用于快速解决冲突的装置和方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及Wi-Fi。本发明特别提出了一种用于全双工(full duplex，FD)无线通信的装置，该装置能够使用其FD功能快速解决其与另一装置的冲突。相应地，本发明还涉及基于FD检测并解决冲突的方法。可以在根据本发明的包括多个装置的系统中执行该方法。

背景技术

IEEE 802.11Wi-Fi标准的大多数版本采用增强型分布式信道接入(enhancedistributed channel access，EDCA)方法接入信道。这种方法的一个主要缺点是可能引起两个或两个以上的同时开始发送的装置(例如，站点(station，STA))的冲突。

在这方面，图8示出了均使用EDCA方法接入介质的两个STA。在介质空闲时，每个STA感测介质并且使各个回退(Backoff，BO)计数器(以时隙为单位)减值。当其计数器达到零时，STA开始发送。然而，当两个(或两个以上)STA的计数器同时达到零时，这些STA同时开始发送，因此发生传输冲突。发生冲突的STA无法识别出冲突的存在，因此在大多数情况下传输时间将由于接收器处无法正确解码同时进行的传输而被浪费。

许多想法已经解决了这个问题，并且大多数都试图通过防止冲突或至少显著降低冲突可能性来解决该问题。

然而在原则上，检测和解决冲突也可以减少时间的浪费。在这种情况下，对于能检测到冲突的每个装置来说，简单的措施可以是丢弃其正在进行的传输，并使用新生成的竞争窗(contention window，CW)值重复介质接入。这一过程在图9中示出。其他无法检测到冲突的装置可以检测到能量下降，并且可以在仲裁帧间间隔(arbitration inter-framespacing，AIFS)区间之后恢复介质接入。与图8中的情形相比，可以从总体上减少浪费的时间段。

但是这种简单解决方案也有一些缺点。对浪费时间段的最小化仍是相当有限的。未对冲突传输之一的L-SIG字段进行解码的每个装置都将基于能量水平设置以及维持空闲信道评估(clear channel assessment，CCA)，并且只在低至AIFS+1时隙的持续时间后才接入介质。此外，已经对冲突传输之一的L-SIG字段进行解码的装置将在从L-SIG字段计算得出的持续时间内保持静默。发生冲突的装置没有机会解决装置之间的冲突。此外，将新生成的小CW值应用于常规EDCA方法可能会导致其他冲突。

此外，诸如STA的装置当前未用于检测冲突。

发明内容

鉴于以上，本发明旨在解决冲突问题并改进针对该问题的传统解决方案。本发明的目的是提供一种装置或装置系统，用于可靠地检测冲突并快速且高效地从冲突中恢复，即用于解决冲突。本发明的目的还在于提供一种解决冲突的方法。

本发明的目的通过所附独立权利要求中提供的解决方案实现。在从属权利要求中进一步定义了本发明的有利实施方式。

特别地，本发明的解决方案基于目前IEEE 802.11FD TIG中讨论的FD技术。诸如STA的支持FD技术的装置在发送时能够通过监听识别另一传输。如图10所示，可以假设无论对于数据部分的检测能力如何，在自干扰存在的情况下可以检测传统字段(传统短训练字段(legacy short training field，L-STF)和传统长训练字段(legacy long trainingfield，L-LTF))。因此，FD技术的优势在于检测冲突的潜力。值得注意的是，传统的FD技术装置尚未用于识别冲突。

本发明的思想在于利用装置的FD能力识别冲突，而不是防止或抑制冲突，并提供有效的解决过程。通常，如果检测到冲突，则本发明的装置丢弃正在进行的传输。之后，该装置同时发送和接收特殊协商信号，该信号允许决定该装置是否应重传其已丢弃的传输(或在装置系统中，决定哪个装置应重传其传输)。这一决定可以基于随机选择的数字，这些数字定义了每个装置的协商信号的确切结构。

本发明的第一方面提供了一种用于FD无线通信的装置，该装置用于在该装置的传输与至少一个其他装置的同时传输之间发生冲突的情况下，中断传输，确定协商信号，确定该协商信号在协商时段期间将占用的至少一个可用资源，在协商时段期间在该至少一个可用资源上发送协商信号，并同时在另一资源上从至少一个其他装置接收协商信号，并基于所有协商信号决定是否在协商时段之后重传中断的传输。

使用FD技术可以允许装置以高概率执行快速冲突解决。与传统实施方式相比，实现这种高概率所需的时间开销非常小。从而无需降低冲突的概率，并且因此EDCA方法可以应用较小的CW值。这也减少了等待时间的开销。本发明可以基于已设计好的信号，因此发射器和接收器均不需要新的算法或硬件。

在第一方面的一种实施方式中，该装置用于在中断传输之后，等待确定的时间段，同时监听来自其他装置的传输，并且如果在确定的时间段期间没有接收到来自另一装置的传输，则在确定的时间段之后发送协商信号。

因此，该装置能够等待由于无法检测到冲突而没有丢弃其传输的一个或多个传统装置是否继续发送。在这种情况下，协商过程可能会中止。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于将协商时段期间可用的一组时间资源中的一个或多个时间资源确定为至少一个可用资源。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于从一组预定义的比特序列中选择唯一的比特序列，并根据该唯一的比特序列确定一个或多个时间资源。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于将选择的比特序列的每个比特与协商时段期间可用的一组时间资源中的一个时间资源关联，并在与具有第一逻辑值的比特关联的时间资源中发送协商信号的副本，在与具有第二逻辑值的比特关联的时间资源中不发送协商信号的副本。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于确定至少一个其他装置是否在与具有第二逻辑值的比特关联的时间资源期间发送协商信号，以及如果确定至少一个其他装置在该时间资源期间发送协商信号，则在其余协商时段期间中止发送该协商信号的副本。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于如果协商信号的副本根据完整的比特序列发送而没有中止，且如果不存在其他装置也根据其完整的比特序列发送其协商信号的副本而没有中止，则在协商时段之后重传中断的传输。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于如果至少一个其他装置也根据其完整的比特序列发送其协商信号的副本而没有中止，则基于确定新的协商信号重复协商过程，或者如果协商过程已经重复了预定的次数，则中止协商过程。

通过以上实施方式，提供了冲突解决方案基于时分的实施方式。

在第一方面的另一实施方式中，协商信号基于STF信号。

这一实施方式使用了现有信号，因此可以容易且有效地实施。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于将协商时段期间可用的一组频率资源中的一个或多个频率资源确定为至少一个可用资源。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于随机或基于预定义的规则确定一个或多个频率资源。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于评估在哪个频率资源中从至少一个其他装置接收协商信号。

在第一方面的另一实施方式中，该装置用于如果确定为至少一个可用资源的一个或多个频率资源中的每个频率资源低于从至少一个其他装置接收协商信号的每个频率资源，则在协商时段之后重传中断的传输，或者如果确定为至少一个可用资源的一个或多个频率资源中的每个频率资源高于从至少一个其他装置接收协商信号的每个频率资源，则在协商时段之后重传中断的传输。

通过以上实施方式，提供了冲突解决方案基于频分的实施方式。

在第一方面的另一实施方式中，协商信号基于高效长训练字段(high-efficiencyLTF，HE-LTF)符号的资源单元。

这一实施方式使用了现有信号，因此可以容易且有效地实施。

本发明的第二方面提供一种系统，该系统包括根据第一方面或其任何实施方式的用于FD无线通信的装置，其中，在多个装置的同时传输之间发生冲突的情况下，每个装置用于中断其传输，确定协商信号，确定该协商信号在协商时段期间将占用的至少一个可用资源，在协商时段期间在该至少一个可用资源上发送协商信号，并同时从至少一个其他装置接收协商信号，之后基于所有协商信号决定是否在协商时段之后重传其中断的传输。

在第二方面的一种实施方式中，上述多个装置用于在协商时段之后共同决定上述装置中的哪个装置重传其传输。

上述包括多个第一方面装置的系统可以快速有效地解决冲突。等待时间显著减少。该系统受益于第一方面装置的上述所有优点。

本发明的第三方面提供了一种用于FD无线通信装置的方法，该方法包括：在该装置的传输与至少一个其他装置的同时传输之间发生冲突的情况下，中断该传输，确定协商信号，确定协商信号在协商时段期间将占用的至少一个可用资源，在协商时段期间在该至少一个可用资源上发送协商信号，并同时从至少一个其他装置接收协商信号，并基于所有协商信号决定是否在协商时段之后重传中断的传输。

在第三方面的一种实施方式中，该方法包括：在中断传输之后，等待确定的时间段，同时监听来自其他装置的传输，并且如果在确定的时间段期间没有接收到来自另一装置的传输，则在确定的时间段之后发送协商信号。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括：将协商时段期间可用的一组时间资源中的一个或多个时间资源确定为至少一个可用资源。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括：从一组预定义的比特序列中选择唯一的比特序列，以及根据该唯一的比特序列确定一个或多个时间资源。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括：将选择的比特序列的每个比特与协商时段期间可用的一组时间资源中的一个时间资源关联，并在与具有第一逻辑值的比特关联的时间资源中发送协商信号的副本，在与具有第二逻辑值的比特关联的时间资源中不发送协商信号的副本。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括：确定至少一个其他装置是否在与具有第二逻辑值的比特关联的时间期间发送协商信号，以及如果确定至少一个其他装置在该时间资源期间发送协商信号，则在其余协商时段中止发送该协商信号的副本。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括：如果协商信号的副本根据完整的比特序列发送而没有中止，且如果不存在其他装置也根据其完整的比特序列发送其协商信号的副本而没有中止，则在协商时段之后重传中断的传输。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括：如果至少一个其他装置也根据其完整的比特序列发送其协商信号的副本而没有中止，则基于确定新的协商信号重复协商过程，或者如果协商过程已经重复了预定的次数，则中止协商过程。

在第三方面的另一实施方式中，协商信号基于STF信号。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括将协商时段期间可用的一组频率资源中的一个或多个频率资源确定为至少一个可用资源。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括随机或基于预定义的规则确定一个或多个频率资源。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括评估在哪个频率资源中从至少一个其他装置接收协商信号。

在第三方面的另一实施方式中，该方法包括：如果确定为至少一个可用资源的一个或多个频率资源中的每个频率资源低于从至少一个其他装置接收协商信号的每个频率资源，则在协商时段之后重传中断的传输，或者如果确定为至少一个可用资源的一个或多个频率资源中的每个频率资源高于从至少一个其他装置接收协商信号的每个频率资源，则在协商时段之后重传中断的传输。

在第三方面的另一实施方式中，协商信号基于HE-LTF符号的资源单元。

第三方面的方法及其实施方式实现了与第一方面及其相应实施方式的装置相同的优点和效果。

应注意，本申请中所描述的所有装置、元件、单元、以及设备可以在软件或硬件元件或其任何组合中实现。由本申请中描述的各实体执行的所有步骤以及描述为由各实体执行的功能，旨在表示相应的实体适于或用于执行相应的步骤和功能。在以下对具体实施例的描述中，即使由外部实体执行的特定功能或步骤没有在执行该特定步骤或功能的实体的特定详细元素的描述中反映出来，但对于本领域技术人员而言也应清楚，这些方法和功能可以在相应的软件或硬件元件或其任何组合中实现。

附图说明

本发明的上述方面和实施方式将在以下涉及附图的具体实施例的描述中进行解释，在附图中：

图1示出了系统中的根据本发明实施例的装置。

图2示出了系统中的根据本发明实施例的两个装置。

图3示出了系统中的根据本发明实施例的装置的基于时间的冲突解决方案。

图4示出了系统中的根据本发明实施例的装置的基于频率的冲突解决方案。

图5示出了系统中的根据本发明实施例的两个装置。

图6示出了系统中的传统装置和根据本发明实施例的装置。

图7示出了根据本发明实施例的方法。

图8示出了基于常规EDCA的信道接入中的冲突。

图9示出了基于EDCA的冲突解决方案。

图10示出了非同步的冲突解决方案场景。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的用于执行FD无线通信的装置100。图1特别示出了与另一装置110在系统中的装置100。可以像装置100一样配置另一装置110，即，装置110可以能够执行在下面针对装置100描述的用于支持冲突解决的相同过程。该系统还可以包括多个其他装置110。

图1示出了在装置100的传输101与另一装置110的同时传输111之间发生冲突的情况下装置100执行的协商过程。上文中关于图8所解释，EDCA方法可能导致冲突发生。特别地，由于装置的FD能力，即由于装置100能够同时发送和接收传输，装置100可以检测冲突。

在发生冲突时，装置100用于中断其传输101。也就是说，装置100可以丢弃其传输101。之后，装置100用于例如随机地或通过某种预定义的机制(稍后描述)确定协商信号102，并确定协商信号102在协商时段104期间将占用的至少一个可用资源103。协商时段104是自传输101中断之后开始(但不一定是在中断之后立即开始，即可以存在等待时间，如后文所述)的一段时间。装置100可以是STA，同样地，另一装置110也可以是STA。

此外，装置100用于在协商时段104期间在至少一个可用资源103上发送协商信号102，并同时在另一资源113上从至少一个其他装置110接收协商信号112。这一过程可以由装置100使用FD技术实现。装置100之后可以基于所有协商信号102、112(即其自己发送的协商信号102以及可能从其他装置110接收到的协商信号112)，决定是否在协商时段104之后重传中断的传输101。

协商时段104的主要目的在于使包括多个装置100、110(图2中示出的两个STA，STA0和STA1都具有以上针对图1所示的装置100描述的能力)的系统中，若干或所有装置100、110可以同时发送各自的协商信号102、112。之后对协商信号102、112的评估允许做出关于哪个装置100、110“赢得”解决(协商)过程并因此应在协商时段104之后继续其初始传输101、111的决定。

如图2所示，可以通过引入特别是短字段的新字段实现协商时段104，装置100、110使用该字段发送协商信号102、112。之后，装置100和110基于该协商信号102、112决定在协商时段104之后哪个装置100、110重传其传输101、111。在图2中，将装置100(即，STA0)确定为重传初始传输101。

图2还示出了每个装置100、110可以使用EDCA方法接入介质。也就是说，装置100、110均可以感测介质并使各个BO计数器200减值，直到其达到零。图2特别示出了在装置100的传输101和装置110的传输111之间发生冲突，即，两个传输101、111同时发生的情况。当通过例如一个或两个装置100、110的FD能力检测到此类冲突时，每个装置100、110可以中止其传输，并且使用协商时段104交换协商信号102、112。从图2可以看出，由于协商过程，浪费的时间段比传统情况(例如图8或图9中所示的)少得多。

在协商时段104期间，两种主要的实施方式可以用来交换协商信号102、112。上述过程是从装置100的角度描述的，但同样可以由系统中的另一装置110执行。

·基于时分的过程(如图3所示)：在这种情况下，装置100可以将一组可用的时间资源303、313中的一个或多个时间资源303确定为协商时段104期间的至少一个可用资源103。装置100之后可以根据例如从预定义库中选择的特殊比特序列，在一个或多个时间资源303中发送协商信号102。对每组序列来说，可能只有一个序列通往“胜利”。

·基于频分的过程(如图4所示)：在这种情况下，装置100将一组可用的频率资源403、413中的一个或多个频率资源403确定为协商时段104期间的至少一个可用资源103。装置100之后可以在确定的频率资源303上发送协商信号102。系统中的每个装置100、110只能在频率403、413的单个(例如随机)子集上进行发送。根据某一预定义的规则，只有频率403、413的单个子集将通往“胜利”。

下面参考图3更详细地描述了的基于时分的过程。该过程基于系统中的每个装置100、110对其协商信号102、112副本进行的重复传输。每个装置100、110可以选择具有N个比特的序列，之后可以在N个时隙期间发送其协商信号102、112的副本。在每个时隙中，应根据比特序列的当前比特值发送或跳过单个副本。例如，每个装置100、110可以用于从一组预定义的比特序列中选择唯一的比特序列，并且根据该唯一的比特序列确定一个或多个时间资源303。特别地，所选择的比特序列的每个比特可以与协商时段104期间可用的一组时间资源303、313中的一个时间资源303关联。之后可以在例如与具有第一逻辑值(“1”或“0”)的比特关联的时间资源303中发送协商信号102、112的副本，而在与具有第二逻辑值(“0”或“1”)的比特关联的时间资源303中不发送协商信号101、112的副本。

根据所选择的比特序列跳过副本，并识别到存在至少一个其他装置100、110在跳过的时间资源303内进行发送的装置100、110退出协商过程，并且不再在其余协商时段104发送副本。当其他所有装置100、110静默时，在最后发送的装置100、110“赢得”协商过程，并因此在协商时段104之后继续初始数据传输101、111。

图3示出了三个STA(标记的装置100、110)的示例。在该示例中，STA2在第二时间资源303、313(即，例如4μs的时隙)处识别出其应该退出协商过程。只有STA0和STA1在第三时间资源303、313处继续，在此之前STA1识别出没有其他装置与其并行传输。因此，在协商时段104之后，STA1将继续发送其原始数据传输111。

对于协商时段104的格式，一种可能的实施方式是使用现有的STF信号，该信号可以由0.8μs副本的10个重复构成。因此，短字段信号的每个副本可以由STF的多个副本组成。例如，在图3中，5个STF副本可以组合成4μ的单个短字段副本。

下面参考图4更详细地描述了基于频分的过程。另一种执行协商过程的方式是将可用频带划分为频率资源403、413(例如子带)或多组频率资源403、414，并允许每个装置100、110随机(或根据某一预定义的规则，例如使用装置ID的一部分)进行选择，以在特定频率资源内或频率资源组内发送。每个装置100、110之后可以检测其他装置在其他频率资源403、413上的传输101、111，并且在例如最低(或最高)的频率资源403上发送的装置100、110将在协商时段104之后继续其原始传输101、111。

对于协商时段104的格式，一种可能的实施方式是使用单个HE-LTF符号，其中装置100、110可以用站点ID中的某些比特占用每个资源单元(如802.11ax标准中定义的)。

此外，现在描述对传统装置(例如，老式的STA)的支持。本发明旨在提供最可靠的过程，在这一过程中可以为涉及的每种类型的装置解决或管理冲突。因此，为了确保合理处置具有本发明能力的装置100、110，提出了以下算法(参考图5和图6描述)：

·(在FD模式下)在发送时应用L-STF相关器。

·如果检测到冲突，在自己的L-STF(8μs)传输完成后停止发送。

·在短时间段500(例如4μs)内进行监听。

·如果所有冲突的传输都被丢弃(因为每个装置100、110能够检测到冲突)，则根据如上所述的本发明方案开始快速竞争解决(参见图5)。

·否则，如果并非所有冲突的传输都被丢弃(例如，因为另一装置600是传统STA或不支持FD继而无法检测冲突)，则继续解码信号。即，中止协商过程(参见图6)。

换句话说，装置100可以用于在中断101传输之后，等待确定的时间段500，同时监听来自其他装置110的传输111，并且如果在确定的时间段500期间没有接收到来自另一装置110的传输111，则在确定的时间段500之后发送协商信号102。

图7示出了根据本发明实施例的方法700。特别地，该方法700用于FD无线通信装置，并且例如可以由图1的装置100或110执行。方法700包括，在装置110的传输101与至少一个其他装置110的同时传输111之间发生冲突的情况下：步骤701，中断传输101，步骤702，确定协商信号104，步骤703，确定协商信号102在协商时段104期间将占用的至少一个可用资源103，步骤704，在协商时段104期间在至少一个可用资源103上发送协商信号102，并同时从至少一个其他装置110接收协商信号112，以及步骤705，基于所有协商信号102、112决定是否在协商时段104之后重传中断的传输101。

已经结合各种作为示例的实施例以及实施方式描述了本发明。然而，通过研究附图、本公开、以及独立权利要求，实践要求保护的本发明的本领域技术人员可以理解和实现其他变型。在权利要求书以及说明书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现权利要求中记载的若干实体或项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载特定措施的仅有事实不表示这些措施的组合不能在有利的实施方式中使用。