专利名称：无线局域网中的信道探测方法和用于该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线局域网(WLAN)系统，并且更具体地涉及WLAN系统中站(STA)之间的信道探测过程和用于支持该过程的装置。
背景技术：
随着信息通信技术的进步，近来已开发各种无线通信技术。在无线通信技术中，无线局域网(WLAN)是通过使用诸如个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、便携式多媒体播放器(PMP)等的便携式终端在家庭或商业中或在提供特定服务的区域中可以以无线方式进行因特网接入的技木。IEEE 802. Iln是最近引入的技术标准以克服在WLAN中被认为是缺点的有限数据速率。IEEE 802. Iln设计为増加网络速度和可靠性并扩展无线网络的操作距离。更具体地 说，IEEE 802. Iln支持高的吞吐量(HT)，即，高达540Mbps以上的数据处理速率，并基于多输入和多输出(MMO)技术，MIMO技术在发送器和接收器二者中使用多个天线以使传输误差最小化并使数据速率最优化。随着WLAN的普遍使用和使用WLAN的应用的多样化，近来需要一种新的WLAN系统，支持比由IEEE 802. Iln支持的数据处理速率更高的呑吐量。支持超高呑吐量(VHT)的下一代WLAN系统是IEEE 802. Iln WLAN系统的下一版本，并且是近来提出的在MAC服务接入点(SAP)中支持IGbps以上的数据处理速率的IEEE802. IlWLAN系统中的ー种。下一代WLAN系统支持多用户多输入多输出(MU-MMO)传输方案，其中多个非APSTA同时接入无线电信道以有效地使用无线电信道。根据MU-MMO传输方案，AP可以同时向ー个或更多个MMO配对STA发送帧。AP和多个MU-MMO配对STA可以具有不同的性能。在该情况下，可支持的带宽、调制编码方案(MCS)、前向纠错(FEC)等可以根据STA类型、用途、信道环境等变化。在WLAN系统中，AP和/或STA可以获取关于用于将帧发送到接收目标AP和/或STA的信道的信息。这可以通过使用信道探测过程而执行。即，可以在发送和接收数据帧之前执行发送器请求接收器发送用于帧发送和接收的信道信息并且接收器估计信道并向发送器反馈其信道信息的处理。同吋，由于下一代WLAN系统采用更宽的信道带宽和MU-MMO传输方案，可以从发送目标AP和/或STA接收更多量的信道信息。为了发送更多量的反馈信息，发送目标AP和/或STA需要接入信道达较长的时段。当在该时段期间发送并接收的反馈信息的一部分中出现干扰时，需要丢弃全部反馈信息，因而新的反馈信息是必要的。这可能在资源的使用效率和信道探测过程的可靠性方面产生劣化。因此，需要一种能够在下一代WLAN系统中解决前述问题的信道探測方法。
发明内容
技术问题本发明提供ー种在支持多用户多输入多输出(MU-MIMO)传输方案的下一代无线局域网(WLAN)系统中由站(STA)执行的探测方法。问题的解决方案在ー个方面中，提供了一种无线局域网(WLAN)系统中的信道探測方法。由发送器执行的该方法包括向接收器发送空数据分组通告(NDPA)帧以启动信道探测过程；向接收器发送空数据分组(NDP)并接收反馈帧。反馈帧包括信道反馈报告和多个分段(segment)帧。信道反馈报告分为多个反馈分段。多个反馈分段的每ー个分别包括在多个分段帧的每ー个中。多个分段帧的每ー个包括第一分段子字段和其余分段子字段，第一分段子字段指示所包括的多个反馈分段的每ー个是否为第一分段，其余分段子字段指示其余反馈分段的数量。
该方法还可包括基于所述第一分段子字段和所述其余分段子字段确定至少ー个反馈分段是否丢失；并且当检测到丢失的反馈分段吋，发送针对所述丢失的反馈分段的重发请求信息。除了最后的反馈分段之外，所述多个反馈分段可在大小上相等。所述反馈帧可以是作为在物理层中管理的数据单元而传输的聚合介质接入控制(MAC)协议数据单元(A-MPDU)，并且所述分段帧是在WLAN系统的MAC实体中相互交换的MAC协议数据单元(MPDU )。如果所述信道反馈报告的大小大于或等于特定值，则所述信道反馈报告可分为所述多个反馈分段。所述信道反馈报告可包括所述发送器确定导向矩阵(steering matrix)而使用的反馈信息。所述信道反馈报告还可包括针对每个空间流的信噪比(SNR)的反馈信息。所述重发请求信息可以是比特图序列，在所述比特图序列中，与所述丢失的反馈分段的索引对应的比特值设置为I。该方法还可包括从所述接收器接收所述丢失的反馈分段。在另一方面中，提供了ー种WLAN系统中的信道探测方法。由接收器执行的该方法包括接收发送器为启动信道探测过程而发送的NDPA帧；生成包括信道反馈报告的反馈帧，并向所述发送器发送所述反馈帧。所述NDPA帧包括所述接收器的标识符。所述反馈帧的生成包括将所述信道反馈报告分为多个反馈分段，通过在所述反馈帧中包括多个所述分段帧而生成所述反馈帧。所述多个分段帧的每一个分别包括所述多个反馈分段的每ー个；指示所包括的所述多个反馈分段的每ー个是否为第一分段的第一分段子字段；和指示其余反馈分段的数量的其余分段子字段。在又一方面中，提供了一种无线装置。该装置包括发送和接收帧的收发器和操作地耦接到所述收发器的处理器。所述处理器配置用干向接收器发送空数据分组通告(NDPA)帧以启动信道探测过程；向所述接收器发送空数据分组(NDP);和接收反馈帧。所述反馈帧包括信道反馈报告和多个分段帧。所述信道反馈报告分为多个反馈分段。所述多个反馈分段的每ー个分别包括在所述多个分段帧的每ー个中。所述多个分段帧的每ー个包括指示所包括的所述多个反馈分段的每ー个是否为第一分段的第一分段子字段和指示其余反馈分段的数量的其余分段子字段。发明的有利效果
根据本发明的信道探测过程，单独发送宽带的信道带宽和由于支持多用户多输入多输出(MU-MMO)传输方案而增加的信道信息。这样做吋，即使待反馈的完全信道信息的一部分丢失，也可以利用其余部分作为正常的信道信息，由此增加帧传输的可靠性。另外，当待反馈的完全信道信息的一部分丢失时，可以请求重发信道信息，并且因而可以响应于此执行重发。这样做时，可以减少为了信道探測过程而不必要地接入信道所需要的时间，由此增加信道探測方法的效率并提高总体无线局域网络(WLAN)的呑吐量。
图I是示出可以应用本发明的实施方式的WLAN系统的配置的图。图2示出根据本发明的实施方式的PPDU格式的示例。图3是示出在下一代WLAN系统中使用NDP的信道探测方法的图。图4示出在接收信号的一部分中的错误发生的示例。图5示出适用于本发明的实施方式的反馈帧的示例。图6示出根据本发明的实施方式的信道探測方法的示例。图7是示出根据本发明的实施方式的可以包括在分段反馈帧中的反馈控制字段的格式的图。图8是示出根据本发明的实施方式的可以包括在分段反馈帧中的信道信息字段格式的图。图9示出根据本发明的实施方式的待反馈的子载波音调(tone)的概念位置。图10示出根据本发明的实施方式的NDPA帧格式的示例。图11是示出可应用本发明的实施方式的无线装置的框图。
具体实施例方式图I是示出可以应用本发明的实施方式的WLAN系统的配置的图。參照图1，WLAN系统包括ー个或更多个基本服务组(BSS)。BSS是通过成功的同步而可以彼此通信的ー组站(STA)。BSS不是指示特定区域的概念。基础BSS包括一个或更多个非AP STA STAl、STA2、STA3、STA4和STA5、提供分布服务的AP (接入点)、以及连接多个AP的分布系统(DS)。在基础BSS中，AP管理BSS的非AP STA。另ー方面，在Ad-Hoc模式中操作独立BSS (IBSS)0 IBSS不具有用于执行管理功能的集中式管理实体，因为它不包括AP。即，在IBSS中，按照分布方式管理非AP STA。在IBSS中，全部STA可以由移动STA组成。全部STA形成自包含网络，因为它们不被允许接入DS0STA是包括满足电气和电子工程师协会(IEEE)802. 11标准的介质接入控制(MAC)和无线介质物理层接ロ的特定功能介质。以下，STA指AP和非AP STA 二者。非AP STA是不作为AP的STA。非AP STA还可以称为移动终端、无线设备、无线发送/接收单元(WTRU)、用户设备(UE)、移动站(MS)、移动用户単元或简单地为用户。为了方便说明，非AP STA将在以下称为STA。AP是针对与AP关联的STA通过无线介质提供到DS的连接的功能实体。尽管包括AP的基础BSS中的STA之间的通信原则上经由AP执行，但当设立直接链路时STA可以执行直接通信。AP还可以称为中央控制器、基站(BS)、节点B、基站收发器系统(BTS)、站点控制器等。图I中所示的包括BSS的多个基础BSS可以通过使用DS而互连。扩展服务集(ESS)是通过使用DS而连接的多个BSS。包括在ESS中的AP和/或STA可以彼此通信。在相同的ESS中，STA可以从ー个BSS移动到另ー个BSS，同时执行无缝通信。在基于IEEE 802. 11的WLAN系统中，介质接入控制(MAC)的基本接入机制是具有冲突避免(CSMA/CA)机制的载波感测多接入。CSMA/CA机制也称为IEEE802. IlMAC的分布协调功能(DCF)，并且基本上采用“谈话前侦听”的接入机制。在该类型的接入机制中，AP和/或STA在开始发送前感测无线信道或介质。作为感测 的結果，如果确定介质处于空闲状态，则通过使用介质，帧发送开始。另外，如果感测到介质处于占用状态，则AP和/或STA不开始它的发送，而是设置并等待用于接入的延迟持续期间。除了 AP和/或STA直接感测介质的物理载波感测，CSMA/CA机制还包括虚拟载波感测。虚拟载波感测设计为补偿在介质接入中可以出现的问题，诸如隐藏节点问题。对于虚拟载波发送，WLAN系统的MAC使用网络分配矢量(NAV)。NAV是由当前使用介质或具有权利来使用介质的AP和/或STA发送到另ー AP或另ー STA以指示在介质返回可用状态前的剩余时间的值。因此，设置到NAV的值对应于针对发送相应帧的AP和/或STA使用介质而保留的时段。AP和/或STA可以执行交换请求发送(RTS)帧和允许发送(CTS)帧的过程，以通告它希望接入介质。RTS帧和CTS帧包括指示当支持实际数据帧发送和接收ACK时为接入发送和接收确认(ACK)帧所需要的无线电介质而保留的时间持续期间的信息。在接收到从希望发送帧的AP和/或STA发送的RTS帧时或在接收到从帧发送目标STA发送的CTS帧吋，另ー STA可以配置为在由包括在RTS/CTS帧中的信息所指示的时间持续期间不接入介质。这可以通过配置用于该时间持续期间的NAV实现。不同于常规WLAN系统，下一代WLAN系统要求更高的呑吐量。这称为超高呑吐量(VHT)0为此，下一代WLAN系统要支持80MHz、邻近的160MHz、非邻近的160MHz带宽发送和/或更高带宽发送。另外，为了更高呑吐量而提供多用户多输入多输出(MU-MMO)传输方案。在下一代WLAN系统中，AP可以同时向至少ー个或更多个MMO配对STA发送数据帧。在图I的WLAN系统中，AP 10可以同时向包括与AP 10关联的多个STA 21、22、23、24和30中的至少ー个或更多个STA的STA组发送数据。在该情况下，发送到每个STA的数据可以通过不同的空间流发送。由AP 10发送的数据帧可以称为在WLAN系统的物理层(PHY)中生成和发送的物理层汇聚过程(PLCP)协议数据单元(prou)。在本发明的实施方式中假设与 AP 10 成 MU-MMO 配对的发送目标 STA 组是 STAl 21、STA2 22、STA3 23 和 STA424。在该情况下，空间流可以不分配给在发送目标STA组中的特定STA，因而可以不发送数据。同时，假设STAa 30是与AP关联但不包括在发送目标STA组中的STA。图2示出根据本发明实施方式的PPDU格式的示例。參照图2，PPDU 200 包括 L-STF 字段 210、L-LTF字段 220、L-SIG 字段 230、VHT-SIGA字段 240、VHT-STF 字段 250、VHT-LTF 字段 260、VHT-SIGB 字段 270 和数据字段 280。构成PHY的PLCP子层通过对PSDU附加必要的信息而将从MAC层传递的PLCP服务数据単元(PSDU)转换为数据字段280，通过附加诸如L-STF字段210、L-LTF字段220、L-SIG 字段 230、VHT-SIGA 字段 240、VHT-STF 字段 250、VHT-LTF 字段 260、VHT-SIGB 字段270等的多个字段而生成PPDU 200，并通过构成PHY的物理介质相关(PMD)子层而向ー个或更多个STA传递PPDU 200。L-STF字段210用于帧时序获取、自动增益控制(AGC)汇聚、粗频率获取等。L-LTF字段220用于针对L-SIG字段230和VHT-SIGA字段240的解调的信道估计。当L-STA接收PPDU以获取数据时，使用L-SIG字段230。VHT-SIGA字段240包括用于解释接收的PPDU 200的控制信息，作为与AP进行MIMO配对的VHT-STA所需要的公共控制信息。VHT-SIGA字段240包括关于针对多个MMO 配对STA的每ー个的空间流的信息、带宽信息、关于是否使用空间时间块编码(STBC)的标识信息、针对发送目标STA组的组标识符、关于分配给包括在由组标识符指示的发送目标组STA中的STA的空间流的信息、关于发送目标STA的短保护间隔(GI)的信息、编码信息、调制和编码方案(MCS)信息、指示是否执行波束成形(beamforming)的信息和CRC相关信息。这里，组标识符可以包括当前使用的MMO传输方法是MU-MMO还是SU-MMO。VHT-SIGA字段240可以通过使用两个OFDM符号来发送。在该情况下，与首先使用的符号相关的字段可以称为VHT-SIGA1，并且与随后的符号相关的字段可以称为VHT-SIGA2字段。VHT-STF字段250用于改善在MMO传输中的AGC估计的性能。当STA估计MMO信道时，使用VHT-LTF字段260。由于下一代WLAN系统支持MU-MIMO,VHT-LTF字段260可以由发送PPDU 200的空间流的数量配置。另外，当支持并执行完全信道探测时，VHT-LTF的数量可以增加。VHT-SIGB字段270包括当多个MMO配对STA接收PPDU 200以获取数据时所需要的专用控制信息。因此，STA可以设计为使得仅当包括在VHT-SIGB字段270中的公共控制信息指示使用MU-MMO传输来发送当前接收的PPDU 200时对VHT-SIGB字段270解码。相反，STA可以设计为使得当公共控制信息指示当前接收的PPDU 200针对单个STA (包括SU-MIMO)时不对VHT-SIGB字段270解码。VHT-SIGB字段270包括发送到每个STA的数据字段中包括的PSDU的长度信息、MSC信息和包括在数据字段中的尾部相关信息。此外，VHT-SIGB字段270包括关于编码和速率匹配的信息。VHT-SIGB字段270的大小可以根据MMO传输方法(MU-MM0或SU-MM0)和用于PPDU传输的信道带宽而不同。数据字段280包括g在发送到STA的数据。数据字段280包括用于初始化扰码器的服务字段和MAC层的MAC协议数据单元(MPDU)所传递到的PLCP服务数据単元(PSDU)，尾部字段包括重置卷积编码器到零状态所需要的比特序列，并且填充比特用于使数据字段的长度标准化。在图I的WLAN系统中，如果AP 10旨在向STAl 21、STA2 22和STA3 23发送数据，则可以将PPDU发送到包括STAl 2USTA2 22、STA3 23和STA4 24的STA组。在该情况下，如图2所示，没有空间流可以分配给STA4 24，并且特定数量的空间流可以分配给STAl2K STA2 22和STA3 23的每ー个，接着可以据此发送数据。在图2的示例中，一个空间流分配给STAl 21，3个空间流分配给STA2 22，并且2个空间流分配给STA3 23。
下一代WLAN系统的最显著的特征之一是根据MU-MMO方案可以提高总体系统吞吐量，在MU-MMO方案中通过使用多个天线将多个空间流发送到多个STA。在存在多个STA的情形中，g在执行数据传输的AP通过波束成形过程来发送PPDU以向发送目标STA组发送数据。因此，由于g在发送PPDU的AP和/或STA需要针对每个发送目标STA的信道信息，所以为了获取信道信息，信道探測过程是必要的。针对信道探测过程，支持两个方案。ー个是基于包括数据字段的正常PPDU的方案，另ー个是基于不包括数据字段的空数据分组(NDP)的方案。以下，NDP也可以称为探測帧。图3是示出在下一代WLAN系统中使用NDP的信道探测方法的图。在该实施方式中，AP对3个发送目标STA执行信道探测以将数据发送到3个发送目标STA。但是，AP可以对ー个STA执行信道探測。
參照图3，AP 310 向 STAl 32USTA2 322 和 STA3 323 发送 NDP 通告(NDPA)帧(步骤S310)。NDPA帧用于通告用于识别响应于随后发送的NDP而发送反馈帧的STA的信息。AP 310通过将包括关于探测目标STA的信息的STA信息字段插入NDPA帧而发送NDPA帧。针对每个探测目标STA，可以包括ー个STA信息字段。NDPA帧可以称为探测通告帧。如图3所示，如果NDPA帧发送到至少ー个探测目标STA用于MU-MMO信道探测，则AP 310广播NDPA帧。另ー方面，如果NDPA帧g在发送到ー个探测目标STA用于SU-MMO信道探测，则可以通过将包括在NDPA帧中的接收方地址信息配置为探测目标STA的MAC地址而按照单播方式发送。下表I示出包括在NDPA帧中的STA信息字段格式的示例。[表 I][表]
权利要求
1.一种无线局域网(WLAN)系统中的信道探測方法，该方法包括 发送器向接收器发送空数据分组通告(NDPA)帧以启动信道探测过程； 所述发送器向所述接收器发送空数据分组(NDP);和 所述发送器接收反馈帧， 其中所述反馈帧包括信道反馈报告和多个分段帧， 其中所述信道反馈报告分为多个反馈分段， 其中所述多个反馈分段的每ー个分别包括在所述多个分段帧的每ー个中， 其中所述多个分段帧的每ー个包括指示所包括的所述多个反馈分段的每ー个是否为第一分段的第一分段子字段；和 指示其余反馈分段的数量的其余分段子字段。
2.根据权利要求I所述的方法，该方法还包括 所述发送器基于所述第一分段子字段和所述其余分段子字段确定至少ー个反馈分段是否丢失；并且 当检测到丢失的反馈分段时，所述发送器发送针对所述丢失的反馈分段的重发请求信
3.根据权利要求2所述的方法，其中除了最后的反馈分段之外，所述多个反馈分段在大小上相等。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述反馈帧是作为在物理层中管理的数据单元而传输的聚合介质接入控制(MAC)协议数据单元(A-MPDU)，并且所述分段帧是在WLAN系统的MAC实体中相互交换的MAC协议数据单元(MPDU)。
5.根据权利要求2所述的方法，其中如果所述信道反馈报告的大小大于或等于特定值，则所述信道反馈报告分为所述多个反馈分段。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述信道反馈报告包括所述发送器确定导向矩阵而使用的反馈信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述信道反馈报告还包括针对每个空间流的信噪比(SNR)的反馈信息。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述重发请求信息是比特图序列，在所述比特图序列中，与所述丢失的反馈分段的索引对应的比特值设置为I。
9.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括所述发送器从所述接收器接收所述丢失的反馈分段。
10.ー种WLAN系统中的信道探測方法，该方法包括 接收器接收发送器为启动信道探测过程而发送的NDPA帧； 所述接收器生成包括信道反馈报告的反馈帧；和 所述接收器向所述发送器发送所述反馈帧， 其中所述NDPA帧包括所述接收器的标识符； 其中所述反馈帧的生成包括 将所述信道反馈报告分为多个反馈分段；和 通过在所述反馈帧中包括多个分段帧而生成所述反馈帧， 其中所述多个分段帧的每一个分别包括所述多个反馈分段的每ー个； 指示所包括的所述多个反馈分段的每ー个是否为第一分段的第一分段子字段；和 指示其余反馈分段的数量的其余分段子字段。
11.一种无线装置，该无线装置包括 发送和接收帧的收发器；和 操作地耦接到所述收发器的处理器， 其中所述处理器配置用于 向接收器发送空数据分组通告(NDPA)帧以启动信道探测过程； 向所述接收器发送空数据分组(NDP);和 接收反馈帧， 其中所述反馈帧包括信道反馈报告和多个分段帧， 其中所述信道反馈报告分为多个反馈分段， 其中所述多个反馈分段的每ー个分别包括在所述多个分段帧的每ー个中， 其中所述多个分段帧的每ー个包括指示所包括的所述多个反馈分段的每ー个是否为第一分段的第一分段子字段；和 指示其余反馈分段的数量的其余分段子字段。
全文摘要
提供一种无线局域网(WLAN)系统中的信道探测方法。由发送器执行的该方法包括向接收器发送空数据分组通告(NDPA)帧以启动信道探测过程；向接收器发送空数据分组(NDP)并接收反馈帧。反馈帧包括多个分段帧和信道反馈报告。信道反馈报告分为多个反馈分段。多个反馈分段的每一个分别包括在多个分段帧的每一个中。多个分段帧的每一个包括第一分段子字段和其余分段子字段，第一分段子字段指示所包括的多个反馈分段的每一个是否为第一分段，其余分段子字段指示其余反馈分段的数量。
文档编号H04W74/00GK102870342SQ201180020793
公开日2013年1月9日 申请日期2011年11月28日 优先权日2010年12月1日
发明者李大远, 孙一洙, 石镛豪 申请人:Lg电子株式会社