TWI261441B - Method and apparatus for packet aggregation in a wireless communication network - Google Patents

Description

1261441 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 :發明係有關於無線傳送，尤其是—種用於在聚合型 式中傳送多個資料封包的方法及裝置。 【先前技術】 貧料傳送愈來愈普遍化，而且資料傳送的方法及需 要也日形增加。在本於明的 執行羊…… 繼在電子裝置 資訊。資料傳送指從-裝置（或-裝置的組件）向另一裝置傳送此資訊。 =上’電腦儲存相_詩，決定是否由人工輸 動收集，以產生-項報告，進行 二:或者疋只有健存資料以作為往後參考用。資料儲 座生更稷雜的表不方法，如聲訊，視訊 體’或者是經由適當的介面以操作機械裝置。’、 傳送諸的理由應明確。收集在—處或多處之 二枓可傳送到他處安全儲存或執行任務。或者是該資料 :以只用於個人通訊，如應用電子郵件。人的；音貝 (： 瞭：.!ί:)事實上亦可以轉換成可傳送的資料。必需 及聲訊係被分開處理，因為其在傳送頻二 5、要求’為了說明本發明，使用“資料傳i£” ;兄=型式的資訊内容的傳送，除非特別=

處，或可從文中明顯區分。 U 原因：引：料傳运之普及係由多種互連的現象促成。盆 原口之-“係計算裝置已為大眾#遍制。這些裝置 1261441 的型式如個人電腦，手機’個人數位器等。因此，傳送 之貢訊量也隨著增加。不只包含上述說明者（如電子郵 件），而且使用者可以請求如財富圖形或其他型式的播 案’而^在短時間内送回這些資訊。尤其是w〇rid黯 ㈣使得可以進行大量資訊的傳送。最後，可以預期大 ，的通訊，網路及系統將支援大量的資訊傳送。這些大 $的資料：送頻道及相關的方法及通訊協定將可以提供 快速及可靠的資料傳送。 虽然料傳送的第_類通訊頻道為線路及如銅之 類的導電材料。資料傳送可以經由專用的線路及一連串 = = :14些裝置向及-計算裝置傳送。可以經由網 進订連結’如共用切換電話網路（PSTN)，或者是最 ^的網際網路，如果需要的話可以蚊通訊電路。可以 ^用機械㈣以建立特料連結電路以連結現 路。也可⑽料“賴產生料物件 體 =關從多個半永久性的現有的選射傳送出去= 指定之辦公大樓的辦之；使用區域網路(lan)- u貝料必需轉換成為適當的型式以傳送及廡 =辨識之某種編碼型式傳送到所需要的接 ^ :=!以達成此1的。在某些連結中，將資料： 包需Γ:址稱為：包，各封包各別傳送。咖 匕而要刀別疋址，因此可以以最有效 由。各封包必需包含辨識資訊，因此封包可/以適= 1261441 1 〇之組件的例子 至4，及存取點5 結而與存取點通訊 本上稱為下行連結 必需瞭解圖1 存取點5固定到且 取點的網路。此應 際位置的存取點， 結0 圖1的WLAN 1 〇包含4個台1 I;作各台以經由-或多個射頻連 攸存取到-或多個台的傳送頻道基 而其他方向的傳送則為上行連結。 的开V恶，考罝上述說明的細胞網路， 切換-大的網路’可能為包含其他存 用可以如使用在大學中’其在不同實 予生及。又備使用無線通訊進行網路連 務台(Vs:傳送台i且（數目可以改變）*時候為基本服 二^ )’且包含5個存取點，作為下層結構bss(if S。多個IF_BSS可以彼此連結以形成—延伸服務 、、且(ESS)(圖中沒有顯示）。該網路甚至具有鱼並他二 從-存取點向另—存取點，，交遞，，通訊的能力，因此: 用者代表性可以在通訊對話期間有少量中斷或不中斷的 情況下進行再定址。除了其他的IF—Bss，机八町〇 的傳送台可以存取較大的中央電腦且存取更廣的網路， 如網際網路。 當然，圖1的WLAN只是一表示例子，也可以使用 其他的網路形態。可以在一以臨時性網路（adh〇c)為基礎 下建立某些網路且在多個節點（沒有固定的存取點或預 先才曰疋的存取點）之間建立通訊切換。這些傳送台稱為 獨立的BSS ( IBSS )。另一型式為往網格（mesh)網路，其 中多個通訊台可以在一路由下允許二或多個台經由中介 1261441 次載波指定。 在另一方面，本發明包含使用在WLAN的存取點，該 存取點包含封包選擇器以選擇資料封包，一群標示產生器產 生聚合選擇之封包成為傳送訊框的資訊，一傳送訊框組合器 以組合包含選擇封包及群標示的訊框。該群標示可以包含告 知指令，以通告接收器如何告知接收到對應之告知封包的訊 息，在此實施例中，存取點尚包含一告知指令產生器。 另一方面，本發明包含一使用在WLAN的行動台，包 含群標示偵測器以偵測一接收的傳送訊框何時包含聚合資 料，一資料取出機構，以從此一訊框中取出該資料，其為行 動台所需要的資料，及一告知訊息產生器，以依據告知指令 產生一告知訊息，如果需要的話，包含在傳送訊框中。 另一方面，本發明包含一用於無固定或特別的（ad hoc) 存取點的獨立之BSS (IBSS)的行動台，其包含一用於選擇 資料封包的封包選擇器，一用於產生資訊的群標示產生器， 該資訊與將選擇封包聚合入一傳送訊框有關，一傳送訊框組 合器，用於組合包含選擇封包及群標示的傳送訊框，及一群 標示偵測器用於偵測何時該接收的傳送訊框包含聚合資 料，一資料取出機構，用於從一訊框中取出行動台需要的資 料，及一告知訊息產生器，用於依據系統需要或告知指令而 產生一告知訊息，如果需要的話，可以包含在傳送訊框中。 由下文的說明可更進一步瞭解本發明的特徵及其優 點’閱Ί買時並請參考附圖。 【實施方式】 10 1261441 本發明係相關於一種方法及一相關的裝置，以將資料封 包聚合成傳送用的多封包訊框。在使用本發明模擬無線區域 網路（WLAN)中已使得效率及可靠度增加。在附錄中已提 供這些模擬的結果，但是除非文中說明者，申請專利範圍並 不受限於這些特定的結果。 一般說來，本發明係配置在介質存取控制（MAC)邏輯 層，MAC層及實質層介面中。這些項目稱為ISO-OSI模型 (圖2 )的邏輯層架構方式。此模型具有多種不同的變動 例，但是必需瞭解文中說明者仍可以適用於其他類似的結構 中〇 例如圖2中說明在WLAN之資料傳送中之一代表性的 方法的架構。必需瞭解任何兩種通訊裝置各具有一發射機及 接收機。在此例子中，具有相同的層組結構的方法均可以用 於兩者。簡言之，傳統的ISO/ISI (國際標準組織/開放系統 互連結）模型220中，應用層22 7提供網路服務予終端 使用者，且介接使用者的應用程式。表現層2 2 6將資料的 邏輯表示法轉換為標準的型式，反之亦然。對話層2 2 5管 理通訊裝置及通訊網路之間的通訊。傳送層2 2 4將資料次 分成資料分段，以進行傳送，且重組接收的資料串。網路2 2 3處理資料的路由。資料連結層2 2 2將資料分段置入封 包中以傳送該資料。實質層2 2 1定義動作的傳送頻道。

圖2之LAN/OSI模型2 0 0提出與〇SI模型2 2〇快 速的模型，其併入應用層2 0 6之ISO/OSI模型2 2 0的上 三層225 — 227中。LAN/OSI模型2 2 0也顯示將〇SI 1261441 一無線台在一給定的時段内傳送資料。當然，對於不同的無 線台指定不同的時段，此係依據一預定的指定處理進行。 另一方面，在一内容為偏移的系統時，或者是在一使用 者之系統的内容存取時段，也使用避免干擾的方法。一般， 當感測過所使用的頻道在使用時，則沒有任何無線台傳送訊 息，且此後在自身傳送之前，等一段時間。圖5詳細解釋此 觀點。 圖5的時間流程圖4顯示依據習知技術之代表性的内 容頻道資料傳送問題5 0 0。問題5 0 0顯示一具備傳送用 之WLAN台。（時間）方塊5 1 0顯示該媒體在忙線中，即 某些其他的台正在傳送訊息。此後，其他的台停止傳送，具 有將傳送之資料的一台等待某一段預定的時間，稱為分配介 面空間（DIFS)時間520。在DIFS 520後的某一段點5 2 5， 該台試著傳送資料。（通常，表示意圖5 2 5在DIFS 520過 後發生，但是也不必一定如此）。 當有二或多台試著在相同的内容頻道一在大略相同的 時間中傳送時，則發生”碰撞”且沒有任何一項傳送會成 功。當一傳送台感測到一碰撞事件時，在進行一下個傳送意 圖時，已等待一隨機返回時段。必需瞭解如果先前傳送時發 生碰撞的所有的傳送台在另一意圖發生前選擇一隨機延 遲，則最有可能對應的隨機返回必需充份地也可以以避免下 一次的控制.器。甚至沒有發生碰撞時，如果偵測到空中介面 忙碌時，準備傳送的一台基本上必需等待一隨機返回時段。 此時假設在傳送或意圖再傳送5 3 5時沒有偵測到任何控 15 1261441 一預定的時段過後，該第二台將傳送一告知訊息（ACk2)。 在一實施例中，在此情況下，STA2將包含一告知訊息ACK2， 當沒有接收到ACK^f，則最後傳送自已本身的告知訊息。 圖1 6的時間流程圖顯示依據本發明另一實施例的聚 合資料傳送序列1 6 0 0。必需瞭解在此實施例中，如果需 要的話已正確接收到需要的資料時，則S τA回送一聚合的 ACK。例如該資料可以為MAC協定資料單元或mac管理協 定資料單元（MPDU/MMPUD)的型式。如果有多個單元被 傳送到一單一的接收STA時，則只需要一個ACK即可（而 其他的STA可以調整本身的STA定時）。最好，將聚合訊框 控制攔位中將一時間間隔值指向整個訊框交換序列，如圖丄 6中所不者。各個個別的聚合ACK的時間間隔值可以指向整 個訊框交換序列的結束點，而最後的聚合ACK時間間隔值 設定為〇。 菖考畺到多個接收台時，則傳送將至少慢到像最慢的一 台一般。在一實施例中，至少一部份可以基於需要之接收器 的谷里，而視需要將封包包含内傳送訊框中，使得不使用該 可旎的低速率與高速傳送的無線台通訊，此係因為所選擇之 封包群之故。 如上所述，本發明之此一方法可以使用在應用内容存取 方法的無線通訊系統中（或者是使用一内容存取時段的無線 通訊系統中）。但是也可以使用在沒有内容的方法中，例如 在1EEE 802.U PCF(虛座標功能）及HCCA(HCF(混合座標功 能）控制的頻道存取_正£]£ 802 11中）。此通訊系統可以使用 22 1261441 時，該到達的信號可表示成

rn = r(n Ts-T〇FFSET) Ts=kTSYS

T OFFSET

Ts

YS (4) 其中k為系統時脈TSYS的過取樣因素。在一實施例 中，TSYS在6 0Hz下操作’架構—過取樣因素k=3，此 係因為在2〇MHz的取樣率下進行贿_。選擇 t0FFSET以使得實際延遲（隨機變數）產生的錯誤 C下，最大的Τ°_τ為W2。模擬結果顯 =::號定時量化產生的互載波干擾（ια)可以忽略掉。 在到達封包之間的相對延遲可以由下式界定··

-WJ (5) ，C為光速，ts在 其中R為DSS量測下的支援半徑 前文中已定義過（參見式4)。 整個接收信號rn為： r^h®Xn+Di (6) 對應頻道脈波_(P1*eflX)，各式之傳送信號及 淨杳。社，y、+却 式6的迴旋值（C〇nv〇Iuti〇n )為循 衣者此必品熟知頻域下悉 -下：法及恰域迴旋之傅立葉轉換對 26 1261441 等的特性。 基於傅立葉轉換，各延遲導致頻域的相偏移。此相偏 移必需在頻域内估計。依據本發明實施例，為了此目修改 長訊符號，設計長訓練符號以激發IFFT/FFT的2 2個次 載波，如圖1 5所示。各台傳送激發OFDMA方法設計之 次載波群集（cluster)的部份長訓練符號。依據此方式， 估計與各延遲相關的相，以用於有需要的次載波。一般的 方式執行應用頻道估計的群集的偵測。 下文提供IEEE 802.11a及IEEE 802.11g之次載波的 指定。 表1 :用於數據的次載玻指定，及64 Pts IFFT導引調(TONES) 1ACK 2ACKS 3ACKS 4ACKS 5ACKS 6ACKS USER#1 [7:32 34:591 17:321 「7:321 「7:191 「7:151 「7:151 USER#2 N/A [34:59] [24:32 34:421 [20:32] [16:24] [16:24] USER#3 N/A N/A [43:591 [34:461 [25:321 「25:321 USER#4 N/A N/A N/A 「47:591 「34:421 [34:421 USER#5 N/A N/A N/A N/A 「43:511 「43:511 USER#6 N/A N/A N/A N/A 無使用 [52:59] 必需給定因為只需要決定是否資料已傳送出去，即足 以對於白化或不同的文字測試次載波群集。在頻域中應用 信號結構的相關性中的延遲而使得長訓練符號的本質架 構可以簡化此程序。在另一實施例中，可以在次載波的群 集上進行簡單的白化測試，此係因為一台不需要正確地偵 測該封包是否傳送一 ACK訊息之故。在此實施例中，在 頻域中執行的頻道偵測使用在各次載波上的單一標籤的 27 1261441 等化操作。 雖然文中已應較佳實施說明本發明，但熟本技術者需 了解可對上述加以更改及變更而不偏離本發明的精神及 觀點。 28 1261441 【圖式簡單說明】 圖1之簡化方塊圖， 乃观圖’說明代表性網踗

實施例操作的行動台的選擇之組件。 來&方法 在此該網3 配置本發明的機構及方法。 圖2顯示用於說明一 y 層，以使用在如圖i之 圖 3之簡化的古私 圖4的簡化方塊圖，顯示依據本發明封包聚合 施例操作之WLAN存取點的選擇組件。 圖4A之簡化方塊圖顯示依據本發明封包聚合方法之 另一實施例操作之WLAN存取點的選擇組件。口彳 圖5之時間流程圖說明依據f&技術之内 取循環。 、予 圖6的時間流程圖顯示依據習知技術之代表性的内 容頻道資料傳送序列。 圖7的方塊圖說明依據習知技術之基本（ieee 802.11a)的訊框格式。 圖9的時間流程圖說明依據本發明實施例的資料傳 送序列。 圖9的方塊圖說明依據本發明實施例之訊框格式。 圖10之方塊圖顯示一般使用在無線資料傳送的前文 結構。 圖11之信號流程圖說明延遲及更正演算法的結構。 1261441 圖 應 12說明圖η之延 遲及更正封包偵測演算法的響 圖13說明一分開的八〇^貞測。 圖1 4依據—聯合ACK偵測。

性的OFDMA 訓練 圖15顯示用於分開的頻道估測的代表 =16、的時間流程圖說明依據本發明另—實施例之聚 合資料傳送序列 圖17說明基本MAC訊框袼式。 圖18說明依據本發明實施例之聚合訊框的格式。 圖19說明聚合訊框控制攔位的内容。 圖2〇之表說明依據本發明之次型式攔位的數值。 图21之表說明依據本發明實施例用於編碼時間長度 / I D攔位的數值。 圖22之表說明依據本發明實施例之用於〇 a攔位内 容的數值。 圖23的時間方塊圖說明依據本發明實施例之具有一 聚合OFDMA ACK的聚合訊框交換。 圖24說明依據本發明實施例之ofdmA ACK訊框2 4 0 0的格式。 圖25之表依據本發明實施例之用於聚合OFDMA ACK訊息的次載波分配。 【主要元件符號說明】 20〇 OSI 模型 202 MAC (次）層 30 1261441 203 LLC (次）層 220 ISO-OSI 模型 201， 221 實質層 222 資料連結層 223 網路 224 傳送層 225 對話層 226 表現層 227 應用層 300 行動台 310 傳送電路 320 接收電路 325 控制器 330 記憶體裝置 340 指標偵測器 345 資料取出裝置 350 告知訊息產生為 400 存取點 419 傳送電路 415 天線 420 接收電路 425 控制器 435 網路介面 470 資料訊框組合器 475 指令產生器 480 偵測器 500 問題 510 時間方塊 520 DIFS 525 段點 535 意圖再傳送 540 資料傳送 550 SIFS 560 告知訊息（ACK) 600 傳送序列 610 傳送 635 第一告知訊息 640 第二資料傳送 660 方塊 665 SIFS 710 前文 720 表頭 722 爛位 724 奇偶意圖 730 資料璋 734 補入欄位 816 返回間隔 820 31 群傳送訊框 1261441 830 ACKi 840 ACK2 900 訊框格式 923 長度欄位 93 1 服務欄位 937 聚合訊框 (AF)表頭 32

Claims (1)

1261441 十、申請專利範圍·· L一種傳送資料封包的改進方法，係依頻道存取協定 ^無線通訊_巾進行封包化㈣之㈣， 列步驟： $ 一傳送台中，將欲傳送之資料形成多個封包； 從該多個封包中選擇一群封包供聚合傳送； 在傳送Ό中產生與該選擇之封包群相關的群標示；以 _ 、’且σ至少一傳送訊框，以包含該選擇的封包群及群標 料含有二:：利軌圍第1項之方法’其中該待傳送的， 攔位的介質存取控制（mac 且+含有設定MAC層表頭攔位的步驟。 料含St?範圍第1項之方法，其中該待傳送的:貞 八有攔位的實f層表頭，且尚含有設定該培 貝層表頭攔位的步驟。 Μ貝 傳送訊框的步2—弟i項之方法’其中尚包含傳送該 5·如申請專利範圍第丨項 接收台中接收該傳送訊框的步驟。 包含在。 33 1261441 少 驟 6·如申請專利範圍第5項之方法 八 接收台中偵測接收之傳送訊框是否包含群：示 7.如申請專利範圍第6項之方法，其中尚包含 解碼该接收的傳送訊框的步驟，及 將定址到至少— 出的步驟。 接收台的資料從該解碼的訊框 中取 8. 如中請專利範圍第7項之方法，其中尚包含：對於 疋址於該至少—接收台的資料予以棄除的步驟。、 9. 如申請專利範圍第6項之方法，其中尚包含： 收台中產生告知訊息（ACK)的步驟。 10·如申請專利範圍第9項之方法，其中尚包含：在 產生ACK之前，決定該群標示中是否包含ack指令的步 驟。 11.如申睛專利範圍第1 〇項之方法，其中若有ACk 指令’則依據該指令實行產生ACK訊息的步驟。 12·如申請專利範圍第^項之方法，其中告知指令包 34 1261441 含與ACK傳送定時相關的資訊。 13·如申請專利範圍第12項之方法，其中與ACK定 時相關的資訊從資料封包組入傳送訊框的順序中得到。 14·如申請專利範圍第η項之方法，其中依據一正交 分頻多路存取（OFDMA)協定操作該無線通訊系統，且 其中該ACK指令包含一 ACK次載波組設定，其中該ACK 次載波組為包含次載波之子集的群集（cluster)，該次載 波係用於依據OFDM協定的資料傳送。 15.如申請專利範圍第Η項之方法，其中尚包含：從 一接收台中接收至少一 ACK訊息的步驟。 16·如申請專利範圍第15歡方法，其中該至少一 ACK訊息為多個ack訊息。 自;J_如申請專利範圍第b項之方法，其中該多個ACK 讯心中的各甙息佔據_唯—的ACK次載波組。 用一 步驟 18.如申請專利範圍第”項之方法，其中尚包含：使 延遲及相關演算法以该測多個A】中之各個A】的 〇 35 1261441 二無線台係一多個無線台。 25.如申請專利範圍第24項之裝置，其中該無線訊框 包含定址到之多個無線台之數個無線台的封包。 37