CN102547917B - 数据发送、接收方法及装置和网络系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种数据发送、接收方法及装置和网络系统。该数据发送方法包括RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；发送RTS，接收对端响应所述RTS而返回的CTS；向所述对端发送数据；其中，所述用户地址列表用于指示接收到所述RTSA的用户在接收到所述RTS或所述CTS后是否设置NAV。本发明各实施例通过增加一RTSA作为RTS/CTS机制的补充和拓展，接收到RTSA的STA在接收到RTS/CTS后根据RTSA中用户地址列表的指示选择是否设置NAV，可以对数据发送端发送的数据进行及时的回复，克服了现有技术相互冲突和不易实现等问题，为数据传输提供了有效的保护机制。
Description
技术领域
本发明实施例涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种数据发送、接收方法及装置和网络系统。
背景技术
多用户多入多出(Multiple Input Multiple Output，MU-MIMO)技术是下一代无线通信系统中的关键技术。通过MU-MIMO可以充分利用空间资源，相对于传统的单用户MIMO(SU-MIMO)可以在空间维度上支持多用户，在支持多用户通信上新增加了空间这个维度。MU-MIMO要求发射端天线数大于或者等于多个接收端天线之和，通过利用信道信息的预编码方式实现在空间维度上的多用户通信，换言之，这也就是空分多址(SDMA)。
在基于竞争接入的系统中例如WiFi，用户在数据通信之前需要确保信道的可用(未被占用)，即所谓的保护机制。通常采用发送请求(Request to Send，RTS)/发送请求的回复(Clear to Send，CTS)作为保护机制。如果用户在发送RTS后没有收到CTS，表明数据发送冲突，后面的数据不能发送；如果收到CTS，则后续的数据就会继续发送。进一步的，保护机制除了确保在数据发送时信道本身的可用，还需要确保数据在传输的过程中不会有相邻的用户(STA)发送数据，造成干扰甚至是冲突。以RTS/CTS为例，某一STA发送RTS给另一STA的时候，其他STA都会收到该信号。RTS的格式里设置的发送对象在收到RTS后不设置网络分配向量(NAV)并需要回复CTS，其他与RTS/CTS设置的发送对象不吻合的STA都会根据RTS/CTS格式的时长(Duration)设置网络分配向量(Network Allocation Vector，NAV)。其他STA在NAV这段时长内不能发起任何的竞争信道的动作，也不能发送任何信号，包括发送数据或者是回复请求。这样就可以确保通信双方的STA之间正常的数据通信。Data/ACK也扮演了同样的功能：某一STA发送数据(Data)给另一STA的时候，数据格式里设置的发送对象在收到数据后不设置NAV并在接收完后回复确认消息(ACK或Block ACK，BA)给发送STA；其他STA都根据该数据或该确认消息的时长设置自己的NAV。
对于MU-MIMO环境，现有技术有采用的处理方式为在发送MU-MIMO数据之前，只给一个用户例如STA1做一次RTS/CTS。但该处理方式中，其他的STA例如STA-2～STA-N在收到AP发给STA-1的RTS后，按照规定要设置NAV，因此会引起STA-2～STA-N在收到AP发送的数据后无法回复块应答(Block ACK，BA)的缺陷。另外一种处理方式为在发送MU-MIMO数据之前，给每一个用户做一次RTS/CTS。但该处理方式中，其他的STA在接收到不是发给自己的RTS后，按照规定要设置NAV，因此同样也会引起在收到AP发送的数据后无法回复BA，数据传输得不到保护的缺陷。此时，虽然可以通过重置STA的NAV值的方式解决，但是重置STA的NAV值的解决方式过于复杂、不易实现。
另一方面，现有的无线通信系统越来越倾向于扩大数据传输所用的带宽。以WiFi系统为例，STA的带宽已经从20MHz增长到160MHz。对于这种大带宽的通信，需要保护每个子信道上的正常通信。一种有效的保护方法为“动态/静态RTS/CTS保护机制”(Dynamic/Static RTS/CTS)，定义为发送STA在所有打算发送的信道上发送RTS，接收STA在接收到RTS后在对应信道中空闲的部分信道上回复CTS。发送STA因此获知此次通信中哪些信道是可以有效通信的。这种方法的缺陷是接收STA随时都侦听其所有信道，其功率损耗不可忽视。
发明内容
本发明实施例提供一种数据发送、接收方法及装置和网络系统。
本发明实施例提供一种数据发送方法，包括：
广播发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
向通信对端发送发送请求RTS，接收所述通信对端响应所述RTS而发送的发送请求回复CTS；
向所述通信对端发送数据；
其中，所述用户地址列表用于指示接收到所述RTSA的用户在接收到所述RTS或所述CTS后是否设置网络分配向量NAV。
本发明实施例提供一种数据接收方法，包括：
接收发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
接收发送请求RTS，如果所述RTS的目标地址为本地地址，则发送对所述RTS响应的发送请求回复CTS，并继续接收数据；如果所述RTS的目标地址不为本地地址、并且本地地址不在所述用户地址列表中，则设置本地的网络分配向量NAV。
本发明实施例提供一种数据发送装置，包括：
第一处理模块，用于广播发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
第二处理模块，用于向通信对端发送发送请求RTS，接收所述通信对端响应所述RTS而发送的发送请求回复CTS；
第三处理模块，用于向所述通信对端发送数据；
其中，所述用户地址列表用于指示接收到所述RTSA的用户在接收到所述RTS或所述CTS后是否设置网络分配向量NAV。
本发明实施例提供一种数据接收装置，包括：
第四处理模块，用于接收发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
第五处理模块，用于接收发送请求RTS，如果所述RTS的目标地址为本地地址，则发送对所述RTS响应的发送请求回复CTS，并继续接收数据；如果所述RTS的目标地址不为本地地址、并且本地地址不在所述用户地址列表中，则设置本地的网络分配向量NAV。
本发明实施例提供一种网络系统，包括本发明各实施例提供的、至少一个的数据发送装置和至少一个的数据接收装置。
本发明实施例提供的数据发送、接收方法及装置和网络系统，通过增加一RTSA作为RTS/CTS机制的补充和拓展，接收到RTSA的STA在接收到RTS/CTS后根据RTSA中用户地址列表的指示选择是否设置NAV，可以对数据发送端发送的数据进行及时的回复，克服了现有技术相互冲突和不易实现等问题，为数据传输提供了有效的保护机制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例数据发送方法流程图；
图2为本发明实施例数据接收方法流程图；
图3为本发明实施例一MU-MIMO数据的发送和接收方法示意图；
图4为图3实施例中STA接收RTS的状态机示意图；
图5为图3实施例中STA接收CTS的状态机示意图；
图6为本发明实施例二MU-MIMO数据的发送和接收方法示意图；
图7为图6实施例中STA接收RTS的状态机示意图；
图8为图6实施例中STA接收CTS的状态机示意图；
图9为本发明实施例三单用户数据的发送和接收方法示意图；
图10为图9实施例中STA接收RTS的状态机示意图；
图11为本发明实施四STA接收RTS的状态机示意图；
图12为本发明实施四中STA接收CTS的状态机示意图；
图13为本发明实施例四MU-MIMO数据的发送和接收方法示意图；
图14为图13实施例中STA接收数据/确认请求状态机示意图；
图15为图13实施例中STA接收确认消息状态机示意图；
图16为本发明实施例数据发送装置结构示意图；
图17为本发明实施例数据接收装置结构示意图；
图18为本发明实施例网络系统组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中MU-MIMO数据的传输得不到有效保护等缺陷，提供一种解决方式即在发送RTS之前，数据发送端(本发明实施例以AP为例进行说明，AP为一种特殊的数据发送STA)，向对端发送一种MAC帧，该MAC帧类型可以声明数据传输过程中NAV的设定机制。本发明各实施例将该MAC帧命名为发送请求通告(RTS Announcement；以下简称：RTSA)。其发送方式为广播方式，并设置在RTS之前。RTSA作为RTS/CTS机制的补充和拓展，可以有效地保护MU-MIMO以及SU-MIMO的数据传输。
图1为本发明实施例数据发送方法流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤100，广播RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
数据发送端例如AP向对端发送数据之前，要通过RTS/CTS对AP与各对端STA之间的信道是否可用进行检测。通常，STA在接收到目的地址不是自己的RTS后，按照现有规定进行NAV的设置，从而导致后续无法对AP下发的BAR进行回复，从而导致数据传输得不到有效保护。针对这个问题，本实施例中在AP发送首个RTS之前，先以广播的形式发送一个特殊的MAC帧即RTSA，并且在该RTSA中携带有一用户地址列表，该用户地址列表中包括至少一个所发送的数据的目标用户的用户信息，该用户地址列表中的用户信息可以是相关STA的MAC地址，也可以是相关STA的AID(AssociatedIdentifier，关联标识号，由AP分配的地址)，也可以是Group ID(组标识号，由AP分配的组编号)。
本发明实施例中相邻的帧之间的间隔小于自由竞争时间(DIFS)。紧跟在RTSA之后应当给用户地址列表中的STA发送RTS，在小于自由竞争时间的间隔为收对应RTS的CTS；此后在小于自由竞争时间的间隔后给第二个接收STA发送RTS......按此规则，给用户地址中的STA逐个发送RTS。
步骤101，向通信对端发送发送请求RTS，接收所述通信对端响应所述RTS而发送的发送请求回复CTS；
AP广播发送RTSA后，向通信对端发送RTS。接收到RTSA的STA接收到该RTS后，若判断获知该RTS的目标地址为本地地址，向AP返回对应的CTS，该CTS是作为RTS的响应。依次类推，AP向所要发送数据的所有通信对端发送对应的RTS后，各通信对端均要返回对应的CTS。
步骤102，向所述通信对端发送数据。
AP接收到所有通信对端返回的CTS后，便可向通信对端发送数据，例如同时向所有通信对端发送MU-MIMO数据。
本实施例中，所述用户地址列表用于指示接收到所述RTSA的STA在接收到RTS或CTS后是否设置NAV，即接收到该用户地址列表的STA在接收到AP发送的RTS或者其他STA返回的CTS后，要根据该用户地址列表判断自己是否要设置NAV。具体地，该用户地址列表用于指示接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、且不在该用户地址列表中的用户，在接收到RTS或CTS后，要遵循设置NAV操作准则。当然用户地址列表的操作准则可以预先在各STA(包括作为特殊的STA的AP)上设置好。
由于STA可以根据用户地址列表的操作准则，在自己属于接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、且不在该用户地址列表中的用户的情况下，设置NAV。在自己属于接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、但却在该用户地址列表中的用户的情况下，不设置NAV。这样就可以对AP发送MU-MIMO数据进行及时的回复即返回BA，从而AP得知MU-MIMO数据均被成功接收，不必进行重传等操作，对MU-MIMO数据的传输起到了保护作用。
本发明实施例提供的数据发送方法，通过增加一RTSA作为RTS/CTS机制的补充和拓展，接收到RTSA的STA在接收到RTS/CTS后根据RTSA中用户地址列表的指示选择是否设置NAV，可以对数据发送端发送的数据进行及时的回复，克服了现有技术相互冲突和不易实现等问题，为数据传输提供了有效的保护机制。
图2为本发明实施例数据接收方法流程图，如图2所示，该方法包括：
步骤200，接收发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
步骤201，接收发送请求RTS，如果所述RTS的目标地址为本地地址，则发送对所述RTS响应的发送请求回复CTS，并继续接收数据；如果所述RTS的目标地址不为本地地址、并且本地地址不在所述用户地址列表中，则设置本地的网络分配向量NAV。
基于上述实施例，AP向通信对端发送RTSA和RTS后，STA依次接收RTSA和RTS。该RTSA中携带有用户地址列表，该用户地址列表中包括至少一个所发送的数据的目标用户的用户信息，该用户地址列表中的用户信息可以是相关STA的MAC地址，也可以是相关STA的AID(AP分配的地址)，也可以是Group ID(由AP分配的组编号)。而且本发明实施例中相邻的帧之间的间隔小于DIFS。
本发明实施例中预先在各STA(包括作为特殊的STA的AP)中设置好用户地址列表的操作准则，STA可以根据用户地址列表的操作准则，在自己属于接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、且不在该用户地址列表中的用户的情况下，设置NAV。在自己属于接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、但却在该用户地址列表中的用户的情况下，不设置NAV。
具体地，接收到RTS的STA若获知所述RTS的目标地址为本地地址，则向AP发送对该RTS响应的CTS，并等待接收AP后续发送的数据。接收到RTS的STA若获知该RTS的目标地址不为本地地址、并且本地地址不在用户地址列表中，则此时该STA要根据用户地址列表的操作准则执行设置本地的NAV。接收到RTS的STA若获知所述RTS的目标地址不为本地地址、但自己却在该用户地址列表中，则此情况下不设置NAV。这样就可以对AP发送MU-MIMO数据进行及时的回复即返回BA，从而AP得知MU-MIMO数据均被成功接收，不必进行重传等操作，对MU-MIMO数据的传输起到了保护作用。
本发明实施例提供的数据接收方法，基于RTSA作为RTS/CTS机制的补充和拓展，接收到RTSA的STA在接收到RTS/CTS后根据RTSA中用户地址列表的指示选择是否设置NAV，可以对AP发送的数据进行及时的回复，克服了现有技术相互冲突和不易实现等问题，为数据传输提供了有效的保护机制。
以下结合实例对用户列表的使用进行详细的解释。
图3为本发明实施例一MU-MIMO数据的发送和接收方法示意图，图4为图3实施例中STA接收RTS的状态机示意图，图5为图3实施例中STA接收CTS的状态机示意图，对于MU-MIMO的情况，本实施例将RTSA与传统的RTS/CTS相结合，RTSA与RTS/CTS结合用于保护三STA的MU-MIMO数据传输流程，本实施例中AP分别向多个目标用户发送对应的RTS，如图3、图4和图5所示：
AP端的流程可以描述如下：
1.AP广播RTSA，其中包含AP需要用MU-MIMO通信的用户地址列表；该用户地址列表操作准则如上述的规定，此处不再赘述。
2.AP给STA1发送RTS，STA1发现该RTS的RA与自己的本地地址吻合，则回复CTS；
AP发送RTS给STA1，在接收到STA1响应RTS而发送的CTS后或在预定时间段内没有接收到CTS，则向另一通信对端例如STA2发送RTS
3.同理，AP分别给STA2和STA3发送RTS，STA2和STA3发现RTS的RA与自己的本地地址吻合，则回复CTS；
4.AP用MU-MIMO的方式给STA1、STA2和STA3同时发送数据。
5.以上，每帧的间隔都小于自由竞争时间间隔DIFS。
STA端的流程可以描述如下：
1.STA接收到来自AP的RTSA，读取其中的用户地址列表；
2.STA首先判断自己的本地地址是否在用户地址列表中，若在用户地址列表中，则在接收目标地址在该用户地址列表中的RTS后，继续判断该RTS的目标地址是都为本地地址，若是，则不设置NAV、回复CTS；若不是，则不设置ANV，不回复CTS。若自己的本地地址不在用户地址列表中，则在接收目标地址在该用户地址列表中的RTS后，判断获知该RTS的目标地址不是本地地址，则设置NAV，不回复CTS。
3.在用户地址列表中的STA收到RA值为AP地址的CTS，不设置NAV。
具体地，STA接收到来自AP的RTSA并读取其中的用户地址列表后，首先判断自己的本地地址是否在用户地址列表中，若不在，则在接收到CTS后若判断获知该CTS的目标地址不是本地地址，则设置NAV；若在，则在接收到CTS后，继续判断该CTS的目标地址是否为发送STA(本实施例中发送STA为AP)的地址，若是，则不设置NAV；若不是，则设置NAV。
此处实现方法可以包括两种，一种是AP的地址包括在用户地址列表中，STA获知CTS的RA值在用户地址列表中，则不设置NAV。另一种是AP的地址不包括在用户地址列表中，STA获知CTS的RA值不在用户地址列表中，但经过判断该RA值为AP的地址，则同样也不设置NAV。
本实施例提供的方法既可以保证MU-MIMO的数据传输得到有效保证，也可以避免重置NAV值。
图6为本发明实施例二MU-MIMO数据的发送和接收方法示意图，图7为图6实施例中STA接收RTS的状态机示意图，图8为图6实施例中STA接收CTS的状态机示意图，对于MU-MIMO的情况，本实施例将RTSA与RTS/CTS以组播的形式结合，用于保护三STA的MU-MIMO数据传输流程，如图6、图7和图8所示，对于本实施例，RTSA还要包括每个STA需要等待的时间即STA返回对应的CTS的时间信息。
AP端的流程可以描述如下：
1.AP广播RTSA，其中AP需要用MU-MIMO通信的用户地址列表和对应回复CTS的时间信息。该用户地址列表操作准则如上述的规定，此处不再赘述。
2.AP向STA1、STA2和STA3组播地址为自己的RTS-to-self；将RTS-to-self定义为一种特殊的RTS：该RTS的RA地址为发送STA自己的地址，即RA值＝TA值的RTS。RTS-to-self为一特殊的RTS，且该特殊的RTS的目标地址与用户地址列表中用户的地址均不相同，例如本实施例中该RTS的地址可以为AP自己的地址。
3.STA1、STA2和STA3在RTSA制定的时间回复CTS；
4.AP用MU-MIMO的方式给STA1、STA2和STA3同时发送数据。
5.以上，每帧的间隔都小于自由竞争时间间隔DIFS。
STA端的流程可以描述如下：
1.STA收到来自AP的RTSA，读取其中的用户地址列表；
2.属于用户地址列表中的STA收到RTS-to-self，因其地址为AP的地址与用户地址列表中用户的地址均不相同，此时不设置NAV，并按照用户地址列表中时间指示信息顺序回复CTS给AP；不属于用户地址列表中的STA，在接收到特殊的RTS-to-self后，设置NAV；
3.在用户地址列表中的STA收到RA值为AP地址的CTS，不设置NAV。
具体地，STA接收到来自AP的RTSA并读取其中的用户地址列表后，首先判断自己的本地地址是否在用户地址列表中，若不在，则在接收到CTS后若判断获知该CTS的目标地址不是本地地址，则设置NAV；若在，则在接收到CTS后，继续判断该CTS的目标地址是否为发送STA(本实施例中发送STA为AP)的地址，若是，则不设置NAV；若不是，则设置NAV。
此处实现方法可以包括两种，一种是AP的地址包括在用户地址列表中，STA获知CTS的RA值在用户地址列表中，则不设置NAV。另一种是AP的地址不包括在用户地址列表中，STA获知CTS的RA值不在用户地址列表中，但经过判断该RA值为AP的地址，则同样也不设置NAV。
本实施例提供的方法既可以保证MU-MIMO的数据传输得到有效保证，也可以避免重置NAV值。相对而言，本发明实施例一相对于现有机制改动更小，更可靠，但开销较大；实施例二相对于实施例一开销更小，但改动较大，可靠性略差。
图9为本发明实施例三单用户数据的发送和接收方法示意图，图10为图9实施例中STA接收RTS的状态机示意图，对于单用户的情况，本实施例将RTSA与Dynamic/Static RTS/CTS相结合，可以有效的节省STA功率。Dynamic/Static RTS/CTS规定：RTS在所有的频带上发送，对应的STA在空闲信道上回复CTS；这意味STA需要在所有的有效信道上侦听RTS。由于在RTS/CTS之前增加了RTSA，如图9和图10所示，AP只在主信道(PrimaryChannel)上发送RTSA，则用户地址列表中的STA在收到RTSA后，可以按照RTSA中包括的触发所述用户激活至少一个次级信道进行通信的信道激活信息，激活AP指示激活的所有次级信道(Secondary Channel)，做CCA检测并侦听RTS，在RTSA中还可以包括一带宽指示信息其用于指示可以进行数据传输的带宽，带宽指示信息为可选，根据系统需要决定是否携带。
定义AP将与STA发送数据，其流程如下：
1.AP发送RTSA，其用户地址列表中包含STA；
2.AP在需要数据传输的信道上给STA发送RTS，并侦听STA回复CTS；
3.AP在收到STA发送CTS的信道上给STA发送数据；
具体地，AP在发送RTS的信道上接收STA返回的CTS，并将接收到CTS的信道作为向STA发送MU-MIMO数据的信道。例如，AP在信道1、2、3和4上给STA发送RTS，但由于信道3和4冲突无法进行数据传输，则此时STA在空闲的信道1和2上返回CTS，AP则将信道1和2作为向STA发送MU-MIMO数据的信道。
4.以上，每帧的间隔都小于自由竞争时间间隔(DIFS)。
STA处于仅侦听主信道的状态，其流程如下：
1.STA收到RTSA，首先判断自己的本地地址是否在用户地址列表中，若不在，则仅在主信道上接收RTS，并在判断获知RTS的目标地址不是本地地址时，设置NAV；若在，则按照RTSA中包括的信道激活信息，激活AP指示激活的所有次级信道，例如激活所有信道。
2.STA侦听其所有信道，检测这些信道是空闲还是忙；
3.STA在所有信道上接收RTS，若判断获知该RTS的目标地址不是本地地址，则设置NAV；若判断获知该RTS的目标地址是本地地址，则不设置NAV，并在空闲且接收到RTS的信道上回复CTS；后续，并在空闲且接收到RTS的信道上接收AP发送的数据。
RTSA应用到本实施例的场景中，可以为STA对应的设置后续将要传输RTS的频域信道。本实施例有利于STA在没有数据的时候节省功率，仅保留主信道用于必要的检测。
对于自由竞争的无线通信系统，比如WiFi，MU-MIMO和大带宽的数据传输方式是其特点。通常通信的过程中既需要利用频域信道又需要考虑空间特性。因此当RTSA工作在MU-MIMO的情况时，仅需要在主信道(PrimaryChannel)所有的RTS/CTS之前发送RTSA；所有收到RTSA的STA都激活其相关信道，并在相关信道上做CCA检测并侦听RTS。
结合上述实施例一、二和三，本实施例可以把MU-MIMO传输方式下工作的AP和STA整个框架流程描绘出来，图11为本发明实施四STA接收RTS的状态机示意图，图12为本发明实施四中STA接收CTS的状态机示意图。
AP工作流程：
1.AP在主信道上广播RTSA，其中包含AP需要用MU-MIMO通信的用户地址列表；
2.AP给STA-1在需要数据传输的信道上发送RTS，并在这些信道上侦听来自STA1的CTS，根据返回的CTS选择为STA-1通信的信道；
3.同理，AP给STA-N在需要数据传输的信道上发送RTS，并在这些信道上侦听来自STA-N的CTS，根据返回的CTS选择为STA-N通信的信道；
4.AP用MU-MIMO的方式给STA-1～STA-N同时发送数据。
5.以上，每个发送帧和接收帧的间隔都小于自由竞争时间间隔DIFS。
STA工作流程：
1.STA收到RTSA，首先判断自己的本地地址是否在用户地址列表中，若不在，则仅在主信道上接收RTS，并在判断获知RTS的目标地址不是本地地址时，设置NAV；若在，则，激活AP指示激活的所有次级信道，例如激活所有信道。此时，所述RTSA中可以包括带宽指示信息。
2.STA在自己所有信道(包括主信道和激活的次级信道)上侦听，检测这些信道是空闲还是繁忙；
3.STA在所有信道(包括主信道和激活的次级信道)上侦听RTS，若判断获知该RTS的目标地址不是本地地址，则不设置ANV、并且不回复CTS；若判断获知该RTS的目标地址是本地地址，则不设置NAV，并在空闲且接收到RTS的次级信道上回复CTS；后续，并在空闲且回复了CTS的信道上接收AP发送的数据。
如果收到RA为自己地址的RTS，就在该信道上回复CTS；如果收到RA不是自己的地址但在用户列表中，不在该信道回复CTS、且不设置NAV；如果收到的RA不在用户列表中，不在该信道回复CTS、且设置NAV；
4.STA在自己所有信道上侦听，如果收到RA为AP地址的CTS，不设置NAV。
具体地，STA接收到来自AP的RTSA并读取其中的用户地址列表后，首先判断自己的本地地址是否在用户地址列表中，若不在，则在接收到CTS后判断获知该CTS的目标地址不是本地地址，则设置NAV；若在，则激活所有信道，在所有信道上检测检测这些信道是空闲还是繁忙；在所有信道上接收CTS，判断CTS的目标地址是否为发送STA(本实施例中为AP)的地址，若是，则不设置NAV，且继续在所有信道上接收CTS；若不是，则设置NAV。
基于本发明上述实施例的流程，可以将其扩展应用至MU-MIMO TXOP发送多个数据块的数据保护。其主要特征是TXOP支持多个数据包的连续发送；数据包之间不需要竞争资源。在TXOP发送过程中，当前的数据块需要为紧接的数据块设置NAV，即前一个数据块为后一个数据块设置NAV保护。如图13所示，图13为本发明实施例四MU-MIMO数据的发送和接收方法示意图。图14为图13实施例中STA接收数据/确认请求状态机示意图，图15为图13实施例中STA接收确认消息状态机示意图。
与RTS/CTS类似，在用户组不变的前提下，在相邻的数据块间可以利用Data/ACK实现NAV资源预留。但MU-MIMO的通信方式仍然需要保护机制的改变，图13中如果按照现有的DATA/ACK机制，BA1会使STA2和STA3都设置NAV，但STA2会在BA1后收到AP要求STA2回复BA的请求BAR2；如果要回复BA，STA2需要重置NAV。
对于图13中的第二个数据块，本实施例可以用第一个数据块的相关部分来保护。首先，AP在第一个数据块的Preamble的VHT-SIG-A里具有Group ID，其作用与RTSA的用户列表一致，所有对应于该Group ID的STA会在ACK阶段也不设置NAV；其次，通过BAR和BA可以实现RTS/CTS给相关STA都增加设置NAV的作用。值得注意的是，对于WiFi系统，需要BAR和BA都采用传统格式发送。所谓的传统格式是指802.11n以及之前的规范所定义的格式(Preamble中只包含L-STF、L-LTF和L-SIG等指示信息)。另一种方法则是直接让RTSA将STA列表的规则有效性设置到整个TXOP，例如在RTSA中包括用于标识所述用户地址列表起指示作用的有效时长信息，并与RTS/CTS和Data/ACK相结合。
本实施例对于STA而言，接收到任一BAR的STA，若判断获知BAR的RA包括在用户列表中，且为STA自己的地址，则不设置NAV，并向AP返回BA；以及，若判断获知BAR的RA包括在用户列表中，且不为STA自己的地址，则不设置NAV，并且不向AP返回BA。
接收到任一BA的STA，若判断获知BA的RA虽然不包括在用户列表中，但为AP的地址，则不设置NAV；以及，若判断获知BA的RA既不包括在用户列表中，也不为AP的地址，则设置NAV。
本发明实施例提供的方法，将RTSA作为RTS/CTS机制的补充和拓展，STA根据用户列表的指示在发现RTS或CTS的目标地址包括在该用户列表中后不设置NAV的处理方式，可以对AP发送MU-MIMO数据进行及时的回复，克服了现有技术相互冲突和不易实现等问题，为多用户多入多出的数据传输提供了有效的保护机制。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图16为本发明实施例数据发送装置结构示意图，如图16所示，该数据发送装置10例如AP包括第一处理模块11、第二处理模块12和第三处理模块13，其中，第一处理模块11用于广播发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；第二处理模块12用于向通信对端发送发送请求RTS，接收所述通信对端响应所述RTS而发送的发送请求回复CTS；第三处理模块13用于向所述通信对端发送数据。其中，所述用户地址列表用于指示接收到所述RTSA的用户在接收到所述RTS或所述CTS后是否设置网络分配向量NAV。
具体地，本实施例提供的数据发送装置10为了有效保护传输的数据，首先通过第一处理模块11以广播的形式发送一个特殊的MAC帧即RTSA，并且在该RTSA中携带有一用户地址列表，该用户地址列表中包括至少一个所发送的数据的目标用户的用户信息，该用户地址列表中的用户信息可以是相关STA的MAC地址，也可以是相关STA的AID(Associated Identifier，关联标识号，由AP分配的地址)，也可以是Group ID(组标识号，由AP分配的组编号)。然后，通过第二处理模块12通信对端发送RTS。接收到RTSA的STA接收到该RTS后，若判断获知该RTS的目标地址为本地地址，向AP返回对应的CTS，该CTS是作为RTS的响应。依次类推，AP向所要发送数据的所有通信对端发送对应的RTS后，各通信对端均要返回对应的CTS。最后，通过第三处理模块13向通信对端发送数据，例如同时向所有通信对端发送MU-MIMO数据。
本实施例中，所述用户地址列表用于指示接收到所述RTSA的STA在接收到RTS或CTS后是否设置NAV，即接收到该用户地址列表的STA在接收到AP发送的RTS或者其他STA返回的CTS后，要根据该用户地址列表判断自己是否要设置NAV。具体地，该用户地址列表用于指示接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、且不在该用户地址列表中的用户，在接收到RTS或CTS后，要遵循设置NAV操作准则。当然用户地址列表的操作准则可以预先在各STA(包括作为特殊的STA的AP)上设置好。
由于STA可以根据用户地址列表的操作准则，在自己属于接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、且不在该用户地址列表中的用户的情况下，设置NAV。在自己属于接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、但却在该用户地址列表中的用户的情况下，不设置NAV。这样就可以对AP发送MU-MIMO数据进行及时的回复即返回BA，从而AP得知MU-MIMO数据均被成功接收，不必进行重传等操作，对MU-MIMO数据的传输起到了保护作用。
本发明实施例提供的数据发送装置，通过增加一RTSA作为RTS/CTS机制的补充和拓展，接收到RTSA的STA在接收到RTS/CTS后根据RTSA中用户地址列表的指示选择是否设置NAV，可以对数据发送端发送的数据进行及时的回复，克服了现有技术相互冲突和不易实现等问题，为数据传输提供了有效的保护机制。
进一步地，第一处理模块11还用于发送所述RTSA，所述RTSA中还携带有用于指示所述通信对端在接收到所述RTS后，返回对应的CTS的时间指示信息；对应地，第二处理模块12还用于向各通信对端组播一RTS，所述RTS的目标地址与所述用户地址列表中用户的地址均不相同。
再有，第一处理模块11还用于发送RTSA，该RTSA还用于触发用户地址列表中的用户激活至少一个次级信道进行通信。以及，第一处理模块11还用于发送RTSA，该RTSA中还携带有用于标识所述用户地址列表起指示作用的有效时长信息。
本实施例提供的数据发送装置的具体功能，可以参见上述各方法实施例中的处理流程，此处不再赘述。
图17为本发明实施例数据接收装置结构示意图，如图17所示，该数据接收装置20包括第四处理模块21和第五处理模块22，其中，第四处理模块21用于接收发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；第五处理模块22用于接收发送请求RTS，如果所述RTS的目标地址为本地地址，则发送对所述RTS响应的发送请求回复CTS，并继续接收数据；如果所述RTS的目标地址不为本地地址、并且本地地址不在所述用户地址列表中，则设置本地的网络分配向量NAV。
具体地，数据接收装置20通过第四处理模块21接收数据发送装置发送的RTSA，该RTSA中携带有用户地址列表，该用户地址列表中包括至少一个所发送的数据的目标用户的用户信息，该用户地址列表中的用户信息可以是相关STA的MAC地址，也可以是相关STA的AID(AP分配的地址)，也可以是Group ID(由AP分配的组编号)。然后通过第五处理模块22接收数据发送装置发送的RTS，数据接收装置可以根据用户地址列表的操作准则，在自己属于接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、且不在该用户地址列表中的用户的情况下，设置NAV。在自己属于接收到RTSA的用户中非RTS或CTS的目标用户、但却在该用户地址列表中的用户的情况下，不设置NAV。
具体地，数据接收装置若获知所述RTS的目标地址为本地地址，则向AP发送对该RTS响应的CTS，并等待接收AP后续发送的数据。数据接收装置若获知该RTS的目标地址不为本地地址、并且本地地址不在用户地址列表中，则此时该装置要根据用户地址列表的操作准则执行设置本地的NAV。数据接收装置若获知所述RTS的目标地址不为本地地址、但自己却在该用户地址列表中，则此情况下不设置NAV。这样就可以对AP发送MU-MIMO数据进行及时的回复即返回BA，从而AP得知MU-MIMO数据均被成功接收，不必进行重传等操作，对MU-MIMO数据的传输起到了保护作用。
进一步地，该数据接收模块还包括第六处理模块23用于在接收到所述RTSA后，激活至少一个次级信道用于接收所述RTS，并在空闲并且收到RTS的次级信道上返回所述CTS。
本发明实施例提供的数据接收装置，基于RTSA作为RTS/CTS机制的补充和拓展，接收到RTSA的STA在接收到RTS/CTS后根据RTSA中用户地址列表的指示选择是否设置NAV，可以对AP发送的数据进行及时的回复，克服了现有技术相互冲突和不易实现等问题，为数据传输提供了有效的保护机制。
本实施例提供的数据接收装置的具体功能，可以参见上述各方法实施例中的处理流程，此处不再赘述。
图18为本发明实施例网络系统组成示意图，如图18所示，该网络系统30包括至少一个的数据发送装置10和至少一个的数据接收装置20。本实施例网络系统30中所包括的数据发送装置10和数据接收装置20可以采用上述各装置实施例所提供的AP和STA，其结构和功能可以参见上述各方法和装置实施例，此处不再赘述。
本发明实施例提供的网络系统，为多用户多入多出的数据传输提供了有效的保护机制，该机制克服了现有技术的相互冲突和不易实现的问题；而且也可以用于频域信道上节省STA的功率之用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (22)
1.一种数据发送方法，其特征在于，包括：
广播发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
向通信对端发送发送请求RTS，接收所述通信对端响应所述RTS而发送的发送请求回复CTS；
向所述通信对端发送数据；
其中，所述用户地址列表用于指示接收到所述RTSA的用户在接收到所述RTS或所述CTS后是否设置网络分配向量NAV，以使接收到所述RTSA的用户在所述RTS的目标地址为本地地址的情况下，在接收到所述RTS后，返回所述CTS并继续接收数据；在自己属于接收到所述RTSA的用户中非所述RTS或所述CTS的目标用户、且不在该用户地址列表中的用户的情况下，在接收到所述RTS或所述CTS后，设置NAV；在自己属于接收到所述RTSA的用户中非所述RTS或所述CTS的目标用户、但却在该用户地址列表中的用户的情况下，在接收到所述RTS或所述CTS后，不设置NAV。
2.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述用户地址列表中包括所述数据的目标用户的MAC地址或关联标识号AID或组标识号Group ID。
3.根据权利要求1或2所述的数据发送方法，其特征在于，所述向通信对端发送发送请求RTS，接收所述通信对端响应所述RTS而发送的发送请求回复CTS包括：
发送所述RTS，在接收到所述通信对端响应所述RTS而发送的所述CTS后或在预定时间段内没有接收到所述CTS，则向另一通信对端发送RTS。
4.根据权利要求1或2所述的数据发送方法，其特征在于，所述RTSA中还携带有用于指示所述通信对端在接收到所述RTS后，返回对应的CTS的时间指示信息；
对应地，所述向通信对端发送发送请求RTS，接收所述通信对端响应所述RTS而发送的发送请求回复CTS包括：
向各通信对端组播一RTS，所述RTS的目标地址与所述用户地址列表中用户的地址均不相同；
分别接收各通信对端根据所述时间指示信息对所述RTS响应而发送的所述CTS。
5.根据权利要求1或2所述的数据发送方法，其特征在于，所述RTSA还用于触发所述用户地址列表中的用户激活至少一个次级信道进行通信。
6.根据权利要求5所述的数据发送方法，其特征在于，所述RTSA中包括带宽指示信息,其用于指示可以进行数据传输的带宽。
7.根据权利要求1或2所述的数据发送方法，其特征在于，所述RTSA中还包括：用于标识所述用户地址列表起指示作用的有效时长信息。
8.一种数据接收方法，其特征在于，包括：
接收发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
接收发送请求RTS，如果所述RTS的目标地址为本地地址，则发送对所述RTS响应的发送请求回复CTS，并继续接收数据；如果所述RTS的目标地址不为本地地址、并且本地地址不在所述用户地址列表中，则设置本地的网络分配向量NAV；如果所述RTS的目标地址不为本地地址，但本地地址却在所述用户地址列表中，则不设置NAV。
9.根据权利要求8所述的数据接收方法，其特征在于，所述用户地址列表中包括所述数据的目标用户的MAC地址或关联标识号AID或组标识号Group ID。
10.根据权利要求8或9所述的数据接收方法，其特征在于，所述RTSA中还携带有用于指示各通信对端在接收到所述RTS后，返回对应的CTS的时间指示信息；
对应地，所述发送对所述RTS的响应发送请求回复CTS包括：
根据所述时间指示信息响应所述RTS返回对应的所述CTS，其中所述RTS的目标地址与所述用户地址列表中用户的地址均不相同。
11.根据权利要求8或9所述的数据接收方法，其特征在于，所述RTSA还用于触发所述用户地址列表中的用户激活至少一个次级信道进行通信；对应地，所述发送对所述RTS的响应发送请求回复CTS包括：
激活至少一个次级信道用于接收所述RTS，并在空闲并且收到RTS的次级信道上返回所述CTS。
12.根据权利要求11所述的数据接收方法，其特征在于，所述RTSA中包括带宽指示信息,其用于指示可以进行数据传输的带宽。
13.根据权利要求8或9所述的数据接收方法，其特征在于，所述RTSA中还包括用于标识所述用户地址列表起指示作用的有效时长信息。
14.一种数据发送装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于广播发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
第二处理模块，用于向通信对端发送发送请求RTS，接收所述通信对端响应所述RTS而发送的发送请求回复CTS；
第三处理模块，用于向所述通信对端发送数据；
其中，所述用户地址列表用于指示接收到所述RTSA的用户在接收到所述RTS或所述CTS后是否设置网络分配向量NAV，以使接收到所述RTSA的用户在所述RTS的目标地址为本地地址的情况下，在接收到所述RTS后，返回所述CTS并继续接收数据；在自己属于接收到所述RTSA的用户中非所述RTS或所述CTS的目标用户、且不在该用户地址列表中的用户的情况下，在接收到所述RTS或所述CTS后，设置NAV；在自己属于接收到所述RTSA的用户中非所述RTS或所述CTS的目标用户、但却在该用户地址列表中的用户的情况下，在接收到所述RTS或所述CTS后，不设置NAV。
15.根据权利要求14所述的数据发送装置，其特征在于，所述用户地址列表中包括所述数据的目标用户的MAC地址或关联标识号AID或组标识号Group ID。
16.根据权利要求14或15所述的数据发送装置，其特征在于：
所述第一处理模块还用于，发送所述RTSA，所述RTSA中还携带有用于指示所述通信对端在接收到所述RTS后，返回对应的CTS的时间指示信息；
所述第二处理模块还用于，向各通信对端组播一RTS，所述RTS的目标地址与所述用户地址列表中用户的地址均不相同。
17.根据权利要求14或15所述的数据发送装置，其特征在于，所述第一处理模块还用于发送所述RTSA，所述RTSA还用于触发用户地址列表中的用户激活至少一个次级信道进行通信。
18.根据权利要求14或15所述的数据发送装置，其特征在于，所述第一处理模块还用于发送所述RTSA，所述RTSA中还携带有用于标识所述用户地址列表起指示作用的有效时长信息。
19.一种数据接收装置，其特征在于，包括：
第四处理模块，用于接收发送请求通告RTSA，所述RTSA中携带有用户地址列表；
第五处理模块，用于接收发送请求RTS，如果所述RTS的目标地址为本地地址，则发送对所述RTS响应的发送请求回复CTS，并继续接收数据；如果所述RTS的目标地址不为本地地址、并且本地地址不在所述用户地址列表中，则设置本地的网络分配向量NAV；如果所述RTS的目标地址不为本地地址，但本地地址却在所述用户地址列表中，则不设置NAV。
20.根据权利要求19所述的数据接收装置，其特征在于，所述用户地址列表中包括所述数据的目标用户的MAC地址或关联标识号AID或组标识号Group ID。
21.根据权利要求19或20所述的数据接收装置，其特征在于，还包括：
第六处理模块，用于在接收到所述RTSA后，激活至少一个次级信道用于接收所述RTS，并在空闲并且收到RTS的次级信道上返回所述CTS。
22.一种网络系统，其特征在于，包括如权利要求14至18任一所述的数据发送装置，及至少一个的如权利要求19至21任一所述的数据接收装置。
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