用于在无线lan系统中扫描多个频带的方法及装置的制造方法_3

文档序号:9240381阅读:来源:国知局
信需要支持大量的STA。即使假定在当前限定的WLAN系统中最多 2007个STA与一个AP关联,也针对M2M正在讨论用于支持大量(约6000个)STA与一个 AP关联的情况的方法。此外,期望存在支持/要求M2M通信中的低传输速率的很多应用。 在WLAN系统中,STA能够基于TM(业务指示图)元件识别要向其发送的数据的存在。为了 支持上述应用,讨论用于减小TM的位图大小的方法。另外,期望在M2M通信中存在具有非 常长的发送/接收间隔的大量业务。例如,诸如电/气/水消耗的非常少量的数据能够以 长间隔(例如,每个月)被发送和接收。另外,由于在M2M通信中根据通过下行链路(即, 从AP到非APSTA的链路)提供的命令来执行STA的操作并且通过上行链路(S卩,从非AP STA到AP的链路)来报告结果数据,因此M2M通信在用来发送主要数据的上行链路上使用 改进的通信方案。另外,大多数M2MSTA使用电池来操作,因此需要通过使电池消耗最小化 来保证长的使用时间。此外,由于在特定情况下用户可能难以直接操纵M2MSTA,因此M2M STA需要具有自恢复功能。因此,在WLAN系统中正在讨论这样的方法:该方法用于即使与 AP关联的STA的数目非常大,也有效地支持具有要被AP在一个信标周期期间接收的数据帧 的STA的数目非常小的情况并且降低功耗。
[0095] 如上所述,WLAN技术正在快速地演进,因此除了上述示例之外,正在开发用于直接 链路建立、改进媒体流性能、支持快速和/或大规模初始会话建立、扩展带宽和工作频率等 的技术。
[0096] 介质访尚机制
[0097] 在基于IEEE802. 11的WLAN系统中,MAC(介质访问控制)的基本访问机制是具有 避免冲突的载波侦听多路访问(CSMA/CA)机制。CSMA/CA机制被称为IEEE802. 11MAC的 分布式协调功能(DCF),并且基本上包括"先听后讲"访问机制。根据上述访问机制,AP和 /或STA可以在数据发送之前执行用于在预定时间间隔[例如,DCF帧间间隔(DIFS)]期间 感测RF信道或介质的空闲信道评估(CCA)。如果确定介质处于空闲状态,则通过相应介质 的帧发送开始。另一方面,如果确定介质处于被占用状态,则相应AP和/或STA不开始其 自己的发送,建立针对介质访问的延迟时间(例如,随机退避周期),并且尝试在等待预定 时间之后开始帧发送。通过应用随机退避周期,期望多个STA将尝试在等待不同的时间之 后开始帧发送,导致最小冲突。
[0098] 另外,IEEE802. 11MAC协议提供混合协调功能(HCF)。HCF基于DCF和点协调功 能(PCF)。PCF是指基于轮询的同步访问方案,其中,以所有接收(Rx)AP和/或STA能够接 收数据帧的方式执行定期轮询。另外,HCF包括增强型分布式信道访问(EDCA)和HCF受控 信道访问(HCCA)。EDCA在从供应商提供到多个用户的访问方案基于竞争时被实现。HCCA是 通过基于轮询机制的不基于竞争的信道访问方案来实现的。另外,HCF包括用于改进WLAN 的服务质量(QoS)的介质访问机制,并且可以在竞争周期(CP)和无竞争周期(CFP)两者中 发送QoS数据。
[0099] 图6是例示了退避处理的概念图。
[0100] 下面将参照图6描述基于随机退避周期的操作。如果占用状态或忙状态的介质被 转变成空闲状态,则多个STA可以尝试发送数据(或帧)。作为用于实现最小数目的冲突 的方法,各个STA选择随机退避计数,等待与所选择的退避计数对应的时隙,并且然后尝试 开始数据发送。随机退避计数是伪随机整数,并且可以被设置为零到CW值中的一个。在 这种情况下,CW是指竞争窗口参数值。尽管CW参数的初始值由CWmin表示,但是该初始值 可以在传输失败的情况下(例如,在没有接收到传输帧的ACK的情况下)被加倍。如果CW 参数值由CWmax表示,则CWmax在数据发送成功之前被保持,并且同时能够尝试开始数据发 送。如果数据发送成功,则CW参数值被重置为CWmin。优选地,CW、CWmin和CWmax被设置 为 2n-l(其中n= 0、1、2、...)。
[0101] 如果随机退避处理开始操作,则STA在响应于所决定的退避计数值对退避时隙进 行倒计时的同时连续地监测介质。如果介质被监测为被占用状态,则倒计时停止并且等待 预定时间。如果介质处于空闲状态,则剩余的倒计时重新开始。
[0102] 如图6的示例中所示,如果要被发送到STA3的MAC的分组到达STA3,则STA3确 定介质在DIFS期间是否处于空闲状态,并且可以直接开始帧发送。同时,剩余的STA监测 介质是否处于忙状态,并且等待预定时间。在该预定时间期间,要被发送的数据可以出现在 STA1、STA2和STA5中的每一个中。如果介质处于空闲状态,则各个STA等待DIFS时间,并 且然后响应于由各个STA选择的随机退避计数值来执行退避时隙的倒计时。图6的示例示 出了STA2选择最小退避计数值并且STA1选择最大退避计数值。也就是说,在STA2完成退 避计数之后,STA5在帧发送开始时间的剩余退避时间比STA1的剩余退避时间短。当STA2 占用介质时,STA1和STA5中的每一个暂时地停止倒计时,并且等待预定时间。如果STA2 的占用完成并且介质重新进入空闲状态,则STA1和STA5中的每一个等待预定时间DIFS, 并且重新开始退避计数。也就是说,在对与剩余退避时间一样长的剩余退避时隙进行倒计 时之后,帧发送可以开始操作。由于STA5的剩余退避时间比STA1的剩余退避时间短,因此 STA5开始帧发送。此外,当STA2占用介质时,要被发送的数据可以出现在STA4中。在这种 情况下,如果介质处于空闲状态,则STA4等待DIFS时间,响应于由STA4选择的随机退避计 数值来执行倒计时,并且然后开始帧发送。图6示例性地示出了STA5的剩余退避时间偶然 地与STA4的随机退避计数值相同的情况。在这种情况下,在STA4和STA5之间可能发生意 外的冲突。如果在STA4和STA5之间发生冲突,则无论STA4还是STA5都不接收ACK,导致 在数据发送中发生失败。在这种情况下,STA4和STA5中的每一个将CW值增加两倍,并且 STA4或STA5可以选择随机退避计数值,然后执行倒计时。此外,当介质由于STA4和STA5 的发送而处于被占用状态时,STA1等待预定时间。在这种情况下,如果介质处于空闲状态, 则STA1等待DIFS时间,并且然后在经过剩余退避时间之后开始帧发送。
[0103]STA感测橾作
[0104] 如上所述,CSMA/CA机制不仅包括AP和/或STA能够直接感测介质的物理载波侦 听机制,而且包括虚拟载波侦听机制。虚拟载波侦听机制能够解决在介质访问中遇到的一 些问题(诸如隐藏节点问题)。对于虚拟载波侦听,WLAN系统的MAC能够利用网络分配向 量(NAV)。更详细地,借助于NAV值,AP和/或STA(其中的每一个当前使用介质或者具有 使用介质的权限)可以向另一AP和/或另一STA通知介质可用的剩余时间。因此,NAV值 可以对应于介质将由被构造为发送相应帧的AP和/或STA使用的预留时间。接收到NAV 值的STA可以在相应的预留时间期间禁止介质访问(或信道访问)。例如,NAV可以根据帧 的MAC头的"持续时间(duration) "字段的值来设置。
[0105] 强健冲突检测机制已经被提出以减小这种冲突的概率,因此下文中将参照图7和 图8描述其详细描述。尽管实际的载波侦听范围与传输范围不同,然而为了便于描述并且 更好地理解本发明,假定实际的载波侦听范围与传输范围相同。
[0106] 图7是例示了隐藏节点和暴露节点的概念图。
[0107] 图7的(a)示例性地示出了隐藏节点。在图7的(a)中,STAA与STAB通信,并 且STAC具有要被发送的信息。在图7的(a)中,在STAA向STAB发送信息的条件下,STA C可以在向STAB发送数据之前执行载波侦听时确定介质处于空闲状态。由于在STAC的 位置处可能检测不到STAA(即,被占用介质)的发送,因此确定介质处于空闲状态。在这 种情况下,STAB同时接收STAA的信息和STAC的信息,导致冲突的发生。这里,STAA可 以被认为是STAC的隐藏节点。
[0108] 图7的(b)示例性地示出了暴露节点。在图7的(b)中,在STAB向STAA发送 数据的条件下,STAC具有要被发送到STAD的信息。如果STAC执行载波侦听,则确定介 质由于STAB的发送而被占用。因此,即使STAC具有要被发送到STAD的信息,也感测到 介质被占用状态,使得STAC必须在介质处于空闲状态之前等待预定时间(S卩,待机模式)。 然而,由于STAA实际上位于STAC的传输范围之外,因此从STAA的角度来看,从STAC 的发送可能与从STAB的发送不冲突,使得STAC不一定要在STAB停止发送之前进入待机 模式。这里,STAC被称为STAB的暴露节点。
[0109] 图8是例示了RTS(请求发送)和CTS(清除发送)的概念图。
[0110] 为了在图7的上述情况下有效地利用冲突避免机制,能够使用诸如RTS(请求发 送)和CTS(清除发送)的短信令分组。两个STA之间的RTS/CTS可能被外围STA无意中 听到,使得所述外围STA可以考虑是否在这两个STA之间传送信息。例如,如果要被用于数 据传输的STA将RTS帧发送给接收到数据的STA,则接收到数据的STA将CTS帧发送给外围 STA,并且可以向这些外围STA通知该STA将要接收数据。
[0111] 图8的(a)示例性地示出了用于解决隐藏节点的问题的方法。在图8的(a)中, 假定STAA和STAC中的每一个准备向STAB发送数据。如果STAA将RTS发送到STAB, 贝ljSTAB将CTS发送到位于STAB附近的STAA和STAC中的每一个。结果,STAC必须 在STAA和STAB停止数据发送之前等待预定时间,使得防止发生冲突。
[0112] 图8的(b)示例性地示出了用于解决暴露节点的问题的方法。STAC执行STAA 和STAB之间的RTS/CTS发送的串音,使得即使STAC向另一STA(例如,STAD)发送数据, STAC也可以确定没有冲突。也就是说,STAB将RTS发送到所有外围STA,并且仅具有要 实际上发送的数据的STAA能够发送CTS。STAC仅接收RTS并且不接收STAA的CTS,使 得能够识别出STAA位于STAC的载波侦听范围的外部。
[0113] 多频带拍描机制
[0114]WLAN技术的标准已经被开发作为IEEE802. 11标准。IEEE802. 11a和802.lib 使用2. 4GHz或5GHz处的未经许可的频带。IEEE802.lib提供11Mbps的传输速率,并且 IEEE802. 11a提供54Mbps的传输速率。IEEE802.llg通过在2. 4GHz下应用正交频分复 用(OFDM)来提供54Mbps的传输速率。IEEE802.lln通过应用多输入多输出(MMO)-OFDM 来针对四个空间流提供300Mbps的传输速率。IEEE802.lln支持高达40MHz的信道带宽, 并且在这种情况下提供600Mbps的传输速率。
[0115]IEEE802.llaf标准已经被开发以建立未经许可的装置在除了 2. 4GHz或5GHz的 现有频带之外的TV空白(TVWS)频带中的操作。TVWS是被分配给广播TV的频段,包括超高 频(UHF)段和甚高频(VHF)段。TVWS是指未经许可的装置被允许在该未经许可的装置的 使用不阻碍在相应频段中操作的经许可的装置的通信的条件下使用的频段。经许可的装置 可以包括TV、无线麦克风等。经许可的装置可以被称为现任用户或者主用户。为了解决使 用TVWS的未经许可的装置之间的共存问题,可能需要诸如公共信标帧的信令协议、频率感 测机制等。
[0116] 除了少数特殊情况以外,在512MHz至608MHz以及614
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