在无线局域网中执行由协调接入点执行的协调发送的方法及装置与流程

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2018年10月15日提交的题为“statusreportingandprotectedsettingupforcoordinatedtransmissionsinmultipleapsystems”的美国临时专利申请no.62/745,486的优先权和权益，其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。

本公开的实施方式总体上涉及无线局域网(wlan)通信领域，更具体地，涉及在协调发送中使用的通信协议领域。

背景技术：

无线局域网(wlan)站(sta)在发送帧之前，必须确保无线发送介质空闲以在即将到来的发送机会中防止发送冲突。通常使用空闲信道评估(clearchannelassessment(cca))，以通过物理和虚拟载波感测和能量检测来确定介质是否空闲。网络分配矢量(networkallocationvector，nav)是用于避免冲突的另一种机制。nav允许sta指示发送下一帧所需的时间量，实际上是为繁忙时的帧预留(reserve)介质。请求发送(request-to-send(rts))机制和空闲发送(clear-to-send(cts))机制仍然是被用于避免冲突(特别是由隐藏节点造成的那些冲突)的另一种机制，该机制是通过预留从一个sta将数据发送至另一个sta的信道来避免冲突。当发送sta打算向另一sta发送数据时，发出请求发送(rts)帧。接收sta以空闲发送(cts)帧进行回复。sta在接收到cts帧之后，发送数据包。rts/cts帧通过指定持续时间字段中的值来执行nav分发，基于该持续时间字段中的值，各个受到影响的附近sta维持关于rts/cts交换预留多长时间的介质的倒数计时器。在cca处理中，如果nav值大于0，则认为介质处于繁忙中。

技术实现要素：

常规的无线局域网(wlan)可以使用多个接入点(ap)来满足大覆盖区域的需求。wlan中的ap只能彼此独立地并且在分别分配和固定的信道中进行发送。例如，各个ap占用单独的80mhz信道。协调多ap系统的不同之处在于，将多个ap配置为进行协调以实现协调发送。特别地，协调(coordinator)ap可以执行发送协调处理，然后发起其中多个受协调(coordinated)ap同时发送的协调发送。协调ap可以灵活地将单个信道的资源单元(ru)分配给ap。例如，对于协调发送机会(txop)，一个受协调ap分配有60mhz子信道，另一个受协调ap分配有另一20mhz子信道。在另一协调txop中，可以向受协调ap分配80mhz信道的不同子信道。

本公开的实施方式提供通信机制以确保在协调ap发起协调发送之前，所有受协调ap的介质是空闲(idle)的，并且各个受协调ap为即将到来的协调发送设立保护时段。还可以向协调ap报告附加的有用信息以协助协调处理。

在本公开的一些实施方式中，协调ap在发起协调发送之前，向受协调ap的集合广播多用户(mu)请求发送(rts)帧。根据cca处理的结果，具有空闲介质的受协调ap以cts帧向协调ap进行响应，而其它受协调ap不以cts帧进行响应。cts帧指定保护时段，该保护时段能操作以在协调ap与受协调ap通信的后续协调处理期间使与受协调ap相关联的sta静默。

即使只有当受协调ap具有如根据cca处理确定的空闲介质(或“cca空闲状态”)时才可以发送cts帧，协调ap也可能无法识别哪些受协调ap具有空闲cca状态，这是因为来自这些ap的cts帧在时间上重叠、使用传统的格式并且包含相同的信息。可以在一个或多个受协调ap与协调ap之间交换附加帧来报告ap特定信息。在一些实施方式中，协调ap轮询受协调ap，并且具有cca空闲状态的各个受协调ap都会以状态报告来进行响应。该状态报告可以是常规的带宽查询报告(bqr)，或者可以额外包括各个受协调ap的id、缓冲区状态、可用带宽以及允许发送功率等。通过rts/cts交换以及状态轮询和报告，使得协调ap能够有利地识别具有cca空闲状态的受协调ap，并允许该受协调ap针对协调txop设定保护时段。

在没有传统装置(legacydevice)的wlan(例如，后高效率(post-highefficiency(he))wlan)中，可以省去rts/cts交换，并且状态报告轮询和响应可能足以针对协调txop设定保护时段以及向协调ap指示cca空闲状态。

在一些实施方式中，根据rts/cts交换设定的保护时段或者在状态报告中设定的保护时段可以随着协调处理的完成(例如，协调帧发送的结束)而结束。由于长的保护时段，因此可以有利地避免来自非apsta的不期望的无响应。从协调ap发送的协调帧指定剩余的txop持续时间，该剩余的txop持续时间限制协调发送发起之后的帧交换序列的时间。

在一些实施方式中，在协调处理之后，受协调ap可以与其关联的非apsta执行mu-rts/cts交换。在协调处理中，可以仅在由协调ap分配给受协调ap的子信道中发送rts帧和cts帧。

在一些实施方式中，与受协调ap相关联的bss具有不同的主信道，不同的主信道使得能够有利地实现bss之间的同时发送。协调ap与受协调ap之间的帧交换可以使用同一主信道，例如，协调ap的主信道。

以上只是概述并因此必然包含细节的简化、概括以及省略；因此本领域技术人员应当理解，此概述仅仅是例示性的，而并不旨在以任何方式进行限制。仅由权利要求限定的本发明的其它方面、发明特征以及优点在下面阐述的非限制性详细描述中变得显而易见。

附图说明

通过阅读下面结合附图进行的详细描述，将更好地理解本发明的实施方式，其中，相同标号指定相同部件。

图1a示出了根据本公开的实施方式的第一示例性wlan，其中受协调(coordinated)ap针对协调发送可以向协调(coordinator)ap报告cca状态并且设定保护时段。

图1b示出了根据本公开的实施方式的第二示例性wlan，其中受协调ap可以针对协调发送向协调ap报告cca状态并且设定保护时段。

图2a例示了根据本公开的实施方式的在协调ap与多个受协调ap之间关于cca状态指示和保护时段设定的第一示例性帧交换序列。

图2b例示了根据本公开的实施方式的在协调ap与多个受协调ap之间关于cca状态指示和保护时段设定的第二示例性帧交换序列。

图3a例示了根据本公开的实施方式的示例性带宽状态报告(bsr)中的内容。

图3b例示了根据本公开的实施方式的在协调ap与受协调ap之间关于cca状态指示和保护时段设定的第三示例性帧交换序列。

图3c是例示根据本公开的实施方式的在协调ap与受协调ap之间关于cca状态指示和保护时段设定的第四示例性帧交换序列的时序图。

图4a例示了根据本公开的实施方式的在协调多ap系统中的示例性帧交换序列和nav计时器设定。

图4b例示了根据本公开的实施方式的协调多ap系统中的另一示例性帧交换序列和nav计时器设定。

图5例示了根据本公开的实施方式的协调多ap系统中的又一示例性帧交换序列和nav计时器设定。

图6是根据本公开的实施方式的被配置为在多apwlan中针对协调发送确定cca状态并收集保护时段的示例性无线通信装置的框图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施方式，其示例在附图中示出。虽然将结合优选实施方式描述本发明，但应当明白，并非旨在将本发明限制于这些实施方式。与此相反，本发明旨在覆盖可以包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的替代、修改以及等同物。而且，在以下对本发明的实施方式的详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员应当认识到，本发明可以在不需要这些具体细节的情况下来实践。在其它情况下，公知方法、过程、组件，以及电路未被详细描述，以免不必要地模糊本发明实施方式的各个方面。尽管为清楚起见，可以将方法描绘为一序列带编号的步骤，但编号不一定强行规定步骤的次序。应当明白，所述步骤中的一些可以跳过、并行执行或者在不要求保持顺序的严格次序的情况下执行。示出本发明的实施方式的附图是半图解的而不是按比例绘制的，特别地，其中一些尺寸是为了清楚地呈现而在附图中被夸大地示出。类似地，尽管为了便于描述，附图中的视图通常显示相似的取向，但图中的这种描绘在很大程度上是任意的。通常，本发明可以以任何取向来操作。

多ap系统中针对协调发送的状态报告和保护时段设定的机制

参照在基于高效率(he)wlan的ieee802.11系列规范和标准中所定义的物理层会聚协议(plcp)协议数据单元(ppdu)、数据帧、控制帧以及管理帧的格式和结构对本公开的实施方式进行详细描述。该讨论仅仅是示例性的。本公开不限于任何特定的发送格式或结构，也不限于任何特定的行业标准或规范。

本公开的实施方式提供了关于cca状态报告和nav分发(distribution)的无线通信机制，用于实现在wlan中的多ap协调发送。在一些实施方式中，协调ap可以向受协调ap的集合广播rts帧，这允许具有cca空闲(clear)状态的受协调ap在cst帧中设定保护时段，从而使相关联的非apsta静默(silence)。协调ap还轮询受协调ap，以使这些受协调ap单独报告它们的cca状态以及用于发送协调的附加信息。在一些实施方式中，来自受协调ap的状态报告可以整合保护时段设定和cca空闲状态指示，因此，协调ap可以通过轮询这样的报告而不使用rts/cts交换来获取必要的信息。该状态报告帧可以是常规的带宽查询报告(bandwidthqueryreport，bqr)帧，或者可以额外地包括各个受协调ap的id、缓冲区状态、可用带宽以及允许的发送功率和其它参数。在一些实施方式中，受协调ap可以将保护时段设定成在协调帧完成发送时结束。协调帧可以指定剩余的txop持续时间信息。在协调帧之后，受协调ap可以使用与相关联的ap的mu-rts/cts交换，以基于剩余的txop持续时间信息来设定另一个保护时段。

图1a示出了根据本公开的实施方式的第一示例性wlan100，其中受协调ap可以针对协调发送向协调ap报告cca状态并且设定保护时段。以简化形式显示，wlan100包括协调ap101、受协调ap1102和受协调ap2103以及非apsta(sta1104和sta2105)。协调ap101可以执行发送协调，然后发起协调发送，在该协调发送中ap1102和ap2103同时进行发送。协调ap101可以灵活地将信道的资源单元(ru)分配给受协调ap。在该示例中，ap101被配置为专用协调器，并且不直接与任何非staap通信以进行数据发送。

根据本公开的实施方式，在发起协调发送之前，协调ap101操作以确保其从受协调ap接收到cca空闲指示。如果在协调发送中包括了具有cca空闲状态的受协调ap，则该受协调ap设定nav以指定保护时段并预留信道。在没有cca状态指示或保护时段设定的情况下，一个或多个受协调ap可能无法在即将到来的txop中进行发送，这可能导致频谱效率显著劣化。ap1102和ap2103可以向协调ap101提供其它有用信息(例如缓冲区状态、可用带宽、允许的发送功率等)以协助协调。

图1b示出了根据本公开的实施方式的第二示例性wlan150，其中受协调ap可以针对协调发送向协调ap报告cca状态并且设定保护时段。以简化形式显示，wlan150包括：协调/受协调ap152、受协调ap2153以及非apsta(sta1154和sta2155)。ap1152承担了协调ap和受协调ap的双重角色。即，ap1152可以执行发送协调，然后发起协调发送，在该协调发送中，ap1152和ap2153同时进行发送。ap1可以灵活地将信道的资源单元(ru)分配给ap。

根据本公开的实施方式，在发起协调发送之前，ap1152操作以确保cca空闲并且其从受协调ap(ap2153)接收到cca空闲指示。两个ap均设定nav以指定保护时段并预留信道。ap2153可以向协调ap1152提供其它有用信息(例如缓冲区状态、可用带宽、允许的发送功率等)以协助协调处理。

图2a例示了根据本公开的实施方式的在协调ap与多个受协调ap之间关于cca状态指示和保护时段设定的第一示例性帧交换序列。在如图1a和图1b所示的wlan中包括了协调ap201和受协调ap(202和203)。多用户请求发送/空闲发送(mu-rts/cts)帧被交换以允许协调ap和受协调ap设定保护时段。如在rts/cts协议中所定义的，如果ap具有空闲介质因而具有cca空闲状态，则该ap以具有指定保护时段的cts帧进行响应；否则，该ap不响应。而且，多个受协调ap以相同的cts帧来同时响应rts帧，这些相同的cts帧未携带特定于受协调ap的信息。因此，协调ap无法确定哪个受协调ap使介质空闲以及哪个受协调ap可以被包括在协调发送中。为此，协调ap201接着分别轮询受协调ap，以请求这些受协调ap的cca状态以及将被用于协调处理的其它信息。

更具体地，协调ap首先向受协调ap(ap1202和ap2203)广播多用户rts帧211。在该示例中，ap1202和ap2203的介质空闲(如在cca处理中所确定的)，并且以cts响应帧(221和231)来响应协调ap201。然后，协调ap将轮询帧(212或213)(例如，带宽查询报告轮询(bqrp)帧)发送至各个单独的受协调ap。受协调ap(202或203)只有当其介质空闲时才以bqr222或bqr232(参见图3a)做出响应。以这种方式，协调ap201可以识别哪个受协调ap可用于协调发送。然后，协调ap201使用cts帧(221和231)中的信息以及bqr或bsr(222和232)中的信息来做出协调决策。

在一些实施方式中，图2a中所示的帧可以具有ieee802.11ax标准和规范中所定义的格式和结构。在一些其它实施方式中，报告帧(222或223)可以包括bqr中的所有字段以及一组附加字段(参见图3a)，此处称为带宽状态报告(bandwidthstatusreport，bsr)。相应地，轮询帧(212和213)被称为bsr轮询(bsrp)帧。

图2b是例示根据本公开的实施方式的在协调ap与多个受协调ap之间关于cca状态指示和保护时段设定的第二示例性帧交换序列的时序图。受协调ap1251中的一个还被操作为如图1b所示的协调ap。协调-受协调ap1251将多用户rts帧261发送至受协调ap2252。作为响应，协调-受协调ap1251生成针对其自身的cts帧，并且从受协调ap2252接收cts帧。在cts帧中指定保护时段。然后，协调-受协调ap1251发送bqrp或bsqr帧，以轮询受协调ap2252的cca状态以及将用于协调处理的其它信息。受协调ap2252以bqr或bsr来响应协调-受协调ap1251。然后，协调-受协调ap1251使用至其自身的cts响应262、至协调器的cts响应271以及bqr或bsr272中的信息，来做出协调决策。

图3a例示了根据本公开的实施方式的示例性带宽状态报告(bsr)中的字段。bsr310包括常规的bqr320中的所有子字段，例如，接入类别指示符(aci)位映射(bitmap)、增量流量标识符(tid)、aci高度(high)、比例因子、队列大小高度以及队列大小全部。子字段的定义在本领域中是公知的，为简洁起见在此省略。根据本公开的实施方式，bsr包括附加字段以报告cca状态、允许的发送功率、基本服务集(bss)缓冲区状态以及txop时段。对于协调器在协调处理中做出决策来说，这些信息很有用。

特别地，指定的txop时段是可操作的以在即将到来的协调发送中使非apsta静默。bss状态指示受协调ap的服务bss的缓冲区状态。例如，从受协调ap发送至其相关联的非apsta的下行链路帧以及从与受协调ap相关联的sta发送至该受协调ap的上行链路帧被并入bss缓冲区状态报告中。另外，bsr还可以包括针对受协调ap到协调ap的上行链路帧的缓冲区状态。在一些实施方式中，因为仅以bsr进行响应足以指示受协调ap的cca空闲状态，所以可以将cca状态子字段从bsr310中排除。

在仅包括后高效率(he)sta且没有较早的传统装置的wlan中，sta仅需要针对符合ieee802.11ax标准和规范的sta以及后hesta来指定保护时段。例如，wlan中的所有sta都在6ghz频带上进行操作。在这样的wlan中，可以省去rts/cts处理，这是因为它主要用于向后兼容传统sta的目的。取而代之的是，可以使用bqr或bsr帧来指示cca状态以及设定保护时段。图3b是例示根据本公开的实施方式的在协调ap与受协调ap之间关于cca状态指示和保护时段设定的的通信的第三示例性处理的时序图。在wlan中包括协调ap301和受协调ap(302和303)，如图3b所示。例如，协调ap301通过向受协调ap1302和受协调ap2303顺序地发送轮询帧(311和312)来分别轮询受协调ap。受协调ap302和受协调ap2303各自以具有图3a所示信息的bqr或bsr(321或331)来进行响应。然后，协调ap301使用bqr或bsr(321和331)中的信息做出协调决策。

图3c是例示根据本公开的实施方式的在协调ap与受协调ap之间关于cca状态指示和保护时段设定的第四示例性帧交换序列的时序图。受协调ap1351中的一个还充当协调ap。例如，在wlan中包括ap351和ap352，正如图1b所示的那样。协调-受协调ap1351通过发送轮询帧361来轮询受协调ap2352，并且受协调ap2352以具有图3a所示信息的bqr或bsr371来进行响应。然后，协调-受协调ap1351使用由ap2352提供的bqr或bsr371中的信息以及关于其自身的相关信息来做出协调决策。

在一些实施方式中，指定保护时段可能导致非apsta将nav计时器设定为大大超出协调处理的结束时间。图4a是例示根据本公开的实施方式的协调多ap系统中的示例性帧交换序列和nav计时器设定的时序图。协调ap401、受协调ap(402和403)以及非apsta(404和405)被如图1a所示地设置于wlan中。与图2a和图2b中所示的序列类似，交换mu-rts/cts帧(411、412、421以及431)以允许受协调ap(402和403)设定保护时段。响应于cts帧(421和431)，非apsta(404和405)设定基本nav计时器(由虚线矩形表示)并且在该时段期间避免访问介质。

协调ap还发送bqrp或bsrp帧412以轮询受协调ap(402和403)，该受协调ap以其bqr或bsr(422和432)进行响应(参见图3a)，因为其介质是空闲的。然后，协调ap401使用cts帧(421和431)中的信息以及bqr或bsr(422和432)中的信息来做出协调决策，并由此发送协调帧413。例如，协调帧可以指定分配给受协调ap的信道或子信道。

在cts帧(421和431)中，将接收器地址字段设定为协调ap的bssid。在接收到rts/cts帧(411、421以及431)之后，与受协调ap相关联的非apsta设定基本nav(例如，bss内(intra-bss)nav)，这是因为所接收到的cts帧被视为bss间(inter-bss)帧。在该示例中，非apsta(404和405)将基本nav设定为长时段且超出协调帧发送的结束时间。受协调ap(402和403)在基本nav计时器到期之前向sta1和sta2发送触发帧(423和433)，并且期望在由虚线箭头标记的时间处从sta接收到基于触发的ppdu(tbppdu)。然而，sta1404和sta2405可能无法进行响应，这是因为它们仍然受到长基本nav设定的限制。在一些应用场景中，这种情况可能会有问题。

图4b是例示根据本公开的实施方式的协调多ap系统中的另一示例性帧交换序列和nav计时器设定的时序图。例如，在wlan中包括协调ap451和受协调ap(452和453)以及非apsta(454和455)，正如图1a所示的那样。与图3b和图3c中所示的序列类似，rts/cts并不用于协调的目的。协调ap451向受协调ap(452和453)发送bqrp或bsrp帧461，受协调ap以bqr或bsr(471和478)进行响应。承载bqr帧或bsr帧(471和481)的hetbppdu的bss颜色字段被设定为协调ap451的bss颜色。bqr或bsr(471和478)在phy头部中的txop持续时间字段中指定保护时段，并因此，接收hetbppdu的sta1454和sta2455设定基本nav计时器并且在该时段期间避免接入信道。hetbppdu被视为bss间帧。各个ap的bss颜色可能不同。然后，协调ap451向ap1472和ap2482发送协调帧462。nav计时器在发送协调帧之后很长时间才到期。

受协调ap(452和453)在基本nav计时器到期之前向sta1454和sta2455发送触发帧(472和482)，并且期望在由虚线箭头标记的时间处从非apsta接收到基于触发的ppdu(tbppdu)。然而，sta1和sta2可能无法进行响应，这是因为它们仍然受到长基本nav设定的限制。

在一些实施方式中，协调ap与受协调ap之间的nav信息交换仅覆盖至协调处理的结束。图5是例示根据本公开的实施方式的协调多ap系统中的又一示例性帧交换序列和nav计时器设定的时序图。例如，在wlan中包括协调ap501和受协调ap(502和503)以及非apsta(504和505)，正如图1a所示的那样。与图3b和图3c中所示的序列类似，rts/cts交换并不用于协调的目的。协调ap501向受协调ap(502和503)发送bqrp或bsrp帧511，受协调ap以bqr或bsr(521和531)进行响应，该bqr或bsr包括phy头部中的txop持续时间字段中的指定保护时段。因此，接收bqr或bsr帧的sta1504和sta2505设定基本nav计时器，该基本nav计时器仅覆盖至协调处理的结束。例如，协调处理包括协调ap基于bqr或bsr(521和531)做出协调决策，然后向受协调ap(502和503)发送将协调帧512。因此，当完全发送协调帧时，基本nav计时器到期。

协调帧512包括关于剩余的协调txop持续时间的信息。在一些实施方式中，在协调处理完成之后，受协调ap可以与相关联的非apsta有关的协调带宽内执行保护机制，例如，通过使用mu-rts/cts交换来执行保护机制。更具体地，在接收到协调帧512之后，受协调ap(502和503)仅在相应分配的信道中发送mu-rts帧(522和532)。协调帧指示ch1和ch2被分配给ap1502，而ch3和ch4被分配给ap2503。作为响应，sta1504和sta2505将cts帧541和ctsa帧551发送至受协调ap502和受协调ap503，并且还基于协调帧512中指示的剩余的txop持续时间来设定bss内nav计时器。在协调发送中，ap1向sta1发送触发帧523，并且ap2向sta2发送触发帧533。当完成发送触发帧时，bss内nav计时器到期。结果，sta1和sta2可以以发送hetbppdu(542和552)进行响应。

在一些实施方式中，与多个受协调ap相关联的bss具有不同的主信道。这对于bss之间的同时发送是有利的。例如，ap1的服务bss的主信道和ap2的服务bss的主信道分别是ch1和ch4。然后，协调ap501与受协调ap(502和503)之间的帧交换可以使用同一主信道，该主信道可以是协调ap501的主信道。

应当理解，所公开的将基本nav计时器限制至协调处理结束然后递增更新nav的机制也可以用在协调ap与受协调ap交换rts/cts帧的实施方式中，如图2a和图2b中所示。本公开不限于受协调ap的任何特定架构数量。

图6是根据本公开的实施方式的被配置为在多apwlan中针对协调发送获取cca状态并使得能够实现nav分发的示例性无线通信装置的框图。通信装置600可以被配置为协调ap或协调-受协调ap，并且可以是具有被配置用于数据通信和wlan管理的收发器的装置，例如，路由器、通用计算机、智能电话、便携式电子装置、平板可穿戴装置、物联网(iot)上使用的传感器等。

装置600包括：主处理器630、存储器620以及联接至天线阵列(601-604)的收发器640。存储器620存储协调操作模块621，该受协调的操作模块能够操作以协调受协调ap与非apsta之间的发送。协调操作模块621包括符合一个或多个通信协议和标准的ppdu格式模块651。模块651存储可以从装置600发送或者由装置600接收的各种类型的帧的格式和字段定义，例如携带rts/cts帧的ppdu、bqr帧和bsr帧、协调帧、数据帧等。

另外，协调操作模块650存储处理器可执行指令，该处理器可执行指令实现有效的cca状态指示(通过状态报告模块652)和保护时段设定(通过保护时段设定模块653)的机制，如参照图1a至图5更详细描述的那样。

收发器640包括信号处理器660，该信号处理器660具有发送路径的各种模块，并且被配置为生成通信发送单元。例如，信号处理器660包括发送先进先出(txfifo)611、编码器612、加扰器613、交织器614、星座映射器615、离散傅里叶逆变换器(idft)617以及保护间隔(gi)和窗口化插入模块616。信号处理器660还包括接收路径，为简洁起见，省略了接收路径的详细例示和描述。

尽管本文公开了某些优选实施方式和方法，但根据前述公开，本领域技术人员应当明白，在不脱离所公开技术的精神和范围的情况下，可以对这种实施方式和方法进行变型和修改。本发明仅限于所附权利要求以及适用法律原则和规则所要求的范围。