TW202135561A - 在無線局域網中的無線裝置以及相關方法 - Google Patents

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Abstract

一種無線裝置在無線區域網路中執行空間複用。當接收到一個封包時,該無線裝置從封包的第一部分測量接收到的訊號品質,基於該封包的頭部中的資訊,決定正確解碼該封包的負載所需的訊號品質。該無線裝置比較該所接收的訊號品質與該所需的訊號品質,如果該所接收的訊號的品質低於該所需的訊號品質,該無線裝置發送在時間與頻率上與該封包的第二部分重叠的訊號。此外,該無線裝置可識別該封包的基本服務集(BSS)識別符(BSSID)。當該BSSID指示該封包是間-BSS封包時,該無線裝置在接收該封包的幀校驗序列(FCS)之前發送與該封包在時間與頻率上重叠的訊號。

Description

在無線局域網中的無線裝置以及相關方法
本發明的實施例是關於無線通訊,更具體來說,是關於在無線通訊網路中的空間複用(spatial reuse)。
在無線局域網(wireless local-area networks, WLANs)中時間、空間以及頻率資源的利用提供優化的頻帶與回應時間給用戶。無線裝置日益增長的密度以及有限的對於無線使用的可用頻譜都對WLAN的性能具有負面的影響。
一種增加WLAN的效率的方法是空間再利用,其中無線裝置在一個相同的網路空間內通過重新使用頻率來同時發送訊號。然而,由於WLAN的流行,日益常見的情況是多個WLAN在一個相同的地理空間內同時存在,其具有重叠的訊號覆蓋。空間複用的增強可顯著增加無線媒介的再使用。
在一個實施例中,提供一種在無線局域網中操作的無線裝置以及相關方法。無線裝置包含天線、收發器、記憶體以及處理電路。該處理電路耦接於該記憶體,該處理電路執行指令以:從封包的第一部分測量接收到的訊號品質;基於該封包的頭部中的資訊,決定正確解碼該封包的負載所需的訊號品質;比較該所接收的訊號品質與該所需的訊號品質;以及回應於該所接收的訊號的品質低於該所需的訊號品質的決定,使得該收發器發送在時間與頻率上與該封包的第二部分重叠的訊號,該第二部分在該第一部分之後。
在另一實施例中,提供一種在無線局域網中操作的無線裝置以及方法。無線裝置包含天線、收發器、記憶體以及處理電路。該處理電路耦接於該記憶體,該處理電路執行指令以:基於封包的頭部的媒體存取控制(MAC)頭部的資訊識別該封包的基本服務集(BSS)識別符(BSSID);以及回應於從該封包的該BBSID得出的該封包是間-BSS封包的決定,使得該收發器在該封包的幀校驗序列(FCS)之前發送在時間與頻率上與該封包重叠的訊號以攜帶該封包。
空間複用的增強可顯著增加無線媒介的再使用。
對於本領域具有通常知識者來說,在閱讀本發明的多種實施例以及相關附圖之後,可理解其他方面與特徵。
在後續的描述中,說明了多種細節。然而,對於本領域具有通常知識者而言,可理解本發明的多種實施例可不具有這些特定細節而實現。在其他的實施例中,眾所周知的電路、結構以及技術在本發明中沒有被詳細解釋,以避免對於本發明的實施例的理解不當。但可瞭解是,對於本領域具有通常知識者而言,該發明可實現而不需要解是所有技術細節。本領域具有通常知識者可實現本發明而不需要過多的實驗。
本發明的實施例可以在無線通訊網路中增強空間複用的效率,例如在WLAN中。在一個實施例中,空間複用的決定是基於所接收到的封包的訊號品質。在另一個實施例中,空間複用的決定是基於所接收的封包的來源。在兩個實施例中,無線裝置可在無線裝置接收到封包負載之前開始空間複用。
第1圖 是依據本發明的實施例的WLAN100的舉例說明。WLAN100包含多個基本服務集(Basic Service Sets, BSSs),例如BSS102、BSS104與BSS106。每一BSS可包含一個或者多個存取點(access points, APs)以及一個或者多個網站(stations, STAs)。在第1圖中的每一個AP與STA可以是高吞吐 (high-throughput, HT) 裝置、超高吞吐 (very high-throughput, VHT) 裝置、高效(high-efficiency, HE)裝置、非-高吞吐 (non-HT) 裝置或者傳統裝置(legacy device)。 STA與AP可依據IEEE 802.11通信標準通信,包含IEEE 802.11ax、IEEE 802.11 a/g/n/ac、IEEE 802.11的擴展或者修正以及其他無線通訊標準。舉例來說,BSS102包含一個AP121與STA150a、150b與150c;BSS104包含AP141與STA150d;並且BSS106包含AP161與STA150e。簡略來說,在第1圖中的STA被統稱為STA150。
在一個實施例中,STA150可以是不具有固定位置的移動裝置。在一個實施例中,STA150可以是使用者設備,包含而並不限制於,蜂窩電話、智慧型電話、手持無線裝置、無線穿戴裝置、平板電腦、筆記型電腦、物聯網裝置或者其他可發送並且接收使用 IEEE 802.11標準,例如IEEE 802.11ax,或者其他無線標準的裝置。
對於BSS102,BSS104與106是重疊的BSS(OBSS),由於其無線覆蓋可與BSS102重疊。因此,BSS104與106被分別稱為OBSS104與OBSS106。在BSS102內發送與接收的一個封包(也稱為一幀)被稱為內-BSS封包(intra-BSS packet);從OBSS104或者OBSS106發送並且由BSS102接收的封包被稱為間-BSS封包(inter-BSS packet)。因此,一個內-BSS封包可與一個間-BSS封包基於封包來源(例如發送方)來區分。
在一個實施例中,AP121配置為依據接收到的封包的訊號品質、參考正確解碼封包資料所需的資料率,來決定是否以空間複用傳輸訊號。所接收的封包可以是一個間-BSS封包或一個內-BSS封包。所接收的訊號品質可以通過接收訊號強度指示(received signal strength indicator,RSSI)來測量,其是一個指示在接收射頻(RF)訊號中的強度等級的測量。此外,所接收的訊號品質可以通過訊噪比(Signal-to-Noise ratio, SNR)或者其他準則測量。
在另一個實施例中,AP121配置為依據所接收的封包是否是一個間-BSS封包或內-BSS封包來決定是否以空間複用來傳輸訊號。一旦AP121決定封包是間-BSS封包,AP121可立即開始空間複用,在該封包的尾部的幀檢查序列(Frame Check Sequence, FCS)之前。
在這兩個實施例中,當AP121決定執行空間複用時,由AP121所發送的訊號可與所接收的封包在時間以及頻率上重叠。由於AP可基於所接收的封包的頭部來做出決定,空間複用可與封包負載在同時或者在其之前開始。該“早開始”空間複用期間能夠允許AP121更多的時間來利用分配給所接收的封包的時間-與-頻率資源,並且因此,增強在WLAN中空間複用的效率。
第2A圖是依據本發明的實施例的無線裝置,例如AP121,所接收的封包200的格式的示意圖。封包200也稱為實體層彙聚協議(Physical Layer Convergence Procedure (PLCP) Protocol)資料單元 (PPDU)。封包200包含實體層頭部;例如PLCP頭部210、 媒體存取控制(Medium Access Control, MAC)頭部220、攜帶封包資料的負載230 以及一個尾部280。 PLCP頭部210進一步包含SIG欄215以攜帶訊號資訊,例如關於用於編碼負載230的調製與編碼策略(Modulation and Coding Scheme, MCS)的資訊。AP121可在頻率通道(frequency channel, Fc)接收封包200。AP121監控在頻率通道Fc接收的封包來偵測Fc的空間複用的機會。
在一個實施例中,在接收封包200的過程中,AP121從PLCP頭部210或者其中一部分來測量所接收的訊號品質。舉例來說,AP121可在PLCP頭部210的前綴部分213中測量所接收的訊號品質。此外,AP121可從封包200的其他部分而不局限於PLCP頭部210來測量所接收的訊號品質。所接收的訊號品質測量可以是RSSI測量、SNR測量或者其他的測度的測量。
在AP121測量所接收的訊號品質之後,AP121比較所接收的訊號品質與正確解碼負載230所需的訊號品質。正確解碼負載230所需的訊號品質通常高於正確解碼PLCP頭部210所需的訊號品質,例如由於所需的資料率的不同。AP121可依據在SIG欄215中的MCS來決定正確解碼負載230所需的訊號品質。AP121可設置為存儲與不同的資料率以及相應的所需訊號品質等級對應的不同的MCS。如果所接收的訊號品質低於所需的訊號品質,AP121能夠以空間複用重新開始發送。亦即,AP121能夠使用與封包200相同的頻率Fc在與封包200發送的時間內重叠的時間內發送一個封包。
第2A圖舉例說明了在前述訊號資料的測量與比較之後AP121能夠開始空間複用。舉例來說,如果所接收的訊號品質是基於所接收前綴213測量的,空間複用可以在SIG欄215被AP121接收與處理之後開始。更具體來說,空間複用可在一個再使用期間240中的任一時間點開始,該再使用期間240從指定MCS的頭部部分的尾端擴展至封包200的尾端,例如空間複用可以緊鄰SIG欄215之後開始。因此,AP121可以在接收和處理MAC頭部220之前開始空間複用。由於MAC頭部220包含封包200從何處發送的源BSS的指示,依據該實施例,AP121可開始空間複用而不需要識別源BSS。此外,如果所接收的訊號品質是使用封包200中在SIG欄215之後的至少一部分測量的,AP121可在測量所接收的訊號品質並且比較之後開始空間複用,而不需要識別源BSS。
參考回第1圖中的舉例說明,如果來自OBSS的封包的所接收的訊號品質對於AP121正確解碼其負載而言過差(低於一個預定閾值),AP121可以開始空間複用而不需要識別封包的來源為OBSS104(即不需要識別封包作為一個間-BSS封包)。因此,即使封包的MAC頭部由於較差的訊號品質不能解碼,AP121可決定開始空間複用。
第3圖是依據本發明的實施例在WLAN中由無線裝置所執行的方法300的流程圖。第1圖中的WLAN100可作為WLAN的一個舉例說明。方法300在步驟310開始,無線裝置測量來自封包的第一部分的訊號品質。在步驟320,無線裝置基於封包的頭部的資訊決定解碼封包的負載所需的訊號品質。在該實施例中,封包的頭部可以是PLCP頭部。在一個實施例中,無線裝置以資料率決定正確解碼封包負載所需的訊號品質,其中資料率對應於在頭部中表示的MCS。在步驟330,無線裝置比較所接收的訊號品質與所需的訊號品質。如果所接收的訊號品質低於所需的訊號品質,在步驟340,無線裝置發送一個在時間與頻率上與該封包的第二部分重叠的訊號,該第二部分在第一部分之後。在一個實施例中,無線裝置發送該訊號至其他無線裝置,例如AP或者STA。在一個實施例中,無線裝置是AP,例如第1圖中的AP121、141或161。在一個實施例中,無線裝置在接收到關於MCS的資訊之後立即發送訊號。
第2B圖是依據本發明的實施例的無線裝置,例如第1圖中的AP121,所接收的封包201的格式的舉例說明。封包201也稱為PPDU。封包201包含實體層頭部,例如PLCP頭部211、MAC頭部221、攜帶資料的負載231以及尾部281。封包201可與第2A圖所示的封包200具有相同的內容,然而,在第2A圖中所示的一些欄在第2B圖中用以說明空間複用的不同實施例。MAC頭部221包含位址欄225,其進一步包含BSS識別(BSSID)欄。BSSID欄包含一個BSSID,識別該封包從哪個BSS發送而來。在一些封包中,沒有 BSSID欄(例如發送請求(Request to Send (RTS) )封包),位址欄225可包含接收端位址(RA)欄與發送端位址(TA)欄,來代替BSSID欄。MAC頭部221、負載231與尾部281共同形成了MAC協定資料單元(MAC Protocol Data Unit (MPDU)) 260。封包201包含MPDU 260。在一個實施例中,封包201包含單獨的MPDU。在另一實施例中,封包201可包含多於一個的MPDU。尾部281包含FCS285,其包含應用錯誤校驗碼 (例如CRC-32)至MAC頭部221與負載231的結果。
AP121可在頻率通道(frequency channel, Fc)接收封包201。AP121監控在頻率通道Fc接收的封包來偵測Fc的空間複用的機會。在一個實施例中,AP121監視封包201的MAC頭部221來識別BSSID或者可指示封包201發送來源的BSS的其他指示。參考回第1圖,如果MAC頭部221的位址欄225包含BSSID,其與BSS102(即接收AP121的BSS)的BSSID不匹配,那麼AP121識別封包201為間-BSS封包。如果MAC頭部221的位址欄225包含BSSID,其與BSS102的BSSID匹配,那麼AP121識別封包201為內-BSS封包。該BSSID可從BSSID欄(如果存在)偵測,或者從在地址欄225中TA或RA欄偵測。第2B圖繪示了AP121可以在BSSID識別為間-BSS之後開始空間複用,而不需等到FCS285的接收。更具體來說,空間複用可在再使用期間250中的任一時間點開始,再使用期間從識別BSSID的欄擴展至封包201的結束,例如AP121可在BSSID識別為間-BSS之後立即開始空間複用。
第4圖是依據本發明的實施例由在WLAN中的無線裝置執行的方法的流程圖。第1圖中的WLAN100可作為WLAN的一個舉例說明。方法400在步驟410開始,無線裝置基於一個封包的頭部識別封包的BSSID。如果BSSID指示封包是間-BSS封包,在步驟420,無線裝置在接收到該封包的FCS之前,發送與該封包時間以及頻率上重叠的訊號。
在一個實施例中,無線裝置是AP,例如第1圖中的AP121、141或161 。在一個實施例中,封包包含一個單獨的MPDU。
第5圖是依據本發明的實施例的無線裝置500(也稱為裝置500)的功能元件的示意圖。裝置500可以是第1圖中的AP121、141、161或STA150中的任意一個。裝置500可設置為執行一個或多個所述的功能以及/或者方法。
裝置500包含天線510、收發器520包含一個發送器以及一個接收器、處理電路530以及記憶體540。記憶體540可包含電腦可讀程式碼,當處理電路530執行電腦可讀程式碼時,使得處理電路執行上述實施例所述的操作,例如第3圖中的方法300以及第4圖中的方法400。記憶體540的非限制性舉例包含:電腦-可讀記憶體或者存儲裝置、隨機存取記憶體(RAM)、動態RAM (DRAM)、靜態DRAM(SDRAM)、唯讀記憶體(ROM)、以及/或者其他存儲裝置與媒介。
在一個實施例中,處理電路530可包含一個或者多個處理器或者處理器核心,其可以是通常目的、特殊目的或者其組合。在另一個實施例中,處理電路530可包含控制器、邏輯電路、或其類似。在一個實施例中,處理電路530可包含電路,例如數位訊號處理器(digital signal processors (DSPs))、影像處理單元(graphics processing units (GPUs))以及/或者其他硬體電路。
天線510可在無線通訊中使用,例如在 WLAN、多進多出(MIMO)通信、藍牙等等中使用。天線510適用於IEEE 802.11家族的多種標準。天線510與收發器520耦接,以發送以及/或者接收RF訊號。收發器520 可依據IEEE 802.11標準或者其他說明WLAN的標準在WLAN允許的頻帶發送以及/或者接收RF訊號。在一個實施例中,裝置500可包含多個天線。
在一些實施例中,裝置500可配置為依據一個或者多個特定通信標準,例如IEEE 802.11 標準、IEEE 802.11 標準的擴展或者修正、或者其他說明WLAN的標準,來通信,儘管本發明的範圍並不受此限制。
在一些實施例中,裝置500可以是可攜帶無線通訊裝置的一部分,例如具有無線通訊能力的筆記本或者可攜帶電腦、平板電腦、無線電話、智慧手機、無線耳機、傳呼機、遊戲機、資訊娛樂裝置、即時資訊裝置、數碼相機、物聯網裝置、電視、多媒體裝置、存取點(AP)、基站、或者其他可無線接收以及/或者發送資訊的裝置。在一些實施例中,裝置500可進一步包含一個或者多個使用者介面元件,例如鍵盤、顯示器、觸控式螢幕、擴聲器等等。
儘管裝置500舉例說明為具有多種獨立的功能模組,一個或者多個功能模組可通過軟體以及/或者硬體設定元件來組合。更進一步,裝置500可包含附加或者替換功能元件,該附加或者替換的功能元件是通過軟體以及/或者硬體設置元件來實現。
多種功能元件或者模組已經被詳細說明。本領域具有通常知識者可理解,功能模組可優先通過電路(專用電路或者通用電路,其在一個或者多個處理器以及編碼指令的控制下操作)實施,其通常包含感測器,其設置為依據所描述的功能與操作來控制電路的操作。
此外,所描述的所有流程圖可通過一組示例性步驟來討論。這些流程圖舉例說明了由本發明的實施例實現的具體的操作的順序,可理解這些順序僅僅是舉例說明(例如,替換的實施例可以不同的循序執行上述操作、組合某些操作、重叠某些操作等等)。
雖然所描述的技術方案是基於IEEE 802.11系統來討論的,可理解所描述的技術可適用於任何類型的無線通訊標準,以及/或者裝置。
儘管本發明已經以上述多種實施例描述,本領域具有通常知識者可理解本發明並不僅僅局限於上述實施例,並且可以基於所述的權利要求的精神與範圍的多種變型來實現。上述說明因為僅僅為舉例說明,而並非為範圍限制。
100:WLAN 102、104、106:BSS 121、141、161:AP 150a、150b、150c、150d、150e:STA 200、201:封包 210、211:PLCP頭部 220、221:MAC頭部 230、231:負載 280、281:尾部 215:SIG欄 213:前綴部分 240、250:再使用期間 225:位址欄 310-340、410-420:步驟 300、400:方法 260:MPDU 285:FCS 500:裝置 510:天線 520:收發器 530:處理電路 540:記憶體
本發明是通過舉例來示範說明,而舉例並非是本發明的限制,在附圖與附件中的參考索引指示相同的元件。需注意的是,在說明書中一個實施例中的不同的參考對於該實施例來說可能並非必須,並且這些參考代表的含義為至少一個。更進一步,當一個特定功能、結構或者特徵與一個實施例聯繫在一起描述,對於本領域具有通常知識者而言,該特定功能、結構或者特徵也同樣可以在實施例中實現,而無論直接說明或者暗示。 第1圖是依據本發明實施例的WLAN的示意圖。 第2A圖是依據本發明實施例的封包結構的舉例說明。 第2B圖是依據本發明另一實施例的封包結構的舉例說明。 第3圖是依據本發明實施例的WLAN中空間複用的方法的流程圖。 第4圖是依據本發明另一實施例的WLAN中空間複用的方法的流程圖。 第5圖是依據本發明的實施例的操作在WLAN中的無線裝置的元件示意圖。
310-340:步驟

Claims (8)

  1. 一種操作在無線局域網(WLAN)的裝置,包含: 天線; 收發器; 記憶體,存儲指令;以及 處理電路,耦接於該記憶體,該處理電路執行指令以: 基於封包的頭部的媒體存取控制(MAC)頭部的資訊識別該封包的基本服務集(BSS)識別符(BSSID);以及 回應於從該封包的該BBSID得出的該封包是間-BSS封包的決定,使得該收發器在該封包的幀校驗序列(FCS)之前發送在時間與頻率上與該封包重叠的訊號。
  2. 如請求項1所述之操作在無線局域網(WLAN)的裝置,其中,該封包包含一個單獨的MAC協定資料單元(MPDU),該MPDU具有在該封包尾部的該FCS。
  3. 如請求項1所述之操作在無線局域網(WLAN)的裝置,其中,該處理電路設置為:當在該MAC頭部的該BBSID不能匹配接收該封包所在的BSS的標識時,使得該收發器發送該訊號。
  4. 如請求項1所述之操作在無線局域網(WLAN)的裝置,其中,該BSSID是從該頭部的以下一欄中至少一個來識別:BSSID欄、發送器地址(TA)欄以及接收器地址(RA)欄。
  5. 一種在無線局域網(WLAN)中操作的方法,包含: 基於封包的頭部的媒體存取控制(MAC)頭部中的資訊識別該封包的基本服務集(BSS)識別符(BSSID);以及 回應於從該封包的該BBSID得出的該封包是間-BSS封包的決定,使得在接收到該封包的幀校驗序列(FCS)之前發送在時間與頻率上與該封包重叠的訊號。
  6. 如請求項5所述之操作在無線局域網(WLAN)的方法,其中,該封包包含一個單獨的MAC協定資料單元(MPDU),該MPDU具有在該封包尾部的該FCS。
  7. 如請求項5所述之操作在無線局域網(WLAN)的方法,其中,進一步包含: 當在頭部的該BBSID不能匹配接收該封包所在的BSS的標識時,使得該收發器發送該訊號。
  8. 如請求項5所述之操作在無線局域網(WLAN)的方法,其中,該BSSID是從該頭部的以下一欄中至少一個來識別:BSSID欄、發送器地址(TA)欄以及接收器地址(RA)欄。
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