WLAN中OFDMA资源管理的系统和方法

摘要

本实施例提供了在无线局域网(WLAN)中用于对为多个工作站(STA)分配资源实现控制功能，从而实现正交频分多址接入(OFDMA)通信的方案。本实施例的方法包括：确定用于WLAN中多个STA的OFDMA通信的多个传输资源。所述确定传输资源包括为所述STA分配多个子载波。所述方法还包括通过信号向所述STA通过信号发送所述确定的传输资源。将所述传输资源的信令携带在数据帧和管理帧中的至少一个中，例如，携带在MAC帧的子表头，所述信令为显式信令，或者，例如，携带在流量规格信息单元中的一个或多个专门的字段中。用于OFDMA通信的传输资源可以使WLAN中的STA进行并行传输。

说明书

本申请要求于2013年12月18日递交的申请号为“61/917,791”的美国临时申请案的在先申请优先级，以及于2014年6月9日递交的申请号为14/299,797的美国非临时申请案的在先申请优先级，该在先申请的内容以引入的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及网络通信，在一些特定的实施例中，涉及一种无线局域网(WLAN)中正交频分多址接入(OFDMA)资源管理的系统和方法。

背景技术

无线局域网(WLAN)通常在非授权频谱段上工作。当感知到介质繁忙时，这些频带的运行规则强制各竞争设备分享可用资源并推迟这些设备预期的传输。通常，WLAN采用正交频分复用的形式，其中，所有传输资源分配给单个设备。通常通过载波侦听多址访问/冲突避免(CSMA/CA)实现随机分配。通过CSMA/CA，设备可以接入介质，根据预定的时间段传输其数据，再停止接入所述介质使其他设备对传输进行竞争。相反，正交频分多址接入(OFDMA)为可以使多用户并行的传输和接入的机制。为了在帧结构及用户子集间资源调度方面满足时间信息的需要，OFDMA通常在已授权频带工作的无线基础设施中实现。需要有效的方案来实现WLANs中的OFDMA。

发明内容

根据一实施例，一种由网络组件管理无线局域网(WLAN)中正交频分多址接入(OFDMA)资源的方法包括：确定多个传输资源，以用于WLAN中多个工作站(STA)的OFDMA通信。所述确定包括为所述多个STA分配多个子载波。所述方法还包括通过信号向所述多个STA发送所述确定的传输资源。用于OFDMA通信的传输资源可以使多个STA同时在WLAN中传输。

根据另一实施例，一种由网络组件管理WLAN中OFDMA资源的方法包括：确定控制参数，所述控制参数用于建立和同步用于WLAN中接入点(AP)与多个STA之间至少一个下行和上行传输的OFDMA通信。所述方法还包括通过信号向所述多个STA发送所述控制参数。

根据另一实施例，一种用于管理WLAN中OFDMA资源的网络组件包括处理器和用于存储所述处理器的执行程序的计算机可读存储介质。所述程序包括用于执行以下操作的指令：确定用于WLAN中多个STA的OFDMA通信的多个传输资源。确定所述传输资源至少包括为所述多个STA分配多个子载波。所述网络组件还用于：向所述多个STA通过信号发送所述确定的传输资源，其中，用于OFDMA通信的传输资源可以使各STA同时在WLAN中传输。

根据另一实施例，一种由STA在WLAN中OFDMA的方法包括：向网络控制器发送以下至少一个的相关信息：所述STA的调度传输、传输准备、或者传输的优先级。所述方法还包括：接收来自所述网络控制器的控制参数的信令，所述控制参数确定用于所述STA的OFDMA通信的传输资源。所述STA和AP之间根据所述控制参数进行至少一个下行和上行传输的OFDMA通信。所述STA和所述AP之间进行的OFDMA通信根据所述控制参数与一个或多个其他STA进行同步。

根据又一实施例，一种支持WLAN中OFDMA的STA包括处理器和用于存储所述处理器的执行程序的非瞬时性计算机可读存储介质。所述程序包括用于执行以下操作的指令：向网络控制器发送以下至少一个的相关信息：所述STA的调度传输、传输准备、或者传输的优先级；所述程序还包括执行以下操作的指令：接收来自所述网络控制器的控制参数的信令，所述控制参数确定用于所述STA的OFDMA通信的传输资源。所述指令还使所述STA与AP根据所述控制参数进行至少一个下行和上行通信的OFDMA通信。所述STA和所述AP之间进行的OFDMA通信根据所述控制参数与一个或多个其他STA进行同步。

上述宽泛地概括了本发明实施例的特征，以便能够更好理解以下本发明详细描述。下文将对本发明实施例的其他的特征和优势将进行说明，这也构成了本发明权利要求的主题。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施例易被用作修改或设计其他实现与本发明相同的目的的结构或过程的基础。本领域的技术人员还应当意识到，这种等同构造不脱离所附权利要求书所阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：

图1示出了WLAN基本服务集(BSS)；

图2示出了包括控制OFDMA接入功能的WLAN控制功能的实施例；

图3示出了用于控制WLAN中OFDMA工作的OFDMAMAC子表头的实施例；

图4示出了用于在WLAN中携带OFDMA控制信息的流量规格(TSPEC)信息单元(IE)；

图5示出了开启WLAN中OFDMA控制的方法的实施例；

图6是一种能够用于执行各实施例的处理系统的图示。

除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。

具体实施方式

下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。

本发明在此揭示了在WLAN中的系统和方法实施例，用于实现将资源分配给具有OFDMA能力的多个用户设备的控制功能，所述用户设备在此也称为工作站(STA)。本实施例包括：通过OFDMA协调功能(OCF)在WLAN场景中管理OFDMA资源。

图1示出了包括接入点(AP)以及一个或多个相关的STA的WLAN基本服务集(BSS)的例子。所述AP为允许所述STA通过WLAN接入并通信的通信设备。所述STA为允许用户或用户与所述AP通过WLAN进行通信的任何用户通信设备。STA包括，例如，智能手机，平板电脑，笔记本电脑，台式计算机，传感器件(例如，智能手表)，以及其他具有WLAN(例如，WiFi)能力的移动或通信设备。

通常，OFDMA系统包括在某个带宽，W兆赫兹(MHz)的信道中的N_sc个子载波(N_sc为整数)。每个子载波表示能够用于上行和/或下行传输的子区间带宽或频道。例如，在WLAN中，通常将所述带宽W设置为20MHz。子载波的分隔Δf由Δf＝W/N_sc得出。所述OFDMA的符号持续期T_s由1/Δf得出。在WLANOFDMA实现中设置数量N_sc为64。通过将OFDMA引入到WLAN，可以将子载波的数量N_sc设置为更高的数值，例如，设置为256或512来支持更精确的粒度。分配给每个用户的单个传输的子载波的数量为OCF控制或确定的资源单元中的一个。

图2示出了包括控制OFDMA接入的OCF的WLAN控制功能的实施例。混合协调功能(HCF)控制对介质的可控的(调度的)接入和竞争的(随机的)接入。网格协调功能(MCF)控制相邻网格点(接入点)之间的访问(可控的和竞争的)。所述HCF提供点协调功能(PCF)、HCF受控访问(HCCA)、以及HCF/MCF竞争访问(EDCA)。所述MCF提供EDCA和MCF受控访问。所述OCF为存在于WLANAP或接入控制器(AC)中的逻辑功能。所述AC为通过接口连接所述AP的服务器，所述接口可以使所述AC与AP交互控制信息。

所述OCF执行WLAN中OFDMA的有序运行所需的一些功能。所述OCF的功能包括选择参与每次OFDMA传输的用户，将子载波分配给选择的用户，分配时间信息(同步性)，并发起上行和下行OFDMA传输机会(TXOP)。

为了选择STA，以及为所述STA分配子载波，所述OCF还用于通过信号向所述STA发送信息并与所述STA进行交互。在一实施例中，所述通过信号发送可以是携带在数据帧和管理帧中。图3示出了用于控制WLAN中OFDMA工作的OFDMAMAC子表头。所述OFDMA子表头为MAC帧的一部分，并携带OCF功能的信息。所述OFDMA子表头可以是所述数据帧和管理帧中的一个比特，用于向所述OCF指示用户(STA)是否发送帧，所述帧具有在其缓冲区准备好的用于传输的帧。或者，所述OFDMA子表头可以包括多个子字段，用于指示有利于所述OCF进行更详尽的调度的参数。这些子字段可能包括带宽要求，延时范围，和/或与所述OCF操作相关的其他参数。所述OFDMA子表头也称作OFDMA控制字段。所述OFDMA子表头还能用于将来自所述OCF的OCF信息传输至用户。还可以将所述OFDMA子表头定义为为此专用的的OFDMA控制字段。

另一实施例中，所述OCF和所述用户之间的通信可以通过显式信令(而不是上述携带的信令)进行。例如，显式信令可以使用信令帧和已存在于IEEE802.11规范的信息单元(IEs)。图4示出了一流量规格(TSPEC)IE，所述IE可以用于携带来自和/或去往用户(STA)的OCF信令，例如，用于交互用户与OCF之间的流量和预留信息。根据信号发送的信息的大小，可以将所述信息加入如图4所示的所述IE的字段的任何合适的字段组。

如上所述，所述OCF的功能包括将子载波分配给选择的多个用户。一个实施例中，所述OCF基于其流量要求将子载波分配给用户。进一步地，可以按照组的单位分配所述子载波，以达到一定的带宽的粒度。子载波以组分配而不是以随机的方式分配，能够简化整体OFDMA系统的设计。

所述OFDMA适用于所述AP与所述STA之间的上行和下行通信。当所述AP竞争并得以接入无线介质时，开始下行OFDMA传输。由于所述AP及其相关的OCF能够通过现有的WLAN技术和物理层(PHY)报文头信息同步多个用户传输，所以下行方向的同步比上行的情况简单。另一方面，在上行OFDMA传输机会(TXOP)开始时，需要同步。所述OCF负责向参与所述上行OFDMATXOP的用户传递同步信息。所述同步信息可以在特别的或专门的帧中传递，所述帧例如包括每个参与的用户的时钟信息。时间信息可以考虑所述用户与所述AP之间的由所述OCF计算的距离。

图5示出了开启WLAN中OFDMA控制的方法500的实施例。所述方法500由OCF功能执行，例如，在AP或AC上。步骤510：所述OCF接收来自STA(通过携带的或显式的信令)的以下相关信息：下行/上行的准备、调度、或优先级。步骤520：所述OCF确定控制参数，所述控制参数用于建立和同步用于在所述AP与一个或多个STA之间下行/上行通信的OFDMA通信。除来自所述STA的信息之外，可以考虑使用可用网络资源(例如，子载波和带宽)、用户数量(STA)、用户距离等信息，和/或其他用于优化OFDMA及其资源的相关信息。步骤530：所述OCF通过信号向STA发送信息，用于控制WLAN中OFDMA传输。例如，所述信令可以是通过IE携带，例如，携带在MAC子帧，或所述信令为显式信令。所述通过信号发送可以包括指示参与OFDMA传输的STA，将子载波分配给所述参与的STA，为所述STA分配时间信息(同步性)，发起上行和下行OFDMA传输机会(TXOP)，或其组合等信息。

图6为可用于实施各个实施例的处理系统600的方框图。例如，所述处理系统600可以是WLAN中AP，STA，或AC的一部分。具体的装置可利用所有所示的组件或所述组件的仅一子集，且装置之间的集成程度可能不同。此外，设备可以包括部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。处理系统600可以包括配备一个或多个输入/输出设备，例如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、按键、键盘、打印机、显示器等的处理单元601。处理单元601可包括中央处理器(CPU)610、存储器620、大容量存储设备630、视频适配器640，以及连接到总线的I/O接口660。所述总线可以为任何类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储总线或者存储控制器、外设总线等等。

所述CPU610可包括任何类型的电子数据处理器。存储器620可包括任意类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)或其组合等等。在一实施例中，存储器620可包括在开机时使用的ROM以及在执行程序时使用的存储程序和数据的DRAM。在实施例中，存储器620是非瞬时的。大容量存储器设备630可包括任意类型的存储设备，其用于存储数据、程序和其它信息，并使这些数据、程序和其它信息通过总线访问。大容量存储器设备630可包括如下项中的一种或多种：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等等。

视频适配器640以及I/O接口660提供接口以将外部输入以及输出装置耦合到处理单元上。如图所示，输入输出设备的示例包括耦合至视频适配器640的显示器690和耦合至I/O接口670的鼠标/键盘/打印机660的任意组合。其它设备可以耦合至处理单元601，可以利用附加的或更少的接口卡。举例来说，串行接口卡(未示出)可以用于为打印机提供串行接口。

处理单元601还包括一个或多个网络接口650，网络接口650可包括以太网电缆等有线链路，和/或到接入节点或者一个或多个网络680的无线链路。网络接口650可以使处理单元601通过网络680与远程单元通信。例如，网络接口650可以通过一个或多个发射器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一个实施例中，处理单元601耦合到局域网或广域网上以用于数据处理以及与远程装置通信，所述远程装置例如其它处理单元、因特网、远程存储设施或其类似者。

虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其他特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其他变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。