全双工传输建立和释放机制的制作方法
【专利说明】全双工传输建立和释放机制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本文要求根据美国法典35U.S.C.§ 119(a)和在2013年12月13日递交的巴黎公约的国际专利申请号为PCT/CN2013/089412的优先权益。本文通过引用方式并入前述专利申请的全部内容。
【背景技术】
[0003]无线通信网络可以包括一个或多个接入点(AP)与一个或多个无线站(STA)进行通信的网络。接入点可以将携带管理信息、控制信息或用户数据的无线电信号发送到一个或多个无线站，而站也可以以相同频率的信道经时分复用模式(TDD)或以不同频率经频分复用(FDD)模式将无线信号传输到接入点。
[0004]IEEE 802.11是专用于无线局域网(WLAN)的异步时分双工技术。WLAN的基本单元是基本服务集(BSS)。基础设施BSS是具有与连接到有线网络或互联网的接入点(AP)相关联的站的BSS。在BSS中，接入点和站都通过使用CSMA/CA技术，一种TDD机制来共享相同频率的信道，用于多路访问和数据传输。
【发明内容】
[0005]除其他事项外，本文描述了用于在免执照频带与半双工站共享的环境中建立并释放全双工传输。
[0006]一方面，提供了一种使用CSMA/CA机制用于全双工站来与传统的半双工站一起竞争介质以便使这两种站共存于免执照频带的相同频率的信道中的方法。
[0007]另一方面，提供了一种建立在开始全双工传输之前使用半双工传输机制(FDOP请求、FDOP响应或FODP确认帧)来建立全双工传输机会(FDOP，full-duplex transmiss1nopportunity)的方法。在这种方式下，第三方站将能够意识到介质的使用。FDOP竞争帧(诸如用于建立FDOP的FDOP请求)包括:用于请求用于全双工传输的介质占用的全双工能力信息。FDOP响应帧包括确认对后续FDOP的获取的全双工能力指示。FDOP确认帧可以被用于FDOP的持续时间比FDOP启动站所请求的原始传输持续时间长的情况。
[0008]另外在另一方面，提供了一种估计被用于双向同步传输的FDOP的持续时间和在FDOP建立期间通知所有其它站的方法。FDOP持续时间的估计是基于FDOP中全双工站所估计的数据帧的传输持续时间。
[0009]另一方面，提供了一种通过空闲信道评估(CCA)双相关能量检测机制来防止第三方站错误竞争FDOP的方法。
[0010]在另一方面，提供了用于全双工站释放FDOP的方法。
[0011]上述各方面的细节、以及它们的实现，在附图、说明书和权利要求中进行了阐述。
【附图说明】
[0012]图1显示了在无线通信系统中基础设施BSS的例子。
[0013]图2显示了被用于IEEE 802.11的DCF中的传输开销的例子。
[0014]图3是无线设备的全双工机会(FDOP)操作的示例方法的流程图表示。
[0015]图4A、图4B和图4C显示了 FDOP的建立和释放的机制的例子。
[0016]图5A和图5B显示了用于同时全双工传输的CCA双相关能量检测机制的例子。
[0017]图5C是CCA双相关能量检测器的例子的框图表示。
[0018]图6显示了 FDOP显式双向终止的例子。
[0019]图7是用于FDOP支持站(holder)或AP的FDOP终止程序的例子的流程图表示。
[0020]图8是无线通信方法的例子的流程图表示。
[0021]图9是示例无线通信装置的框图表示。
[0022]图10描述了方法1000的示例流程图，该方法1000是用于在无线传输介质中检测正交频分复用(OFDM)传输。
【具体实施方式】
[0023]本文本描述了用于建立和释放在与其他的基于竞争的无线设备共享的无线环境中在单频信道上同步下行(DL)和上行(UL)传输的双工竞争的技术、机制、设备、和系统。
[0024]现有无线传输机制是半双工传输链路，即使通信系统是通过时分双工(TDD)或频分双工(FDD)来模拟全双工通信。操作在单频信道上的半双工系统中，两个通信站不能同时在相同频率的信道上传输下行信号和上行信号，因为传输信号严重地干扰了接收器的噪声系数和灵敏度，其使得无线站的接收器不能正常工作。因此，目前的无线通信系统必须以不同频率(FDD)或不同时间(TDD)来将传输路径与接收路径分开，使得无线站的接收器不会被其传输信号干扰。
[0025]在FDD系统中，DL和UL射频必须被充分分尚，以用于在传输设备/接收设备中的模拟滤波器或数字滤波器将频带外的干扰抑制到一定水平。对于TDD系统，DL传输和UL传输必须通过时域中的保护间隔(GI)来进行分离，即，两个通信站在时域内无重叠地交替传输信号。因此，不管无线信号是在FDD中传输还是在TDD中传输，传输资源，诸如时间或无线频谱，都不能被充分利用。在TDD系统中，在DL传输和UL传输之间的切换次数越多，其介质利用效率越低。
[0026]在IEEE 802.11中，基本服务集(BSS)是无线局域网(WLAN)的构建块。与无线覆盖区域相关联的无线站(也称为站)建立BSS，并提供WLAN的基本服务。
[0027]与其它站相关联的并致力于管理BSS的中心站被称为接入点(AP)。围绕AP构建的BSS被称为基础设施BSS。图1示出了基础设施BSS的例子。BSSl和BSS2都是基础设施BSSo BSSl包含一个接入点(API)和若干非AP站，STA11、STA12、和STA13。APl保持与STA11、STA12、和STA13关联。BSS2包含一个接入点(AP2)和两个非AP站，STA21和STA22。AP2保持与STA21和STA22关联。基础设施BSSl和BSS2可以通过APl和AP2相互连接，或者通过分布式系统(DS)被连接到服务器。
[0028]IEEE 802.11无线通信支持多路访问，并提供用于多个站访问介质的两种访问控制机制:
[0029]A)分布式协调功能(DCF)
[0030]B)点协调功能(PCF)。
[0031]PCF (或其增强版本HCCA)是被用于基于IEEE 802.11的WLAN中的中央控制多介质访问控制(MAC)机$1」。PCF驻留在AP中，以协调WLAN内的通信。在介质被检测到空闲后的PCF帧间间隔(PIFS)时间内，AP竞争介质。由于比DCF具有较高的优先权，AP可以比非AP站较早地占用介质，并且发送CF轮询帧给PCF能力站，以允许其在该介质上传输帧。如果被轮询的站没有任何帧需要发送，它可将空帧传输给ΑΡ。否则，被轮询的站将利用该传输机会在介质上将其数据发送给ΑΡ。
[0032]因为PCF(或HCCA)使用轮询机制以用于多路访问控制，即，它交替地轮询所有相关联的站，以查看它们是否有缓冲数据需要发送，当存在大量相关联的站时，例如在公共区域或会议室的热点，它将遭遇信道效率问题。当相关联的站的数量很大但是活动的站数量较少时，PCF轮询机制不是很有效，并且会引发在介质上大量时间的浪费。
[0033]在另一方面，DCF依赖于具有避免冲突(CSMA/CA)的载波检测多路访问机制以控制多介质访问。每个站都实施CSMA/CA功能。在访问无线介质前，站必须利用CSMA/CA来检测介质的占用。如果站检测到该介质忙，它必须等待，并且在稍后的时间重新检测介质。如果站检测到介质处于空闲状态，它将在帧间间隔(IFS)的时间内竞争介质。为了降低冲突的可能性，当多个站同时访问介质时，CSMA/CA迫使每个站在介质上传输之前退避一随机时间。
[0034]然而，现有CSMA/CA机制，由于在每个传输的开销，可能是非常低效的，从而降低了介质利用率，特别是当大量的站共享相同的介质时。
[0035]图2显示了 IEEE 802.11的CSMA/CA机制中传输开销的例子。沿着从图的左边到右边行进的时间线，站检测介质。如果介质忙，则站可以延缓，直到介质被确认为空闲加上等于xIFS的一段时间，在这段时间在介质上检测到的最后一个帧被正确地接收。如果站要发送控制帧，诸如ACK，那么在传输前，它必须等待短帧间间隔(SIFS)时间。如果站要传输管理帧，它必须等待点协调功能(PCF)的帧间间隔(PIFS)。如果站要传输数据帧，那么在进入竞争窗口前，它必须等待分布(协调功能)的帧间间隔(DIFS)、或仲裁帧间间隔(AIFS)、或增强的帧间间隔(EIFS)。
[0036]为了允许多个站来竞争介质，在等待xIFS周期之后，DCF CSMA/CA机制在竞争窗口中使用退避时间控制机制。竞争窗口中的每个站必须退避一随机时间，其中该随机时间被定义为:
[0037]退避时间=RandomOx时隙时间等式(I)
[0038]其中，RandomO =均匀分布在区间[0，Cff]上的伪随机整数，以及CW是整数:
[0039]Cffmin ^ Cff ^ Cffmax 等式(2)
[0040]在此需要注意的是，IEEE 802.11使用的现有CSMA/CA机制，主要关注每个传输的开销以及介质利用率，特别是在大量的站共享相同介质并同时传输时。
[0041]在竞争区间内，AIFS和用于退避的竞争窗口(CW)是用户数据传输的开销。在TXOP周期，RTS/CTS、ACK、前同步信号、和DL传输和UL传输之间的时间间隔(SIFS)都是用户数据传输的开销。这些开销将会降低传输效率。
[004