专利名称：用于保护高吞吐量站的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统。更特别地，本发明涉及在其他不兼容的高吞 吐量(HT)传输以及传统(legacy)传输存在的情况下对HT传输的保护。
背景技术：
HT传输需要来自传统站(STA)的保护，因为使用竟争(contention)的 传统STA不能对HT物理层(PHY )分组数据单元(PPDU )进行译码，因此传 统STA由于繁忙而不能解释媒介。相似地，给定HT STA的HT传输在HT PHY 不兼容的情况下需要来自其他HT STA的保护。在马修加斯特(Matthew Gast) 所著的 "802. 11无线网络权威指南，第二版"(802. 11 Wireless Network: The Definitive Guide, Second Edition)"中，揭露了 IEEE 802. 11的加 强保护机制。在柯普米那斯(Kopmeiners)等人的国际公开号WOMOS/OOWOO Al专利中则揭露了在一使用时间正交符号的多天线通信中，反向兼容通信的 方法和装置。
如图1所示，每个传统PPDU 100包括传统PHY前置码/报头105，接着是 传统PHY有效载荷110,该传统PHY有效载荷110通常是媒体接入控制(MAC ) 分组数据单元(PDU)。例如，图2A和2B显示了一种HT设备(即A型)和 另一种HT设备(即B型)具有不同的PHY前置码115和U0。 A型设备具有 传统前置码105以及用于多输入多输出(MIMO)功能的新前置码115， 二者 一起作为PHY报头的部分，而B型设备仅具有新PHY前置码120。然而，B 型设备可以对所述传统前置码105进行解码。A型和B型设备的HTPHY前置 码115和120是不同的。在这种情况下，两种设备不能彼此通信。同样，A
5型设备在缺少任何传统设备的情况下是低效的。下面描述两个考虑的情况(1 和2)。
情况1使用至少三种不同类型的以不同的/不兼容的PHY层运行的设备 l)传统设备，如图1所示，其发射仅具有传统前置码105的分组；2)HTA 型设备，如图2A所示，其发射具有A型HT前置码115的PPDU;以及3)HT B型设备，如图2B所示，其发射具有B型HT前置码120的PPDU。
情况2同样使用至少三种类型的设备1 )传统设备，如图1所示，其发 射仅具有传统前置码105的分组；2)HT设备，如图2C所示，其发射混合模 式分组(例如，PHY前置码包括传统前置码和HT前置码)；以及3)HT设备， 如图2D所示，其发射仅具有HTPHY前置码的分组(即绿色场(Green Field, GF ) PHY前置码120和HT前置码115 )。
因此，不同类型的HT设备可以利用互不兼容的PHY层而运行。例如，第 一类型HT STA的接收机可能不能解码由第二类型HT STA发射的分组，反之 亦然。
发明内容
本发明提出一种改进，该改进为在包含多个STA的无线通信网络中实施 的不同方案提供HT和传统互相作用(inter-working)的解决方案，例如那 些在IEEE802. lln中使用的方案等。所述互相作用的解决方案包括MAC和 PHY层保护机制、前置码信令以及信标信令。在一个实施方式中，第一类型 HT STA由第二类型HT STA通过使用分组的前置码中的比特来识别，以指示 在该分组的剩余部分中将使用哪种PHY类型。在另一个实施方式中，第二类 型HT STA发送准备发送(ready-to-send, RTS ) /清除发送(clear-to-send, CTS)或CTS-to-self用于在第一类型HTSTA存在的情况下保留媒介。在又 一个实施方式中，传统前置码保护由不同类型HT STA使用以保护HT STA的 传输。在又一个实施方式中，接入点使用信标或相关报文指示对于传统前置 码的系统中的运行或支持。
通过给出的示例以及结合所附附图理解，可以从下面的描述中获得对本
发明的更详细的理解，其中
图1显示了包括传统前置码和传统PHY有效载荷的常规的传统PPDU;
图2A和2B显示了第一常规情况(情况l),其中HTA型和HTB型设备 利用不同的并且不兼容的物理层而运行；
图2C和2D显示了第二常规情况(情况2)，其中，HT设备发射混合模 式分组和/或仅具有HT PHY前置码的分组；
图3A和3B显示了根据本发明的PPDU结构，该结构使用了包含指示PHY 有效载荷的HT类型的比特的HT前置码；
图4为根据本发明的配置为利用传统前置码接收、译码并发送被保护的 HT传输的STA的框图5为根据本发明的配置为发射包括性能信息元素(IE)的信标或相关 报文的AP的框图6显示了被包括在由图5的AP发射的信标或相关报文中的性能IE的 字段；
图7显示了包括图5的AP和与图4的HT STA相似的多个HT STA的无线 通信系统。
具体实施例方式
当下文提及时，术语"STA"包括但不限于无线发射/接收单元(WTRU)、 用户设备(UE)、移动站、固定或移动用户单元、寻呼机或任何其他类型的 能够在无线环境中运行的设备。当下文提及时，术语"接入点(AP)"包括 但不限于基站、Node-B、站点控制器或任何其他类型的无线环境中的接口连 接(interfacing)设备。
本发明的特征可结合到集成电路(IC)中或配置在包括多个互连组件的 电路中。
本发明允许HT设备的互用性(interoperability )，所述HT设备利用 不同的/不兼容的PHY层而运行，诸如图l和图2所示的那些前述的关于情 况1和/或情况2的PHY层。MAC和PHY级别保护技术用于解决由不兼容的PHY有效载荷所引起的互用性问题。另外，HT前置码中的信令被实施以促进 互用性。最后，信标信令用于帮助支持互用性特性。
在图3A和图3B所示的实施方式中，PPDU的前置码结构(即分组)用于 A型和B型HT STA,而HT前置码包括指示在该分组的剩余部分中将使用哪 种PHY有效载荷类型的比特。每个HT STA可以利用接收机来解码传统前置 码105，该接收机配置为对以基本速率/调制发送的PHY前置码进行解码。所 述HTPHY前置码提供关于调制和编码方案(MCS)或用于该分组剩余部分的 PHY有效载荷类型的信息。但是，由于PHY层传输是不兼容的(例如，空时 块码(STBC)传输与非空时块码(non-STBC) PHY传输不兼容)，所以不可 能对分组的剩余部分进行解码。第一HT STA在解码PHY前置码方面没有问 题。然而，第二HT STA将可以解码分组的传统前置码以及指示用于剩余部 分(即有效载荷)的PHY有效载荷类型的比特。
所述第二 HT STA能够解码分组的其余部分。但是，即使分组的其余部分 没有被解码，第二HT STA也将从传统PHY前置码中提取足够的信息，以设 置用于传输的余下部分的第二HT STA的NAV定时器。并且，在这个实施方 式中，第一HT STA可以基于PHY前置码中的某些比特识别第二HT STA前置 码，并且解码该分组的余下部分。
在MAC级别保护机制中，MAC层信令用于设置网络分配向量(NAV),该 网络分配向量为MAC级别载波侦听(carrier-sense)程序。MAC信令可以通 过在传输前使用RTS/CTS或CTS-to-self机制实施以设置系统中的NAV,或 通过简单适当地设置发射的分组的MAC报头中的持续时间字段而实现。
在PHY级别保护机制中，设置传统信号字段中的传统PHY层收敛程序 (PLCP)速率以及长度字段，以指示用于保护的期望持续时间。所述传统信 号字段在PPDU的HT部分之前。传统信号字段的发射使用全向天线模式以及 传统MCS，从而传统信号字段被所有的STA所接收。这种保护方法被称为传 统信号(L-SIG)字段传输机会(TX0P)保护。
在第二实施方式中(应用到情况1和情况2)，第二HT STA (HT B型设 备)在第一 HT STA( HT A型设备)存在的情况下发送RTS/CTS或CTS-to-self 以保留媒介。
8在另一个实施方式中(应用到情况1和2)，优选的网络AP根据前面提 议的方法支持传统前置码、HT STA前置码以及具有HT保护机制的MAC分组 传输。可替换地，如果AP不支持HTSTA，那么该AP在信标或相关报文中指 示这样的信息。因此，HT STA利用传统前置码以传统模式运行。
所述传统信号字段(PLCP速率和长度字段)可以用于指示用于保护的整 个周期，并且可以当需要时被不定期地发送。传统前置码可以与或不与紧随 其后的实际MAC分组一起被发送。这不需要在受保护的持续时间内和每个分 组一起发送传统信号字段。这同样避免用于HT传输保护的发射传统分组的 支出(MAC级别)。并且，第一 HT STA (情况1的HT STA A型)在缺少传 统站的情况下不发送PHY前置码。在信标上发送的信息可以由如情况1中的 A型的第一HT STA使用，以找出在网络中是否存在传统STA。
图4为根据本发明的配置为利用传统前置码接收、译码并发送被保护的 HT传输的HT STA 400的框图。所述HT STA 400包括处理器405、发射机410、 接收机415以及与发射机410和接收机415电耦合的天线420。根据本发明， 所述处理器405被配置为产生并译码受保护的HT传输，而传统前置码在具 有指示PHY有效载荷类型的前置码的HT传输之前。
图5为根据本发明的配置为利用传统前置码保护HT传输的AP 500的框 图。所述AP 500包括处理器505、发射机510、接收机515以及与发射机510 和接收机515电耦合的天线520。所述处理器505被配置为产生由发射机510 经由天线520传输的信标或相关报文。根据前面提议的方法，所述信标或相 关报文可以包括指示对于传统前置码、HT STA前置码和具有HT保护机制的 MAC分组传输的运行或支持的信息。
图6显示了被包括在由AP 500发射的信标或相关报文中的性能信息元素 (IE)的字段，该字段指示HT保护机制的支持。所述字段的顺序不重要并 且可以任意指定给给定的实施。所述字段可以包括在新的性能IE中或被添 加到现有的性能IE中。
图7显示了包括图5的AP 500和与图4的HT STA 400 (PHY B型)相似 的多个HT STA 400,-400N的无线通信系统700。如果具有RTS/CTS或 CTS-to-self子域的HT PHY B型保护指示了由AP 500发射的信标中的这些机制的支持，那么HT STA 400中的一个可以通过发射RTS报文至AP 500以 开始TX0P。然后，AP 500通过发射CTS报文以响应该RTS报文。HT STA 400 以及AP 500也可以使用CTS-to-self才艮文以保护PHY B型的HT传输。
实施例
1. 一种在无线通信系统中实施的高吞吐量(HT)传输方法，该无线通信 系统包括第一类型站(STA)和第二类型STA,所述方法包括
第一 STA发射至少一个HT物理层(PHY )分组数据单元(PPDU )，该PPDU 包括HT前置码和HT PHY有效载荷，该HT前置码包括与所述HT PHY有效栽
荷相关的信息；
第二 STA接收来自第一 STA的PPDU;以及
第二STA从HT前置码中提取与该HT PHY有效载荷相关的信息，即使不 能对该HT PHY有效载荷进行解码。
2. 根据实施例l所述的方法，其中由第一STA发射的HT PPDU包括传统 PHY前置码，该方法还包括
第二 STA基于包括在传统PHY前置码中的信息设置用于所述传输的网络 分配向量(NAV)定时器。
3. 根据实施例l和2中的一个所述的方法，其中由第一STA发射的HT PPDU
包括传统PHY前置码，该方法还包括
第二STA基于包括在HT前置码中的至少一个比特设置用于所述传输的网 络分配向量(NAV)定时器。
4. 根据实施例1-3中任一个所述的方法，其中第一和第二STA参与到无 线通信中，其中由第一 STA发射的PPDU与第二 STA的性能不兼容。
5. 根据实施例1-4中任一个所述的方法，还包括 第二 STA识别第一 STA。
6. 根据实施利1-4中任一个所述的方法，还包括 第二 STA解码整个PPDU。
7. 根据实施例1-4中任一个所述的方法，还包括 第一 STA识别第二 STA。
10个所述的方法，其中所述第二 STA发送请求到 接入点(AP)，以发送准备发送(RTS) /清除发送(CTS)报文或提供用于 保留媒介的CTS-to-self保护支持。
9. 根据实施例1-7中任一个所述的方法，其中所述第二STA在系统中与 至少一个第一 STA并存。
10. 根据实施例8所述的方法，其中所述RTS/CTS或CTS-to-self保护 支持由AP发射的信标进行指示。
11. 一种高吞吐量(HT)站(STA)，包括 发射机，用于发射保护的HT传输；
处理器，用于产生至少一个HT物理层(PHY)分组数据单元(PPDU)， 该PPDU包括HT前置码和HT PHY有效载荷，该HT前置码包括与HT PHY有 效载荷相关的信息；
接收机，用于对从其他HT STA接收到的传统PHY前置码进行解码。
12. 根据实施例ll所述的HT STA,其中用于所述传输的网络分配向量 (NAV)定时器基于包括在传统PHY前置码中的信息而被设置。
13. 根据实施例11所述的HT STA，其中用于所述传输的网络分配向量 (NAV)定时器基于包括在所述HT前置码中的至少一个比特而被设置。
14. 根据实施例11所述的HT STA，其中所述接收机对混合模式PPDU 以及非HT PPDU进行解码。
15. 根据实施例11所述的HTSTA，其中所述接收机对绿色场模式PPDU、 混合模式PPDU以及非HT格式PPDU进行解码。
16. —种保护高吞吐量(HT)传输的方法，该方法包括
非接入点(非AP， non-AP )站(STA )通过发射包括准备发射(RTS )帧 的请求信号到接入点(AP)而启动传输机会(TXOP);以及 该AP利用响应清除发送(CTS)帧而响应于该非AP STA。
17. 根据实施例16所述的方法，其中所述非AP STA和AP使用用于保护 HT传输的CTS-to-self报文。
18. —种接入点UP),包括
处理器，被配置为产生相关报文，其中所述相关报文包括具有多个字段的性能信息元素(IE),所述多个字段指示对于传统前置码、高吞吐量(HT) 站(STA)前置码以及具有HT保护机制的媒体接入控制(MAC)分组传输的 运4亍或支持； 天线；以及
发射机，与处理器和天线电耦合，用于发射所述相关报文。 19. 一种接入点(AP),包括
处理器，被配置为产生信标，其中所述信标包括具有多个字段的性能信 息元素(IE)，所述多个字段指示对于传统前置码、高吞吐量(HT)站(STA) 前置码以及具有HT保护机制的媒体接入控制(MAC )分组传输的运行或支持；
天线；以及
发射机，与处理器和天线电耦合，用于发射所述信标。 虽然本发明的特征和元素在优选的实施方式中以特定的结合进行了描 述，但每个特征或元素可以(在没有所述优选实施方式的其他特征和元素的 情况下)单独使用，或在与或不与本发明的其他特征和元素结合的各种情况 下使用。
权利要求
1. 一种无线通信的方法，该方法包括在一第一站接收一报文，该报文包含一传统前置码、一高吞吐量物理层前置码与一高吞吐量有效载荷，其中所述高吞吐量物理层前置码包含一比特，所述比特指示有效载荷是否使用一空时块码调制方案。
2. 根据权利要求1所述的方法，更包括 将所述高吞吐量物理层前置码与所述高吞吐量有效载荷译码。
3. 根据权利要求1所述的方法，更包括将所述高吞吐量物理层前置码译码而忽略所述高吞吐量有效载荷。
4. 根据权利要求1所述的方法，更包括基于包含于所述传统前置码的信息来设置用于传输的一网络分配向量 定时器。
5. 根据权利要求1所述的方法，更包括基于包含于所述高吞吐量物理层前置码的一比特来设置用于传输的一 网络分配向量定时器。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述站发送一请求到一接入点， 以发送准备发送/清除发送的报文或提供用于保留一媒体的CTS-to-self保 护支持。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述准备发送/清除发送或所述 CTS-to-self保护支持被指示于由接入点所发射的一信标中。
8. —种高吞吐量站，包括一处理器，配置以产生一报文，所述报文包含一传统前置码、 一高吞吐 量物理层前置码与一高吞吐量有效载荷，其中所述高吞吐量物理层前置码包含一比特，所述比特指示有效栽荷是否使用一空时块码调制方案；以及 一接收机，配置以将从其它高吞吐量站所接收的传统物理层前置码译码。
9. 根据权利要求8所述的高吞吐量站，其中一网络分配向量定时器基 于包含于所述传统前置码的信息而被设置为用于传输。
10. 根据权利要求8所述的高吞吐量站，其中一网络分配向量定时器基 于包含于所述高吞吐量物理层前置码的一比特而被设置为用于传输。
11. 根据权利要求8所述的高吞吐量站，其中所述接收机被配置为将混 合模式物理层分组数据单元与非高吞吐量物理层分组数据单元两者译码。
12. 根据权利要求8所述的高吞吐量站，其中所述接收机被配置为将绿 色场模式物理层分组数据单元、混合模式物理层分组数据单元与非高吞吐量 格式物理层分组数据单元译码。
13. —种保护高吞吐量传输的方法，该方法包括一非接入点站通过将包含一准备发射帧的一请求信号发射到一接入点来激活一传输机会；以及响应所述请求来接收 一 清除发射帧。
14. 根据权利要求13所迷的方法，其中所述非接入点站与所述接入点 使用一 CTS-to-self报文来保护高吞吐量传输。
15. —种接入点，包括一处理器，配置以产生一相关报文，其中所述相关报文包含具有多个字段的一性能信息元素，所述多个字段指示对于一传统前置码、高吞吐量站前 置码与具有高吞吐量保护机制的一媒体接入控制分组传输的运行或支持；一天线；以及一发射机，电耦合于所述处理器与所述天线来发射所述相关报文。
16. —种接入点，包括一处理器，配置以产生一信标，其中所述信标包含具有多个字段的一性 能信息元素，所述多个字段指示对于一传统前置码、高吞吐量站前置码与具 有高吞吐量保护机制的一媒体接入控制分组传输的运行或支持；一天线；以及一发射机，电耦合于所述处理器与所述天线来发射所述信标。
17. —种高吞吐量站，包括一接收机，配置以接收一报文以及将从其它高吞吐量站所接收的传统前 置码译码，而所述报文包含一传统前置码、 一高吞吐量物理层前置码与一高 吞吐量有效载荷，其中所述高吞吐量物理层前置码包含一比特，所述比特指 示有效载荷是否使用一空时块码调制方案。
18. —种高吞吐量站，包括一接收机，配置以接收包含一高吞吐量物理层前置码与一高吞吐量有效 载荷的一报文以及将所述高吞吐量物理层前置码译码而忽略所述高吞吐量 物理层有效载荷，其中所述高吞吐量物理层前置码包含一比特，所述比特指 示有效载荷是否使用一空时块码调制方案。
全文摘要
本发明公开了一种用于保护高吞吐量(HT)站(STA)的方法和设备。在一个实施方式中，一个由STA发射的物理层(PHY)传统前置码由另一个不使用传统前置码的STA解码。在另一个实施方式中，一个STA由另一个STA通过使用在分组的前置码中的比特来识别，以指示在该分组的剩余部分中将使用哪种PHY类型。在又一个实施方式中，一个STA在另一个与该STA类型不同的STA存在的情况下发送准备发送(RTS)/清除发送(CTS)或CTS-to-self报文，用于保留媒介。在又一个实施方式中，接入点(AP)发射包括性能信息元素(ID)的信标或相关报文，所述信标或相关报文指示对于传统前置码、HT STA前置码以及具有HT保护机制的媒体接入控制(MAC)分组传输的运行或支持。
文档编号H04L1/06GK101510821SQ20091012641
公开日2009年8月19日 申请日期2006年9月11日 优先权日2005年9月14日
发明者亚蒂·钱德拉, 史蒂芬·E·泰利, 爱尔戴德·M·莱尔, 约瑟·S·李维, 苏希尔·A·格兰帝 申请人:美商内数位科技公司