TWI403196B - 點對點無線通信系統 - Google Patents

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TWI403196B
TWI403196B TW098103426A TW98103426A TWI403196B TW I403196 B TWI403196 B TW I403196B TW 098103426 A TW098103426 A TW 098103426A TW 98103426 A TW98103426 A TW 98103426A TW I403196 B TWI403196 B TW I403196B
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Description

點對點無線通信系統
本發明是關於一種無線通信系統，其包含複數個無線站台(STAs)以及一存取點(AP)(亦即：一集中控制器)，以及一種無線通信系統，其包含複數個STAs而不具有一集中控制器(亦即：一點對點(Ad hoc)網路)。本發明尤其是關於一種在該STAs間使用一直接鏈結設定(DLS)以建立資料傳輸
典型地，STAs並不允許直接傳輸資料封包至其他在基礎服務集(BSS)內的STAs，而是必須總是倚賴AP傳遞資料封包，然而，具有服務品質(QoS)設備(亦即QSTAs)的STAs，可藉由建立使用DLS之資料傳輸，而直接將資料封包傳輸至其他的QSTA。IEEE 802.11e標準便是關於支援QoS特徵，像是服務區別、區塊確認、以及DLS，而支援這些IEEE 802.11e特徵之STAs便視為QSTAs，同樣地，支援IEEE 802.11e特徵之AP便視為QAP。會需要DLS的原因是因為預計會接收的STA可能處於省電模式下，藉此，該接收的QSTA僅會由具有QoS設備的的AP(亦即QAP)所啟動(亦即喚醒)，DLS會交換在一QSTA中的傳輸器和其他QSTA中之接收器之間的速率集和其他資訊，而DLS訊息亦可用於附加安全資訊元件(IEs)。
本發明是關於一種使用DLS之點對點通信系統。一行動站台(STA)建立與其他STA之一直接通訊鏈結，其係藉由發送一訊息向一存取點(AP)(亦即一集中控制器)請求一DLS，該AP可根據頻道測量接受或拒絕該DLS請求。如果該DLS請求被接受的話，該DLS便會建立，使得該STAs間可互相直接通訊。一個建立好的連結可藉由該AP向該STAs其中之一發送包含DLS切斷請求之訊息將其切斷。該系統可為一Ad hoc網路，其包含複數個STAs而無AP，其中，各該STA維持一 跳點(one-hop)及二跳點(two-hop)之STAs的資料庫，並在通知鄰近STAs意欲建立一直接通訊鏈結之後，建立與其他STAs之一直接鏈結。
此後，專用術語「STA」或是「QSTA」，其包含但不限制於，一無線傳輸/接收單元(WTRU)、一使用者設備、一行動站台、一固定或行動用戶單元、一呼叫器、或是其他任何形式可於無線環境中操作之裝置。當此後提到專用術語「AP」或是「QAP」，其包含但不限制於，一基地台、一節點B、一站台控制器、一集中控制器、或是其他任何形式於一無線環境中之介面裝置。
本發明之特徵可合併於一積體電路(IC)上，或是配置於一包含許多互連元件之電路中。
本發明使得點對點無線通信系統之QSTAs間資料傳輸之建立更為容易，舉例來說，該點對點無線通信系統可為，使用DLS之無線區域網路(WLAN)或是無線廣域網路(WWAN)。本發明更執行一信號發送程序，用以建立該DLS或切斷該DLS，並以混合協調功能控制頻道存取(HCCA)或是增強分佈頻道存取(EDCA)來執行一資料傳輸。
關於DSL、HCCA、EDCA更詳細的細節係揭露於美國專利申請案第11/199,446號，其標題為「用以控制存取一無線通訊媒體之方法和系統」，作者為Sudheer A.Grandhi等人，其係以參考文件方式完整附於此案中。
第1圖所示為一無線通信系統100方塊圖，其包含複數個QSTAs 12a、12b、以及一QAP 10。與習知的無線通信系統類似，該QSTA 12a意欲直接與該QSTA 12b直接交換資料封包，該QSTA 12a會藉由在由該QSTA 12a發送至該QAP 10之訊息102中包含一DLS請求訊框的方式請求一DLS。該訊息102可包含一速率集、QSTA 12a之能力資訊、QSTAs 12a及12b之媒體存取控制(MAC)位址、或是其他必要的資訊。如果該 QSTA 12b在基礎服務集(BSS)中與該QAP 10相關，基礎服務集具有允許在QSTAs之間進行直接資料傳輸，則該QAP 10會將在一訊息104中之DLS請求訊框轉送至該QSTA 12，如果該QSTA 12b接受該DLS請求訊框，則該QSTA 12b在由包含速率集之QSTA 12b所發送至該QAP 10之訊息106中，包含一DLS回應訊框。該QAP 10會在發送至QSTA 12a之訊息108中包含該DLS回應訊框，此後，在該QSTA 12a及該QSTA 12b之間便建立起一直接通訊鏈結110。
根據本發明，該QAP 10可拒絕來自該QSTA 12a之DLS請求，這是由於關於該QSTA 12a、12b之信號頻道品質不適合之緣故，且因此該QAP 10將不會發送該訊息104至該QSTA 12b。包含在該訊息102中之該DLS請求訊框包含在該QSTAs 12a及12b間理想的實體層(PHY)速率及/或頻道品質資訊的IE，此資訊可由前一次在QSTA 12a及該QSTA 12b間的傳輸獲得，或是由監聽由該QSTA 12b之傳輸獲得(由該QAP 10或其他QSTAs接收)，如果該資訊無效的話，則該QSTA 12a會發送IE設定為0的訊息102。
如果該QSTA 12a需要執行搜尋該QSTA 12b的動作，則該QSTA 12a可在發送給QAP 10之訊息112中包含一DLS發現請求訊框，如果該QAP 10發現該QSTA 12b，則該QAP 10便會在發送給QSTA 12a之訊息114中，包含一DLS發現回應訊框及相關的MAC資訊，否則，該QAP 10便會在該訊息114中，包含該DLS發現回應訊框及一指示，其係指示無法定位該QSTA 12b。此程序係在該DLS建立之前執行。
請參照第1圖，在DLS建立之前或之後，可以更進一步交換額外的資訊。該QAP 10可選擇性地在發送至該QSTA 12a之訊息116中，包含一DLS測量請求封包，已變請求一頻道品質測量。該訊息116亦可包含關於QSTA 12b執行一頻道品質測量之能力資訊，該能力資訊，可包含但不限制於：天線數量、天線技術支援形式的指示(像是多重輸入多重輸出 (MIMO))、天線多樣性、或是其他任何智慧天線技術。該QSTA 12a藉由在發送給該QAP 10之訊息118中包含一測量回應封包的方式回應該訊息116，該訊息118亦可包含該QSTA 12a及QSTA 12b之間頻道品質測量結果，頻道測量可包含：QSTA 12a至QSTA 12b之間接收信號強度指示(RSSI)、QSTA 12a至QSTA 12b之間的頻道品質指標(CQI)、以及在QSTA 12a上的干擾等級。RSSI係由QSTA 12b在QSTA 12a上測量，其係藉由被動地監聽由該QSTA 12b發送至該QAP 10或是其他QSTAs/STAs之封包；CQI測量可藉由主動地由QSTA 12a傳輸封包至QSTA 12b獲得，其甚至在該DLS實施之前。該訊息116及118可在訊息108由該QAP 10發送之前或是在一正在進行的DLS期間交換。
在傳統的無線通信系統中，該DLS可由QSTAs 12a、12b其中之一切斷，該DLS切斷程序無法由QAP 110開始，該QSTAs 12a、12b可切斷該DLS，這是因為應用程式停止動作或是完成。各該QSTA 12a、12b可包含一計時器，其會在每次接收到來自QSTA 12a、12b之封包(一資料封包或是一確認(ACK)封包)時重新設定，該計時器是用以終止該DLS，其係由於一鏈結失效或是應用程式完成。如果在計時器到期前未接收到封包，或是一應用程式已經完成，則該QSTA 12a、12b會藉由在發送給QAP 10之訊息120a、120b中包含一DLS切斷封包來開始一DLS切斷程序。在該DLS切斷程序完成之後，所有由QSTAs 12a、12b所發送之封包會由該QAP 10處理。
QSTAs 12a、12b可發送該DLS切斷封包至該QAP 10，一旦該DLS切斷訊息120由QSTAs 12a、12b其中之一發送的話，該QAP 10將轉送該DLS切斷訊息至QSTAs 12a、12b之中的另一個。該DLS切斷程序可以任何存取方法實施(例如：一分派資源配置、一管理資源配置、HCCA、或EDCF)。
根據本發明，該QAP 10可藉由將包含一切斷動作欄位之一DLS回應訊息108，發送給QSTAs 12a或12b開始一DLS切斷程序。該動作訊框包含一計時器資訊欄位，藉此，該QSTA 12a或12b必須在計時器到期之前，藉由發送一DLS切斷訊息至該QAP 10作為回應。此特徵係往前與目前的WLAN標凖相容。
該QAP 10可在兩個QSTAs 12a及12b之間開始一DLS，該QAP 10發送一DLS開始訊息至QSTAs 12a及12b，一旦該QAP 10由該QSTAs 12a及12b接收因應該DLS初始訊息之DLS請求訊息，則該QAP 10可發送一DLS回應訊息給該QSTAs 12a及12b。該DLS初始訊息係為本發明所引入的一種新的訊息，其係允許該QAP 10初始兩STAs之間的DLS。或者，可修改該DLS請求訊息及該DLS回應訊息，以便由該QAP 10初始一DLS，而非產生一新的DLS初始訊息。
在該DLS建立之後的資料傳輸將於此解釋。該QSTAs可使用該DLS以執行使用任何由IEEE 802.11e標凖所定義之存取機制的資料傳輸，像是HCCA或是EDCF。
本發明提供數種動作訊框格式以供DLS管理。一動作欄位，在該分類欄位之後立即區別該格式，關於各該訊框格式之該動作欄位值係定義於表1中。
附加的動作欄位值係根據本發明定義。一DLS發現請求訊框係為了QSTA獲取另一個QSTA之MAC位址，其係藉由發送應用程式需求。一DLS發現回應訊框係為了QAP回應該請求QSTA之MAC位址。一傳統的DLS切斷訊框係修改為增加一動作欄位，其係為了由該QAP所切斷之DLS所增加，一個稱為計時器之資訊欄位係包含於該DLS切斷訊框中，該QAP預期在計時器到期之前，該QSTA將發送該DLS切斷訊息至該QAP。一個傳統的DLS請求訊框係修改為包含一額外元件，以發送兩個QSTAs之間最佳化的PHY資料率及特定其他頻道特徵。一DLS測量請求訊框係為了來自一QAP至一QSTA之測量請求，該DLS測量請求訊框包含另一個QSTA之能力資訊。一DLS測量回應訊框係為了由一QSTA至一QAP之DLS測量回應，該DLS測量回應訊框包含測量資訊及另一個QSTA MAC位址。
第2圖所示為一根據本發明之AD hoc網路200方塊圖，其係包含複數個QSTAs 12a、12b、12c、12d、12e、12f，用以支援點對點通訊。各該QSTA 12a-12f維持在一跳點或二跳點內所有QSTAs 12a-12f的資料庫(圖上未示)，一跳點QSTAs係為可互相監聽的QSTAs，且在此後將稱為「鄰居」，而二跳點QSTAs係為無法直接監聽之QSTAs，但「鄰居」是可以聽到的。
當該媒體在使用中時，需要通知兩個QSTAs群組，亦即可監聽傳輸的QSTAs以及可能傳輸和干擾接收的QSTAs。因此，僅有一傳輸QSTA以及一接收QSTA需要分別通知其鄰近的QSTAs，該傳輸QSTA需要分辨正在使用該媒體之鄰居，且該鄰居不能在無干擾下接收。該接收QSTA需要分辨正在使用該媒體之鄰居，且該鄰居無法傳輸。這需要一些握手機制以便適當的實施，但可以產生較好的整體媒體效用。
鄰近QSTAs在相互之間發送信號以經由能力訊息報告能力，該能力訊息可在當一QSTA電源啟動時作為初始程序的一部份，該能力訊息可週期性地或藉由任一QSTA的一些活動或非活動的事件觸發，或是亦可作為由該QSTAs之其一所初始的資訊請求信號之回應。
一個新的QSTA可發送一廣播訊息給鄰居以要求主動傳輸，該新的QSTA可被動地掃瞄該頻道並接著發送封包，在接收該請求之後，任何主動脫離的QSTA可將該資訊發送回給該新的QSTA，該QSTAs在回應之前會遵循一隨機的後退機制，一旦該新的QSTA獲取該資訊，則該新的QSTA便使用此資訊進行資源分配最佳化，以開始一個新的應用程式。
舉例來說，在第2圖中的Ad hoc網路200中，該QSTA 12a及該QSTA 12b想要互相通訊，在QSTA 12a及QSTA 12b之間執行一應用程式之前，QSTA 12a及QSTA 12b其中之一或兩者，必須藉由發送關於該應用程式之訊息202通知鄰居，該訊息202可以使用廣播發送及/或傳播至二跳點QSTAs。或者，該訊息202可包含一封包指向特定的QSTAs，在通知意欲通訊之鄰近QSTAs之後，該QSTA 12a及該QSTA 12b可藉由交換訊息204進行通訊，而不會受到任何干擾。
在該QSTA 12a、12b之間通訊的資訊，可包含但不限制於，頻寬需求、傳輸QSTA和接收QSTA之識別、頻帶、較佳調變模式、子載波、MIMO致能碼等等。此資訊較佳地應該在DLS建立期間通訊，然而，其亦可在DLS通訊期間通訊，以便更新像是較佳調變之類的特定參數，。此資訊可因應另一個QSTA的請求而重新發送，該QSTAs可要求此資訊以便更新其數據或是開始一個新的應用程式。
某些服務或應用程式可能具有高於其他的優先權，藉此，如果需要的話，他們可以中斷其他服務，此類服務的例子便是用於急救呼叫(911)之網際網路語音協定(VoIP)。此中斷可藉由在其他傳輸QSTAs間之訊息交換來執行，以便終止其服務，或是藉由訊息交換以重新協商頻寬、子載波、頻帶等等來執行。
第3圖所示為根據本發明之一網路300方塊圖，其包含複數個QSTAs 12a-12f及一QAP 14。與第2圖之Ad hoc網路200類似，各該QSTAs 12a-12f維持所有QSTAs之資料庫，其中，各該QSTA 12a-12f可直接通訊與其通訊，且各該QSTA 12a-12f可透過該QAP 14通訊，該QAP 14可透過該QAP 14提供有效的QSTAs之資料庫。
各該QSTAs 12a-12f係連接至該QAP 14，然而，所有的流量並不需要由QAP 14產生或是流過該QAP 14，因此，兩個QSTAs可直接互相通訊而不需要發送該流量流過該QAP 14。此程序可藉由該QAP 14及一分佈控制進行控制，該分佈控制係類似於上述第2圖所描述之非AP實施例。
在由該QAP 14所控制之程序中，舉例來說，一QSTA 12a意欲與一QSTA 12b通訊，該QSTA 12a發送一訊息302至該QAP 14，其包含至少下列其中之一：一目標ID、一需求頻寬、頻道資訊、一至該目標之直接跳點等等。根據在訊息302中所提供之資訊，該QAP 14決定是否讓該兩個QSTAs 12a、12b直接通訊，或是需要透過該QAP 14通訊。該QAP 14可根據兩QSTAs 12a、12b之間的信號強度、目前的網路負載、QAP 14的活動力、兩個QSTAs 12a、12b之能力等等來做出決定。該QAP 14可根據需求發送一訊息304用以連接，其包含分派資源之分配資訊(例如、一特定時間、子載波、或是天線)，並指示何者是有效的。接著，便在該QSTAs 12a及12b之間建立一直接通訊鏈結。
在訊息304中的分派資訊會被送至該QSTA 12a及QSTA 12b，其他QSTAs 12c-12f亦可通知有直接通訊鏈結306，以便讓他們知道資源正在使用中。該QSTAs 12c-12f可藉由廣播該訊息304至所有QSTAs 12a-12f而得知，或是藉由向所有QSTAs 12a-12f請求監控該QAP 14以便獲得訊息304而得知，即便其並非給他們使用，此可預防其他QSTAs 12a-12f使用相同的資源。
儘管本發明之特徵和元件皆於實施例中以特定組合方式所描述，但實施例中每一特徵或元件能獨自使用，而不需與較佳實施方式之其他特徵或元件組合，或是與/不與本發明之其他特徵和元件做不同之組合。儘管本發明已經透過較佳實施例 描述，其他不脫附本發明申請專利範圍之變型，對熟習此技之人士來說還是顯而易見的。
100‧‧‧無線通信系統
200、Ad hoc network‧‧‧點對點網路
202、204、302、304‧‧‧訊息
306‧‧‧直接通訊鏈結
AP‧‧‧存取點
DLS‧‧‧直接鏈結設定
QAP‧‧‧支援IEEE 802.11e特徵之AP
QoS‧‧‧服務品質
QSTA‧‧‧具有QoS設備的STA
藉由下文中一較佳實施例之描述、所給予的範例，並參照對應的圖式，本發明可獲得更詳細地瞭解，其中：第1圖所示為一根據本發明之無線通信系統方塊圖，其包含複數個QSTAs及一QAP；第2圖所示為一根據本發明之Ad hoc網路方塊圖，其包含複數個STAs以支援點對點通訊；以及第3圖所示為一根據本發明之方塊圖，其包含複數個STAs及一AP，用以支援點對點通訊。
100‧‧‧無線通信系統
AP‧‧‧存取點
DLS‧‧‧直接鏈結設定
QAP‧‧‧支援IEEE 802.11e特徵之AP
QoS‧‧‧服務品質
QSTA‧‧‧具有QoS設備的STA

Claims (24)

  1. 一種建立一直接通訊期間的方法，該方法包含：以一第一非存取點(非AP)站台(STA)接收來自一第二非AP STA的一開始訊息，以建立與該第二非AP STA的一直接通訊鏈結，其中該開始訊息包括應用資訊，該應用資訊包括一服務優先權，其中該服務優先權指示會中斷一正在進行的應用的一應用；傳輸一回應訊息；以及直接與該第二非AP STA通訊。。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該開始訊息包括該第二非AP STA的能力資訊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該開始訊息包括發現資訊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該回應訊息包括該第一非AP STA的能力資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該回應訊息包應用資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中該回應訊息中的該應用資訊包括一服務優先權，其中該服務優先權指示會中斷一正在進行的應用的一應用。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其該回應訊息包括發現資訊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該開始訊息包括該第二非AP STA的一頻寬需求，且該回應訊息包括該第一非AP STA的一頻寬需求。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該開始訊息包括該第二非AP STA的一識別，且該回應訊息包括該第一非AP STA的一識別。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該開始訊息包括該第二非AP STA的一調變模式，且該回應訊息包括該第一非 AP STA的一調變模式。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該開始訊息包括該第二非AP STA的一較佳子載波，且該回應訊息包括該第一非AP STA的一較佳子載波。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該開始訊息包括一第一多重輸入多重輸出(MIMO)致能碼，且該回應訊息包括一第二MIMO致能碼。
  13. 一種被配置成建立一直接通訊期間的非存取點(非AP)站台(STA)，該非AP STA包含：一接收器，被配置以從一遠端非AP STA接收一開始訊息，以建立與該非AP STA的一直接通訊鏈結，其中該開始訊息包括應用資訊，該應用資訊包括包括一服務優先權，其中該服務優先權指示會中斷一正在進行的應用的一應用；以及一傳輸器，被配置以傳輸一回應訊息，其中該傳輸器與該接收器被進一步配置以直接與該遠端非AP STA通訊。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中接收器更被配置以接收一開始訊息，該開始訊息包括該遠端非AP STA的能力資訊。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中接收器更被配置以接收一開始訊息，該開始訊息包括發現資訊。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中該傳輸器更被配置以傳輸一回應訊息，該回應訊息包括該非AP STA的能力資訊。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中該傳輸器更被配置以傳輸一回應訊息，該回應訊息包括應用資訊。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的非AP STA，其中該傳輸器更被配置以傳輸應用資訊，該應用資訊包括一服務優先權，其中該服務優先權指示會中斷一正在進行的應用的一應用。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中該傳輸器更被配置以傳輸一回應訊息，該回應訊息包括發現資訊。
  20. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中該接收器更被配以接收一開始訊息，該開始訊息包括該遠端非AP STA的一頻寬需求，且該傳輸器更被配置以傳輸一回應訊息，該回應訊息包括該非AP STA的一頻寬需求。
  21. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中該接收器更被配置以接收一開始訊息，該開始訊息包括該遠端非AP STA的一識別，且該傳輸器更被配置以傳輸一回應訊息，該回應訊息包括該非AP STA的一識別。
  22. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中該接收器更被配置以接收一開始訊息，該開始訊息包括該遠端非AP STA的一調變模式，且該傳輸器更被配置以傳輸一回應訊息，該回應訊息包括該非AP STA的一調變模式。
  23. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中該接收器更被配置以接收一開始訊息，該開始訊息包括該遠端非AP STA的一較佳子載波，且該傳輸器更被配置以傳輸一回應訊息，該回應訊息包括該非AP STA的一較佳子載波。
  24. 如申請專利範圍第13項所述的非AP STA，其中該接收器更被配置以接收一開始訊息，該開始訊息包括一第一多重輸入多重輸出(MIMO)致能碼，且該傳輸器被配置以傳輸一回應訊息，該回應訊息包括一第二MIMO致能碼。
TW098103426A 2005-01-25 2006-01-18 點對點無線通信系統 TWI403196B (zh)

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