通信装置、信息处理装置、控制方法及程序与流程

1.本发明一般涉及通信装置、信息处理装置、控制方法及程序，并且更具体地说，涉及用于无线通信中频率资源分配的信息处理技术。


背景技术：

2.最近，通信数据量的增加推动了诸如无线lan(局域网)的通信技术的发展。无线lan的主要通信标准是ieee(电气和电子工程师协会)802.11标准系列。ieee 802.11标准系列包括诸如ieee 802.11a/b/g/n/ac/ax的标准。例如，最新的ieee 802.11ax标准规范了一种在拥堵情况下提高通信速度的技术，此外，使用ofdma(正交频分多址)的峰值吞吐量最高可达9.6吉比特/秒(gbps)(见专利文献1)。在ieee 802.11ax标准中，ap(接入点)向各个sta(站)发送分配信息，该分配信息代表在ofdma通信时要分配给sta的频率资源。该分配信息可以包括在例如上行链路上的触发帧和下行链路上的数据帧的phy(物理层)报头中。
3.为了实现更高的吞吐量，已经建立了任务组，以开发ieee 802.11be标准作为ieee 802.11ax的后续标准。
4.引用列表
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2018-050133号


技术实现要素：

7.技术问题
8.在ieee 802.11be标准中，研究了将带宽扩展到320mhz和将mimo(多输入多输出)流的数量扩展到16。伴随着扩展，预计在同一时间进行通信的sta数量也会增加，需要采用有效的频率资源分配方法来应对这种情况。然而，即使采用这种方法，一些ap和sta可能不支持这种方法。在这种情况下，使用新方法可能会导致效率低下。
9.问题的解决方案
10.本发明提供了一种能够有效地使用多种方法来分配频率资源的技术。
11.根据本发明的一个方面，提供了一种通信装置，其包括通信部，该通信部用于向通信中的伙伴装置发送或从通信中的伙伴装置接收符合ieee 802.11标准系列的无线电帧，其中在该无线电帧的mac(媒体访问控制)帧中指示，代表由发送无线电帧的装置支持的频率资源的分配方案的能力信息。
12.本发明的有利效果
13.根据本发明，可以有效地使用用于分配频率资源的多种方法。
14.本发明的其他特征和优点将从结合附图的以下描述中明显看出。请注意，相同的附图标记在整个附图中表示相同或相似的部件。
附图说明
15.被纳入并构成本说明书的一部分的附图，示出了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
16.[图1]图1是示出无线通信网络的构造的示例的图；
[0017]
[图2]图2是示出通信装置的硬件布置的示例的框图；
[0018]
[图3]图3是示出通信装置的功能布置的示例的框图；
[0019]
[图4]图4是示出在连接sta时，由ap执行的处理序列的示例的流程图；
[0020]
[图5]图5是示出在下行链路通信时，由ap执行的处理序列的示例的流程图；
[0021]
[图6]图6是示出在上行链路通信时，由ap执行的处理序列的示例的流程图；
[0022]
[图7]图7是示出在使用sa方案时，下行链路通信中的通信序列的示例的图；
[0023]
[图8]图8是示出在使用sa方案时，上行链路通信中的通信序列的示例的图；
[0024]
[图9]图9是示出关于分配方案的能力信息的示例的图；以及
[0025]
[图10]图10是示出存储在能力信息中的信息的示例的表。
具体实施方式
[0026]
下面，将参照附图对实施例进行详细描述。注意，以下的实施例并不是为了限制所要求的发明的范围。实施例中描述了多个特征，但并不限制发明需要所有这样的特征，多个这样的特征可以适当地组合。此外，在附图中，相同的附图标记被赋予相同或类似的构造，并且省略其冗余描述。
[0027]
(网络构造)
[0028]
图1示出了根据实施例的无线通信网络的构造的示例。该无线通信网络被构造为包括一个接入点(ap)和三个站(sta)。ap 102和sta 103至105符合ieee 802.11be标准，并被构造为能够执行符合ieee 802.11be标准之前开发的标准的无线通信。在下面的描述中，例如，在没有指定具体装置时，接入点和站(终端)有时将被称为“ap”和“sta”，而没有任何附图标记。图1例示了包括一个ap和三个sta的无线通信网络，但通信装置的数量可以比图1所示的更多或更少。例如，在sta相互通信时，可以不需要ap。在图1中，圆圈101代表由ap 102形成的网络的可通信范围。请注意，可通信范围可以涵盖更广泛的范围或仅涵盖更窄的范围。
[0029]
传统的ieee 802.11ax标准采用每次发送数据帧时通知通信装置分配信息的动态分配(也被称为“da”)方案。然而，在ieee 802.11be标准中，预测可包括的用户数量会增加，因此，如果如da方案那样每次发送数据帧时通知通信装置分配信息，开销可能会增加。也就是说，要使用的频率资源被指定给许多sta，代表频率资源分配的信息变得很长。因此，可用于发送/接收数据帧的时间资源以及吞吐量可能会减少。为了防止这种情况，在ieee 802.11be标准中研究了静态分配(也被称为“sa”)方案的应用，作为向多个sta分配ofdma频率资源的方法。在sa方案中，在发送数据帧之前，sta被预先通知ofdma分配信息和对应的标识符，而在发送数据帧时，仅指定标识符。在该方案中，不能动态地改变频率资源的分配，但可以减少分配信息的开销。假设根据诸如网络中sta的数量的情况，选择性地使用sa方案和da方案。
[0030]
一些sta可能不支持sa方案。在这种情况下，如果进行基于sa方案的频率资源分
配，则不支持sa方案的sta不能解释在发送数据帧时指定的标识符，并且不能通信。因此，对于ap来说，识别各个sta是否支持sa方案是很重要的。在本实施例中，代表各个sta是否支持sa方案的信息作为mac(媒体访问控制)帧的信息元素(ie)包括在由sta发送的无线电信号中。由此，ap可以清楚地识别各个sta是否应对sa方案，并正确地选择和执行频率资源分配方案。在本实施例中，由mac帧通知ap是否支持sa方案。然而，可以通知ap如下信息，所述信息代表是否支持其他无线电资源(诸如时间、频率或空间的资源)的分配方案。尽管在本实施例中mac帧包括该信息，但可以通过phy(物理层)报头等向ap通知该信息。在上述描述中，ap指定各个sta是否应对sa方案，并分配频率资源。然而，sta也可以具有类似的频率资源分配功能。例如，在sta之间的通信中，sta可以确定其他sta是否应对sa方案，并基于确定结果来确定使用sa方案和da方案中的哪一个。
[0031]
(装置布置)
[0032]
图2示出了通信装置(ap和sta)的硬件布置的示例。作为硬件布置的示例，该通信装置包括存储单元201、控制单元202、功能单元203、输入单元204、输出单元205、通信单元206和天线207。
[0033]
存储单元201由rom(只读存储器)和ram(随机存取存储器)两者或其中之一形成，并且存储各种信息，诸如用于进行各种操作的程序(将在后面描述)和用于无线通信的通信参数。除了诸如rom或ram的存储器之外，还可以使用诸如软盘、硬盘、光盘、磁光盘、cd-rom、cd-r、磁带、非易失性存储卡或dvd的存储介质，作为存储单元201。
[0034]
控制单元202例如由诸如cpu和mpu的一个或多个处理器、asic(特定应用集成电路)、dsp(数字信号处理器)和fpga(现场可编程门阵列)形成。cpu是中央处理单元的缩写，mpu是微处理单元的缩写。控制单元202通过执行存储在存储单元201中的程序来控制整个装置。注意，控制单元202可以通过存储在存储单元201中的程序与os(操作系统)之间的协作来控制整个装置。
[0035]
控制单元202控制功能单元203以执行诸如摄像、打印或投影的预定处理。功能单元203是用于由装置执行预定处理的硬件。例如，在通信装置是相机时，功能单元203是摄像单元并进行摄像处理。例如，在通信装置是打印机时，功能单元203是打印单元并进行打印处理。例如，在通信装置是投影仪时，功能单元203是投影单元并进行投影处理。要由功能单元203处理的数据可以是存储在存储单元201中的数据或经由通信单元206(稍后描述)与其他ap或sta通信的数据。
[0036]
输入单元204接受来自用户的各种操作。输出单元205向用户进行各种输出。由输出单元205的输出包括画面上的显示、来自扬声器的音频输出、振动输出等中的至少一者。注意，输入单元204和输出单元205两者都可以由一个模块实现，如触摸面板。
[0037]
通信单元206进行ip通信的控制以及符合ieee 802.11标准系列的无线通信的控制。通信单元206是所谓的无线电芯片，并且可以包括存储器和一个或更多个处理器。在本实施例中，通信单元206至少可以执行符合ieee 802.11be标准的处理。通信单元206控制天线207以发送/接收用于无线通信的无线电信号。通信装置经由通信单元206与其他通信装置通信诸如图像数据、文档数据和视频数据的内容。天线207可以在例如sub-ghz频段、2.4ghz频段、5ghz频段和6ghz频段中的至少一个频段进行发送/接收。请注意，天线207所兼容的频段(以及它们的组合)并没有受到特别限制。天线207可以是一个天线或用于进行
mimo(多输入和多输出)发送/接收的两个或更多个天线的集合。例如，天线207可以被构造为包括16个天线元件，以应对在ieee 802.11be标准中使用16个空间流的mimo通信。
[0038]
图3示出了通信装置(ap和sta)的功能布置的示例。作为功能布置的示例，该通信装置包括能力信息生成单元301、方案确定单元302、连接处理单元303、mac帧生成单元304和数据发送/接收单元305。能力信息生成单元301生成包括由通信装置支持的分配方案的信息的能力信息。能力信息包括代表通信装置是否可以使用da方案或sa方案的信息。基于通信伙伴装置所支持的分配方案的信息，方案确定单元302确定用于与伙伴进行ofdma通信的分配方案。连接处理单元303进行用于将sta连接到由ap管理的网络的处理。sta的连接处理单元303向ap发送关联请求帧，并且ap的连接处理单元303发送关联响应帧作为对sta的响应。根据需要，mac帧生成单元304生成包括由能力信息生成单元301生成的分配方案能力信息的mac帧。包括在mac帧中的分配方案能力信息的细节将在后面描述。注意，在本实施例中，分配方案能力信息包括在mac报头中，但也可以包括在有效负载中。之后，在生成的mac帧上进行phy报头等的添加，以生成无线电帧。生成的无线电帧是诸如如下的帧：信标、探测请求/响应、关联请求/响应或重新关联请求/响应。数据发送/接收单元305根据由方案确定单元302确定的分配方案，通过ofdma通信进行数据帧的发送和接收中的至少一者。
[0039]
(处理序列)
[0040]
接下来，将描述由根据本实施例的通信装置执行的处理序列的示例。将解释在ap从各个sta接收到包括分配方案能力信息的mac帧之后直到发送/接收数据帧的处理序列。这里，ap执行以下处理，但是sta可以执行以下处理。以下处理是通过例如执行存储在存储单元201中的程序并由ap的控制单元202控制通信单元206来执行的。然而，本发明不限于此，并且以下处理可以通过其他布置来执行。
[0041]
图4示出了在进行ap与sta之间的数据通信之前，由ap执行的处理序列的示例。在该处理中，ap从sta获取能力信息，确定使用sa方案和da方案中的哪一个，并且在使用sa方案时，通知sta代表频率资源的分配的分配信息以及分配信息的识别信息。首先，ap从一个或更多个sta获取用作通信伙伴装置的各sta所支持的分配方案的多条分配信息(步骤s401)。ap可以从例如在连接前由sta发送到ap的探测请求帧或在连接时发送的关联请求帧中获取各个sta的分配方案的能力信息。
[0042]
ap基于在步骤s401中获取的sta的分配方案的能力信息，来确定在与sta的通信中使用的分配方案(步骤s402)。
[0043]
例如，在sta只能使用da方案时，ap确定使用da方案。在sta只能使用sa方案时，ap可以确定使用sa方案。也就是说，ap可以确定使用sta中可用的方案。在ap中存在不可用的方案时，ap确定使用ap和sta中都可用的方案。此时，在ap中可用的方案和sta中可用的方案没有共同的方案时，ap可以避免与sta通信。在这种情况下，ap可以既不接受例如来自sta的关联请求和重新关联请求，也不建立连接。而且，在ap中可用的方案和sta中可用的方案没有共同的方案时，ap不能执行ofdma通信，而是执行ieee 802.11be之前的标准中采用的csma/ca通信。
[0044]
在sta可以使用da方案和sa方案两者时，ap可以基于诸如使用ap与sta之间发送/接收的数据的应用的通信特性的信息来确定分配方案。例如，在sta是定期发送预定数量的数据(诸如传感器数据)的通信装置时，假定使用的带宽和定时是固定的，并且ap可以选择
sa方案。在sta的应用所使用的频带(带宽)随时间变化时，ap可以选择da方案。请注意，sta可以通过ieee 802.11标准定义的管理帧通知ap有关特性的这种信息。在并行通信的通信伙伴sta的数量变得等于或大于预定值时，ap可以选择sa方案以减少分配信息的开销。注意，ap可以确定针对各sta使用不同的分配方案。例如，sa方案可以用于发送传感器数据的许多sta，以一次向这些sta发送数据，而da方案可以用于诸如能够并行执行各种应用的智能手机的sta。也可以在给定的定时，对一些sta使用sa方案，而对其他sta使用da方案。在这种情况下，预先确定的频率资源可以分配给使用sa方案的sta，而在sa方案中没有分配的频率资源可以用于使用da方案的sta。这些仅仅是示例，并且可以针对各个sta进行灵活的分配方案设置。
[0045]
然后，ap检查在步骤s402中确定的分配方案是否是sa方案(步骤s403)。如果ap选择sa方案(在步骤s403中为“是”)，则该ap向sta发送管理帧1，该管理帧1包括代表向sta分配频率资源的分配信息和用于识别分配信息的分配id(步骤s404)。在sta接收到管理帧1时，该sta将分配信息和分配id相互关联地存储在存储单元201中。如果ap不选择sa方案(在步骤s403中为“否”)，则其结束图4中的处理，而不发送管理帧1。
[0046]
图5示出了在下行链路(dl)-ofdma通信时，ap的处理序列的示例。注意，下行链路是将无线电帧从ap发送到sta的方向上的无线电链路。图5示出了在将数据帧从ap发送到sta时的处理。
[0047]
在图5的处理中，首先，ap检查所使用的分配方案是否是sa方案(步骤s501)。如果ap不对sta使用sa方案(在步骤s501中为“否”)，即使用da方案，则类似于ieee 802.11ax标准，ap将分配信息存储在寻址到通信伙伴sta的数据帧的phy报头中(步骤s502)。然后，ap将数据帧发送到sta(步骤s504)。在这种情况下，sta可以确认phy报头以指定分配给sta的频率资源，并在该频率资源中接收数据帧。相反，如果ap对通信伙伴sta使用sa方案(在步骤s501中为“是”)，则ap将在图4的步骤s404中发送到sta的分配id存储在寻址到sta的数据帧中(步骤s503)。然后，ap将该数据帧发送到sta(步骤s504)。注意，分配id可以存储在phy报头中或包括在mac帧中。在这种情况下，sta将分配信息和分配id相互关联地存储，并且可以基于与指定的分配id相对应的分配信息来指定频率资源的分配。sta可以接收在分配的频率资源中寻址到该sta的数据。
[0048]
图6示出了在上行链路(ul)-ofdma通信时，由ap执行的处理序列。注意，上行链路是在将无线电帧从sta发送到ap的方向上的无线电链路。图6示出了在数据帧从sta发送到ap时的处理。请注意，图6中的处理可以针对多个sta并行地进行。也可以预先设置使用sa方案的一组sta，并且在只有该组sta进行通信的定时，对该组仅执行一次图6中的处理。在这种情况下，基于由管理帧1发送的分配信息向多个sta分配频率资源，并且sta被通知共同的分配id。包括分配id的管理帧2(稍后描述)通过多播方式发送给sta。响应于管理帧的一次发送，sta可以并行地通信。
[0049]
在图6的处理中，首先，ap检查用于通信伙伴sta的分配方案是否是sa方案(步骤s601)。如果ap不对sta使用sa方案(在步骤s601中为“否”)，即，使用da方案，则类似于ieee 802.11ax标准，ap将包括分配信息的触发帧发送到sta(步骤s602)。类似于ieee 802.11ax标准，sta根据触发帧中的分配信息指定分配的频率资源，并使用该频率资源发送无线电帧。相反，如果ap对通信伙伴sta使用sa方案(在步骤s601中为“是”)，则ap向sta发送指定在
图4的步骤s404中发送到sta的分配id的管理帧2(步骤s603)。在这种情况下，sta将分配信息和分配id相互关联地存储，并且可以基于与指定的分配id相对应的分配信息来指定频率资源的分配。sta使用分配的频率资源发送无线电帧。ap等待分配给sta的频率资源中的无线电帧的到达，并从sta接收无线电帧(步骤s604)。
[0050]
接下来，将参照图7描述在下行链路上使用sa方案时的通信序列的示例。首先，sta执行扫描处理以获取ap的网络信息(s701至s703)。在扫描处理中，ap发送包括网络信息的信标帧，并且存在于ap周围的sta检测并接收该信标帧(s701)。各个sta发送探测请求帧以查询ap的网络信息(s702)，并接收探测响应帧作为来自ap的响应(s703)。注意，sta可以仅通过接收在s701中由ap发送的信标帧来被动地获取ap的网络信息，而不执行s702和s703中的处理。无论信标帧如何，sta都可以在s702中主动发送探测请求帧，接收来自ap的探测响应帧，并获取ap的网络信息。ap可以在信标帧或探测响应帧中存储代表ap所支持的分配方案的能力信息。另外，sta可以在探测请求帧中存储代表sta所支持的分配方案的能力信息。通过这些处理，sta和ap可以彼此交换分配方案的能力信息。
[0051]
之后，sta发送网络连接的关联请求帧(s704)，并且ap发送代表sta的连接结果的关联响应帧(s705)。注意，sta可以在关联请求帧中存储sta的分配方案的能力信息，并且ap可以在关联响应帧中存储ap的分配方案的能力信息。基于通过扫描处理获取的ap的分配方案的能力信息，sta可以确定要包括在关联请求帧中的分配方案的能力信息。例如，在sta可以使用sa方案和da方案两者而ap仅可以使用da方案时，sta可以在关联请求帧中存储代表sta仅可以使用da方案的能力信息。类似地，基于由扫描处理或关联请求帧获取的sta的分配方案的能力信息，ap可以确定要包括在关联响应帧中的分配方案的能力信息。
[0052]
假设ap确定在与sta通信中通过sa方案来进行频率资源的分配。在这种情况下，ap向sta发送管理帧1，该管理帧1包括dl-ofdma中的分配信息和用于识别分配信息的分配id(s706)。sta将分配信息和分配id相互关联地存储。在发送数据帧时(s707)，ap在数据帧的phy报头中存储与发送中的频率资源的分配相对应的分配id，并将其发送至sta。
[0053]
接下来，将参照图7描述在上行链路上使用sa方案时的通信序列的示例。在图8中，s801至s805中的处理与图7的s701至s705中的处理类似，并且将省略其重复描述。假设ap确定在与sta通信中通过sa方案来进行频率资源的分配。在这种情况下，ap向sta发送管理帧1，该管理帧1包括ul-ofdma中的分配信息和用于识别分配信息的分配id(s806)。sta将分配信息和分配id相互关联地存储。为了开始向sta发送ul-ofdma中的数据帧，ap向sta发送包括分配id的管理帧2(s807)。sta基于分配id指定相应的分配信息，并且在基于分配信息指定的频率资源中向ap发送数据帧(s808)。
[0054]
当在上行链路和下行链路上使用da方案时，通过ieee 802.11ax中定义的方法进行通信，将省略其描述。注意，可以在上行链路和下行链路上使用相同的分配方案，或者可以使用不同的分配方案。例如，在许多传感器定期向ap发送环境检测结果时，上行链路的通信频率被假定为高。相反，向这些传感器发送数据的频率被假定为低。因此，可以在上行链路上使用sa方案，并且可以在下行链路上使用da方案。
[0055]
(分配方案的能力信息的构造)
[0056]
接下来，将参照图9描述分配方案的能力信息(分配能力元素)的构造的示例。分配能力元素具有类似于ieee 802.11标准中定义的另一信息元素的构造。也就是说，该能力信
息具有这样的格式，该格式包括元素id字段901、长度字段902和能力信息特定信息字段903。能力信息被添加到诸如信标、探测请求/响应、关联请求/响应或重新关联请求/响应的帧的mac帧中。
[0057]
在元素id字段901中存储用于识别能力信息的识别信息。在长度字段902中存储代表能力信息的总长度的值。在信息字段903中存储代表是否可以使用分配方案的能力(分配能力)的信息。图10示出了存储在信息字段903中的信息的示例。图10示出了在分配能力由2位信息代表时的示例。第一位(位0)代表是否可以使用da方案。在该位值为“0”时，代表发送源装置不能使用da方案。在该位值为“1”时，代表该装置可以使用da方案。类似地，第二位(位1)代表是否可以使用sa方案。在该位值为“0”时，代表发送源装置不能使用sa方案。在该位值为“1”时，代表该装置可以使用sa方案。
[0058]
注意，上面描述的构造仅仅是示例，字段的名称以及位的位置和大小不限于该示例，类似的信息可以用不同的字段名称、以不同的顺序或以不同的大小存储。例如，由图10中的2位字段代表是否可以使用两种分配方案(da方案和sa方案)，但本发明不限于此。例如，该字段的位数例如可以是3位或更多位，并且该字段可以代表是否可以使用其他分配方案。da方案和sa方案仅仅是分配方案的示例，并且可以采用其他方案来代替它们。
[0059]
如上所述，根据本发明的实施例，通信装置可以使用mac帧结构通知伙伴装置该通信装置所支持(可用)的频率资源分配方案的信息。可以基于通信装置所支持的方案灵活地执行要用于各通信装置的通信的频率资源的分配。请注意，在上述示例中，代表是否可以使用分配方案的能力信息由mac帧发送，但该能力信息可以包括在无线电帧内的其他部分中(诸如phy前导码)。请注意，除了作为通信装置的ap 102和sta 103至105之外，本发明还可以由生成mac帧的信息处理装置(例如，无线电芯片)来实现。
[0060]
本发明可以通过如下的处理实现：经由网络或存储介质将用于实现上述实施例的一个或多个功能的程序提供给系统或装置，并使系统或装置的计算机中的一个或多个处理器读出并执行该程序。本发明也可以通过电路(例如，asic)来实现一个或多个功能。
[0061]
本发明不限于上述实施例，在本发明的精神和范围内可以进行各种改变和变型。因此，为了让公众了解本发明的范围，做出所附权利要求书。
[0062]
本技术要求2019年11月18日提交的日本专利申请第2019-208239号的优先权，在此该专利申请通过引用而纳入本文。