用于在无线通信协议中使用的mpdu结构和有关方法

用于在无线通信协议中使用的mpdu结构和有关方法
【专利摘要】一种在用于无线通信协议中使用的MPDU结构包括含扩展报头比特(312)并且以长度字段(313)结束的基本报头(310)，并且还包括扩展报头组(330)，扩展报头组以长度扩展字段(331)开始并且还包括扩展报头标志比特(332)。该MPDU结构也可包括有效负载(320)。
【专利说明】用于在无线通信协议中使用的MPDU结构和有关方法
【技术领域】
[0001]本发明的公开实施例一般涉及无线通信，并且更具体地说，涉及高效的无线数据 传送。
【背景技术】
[0002]无线系统和网络能够实现传送器与接收器之间的空中信息传送。例如，IEEE 802.16标准(及其各种版本和更新)定义用于无线城域网(WirelessMAN)的无线宽带协议。 此特定标准也称为微波接入全球互操作性或WiMAX。
[0003]WiMAX网络和其它通信系统一样，依赖媒体接入控制(MAC)子层在点到多点网络 中的无线用户设备之间提供寻址和多址控制机制。MAC协议数据单元(rou)是数据的打包 (即，数据比特的组)，包含报头、连接地址和用于跨媒体(如无线电信道)控制和传送信息的 数据协议信息。WiMAX系统中的MAC PDU包含保存连接标识符和控制信息的报头，并且一也 可在报头后包含数据的有效负载。
[0004]802.16m标准中的MAC报头具有将MAC PDU (MPDU)的大小限制到2047字节的11 比特长度字段。MPDU的有限大小使得支持像分段、打包、复用及诸如此类等功能不可行。例 如，考虑突发的最大大小定义为14350字节的802.16标准的某个版本。这意味着可需要多 达8个MPDU以容纳突发，并且这大幅增加了报头开销。
[0005]图1示出包括高级通用MAC报头(AGMH) 110和有效负载120的现有技术MPDU结 构100。有效负载120示为使用字节126和字节128，这两个字节由间隔分开，暗示也可存 在另外(未示出的)字节，但这两个字节应用作任何大小(最多2045字节)的有效负载的表 示-包括2字节的有效负载、单字节的有效负载或根本无有效负载(0字节)。
[0006]AGMH 110由布置如下的两个字节字节116和字节118组成:4比特流ID 111、I比 特字段112及11比特长度字段(LEN0- LEN10) 113。如图1所示MPDU结构100具有 设为0的比特112，这对于示出的协议表示不存在扩展报头。图2示出比特112设 为I的MPDU结构100，如图所示且如下面进一步讨论的，这表示存在扩展报头210。像AGMH 110的扩展报头210包括两个字节:字节216和字节218。字节216包括8比特长度字 段211。字节218包括4比特类型字段212和根据其类型改变长度的主体。应注意的是， EH长度字段211只指示扩展报头210的长度(并且不指示例如MPDU 100的长度)。
[0007]注意，长度字段113由来自字节116的3比特和来自字节118 (即所有)的8比特 组成。如果长度字段113中的所有11比特设成I，则用于MPDU 100的对应大小指示为2047 字节。此相对小的大小经常导致效率不足。例如，如上所提及的，大的突发要求多个MPDU， 每个MPDU具有其自己的报头。除其它之外，这表示资源浪费并且要求增大的处理功率。
[0008]对支持大于2047字节的MPDU大小的需要已经不是未被认知的了。在图1和2的 现有技术协议中，通过添加MPDU长度扩展报头(MLEH)到MPDU结构100，处理此类MPDU长 度扩展。(其它扩展报头类型也可存在，但在MLEH存在时作为此现有技术协议中的第一扩 展报头添加。)在图2中，扩展报头210采用MLHl的形式，MLEH除4比特类型字段212外，具有形成EH数据字段213和设成O的最终(保留的)比特214的3比特主体。因此，在图1 和2的现有技术协议中，在MPDU长度大于2047字节时，类型字段212将设成指示长度扩展 报头类型(MLEH)，并且数据字段213内的比特将经选择使得它们与AGMH 110的长度字 段113 —起指示期望的MPDU大小。然而，由于两个MPDU长度字段(S卩，长度字段113和EH 数据字段213)不相邻-即，它们由EH长度字段211和类型字段212分开，因此，在能够确 定MPDU长度前要求进行相当多的计算。例如，在接收器接收MPDU时，接收器在它(接收器) 解析所有扩展报头以便确定扩展报头是否存在之前不知道MPDU的大小。此类解析和长度 计算为MPDU处理增加了相当大的开销。实际上，由于除了已述内容外，在计算MPDU长度之 前必须使用另外的处理功率对类型比特解码，因此，另外的处理负担可甚至比从前面语句 所明白的负担更繁重。在存在数据加密的情况下，数据必须解密-但在不知道大小的情况 下，此类解密是相当难以处理的过程。简而言之，图1和2协议中的MPDU长度扩展支持经 常效率极低。
【专利附图】

【附图说明】
[0009]通过阅读结合图形中的附图所做出的以下详细描述，将更好地理解公开的实施 例，其中:
图1和2是根据现有无线通信协议的MPDU 100的图示；
图3和4是根据本发明的各种实施例，在无线通信协议中使用的MPDU结构的图示；以
及
图5和6是示出根据本发明的实施例，在无线通信协议中支持MPDU的方法的流程图。
[0010]为了图示的简明和清晰，图形示出构建的一般方式，并且公知特征和技术的描述 和细节可被省略以避免不必要地混淆本发明的所述实施例的讨论。另外，图中的要素不一 定按比例画出。例如，图中一些要素的尺寸可相对于其它要素被夸大，以帮助增强对本发明 不同实施例的理解。某些图形可以理想形式示出以便有助于理解，如结构示为具有直线、锐 角和/或平行平面或诸如此类时，其在现实条件下将可能明显不那么对称和有序。不同图 形中的相同引用数字表示相同要素，而类似的引用数字可能但不一定表示类似要素。
[0011]描述和权利要求中存在的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”及诸如此类用于在 类似要素之间进行区分，不一定用于描述特定连续或时间顺序。要理解的是，如此使用的术 语在适当情况下可交换，因此，本文中所述的本发明的实施例例如能够以本文中所示或其 它方式所述之外的顺序进行操作。类似地，如果方法在本文中描述为包括一系列步骤，则如 本文中所示的此类步骤的顺序不一定是此类步骤可执行的唯一顺序，并且某些所述步骤可 能可被省略和/或本文中未描述的某些其它步骤可能可被添加到方法。此外，术语“包括”、 “包含”、“具有”及其任何变型旨在涵盖非详尽包含，因此，包括一列要素的过程、方法、物品 或设备不一定限于那些要素，而是可包括未明确列出的或此类过程、方法、物品或设备所固 有的其它要素。
[0012]描述中和权利要求中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“上方”、“下
方”及诸如此类(如果有)用于描述目的，并且不一定用于描述永久性相对位置，除非明确地 或由上下文指示相反情形。要理解的是，如此使用的术语在适当情况下可交换，因此，本文 中所述的本发明的实施例例如能够以本文中所示或其它方式所述之外的定向进行操作。术语“耦合”在本文中使用时定义为在以电气或非电气方式的直接或间接连接。本文中描述 为相互“相邻”的对象可以是相互物理接触、相互位置靠近或者与彼此在相同的一般区或区 域中，具体视对使用该短语的上下文适当的情况而定。本文中的短语“在一个实施例中”的 出现不一定全部指相同实施例。
[0013]下面的描述引用了基站(BS)和移动台(MS)。在下游或下行链路情况下，应理解 的是，在适用之处，BS可备选在本文中指在系统级的增强节点B (eNB)或接入点(AP)，并且 (在此下行链路情况下)MS可备选在本文中指在系统级的订户站(SS)或用户设备(UE)或 站(STA)。此外，术语BS、eNB和AP可根据在使用的无线协议，在概念上交换，因此，本文中 对BS的引用也可视为对eNB或AP的引用。类似地，本文中对MS或SS的引用也可视为对 UE或STA的引用。
【具体实施方式】
[0014]在本发明的一个实施例中，一种用于在无线通信协议中使用的MPDU结构包括含 扩展报头比特并且以长度字段结束的基本报头，并且还包括扩展报头组，扩展报头组以长 度扩展字段开始的并且也包括扩展报头标志比特。MPDU结构也可包括有效负载。
[0015]本发明的实施例能够实现将MPDU大小增大到14350字节(即，突发的最大大小)而 不更改AGMH的格式的方法。(本发明的一些实施例设置有关MPDU大小的14350字节的上 限以便匹配最大可能突发大小。)此外，与本发明的实施例一起，扩展报头仍是选项时，不再 要求它们支持MPDU长度扩展。如下面进一步描述的，本发明的实施例放置新定义的扩展报 头组(EHG)的长度扩展比特以便与AGMH的长度比特是相邻的，由此在大小方面-节省了 I字节-并且也在处理方面产生了效率。通过消除在得到扩展报头信息前通过其它信息解 析的要求，能够大幅降低系统开销。
[0016]再次参照图形，图3是根据本发明的一实施例，在无线通信协议中使用的MPDU 结构300的图示。能够通过利用MPDU结构300的无线通信网络进行通信的电子装置例 如包括诸如手机、智能电话、音乐播放器等手持式计算装置和诸如膝上型计算机、上网机 (nettop)、平板计算机等移动计算装置。如图3所示，MPDU结构300包括含扩展报头比特 312并且以长度字段313结束的基本报头310。应注意的是，基本报头310具有与图1和2 中所示AGMH 110相同的格式。因此，基本报头310包括4个标识比特311 (在图3中示为 4比特流ID)、1比特字段312和11比特长度字段(LEN0-LEN 10) 313。像AGMH 110 — 样，基本报头310由2字节组成:字节316和字节318。长度字段313由来自字节316的3 比特和来自字节318 (即所有)的8比特组成。
[0017]在图1和2的协议中，设置比特112等于指示了存在扩展报头210。在图3协 议中，设置对应EH比特312等于I指示存在新结构:EHG 330。此结构之后是使用代表性字 节326和328示出的有效负载320。这两个字节应视为表示任何大小的有效负载-包括9 (即，无有效负载)至16383字节。
[0018]如图所示，(在所示实施例中)占用单字节336的EHG 330以长度扩展字段331 (例 如，LENlU LENl2, LENl3)开始并且还包括扩展报头标志比特332。在所示实施例中，长度 扩展字段331由3比特组成，扩展报头标志比特332占用字节336内的下一位置，并且4比 特数据字段333占用最后位置。在一个实施例中，数据字段333形成下面要进一步描述的扩展报头长度字段的至少第一部分。其它实施例可指派其它功能到可用比特，或者重新安 排比行顺序。然而，即使在此类其它实施例中，重要的是将长度扩展字段331保持为已描述 和示出它们的功能和位置，以便实现上面提及的使长度扩展字段与长度字段313相邻的益 处。将3比特长度扩展字段(331)添加到11比特长度字段(313)-总共14比特-以便 支持最大14350字节的定义的最大突发大小的MPDU大小，并且在如果必要时超过该大小至 16383字节(这是使用14比特可表示的最大大小)。
[0019]应注意的是，在一些情形中，2047字节或更小的MPDU是足够的，因而无需MPDU长 度扩展。例如，可能无需指示诸如分段、打包、电源功率或诸如此类等特征。在此类情形中， 可将长度扩展字段311的3比特设成0 (指示无长度扩展)，并且MPDU结构300的长度可只 使用长度字段313的7比特指示。
[0020]EH标志比特332能够设成I或0，分别指示8比特长度字段338的存在或不存 在(参见图4)。由于标志比特332在图3中设成0，因此，长度字段338不存在，并且 EHG 330只由字节336组成。在该情形中，上面描述为形成扩展报头长度字段的至少第一部 分的数据字段333表示整个扩展报头长度字段，其它部分不存在。数据字段333的4比特 可经布置以便指示从0字节(无扩展报头)到15字节长度的扩展报头。
[0021]图4示出标志比特332设成I以及其中相应地存在长度字段338的MPDU 结构300的一实施例。随后转到图4，可看到EHG 330 (Hl标志比特=1)还包括8比特 长度字段338。此字段在存在时，形成上面介绍的扩展报头长度字段的第二部分。因此，在 各种实施例中，MPDU结构300能够具有由4比特(数据字段333的4比特)或12比特(刚提 及的4比特加上EH长度字段338的另外8比特)组成的长度字段。此组成的原因是在 一些情况下，4比特对于要求的大小指示已足够。如上所提及的，4比特能够指示高达15字 节的大小，因此，对于不超过该数量的大小，可省略EH长度字段338(通过将标志比特设 成等于0)，由此节省I字节(EH长度字段338否则将占用的字节)。而且实际上，在一些情 况下，扩展报头小，无需使用额外字节。在其它情况下，扩展报头长于15字节，并且在那些 情况下，长度字段的额外字节将需要被包括(以便指示具有多达4095字节的扩展报头)。
[0022]还参照图4，MPDU结构300还包括一个或多个扩展报头440，每个扩展报头包括类 型字段，之后是主体。单个扩展报头在图4中由字节446和448示出，这两个字节采用在更 早图形中确立的模式，应视为表示具有最多4096字节(如12比特长度字段可指示的)的组 合大小的任何数量的扩展报头。在所示实施例中，这些扩展报头采用字节446内4比特类 型字段441和由字节446的剩余4比特加上字节448的8比特组成的主体442的形式。在 其它实施例中，在扩展报头必须在字节边界结束的条件下，扩展报头可具有4比特类型字 段和具有如类型确定的另一数量的比特的主体。
[0023]用于特定实例的主体442的长度由类型字段441确定。在扩展报头中可传达的信 息包括与诸如分段、电池电力、打包、复用等特征和许多其它特征有关的信息。因此，举一个 示例，通过在MPDU中设置类型字段以指示电池电力(此指示能够例如只使用一个数字做出) 和通过将主体设成电池电力状态的适当指示，无线网络内的移动台可向基站报告有关其剩 余电池电力。而且每个扩展报头类型具有与其相关联的数据大小，以便基于类型可确定数 据的大小。存在多个扩展报头的情况下，如要报告电池电力外的另外信息时一样，例如，每 个扩展报头的大小能够在一起相加，并且并且总大小由长度字段333指示，以及如果EH标志比特332=1，则也由长度字段338指示。
[0024]图5是示出根据本发明的一实施例，在无线通信协议中支持MPDU的方法500的流 程图。例如，MPDU能够具有包括像图3或4所示MAC报头格式的结构。
[0025]方法500的步骤510是从传送器传送包括扩展报头比特和以长度字段结束的基本 报头。在一个实施例中，方法500的步骤510或另一步骤或方法500或另一方法的最初步 骤是将MPDU的最大大小定义为14350字节。上面已讨论进行此操作的优点或原因。
[0026]例如，传送器能够是WiMAX网络中的基站或移动台。也就是说，有时WiMAX基站和 WiMAX移动台均传送信息。(两者也有时均接收信息。)基站或移动台在传送信息时，则它当 然在充当传送器。
[0027]作为另一示例，该基本报头能够类似于如上结合图3和4所述的基本报头310及 其组成部分。相应地，在一个实施例中，基本报头包括由4标识比特、扩展报头比特和形成 长度字段的第一部分的3长度比特组成的第一字节，并且基本报头还包括由形成长度字段 的第二部分的8长度比特组成的第二字节。
[0028]方法500的步骤520是从传送器传送以长度扩展字段开始并且还包括扩展报头标 志比特的扩展报头组。例如，该扩展报头组能够类似于如上结合图3和4所述的EHG 310及 其组成部分。相应地，在一个实施例中，扩展报头组包括初始字节，初始字节包括形成长度 扩展字段的3比特、扩展报头标志比特和形成扩展报头长度字段的至少第一部分的4比特。 扩展报头组可还包括由构成扩展报头长度字段的第二部分的8个比特组成的第二字节。
[0029]扩展报头标志比特设成I时，则在一个实施例，MPDU还包括扩展报头，该扩展报头 例如能够类似于上面结合图4所述的扩展报头440及其组成部分。相应地，扩展报头可包 括类型字段和主体，其中，类型字段由指示类型的4比特组成，以及其中，主体具有由类型 确定的长度。
[0030]图6是示出根据本发明的一实施例，在无线通信协议中支持MPDU的方法600的流 程图。例如，MPDU能够具有包括像图3或4所示MAC报头格式的结构。能够在根据方法500 和方法600至少之一支持MPDU结构的无线通信协议内使用的电子装置例如包括诸如手机、 智能电话、音乐播放器等手持式计算装置和诸如膝上型计算机、上网机、平板计算机等移动
计算装置。
[0031]方法600的步骤610是在接收站接收包括扩展报头比特和以长度字段结束的基本 报头。在一个实施例中，方法600的步骤610或另一步骤或方法600或另一方法的最初步 骤是将MPDU的最大大小定义为14，350字节。上面已讨论进行此操作的优点或原因。
[0032]例如，接收器能够是WiMAX网络中的基站或移动台。也就是说，如上面第一次提及 的，WiMAX基站和WiMAX移动台有时均接收信息，就如同它们有时均传送信息一样。基站或 移动台在接收信息时，则它当然在充当接收器。
[0033]作为另一示例，该基本报头能够类似于如上结合图3和4所述的基本报头310及 其组成部分。相应地，在一个实施例中，基本报头包括由4标识比特、扩展报头比特和形成 长度字段的第一部分的3长度比特组成的第一字节，并且基本报头还包括由形成长度字段 的第二部分的8长度比特组成的第二字节。
[0034]方法600的步骤620是在接收站接收与基本报头相邻的扩展报头组。
[0035]方法600的步骤630是分析长度字段及扩展报头组的至少第一比特以便确定MPDU的大小。在一个实施例中，扩展报头组以长度扩展字段开始，并且还包括扩展报头标志比 特，并且方法600的步骤630可包括分析长度扩展字段的所有比特。以前，在其实施例在本 文中描述的本发明形成之前，基本报头(例如，AGMH)中的长度字段不传达有关MPDU大小的 信息，因此，不可能通过执行长度字段及扩展报头组(在以前协议中不存在)的至少第一比 特的分析来确定MPDU大小。相反，如本文中其它地方所述，在此类以前协议中所做的MPDU 长度确定要求资源密集型处理，即使只是识别MPDU长度信息的位置。
[0036]例如，该扩展报头组能够类似于如上结合图3和4所述的EHG 310及其组成部分。 相应地，在一个实施例中，步骤630包括接收扩展报头组，其包括初始字节，初始字节包括 形成长度扩展字段的3个初始比特，之后是扩展报头标志比特，及再之后是形成扩展报头 长度字段的至少第一部分的4比特。此外，在步骤630中将分析的是长度扩展字段中的这 三比特以便确定MPUD的大小。步骤630可还包括接收由构成扩展报头长度字段的第二部 分的8个比特组成的第二字节。
[0037]扩展报头标志比特设成I时，则在一个实施例，MPDU还包括扩展报头，该扩展报头 例如能够类似于上面结合图4所述的扩展报头440及其组成部分。相应地，扩展报头可包 括类型字段和主体，其中，类型字段由指示类型的4比特组成，以及其中，主体具有由类型 确定的长度。
[0038]虽然本发明已参照特定实施例描述，但本领域技术人员将理解的是，在不脱离本 发明的精神或范围的情况下，可进行各种更改。相应地，本发明的实施例的公开旨在说明本 发明的范围而无意于限制。目的在于，本发明的范围将仅限于随附权利要求所要求的范围。 例如，对于本领域技术人员，将容易明白的是，本文中论述的MPDU和相关结构及方法可在 多种实施例中实现，并且这些实施例的某些实施例的以上论述不一定表示所有可能实施例 的完整描述。
[0039]另外，已相对于特定实施例描述了益处、其它优点及问题的解决方案。然而，这些 益处、优点、问题的解决方案及可促使任何益处、优点、问题的解决方案产生或变得更明显 的任何要素不可视为任何或所有权利要求的关键的、要求的或基本的特征或要素。
[0040]另外，如果本文中公开的实施例和/或限制:(1)未在权利要求中被明确要求权 利；以及(2)根据等同原则是或可能是权利要求中明确要素和/或限制的等同，则这些实施 例和限制根据奉献的原则未奉献于公众。
【权利要求】
1.一种用于在无线通信协议中使用的MPDU结构，所述MPDU结构包括:基本报头，包括扩展报头比特并且以长度字段结束；以及扩展报头组，以长度扩展字段开始并且还包括扩展报头标志比特。
2.如权利要求1所述的MPDU结构，其中:所述基本报头包括:第一字节，由4个标识比特、所述扩展报头比特和形成所述长度字段第一部分的3个长度比特所组成；以及第二字节，由形成所述长度字段第二部分的8个长度比特所组成。
3.如权利要求2所述的MPDU结构，其中:所述扩展报头组包括初始字节，所述初始字节包括:形成所述长度扩展字段的3比特；所述扩展报头标志比 特；以及形成扩展报头长度字段至少第一部分的4比特。
4.如权利要求3所述的MPDU结构，其中:所述扩展报头组还包括由构成所述扩展报头长度字段第二部分的8个比特组成的第二字节。
5.如权利要求4所述的MPDU结构，还包括:扩展报头。
6.如权利要求5所述的MPDU结构，其中:所述扩展报头包括类型字段和主体。
7.如权利要求6所述的MPDU结构，其中:所述类型字段由指示类型的4比特组成；以及所述主体具有由所述类型确定的长度。
8.如权利要求1所述的MPDU结构，其中:所述MPDU的最大大小为14350字节。
9.一种能够通过利用如权利要求1所述MPDU结构的无线通信网络进行通信的电子装置。
10.一种在无线通信协议中支持MPDU的方法，所述方法包括:从传送器传送基本报头，所述基本报头包括扩展报头比特并且以长度字段结束；以及从所述传送器传送以长度扩展字段开始并且还包括扩展报头标志比特的扩展报头组。
11.如权利要求10所述的方法，其中:所述基本报头包括:第一字节，由4个标识比特、所述扩展报头比特和形成所述长度字段第一部分的3个长度比特所组成；以及第二字节，由形成所述长度字段第二部分的8个长度比特所组成。
12.如权利要求11所述的方法，其中:所述扩展报头组包括初始字节，所述初始字节包括:形成所述长度扩展字段的3比特；所述扩展报头标志比特；以及形成扩展报头长度字段至少第一部分的4比特；以及所述扩展报头组还包括由构成所述扩展报头长度字段第二部分的8个比特所组成的第二字节。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述MPDU还包括:扩展报头，其中所述扩展报头包括类型字段和主体，其中:所述类型字段由指示类型的4比特组成；以及所述主体具有由所述类型确定的长度。
14.如权利要求10所述的方法，其中:所述MPDU的最大大小为14350字节。
15.一种能够在根据权利要求10所述方法来支持MPDU结构的无线通信协议内使用的电子装置。
16.一种在无线通信协议中支持MPDU的方法，所述方法包括:在接收站接收包括扩展报头比特和以长度字段结束的基本报头；在所述接收站接收扩展报头组；以及`分析所述长度字段及所述扩展报头组的至少第一比特以便确定所述MPDU的大小。
17.如权利要求16所述的方法，其中:所述扩展报头组以长度扩展字段开始并且还包括扩展报头标志比特；以及分析所述扩展报头组的至少所述第一比特包括分析所述长度扩展字段的所有比特。
18.如权利要求17所述的方法，其中:所述MPDU具有14350字节的最大大小；以及在所述接收站接收所述扩展报头组包括接收初始字节，所述初始字节包括形成所述长度扩展字段的3比特和之后的所述扩展报头标志比特及再之后形成扩展报头长度字段至少第一部分的4比特。
19.如权利要求18所述的方法，其中:在所述接收站接收所述扩展报头组还包括接收由构成所述扩展报头长度字段第二部分的8个比特组成的第二字节。
20.如权利要求16所述的方法，其中:所述基本报头包括:第一字节，由4个标识比特、所述扩展报头比特和形成所述长度字段第一部分的3个长度比特所组成；以及第二字节，由形成所述长度字段第二部分的8个长度比特所组成。
21.如权利要求16所述的方法，其中所述MPDU还包括:扩展报头，其中所述扩展报头包括类型字段和主体，其中:所述类型字段由指示类型的4比特组成；以及所述主体具有由所述类型确定的长度。
【文档编号】H04L29/06GK103460664SQ201280015064
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月18日 优先权日:2011年3月25日
【发明者】J.仇, M.文卡塔查拉姆, A.伯格曼 申请人:英特尔公司