA的后续调度传输中，允许的最大速率包括在SCHED速率字段中。该字段由AP进行解码。AP使用该信息，对STA的后续TXOP进行调度，并确定CTRLJ(0、1、2或3)，以用于向STA发出这些分配段。
在第二种模式下，比特3-4表示QoS字段，其标识TC 0或1的请求的一部分(是三分之一的倍数)(即，0％、33％、67％、100％)。比特5-12表示TXOP的请求长度(在该示例性实施例中，为16μs的整数倍)。
信号1字段5020通过奇偶比特5028进行校验，其结束时是用于卷积编码器的6比特尾部5030。
信号2字段5040是否存在及其长度由信号1 5020中的速率/类型字段5022指明。信号2字段5040是用控制段速率和格式发送的。信号2 5040包括：保留比特5042、训练类型5044(3比特)、数据速率向量(DRV)5046(13比特)、奇偶位5048和尾部5050(6比特)。3比特的训练类型字段指明MIMO OFDM训练符号的长度和格式。比特1-2表示MIMO OFDM训练符号5060的数量(0、2、3或4个OFDM符号)。比特3是训练类型字段：0表示SS，1表示ES。DRV5046提供最多四个空间模式的速率。DRV 5046与DRVF采用的编码方式相同(包括在反馈5084中，如上所述)。信号2字段5040通过1个奇偶位5048进行校验，结束为用于卷积编码器的6比特尾部5050。
图51示出了SCHED PPDU 5100(速率/类型＝0010)。SCHEDPPDU 5100包括：PLCP前导码5110、信号1 5120(1个OFDM符号)、信号2 5140(1个OFDM符号)、训练符号5160(0、2、3或4个符号)和变长的SCHED帧5180。在该实施例中，PLCP前导码5110存在时，为16μs。信号1 5020和信号2 5040是用PPDU控制段速率和调制格式发送的。SCHED帧5180可以包括结合ACF描述的上述各种速率。
信号1 5120包括：速率/类型5122(4比特)、保留比特5124、CTRL0大小5126(6比特)、CTRL1大小5128(6比特)、奇偶位5130和尾部5132(6比特)。速率/类型5122设为0010。保留比特5124可设为0。CTRL0大小5126指明以最低速率(在该例中为6Mbps)发送的SCHED PPDU的段长度。该段包括：PLCP首部的服务字段、MAC首部和CTRL0段5126。在该例中，该值是以4μs的整数倍进行编码的。CTRL1大小5128表示以下一较高速率(在该例中为12Mbps)发送的SCHED PPDU的段长度。在该例中，该值是以4μs的整数倍进行编码的。CTRL1大小为“0”表示：SCHED PPDU中不存在对应的CTRL1段。信号1字段5120通过奇偶位5130进行校验，结束为用于卷积编码器的6比特尾部5132。
信号2 5140包括保留位5142、训练类型5144(3比特)、CTRL2大小5146(5比特)、CTRL3大小5148(5比特)、FCS 5150(4比特)和尾部5152(6比特)。保留位5142可设为0。训练类型5144与为PPDU类型0000指定的一样(训练类型5044)。
CTRL2大小5146表示以次最高速率(在该例中为18Mbps)发送的SCHED PPDU的段长度。在该例中，该值是以4μs的整数倍进行编码的。CTRL2大小为“0”表示：SCHED PPDU中不存在对应的CTRL2段。CTRL3大小5148表示以最高速率(在该例中为24Mbps)发送的SCHED PPDU的段长度。在该例中，该值是以4μs的整数倍进行编码的。CTRL2大小为“0”表示：SCHED PPDU中不存在对应的CTRL3段。
FCS 5150是根据整个信号1和信号2字段计算出来的。信号2字段5152结束时为用于卷积编码器的6比特尾部5152。
图52示出了FRACH PPDU 5200(速率/类型＝0100)。FRACHPPDU 5200包括：PLCP前导码5210、信号1 5220(1个OFDM符号)和信号2 5240(2个OFDM符号)。在该示例性实施例中，PLCP前导码5210(当存在时)为16μs。信号1 5220和信号2 5240是用PPDU控制段速率和调制格式发送的。在MIMO调度接入周期内的FRACH周期期间，STA发送FRACH PPDU 5200。FRACH周期是由AP确立的，故对其来说是已知的(如上所述)。
信号1 5220包括：速率/类型5222(4比特)、保留位5224、请求5226(12比特)、奇偶位5228和尾部5230(6比特)。速率/类型5222被设为0100。保留位5224可设为0。请求字段5226被指定为PPDU类型0000(5000)，如上所述。信号1字段5220通过奇偶位5228进行检验，结束为用于卷积编码器的6比特尾部5230。
信号2 5240包括保留位5242、源AID 5244(16比特)、目的AID5246(16比特)、FCS 5248(4比特)和尾部5250(6比特)。保留位5242可以设为0。源AID 5244标识FRACH上发送的STA。目的AID5246标识TXOP所请求的目的STA。在该示例性实施例中，如果目的方是AP，则目的AID字段5246的值被设为2048。4比特的FCS 5248是根据整个信号1和信号2字段而计算出来的。在卷积编码之前，添加一个6比特的尾部5250。
在该示例性实施例中，STA可以使用时隙化的Aloha来接入信道，并在FRACH中发送请求消息。如果被AP成功接收到，则AP向请求方STA在后一调度接入周期内提供一个经调度的TXOP。当前调度接入周期的FRACH时隙数在SCHED消息中指明，N_FRACH。
STA还可以维持一个变量B_FRACH。在FRACH上的传输后，如果STA收到来自AP的TXOP分配信息，则其复位B_FRACH。如果STA在预定数量(FRACH_RESPONSE)的SCHED传输内没有收到来自AP的TXOP分配信息，则将B_FRACH增加1，最多达到最大值7。参数FRACH_RESPONSE包括在信标的ACF项中。在任何FRACH内，STA在概率为(N_FRACH)-1*2-B_FRACH的情况下选取一个FRACH时隙。
如果AP未调度任何FRACH周期，则MIMO STA可以使用EDCA规则，在SCAP内的受保护竞争周期内进行竞争。
本领域技术人员应当理解，可以使用多种不同技术和方法表示信息和信号。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或者上述的任意组合来表示。
本领域技术人员还会明白，这里结合所公开的实施例描述的各种示例性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以电子硬件、计算机软件或二者的结合来实现。为了清楚地示出硬件和软件之间的可交换性，以上对各种示例性的组件、框、模块、电路和步骤均以其功能性的形式进行总体上的描述。这种功能性是以硬件实现还是以软件实现依赖于特定的应用和整个系统所施加的设计约束。熟练的技术人员能够针对每个特定的应用以多种方式来实现所描述的功能性，但是这种实现的结果不应解释为导致背离本发明的范围。
利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程的逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或者它们之中的任意组合，可以实现或执行结合这里公开的实施例描述的各种示例性的逻辑框图、模块和电路。通用处理器可能是微处理器，但是在另一种情况中，该处理器可能是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可能被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或者更多结合DSP核心的微处理器或者任何其他此种结构。
结合这里公开的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或者这二者的组合。软件模块可能存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其他形式的存储媒质中。一种典型存储媒质与处理器耦合，从而使得处理器能够从该存储媒质中读信息，且可向该存储媒质写信息。在替换实例中，存储媒质是处理器的组成部分。处理器和存储媒质可能存在于一个ASIC中。该ASIC可能存在于一个用户站中。在一个替换实例中，处理器和存储媒质可以作为用户站中的分立组件存在。
本文中包括的标题用于参考并且有助于定位各节。这些标题不是想要限制在其后所描述的概念的保护范围。这些概念可以适用于全文。
提供所述公开的实施例的上述描述可使得本领域的技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而是与符合这里公开的原理和新颖特征的最广范围相一致。
Claims (20)
1.一种利用共享媒体而工作的收发装置，包括：
用于发送多个数据帧的发射机，各数据帧是在没有帧间距或者比短帧间距(SIFS)短的减少的帧间距的情况下按顺序发送的。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述发射机还发送与先前发送的一个或多个帧相对应的块确认请求。
3.如权利要求1所述的装置，其中，各帧包括前导码。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述发射机在所述多个帧之前还发送前导码，并且其中，所述多个帧的每一个是在没有前导码的情况下发送的。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述减少的帧间距包括小于10微秒的间隙。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述减少的帧间距包括介于0和800毫微秒之间的间隙。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述减少的帧间距包括根据两个远程站之间的传输时间抖动而计算出的间隙。
8.如权利要求1所述的装置，其中，当第一和第二帧由单个发射机发送时，介于所述第一帧和所述第二帧之间的帧间距包括第一持续时间的间隙，以及，当所述第一帧和第二帧由不同的发射机发送时，介于所述第一帧和所述第二帧之间的帧间距包括第二持续时间的间隙，所述第二持续时间比所述第一持续时间长。
9.如权利要求1所述的装置，其中，当第一帧的功率控制设置与第二帧的功率控制设置相同时，介于所述第一帧和所述第二帧之间的帧间距包括第一持续时间的间隙，以及，当所述第一帧的功率控制设置与所述第二帧的功率控制设置不相同时，介于所述第一帧和所述第二帧之间的帧间距包括第二持续时间的间隙，所述第二持续时间比所述第一持续时间长。
10.一种利用共享媒体而工作的用于接收和发送的无线通信系统，包括：
第一站，用于向第二站发送多个有序的数据帧，所述多个数据帧中的若干第一帧是在没有帧间距的情况下发送的，并且，所述多个数据帧中的若干第二帧是在减少的帧间距的情况下发送的，所述减少的帧间距比短帧间距(SIFS)短。
11.一种数据传输的方法，包括：
从第一站向第二站发送一个或多个数据帧，各个帧是在没有帧间距或者比短帧间距(SIFS)短的减少的帧间距的情况下发送的。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：
当第二帧的发射功率电平不同于第一帧的发射功率电平时，在所述第一帧和所述第二帧之间插入保护帧间距。
13.如权利要求11所述的方法，还包括：
从所述第一站向第三站发送一个或多个数据帧，各个帧是在没有帧间距或者比短帧间距(SIFS)短的减少的帧间距的情况下发送的。
14.如权利要求11所述的方法，还包括：
从一个或多个第三站接收一个或多个数据帧，各个帧是在没有帧间距或者比短帧间距(SIFS)短的减少的帧间距的情况下发送的。
15.如权利要求14所述的方法，其中，保护帧间距插入在所述第一站发送到第四站的帧之间。
16.如权利要求11所述的方法，还包括：
接收响应于所述一个或多个发送的帧的块确认。
17.如权利要求11所述的方法，还包括：
在发送所述一个或多个帧之前发送前导码，并且其中，所述一个或多个帧是在没有相应前导码的情况下发送的。
18.如权利要求11所述的方法，还包括：
发送汇总轮询帧，并且其中，所述一个或多个帧是根据所述汇总轮询帧发送的。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述一个或多个帧是在所述汇总轮询帧和所述一个或多个帧之间没有帧间距的情况下发送的。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述一个或多个帧是在所述汇总轮询帧和所述一个或多个帧之间的减少的帧间距的情况下发送的。
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