专利名称：用于测量报告时间印记以保证基准时间正确性的系统和方法
技术领域：
本发明涉及局域网通信，以及更具体地，涉及对保证基准时间正确性的测量报告施加时间印记的系统和方法。
通常，有两种WLAN的变例基于基础结构的和ad hoc型。在前者的网络中，通信典型地只在被称为站(STA)的无线节点与也是STA的接入点(AP)之间发生，它们一起形成基本业务组(BSS)。在ad hoc型网络中，通信直接发生在无线节点之间，这些无线节点形成独立的基本业务组(IBSS)。
在WLAN中，请求在能够无线电测量的STA之间进行测量和报告测量值。在非服务信道上的测量是专用测量，需要测量的STA中断它的正常运行、切换信道和得到无线电测量值。在服务信道上的测量由STA作为并发的测量执行。虽然能够测量的STA负责译码和解译每个测量报告帧和评估它对于其本身的性能的影响，但某些测量请求的执行是任选的，并且如果它的执行会显著恶化STA的性能，则可以由接收的STA忽略它。
STA本身可以测量一个或多个信道或STA可以请求在同一个BSS或IBSS中的其它STA代表它测量一个或多个信道。当请求其它STA测量一个或多个信道时，STA利用其中规定至少一个测量请求单元的测量请求帧。
电气与电子工程师协会(IEEE)802.11-1999标准是用于无线LAN(WLAN)的协议标准，其关注于媒体接入控制(MAC)和物理(PHY)层，在此以引用的方式并入本文，就如在此对其全文阐述一样。在对于这个标准的IEEE 802.11(h)和802.11(k)草稿补充方案中一在此以引用的方式并入本文，就如在此对其全文阐述一样一测量请求包括规定请求的测量何时开始的时间基准。例如，如
图1A所示，测量偏差参数100和起动延时参数101一起规定在IEEE TGh和TGk中的基准时间。起动延时是在多个目标信标传输时间(TBTT)中的测量起动延时，以及测量偏差是在定时器单元(TU)中的测量偏差。图1B显示允许的测量请求。
由于信道条件，可以一次以上地进行尝试，把测量请求传送到目的地站(STA)。在接收的STA处，如果接收到同一个测量请求的一个以上的拷贝，则STA丢弃最新接收的重复分组。其遵循IEEE 802.11标准规定的协议。
按照IEEE 802.11协议，在接收的STA处的重复帧的丢弃可能导致请求的和接收的STA分别具有不同的参考信标，每个参考测量值是从该参考信标开始计时的。例如，如果测量请求预定在一个信标周期中被发送，以及由于信道条件，接收的STA正确地接收到该帧但它的ACK(应答)在发送的STA处没有被接收到，并且如果随后测量请求在另一个信标周期中成功地发送，则在发送站和接收站处参考信标是不同的。
本发明的实施例提供一种通过把定时器数值包括在测量报告中而解决在WLAN测量报告中的模糊性的方法和系统。请求执行测量的时间与实际进行测量的时间由请求者来进行比较，以保证不出现模糊性。在用于IEEE 802.11 WLAN的本发明的实施例中，时间同步功能(TSF)定时器数值被包括在测量报告中。
在优选实施例中，通过修改测量报告帧和单元以包含具有绝对时间基准的字段。对于IEEE 802.11 WLAN，绝对时间基准是当所请求的测量开始时的TSF时间(或它的一部分)的数值。在所有的实施例中，在预定的(请求的)开始测量的时间与测量实际开始的时间之间进行比较，以保证不出现协议模糊性。
图1A显示请求把测量请求发送到WLAN中的对等实体的业务原语的参数；图1B显示在WLAN中允许的测量请求；图2A是显示其中可应用本发明的实施例的基本业务组(BSS)无线通信系统的结构的简化框图；图2B是显示其中可应用本发明的实施例的ad hoc型独立的基本业务组(IBSS)无线通信系统的结构的简化框图；图3显示在按照本发明的实施例的特定的基本业务组(BSS)或独立的基本业务组(IBSS)内的接入点(AP)和每个站(STA)的简化框图；图4显示按照本发明的实施例的测量报告帧格式；图5A显示按照本发明的实施例的测量报告单元格式；以及图5B显示按照本发明的实施例的、图5A所示的测量报告单元的测量报告模式字段。
在以下的说明中，作为说明而不是限制，阐述具体的细节，诸如具体的结构、接口、技术等等，以便提供对本发明的透彻了解。然而，本领域技术人员将会看到，本发明可以在不同于这些具体细节的其它无线网实施例中实施。
图2A是其中可应用本发明的实施例的代表性基础结构基本业务组(BSS)无线通信系统。如图2A所示，接入点(AP)200被耦合到多个移动站(STAi)201，它们通过无线链路202互相通信以及经由多个无线信道与AP通信。本发明的关键的原理是提供了一种给由STAi201取得的测量的报告加时间印记的机制，以使得可以避免协议模糊性(如果它们发生的话)，所以，使得有可能在该事实后采取正确的行动。应当指出的是为了示例的目的，图2中所示的网络很小。实际上，大多数网络将包括大得多的数目的移动站STAi201。图2B是其中可应用本发明的实施例的代表性ad hoc型独立的基本业务组(IBSS)无线通信系统。如图2B所示，多个移动站(STAi)201通过无线链路202互相通信而不用任何AP。
参照图3，在图2A的WLAN内的AP 200和每个STAi201可以包括一个具有图3的框图所示的结构的系统。AP 200和每个STAi201可包括接收机301、解调器302、测量电路303、存储器304、控制处理器305、定时器306、调制器307、和发射机308。图3的示例性系统300仅仅是用于说明的目的。虽然说明书会使用在描述特定的移动站时通常使用的术语，但是这些描述和概念同样地可应用于其它处理系统，包括具有不同于图3所示的结构的系统。
在优选实施例中，接收机301和发射机308被耦合到天线(未示出)，分别经由解调器302把接收的测量报告变换成相应的数字数据和经由调制器307发送想要的测量请求。测量值获取电路在处理器305的控制下操作，以处理接收到的、包括测量值和相应的时间印记的测量报告帧，或进行所请求的或周期性的测量(自主地)，在其中测量值在测量报告帧中连同相应的时间印记一起被输送。图1B显示对于本发明的IBSS和BSS IEEE 802.11 WLAN实施例的可能的请求者和测量者组合。定时器306被使用来在测量报告帧中设置表示被报告的测量开始时间的时间印记。
图4显示按照本发明的优选实施例的测量报告帧体400的格式。在本发明的IEEE 802.11 WLAN实施例中，测量报告帧体400使用动作帧(Action Frame)体格式，以及响应于测量请求帧由STA 201发送，或由自主提供测量信息的STA 201发送。在所有的实施例中，种类字段401被设置为等于一个表示无线电测量种类或频谱管理种类的数值。动作字段402被设置为等于一个表示其中包含测量报告的数值。对话标记字段403被设置为等于在相应的测量请求帧中的数值。如果测量报告帧400没有响应于测量请求帧而被发送，则对话标记字段403被设置为零。在优选实施例中，至少一个(1)测量报告帧的时间印记字段404包含当STA开始测量第一报告的测量值时的绝对时间基准的数值以及(2)至少一个测量报告单元405500被加上时间印记504。测量报告单元字段405包含至少一个测量报告单元500，如图5A所示。测量报告单元500的数目和在测量报告帧400中的测量报告单元字段405的长度受到最大允许的媒体接入控制(MAC)管理协议数据单元(MMPDU)尺寸的限制。
每个测量报告单元500包含由STA 201作出的测量的测量报告。图5B显示优选实施例的测量报告单元500的格式。单元ID字段501被设置为由相应的测量请求指定的识别号(例如，按照IEEE 802.11标准，对于测量报告它是39)。长度字段502是可变的，它取决于测量报告字段507的长度。长度字段的最小值是3(例如，报告测量模式等于不能用或被拒绝，以及使用零长度测量报告字段)。测量标记字段503被设置为等于在相应的测量请求中的测量标记。如果测量记录单元由STA自主地发送，则测量标记字段503被设置为等于零。时间印记区504被设置为当对于在测量报告帧400中报告的每个测量单元，请求的测量开始时绝对定时器的数值，它是对于本发明的IEEE802.11实施例的TSF定时器。应当指出，时间印记字段404和504的任一项或二者可以出现在测量报告中。
由于包含测量单元500的实际的时间504，提高了测量的可信度水平，以及当几个STA 201在接近的但不同的时间的实际时间504报告相同的测量值时，这个可信度水平进一步提高。另外，发送的和请求的测量报告的频繁性，有助于在请求和作出测量报告时引导STA 201，例如，如果报告在1:00和1:05被STA 201接收，则STA 201可以在1:10请求或报告测量值，分别得到或提供给定的单元的可靠的测量值。
虽然本发明的优选实施例被显示和描述，但本领域技术人员将会看到，可以在不背离本发明的范围的条件下作出各种改变和修正以及可以用等价物替换实施例的单元。另外，可以作出许多修正来适配于本发明的特定的情形和教导，而不背离它的中心范围。所以，本发明不限于作为预期用于实现本发明的最好的模式被公开的具体的实施例，而是本发明包括属于所附权利要求的范围内的所有的实施例。
权利要求
1.一种用于在无线局域网(WLAN)中的多个站(201)之间创建测量报告的方法，包括以下步骤由所述多个站(201)中的一个能够测量的站(201)接收(301)要在给定的时间作出的对于至少一个测量报告单元(500)的测量请求；由该能够测量的站(201)记录所述至少一个测量报告单元(500)；由该能够测量的站(201)创建包括所述至少一个测量报告单元(500)作为其中包含的测量报告单元之一(405)的测量报告(400)；用绝对时间基准分别对于所述至少一个所记录的测量报告单元(500)和所述测量报告(400)中的至少一项加上时间印记(404，504)；以及由该能够测量的站发送(308)所述创建的测量报告。
2.权利要求1的方法，其中所述加时间印记的步骤还包括由能够测量的站把每个所述绝对时间基准设置为时间同步功能(TSF)定时器数值(306)的步骤。
3.权利要求1的方法，还包括以下步骤如果至少一个测量单元已用绝对时间基准(504)加时间印记，则由能够测量的站(201)确定测量报告单元的最早的所述绝对时间基准(504)，以及由能够测量的站(201)把所述测量报告时间印记(404)设置为所述确定的测量报告单元的最早的绝对时间基准。
4.权利要求3的方法，其中加时间印记的步骤还包括由能够测量的站(201)把每个所述绝对时间设置为时间同步功能(TSF)定时器数值(306)的步骤。
5.权利要求1的方法，其中所述创建步骤还包括把被格式化为以下格式之一的多个字段包括在所述测量报告中的步骤
八位位组 1 11 8 可变的和
八位位组 1 1 1 8 可变的这些字段是-种类字段(401)，被设置为等于一个表示无线电测量种类或频谱管理种类的数值，动作字段(402)，被设置为等于一个表示其中包含测量报告(500)的数值，对话标记字段(403)，被设置为等于在相应的测量请求中的数值，或如果没有响应于测量请求而发送测量报告，则被设置为零，任选的时间印记字段包含当能够测量的站执行测量报告(400)中报告的测量报告单元(405)的第一测量时的绝对时间基准(306)的数值，以及测量报告单元字段(405)，其包含多个所述测量报告单元500，所述数目至少是1，所述测量报告单元字段(405)具有组合的长度和多个子字段，以及被格式化为
八位位组 1 1 1 8 1 1可变的这些子字段是-单元ID子字段(501)，被设置为被指定给所请求的测量报告的识别号，长度子字段(502)，它是可变的，最小值为3。测量标记子字段(503)，被设置为等于在测量请求的相应的测量请求单元中的测量标记，或如果测量报告单元由能够测量的站自主地发送，则测量标记(503)字段被设置为等于零，任选的时间印记字段(504)，被设置为当所报告的测量开始时的绝对定时器(306)的数值，测量模式子字段(505)，是描述所作出的测量请求之类型的比特字段，测量类型子字段(506)，被设置为表示测量请求的类型的识别号，以及测量报告字段(507)，包括至少一个测量报告单元(500)，其中存在测量报告时间印记(404)和测量单元报告时间印记(504)中的至少一项。
6.权利要求5的方法，其中WLAN是IEEE 802.11WLAN；单元ID(501)被设置为由IEEE 802.11标准所规定的唯一的识别号；每个时间印记字段(404，504)是时间同步功能(TSF)定时器数值(306)；以及测量报告单元(405)的组合的长度小于或等于最大允许的媒体接入控制(MAC)管理协议数据单元(MMPDU)尺寸。
7.一种用于在无线局域网中的多个站(201)之间创建具有至少一个测量报告单元(500)的自主测量报告(400)的方法，包括以下步骤由所述多个站(201)中的一个能够测量的站(201)记录至少一个预定的测量报告单元(500)；由该能够测量的站(201)任选地用绝对时间基准对所述至少一个被记录的测量报告单元加上时间印记；由该能够测量的站创建包括所述至少一个测量报告单元(500)的自主测量报告(400)；任选地用被包含在其中的测量报告单元的最早时间的绝对时间基准对所述自主测量报告(400)加上时间印记；以及由能够测量的站发送(308)所述自主测量报告(400)，其中所述自主测量报告时间印记(504)和所述至少一个测量报告单元时间印记(404)中的至少一项被包括在所述自主测量报告(400)中。
8.权利要求7的方法，其中每个所述加时间印记的步骤还包括由能够测量的站(201)把每个所述绝对时间印记(404，504)设置为时间同步功能(TSF)定时器数值的步骤。
9.一种用于保证在无线局域网(WLAN)中的多个站(STA)(201)之间的请求的测量的时间基准的正确性的方法，包括以下步骤由第一站(201)发送(308)对于要在给定的时间执行的至少一个时间印记的测量报告单元的请求；由第二站接收(301)测量请求和相应的测量报告(400)，所述测量报告包括所请求的至少一个测量报告单元(500)和至少一个时间印记(404，504)，包括当被记录在其中的测量(507)完成时的绝对时间基准；由第二站(201)把该测量请求的给定的时间与至少一个时间印记(404，504)进行比较，以确定时间印记的正确性。
10.权利要求9的方法，其中所述接收步骤还包括在所述测量报告(400)中接收被格式化为以下格式之一的多个字段的步骤
八位位组 11 1 8可变的和
八位位组 1 1 1 8 可变的这些字段是-种类字段(401)，被设置为等于一个表示无线电测量种类或频谱管理种类的数值，动作字段(402)，被设置为等于一个表示其中包含测量报告的数值，对话标记字段(403)，被设置为等于在相应的测量请求中的数值，或如果没有响应于测量请求而发送测量报告，则被设置为零，任选的时间印记字段(404)，其包含当能够测量的站开始测量第一个报告的测量时的定时器(306)的数值；测量报告单元字段(405)，包含多个所述测量报告单元(500)，所述数目至少是1，所述测量报告单元字段(405)具有组合的长度和多个子字段，以及被格式化为
八位位组1 118 1 1可变的这些子字段是-单元ID子字段(501)，被设置为一个被指定给请求的测量报告的识别号，长度子字段(502)，它是可变的，最小值为3。测量标记子字段(503)，被设置为等于在相应的测量请求单元中的测量标记，或如果测量报告单元(500)由能够测量的站(201)自主地发送，则测量标记字段(503)被设置为等于零，任选的时间印记字段(504)，被设置为当对于测量报告帧中报告的每个测量单元，请求的测量开始时的绝对定时器(306)的数值，测量模式字段(505)，是描述所作出的测量请求之类型的比特字段，测量类型字段(506)，被设置为表示报告的测量的类型的数字，以及测量报告字段(507)，包括所报告的测量，其中存在测量报告时间印记和测量单元报告时间印记中的至少一项。
11.权利要求10的方法，其中WLAN是IEEE 802.11WLAN；单元ID(501)被设置为由IEEE 802.11标准设置的唯一的识别号；每个时间印记(504)是时间同步功能(TSF)定时器数值(306)；以及测量报告单元的组合的长度小于或等于最大允许的媒体接入控制(MAC)管理协议数据单元(MMPDU)尺寸。
12.权利要求10的方法，其中所述接收(301)步骤还包括以下步骤接收具有通过使用时间同步功能(TSF)定时器数值(306)而设置的每个所述时间印记(404，405)的测量报告。
13.一种被配置用于在无线局域网(WLAN)中的多个站之间进行资源测量的设备，包括接收机(301)，用于接收进入的信号；测量值获取电路(303)，用于测量其中接收的所述进入的信号的资源以作为至少一个测量报告单元(500)；定时器(306)，提供绝对时间基准；控制处理器(305)，被耦合到所述测量值获取电路(303)和所述定时器(306)以及在预定的绝对时间开始，被配置成获取进入的信号的至少一个测量报告单元以及任选地把(1)作为时间印记(404)在测量报告(400)内报告的第一测量(500)的开始的绝对时间基准(306)和(2)在其中(507)报告的每个测量报告单元的开始的绝对时间基准(306)中的一项与测量报告单元时间印记(504)相联系。
14.权利要求13的设备，还包括存储器(304)，被耦合到所述控制处理器(305)，用来存储所述得到的测量报告单元(500)和任选地存储所述相关的测量报告单元时间印记(504)；以及其中所述控制处理器(305)还被配置成比较预定的绝对时间与至少一个所述绝对时间印记(404，504)，以确定所述至少一个绝对时间印记(404，504)的正确性。
15.权利要求14的设备，还包括发射机，其发送包括被格式化为以下格式之一的多个字段的测量报告
八位位组 1 1 1 8 可变的和
八位位组 1 1 1 8可变的这些字段是-种类字段(401)，被设置为等于一个表示无线电测量种类或频谱管理种类的数值，动作字段(402)，被设置为等于一个表示其中包含测量报告(500)的数值，对话标记字段(403)，被设置为等于在相应的测量请求中的数值，或如果没有响应于测量请求而发送测量报告，则被设置为零，任选的时间印记字段(404)，包含当能够测量的站开始测量第一个报告的测量时的定时器(306)的数值；测量报告单元字段(405)，包含多个所述测量报告单元(500)，所述数目至少是1，所述测量报告单元字段(405)具有组合的长度和多个子字段，以及被格式化为
八位位组 1 1 1 8 1 1 可变的这些子字段是-单元ID子字段(501)，被设置为一个被指定给请求的测量报告的识别号，长度子字段(502)，它是可变的，最小值为3。测量标记子字段(503)，其被设置为等于相应的测量请求单元中的测量标记，或如果测量报告单元(500)由能够测量的站(201)自主地发送，则测量标记字段(503)被设置为等于零，任选的时间印记字段(504)，被设置为当对于测量报告帧中报告的每个测量单元，所报告的测量开始时的绝对定时器(306)的数值，测量模式字段(505)，是描述所作出的测量请求之类型的比特字段，测量类型字段(506)，被设置为表示报告的测量的类型的数字，以及测量报告字段(507)，包括所报告的测量值，其中存在测量报告时间印记和测量单元报告时间印记中的至少一项。
16.权利要求15的设备，其中WLAN是IEEE 802.11WLAN；单元ID(501)被设置为由IEEE 802.11标准规定的唯一的识别号；每个所述时间印记(404，504)是时间同步功能(TSF)定时器数值(306)；以及测量报告单元的组合的长度小于或等于最大允许的媒体接入控制(MAC)管理协议数据单元(MMPDU)尺寸。
17.权利要求15的设备，还包括接收机(301)，用于接收一个测量请求，该测量请求包括要被测量并作为测量报告单元(500)而被报告的至少一个测量请求单元与开始测量的预定的时间。
18.权利要求17的设备，其中所测量请求是由所述多个站(201)的一个站(201)发送的。
19.权利要求17的设备，其中所测量请求是由所述多个站(201)的一个接入点(200)发送的。
全文摘要
提供一种通过由测量实体把定时器数值包括在返回的测量报告中而解决在WLAN测量报告中可能的模糊性的方法和系统。请求执行测量的时间与由测量实体完成测量的实际时间可以由接收机进行比较，以保证不出现模糊性。
文档编号H04L12/28GK1784865SQ200480012525
公开日2006年6月7日 申请日期2004年5月3日 优先权日2003年5月9日
发明者A·索罗 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司