在无线lan系统中通过在省电模式下操作的站发送和接收帧的方法和用于支持该方法的设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及在无线LAN系统中通过在省电模式下操作的站执行的发送和接收帧的方法。该方法包括：将请求被缓冲的帧的传输的轮询帧发送到接入点AP，其中，轮询帧包括指示服务部分的持续时间字段；和响应于轮询帧在持续时间内从AP接收至少一个被缓冲的帧。提供一种用于通过在无线LAN系统中在电力子模式下操作的站(STA)执行的发送和接收帧的方法。该方法包括，将请求被缓冲的帧的传输的第一轮询帧发送到接入点；响应于第一轮询帧接收肯定应答ACK帧；以及从AP接收至少一个被缓冲的帧。
【专利说明】在无线LAN系统中通过在省电模式下操作的站发送和接收帧的方法和用于支持该方法的设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线LAN系统，并且更加具体地，涉及一种在无线LAN系统中通过在省电模式下操作的站的帧传输/接收方法以及支持该方法的设备。
【背景技术】
[0002]随着信息通信技术的发展，近来已经开发了各种的无线通信技术。其中，无线LAN(局域网)是在家庭或者公司处，或者在特定的服务区中，允许使用诸如个人数字助理(PDA)、膝上型电脑、便携式多媒体播放器(PMP)等的手持终端无线接入因特网的技术。
[0003]IEEE802.1ln是近来已经建立，以便克服已经被认为无线LAN弱点的通信速度限制的技术标准。IEEE802.1ln目的在于提高网络速度和可靠性，并且扩展无线网络的覆盖范围。更具体地说，IEEE802.1ln系统采用MMO (多输入和多输出)技术，其在发送单元及其接收单元两者处使用多个天线，以便优化数据速度，并且将传输误差最小化，同时支持数据处理速度达到540Mbp的高吞吐量(HT)。
[0004]在无线LAN系统中，站(STA)支持省电模式。该站可以通过进入瞌睡状态以防止不必要的电力消耗。在存在与打算被发送到在瞌睡状态中操作的STA的数据相关联的流量的情况下，接入点(AP)可以将其向STA通知。STA辨认打算被发送到其的数据相关联的流量的存在并且可以请求AP将其发送到STA。AP可以响应于STA的请求发送帧。
[0005]同时，如果AP可以响应于已经进入唤醒状态的STA的请求仅发送一个帧，则在业务处理方面其可能是不充分的。此外，STA在唤醒状态和瞌睡状态之间更加频繁地切换，并且从而在省电操作方面可能劣化效率。因此，存在对于可以增强STA的省电模式效率和良好的业务处理的帧传输和接收方法的需求。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了提供一种在无线局域网系统中通过在省电模式下操作的站(STA)执行的帧传输和接收方法和支持该方法的设备。
[0007]在一个方面，提供一种在无线局域网系统中通过在省电模式下操作的站(STA)执行的发送和接收帧的方法。该方法包括:将用于请求被缓冲的帧的传输的轮询帧发送到接入点(AP)，其中轮询帧包括指示服务时段的持续时间字段；和响应于轮询帧在服务时段期间从AP接收至少一个被缓冲的帧。
[0008]该方法可以进一步包括发送肯定应答(ACK)帧作为对应答至少一个被缓冲的帧的接收的响应。
[0009]该方法可以进一步包括在服务时段被终止之前发送ACK帧。
[0010]与至少一个被缓冲的帧当中的最后缓冲的帧相对应可以发送ACK帧。
[0011]该方法可以进一步包括，将用于请求被缓冲的帧的传输的预轮询帧发送到AP ;响应于预轮询帧从AP接收肯定应答(ACK)帧；以及在接收ACK帧之后进入瞌睡状态。[0012]预轮询帧可以包括轮询服务时段间隔字段，并且轮询服务时段间隔可以包括与当STA发送轮询帧时的时间有关的信息。
[0013]该方法可以进一步包括在通过轮询服务时段间隔字段指示的时间处进入唤醒状态；和执行用于信道接入的竞争。当通过竞争获得信道接入权限时发送轮询帧。
[0014]在另一方面，提供一种操作在无线局域网系统中的无线装置。无线装置包括收发器，该收发器发送和接收无线电信号；以及处理器，该处理器可操作地耦合收发器并且被配置成将用于请求被缓冲的帧的传输的轮询帧发送到接入点(AP)，其中轮询帧包括指示服务时段的持续时间字段，并且响应于轮询帧在服务时段期间从AP接收至少一个被缓冲的帧。
[0015]在又一方面中，提供一种在无线局域网系统中通过在省电模式下操作的站执行的发送和接收帧的方法。该方法包括，将用于请求被缓冲的帧的传输的第一轮询帧发送到接入点(AP);响应于第一轮询帧接收肯定应答(ACK)帧；以及从AP接收至少一个被缓冲的帧。
[0016]ACK帧可以包括与当AP开始至少一个被缓冲的帧的传输时的时间有关的轮询的服务时段信息。
[0017]如果轮询的服务时段信息指示要发送立即缓冲的帧，则至少一个被缓冲的帧可以是在接收ACK帧之后SIFS (短帧间间隔)，并且该方法可以进一步包括在接收至少一个被缓冲的帧之后进入瞌睡状态。
[0018]如果轮询的服务时段信息指示当要发送被缓冲的帧时的时间，则该方法可以进一步包括在接收ACK帧之后进入瞌睡状态；在通过轮询的服务时段信息指示的时间处进入唤醒状态；将用于请求至少一个被缓冲的帧的传输的第二轮询帧发送到AP ;以及响应于第二轮询帧接收至少一个被缓冲的帧。
[0019]该方法可以进一步包括在接收至少一个被缓冲的帧之后进入瞌睡状态。
[0020]第二轮询帧可以包括持续时间字段。持续时间字段可以指示服务时段。在服务时段期间可以发送至少一个或者多个被缓冲的帧。
[0021]通过根据本发明的实施例的帧传输和接收方法，STA可以在轮询的服务时段期间多次从AP接收被缓冲的帧并且在被轮询的服务时段之间处进入瞌睡状态并且操作，使得能够防止功耗。此外，STA可以在一个轮询的服务时段期间接收至少一个或者多个被缓冲的帧，从而能够进行有效的数据传输和接收。另外，甚至在没有RTS/CTS交换以便发送被缓冲的帧的情况下在服务时段期间AP可以发送被缓冲的帧，从而增强帧传输和接收效率。
[0022]通过根据本发明的实施例的帧传输和接收方法，STA可以根据AP的被缓冲的帧的传输状态控制轮询的服务时段。这可以防止以下现象:当没有必要保持由SP轮询帧初始化的轮询的服务时段时，甚至当实际上不需要从AP发送的帧的传输时，因为STA持有信道接入权限，所以信道保持不必要地占用。此外，位于AP和/或STA的服务覆盖中的其它的STA也可以根据实际调节的服务时段通过调节NAV获得信道接入权限。因此，可以增强无线LAN系统的整个吞吐量。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是图示本发明的实施例可以应用到的一般的无线LAN(局域网)系统的配置的视图。[0024]图2是图示由IEEE802.11支持的无线LAN系统的物理层架构的视图。
[0025]图3和图4是图示本发明的实施例可以应用到的无线LAN系统中使用的PPDU的格式的框图。
[0026]图5是图示在无线LAN系统中提供的MAC帧的格式的框图。
[0027]图6是图示HT控制字段的格式的框图。
[0028]图7是图示用于HT的HT变量中间字段的格式的框图。
[0029]图8是图示用于VHT的HT变量中间字段的格式的框图。
[0030]图9是图示功率管理操作的示例的视图。
[0031]图10是图示TIM元素格式的示例的框图。
[0032]图11是图示根据本发明的实施例的位图控制字段和部分虚拟位图字段的示例的视图。
[0033]图12是图示在 --Μ协议中的AP的响应过程的示例的流程图。
[0034]图13是图示在--Μ协议中的AP的响应过程的另一示例的流程图。
[0035]图14是图示通过DHM的--Μ协议的过程的流程图。
[0036]图15是图示基于TIM协议和U-APSD发送和接收帧的示例方法的视图。
[0037]图16是图示根据本发明的实施例的SP轮询帧的MAC帧格式的框图。
[0038]图17是图示根据本发明的另一实施例的通过在省电模式下操作的STA发送和接收帧的示例方法的视图。
[0039]图18是图示根据本发明的另一实施例的通过在省电模式下操作的STA发送和接收帧的另一示例方法的视图。
[0040]图19是图示根据本发明的实施例的通过在省电模式下操作的STA发送和接收帧的另一示例方法的视图。
[0041]图20是图示根据本发明的实施例的发送和接收帧的另一示例方法的视图。
[0042]图21是图示根据本发明的实施例的发送和接收帧的另一示例方法的流程图。
[0043]图22是图示根据本发明的实施例的轮询的SP间隔信息元素的格式的框图。
[0044]图23是图示根据本发明的实施例的响应时间信息元素的格式的框图。
[0045]图24是图示根据本发明的另一实施例的通过在省电模式下操作的STA发送和接收帧的示例方法的视图。
[0046]图25是图示根据本发明的另一实施例的通过在省电模式下操作的STA发送和接收帧的另一示例方法的视图。
[0047]图26是图示其中可以实现本发明实施例的无线装置的框图。
【具体实施方式】
[0048]图1是图示本发明实施例可以应用到的一般无线局域网(WLAN)系统的配置的图。
[0049]参考图1，无线LAN系统包括一个或多个基本服务集合(BSS)。BSS是可以彼此成功地同步，并且可以互相通信的站的集合(STA)，并且不是指示特定区域的概念。
[0050]基础结构BSS包括一个或多个非AP站(非AP STAl (21)、非APSTA2 (22)、非APSTA3(23)、非AP STA4(24)和非AP STAa (30))，提供分布服务的AP (接入点)10，和链接多个AP的分布系统(DS)。在基础结构BSS中，AP管理BSS的非AP STA。[0051]相比之下，单独的BSS(IBSS)是在ad-hoc模式下操作的BSS。IBSS不包括AP，并且因此，缺少集中管理实体。也就是说，在IBSS中，非AP STA被以分布方式管理。在IBSS中，所有STA可以是移动STA，并且由于不许可接入DS，导致构成自含的网络。
[0052]STA是包括遵循IEEE(电气与电子工程师协会)802.11标准的媒体访问控制(MAC)和无线电介质的物理层接口的任何功能介质，并且在宽广的概念上包括AP和非AP站。
[0053]非AP STA是STA但不是AP，并且也可以称为移动终端、无线设备、无线发送/接收单元(WTRU)、用户设备(UE)、移动站(MS)、移动订户单元或者简单的用户。在下文中，为了容易描述，非AP STA表示STA。
[0054]AP是经由与AP关联的STA的无线电介质提供接入DS的功能介质。在包括AP的基础结构BSS中，在STA之间的通信原则上经由AP实现，但是，在建立直接链接的情况下，STA可以在彼此之间执行直接通信。AP也可以称为中央控制器、基站(BS)、节点B、BTS(基站收发器系统)、站点控制器或者管理STA。
[0055]包括在图1中示出的BSS的多个BSS可以经由分布系统(DS)相互连接。经由DS互相链接的多个BSS称为扩展的服务集合(ESS)。包括在ESS中的AP和/或STA可以互相通信，并且在相同的ESS中，STA可以从一个BSS行进到另一个BSS，同时保持无缝通信。
[0056]在根据IEEE802.11的无线LAN系统中，MAC (媒体访问控制)的基本接入机制是CSMA/CS(具有竞争避免的载波监听多路访问)机制。CSMA/CS机制也称为IEEE802.1lMAC的分布协调功能(DCF)，并且基本上，其采用“先听后讲”接入机制。遵循这样的接入机制类型，AP和/或STA在传输之前感测无线电信道或者介质。如果作为感测的结果，该介质被确定为处于空闲状态之中，则经由该介质启动帧传输。相反地，如果感测到该介质处于占有状态之中，则AP和/或STA设置用于介质接入的延迟时间，并且等待而无需开始其自己的传输。
[0057]除了其中AP和/或STA直接感测介质的物理载波感测之外，CSMA/CS机制包括虚拟载波感测。该虚拟载波感测将补偿与介质接入相关联可能出现的问题，诸如隐藏节点问题。为了虚拟载波感测，无线LAN系统的MAC使用网络分配矢量(NAV)。NAV是一个值，通过其AP和/或STA当前使用介质，或者具有通知其它AP和/或STA在介质变为可用的以前剩余的时间使用该介质的权限。因此，由NAV设置的值对应于一个周期，在其期间该介质的使用由发送帧的AP和/或STA调度。
[0058]IEEE802.1lMAC协议与DCF —起提供HCF(混合协调功能)，其是基于周期地执行轮询使得所有接收AP和/或STA可以在具有DCF的基于轮询的同步接入方案中接收数据分组的PCF (点协调功能)。HCF具有EDCA (增强的分布信道接入)，其使用轮询机制使用基于基于无竞争的信道接入方案；和EDCA (增强分布信道接入)，其使用用于为多个用户提供数据分组的基于竞争的接入方案。HCF包括用于增强LAN的QoS (服务质量)的介质接入机制，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。
[0059]当STA加电并且开始操作时，由于无线电介质的特性无线通信系统不能立即知道网络的存在。因此，为了接入网络，无论其是什么类型，STA将经历网络发现处理。当经由网络发现处理发现网络时，STA经由网络选择处理选择网络以预订。此后，STA预订所选择的网络，并且在发送端/接收端处执行数据交换。[0060]在无线LAN系统中，该网络发现处理被实现为扫描过程。该扫描过程可分成被动扫描和主动扫描。基于由AP周期地广播的信标帧实现被动扫描。通常，在无线LAN系统中AP以特定的间隔(例如，100msec)广播信标帧。信标帧包括有关由其管理的BSS的信息。STA被动地等待在特定的信道处接收信标帧。当通过接收信标帧获得关于网络的信息时，STA终止在特定的信道处的扫描过程。STA不需要在实现被动扫描时发送单独的帧，并且一旦接收到信标帧，更合适完成被动扫描。因此，被动扫描可以降低整个开销。但是，其遭受与信标帧的传输周期成比例增加的扫描时间。
[0061]主动扫描是STA在特定的信道处主动地广播探测请求帧，以请求所有AP去接收探测请求帧发送网络信息到STA。当接收探测请求帧时，AP等待随机时间以便防止帧冲突，并且然后在探测响应帧中包括网络信息，然后将探测响应帧发送到STA。STA接收探测响应帧，从而获得网络信息，并且然后结束扫描过程。主动扫描可以使扫描相对迅速地完成，但是，由于需要来自请求-响应的帧序列，导致可能增加整个网络开销。
[0062]当结束扫描过程时，STA在每个特定的标准本身上选择网络，并且然后与AP同时执行验证过程。该验证过程以双向握手实现。当完成验证过程时，STA与AP—起继续进行关联过程。
[0063]该关联过程以双向握手执行。首先，STA将关联请求帧发送到AP。该关联请求帧包括关于STA的能力的信息。基于该信息，AP确定是否允许与STA相关联。当确定是否允许关联时，AP将关联响应巾贞发送到STA。该关联响应巾贞包括指不是否允许关联的/[目息，和指示允许关联或者关联失败的理由的信息。该关联响应巾贞进一步包括有关由AP可支持的能力的信息。在成功地完成关联的情况下，在AP和STA之间完成正常帧交换。在关联失败的情况下，基于关于包括在关联响应帧中的失败理由的信息，再试关联过程，或者STA可以将用于关联的请求发送到其它AP。
[0064]为了克服在无线LAN中被认为是弱点的速度限制，近年来已经相关地建立了IEEE802.1 In。IEEE802.1ln目的在于提高网络速度和可靠性，同时扩展无线网络覆盖范围。更具体地说，IEEE802.1ln支持达到数据处理速度高达540Mbps的高吞吐量(HT)，并且基于MIMO(多输入和多输出)技术，其在发送端和接收端两者处采用多个天线，以便优化数据速度，并且将传输误差最小化。
[0065]由于无线LAN扩展，并且使用无线LAN显露更加多样化的应用，出现用于支持比由IEEE802.1ln支持的数据处理速度高的吞吐量的新的无线LAN系统的需要。支持非常高吞吐量(VHT)的无线LAN系统是IEEE802.1ln无线LAN系统的后续版本，其是近来提出的在MAC服务接入点(SAP)中对于单个用户支持500Mbps以上吞吐量，和对于多个用户支持IGpbs以上数据处理速度的新的无线LAN系统。
[0066]对支持20MHz或者40MHz的现有的无线LAN系统进一步改进，VHT无线LAN系统意欲支持80MHz、连续的160MHz、非连续的160MHz频带传输和/或更高的带宽传输。此外，VHT无线LAN系统支持250QAM，其超过现有的无线LAN系统的64QAM (正交调幅)的最大值。
[0067]由于VHT无线LAN系统支持用于更高吞吐量的MU-MM0(多用户多输入多输出)传输方法，所以AP可以同时地将数据帧发送到至少一个或多个MMO成对的STA。成对的STA的数目可以最大地是4，并且当空间流的最大数是八时，每个STA可以被分配达到四个空间流。[0068]参考回到图1，在附图示出的正交调幅(QAM)LAN系统中，APlO可以同时地将数据发送到在与APlO相关联的多个STA21、22、23、24和30之中包括至少一个或多个STA的STA组。在图1中，举例来说，AP进行到STA的MU-MMO传输。但是，在支持TDLS(隧道直接链接建立)或者DLS (直接链接建立)或者网状网络的无线LAN系统中，发送数据的STA可以使用MU-MMO传输方案将PPDU发送到多个STA。在下文中，描述其中根据MU-MMO传输方案AP将PPDU发送到多个STA的示例。
[0069]数据可以经由不同的空间流发送到每个STA。由APlO发送的数据分组可以称为PPDU,其被在无线LAN系统的物理层处产生并且发送，或者作为被包括在PPDU中的数据字段的帧。也就是说，用于SU (单个用户)-MMO和/或MU-MMO的PPDU或者包括在PPDU中的数据字段可以称作MMO分组。在它们之中，用于MU的PPDU可以称作MU分组。在本发明的示例中，假设与APlO成对的传输目标STA组MU-MMO包括STA121、STA222、STA323和STA424。此时，没有空间流被分配给在传输目标STA组中特定的STA，使得没有数据可以被发送到特定的STA。同时，假设STAa30与AP相关联，但是不被包括在传输目标STA组中。
[0070]在无线LAN系统中，标识符可以被指配给传输目标STA组以便支持MU-MMO传输，并且此标识符表示组ID。AP发送包括用于将组ID分配给支持MU-MMO传输的STA的组定义信息的组ID管理帧并且因此在PPDU传输之前组ID被指配给STA。一个STA可以被指配多个组ID。
[0071]表1在下面表示包括在组ID管理帧中的信息元素。
[0072]表1
【权利要求】
1.一种在无线局域网系统中通过在省电模式下操作的站(STA)执行的发送和接收帧的方法。该方法包括: 将用于请求被缓冲的帧的传输的轮询帧发送到接入点(AP)，其中，所述轮询帧包括指示服务时段的持续时间字段；和 响应于所述轮询帧在所述服务时段期间从所述AP接收至少一个被缓冲的帧。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 发送肯定应答(ACK)帧作为对应答所述至少一个被缓冲的帧的接收的响应。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括: 在所述服务时段被终止之前发送所述ACK帧。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，与所述至少一个被缓冲的帧当中的最后缓冲的帧相对应发送所述ACK帧。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 将用于请求所述被缓冲的帧的传输的预轮询帧发送到所述AP ； 响应于所述预轮询帧从所述AP接收肯定应答(ACK)帧；以及 在接收所述ACK帧之后进入瞌睡状态。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预轮询帧包括轮询的服务时段间隔字段，并且所述轮询的服务时段间隔包括与当所述STA发送所述轮询帧时的时间有关的信息。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括: 在由所述轮询的服务时段间隔字段指示的时间处进入唤醒状态；和 执行用于信道接入的竞争，其中，当通过所述竞争获得信道接入权限时发送所述轮询帧。
8.一种操作在无线局域网系统中的无线装置，所述无线装置包括: 收发器，所述收发器发送和接收无线电信号；和 处理器，所述处理器可操作地耦合所述收发器并且被配置成: 将用于请求被缓冲的帧的传输的轮询帧发送到接入点(AP)，其中，所述轮询帧包括指示服务时段的持续时间字段；并且 响应于所述轮询帧在所述服务时段期间从所述AP接收至少一个被缓冲的帧。
9.一种在无线局域网系统中通过在省电模式下操作的站(STA)执行的发送和接收帧的方法，所述方法包括: 将用于请求被缓冲的帧的传输的第一轮询帧发送到接入点(AP)； 响应于所述第一轮询帧接收肯定应答(ACK)帧；以及 从所述AP接收至少一个被缓冲的帧。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述ACK帧包括与当所述AP开始所述至少一个被缓冲的帧的传输时的时间有关的轮询的服务时段信息。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括: 如果所述轮询的服务时段信息指示要发送立即缓冲的帧，则在接收所述至少一个被缓冲的帧之后进入瞌睡状态，所述至少一个被缓冲的帧是在接收所述ACK之后接收的SIFS(短帧间间隔)。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，如果所述轮询的服务时段信息指示当要发送所述被缓冲的帧时的特定时间，则所述方法进一步包括: 在接收所述ACK帧之后进入瞌睡状态； 在由所述轮询的服务时段信息指示的时间处进入唤醒状态； 将用于请求所述至少一个被缓冲的帧的传输的第二轮询帧发送到所述AP;以及 响应于所述第二轮询帧接收所述至少一个被缓冲的帧。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括: 在接收所述至少一个被缓冲的帧之后进入瞌睡状态。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二轮询帧包括持续时间字段，所述持续时间字段指示服务时段，并且在所述服务时段期间发送所述至少一个或者多个被缓冲的帧。
【文档编号】H04W52/02GK103947263SQ201280056827
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月19日 优先权日:2011年11月17日
【发明者】石镛豪, 柳向善, 朴钟贤 申请人:Lg电子株式会社