专利名称：用于站在wlan系统内工作的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线局域网(WLAN)，更具体而言涉及用于被允许在已许可设备未使用的可用信道内工作的站选择信道以开始其在无线局域网(WLAN)中传输的方法和装置。
背景技术：
用于无线局域网(WLAN)技术的标准由IEEE802. 11标准协会建立。在IEEE802. 11标准中，IEEE802. lla/b使用2. 4GHz或5GHz频带上的未许可频带来提供IlMbps(IEEE802.11b)*54Mbps (IEEE802.1la)的传输效率。采用OFDM (正交频分复用)技术的IEEE802.1lg提供54Mbps的传输效率。并且，采用MMO-OFDM技术的IEEE802.1ln针对4个空间流提供300Mbps的传输效率。IEEE802.1ln提供40MHz信道带宽，且在这种情况下它提供高达600Mbps的传输效率。现在，正在建立用于调节TV空白空间中的WLAN操作的标准，作为IEEE802.1laf。TV空白空间包括分配给广播TV的、允许由认知无线电设备使用的信道。TV空白空间可以包括UHF频带和VHF频带。已许可设备未使用的频谱(此后可以称为“空白空间”)可以由未许可设备使用。可以针对每个国家不同地定义允许未许可设备使用的频带。一般而言，该频带包括54-698MHZ (美国，韩国)，且该频带中的一部分频带不能用于未许可设备。此处，“已许可设备”是指允许在该频带中的用户的设备，且可以被不同地称为“主用户”或“授权用户”。此后，对于这些术语，可以统一使用术语“授权用户”。未许可设备应当提供对于授权用户的保护机制。即，当诸如无线电话这样的授权用户在使用特定信道时，未许可设备应当停止使用该特定信道。为此，需要频谱感测机制。频谱感测机制包括能量检测方案、特征检测方案等。通过使用该机制，当主信号的强度大于预定电平时，或当检测到DTV (数字电视)前导时，未许可设备确定信道被授权用户使用。并且，当检测到与未许可设备使用的信道相邻的相邻信道被授权用户使用时，未许可设备(站或接入点)将降低其传输功率。此外，未许可设备将搜索在WS (空白空间)的特定信道中连接的网络。如上所述，未许可设备被允许仅在授权用户未使用的可用信道内工作。出于这些目的，希望使用空白空间(WS)的未许可设备将获取关于在其位置处的可用信道列表的信息。然而，各种感测机制花费相当长的时间且消耗巨大量的功率，因而未许可设备需要更有效地获取可用信道信息。未许可设备应当通过使能STA或使能器使能以在WS中工作。并且，有些时候，作为非AP站工作的STA必须作为AP STA来工作。因此，需要用于这些工作的适当机制。
发明内容
技术问题本发明的一个方面提供一种用于被允许在已许可设备未使用的可用信道内工作的站选择信道以开始其在无线局域网(WLAN)中的传输的机制。对于该机制，本发明的一个实施方式提供涉及注册站位置以在空白空间中工作的特定协议。本发明的一个实施方式提出这种协议作为注册位置查询协议(RLQP RegisteredLocation Query Protocol),其兀素 ID 表不信道查询协议(Channel Query Protocol)。而且，上述机制可以涉及使未许可设备在WS中高效地工作的使能机制。因而，将解释使用RLQP的使能机制。 为了在WLAN中作为AP站工作,站必须获取关于授权用户未使用的可用信道的信息。因而，本发明的另一个方面用于提供从TV频带数据库有效地获取可用信道信息的方法。该方面的一些示例用于从可以访问管理数据库的站获取作为空白空间映射图(WSM :White Space Map)的可用信道信息。该方面的一些示例用于使用通用公告服务(GAS :Generic Advertisement Service)协议有效地获取 WSM。本发明的目的不限于上述目的，而是包括在本发明的详细描述中记载的或从本发明的详细描述显见的各种目的。技术方案本发明的一个方面提供了一种用于站选择信道以开始在无线局域网(WLAN)中传输信号的方法，该站被允许在已许可设备未使用的可用信道内工作，该方法包括以下步骤发送第一帧，该第一帧包括元素ID表示与注册位置查询相关的特定协议的信息元素，其中，所述信息元素包括关于所述站的地理位置的信息；接收第二帧，该第二帧包括空白空间映射图(WSM)形式的、基于关于站的地理位置的信息的可用信道的信息和查询结果；以及在可用信道中选择信道以开始在WLAN中传输信号。本发明的另一方面提供一种站设备，该站设备被允许在已许可设备未使用的可用信道内工作并且配置为选择信道以开始在无线局域网(WLAN)中传输信号，该站设备包括发送器，所述发送器被配置为用于发送第一帧，该第一帧包括元素ID表示与注册位置查询相关的特定协议的信息元素，其中信息元素包括关于站设备的地理位置的信息；接收器，所述接收器被配置为用于接收第二帧，该第二帧包括空白空间映射图(WSM)形式的、基于关于站设备的地理位置的信息的可用信道的信息和查询结果；以及处理器，所述处理器可操作地连接到所述发送器和所述接收器且被配置为用于根据接收到的WSM在可用信道中选择信道以开始在WLAN中传输信号。该信息元素还可以包括发送第一帧的站的设备标识信息。在一个示例中，设备标识信息可以包括站的FCC (Federal Communications Commission 联邦通信委员会)标识符和站的序列号。可以从注册位置服务器(RLS :Registered Location Server)获取查询结果。信息元素可以是注册位置查询协议(RLQP)元素，所述RLQP元素的元素ID表示信道查询协议。尤其是，当STA利用其设备标识信息和地理位置信息请求信道查询时，该过程可以被称为注册过程。并且，所述站可以包括非接入点(AP=Access Point)站，且非AP站可以通过接收第二帧来作为AP站工作。WSM可以包括一个或更多个空白空间信道单元，并且空白空间信道单元可以各包括表示可用信道中的一个可用信道的信道号字段以及表示各个所表示的信道上的最大允许功率的功率约束字段。第一帧还可以包括表示所述信息元素的长度的长度字段；表示站的MAC(MediumAccess Control :介质访问控制)地址的请求方站地址字段；以及表示RLS的MAC地址或向RLS发布所述信息元素的另一个AP站的MAC地址的响应方站地址字段。第二帧还可以包括表示所述第二帧的长度的长度字段；表示站的MAC (MediumAccess Control :介质访问控制)地址的请求方站地址字段；表示RLS的MAC地址或向RLS发布所述信息元素的另一个AP站的MAC地址的响应方站地址；以及表示关于可用信道的信息的WSM字段。第二帧可以包括公告协议元素，所述公告协议元素的元素ID表示与注册位置查询协议(RLQP)相关的特定协议。接收到第二帧的站可以被使能以在WLAN内工作。
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1示出IEEE802. 11系统的示例性架构；图2是在IEEE802. 11架构图中添加了 DS、DSM和AP组件的IEEE802. 11系统的另一个示例性架构；图3示出用于解释ESS的概念的IEEE802. 11系统的另一个示例性架构；图4示出用于更好地理解WLAN系统的示例性系统架构；图5是用于解释使能机制的概念图；图6不出不例性DSE使能巾贞(Enablement Frame)格式；图1示出公告协议(Advertisement Protocol)元素格式；图8示出公告协议元组(Advertisement Protocol Tuple)的格式；图9示出查询协议元素格式；图10示出针对DSE使能的查询协议元素的格式；图11示出WSM元素主体；图12示出TV频带WSM (TVBandffSM)的一个示例性结构；图13说明映射图1D (Map ID)比特的格式；图14示出用于说明根据本发明的一个实施方式的注册过程的概念图；图15和图16不出RLQP中定义的注册请求兀素(Registration Request Element)和注册响应元素(Registration Response Element)的示例性格式；图17是实现本发明的示例性实施方式的无线装置的示意性框图；以及图18示出根据本发明的一个实施方式的STA装置的处理器的示例性结构。
具体实施例方式现在将详细说明本发明的实施方式，其示例在附图中说明。在可能的情况下，相同的标记在整个附图中代表相同或类似部件。在描述本发明之前，应当注意，本发明中公开的大多数术语对应于本领域公知的通用术语，但是一些术语是申请人在必要时选择的且此后将在本发明的下面的描述中公开。因此，优选地是申请人定义的术语将基于其在本发明中的含义理解这些术语。为了方便描述且更好地理解本发明，本领域中公知的通用结构和设备将被省略或通过框图或流程图表示。首先，解释其中可以应用本发明的实施方式的无线局域网(WLAN)系统。图1示出IEEE802. 11系统的示例性架构。IEEE802.11架构包括若干组件,这些组件相互作用以提供对于上层透明地支持STA (站)活动性的 WLAN。基本服务集(BSS :Basic Service Set)是 IEEE802.1lLAN 的基本构建块。图1示出了两个BSS，每一个BSS具有作为该BSS的成员的两个STA。有用的是，将用于描绘BSS的椭圆认为是该BSS的成员STA可以保持通信的覆盖区。(尽管并不精确，区的概念通常是足够好的。)该区被称为基本服务区(BSA :Basic ServiceArea)。如果STA移出其BSA，则它不再能够与该BSA中存在的其它STA直接通信。独立BSS (IBSS)是IEEE802.1lLAN的最基本类型。最小ffiEE802.1lLAN可以仅仅由两个STA构成。因为如图1所示的BSS简单且缺少其它组件(与图2对照)，所以这两个BSS可以被看作是两个IBSS的代表。当IEEE802.1lSTA能够直接通信时可以有这种工作模式。因为这种类型的IEEE802.1lLAN通常在没有预先计划的情况下形成，而只要需要LAN就形成这种类型的IEEE802. 11LAN，所以这种类型的操作通常被称为自组网络(adhocnetwork)。BSS中的STA的成员资格是动态的(STA开启、关闭，进入范围以及移出范围)。为了成为BSS的成员，STA使用同步过程来加入BSS。为了接入基础设施BSS的所有服务，STA将变成“联合的”。这种联合是动态的且涉及使用分发系统服务(DSS distribution SystemService)。图2是在IEEE802. 11架构图中添加了 DS、DSM和AP组件的IEEE802. 11系统的另一个示例性架构。PHY限制确定了可以支持的站-站直接距离。对于一些网络，该距离就足够了 ；对于其他网络，需要增加覆盖范围。代替独立存在，BSS也可以形成由多个BSS构建的扩展形式的网络的组件。用于将BSS相互连接的架构组件是DS (Distribution System :分布系统)。IEEE标准802. 11将WM (Wireless Medium :无线介质)与分发系统介质(DSM :Distribution System Medium)逻辑分开。每一个逻辑介质通过该架构的不同组件而用于不同目的。IEEE802. 11定义既不排除也不要求多个介质是相同的或者不同的。认识到多个介质在逻辑上不同是理解架构的灵活性的关键。IEEE802.1lLAN架构是与任何特定实现方式的物理特性无关地规定的。DS通过提供处理“地址到目的地的映射”和多个BBS的无缝集成所需的逻辑服务来使能移动设备支持。接入点(AP)是具有STA功能且经由用于相关STA的丽使能对DS的接入的任意实体。数据经由AP在BSS和DS之间移动。请注意所有AP也都是STA ;因而它们是可寻址实体。AP在WM和DSM上通信所使用的地址不必相同。通过与AP相关联的多个STA中的一个STA发送到该AP的STA地址的数据总是被在非受控端口接收，以便IEEE802.1X端口访问实体进行处理。另外，如果受控端口已授权，则这些帧概念性地通过DS。
此后，说明用于大覆盖网络的扩展服务集(ESS :Extended Service Set)。图3示出用于说明ESS的概念的IEEE802. 11系统的另一个示例性架构。DS和BSS允许IEEE标准802. 11创建任意大小和复杂度的无线网络。IEEE标准802. 11将这种类型的网络称为ESS网络。ESS是通过DS连接的多个BSS的联合体。ESS不包括DS。关键概念是对于LLC (Logic Link Control :逻辑链路控制)层，ESS网络看上去与IBSS网络相同。ESS内的STA可以通信且移动STA可以对于LLC透明地从一个BSS移动到(在同一 ESS内的)另一个BSS0IEEE标准802. 11没有假设关于图3中的BSS的相对物理位置。以下所有情形都是可能的多个BSS可以部分交叠。这通常用于在物理卷(physical volume)内布置连续覆
至JHL οBSS可以是物理上不接合的。逻辑上，对BSS之间的距离没有限制。BSS可以是物理上并置的。可以这样做以提供冗余。 一个(或更多个)IBSS或ESS网络可以物理地存在于和一个(或更多个)ESS网络相同的空间中。这可以是很多原因引起的。一些示例是当自组网络在还具有ESS网络的位置工作时，当不同组织已经建立了物理上交叠的IEEE802. 11网络时以及当在相同位置需要两个或更多个不同的接入和安全策略时。图4示出用于更好地理解WLAN系统的示例性系统架构。可以理解的是，图4是包括DS的基础设施BSS的示例。并且BSSl和BSS2构成了ESS。在WLAN系统中，STA是根据IEEE802. 11的MAC/PHY规则工作的设备，且包括AP STA和非AP STA，诸如膝上电脑、移动电话等。通常，用户直接处理的设备是非AP STA。此后，非 AP STA 可以不同地称为(终端)、WTRU (Wireless Transmit/Receive Unit :无线发送 /接收单元)、用户设备(UE :User Equipment)、移动站(MS :Mobile Station)、移动终端、移动用户单兀等。AP可以对应于基站(BS :Base Station)、节点_B、BTS (Base TransceiverSystem :基站收发系统)或在无线通信的另一个领域中的毫微微BS (Femto BS)。基于这种概念，说明基站选择WS内的可用信道中的信道的机制。站可以通过当它请求可用信道列表时向注册位置服务器(RLS-Registered Location Server)或数据库提供其地理位置并且通过接收基于该位置信息的可用信道信息，来选择在WS内工作的信道。这种过程可以被称为信道查询处理(Chanel Query Process)。在一些管理域中，该信道查询处理可以与使能机制一同执行。为方便说明，首先说明使未许可设备在WS中工作的使能机制。为了使未许可设备在WS中工作，未许可设备应当获取它可以在上面工作的、WS中授权用户未使用的可用信道的信息。对此最常见的方法是定义使得所有未许可设备执行感测在WS中的各个信道上是否存在授权用户的主信号。然而，这会消耗巨大的开销，因而另一个方法可以是使用管理数据库，诸如包括关于在特定地理位置哪个信道对于WLAN操作是可用的信息的TV频带数据库。本发明优选地使用后一种方法。此外，如果所有未许可设备访问管理数据库以获取可用信道的信息，则这可能是低效的且产生大的信令开销。因而，未许可设备(STA)被归类为使能STA和从属STA。WS中的使能STA被定义为使用其自己的地理位置标识且访问(多个)TV频带数据库来确定在其位置可用的TV信道的STA。WS中的从属STA被定义为从使能STA或使能其工作的使能STA的从属AP接收可用TV信道列表的STA。因而，使能STA起到允许从属STA在可用信道内在WS内工作的角色(使能从属STA的角色)。这种使能过程可以称为动态站使能(DSE Dynamic Station Enablement)过程。 图5是用于说明使能机制的概念图。在图5中，存在WS数据库、使能STA和从属STA。使能STA可以是AP STA或非APSTA。根据实施方式，使能STA访问WS数据库以便注册和查询信道信息(S510)。与感测各信道以确定它是否可用相比，使能STA更高效地从WS数据库获得可用信道列表。因而，图5的使能STA经由信道信息响应(Channel Info Response)从WS数据库获得可用信道列表(S520)。然后，该示例的使能AP STA发送使能信号以允许从属STA在WS内工作。该使能信号可以是信标帧或探测响应帧。并且，根据本实施方式，从属STA可以与使能STA交换DSE相关消息。更具体而言，从属STA可以向使能STA发送DSE使能请求(DSE EnablementRequest)消息，来使能从属STA (S540)。接着，使能STA可以通过DSE使能响应(DSEEnabIementResponse)消息对该请求做出响应(S550)。接收和解码了该使能信号的从属STA可以向使能STA发送使能请求帧(Enablement Request Frame)。然后，使能STA向从属STA发送使能响应巾贞(EnablementResponse Frame)。并且如 果从属STA接收到该巾贞，则DSE过程完成。图6示出示例性DSE使能巾贞格式。当图6的DSE使能帧格式是用于DSE使能请求的DSE使能帧时，请求方STA地址(Requester STAAddress)字段表示发送该DSE使能帧的STA的MAC地址，且响应方STA地址(Responder STA Address)字段表示接收该DSE使能帧的STA的MAC地址。原因结果代码(Reason Result Code)字段可以表示该DSE使能巾贞是用于DSE使能请求还是用于DSE使能响应。使能标识符(Enablement Identifier)字段可以表示当DSE使能巾贞是用于DSE使能响应时使能STA为从属STA分配的使能ID。因而，从属STA发送的用于DSE使能请求的DSE使能帧的请求方STA地址字段表示从属STA的MAC地址，且响应方STA地址字段表示使能STA的MAC地址，且原因结果代码字段表示该DSE使能帧是用于DSE使能请求。并且，使能标识符字段被设置为无效值。当图6的DSE使能帧格式是用于DSE使能响应时，用于DSE使能响应的DSE使能帧的请求方STA地址字段表示使能STA的MAC地址，响应方STA地址字段表示从属STA的MAC地址，原因结果代码字段表示DSE使能帧用于DSE使能响应。并且，使能标识符字段可以包括使能STA分配给从属STA的使能ID。接下来，说明根据本发明的另一个示例的动态站使能过程的方法。本发明的本示例提出使用GAS (Generic Advertisement Service :通用公告服务)协议执行DSE使能过程的方法。支持GAS协议的STA在信标巾贞(Beacon frame)或探测响应巾贞(Probe ResponseFrame)中包括互通兀素(Interworking element)。STA支持的公告协议的ID通过公告协议元素(Advertisement ProtocolElement)发送。图7示出公告协议元素格式。公告协议元素通过信标帧或探测响应帧发送。如图7所示，公告协议元素包括多个公告协议元组(Advertisement ProtocolTuple)字段。在图8中示出了公告协议元组的格式。如图8所示，公告协议元组字段包括查询响应长度限制(Query Response LengthLimit)字段、预关联消息交换 BSSID 独立(Pre-Association Message Exchange BSSIDIndependent :PAME-BI)字段和公告协议 ID (Advertisement Protocol ID)字段。查询响应长度限制字段表示在一个或更多GAS复原响应(Comeback Response)中贞内所包含的查询响应字段中由STA发送的八位字节的最大数量。AP使用PAME-BI字段表示作为该公告协议的非AP STA的对等体的公告服务器是否将返回与GAS巾贞交换所使用的BSSID无关的查询响应(Query Response)。公告协议ID字段表不STA所支持的公告协议。表I中定义了公告协议ID的示例性值。[表 I]
权利要求
1.一种用于站选择信道以开始在无线局域网WLAN中传输信号的方法，该站被允许在已许可设备未使用的可用信道内工作，该方法包括以下步骤发送第一帧，该第一帧包括元素ID表示与注册位置查询相关的特定协议的信息元素，其中，该信息元素包括关于所述站的地理位置的信息；接收第二帧，该第二帧包括空白空间映射图WSM形式的、基于关于所述站的地理位置的信息的可用信道的信息和查询结果；以及根据接收到的WSM在所述可用信道中选择信道以开始在WLAN中传输信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信息元素还包括发送所述第一帧的站的设备标识信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述设备标识信息包括所述站的联邦通信委员会FCC标识符和所述站的序列号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，从注册位置服务器RLS获取所述查询结果。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信息元素是注册位置查询协议RLQP元素，所述RLQP元素的元素ID表示信道查询协议。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述站包括非接入点AP站，并且其中，所述非AP站通过接收所述第二帧来作为AP站工作。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述WSM包括一个或更多个空白空间信道单元，并且所述空白空间信道单元各包括表示所述可用信道中的一个可用信道的信道号字段和表示每个所表示的信道上的最大允许功率的功率约束字段。
8.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一帧还包括表示所述信息元素的长度的长度字段；表示所述站的介质访问控制MAC地址的请求方站地址字段；以及表示所述RLS的MAC地址或向所述RLS发布所述信息元素的另一个AP站的MAC地址的响应方站地址字段。
9.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二帧还包括表示所述第二帧的长度的长度字段；表示所述站的介质访问控制MAC地址的请求方站地址字段；表示所述RLS的MAC地址或向所述RLS发布所述信息元素的另一个AP站的MAC地址的响应方站地址字段；以及表示关于所述可用信道的信息的WSM字段。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二帧包括公告协议元素，所述公告协议元素的元素ID表示与注册位置查询协议RLQP相关的特定协议。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，接收到所述第二帧的站被使能以在WLAN内工作。
12.—种站设备，该站设备被允许在已许可设备未使用的可用信道内工作并且被配置为选择信道以开始在无线局域网WLAN中传输信号，该站设备包括发送器，该发送器被配置为用于发送第一帧，该第一帧包括元素ID表示与注册位置查询相关的特定协议的信息元素，其中该信息元素包括关于所述站设备的地理位置的信息；接收器，该接收器被配置为用于接收第二帧，该第二帧包括空白空间映射图WSM形式的、基于关于所述站设备的地理位置的信息的可用信道的信息和查询结果；以及 处理器，该处理器可操作地连接到所述发送器和所述接收器且被配置为用于根据接收到的WSM在所述可用信道中选择信道以开始在WLAN中传输信号。
13.根据权利要求12所述的站设备，其中，所述信息元素还包括所述站设备的设备标识息。
14.根据权利要求13所述的站设备，其中，所述设备标识信息包括所述站设备的联邦通信委员会FCC标识符和所述站设备的序列号。
15.根据权利要求12所述的站设备，其中，所述查询结果是从注册位置服务器RLS获取的。
16.根据权利要求12所述的站设备，其中，所述信息元素是注册位置查询协议RLQP元素，所述RLQP元素的元素ID表示信道查询协议。
17.根据权利要求12所述的站设备，其中，所述站设备在接收到所述第二帧之前作为非接入点AP站工作， 其中，所述站设备在接收到所述第二帧之后作为AP站工作。
18.根据权利要求12所述的站设备，其中，所述WSM包括一个或更多个空白空间信道单元，并且所述空白空间信道单元各包括表示所述可用信道中的一个可用信道的信道号字段和表示各个所表示的信道上的最大允许功率的功率约束字段。
19.根据权利要求15所述的站设备，其中，所述第一帧还包括 表示所述信息元素的长度的长度字段； 表示所述站设备的介质访问控制MAC地址的请求方站地址字段；以及表示所述RLS的MAC地址或向所述RLS发布所述信息元素的另一个AP站的MAC地址的响应方站地址。
20.根据权利要求15所述的站设备，其中，所述第二帧还包括 表示所述第二帧的长度的长度字段； 表示所述站设备的介质访问控制MAC地址的请求方站地址字段； 表示所述RLS的MAC地址或向所述RLS发布所述注册请求元素的另一个AP站的MAC地址的响应方站地址；以及 表示关于所述可用信道的信息的WSM字段。
21.根据权利要求12所述的站设备，其中，所述第二帧包括公告协议元素，所述公告协议元素的元素ID表示与注册位置查询协议RLQP相关的特定协议。
22.根据权利要求21所述的站设备，其中，接收到所述第二帧的站设备被使能以在WLAN内工作。
全文摘要
公开了用于作为被允许在已许可设备未使用的可用信道内工作的非AP(接入点)站工作的特定站在无线局域网(WLAN)中作为AP站工作的方法和装置。定义了与注册站位置以在空白空间内工作有关的特定协议，其信息ID包含注册请求和注册响应。使用所定义的注册请求和注册响应，所述站可以在注册位置服务器(RLS)注册其地理位置并且在WS内作为AP STA工作。
文档编号H04B7/26GK103039021SQ201180038039
公开日2013年4月10日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年6月7日
发明者金银善, 石镛豪 申请人:Lg电子株式会社