CN1784866B - 用于规定测量请求开始时间的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及规定用于在无线局域网(WLAN)中进行测量的开始时间，其中要进行测量的开始时间被包括在测量请求帧的测量开始时间字段中，并且由包括在测量请求帧的每个测量请求元素字段内的模式字段来确定对具体测量元素的开始时间的解释。选择性地，使用时间同步函数(TSF)定时器值或它的一部分来规定测量请求帧的开始时间以避免在解释所报告的开始时间时出现二义性。

Description

用于规定测量请求开始时间的系统和方法

本发明涉及规定对用于在无线局域网(WLAN)中进行测量的开始时间的解释。所述开始时间由时间同步函数(TSF(timesynchronization function))定时器值或它的一部分规定以便消除可能的二义性。

通常，存在两种类型的无线局域网(WLAN)，基于基础结构的和特别(ad-hoc)或独立的。在图2A中举例说明了前者网络，其中典型情况下通信只发生在无线节点(被称为站(STA_i)201)和接入点(AP(access point))200之间，而在图2B所举例说明的后者网络中通信发生在无线节点STA_i 201之间。在相同无线电覆盖区域内的STA_i 201和AP 200被称为基本服务集(BSS)。在第二种类型的WLAN中，彼此直接通信并且其中没有AP的STA_i 201一起被称为独立的基本服务集或IBSS。

IEEE 802.11标准为WLAN规定介质访问控制(MAC)和物理特性以便支持物理层单元。在[1]1999出版的国际标准ISO/IEC 8802-11“Information Technology-Telecommunications andInformation Exchange Area Networks”中定义了IEEE 802.11标准，因此将其引入以供参考，就好像在此对其完整地阐述了一样。

在IEEE 802.11标准的IEEE802.11h[2]附录中，在此将所述附录的整个内容全部引入以供参考，就好像在此对其完整地阐述了一样，测量请求包括用于规定何时将进行所请求测量的时间基准。例如，‘测量偏移(Measurement Offset)’连同‘激活延迟(ActivationDelay)’一起规定IEEE TGh中的基准时间。

在IEEE 802.11标准的IEEE TGk草案D 0.1附录[3]中，在此将草案附录的整个内容全部引入以供参考，就好像在此对其完整地阐述了一样，用于在精确的开始时间开始测量的能力被在此之后的某个随机间隔所代替。虽然此能力可以用于某些测量中，然而在其它类型的测量中希望具有能够在某个精确的时间开始测量的能力。例如，AP可能想要具有此信息以便当所请求的站正进行测量时保持或递送通信业务。

当前IEEE 802.11机制允许精确计时的测量或随机的开始时间。因此，有益的是：具有可以在相同的测量请求中传送对测量开始时间不同类型解释的灵活机制。

由于信道条件的原因，为了把测量请求传送到目的站(STA)，可能要做出一次以上的尝试。在接收STA，如果接收了相同测量请求的一个以上拷贝，那么STA丢弃最近接收的重复分组。这符合在IEEE802.11标准中所规定的协议。

在接收STA依照IEEE 802.11协议丢弃重复帧可能导致请求和接收STA都具有不同的基准信标，它们每个均从所述基准信标参考测量开始时间。例如，如果预计要在一个信标周期内发送测量请求，并且由于信道条件的原因，接收方STA正确地接收帧，而其ACK并没有被发送STA所接收，并且如果随后在另一信标周期内成功发送了测量请求，那么在发送和接收站，基准信标不同。

从而，为了克服在目前机制内测量请求开始时间中的二义性，需要把共享的标准时间作为基准。

本发明涉及一种用于通过修改测量请求以便包括绝对开始时间，并且通过选择性地修改测量请求元素以便在模式字段内包括要应用于绝对开始时间的解释类型，来灵活地规定测量开始时间的设备和方法，其中所述绝对开始时间选择性地是定时器同步函数(TSF)定时器值或其一部分。包括在测量请求帧300内的绝对开始时间(参见图3)指的是由STA响应于测量请求帧300所进行的第一测量的开始时间。测量请求元素400的绝对开始时间(参见图4A)指的是包含在其中的第一测量请求406的开始时间。测量请求430的绝对开始时间432只涉及所请求的测量。

在优选实施例中，本发明是用于由发送测量请求帧的请求方来规定测量开始时间的设备和方法。通过在测量请求元素中的模式字段内包括用于相对于要测量的元素来解释所指示的开始时间，来提供(1)使用所指示的开始时间涉及的同步时间基准或(2)解释所指示的开始时间的灵活性中的至少一个。

在另一优选实施例中，本发明旨在一种通过在测量请求元素中包括测量模式字段并且在所述模式字段中规定一些比特来实现802.11测量灵活性的设备及其方法，所述比特用来规定用于每个测量的指示的开始时间是：1)和请求中的一样；2)是随机化的；3)被忽略了；还是4)立即的。附加的模式字段比特指示实际测量开始时间是否将被返回报告。所指示的开始时间可以按照时间同步函数(TSF)定时器值或它的一部分来规定，以便消除在测量STA和接收了包含测量的测量报告的STA之间的二义性。

图1是举例说明应用本发明的实施例应用的无线通信系统的体系结构的简化框图；

图2A依照本发明实施例举例说明了在特定的基本服务集(BSS)内接入点(AP)和每个站(STA_i)的简化框图；

图2B依照本发明实施例举例说明了在特定的独立或特别类型的基本服务集(IBSS)内每个站(STA_i)的简化框图；

图3依照本发明实施例举例说明了测量请求帧格式(包括测量开始时间字段的修改)，其可以用来在站之间发送对特定元素测量的请求。

图4A依照本发明实施例举例说明了测量请求元素的格式(包括测量模式字段的修改)，其可以用来规定对元素测量的开始时间的解释。

图4B举例说明了测量请求元素格式，包括测量模式字段和测量请求元素开始时间的修改。

图4C举例说明了测量请求模式字段格式，包括用于规定测量请求帧开始时间的解释类型的开始字段的修改，用于被包含在其中的测量请求元素。

图4D举例说明了图4B中所举例说明的测量请求模式字段的开始字段的某些可能值，其可以用来规定要应用于测量请求元素的开始时间解释的类型，在所述测量请求元素中包含所述模式字段。

图4E举例说明了图4A中所举例说明的测量请求元素的测量类型字段的某些可能值，其可以用来规定所请求的测量类型。

图4F举例说明了用于基本请求的测量请求字段格式。

在下面描述中，作为解释而不是限制，将阐述诸如特定的体系结构、接口、技术等具体细节以便提供对本发明的彻底理解。然而，对那些本领域内技术人员来说显而易见的是：可以在脱离这些具体细节的其它实施例中实施本发明。

图2A是应用本发明实施例的典型基本服务集(BSS)无线网络。

如图2A所示，接入点(AP)200与多个移动站(STA_i)201耦合，所述移动站(STA_i)201经由无线链路202彼此通信并且经由多个无线信道与AP通信。本发明的关键原理在于提供一种增加对开始时间解释的灵活性和/或把开始时间表示为用于由AP 200和STA_i 201所执行测量的TSF定时器值的机制。图2B是应用本发明实施例的典型独立基本服务集(IBSS)无线网络。如图2B所示，多个移动站(STA_i)201在没有任何AP的情况下经由无线链路202彼此通信。应当注意，为了说明起见，在图2A-B中所示出的每个网络都很小。在实践中，大部分网络可能会包括数目大的多得多的移动站STA_i 201。

在IEEE 802.11h中，测量请求包括用于指示何时将进行所请求测量的时间基准。例如，‘测量偏移’连同‘激活延迟’一起规定IEEE TGh中的基准时间。‘激活延迟’字段是在开始测量之前要等待的信标标记(TBTT)的数目，而‘测量偏移’字段是来自这些TBTT中最后一个的时间。如上所述依照这种方式规定的时间可能导致二义性。

在IEEE TGk草案D 0.1中，在精确的开始时间开始测量的能力被在此之后的某个随机间隔所代替。虽然此能力可能在某些测量中有用，然而在其它类型的测量中也希望在某个精确的时间开始测量的能力。例如，AP可能想要具有此信息以便当所请求的站正进行测量时保持或递送通信业务。此外如上所述，由于ACK丢失的原因，测量请求方和接收方脱离同步所导致的二义性问题仍然存在。

从而，现有技术机制要么允许可能会在测量方和测量的接收方(其可能是或也可能不是测量的请求方)之间引入关于测量时间二义性的测量时间基准，要么允许随机化的开始时间。因此，本领域内需要一种绝对时间基准和其中可以在相同测量请求中传送开始时间不同类型的解释的灵活机制。

本发明的设备和方法通过利用绝对时间基准来规定开始时间，从而提供了一种用于避免测量开始时间中任何二义性的机制。依照本发明的设备和方法，上述问题按照任何一个或多个下列方式得以解决：通过在测量请求帧中、测量请求元素中和测量请求中包括绝对时间基准。通过选择性地在测量请求元素中包括模式字段来在本发明的设备和方法中提供灵活性。模式字段规定了测量方怎样解释每个测量元素的测量开始时间。在优选实施例中，使用三比特的编码来规定图4D中所举例说明的解释。

图1举例说明了可以包括在图2A-B的WLAN内AP和每个STA中的体系结构。AP 200和STA_i 201都可以包括接收器101、解调器102、测量获取电路103、存储器104、控制处理器105、TSF定时器或它的一部分106、调制器107和发送器108。图1的示例性系统100仅用于描述性目的。尽管本描述可能涉及在描述特定移动站中公共使用的术语，然而该描述和原理同样适用于其它处理系统，包括具有与在图1中所示不同体系结构的系统。

操作中，接收器101和发送器108与天线(未示出)耦合以便把所接收的信号和发送的想要的数据经由解调器102和调制器107转换为相应的数字数据，或从相应的数字数据转换回所述接收的信号和想要的数据。测量获取电路103在控制处理器105的控制下操作以便构造测量请求帧300，所述测量请求帧300包括测量开始时间304，所述测量开始时间304被设置为等于TSF定时器或它的一部分106的值，在此时将进行测量请求帧的第一测量。由包含在测量请求帧300中的至少一个测量请求元素305来指示所请求的测量(一个或者多个)。

在候选实施例中，修改测量请求元素400的格式以便使其包括测量模式字段404，如图4A所示。在图4C中举例说明了测量请求模式字段410的格式，其中如在图4D中所举例说明的那样，定义了开始字段407。

在优选实施例中，由请求BSS或IBSS的另一STA去测量一个或多个信道的STA或AP来发送测量请求帧300。在图3中示出了具有以下字段设置的测量请求帧主体300的格式的优选实施例：

·类别字段301被设置为等于用来指示无线电测量或频谱管理类别的值。在本发明候选的优选IEEE 802.11实施例中，在802.11h D3.11标准草案的7.3.11中的表1内规定了类别字段；

·动作字段302被设置为等于用来指示测量请求的值。在本发明候选的优选802.11实施例中，在802.11h D3.11标准草案的7.4.1中的表5内规定了动作字段；

·会话令牌字段303被设置为等于由发送测量请求帧以便标识请求/报告事务的STA所选择的非零值；

·测量开始时间字段304被设置为时间，在候选优选实施例中为TSF定时器值，在此时将开始由第一测量请求元素所规定的测量。如果设置测量开始时间等于零，那么将在收到测量请求帧300之后开始由第一测量请求元素所规定的测量。测量开始时间字段304的存在是可选择的。

·测量请求元素字段305包含至少一个测量请求元素。在第一候选实施例中，测量请求元素具有图4A中所举例说明的格式400。在第二候选实施例中，测量请求元素具有图4B中所举例说明的格式440。在本发明的802.11实施例中，由最大所允许的介质访问控制(MAC)管理协议数据单元MMPDU的大小来限制测量请求帧300中测量请求元素的数目和长度。所修改元素的子字段是：

1.元素ID子字段401被设置为等于唯一标识符；

2.长度子字段402是可变量并且取决于测量请求字段的长度。该长度字段的最小值是3。

3.测量令牌子字段403被设置为非零数，所述非零数在特定测量请求帧中的测量请求元素之中是唯一的。

4.可选择的测量模式子字段404在图4C中举例说明并且在优选实施例中包括开始子字段407，用于规定要应用于如图4D所示测量元素的开始时间304或408或432(任何一个开始时间具有给定测量的优先级)的解释，

5.测量元素开始时间字段408被设置为时间(在候选优选实施例中为TSF定时器值)，在此时将开始由测量请求元素400所规定的测量。如果测量开始时间408被设置为等于零，那么将在收到测量请求帧300之后开始由第一测量请求元素所规定的测量。测量元素开始时间字段408的存在是可选择的，并且如果其存在于帧300中那么覆盖测量帧起始时间304。

6.测量类型子字段405被设置为所请求的测量类型，并且可以包括几种请求类型420之一，和

7.测量请求子字段406被设置为提供附加参数以便进行所请求的测量类型，例如，当测量请求类型是基本请求类型时，测量请求具有图4F中所举例说明的格式430，包括以下字段：

·信道号字段431，被设置为等于所述测量请求所应用的信道号，

·可选择的测量开始时间字段432，被设置为等于绝对定时器值(例如在(±32：s)时的TSF定时器)，此时将开始所请求的测量请求，并且值0指示如果没有测量模式子字段404那么立即开始测量，还表示如果存在测量模式子字段404，那么就按照相对于测量开始时间字段432的模式子字段404所指示的开始测量的比特，和

·测量持续时间字段433被设置为等于所请求测量的持续时间，用TU表示。

在候选的优选实施例中，通过仅仅使用8字节绝对定时器值(例如TSF定时器值)的所想要的最低有效比特数目，把测量偏移(即开始时间字段304 408 432)规定在小于8字节的字段中。例如，还可以通过截去TSF定时器值的四个最高有效字节来把它规定在4字节的字段中。

此外，如果不需要1微秒的最高分辨率，那么可以不使用TSF定时器值的某些最低有效比特。例如，如果使用比特36-5，那么可实现的最小分辨率是32：s并且用这种方式的规定可以降低实施的复杂性。

虽然已经举例说明并描述了本发明的优选实施例，但是本领域内技术人员应当理解，可以进行各种改变和修改，并且在不脱离本发明真正范围的情况下可以用等效物来替换其元素。例如，绝对时间基准被提供在测量请求帧外层中或依照与测量模式的任何组合的测量请求元素的单个基本请求的内层中。另外，可以进行许多修改以便适于特定的情况，诸如帧和元素的格式变化，并且依照与不脱离中心范围的情况等效的方式可以对本发明的讲授进行修改。因此本发明的目的并不在于要限制在作为执行本发明所期望的最佳方式公开的特定实施例，而是本发明包括落入所附权利要求的所有实施例。

                     文献列表

IEEE 802.11 WG文献号ISO/IEC 8802-11：1999(E)IEEE标准802.11，1999版。International Standard[for]InformationTechnology-Telecommunications and Information Exchange AreaNetworks(信息技术的国际标准-在局域网/城域网系统之间的无线电通信和信息交换)，具体需求-部分11：无线局域网介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范。美国纽约：电气与电子工程师协会公司，1999年。

IEEE 802.11 WG IEEE标准802.11h/D3，2003年5月版。信息技术的IEEE标准的草案附录-在局域网/城域网系统之间的无线电通信和信息交换，具体需求-部分11：无线介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范：在欧洲5GHz带宽中频谱和发送功率管理扩展。

IEEE 802.11 WG IEEE标准802.11k/D0.4，2003年7月。信息技术的IEEE标准的草案附录-在局域网/城域网系统之间的无线电通信和信息交换，具体需求-部分11：无线介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范：无线电资源测量的规范。

Claims (13)

1.一种用于在网络测量请求帧(300)中规定测量开始时间的方法，包括步骤：

格式化测量请求帧(300)以便使其具有测量请求元素字段(305)，该测量请求元素字段(305)包括至少一个测量请求元素(400，440)，所述至少一个测量请求元素(400，440)包括给定类型(405)的网络测量的至少一个测量请求(406，410)，

在相应的至少一个测量请求帧、测量请求元素(440)和至少一个测量请求(406)中，分别规定第一(304)、第二(408)和第三(432)按优先级的绝对开始时间中的至少一个，

其中所述第一(304)、第二(408)和第三(432)绝对开始时间分别按照增加的优先级次序指示适用绝对开始时间，在该第一(304)绝对开始时间要启动首先包括的测量请求元素(305)的测量，在该第二(408)绝对开始时间要启动相应的测量请求元素(440)，以及在该第三(432)绝对开始时间要启动相应的测量请求(432)。

2.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：把所述第一(304)、第二(408)和第三(432)绝对开始时间设置为时间同步函数(TSF)定时器(106)值和TSF定时器(106)值的一部分之一。

3.如权利要求1到2中任何一个所述的方法，还包括步骤：把第一(304)、第二(408)和第三(432)绝对开始时间中的至少一个设置为零以便指示要在收到测量请求帧(300)之后启动相应的测量。

4.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：

在至少一个测量请求元素(400，440)中包括测量模式子字段(404)；并且

把所述测量模式子字段(404)设置为用来规定怎样解释第一(304)、第二(408)和第三(432)绝对开始时间中适用的一个以便开始元素测量的值。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述用于设置测量模式子字段(404)的步骤是把测量模式(404)子字段的开始子字段(407)设置为从如下组中选择的指示器(407)的步骤，所述组包括：

要求测量在所指示的开始时间开始，

要求测量在所指示的开始时间之后的某个随机间隔开始，

测量可以在任何时间开始，

要求测量在接收请求之后立即开始，

应该往回报告实际测量开始时间，和

不应往回报告实际测量开始时间。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述设置步骤还包括使用三个比特的编码(407)来表示所选择指示器的步骤。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述使用步骤还包括使用下列三个比特的编码(407)来表示所选择指示器的步骤：

x00：要求测量在所指示的开始时间开始，

x01：要求测量在所指示的开始时间之后的某个随机间隔开始，

x10：测量可以在任何时间开始，

x11：要求测量在接收请求之后立即开始，

1xx：应该往回报告实际测量开始时间，和

0xx：不应往回报告实际测量开始时间。

8.一种格式化具有无二义性的测量开始时间的测量请求帧的设备，包括：

测量获取电路(103)，用于格式化测量请求帧(300)以便使其具有测量请求元素字段(305)，该测量请求元素字段(305)包括至少一个测量请求元素(400，440)，所述至少一个测量请求元素(400，440)包括给定类型(405)的网络测量的至少一个测量请求(406)；

TSF定时器(106)；和

控制处理器(105)，与所述测量获取电路(103)和所述TSF定时器(106)耦合，并且被配置为在相应的测量请求帧(300)、测量请求元素(305)和至少一个测量请求(406)中分别设置第一(304)、第二(408)和第三(432)绝对开始时间中的至少一个，所述第一(304)、第二(408)和第三(432)绝对开始时间被设置为用来指示优先次序增加的TSF定时器(106)的值，

其中所述第一(304)、第二(408)和第三(432)绝对开始时间分别按照增加的优先级次序指示适用绝对开始时间，在该第一(304)绝对开始时间要启动首先包括的测量请求元素(305)的测量，在该第二(408)绝对开始时间要启动相应的测量请求元素(440)，以及在该第三(432)绝对开始时间要启动相应的测量请求(432)。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述TSF定时器(106)的值是TSF定时器(106)值的一部分。

10.如权利要求9所述的设备，其中：

所述测量请求帧(300)被格式化成包括下列字段：

·类别字段(301)，被设置为用来指示无线电测量或频谱管理类别的值，

·动作字段(302)，被设置为用来指示测量请求的值，

·会话令牌字段(303)，被设置为等于由测量请求帧的发送器选择来用于标识请求/报告事务的非零值，

·测量开始时间字段(304)，被设置为TSF定时器(106)值，此时要启动由第一测量请求元素所规定的测量，并且如果所述测量开始时间字段(304)被设置为等于零，要在收到测量请求帧(300)之后开始第一测量请求元素所规定的测量，

·测量请求元素字段(305)，具有至少一个测量请求元素，

并且测量请求元素字段被格式化成包括下列子字段：

·元素ID子字段(401)，被设置为唯一标识符，

·长度子字段(402)，它是可变的并且取决于测量请求子字段的长度，并且该长度子字段的最小值是3，

·测量令牌子字段(403)，被设置为非零数，其在特定测量请求帧(300)中的测量请求元素(305)之中是唯一的，

·测量模式子字段(404)，被设置为包括开始(407)模式子字段，用于规定要应用于所测量元素的测量帧开始时间的解释，

·测量请求子字段(406)，被设置为用于完成测量类型的类型的至少一个参数，并且被格式化成包括以下子字段：

·信道号子字段(431)，被设置为把测量请求应用到的信道号，

·测量开始时间子字段(432)，被设置为要开始测量请求的时间，

·测量持续时间子字段(433)，被设置为完成测量所要经过的时间。

11.如权利要求10所述的设备，其中控制处理器(105)还被配置为把测量模式子字段(404)的开始模式子字段(407)设置为从以下组中选择的值，所述组包括：

要求测量在所指示的开始时间开始，

要求测量在所指示的开始时间之后的某个随机间隔开始，

测量可以在任何时间开始，

要求测量在接收请求之后立即开始，

应该往回报告实际测量开始时间，和

不应往回报告实际测量开始时间。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述选择的值用三个比特的编码(407)来编码。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述三个比特的编码(407)是：

x00：要求测量在所指示的开始时间开始，

x01：要求测量在所指示的开始时间之后的某个随机间隔开始，

x10：测量可以在任何时间开始，

x11：要求测量在接收请求之后立即开始，

1xx：应该往回报告实际测量开始时间，和

0xx：不应往回报告实际测量开始时间。

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