CN105612803B - 无线lan***中信道接入的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

公开了WLAN***中的信道接入的方法和装置。一种在无线局域网***中通过站(STA)进行信道接入的方法，该方法包括：接收帧；以及在无线媒介中执行传输之前使用由扩展帧间空间(EIFS)指定的时间间隔确定是否无线媒介是空闲的，其中基于接收到的帧的SIGNAL‑A(SIG‑A)字段的循环冗余码(CRC)状态EIFS被设置为动态值。

Description

无线LAN***中信道接入的方法及其装置
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LAN(WLAN)***中信道接入的方法和装置。
背景技术
随着信息通信技术的快速发展，已经开发了各种无线通信技术***。无线通信技术当中的WLAN技术基于射频(RF)技术允许使用诸如个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、便携式多媒体播放器(PMP)等等的移动终端在家或者在企业或者在特定的服务供应区域处进行无线互联网接入。
为了克服消除WLAN的缺点之一，有限的通信速度，最近的技术标准已经提出能够在扩展无线网络的覆盖区域的同时增加网络的速度和可靠性的演进的***。例如，电气与电子工程师协会(IEEE)802.11n使数据处理速度能够支持最高540Mbps的高吞吐量(HT)。另外，多输入和多输出(MIMO)技术最近已经被应用于发射器和接收器使得最小化传输误差以及优化数据传输速率。
发明内容
技术问题
本发明的目的是为了提供一种用于无线LAN(WLAN)***中的扩展帧间空间(EIFS)的控制和管理以支持响应帧保护并且支持信道接入效率的方法和装置。
本领域的技术人员将会理解，从下面的描述对于本发明属于的领域的普通技术人员来说显然的是，通过本发明实现的技术目的不限于前述的技术目的和在此没有提及的其它技术目的。
技术方案
在本发明的一个方面，通过提供一种在无线局域网***中通过站(STA)进行信道接入的方法能够实现本发明的目的，该方法可以包括：接收帧；以及在无线媒介中执行传输之前使用由扩展帧间空间(EIFS)指定的时间间隔确定是否无线媒介是空闲的，其中基于接收到的帧的SIGNAL-A(SIG-A)字段的循环冗余码(CRC)状态EIFS被设置为动态值。
在本发明的另一方面，一种用于无线局域网***中的信道接入的站(STA)设备，该STA设备可以包括：收发器；和处理器，其中处理器被配置成：控制收发器以接收帧；以及在无线媒介中执行传输之前使用由扩展帧间空间(EIFS)指定的时间间隔确定是否无线媒介是空闲的，其中基于接收到的帧的SIGNAL-A(SIG-A)字段的循环冗余码(CRC)状态EIFS被设置为动态值。
下述可以被应用于本发明的上述一个或者多个方面。
EIFS的动态值可以意指根据SIG-A字段的CRC状态EIFS的值是可改变的。
SIG-A字段可以携带被要求解释接收到的帧的信息。
如果在接收接收到的帧的SIG-A字段中帧不具有CRC失败，则EIFS可以被设置为小于aSIFSTime、分布式协调功能帧间空间(DIFS)和ACKTxTime的总和，其中aSIFSTime是标称的短帧间空间(SIFS)值，并且其中ACKTxTime是发送ACK帧所要求的时间。
如果在接收接收到的帧的SIG-A字段中帧不具有CRC失败，则EIFS可以被设置为等于DIFS的值。
如果在接收接收到的帧的SIG-A字段中帧不具有CRC失败，则PHY-RXEND.indication基元可以不包含FormatViolation的值。
通过DIFS＝aSIFSTime+2×aSlotTime的等式可以导出DIFS，其中aSIFSTime是标称的短帧间空间(SIFS)值，并且其中aSlotTime是标称的时隙持续时间。
如果在接收接收到的帧的SIG-A字段中帧具有CRC失败，则可以通过EIFS＝aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime的等式导出EIFS，其中aSIFSTime是标称的短帧间空间(SIFS)值，并且其中ACKTxTime是被要求发送ACK帧的时间。
如果在接收接收到的帧的SIG-A字段中帧具有CRC失败，则PHY-RXEND.indication基元可以包含FormatViolation的值。
SIG-A字段可以包括响应帧指示字段。
响应帧指示字段可以指示无响应、空数据分组(NDP)响应、正常响应或者长响应中的一个。
如果在由EIFS指定的时间间隔内媒介被确定为是空闲的，则STA可以在无线媒介中开始传输。
如果无线媒介被确定为是忙碌的，则在等待通过EIFS指定的时间间隔之后STA可以执行退避过程。
STA可以操作在子1GHz未经许可的带中。
基于接收到的帧的SIG-A字段的CRC状态，EIFS可以被设置，而不考虑接收到的帧的SIG-B字段的CRC状态。
要理解的是，本发明的前述的总体描述和下面的详细描述是示例性的和说明性的，并且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。
有益效果
从上面的描述显而易见的是，本发明的示例性实施例可以提供用于无线LAN(WLAN)***中的扩展帧间空间(EIFS)的控制和管理以支持响应帧保护并且支持信道接入效率的方法和装置。
本领域的技术人员将会理解，能够利用本发明实现的效果不限于已在上文特别描述的效果，并且从结合附图的下面的详细描述将更清楚地理解本发明的其它优点。
附图说明
附图被包括以提供对本发明进一步的理解，其图示本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1示例性地示出根据本发明的一个实施例的IEEE 802.11***。
图2示例性地示出根据本发明的另一实施例的IEEE 802.11***。
图3示例性地示出根据本发明的又一实施例的IEEE 802.11***。
图4是图示WLAN***的概念图。
图5是图示在WLAN***中使用的链路建立过程的流程图。
图6是图示退避过程的概念图。
图7是图示隐藏节点和暴露节点的概念图。
图8是图示RTS(请求发送)和CTS(清除发送)的概念图。
图9是图示在IEEE 802.11***中的使用的帧结构的概念图。
图10示例性地示出DCF时序关系。
图11是图示NDP帧的帧结构的概念图。
图12是图示SU/MU帧的帧结构的概念图。
图13示出使用接收到的帧的PLCP报头的SIG字段的响应帧指示字段的示例。
图14是图示根据本发明的用于信道接入的方法的流程图。
图15是图示根据本发明的无线设备的框图。
具体实施方式
现在将详细地介绍本发明的优选实施例，其示例在附图中被图示。该详细说明将在下面参考附图给出，其旨在解释本发明的示例性实施例，而不是示出根据本发明仅能够实现的实施例。以下的详细说明包括特定的细节以便对本发明提供深入理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见，本发明可以无需这些特定的细节来实践。
根据预定的格式通过组合本发明的构成组件和特性提出下面的实施例。在不存在附加的备注的情况下，单独的构成组件或者特性应被视为可选的因素。根据需要，单独的构成组件或者特性可以不与其它的组件或者特性相组合。另外，可以组合一些构成组件和/或特性以实现本发明的实施例。可以改变要在本发明的实施例中公开的操作的顺序。任何实施例的一些组件或者特性也可以被包括在其它的实施例中，或者必要时可以被其它的实施例的组件或特性替代。
应注意的是，为了便于描述和更好地理解本发明，提出在本发明中公开的特定术语，并且在本发明的技术范围或者精神内这些特定术语的使用可以变成其它格式。
在一些实例中，为了避免晦涩本发明的概念，公知的结构和设备被省略并且以框图的形式示出结构和设备的重要功能。在整个附图中将会使用相同的附图标记以指代相同或者相似的部件。
本发明的示例性实施例由对于包括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(LTE)***、高级LTE(LTE-A)***和3GPP2***的无线接入***中的至少一个公开的标准文献支持。特别地，在本发明的实施例中没有描述以清楚展现本发明的技术理念的步骤或者部分可以由以上的文献支持。在此处使用的所有术语可以由上面提及的文献中的至少一个支持。
本发明的以下的实施例能够适用于各种无线接入技术，例如，CDMA(码分多址)、FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)、OFDMA(正交频分多址)、SC-FDMA(单个载波频分多址)等等。CDMA可以通过无线(或者无线电)技术，诸如，UTRA(通用陆上无线电接入)或者CDMA2000来实现。TDMA可以通过无线(或者无线电)技术实现，诸如GSM(全球数字移动电话***)/GPRS(通用分组无线电服务)/EDGE(用于GSM演进的增强数据速率)来实现。OFDMA可以通过无线(或者无线电)技术，诸如电气与电子工程师协会(IEEE)802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802-20和E-UTRA(演进的UTRA)来实现。为了清楚，以下的描述主要地集中于IEEE802.11***。然而，本发明的技术特征不受限于此。
WLAN***结构
图1是示例性地示出根据本发明的一个实施例的IEEE 802.11***。
IEEE 802.11***的结构可以包括多个组件。可以通过组件的相互操作来提供对于更高层支持透明的STA移动性的WLAN。基本服务集(BSS)可以对应于在IEEE 802.11LAN中的基本组成块。在图1中，示出了两个BSS(BSS1和BSS2)，并且在BSS的每一个中包括两个STA(即，STA1和STA2被包括在BSS1中，并且STA3和STA4被包括在BSS2中)。在图1中指示BSS的椭圆形可以被理解为相对应BSS中包括的STA在其中保持通信的覆盖范围。这个区域可以称为基本服务区域(BSA)。如果STA移动到BSA以外，则STA无法直接与在相对应BSA内的其它STA通信。
在IEEE 802.11LAN中，最基本型的BSS是独立的BSS(IBSS)。例如，IBSS可以具有仅由两个STA组成的最简形式。图1的BSS(BSS1或者BSS2)，是最简形式并且其中省略了其它组件，可以对应于IBSS的典型示例。当STA能够互相直接通信时，上述的配置是可允许的。这种类型的LAN没有被预先调度，并且当LAN是必要时可以被配置。这可以称为ad-hoc网络。
当STA接通或者关闭或者STA进入或者离开BSS区域时，在BSS中STA的成员可以动态地变化。STA可以使用同步过程加入BSS。为了接入BSS基础结构的所有服务，STA应当与BSS相关联。这样的关联可以动态地配置，并且可以包括分布式***服务(DSS)的使用。
图2是示出本发明可适用于的IEEE 802.11***的另一个示例性结构的图。在图2中，组件，诸如分布式***(DS)、分布式***媒介(DSM)和接入点(AP)，被添加到图1的结构。
在LAN中直接STA到STA距离可能受PHY性能的限制。有时候，这样的距离限制可能对于通信是足够的。但是，在其它情况下，经长距离的STA之间的通信可能是必要的。DS可以被配置以支持扩展的覆盖范围。
DS指的是BSS被相互连接的结构。具体地，BSS可以被配置为由多个BSS组成的网络的扩展形式的组件，替代如图1所示的独立的配置。
DS是一个逻辑概念，并且可以由DSM的特性指定。关于此，无线媒介(WM)和DSM在IEEE 802.11中在逻辑上被区分。相应的逻辑媒介被用于不同的目的，并且由不同的组件使用。在IEEE 802.11的定义中，这样的媒介不局限于相同的或者不同的媒介。由于多个媒介逻辑上是不同的，所以可以解释IEEE 802.11LAN架构(DS架构或者其它的网络架构)的灵活性。即，IEEE 802.11LAN架构能够被不同地实现，并且可以由每种实现的物理特性独立地指定。
DS可以通过提供多个BSS的无缝集成并且提供处理到目的地的地址所必需的逻辑服务来支持移动设备。
AP指的是使得相关联的STA能够通过WM接入DS并且具有STA功能的实体。数据可以通过AP在BSS和DS之间移动。例如，在图2中示出的STA2和STA3具有STA功能，并且提供使相关联的STA(STA1和STA4)接入DS的功能。另外，由于所有AP基本上对应于STA，所以所有AP是可寻址的实体。由AP使用的用于在WM上通信的地址不需要始终与由AP使用的用于在DSM上通信的地址相同。
从与AP相关联的STA的一个发送到AP的STA地址的数据可以始终由不受控制的端口接收，并且可以由IEEE 802.1X端口接入实体处理。如果受控制的端口被验证，则传输数据(或者帧)可以被发送到DS。
图3是示出本发明可适用于的IEEE 802.11***的又一个示例性结构的示意图。除了图2的结构之外，图3概念地示出用于提供宽的覆盖范围的扩展服务集(ESS)。
具有任意大小和复杂度的无线网络可以由DS和BSS组成。在IEEE 802.11***中，这种类型的网络称为ESS网络。ESS可以对应于连接到一个DS的BSS集合。但是，ESS不包括DS。ESS网络特征在于ESS网络在逻辑链路控制(LLC)层中作为IBSS网络出现。包括在ESS中的STA可以互相通信，并且移动STA在LLC中从一个BSS到另一个BSS(在相同的ESS内)是透明可移动的。
在IEEE 802.11中，不假定在图3中的BSS的相对物理位置，并且以下的形式都是可允许的。BSS可以部分地重叠，并且这种形式通常用于提供连续的覆盖范围。BSS可以不物理地连接，并且BSS之间的逻辑距离没有限制。BSS可以位于相同的物理位置，并且这种形式可被用于提供冗余。一个或多个IBSS或者ESS网络可以物理地位于与一个或多个ESS网络相同的空间之中。这可以对应于在ad-hoc网络在中存在ESS网络的位置中操作的情形下、在不同组织的IEEE 802.11网络物理上重叠的情形下、或者在两个或更多个不同的接入和安全策略在相同的位置中是必要的情形下的ESS网络形式。
图4是示出WLAN***的示例性结构的图。在图4中，示出包括DS的基础结构BSS的示例。
在图4的示例中，BSS1和BSS2构成ESS。在WLAN***中，STA是根据IEEE 802.11的MAC/PHY规则操作的设备。STA包括AP STA和非AP STA。非AP STA对应于由用户直接操纵的设备，诸如膝上计算机或者移动电话。在图4中，STA1、STA3和STA4对应于非AP STA，并且STA2和STA5对应于AP STA。
在以下描述中，非AP STA可以称作终端、无线发送/接收单元(WTRU)、用户设备(UE)、移动站(MS)、移动终端，或者移动订户站(MSS)。在其它的无线通信领域中，AP是对应于基站(BS)、节点B、演进的节点B(e-NB)、基站收发器***(BTS)，或者毫微微BS的概念。
链路建立过程
图5是解释根据本发明的示例性实施例的通用链路建立过程的流程图。
为了允许STA在网络上建立链路建立以及通过网络发送/接收数据，STA必须通过网络发现、验证，和关联的过程执行这样的链路建立，并且必须建立关联并且执行安全验证。链路建立过程也可以称为会话启动过程或者会话建立过程。此外，关联步骤是用于链路建立过程的发现、验证、关联和安全设置步骤的通用术语。
参考图5描述示例性链路建立过程。
在步骤S510中，STA可以执行网络发现动作。网络发现动作可以包括STA扫描动作。即，STA应搜索可用的网络以便接入网络。STA必须在参与无线网络之前识别兼容的网络。在此处，对于识别在特定区域中包含的网络的过程称为扫描过程。
扫描方案被划分为主动扫描和被动扫描。
图5图示包括主动扫描过程的网络发现动作的流程图。在主动扫描的情况下，配置为执行扫描的STA发送探测请求帧，并且等待对探测请求帧的响应，使得STA能够在信道之间移动并且同时能够确定在***区域之中存在哪个AP(接入点)。响应者将用作对探测请求帧的响应的探测响应帧发送给已经发送探测请求帧的STA。在这样的情况下，响应者可以是在扫描的信道的BSS中最后已经发送信标帧的STA。在BSS中，由于AP发送信标帧，所以AP作为响应者进行操作。在IBSS中，因为IBSS的STA顺序地发送信标帧，所以响应者不是恒定的。例如，已经在信道#1发送探测请求帧并且已经在信道#1接收到探测响应帧的STA，存储包含在接收的探测响应帧中的BSS相关信息，并且移动到(或者切换到)下一个信道(例如，信道#2)，使得STA可以使用相同的方法执行扫描(即，在信道#2处的探测请求/响应的传输/接收)。
虽然在图5中未示出，但是也可以使用被动扫描执行扫描动作。配置为以被动扫描模式执行扫描的STA等待信标帧，同时从一个信道移动到另一个信道。该信标帧，是在IEEE802.11中管理帧的一种，指示无线网络的存在，使得执行扫描的STA能够搜索无线网络，并且以STA能够参与无线网络的方式被周期地发送。在BSS中，AP被配置为周期地发送信标帧。在IBSS中，IBSS的STA被配置为顺序地发送信标帧。如果用于扫描的每个STA接收信标帧，则STA存储被包含在信标帧中BSS信息，并且移动到(或者切换到)另一个信道，并且在每个信道上记录信标帧信息。已经接收信标帧的STA存储包含在接收的信标帧中的BSS相关的信息，移动到(或者切换到)下一个信道，并且从而使用相同的方法执行扫描。
在主动扫描和被动扫描之间比较，就延迟和功率消耗而言，主动扫描比被动扫描更加有利。
在STA发现网络之后，STA可以在步骤S520中执行验证过程。此验证过程可以称为第一认证过程，以这样的方式该认证过程能够与步骤S540的安全设置过程清楚地区分。
验证过程可以包括通过STA发送认证请求帧给AP，并且通过AP响应于认证请求帧而发送验证响应帧给STA。用于验证请求/响应的认证帧可以对应于管理帧。
认证帧可以包括认证算法编号、认证交易序列号、状态码、挑战文本、鲁棒安全网络(RSN)、有限循环群等等的信息。在认证帧中包含的在上面提及的信息可以对应于能够被包含在认证请求/响应帧中信息的一些部分，可以替换为其它信息，或者可以包括附加信息。
STA可以发送认证请求帧给AP。AP可以基于在接收到的认证请求帧中包含的信息决定是否认证相对应的STA。AP可以通过认证响应帧提供认证结果给STA。
在STA已经被成功认证之后，可以在步骤S530中执行关联过程。关联过程可以涉及通过STA发送关联请求帧给AP，并且响应于关联请求帧，通过AP发送关联响应帧给STA。
例如，关联请求帧可以包括与各种能力、信标监听间隔、服务集标识符(SSID)、支持速率、支持信道、RSN、移动域、支持的操作类别、TIM(业务指示映射)广播请求、互操作服务能力等等相关联的信息。
例如，关联响应帧可以包括与各种能力、状态码、关联ID(AID)、支持速率、增强的分布信道接入(EDCA)参数集、接收的信道功率指标(RCPI)、接收的信号对噪声指示(RSNI)、移动域、超时间隔(关联回复时间)、重叠BSS扫描参数、TIM广播响应、QoS(服务质量)映射等等相关联的信息。
上面提到的信息，可以对应于能够被包含在关联请求/响应帧中的信息的某些部分，可以以其它信息替换，或者可以包括附加信息。
在STA已经被成功地与网络关联之后，可以在步骤S540中执行安全设置过程。步骤S540的安全设置过程可以称为基于鲁棒安全网络关联(RSNA)请求/响应的认证过程。步骤S520的认证过程可以称为第一验证过程，并且步骤S540的安全设置过程可以简称为认证过程。
例如，步骤S540的安全设置过程可以包括基于LAN帧上的可扩展认证协议(EAPOL)通过4路握手的私钥设置过程。此外，该安全设置过程也可以根据未在IEEE 802.11标准中定义的其它安全方案实现。
WLAN演进
WLAN标准作为IEEE 802.11标准正在被开发。IEEE 802.11a和IEEE 802.11b在2.4GHz或者5GHz中使用未授权带。IEEE 802.11b可以提供11Mbps的传输速率，并且IEEE802.11b可以提供54Mbps的传输速率。IEEE 802.11g可以在2.4GHz使用正交频分多址(OFDM)，并且提供54Mbps的传输速率。IEEE 802.11n可以使用多输入多输出(MIMO)-OFDM，并且将300Mbps的传输速率提供给四个空间流。IEEE 802.11n可以支持用于信道带宽的最多40MHz，并且支持最多540Mbs的高吞吐量(HT)。
为了避免在WLAN通信速度方面的限制，IEEE 802.11n近来已经作为通信标准被建立。IEEE 802.11n目的在于提高网络速度和可靠性以及扩展无线网络的覆盖区域。更加详细地，IEEE 802.11n支持最多540Mbps的高吞吐量(HT)，并且基于多个天线被安装到发射器和接收器中的每一个中的MIMO技术。
为了将1Gbps或者更高的吞吐量提供给MAC SAP，IEEE 802.11VHT***支持80MHz或者更高的信道带宽和至少8个空间流。为了将至少1Gbps指配给被聚合的VHT BSS的吞吐量，多个VHT非AP STA必须同时使用信道。为了允许多个VHT非AP STA同时使用信道，VHT APSTA可以使用空分多址(SDMA)或者MU-MIMO。换言之，在VHT AP STA和多个VHT非AP STA之间可能出现同时发送/接收。
除了传统的2.4GHz带或者5GHz带之外，当前正在开发用于定义在诸如通过模拟TV的数字化造成的空闲状态频带(例如，54～698MHz带)的TV白空间(TVWS)带中的未授权设备的操作的IEEE 802.11af标准。作为被分配给广播TV的频带的TVWS带包括超高频(UHF)和甚高频(VHF)带。具体地，TVWS带是被允许在没有阻碍在频带下操作的授权设备的通信的条件下由未授权设备使用的频带。授权设备可以包括TV或者无线麦克风。授权设备可以被称为现有用户或者主要用户。为了克服在未授权设备之间的共存的问题，对于未授权设备可以要求诸如公共信标帧、频率感测机制等等的信令协议。
在512～608MHz的带和614～698MHz的带中允许所有未授权设备的操作。然而，在54～60MHz、76～88MHz、174～216MHz、以及470～512MHz的带中仅允许固定设备之间的通信。术语“固定设备”指的是仅在固定位置处执行信号传输的设备。IEEE 802.11TVWS终端是使用IEEE 802.11媒介接入控制(MAC)层和物理(PHY)层在TVWS频谱下操作的未授权设备。
期待使用TVWS带的未授权设备应提供保护授权设备的功能。因此，未授权设备在未授权设备开始信号传输之前应检查是否授权设备正在占用带。为了实现这一点，未授权设备可以通过执行频谱感测检查是否带正在被授权设备使用。频谱感测机制的示例包括能量检测方案和特征检测方案。当接收到的信号的强度大于特定电平时或者当DTV前导被检测时未授权设备可以确定授权设备正在使用特定带。一旦确定授权设备正在与未授权设备当前使用的信道紧邻的信道中操作，未授权设备应减小发射功率。
M2M(机器对机器)通信技术已经作为下一代通信技术被讨论。在IEEE 802.11WLAN***中用于支持M2M通信的技术标准已经被发展成IEEE 802.11ah。M2M通信指的是包括一个或多个机器的通信方案，或者也可以称为机器型通信(MTC)或者机器对机器(M2M)通信。在这样的情况下，机器可以是不要求用户的直接操纵和干涉的实体。例如，不仅包括RF模块的测量计或者售货机，而且能够无需用户干涉/处理通过自动接入网络执行通信的用户设备(UE)(诸如智能电话)，可以是这样的机器的示例。M2M通信可以包括设备对设备(D2D)通信，和在设备与应用服务器之间的通信等等。作为在设备与应用服务器之间的通信的示例，存在售货机和应用服务器之间的通信、销售点(POS)设备和应用服务器之间的通信以及电表、煤气表或者水表与应用服务器之间通信。基于M2M通信的应用可以包括安全、运输、医疗等等。在考虑到上面提到的应用示例的情况下，M2M通信必须支持在包括大量设备的环境下有时候以低速度发送/接收少量数据的方法。
更加详细地，M2M通信必须支持大量的STA。虽然当前的WLAN***假设一个AP与最多2007个STA相关联，但是在M2M通信中最近已经论述了用于支持其中更多的STA(例如，大约6000个STA)与一个AP相关联的其它情形的各种方法。此外，所期待的是，用于支持/请求低传输速率的许多应用存在于M2M通信中。为了平滑地支持许多STA，WLAN***可以基于TIM(业务指示映射)识别要向STA发送的数据的存在与否，并且最近已经讨论了减小TIM的位图大小的各种方法。此外，所期待的是，具有非常长的发送/接收间隔的很多业务数据存在于M2M通信。例如，在M2M通信中，非常少量的数据(例如，电/气/水计量)需要以长的间隔(例如，每月)发送。另外，STA在M2M通信中根据经由下行链路(即，从AP到非AP STA的链路)接收到的命令操作，使得通过上行链路(即，从非AP STA到AP的链路)报告数据。M2M通信主要关注用于主要数据的传输的上行链路上改进的通信方案。另外，M2M STA主要作为电池***作并且用户可能在频繁给M2M STA充电中感到困难，使得电池消耗被最小化，导致电池寿命增加。另外，在特定的情形下用户可能在直接地处置M2M STA方面有困难，使得需要自我恢复功能。因此，尽管在WLAN***中与一个AP相关联的STA的数目增加，但是许多的开发者和公司正在对能够有效地支持下述情况的WLAN***进行深入研究，在该情况下，存在非常少量的STA，其每一个在一个信标时段期间具有要从AP接收的数据帧，并且同时能够减少STA的功耗。
如上所述，WLAN技术正在迅速地发展，并且不仅在上面提到的示例性技术，而且诸如直接链路建立的其它技术，媒介流吞吐量的改进，高速和/或大规模的初始会话建立的支持，和扩展带宽和工作频率的支持正在集中发展中。
媒介接入机制
在基于IEEE 802.11的WLAN***中，MAC(媒介接入控制)的基本接入机制是具有冲突避免(CSMA/CA)机制的载波监听多址接入。CSMA/CA机制，也称为IEEE 802.11MAC的分布协调功能(DCF)，并且基本上包括“先听后讲”接入机制。根据在上面提及的接入机制，在数据传输之前，AP和/或STA可以在预先确定的时间间隔期间(例如，DCF帧间间隔(DIFS))执行用于感测无线信道或者媒介的空闲信道评估(CCA)。如果确定媒介是处于空闲状态，则通过相对应的媒介的帧传输开始。同时，如果确定媒介处于占用状态，则相对应的AP和/或STA不开始传输，建立用于媒介接入的延迟时间(例如，随机退避时段)，并且等待预定时间之后尝试开始帧传输。通过随机退避时段的应用，所期待的是，在等待不同的时间之后，多个STA将尝试开始帧传输，导致最小冲突。
此外，IEEE 802.11MAC协议提供混合协调功能(HCF)。HCF基于DCF和点协调功能(PCF)。PCF指的是基于轮询的同步接入方案，其中以所有接收(Rx)AP和/或STA能够接收数据帧的方式执行定期的轮询。此外，HCF包括增强的分布信道接入(EDCA)和HCF控制的信道接入(HCCA)。当由提供商提供给多个用户的接入方案是基于竞争时,实现EDCA。基于轮询机制，通过基于无竞争信道接入方案实现HCCA。此外，HCF包括用于改善WLAN的服务质量(QoS)的媒介接入机制，并且可以在竞争时段(CP)和无竞争时段(CFP)两者中发送QoS数据。
图6是图示退避过程的概念图。
在下文中将会参考图6描述基于随机退避时段的操作。如果占用或者忙碌状态的媒介转换为空闲状态，则STA可以尝试发送数据(或者帧)。作为用于实现最小数目的冲突的方法，每个STA选择随机退避计数，等待对应于选择的退避计数的时隙时间，并且然后尝试开始数据传输。随机退避计数是伪随机整数，并且可以被设置为0至CW值中的一个。在这样的情况下，CW指的是竞争窗口参数值。虽然由CWmin表示CW参数的初始值，但是在传输失败的情况下(例如，在没有接收到传输帧的ACK的情况下)初始值可以被加倍。如果由CWmax表示CW参数值，则维持CWmax直至数据传输成功，并且同时能够尝试开始数据传输。如果数据传输成功，则CW参数值被重置为CWmin。优选地，CW、CWmin和CWmax被设置为2n-1(其中n＝0、1、2、…)。
如果随机退避过程开始操作，则STA连续地监测媒介，同时响应于被决定的退避计数值递减计数退避时隙。如果媒介被监测为占用状态，则停止递减计数并且等待预定的时间。如果媒介处于空闲状态，则剩余的递减计数重新开始。
如在图6的示例中所示，如果发送到STA3的MAC的分组到达STA3，则STA3确定在DIFS期间该是否媒介处于空闲状态，并且可以直接开始帧传输。同时，剩余的STA监测是否媒介处于忙碌状态，并且等待预定的时间。在预定的时间期间，要发送的数据可能在STA1、STA2和STA5的每一个中出现。如果媒介处于空闲状态，则每个STA等待DIFS时间，并且然后响应于由每个STA选择的随机退避计数值执行退避时隙的递减计数。图6的示例示出，STA2选择最低的退避计数值，并且STA1选择最高的退避计数值。即，在STA2完成退避计数之后，在帧传输开始时间STA5的残留退避时间比STA1的残留退避时间短。当STA2占用媒介时STA1和STA5中的每一个临时地停止递减计数，并且等待预定的时间。如果STA2的占用完成，并且媒介返回到空闲状态，则STA1和STA5中的每一个等待预定的时间DIFS，并且重新开始退避计数。即，只要残留退避时间被递减计数，在残留退避时隙之后，则帧传输可以开始操作。因为STA5的残留退避时间比STA1的更短，所以STA5开始帧传输。同时，在STA2占用媒介时，要发送的数据可能出现在STA4中。在这样的情况下，当媒介处于空闲状态时，STA4等待DIFS时间，响应于由STA4选择的随机退避计数值执行递减计数，然后开始帧传输。图6示例性地示出STA5的残留退避时间偶然与STA4选择的随机退避计数值相同的情况。在这样的情况下，在STA4和STA5之间可能出现不期待的冲突。如果冲突在STA4和STA5之间出现，则STA4和STA5中的每一个不接收ACK，导致数据传输失败的发生。在这样的情况下，STA4和STA5中的每一个增加CW值到两倍，并且STA4或者STA5可以选择随机退避计数值，并且然后执行递减计数。同时，当由于STA4和STA5的传输导致媒介处于占用状态时，STA1等待预定的时间。在这样的情况下，如果媒介处于空闲状态，则STA1等待DIFS时间，并且然后在残留退避时间经过之后开始帧传输。
STA感测操作
如上所述，CSMA/CA机制不仅包括AP和/或STA能够直接地感测媒介的物理载波感测媒介，而且包括虚拟载波感测机制。虚拟载波感测机制能够解决在媒介接入中遇到的一些问题(诸如隐藏节点问题)。对于虚拟载波感测，WLAN***的MAC能够利用网络分配矢量(NAV)。更加详细地，借助于NAV值，AP和/或STA，其每一个当前使用媒介或者具有使用媒介权限，可以向另一AP和/或另一STA通知其中媒介可用的剩余时间。因此，NAV值可以对应于其中媒介将由被配置为发送相对应帧的AP和/或STA使用的预留时段。已经接收到NAV值的STA可以在相对应的预留时段期间禁止或者推迟媒介接入(或信道接入)。例如，NAV可以根据帧的MAC报头的“持续时间”字段的值来设置。
鲁棒冲突检测机制已经被提出以降低这样的冲突的概率，并且将会参考图7和8给出其详细描述。尽管实际的载波感测范围不同于传输范围，但是为了描述方便并且更好地理解本发明，假定实际的载波感测范围与传输范围相同。
图7是图示隐藏节点和暴露节点的概念图。
图7(a)示例性地示出隐藏节点。在图7(a)中，STA A与STA B通信，并且STA C具有要发送的信息。在图7(a)中，在STA A将信息发送到STA B的条件下，当在数据被发送到STAB之前执行载波感测时，STA C可以确定媒介处于空闲状态。因为在STA C的位置处不可以检测到STA A(即，占用媒介)的传输，所以确定媒介是处于空闲状态。在这样的情况下，STA B同时接收STA A的信息和STA C的信息，导致冲突的发生。在此，STA A可以被视为是STA C的隐藏节点。
图7(b)示例性地示出暴露节点。在图7(b)中，在STA B将数据发送给STA A的条件下，STA C具有要发送到STA D的信息。如果STA C执行载波感测，则可以确定由于STA B的传输导致媒介被占用。因此，虽然STA C具有要发送到STA D的信息，但是感测到媒介占用的状态，使得STA C必须等待预定的时间(即，待机模式)直到媒介处于空闲状态。然而，因为STAA实际上位于STA C的传输范围之外，所以从STA A的角度来看，来自STA C的传输可能不与来自STA B的传输冲突，使得STA C没有必要进入待机模式直到STA B停止传输。在这里，STAC被称为STA B的暴露节点。
图8是图示RTS(请求发送)和CTS(清除发送)的概念视图。
为了在上面提及的图7的情形下有效地利用冲突避免机制，能够使用短信令分组，诸如RTS(请求发送)和CTS(清除发送)。可以通过***STA偷听在两个STA之间的RTS/CTS，使得***STA可以考虑信息是否被在两个STA之间通信。例如，如果要被用于数据发送的STA将RTS帧发送到已经接收数据的STA，则已经接收数据的STA将CTS帧发送给***STA，并且可以通知***STA该STA将要接收数据。
图8(a)示例性地示出用于解决隐藏节点问题的方法。在图8(a)中，假定STA A和STA C的每一个准备将数据发送给STA B。如果STA A将RTS发送给STA B，则STA B将CTS发送给位于STA B附近的STA A和STA C中的每一个。结果，STA C必须等待预定的时间直到STA A和STA B停止数据传输，使得防止冲突发生。
图8(b)示例性地示出用于解决暴露节点的问题的方法。STA C执行在STA A和STAB之间的RTS/CTS传输的偷听，使得尽管STA C将数据发送给另一个STA(例如，STA D)，但STAC可以确定没有冲突。即，STA B将RTS发送给所有***STA，并且仅具有要被实际发送的数据的STA A能够发送CTS。STA C仅接收RTS并且不接收STA A的CTS，使得能够识别STA A位于STA C的载波感测范围的外部。
帧格式
图9是用于解释在IEEE 802.11***中使用的示例性帧格式的图。
物理层会聚协议(PLCP)分组数据单元(PPDU)帧格式可以包括短训练字段(STF)、长训练字段(LTF)、信号(SIG)字段、以及数据字段。最基本的(例如，非HT)PPDU帧格式可以由传统STF(L-STF)字段、传统LTF(L-LTF)字段、SIG字段、以及数据字段组成。另外，根据PPDU帧格式类型(例如，HT混合格式PPDU、HT未开发格式PPDU、VHT PPDU等等)，最基本的PPDU帧格式可以进一步包括在SIG字段和数据字段之间的附加的字段(即，STF、LTF以及SIG字段)。
STF是用于信号检测、自动增益控制(AGC)、分集选择、精确的时间同步等等的信号。LTF是用于信道估计、频率误差估计等等的信号。STF和LTF的总和可以被称为PCLP前导。PLCP前导可以被称为用于正交频分复用(OFDM)物理层的同步和信道估计的信号。
SIG字段可以包括RATE字段、LENGTH字段等等。RATE字段可以包括关于数据调制和编码速率的信息。LENGTH字段可以包括关于数据长度的信息。此外，SIG字段可以包括奇偶校验字段、SIG TAIL比特等等。
数据字段可以包括服务字段、PLCP服务数据单元(PSDU)、以及PPDU尾部(PPDUTAIL)比特。如有必要，数据字段可以进一步包括填充比特。SERVICE字段中的一些比特可以被用于同步接收器的加扰器。PSDU可以对应于在MAC层处定义的MAC PDU，并且可以包括在较高层中产生/使用的数据。PPDU TAIL比特可以允许编码器返回到零(0)的状态。填充比特可以被用于根据预定的单位调节数据字段的长度。
根据各种MAC帧格式可以定义MAC PDU，并且基本的MAC帧可以包括MAC报头、帧主体、以及帧检验序列。MAC帧是由MAC PDU组成，使得其能够通过PPDU帧格式的数据部分的PSDU发送/接收。
MAC报头可以包括帧控制字段、持续时间/ID字段、地址字段、序列控制字段、QoS控制字段、HT(高吞吐量)控制字段等等。帧控制字段可以包括用于帧发送/接收的控制信息元素。持续时间/ID字段可以作为用于发送相对应的帧等等的特定时间被建立。对于地址字段(地址1、地址2、地址3、地址4)可以指示基本服务集指示符(BSSID)、源地址(SA)、目的地地址(DA)、发射器地址(TA)、接收器地址(RA)等等。根据帧类型，四个地址字段当中的仅一些部分可以被包括。MAC报头的序列控制、QoS控制字段以及HT控制子字段的详细描述可以参考IEEE 802.11-2012标准文献。
MAC报头的帧控制字段可以包括协议版本、类型、子类型、到DS、来自于DS、更多片段、重试、功率管理、更多数据、被保护的帧、以及顺序的子字段。帧控制字段的单独的子字段的详细描述可以参考IEEE 802.11-2012标准文献。
同时，空数据分组(NDP)帧格式可以指示不具有数据分组的帧。即，NDP帧包括通用PPDU格式的PLCP报头部分(即，STF、LTF、以及SIG字段)，然而其不包括剩余的部分(即，数据字段)。NDP帧可以被称为短帧格式。
短帧格式的帧控制字段可以包括协议版本、类型、PTID/子类型、来自于DS、更多片段、功率管理、更多数据、被保护的帧、服务时段的结束、中继帧、以及Ack策略的子字段。Ack策略字段可以被包括在QoS数据帧的QoS控制字段中或者在用于短帧的帧控制字段中。Ack策略字段可以指示无Ack、正常的Ack或者隐式块Ack请求、或者块Ack。
帧间空间(IFS)
IFS是帧之间的时间间隔。STA可以执行载波感测以确定在通过IFS指定的时间间隔内是否信道被占用或者空闲。各种类型的IFS被定义以提供用于接入无线媒介的优先级等级。
IFS的一些示例是短IFS(SIFS)、PCF IFS(PIFS)、DCF IFS(DIFS)、扩展IFS(EIFS)。SIFS被用于在发送CTS帧、ACK帧等等之前。PIFS被用于发送PCF帧，并且DIFS被用于发送DCF帧。当确定在来自于PHY的指示包含错误的帧或者MAC FCS(帧校验序列)值或者MAC CRC(循环冗余码)值不正确的帧的接收之后媒介是空闲的时，DCF在传输之前使用EIFS。
不同的IFS独立于STA比特率。IFS时序被定义为在媒介上的时间间隙，并且对于每个PHY可以固定IFS时序。从通过PHY指定的属性确定IFS值。
图10示例性地示出DCF时序关系。从PHY-TXEND.confirm、PHY-TXSTART.confirm、PHY-RXSTART.indication、以及PHY-RXEND.indication基元参考所有的时序。
参考图10，对每个PHY确定标称的SIFS值(aSIFSTime)和标称的时隙持续时间(aSlotTime)，aSIFSTime可以具有固定的值，并且aSlotTime可以根据传播时间(aAirPropagationTime)动态地变化。等式1和2是aSlotTime和aSlotTime的定义。
[等式1]
aSIFSTime＝aRxRFDelay+aRxPLCPDelay+aMACProcessingDelay+aRxTxTurnaroundTime
[等式2]
aSlotTime＝aCCATime+aRxTxTurnaroundTime+aAirPropagationTime+aMACProcessingDelay
参数aRxRFDelay被描述为在空中接口处的符号的结尾到向PLCP发布PMD_DATA.indication基元之间的标称时间(以毫秒为单位)。PMD_DATA.indication基元定义从物理媒介相关实体(PMD实体)到PLCP子层的数据的传输。
参数aRxPLCPDelay被描述为PLCP使用以将从PMD接收路径接收到的帧的最后比特递送给MAC的标称时间(以毫秒为单位)。
参数aMACProcessingDelay被描述为可用于MAC依照PHY-RXEND.indication基元(用于SIFS之后的响应)或者PHY-CCA.indication(IDLE)基元(用于在紧跟SIFS的任何时隙边界处的响应)发布PHY-TXSTART.request基元的最大时间(以毫秒为单位)。PHY-TXSTART.request基元是通过MAC子层向本地PHY实体的请求以开始PSDU的传输。PHY-CCA.indication基元是当IPI报告被开启时通过PHY向媒介的当前状态的本地MAC实体的指示并且提供观察到的空闲功率指示(IPI)值。
参数aRxTxTurnaroundTime被描述为PHY从接收到发送第一符号的起始改变所需的最大时间(以毫秒为单位)。
参数aCCATime被描述为CCA机制具有的可用于在每个时隙内接入媒介以确定媒介是忙碌的或者空闲的最大时间(以毫秒为单位)。
等式3和4是PIFS和DIFS的定义。
[等式3]
PIFS＝aSIFSTime+aSlotTime
[等式4]
DIFS＝aSIFSTime+2×aSlotTime
等式5是EIFS的定义。
[等式5]
EIFS＝aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime
参数被描述为被要求以最低的PHY强制的速率发送包括前导、PHY报头以及任何其他的PHY独立的信息的Ack帧的以毫秒为单位表达的时间。
图10图示在媒介和不同的MAC时隙边界TxSIFS、TxPIFS以及TxDIFS上测量时在SIFS、PIFS以及DIFS之间的关系。这些时隙边界定义在先前的时隙时间的CCA结果的后续检测之后何时通过MAC将会开启发射器以满足媒介上的不同的IFS时序。
使用通过PHY提供的属性，等式6、7以及8定义MAC时隙边界，使得它们补偿实现时序变化。这些时隙边界的起始参考再次是先前的PPDU的最后符号的结束。
[等式6]
TxSIFS＝SIFS–aRxTxTurnaroundTime
[等式7]
TxPIFS＝TxSIFS+aSlotTime
[等式8]
TxDIFS＝TxSIFS+2×aSlotTime
动态扩展帧间空间(动态的EIFS)
本发明提出EIFS的有效控制/管理。
如在等式5中所示，在EIFS的计算中添加ACKTxTime以反映ACK帧将会作为接收到的帧的响应帧被发送。如果因为接收到的帧有错误STA不能够确定接收到(或者被偷听)的帧的帧类型或者持续时间信息，则STA假定实际接收者STA可以发送响应帧，并且在ACKTxTime内推迟信道接入以保护通过实际接收者STA发送的响应帧。
传统上，因为STA不能够预测通过实际接受者STA发送的响应帧的长度，所以基于最低的PHY强制速率确定EIFS计算的ACKTxTime以覆盖最大ACK传输时间。正因如此，通过考虑最大ACK传输时间计算EIFS可以全面地保护具有通过实际接收者STA发送的未知长度的响应帧。同时，如果实际接收者STA发送比最大ACK传输时间短的响应帧，则剩余的时间不被任何其它STA使用。在这样的情况下，其他STA的信道接入被过度地推迟并且信道使用效率被降低。
本发明提出包括通过使用来自于具有错误的PPDU的附加的信息计算(或者配置或者设置)EIFS的动态EIFS方案，以便于通过保护响应帧解决信道接入的无效率问题。
如上所述，EIFS可以被用于在两种情况：i)STA接收PSDU但是由于信道错误在MACCRC(循环冗余代码)中出现失败；ii)来自于PHY(例如，PHY-RXEND.indication基元)的指示包含错误。
情况ii)包括当PLCP报头有错误(例如，违反格式)时的情况、或当检测到不支持的数据速率(例如，不支持的速率)时的情况。表1示出对于错误情况中的每一个返回的参数。
[表1]
如下地描述用于情况i)的动态EIFS方案。
接收到的PPDU的PLCP报头在SIG字段中包含短保护间隔(SGI)字段。如果SGI字段具有1的值(即，接收到的PPDU使用短GI)，则响应帧也使用短的GI。例如，当诸如ACK帧的CONTROL帧作为响应帧被发送时，如果DATA帧使用短的GI选项，下述ACK帧也使用短的GI选项。因此，提出如果错误地接收的PPDU具有有1的值的SGI1字段，当计算用于EIFS的ACKTxTime时使用短的GI。
如下地描述用于情况ii)的动态EIFS方案。
如果在PLCP报头中已经出现接收到的PPDU的错误，则用于预测用于EIFS的ACKTxTime的附加信息不能够被获得。同时，如果用于具有特定的帧类型的帧的传输时间被固定，则STA可以从帧的传输时间确定帧类型，并且基于被确定的帧计算ACKTxTime。
例如，NDP帧(或者NDP MAC帧)具有用于不同类型的NDP帧的不同传输时间。如上所述，NDP帧仅具有STF、LTF以及SIG字段，并且在SIG字段之后没有发送PSDU、STF或者LTF。NDP帧可以被用于在1GHz未经许可的带下操作的WLAN***中减少协议开销(例如，使用1/2/4/8/16MHz***带宽的IEEE 802.11工作组ah(子1GHz(S1G)许可证免除操作)。NDP MAC帧包括具有在没有配置MPDU的情况下在PLCP报头的SIG字段中编码的信息的控制帧(例如，CTS帧、ACK帧、块ACK帧、……)。
图11是图示NDP帧的帧结构的概念图。
图11(a)示出被用于大于或者等于2MHz(>＝2MHz)的信道宽度的NDP MAC帧格式的示例。图11(b)示出被用于1MHz的信道宽度的NDP MAC帧格式的示例。注意的是，STF、LTF以及SIG字段的各自的长度对于>＝2MHz是用于NDP MAC帧格式的2、2以及3个OFDM符号，并且对于1MHz是用于NDP MAC帧格式的4、4以及6个OFDM符号。
根据本发明的动态EIFS方案，如果STA接收PLCP报头中具有错误的PPDU并且接收到的PPDU的传输时间(或者OFDM符号的数目)对应于6个符号(图11(a))或者14个符号(图11(b))，则STA将接收到的PPDU视为控制帧并且从EIFS排除ACKTxTime，因为响应于NDP MAC帧没有发送响应帧。
如果STA考虑具有错误的接收到的PPDU是NDP MAC帧(例如，NDP CTS帧、NDP ACK帧、NDP块ACK帧、……)中的一个，则在没有考虑ACKTxTime和aSIFSTime的情况下计算EIFS，得到EIFS＝DIFS。
如果STA考虑具有错误的接收到的PPDU不是NDP MAC帧中的任何一个(即，接收到的PPDU的传输时间不对应于6个符号或者14个符号)，则通过考虑ACKTxTime和aSIFSTime计算EIFS，得到EIFS＝aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime。
表2示出用于1MHz的NDP ACK帧的SIG字段的内容，并且表3示出作为NDP MAC帧的示例的用于>＝2MHz的NDP ACK帧的SIG字段的内容。表2和3的详细描述可参阅草稿标准IEEE P802.11ah中的相关内容。
[表2]
[表3]
另外，如下地描述用于SU/MU帧的动态EIFS方案。
图12是图示SU/MU帧的帧结构的概念图。
单用户(SU)帧可以在SU-MIMO中被使用，并且多用户(MU)帧可以在MU-MIMO中被使用。参考图12，STF、LTF1、以及SIG-A(SIGNAL-A)字段可以对应于全向部分，因为在全向方向中它们被发送到所有的STA。如有必要，在数据传输的情况下，波束赋形或者预编码可以不被应用于STF、LTF1、以及SIG-A((SIGNAL-A)字段。
同时，位于SIG-A字段之后的MU-STF、MU-LTF1、...、MU-LTF_NLTF、以及SIG-B字段被用户特定地发送，并且波束赋形或者预编码可以被应用于这样的传输之前的每个字段。MU部分可以包括MU-STF、MU-LTF、SIG-B，以及如在图12的帧格式中所示的数据字段。
在全向部分中，如通过下面的等式1表示的，STF、LTF1、以及SIG-A字段中的每一个可以被关联每个子载波作为单个流被发送。
[等式9]
在等式9中，k是子载波(或者音调)索引，xk是在子载波k处发送的信号，并且NTX是Tx天线的数目。Qk是用于编码(例如，空间映射)在子载波(k)上发送的信号的列向量，并且dk是被输入到编码器的数据。在等式9中，时域的循环移位延迟(CSD)可以被应用于Qk。时域的CSD表示频域上的相位移位或者相位旋转。因此，Qk可以包括在由时域CSD上引起的音调(k)上的相位移位值。
在使用图12的帧格式的情况下，通过所有的STA可以接收STF、LTF1、以及SIG-A字段。每个STA可以基于STF和LTF1通过信道估计解码SIG-A字段。
SIG-A字段可以包括长度/持续时间信息、信道带宽信息、以及空间流的数目的信息。SIG-A字段可以具有两个OFDM符号的长度。一个OFDM符号使用用于48个数据音调的二进制相位键控(BPSK)调制，使得在一个OFDM符号上可以表示24个比特的信息。因此，SIG-A字段可以包括48比特的信息。
下述表4示出与SU情况和MU情况有关的SIG-A字段的示例性比特分配。
[表4]
长度 SU MU
SU/MU指示 1 1
长度/持续时间 9 9
MCS 4
BW 2 2
聚合 1
STBC 1 1
编码 2 5
SGI 1 1
GID 6
Nsts 2 8
PAID 9
响应帧指示 2 2
保留 3 3
CRC 4 4
尾部 6 6
总共 48 48
SU/MU指示字段可以被用于在SU帧格式和MU帧格式之间区分。
长度/持续时间字段表示帧的OFDM符号(即，持续时间)或者帧的字节的数目(即，长度)。如果SU字段的聚合字段被设置为1的值，则长度/持续时间字段被解释为持续时间字段。相比之下，如果聚合字段被设置为零(0)，则长度/持续时间字段被解释为长度字段。在MU帧中没有定义聚合字段，并且聚合字段被始终应用于MU字段，使得长度/持续时间字段被解释为持续时间字段。
MCS字段指示用于PSDU传输中的调制和编码方案。在SU帧的情况下，通过SIG-A字段发送MCS字段。如果其他的STA(其中的每一个也可以被称为与在两个STA之间的发送/接收间接地相关联的第三方STA)被配置为接收SU帧，则基于长度/持续时间字段的长度值和MCS字段的值两者能够计算当前接收到的SU帧(即，具有0的聚合字段的SU波束赋形的帧)的持续时间。另一方面，在MU字段中，MCS字段没有被包含在SIG-A字段中，并且被包含在携带用户专用信息的SIG-B字段中，使得对于每个用户都可以应用独立的MCS。
BW字段表示SU帧或者MU帧的信道带宽。例如，BW字段可以被设置为指示2MHz、4MHz、8MHz、16MH、以及8+8MHz中的一个的特定的值。
聚合字段指示是否以聚合MPDU(即，A-MPDU)的形式聚合PSDU。如果聚合字段被设置为1，则这意指以A-MPDU的形式聚合PSDU并且然后被发送。如果聚合字段被设置为0，则这意指在没有聚合的情况下发送PSDU。在MU帧中，以A-MPDU的形式配置的PSDU被始终发送，不需要用信号发送聚合字段，使得PSDU不被包含在SIG-A字段中。
空时块编码(STBC)字段指示是否STBC被应用于SU帧或者MU帧。
编码字段指示对于在SU帧或者MU帧中使用的编码方案。二进制卷积码(BCC)方案、低密度奇偶校验(LDPC)方案等等可以被应用于SU帧。单个用户的独立的编码方案可以被应用于MU帧，使得由2个或者更多的比特组成的编码字段可以被定义以支持独立的编码方案。
短保护间隔(SGI)字段指示是否短GI被应用于SU帧或者MU帧的PSDU传输。在MU帧的情况下，如果SGI被应用于MU帧，则这意指SGI不能够被共同地应用于被包含在MU-MIMO组中的所有用户。
GID字段表示MU帧的多用户(MU)组信息。在SU帧的情况下，不需要定义用户组，使得GID字段没有被包含在SIG-A字段中。
Nsts字段指示SU帧或者MU帧的空-时流的数目。在MU帧的情况下，Nsts字段表示被包含在相对应的MU组中的每个STA的空间流的数目，使得Nsts字段需要有8个比特。更加详细地，最多4个用户可以被包含在一个MU组中并且最多的空间流可以被发送到每个用户，使得需要8个比特以正确地支持在上面提及的结构。
部分的AID(PAID)字段可以表示被配置成识别对于在SU帧中使用的接收STA的STA的ID。在上行链路(UL)帧中的PAID值是由基本服务集ID(BSSID)的一些部分组成。在下行链路(DL)帧中，PAID值可以是由STA的AID散列的结果组成。例如，BSSID可以是48个比特长，AID可以是16个比特长，并且PAID可以是9个比特长。
响应帧指示字段指示在SU帧或者MU帧之后要被发送的响应帧的类型。例如，响应帧的类型可以是无响应、NDP响应、正常响应、长响应。响应帧指示字段可以被称为响应指示字段。
如果STA确定接收到的帧的响应帧的类型，则其可以预测MPDU MAC报头的持续时间字段的值，即使在接收到的帧的MPDU中出现错误。
图13示出使用接收到的帧的PLCP报头的SIG字段的响应帧指示字段的示例。
例如，如果响应帧指示字段指示无响应，则STA可以预测(或者确定)接收到的帧的MPDU MAC报头的持续时间字段的值是0。
如果响应帧指示字段指示NDP响应(或者NDP控制响应)，则STA可以预测(或者确定)接收到的帧的MPDU MAC报头的持续时间字段的值是CTS/ACK/BlockACK传输时间加上SIFS。
如果响应帧指示字段指示正常响应(或者正常控制响应)，则STA可以预测(或者确定)接收到的帧的MPDU MAC报头的持续时间字段的值是CTS/ACK/BlockACK传输时间加上SIFS。
如果响应帧指示字段指示长响应，则STA可以预测(或者确定)接收到的帧的MPDUMAC报头的持续时间字段的值是MAX_PPDU传输时间加上用于指示任何响应帧的SIFS。
同时，在图12中示出的MU帧中的SIG-B字段可以进一步包括用户专用信息。下面的表5示例性地示出被用作MU帧的SIG-B字段的组成元素的字段。另外，表5示例性地示出被应用于各个带宽(BW)2、4、8以及16MHz的PPDU。
[表5]
在表5中，MCS字段可以指示每个用户以MU帧的形式发送的PPDU的MCS字段。
TAIL比特可以使编码器返回到零(0)状态。
CRC(循环冗余码)字段可以被用于检测来自于被配置以接收MU帧的STA的错误。
根据上述动态EIFS方案，STA接收在PLCP报头上有错误的PPDU，STA确定是否PPDU的传输时间(OFDM符号的数目)对应于NDP MAC帧中的一个(即，接收到的PPDU的传输时间对应于6个符号或者14个符号)。如果STA接收具有除了6个符号或者14个符号之外的传输时间的MU帧，则STA考虑具有错误的接收到的PPDU不是NDP MAC帧中的任意一个，并且然后通过考虑ACKTxTime和aSIFSTime STA计算EIFS，得到EIFS＝aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime。
上述动态EIFS方案的增强包括在SIG-A或者SIG-B中已经出现基于接收到的帧的错误设置EIFS。具体地，如果STA接收具有错误的帧，则基于SIG-A的CRC状态或者SIG-B的CRC状态中的至少一个EIFS被设置为不同的值(或者动态值)。
表6示出基于SIG-A CRC状态和SIG-B CRC状态设置EIFS值的示例。
[表6]
SIG-A CRC状态 SIG-B CRC状态 EIFS参数值
通过 通过 通过SIG-A中的响应帧指示字段确定
通过 失败 通过SIG-A中的响应帧指示字段确定
失败 失败 aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime
失败 通过 aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime
在表6中，SIG-A/SIG-B CRC状态通过(或者CRC OK)意指SIG-A/SIG-B被成功地解码，并且PHY-RXEND.indication基元不包含FormatViolation。SIG-A/SIG-B状态失败意指SIG-A/SIG-B没有被成功地解码，并且PHY-RXEND.indication基元被设置为FormatViolation。
如在表6中所示，尽管SIG-B CRC状态通过，但如果SIG-A CRC状态失败，则EIFS参数值被设置为aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime。另外，尽管SIG-B CRC状态失败，但如果SIG-ACRC状态通过，则根据SIG-A中的响应帧指示字段设置EIFS参数值。换言之，不论SIG-B CRC状态如何，根据SIG-A CRC状态动态地设置EIFS。
如果STA预测MPDU MAC报头的持续时间字段的值并且使用SIG-A中的响应帧指示字段设置NAV(或者虚拟载波感测)，则EIFS可以被简单地设置为DIFS(即，EIFS＝DIFS)。因此，如果STA被配置成使用响应帧指示设置NAV(或者虚拟载波感测)，则EIFS参数可以被设置，如在表7中所示。
[表7]
如在表7中所示，如果STA接收在SIG-A中不具有CRC失败的帧(例如，如果STA接收对于其PHY-RXEND.indication基元不包含FormatViolation的帧)，则EIFS被设置为DIFS。否则(例如，如果STA接收对于其PHY-RXEND.indication基元包含FormatViolation的帧)，通过等式5导出用于STA的EIFS(即，EIFS＝aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime)。另外，表7示出没有SIG-B CRC状态，但是SIG-A CRC状态影响EIFS参数的动态值。因此，基于SIG-A CRC状态，EIFS被设置为动态值，如在表8中所示。
[表8]
SIG-A CRC状态 EIFS参数值
通过 DIFS
失败 aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime
另外，对于使用参数ACKTxTime的动态EIFS的各种示例，基于响应帧指示字段的值，ACKTxTime可以被设置或者计算。例如，如果响应帧指示字段指示正常响应，则ACKTxTime被设置为发送正常传输时间所要求的时间长度。如果响应帧指示字段指示NDP响应，则ACKTxTime被设置为发送用于1MHz的NDP MAC帧(图11(b))或者用于>＝2MHz的NDPMAC帧(图11(a))所要求的时间长度。
图14是图示根据本发明的用于信道接入的方法的流程图。
STA可以处于RX IDLE(空闲)状态下并且执行CS/CCA过程同时STA的接收器被开启并且STA当前没有接收或者发送分组，以便于检测来自于能够被接收(CS)的其他实体的信号的开始并且确定是否在发送分组(CCA)之前信道是空闲的。
在步骤S1410中，STA可以接收帧。具体地，STA可以检测帧的SIG-A字段。当接收帧时，STA可以测试帧的接收到的SIG-A字段的CRC。
同时，在CRC失败的情况下，STA可以设置PHY-RXEND.indication基元以指示FormatViolation。否则，STA可以将PHY-RXEND.indication基元设置为其他的值(例如，NoError、CarrierLost或UnsupportedRate)。
在步骤S1420中，STA使用特定的时间间隔确定是否无线媒介是空闲的。当STA确定在对于其PHY-RXEND.indication基元包含错误的帧或者对于其MAC FCS值不是正确的帧的接收之后媒介是空闲的时，STA可以在无线媒介中执行传输之前使用通过EIFS指定的时间间隔。
在此，根据本发明EIFS可以被动态地配置(或者被计算或者设置)。例如，如果在接收到的帧的SIG-A字段中帧不具有CRC失败(或者如果STA接收对于其PHY-RXEND.indication基元不包含FormatViolation的帧)，EIFS被设置为DIFS。否则，如果在接收到的帧的SIG-A字段中帧具有CRC失败(或者如果STA接收对于其PHY-RXEND.indication基元包含FormatViolation的帧)，通过EIFS＝aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime的等式导出EIFS。
在步骤S1430中，如果在通过EIFS指定的时间间隔内无线媒介被确定为是空闲的，则STA开始在无线媒介中的传输。如果无线媒介被确定为是忙碌的，则STA可以执行退避过程。
对于如在图14中所示的根据本发明的方法，独立地执行本发明的各种实施例或者同时执行本发明的两个或者更多个实施例。
为了解释的简单，方法被示出并且被描述为一系列的动作，要理解和了解的是，因为根据一个或者多个实施例一些动作可以以不同的顺序发生并且/或者与在此示出和描述的其他动作同时发生时，所以方法不受动作的顺序限制。例如，本领域的技术人员将会理解，方法应被可替选地表示为一系列的相关的状态或者事件，诸如状态图。此外，根据一个或者多个实施例实现方法时，不是所有的被图示的动作都被需要。
图15是图示根据本发明的一个实施例的射频(RF)设备的框图。
参考图15，STA 10可以包括处理器11、存储器12、以及收发器13。收发器13可以发送/接收信号并且可以根据IEEE 802***实现物理层。处理器11可以被连接到收发器13，并且可以根据IEEE 802***实现物理层和/或MAC层。处理器11可以被配置为根据本发明的上述实施例执行操作。用于根据本发明的上述各种实施例实现STA的操作的模块被存储在存储器12中并且可以通过处理器11来实现。存储器12可以被包括在处理器11中或者可以被安装在处理器11的外部处以通过公知的装置被连接到处理器11。
在图15中示出的STA 10可以被配置成执行本发明的信道接入方案。例如，处理器11可以被配置成控制收发器13以接收帧。处理器11可以进一步被配置成在执行无线媒介中的传输之前使用EIFS来确定是否媒介是空闲的。当处理器11确定在对于其PHY-RXEND.indication基元包含错误的帧或者对于其MAC FCS值不是正确的帧的接收之后媒介是空闲的时，处理器11可以在执行无线媒介中的传输之前使用由EIFS指定的时间间隔。
在此，根据本发明可以动态地配置(或者计算或者设置)EIFS。例如，如果在接收接收到的帧的SIG-A字段中帧不具有CRC失败(或者如果STA接收用于其PHY-RXEND.indication基元不包含FormatViolation)，则EIFS被设置为DIFS。否则，如果在接收接收到的帧的SIG-A字段中帧具有CRC失败(或者如果STA接收对于其PHY-RXEND.indication基元包含FormatViolation的帧)，通过EIFS＝aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime的等式导出EIFS。
另外，如果在通过EIFS指定的时间间隔内无线媒介被确定为是空闲的，则处理器11可以控制收发器以开始在无线媒介中的传输。如果无线媒介被确定为是忙碌的，则处理器11可以执行退避过程。
STA 10的整体配置可以被实现使得本发明的上述各种实施例可以被独立地应用或者其两个或者更多个实施例可以被同时应用，并且为了清楚起见重复的描述被省略。
另外，除了别的之外，处理器11可以具有多层结构，数据链路层(DLL)上的MAC子层和物理(PHY)层等。PHY可以包括物理层会聚过程(PLCP)实体和物理媒介相关(PMD)实体。MAC子层和PHY两者在概念上包括管理实体，分别被称为子层管理实体(MLME)和物理层管理实体(PLME)。这些实体(MLME和PLME)提供层管理服务接口，通过其可以调用层管理功能。
为了提供正确的MAC操作，在每个STA内存在站管理实体(SME)。SME是可以是被视为存在于单独的管理平面中或存在于“远离一侧”的层独立的实体。在本文献中没有指定SME的确切的功能，但是通常SME可以被视为负责诸如从各种层管理实体(LME)收集层独立的状态，并且类似地设置层专用参数的值的功能。SME通常会执行代表一般***管理实体的这样的功能并且会实现标准管理协议。
在上面描述的实体以各种方式相互作用。例如，通过交换GET/SET基元实体可以相互作用。基元是与特定用途有关的元素或者参数的集合。XX-GET.request基元被用于请求给定的管理信息基本属性(MIBattribute)的值。XX-GET.confirm基元被用于如果状态＝“成功”返回适当的MIB属性值，否则返回状态字段中的错误指示。XX-SET.request基元被用于请求被指示的MIB属性被设置为给定的值。如果此MIB属性意味着特定的行为，则这请求要执行行为。并且，XX-SET.confirm基元被使用，使得如果状态＝“成功”，这确认被指示的MIB属性被设置为被请求的值，否则其返回状态字段中的错误条件。如果此MIB属性意味着特定的行为，则这确认行为被执行。
经由PLME_SAP在PLME和SME之间，并且经由MLME-PLME_SAP在MLME和PLME之间可以交换各种基元。
通过各种手段，例如，硬件、固件、软件、或者其组合能够实现上述实施例。
在硬件配置中，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，可以以执行如上所述的功能或操作的模块、过程、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示例性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。虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，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，而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
虽然已经基于IEEE 802.11***描述了本发明的上面的各种实施例，但是可以以相同的方式将实施例应用到各种移动通信***。

Claims (11)

1.一种在无线局域网***中通过站(STA)进行信道接入的方法，所述方法包括：
接收包括第一SIGNAL(SIG)字段的帧；以及
在所述无线媒介中执行传输之前，基于由扩展帧间空间(EIFS)指定的时间间隔确定是否无线媒介是空闲的，当所述帧具有误差时由所述EIFS指定所述时间间隔，
其中，所述STA基于在所述帧中的所述误差的类型确定所述EIFS的长度；
其中，如果所述误差是当在接收的所述第一字段中所述帧具有循环冗余码(CRC)失败时发生的预定类型的误差，则所述EIFS被设置为aSIFSTime、分布式协调功能帧间空间(DIFS)和ACKTxTime的总和，其中所述aSIFSTime是标称的短帧间空间(SIFS)值，并且所述ACKTxTime是发送ACK帧所要求的时间，并且
其中，如果所述误差不是预定类型的误差，则所述EIFS被缩短为所述DIFS。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，如果所述帧的所述第一SIG字段不具有CRC失败，则PHY-RXEND.indication基元不包含FormatViolation的值。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中，通过DIFS＝aSIFSTime+2×aSlotTime的等式导出所述DIFS，并且
其中，所述aSlotTime是标称的时隙持续时间。
4.根据权利要求1所述的方法，
其中，如果所述帧的第一SIG字段具有CRC失败，则PHY-RXEND.indication基元包含FormatViolation的值。
5.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述第一SIG字段包括响应帧指示字段。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，所述响应帧指示字段指示无响应、空数据分组(NDP)响应、正常响应或长响应中的一个，并且
其中，基于由所述响应帧指示字段指示的帧类型设置网络分配矢量(NAV)。
7.根据权利要求1所述的方法，
其中，如果在由所述EIFS指定的时间间隔内所述无线媒介被确定为是空闲的，则所述STA在所述无线媒介中开始传输。
8.根据权利要求1所述的方法，
其中，如果所述无线媒介被确定为是忙碌的，在等待由所述EIFS指定的时间间隔之后所述STA执行退避过程。
9.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述STA操作在子1GHz未经许可的带中。
10.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述帧进一步包括第二SIG字段，以及
其中，基于所述接收到的帧的所述第一SIG字段的CRC状态设置所述EIFS，而不考虑所述接收到的帧的第二SIG字段的CRC状态。
11.一种用于无线局域网***中的信道接入的站(STA)设备，所述STA设备包括：
收发器；和
处理器，
其中，所述处理器被配置成：
控制所述收发器以接收包括第一SIGNAL(SIG)字段的帧；以及
在所述无线媒介中执行传输之前，基于由扩展帧间空间(EIFS)指定的时间间隔确定是否无线媒介是空闲的，当所述帧具有误差时由所述EIFS指定所述时间间隔，
其中，所述处理器基于在所述帧中的所述误差的类型确定所述EIFS的长度；
其中，如果所述误差是当在接收所述第一SIG字段中所述帧具有循环冗余码(CRC)失败时发生的预定类型的误差，则所述EIFS被设置为aSIFSTime、分布式协调功能帧间空间(DIFS)和ACKTxTime的总和，其中，所述aSIFSTime是标称的短帧间空间(SIFS)值，并且所述ACKTxTime是发送ACK帧所要求的时间，并且
其中，如果所述误差不是预定类型的误差，则所述EIFS被缩短为所述DIFS。
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