通信設備、通信方法和通信系統(tǒng)的制作方法

文檔序號：7711808閱讀：139來源：國知局

專利名稱：通信設備、通信方法和通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)物理層中包含的栽波偵聽信息以及MAC層中包含的載波偵聽信息來執(zhí)行介質訪問控制的通信設備、通信方法和通訐言系統(tǒng)。
背景技術：
介質訪問控制(MAC)是確定多個通過共享相同介質進行通信的通信設備如何使用該介質來傳送通信數(shù)據(jù)。在兩個或更多通信設備同時使用相同介質傳送通信數(shù)據(jù)的情況下，有可能出現(xiàn)接收通信設備無法分離通信數(shù)據(jù)的事件(沖突)。另一方面，即使存在具有傳送請求的通信設備，也還是會出現(xiàn)任何通信設備均未使用介質的事件。為了將此類事件減至最少，使用了介質訪問控制技術來對從通信設備到
介質的訪問進行控制。
然而，在通信設備傳送數(shù)據(jù)的同時是很難對傳送數(shù)據(jù)進行監(jiān)視的，在無線通信中則更是如此。由此需要一種不會過分依賴于沖突檢測的介質訪問控制(MAC) 。 IEEE 802.11是一種典型的無線LAN技術標準，它使用的是CSMA/CA (具有避免沖突的載波偵聽多路訪問)。在IEEE 802.11的CSMA/CA中，在MAC幀的報頭上設定一個持續(xù)時間，直到由跟隨在該幀之后的一個或多個幀交換所組成的一系列序列終止為止。在這個持續(xù)時間中，不涉及這些序列并且不具有傳輸特權的通信設備將會確定介質的虛擬占用狀態(tài)，由此等待進行傳送。這樣可以避免出現(xiàn)沖突。另一方面，具有傳輸特權的通信設備使用這些序列確認任何介質均未使用，由此可以預期一個虛擬占用物理介質的持續(xù)時間。而IEEE 802.11規(guī)定通過才艮據(jù)MAC層的虛擬載
質訪問。
迄今為止，使用CAMA/CA的IEEE 802.11主要是通過改變物理層協(xié)議來提升到更高通信速度的。就2.4GHz的帶寬而言，IEEE 802.11 (1997年，2Mbps)改為IEEE 802.11b( 1999年，11Mbps)，而IEEE 802.11b則改為IEEE 802.11g ( 2003年，54Mbps )。對5GHz的帶寬而言，現(xiàn)在只提供了 IEEE 802.11a ( 1999年，54Mbps)作為標準。目前還成立了 IEEE 802.11 TGn (任務組n )，以便為2.4GHz帶寬和 5GHz帶寬中的更高處理速度規(guī)定一個標準。
如果在實現(xiàn)更高通信速度的過程中使用的是與現(xiàn)有標準中的頻語相一致的頻鐠，那么新提供的通信設備能與遵循現(xiàn)有標準的通信設備共存。其中較為優(yōu)選的是保持向下兼容性。由此可以認為，較好的方式的是MAC層的協(xié)議遵循匹配現(xiàn)有標準的CSMA/CA。在這種情況下，有必要確保幀間時間間隔(IPS:幀間間隔)或退避(back-off) 時間間隔這類與現(xiàn)有標準相關聯(lián)的時間相關參數(shù)符合現(xiàn)有標準。
在這里，對物理層而言，即使成功實現(xiàn)了更高的數(shù)據(jù)速率，也還是存在著無法提高實際通信呑吐量的問題。換言之，在實現(xiàn)了更高物理層數(shù)據(jù)速率的情況下，PHY幀格式將不再有效。目前認為由這個問題所導致的開銷限制了吞吐量的提高。在PHY幀中，依照CSMA/CA 的時間相關參數(shù)與MAC幀是固定關聯(lián)的。此外，每一個MAC幀都需要一個PHY幀報頭。目前存在一種通過減少開銷來提高吞吐量的方法，其中包含了在
IEEE 802.11e草案5.0 (增強IEEE 802.11的QoS)這個最新草案中引入的塊確認(Block ACK)。通過使用這種方法，可以在沒有退避的情況下連續(xù)傳送多個MAC幀。這樣可以減少退避數(shù)量，但卻無法減小物理層報頭。此外，退避數(shù)量和物理層報頭可以根據(jù)一個合乎較早草案IEEE 802.11e所引入的會聚而被減少和縮小。然而，由于常規(guī)物理層的限制，因而無法將包含MAC幀的物理層幀的長度設定成4K 字節(jié)或是更大。這樣會極大限制效率的提升。即使可以增大物理層的幀的長度，也還是存在著容錯度下降的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種通信設備、通信方法和通信系統(tǒng)，所述設備、方法和系統(tǒng)能與現(xiàn)有設備共存，并且能夠通過有效使用幀格式來消除因為傳送多個幀而導致的開銷，此外還可以提高實際通信吞吐量。
依照本發(fā)明一個方面的通信設備包括物理幀構造設備，它被配置成構造一個物理幀，所述物理幀具有一個包含多個介質訪問控制幀的介質訪問超幀凈荷；笫一設定設備，它被配置成根據(jù)物理幀構造設
進行設定，由此會使載波偵聽結果與;一個結果相吻合，'即使另一個結果是通過基于介質訪問控制超幀凈荷中的多個介質訪問控制幀的虛擬載波偵聽而得到的；以及傳送設備，它被配置成將一個物理幀傳送到目的地通信設備，其中在所述物理幀中，笫一設定設備已經設定了虛擬載波偵聽信息。

圖l是描述依照本發(fā)明第一實施例的通信設備結構的框圖；圖2是顯示用在依照本發(fā)明的實施例的通信設備中的幀格式實例的視圖3是顯示笫一類型的PHY幀格式的實例的視圖；圖4是顯示第二類型的PHY幀格式的實例的視圖5是顯示MAC幀格式的實例的視圖6是顯示依照本發(fā)明一個實施例的通信系統(tǒng)實例的視圖7是顯示在依照方法1定義持續(xù)時間字段值的情況下，各個通
信設備的載波偵聽狀態(tài)的實例的視圖8是顯示在依照方法2定義持續(xù)時間字段的情況下，各個通信
設備的載波偵聽狀態(tài)的實例的視圖9是顯示部分ACK幀的格式的實例的視圖IO是描述依照本發(fā)明第二實施例的節(jié)能控制的視圖11是顯示在依照本發(fā)明第三實施例的重傳控制中使用的傳輸
管理表的視圖12是顯示在發(fā)送通信設備的重傳控制中使用的主隊列和輔助隊列的視圖13是顯示用于發(fā)送通信設備的重傳控制的操作過程的流程圖14是顯示在接收通信設備中使用的輔助隊列的視圖15是顯示接收通信設備的操作過程的流程圖16是顯示在依照本發(fā)明第四實施例的通信設備中使用的幀格
式的實例的視圖17是顯示在依照第四實施例的通信設備中定義了持續(xù)時間字
段值的情況下，各個通信設備的載波偵聽狀態(tài)的實例的視圖18是顯示在依照本發(fā)明第五實施例的通信設備中使用的超幀
報頭格式的實例的視圖19是顯示在依照本發(fā)明第六實施例的通信設備中使用的幀格
式的實例的視圖；以及
圖20是顯示在依照本發(fā)明第七實施例的通信設備中使用的幀格
式的實例的視圖。
具體實施方式
(第一實施例)圖l是描述依照本發(fā)明第一實施例的通信設備結構的框圖。這個
通信設備100是作為一個通過無線鏈路而與另一個通信設備進行通信的設備提供的。它包含了分別與物理層、MAC層以及鏈路層相對應的處理單元101、 102、 103。這些處理單元是作為依照封裝技術的模擬或數(shù)字電子電路實現(xiàn)的，但也可以將其作為一種由LSI中引入的 CPU執(zhí)行的固件來加以實現(xiàn)。天線104與物理層處理單元110相連(在下文中將會略去"處理單元，，這個表述)。MAC層102包括一個依照本發(fā)明實施例的會聚(集成)處理部分105。在第一實施例中，這個會聚處理部分105包括至少一個載波偵聽控制部分106。圖中所示的重傳控制部分107涉及的是本發(fā)明的第二實施例，節(jié)能控制部分108 涉及的是本發(fā)明的第三實施例。在這些實施例中將會對這些部件進行詳細描述。此外還形成了物理層101，以便能與兩種類型的物理層協(xié) 議兼容。為了進行各種協(xié)議處理，物理層101具有一個第一類型物理層協(xié)議處理部分109和一個第二類型物理層協(xié)議處理部分110。在封裝中，通常會在第一類型物理層協(xié)議處理部分109與第二類型物理層協(xié)議處理部分110之間共享一個電路。因此，這些部分并不是始終獨立存在的。
在本發(fā)明的實施例中，假設第一類型的物理層協(xié)議是作為一個依照IEEE 802.11a定義的協(xié)議提供的，第二類型的物理層協(xié)i義是作為一個在發(fā)送端和接收端分別使用多個天線而結合了所謂的MIMO(多輸入多輸出)的協(xié)議提供的。即使保持彼此頻率帶寬相同，也還是可以期望提高實際與天線數(shù)目相對應的傳送容量。因此，MIMO是一種能夠用于實現(xiàn)更高吞吐量的技術。就鏈路層103而言，它具有依照IEEE 802定義的常規(guī)鏈路層功能。此外，用于提高傳輸速率的技術不僅限于MIMO。例如，在這里也可以使用一種提高頻率占用帶寬的方法以及將此類提高方法與MIMO相結合。
圖2是顯示在依照本發(fā)明實施例的通信設備中使用的幀格式實例的視圖。幀格式200示意性顯示了依照物理層和MAC層的幀結構。特別地，在這里假設這個幀結構符合IEEE 802.11或其擴展版本。依照IEEE 802.11的幀大致分為三種，即控制幀、管理幀和數(shù)據(jù)幀。雖然假設本發(fā)明的實施例主要應用于數(shù)據(jù)幀，但這并不意味著忽略了涉及控制幀或管理幀的應用。如圖2所示，幀格式200包括一個PHY 報頭201; —個MAC超幀報頭202和一個MAC超幀凈荷203;以及一個PHY尾部204。 MAC超幀報頭202和MAC超幀凈荷203都與稍后描述的PHY凈荷相對應。
PHY報頭201由接收通信設備的物理層101進行處理。換言之，物理層101根據(jù)接收到的PHY報頭201來執(zhí)行幀報頭檢測、載波偵聽、定時同步建立、放大器幅度控制(AGC:自動增益控制)；發(fā)射載波頻率追蹤(自動頻率控制)；傳輸信道估計等等。此外，物理層 101還對調制方案或編碼速率以及跟隨在PHY報頭201之后的PHY 凈荷的傳輸速率和數(shù)據(jù)長度進行檢測。
圖3是顯示第一類型的PHY幀格式的實例的視圖。這個格式與依照IEEE 802.11a定義的格式是相同的。第一類型的PHY幀是在依照本發(fā)明實施例的通信設備與現(xiàn)有通信設備進行通信的時候使用的。這個PHY幀由物理層101的第一類型物理層協(xié)議處理部分109進行處理(在下文中將其稱為是遵照IEEE 802.11a所進行的通信)。如圖 3所示，第一 PHY幀就是第一類型的PLCP幀，它包括一個PLCP(物理層會聚協(xié)議)短前同步碼301和一個PLCP長前同步碼302; —個信號字段303;以及一個數(shù)據(jù)字段304。信號字段303與PLCP報頭 305相對應。如圖中所示，這個信號字段包括一個傳輸速率字段306 和一個數(shù)據(jù)長度字段307。當然，第一類型的PHY幀并不僅限于那些依照IEEE 802.11a定義的幀。
圖4是顯示第二類型的PHY格式的實例的視圖。第二類型的 PHY幀就是第二類型的PLCP幀，它包括一個用于第一物理層協(xié)議的第一報頭部分401;以及一個用于笫二物理層協(xié)議的第二報頭部分 402。第一報頭部分401和第二報頭部分402是根據(jù)時序分配的，其中每一個部分都與圖2所示的PHY報頭201相對應。此外，第二類型的PHY幀包括一個跟隨在第二才艮頭部分402之后的PHY凈荷403;以及尾部和填充比特404。而PHY凈荷403則對應于圖2的MAC超幀報頭202以及MAC超幀凈荷203,并且還對應于物理層格式中的 PSDU ( PLCP服務數(shù)據(jù)單元)。此外，尾部和填充比特404與圖2的 PHY尾部204是對應的。
用于第一類型的物理層協(xié)議的第一報頭部分401包括一個PLCP 短前同步碼405; —個PLCP長前同步碼406;以及一個信號字段407。信號字段407與整個PLCP報頭或其一部分相對應。這其中設定了一個有效值，以便在至少一個傳輸速率字段408和數(shù)據(jù)長度字段409中執(zhí)行物理載波偵聽。此類信號字段407具有相同的信息內容和調制方案，這些信息內容和調制方案與圖3所示的第一類型PHY幀的PLCP 報頭305的信息內容和調制方案相對應。
用于第二類型物理層協(xié)議的第二報頭部分402包括一個MIMO PLCP長前同步碼410; —個MIMO信號字段411;以及一個MIMO 服務字段412。圖4所示的示范性格式只是出于說明目的，如果必要的話，也可以對其加以變化。舉例來說，在圖4中，MIMOPLCP長前同步碼410和MIMO信號字段411可以交換其排列順序。如圖所示， MIMO信號字段411包含一個傳輸速率字段413和一個數(shù)據(jù)長度字段 414，并且在物理載波偵聽中涉及了這個信號字段。MIMO PLCP長前同步碼410則是在能夠解譯第二類型物理層協(xié)議的MIMO接收通信設備獲取解碼處理所需要的傳輸信道信息的時候使用的。
對只能依照第一類型物理層協(xié)議操作的現(xiàn)有通信設備而言，通過將第二類型的PHY幀定義為圖4所示格式，該設備可以解譯至少一個第一信號字段407。由此可以根據(jù)信號字段407來正確執(zhí)行物理層的載波偵聽。這樣一來，在此類現(xiàn)有通信設備與第一類型和第二類型的物理層協(xié)議之間可以對處于物理層的相同載波偵聽信息進行共享。現(xiàn)有通信設備不能共享MAC層中包含的載波偵聽信息。然而，由于具有稍后將要描述的部分ACK，因此這一事實不會導致出現(xiàn)問題。
當在物理介質上傳送PHY凈荷時，表示PHY凈荷所導致的介質占用持續(xù)時間(下文中將其稱為"物理占用持續(xù)時間，，)的信息與信號強度一起都被用作了物理層中包含的載波偵聽信息。在接收通信設備
借助物理載波偵聽確認PHY凈荷的物理占用持續(xù)時間的時候，通信設備解譯出物理介質在這個持續(xù)時間是被占用的(PHY忙)。此外，這個通信設備還解譯出物理介質在信號強度超出預定閾值的持續(xù)時間里同樣是被占用的。PHY凈荷的物理占用持續(xù)時間可以通過計算獲取，其中所述計算是以PHY凈荷的傳輸速率(408或413)以及在接收通信設備中測得的數(shù)據(jù)長度(409或411)為基礎的。特別地，通過將一個用八位字節(jié)長度表示的數(shù)據(jù)長度字段值與一個傳輸速率字段值相除，可以獲取這個持續(xù)時間。這種處理同樣適用于圖3所示的第一類型的PHY幀。
如果第一類型物理層協(xié)議所允許的PHY凈荷的最大數(shù)據(jù)長度 (在IEEE 802.11a中是4096個八比特組)實際短于第二類型物理層協(xié)議所允許的PHY凈荷的最大數(shù)據(jù)長度，那么可以通過有意錯誤設定傳輸速率字段408和數(shù)據(jù)長度字段409來共享物理層中包含的載波偵聽信息，這樣一來，PHY凈荷的物理占用持續(xù)時間將會變得非常合適。
在這里將參考圖2來進行描述。其中包含了多個MAC幀的一個 MAC超幀與一個單獨的PHY幀相對應。在該圖所示的幀格式200中， MAC超幀報頭202始終具有八個MAC幀的數(shù)據(jù)長度字段1 ~ 8。雖然在本實施例中，MAC超幀報頭202是具有固定長度的，但是也可以通過添加那些表示MAC幀數(shù)目的信息而使MAC超幀報頭202具有可變長度。
如圖2所示，如果MAC超幀凈荷203只包括四個MAC幀1 ~ 4，則用零值填充那些與同一凈荷203中并不存在的MAC幀5~8相對應的MAC幀的數(shù)據(jù)長度字段5 8。此外舉例來說，在稍后描述的重傳控制中，如果需要重傳MAC幀1和MAC幀3而不需要重傳MAC 幀2和MAC幀4，則可以對MAC幀數(shù)據(jù)長度加以規(guī)定，例如MAC 幀數(shù)據(jù)長度1>0， MAC幀數(shù)據(jù)長度2=0, MAC幀數(shù)據(jù)長度3>0，以及MAC幀數(shù)據(jù)長度4 = 0。也就是說，將那些與不重傳的MAC幀相對應的MAC幀數(shù)據(jù)長度設定成零。
HCS 205表示的是一個報頭校驗序列。在這里可以將這個序列添加到MAC超幀報頭202中，以便能夠檢測同一報頭202的差錯。如果接收通信設備借助NCS205檢測到了 MAC超幀報頭202的差錯，則將MAC超幀凈荷203中包含的所有MAC幀解釋成是受到了破壞。較為優(yōu)選的是，為了防止接收通信設備中的緩存器溢出，可以動態(tài)限制MAC超幀凈荷203中包含的MAC幀的數(shù)目。為此目的，在這里使用例如稍后描述的滑動窗口控制。
圖5是顯示MAC幀格式的實例的視圖。對在圖2的MAC超幀凈荷203中包含的一個MAC幀而言，該幀包含一個MAC報頭500; 一個幀主體501;以及一個FCS (幀校驗序列)502。 MAC報頭500 包括一個幀控制字段503; —個持續(xù)時間字段504;地址字段505 ~ 507 以及509;以及一個序列控制字段508。幀主體501具有一個可變長度，其范圍是在0 ~ 2312個八位字節(jié)長度范圍之中，并且它是作為與MPD (MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元)相對應的MAC幀凈荷提供的。
對于根據(jù)第二類型的物理層協(xié)議(在本實施例中定義的是 MIMO)的更高的物理層通信數(shù)據(jù)速率來說，在一個PHY幀中包含了多個MAC幀并且以此作為一個MAC超幀(一個集合體)，由此在本實施例中有效配置了一種格式。雖然PLCP報頭、各種IFS(幀間間隔)、退避等等這些用于各個PHY幀^開輛是相同的，但是在 PHY幀中傳送的數(shù)據(jù)是通過會聚遞增的。由此可以極大地提高通信吞
吐量o
介質訪問控制是基于物理層載波偵聽以及M AC層的載波偵聽而進行的?，F(xiàn)在將就依照笫一實施例特征的健壯的MAC載波偵聽來進行描述。
圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通信系統(tǒng)實例的視圖。在這個通信系統(tǒng)中，假設通信設備1 ~ 4是經由無線鏈路進行通信的。該圖中顯示的通信設備1~3全都具有圖l所示的特征。與此相反，通信設備4則僅僅包含了第一類型物理層協(xié)議處理部分109，而沒有包含第二類型物理層協(xié)議處理部分110。因此，這個通信設備對應的是一個不執(zhí)行MAC超幀傳送的現(xiàn)有通信終端。下文中的描述是在做出了如下假設的情況下進行的，其中通信是在將通信設備1定義成發(fā)送端并且將通信設備2定義為接收端的時候進行的，此外還假設通信設備3 和通信設備4并未涉及這個通信。
如參考圖2和5所述，包含在MAC超幀(集合)凈荷203中的每一個MAC幀都包括一個MAC報頭500;以及一個能對包括MAC 報頭500的整個MAC幀的差錯進行檢測的FCS 502。如下文所述，在構造將要傳送的MAC超幀凈荷203的時候，發(fā)送通信設備1在各個MAC幀中都設定了各個MAC報頭500的持續(xù)時間字段504的值。也就是說，在正確接收到MAC超幀凈荷203所包含的至少一個MAC 幀的時候，接收到這個幀的通信設備2將會設定一個值，由此可以正確識別MAC層的載波偵聽狀態(tài)。特別地，舉例來說，這其中遵循的是如下所述的方法1或方法2。
(方法l):在持續(xù)時間字段504中設定一個持續(xù)時間值，所述持續(xù)時間值從包含MAC超幀203的PHY幀終止的時間點開始，并在對定義為MAC層中的連續(xù)序列的MAC幀進行了交換的時間點結束，或者作為選擇，所述持續(xù)時間值也可以在終止了 MAC層中執(zhí)行的介質預留的時間點結束。根據(jù)方法1，在MAC超幀203包含的至少多個MAC幀的持續(xù)時間字段504中都設定了相同的值(參考圖7)。
(方法2)在持續(xù)時間字段504中設定一個持續(xù)時間值，其中所述持續(xù)時間值是從包括持續(xù)時間字段的MAC幀終止的時間點開始，并在對定義為MAC層中的連續(xù)序列的MAC幀進行了交換的時間點結束，或者作為選擇，持續(xù)時間值也可以是在完成了 MAC層中執(zhí)行的介質預留的時間點結束。才艮據(jù)方法2，在MAC超幀203中所包含的MAC幀的持續(xù)時間字段504中分別設定了不同的值(參考圖8)。此夕卜，如下所示，接收機地址是在各個MAC幀的MAC報頭500 所包含的地址字段505 ~ 507以及508之中的一個字段中設定的(特別是與地址1 ~ 3以及地址4相對應)。換言之，在這里將會設定相應通信設備的MAC地址，以使所有那些具有如上所述在同一 MAC超幀中規(guī)定的持續(xù)時間值的MAC幀都表示同一個接收機。
在本實施例中，對MAC地址與接收機地址相對應的通信設備2 而言，該設備通常與在持續(xù)時間字段504中規(guī)定了持續(xù)時間的MAC 幀的交換序列相關聯(lián)，并且具有一種傳輸特權，其中該特權服從一種關于MAC幀的交換順序的規(guī)則。與之相反，與接收機地址不相對應的通信設備3、 4不與MAC幀交換序列相關聯(lián)，并且在這個持續(xù)時間里沒有傳輸特權。
對不涉及MAC幀交換序列的通信設備3而言，該設備將會對處于具有如上規(guī)定的持續(xù)時間值的任何接收到的MAC幀的MAC報頭 500中的持續(xù)時間字段504的值加以參考；解譯出介質在與這個值相對應的持續(xù)時間中虛擬上(在邏輯上)是被占用的；并且在這個持續(xù) 時間終止之前不執(zhí)行幀傳輸。這種持續(xù)時間稱為"虛擬介質占用持續(xù)時間"。這樣一來，通信設備3將會設定一個禁止在虛擬介質占用持續(xù)時間進行傳輸?shù)腘AV (網絡分配矢量)。這種基于MAC層的虛擬載波偵聽的NAV ^:定是在不考慮基于物理層載波偵聽的物理介質占用持
續(xù)時間的情況下提供的。另一方面，與通信設備3相似，不涉及MAC 幀交換序列的現(xiàn)有通信設備4將會進入一種長為EIFS (擴展IFS )持續(xù)時間的等待狀態(tài)。稍后將會對現(xiàn)有通信設備4在這種情況下的操作進行詳細描述。
在本發(fā)明的實施例中，由于將多個MAC幀集成在一個PHY幀中，因此MAC層的載波偵聽是以非常健壯的方式執(zhí)行的，由此可以恰當?shù)卦O定虛擬介質占用持續(xù)時間。
圖7顯示的是在根據(jù)上述方法l定義了持續(xù)時間字段504的值的
情況下、各個通信設備的載波偵聽狀態(tài)的實例。在這里將MAC幀1、
MAC幀2、 MAC幀3和MAC幀4的持續(xù)時間字段504的值全都設
定成SIFS (短IFS)與部分ACK的傳輸時間的總和，并且在圖9中顯示了其中一個實例。
為使通信設備1能夠計算部分ACK的傳輸時間，并使接收端可以唯一選擇一種用于傳送部分ACK的方法，有必要定義一個規(guī)則。假設部分ACK是由符合作為圖3所示的第一類型物理協(xié)議的IEEE 802.11a的PHY幀傳送的，并且這個部分ACK是以符合IEEE 802.11a 的最大強制傳輸速率來傳送的。如稍后所述，非常重要的是，即便對只能解譯第一類型物理協(xié)議的通信設備而言，該設備也是可以對這個
部分ACK進行解碼和解譯的，由此確保了向下兼容性。
當接收通信設備2接收到一個發(fā)自發(fā)送通信設備的幀時，接收通信設備2首先識別出介質處于忙狀態(tài)，也就是說，介質進入了一種受物理層載波偵聽占用的狀態(tài)。此外，通信設備3 (能夠解譯第一和第二類型物理協(xié)議，其地址不同于MAC幀1~4中規(guī)定的接收機地址和發(fā)射機地址)和通信設備4 (只能解譯第一物理協(xié)議)還辨別出介質進入了受物理層載波偵聽占用的狀態(tài)。
接著，如果確定MAC幀1到MAC幀4中的任何幀都是借助于 FCC而,皮校正的，那么由于目的地的地址與通信i殳備2的地址吻合，因此接收通信設備2確認不必設定NAV。根據(jù)一個關于MAC幀交換序列的規(guī)則，在完成了針對包含MAC超幀的第二類型的PHY幀的接收并在經過了時間SIFS之后，接收通信設備2將會傳送部分ACK。
如果確定MAC幀1 ~ 4中的任何幀是借助FCS得以校正的，則通信設備3確認應該將NAV設定成一個與通信設備3的地址不同的接收機地址。并且通信設備3會在一個持續(xù)時間中設定NAV，這個持續(xù)時間與MAC幀1~4中的任何一個確定是通過FCS進行校正的幀所包含的持續(xù)時間字段504的值是對應的。
現(xiàn)有通信設備4不能辨別信號字段以及笫二類型PHY幀的后續(xù) 部分，該設備會將其視為第一類型PHY幀而預先對其進行處理。然后，這個通信設備將會計算一個FCS并且在幀末端檢測差錯。作為選擇，由于該通信設備發(fā)覺出現(xiàn)了一個不能解譯的PHY幀，因此它會在幀末端檢測出一個差錯。在這些情況下，通信設備4不能通過接收 PHY幀來正確辨別所要設定的MAC層的虛擬載波偵聽狀態(tài)，并且由此將會進入一種差錯恢復狀態(tài)。換言之，這個通信設備將會在EIFS持續(xù)時間中進入一種等待狀態(tài)，其中所述EIFS持續(xù)時間是最長的 IFS。在這種等待狀態(tài)中，通信設備4會在終止EIFS之前接收到源于接收通信設備2的部分ACK。如上所述，由于部分ACK是以符合作為第一類型物理層協(xié)議的IEEE802.11a的強制速率傳送的，因此現(xiàn)有通信設備4可以解譯這個ACK。如果正確接收了部分ACK，則可以正確執(zhí)行MAC層的載波偵聽。這樣則可以消除EIFS所引發(fā)的等待狀態(tài)并且不會出現(xiàn)任何問題。依照本發(fā)明實施例的通信設備由此可以與現(xiàn)有(傳統(tǒng)的)通信設備共存。
發(fā)送通信設備1、通信設備3以及現(xiàn)有通信設備4都接收由接收通信設備2傳送的部分ACK。這個部分ACK中的持續(xù)時間字段504 的值設定為零，同時，每一個通信設備也將NAV設定成零。跟隨在部分ACK之后的MAC幀交換序列可以基于MAC序列而被定義。在這種情況下，部分ACK中的持續(xù)時間字段504的值是作為一個表示 MAC序列的結束時間點的值而被獲取的。
如果所有通信設備都具有將要傳送的數(shù)據(jù)，則它們將會不斷地進入DIFS (DCFIFS，即分布式協(xié)調功能IFS)所導致的等待狀態(tài)。在這個DIFS持續(xù)時間中，如果物理層和MAC層的載波偵聽指示一個空閑狀態(tài)，則當前狀態(tài)將會進入一個退避持續(xù)時間，并且還會開始進行遞減計數(shù)。然后，在這些通信設備中存在這樣一個通信設備，在這個通信設備中，由隨機數(shù)初始化的計數(shù)器是最先達到0的，這個通信設備將會得到一個傳輸特權。
現(xiàn)在，在這里將對在接收第二類型PHY幀的過程中可能出現(xiàn)的差錯進行描述。設想這樣一種情況，其中由于通信設備2對第二類型 PHY幀中包含的MAC幀進行解碼，因此沒有將任何一個MAC幀確定成是通過FCS正確解碼的。如果沒有將任何一個MAC幀判定成是通過FCS正確解碼的，則通信設備2不能對基于笫二類型PHY幀的接收而凈皮設定的MAC層虛擬載波偵聽狀態(tài)做出正確的識別，由此當前狀態(tài)將會進入一種差錯恢復狀態(tài)。也就是說，當前狀態(tài)將會進入一種長為EIFS持續(xù)時間的等待狀態(tài)，其中所述EIFS持續(xù)時間即為最長的IFS。如果非接收通信設備3進入長為EIFS持續(xù)時間的等待狀態(tài)并且通信設備2正確接收了至少一個MPDU，那么通信設備3將會接收到從接收通信設備2傳送的部分ACK。如果通信設備3正確接收到部分ACK，那么如稍后所迷，MAC層的載波偵聽將會得到正確地實行，這樣一來，這時將會消除由于EIFS所引發(fā)的通信設備3的等待狀態(tài)假設在上述接收過程中，在通信設備2和通信設備3上同時出現(xiàn) 差錯，那么接收通信設備2將會進入長為EIFS持續(xù)時間的等待狀態(tài)，而不會發(fā)送部分ACK。在通信設備3那里，EIFS狀態(tài)并不是由發(fā)自通信設備2的部分ACK復位的。在這種情況下，如果EIFS持續(xù)時間比NAV和DIFS所引發(fā)的持續(xù)時間更長，那么至少在這個持續(xù)時間中出現(xiàn)一種任何通信設備均無法進行通信的狀態(tài)。這個事件降低了通信中所用物理介質的^f吏用效率，由此應該盡力避免出現(xiàn)這種事件。
然而，依照本發(fā)明的實施例，由于在MAC超幀凈荷203中包含了多個MAC幀，因此可以基于多個MAC幀中的任何一個幀來獲取 MAC層中包含的載波偵聽信息。結果，在上述接收過程中是很少出現(xiàn)差錯的。特別地，來自MAC超幀所包含的MAC幀的多個MAC 幀都具有MAC層的載波偵聽所需要的信息，即MAC層中包含的載波偵聽信息，這其中至少包含了持續(xù)時間字段504和接收機地址。由于這些MAC幀中的每一個幀都具有一個FCS，因此可以對是否存在差錯進行檢測。即使在接收任何一個MAC幀的過程中出現(xiàn)差錯，也可以正確接收到至少一個剩余MAC幀。由此則可以根據(jù)至少一個成功接收的MAC幀而以健壯的方式執(zhí)行MAC層的載波偵聽，并且在接收每個PHY幀的過程中相對提高了容差度。
圖8顯示的是在依照上述方法2而對持續(xù)時間字段504的值進行了定義的情況下，每一個通信設備的載波偵聽狀態(tài)的實例。在這里只對其與圖7的差別進行簡要描述。MAC幀1的持續(xù)時間字段504的值設定在MAC幀2、 MAC幀3、 MAC幀4、 SIFS持續(xù)時間以及部分ACK幀傳輸時間的和值上。MAC幀2的持續(xù)時間字段504的值則設定在MAC幀3和MAC幀4的傳輸時間、SIFS持續(xù)時間以及部分ACK幀傳輸時間的和值上。MAC幀3和MAC幀4各自的持續(xù)時間字段504的值也是以相似的方法設定的。也就是說，與圖7的情況所不同，持續(xù)時間字段504的值是根據(jù)每一個MAC幀而互不相同的，同時，NAV的設定也是互不相同的。
就通信設備3(其地址不同于接收機地址以及MAC幀1 ~ 4中每一個幀的傳輸源地址，并且該設備可以解譯笫一類型和第二類型的物理協(xié)議)所設定的NAV而言，在這里將包含持續(xù)時間字段504的MAC 幀的結束時間點定義為起始點，并且還設定了NAV值。
從圖8中可以明顯看出，在方法2和方法1中，對介質占用時間即MAC超幀中的各個MPDU所設定的NAV而言，它們都是在同一時間終止的。
(第二實施例)
本發(fā)明的笫二實施例涉及節(jié)能控制。圖IO是描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的節(jié)能控制的視圖。根據(jù)本實施例，通信中的發(fā)送通信設備 1和接收通信設備2都會受到控制，以免切換到節(jié)能狀態(tài)，此外還對不涉及通信的通信設備進行控制，以便將其切換到節(jié)能狀態(tài)。
通信設備3由FCS認識到第二類型PHY幀所包括的MAC超幀中包含的任何MAC幀都是正確的時間點，通信設備3認識到沒有必要在通信設備3自身所設定的NAV終止的持續(xù)時間中進行接收或發(fā) 射，并且從這個時間點開始進行一個節(jié)能操作。然而在這種情況下，在PHY幀中必須對每一個MAC幀進行編碼，以^^更在接收端按時序對各個MAC幀進行解碼。
由于有必要在終止NAV之后的DIFS持續(xù)時間和退避持續(xù)時間進行載波偵聽，因此節(jié)能狀態(tài)是在NAV的結束時間點終止的。通過識別節(jié)能狀態(tài)，可以通過停止多余的電路來實現(xiàn)節(jié)能。特別地，在何種定時停止哪個電路以及在何種定時重啟哪個電路均取決于實施方式。
同樣，就現(xiàn)有通信設備4而言，在根據(jù)第二類型PHY幀中的信號407識別了第二類型PHY幀的持續(xù)時間，并且認識到這個PHY幀
20是以一種通信設備4不能解碼的方式傳送的時間點，可以將這個即將終止的PHY幀的持續(xù)時間識別為節(jié)能狀態(tài)。而在EIFS持續(xù)時間中則有必要進行載波偵聽，此外并沒有建立節(jié)能狀態(tài)。 (第三實施例)
本發(fā)明的第三實施例涉及的是重傳控制。從通信公平性或QoS (服務質量)的角度來看，較為優(yōu)選的是對重傳進行控制，以便對涉及同一終端的連續(xù)通信加以限制。圖11是一個顯示在依照本發(fā)明第三實施例的重傳控制中使用的傳輸管理表。在這個傳輸管理表中表述的是一個滑動窗口。為了便于說明，這個傳輸管理表表述的是包括重傳的傳送和接收的全部歷史記錄。然而在實際實施通信設備的過程中，則沒有必要保存這里描述的所有歷史紀錄。
設想這樣一種情況，其中同一發(fā)射通信設備在傳遞另一個幀之前連續(xù)不斷地向同一個接收通信設備傳送MAC幀(MPDU)。為了避免偏向地將傳送和接收特權分配給特定通信設備或是一對發(fā)送通信設備和接收通信設備，在這里根據(jù)傳輸管理表而對可以連續(xù)傳送的MAC 幀的數(shù)目進行限制。在發(fā)送通信設備與接收通信設備中的任何一方發(fā) 生變化之前，這個限制將是一直有效的。
在圖11所示的傳輸管理表中則是將能夠連續(xù)傳送的MAC幀的有限數(shù)目的最大值定義為16，并且將其稱為全窗口 W_all。此外，在傳輸管理表中為意圖連續(xù)傳送的一系列MAC幀(MPDU)分配了一個序列號(Seq. No.)。全窗口 W—all的起始點與SEQ1相對應，其結束點對應于SEQ16。針對全窗口 W一all中包含的幀所進行的傳輸(或重傳)是分隔的，并且這種傳送是基于稍后描述的一系列傳輸序列(或重傳序列)而被執(zhí)行的。出于擁塞狀態(tài)、分配給接收通信設備的優(yōu)先級以及類似原因，全窗口 W一all是可變的。如果增大全窗口 W_all, 雖然延遲和抖動將會增加，或者通信設備或類似設備之間的不公平性將會增加，但是總的吞吐量也是有可能提升的。因此，當發(fā)覺存在語音或移動圖像的實時通信的時候，通過進行動態(tài)控制，可以縮小全窗口的尺寸。在此類控制中，總的吞吐量本身可以減小，由此可以結合使用動態(tài)控制以及諸如基于業(yè)務量類型的優(yōu)先級控制之類的任何業(yè)務量控制。
此外，在依照用于各對發(fā)送和接收通信設備的任何協(xié)議或是能在
整個系統(tǒng)中使用的公共值進行協(xié)商之后，可以對全窗口 \￥_效11以及每個時間點的窗口 W一n (n=l、 2、 3、...)的最大值進行設定。即使是在使用了系統(tǒng)公共值的情況下，也不必設定一個固定值。
發(fā)送通信設備的重傳控制部分107參考傳輸管理表來構造MAC 超幀。這時，重傳控制部分107在考慮重傳必要性的情況下選擇將要包含在MAC超幀中的MAC幀。
雖然在單個MAC超幀中包含了多個MAC幀，但是可存儲MAC 幀的最大數(shù)目則是受限的。在本實施例中可以包含多達八個MAC幀。接收通信設備需要能夠緩存上述最大數(shù)目的MAC幀。并且接收通信設備是以一種保持序列的形式將MAC幀傳送到MAC層的更高層的。這樣一來，在確定通過重傳正確接收了一個序列號先于正確接收的 MAC幀的序列號的MAC幀之前，或者在確定不再重傳一個序列號先于正確接收的MAC幀的序列號的MAC幀(例如通過超時)之前，有必要將這個正確接收的MAC幀保存在一個緩存器中。這個緩存器具有用于保存從一個被正確接收并具有最低序列號的MAC幀到一個具有與最低序列號加7之和相對應的序列號的MAC幀的所有MAC 幀的空間。
在圖11中，這些序列號在每個時間點的范圍分別由窗口 Wl~ W5表示成了起始點和結束點。包含在MAC超幀中并由發(fā)送通信設備發(fā)射的MAC幀只限于需要傳送的MAC幀以及在這個窗口范圍中新近傳送的MAC幀，這是因為這些MAC幀并未得到確認，它們需要在這個窗口范圍中進行重傳。在圖11中，如果將"LenX"寫入Txl 到Tx5中的每一個，則通過傳送相應的MAC超幀來傳送序列號為X 的MAC幀。如果寫入的是"0"，則不傳送具有相應序列號的MAC幀。這些值與圖2所示的MAC超幀報頭202中的MAC幀的數(shù)據(jù)長度字段1 8相對應。如果將"o"輸入RXl RX5中的每一個，則表明已經正確接收了具有相應序列號的MAC幀。如果將"x"輸入RX1~RX5 中的每一個，則表明在到達這個時間點之前尚未正確地接收到具有相應序列號的MAC幀。這些"o"和"x"與真值和假值相對應，此外還與圖9所示的部分ACK幀中的部分ACK比特映像值(部分ACK比特映^J 91相對應。
在處于各個時間點的窗口 W1~W5的開端，接收通信設備從未正確接收的MAC幀的序列號將被輸入。在這個窗口的起始點，前進速度的下限是由重傳計數(shù)確定的。在達到預定的重傳計數(shù)之后，這些窗口必須增加到超出窗口大小(在本范例中為8)。如果沒有滿足這個條件，那么發(fā)送通信設備將會終止傳輸(重傳)。簡而言之，繼續(xù) 傳送連續(xù)MAC幀的條件是在重傳限制范圍內在接收端接收到MAC 幀。
在本實施例中，假設重傳限制為3，那么在圖ll顯示的實例中，雖然對序列號為15的MAC幀進行了從TX3到TX5的三次重傳，但是仍舊確定重傳失敗。因此，在這個時間點將會取消一系列針對通信設備即重傳目的地的重傳序列。這種重傳限制是非常有效的，其中舉例來說，如果接收通信設備離開無線電通信覆蓋范圍，則可以根據(jù)如下狀態(tài)來避免有損無益的傳輸，其中在所述狀態(tài)中，接收通信設備所用傳輸信道的狀態(tài)在相對較長的時段中將會變得更壞。
只有發(fā)送通信設備才會識別出重傳序列已經在這個時間點終止。接收通信設備則將序列號1~14從緩存器傳送到主機單元。然而，序列號15并未得到正確的接收，因此，序列號16將會留在緩存器中。在這種情況下，接收通信設備接收一個MAC超幀，其中所述MAC 超幀始于一個MAC幀，而這個MAC幀的序列號要大于一方自身該: 備尚未確認的MAC幀的序列號。這樣一來，接收通信設備識別出發(fā) 送通信設備已經放棄重傳一方自身設備尚未確認的MAC幀。然后，接收通信設備將那些序列號小于新的MAC超幀的第一個序列號的所有MAC幀全都傳遞給上層處理步驟，并且清空緩存器。在一個單獨的MAC超幀中，序列號是連續(xù)分配給每一個MAC幀的。因此，即
23使破壞了第一 MAC幀，但如果存在另外的一個或多個成功接收的 MAC幀，那么接收通信設備還是可以識別出第一 MAC幀的序列號。
如果在預定時段中沒有從發(fā)送通信設備那里接收到新的MAC超幀，那么接收通信設備會將指定給發(fā)送通信設備的緩存器中保留的 MAC幀傳遞給更高層的處理步驟。
現(xiàn)在將要描述的是在根據(jù)上述傳輸管理表來進行重傳控制時的發(fā)送通信設備和接收通信設備各自的操作。其中在以下描述中將發(fā)送通信設備定義為STA0，并且將接收通信設備定義為STAl。
圖12是顯示在依照本實施例的發(fā)送通信設備的重傳控制中使用的主隊列121和輔助隊列122的實例的視圖。輔助隊列122與參考圖 ll所描述的緩存器相對應。
圖13是顯示依照本實施例的發(fā)送通信設備的重傳控制操作過程的流程圖實例。首先選擇將要傳送(重傳)的MAC幀(步驟S1)。在這個步驟SI中，從使用多種通信設備的接收機地址(在本范例中是 STA1 STA4)規(guī)定的MAC幀的主隊列121開始，將要根據(jù)一系列序列而被傳送(重傳)到傳送目的地的通信設備(在本范例中是STAl) 的MAC幀是在如下范圍中選擇的，其中該范圍并未超出此時的全窗口 (W—all)和窗口范圍(例如W1)。然后，在與窗口具有相同大小的輔助隊列122中按照圖12所示的傳輸事件發(fā)生的順序來提取選定的 MAC幀。由于首先將會傳送(重傳)如上提取的MAC幀，因此也可以將圖12中的輔助隊列122的狀態(tài)稱作圖11的窗口 Wl。隨后，在每次進行傳送的時候，窗口的編號將會遞增，如窗口 W2、窗口
W3........在主隊列121中，即使是在只有少量MAC幀以一系列重
傳序列為目標并且由此不能滿足一個窗口大小的情況下，也可以對輔助隊列122進行配置。在這里將串行序列號SEQ1到SEQ8分配給在輔助隊列122中提取的MAC幀。此外，在這里還保存了這些MAC 幀的數(shù)據(jù)長度LEN1到LEM8。另外，在這里還將表示沒有完成傳輸校驗的"N"設定成每一個MAC幀的初始傳輸校驗狀態(tài)。
這時，當在輔助隊列122中沒有提取到將要重傳的MAC幀時，沒有必要繼續(xù)進行針對至少這個通信設備(STA1)的重傳，由此將會終止一連串的重傳控制處理(步驟S2)。
接下來，即使是在具有未傳遞的MAC幀的情況下，也要消除超出重傳限度的MAC幀，即用于重傳到通信設備的一系列序列(步驟 S3)。這時，輔助隊列122中的未傳遞MAC幀將被丟棄(步驟S9)。在這里，如果還有一個未傳遞MAC幀仍處于主隊列中，則根據(jù)接下來的一系列重傳序列來重傳這個MAC幀。定義為限度的重傳數(shù)目并不局限于前述具體數(shù)目，并且在這里可以根據(jù)通信方或是通信介質的狀態(tài)來對規(guī)定限度做出恰當?shù)倪x擇。
接下來將會按順序從輔助隊列122的開端開始提取MAC幀，以便構造MAC超幀報頭和MAC超幀凈荷(步驟S4)。然后則將這個 MAC超幀傳送到一個指定通信設備(在本范例中是STA1)(步驟 S5)。這樣一來，指定通信設備接收到這個MAC超幀并且傳送一個關于這個MAC超幀的部分ACK。發(fā)送通信設備則接收這個來自指定通信設備的部分ACK (步驟S6 )。
接下來，在步驟S7中，根據(jù)部分ACK幀中的部分ACK的比特映像91來檢查是否傳送了輔助隊列122中的各個MAC幀，也就是在指定通信設備中是否接收到MAC幀的傳輸。根據(jù)檢查結果，對輔助隊列122中的傳輸檢驗狀態(tài)進行更新。此時將會保存與輔助隊列122 中的位置相對應的比特映像91的比特和序列號，以使其校準相互對應，此外還對這些比特和序列號進行配置，以便能夠很容易地識別它們彼此的一致性。在圖1顯示的實例中，只有SEQ3和SEQ5的MAC 幀仍舊設定為"N"，這表明沒有對任何一個傳輸進行檢驗，換言之，這表明沒有正確傳送這些幀。而序列號不同于SEQ3和SEQ5的MAC 幀則被設定為"Y"，這表明已經對傳輸進行了檢驗(RX1)。這樣一來，對包含在部分ACK中的部分ACK的比特映像91而言，其中指示的各個MAC幀的傳輸檢驗信息都與輔助隊列122的一個MAC幀的位置相關聯(lián)，這個位置與所傳送的MAC超幀凈荷相對應，由此很容易確定傳輸檢驗信息。在步驟S8中，將未傳遞幀的最低序列號(例如RX1中的SEQ3) 確定為窗口起始點。這個起始點與相應于第二次重傳的傳輸(TX2) 中的窗口 W2的起始點相對應。通過移動起始點，有可能丟失某個序列號(TX1中的SEQ3)之前的MAC幀，而不用在輔助隊列122中執(zhí)行從最低序列號(TX1中的SEQ1)開始的第一傳輸檢驗。與窗口 Wl相比較，在這里為兩個窗口 MAC幀提供了一個間隔。此外，通過掌握這個窗口的起始點和結束點的位置，很容易就可以確定在先前步驟S3中是否超出了重傳限制。例如，在依照重傳限制進^f亍了重傳之后，如果窗口起始點沒有超出分配給窗口 Wl的最后一個MAC幀(也就是結束點)的SEQ8,則可以確定存在至少一個超出重傳限制的未傳遞MAC幀。
當在步驟S8中新設定了窗口起始點的時候，當前步驟將會再次回復到步驟Sl，在這個步驟中，兩個具有相同接收機地址STA1的 MAC幀將會從主隊列121按順序添加到輔助隊列122的尾部，并且將會為它們分配新的序列號SEQ9、 SEQ19。此時將保存所添加的這兩個MAC幀的數(shù)據(jù)長度LEN9和LENIO，并且還將一個傳輸檢驗狀態(tài)設定為"N"。如此則對輔助隊列122進行更新。
換句話說，在步驟Sl中，參考在步驟S8中更新的輔助隊列122，傳輸檢驗狀態(tài)設定為"N"的MAC幀依據(jù)的是所保存的數(shù)據(jù)長度LEN，并且將0設定給了那些傳輸檢驗狀態(tài)設定為"Y"的MAC幀。然后，依照步驟S4，從輔助隊列122的開端開始，根據(jù)輔助隊列122的信息，有選擇地按順序取出MAC超幀報頭以及傳輸檢驗狀態(tài)設定為"N"的 MAC幀。之后則構造一個MAC超幀凈荷，并且完成接下來將要重傳的MAC超幀。
這時，在步驟S5中執(zhí)行第二次傳輸(TX2)，然后則重復上述操作(TX3或后續(xù)操作)。
與常規(guī)數(shù)據(jù)幀相比，信標具有更高的傳輸優(yōu)先級，由此在如上所述的一系列MAC幀的傳輸中可能會出現(xiàn)中斷。在這種情況下，當序列號出現(xiàn)不連續(xù)時，在這種不連續(xù)性出現(xiàn)之前將會終止一系列的過去
26的重傳序列，由此可以開始另一系列的重傳序列。
另一方面，圖14是顯示接收通信設備中使用的輔助隊列的視圖，圖15則是顯示接收通信設備中的操作過程的流程圖。
在步驟Sl中將會接收到一個MAC超幀。每一個MAC幀的數(shù)據(jù) 長度是從一個MAC超幀報頭中獲取的，序列號則是從每一個MAC 幀的MAC報頭中獲取的。即使MAC超幀中的任何MAC幀出現(xiàn)差錯，序列號的值也還是按順序指定的，這其中包括了長度為零的MPDU。因此，在這里可以根據(jù)已經成功接收的其他MAC幀的序列號來獲取 MAC超幀中的所有MAC幀的序列號。此外，這其中還保存了傳輸源地址(發(fā)射機地址)，也就是發(fā)送通信設備的MAC地址(在本范例中是STAO)。
在圖11的實例中，除了序列號為SEQ3和SEQ5的MAC幀之外，其他所有的MAC幀都是正常接收的，因此，接收狀態(tài)是原樣保存的(步驟S2 )。換句話說，將SEQ3和SEQ5的接收狀態(tài)設定為"N"，而將其他MAC幀的接收狀態(tài)設定為"Y"。
接下來則構造部分ACK的比特映像91,以便反映這種接收狀態(tài) (步驟S3),此外還將部分ACK傳送到發(fā)送通信設備(步驟S4)。
如圖14所示，通過構造一個與接收到的MAC超幀凈荷中包含的MAC幀的排列相對應的部分ACK的比特映像91 ，可以減少與ACK 的生成相關聯(lián)的處理費用。
然后則是從輔助隊列131中取出那些具有從最低序列號(在本范例中是SEQ1)到緊接在第一接收狀態(tài)"N"(在本范例中是SEQ3)之前的一個序列號的MAC幀，并且將這些幀全都傳送給更高層的處理步驟(步驟S5 )。
接下來則是確定是否成功接收了輔助隊列131中的所有MAC幀 (步驟S6)。在將輔助隊列131中的所有MAC幀的接收狀態(tài)設定為 "Y"的時候，所有這些接收到的MAC幀都是從輔助隊列131中取出的，并且輔助隊列將會清空。由此將會釋放并釋放這個分配給STAO的輔助隊列131 (步驟S7)。另一方面，如果沒有接收到輔助隊列131中的任何MAC,則處理將會回復到步驟Sl。而在第二次接收(RX2) 中將會取出SEQ3 SEQ9，并且將其傳遞給更高層的處理步驟。隨后則是相對于第三到第五MAC超幀的接收而重復執(zhí)行步驟Sl到S6的處理。
即使沒有接收到輔助隊列131中的任何MAC幀，但如果在一個預定時段中一直持續(xù)著一種沒有從發(fā)送通信設備STA0中接收到 MAC超幀的狀態(tài)，那么保留在輔助隊列131中的所有MAC幀都會傳遞給更高層的處理步驟，例如鏈路層處理。此外，對來自發(fā)送通信設備STA0的MAC超幀而言，如果其中第一個MAC幀的序列號大于在接收狀態(tài)"N"中等待重傳的MAC幀的序列號，那么輔助隊列131 中的所有MAC幀都會傳遞給更高階的處理步驟，并且將會為新的 MAC超幀產生新的輔助隊列。在這些情況下將會出現(xiàn)MAC幀的丟失。
在接收通信設備構造部分ACK的比特映像的時候，在不參考過去接收狀態(tài)的歷史的情況下，只有先前MAC超幀中包含的MAC幀的接收狀態(tài)是可以表示的。由于必須構造一個部分ACK并且必須在一個SIFS時間限度以內發(fā)送這個ACK，而在這個時間限度中對過去歷史記錄進行檢索的需要往往會擴大電路規(guī)模以及復雜性，因此，這種處理這將會筒化接收通信設備的實施方式。在這種情況下，當發(fā)送通信設備接收到部分ACK的時候，傳輸已被檢查的MAC幀將從輔助隊列中刪除，或是將一個表明傳輸已被檢查的標記分配給相應的MAC 幀，由此可以保存?zhèn)鬏敔顟B(tài)的歷史紀錄，
此外，當接收通信設備返回部分ACK時，包含在物理層中的信息可以通過使用圖9的PHY反饋信息(PHY反饋信息)字段92而以一種恰當概括的形式反饋給發(fā)送通信設備。發(fā)送通信設備可以根據(jù)部分ACK比特映像91表示的MAC幀單元中的傳輸狀態(tài)以及PHY反饋信息92來切換用于物理層的傳輸方案(例如調制方案，編碼速率或 MIMO的獨立流的數(shù)目)。舉例來說，如果成功接收了所有的MAC 幀，則可以檢查物理層裕量是否很大。如果裕量很大，則可以將當前傳輸方案改成一種更高數(shù)據(jù)速率的傳輸方案。如果有若干個MAC幀出錯，則可以判定通過降低調制方案等級或編碼速率來節(jié)約余量，亦或是否減少MIMO獨立流的數(shù)目。通過實行這個操作，可以在執(zhí)行 MAC幀的傳送和接收的同時傳送控制物理層中的通信所需要的信息。 (第四實施例)
本實施例描述的是一種允許包含數(shù)據(jù)幀之外的部分ACK幀，以此作為配置MAC超幀的MAC幀的情況。通過在MAC超幀中附帶部分ACK，可以預期對吞吐量進行更進一步的改進。
圖16顯示的是在允許將部分ACK幀作為MAC超幀凈荷203的第一MAC幀的情況下的一種幀結構。此外，圖17顯示的是這種情況下的載波偵聽狀態(tài)?，F(xiàn)在在這里主要對其與前述實施例的差別進行說明。
圖16的部分ACK幀只包括地址1，也就是只有接收通信設備的地址，并且不包括地址2~地址4。地址1和持續(xù)時間字段值是執(zhí)行 MAC層的虛擬載波偵聽所需要的充分信息。
在本實施例中，在分配了使用通信介質的傳輸特權的時候，可以對一個序列進行配置，以便按順序傳送多個MAC超幀以及最后一個部分ACK，并且在一個SIFS間隔中對其進行接收(即沒有用于分配或爭用傳輸特權的新過程)。
圖17顯示的是根據(jù)本實施例來定義通信設備中的持續(xù)時間字段值的載波偵聽狀態(tài)的實例。圖17顯示的是這樣一個實例，其中一系列通信處理是在交換了三個幀的時候終止的。此外還可以進一步繼續(xù)一個序列。圖17的最大TXOP(傳輸時機)表示的是許可一個序列的最長時間。TXOP是作為一個為所有通信設備所共有的值并且借助了例如信標而被通知給每一個通信設備的。作為選擇，設想一個用于集中管理通信介質使用特權的通信設備(例如接入點)，該設備為特有通信設備動態(tài)分配一個具有特有的TXOP值的傳輸特權。
在對相應于SIFS與部分ACK幀傳輸時間之和的持續(xù)時間值進行設定、以使通信設備在傳輸過程中占用通信介質的時候，必須認為響應中包含的部分ACK究竟是由第一類型PHY幀傳送還是由第二類型PHY幀傳送，這一點并不明顯。通常，如果不存在任何那些將要由對方通信設備傳送的數(shù)據(jù)幀，或者作為選擇，如果在TXOP中沒有包含數(shù)據(jù)幀，那么即使嘗試包含數(shù)據(jù)幀，所述傳輸也仍舊是在第一類型PHY幀中執(zhí)行的。在其他情況下，部分ACK是依照笫二類型PHY 幀傳送的。由于第二類型的PHY幀的PHY報頭長于第一類型的PHY 幀的報頭，因此使用第一 PHY幀更為明顯地減少了這個包括部分 ACK的幀的傳輸時間；部分ACK本身的數(shù)據(jù)長度則更短，傳送這個部分ACK所需要的時間間隔并不是全都取決于傳輸速率。在將更長的報頭值設定為持續(xù)時間值時，沒有必要占用通信介質，并且很有可能會出現(xiàn)沒有在另一個通信處理中使用的浪費時間。因此，在這里是將更短的報頭值設定成持續(xù)時間值。
在圖17中，假設部分ACK是根據(jù)第一類型PHY幀傳送的，這時所獲取的值則設定成了 MAC幀1和MAC幀2的持續(xù)時間值。實際上，在這里表示的是依照第二類型的幀來傳送一個部分ACK (對應于MAC幀3)的情況。雖然將持續(xù)時間1表示成一個在結束部分ACK 的傳輸之前終止的值，但是通信設備3和通信設備4各自都會在#>據(jù) 持續(xù)時間1所設定的NAV的持續(xù)時間中檢測到PHY忙狀態(tài)。在繼續(xù) 通信設備3的PHY忙狀態(tài)的同時，通信設備3的NAV是由部分ACK (MAC幀3)和MAC幀4中包含的持續(xù)時間2的值更新的。因此，通信設備3的載波偵聽狀態(tài)不會導致出現(xiàn)關于通信虛擬介質占用持續(xù) 時間的問題。同樣，就通信設備4而言，在完成包含部分ACK的第二類型PHY幀的接收之后，這時將會重新開始EIFS持續(xù)時間。因此，通信設備4的載波偵聽狀態(tài)是不會出現(xiàn)問題的。相應地，假設部分 ACK是在第一類型PHY幀中傳送的，即使持續(xù)時間值是在做出這種假設的情況下計算的，也還是可以發(fā)現(xiàn)通信中的相應通信設備并未出現(xiàn)問題。因此，結合這種依照本實施例的結構，在一個通信設備與另一個通信設備共存的同時，可以有效地傳送部分ACK。
30如果沒有正確接收MAC超幀中包含的部分ACK，那么也可以不重傳這個部分ACK。在這種情況下，恢復的執(zhí)行與丟失部分ACK 但卻并未會聚的情況相類似。也就是說，在發(fā)覺沒有成功接收到部分 ACK之后，這時將會重傳一個MAC超幀，這個超幀與其前傳送的包括部分ACK在內的MAC超幀是相同的。 (第五實施例)
本實施例涉及的是一種對在分割MSDU時產生的多個MPDU進行會聚(集成)的情況。
圖18顯示的是根據(jù)本實施例的MAC超幀報頭的實例。除了各個MAC幀長度(MAC幀長度)之外，在這里還包含了各個MAC幀的分段編號。以下將對應用于分段數(shù)目的處理進行描述。
假定配置一個MSDU的MPDU不包含另一個MAC超幀。在這里對序列號進行分配，以此作為與MSDU有關的順序值。也就是說，產自同一 MSDU的MPDU將會具有相同的序列號。分段編號是一個表示MPDU在MSDU中的相對位置的值，并且通常將其指定成一個從0開始的連續(xù)值。最后，每一個MAC幀在用于MAC超幀的傳送/ 重傳處理順序中的序列號、分段編號及其相對位置都是在傳輸時決定的。相應地，發(fā)送通信設備只要使用部分ACK的比特映像信息就可以規(guī)定一個相應的MAC幀，并且可以通過筒單地擴展前述方案來進行重傳控制。
做為選擇，即使是在MAC超幀報頭中并未明確指示分段編號的情況下，指示MSDU的第一個和最后一個MPDU的(其中任何一個都可以隱性表示)，也還是能以相似方式實行依照本實施例的重傳控制。
(笫六實施例)
在依照本實施例的MAC超幀報頭中，MAC超幀報頭本身與 MPDU具有相同的格式。由MAC層的處理，接收通信設備就可以實施常規(guī)MAC幀和MAC超幀的處理分支，而不用接收那些源自物理層的信息。
圖19顯示的是與MPDU具有相同格式的MAC超幀報頭1900 的實例。其中舉例來說，在幀控制字段所包含的類型/子類型區(qū)域中全新定義并且分配了一個表示MAC超幀報頭的值。接收通信設備的 MAC層判定隨后是否對MAC超幀進行處理，或者是否根據(jù)該值來對常規(guī)MAC幀進行處理。持續(xù)時間504的值是依照一種用于計算MAC 超幀所包含的另一個MAC幀的值的方法來設定的。并且在這里對地址1 (接收機地址)的字段505的值進行了設定，使之與MAC超幀中包含的另一個MAC幀的地址l相同。這樣一來，在地址l的字段 505中設定了一個用于指定接收通信設備的地址。
MAC超幀報頭1900既未分段也沒有重傳，因此，序列控制字段 508的值沒有特殊意義。這樣一來，由于省略了這個序列控制字段508，因此較為優(yōu)選的是將MAC超幀的類型指定成控制幀。
在將類型定義為管理或數(shù)據(jù)的時候，有必要具有序列控制字段 508。在這里需要對這個值進行處理，以便能夠與根據(jù)本發(fā)明實施例的重傳控制相一致。例如在現(xiàn)有通信中，假設意圖重傳的MAC幀的序列號選取了用于MAC超幀的重傳控制順序中的連續(xù)值。這樣一來，如果為某個序列號設定了一個不連續(xù)值，那么將會臨時終止一系列用于MAC超幀的重傳控制，由此有必要使用另一個序列開始進行重傳控制。因此有必要確保不會出現(xiàn)序列號不連續(xù)的現(xiàn)象，或即使序列號變得不連續(xù)，也還是有必要繼續(xù)進行一系列重傳控制。作為一個用于解決這個問題的實例，存在這樣一種方法，當在重傳過程中進行如本發(fā)明的另一個實施例所示的窗口控制時，發(fā)送通信設備有可能會在重傳控制順序中預先發(fā)現(xiàn)分配給意圖重傳的MAC幀的最大序列號。這樣一來，通過將超出序列號最大值的某個值的序列號順序分配給MAC 超幀的MPDS,則可以解決這個問題。此外還需要將一個連續(xù)值分配給這個包含了意圖重傳的MAC幀的值。然而，在這里可以提供一種方法，用于在進行重傳控制的時候，忽視意圖重傳的MAC幀的序列號，由此對重傳加以控制，進而允許出現(xiàn)不連續(xù)。這種主要取決于
MAC幀在MAC超幀序列中的相對位置而不全部依賴于MAC幀的序列號的重傳控制方法則是這個方法的實例。
MAC超幀中包含的每一個MAC幀的長度是在與圖19所示的凈荷相對應的部分1901i殳定的。如本發(fā)明另一個實施例所述，用于應對分段的分段編號也可以包含在凈荷1901中。
此外，F(xiàn)CS502與圖2所示的HCS205相對應。同樣，對本實施例而言，在這里可以用一種與常規(guī)MPDU相同的方式來對使用 FCS502的情況進行處理。例如，在FCS502中設定了一個CRC值，這個值是相對于整個MAC超幀報頭而被計算的。如果確認MAC超幀報頭1900是由關聯(lián)于MAC超幀報頭1900的FCS502破壞的，則可以使用一種與借助HCS205檢測差錯的情況相同的方式來處理這種確認。檢測到這個差錯的接收通信設備將會丟棄整個MAC超幀。 (第七實施例)
在本實施例中，可以以與部分ACK和本發(fā)明另一個實施例中顯示的MAC超幀相同方式處理的MAC超幀報頭保存在相同的MAC 超幀中。
圖20顯示的是依照本實施例的MAC超幀200的格式的實例。在這里，首先將部分ACK幀排列在MAC超幀凈荷203的頭部，然后按順序對MAC超幀報頭的MAC幀進行設定。MAC超幀凈艮頭2001 中包含的必要信息與MAC幀的長度是對應的，其中所述MAC幀的長度是接收端識別MAC超幀凈荷203中的相應MAC幀的邊界所必需的。部分ACK的長度主要是以固定長度設定的。因此，即使將部分ACK置于開端，接收通信設備中的處理也不會出現(xiàn)任何問題。此外還很有可能將部分ACK的長度置于開端，這樣一來，即使MAC 超幀報頭遭到破壞，也可以接收在先的ACK，而不會出現(xiàn)任何問題。當在不出現(xiàn)任何問題的情況下接收到部分ACK時，由于正確設定了 MAC層的載波偵聽狀態(tài)，因此可以執(zhí)行第二次必要的重傳，而不必等待一個用于差錯恢復的等待時間。由此可以消除用于差錯恢復的等待時間，進而預料可以提高通信吞吐量。
與之相反，即使部分ACK與MAC超幀報頭2001的位置關系在 MAC超幀凈荷203中是相反的，如果將MAC超幀報頭2001設定為固定長度，那么就算是破壞了其前的MAC超幀報頭2001,也還是可以正確接收到后續(xù)的現(xiàn)有部分ACK。如果同樣基于部分ACK來進行栽波偵聽和重傳控制，則可以實現(xiàn)相似的有利效果。
本領域技術人員很容易就可以想到附加的優(yōu)點和修改。因此，本發(fā)明的更為概括的范圍并不局限于這里顯示和描述的特定細節(jié)以及典型實施例。相應地，在不脫離附加權利要求及其等價物所限定的常規(guī) 笨明構思的實質或范圍的情況下，各種修改都是可行的。
權利要求
1、一種通信設備，用于傳送具有目的地地址和表示占用通信介質的持續(xù)時間的持續(xù)時間字段的MAC幀，所述通信設備包括物理幀構造裝置，被配置成構造包括多個MAC幀的單個物理幀；設定裝置，被配置成將所述多個MAC幀中的每一個MAC幀的目的地地址設定為相同地址，并將每一個MAC幀的持續(xù)時間字段設定為相同值；以及傳送裝置，被配置成將所述物理幀傳送至目的地通信設備。
2、根據(jù)權利要求1所述的通信設備，其中所述物理幀還包括長度信息和用于檢測所述長度信息的差錯的第一校驗序列，所述長度是每一個MAC幀的長度，以及每一個MAC幀包括數(shù)據(jù)字段和用于檢測所述數(shù)據(jù)字段的差錯的第二校驗序列。
3、根據(jù)權利要求1或2所述的通信設備，還包括接收裝置，被配置成在目的地通信設備接收到所述物理幀并經過了 SIFS (短IFS)周期之后接收確認幀，所述確認幀是作為對接收所述物理幀中的多個MAC幀的至少任何MAC幀的確認的響應而被傳送的。
4、根據(jù)權利要求3所述的通信設備，其中以第一類型物理格式傳送所述確認幀，以第二類型物理格式傳送所述物理幀，以笫一類型物理格式傳送的確認幀能夠被支持第一類型物理格式的第一通信設備以及支持第二類型物理格式的笫二通信設備解碼，以及以第二類型物理格式傳送的物理幀能夠被第二通信設備解碼。
5、根據(jù)權利要求3所述的通信設備，其中檢查裝置，被配置成基于接收裝置接收的確認幀檢查每一個MAC 幀是否都已被正確地接收。
6、根據(jù)權利要求1或2所述的通信設備，其中向所述物理幀中包括的每一個MAC幀分配序列號，以及確認幀包括對應于序列號的排列的確認比特映像，所述確認比特映像指示每一個MAC幀是否都已被正確地接收。
7、根據(jù)權利要求2所述的通信設備，其中當在接收到確認幀之后重傳第一物理幀時，物理幀構造裝置在每一個MAC幀的長度信息中，將基于確認幀已經正確地接收的并且未被重傳的MAC幀的長度信息設定為"0"。
8、根據(jù)權利要求1、 2和7中任一項權利要求所述的通信設備，還包括天線；其中傳送裝置將物理幀經由天線傳送至目的地通信設備。
9、一種通信設備，用于接收具有目的地地址和表示占用通信介質的持續(xù)時間的持續(xù)時間字段的MAC幀，所述通信設備包括接收裝置，被配置成接收包括多個MAC幀的單個物理幀，每一個MAC幀的目的地地址都被設定為相同地址，每一個MAC幀的持續(xù)時間字段都被設定為相同值；獲取裝置，被配置成在目的地地址不是通信設備的地址的情況下，從每一個MAC幀的至少一個持續(xù)時間字段獲取持續(xù)時間；以及確定裝置，被配置成確定通信介質在獲取裝置獲取的持續(xù)時間中處于忙狀態(tài)。
10、根據(jù)權利要求9所述的通信設備，其中所述物理幀還包括長度信息和用于檢測所述長度信息的差錯的第一校驗序列，所述長度是每一個MAC幀的長度，以及每一個MAC幀包括數(shù)據(jù)字段和用于檢測所述數(shù)據(jù)字段的差錯的第二校驗序列，還包括產生裝置，被配置成為正確地接收的MAC幀產生確認幀，正確地接收的MAC幀是指第一校驗序列沒有檢測到長度信息的差錯并且第二校驗序列沒有檢查到差錯；以及傳送裝置，被配置為在通信設備接收到所述物理幀并經過了 SIFS (短IFS)周期之后，為所述至少一個MAC幀傳送確認幀。
11、根據(jù)權利要求10所述的通信設備，其中所述確認幀包括指示是否已正確地接收物理幀中包括的每一個MAC幀的接收狀態(tài)。
12、根據(jù)權利要求11所述的通信設備，其中所述接收裝置還接收基于接收狀態(tài)重傳的物理幀，所述物理幀包括沒有>^皮正確地接收的MAC幀，以及所述傳送裝置傳送包括指示是否已正確地接收重傳的物理幀中包括的MAC幀的接收狀態(tài)的新確認幀。
13、根據(jù)權利要求ll所述的通信設備，其中所述接收裝置還接收基于接收狀態(tài)重傳的第二物理幀，以及所述傳送裝置傳送包括更新的接收狀態(tài)的新第二確認幀，所述更新的接收狀態(tài)是由指示是否已正確地接收第二物理幀中包括的MAC 幀的接收狀態(tài)從之前的接收狀態(tài)更新的。
14、根據(jù)權利要求10所述的通信設備，其中所述物理幀中的MAC幀是數(shù)據(jù)幀，所述接收裝置還接收基于接收狀態(tài)重傳的物理幀，所述物理幀包括沒有被正確地接收的數(shù)據(jù)幀，以及所述產生裝置通過更新重傳的物理幀中包括的每一個MAC幀的接收狀態(tài)，從之前的確認比特映像產生新的確認比特映像。
15、根據(jù)權利要求9所述的通信設備，其中所述物理幀中的MAC幀是數(shù)據(jù)幀，還包括緩存器，被配置為在接收的物理幀中包括的MAC幀中，暫時地存儲被正確地接收的MAC幀，以便可以按照分配給每一個數(shù)據(jù)幀的序列號的順序讀取MAC幀；傳遞裝置，被配置為通過比較新接收到的物理幀中包括的MAC 幀的序列號和緩存器中存儲的數(shù)據(jù)幀的序列號，從緩存器讀取MAC幀，并將該MAC幀傳遞至更高層的處理；以及刪除裝置，被配置為從緩存器刪除傳遞的MAC幀。
16、根據(jù)權利要求9所述的通信設備，還包括識別裝置，；故配置為從物理幀中正確地接收的任何MAC幀識別接收或傳送物理幀是否必要；以及節(jié)能控制裝置，被配置為在識別裝置識別接收或傳送是不必要的情況下，將通信設備在由正確地接收的MAC幀的持續(xù)字段表示的持續(xù)時間中設定為節(jié)能狀態(tài)。
17、根據(jù)權利要求IO所述的通信設備，其中產生裝置產生包括多個MAC幀的另一個物理幀，所述另一個物理幀中的MAC幀包括確認幀和數(shù)據(jù)幀，以及傳送裝置傳送所述另一個物理幀而無需獲得傳輸特權的過程。
18、根據(jù)權利要求10 - 17中任何一個權利要求所述的通信設備，還包括天線，其中，傳送裝置經由天線傳送確認幀。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信設備、通信方法和通信系統(tǒng)。在這里構造了一個物理幀，所述物理幀包含了一個介質訪問控制超幀凈荷，其中依次包含了多個介質訪問控制幀。根據(jù)所構造的物理幀，在多個介質訪問控制幀中設定虛擬載波偵聽信息，由此載波偵聽的結果與基于介質訪問控制超幀凈荷中的多個介質訪問控制幀所進行虛擬載波偵聽的結果相同。而設定了虛擬載波偵聽信息的物理幀則被傳送到一個指定通信設備。
文檔編號H04W84/12GK101626386SQ20091016576
公開日2010年1月13日申請日期2005年1月7日優(yōu)先權日2004年1月9日
發(fā)明者宇都宮依子, 西林泰如, 高木雅裕申請人:株式會社東芝

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