CN101536421A - 用于在信标信号发送之间通知存在第一个非相容设备的基站、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于在信标信号发送之间通知无线通信系统中存在第一个非相容设备的基站、系统和方法，使用与系统中非相容设备的存在相关的通告信号，在从基站发送下一信标信号之前，将所述通告信号从基站发送给至少一个相容设备，使得所述相容设备可以实现保护机制来进行传送。

Description

用于在信标信号发送之间通知存在第一个非相容设备的基站、系统和方法

技术领域

背景技术

演进中的IEEE 802.11n标准允许传送三种不同类型的前同步码之一，以在非HT(HT＝高吞吐量)和HT设备中同步物理层功能。这些前同步码包括非HT前同步码、HT混合模式前同步码以及HTGreenfield前同步码。非HT前同步码包括下列字段(以非HT传送的时间顺序列出)：非HT短训练字段-8微秒长；非HT长训练字段-8微秒长；以及非HT信号字段-4微秒长。HT混合模式前同步码包括下列字段(也以传送的时间顺序列出)：如上定义的非HT前同步码-20微秒长；HT信号字段-8微秒长；HT短训练字段-4微秒长；可变数目的数据HT长训练字段(基于所支持的空时流(Space Time stream)的数目)-4微秒长(每个)；以及可变数目的扩展HT长训练字段-4微秒长。Greenfield前同步码包括下列字段(也以传送的时间顺序列出)：HTGreenfield短训练字段-8微秒长；第一HT长训练字段-8微秒长；HT信号字段-8微秒长；可变数目的数据HT长训练字段(基于所支持的空时间的数目)-4微秒长(每个)；以及扩展HT长训练字段-4微秒长。

尽管非HT和HT混合模式前同步码允许网络中的非HT设备与HT传送同步，但是，非HT和非Greenfield HT设备不识别Greenfield前同步码。为了允许Greenfield(GF)HT设备、非GF HT设备以及非HT设备在基本服务集(BSS)中共存，802.11n标准规定了GF保护机制。通过这个机制，在传送遵循GF模式帧之前，所有设备需要采用保护机制。具体地，例如将要进行GF传送的设备首先必须使用RTS/CTS经由虚拟载波监听机制来预留媒体。在非GF模式中执行该操作，使得所有设备(包括非GF设备)将能够对这些保护帧进行解码，并且设置其网络分配向量(NAV)。当非GF设备与仅有GF的BSS(即仅由GF设备组成的BSS)相关联时，GF保护机制是必需的。

然而，802.11n标准允许接入点(AP)经由信标帧中的HT信息元素向BSS中的GF设备通知BSS中存在非GF设备，所述信标帧是间歇性或者周期性传送的。因此，如果信标帧之间的时间较长，则可能存在较长的时间段其间非GF设备与BSS相关联，但是非GF设备的存在对于BSS中的GF设备是未知的。在这个时间段期间，由于GF设备不知道非GF设备已经最近被允许进入BSS，因此GF设备不会使用GF保护机制来进行传送。

当针对缩短帧间间隔(RIFS)保护的BSS的状态变化时，可能发生类似情况。当非HT设备或者不能与RIFS定时相容的HT设备与仅由使用RIFS定时的HT设备组成的BSS相关联时，预期HT设备将在执行其传送时应用RIFS保护机制。然而，在HT设备不知道存在关联的非HT或者不支持RIFS的HT设备的时间段期间，HT设备不会使用RIFS保护机制。

因此，需要在信标发送之间通知在当前仅支持GF设备的BSS中存在非GF设备和/或在当前仅支持HT设备的BSS中存在非HT或者不支持RIFS的HT设备，从而可以采用GF和/或RIFS保护机制。

发明内容

一种用于在信标信号发送之间通知无线通信系统中存在第一个非相容设备的基站、系统和方法，使用与系统中非相容设备的存在相关的通告信号，在从基站发送下一信标信号之前，将该通告信号从基站发送给至少一个相容设备，使得所述相容设备可以实现保护机制来进行传送。通告信号的使用允许相容设备较早实现保护机制，从而可以避免与在需要时未使用保护机制相关联的问题。

根据本发明实施例的一种用于在信标信号发送之间通知无线通信系统中存在第一个非相容设备的方法，所述方法包括：从基站向无线通信系统中的至少一个相容设备发送信标信号；在发送信标信号之后，在基站处接收来自所述非相容设备的关联请求信号；从基站向所述非相容设备发送关联响应信号；以及在从基站发送下一信标信号之前，从基站向所述至少一个相容设备发送通告信号，所述通告信号通知无线通信系统中存在所述非相容设备，使得所述至少一个相容设备能够实现保护机制来进行传送。

根据本发明实施例的一种无线通信系统的基站，所述基站包括：至少一根天线，用于发送和接收信号；发射机，连接至所述至少一根天线，以发送输出信号；接收机，连接至所述至少一根天线，以接收输入信号；以及控制模块，操作耦合至发射机和接收机。所述控制模块被配置为向无线通信系统的至少一个相容设备发送信标信号。所述控制模块还被配置为：在发送信标信号之后，响应于来自非相容设备的关联请求信号，向所述非相容设备发送关联响应信号。所述控制模块还被配置为：在从所述基站发送下一信标信号之前，向所述至少一个相容设备发送通告信号，所述通告信号通知无线通信系统中存在所述非相容设备，使得所述至少一个相容设备能够实现保护机制来进行传送。

根据本发明实施例的一种无线通信系统，包括：至少一个相容设备，被配置为在无线环境中操作；非相容设备，被配置为在所述无线环境中操作；以及基站，被配置为在所述无线环境中操作。所述基站包括：至少一根天线，用于发送和接收信号；发射机，连接至所述至少一根天线，以发送输出信号；接收机，连接至所述至少一根天线，以接收输入信号；以及控制模块，操作耦合至发射机和接收机。所述控制模块被配置为向无线通信系统的所述至少一个相容设备发送信标信号。所述控制模块还被配置为：在发送信标信号之后，响应于来自所述非相容设备的关联请求信号，向所述非相容设备发送关联响应信号。所述控制模块还被配置为：在从所述基站发送下一信标信号之前，向所述至少一个相容设备发送通告信号，所述通告信号通知所述无线通信系统中存在所述非相容设备，使得所述至少一个相容设备能够实现保护机制来进行传送。

附图说明

结合附图，从以下通过本发明原理的示例来示意的详细描述中，本发明的其它方面和优点将变得显而易见。

图1是根据本发明的实施例的无线通信系统的图。

图2是示出了根据本发明的实施例的无线通信系统的基站(BS)和用户设备(UE)之一的一些组件的框图。

图3是根据本发明的实施例的当第一个非相容设备与BS支持的BSS相关联时BS发送的通告信号的图。

图4是示出了根据本发明的实施例的与在信标信号发送之间向相容UE通知存在第一个非相容UE相关的操作的定时图。

图5是根据本发明的实施例的用于在信标信号发送之间通知存在非相容设备的方法的处理流程图。

具体实施方式

参见图1，描述根据本发明的实施例的无线通信系统100。无线通信系统100包括基站(BS)102以及多个用户设备(UE)104和106。UE 104和106是无线设备，可以是移动台、蜂窝电话、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)或可以在无线环境中操作的任意其它无线设备。BS 102可以是接入点(AP)，演进Node B(eNB)或者可以在无线环境中操作的任意其它类型的无线中心设备。尽管图1仅示出了单个BS和四个UE，但是无线通信系统100可以包括任意数目的BS以及UE。

在所示的实施例中，无线通信系统100能够根据IEEE 802.11n标准来传送数据。然而，在其它实施例中，无线通信系统100能够根据其它标准或协议来传送数据。UE 104是相容设备，不需要特殊保护机制来与其它相容设备在BSS中共存。在实施例中，UE 104是Greenfiled(GF)设备，可以识别具有GF前同步码的传送，并且，所述特殊保护机制是GF保护机制。因此，这里有时将UE 104称作GF设备。这些UE 104中的一些可以是高吞吐量(HT)设备。UE 106是非相容设备，需要特殊保护机制来与相容设备在BSS中共存。在本实施例中，UE 106是非GF设备，不能识别具有GF前同步码的传送。因此，这里有时将UE 106称作非GF设备。UE 106可以是非HT设备或者非GF HT设备，可以根据IEEE 802.11a/b/g/n标准来操作。

如以下更详细描述的，无线通信系统100被配置为使得当第一个非GF设备(如非GF设备106)与BS 102的基本服务集(BSS)相关联时，在从BS 102发送下一信标信号之前，通知该BSS中的GF设备(如GF设备104)。间歇性地或者周期性地从BS 102向BSS中的UE(如GF设备104)发送信标信号以提供各种信息，包括非GF设备(如非GF设备104)是否已经首次与该BSS相关联。因此，在从BS 102发送下一信标信号之前，BSS中的GF设备104可以初始化针对非GF设备106的GF保护机制。图2中示出了BS 102以及一个UE 104的一些组件。如图2所示，BS 102包括：至少一根天线206、发射机208、接收机210、处理器212以及控制模块214。发射机208和接收机210连接至天线206。发射机208被配置为使用天线206向UE 104和106发送输出信号。接收机210被配置为使用天线206从UE 104和106接收输入信号。尽管将BS 102示意为仅有单根天线206，但是BS 102可以包括任意数目的天线。在实施例中，BS 102可以支持多用户多输入多输出(MU-MIMO)通信。

控制模块214与处理器212一起操作，以执行与信标信号的发送和接受来自UE的与BS 102支持的BSS相关联的请求的相关的操作。控制模块214被配置为周期性地发送信标信号以通知BS 102的存在以及中继消息，如时间戳、服务集标识符(SSID)以及在BS范围内将BS与UE相关的其它参数(包括BSS中是否存在任何非GF设备)。以特定类型帧的形式来传送信标信号，该类型是无线通信系统100中使用的管理帧中的一种。信标发送之间的时间间隔可以依赖于各种参数而变化。

控制模块214还被配置为控制UE与BSS的关联，使得UE可以在BSS中正确操作。响应于来自UE的关联请求，控制模块214向请求的UE发送包含接受或者拒绝通知在内的关联响应信号。在实施例中，关联响应信号可以是无线通信系统100中使用的管理帧中的一种。

控制模块214还被配置为：当第一个非相容设备与BSS相关联时，发出通告信号，通告存在第一个非相容设备(例如非GF设备106)，使得BSS中的相容设备(例如GF设备104)在下一信标信号发送之前可以采用所需保护机制。因此，BSS中的相容设备可以在第一个非相容设备与BSS相关联之后立刻采用所需保护机制，而不需要等待下一信标信号。因此，不存在第一个非相容设备与BSS相关联之后，相容设备未采用所需保护机制的较长时间段。如果当第一个非相容设备与BSS相关联时，仅使用信标信号来通知BSS中的相容设备，则存在即使第一个非相容设备与BSS相关联但未采用所需保护机制的较长时间段。该时间段位于第一个非相容设备与BSS相关联的时刻与从BS 102向BSS中的相容设备发送下一信标信号的时刻之间。通告信号减小了在第一个非相容设备与BSS相关联的时刻与通知相容设备采用所需保护机制的时刻之间的时间段。

在相容设备是GF设备而非相容设备是非GF设备的实施例中，所需保护机制是GF保护机制。在该实施例中，当非GF设备与BS 102支持的BSS相关联时，使用通告信号来通知该BSS中的GF设备：BSS中存在第一个非GF设备。在实施例中，如图3所示，通告信号是管理操作帧302，其中将GF保护通告信息嵌入该管理操作帧的HT信息元素304中。在特定实施中，GF保护通告信息是管理操作帧302的HT信息元素304中的第34比特位置中的数字数据比特306。

在BS 102中可以将控制模块214实现为软件、硬件和/或固件。在一些实施例中，控制模块214是处理器212执行的程序，并且因此，控制模块214的功能由处理器212来执行。处理器212可以是任意类型的信号处理器。BS 102包括无线BS中常见的其它传统组件，这里对其不做描述以不模糊BS 102的发明特征。

如图2所示，UE 104包括至少一根天线216、发射机218、接收机220、处理器222、关联模块224以及保护机制模块226。发射机218和接收机220连接至天线216。发射机218被配置为使用天线216向BS 102发送输出信号。接收机220被配置为使用天线218从BS 102接收输入信号。尽管将UE 104示为仅有单一天线216，但是UE 104可以包括任意数目的天线。

关联模块224与处理器222一起操作，以执行涉及与BS 102支持的BSS相关联的操作。为了将UE 104与该BSS相关联，关联模块224被配置为向BS 102发送关联请求信号。在实施例中，关联请求信号是数据帧，可以是无线通信系统100中使用的管理帧中的一种。关联模块224还被配置为：处理来自BS 102的响应于发送的关联请求信号的关联响应信号，以确定该请求已被BS接受还是拒绝。

保护机制模块226与处理器222一起操作，以执行与实现保护机制相关的操作，使得不同类型的UE可以在BS 102支持的BSS中共存。在本实施例中，UE 104是GF设备而UE 106是非GF设备，保护机制模块226执行与实现GF保护机制相关的操作，GF保护机制可以涉及例如：在发送遵循GF模式的帧之前，使用RTS/CTS经由虚拟载波监听机制来预留非GF模式中的媒体。响应于来自BS 102的GF保护通告信号或者来自BS的指示第一个非GF设备已经与BSS相关联的信标信号，保护机制模块226实现GF保护机制。

在UE 104中可以将关联模块224与保护机制模块226实现为软件、硬件和/或固件。在一些实施例中，关联模块224和保护机制模块226之一或二者是处理器222执行的程序，并且因此，关联模块和/或保护机制模块的功能由处理器222来执行。处理器222可以是任意类型的信号处理器。UE 104包括其它传统组件，这里对其不做描述以不模糊UE的发明特征。

UE 106在结构和功能上类似于UE 104。然而，由于UE 106是与UE 104不同类型的设备，例如UE 106是非GF设备而UE 104是GF设备，因此UE 106不包括保护机制模块226。

参考图4的定时图描述了涉及以下内容的操作：根据本发明的实施例，在信标信号发送之间，向BSS中的相容UE(例如UE 104)通知存在第一个非相容UE(例如UE 106)，使得该相容UE可以由于该非相容UE的存在而实现特殊保护机制来进行传送。在t＝t1之前，假定BS 102支持的BSS仅包括UE 104(在本实施例中为GF设备)。在t＝t1时，在信标信号的目标信标发送时间(TBTT)期间，将该信标信号402从BS 102发送至BSS中的UE 104，通知在该BSS中不存在非GF设备。在t＝t-2时，BS 102接收到来自UE 106的关联请求信号，在本实施例中UE 106为非GF设备。响应于接收到的关联请求信号，BS 102处理该请求信号并且在t＝t3时向UE 104发送关联响应信号。在本示例中，假定关联响应信号是对来自UE 106的请求关联的接受。

在t＝t4时，将通告信号从BS 102发送至UE 104，以向UE 104通知UE 106与BSS的关联。在实施例中，通告信号是指示UE 104(GF设备)由于UE 106(非GF设备)与BSS的关联而实现GF保护以进行GF传送的信号。因此，在t＝t4之后，UE 104将实现GF保护以进行GF传送。可以选择通告信号404的传送起始时间(即t＝t4)以最小化在t＝t3和t＝t4之间的持续时间，以便将关于允许UE 106的通知实质上实时地发送并提供给UE 104。在实施例中，在t＝t3和t＝t4之间的持续时间可以等于短帧间间隔(SIFS)或者缩短帧间间隔(RIFS)。如果UE 106不能支持RIFS，则BS 102将仅在SIFS之后发送通告信号404。然而，如果UE 106能够支持RIFS，则BS 102可以在RIFS时间内发送通告信号404。

在t＝t5时，在信标信号406的目标信标发送时间(TBTT)期间，将下一信标信号406从BS 102发送至BSS中的UE 104，通知BSS中存在非GF设备。如果在UE 106已经与BSS相关联之后的短时间内，BS 102未发送通告信号，则UE 104将仅在接收到信标406之后才知道UE 104存在。因此，在没有通告信号404的情况下，UE 104将在t＝t3至t5期间不采用所需保护机制，这将引起无线通信系统100中的问题。然而，在使用通告信号404的情况下，UE 104将较早(即在t＝t4之后立刻)被通知UE 106的存在，并且因此将较早实现所需保护机制，从而消除与不使用所需保护机制相关联的问题。

在另一个实施例中，可以针对缩短帧间间隔(RIFS)保护来使用上述技术。在该实施例中，相容设备104是支持RIFS的HT设备，即能够支持RIFS的HT设备；而非相容设备106是非HT设备或不支持RIFS的HT设备，即不能支持RIFS的HT设备。当非HT或者不支持RIFS的HT设备106与BS 102支持的BSS相关联时，将从BS向支持RIFS的HT设备104发送通告信号，以在从BS发送下一信标信号之前，向这些设备通知存在非HT或者不支持RIFS的HT设备。因此，当支持RIFS的HT设备104在下一信标信号之前进行传送时，支持RIFS的HT设备104将实现RIFS保护机制。使用来自BS 102的相同或不同的通告信号，可以将针对RIFS保护的技术与针对GF保护的技术相结合来使用。

参考图5的处理流程图，描述了根据本发明的实施例的用于在信标信号发送之间通知无线通信系统中存在第一个非相容设备的方法。在方框502，将信标信号从基站发送至无线通信系统中的至少一个相容设备。接下来，在方框504，在发送第一个信标信号之后，在基站处接收来自非相容设备的关联请求信号。接下来，在方框506，将关联响应信号从基站发送至非相容设备。接下来，在方框508，在从基站发送下一信标信号之前，从基站向所述至少一个相容设备发送通告信号，该通告信号通知无线通信系统中存在该非相容设备，使得所述至少一个相容设备可以实现保护机制来进行传送。

在信标发送之间使用通告信号来向仅由相容设备构成的BSS中的相容设备(例如UE 104)通知关于非相容设备(例如UE 106)进入该BSS的情况，可以允许增大信标发送间隔，由于要处理的信标信号减少，这将导致节约BSS中的设备的功率。

尽管已经描述和说明了本发明的具体实施例，但是本发明并不限于所描述和说明的部分的具体形式或布置。本发明的范围应由所附权利要求及其等价物来限定。

Claims (20)

1、一种用于在信标信号发送之间通知无线通信系统中存在第一个非相容设备的方法，所述方法包括：

从基站向无线通信系统中的至少一个相容设备发送信标信号；

在发送第一个信标信号之后，在基站处接收来自所述非相容设备的关联请求信号；

从基站向所述非相容设备发送关联响应信号；以及

在从基站发送下一信标信号之前，从基站向所述至少一个相容设备发送通告信号，所述通告信号通知无线通信系统中存在所述非相容设备，使得所述至少一个相容设备能够实现保护机制来进行传送。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个相容设备包括Greenfield设备而所述非相容设备是非Greenfield设备，并且，所述保护机制是Greenfield保护机制。

3、根据权利要求1所述的方法，其中，发送通告信号包括：发送具有与所述非相容设备的存在相关的信息的管理操作帧。

4、根据权利要求3所述的方法，其中，所述与所述非相容设备的存在相关的信息被包括在管理操作帧的HT信息元素中。

5、根据权利要求4所述的方法，其中，所述与所述非相容设备的存在相关的信息包括管理操作帧的HT信息元素中的保护通告。

6、根据权利要求5所述的方法，其中，管理操作帧的附加HT信息元素中的保护通告是所述HT信息元素的第34比特位置中包括的数据比特。

7、根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个相容设备包括能够支持缩短帧间间隔RIFS的高吞吐量HT设备，而所述非相容设备是非HT设备或不能支持RIFS的HT设备，并且，所述保护机制是RIFS保护。

8、一种无线通信系统的基站，所述基站包括：

至少一根天线，用于发送和接收信号；

发射机，连接至所述至少一根天线，以发送输出信号；

接收机，连接至所述至少一根天线，以接收输入信号；以及

控制模块，操作耦合至发射机和接收机，所述控制模块被配置为向无线通信系统的至少一个相容设备发送信标信号；所述控制模块还被配置为：在发送信标信号之后，响应于来自非相容设备的关联请求信号，向所述非相容设备发送关联响应信号；所述控制模块还被配置为：在从所述基站发送下一信标信号之前，向所述至少一个相容设备发送通告信号，所述通告信号通知无线通信系统中存在所述非相容设备，使得所述至少一个相容设备能够实现保护机制来进行传送。

9、根据权利要求8所述的基站，其中，所述至少一个相容设备包括Greenfield设备而所述非相容设备是非Greenfield设备，并且，所述保护机制是Greenfield保护机制。

10、根据权利要求8所述的基站，其中，所述通告信号包括具有与所述非相容设备的存在相关的信息的管理操作帧。

11、根据权利要求10所述的基站，其中，所述与所述非相容设备的存在相关的信息被包括在管理操作帧的HT信息元素中。

12、根据权利要求11所述的基站，其中，所述与所述非相容设备的存在相关的信息包括管理操作帧的HT信息元素中的保护通告。

13、根据权利要求12所述的基站，其中，管理操作帧的HT信息元素中的保护通告是所述HT信息元素的第34比特位置中包括的数据比特。

14、根据权利要求8所述的基站，其中，所述至少一个相容设备包括能够支持缩短帧间间隔RIFS的高吞吐量HT设备，而所述非相容设备是非HT设备或不能支持RIFS的HT设备，并且，所述保护机制是RIFS保护。

15、一种无线通信系统，包括：

至少一个相容设备，被配置为在无线环境中操作；

非相容设备，被配置为在所述无线环境中操作；以及

基站，被配置为在所述无线环境中操作，所述基站包括：

至少一根天线，用于发送和接收信号；

发射机，连接至所述至少一根天线，以发送输出信号；

接收机，连接至所述至少一根天线，以接收输入信号；以及

控制模块，操作耦合至发射机和接收机，所述控制模块被配置为向无线通信系统的至少一个相容设备发送信标信号；所述控制模块还被配置为：在发送信标信号之后，响应于来自非相容设备的关联请求信号，向所述非相容设备发送关联响应信号；所述控制模块还被配置为：在从所述基站发送下一信标信号之前，向所述至少一个相容设备发送通告信号，所述通告信号通知无线通信系统中存在所述非相容设备，使得所述至少一个相容设备能够实现保护机制来进行传送。

16、根据权利要求15所述的系统，其中，所述至少一个相容设备包括Greenfield设备而所述非相容设备是非Greenfield设备，并且，所述保护机制是Greenfield保护机制。

17、根据权利要求16所述的系统，其中，所述通告信号包括具有与所述非相容设备的存在相关的信息的管理操作帧。

18、根据权利要求17所述的系统，其中，所述与所述非相容设备的存在相关的信息被包括在管理操作帧的HT信息元素中。

19、根据权利要求18所述的系统，其中，所述与所述非相容设备的存在相关的信息包括管理操作帧的HT信息元素中的保护通告。

20、根据权利要求15所述的系统，其中，所述至少一个相容设备包括能够支持缩短帧间间隔RIFS的高吞吐量HT设备，而所述非相容设备是非HT设备或不能支持RIFS的HT设备，并且，所述保护机制是RIFS保护。

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