СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ КАДРА ДАННЫХ В СИСТЕМЕ WLAN
METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DATA FRAME IN WLAN SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе Беспроводной Локальной Сети (WLAN), и в частности к способу передачи станцией (STA) кадра данных в системе WLAN.
Уровень техники изобретения
Среди технологий беспроводной связи, беспроводная локальная сеть (WLAN) является технологией, посредством которой возможно осуществлять доступ к сети Интернет беспроводным образом в домах или на предприятиях, или в регионах, предоставляющих конкретную услугу, используя портативный терминал, такой как персональный цифровой помощник (PDA), компьютер класса лэптоп, портативный мультимедиа проигрыватель (PMP), и т.д.
Для того чтобы преодолеть ограничение по скорости связи, которое рассматривалось как недостаток технологии WLAN, недавно в качестве технологического стандарта был принят стандарт IEEE 802.11n. Целью стандарта IEEE 802.11n является увеличение скорости и надежности сети, а также расширение покрытия беспроводной сети. В частности, для поддержки технологии Высокой Пропускной Способности (HT) со скоростью обработки данных в 540 Мбит/с или выше, минимизации ошибок передачи и оптимизации скорости передачи данных стандарт IEEE 802.11n базируется на технологии системы со Многими Входами и Многими Выходами (MIMO), в которой по обе стороны каждого передатчика и приемника используется множество антенн.
По мере того как активизировалось распространение WLAN и стали разносторонне развиваться приложения, использующие WLAN, в STA, возрастает потребность в новой системе WLAN для обеспечения более высокой пропускной способности, чем скорость обработки данных, обеспечиваемая стандартом IEEE 802.11n. Система WLAN следующего поколения, поддерживающая технологию очень Высокой Пропускной Способности (VHT), является следующей версией системы WLAN стандарта IEEE 802.11n и является одной из систем WLAN стандарта IEEE 802.11, которая недавно была предложена для обеспечения скорости обработки данных в 1 Гбит/с или выше в Точке Доступа к Службе (SAP) MAC.
Система WLAN следующего поколения поддерживает передачу по схеме Многопользовательского режима системы со Многими Входами и Многими Выходами (MU-MIMO), при которой множество не-AP STA одновременно получают доступ к радиоканалу, чтобы эффективно использовать радиоканал. В соответствии со схемой передачи MU-MIMO, AP может одновременно передавать кадр одной или более парным по MIMO не-AP STA.
AP и множество парных по MIMO не-AP STA могут иметь разные возможности. Поддерживаемая полоса пропускания, Схема Модуляции и Кодирования (MCS), и Прямая Коррекции Ошибок (FEC), могут отличаться в зависимости от вида не-AP STA, назначения, условий канала и т.д. Если в течение периода TXOP (возможности передачи) существует возможность свободного управления полосой пропускания канала, которая используется для передачи STA с разными возможностями, то могут возникать взаимные помехи с AP или STA или обеими, которые передают и принимают кадры в полосе частот. Соответственно, могут возникнуть проблемы обеспечения надежности при передаче и приеме кадров. Соответственно, существует необходимость в способе, позволяющем осуществлять передачу кадра данных к STA с разными возможностями, не создавая при этом взаимных помех с другой AP или другой STA или обеими в течение периода TXOP.
Сущность изобретения
Техническая задача
Настоящее изобретение предоставляет способ, при котором система беспроводной локальной сети (WLAN) может передавать кадры множеству STA, используя схему передачи Многопользовательского режима системы со Многими Входами и Многими Выходами (MU-MIMO).
Решение задачи
В аспекте, предоставляется способ передачи кадра данных в беспроводной локальной сети. Способ включает в себя этапы, на которых: получают возможность передачи (TXOP), указывающую временной интервал, в течение которого передатчик имеет право на передачу, по меньшей мере, одного кадра данных, и доступную полосу пропускания для TXOP, и последовательно передают множество кадров данных, по меньшей мере, одному приемнику в течение TXOP, при этом полоса пропускания последующего кадра данных из множества кадров данных является такой же или уже, чем полоса пропускания предшествующего кадра данных из множества кадров данных, который является последним переданным ранее перед упомянутым последующим кадром данных.
Этап, на котором получают TXOP, может включать в себя этап, на котором осуществляют обмен кадром запроса на передачу (RTS) и кадром готовности к передаче (CTS).
Кадр CTS может включать в себя параметр информации, указывающий доступную полосу пропускания для TXOP.
Доступная полоса пропускания для TXOP может быть такой же или уже, чем полоса пропускания канала кадра RTS.
Каждый из множества кадров данных может включать в себя часть управления и часть данных, а часть управления указывает полосу пропускания соответствующего кадра данных.
Каждый из множества кадров данных может быть протокольной единицей данных процедуры сходимости физического уровня (PLCP) (PPDU).
По меньшей мере, один из множества кадров данных может передаваться при помощи передачи в многопользовательском режиме системы со многими входами и многими выходами (MU-MIMO).
В другом аспекте предоставлено устройство беспроводной связи. Устройство включает в себя приемопередатчик, выполненный с возможностью передачи и приема радиосигнала, и процессор, функционально связанный с приемопередатчиком. Процессор выполнен с возможностью выполнения этапов, на которых: получают возможность передачи (TXOP), указывающую временной интервал, в течение которого передатчик имеет право на передачу, по меньшей мере, одного кадра данных, и доступную полосу пропускания для TXOP, и последовательно передают множество кадров данных, по меньшей мере, одному приемнику в течение TXOP, при этом полоса пропускания последующего кадра данных из множества кадров данных является такой же или уже, чем полоса пропускания предшествующего кадра данных, из множества кадров данных, который является последним переданным ранее перед упомянутым последующим кадром данных.
Преимущества изобретения
Точка доступа в течение периода TXOP передает кадр данных, используя схему передачи с несколькими полосами пропускания. Соответственно, может быть увеличена общая пропускная способность системы WLAN, так как данные могут передаваться к STA с разными поддерживаемыми полосами пропускания канала посредством эффективного использования полос пропускания канала внутри системы WLAN.
Когда в течение периода TXOP выбирается полоса пропускания канала для передачи кадра данных, то выбирается полоса пропускания уже той, что использовалась для передачи предшествующего кадра данных. Соответственно, при передаче и приеме кадров может быть предотвращено возникновение взаимных помех с прочими STA.
Период TXOP выделяется такого размера, который соответствует передаче кадра данных с конкретной полосой пропускания канала, и данные передаются в течение периода TXOP. STA, не относящаяся к целевой передаче, может получить доступ к оставшимся субканалам, находящимся в незанятом состоянии, и может передать и принять дополнительный кадр. Соответственно, может быть увеличена пропускная способность.
Перечень фигур чертежей
Фиг. 1 является схемой, показывающей конфигурацию системы WLAN, к которой могут быть применены варианты осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 является структурной схемой, показывающей пример формата PPDU в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3 является схемой, показывающей пример способа передачи PPDU в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 является схемой, показывающей другой пример способа передачи PPDU в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 5 является схемой, показывающей еще один другой пример способа передачи PPDU в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 6 является схемой, показывающей пример определения CCA, которое может применяться к варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 7 является блок-схемой, иллюстрирующей способ передачи PPDU в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 8 является блок-схемой, иллюстрирующей способ передачи PPDU в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 9 показывает пример выделения последовательности пилот-сигнала в соответствии с полосами пропускания каналов;
Фиг. 10 и 11 являются схемами, иллюстрирующими примеры, в которых используются каналы, приемлемые для вариантов осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 12 является структурной схемой, показывающей устройство беспроводной связи, в котором могут быть реализованы способы передачи PPDU в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Варианты осуществления изобретения
Фиг. 1 является схемой, показывающей конфигурацию системы WLAN, к которой могут быть применены варианты осуществления настоящего изобретения.
Обращаясь к Фиг. 1, система WLAN включает в себя один или более Базовый Набор Услуг (BSS). BSS является набором станций (STA), которые могут осуществлять связь друг с другом посредством успешной синхронизации. BSS не является понятием, определяющим конкретную область.
Инфраструктура BSS включает в себя: одну или более не-AP STA STA1, STA2, STA3, STA4, и STA5; AP (Точку Доступа), обеспечивающую распространение услуги; и Систему Распространения (DS), соединяющую несколько AP. В инфраструктуре BSS, AP управляет не-AP STA в BSS.
С другой стороны, Независимый BSS (IBSS) функционирует в специализированном режиме (Ad-Hoc). IBSS не имеет централизованного управляющего объекта для выполнения функции управления, так как он не включает в себя AP. То есть, в IBSS, управление не-AP STA осуществляется распределенным образом. В IBSS, все STA могут состоять из мобильных STA. Все STA образуют самостоятельную сеть, так как они не имеют права доступа к DS.
STA является конкретным функциональным средством, включающим в себя подуровень управления доступом к среде (MAC) и интерфейс физического уровня беспроводной среды, отвечающий стандарту Института Инженеров по Электротехнике и Радиоэлектронике (IEEE) 802.11. Здесь и далее понятие STA относится как к AP, так и не-AP STA.
Не-AP STA является STA, которая не является AP. Не-AP STA в соответствии с другой терминологией, также может именоваться как: мобильный терминал, беспроводное устройство, Беспроводной Модуль Передачи/Приема (WTRU), Оборудование Пользователя (UE), Мобильная Станция (MS), мобильный абонентский модуль или просто пользователь. Для удобства описания в дальнейшем предполагается, что не-AP STA является STA.
AP является функциональным средством, обеспечивающим доступ к DS через среду радиосвязи, для привязанных к ней STA. В инфраструктуре BSS, включающей в себя AP, связь между STA по сути осуществляется через AP. Если между STA установлена непосредственная линия связи, то STA могут непосредственно осуществлять связь друг с другом. В соответствии с другой терминологией AP также может именоваться как: центральный контроллер, Базовая Станция (BS), узел-B, Базовая Приемопередающая Система (BTS) или контроллер сайтов.
Множество инфраструктур BSS, включая BSS, показанный на Фиг. 1, могут быть взаимосвязаны посредством системы Распространения (DS). Множество BSS, взаимосвязанных посредством DS, именуется как Расширенный Набор Услуг (ESS). AP и/или STA, включенные в ESS, могут осуществлять связь друг с другом. В одном и том же ESS, STA может перемещаться от одного BSS к другому BSS, осуществляя при этом непрерываемую связь.
В системе WLAN в соответствии со стандартом IEEE 802.11, основным механизмом доступа для Подуровня Управления Доступом к Среде (MAC) является механизм Множественного Доступа с Контролем Несущей и Предотвращением Конфликтов (CSMA/CA). Механизм CSMA/CA также именуется Функцией Распределенной Координации (DCF) в MAC IEEE 802.11. Данный механизм главным образом заимствует механизм доступа типа «слушай, прежде чем говорить». В соответствии с механизмом доступа данного типа, AP и/или STA выполняет контроль радиоканала или среды перед началом передачи. Если, в результате контроля, определяется, что среда находится в незанятом состоянии, то AP и/или STA начинает отправку кадра при помощи среды. Если, в результате контроля определяется, что среда находится в занятом состоянии, то AP и/или STA не начинает передачу, а устанавливает время ожидания для доступа к среде, и ожидает.
Механизм CSMA/CA в дополнение к физическому контролю несущей, при котором AP и/или STA непосредственно контролирует среду, включает в себя виртуальный контроль несущей. Виртуальный контроль несущей служит для решения проблемы, которая может возникать при доступе к среде, такой как проблема скрытого узла. Применительно к виртуальному контролю несущей уровень MAC системы WLAN использует Вектор Сетевого Размещения (NAV). NAV является значением, посредством которого AP и/или STA, использующая сейчас среду или имеющая право на использование среды, сообщает другой AP и/или другой STA время, оставшееся до того момента, как среда станет доступной. Соответственно, значение, установленное в качестве NAV, соответствует периоду, в течение которого использование среды планируется AP или STA или обеими, которая передает соответствующий кадр.
Протокол MAC стандарта IEEE 802.11, совместно с DCF, обеспечивают Гибридную Функцию Координации (HCF), основанную на Функции Централизованной Координации (PCF), при которой принимающая AP или принимающая STA, либо обе, периодически опрашивают кадр данных, используя DCF, и основанную на опросе схему синхронного доступа. HCF включает в себя Расширенный Распределенный Доступ к Каналу (EDCA), при котором поставщик использует схему доступа для предоставления кадра данных нескольким пользователям в качестве конкурентной схемы, и Доступ к Каналу Управляемому HCF (HCCA), использующему схему не конкурентного доступа к каналу, использующую механизм опроса. HCF включает в себя механизм доступа к среде для улучшения Качества Обслуживания (QoS) WLAN и может передавать данные QoS как в Периоде Конкуренции, так и Периоде Отсутствия Конкуренции (CFP).
При схеме конкурентного доступа к каналу по схеме EDCA, для обеспечения разных вариантов доступа к среде предусмотрены кадры с 8 видами приоритетов пользователя. Каждый кадр, достигающий уровня MAC из верхнего уровня, имеет конкретное значение приоритета пользователя, и заголовок MAC каждого кадра данных QoS включает в себя значение приоритета пользователя.
Для того чтобы передать кадр данных QoS, включающий в себя приоритеты, QoS AP и/или QoS STA реализует 4 Категории Доступа (AC). Приоритет пользователя кадра, достигающего уровня MAC, выделяется в соответствии с AC. Соответственно, если при обеспечении конкуренции по схеме EDCA достигается успех, то получается TXOP (возможность передачи) при схеме EDCA. TXOP является временным интервалом, в течение которого конкретная STA имеет право инициировать передачу через среду радиосвязи. TXOP используется для выделения некоторого времени, в течение которого конкретная AP или конкретная STA, либо обе, могут передать кадр и гарантировать передачу кадра. Момент начала передачи и максимальное время передачи TXOP определяются AP. В случае TXOP при схеме EDCA, STA может информироваться о TXOP посредством кадра маяка.
Набором параметров схемы EDCA (т.е., базовым элементом схемы EDCA) является поле, указывающее параметры для трафика с приоритетом пользователя. Например, набор параметров схемы EDCA может быть задан в соответствии с тем, что приведено в Таблице 1. В отношении набора параметров схемы EDCA, можно обратиться к Статье 7.3.2.29 в «IEEE 802.11n, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) и Physical Layer (PHY) Specifications, Amendment 5: Enhancements for Higher Throughput», раскрытой в Октябре 2009г.
Таблица 1
AC
CWmin
CWmax
AIFSN
Ограничение TXOP
AC_BK
aCWmin
aCWmax
7
0
AC_BE
aCWmin
aCWmax
3
0
AC_VI
(aCWmin+1)/2-1
aCWmin
2
3,008 мс
AC_VO
(aCWmin+1)/4-1
(aCWmin+1)/2-1
2
1,504 мс
Значения, такие как AIFSN[AC], CWmin[AC] и CWmax[AC] (т.е., набор параметров схемы EDCA), могут переноситься в кадре маяка посредством AP и могут сообщаться каждой STA. Как правило, приоритеты тем выше, чем ниже значения AIFSN[AC] и CWmin[AC]. Соответственно, в заданных условиях трафика используется большая полоса, что сокращает задержку доступа к каналу. Как описано выше, конкретная STA определяет момент передачи, исходя из TXOP при начале передачи. AP переносит AIFSN[AC], CWmin[AC], и CWmax[AC] (т.е., параметры схемы EDCA) и Ограничение TXOP[AC] (т.е. время TXOP при схеме EDCA) в кадре маяке и передает кадр маяк каждой STA.
TXOP может быть получен посредством: передачи тестового кадра ответа; обмена кадром RTS (запроса на передачу) и кадром CTS (готовности к передаче), и передачи CTS собственно кадру. AP может осуществлять широковещательную передачу информации, относящаяся к TXOP, и она может быть включена в информационные элементы набора параметров схемы EDCA, включаемые в вышеприведенные кадры.
В отличие от существующей системы WLAN, в системе WLAN следующего поколения, требуется более высокая пропускная способность. Это называется VHT (Очень Высокая Пропускная Способность). С этой точки зрения, система WLAN следующего поколения предназначена для обеспечения передачи с полосой пропускания канала в 80 МГц, смежной полосой пропускания в 160 МГц и несмежной полосой пропускания в 160 МГц или выше. Кроме того, для обеспечения более высокой пропускной способности, система WLAN следующего поколения предоставляет схему передачи MU-MIMO (Многопользовательского режима системы со Многими Входами и Многими Выходами). В системе WLAN следующего поколения, AP может одновременно передавать кадр данных одной или более парным по MIMO STA. В системе WLAN, такой как та, что показана на Фиг. 1, AP 10 может одновременно передавать данные группе STA, включающей в себя одну или более STA из числа STA 21, 22, 23, 24 и 30, привязанных к AP 10. Здесь, данные, передаваемые STA, могут передаваться посредством разных пространственных потоков. Кадр данных передаваемых AP 10 может именоваться PPDU (Протокольной Единицей Данных Процедуры Сходимости Физического Уровня (PLCP)), которая формируется и передается на Физическом Уровне (PHY) системы WLAN. В примерах настоящего изобретения, предполагается, что группа STA целевой передачи парная по MU-MIMO с AP 10 включает в себя STA1 21, STA2 22, STA3 23 и STA4 24. В данном случае, данные могут не передаваться конкретной STA из группы STA целевой передачи, так как пространственный поток не выделен конкретной STA. Между тем, STA 30 может быть привязана к AP 10, но предполагается что STA 30 не включена в группу STA целевой передачи.
Фиг. 2 является структурной схемой, показывающей пример формата PPDU 200 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Обращаясь к Фиг. 2, PPDU 200 может включать в себя поле 210 L-STF, поле 220 L-LTF, поле 230 L-SIG, поле 240 VHT-SIG A, поле 250 VHT-STF, поля 260 VHT-LTF, поля 270 VHT-SIG B и поле 280 данных.
Подуровень PLCP, составляющий уровень PHY, добавляет необходимую информацию к Служебной Единице Данных PHY (PSDU), принятой от уровня MAC (подуровня управления доступом к среде), преобразует PSDU в поле 280 данных, формирует PPDU 200 путем добавления поля 210 L-STF, поля 220 L-LTF, поля 230 L-SIG, поля 240 VHT-SIG A, поля 250 VHT-STF, полей 260 VHT-LTF, полей 270 VHT-SIG B к полю 280 данных, и передает их одной или более STA посредством Зависящего от Среды Передачи Данных Подуровня Физического Уровня (PMD) составляющего уровень PHY.
Поле 210 L-STF используется для получения привязки по времени кадра, сходимости Автоматической Регулировки Усиления, грубого получения частоты, и т.д.
Поле 220 L-LTF используется для оценки канала для демодуляции поля 230 L-SIG и поля 240 VHT-SIG A.
L-STA использует поле 230 L-SIG для приема PPDU 200 и для получения данных.
Поле 240 VHT-SIG является полем, которое относится к общей информации управления, необходимой для STA парных по MIMO с AP. Поле 240 VHT-SIG A включает в себя информацию управления для интерпретации принятой PPDU 200. Поле 240 VHT-SIG A включает в себя: информацию о пространственном потоке; информацию о полосе пропускания; информацию об ID, относящуюся к тому, использует ли каждая из множества STA парных по MIMO Пространственно-Временное Блочное Кодирование (STBC) для каждой из множества парных по MIMO STA; идентификатор группы (т.е., информацию об ID для группы STA целевой передачи); информацию о пространственном потоке, выделенном STA, включенной в группу STA целевой передачи, указываемую идентификатором группы; и информацию, относящуюся к короткому Защитному Интервалу (GI) STA целевой передачи. Здесь, идентификатор группы может включать в себя информацию, относящуюся к тому, является ли используемая в настоящий момент схема передачи MIMO схемой передачи MU-MIMO или схемой передачи однопользовательского режима (SU) MIMO.
Поле 250 VHT-STF используется для повышения производительности оценки AGC при схеме передачи MIMO.
Поля 260 VHT-LTF используются применительно к STA для оценки канала MIMO. Поскольку система WLAN следующего поколения поддерживает схему передачи MU-MIMO, то полей 260 VHT-LTF может быть задано столько, сколько имеется пространственных потоков, в которых передается PPDU 200. В дополнение, если поддерживается и выполняется зондирование по всему каналу, то количество полей VHT-LTF может быть увеличено.
Поле 270 VHT-SIG B включает в себя выделенную информацию управления, которая требуется множеству парных по MIMO STA для приема PPDU 200 и для получения данных. Соответственно, только когда общая информация управления, включенная в поле 240 VHT-SIG A, указывает на то, что принятая сейчас PPDU 200 передавалась в соответствии со схемой передачи MU-MIMO, то STA может быть выполнена с возможностью приема полей 270 VHT-SIG B. С другой стороны, если общая информация управления указывает на то, что принятая сейчас PPDU 200 относится к одной STA (включая схему передачи SU-MIMO), то STA может быть выполнена с возможностью не декодировать поля 270 VHT-SIG B.
Поле 270 VHT-SIG B включает в себя информацию о модуляции, кодировании, и о соответствии скорости каждой STA. Размер поля 270 VHT-SIG B может быть разным в соответствии с типом (MU-MIMO или SU-MIMO) передачи MIMO и полосы пропускания канала, используемой для передачи PPDU.
Поля 280 данных включают в себя данные предназначенные для передачи к STA. Поле 280 данных включает в себя: служебное поле для повторной установки Служебной Единицы Данных PLCP (PSDU), для которой Протокольная Единица Данных MAC (MPDU) на уровне MAC, была передана и скремблирована; хвостовое поле, включающее в себя битовую последовательность, необходимую для возврата сверточного кодировщика в нулевое состояние; и биты заполнения, для обеспечения стандартной длины поля данных.
Между тем, в системе WLAN, такой как та, что показана на Фиг. 1, STA, привязанные к AP, могут иметь разные поддерживаемые полосы пропускания канала. Здесь, наиболее простым способом, посредством которого AP может передавать данные множеству STA в соответствии со схемой передачи MU-MIMO, является включение информации, указывающей полосу пропускания канала, которая будет использоваться для передачи, в поле VHT-SIG B формата PPDU, как в том, что показано на Фиг. 2. В данном случае, каждая STA может знать полосу пропускания канала, передаваемой по нему PPDU, посредством декодирования поля VHT-SIG B.
Если используется формат PPDU, такой как тот, что показан на Фиг. 2, то полоса пропускания канала, включается в поле 240 VHT-SIG A и передается. В данном случае, множество STA с разными поддерживаемыми полосами пропускания канала могут знать общую полосу пропускания канала. В условиях системы WLAN, в которой совместно существует множество STA с разными поддерживаемыми полосами пропускания канала, как описано выше, требуется рассмотреть способ эффективной передачи PPDU в течение периода TXOP в соответствии со схемой передачи MU-MIMO.
Фиг. 3 является схемой, показывающей пример способа передачи PPDU в соответствии с вариантом осуществлении настоящего изобретения.
Обращаясь к Фиг. 3, AP и множество из парных по MU-MIMO STA 21, 22, 23, и 24 имеют одинаковую поддерживаемую полосу пропускания канала в 40 МГц. Поскольку все STA имеют одинаковую поддерживаемую полосу пропускания канала, то данные могут эффективно передаваться в соответствии со схемой передачи MU-MIMO, используя информацию о полосе пропускания канала, включенную в поле VHT-SIG A PPDU.
На этапе S310, привязанным к AP 10 STA 21, 22, 23, и 24, выделяется TXOP. Выделение TXOP может выполняться, когда информация, относящаяся к TXOP, полученная AP 10, передается к STA. Информация, относящаяся к TXOP, может включаться в кадр маяка или тестовый кадр ответа, и передаваться посредством широковещательной передачи. Кроме того, TXOP может выделяться посредством обмена кадром RTS (Запроса на Передачу) и кадром CTS (Готовности к Передаче). Здесь, доступная в течение периода TXOP полоса пропускания канала может определяться в соответствии со значением параметра полосы пропускания канала, включенным в кадр CTS.
При передаче PPDU в течение периода TXOP, на этапе S320, AP 10 устанавливает информацию о полосе пропускания канала поля VHT-SIG A таким образом, что оно указывает 40 МГц, и передает PPDU множеству STA в соответствии со схемой передачи MU-MIMO. STA 21, 22, 23 и 24 могут проверить значение полосы пропускания канала для передачи данных, включенное в PPDU, исходя из информации о полосе пропускания канала, включенной в принятую PPDU, и таким образом могут принять данные. Данный способ также может применяться в случае, где поддерживаемой полосой пропускания канала STA является полоса пропускания канала в 80 МГц, смежная полоса пропускания в 160 МГц и несмежная полоса пропускания в 160 МГц. Полоса пропускания канала, совпадающая с PPDU, передаваемой AP 10A, может иметь любое значение меньше, чем поддерживаемая полоса пропускания канала.
В отличие от Фиг. 3, AP и парные по MU-MIMO STA могут иметь разные поддерживаемые полосы пропускания канала. В случае, где передаваемая PPDU имеет такой формат как тот, что показан на Фиг. 2, STA может быть не проинформирована о других полосах пропускания канала, так как информация о полосе пропускания канала включается и передается в поле VHT-SIG A. Соответственно, AP включает информацию о полосе пропускания канала в поле VHT-SIG A, передает PPDU, включающую в себя поле VHT-SIG A, и передает PPDU каждой STA, которая может принять PPDU. Это подробно описывается со ссылкой на Фиг. 4.
Фиг. 4 является схемой, показывающей другой пример способа передачи PPDU в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Обращаясь к Фиг. 4, AP 10 и множество парных по MU-MIMO STA 21, 22, 23 и 24 имеют разные поддерживаемые полосы пропускания канала, и разные поддерживаемые полосы пропускания канала могут не иметь одинаковых значений.
TXOP выделяются привязанным к AP 10 STA 21, 22, 23, и 24. Выделение TXOP может выполняться, когда части информации, относящейся к TXOP, полученные AP 10, передаются STA. Информация, относящаяся к TXOP, включается в кадр маяка или тестовый кадр ответа и затем осуществляется ее широковещательная передача. Кроме того, TXOP может выделяться посредством обмена кадром RTS (Запроса на Передачу) и кадром CTS (Готовности к Передаче). Здесь, полоса пропускания канала, доступная в течение периода TXOP, может определяться в соответствии со значением параметра полосы пропускания канала, включенным в кадр CTS.
В Случае 1, на этапе S410 AP 10 может передать PPDU с полосой пропускания канала в 20 МГц в течение периода TXOP. Все из STA1 21, STA2 22, STA3 23 и STA4 24 имеют поддерживаемую полосу пропускания канала соответствующую полосе пропускания канала в 20 МГц или шире. Соответственно, AP 10 может передать PPDU всем парным STA. Если это не является случаем, где отсутствуют данные для передачи конкретной STA, то конкретное количество пространственных потоков может быть выделено каждой STA, и каждая из STA может принять PPDU посредством соответствующих пространственных потоков.
В Случае 2, AP 10 может на этапе S420 передать PPDU с полосой пропускания канала в 40 МГц в течение периода TXOP. Здесь STA1 21 не может принять соответствующие данные, так как она имеет поддерживаемую полосу пропускания канала в 20 МГц. Соответственно, AP 10 передает данные оставшимся STA, отличным от STA1 21. Данный способ может быть реализован таким образом, что ID группы указывает группу STA целевой передачи, включающую с STA1 по STA4, но количество пространственных потоков для передачи данных к STA1 21 устанавливается равным 0.
В Случае 3, AP 10 может на этапе S430 передать PPDU с полосой пропускания канала в 80 МГц в течение периода TXOP. Здесь, STA1 21 и STA2 22, и STA3 23 не могут принять соответствующие данные, так как STA1 имеет поддерживаемую полосу пропускания канала в 20 МГц, а STA2 22 и STA3 23 имеют поддерживаемую полосу пропускания канала в 40 МГц. Соответственно, AP 10 передает данные только STA4 24. Данный способ может быть реализован таким образом, что ID группы указывает группу STA целевой передачи, включающую в себя с STA1 по STA4, но количество пространственных потоков, используемых для передачи данных к STA1 21, STA2 22 и STA3 23, устанавливается равным 0.
Как описано выше, количество STA целевой передачи, которым AP может передать данные в соответствии со схемой передачи MU-MIMO, меняется в соответствии с поддерживаемыми полосами пропускания канала STA, включенными в группу STA целевой передачи. С этой точки зрения, может быть предоставлен другой способ передачи данных множеству STA с разными поддерживаемыми полосами пропускания канала.
Фиг. 5 является схемой, показывающей еще один другой пример способа передачи PPDU в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Обращаясь к Фиг. 5, AP 10 и множество парных по MU-MIMO STA 21, 22, 23 и 24 имеют соответствующие поддерживаемые полосы пропускания канала, и поддерживаемые полосы пропускания канала могут не иметь одинаковых значений.
На этапе S510, привязанным к AP 10 STA 21, 22, 23 и 24, выделяются TXOP. Выделение TXOP может выполняться, когда части информации, относящейся к TXOP, полученные AP 10, передаются STA. Информация, относящаяся к TXOP, может включаться в кадр маяка или тестовый кадр ответа, и затем может осуществляться ее широковещательная передача. Кроме того, TXOP может выделяться посредством обмена кадром RTS (Запроса на Передачу) и кадром CTS (Готовности к Передаче). Здесь, полоса пропускания канала, доступная в течение периода TXOP, может определяться в соответствии со значением параметра полосы пропускания канала, включенным в кадр CTS. В частности, доступная в течение периода TXOP полоса пропускания канала может определяться из параметра информации, полученного посредством интерпретации принятого кадра CTS. Значение, заданное в параметре полосы пропускания канала для кадра CTS может быть точно таким же или меньше чем, то, что задано в полосе пропускания канала для кадра RTS, и может передаваться посредством полосы пропускания канала, указываемой параметром, соответствующим кадру CTS. Если доступная в течение периода TXOP полоса пропускания канала больше полосы пропускания канала в 20 МГц, то AP и/или STA могут передавать PPDU несколько раз, используя полосу пропускания канала, которая меньше, либо равна доступной в течение периода TXOP полосе пропускания канала. В нижеследующих вариантах осуществления, предполагается, что полоса пропускания канала для TXOP составляет 80 МГц.
На этапе S520 AP 10 передает PPDU множеству парным по MU-MIMO STA в течение периода TXOP. Передаваемое AP 10 поле VHT-SIG A включает в себя информацию о полосе пропускания канала. Точно такая же полоса пропускания канала выделяется всем STA, исходя из поля VHT-SIG A. При передаче PPDU множеству парным по MU-MIMO STA в течение периода TXOP, AP 10 передает PPDU, приемлемую для поддерживаемой полосы пропускания канала, каждой STA. Здесь, AP 10 может разделять период передачи на периоды и передавать PPDU согласующиеся с разными полосами пропускания канала.
Когда TXOP установлен между AP 10 и STA 21, 22, 23 и 24, то кадры данных, управления и администрирования, и т.д., могут свободно передаваться и приниматься, не создавая новой конкуренции в течение конкретного периода. Сначала, на этапе S521, AP 10 передает STA4 24, включающую информацию полосы пропускания канала PPDU, указывающую в поле VHT-SIG A полосу пропускания канала в 80 МГц. Затем на этапе S522, AP 10 передает STA2 22, STA 3 23 и STA4 24 включающую информацию полосы пропускания канала PPDU, указывающую в поле VHT-SIG A полосу пропускания канала в 40 МГц. Затем на этапе S523, AP 10 передает STA1 21, STA2 22, STA 3 23 и STA4 24, включающую информацию полосы пропускания канала PPDU, указывающую в поле VHT-SIG A полосу пропускания канала в 20 МГц. То есть AP 10 может адаптировать множество полос пропускания канала, которые должны быть переданы, в соответствии с поддерживаемыми полосами пропускания каждой из парных по MU-MIMO STA.
После того как все данные, которые требовалось передать STA4 24, переданы STA4 24 посредством передачи 80 МГц PPDU, если полоса пропускания канала адаптируется посредством передачи с несколькими полосами пропускания канала, выполняемой в течение периода TXOP, то более не требуется передавать PPDU к STA4 24. Соответственно, 40 МГц PPDU может передаваться только STA2 22 и STA3 23. Аналогичным образом, после того как все данные, которые требовалось передать STA2 22 и STA3 23, переданы STA2 22 и STA3 23 посредством этапа передачи 40 МГц PPDU, то более не требуется передавать PPDU к STA2 22 и STA3 23. Соответственно, 20 МГц PPDU может передаваться только STA1 21.
То, что AP 10 осуществляет передачу PPDU некоторым из множества парных по MU-MIMO STA, может указываться посредством ID группы и информации, указывающей количество выделенных им пространственных потоков. В системе WLAN, такой как та, что показана на Фиг. 5, в случае, если ID группы указывает группу STA, включающую в себя STA1, STA2, STA3 и STA4, то когда количество пространственных потоков, выделенных конкретной STA, задано равным 0, то это означает что конкретной STA данные не передаются. Это означает, что PPDU не передается обычным образом конкретной STA, и означает, что PPDU может передаваться прочим конкретным STA из группы STA, указываемой ID группы.
В случае, где AP выполняет передачу с несколькими полосами пропускания канала, используя разные полосы пропускания канала в течение периода TXOP, как показано на Фиг. 5, полоса пропускания канала, используемая для передачи PPDU, должна быть такой же или уже, чем полоса пропускания канала, используемая для ранее переданной PPDU. То есть, предлагается способ адаптации полосы пропускания от более широкой полосы пропускания канала к более узкой полосе пропускания канала. При задании TXOP, Вектор Сетевого Размещения (NAV) устанавливается в оставшихся STA отличным от того, что установлен в STA парной по MU-MIMO с AP, и таким образом PPDU не передается оставшимся STA. STAa (т.е., STA функционирующая в спящем режиме) не распознает NAV. Следовательно, оставшиеся субканалы могут использоваться STAa, так как оставшиеся субканалы остаются в незанятом состоянии, в течение которого AP передает 20 МГц PPDU. В данном случае, поскольку AP не выполняет в течение периода TXOP определения Оценки Чистого Канала (CCA), то может произойти конфликт, если AP закончит передачу 20 МГц PPDU и передаст 40 МГц PPDU или 80 МГц PPDU, или обе.
Когда применяется приведенная выше адаптация полосы пропускания канала, то сначала, как в варианте осуществления, показанном на Фиг. 5, передается PPDU с наибольшей полосой пропускания канала. Вновь обращаясь к Фиг. 5, сначала AP 10 передает PPDU с полосой пропускания канала в 80 Мгц, а затем передает PPDU с полосами пропускания канала в 40 МГц и 20 МГц.
Здесь, перед тем как передавать первую PPDU в течение периода TXOP, AP должна проверить, находится ли полоса канала в незанятом состоянии. Например, если определяется, что в течение периода TXOP не занят 80 МГц канал, то AP нет необходимости в выполнении определения CCA для последующих полос пропускания канала в 80 МГц, 40 МГц и 20 МГц. Если максимальная поддерживаемая системой WLAN полоса пропускания канала дополнительно увеличивается, то может выполняться определение CCA применительно к соответствующей полосе пропускания канала.
С этой точки зрения, AP выполняет определение CCA исходя из значения PPDU с самой большой полосой пропускания канала, из числа PPDU, которые должны быть переданы. В варианте осуществления применительно к передаче PPDU, такой как та, что показана на Фиг. 5, выполняется определение CCA, относящиеся к тому, доступна ли полоса пропускания канала в 80 МГц. Если вначале не выполняется определение CCA для самой большой полосы пропускания канала, то определение CCA для соответствующей полосы пропускания должно выполняться, перед тем как PPDU будет передана по соответствующей полосе пропускания канала. Тем не менее, отсутствует общее правило, по которому определение CCA выполняется в течение периода TXOP. Это является преимуществом схемы передачи/приема PPDU, сопровождаемой выделение TXOP. Соответствующие действия описывается со ссылкой на Фиг. 6.
Фиг. 6 является схемой, показывающей пример определения CCA, которое может применяться к варианту осуществления настоящего изобретения.
Обращаясь к Фиг. 6, при выполнении определения CCA, AP в течение интервала отсрочки передачи проверяет для основного канала, не заняты ли полосы частот. В то же время перед передачей PPDU AP выполняет определение CCA применительно к полосе пропускания канала в 80 МГц в течение Межкадрового Интервала при Централизованной Координации (PIFS). Если в результате определения CCA, все каналы с полосой пропускания канала в 80 МГц являются не занятыми в течение PIFS, то AP может передать PPDU с полосой пропускания канала в 80 МГц.
В схеме передачи с несколькими полосами пропускания, при которой AP передает PPDU несколько раз, используя разные полосы пропускания канала в течение периода TXOP, существующий Короткий Межкадровый Интервал (SIFS) и существующий Сокращенный Межкадровый Интервал (RIFS) могут применяться к Межкадровому Интервалу (IFS) при передаче PPDU.
Фиг. 7 является блок-схемой, иллюстрирующей способ передачи PPDU в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Обращаясь к Фиг. 7, на этапе S710, привязанным к AP 10 STA 21, 22, 23 и 24, выделяются TXOP. Выделение TXOP может выполняться, когда части информации относящейся к TXOP, полученные AP 10, передаются STA. Информация, относящаяся к TXOP, может включаться в кадр маяка или тестовый кадр ответа, и затем может осуществляться ее широковещательная передача. TXOP могут выделяться аналогично тому, как это происходит на этапе 510 в соответствии с вариантом осуществления, описанным со ссылкой на Фиг. 5.
На этапе S720 AP 10 проверяет, не занят ли 80 МГц канал в течение периода конкуренции, и затем на этапе S730 передает PPDU в течение периода TXOP. AP 10 передает PPDU STA 21, 22, 23 и 24. Здесь, на этапе S740, STA 21, 22, 23 и 24 передают соответствующие кадры ACK подтверждения приема в ответ на PPDU, принятые от AP 10. Кадр подтверждения приема может соответствовать концепции, включающей в себя кадр блочного подтверждения приема. Ниже описывается процедура передачи AP 10 PPDU к группе STA (21, 22, 23 и 24), передающей кадры подтверждения приема.
Сначала, на этапе S731, AP 10 передает 80 МГц PPDU STA4 24. Когда PPDU успешно принята, STA4 24 на этапе S741 передает AP 10 кадр подтверждения приема. Далее, на этапе S732, AP 10 передает 40 МГц PPDU STA2 22, STA3 23 и STA4 24. При этом STA2 22, STA3 23 и STA4 24 могут передавать соответствующие кадры подтверждения приема в ответ на 40 МГц PPDU, но AP 10 может передать оставшуюся 20 МГц PPDU STA1 21, STA2 22, STA3 23 и STA4 24, перед тем как на этапе S733 приняты кадры подтверждения приема. После того как принята 20 МГц PPDU, на этапе S742 STA1 21 передает AP 10 кадр подтверждения приема в ответ на 20 МГц PPDU. На этапах S743, S744 и S745 STA2 22, STA3 23 и STA4 24 передают соответствующие блочные подтверждения приема AP 10 в ответ на 40 МГц PPDU и 20 МГц PPDU. Последовательность, в соответствии с которой STA передают соответствующие кадры подтверждения приема, не ограничивается той, что показана на Фиг. 7, и может произвольно определяться в соответствии с механизмом доступа к каналу, который предоставляется системой WLAN для передачи кадров подтверждения приема.
Фиг. 8 является блок-схемой, иллюстрирующей способ передачи PPDU в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. STA не может принять данные, которые передаются посредством полосы пропускания, которая шире ее поддерживаемой полосы пропускания канала, но может пренебречь полосой пропускания, указываемой информацией о полосе пропускания канала, включенной в PPDU, и принять данные исходя из ее поддерживаемой полосы пропускания канала.
Обращаясь к Фиг. 8, AP 10 передает PPDU множеству STA из STA1 21, STA2 22, STA3 23 и STA4 24 во время выделенного им периода TXOP. Здесь поле VHT-SIG A PPDU включает в себя информацию о полосе пропускания, указывающую полосу пропускания канала в 80 МГц. Кроме того, данные, совпадающие с полосой пропускания, исходя из соответствующей поддерживаемой полосой пропускания канала, передаются каждой из STA. Соответственно, AP передает 20 МГц PPDU STA1 21, 40 МГц PPDU STA2 22 и STA3 23, и 80 МГц PPDU STA4 24.
Каждая из STA может принять данные, используя полосу пропускания канала, указанную информацией о полосе пропускания канала, включенной в поле VHT-SIG A PPDU, и полосу пропускания канала для передачи данных, с меньшей полосой пропускания в сравнении с максимальной используемой полосой пропускания канала в соответствии с ее поддерживаемой полосой пропускания канала.
Требуется правило для определения полосы пропускания канала для того, чтобы STA могла принимать PPDU и принимать данные исходя из ее поддерживаемой полосы пропускания канала, как описано выше. Например, STA может быть настроена на определение меньшего значения из сигнализируемой полосы пропускания канала и максимальной используемой полосы пропускания канала в качестве полосы пропускания канала, которая будет использоваться. Здесь, сигнализируемая полоса пропускания канала может быть значением, указываемым информацией о полосе пропускания канала, которая включена в поле VHT-SIG A PPDU передаваемой AP.
Максимальная используемая полоса пропускания канала может соответствовать значению поддерживаемой полосы пропускания канала соответствующей STA и может быть значением, которое передается от STA к AP, когда STA привязывается к AP. Кроме того, максимальная используемая полоса пропускания канала может определяться исходя из информации о полосе пропускания канала, включенной в кадр администрирующего действия, сообщающего о режиме функционирования STA. Представленная ниже Таблица 2 показывает формат кадра уведомления о режиме функционирования, включающего в себя информацию о полосе пропускания канала.
Таблица 2
Очередность
Информация
1
Категория
2
Действие
3
Ширина канала
Поле категории устанавливается в значение, указывающее на то, что соответствующий кадр может использоваться в системе WLAN следующего поколения, поддерживающей VHT. Поле действия устанавливается в значение, указывающее на то, что соответствующий кадр является кадром уведомления о режиме функционирования. Поле ширины канала включает в себя информацию о полосе пропускания канала. Представленная ниже Таблица 3 показывает формат поля полосы пропускания канала.
Таблица 3
Значение
Смысл
0
20 МГц
1
40 МГц
2
80 МГц
3
160 МГц или 80+80 МГц
Другое
зарезервировано
STA может передавать кадр уведомления о режиме функционирования другой STA или другой AP или обеим. Кадр уведомления о режиме функционирования используется для ограничения полосы пропускания канала PPDU, которая передается от другой STA или другой AP или обеих к конкретной STA. Например, если AP желает принять 20 МГц PPDU, то AP может осуществить широковещательную передачу кадра уведомления о режиме функционирования к STA внутри BSS. Если AP осуществляет широковещательную передачу ширины канала, установленной равной 0, то STA внутри BSS осуществляют передачу, используя 20 МГц PPDU. То же справедливо и когда широковещательную передачу соответствующего кадра выполняет STA.
Когда AP передает 20 МГц, 40 МГц и 80 МГц PPDU, исходя из поддерживаемых полос пропускания канала STA, то AP требуется принимать во внимание ортогональности и позиции последовательностей пилот-сигнала.
Во-первых, последовательности пилот-сигнала, соответственно образующие полосы пропускания канала в 20 МГц, 40 МГц и 80 МГц, могут не быть ортогональны друг другу. Во-вторых, позиции поднесущих последовательностей пилот-сигнала могут в точности не совпадать друг с другом. То есть, в разных полосах пропускания, не может гарантироваться ортогональность в поднесущей, в которой тон данных и тон пилот-сигнала накладываются друг на друга. Для того чтобы гарантировать свойство ортогональности тона данных и тона пилот-сигнала, тон данных может меняться на нулевой тон данных. Фиг. 9 показывает пример выделения последовательностей пилот-сигнала в соответствии с полосой пропускания канала. Когда тон данных, накладывающийся на тон пилот-сигнала, выделяется как нулевой тон данных, ортогональность может гарантироваться.
Между тем, если среда является средой, в которой передача PPDU в соответствии со схемой передачи MU-MIMO может получить правильное усиление, то у AP уже могут быть PPDU, переданные соответствующей STA посредством правильного выполнения формирования диаграммы направленности. То есть, несмотря на то, что полосы пропускания канала, используемые для передачи данных от AP соответствующим STA, разные, однако взаимные помехи между ними небольшие. В данном случае, как описано выше, несмотря на то, что тоны пилот-сигнала не ортогональны друг другу, влияние, оказываемое на общую производительность передачи MU-MIMO, может быть незначительным.
Фиг. 10 и 11 являются схемами, иллюстрирующими примеры, в которых используются каналы, приемлемые для вариантов осуществления настоящего изобретения.
Предполагая, что как только период TXOP установлен для полосы пропускания канала в 80 МГц, AP передает PPDU к STA из STA1, 2, 3 и 4 посредством передачи с несколькими полосами пропускания. Несмотря на то, что AP передает 40 МГц PPDU или 20 МГц PPDU после передачи всей 80 МГц PPDU, прочие терминалы не могут использовать избыточные субканалы. Для того чтобы прочие терминалы получили возможность доступа к субканалам в незанятом состоянии, период TXOP может быть установлен размером, равным периоду передачи PPDU для конкретной полосы пропускания канала.
Обращаясь к Фиг. 10, период TXOP установлен равным периоду, в течение которого 80 МГц PPDU передается STA4 24 и 40 МГц PPDU передается STA2 22, STA3 23 и STA4 24. STAa, не включенная в целевую группу STA, которой будут передаваться PPDU, передаваемые AP 10, может: выполнять механизм разрешения конфликтов после того, как 80 МГц PPDU и 40 МГц PPDU переданы в периоде TXOP; получать доступ к каналу; и затем передавать и принимать соответствующую PPDU. Механизм разрешения конфликтов может выполняться по-разному в соответствии с полосой пропускания канала, которая будет использоваться STA. STAa может передавать и принимать соответствующую PPDU, используя полосу пропускания в пределах полосы пропускания канала в незанятом состоянии, проверенной посредством механизма разрешения конфликтов.
Обращаясь к Фиг. 11, период TXOP устанавливается равным периоду, в течение которого STA4 24 передается 80 МГц PPDU. STAa может: выполнить механизм разрешения конфликтов после того, как в периоде TXOP передана 80 МГц PPDU; получить доступ к каналу; и затем передать и принять соответствующую PPDU. Механизм разрешения конфликтов может выполняться по-разному в соответствии с полосой пропускания канала, которая будет использоваться не-AP STA. STAa может передавать и принимать соответствующую PPDU, используя полосу пропускания в пределах полосы пропускания канала в незанятом состоянии, проверенной посредством механизма разрешения конфликтов.
Фиг. 12 является структурной схемой, показывающей устройство беспроводной связи, в котором могут быть реализованы способы передачи PPDU в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Обращаясь к Фиг. 12, устройство 1200 беспроводной связи включает в себя процессор 1210, память 1220 и приемопередатчик 1230. Приемопередатчик 1230 передает и/или принимает радиосигнал и реализует физический уровень стандарта IEEE 802.11. Процессор 1210 функционально связан с приемопередатчиком 1230 и настроен таким образом, чтобы реализовывать уровень MAC или уровень PHY, или оба уровня, для реализации вариантов осуществления настоящего изобретения, показанных на Фиг. со 2 по 11, в которых кадр данных, такой как формата PPDU, формируется, выбирается канал передачи, и кадр данных передается посредством канала передачи. Процессор 1210 и/или приемопередатчик 1230 могут включать в себя проблемно-ориентированную интегральную микросхему (ASIC), отдельный набор микросхем, логическую схему и/или модуль обработки данных. При реализации варианта осуществления настоящего изобретения в программном обеспечении, упомянутые выше способы могут быть реализованы при помощи модуля (т.е., процесса, функции и т.д.) для выполнения упомянутых выше функций. Модуль может храниться в памяти 1220 и может выполняться процессором 1210. Память 1220 может располагаться внутри или снаружи по отношению к процессору 1210 и может быть соединена с процессором 1210, используя различные хорошо известные средства.