CN103001681B - 一种探测方法、***及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了探测方法、***及设备，应用于通信技术领域。本发明实施例中的探测方法中，波束成形接收设备在接收到NDP帧后，忽略对其中包含的省电标志位字段的检测，从而不会进入睡眠状态，这样就会在传输机会时间内，将计算的信道反馈信息反馈给波束成形发起设备。本发明实施例的方法不需要波束成形发起设备和接收设备对NDP帧中的省电标志位字段的操作，即不需要这两个设备的配合就能达到正常反馈的目的，从而简化了探测流程。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及探测方法、***及设备。
背景技术
802.11是IEEE小组制定的一个无线局域网标准，其中使用媒体接入控制(Medium access control，MAC)层为同网络中的多个站点建立寻址和信道接入控制机制，使得多站点之间的通信成为可能。
该标准的补充协议IEEE802.11ac还制定了无线局域网中的高吞吐率探测机制(VHT Sounding Protocol)，即在波束成形发起设备(Beamformer)和波束成形接收设备(Beamformee)之间的信道侦测机制，通过这种机制，波束成形发起设备可以更好的知道和波束成形接收设备之间的信道情况，从而通过调整相关参数来达到改善通信状况的目的。具体地，通过如下的过程来实现：
在传输机会(Transmit opportunity，TXOP)的时间内，波束成形发起设备会发送空包通知(Null Data Packet Announcement，NDPA)帧给所有相关的波束成形接收设备，以通知波束成形接收设备做好探测准备；
然后波束成形发起设备会发送空包(Null Data Packet，NDP)帧，当所有相关的波束成形接收设备接收到该NDP帧后，都会计算相关的信道反馈信息，并进行反馈。其中在多用户多入多出(Multi-user multiple input multiple output，MU-MIMO)场景下有些波束成形接收设备在收到NDP帧就进行反馈，而有些波束成形接收设备是在后续接收到波束成形发起设备发送的波束成形报告查询(Beamforming Repot Poll)后进行反馈。
在现有的高吞吐率探测过程中，波束成形发起设备会在发送的NDP帧中包含省电标志位(TXOP_PS_NOT_ALLOWED)字段，而波束成形接收设备在接收到该NDP帧后，会检测该省电标志位字段，如果该字段的值为0，则波束成形接收者就进入睡眠状态而不能进行反馈，如果该字段的值为1，则波束成形接收者就不会进入睡眠状态。上述现有的过程中，必须要在波束成形发起者一端进行省电标志位字段的设置，而在波束成形接收者一端进行该字段的检测，使得检测过程比较繁琐。
发明内容
本发明实施例提供一种探测方法、***及设备，可以不需要波束成形发起设备和接收设备对NDP帧中的省电标志位字段进行处理就能达到正常反馈的目的，简化了探测流程。
本发明实施例提供一种探测方法，包括：
波束成形接收设备接收波束成形发起设备发送的空包NDP帧，忽略对所述NDP帧中包含的省电标志位字段的检测；
在传输机会TXOP时间内，所述波束成形接收设备将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
本发明实施例提供一种波束成形接收设备，包括：
空包接收单元，用于接收波束成形发起设备发送的空包NDP帧，忽略对所述NDP帧中包含的省电标志位字段的检测；
反馈单元，用于在传输机会TXOP时间内，将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
本发明实施例提供一种探测***，包括：波束成形发起设备和至少一个波束成形接收设备；
所述波束成形发起设备，用于发送空包NDP帧；
所述波束成形接收设备，用于接收所述空包NDP帧，忽略对所述NDP帧中包含的省电标志位字段的检测；并在传输机会TXOP时间内，将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
本发明实施例的高吞吐率探测方法中，波束成形接收设备在接收到NDP帧后，忽略对其中包含的省电标志位字段的检测，并在传输机会时间内，波束成形接收设备将计算的信道反馈信息反馈给波束成形发起设备。本发明实施例的方法不需要波束成形发起设备和接收设备对NDP帧中的省电标志位字段的操作，即不需要这两个设备的配合就能达到正常反馈的目的，从而简化了探测流程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种探测方法的流程图；
图2是本发明实施例中在MU-MIMO场景下进行的探测过程；
图3是本发明实施例中NDPA帧的结构示意图；
图4是本发明实施例中在SU-MIMO场景下进行的探测过程；
图5是本发明实施例中提供的方法所应用的WLAN***结构示意图；
图6是本发明实施例中在SU-MIMO场景下进行的探测方法流程图；
图7是本发明实施例中在MU-MIMO场景下进行的探测方法流程图
图8是本发明实施例提供的一种波束成形发起设备的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的另一种波束成形发起设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种探测方法，是波束成形接收设备即Beamformee所执行的方法，可以应用于MU-MIMO和单用户多入多出(Single-user multipleinput multiple output，SU-MIMO)的场景下，该方法的流程图如图1所示，包括：
步骤101，波束成形接收设备接收波束成形发起设备即Beamformer发送的空包NDP帧，忽略对NDP帧中包含的省电标志位字段的检测。
步骤102，在传输机会TXOP时间内，波束成形接收设备将根据NDP帧计算的信道反馈信息反馈给波束成形发起设备。
可以理解，高吞吐率探测的过程是在TXOP时间内进行的，在这段时间内，独占媒介资源，可以发送单个或多个数据帧。TXOP有最长时限，当其结束后需要再竞争方可获得。
(1)在MU-MIMO场景下进行的高吞吐率探测过程如图2所示
在TXOP时间内，波束成形发起设备会先广播一个NDPA帧，以通知相关的波束成形接收设备做好探测准备，其中该NDPA帧的格式如图3所示，包括：帧控制、时长、接收地址(RA)、发送地址(TA)、探测(Sounding)序列、多个站点信息(STA Information，STA Info)和帧校验序列(Frame CheckSequence，FCS)。其中探测序列字段又包含序列数目和保留字段；站点信息中又包含连接身份号(AID)、区分反馈场景的反馈类型(Feedback Type)和反馈维数(NC Index)字段；且在MU-MIMO场景下，接收地址字段填充的是广播地址，反馈类型都设置为1，反馈维数设置为需要反馈的空间流数。
每个波束成形接收设备在收到NDPA帧后，会检查其中包含的站点信息字段里的AID是否有和自己的AID一致，即指相同，如果找到与该波束成形接收设备相同的AID则停止查找，并根据相应的反馈类型字段和反馈维数字段，在随后的探测过程中通过高吞吐率波束成形压缩包(VHT CompressedBeamforming)向波束成形发起设备反馈信道反馈信息；若没有查找到一致的AID，则不进行反馈。
在广播了NDPA帧的短帧间距(Short Inter-Frame Space，SIFS)后，波束成形发起设备会广播一个NDP帧以进行探测，在NDP帧中包含了省电标志位字段等信息，该省电标志位字段的值可以不进行填充。
每个相关的波束成形接收设备接收到该NDP帧后，忽略对其中包含的省电标志位字段的检测，这样波束成形接收设备就不会进入睡眠状态，从而计算相关的信道反馈信息，并在TXOP时间内将计算的信道反馈信息反馈给波束成形发起设备。在进行反馈时，只有NDPA帧中包含的第一个站点信息字段中的AID与自身AID一致的波束成形接收设备，才会在接收到NDP帧就进行反馈信道反馈信息；对于其他波束成形接收设备，只有在接收到波束成形发起设备后续发送的波束成形报告查询时，才反馈计算的信道反馈信息。
(2)在SU-MIMO场景下进行的高吞吐率探测过程如图4所示
该场景下的高吞吐率探测过程与MU-MIMO场景下的过程类似，不同的是在SU-MIMO场景下所有的空间流只针对一个波束成形接收设备，则波束成形发起设备在发送的NDPA帧中只包含一个站点信息字段，且接收地址为单播地址，反馈类型设置为0，反馈维数设置为保留值(波束成形接收设备可以自行选择返回的空间流数)；当波束成形接收设备接收到NDPA帧后，做好探测准备；并在接收到波束成形发起设备发送的NDP帧后，忽略对其中包含的省电标志位字段的检测，从而不会进入睡眠状态，计算相关的信道反馈信息并反馈给波束成形发起设备。
需要说明的是，通常空间流相关的信道反馈信息主要包括各个空间流(Space-Time Stream)所对应的平均信噪比(Average SNR)信息；V矩阵(Feedback Matrix V)信息；和信噪比差值(Delta SNR)信息等等。当波束成形发起者接收到这些反馈信息后，会根据这些信息(可能还会综合考虑其他波束成形接收设备发送的反馈信息)计算出相关的Q操作矩阵(SteeringMatrix Q)，来指导后续的收发工作以提高整个***的通信性能。
可见，本发明实施例的高吞吐率探测方法中，波束成形接收设备在接收到NDP帧后，忽略对其中包含的省电标志位字段的检测，从而不会进入睡眠状态，这样就会在传输机会时间内，将计算的信道反馈信息反馈给波束成形发起设备。本发明实施例的方法不需要波束成形发起设备和接收设备对NDP帧中的省电标志位字段的操作，即不需要这两个设备的配合就能达到正常反馈的目的，从而简化了探测流程。
以下以一个具体的应用例来说明本发明实施例的方法，具体应用在如图5所示的无线局域网(WLAN)***中，在该***中包括多个基本服务集(BasicService Set，BSS)，在BSS网络中包括多个关联的站点(Station，STA)，其中具有专职管理BSS的中央STA称为接入点(Access point，AP)，其它STA都与AP关联。而多个BSS网通过分布式***(Distribution System，DS)相互连接即可组成扩展服务集(Extended Service Set，ESS)；如果在AP缺失的情况下，STA也可以自组网络而相互直接通信，此网络即为独立的BSS(IBSS)，比如图5中的BSS1。
本实施例中AP为波束成形发起设备，而STA为波束成形接收设备，则在SU-MIMO场景下进行的高吞吐率探测方法流程图如图6所示，包括：
步骤201，AP发送NDPA帧，在NDPA帧中包含的接收地址为STA的单播地址，且有一个站点信息字段，在站点信息字段中包括AID、反馈类型和反馈维数字段。
步骤202，当STA收到该NDPA帧后，获取其中包含的站点信息字段的AID，并与该STA的AID进行匹配，如果一致，则执行步骤203，如果不一致，则结束流程。
步骤203，STA将NDPA帧中的反馈类型和反馈维数等信息进行保存。
而AP在发送了NDPA帧后的一段时间后，发送NDP帧以进行探测过程，STA会检测是否收到该NDP帧，如果收到，则执行步骤204，如果没有收到，则继续检测是否收到NDP帧。
步骤204，STA忽略对NDP帧中包含的省电标志位字段的检测，不进入睡眠状态，则在TXOP时间内，将根据NDP帧计算的信道反馈信息，按照步骤203中保存的反馈维度和反馈类型反馈给AP。
在MU-MIMO场景下进行的高吞吐率探测方法流程图如图7所示，包括：
步骤301，AP广播NDPA帧，NDPA帧的格式如图3所示，其中包含有多个站点信息字段，在每个站点信息字段中包括AID、反馈类型和反馈维数字段。
步骤302，当STA收到该NDPA帧后，获取第一个站点信息字段的AID，并与该STA的AID进行匹配，如果一致，则执行步骤303和304，如果不一致，则获取第一个站点信息字段之后的站点信息字段中AID，并将获取的AID与该STA的AID进行匹配，如果发现所有站点信息字段的AID与该STA的AID不一致，则结束流程，如果在之后的有一个站点信息字段中AID与该STA的AID一致，则执行步骤303和304。
步骤303，STA将NDPA帧中的反馈类型和反馈维数等信息进行保存。
而AP在广播了NDPA帧后的一段时间后，广播NDP帧以进行探测过程，STA会检测是否收到该NDP帧，如果收到，则执行步骤304，如果没有收到，则继续检测是否收到NDP帧。
步骤304，STA忽略对NDP帧中包含的省电标志位字段的检测，不进入睡眠状态，在TXOP时间内，STA将根据NDP帧计算的信道反馈信息，按照步骤303中保存的反馈维度和反馈类型反馈给AP。
进一步地，如果自身的AID与NDPA帧中第一站点信息字段的AID一致时，STA会在收到NDP帧后就将计算的信道反馈信息反馈给AP；而自身的AID与NDPA帧中第一个站点信息字段之后，任一站点信息字段的AID一致时，会在接收到AP发送的波束成形报告查询后，将计算的信道反馈信息反馈给AP。
需要说明的是，上述实施例是针对有BSS构成的网络，而对于非BSS自组网络来说，波束成形发起设备可以为某个STA，而波束成形接收设备可以为其它STA。
本发明实施例还提供一种波束成形接收设备，例如图5中的站点，结构示意图如图8所示，包括：
空包接收单元10，用于接收波束成形发起设备发送的空包NDP帧，忽略对所述NDP帧中包含的省电标志位字段的检测；
反馈单元20，用于在传输机会TXOP时间内，将根据所述空包接收单元10接收的NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
本发明实施例的设备中，空包接收单元10在接收到NDP帧后，忽略对其中包含的省电标志位字段的检测，从而不会进入睡眠状态，这样反馈单元20就会在传输机会时间内，将计算的信道反馈信息反馈给波束成形发起设备。这样就可以不需要波束成形发起设备和接收设备对NDP帧中的省电标志位字段的操作，即不需要这两个设备的配合就能达到正常反馈的目的，从而简化了探测流程。
参考图9所示，在一个具体的实施例中，波束成形接收设备除了包括如图8所示的结构外，还可以包括通知空包接收单元30、报告接收单元40、第一匹配单元50和第二匹配单元60，其中：
通知空包接收单元30，用于接收所述波束成形发起设备发送的空包通知NDPA帧；
报告接收单元40，用于接收所述波束成形发起设备发送的波束成形报告查询；
第一匹配单元50，用于将所述通知控制接收单元30接收的NDPA帧中包含的第一个站点信息字段中的AID与波束成形接收设备的AID进行匹配；
第二匹配单元60，用于当所述第一匹配单元50匹配的NDPA帧中包含的第一个站点信息字段中的AID与波束成形接收设备的AID不一致时，获取第一个站点信息字段之后的站点信息字段中的AID，并将获取的AID与所述波束成形接收设备的AID进行匹配。
在本实施例中，在MU-MIMO场景下，当通知空包接收单元30接收到NDPA帧后，在该NDPA帧中包含多个站点信息字段，每个站点信息字段中包含连接身份号AID；第一匹配单元50会将其中的第一个站点信息字段中AID与该设备的AID匹配，如果一致，则当空包接收单元10接收到NDP帧后，忽略对其中的省电标志位字段的检测，根据NDP帧计算信道反馈信息，并由反馈单元20将计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备；
如果第一匹配单元50匹配的结果为第一个站点信息字段中AID与该设备的AID不一致，则由第二匹配单元50获取第一个站点信息字段之后的站点信息字段中的AID并与该STA的AID进行匹配，如果第二匹配单元60匹配的结果为NDPA帧中第一站点信息字段之后任一个站点信息字段中的AID与该设备的AID一致，则当空包接收单元10接收到NDP帧后，忽略对其中的省电标志位字段的检测，根据NDP帧计算信道反馈信息，并在报告接收单元40接收到波束成形报告查询后，由反馈单元20将计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
如果在SU-MIMO场景下，当通知空包接收单元30接收到的NDPA帧中包含一个站点信息字段，且在站点信息字段中包含连接身份号AID，第一匹配单元50可以将其中的一个站点信息字段中AID与该设备的AID匹配，如果一致，则当空包接收单元10接收到NDP帧后，忽略对其中的省电标志位字段的检测，根据NDP帧计算信道反馈信息，并由反馈单元20将计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
本发明实施例还提供一种探测***，包括：波束成形发起设备和至少一个波束成形接收设备，其中：
波束成形发起设备，用于发送空包NDP帧；
波束成形接收设备，用于接收所述空包NDP帧，忽略对所述NDP帧中包含的省电标志位字段的检测；并在传输机会TXOP时间内，将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
其中波束成形接收设备的结构可以如图8或图9所示，在此不进行赘述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的探测方法、***及设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (12)
1.一种探测方法，其特征在于，包括：
波束成形接收设备接收波束成形发起设备发送的空包通知NDPA帧，所述NDPA帧中包含至少一个站点信息字段，每个站点信息字段中包含连接身份号AID；
若所述至少一个站点信息字段中的，一个站点信息字段中的连接身份号AID与波束成形接收设备的AID一致，则所述波束成形接收设备接收到所述波束成形发起设备发送的空包NDP帧后，忽略对所述NDP帧中包含的省电标志位字段的检测；
在传输机会TXOP时间内，所述波束成形接收设备将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用于多用户多入多出MU-MIMO的场景下，所述NDPA帧中包含多个站点信息字段，每个站点信息字段中包含连接身份号AID；
若所述NDPA帧中包含的第一个站点信息字段中的连接身份号AID与波束成形接收设备的AID一致，则所述波束成形接收设备在接收到所述NDP帧后，将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述NDPA帧中包含的第一个站点信息字段中的AID与波束成形接收设备的AID不一致时，
获取第一个站点信息字段之后的站点信息字段中的AID，并将获取的AID与所述波束成形接收设备的AID进行匹配，当之后任一个站点信息字段中的AID与所述波束成形接收设备的AID一致，所述波束成形接收设备在接收到所述NDP帧后，将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备之前还包括：
接收所述波束成形发起设备发送的波束成形报告查询。
5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法用于单用户多入多出SU-MIMO的场景下，所述NDPA帧中包含一个站点信息字段，所述站点信息字段中包含连接身份号AID；
若所述NDPA帧中包含的站点信息字段中的连接身份号AID与波束成形接收设备的AID一致，则所述波束成形接收设备在接收到所述NDP帧后，将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
6.一种波束成形接收设备，其特征在于，包括：
通知空包接收单元，用于接收所述波束成形发起设备发送的空包通知NDPA帧，所述NDPA帧中包含至少一个站点信息字段，每个站点信息字段中包含连接身份号AID；
空包接收单元，用于在所述至少一个站点信息字段中的，一个站点信息字段中的连接身份号AID与波束成形接收设备的AID一致时，接收波束成形发起设备发送的空包NDP帧，忽略对所述NDP帧中包含的省电标志位字段的检测；
反馈单元，用于在传输机会TXOP时间内，将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，若所述通知空包接收单元接收到的所述NDPA帧中包含多个站点信息字段，每个站点信息字段中包含连接身份号AID时，所述设备还包括：
第一匹配单元，用于将所述通知控制接收单元接收的NDPA帧中包含的第一个站点信息字段中的AID与波束成形接收设备的AID进行匹配；
所述反馈单元，用于当所述第一匹配单元匹配的NDPA帧中包含的第一个站点信息字段中的AID与波束成形接收设备的AID一致，则在所述空包接收单元接收到所述NDP帧后，将所述信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，还包括：第二匹配单元，用于当所述第一匹配单元匹配的NDPA帧中包含的第一个站点信息字段中的AID与波束成形接收设备的AID不一致时，获取第一个站点信息字段之后的站点信息字段中的AID，并将获取的AID与所述波束成形接收设备的AID进行匹配；
所述反馈单元，用于当所述第二匹配单元匹配的NDPA帧中第一站点信息字段之后任一个站点信息字段中的AID与所述波束成形接收设备的AID一致，则在所述空包接收单元接收到所述NDP帧后，将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括：
报告接收单元，用于接收所述波束成形发起设备发送的波束成形报告查询；
所述反馈单元，用于当所述第二匹配单元匹配的NDPA帧中包含的第一个站点信息字段之后任一站点信息字段中的AID与波束成形接收设备的AID一致，则在所述报告接收单元接收到所述波束成形报告查询之后，将所述信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
10.如权利要求7所述的设备，其特征在于，若所述通知空包接收单元接收的空包通知NDPA帧中包含一个站点信息字段，所述站点信息字段中包含连接身份号AID；
所述第一匹配单元，还用于将所述一个站点信息字段中的AID与波束成形接收设备的AID进行匹配；
所述反馈单元，用于在所述第一匹配单元匹配的一个站点信息字段中的AID与波束成形接收设备的AID一致，则在所述空包接收单元接收到所述NDP帧后，将所述信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
11.一种探测***，其特征在于，包括：波束成形发起设备和至少一个波束成形接收设备；
所述波束成形发起设备，用于发送空包NDP帧，以及用于发送空包通知NDPA帧，所述NDPA帧中包含至少一个站点信息字段，每个站点信息字段中包含连接身份号AID；
所述波束成形接收设备，用于接收所述空包通知NDPA帧，并当所述NDPA帧中包含的至少一个站点信息字段中的，一个站点信息字段中的连接身份号AID与波束成形接收设备的AID一致时，接收所述空包NDP帧，忽略对所述NDP帧中包含的省电标志位字段的检测；并在传输机会TXOP时间内，将根据所述NDP帧计算的信道反馈信息反馈给所述波束成形发起设备。
12.如权利要求11所述的***，其特征在于，所述波束成形接收设备是如权利要求6至10任一项所述的设备。
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