CN104272848A - 用于在无线lan***中接入信道的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施例，一种在无线通信***中通过站(STA)执行信道接入的方法包括下述步骤：将用于信道接入请求的第一帧发送到接入点(AP)；和从AP接收响应于信道接入请求的第二帧，其中第一帧包括指示是否存在STA的上行链路数据的信息。

Description

用于在无线LAN***中接入信道的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种无线通信***，并且更加具体地，涉及一种在无线局域网(WLAN)***中接入信道的方法和设备。
背景技术
随着最近信息和通信技术的发展，各种无线通信技术正在开发中。在它们当中，WLAN是一种通过射频技术在家里、办公室，或者在特定服务区域中通过诸如个人数字助理(PDA)、膝上计算机，和便携式多媒体播放器(PMP)等等的便携式终端能够进行无线接入的技术。
为了克服通信速度中WLAN的限制，最近的技术标准已经引入增加网络速度和可靠性并且扩展无线网络的覆盖的***。例如，电气与电子工程师协会(IEEE)802.11n在发射器和接收器处使用多个天线采用多输入和多输出(MIMO)以便于支持具有高达540Mbps的数据处理速率的高吞吐量(HT)，最小化传输误差，并且优化数据速率。
发明内容
技术问题
机器对机器(M2M)通信作为下一代通信技术正在讨论当中。IEEE802.11 WLAN也正在开发作为IEEE 802.11ah的用于M2M通信的技术标准。对于M2M通信，可以考虑其中在具有大量的装置的环境下以低速率间歇地发送少量的数据的场景。
通过WLAN***中的所有装置共享的媒介进行通信。如果如在M2M通信中一样装置的数目被增加，则信道接入机制需要被更加有效地改进，以便于减少不必要的功率消耗和干扰。
被设计以解决传统问题的本发明的目的是为了提供一种在无线局域网(WLAN)***中接入信道的改进的方法和设备。
本领域内的技术人员将会明白，能够利用本发明实现的目的不限于在上面已经具体描述的内容，以及从下面的详细描述将更加清楚地理解本发明能够实现的其它目的。
技术方案
在本发明的一个方面中，一种在无线通信***中通过站(STA)执行信道接入的方法包括：将与信道接入请求有关的第一帧发送到接入点(AP)；和响应于信道接入请求从AP接收第二帧。第一帧包括指示在STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息。
在本发明的另一方面中，一种在无线通信***中执行信道接入的STA包括：收发器，该收发器被配置成发送和接收无线信号；和处理器。该处理器被配置成将与信道接入请求有关的第一帧发送到AP，并且响应于信道接入请求从AP接收第二帧，并且第一帧包括指示在STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息。
在本发明的另一方面中，一种在无线通信***中通过AP支持STA的信道接入的方法，包括：从STA接收与信道接入请求有关的第一帧；和响应于信道接入请求将第二帧发送到STA。第一帧包括指示在STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息。
在本发明的另一方面中，一种在无线通信***中支持STA的信道接入的AP包括：收发器，该收发器被配置成发送和接收无线信号；和处理器。该处理器被配置成从STA接收与信道接入请求有关的第一帧，并且响应于信道接入请求将第二帧发送到STA，并且第一帧包括指示在STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息。
本发明的以上方面可以包括下述内容。
第一帧可以是空数据分组(NDP)节电(PS)轮询帧。
或者第一帧可以是PS轮询帧。
指示在STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息可以被包括在PS轮询帧的更多数据(MD)字段中。
如果指示在STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息指示存在上行链路数据，则第二帧可以包括指示是否允许上行链路数据的传输的信息。
如果指示是否允许上行链路数据的传输的信息允许上行链路数据的传输，则STA可以在短帧间间隔(SIFS)之后发送上行链路数据。
如果指示是否允许上行链路数据的传输的信息不允许上行链路数据的传输，则STA可以接收用于上行链路数据的传输的信标帧。
如果指示是否允许上行链路数据的传输的信息不允许上行链路数据的传输，则第二帧可以包括开始偏移信息和持续时间信息。
STA可以在由开始偏移信息指示的时间之后发送上行链路数据。
在接收第二帧之后，STA可以在由开始偏移信息指示的时间段内保持在休眠状态下，并且在由持续时间指示的时间段内保持在唤醒状态下。
STA可以在由持续时间信息指示的时间段中接收下行链路数据。
如果STA在发送上行链路数据之后激活定时器，则在定时器的期满之后，STA甚至可以在由持续时间信息指示的时间段经过之前切换到休眠状态。
有益效果
根据本发明，能够在无线局域网(WLAN)***中提供用于接入信道的改进的方法和设备。此外，能够提供根据本发明的用于接入信道的方法和设备，其减少装置的功率消耗和装置所经历的干扰。
本领域内的技术人员将会明白，能够利用本发明实现的效果不限于在上面已经具体描述的内容，并且结合附图从下面的详细描述将更加清楚地理解本发明的其它优点。
附图说明
附图被包括以提供本发明的进一步理解并且被合并且组成本申请的一部分，附图图示本发明的实施例并且连同描述一起用作本发明的原理。在附图中：
图1图示本发明可适用于的电气与电子工程师协会(IEEE)802.11***的示例性配置；
图2图示本发明可适用于的IEEE 802.11***的另一示例性配置；
图3图示本发明可适用于的IEEE 802.11***的另一示例性配置；
图4图示无线局域网(WLAN)***的示例性配置；
图5是被引用以描述WLAN***中的链路设定过程的视图；
图6是被引用以描述退避过程的视图；
图7是被引用以描述隐藏节点和暴露节点的视图；
图8是被引用以描述请求发送(RTS)和清除发送(CTS)的视图；
图9是被引用以描述功率管理操作的视图；
图10、图11、以及图12是被引用以详细地描述已经接收到流量指示图谱(TIM)的站(STA)的操作的视图；
图13是被引用以描述基于组的关联标识符(AID)的视图；
图14、图15以及图16图示当组信道接入间隔被设置时STA的示例性操作；
图17图示根据本发明的信道接入请求(CA-REQ)帧的示例性格式；
图18、图19以及图20图示根据本发明的信道接入响应(CA-RSP)帧的示例性格式；
图21至图34图示根据本发明的使用第一帧和第二帧的示例性的改进的信道接入操作；
图35是图示根据本发明的示例的信道接入方法的信号流的图；
图36至图44图示根据本发明的用于上行链路(UL)数据传输的示例性信道接入操作；以及
图45是根据本发明的实施例的无线设备的框图。
具体实施方式
参考附图现在将详细地参考本发明的优选实施例。将在下面参考附图给出的具体描述旨在说明本发明的示例性实施例，而不是旨在示出根据本发明仅能够实现的实施例。以下具体描述包括特定细节以便提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在没有这样的特定细节的情况下实践本发明。
在下面描述的实施例是本发明的要素和特征的组合。除非另作说明，可以选择性的考虑要素或者特征。每个要素或者特征可以在没有与其它要素或者特征结合的情况下实践。此外，本发明的实施例可以通过组合要素和/或特征的部分而构造。可以重新安排在本发明的实施例中描述的操作顺序。任何一个实施例的一些构造可以被包括在另一个实施例中，并且可以以另一个实施例的相应构造来替换。
被用于本发明的实施例的特定术语被提供以帮助本发明的理解。在本发明的范围和精神内这些特定术语可以以其它的术语来替换。
在某些情况下，已知的结构和设备被省略，或者以框图形式示出，集中在结构和设备的重要特点上，以便不混淆本发明的概念。贯穿说明书相同的附图标记表示相同的组件。
本发明的实施例可以通过对于无线接入***、电气与电子工程师协会(IEEE)802、第三代合作伙伴计划(3GPP)、3GPP长期演进(3GPPLTE)、LTE高级(LTE-A)和3GPP2中的至少一个公开的标准文献来支持。这些文献可以支持未被描述来阐明本发明的技术特征的步骤或部件。此外，能够通过该标准文献来解释在此阐述的所有术语。
可以在诸如码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)等等的各种无线接入***中使用在此描述的技术。CDMA可以被实现为诸如通用陆地无线电接入(UTRA)或CDMA2000的无线电技术。TDMA可以被实现为诸如全球移动通信***(GSM)/通用分组无线电业务(GPRS)/增强型数据速率GSM演进(EDGE)的无线电技术。OFDMA可以被实现为诸如IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、演进UTRA(E-UTRA)等等的无线电技术。当为了清楚起见在IEEE 802.11***的背景下在下面将会描述本发明的实施例，但是这仅是示例性的并且从而不应被解释为限制本发明。
无线局域网(WLAN)***的架构
图1图示本发明可适用于的IEEE 802.11***的示例性配置。
IEEE 802.11架构可以包括多个组件。可以通过在组件之间交互来提供支持对于高层透明的站(STA)移动性的WLAN。基本服务集(BSS)是IEEE 802.11 LAN的基本创建块。图1图示两个BSS，BSS1和BSS2，其中的每一个具有两个作为BSS成员的STA(STA1和STA2被包括在BSS1中并且STA3和STA4被包括在BSS2中)。每个BSS覆盖其中BSS的STA保持通信的区域，如通过椭圆形来指示。此区域可以被称为基本服务区域(BSA)。当STA移出其BSA外时，其不再能够与BSA的其它成员直接地通信。
独立的基本服务集(IBSS)是IEEE 802.11 LAN中BSS的最基本的类型。例如，最小的IBSS仅包括两个站。在不具有图1的其它组件的情况下是最基本的类型的BSS，BSS1或者BSS2可以以IBSS的主要示例作为示例。当STA直接地通信时可以实现此配置。因为只要需要LAN在没有预先计划的情况下这种类型的LAN经常被形成，所以其可以经常被称为自组织(ad hoc)网络。
当STA被通电或者断电或者STA移入或者移出BSS的覆盖范围时可以动态地改变BSS中的STA的成员。要成为BSS的成员，STA可以通过同步加入BSS。为了访问BSS基础设施的所有服务，STA应与BSS相关联。这关联可以被动态地执行并且可以涉及分布式***服务(DSS)的使用。
图2图示本发明可适用于的IEEE 802.11***的另一示例性配置。在图2中，诸如分布式***(DS)、分布式***媒介(DSM)、以及接入点(AP)的组件可以被添加到图1中图示的架构。
物理(PHY)性能可能限制直接的STA至STA距离。虽然在一些情况下此距离限制是充分的，但是在彼此分开了长距离的STA之间的通信可以被要求。为了支持扩展的覆盖，可以部署DS。
DS是由互连的多个BSS创建而成。具体地，BSS可以作为具有多个BSS的扩展网络的组件存在，而不是独立地存在，如在图1中所图示。
DS是逻辑概念并且可以通过DSM的特性被指定。在这一点上，IEEE 802.11标准在逻辑上相互区分无线介质(WM)和DSM。通过不同的组件每个逻辑媒介被用于不同的用途。IEEE 802.11标准没有定义这些媒介应是相同的或者不同的。可以在多个媒介在逻辑上不同的意义上解释IEEE 802.11 LAN架构(DS结构或者其它网络结构)的灵活性。即，IEEE 802.11架构可以以各种方式创建并且可以独立于每个实现示例的物理特性被指定。
DS可以通过提供对于处理到目的地映射的寻址所需要的服务和多个BSS的无缝集成来支持移动装置。
接入点(AP)是使其关联的STA通过WM接入DS并且具有STA功能性的实体。数据可以通过AP在BSS和DS之间移动。例如，在图2中图示的STA2和STA3具有STA功能性并且提供使相关联的STA(STA1和STA4)能够接入DS的功能。因为所有的AP基本上是STA，所以它们是可寻址的实体。用于WM上的通信的AP使用的地址没有必要与用于DSM上的通信的AP使用的地址相同。
在未被控制的端口处始终可以接收并且通过IEEE 802.1X端口接入实体处理与AP相关联的STA中的一个发送到AP的STA地址的数据。如果被控制的端口被授权，则传输数据(或者帧)可以被发送到DS。
图3图示本发明可适用于的IEEE 802.11***的另一示例性配置。除了在图2中图示的架构之外，图3在概念上图示提供扩展的覆盖的扩展服务集(ESS)。
DS和BSS允许IEEE 802.11创建任意大小和复杂性的无线网络。IEEE 802.11指的是作为ESS网络的这种类型的网络。ESS可以是被连接到单个DS的BSS的集合。然而，ESS不包括DS。ESS网络作为IBSS网络向逻辑链路控制(LLC)层出现。在ESS内的STA可以相互通信并且移动的STA可以从一个BSS移动到对于LLC层来说透明的另一个(相同的ESS内)。
IEEE 802.11对关于图3中的BSS的相对物理位置的所有事情不进行假定。下述所有的是可能的。BSS可以部分地重叠。这被共同地用于排列连续的覆盖。BSS可以在物理上被分离。在逻辑上，对BSS之间的距离不存在限制。BSS可以在物理上被共同定位。这样做是为了提供冗余。一个(或者多个)IBSS或者ESS网络可以在物理上存在于与一个(或者多个)ESS网络相同的空间中。当ad hoc网络在也具有ESS网络的位置处操作时，当通过不同的组织已经设定物理地重叠IEEE 802.11网络时，或者当在相同的位置处需要两个或者更多个不同的接入和安全政策时，这可能出现。
图4图示WLAN***的示例性配置。在图4中，图示包括DS的示例性基础设施BSS。
在图4的示例中，ESS包括BSS1和BSS2。在WLAN***中，STA是遵循IEEE 802.11的媒介接入控制/物理(MAC/PHY)规则的装置。STA被归类成AP STA和非AP STA。非AP STA是用户直接处理的装置，诸如膝上型计算机和移动电话。在图4中，STA1、STA3、以及STA4是非AP STA，而STA2和STA5是AP STA。
在下面的描述中，在其它的无线通信领域中非AP STA可以被称为终端、无线发送/接收单元(WTRU)、用户设备(UE)、移动站(MS)、移动终端(MT)、或者移动订户站(MSS)。AP对应于基站(BS)、节点B、演进的节点B(eNB)、基站收发器***(BTS)、或者毫微微BS。
链路设定过程
图5是被引用以描述通用的链路设定过程的视图。
为了建立与网络的链路并且将数据发送到网络并且从网络接收数据，STA应通过网络发现、认证、关联、并且执行用于安全的认证过程。链路设定过程可以被称为会话发起过程或者会话设定过程。链路设定过程的发现、认证、关联、以及安全设定可以被统称为关联过程。
下面将会参考图5描述示例性的链路设定过程。
在步骤S510中，STA可以发现网络。该网络发现可以包括STA的扫描。即，STA应搜寻可加入的网络以接入网络。在加入无线网络之前STA需要识别可兼容的网络。STA在加入无线网络之前需要识别可兼容的网络。在特定区域中存在的网络的识别被称为扫描。
扫描被归类成主动扫描和被动扫描。
举例来说，图5图示包括主动扫描的网络发现操作。执行主动扫描的STA发送探测请求帧并且等待接收对被发送的探测请求帧的响应，同时在信道之间切换，以确定在STA周围存在哪一个AP。响应方响应于探测请求帧将探测响应帧发送到已经发送探测请求帧的STA。在此，响应方可以是在被扫描的信道的BSS中已经发送最后的信标帧的STA。因为在BSS中AP发送信标帧，所以AP是响应方。因为STA顺序地发送信标帧，所以在IBSS中响应方不是相同的。例如，在信道#1中已经发送探测请求帧并且在信道#1中已经接收探测响应帧的STA，存储被包括在接收到的探测响应帧中的BSS有关的信息，并且移向下一个信道(例如，信道#2)。以相同的方式，STA可以在下一个信道上执行扫描(即，信道#2中的探测请求/响应传输和接收)。
虽然在图5中未示出，但是扫描可以是被动扫描。执行被动扫描的STA等待信标帧的接收同时从一个信道移向另一个信道。信标帧是IEEE 802.11的管理帧之一。信标帧被定期地发送以宣告无线网络的存在并且允许扫描的STA搜寻无线网络并且从而加入该无线网络。在BSS中，AP被配置成定期的发送信标帧，而在IBSS中，STA被配置成顺序地发送信标帧。在接收信标帧之后，扫描的STA存储被包括在信标帧中的BSS有关的信息并且移向另一信道。以这样的方式，STA存储关于每个信道的信标帧信息。在接收信标帧之后，STA可以存储被包括在接收到的信标帧中的BSS有关的信息，移向下一个信道，并且以相同的方式在下一个信道上执行扫描。
就延迟和功率消耗方面而言主动扫描比被动扫描更加有利。
在发现网络之后，在步骤S520中STA可以执行认证过程。认证过程可以被称为要区分在步骤S540中执行的安全设定过程的第一认证过程。
认证过程包括通过STA将认证请求帧发送到AP和响应于认证请求帧将认证响应帧发送到STA。被用于认证请求/响应的认证帧是管理帧。
认证帧可以包括关于认证算数、认证交易序列数、状态代码、挑战文本、强健的安全网络(RSN)、有限循环组(FCG)等等的信息。被包括在认证帧中的在上面提及的信息是可以被包括在认证请求/响应帧中的信息的示例性部分。该信息可以被替换成其它的信息或者包括附加的信息。
STA可以将认证请求帧发送到AP。AP可以基于被包括在接收到的认证请求帧中的信息确定是否接受STA的认证。在认证响应帧中AP可以将认证处理结果提供给STA。
在STA被成功地认证之后，在步骤S530中可以执行关联过程。关联过程包括通过STA将关联请求帧发送到AP并且响应于关联请求帧将关联响应帧发送到STA。
例如，关联请求帧可以包括与各种性能、信标监听间隔、服务集标识符(SSID)、支持的速率、支持的信道、RSN、移动性域、支持的操作分类、流量指示图谱(TIM)广播请求、互通服务性能信息等有关的信息。
例如，关联响应帧可以包括与各种性能、状态代码、关联识别(AID)、支持的速率、增强型分布信道接入(EDCA)参数集、接收信道功率指示符(RCPI)、接收信号噪声指示符(RSNI)、移动性域、超时间隔(关联恢复时间)、重叠的BSS扫描参数、TIM广播响应、服务质量(QoS)映射等等相关联的信息。
在上面提及的信息是可以被包括在关联请求/响应帧中的信息的示例性部分。该信息可以被替换成其它的信息或者可以包括附加信息。
在STA与网络成功地关联之后，在步骤S540中可以执行安全设定过程。步骤S540的安全设定过程可以被称为基于强健的安全网络关联(RSNA)请求/响应的认证过程。步骤S520的认证过程可以被称为第一认证过程并且步骤S540的安全设定过程可以被简称为认证过程。
步骤S540的安全设定过程可以包括通过四次握手，例如，通过局域网扩展认证协议(EAPOL)帧的私人密钥设定。另外，可以根据在IEEE 802.11标准中没有定义的任何其它安全方案执行安全设定过程。
WLAN的演进
为了克服在通信速度中WLAN的限制，IEEE 802.11n最近已经作为通信标准被建立。IEEE 802.11n寻求增加网络速度和可靠性并且扩展无线网络覆盖。更加具体地，IEEE 802.11n支持高达540Mbps或者更高的高吞吐量(HT)。为了最小化传输误差并且优化数据速率，IEEE802.11n基于以在每个发射器和接收器处使用多个天线的多输入多输出(MIMO)。
随着WLAN的增加使用和开发各种基于WLAN的应用，存在对于支持比由IEEE 802.11n支持的吞吐量更高的吞吐量的新WLAN***的迫切需求。支持非常高的吞吐量(VHT)的下一代WLAN***是IEEE802.11n WLAN的下一代版本(例如，IEEE 802.11ac)。这是在MAC服务接入点(SAP)中支持1Gbps或者更高的数据处理速率的最近已经提出的***之一。
下一代WLAN***支持多用户(MU)-MIMO传输方案，其中多个STA同时接入信道，以便于有效地利用无线电信道。在MU-MIMO传输方案中，AP可以将分组同时发送给至少一个MIMO配对的STA。
另外，白空间(WS)中的WLAN***操作的支持正在讨论当中。例如，在IEEE 802.11af标准下已经论述了由于从模拟TV到数字TV的转变在诸如空闲的频带(例如，54至698MHz带)的TV WS中的WLAN***的引入。然而，这仅是示例性的并且WS可以是授权用户可以使用的具有优先级的授权频带。授权用户是具有权限使用授权频带的用户。授权用户也可以被称为授权装置、主用户、责任用户等等。
例如，在WS中操作的AP和/或STA应保护授权用户。例如，如果诸如麦克风的授权用户已经在使用特定的WS信道，即，被调节以在WS频带中通过特定的带宽划分的频带，则不允许AP和/或STA使用WS信道的频带以便于保护授权用户。如果授权用户使用AP和/或STA用于帧传输和/或接收的频带，则AP和/或STA停止使用频带。
因此，AP和/或STA需要确定是否WS频带的特定频带是可用的，即，是否授权用户占用频带。确定是否在特定频带中存在授权用户被称为频谱感测。能量检测方案、签名检测等等被用作频谱感测机制。如果接收到的信号强度等于或者大于预定值或者检测到DTV前导，则AP和/或STA可以确定授权用户正在使用特定的频带。
论述作为下一代通信技术的M2M(机器对机器)通信。在IEEE802.11 WLAN中，支持M2M通信的技术标准已经被发展成IEEE802.11ah。M2M通信是涉及一个或者多个机器的通信方案。M2M通信也可以被称为机器型通信(MTC)或者机器通信。机器是不要求人的直接操纵或者干预的实体。例如，不仅被装备有无线通信模块的仪表或者售货机而且诸如在没有用户操纵/干预的情况下自动接入网络并且与网络通信的用户设备(UE)可以是机器。M2M通信可以包括装置对装置(D2D)通信、在装置和应用服务器之间的通信等等。在装置和应用服务器之间的通信的示例包括在售货机和服务器之间的通信、在销售点(POS)装置和服务器之间的通信、以及在电表、煤气表或者水表与服务器之间的通信。基于M2M的应用也可以包括安全、运输、医疗保健等等。考虑到前述的应用示例，M2M通信应支持在就非常多的装置的环境下以低速率的少量数据的偶尔传输和接收。
具体地，M2M通信应支持大量的STA。尽管当前定义的WLAN***是基于最多2007个STA与一个AP相关联的前提，在M2M通信中已经论述了用于通过单个AP支持多(大约6000)个STA的关联的方法。期待许多的应用将会支持/要求M2M通信中的低速率。为了实现这些要求，STA可以基于WLAN***中的TIM元素识别要接收的数据的存在或者不存在。在这一点上，已经论述了用于减少TIM的位图大小的方法。也期待在M2M通信中更多的业务将会具有非常长的传输/接收间隔。例如，在长间隔(例如，每个月)处需要发送和接收非常少量的数据，如同电/气/水测量的情况一样。因此，尽管在WLAN***中越来越多的STA能够与单个API相关联，但是已经论述了用于有效地支持其中数目非常少的STA被假定在一个信标间隔期间从AP接收数据帧的情况的方法。
如上所述，WALN技术正在快速地演进。除了上述示例之外，用于执行直接链路设定、提高媒介流式传输吞吐量、支持高速和/或大规模的初始会话设定、以及支持扩展的带宽和操作频率的其它技术正在开发中。
介质接入机制
在符合IEEE 802.11的WLAN***中，MAC层的基本接入机制是利用冲突避免的载波侦听多路接入(CSMA/CA)。CSMA/CA机制也被称为IEEE 802.11 MAC层的分布式协调功能(DCF)，其基本上采用“先听后说”接入机制。在这种类型的接入机制中，AP和/或STA可以在开始传输之前通过清除信道估计(CCA)在预定的时段(例如，DIFS(DCF帧间间隔))期间感测无线电信道或者介质。如果AP和/或STA确定是空闲的作为感测的结果，则AP和/或STA确定介质被占用，AP和/或STA没有开始其传输。而是，AP和或STA可以试图在设置用于介质接入的延迟时间(例如，随机退避时段)并且等待延迟时间之后执行帧传输。当期待多个STA通过应用随机退避时段在等待不同的时间周期之后试图执行帧传输时，能够最小化冲突。
IEEE 802.11 MAC协议提供混合协调功能(HCF)，该混合协调功能(HCF)是基于DCF和点协调功能(PCF)。PCF是基于轮询的同步接入方案，其中定期地执行定期的轮询以允许所有的接收AP和/或者STA接收数据帧。HCF包括增强分布式信道接入(EDCA)和控制HCF的信道接入(HCCA)。EDCA是被用于供应商将数据帧提供给多个用户的基于竞争的接入方案，并且HCCA包括基于轮询的无竞争的信道接入方案。HCF包括用于改进WALN的QoS的介质接入机制。在HCF中，可以在竞争时段(CP)和无竞争时段(CFP)两者中发射QoS数据。
图6是被引用以描述退避过程的视图。
将会参考图6描述基于随机退避时段的操作。如果介质从占用或者忙碌状态转变到空闲状态，则多个STA可以试图发送数据(或者帧)。为了最小化冲突，每个STA可以选择随机退避计数，等待与所选择的退避计数一样长的时隙时段，并且然后试图传输。随机退避计数可以是伪随机整数并且从0至CW的范围选择。CW是竞争窗口参数。虽然CWmin最初被设置为CWmin，但是在传输失败之后(例如，在没有接收到用于被发送的帧的ACK的情况下)其可以被翻倍。如果CW达到CWmax，则STA可以使用CWmax试图数据传输直到数据传输是成功的。如果数据传输是成功的，则CW被重置为CWmin。优选地，CW、CWmin、以及CWmax可以被设置为2n-l(其中n＝0、1、2、...)。
当随机退避过程开始时，STA连续地监控介质同时根据被确定的退避技术倒计数退避时隙。如果介质被监控为被占用，则STA停止倒计数并且等待。当介质变成空闲时，STA恢复剩余的退避时隙的倒计数。
在被图示的图6的情况下，如果传输分组到达STA3的MAC层，则STA3可以立即发送帧，确认介质是空闲的。同时，剩余的STA监控介质为忙碌的并且等待。虽然剩余的STA等待，但是在每个STA1、STA2以及STA5中可以产生传输数据。如果每个STA1、STA2以及STA5监控介质为空闲的，则STA可以等待DIFS并且然后根据被选择的随机退避计数倒计数退避时隙。在图6中，STA2选择最小的退避技术并且STA1选择最大的退避技术。即，此时STA2完成退避计数并且然后开始发送帧，STA5的剩余退避时间比STA1的短。虽然STA正在占用介质，但是STA1和STA5暂时断开倒计数并且等待。如果STA2不再占用介质并且从而介质变成空闲的，则STA1和STA5等待DIFS并且恢复退避计数。即，在倒计数与剩余的残留退避时间一样多的剩余退避时隙之后，每个STA1和STA5可以开始帧传输。因为STA5的剩余退避时间比STA1的短，所以STA5开始帧传输。虽然STA2正在占用介质，但是在STA4中也可以产生传输数据。如果介质变成空闲的，则STA4可以等待DIFS，根据其所选择的随机退避计数倒计数退避时隙，并且然后开始帧传输。在图6中，STA5的剩余退避时间恰好等于STA4的剩余退避时间。在这样的情况下，在STA4和STA5之间可能出现冲突。当冲突出现时，STA4或者STA5没有接收ACK，导致数据传输失败。然后，STA4和STA5可以翻倍CW值，选择随机退避计数，并且然后倒计数退避时隙。虽然为了STA和STA5的传输占用了介质，但是STA1可以等待。然后如果介质变成空闲的，则在其剩余退避时间之后STA1可以等待DIFS并且开始帧传输。
STA的感测操作
如上所述，CSMA/CA机制包括虚拟载波感测以及其中AP和/或STA直接感测介质的物理载波感测。执行虚拟载波感测以克服介质接入可能遇到的问题，诸如隐藏节点问题。对于虚拟载波感测，WLAN***的MAC可以使用网络分配向量(NAV)。当前正在使用介质或者具有权限使用介质的AP和/或STA，通过NAV指示在介质可用于另一AP和/或另一STA之前剩下的时间。因此，NAV指示为发送帧以使用介质的AP和/或STA调度的时段。在接收NAV之后，不允许STA在该时段期间接入介质。例如，根据在帧的MAC报头的“持续时间”字段中设置的值，可以设置NAV。
强健的冲突检测机制已经被引入以减少冲突的可能性。将会参考图7和图8描述此强健的冲突检测机制。虽然在实际实现中载波感测范围可以不同于传输范围，为了便于描述，假定载波感测范围不同于传输范围。
图7被引用以描述隐藏节点和暴露节点的视图。
图7(a)图示示例性的隐藏节点。在图7(a)中，STA A正在与STA B通信，并且STA C具有要被发送的信息。具体地，STA A可以确定在将数据发送到STA B之前在载波感测期间介质是空闲的，尽管STA A正在将信息发送到STA B。因为在STA C的位置处可以不检测到STA A的传输(即，介质的占用)，所以可能出现。结果，STA B从STA A和STA C同时接收信息并且从而冲突出现。在此，STA A可以是对于STA C来说隐藏的节点。
图7(b)图示示例性的暴露节点。在图7(b)中，当STA B将数据发送到STA A时，STA C具有要被发送到STA D的信息。如果STA C执行载波感测，则STA C可以确定由于STA B的传输介质被占用。因此，尽管STA C具有要被发送到STA D的信息，但是STA C应等待直到介质是空闲的，因为介质被感测为被占用。然而，因为STAA实际上位于STA C的传输范围外，所以从STA A的角度来看来自于STA C的传输可能与来自于STA B的传输不冲突。因此，STA C没有必要等待直到STA B停止传输。在此，对于STA B来说STA C可以是暴露节点。
图8是被引用以描述请求发送(RTS)和清除发送(CTS)的视图。
为了有效地利用在图7的示例性情况下的冲突避免机制，诸如RTS和CTS的短信令分组可以被使用。通过相邻的STA可能串音在两个STA之间的RTS/CTS，使得相邻的STA可以确定是否在两个STA之间发送信息。例如，如果发送的STA将RTS帧发送给接收的STA，则接收的STA可以向其相邻的STA指示将会通过将CTS帧发送给***的STA来接收数据。
图8(a)图示用于解决隐藏节点问题的示例性方法。在图8(a)中，假定STA A和STA C两者要将数据发送给STA B。如果STA A将RTS帧发送给STA B，则STA B将CTS帧发送给其相邻的STA，STA A和STA C两者。因此，STA C等待直到STA A和STA B完成数据传输，从而避免冲突。
图8(b)图示用于解决暴露节点的问题的示例性方法。STA C可以串音在STA A和STA B之间的RTS/CTS传输并且从而可以确定将不会发生冲突，尽管STA C将数据发送给另一STA(例如，STA D)。即，STA B将RTS帧发送给相邻的STA并且仅具有实际传输数据的STA A可以发送CTS帧。因为STA C在没有从STA A接收CTS帧的情况下仅接收RTS帧，所以其可以确定STA A位于STA C的载波感测范围之外。
功率管理
如前面所描述的，STA应在WLAN***中的传输和接收之前执行信道感测。连续的信道感测引起STA的连续功率消耗。考虑到接收状态下的功率消耗几乎与传输状态下的功率消耗相同，保持接收状态对限制功率的STA(即，通过电池操作的STA)造成大的负担。因此，在就WLAN吞吐量而言不具有任何特殊的优点的情况下，如果STA保持在接收待机状态下以连续地感测信道，则STA无效率地消耗功率。在避免此问题中，WLAN***支持用于STA的功率管理(PW)模式。
STA的PM模式被分类成主动模式和节电(PS)模式。STA基本上在主动模式下操作。在主动模式下操作的STA被保持唤醒。在唤醒状态下，STA可以执行包括帧传输和接收、信道扫描等等的正常操作。另一方面，STA在PS模式下在睡眠状态和唤醒状态之间切换。在睡眠状态下，在没有执行帧传输和接收和信道扫描的情况下，STA以最小的功率操作。
当STA在睡眠状态下较长地操作时，STA消耗较少的功率，从而延长操作时间。然而，STA不可以无条件地保持在睡眠状态下，因为其不能够在睡眠状态下发送或者接收帧。在要被发送到AP的帧的存在的情况下，睡眠状态下的STA可以切换到唤醒状态并且然后在唤醒状态下发送帧。如果AP具有要被发送到STA的帧，则睡眠状态下的STA不能够接收帧并且没有获知要被接收的帧的存在。因此，STA可能需要在每个特定时段中切换到唤醒状态以确定要接收的帧的存在或者不存在(或者在要接收的帧存在的情况下接收帧)。
图9是被引用以描述功率管理操作的视图。
参考图9，AP 210在每个预定的间隔处在BSS内将信标帧发送到STA(S211、S212、S213、S214、S215、以及S216)。信标帧包括TIM信息元素。TIM信息元素包括指示AP 210已经缓冲与AP 210相关联的STA的业务并且将会将帧发送给STA的信息。TIM信息元素包括指示单播帧的TIM和指示多播或者广播帧的递送流量指示图谱(DTIM)。
AP 210可以在每三个信标帧传输发送DTIM一次。STA1 220和STA2 220中的每一个在PS模式下操作。STA1 220和STA2 220可以被配置成在预定时段的每个唤醒间隔从睡眠状态切换到唤醒状态并且从AP 210接收TIM信息元素。每个STA可以计算切换时间，在该切换时间其将会基于其自己的本地时钟切换到唤醒状态。在图9中，假定STA具有与AP相同的时钟。
例如，可以以STA1 220可以在每个信标间隔切换中到唤醒状态以接收TIM元素的方式设置预定的唤醒间隔。因此，当AP 210首先发送信标帧(S211)时，STA1 220可以切换到唤醒状态(S212)。STA1 220可以接收信标帧并且从该信标帧获取TIM信息元素。如果TIM信息元素指示要被发送到STA1 220的帧的存在，则STA1 220可以将请求帧的传输的节电轮询(PS轮询)帧发送到AP 210a(S221a)。AP 210可以响应于PS轮询帧将帧发送到STA1 220(S231)。在完成帧的接收之后，STA1 220返回到睡眠状态。
当AP 210在第二时间处发送信标帧时，另一装置接入介质并且从而介质是忙碌的。因此，AP 210不可以在精确的信标间隔处发送信标帧。而是，AP 210可以在被延迟的时间处发送信标帧(S212)。在这样的情况下，尽管STA1 220在信标间隔处切换到唤醒状态，STA1不能接收被延迟的信标帧并且从而返回到睡眠状态(S222)。
当AP 210第三次发送信标帧时，信标帧可以包括被配置成DTIM的TIM信息元素。然而，因为介质是忙碌的，所以AP 210在被延迟的时间处发送信标帧(S213)。STA1 220可以在信标间隔处切换到唤醒状态并且从从AP 210接收到的信标帧获取DTIM。假定DTIM指示要被发送到STA1 220的帧的不存在并且要被发送到另一STA的帧的存在。然后，STA1 220可以返回到睡眠状态，确定不存在要被接收的帧。在发送信标帧之后，AP 210将帧发送到相对应的STA(S232)。
AP 210第四次发送信标帧(S214)。然而，因为STA1 220还没有从先前两次接收的TIM信息元素中获取指示为STA1 220缓冲的业务的存在的信息，所以STA1 220可以调节唤醒间隔以接收TIM信息元素。或者如果通过AP 210发送的信标帧包括用于调节STA1 220的唤醒间隔的信令信息，则STA1 220的唤醒间隔可以被调节。在本示例中，STA1220可以被配置成将其操作状态从每个信标间隔中的一次唤醒变成每三个信标间隔中的一次唤醒，以便于接收TIM信息元素。因此，当AP210发送第四信标帧(S214)并且发送第五信标帧(S215)时，STA1 220被保持在睡眠状态下并且从而不可以获取相对应的TIM信息元素。
当AP 210第六次发送信标帧(S216)时，STA1 220可以切换到唤醒状态并且从信标帧获取TIM信息元素(S224)。TIM信息元素是指示广播帧的存在的DTIM。因此，在没有将PS轮询帧发送到AP 210的情况下STA1 220可以从AP 210接收广播帧(S234)。同时，为STA2230配置的唤醒间隔可以被设置为比STA1 220的唤醒间隔长。因此，当AP 210在第五次发送信标帧(S215)时，STA2 230可以进入唤醒状态并且接收TIM信息元素(S241)。STA2 230可以通过TIM信息元素确定要接收的帧的存在并且将PS轮询帧发送到AP 210以请求帧传输(S214a)。AP 210可以响应于PS轮询帧将帧发送到STA2 230。
为了实现如在图9中所图示的PS模式，TIM信息元素包括指示要被发送到STA的帧的存在或者不存在的TIM或者指示广播/多播帧的存在或者不存在的DTIM。通过设置在TIM信息元素中的字段可以配置DTIM。
图10、图11、以及图12是被引用以详细地描述已经接收TIM的STA的操作的视图。
参考图10，STA从睡眠状态切换到唤醒状态以从AP接收包括TIM元素的信标帧。STA可以通过解释接收到的TIM元素确定被指向STA的被缓冲的业务的存在。在与其它的STA竞争以接入用于PS轮询帧的传输的介质之后，STA可以将请求数据帧传输的PS轮询帧发送到AP。在从STA接收到PS轮询帧之后，AP可以将帧发送到STA。STA可以接收数据帧并且然后响应于接收到的数据帧将肯定应答(ACK)帧发送到AP。随后，STA可以返回到睡眠状态。
如在图10中所图示，AP可以从STA接收PS轮询帧并且根据立即响应方案在预定的时间(例如，短帧间间隔(SIFS))之后发送数据帧。如果在接收PS轮询帧之后在SIFS期间AP没有准备要被发送到STA的数据帧，则AP可以根据被延期的响应方案操作，将会参考图11对其加以描述。
如在图10的示例中一样，STA可以从睡眠状态切换到唤醒状态，从AP接收TIM，并且通过在图11的被图示的情况中的竞争将PS轮询帧发送到AP。如果AP在接收PS轮询帧之后在SIFS期间没有准备数据帧，则AP可以将ACK帧发送到STA，而不是数据帧。如果AP在发送ACK帧之后准备数据帧，则AP可以在竞争之后将数据帧发送到STA。STA可以将指示已经成功地接收数据帧的ACK帧发送到AP，并且可以切换到睡眠状态。
图12图示其中AP发送DTIM的示例性情况。STA可以从睡眠状态切换到唤醒状态以从AP接收包括DTIM元素的信标帧。STA可以从接收到的DTIM确定多播/广播帧将会被发送给它们。在发送包括DTIM的信标帧之后，AP可以在没有接收PS轮询帧的情况下直接地发送数据(即，多播/广播帧)。STA在其中接收包括DTIM的信标帧之后它们被保持的唤醒状态下接收数据。在完成数据的接收之后，STA可以返回到睡眠状态。
TIM结构
在基于参考图9至图12的在上面描述的TIM(或者DTIM)协议的PS模式操作方法中，STA可以通过被包括在TIM元素中的STA识别信息确定是否存在要被发送到STA的数据帧。STA识别信息可以是与当STA与AP相关联时被分配给STA的AID有关的信息。
AID被用作一个BSS内的每个STA的唯一的ID。例如，在当前WLAN***中AID可以是1至2007中的一个。在当前定义的WLAN***中，在通过AP和/或STA发送的帧中14个比特可以被分配给AID。尽管AID值可以被指配最多16383个，但是2008至16383的值被保留。
已经定义的TIM元素不适合于M2M应用，通过其许多的STA(例如，超过2007个STA)可以与一个AP相关联。如果在没有任何变化的情况下传统的TIM结构被扩展，则TIM位图在大小上变得太大。因此，使用传统帧格式可以不支持被扩展的TIM结构，并且其不适合于M2M通信，对于该M2M通信可以考虑低速率应用。另外，期待假定非常少量的STA在一个信标间隔期间接收数据帧。因此，考虑到前述M2M通信应用示例，期待将会增加TIM位图的大小但是在很多情况下TIM位图的最高位被设置为零(0)。在此背景下，存在对于用于有效地压缩位图的方法的需要。
习惯上，在位图的开始处的连续的零被省略并且通过偏移(或者开始点)来表示以便于压缩位图。然而，如果存在用于少量STA的被缓冲的帧但是STA的AID值彼此非常不同，则压缩效率不高。例如，如果仅为具有10和2000的AID的两个STA分别指定被缓冲的帧，则产生压缩的位图长度是1990并且在两个末端处具有除了非零之外的所有零。如果少量的STA能够与一个AP相关联，则位图压缩的无效率没有多大关系。相反地，如果可与一个AP相关联的STA的数目增加，则这样的无效率可能降低整个***性能。
为了克服问题，AID可以被划分为多个组，用于更加有效的数据传输。预定的组ID(GID)被分配给每个组。下面参考图13将会描述基于组分配的AID。
图13(a)图示基于组分配的AID的示例。在图13(a)中，AID位图的少数的前面的比特可以被用于指示GID。例如，在AID位图的前面的2个比特中可以表示4个GID。如果AID位图包括总共N个比特，则前面的2个比特(B1和B2)可以表示AID的GID。
图13(a)图示基于组分配的AID的另一示例。在图13(b)中，根据AID的位置可以分配GID。在这样的情况下，通过偏移和长度可以表示具有相同的GID的AID。例如，如果通过偏移A和长度B表示GID 1，则这意指在位图中从A至A+B-1的范围的AID具有GID 1。例如，假定在图13(b)中从1至N4的范围的AID被划分为四个组。在这样的情况下，属于GID 1的AID是1至N1并且从而可以通过偏移1和长度N1表示。通过偏移N1+1和长度N2-N1+1可以表示属于GID 2的AID，通过偏移N2+1和长度N3-N2+1可以表示属于GID 3的AID，并且通过偏移N3+1和长度N4-N3+1可以表示属于GID 4的AID。
当此基于组的AID分配根据GID在不同的时段期间能够进行信道接入时，对于大量的STA的TIM元素的缺乏可以被克服并且也可以有效地发送和接收数据。例如，在特定的时段期间，信道接入仅对于特定组的STA是可用的，同时对于其它的STA可能限制信道接入。在其期间信道接入仅对于特定组的STA可用的特定时段可以被称为限制接入窗口(RAW)。
参考图13(c)，下面将会描述基于GID的信道接入。图13(c)图示当AID被划分为三个组时基于信标间隔的示例性的信道接入机制。第一信标间隔(或者第一RAW)是时段，在该时段期间仅允许具有GID 1的AID的STA信道接入并且拒绝属于其它的GID的STA信道接入。为了实现此机制，仅用于GID 1的AID的TIM元素被包括在第一信标中。仅用于GID 2的AID的TIM元素被包括在第二信标帧中。因此，在第二信标间隔(或者第二RAW)期间仅允许具有GID 2的AID的STA信道接入。仅用于GID 3的AID的TIM元素被包括在第三信标帧中，使得在第三信标间隔(或者第三RAW)期间仅允许具有GID 3的AID的STA信道接入。仅用于GID 1的AID的TIM元素被包括在第四信标帧中，使得在第四信标间隔(或者第四RAW)期间仅允许具有GID 1的AID的STA信道接入。以相同的方式，在第五信标间隔之后的每个信标间隔期间(或者在跟随第五RAM的每个RAW期间)仅允许通过被包括在相对应的信标帧中的TIM指示的特定组的STA信道接入。
虽然根据在图13(c)中的信标间隔被允许的GID的顺序是循环的或者周期的，但是这不应被解释为限制本发明。即，当仅具有特定的GID的AID可以被包括在TIM元素中时，在特定的时间间隔(例如，特定的RAW)期间，可以仅允许具有特定AID的STA的信道接入并且拒绝剩余的STA信道接入。
上述基于组的AID分配方案可以被称为分级TIM结构。即，总的AID空间被划分为多个块并且仅允许与具有非零值的特定块相对应的STA(即，特定组的STA)信道接入。因此，因为大型的TIM被划分为小型的块/组，所以STA可以容易地保持TIM信息并且根据STA的分类、QoS、或者使用可以容易地管理块/组。尽管图13示例性地图示2级的层，但是可以配置具有两个或者更多个级的分级TIM结构。例如，可以将总的AID空间划分为多个寻呼组，可以将每个寻呼组划分为多个块，并且可以将每个块划分为多个子块。然后，可以以AID位图的前面的N1个比特表示寻呼ID(即，PID)、接下来的N2个比特表示块ID、接下来的N3个比特表示子块ID、以及剩余的比特表示被包括在子块中的STA比特的位置的方式扩展图13(a)的示例。
在本发明的下述示例中，STA(或者被分配给各自的STA的AID)可以被划分为预定的分级组并且以各种方式进行管理。然而，基于组的AID分配方案不限于特定示例。
改进的信道接入方案
在基于组分配/管理AID的情况下，属于特定组的STA可以仅在被分配给组的“组信道接入间隔”(或者RAW)期间接入信道。如果STA支持M2M应用，则可以在长时段(例如，数十分钟或者几个小时)为STA产生业务。因为STA不需要频繁地保持唤醒状态，所以优选的是，STA在睡眠状态下操作并且不时切换到唤醒状态(即，为STA设置长的唤醒间隔)。具有长的唤醒间隔的这样的STA可以被称为“长睡眠者”或者在“长睡眠”模式下操作的STA。长唤醒间隔的设置不受到M2M通信的限制。在一般的WLAN操作中，可以根据STA的状态或者在情形下设置长唤醒间隔。
一旦唤醒间隔被设置，STA可以基于其本地时钟确定是否唤醒间隔已经经过。因为STA的本地时钟通常使用低价格的振荡器，所以本地时钟可以具有高误差可能性。如果STA在长睡眠模式下操作，则误差可能变成严重的超时。结果，有时唤醒的STA的时间同步可以不与AP一致。例如，尽管STA计算可以接收信标帧的定时并且基于被计算的定时切换到唤醒状态，但是STA不能在该定时处从AP接收精确的信标。即，STA可能由于时钟漂移丢失信标帧并且当STA在长睡眠模式下操作时信标丢失可能更加经常地出现。
图14、图15以及图16图示当设置组信道接入间隔时STA的示例性操作。
参考图14，STA3属于组3(即，GID＝3)。STA3可以在被分配给组1(即，GID＝1)的信道接入间隔中唤醒并且将请求将帧从AP发送到STA3的PS轮询帧发送给AP。在从STA3接收PS轮询帧之后，AP将ACK帧发送到STA3。在存在要被发送到STA3的被缓冲的数据的情况下，AP可以通过ACK帧将指示其(即，要被发送到STA3的被缓冲的数据的存在)的信息发送到STA3。例如，通过在ACK帧中将1比特的“更多数据(MD)”字段设置为1(即，MD＝1)可以指示该信息。
因为STA3在组1的信道接入间隔内的时间点处发送PS轮询帧，尽管AP具有要被发送到STA3的数据，AP不将数据立即发送给STA3。而是，AP在被分配给组3的信道接入间隔(在图14中的GID 3信道接入)中将数据发送到STA3。
STA3等待来自于AP的数据的接收，因为其已经从AP接收到具有MD＝1的ACK帧。即，因为在唤醒之后STA3还没有立刻接收信标帧，所以STA3将PS轮询帧发送到AP，假定STA3可以在被分配给STA3的组的信道接入间隔中已经唤醒并且AP可以具有要被发送到STA3的数据。或者STA3可以将PS轮询帧发送到AP以接收可以为STA3指定的数据，假定由于其长睡眠模式操作没有同步时间。当从AP接收到的ACK帧指示用于STA3的数据的存在时，STA3等待数据的接收，假定当前信道接入间隔是可用于STA3的信道接入间隔。尽管不允许STA3进行数据接收，但是STA3没有必要消耗功率直到基于被包括在下一个信标帧中的信息获取时间同步。
尤其当STA3在长睡眠模式下操作时，STA3不可以经常接收信标帧。因此，例如，通过执行CCA，STA3未必可以消耗功率，尽管当前信道接入间隔不是用于STA3。
图15图示其中具有GID 1(属于组1)的STA在其唤醒时序处丢失信标帧的情况。当STA不能接收具有被分配给STA的GID(或者PID)的信标帧时，STA在唤醒状态下等待直到接收具有其GID(或者PID)的信标帧。即，尽管STA在被分配给STA的信道接入间隔中唤醒，但是STA没有获知是否唤醒时序落入被分配给其组的信道接入间隔，因为其还没有检查是否被包括在信标帧中的TIM包括其GID(或者PID)。
如上所述，已经从睡眠状态切换到唤醒状态的STA被保持在唤醒状态下直到在丢失第一信标帧之后接收具有其GID(即，GID 1)的第四信标帧，从而不必要地消耗功率。在不必要的功率消耗之后，STA最后可以接收包括GID 1的信标帧并且从而可以基于接收到的信标帧执行RTS传输、CTS接收、数据帧传输、以及ACK接收。
图16图示其中STA在被分配给另一组的信道接入间隔中唤醒的情况。例如，具有GID 3的STA可以在用于GID 1的信道接入间隔中唤醒。即，在唤醒之后，具有GID 3的STA等待直到接收包括其GID的信标帧，不必要地消耗功率。在第三信标帧中接收指示GID 3的TIM之后，STA可以识别被分配给其组的信道接入间隔并且通过基于RTS和CTS的CCA执行数据传输和ACK接收。
本发明提供当允许如上所述的基于组的被限制的接入时防止或者减少STA的不必要的功率消耗的改进的信道接入方案。特别地，本发明的信道接入方案对于在具有时间异步的高可能性的长睡眠模式下操作的STA来说可以是有用的。
根据本发明，当已经从睡眠状态切换到唤醒状态的STA将包括与信道接入请求有关的信息的帧(即，第一帧)发送到AP时，AP通过包括指示是否接受信道接入的信息的帧(即，第二帧)答复STA。因此，能够防止STA的不必要的功率消耗。例如，指示信道接入是否被接受的信息可以是定时信息。第一帧可以是现有的PS轮询帧或者通过本发明提出的新的帧(例如，信道接入请求(CA-REQ)帧)。第二帧可以是现有的ACK或者接入控制帧，或者本发明提出的新的帧(即，信道接入响应(CA-RSP)帧)。现在，下面将会描述本发明的特定示例。
根据本发明，在没有从AP接收信标帧的情况下(或者没有在唤醒状态下等待直到接收包括STA的GID(或者PID)的信标帧的情况下)长睡眠模式的STA可以接入从AP指向STA的信道(即，下行链路(DL)信道)或者从STA指向AP的信道(即，上行链路(UL)信道)。
在这样的情况下，STA可以通过将第一帧发送到AP向AP请求信道接入。在本发明中第一帧可以是PS轮询帧或者CA-REQ帧，其不应被解释为限制本发明。包括在本发明的各种示例中描述的信息的特定帧可以被称为第一帧。
可以定义在任何时候第一帧是可发送的。也可以定义即使当STA不具有被指向STA的DL数据的存在或者不存在的知识时(例如，即使当STA不能接收TIM时)发送第一帧。
图17图示根据本发明的CA-REQ帧的示例性格式。
帧可以典型地包括MAC报头、有效载荷、以及帧检查序列(FCS)。一些帧不可以具有有效载荷。MAC报头的前面的两个八位字节(即，16个比特)是帧控制字段。帧控制字段可以包括协议版本字段、类型字段、子类型字段、MD字段等等。帧的最后的两个八位字节可以是FCS。
参考图17(a)，CA-REQ帧可以包括STA的ID(即，AID)和AP的ID(即，BSSID)。AID字段可以被填充有STA的AID并且BSSID字段可以被填充有是通过STA发送的CA-REQ帧的目的地的AP的ID。帧控制字段的类型字段和子类型字段可以指示是否此帧是CA-REQ帧。如果STA具有要被发送到AP的UL数据，则STA可以将在帧控制字段中具有被设置为1的MD比特的CA-REQ帧发送到AP。因为CA-REQ帧的AID字段包括GID(或者PID)(即，AP可以从STA的AID确定相对应的AID属于的组的GID(或者PID))，所以STA不需要包括CA-REQ帧中的GID(或者PID)字段。
另外，通过分级的AID结构或者通过特定的AID范围(参考图13(a))可以指示STA的GID。因此，CA-REQ帧可以被配置成包括AID字段和GID字段，如在图17(b)中所图示。
在另一示例中，除了图17(a)的示例性结构之外，CA-REQ帧可以包括UL/DL指示符字段。UL/DL指示符字段可以指示是否CA-REQ帧是用于DL信道或者UL信道的接入请求。
使用第一帧的各种示例的本发明的实施例的详细描述将会遵循第二帧的格式的描述。
在接收第一帧(例如，PS轮询帧或者CA-REQ帧)之后，AP可以响应于第一帧将第二帧(即，ACK帧、接入控制帧、或者CA-RSP帧)发送到STA。
图18、图19、以及图20图示根据本发明的CA-RSP帧的示例性格式。
参考图18，图19以及图20，示例性CA-RSP帧中的每一个基本上可以包括帧控制字段、AID字段、BSSID字段、以及FCS字段。被包括在帧控制字段中的类型字段和子类型字段可以指示是否此帧是CA-RSP帧。如果AP具有要被发送到STA的DL数据，则AP可以将具有在帧控制字段中设置为1的MD比特的CA-RSP帧发送到STA。
另外，CA-RSP帧可以包括显式/隐式地指示对于在唤醒之后还没有接收信标帧的STA(或者已经发送第一帧的STA)是否接受信道接入的信息。此信息可以被称为响应信息。
参考图18，响应信息可以包括时间戳信息(图18(a))、ACK信息(图18(b))、信道接入开始偏移(CASO)信息和和许可的信道接入持续时间(GCAD)信息(图18(c))或者当前接入组编号(CAGN)信息以及下一个接入组开始偏移(NAGSO)信息(图18(d))。每个字段的长度(在图18中L，L1或者L2)可以被设置为预定的值。
图19图示其中响应信息包括响应类型字段和主体部分的CA-RSP帧的示例性格式。响应类型字段的长度可以是3个比特。然后，如果响应信息是1个八位字节，则主体部分可以是5个比特长。如果响应信息是2个八位字节，则主体部分可以是13个比特长。
参考图20，响应信息的主体部分可以包括信道接入持续时间信息(图20(a))、信道接入持续时间和时间戳信息(图20(b))、当前信道接入组ID(CCAGID)以及NAGSO信息(图20(c))、CCAGID信息、NAGSO信息、时间戳信息、以及GCAD信息(图20(d))、或者新的组ID(或者新的AID)信息(图20(e))。
被包括在第二帧(或者ACK、接入控制或者CA-RSP帧)中的上述信息仅是示例性的。因此，在图18、图19以及图20中图示的各种示例中的一个或者多个可以被组合地实现。
下面将会更加详细地描述使用第一帧和第二帧的本发明的实施例。
图21至图34图示根据本发明的使用第一和第二帧的示例性的改进的信道接入操作。
参考图21，在唤醒之后在没有接收信标帧的具有GID 3的STA3可以将第一帧(例如，CA-REQ帧)发送到AP。即，在被分配给STA3属于的组的信道接入间隔之外的时刻STA3可以将CA-REQ帧发送到AP。响应于接收到的第一帧，AP可以将第二帧(例如，CA-RSP帧)发送到STA。在第二帧中MD字段可以被设置为1以指示要被发送到STA3的DL数据的存在。
第二帧可以进一步包括时间戳信息(参见图18(a))。STA3可以基于被包括在第二帧中的时间戳值获取与AP的精确的时间同步。在时间同步之后，STA可以计算充分精确的下一个信标传输时序，并且在睡眠模式下操作直到下一个信标传输时序。当在下一个信标传输时序处STA3唤醒并且成功地接收信标时，STA3可以获取当前组信息(即，包括信道接入是可用的组的信息)。基于获取到的当前组信息STA3可以计算用于其组的信道接入允许时间。例如，如果STA3在第三信标帧之后确定要到来的其组的信道接入间隔，则STA3可以返回到睡眠模式，从而节电。然后在第三信标的时序处STA3可以唤醒，试图信道接入，并且从AP接收DL数据。
参考图22，在根据被包括在从AP接收到的第二帧中的时间戳信息计算其组的信道接入间隔之后，除了在图21中图示的操作之外，在相对应的时序处唤醒并且从AP接收DL数据之前STA可以进一步执行信道接入(例如，CA-REQ和CA-RSP传输和接收)。
在附加的信道接入中，AP可以响应于第一帧将包括ACK信息的第二帧(参见图18(b))发送到STA并且然后将数据发送到STA。
当可以将被包括在第二帧中的ACK信息配置成如在图18(b)中所图示的ACK字段时，如在ACK帧中一样，ACK信息可以被配置成在第二帧的各种示例(参见图18、图19以及图20)中的帧控制字段的MD字段。
如果在AP处从STA接收第一帧时信道接入可用于STA，则AP可以指示通过将ACK帧，而不是CA-RSP帧发送到STA接受信道接入，如在图22中图示。在这样的情况下，如果AP已经缓冲要被发送到STA的DL数据，则AP可以在ACK帧中将MD字段设置为1。
参考图23，在从STA接收到第一帧之后，AP可以在没有将包括ACK或者ACK帧的第二帧发送到STA的情况下将DL数据发送到STA。在图23中，在GID 3信道接入间隔之前，STA和AP以与图22的示例中相同的方式操作。当STA在其信道接入间隔中将第一帧(例如，CA-REQ帧)发送到AP时，AP可以将DL数据立即发送到STA。
参考图24，在从STA接收到第一帧之后，AP可以将包括CASO和GCAD的第二帧(参见图18(c))发送到STA。
CASO指定AP开始对于STA允许信道接入的时间。即，CASO是指示当信道接入当前被拒绝并且返回到睡眠状态的STA应以后唤醒时的时间的信息。CASO可以作为特定的定时器信息被提供(即，在特定的定时器期满之后STA可以唤醒)。对于DL数据传输，CASO可以被设置为AP将DL数据发送到STA的时间，而在UL数据传输中，CASO可以被设置为STA将UL数据发送到AP的时间。或者CASO可以指示下一个目标信标传输时间(TBTT)、将信标帧发送给STA属于的组的开始时间、或者用于STA的组信道接入间隔的开始时间。在DL数据传输中，AP可以在通过CASO指示的时间之后试图发送DL数据。CASO可以被设置以指示STA属于的组的信道接入间隔(图24中的GID 3信道接入间隔)的开始位置，而不考虑DL/UL数据传输。
GCAD指示期间STA可以接入信道的时段。通过CASO指示时段的参考时间(或者开始时间)。
如果STA从从AP接收到的第二帧获取CASO信息和GCAD信息，则STA可以在通过CASO指示的时间点处试图接收数据，尽管STA没有确定其组或者用于该组的信道接入间隔的位置。因此，在第二帧中接收CASO和GCAD之后，STA可以在由CASO指示的时间点之前通过保持睡眠状态进一步节省电力。
参考图24，MD比特在第二帧中被设置为1并且从而在通过CASO指示的时间点处STA唤醒并且在通过GCAD指示的时间段期间试图接收DL数据。尽管未示出，但是如果在通过STA发送的第一帧中MD比特被设置为1，则MD比特是关于UL数据传输并且STA可以在通过CASO指示的时间点处唤醒并且在通过GCAD指示的时间段期间试图发送UL数据。
参考图25，在从STA接收到第一帧之后，AP可以将包括CAGN信息和NAGSO信息的第二帧(参见图18(d))发送到STA。
STA可以从CAGN信息确认在当前时间处允许信道接入的组。STA也可以从NAGSO信息确定下一个信道接入间隔的开始时间。在图25的示例中，基于在第二帧中接收到的CAGN信息，STA可以识别当前信道接入间隔是用于组1(GID 1)并且确定用于是允许信道接入的下一个组的组2(即，GID 2)的信道接入间隔的开始时间。
如果STA具有组的总数目的知识，所有组的信道接入间隔是相同的长度，并且组具有相同的配置信息，则STA可以使用CAGN信息和NAGSO信息计算其组的信道接入间隔的位置。
[等式1]
StarOffset(GID)＝NAGSO+(|GID-CAGN-1|mod N)*I
在等式1中，GID表示被指配给STA的组编号，其可以作为用于STA的STA的接入组编号(AGNS)被给出并且CAGN表示当前允许接入的组的数目。如前面所描述的，NAGSO表示下一个接入组的信道接入间隔的开始点，以微秒(μs)为单位。N表示由AP支持的组的总数目，I表示组的信道接入间隔的长度，并且││表示绝对值，并且mod表示模运算。
在图25的示例中，因为组的总数目是3，STA的GID是3，并且当前组编号是1，所以STA属于的组(即，组3)的信道接入间隔的开始时间可以被计算为是NAGSO+I(＝NAGSO+((3-1-1)mod3)*I)。
[等式1]是以总共4组被给出并且从1至4索引的假定为基础。如果从0至3对组索引，则[等式1]可以被修改为[等式2]。
[等式2]
StarOffset(GID)＝NAGSO+(|GID-CAGN|mod N)*I
如果AP通过如前面所描述的第二帧将CASO和NAGSO信息提供给STA，则STA可以在其组的信道接入间隔的开始时间处唤醒并且接收数据，而不需要下一个信标时序处唤醒并且接收信标帧。
为了从在第二帧中接收到的CASO信息和NAGSO信息确定其组的信道接入间隔的正确的开始点，STA应预先具有组的总数目的知识，N，组信道接入间隔的长度(I)等等。当在与AP相关联期间AID(GID或者PID)被分配给STA时，STA可以从AP接收关于N和I的信息。
参考图25，如果STA从AP还没有接收到关于组的总数目，通过AP管理的N的信息和/或关于组的信道接入间隔的长度I的信息，当AID(或者GID/PID)被分配给STA时或者在STA在睡眠模式下操作之前，AP可以将信息(例如，N和I值)连同第二帧中的CAGN信息和NAGSO信息一起提供给STA。因此，STA可以确定其组的信道接入间隔的开始时间。
在其中CASO和GCAD被包括在第二帧(例如，CA-RSP帧)(参见图18(c))中或者CAGN和NGASO被包括在第二帧(例如，CA-RSP帧)(参见图18(d))中的情况下，在图24、图25、以及图26的示例中在被分配给其组的信道接入间隔中STA在没有执行信道接入操作的情况下从AP接收DL数据。然而，这没有限制本发明的范围。即，如参考图21、图22、以及图23在前面所描述的，在其中第二帧的其它示例性格式被使用的情况下，当STA在其信道接入间隔中试图信道接入时，STA可以执行第一帧传输、第二帧接收、以及数据接收(与图22的示例相似)、第一帧传输、ACK帧接收、以及数据接收(与图22的示例相似)、或者第一帧传输和数据接收(与图23的示例相似)。
参考图27，当AP响应于从STA接收到的第一帧(例如，CA-REQ帧或者PS轮询帧)发送第二帧(例如，CA-RSP帧或者ACK帧)时，AP可以在存在要被发送到STA的数据的情况下在第二帧中将MD比特设置为1。或者在接收第一帧(例如，PS轮询帧)之后，AP可以在没有将ACK发送到STA的情况下将数据直接地发送到STA。
参考图28，当STA将第一帧(例如，CA-REQ帧或者PS轮询帧)发送到AP时，STA可以在存在要被发送到AP的数据的情况下在第一帧中将MD比特设置为1。或者在将PS轮询帧发送到AP之后从AP接收到ACK或者数据之后，STA可以将数据发送到AP。
在图27和图28的示例中，在唤醒之后还没有接收到信标帧的STA将CA-REQ帧作为第一帧发送到AP并且从AP接收作为第二帧的CA-RSP帧。然后，STA分别使用PS轮询帧和ACK帧作为第一和第二帧，以在STA属于的组的信道接入间隔中接入信道。然而，这没有限制本发明的范围。而是，各种修改示例是可用的，诸如被用于在唤醒之后还没有接收到信标帧的STA的作为第一帧的PS轮询帧的使用和STA在STA的信道接入间隔中发送给AP的作为第一帧的CA-REQ帧的使用。
虽然在图27和图28的示例中在唤醒之后还没有立刻接收到信标帧的STA为了信道接入将第一帧发送到AP，响应于第一帧从AP接收第二帧，并且以与图25相似的方式从第二帧获取关于STA属于的组的信道接入间隔的信息，但是这没有限制本发明的范围。即，睡眠模式的STA在STA转变到唤醒状态之后与AP交换的第一和第二帧可以以在图17和图18中所图示的格式配置。
参考图29，如果睡眠状态的STA切换到唤醒状态以发送UL帧(例如，数据帧、控制帧、管理帧等等)，则STA可以将第一帧发送到AP，尽管其还没有接收到信标。在这样的情况下，为了通知AP要被发送的UL数据的存在，STA可以在第一帧中将帧控制字段的MD比特设置为1。可替选地或者另外，STA可以包括第一帧中的UL/DL指示符以显式地指示是否被发送的第一帧(例如，CA-REQ帧)是用于DL接收或UL传输的信道接入请求，如在图17(c)中所图示。
在从STA接收到第一帧之后，AP可以从被包括在第一帧中的AID信息中提取STA的GID信息。AP可以基于是否允许STA进行信道接入的GID信息确定。例如，AP可以确定在接收第一帧的时间处是否允许STA进行信道接入。在图29的示例中，因为来自于STA的第一帧的接收落入组1(即，GID 1)的信道接入间隔并且AP已经从第一帧的AID信息已经提取的STA的GID是1，所以AP可以确定允许STA进行信道接入。因此，AP可以包括第二帧中的指示允许STA信道接入的信息并且将第二帧发送到STA。
例如，第二帧可以以在图19中图示的格式配置。即，被添加到第二帧的基本字段(例如，帧控制字段、AID字段、BSSID字段、以及FCS字段)的字段被统称为包括响应类型字段和主体部分的响应信息字段。例如，响应类型字段可以是3个比特长。响应类型字段可以被设置为指示是否允许STA信道接入的值。例如，被包括在第二帧的响应信息字段的响应类型字段可以具有如在[表1]中所图示的值和意义。
[表1]
如在[表1]中所描述的，当AP从STA接受信道接入时(例如，当相对应的信道接入间隔的GID与被分配给STA的GID相同时)，AP可以在第二帧中将响应类型字段设置为000并且将第二帧发送到STA。
响应类型字段的值000可以意指用于STA的请求的ACK(通过CA-REQ或者PS轮询帧的STA的信道接入请求)。因此，在从AP接收到具有被设置为000的响应类型字段的第二帧之后，STA可以在存在要被发送到AP的UL数据的情况下执行UL信道接入(例如，当STA将具有被设置为1的MD比特的第一帧发送到AP时)。在存在要从AP接收的DL数据的情况下(例如，当AP将具有被设置为1的MD比特的第二帧发送到STA时)，STA可以等待并且从AP接收DL数据。
通过AP发送的第二帧可以进一步包括关于当前信道接入持续时间的信息和响应类型字段(参见图20(a))。在当前信道接入持续时间的期满之后，STA可以在被设置为当前信道接入持续时间的时间段期间执行信道接入并且停止信道接入。
为了STA和AP之间的精确的时间同步，第二帧可以包括时间戳信息(参见图20(b))。当响应类型字段被设置为000时仅包括时间戳信息(即，指示信道接入的接受)。或者时间戳信息可以始终被包括在第二帧中以将精确的时间同步提供给STA，而不考虑响应类型字段的值。
另一方面，AP可以拒绝STA的信道接入请求。例如，如果当前信道接入间隔的GID不同于STA的GID或者太多的STA当前试图进行信道接入，则AP可以拒绝STA的信道接入请求。在这样的情况下，AP可以将具有被设置为001的响应类型字段的第二帧发送到STA。
第二帧的主体部分可以包括CCAGID字段和NAGSO字段(参见图20(c))。CCAGID信息对应于前述的CAGN信息。本示例可以更加适合于被设置为001的响应类型字段的情况(即，对于信道接入的拒绝)。例如，被拒绝信道接入的STA可以通过[等式1]或者[等式2]根据被包括在第二帧中的CCAGSID信息和NAGSO信息计算STA属于的组的信道接入间隔的开始位置(或者开始偏移)。因此，STA可以在其组的信道接入间隔的开始时间处试图信道接入。
第二帧的主体部分可以包括CASO字段和GCAD字段(未示出)替代CCAGID和NAGSO。第二帧对于响应类型字段被设置为001(即，拒绝信道接入)的情况来说是更加有用的。如果STA从从AP接收到的第二帧获取CASO信息和GCAD信息，则STA可以在从通过CASO指示的时间开始的通过GCAD指示的时间段期间试图接收数据。
第二帧的主体部分可以包括除了CCAGID和NAGSO(参见图20(d))之外的时间戳字段和GCAD字段。此第二帧可以更加适合于响应类型字段被设置为001(即，对于信道接入的拒绝)的情况。
可以以参考图19和图20在前面描述的第二帧的附加的示例性格式定义，时间戳、CCAGID、NAGSO、CASO、以及GCAD中的至少一个始终被包括在第二中，而不考虑响应类型字段的值(即，而不考虑是否接受或者拒绝信道接入)。因此，STA可以更加精确地计算STA组属于的组的信道接入间隔。
AP也可以通过改变STA属于的组允许STA的数据传输。在这样的情况下，响应类型字段可以被设置为010并且主体部分可以包括第二帧中的新的GID(或者新的AID)。例如，尽管请求信道接入(或者发送第一帧)的STA的GID X不同于当前信道接入间隔的GID Y，但是AP可以考虑到当前网络情况确定接受STA的信道接入是优选的(例如，当接入当前组的STA的密度低或者请求信道接入的STA被放置在紧急状态下时)。在这样的情况下，AP可以将Y作为新的GID重新分配给STA，使得STA可以在当前信道接入间隔中执行信道接入。如果从被包括在AID字段中的信息中导出GID，而不是单独地设置GID，则AP可以通过将包括新的AID的第二帧发送到STA将新的GID分配给STA。
在接收到具有被设置为001的响应类型字段的第二帧之后(即，在当前信道接入间隔中拒绝STA的信道接入时)，STA可以使用被包括在第二帧中的信息计算时间和在其期间接受STA的信道接入的时间段，在该时间之前保持在睡眠状态下，在该时间处切换到唤醒状态，并且试图信道接入。
在DL信道接入的情况下，STA可以从通过计算确定的时间开始等待来自于AP的DL数据的接收。或者对于DL信道接入，STA可以在被确定的时间处向AP请求信道接入(例如，通过将第一帧(CA-REQ或者PS轮询帧)发送到AP)。AP可以响应于第一帧在将第二帧(例如，CA-RSP或者ACK帧)发送到STA之后发送DL数据，或者可以在没有发送第二帧的情况下将DL数据立即发送到STA。
在UL信道接入中，STA可以在通过计算确定的时间处(例如，通过发送第一帧(例如，CA-REQ或者PS轮询帧)向AP请求UL信道接入，或者STA在没有将第一帧发送到AP的情况下发送UL数据。在从STA接收到CA-REQ帧之后，AP可以将CA-RSP帧或者ACK帧发送到STA。或者在从STA接收到RTS帧之后，AP可以将CTS帧发送到STA。或者在没有接收第一帧或者RTS帧的情况下接收到数据之后，AP可以将ACK帧发送到STA。
参考图30至图34，将会描述用于使用PS轮询帧作为第一帧的方法。STA将PS轮询帧发送到AP以执行信道接入过程(即，确定是否AP具有要被发送到STA的数据)。在存在针对STA的传输数据的情况下，AP可以将数据直接地发送到STA或者可以发送具有MD＝1的ACK帧并且然后将数据发送到STA。在不存在针对STA的传输数据的情况下，AP可以将具有MD＝0的ACK帧发送到STA。
如参考图10或者图11在上面所描述的，已经接收到被包括在信标帧中的TIM的STA可以使用传统的PS轮询帧以向AP指示STA是唤醒的并且已经准备好接收DL数据。虽然可以以与传统的PS轮询帧的相同格式基本地配置本发明的PS轮询帧(即，作为示例性的第一帧的PS轮询帧)，甚至还没有接收到信标帧(即，TIM)的STA可以发送本发明的PS轮询帧。
参考图30，STA可以从睡眠状态(或者休眠状态)切换到唤醒状态并且将第一帧(例如，PS轮询帧)发送到AP以确定是否AP具有要被发送到STA的DL数据。AP可以响应于第一帧将指示用于STA的传输数据的存在(即，MD＝1)的第二帧(例如，ACK帧)发送到STA。随后，AP可以将DL数据发送到STA并且STA可以通过ACK帧答复AP。
在本发明的示例中，当AP将第二帧(即，响应于从STA接收到的信道接入请求(或者PS轮询帧)的ACK帧或者响应帧)发送到STA时，AP可以包括指示STA属于的组的信道接入间隔的显式或者隐式信息(即，时间同步信息)。例如，如果STA在长睡眠模式下操作，则当STA唤醒并且将第一帧发送到AP时STA可以具有与AP的时间异步的高可能性。即，根据本发明可以定义用于尽管STA没有向AP请求时间戳但是通过AP将时间戳信息发送到STA的操作。
时间同步信息(例如，时间戳信息)可以被包括在第二帧(例如，CA-RSP帧、ACK帧等等)中。如果在没有从STA接收ACK的情况下AP发送数据，则时间戳信息可以被捎带给数据帧。
参考图31，具有寻呼ID 2(PID2)的STA可以将第一帧(例如，PS轮询帧)发送给AP。AP可以响应于PS轮询帧将包括被设置为1的MD比特的ACK帧发送给STA，其指示要被发送到STA的数据的存在。虽然AP正在准备要被发送到STA的数据，但是AP可以将时间同步信息(即，时间戳信息)发送给STA。第二帧(例如，以在图18(a)中图示的格式配置的CA-RSP帧)可以递送时间戳信息。或者可以在如在图31中图示的单独的帧(例如，接入控制帧)中单独地发送时间戳信息。接入控制帧可以包括指示是否接受或者拒绝STA的信道接入请求的信息。在图31中，因为STA的PID与当前信道接入间隔的PID相同，所以STA的信道接入被接受。因此，接入控制帧可以包括指示对于信道接入的接受的信息和时间戳信息。在接收到时间戳信息之后，基于时间戳信息STA可以调节其时序。然后AP可以将数据发送到STA并且STA可以响应于接收到的数据将ACK发送给AP并且返回到睡眠状态。或者第二帧(例如，接入控制帧)可以被连结到数据帧使得第二帧和数据帧可以被一次一起发送。
AP可以从STA的AID隐式地确定是否STA在长睡眠模式下操作。因此，AP可以确定是否将时间同步信息(例如，时间戳信息)提供给STA。当STA将第一帧(例如，CA-REQ帧或者PS轮询帧)发送给AP时，STA可以在第一帧中包括显式地指示是否STA在长睡眠模式下操作的信息。如果AP从接收到的信息确定STA在长睡眠模式下操作，则AP可以将时间同步信息(例如，时间戳信息)提供给STA。
虽然将时间戳信息作为上述示例中的用于STA的时间同步信息的示例，但是本发明不受到特定时间同步信息的限制。即，参考图18、图19以及图20描述的各种类型的信息可以与显式/隐式信息一起提供给STA，通过该显式/隐式信息STA可以调节其时间同步。例如，在第二帧(例如，CA-RSP帧、ACK帧等等)中可以将用于STA的唤醒的时间偏移信息(例如，CASO信息)发送给STA。
参考图32，如果具有PID1的STA发送第一帧(例如，PS轮询帧)并且AP具有要被发送到STA的数据，则AP可以响应于PS轮询帧将具有被设置为1的MD比特的ACK帧发送给STA。然而，因为当前信道接入间隔是用于具有PID2的STA，所以AP不可以接受具有PID1的STA的信道接入。因此，AP可以将包括指示拒绝信道接入的信息的第二帧(例如，接入控制帧)发送给STA。AP可以进一步包括关于接入控制帧中的开始偏移(或者开始点)的信息使得STA可以在被分配给STA的PID的信道接入间隔之前在睡眠状态下操作。因此，STA可以在通过开始偏移指示的时间点处唤醒，执行信道接入操作(例如，第一帧(例如，PS轮询帧)的传输等等)，并且成功地接收针对STA的DL数据。
参考图33，具有PDI1的STA发送第一帧(例如，PS轮询帧)并且AP具有要被发送到STA的数据，如在图32中一样。为了简化信道接入请求/响应过程，如果STA的PID不用于当前信道接入间隔的PID，则AP可以将具有被设置为0的MD比特的第二帧(例如，ACK帧)发送给STA，尽管不存在要被发送到STA的数据。另外，AP可以将指示为STA的PID配置的信道接入间隔的开始点(即，开始偏移)的信息与ACK帧一起发送给STA。为此，第二帧(例如，CA-RSP、ACK、或者接入控制帧)的各种示例性格式是可用的。
在上面的示例中，在接收到指示允许信道接入的时间点的信息之后，STA可以在该时间点处从睡眠状态唤醒并且试图信道接入。唤醒的STA可以发送第一帧(例如，CA-REQ帧或者PS轮询帧)或者可以在没有发送第一帧的情况下等待接收到DL数据。
参考图34，具有PID1的STA将第一帧(例如，PS轮询帧)发送给AP并且AP具有要被发送到STA的数据，如在图32或者图33的示例中一样。在被图示的图34的情况下，可以通过将AID(或者PID/GID)重新分配给STA进一步简化STA和AP的操作，对于STA来说当前信道接入间隔不是可用的，并且从而接受在当前信道接入间隔中的STA的信道接入。在图34的示例中，在从具有PID1的STA接收到第一帧之后，AP可以将重新分配当前信道接入间隔的PID2的STA信息作为新的PID发送给STA。该信息可以以第二帧的示例性格式(例如，在图20(e)中所图示)配置或者可以在新的独立的帧(例如，接入控制帧)中被发送。在这样的情况下，第二帧的响应类型字段可以被设置为指示AID(或者PID/GID)重新指配的值，接受或者拒绝除外。因此，STA可以将其AID(或者PID/GID)重设为新的值，执行到AP的信道接入，并且从AP成功地接收DL数据。
即使当AP将AID(或者PID/GID)重新分配给STA时，AP可以另外地将时间同步信息(例如，时间戳信息、用于唤醒的时间偏移信息(例如，CASO信息)、信道接入持续时间信息等等)发送给STA。即，如前面所陈述的，AP可以(在任何时间)包括在第二帧中用于STA的时间同步信息，而不考虑用于请求信道接入(发送第一帧)的STA的信道接入接受/拒绝/ID重新指配。时间同步信息可以包括时间戳信息、简洁的信标传输时序信息、用于唤醒的时间偏移信息(例如，CASO信息)、关于在此期间STA可以使用信道的持续时间的信息(例如，GCAD信息)等等。
图35是图示根据本发明的示例的用于信道接入方法的信号流的图。
参考图35，在步骤S3510中第一STA(例如，非AP STA)可以从睡眠状态切换到唤醒状态。
在步骤S3520中，第一STA可以将通过本发明提出的第一帧(例如，PS轮询帧或者CA-REQ帧)发送给第二STA(例如，AP)。例如，在唤醒之后，第一STA可以在任何时间(例如，当STA没有接收信标帧中的TIM时)发送第一帧。
在步骤S3530中，在被包括在从第一STA接收到的第一帧中的信息、当前信道接入间隔的组数目、网络情况等等的全面考虑中第二STA可以确定是否接受或者拒绝来自于第一STA的信道接入。
在步骤S3540中，第二STA可以响应于接收到的第一帧将本发明提出的第二帧(例如，ACK帧、CA-RSP帧、或者接入控制帧)发送到第一STA。第二帧可以包括诸如用于第一STA的时间同步信息的时序信息或者关于假定第一STA在下一次从睡眠状态唤醒的时间点的信息。此外，与本发明的前述各种示例有关的描述的信息可以被包括在第二帧中。
因此，第一STA可以以最小的功率消耗执行信道接入，尽管在第一STA和第二STA之间时间是异步的。
现在将会参考图36至图43中图示的示例给出用于执行与STA的UL数据传输有关的信道接入的方法的描述。
在根据本发明的UL数据传输中，STA可以包括指示与信道接入请求有关的第一帧中的UL数据的存在或者不存在的信息并且可以发送第一帧。换言之，UE可以包括与第一帧中的UL信道使用请求相对应的信息以确定是否用于STA的UL数据存在或者UL数据传输是可用的。第一帧可以是如前面所描述的PS轮询帧、空数据分组(NDP)PS轮询帧、或者重新定义的CA-REQ帧。更加具体地，STA可以在休眠状态下没有接收信标帧的情况下在特定的时间(例如，在监听间隔)处从休眠状态切换到唤醒状态，并且可以发送NDP PS轮询帧(或者PS轮询帧)。NDP PS轮询帧(或者PS轮询帧)可以包括指示STA中的UL数据的存在或者不存在的信息。如稍后所描述的，指示STA的UL数据的存在或者不存在的信息可以在PS轮询帧的MD字段中设置(被设置为1)。或者指示STA中的UL数据的存在或者不存在的信息可以作为PS轮询帧中的UL接入请求指示符或者DL/UL指示符被发送或者可以在PS轮询帧中的MAC报头的FC字段或者SIG字段中被发送。
如上所述，在接收到第一帧之后，AP可以响应于第一帧发送包括指示是否允许STA的UL数据传输的信息的第二帧。更加具体地，第二帧可以是ACK帧、CA-RSP帧、或者DL数据。如果指示UL数据的存在或者不存在的信息指示第一帧中的UL数据的存在，则第二帧可以包括是否接受STA的UL接入请求的信息。下面将会参考图36至图43描述STA的UL数据传输的示例。在下面的描述中被引用的附图中，PS轮询(UL接入请求＝1/MD＝1)意指指示UL数据的存在或者不存在的前述的信息/字段，不限于UL接入请求字段或者MD字段。就其指示UL数据的存在或者不存在而言，可以使用任何其它的字段名称。在下面的描述中引用的附图中STA在接收信标帧并且休眠状态下保持很多时间之后发送第一帧，其没有被解释为限制本发明。如前面所描述的，第一帧的传输可以包括在信标帧接收之后的PS轮询帧传输(或者NDP PS轮询帧传输)和不具有信标帧接收的PS轮询帧传输(或者NDPPS轮询帧传输)。
图36图示当STA具有要被发送到AP的UL数据并且AP允许STA的UL数据传输时的STA的UL数据传输。
参考图36，STA可以从休眠状态切换到唤醒状态并且然后将包括指示UL数据的存在或者不存在的信息/字段的PS轮询帧发送到AP(S3601)。指示UL数据的存在或者不存在的信息/字段指示UL数据(UL接入请求＝1/MD＝1)的存在。在接收到PS轮询帧之后，AP可以将指示UL数据传输的许可(UL接入许可＝接受(1))的信息/字段的ACK帧发送到STA(S3602)。在接收ACK帧之后在预定的时间(例如，短帧间间隔(SIFS))处STA可以将UL数据发送到AP(S3603)。在接收到UL数据之后，AP可以将有关的ACK帧发送到STA(S3604)。
图37图示其中AP不允许UL数据传输的情况。
参考图37，STA可以从休眠状态切换到唤醒状态并且然后将包括指示UL数据的存在或者不存在的信息/字段的PS轮询帧发送到AP(S3701)。在接收到PS轮询帧之后，AP可以确定不允许UL数据传输并且将指示指示拒绝UL数据传输的信息/字段的ACK帧(UL接入许可＝拒绝(0))发送到STA(S3702)。STA可以接收ACK帧并且切换到休眠状态，确定不允许进行UL数据传输。
在图37的示例中，存在对于定义当具有UL数据的STA被假定以发送UL数据时的需求。将会参考图38至图43描述有关各种方法。
图38图示当AP不允许UL数据传输时STA的示例性的UL数据传输。
参考图38，在接收到指示响应于包括指示UL数据的存在的信息/字段的被发送的PS轮询帧不允许AP从STA到AP的UL数据传输的ACK帧之后，STA可以在等待之后发送UL数据直到接收下一个信标帧。因此，在PS轮询帧的传输之后STA可能需要保持在唤醒状态下直到接收下一个信标帧(更加精确地，直到在接收信标帧并且然后发送UL数据之后接收ACK帧)。
图39图示用于当AP不允许UL数据传输时与图38的示例相比较通过被减少的功率消耗发送来自于STA的UL数据的方法。
参考图39，如果AP接收包括指示UL数据的存在的信息/字段的PS轮询帧并且确定不允许UL数据的传输，则AP可以将包括开始偏移信息和持续时间信息的ACK帧发送到STA。开始偏移信息可以指示何时STA被假定发送UL数据。因此，在通过开始偏移指示的时间之前STA可以被保持在休眠状态下，从而节电。持续时间信息可以指示时间段，在该时间段期间STA被保持在唤醒状态下。如果STA在通过开始偏移指示的时间处唤醒并且发送UL数据，则STA可以在通过持续时间信息指示的时间段期间接收ACK帧，如在图39中图示的。
图40图示其中在图39的情况下AP具有要被发送到STA的DL数据的情况。参考图40，AP可以在通过持续时间信息指示的时间段期间接收UL数据，响应于接收到的UL数据发送ACK帧，并且发送被缓冲的DL数据。
与其中在通过持续时间指示的时间段期间STA被保持在唤醒状态的图39的示例相比较，在图41的示例中在发送UL数据之后STA切换到休眠状态。即，STA在没有等待的情况下切换到休眠状态直到通过持续时间信息指示的时间段的期满以便于节电。在这样的情况下，尽管要被发送到STA的DL数据的存在，AP可以缓冲DL数据直到STA发送另一个PS轮询帧。
图42图示其中在图39的情形下STA激活定时器的示例性情况。参考图42，STA在通过开始偏移信息指示的预定时间之后发送UL数据。在响应于UL数据接收到ACK帧之后，STA可以激活T1定时器。如果不存在UL数据传输(或者没有来自于AP的DL数据传输)直到T1定时器期满，则STA甚至可以在通过持续时间信息指示的时间段的期满之前切换到休眠状态，从而减少功率消耗。
图43图示示例性情况，其中当STA在图42的情况下在T1定时器的期满之后STA切换到休眠状态时，STA将指示切换到休眠状态的帧发送到AP。STA可以将指示切换到休眠状态的帧发送到AP并且然后切换到休眠状态，同时没有在通过持续时间信息指示的时间段中激活T1定时器。
图44图示示例，其中在存在要被发送到STA的DL数据的情况下，在接收具有MD＝1的PS轮询帧或者具有UDI＝1的NDP PS轮询帧之后，AP将DL数据立即发送到STA。
即，如果AP从STA接收指示UL数据的存在的PS轮询帧(或者NDP PS轮询帧)并且具有要被发送到STA的DL数据，则AP可以通过响应于PS轮询帧(或者NDP PS轮询帧)将DL数据立即发送到STA允许STA使用UL。AP可以包括DL数据中的UL接入许可信息。在接收到与PS轮询有关的DL数据之后，STA可以响应于DL数据立即发送UL数据。在响应于DL数据传输接收到UL数据之后，AP可以在不存在要被发送到STA的DL数据的情况下将ACK(或者NDP ACK)帧发送到STA。在接收到ACK帧之后，STA可以在不存在要被发送的UL数据的情况下切换到休眠状态。
可以单独地或者两个或者更多个组合地实现本发明的前述各种实施例。
图45是根据本发明的实施例的无线设备的框图。
参考图45，AP可以包括处理器11、存储器12、以及收发器13。STA 20可以包括处理器21、存储器22、以及收发器23。收发器13和23可以发送/接收无线电信号并且可以实现，例如，IEEE 802***的物理层。处理器11和21分别被连接到收发器13和21，并且可以实现IEEE802***的物理层和/或MAC层。处理器11和21可以被配置成执行根据本发明的上述各种实施例的操作。用于实现根据本发明的上述各种实施例的AP和STA的操作的模块可以被存储在存储器12和22中并且通过处理器11和21执行。存储器12和22可以被安装在处理器11和21内部或者外部并且通过已知的手段被连接到处理器11和21。
AP和STA可以被配置使得独立地或者两个或者更多个组合地实现本发明的上述各种实施例。为了清楚期间省略冗余的描述。
通过各种手段，例如，硬件、固件、软件、或者其组合能够实现根据本发明的实施例。
在硬件配置的情况下，可以通过一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等来实现根据本发明的实施例的方法。
在固件或软件配置的情况下，则可以以执行如上所述的功能或操作的模块、程序、功能等来实现根据本发明的实施例的方法。软件代码可以被存储在存储器单元中，并且通过处理器执行。存储器单元可以位于处理器内部或外部，并且可以经由通过各种公知的手段来向处理器发送数据和从处理器接收数据。
已经给出了本发明的优选实施例的详细描述以使得本领域内的技术人员能够实现和实施本发明。虽然已经参考优选实施例而描述了本发明，但是本领域内的技术人员能够明白，在不偏离所附的权利要求中描述的本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和改变。因此，本发明应当不限于在此所述的特定实施例，但是应当符合与在此公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。
工业实用性
虽然在IEEE 802.11***的背景下已经描述本发明的各种实施例，但是它们以与许多其它的移动通信***相同的方式是可应用的。

Claims (15)

1.一种在无线通信***中通过站(STA)执行信道接入的方法，所述方法包括：
将与信道接入请求有关的第一帧发送到接入点(AP)；和
响应于所述信道接入请求从所述AP接收第二帧，
其中，所述第一帧包括指示在所述STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一帧是空数据分组(NDP)节电(PS)轮询帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一帧是PS轮询帧。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，指示在所述STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息被包括在所述PS轮询帧的更多数据(MD)字段中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，如果指示在所述STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息指示存在所述上行链路数据，则所述第二帧包括指示是否允许所述上行链路数据的传输的信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果指示是否允许所述上行链路数据的传输的信息允许所述上行链路数据的传输，则所述STA在短帧间间隔(SIFS)之后发送所述上行链路数据。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，如果指示是否允许所述上行链路数据的传输的信息不允许所述上行链路数据的传输，则所述STA接收用于所述上行链路数据的传输的信标帧。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，如果指示是否允许所述上行链路数据的传输的信息不允许所述上行链路数据的传输，则所述第二帧包括开始偏移信息和持续时间信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述STA在由所述开始偏移信息指示的时间之后发送所述上行链路数据。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在接收所述第二帧之后，所述STA在由所述开始偏移信息指示的时间段内保持在休眠状态下，并且在由所述持续时间信息指示的时间段内保持在唤醒状态下。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述STA在由所述持续时间信息指示的时间段中接收下行链路数据。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，如果所述STA在发送所述上行链路数据之后激活定时器，则在所述定时器的期满时，所述STA甚至在由所述持续时间信息指示的时间段经过之前切换到休眠状态。
13.一种在无线通信***中执行信道接入的站(STA)，所述STA包括：
收发器，所述收发器被配置成发送和接收无线信号；和
处理器，
其中，所述处理器被配置成将与信道接入请求有关的第一帧发送到接入点(AP)，并且响应于所述信道接入请求从所述AP接收第二帧，以及所述第一帧包括指示在所述STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息。
14.一种在无线通信***中通过接入点(AP)支持站(STA)的信道接入的方法，所述方法包括：
从所述STA接收与信道接入请求有关的第一帧；和
响应于所述信道接入请求将第二帧发送到所述STA，
其中，所述第一帧包括指示在所述STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息。
15.一种在无线通信***中支持站(STA)的信道接入的接入点(AP)，所述AP包括：
收发器，所述收发器被配置成发送和接收无线信号；和
处理器，
其中，所述处理器被配置成从所述STA接收与信道接入请求有关的第一帧，并且响应于所述信道接入请求将第二帧发送到所述STA，以及所述第一帧包括指示在所述STA中上行链路数据的存在或者不存在的信息。
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