TWI652966B - 無線通訊方法和無線站 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種無線通訊方法和無線站，該方法包括：在接入點，確定基本服務集(BSS)的負載資訊，發送包含該負載資訊的訊框。其中，負載資訊包括下述資訊中的一個或多個：第一資訊，表示BSS中多用戶功能STA的數量；第二資訊，表示第一規定時間段內，該BSS中活動STA計數和/或活動的多用戶功能STA計數；第三資訊，表示第二規定時間段內PPDU時間與媒介閒置時間的比值；第四資訊，表示該BSS中頻率帶寬未利用率；和第五資訊，表示特定空間流大小可用的資源單元的數量。用戶站可以更好地選擇基本服務集，改進了無線電資源的利用效率和BSS間的負載平衡。

Description

無線通訊方法和無線站
本發明涉及無線局域網(wireless local area network,WLAN)領域，特別是WLAN系統中的多用戶(multi-user，MU)傳輸領域。
在無線局域網(WLAN)系統中，多用戶(multi-user,MU)傳輸技術允許多個用戶站(station,STA)採用符合它們的網路介面和通道狀況的速度同時進行傳輸。多用戶通信由於可以在多個用戶間有效地重複利用相同的無線電資源並且可以極大地減少封包和通道訪問的開銷，所以可以提供很高的吞吐量。符合IEEE 802.11ax標準和規範的WLAN系統可以在下行鏈路(downlink,DL)和上行鏈路(uplink,UL)方向上廣泛應用多用戶通信，包括多用戶多入多出(MU multiple-input multiple-output，MU-MIMO)通信以及多用戶正交頻分多址(orthogonal frequency-division multiple access，OFDMA)通信。
在DL MU-MIMO通信中，多個天線可以產生若干併發空間流，用來向不同的用戶站傳輸資料。而在UL MU-MIMO中，在接入點(AP)天線處接收的不同信號可以用於分離多用戶站發送的資料。在MU OFDMA中，無線電資源的整個頻譜被分為不同的子通道或者子帶，稱為資源單元(resource unit，RU)，這些資源單元被分配給不同的用戶站用來同時傳輸資料。例如，每20MHz的帶寬可以拆分為九個通道分配給不同的用戶。
缺少一種專用於多用戶通信的用來描述並報告基本服務集(basis service set，BSS)負載狀況的機制。為了改善通道使用效率、促進空間重複利用 和衝突管理並且平衡多個BSS之間的負載，需要提供可以充分反映用於MU通信的BSS實際負載的BSS負載資訊。
有鑒於此，本發明提供了一種無線通訊方法和無線站以解決上述問題。
根據本發明一實施例公開的無線通訊方法，包括：在接入點處，確定基本服務集(BSS)的負載資訊，以及發送包含該負載資訊的訊框。其中，該負載資訊包括下述資訊中的一個或多個：第一資訊，表示在該基本服務集中的多用戶功能(multi-user capable)站(Station，STA)的數量；第二資訊，表示如下資訊中的一個或多個：第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動STA計數；以及該第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動的多用戶功能STA計數；第三資訊，表示第二規定時間段內協定資料單元(protocol data unit，PPDU)時間與媒介閒置時間的比值；第四資訊，表示該基本服務集中的頻率帶寬未利用率；以及第五資訊，表示特定空間流大小可用的資源單元(resource unit,RU)的數量。
根據本發明一實施例公開的無線站，包括：收發器，用於與無線網路耦接；處理器；以及記憶體，與該處理器耦接，用於存儲程式指令，該程式指令被該處理器執行時，實現：確定基本服務集(BSS)的負載資訊並產生包括該負載資訊的訊框，其中該收發器還用於發送該訊框，其中，該負載資訊包括下述資訊中的一個或多個：第一資訊，表示在該基本服務集中的多用戶功能STA的總數；第二資訊，表示如資訊下中的一個或多個：第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動STA計數；以及該第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動多用戶功能STA計數；第三資訊，表示第二規定時間段內的協定資料單元(protocol data unit，PPDU)時間；以及第四資訊，表示該基本服務集中的頻率 帶寬未利用率；第五資訊，表示對特定空間流大小可用的資源單元的數量。
根據本發明一實施例公開的無線站，包括：收發器，用於從基本服務集(BSS)中的接入點接收訊框，其中，該訊框包括該基本服務集的負載資訊；處理器；以及記憶體，與該處理器耦接，用於存儲程式指令，該程式指令被該處理器執行時，實現以下方法：處理該負載資訊；以及根據該負載資訊，確定是否與該基本服務集關聯。其中該負載資訊包括如下資訊中一個或多個：第一資訊，表示在該基本服務集中的多用戶功能(multi-user capable)站(Station，STA)的總數；第二資訊，表示如下資訊中的一個或多個：第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動STA計數；以及該第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動多用戶功能STA計數；第三資訊，表示第二規定時間段內協定資料單元時間；第四資訊，表示該基本服務集中的頻率通道未利用率；以及第五資訊，表示對特定空間流大小可用的資源單元的數量。
根據本發明，BSS負載資訊可以方便有效地描述與多用戶(MU)通信有關的實際BSS負載。此負載資訊可以使得用戶站更好地選擇基本服務集，從而利於改進在密集、多變的環境下的無線電資源的利用效率和各BSS間的負載平衡。
100‧‧‧WLAN系統
110‧‧‧信標訊框
120‧‧‧信標訊框
130‧‧‧MU BSS負載資訊
210、240、250、260‧‧‧圖表
220‧‧‧觀察時間段
230‧‧‧累積的MU UL PPDU時間
201-203‧‧‧PPDU
310、320、330‧‧‧圖表
311、321、331、333‧‧‧劃線區域
312、322、332‧‧‧陰影區域
350、360、370、380‧‧‧圖表
351、361、371、381‧‧‧劃線區域
352‧‧‧陰影區域
400‧‧‧資訊元素
401‧‧‧多用戶功能STA計數
402‧‧‧以信標間隔為單位規定的觀察時間段
403‧‧‧MU UL PPDU利用率
404‧‧‧MU DL PPDU利用率
405‧‧‧SU DL PPDU利用率
406‧‧‧MU UL未利用通道帶寬
407‧‧‧MU DL未利用通道帶寬
408‧‧‧平均的UL可用資源單元
409‧‧‧平均的DL可用資源單元
411‧‧‧MU未利用計數
412‧‧‧UL未利用率
413‧‧‧DL未利用率
414‧‧‧可選子元素
510、520、530‧‧‧圖表
600、700‧‧‧方法
601~605、701~704‧‧‧步驟
800‧‧‧接入點設備
801、802‧‧‧天線
810‧‧‧無線收發器
811‧‧‧基帶處理設備
812‧‧‧射頻設備
820‧‧‧處理器
830‧‧‧記憶體
831‧‧‧多用戶功能STA計數確定模組
832‧‧‧活動STA計數確定模組
833‧‧‧PPDU時間/閒置時間比值確定模組
834‧‧‧頻率子帶未利用率確定模組
835‧‧‧訊框產生模組
836‧‧‧可用資源單元大小確定模組
900‧‧‧用戶STA設備
901、902‧‧‧天線
910‧‧‧收發器
911‧‧‧基帶處理設備
912‧‧‧射頻設備
920‧‧‧處理器
930‧‧‧記憶體
931‧‧‧信標訊框解釋模組
932‧‧‧BSS或AP選擇模組
第1圖根據本發明一實施例例示了WLAN系統，其中MU BSS負載資訊可以在AP和STA之間傳輸以用於AP選擇。
第2A圖根據本發明一實施例例示了MU UL PPDU時間與閒置時間的示例關係。
第2B圖根據本發明一實施例例示了不同類別的MU傳輸中PPDU傳輸的示例時序圖。
第3A圖根據本發明一實施例例示了BSS中根據空間流使用情況、頻率(資源單元)使用情況以及DL MU PPDU時間來描述的資源利用水平。
第3B圖根據現有技術描述了在三種示例情況中報告的未利用水平是資源單元和空間流的函數的面積比率圖。
第3C圖根據本發明一實施例描述了對於示例情況的各種空間流大小，報告的未利用水平和可用的資源單元大小的示意圖。
第4圖例示了用於攜帶前述的MU BSS負載資訊的訊框格式。
第5圖根據本發明一實施例例示了攜帶活動STA計數的可選子單元的示例格式。
第6圖根據本發明一實施例例示了提供MU BSS負載資訊的電腦控制方法600的流程圖。
第7圖根據本發明一實施例例示了使用MU BSS負載資訊來選擇接入點(AP)的電腦控制方法700的流程圖。
第8圖根據本發明一實施例例示了可操作為提供MU BSS負載資訊的無線接入點(AP)設備的配置示意圖。
第9圖根據本發明一實施例例示了用於處理由接入點(AP)發送的MU BSS負載資訊的無線用戶STA設備900的配置示意圖。
本發明的優選實施例將配合附圖進行說明。可以理解，本發明的不應被認為受到所述優選實施例的限制。與之相反，本發明應被理解為可以覆蓋符合本發明專利申請範圍中的原理及精神的各種替代、變型和等同方案。此外，在接下來的本發明的優選實施例的詳細描述部分，各種具體細節將被詳細地描述以幫助完整的理解本發明。然而，所屬領域具有通常知識者可以理解，本發明也可以在不包含這些特定的技術細節的情況下實施。在另一些例子中，將不 對已知的方法、程式、部件和電路進行詳細描述，以避免對本發明的理解造成影響。雖然為了清楚地說明，方法以一系列編號的步驟的形式描述，但是這些編號並不一定指示這些步驟的順序。可以理解，其中一些步驟可以被跳過、同時執行或者不按所描述的順序執行。本發明各實施例的附圖為示意性，而不體現其真實比例。特別是，為了清楚地說明，其中的一些尺寸在附圖中將被放大。類似地，儘管附圖中為了易於描述的視圖通常顯示相似的取向，但是附圖中的這種描述在大多數情況下是任意的。通常來說，本發明可以以任意方向工作。
總的來說，本發明提供了一種在WLAN中對於多用戶通信的實際BSS負載進行描述的機制。根據本發明的實施例，接入點(access point,AP)可以確定與多用戶通信有關的若干BSS負載度量(metrics)的值，多用戶通信包括MU-MIMO通信以及MU OFDMA通信。BSS負載度量代表多用戶功能(MU-capable)STA計數和活動的(active)STA計數、觀察時間段(observation period)內的實體層收斂程式(PHY layer convergence procedure，PLCP)協定資料單元(protocol data unit，PPDU)傳輸時間，以及空間和頻率子帶上的未利用水平(underutilization level)。用於描述未利用水平的度量可包括接入點的可用頻率帶寬或每個可用子帶的未利用率(例如，百分比)，以及不同大小空間流可用的資源單元(RU)的最大數量(RU大小)。
通常來說，BSS負載資訊對WLAN系統支持接入點關聯以及其他的網路應用都十分重要。已有的IEEE 802.11標準和規範以管理訊框的BSS負載元素的形式定義了BSS負載資訊，管理訊框可被發送給附近STA。負載資訊指明了與特定BSS和所選頻率帶寬的DL MIMO空間流未利用水平和利用水平相關的當前STA全部數量(population)。
然而，此負載資訊在描述具有符合IEEE 802.11ax標準的多種功能的BSS(也稱為高效(high efficiency，HE)基本服務集)的實際負載資訊時，特別 是具有MU OFDMA和UL MU-MIMO功能的BSS時，會變的不恰當，甚至是不準確。根據該負載資訊，STA很難選擇能提供最強接收功率和足夠傳輸機會的AP。這就不可避免地導致了不期望的情形：一些超載的AP與過多的STA關聯，而另一些則未被充分利用，特別是在密集WLAN的情況下。
因此，本發明的各實施例通過使用額外的負載度量可以提供MU BSS的負載資訊，其中額外的負載度量可以描述關於MU通信的BSS的實際負載資訊。在一些實施例中，多用戶功能STA可以通過利用負載度量的值在對提供最佳接收功率和傳輸機會的AP進行選擇和關聯時做出明智決定。
第1圖根據本發明一實施例例示了WLAN系統100，其中MU BSS負載資訊可以在AP和STA之間傳輸以用於AP選擇。基本的，WLAN系統100包括兩個高效BSS，BSS1和BSS2。每個BSS包括接入點，AP1和AP2，和包括多個關聯的用戶STA(例如，對應BSS1的STA1和STA2，以及對應BSS2的STA4和STA5)。每個BSS中的用戶STA都是多用戶功能STA，並且可以通過MU-MIMO和/或OFDMA通信技術與AP通信。
STA3是在尋找BSS加入的未關聯的STA，而BSS1和BSS2均對STA3可用。根據本發明的實施例，每個BSS(BSS1或BSS2)的AP可以通過使用信標訊框110或120來產生MU BSS負載資訊並向用戶STA發佈，其中用戶STA包括與BSS關聯的各STA以及未關聯的STA3。根據本發明的實施例，如表130所示，MU BSS負載資訊由若干度量來表示：MU功能STA計數(MU-capable STA count)、活動的STA計數(active STA count)、實體層協定資料單元(PPDU)傳輸時間對閒置時間(idle time)的比值、MU PPDU傳輸的未利用率(包含資源單元(RU)未利用情況)，和/或各種空間流大小可用的最大RU大小。下文將對此進行詳細描述。
從兩個BSS接收到信標訊框後，未關聯的STA3可以分析MU BSS的負載資訊，並比較與多用戶通信相關的兩個BSS的實際負載情況。根據評估和比較 結果，STA3可以選擇加入最佳的BSS。根據不同的實施方法，STA3可以使用如表130所示的部分或全部度量。在不脫離本發明範圍的情況下，STA3也可以使用本領域內已知的任何合適的AP選擇方法。可以理解的是，MU BSS負載度量可以以本領域中已知的任何合適的方式用於AP選擇方法或其他應用程式或功能性模組。
根據本發明的實施例，MU功能STA的總數用作指示在BSS內競爭資源的MU STA的全部數量(population)的度量，其中，MU功能STA是指可以執行MU-MIMO和/或MU-OFDMA操作的STA。
在實際情況中，因為一些STA僅在很短的時間內活動，所以BSS中的活動STA的數量也可以被用作實際BSS負載的重要指標。可以分別確定兩類活動的STA計數，包括活動的STA計數和活動的MU功能STA計數。在一些實施例中，為了確定活動的STA計數，AP可以在規定的觀察時間段內(例如以信標間隔為單位)監測每個STA的活動。如果AP在觀察時間段內從某STA接收到任何媒體存取控制(media access control，MAC)協定資料單元(protocol data unit，MPDU)或者PPDU，則該STA被記數為活動的STA。可以理解，其他形式的度量同樣可以用於傳送MU功能STA總數或者活動STA總數相關的資訊。
在一個例子中，信標訊框110和120中的MU BSS負載資訊分別指出BSS1當前具有100個活動STA，其中5個活動的MU功能STA，而BSS2當前具有100個STA，其中95個活動的MU功能STA。相應地，未關聯的STA3可以選擇BSS2以獲得更多的發送和接收機會，從而更好地利用無線電資源、平衡各BSS間的負載，特別是在密集多變的WLAN場景中。
在所示的例子中，MU BSS負載資訊被包含在信標訊框中，並週期性地由AP發送。然而，應當理解，本發明並不對攜帶MU負載資訊的訊框的類型給出特別的限定，也不對代表和傳輸這種資訊的格式或者協定做任何限制。例如， MU BSS負載資訊可以由一種新的元素攜帶，或者在如IEEE 802.11定義的傳統BSS負載元素的擴展中攜帶。在其他一些實施例中，表130(第1圖)所示的多個負載度量可以分佈於不同類型的訊框中。
一些用戶站可能對不同類別的MU通信，例如MU DL、MU UL和單用戶下行鏈路(SU DL)傳輸，有特定的需求。因此，針對感興趣的每一類通信提供BSS負載資訊將會有好處。根據此資訊，具有特定UL或DL需求的STA可以根據近期的UL/DL以及SU/MU PPDU的佔用時間，來更好地評估BSS負載。根據本發明的實施例，PPDU時間對媒介閒置時間(medium idle time)的比值或者PPDU時間對觀察時間段的比值或者它們的任意形式的變型，可以被用作指示MU/SU PPDU利用率的度量，從而描述與特定類別的MU傳輸相關的MU BSS的負載情況。例如，對UL MU PPDU來說，低比值可以指示HE BSS在大多數時候使用SU通信來處理上行鏈路負載。具有高比值的觸發訊框(trigger frame，TF)PPDU的HE BSS可以表示該BSS的上行鏈路傳輸負載很重。
確定PPDU時間對媒介閒置時間(或對觀察時間段)的比值涉及到確定在規定的觀察時間段內特定傳輸類別的PPDU的累積傳輸時間。觀察時間段可以以信標間隔為單位，且對應於AP監測PPDU傳輸的最近的時間間隔。
第2A圖根據本發明一實施例例示了MU UL PPDU時間與閒置時間的示例關係。圖表210示出了若干PPDU 201至203在觀察時間段220內在BSS中傳輸的示意圖。210中每個方框的長度表示對應的MU UL PPDU時間的繁忙時間段。230表示MU UL PPDU的累積時間(也稱為第一傳輸時間)。因此，可以通過將累積的PPDU時間除以閒置時間來得到MU UL PPDU時間對閒置時間之間的比值，其中閒置時間等於觀察時間段220減去累積的PPDU時間230。在一些實施例中，可以在回退計時器(backoff timer)歸零而媒介繼續保持空閒之後測量閒置時間。
也可以用同樣的方法確定MU DL傳輸時間(也稱為第二傳輸時間) 和SU DL傳輸時間(也稱為第三傳輸時間)，和PPDU時間對閒置時間(或觀察時間段)的比值。可以分別報告針對不同類別的傳輸所計算的比值。第2B圖根據本發明一實施例例示了不同類別的MU傳輸中PPDU傳輸的示例時序圖。圖表240示出了MU UL PPDU傳輸，其位於觸發訊框(trigger frame,TF)之後及確認/塊確認訊框(acknowledgement/block acknowledgement，Ack/BA)之前。僅被MU UL PPDU佔據的時間算作用於確定MU UL傳輸的比值的PPDU時間。圖表250示出了MU DL PPDU傳輸，其位於UL確認/塊確認訊框(UL Ack/BA)之前。僅被MU DL PPDUS佔據的時間算作用於計算MU DL傳輸的比值的PPDU時間。圖表260示出了DL PPDU和UL PPDU的級聯(cascaded)MU傳輸。由MU DL PPDU傳輸佔據的時間和MU UL PPDU傳輸佔據的時間分別被積累，以作為MU DL時間和MU UL時間。
根據本發明的實施例，BSS中的每個可用頻率子帶和/或整個可用帶寬的未利用率(例如，未利用百分比)可以用作描述MU BSS負載的度量。這些度量可以用於指示哪些資源單元可供接入的STA使用。
在一些實施例中，特定帶寬(例如，AP的整個帶寬、感興趣的子帶或者子帶間的任意結合等)的特定類別傳輸(例如，MU DL PPDU、MU UL PPDU或者它們的結合)的未利用率，可以根據在規定的時間段內每個PPDU傳輸機會佔用時間之和乘以相應的被佔用的空間流數量(Nss)以及相應的被佔用資源單元權重(RU weight)來確定。
例如，在觀察時間段內，對於感興趣的頻率帶寬，MU DL PPDU傳輸的未利用率可以表示為：
其中，j表示觀察時間段內MU DL PPDU的第j次傳輸機會；i表示被佔用的第i個資源單元(RU)；Nmax_SS表示對可用帶寬支持的空間流的最大數量；RUBusy i,j表示第j個MU DL PPDU傳輸機會中被佔據的第i個RU的RU權重；RUmax表示可用帶寬的最大可用RU權重(除去已被使用、打孔(punctured)或干擾等的資源單元)；以及TBusy(MUDL),j表示第j個MU DL PPDU傳輸機會的繁忙時間
NSS,I,j表示第j個MU DL PPDU傳輸機會中被佔用的第i個RU的空間流的數量。
可以理解，Nmax_SS和RUmax是感興趣的可用帶寬的函數。例如，在計算具有80MHz帶寬的接入點的未利用率時，可以令RUmax等於1；在計算20MHz的子帶的未利用率時，可以令RUmax等於四分之一。此外，用於計算各20MHz帶寬的RU權重(RUBusy i,j)可以為：RU26：1/9
RU52：2/9
RU106：4/9
RU242：9/9
RU484：9/9(RU的一半在目標的20MHz上)
然而，此討論僅為示例性的。在不脫離本發明範圍的前提下，也可以使用其他合適的表達RU權重的方法。
用於求和的下標j和i的最大值取決於觀察時間段。因此，根據各參數的值，方程1可以用來計算任意特定類別傳輸(例如MU DL和MU UL)的未利用 率。方程1也可以用於計算任意指定帶寬的未利用率，例如，接入點的整個可用帶寬、不同的子帶或者子帶間的結合。計算結果由接入點分別確定和報告。基於方程1推導這些方程的過程對於本領域具有通常知識者來說是簡單、次要的，因此為了簡潔性考慮不再贅述。
第3A圖根據本發明一實施例例示了BSS中根據空間流使用情況、頻率(資源單元)使用情況以及DL MU PPDU時間來描述的資源利用水平。如第3A圖所示，利用水平由三維圖像的體積表示，也就是在三個維度進行積分得到。未利用水平對應於所示的體積之外的體積。所示的三個空間流被分配不同數量的資源單元。分配的資源單元可以具有不同的頻率帶寬和不同的資源單元權重(沿“Freq”軸的每個片段表示一個獨立的資源單元)，例如，範圍從1MHz到126MHz。
方程1中定義的未利用率考慮了在觀察時間段內空間流的利用情況、頻率子帶的利用情況以及所有PPDU傳輸時間的PPDU時間，因此可以很好地、有效地描述BSS的空間和頻率上的未利用水平。在不脫離本發明範圍的前提下，也可以使用其他合適的數學公式來表示空間和頻率上的未利用率。
考慮了所有的佔用的空間流和佔用的資源單元來得到的未利用率通常可以描述BSS中的資源可用性，但在一些例子中，此總體(lump-sum)資訊可能不足以供STA針對用戶特殊需求來評價BSS負載。根據本發明的實施例，接入點可以產生和報告對於特定數量空間流(或者特定空間流大小)可用的資源單元的最大數量(或者可用的資源單元的大小)，或者對於指定資源單元大小可用空間流的大小(size)。具體地，可以僅針對OFDMA且Nss=1、2、……、M(例如，M=8)確定可用資源單元大小。
在一些實施例中，對於特定空間流大小(Nss)的可用資源單元的平均大小可以通過在規定時間段內對通道帶寬進行觀察來確定和報告。例如，可 用資源單元的平均大小可以通過如下過程來確定：在觀察時間段(第i個傳輸機會，i=1、……、L)內記錄在每個PPDU傳輸中可用的最大資源單元大小(RU_max_i)，將所有RU_max_i相加，並利用PPDU傳輸機會的總數(L)對求得的和取平均。可用資源單元的平均大小可以近似為最接近的整數。例如，平均數3.5可以近似為3(可用資源單元的平均大小等於3)。在一些實施例中，對於一個PPDU傳輸的最大可用資源單元大小可以通過在所有PPDU傳輸中識別最大可用資源單元大小(MAX(RU_max_l、……RU_max_i、……、RU_max_L))來確定和報告。對於Nss=8的情況，可使用4個八位元來指示報告中相應的最大可用資源單元大小，每一情況3比特，總共9種情況。
第3B圖根據現有技術描述了在三種示例情況中，作為資源單元和空間流函數的所報告的未利用水平的面積比率圖。陰影區域(例如，312、322和332)表示作為空間流(垂直軸“SS”)和資源單元(水準軸“RU”)函數的已被佔用的資源，劃線區域(311、321和331)表示未利用的資源。作為簡化的形式，4個空間流和4個資源單元可用於BSS中。
在如圖310所示的情況1中，每個資源單元都被佔用，且僅單個空間流被使用。報告的未利用百分比為75%。對於僅具備OFDMA能力的STA，在此BSS中沒有可用的資源。然而，這些STA無法通過報告的總體未利用百分比75%來瞭解此不可用性。
如情況2(圖320所示的321)和情況3(圖330所示的331)中的劃線區域分別表示的，對於這兩個情況，相同的未利用百分比將被報告。對於可以支持3個空間流的STA，提供與此3個空間流可用的資源單元的未利用水平相關的資訊十分有用。圖320示出了對3個空間流沒有可用資源單元的情況，而圖330示出了對3個空間流有一個資源單元(RU4)可用(虛線框內的劃線區域333)的情況。然而，僅通過報告的總體未利用百分比(由劃線區域321和331表示)不能提供此 資訊。
第3C圖根據本發明一實施例描述了對於示例情況的各種空間流大小，報告的未利用水平和可用的資源單元大小的示意圖。在每個圖中，陰影區域(例如352)表示作為空間流和資源單元的函數的已被佔用的資源，而劃線區域(351、361、371和381)的大小表示報告的不同的未利用率。作為簡化的形式，4個空間流和4個資源單元可用於BSS中。
圖表350中的劃線區域351表示關於BSS中空間流和資源單元的總體可用性(未利用水平)。圖表360中的劃線區域361表示有一個空間流大小未被利用。區域361表明對此空間流(RU4)所有的4個資源單元都可用。在一些情況下，根據如圖360所示的報告資訊，RU1至RU4(例如，作為組合單元(combined unit))可以被分配給一個STA。
圖表370中的劃線區域371表示對僅使用OFDMA的傳輸可用的資源未利用情況，且指出只有一個資源單元(RU4)對僅使用OFDMA的傳輸可用。此資訊對於具有OFDMA能力而沒有MU-MIMO能力的STA十分有用。圖表380中的劃線區域381表示有3個空間流大小的資源未被利用，且指出3個資源單元(RU2至RU4)對於此3個空間流可用。例如，在STA支持或請求3個空間流的情況下，根據報告的資訊，RU2至RU4可以被一起(例如，作為組合單元(combined unit))分配給該STA。每個空間流大小的未利用率可以通過使用方程1來計算。
MU DL和MU UL傳輸的未利用率可以分別確定和報告。可以理解，根據方程1，可以很容易推導得到方程用於計算特定頻率帶寬的MU UL未利用率。因此，為了簡潔考慮，其數學運算式不再贅述。此外，每個20MHz子帶的未利用率可以分別確定和報告。根據UL和DL資源利用情況各自的統計報告，STA可以有利地識別符合其通信需求的合適的HE BSS。
本發明不應受到通信協議或上述用於傳送MU BSS負載資訊的訊框 的類型或者格式的限制。第4圖例示了用於攜帶前述的MU BSS負載資訊的訊框格式。在這個例子中，定義了MU BSS負載資訊元素400，其具有以下欄位：接入點的多用戶功能STA計數(“HE STA計數”)欄位401、以信標間隔為單位規定的觀察時間段欄位402、MU UL PPDU利用率欄位403、MU DL PPDU利用率欄位404、SU DL PPDU利用率欄位405、接入點的MU UL未利用通道帶寬欄位406、接入點的MU DL未利用通道帶寬欄位407、平均的UL可用資源單元欄位408以及平均的DL可用資源單元欄位409。BSS負載資訊元素400的格式可以與IEE 802 11標準簇相兼容。
BSS負載資訊元素400還可以包括以下欄位：MU未利用計數欄位411，以及從最低的20MHz子帶至最高的20MHz子帶的多個(N個)頻率子帶的UL和DL未利用率欄位(例如，412和413)。然而，本發明不應被認為受到此指定子帶劃分的限制。例如，20MHz子帶的數量(N)可以是4或者16(80MHz或者160MHz)。
可選子元素414可以用於攜帶活動STA計數和傳統BSS負載資訊元素(information element，IE)。第5圖根據本發明一實施例例示了攜帶活動STA計數的可選子單元的示例格式。如圖表510所示，子元素1和2用於指示活動STA計數和活動的多用戶功能STA計數。510中的其他子元素可用於攜帶傳統BSS負載元素，例如IEEE 802.11ax中定義的BSS負載元素(子元素3)和擴展的BSS負載元素(子元素4)。圖表520和圖表530分別示出了活動STA計數子單元和活動的多用戶功能STA計數的格式。
第6圖根據本發明一實施例例示了提供MU BSS負載資訊的電腦控制方法600的流程圖。方法600可由BSS中具有多用戶能力和配置的接入點執行。在步驟601中，確定BSS中的多用戶功能STA的總數。在步驟602，確定BSS中活動STA的總數。步驟603，分別確定BSS中的DL MU、UL MU和SU通信的PPDU對閒 置時間的比值。在步驟604中，對DL MU和UL MU通信分別確定每個可用頻率子帶的未利用率。此外，還確定對各種空間流大小可用的資源單元大小。例如，如果一個資源單元沒有被使用、打孔或干擾，那麼它就被認為是可用的。步驟601至604中用於確定MU BSS負載資訊的方法和過程已根據第1圖至第4圖進行了詳細描述。在步驟605中，產生並發送管理訊框，該管理訊框中包括由步驟601至604得到的MU BSS負載度量的值。管理訊框可以是信標訊框或者任意其他傳輸單元，具體可參考第4圖至第5圖的詳細說明。
第7圖根據本發明一實施例例示了使用MU BSS負載資訊來選擇接入點(AP)的電腦控制方法700的流程圖。方法700可由尋求加入BSS的未關聯用戶STA來執行。在步驟701中，用戶STA從附近多個接入點接收信標訊框，每個接入點與一個BSS關聯。在步驟702，處理信標訊框以提取並評估這些BSS的MU BSS負載資訊。根據該負載資訊，比較這些BSS的MU BSS負載。在步驟703中，根據比較結果，一個BSS被選中。本發明並不受到任何分析、評估、比較或者使用MU BSS負載資訊的指定標準、演算法和步驟的限制。在步驟704中，用戶STA發起與選中的BSS的關聯。
第8圖根據本發明一實施例例示了可操作為提供MU BSS負載資訊的無線接入點(AP)設備的配置示意圖。接入點設備800可以與WLAN中的BSS關聯，並且控制並管理多個用戶STA與該BSS的關聯。接入點設備800可以是路由器或者其他合適的網路設備，並且能在WLAN中執行MU-MIMO以及MU-OFDMA操作。
接入點設備800包括無線收發器810以及天線，例如801和802，無線收發器810具有基帶處理設備811和射頻(RF)設備812，基帶處理設備811可包括多種部件用於執行基帶處理，包括類比數位轉換(analog-to-digital conversion，ADC)、數位類比轉換(digital-to-analog conversion，DAC)、增益調整、調製/解調、 編碼/解碼等等。
射頻設備812可通過天線801和802接收射頻無線信號，將接收到的射頻信號轉換為基帶信號，並提供給基帶處理設備811。射頻設備812也可以從基帶處理設備811接收基帶信號，將其轉換為射頻無線信號，並送至天線801和802用於發送。射頻設備812可包括多種本領域已知的部件。
接入點設備800還包括記憶體830，用於存儲資訊、應用程式和與之前詳細描述的與確定多種MU BSS負載資訊相關的功能模組。特別是，記憶體830包括多用戶功能STA計數確定模組831、活動STA計數確定模組832、PPDU時間/閒置時間比值確定模組833、頻率子帶未利用率確定模組834以及用於特定空間流大小的可用資源單元大小確定模組836。記憶體830還包括訊框產生模組835，用於產生攜帶來自模組831至834的資訊的訊框。處理器820可以執行記憶體830中存儲的應用程式和功能模組，從而使設備800確定並傳輸MU BSS的負載資訊。處理器820可以集成在中央處理器(central processing unit，CPU)或者收發器810中，或者也可以是設備中的一個獨立的處理引擎。記憶體830和處理器820還可以包括本領域已知的其他部件和功能。
第9圖根據本發明一實施例例示了用於處理由接入點(AP)發送的MU BSS負載資訊的無線用戶STA設備900的配置示意圖。用戶STA 900與WLAN耦接時，可以執行MU-MIMO和/或MU-OFDMA操作。設備900可以是通用電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、行動電話、智慧電視、遊戲機或者其他類型的計算設備等。
設備900包括收發器910以及天線，例如901和902，收發器910具有基帶處理設備911和射頻設備912。基帶處理設備911可包括多種部件用於執行基帶處理，例如類比數位轉換、數位類比轉換、增益調整、調製/解調、編碼/解碼等等。射頻設備912可通過天線901和902接收射頻無線信號，將接收到的射頻信號 轉換為基帶信號，並提供給基帶處理設備911。射頻設備912也可以從基帶處理設備911接收基帶信號，將其轉換為射頻無線信號，並送至天線901-902用於發送。射頻設備912可包括多種本領域已知的部件。
設備900包括處理器920和記憶體930，記憶體930用於存儲各種資訊、應用程式和可由處理器920執行的功能模組。特別地，記憶體930包括信標訊框解釋模組931，用於處理信標訊框並從中提取MU BSS負載資訊。記憶體930還包括BSS或AP選擇模組932，可基於MU BSS負載資訊並根據選擇的演算法來選擇AP或BSS。設備900可包括多個其他本領域內已知的部件和功能，並且可以通過使用硬體邏輯、軟體邏輯或者它們的結合來實現。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (17)

  1. 一種無線通訊方法，該方法包括：在接入點處，確定基本服務集(BSS)的負載資訊，其中，該負載資訊包括下述資訊中的一個或多個：第一資訊，表示在該基本服務集中的多用戶多入多出(multi-user multiple-input multiple-output，MU-MIMO)功能(capable)站(Station，STA)和多用戶正交頻分多址(multi-user orthogonal frequency-division multiple access，MU-OFDMA)功能STA的數量；第二資訊，表示如下資訊中的一個或多個：第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動STA計數；以及該第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動的多用戶功能STA計數；第三資訊，表示第二規定時間段內多用戶上行鏈路(UL)協定資料單元(protocol data unit，PPDU)利用率、多用戶下行鏈路(DL)PPDU利用率、單用戶DL PPDU利用率；第四資訊，表示該基本服務集中的用於多用戶DL傳輸的頻率帶寬未利用率和用於多用戶UL傳輸的頻率帶寬的未利用率；以及第五資訊，表示特定空間流大小可用的資源單元(resource unit,RU)的數量；以及發送包含該負載資訊的訊框。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的無線通訊方法，其中，該MU-MIMO功能STA用於執行MU-MIMO通信；以及該MU-OFDMA功能STA用於執行MU-OFDMA通信。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的無線通訊方法，其中，在該接入點處確定該第二資訊的步驟包括監測該基本服務集中的STA在該第一規定時間段內的 活動，此外，該STA被監測的活動包括該STA向該接入點發送媒體存取控制(media access control，MAC)PPDU。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的無線通訊方法，其中，在該接入點處確定該第三資訊的步驟包括：將該第二規定時間段內多用戶UL實體層彙聚程式(PHY layer convergence procedure，PLCP)PPDU的傳輸時間相加，從而獲得第一傳輸時間；將該第二規定時間段內多用戶DL PPDU的傳輸時間相加，從而獲得第二傳輸時間；以及將該第二規定時間段內單用戶DL PPDU的傳輸時間相加，從而獲得第三傳輸時間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的無線通訊方法，其中，該訊框包括該第一傳輸時間、該第二傳輸時間和該第三傳輸時間與該第二規定時間段內的媒介閒置時間的關係的指示。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的無線通訊方法，其中，多用戶DL傳輸的該頻率帶寬的該未利用率根據該相應頻率帶寬的被支持空間流的最大數量、佔用的資源單元權重、該相應頻率帶寬的資源單元權重以及多用戶DL實體層PPDU時間來決定。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的無線通訊方法，其中，確定該第五資訊的步驟包括：確定在頻率帶寬範圍內對不同空間流大小可用的資源單元的相應最大數量。
  8. 一種接入點(access point，AP)，包括：收發器，用於與無線網路耦接；處理器；以及記憶體，與該處理器耦接，用於存儲程式指令，該程式指令被該處理器執行時， 實現以下方法：確定基本服務集(BSS)的負載資訊，其中，該負載資訊包括下述資訊中的一個或多個：第一資訊，表示在該基本服務集中的多用戶多入多出(multi-user multiple-input multiple-output，MU-MIMO)功能STA和多用戶正交頻分多址(multi-user orthogonal frequency-division multiple access，MU-OFDMA)功能STA的總數；第二資訊，表示如下資訊中的一個或多個：第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動STA計數；以及該第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動多用戶功能STA計數；第三資訊，表示第二規定時間段內的多用戶上行鏈路(UL)協定資料單元(protocol data unit，PPDU)利用率、多用戶下行鏈路(DL)PPDU利用率、單用戶DL PPDU利用率；以及第四資訊，表示該基本服務集中的用於多用戶DL傳輸的頻率帶寬未利用率和用於多用戶UL傳輸的頻率帶寬的未利用率；第五資訊，表示特定空間流大小可用的資源單元的數量；產生包括該負載資訊的訊框，其中該收發器還用於發送該訊框。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的接入點，其中，該MU-MIMO功能STA用於執行MU-MIMO通信；以及該MU-OFDMA功能STA用於執行MU-OFDMA通信。
  10. 如專利申請範圍第8項所述的接入點，其中，該負載資訊包括該第一資訊時，該程式指令被該處理器執行時進一步實現：監測該基本服務集中的STA在該第一規定時間段內的活動，並且，該STA被監測的活動包括該STA向該接入點發送媒體存取控制(media access control，MAC)PPDU。
  11. 如專利申請範圍第8項所述的接入點，其中，該第三資訊表示：累積 的多用戶DL PPDU時間對該第二規定時間段的比值；累積的多用戶UL PPDU時間對該第二規定時間段的比值；以及累積的單用戶DL PPDU時間對該第二規定時間段的比值。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的接入點，其中，該多用戶UL傳輸的該頻率帶寬的該未利用率根據該相應頻率帶寬的被支持空間流的最大數量、佔用的資源單元權重、該相應頻率帶寬的資源單元權重以及多用戶UL PPDU時間來決定。
  13. 一種無線站(station,STA)，包括：收發器，用於從基本服務集(BSS)中的接入點接收訊框，其中，該訊框包括該基本服務集的負載資訊，其中該負載資訊包括如下資訊中一個或多個：第一資訊，表示在該基本服務集中的多用戶多入多出(multi-user multiple-input multiple-output，MU-MIMO)功能(capable)STA和多用戶正交頻分多址(multi-user orthogonal frequency-division multiple access，MU-OFDMA)功能STA的總數；第二資訊，表示如下資訊中的一個或多個：第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動STA計數；以及該第一規定時間段內，在該基本服務集中的活動多用戶功能STA計數；第三資訊，表示第二規定時間段內多用戶上行鏈路(UL)協定資料單元(protocol data unit，PPDU)利用率、多用戶下行鏈路(DL)PPDU利用率、單用戶DL PPDU利用率；第四資訊，表示該基本服務集中的用於多用戶DL傳輸的頻率通道未利用率和用於多用戶UL傳輸的頻率帶寬的未利用率；以及第五資訊，表示對特定空間流大小可用的資源單元的數量；處理器；以及記憶體，與該處理器耦接，用於存儲程式指令，該程式指令被該處理器執行時， 實現以下方法：處理該負載資訊；以及根據該負載資訊，確定是否與該基本服務集關聯。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的無線站，其中，該確定是否與該基本服務集關聯的步驟包括將該基本服務集的該負載資訊和其他基本服務集的負載資訊比較。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的無線站，其中，該MU-MIMO功能STA用於執行MU-MIMO通信；以及該MU-OFDMA功能STA用於執行MU-OFDMA通信。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的無線站，其中，該第三資訊包括：多用戶DL PPDU時間對該第二規定時間段的比值；多用戶UL PPDU時間對該第二規定時間段的比值；以及單用戶DL PPDU時間對該第二規定時間段的比值。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的無線站，其中，用於多用戶DL傳輸的該相應頻率帶寬的該未利用百分比根據該相應頻率帶寬的被支持空間流的最大數量、佔用的資源單元權重、該相應頻率帶寬的資源單元權重以及多用戶DL PPDU時間來決定。
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