專利名稱：在無線系統(tǒng)中允許多天線通信的信令方法和設(shè)備的制作方法
在無線系統(tǒng)中允許多天線通信的信令方法和設(shè)備這個(gè)申請要求于2009年4月10日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?1/168，284的利益。本發(fā)明一般涉及無線系統(tǒng)中的多天線通信。具有有限/限制傳輸功率的無線設(shè)備非常適于無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WPAN)應(yīng)用。這樣的設(shè)備的示例是在Ecma 392標(biāo)準(zhǔn)中定義的便攜式認(rèn)知設(shè)備。無線設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)為包括單個(gè)天線或多個(gè)天線。后一種配置通常用于增加數(shù)據(jù)速率和傳輸范圍。因而，典型的網(wǎng)絡(luò)可以包括具有單個(gè)天線的設(shè)備和具有多個(gè)天線的設(shè)備。結(jié)果，發(fā)射設(shè)備可以包括多個(gè)天線，而接收天線可以包括單個(gè)天線。在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中，討論由多個(gè)天線利用的傳輸方案的眾多變體。這些傳輸方案包括發(fā)射波束成形、空時(shí)分組碼(STBC)、頻率交錯(cuò)發(fā)射分集(FITD)等等。無論傳輸方案如何，接收設(shè)備都必須知道傳輸是使用單個(gè)天線還是多個(gè)天線執(zhí)行的。為此，執(zhí)行顯式信令程序，以便將傳輸模式(單天線或多天線)通知接收設(shè)備。在幀的標(biāo)題中明確地指定傳輸模式。總是使用單個(gè)天線來發(fā)射標(biāo)題，從而該標(biāo)題能夠被網(wǎng)絡(luò)中的所有接收設(shè)備正確地解碼。然而，這需要也使用單個(gè)天線來發(fā)送幀的前同步碼。由于應(yīng)該總是使用單個(gè)天線來發(fā)射前同步碼和標(biāo)題，所以顯式信令程序消耗帶寬和功率。因而，這個(gè)信令程序是低效的。因此，提供用于用信號(hào)通知傳輸模式的有效的解決方案將是有利的。本發(fā)明的某些實(shí)施例包括一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中用信號(hào)通知傳輸模式的方法。該方法包括選擇與發(fā)射設(shè)備的傳輸模式相對應(yīng)的簽名序列；基于選擇的簽名序列，為發(fā)射設(shè)備中的每一個(gè)天線形成同步字段，其中同步字段被包括在前同步碼中；以及從發(fā)射設(shè)備中的每一個(gè)天線發(fā)射包括前同步碼的數(shù)據(jù)幀。本發(fā)明的某些實(shí)施例也包括一種設(shè)備，其包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)與傳輸模式和傳輸方案相對應(yīng)的至少一個(gè)簽名序列；同步字段生成器，用于通過使用從存儲(chǔ)器檢索的至少一個(gè)簽名序列生成短訓(xùn)練序列來為設(shè)備中包括的每一個(gè)天線形成同步字段；信道估計(jì) (CE)字段生成器，用于通過生成長訓(xùn)練序列來為每一個(gè)天線形成CE字段，其中同步字段和 CE字段被包括在前同步碼中；幀生成器，用于為每一個(gè)天線生成數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀包括前同步碼；以及調(diào)制器，用于使用為該設(shè)備設(shè)置的傳輸方案來調(diào)制每一個(gè)數(shù)據(jù)幀。被視為本發(fā)明的主題在說明書完結(jié)時(shí)在權(quán)利要求書中特別地指出并且顯然地請求保護(hù)。從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的前述以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。

圖1是數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的圖示；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的用于用信號(hào)通知傳輸模式的流程圖； 圖3是用于用信號(hào)通知單天線傳輸模式的PLCP前同步碼的圖示； 圖4是用于用信號(hào)通知多天線傳輸模式的PLCP前同步碼的圖示；和圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的框圖。重要的是注意利用本發(fā)明公開的實(shí)施例僅是在這里的創(chuàng)新教導(dǎo)的眾多有利使用的示例。一般而言，在本申請的說明書中進(jìn)行的陳述不一定限制各種請求保護(hù)的發(fā)明中的任何一種。此外，某些陳述可能應(yīng)用于某些發(fā)明的特征而不應(yīng)用于其他的特征。一般而言， 除非另有說明，否則在不喪失一般性的情況下，單數(shù)元素可以是多個(gè)，并且反之亦然。在附圖中，相同的數(shù)字在若干視圖中指的是相同的部分。圖1示意性顯示用于描述本發(fā)明的原理的數(shù)據(jù)幀100的典型格式。在諸如WLAN 和WPAN之類的無線網(wǎng)絡(luò)中通常使用幀100來傳送將要發(fā)射的數(shù)據(jù)。幀100包括物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP)前同步碼110、PLCP標(biāo)題(HDR) 120和PLCP服務(wù)數(shù)據(jù)單元(PSDU) 130。PLCP 前同步碼110、PLCP標(biāo)題120和PSDU 130的確切內(nèi)容和格式是包括但不限于IEEE 802.11、 IEEE 802. 15、WiMedi^Ecma等的傳輸規(guī)范特定的并由這樣的傳輸規(guī)范定義的應(yīng)用。通常，PLCP標(biāo)題120包括物理(PHY)層標(biāo)題121、介質(zhì)訪問控制(MAC)層標(biāo)題122 和標(biāo)題校驗(yàn)序列(HCS) 123。基于PLCP標(biāo)題120的內(nèi)容，接收設(shè)備被啟用來正確地解碼凈荷數(shù)據(jù)。PSDU 130包括從MAC層接收的凈荷數(shù)據(jù)部分131以及用于檢測幀100中的差錯(cuò)的幀校驗(yàn)序列(FCS) 132。PLCP前同步碼110主要用于突發(fā)/分組檢測、時(shí)間和頻率同步、幀開始檢測、自動(dòng)增益控制(AGC)以及信道估計(jì)。這些任務(wù)利用同步字段111和信道估計(jì)(CE)字段112來完成。特別地，同步字段111用于按那個(gè)順序進(jìn)行AGC設(shè)置、突發(fā)檢測、定時(shí)和頻率偏移估計(jì)以及幀檢測。CE字段112用于確定信道響應(yīng)，并且也用于精細(xì)頻率估計(jì)。圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的用于用信號(hào)通知傳輸模式的示例的且非限制的流程圖200。該方法提供將傳輸模式隱式通知接收設(shè)備的機(jī)制，從而允許具有多個(gè)天線的無線設(shè)備與具有單個(gè)天線的無線設(shè)備在無線網(wǎng)絡(luò)中的共存。在目前披露的上下文中，傳輸模式指示發(fā)射設(shè)備是使用單個(gè)天線還是多個(gè)天線來發(fā)射信號(hào)以及由發(fā)射設(shè)備采用的特定的多天線傳輸方案。在S210，從預(yù)定義集合的簽名序列中選擇識(shí)別傳輸模式的獨(dú)特的簽名序列。傳輸模式和傳輸方案與獨(dú)特的簽名序列相關(guān)聯(lián)。例如，獨(dú)特的簽名序列為下列中的每一個(gè)而生成單天線傳輸模式；利用發(fā)射波束成形方案的多天線傳輸模式；利用STBC方案的多天線傳輸模式；以及利用FITD方案的多天線傳輸模式。對接收設(shè)備而言，這些簽名序列事先是已知的。在本發(fā)明的實(shí)施例中，以利用良好的自相關(guān)屬性來表征的偽隨機(jī)(PN)序列的方式， 生成這些簽名序列。在S220，對于發(fā)射設(shè)備中的每一個(gè)天線，PLCP前同步碼110的同步字段111被構(gòu)造為包括選擇的獨(dú)特的簽名序列。所發(fā)射的幀100的數(shù)量、因此PLCP前同步碼110的數(shù)量與發(fā)射設(shè)備中的天線的數(shù)量是相同的。在每一個(gè)發(fā)射的幀100中，通過將簽名序列重復(fù)多次，生成同步字段111。所重復(fù)的簽名序列導(dǎo)致短訓(xùn)練序列。下面提供用于為不同的傳輸模式生成同步字段110的詳細(xì)示例。在S230，PLCP前同步碼110的CE字段112被構(gòu)造成包括長訓(xùn)練序列。這個(gè)步驟包括生成長訓(xùn)練序列以及根據(jù)構(gòu)成CE字段112的符號(hào)的數(shù)量在CE字段112中定位該序列。 下面提供用于執(zhí)行S230的示例。在S240，構(gòu)造幀100的剩余部分，即，PLCP標(biāo)題120和PSDU 130。此后，發(fā)射設(shè)備分別使用其單個(gè)天線或多個(gè)天線來發(fā)射該幀或多個(gè)幀。換言之，如果發(fā)射設(shè)備包括數(shù)量Q 個(gè)天線，則構(gòu)造并發(fā)射Q個(gè)幀(Q是等于或大于1的整數(shù))。使用上述處理生成的PLCP前同步碼110能夠由接收設(shè)備解碼，以確定傳輸模式。此外，接收設(shè)備能夠檢測用于多天線傳輸模式的傳輸方案，例如發(fā)射波束成形、STBC或 FITD0特別地，接收設(shè)備將接收到的信號(hào)與該信號(hào)的延遲版本自相關(guān)，或者將接收到的信號(hào)與參考信號(hào)互相關(guān)。在時(shí)間實(shí)例m，自相關(guān)能夠如下執(zhí)行
其中‘P’是相關(guān)窗口大小，‘r’代表采樣的基帶接收信號(hào)，以及‘!·*’表示‘!·’的復(fù)共軛。此后，為了識(shí)別傳輸模式，接收設(shè)備執(zhí)行接收到的信號(hào)與能夠被包括在同步字段111中的不同簽名序列的并行相關(guān)。例如，如果預(yù)定義三個(gè)不同的簽名序列(SS1、SS2A和SS2B)， 那么并行相關(guān)能夠如下執(zhí)行
其中N是相關(guān)序列的長度。具有最大輸出值的相關(guān)器被選擇并與閾值進(jìn)行比較，以檢測信號(hào)的存在，并且也
識(shí)別傳輸模式。例如，如果相關(guān)器Pm(m)輸出最大值，那么傳輸模式是與簽名序列SS2B相
對應(yīng)的模式。一旦傳輸模式被確定，則接收設(shè)備設(shè)置該幀的剩余字段的持續(xù)時(shí)間，以便正確地解調(diào)和解碼凈荷數(shù)據(jù)131。圖3顯示用于用信號(hào)通知單天線傳輸模式的PLCP前同步碼300的示例圖。同步字段310包括短訓(xùn)練序列S°到Sm-1,其中M是同步字段311中的簽名序列的重復(fù)次數(shù)。在示例實(shí)施例中，短訓(xùn)練序列如下生成
其中i=0到M-丨，以及n=0到N4 ;N是與該天線相對應(yīng)的簽名序列SSl的長度。短訓(xùn)練序列中的每一個(gè)元素S°到Ssh具有長度N?；谕阶侄?11的長度，預(yù)定義N和M的值。Cf ei，I, 1丨，/=0, 1, ..., Μ- 是覆蓋序列，并用于獨(dú)特地識(shí)別傳輸模式以及檢測幀的開始。信道估計(jì)(CE)字段320包含兩個(gè)符號(hào)CEl和CE2 (例如，OFDM符號(hào))，其中能夠在兩個(gè)符號(hào)CEl和CE2中發(fā)射相同的長訓(xùn)練序列。接收設(shè)備將這兩個(gè)接收到的符號(hào)進(jìn)行平均， 以估計(jì)每一個(gè)子載波上的信道增益因數(shù)。圖4顯示用于隱式用信號(hào)通知雙天線傳輸模式的PLCP前同步碼410和420的示例圖。發(fā)射設(shè)備(未顯示)中的每一個(gè)天線發(fā)射包括PLCP前同步碼410或420的數(shù)據(jù)幀。前同步碼410的同步字段411包括短訓(xùn)練序列到S1M-1,其中M是各自的簽名序列在同步字段411中的重復(fù)次數(shù)。在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，如下生成訓(xùn)練序列S;到St1
^(Ii)-CliXSSZzIOf) 其中i=0到M-I，n=0到N-I (N是簽名序列SS2A的長度)，并且 CL r ViIi=OJ1 ...,M-f 是覆蓋序列。在這個(gè)示例中，簽名序列SS2A對應(yīng)于由發(fā)射設(shè)備的兩個(gè)天線利用的傳輸方案。例如，SS2A是具有發(fā)射波束成形的兩個(gè)天線、具有STBC (例如，Alamouti碼)的兩個(gè)天線或具有FITD的兩個(gè)天線的各自的簽名序列。前同步碼420中的同步字段421包括與為同步字段411生成的符號(hào)/信號(hào)/訓(xùn)練序列勻(功相同的短訓(xùn)練序列迖(《)。即，徹=_。在兩個(gè)幀中發(fā)射相同的短訓(xùn)練序列確保在接收設(shè)備上可靠的突發(fā)檢測和AGC設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在同步字段421 中發(fā)射訓(xùn)練序列離O)的循環(huán)移位版本。應(yīng)注意同步字段311、411和421的持續(xù)時(shí)間是相同的。但是，在雙天線傳輸模式中的CE字段412和422可以長于CE字段320。例如，雙天線傳輸模式的CE字段能夠包括 4個(gè)符號(hào)。在圖4所示的前同步碼中，CE字段412和422利用兩個(gè)天線來發(fā)射，以便允許接收設(shè)備估計(jì)和存儲(chǔ)用于每一個(gè)天線傳輸?shù)男诺拦烙?jì)。在示例的實(shí)施例中，CE字段412包括
兩個(gè)符號(hào)CEl和CE2，其中訓(xùn)練序列貧(《)在第一符號(hào)持續(xù)時(shí)間(CEl)期間被分配給偶數(shù)子
載波，并在第二符號(hào)持續(xù)時(shí)間(CE2)期間被分配給奇數(shù)子載波。在CE字段422中，這個(gè)順
序被顛倒，即，在第一符號(hào)持續(xù)時(shí)間(CEl)期間，在奇數(shù)子載波上發(fā)射訓(xùn)練序列離@)，而在
第二符號(hào)持續(xù)時(shí)間(CE2)期間，在偶數(shù)子載波上發(fā)射該訓(xùn)練序列。接收設(shè)備在這兩個(gè)符號(hào)上執(zhí)行插入，以便在整個(gè)信道(即，所有的子載波)上推導(dǎo)出信道估計(jì)。當(dāng)CE字段包括4個(gè)符號(hào)時(shí)，則兩個(gè)符號(hào)作為CEl和CE2被發(fā)射，而另外兩個(gè)符號(hào) (CE3和CE4)是符號(hào)CEl和CE2的拷貝。在這個(gè)實(shí)施例中，接收設(shè)備能夠?qū)蓚€(gè)符號(hào)上的信道估計(jì)進(jìn)行平均，并且信道估計(jì)的可靠性類似于利用單個(gè)天線傳輸所實(shí)現(xiàn)的可靠性。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種信令方法，用于在網(wǎng)絡(luò)中規(guī)定傳輸模式，其中該網(wǎng)絡(luò)包括或具有單個(gè)天線的無線設(shè)備或具有兩個(gè)天線的無線設(shè)備。在這個(gè)實(shí)施例中， 同步字段111用于表示傳輸模式，即，是使用一個(gè)還是兩個(gè)發(fā)射天線。特別地，同步字段111 基于在上面詳細(xì)描述的簽名序列來生成。通過在第一天線中僅在偶數(shù)子載波上使用導(dǎo)頻以及僅在第二天線中的奇數(shù)子載波上使用導(dǎo)頻來創(chuàng)建CE字段112。因而，或具有單個(gè)天線或具有兩個(gè)天線的所有的接收設(shè)備能夠接收該字段122。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在PLCP標(biāo)題120中指定傳輸方案。當(dāng)使用多個(gè)天線時(shí)，利用每一個(gè)天線、優(yōu)選地使用FITD來發(fā)射標(biāo)題120。使用為發(fā)射設(shè)備設(shè)置的傳輸方案，發(fā)射PSDU 130。如表1所示，PLCP標(biāo)題120的兩個(gè)比特被設(shè)置成指定被發(fā)射設(shè)備使用的傳輸方案。在示例的實(shí)施例中，比特AO和Al占據(jù)PLCP標(biāo)題120中的PHY標(biāo)題中的位置14和15。應(yīng)注意根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，僅在目的地接收設(shè)備也具有兩個(gè)天線時(shí)，發(fā)射設(shè)備才能夠使用空間復(fù)用(SM)方案。例如，這能夠利用在接收設(shè)備的信標(biāo)傳輸中使用的短序列來確定。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中用信號(hào)通知傳輸模式的方法(200)，包括選擇與傳輸模式相對應(yīng)的簽名序列(S210)；基于選擇的簽名序列，為發(fā)射設(shè)備中的每一個(gè)天線形成同步字段，其中同步字段被包括在前同步碼中(S220)；以及從發(fā)射設(shè)備中的每一個(gè)天線，發(fā)射包括前同步碼的數(shù)據(jù)幀。
2.權(quán)利要求1的方法，其中簽名序列進(jìn)一步指示發(fā)射設(shè)備的傳輸方案。
3.權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括為包括在前同步碼中的信道估計(jì)字段，生成長訓(xùn)練序列(S230)。
4.權(quán)利要求3的方法，其中數(shù)據(jù)幀進(jìn)一步包括標(biāo)題和凈荷部分，所述數(shù)據(jù)幀是物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP)幀。
5.權(quán)利要求1的方法，其中形成同步字段進(jìn)一步包括通過將選擇的簽名序列重復(fù)預(yù)定次數(shù)，生成短訓(xùn)練序列。
6.權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括將選擇的簽名序列與覆蓋序列相乘。
7.權(quán)利要求5的方法，其中簽名序列是偽隨機(jī)序列。
8.權(quán)利要求2的方法，其中傳輸模式是單天線傳輸或多天線傳輸。
9.權(quán)利要求2的方法，其中傳輸方案是波束成形發(fā)射分集、頻率交錯(cuò)發(fā)射分集(FITD)、 空間復(fù)用和空時(shí)分組碼(STBC)之中的任何一個(gè)。
10.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括為發(fā)射設(shè)備中的每一個(gè)天線，形成用于指定發(fā)射設(shè)備的傳輸方案的標(biāo)題。
11.權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括使用FITD處理來編碼標(biāo)題。
12.—種設(shè)備(500)，包括存儲(chǔ)器(510)，用于存儲(chǔ)與傳輸模式和傳輸方案相對應(yīng)的至少一個(gè)簽名序列；同步字段生成器(520)，用于通過使用從存儲(chǔ)器檢索的至少一個(gè)簽名序列生成短訓(xùn)練序列來為所述設(shè)備中包括的每一個(gè)天線(560)形成同步字段；信道估計(jì)(CE)字段生成器，用于通過生成長訓(xùn)練序列來為每一個(gè)天線形成CE字段，其中同步字段和CE字段被包括在前同步碼中；幀生成器(540)，用于為每一個(gè)天線(560)生成數(shù)據(jù)幀，所述數(shù)據(jù)幀包括前同步碼；和調(diào)制器(550)，用于使用為所述設(shè)備設(shè)置的傳輸方案來調(diào)制每一個(gè)數(shù)據(jù)幀。
13.權(quán)利要求12的設(shè)備，進(jìn)一步包括反饋循環(huán)移位寄存器，用于生成簽名序列。
14.權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述設(shè)備被集成在無線通信設(shè)備的物理層模塊中。
全文摘要
一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中用信號(hào)通知傳輸模式的方法(200)包括選擇與發(fā)射設(shè)備的傳輸模式相對應(yīng)的簽名序列(S210)；基于選擇的簽名序列，為發(fā)射設(shè)備中的每一個(gè)天線形成同步字段，其中同步字段被包括在前同步碼中(S220)；以及從發(fā)射設(shè)備中的每一個(gè)天線發(fā)射包括前同步碼的數(shù)據(jù)幀。
文檔編號(hào)H04L7/04GK102388558SQ201080016070
公開日2012年3月21日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者戈什 M., R. 加達(dá)姆 V. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司