用于物理层处功率节省的多播传输组寻址

摘要

技术被提供以实现针对被配置为支持多用户传输的帧中的多播传输的组寻址。帧包括被配置为指示与多用户传输间隙相关联的接收方设备的头部字段，在此间隙期间，频率和空间信道资源被分配以允许到各个接收方设备的数据帧的传输或者多个数据帧中的相应数据帧的同时传输。在头部字段中，指示将在多用户传输间隙期间接收传输的一组接收方设备的组标识信息被无线地传输。在头部字段之后的多用户传输间隙期间，用于多播传输的数据被无线地传输，其中多播传输去往作为与包含在所述头部字段中的所述组标识信息相对应的多播组的成员的一组接收方设备。

说明书

技术领域

本公开涉及无线通信。

背景技术

在通信网络中，同时将相同的数据发送至多个设备通常是有用的。这 被称为多播传输，并且要接收数据的设备被称为组或多播组的成员。在有 线和无线网络两者中，多播都是有用的。

无线网络具有这样的额外限制：许多设备为便携式从而由诸如充电电 池的消耗电源供电。在当前的无线网络中，在帧的物理层处不存在寻址和 标识多播组的手段。其结果是，多播帧必须被从帧的物理(PHY)层／部分 到帧的媒体访问控制(MAC)层／部分的所有设备处理。

附图说明

图1是无线网络的图示，在该无线网络中无线接入点设备被配置为使 用多用户帧的多用户传输的间隙向一组接收方设备发送多播帧。

图2是被配置为在多用户帧的多用户传输的间隙期间传输多播帧的示 例无线接入点设备的框图。

图3是多用户帧的图示，示出了使用帧的头部字段来指示在帧的多用 户传输的间隙期间多播传输将跟随特定多播组。

图4示出置入头部字段中内容的格式的示例，其指示在帧的多用户传 输的间隙期间多播传输将跟随特定多播组。

图5是一般地描绘了帧的多用户传输的间隙期间在发送多播传输中， 由无线接入点设备执行的操作的示例的流程图。

图6是更详细地描绘了由无线接入点设备执行的操作的示例的流程图。

图7是描绘了由能够解码包含多播传输的多用户帧的无线接入点设备 执行的操作的示例的流程图。

示例性实施例说明

概述

技术被提供以实现被配置为支持多用户传输的帧中针对到无线设备的 多播传输的组寻址。帧包括被配置为指示与多用户传输间隙相关联的接收 方设备的头部字段，在此间隙期间，频率和空间信道资源被分配以允许到 各个接收方设备的数据帧的传输或者多个数据帧中相应数据帧的同时传输。 在头部字段中，指示将在多用户传输间隙期间接收传输的一组接收方设备 的组标识信息被无线地传输。在在头部字段之后的多用户传输间隙期间， 多播传输的数据被无线地传输，其中多播传输去往作为与包含在头部字段 中的组标识信息相对应的多播组的成员的一组接收方设备。

示例性实施例

首先参考图1，示出了包括无线接入点设备(AP)10和多个无线客户 端设备20(1)-20(N)的无线通信网络5的图示。在一个示例中，无线 接入点设备10和无线客户端设备20(1)-20(N)被配置为根据IEEE 802.11ac无线局域网(WLAN)通信标准进行无线通信。IEEE802.11ac标 准提供了多用户帧，在该多用户帧中AP可以利用多输入多输出(MEMO) 传输技术以及频带的时间、频率和空间信道资源，向多个接收方设备发送 数据帧、或者向各个接收方设备同时发送多个数据帧中的相应数据帧。同 时传输多个数据帧中的相应数据帧到各个接收方设备被称为“多用户 MIMO”技术。现在已知的或以后开发的其它无线通信标准或系统可以具 有类似的多用户传输能力，并且本文描述的技术可适用于这样的标准或系 统。

还存在被称为多播传输的另一种类型的传输，其中相同的数据被发送 到作为所谓的多播组的一部分的一组接收客户端设备。媒体接入控制 (MAC)层和更高层处的组寻址或多播寻址通过对适当的FEC率的指定， 来帮助优化错误保护和分组间的前向纠错(FEC)。

在当前的多用户无线通信情景中，在传输帧的物理(PHY)层处不存 在寻址和标识多播组的手段。例如，在IEEE802.11a／b／g／n/ac标准中，不 存在针对多播分组的PHY-层寻址，并且因此所有客户端设备需要全程都 处理多播分组直到MAC层或更高层，在此之后非目标(non-intended)接 收方设备可以丢弃分组。对于非目标接收方设备，这是对处理资源的浪费。

在PHY层处指示多播组以使得非目标接收方设备可以较早地丢弃多 播分组并在数据单元间隙的其余部分在功率节省模式下操作将是非常有益 的。当前，在IEEE802.11ac多用户帧的物理层收敛过程(PLCP)头部中 不存在寻址多播PCLP数据单元(PPDU)的目标接收方的手段。然而根 据本文描述的技术，IEEE802.11ac的PLCP头部中的现有字段对于多播组 寻址是复用的。

据此，AP10被配置为使用多用户帧的PLCP头部中的组寻址来指示 多播组传输。例如，假定AP10让去往客户端设备20(1)、20(5)、20 (6)、和20(7)的数据帧排队等候。AP10可以将客户端设备指定到多 播组，提前向它们宣布它们是特定多播组(例如，组1)的一部分(包括 向它们发送组标识符以及本文描述的附加信息)，随后在多用户帧的 PLCP头部中发送针对该组的组标识符，然后在PLCP头部之后的多用户 传输间隙(例如，PPDU字段)中发送针对多播传输的数据帧。AP10可 以遵循类似的过程，通过将客户端设备20(2)、20(3)和30(8)指定 至不同的多播组(例如组2)来向它们中的每个发送数据帧，并且发送不 同的组标识符等。在任意给定时间，客户端设备能够是多于一个多播组的 一部分。例如，客户端设备20(1)可以是组1以及组2的一部分。现在 转向图2，示例性框图描述了AP10，其被配置为执行这些多播组寻址技 术。AP10包括控制器12、用于有线网络通信的网络接口单元14、存储器 16、无线接收器17和多个无线发送器18(1)-18(K)。AP10还包括一 个或多个天线19(1)-19(K)。尽管只有一个无线接收器17被示出，这 是仅是通过示例的方式并且实际上只需要一个接收器。然而，AP10可能 具有多个接收器。此外，单个发送器被用于执行多个无线发送器18(1)- 18(K)的功能也是可能的。因此，简单起见，发送器18(1)-18(K) 的块可以由至少一个发送器来实现。

WLAN接收器17执行必要的基带信号解调，以及针对WLAN通信的 射频(RF)接收处理。类似地，多个无线发送器18(1)-18(K)中的每 个均能够执行必要的基带信号调制和RF发射处理的功能。无线接收器17 和发送器18(1)-18(K)可以作为包括一个或多个应用集成电路的无线 收发部15的一部分被包括。控制器12例如是微处理器或微控制器，或者 替代地是可编程数字信号处理器，或固定的或可编程的数字逻辑设备。

存储器16存储由控制器12用于控制AP10的功能的数据。另外，存 储器18存储针对AP多播控制处理逻辑30的指令，当由控制器12执行时， 该逻辑使得控制器执行本文联系图3-图6描述的操作。

存储器16可以包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)， 磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电、光、或其它物理／有 形的存储器存储设备。再次，控制器12例如是执行针对AP多播控制处理 逻辑30的指令的微处理器或微控制器。因此，一般情况下，存储器16可 以包括编码有软件(包括计算机可执行指令)的一个或多个有形计算机可 读存储介质，当该软件被(控制器12)执行时可操作来执行本文描述的操 作。

现在参考图3。图3示出根据IEEE802.11ac标准的多用户帧40的示 例。帧40包括其后跟有PPDU60(在本文中也被称为多用户传输间隙) 的PLCP头部50。多用户传输间隙可以用于向多个接收方设备传输共同的 数据帧，或者同时向各个接收方设备传输不同的数据帧，即多用户MIMO 传输。多用户MIMO(MU-MIMO)传输被引入到IEEE802.11ac中，其中 各个有效载荷被同时发送至一些客户端。

PLCP头部50包括一些字段，包括传统短训练字段(L-STF)51和52、 传统信号(L-SIG)字段53、以及非常高的吞吐量信号(VHT-SIGA)字 段54。VHT-SIGA字段54包括两个符号。在被称为VHT-SIGA1的第一 符号中，存在组标识符(GID)子字段。在PLCP头部50中，AP地址通 过VHT-SIGA字段54内的GID子字段寻址多用户PPDU的接收方。在发 送多用户传输之前，AP宣布和更新所有GID以及(一个或多个组ID管理 帧内)每个GID的成员身份(membership)，即哪个客户端设备是哪个组 的一部分。此外，在PLCP头部50中存在一些VHT训练字段，包括 VHT-STF56-0、VHT-LTF156-1、VHT-LTF256-2、VHT-LTF356-3、 VHT-LTF456-4以及VHT-SIGB字段57。

当前，在IEEE802.11ac中GID的目的是向客户端设备指示在PLCP 头部50之后的PPDU是多用户PPDU还是单用户PPDU。通过检测GID 字段、并将其与组ID管理帧中AP先前发送到客户端设备的任何GID进 行比较，该客户端设备判定它是否是针对PPDU的组的成员。如果客户端 设备判定它并非由VHT-SIGA字段54内的GID所指示的组，则它可以停 止进一步处理PPDU并且丢弃帧。

当前在IEEE802.11ac标准中，针对每个基本服务集(BSS)存在多个 (例如，64个)可用的GID，并且AP决定如何向每个GID指定成员身份。 尽管引入GID的主要目的是针对多用户传输，成员身份指定是任意的且由 AP控制，此外，还可以基于该AP可以使用的任何度量。据此，PLCP头 部中用于指示多用户传输的相同的字段被用来指示到多个客户端设备的多 播传输的。因此，没有通过新字段定义或新字段的方式改变标准以提供多 播组寻址的必要。功率节省可以通过允许未被寻址的客户端设备只要从 (IEEE802.11ac客户端设备已能够解码的)PLCP头部中的GID信息确定 随后的PPDU并不寻址到该客户端设备就关闭来实现。关闭的时间点被示 出在图3中的标号70处。

再次，被以其它方式定义来指示多用户传输的GID用于根据本文描述 的技术来指示到一组客户端设备的多播传输。这样，GID提供了使得PHY 层的多播组寻址成为可能的方法，并且针对并非由帧的PPDU的之前的 PLCP头部中的GID所指示的组的一部分的客户端设备实现了更好的功率 节省。

现在参考图4，其示出被插入字段54的第一符号VHT-SIGA1中以使 得基于PHY层的多播组寻址成为可能的信息的示例。字段54中存在关于 将用于传输的带宽以及将被分配的波束成形／空间信道的类型的一些位的信 息。这些与本文描述的多播寻址调度无关。有关信息是示出在标号80处、 使用了诸如6位(但允许63个可能的GID，64个中的一个被保留)的多 位的GID。GID80的位置是在VHT-SIG-A1的B4-B9字节处。

在PPDU中存在由时间、频率和空间资源组成、被称为子间隙的多个 用户位置。也存在被分配针对PPDU中多个用户位置中的每个指示有多少 数据(如果有的话)被在该用户位置(子间隙)中传输的位。这些位被称 为空间时间流数(NSTS)，其范围可以从0到多达8(尽管802.11ac的当 前版本允许至多4NSTS)。这是指示针对每个用户位置(在82(1)-82 (4)所示的从用户位置1到用户位置4)的NSTS的位的集合。AP将客 户端设备的多播组指定至PPDU中的特定用户位置，并且传输该用户位置 处的多播数据。AP在上述GID的管理帧中预先向客户端设备发送用户位 置信息。因此，当客户端设备确定它是由GID指示的多播组的一部分时， 该客户端设备随后在NSTS位处查看它的用户位置以确定在该用户位置处 将接收多少数据(如果有的话)。

现在转到图5，示出的流程图一般地描绘了当执行AP多播控制处理 逻辑30时由AP10执行的操作。在100处，AP将执行下述操作。在包括 被配置为指示与多用户传输间隙相关联的接收方设备的头部字段的帧中， 在多用户传输间隙期间，AP无线地传输指示将接收传输的接收方设备组 的组标识信息；其中在多用户传输间隙期间，时间、频率和空间信道资源 被分配以允许到各个接收方设备的数据帧的传输或者对多个数据帧中的相 应数据帧的同时传输。还存在一些由AP执行来向客户端设备通知多播组 分配、用户位置分配等的附加操作。这些操作将在下文联系图6被描述。 在200处，在头部字段之后的多用户传输间隙期间，AP无线地传输多播 传输的数据。多播传输去往作为对应于被包含在头部字段中的组标识信息 的一组多播组的成员接收方设备。此外，多播传输被在由AP选定的 PPDU中的多个用户位置之一处传输。

现在参考图6以描述AP在向客户端设备的多播组发送多播传输之前， 设定用于多播组分配的客户端设备中的另一些操作。在110处，AP判定 是否／何时需要多播以及GID的可用性以用于将客户端设备指定至多播组。 例如，AP将让将被发送至多个客户端设备的一个或多个数据帧排队等候。 直到AP可以无需发送多播传输时。同样在110处，AP确定存在尚未指定 至GID的组地址，其消耗无线频谱资源的比例很高和／或否则将不得不每 秒发送大量的分组，这将对并非这些分组的目标接收方的客户端设备的功 率节省产生不利影响。

假设AP已确定它具有将被发送至多个客户端设备的一个或多个数据 帧，则在120，AP确定该组的组成员身份并且该组中的所有设备都能够解 码多用户帧(例如是与IEEE801.1ac兼容的设备)。换言之，AP标识将 接收这些数据帧、并且因此应当被包括在多播组中的所有客户端设备。AP 可以以一些方式来确定组成员身份，例如，通过定向多播服务(DMS)特 征、更可靠的组播(MRG)特征、互联网组管理协议(IGMP)侦听等。

同样在120，AP从多个(可用的)GID中选择GID并且更新至组的 成员客户端的GID指定，从而所有组成员在否则未被使用的相同的GID 中具有相同的的用户位置。AP决定哪些客户端是GID的用户位置的成员。 AP可以将其它客户端移动至针对该GID不同位置。例如，AP可以保留 GID0-15用于节省组播功率，并首先将所有客户端分配至用户位置3 (“未使用”的用户位置)。当使用在0-15范围内的GID时，选定的客 户端可以被重指定到用户位置1。当组的帧需要被发送时，AP可以在用户 位置1处对其进行发送，并确保其它用户位置(例如，3)让0NSTS被指 示。

AP可以使用各种度量中的任何来确定多播成员身份的指定。这样的 度量的示例是由一些客户端发起的针对相同内容的请求的出现的历史记录 (history)，或者用于通过一些客户端访问共同的流视频的预先注册。

此外，由于相同的GID被使用于多用户传输和多播传输，AP使得 GID的使用适用于两者。换言之，AP决定将被指定／用于多用户传输的多 播组的总可用GID的部分，以及将被用于多用户传输的多播组的GID的 部分。取决于AP的操作以及多用户组和多播组的形成，AP可以适应性地 改变用于多用户组的GID的部分以及用于多播组的GID的部分，因此以 时变(time-varying)为基础改变用于多用户传输和多播传输的GID的比例 或数量。

例如，取决于客户端请求访问相同的内容或信息的活动(例如在教室 中)，AP可以指定更多的多播GID，并且在活动结束之后可以将这些多 播GID释放至GID的原始池，使得它们对多用户传输是可用的。同样， 在更为多样化的客户端集合中(其中每个客户端较不可能请求访问与其它 客户端相同的内容或信息)，AP可能发现将较大比例的GID指定至多用 户传输而不是多播传输将是更有益的。

在130处，AP将一个或多个消息(例如，一个或多个GID管理帧) 发送到接收方设备组的成员，以为它们提供对应于接收方设备针对多播传 输所被指定的多播组的GID以及GID内针对多播传输的用户位置(子间 隙)的指定。这样，AP向目标接收方设备供应了足够的信息，以使得它 们能够从被包括在帧的PCLP头部的VHT-SIGA字段中的GID信息意识到 存在寻址至它们的多播传输。

在140处，AP传输多用户帧PLCP头部中的多播组的GID。组中的客 户端设备接收并解码PLCP头部中的GID，并且也在先前接收的GID管理 帧所指示的PPDU中寻找针对该GID的用户位置处的数据。

现在参考图7，描绘了客户端设备当接收如上文联系图3和图4描述 地被形成的帧时的操作300。在310处，客户端设备接收包括被配置为指 示与多用户传输间隙相关联的接收方设备的头部字段的帧，在此间隙期间， 频率和空间信道资源被分配以允许到各个接收方设备的数据帧的传输或者 对多个数据帧中相应数据帧的同时传输。头部字段包括指示将在多用户传 输间隙期间接收传输的一组接收方设备的组标识信息。多用户传输间隙中 的传输可以是多用户传输或者多播传输。在320处，客户端设备解码的头 部字段来恢复组标识信息。在330处，客户端设备的评估组标识信息以在 头部字段之后的多用户传输间隙期间，判定它是否是接收方设备组的成员。 如果客户端设备不是该组的成员或者如果相应NSTS子间隙为零，则客户 端设备将停止处理帧；否则它会继续处理帧。即，客户端设备也将从 PLCP头部中的信息中判定有多少数据(如果有的话)将被在多用户传输 间隙中呈现在特定用户位置处。再次，不在接收这样的PLCP头部的组中 的客户端设备意识到针对它们存在0NSTS，并且直接休眠。

在330处，如果从组标识信息中确定无线设备并非针对多播传输的接 收方设备组的成员、或者虽然是针对多播传输的接收方设备组的成员但包 含在头部中的信息指示组的相关子间隙指示了当前不存在数据，则客户端 设备将中止对帧的接收和处理。另一方面，如果从组标识信息确定无线设 备是针对多播传输的接收方设备组的成员，则在头部字段之后的多用户传 输间隙期间客户端设备将继续对帧的接收和处理。

用在IEEE802.11ac中的与寻址相关的字段都位于PLCP头部中。客户 端设备中的接收器解码PLCP中的相关字段，并且随后决定是否继续处理 PPDU的其余部分。取决于PLCP解码被执行得有多快，非目标客户端设 备可以关闭一个或多个RF链、基带处理单元、信道解码器和／或MAC处 理器。RF和基带单元都是计算昂贵的单元，并且(在不需要时)关闭它 们显著地节省了功率，尤其是对于长PPDU。

综上所述，根据本文描述的技术，以某种方式被用于多用户传输的组 寻址字段中的组标识信息被用作多播地址的代理。上文是关于IEEE 802.11ac帧中的PLCP头部的VHT-SIG-A字段中的GID字段而被描述， 以寻址多播组内的客户端设备。这样的组寻址出现在PLCP子层中，并允 许非目标接收方较早地丢弃分组。这些技术对于无线局域网(WLAN)或 无线广域网(例如，诸如长期演进、IEEE802.16m等的蜂窝通信系统)中 任何多用户传输是有用的。标识多用户传输的目标的接收方设备的字段也 用于组寻址多播数据。尽管多用户传输和多播传输的概念和目的完全不同， 然而用于寻址目标客户端的手段是相同的。因此，寻址PHY层的多用户 客户端的相同字段可以用于寻址多播客户端，(在IEEE802.11ac中乃至 PLCP子层处)针对非目标客户端设备较早地在PHY层实现功率节省的益 处。因此，组寻址机制隐藏在多用户GID内并且不需要标准／规范的变化。 这使得配备有这种技术的AP能够利用组寻址的优势而不对IEEE802.11ac 标准做出任何改变。

上文的说明仅意在作为示例。