用于su-bf和mu-mimo操作的統(tǒng)一速率適配的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于SU-BF和MU-MIMO操作的統(tǒng)一速率適配的方法和系統(tǒng)
[0001] 背景
[0002] 本發(fā)明一般設(shè)及傳輸速率適配，尤其設(shè)及多用戶Wi-Fi瑕系統(tǒng)中的統(tǒng)一速率適配。 [000引相關(guān)領(lǐng)域
[0004] I邸E802. 11指的是用于實現(xiàn)例如2. 4、3.6和5細(xì)Z頻帶中的無線局域網(wǎng)（WLAN) 通信的一組標(biāo)準(zhǔn)。WLAN通信允許設(shè)備無線地與一個或多個其他設(shè)備交換數(shù)據(jù)。Wi-Fi是使 用IE邸802. 11標(biāo)準(zhǔn)中的任何一個標(biāo)準(zhǔn)的WLAN產(chǎn)品的商標(biāo)名稱。
[000引 IE邸802. 1lac是正被開發(fā)W支持5GHz頻帶中的甚高吞吐量（VHT)操作的新標(biāo) 準(zhǔn)。為了獲取該VHT操作，802.llac設(shè)備使用發(fā)射機和接收機兩者處的多個天線（在無線 工業(yè)中被稱為多輸入多輸出，即MIM0)來使用最多達8個空間流的寬RF(射頻）帶寬，由 此允許終端同時在相同的頻帶中向/從多個用戶傳送或接收信號。VHT操作還使用最多達 256QAM(正交振幅調(diào)制）的高密度調(diào)制。
[0006] 波束成形是通過多個天線使用定向信號發(fā)射或接收來實現(xiàn)空間選擇性的技術(shù)。例 如，發(fā)射機可控制信號在每一天線處的相位和振幅W創(chuàng)建波陣面中的相長和相消干擾的模 式。
[0007] 為了正確地形成波束W便進行MIM0通信，發(fā)射機需要知曉信道的特性。為了獲取 該些信道特性，發(fā)射機可W向設(shè)備發(fā)送已知信號，該信號允許該設(shè)備生成關(guān)于信道的當(dāng)前 質(zhì)量的信息。該設(shè)備然后可將該信道狀態(tài)信息（CSI)發(fā)回到發(fā)射機，發(fā)射機進而可應(yīng)用正 確的相位和振幅W形成定向到該設(shè)備的經(jīng)優(yōu)化的波束。該過程被稱為信道探通或信道估計 (此處被稱為探通過程）。
[000引在802.llac通信中，接入點（A巧可使用探通過程來從一個或多個潛在的目的地 站收集CSI。之后，AP可將收集到的CSI用作當(dāng)前信道估計，W便在多用戶MIMO(MU-MIMO) 帖中將下行鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送到多個站。還注意，收集到的CSI可用于在SU-MIM0帖中向一個 站發(fā)送下行鏈路數(shù)據(jù)，其中SU-MIM0是單用戶MIM0(在一個站處使用多個天線的波束成形 技術(shù)）。
[0009] 當(dāng)SU-BF或MU-MIM0數(shù)據(jù)在探通過程后被立即（例如，1-lOms)發(fā)出時，用于 SU-BF/MU-MIMO數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃SI信息是新鮮的，并且分組將具有更高的成功遞送機率。另一 方面，如果SU-BF/MU-MIMO數(shù)據(jù)甚至是在最后一個探通過程后的簡短時間發(fā)出的，則在生 成單用戶波束成形（SU-B巧或MU-MIM0數(shù)據(jù)傳輸時使用的CSI信息可能是陳舊的，并且分 組可具有較低的成功遞送機率。
[0010] 單用戶（SU)Wi-Fi系統(tǒng)中的傳統(tǒng)速率適配算法基于傳輸成功或失敗的最近歷史 來選擇新速率。如果探通已經(jīng)是最近的，則通常基于探通的CSI使用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制和編碼方 案（MC巧來成功地遞送分組，并且發(fā)送方將在下一次嘗試探測更高的MCS。相反，如果分組 是使用特定MCSW高分組錯誤率（陽時遞送的，則發(fā)送方將嘗試降低MCSW增大未來的分 組將被成功遞送的機率。
[0011] 在給定信道狀況下選擇適當(dāng)?shù)腗CS的過程被稱為速率適配。在MUWi-Fi系統(tǒng)中執(zhí) 行速率適配不是直接的。具體而言，速率適配算法可被請求W向目的地節(jié)點提供SU-0P(單 用戶開環(huán)，被稱為非波束成形）、SU-BF或MU-MIMO速率。消除SU-OP的選項不會簡化該問 題，因為速率適配仍然需要為SU-BF和MU-MIM0傳輸兩者選擇最佳MCS，而不管針對每一者 的最佳速率可W顯著地不同的該一事實。
[001引取決于信道狀況或MU-MIM0水平（2用戶或3用戶），3用戶MU-MIM0、2用戶MU-MIM0和SU-BF傳輸?shù)腟INR(信號干擾噪聲比）可W顯著地不同，即使CSI信息具有相同 的齡期。
[0013] 該情況甚至?xí)鼜?fù)雜，因為在不同的信道狀況下（例如具有多普勒和沒有多普勒 的情況下），3用戶MU、2用戶MU和SU-BF之間的SINR間隙也可W顯著地不同。該些變化 使得速率選擇變得甚至更加困難。
[0014] 一種執(zhí)行用于MU-MIM0系統(tǒng)的速率適配的直接方式是針對不同的發(fā)射（T幻模式 單獨地跟蹤最佳MCS。在該一方案下，SU-BF、2用戶MU-MIM0和3用戶MU-MIM0的傳輸歷史 將被彼此獨立地跟蹤，并且每一者將如在傳統(tǒng)的速率適配算法中所描述的那樣執(zhí)行。然而， 該樣做將顯著地增加存儲器需求和算法的復(fù)雜性。另一缺陷是在某一特定歷時，發(fā)送方可 使用至目的地的相同TX模式，W使得該特定TX模式的速率能被很好地跟蹤。然而，當(dāng)切換 至不同的TX模式時，發(fā)送方必須花費預(yù)定時段來確定新TX模式的最佳MCS。
[00巧]因此，需要一種供在包括Wi-Fi系統(tǒng)的MUWLAN系統(tǒng)中使用的具有改進的計算成 本的速率適配方法。
[0016] 實施例的概述
[0017] 提供了一種用于提供多用戶無線通信系統(tǒng)中的速率適配的方法，該多用戶無線通 信系統(tǒng)包括單用戶波束成形（SU-B巧和多用戶多輸入多輸出（MU-MIM0)。在該方法中，確定 作為用于SU-BF的調(diào)制和編碼方案（MC巧的主速率。使用速率映射函數(shù)來從主速率導(dǎo)出每 一種發(fā)射模式的MCS。使用來自該映射的結(jié)果，跟蹤主速率，而不是每一發(fā)射模式的MCS，由 此降低跟蹤每一發(fā)射模式的單獨MCS的計算成本。在另一實施例中，周期性地執(zhí)行映射校 準(zhǔn)W保證速率映射函數(shù)的持續(xù)有效性。
[0018] 提供了一種存儲計算機指令的計算機可讀介質(zhì)，該些計算機指令在被執(zhí)行時執(zhí)行 所描述的速率適配方法。還提供了一種包括用于執(zhí)行所描述的速率適配方法的可編程平臺 的無線通信系統(tǒng)。
[0019] 附圖簡述
[0020] 圖1A解說了包括AP和兩個站（STA1和STA2)的示例基本服務(wù)集炬SS)。
[002U圖1B解說了圖1A中所示的AP與站STA1和STA2之間的示例性通信時序圖，包括 用于確定當(dāng)前通信信道質(zhì)量的探通過程。
[002引 圖2解說了圖1A中所示的AP與站STA1和STA2之間的時序圖，包括第一探通過 程和之后的多個數(shù)據(jù)過程W及第二探通過程。
[0023] 圖3解說了一種用于確定并周期性地調(diào)整用于通信系統(tǒng)（諸如圖1A所示的通信 系統(tǒng)）的調(diào)制和編碼方案（MC巧的示例性統(tǒng)一速率適配方法。
[0024] 圖4解說了包括可執(zhí)行圖3中所示的統(tǒng)一速率適配方法的速率控制塊的簡化電子 設(shè)備。
[0025] 附圖詳細(xì)描述
[0026] W下描述了用于速率適配的系統(tǒng)和方法的實施例，包括但不限于改進計算成本W(wǎng) 供在包括Wi-Fi系統(tǒng)的MUWLAN系統(tǒng)中使用。對于WLAN系統(tǒng)（尤其是MUWi-Fi系統(tǒng)），統(tǒng) 一速率適配算法能夠有利地且并發(fā)地跟蹤不同的TX模式（例如，SU-BF、SU-MIMO、MU-MIMO 等）的所注意到的最佳速率，由此節(jié)省存儲器和計算的顯著開銷W及相比于單獨的TX模式 跟蹤提供更準(zhǔn)確且及時的MCS建議。
[0027] 圖1A解說了包括AP130和兩個站（STA1 132和STA2 134)的示例基本服務(wù)集 炬SS) 100。在一個實施例中，每一個設(shè)備130、132和134包括被配置成根據(jù)WLAN標(biāo)準(zhǔn)（例 如，IE邸802.llac標(biāo)準(zhǔn)）來操作的收發(fā)機120(發(fā)射機和接收機）。在描述W下附圖時將 參考圖1AW供解說。然而，不應(yīng)基于BSS100的解說而限制本公開的實施例。例如，BSS 100可包括不止兩個STA(為了簡明地描述本公開的實施例而未解說）。另外，AP130可W 是BSS100的專用AP、軟AP、或者W其他方式擔(dān)當(dāng)AP的STA等。此外，雖然解說了用于每 一設(shè)備的兩個、=個或四個天線，但本公開的實施例不限于用于該些設(shè)備的特定數(shù)量的天 線或特定數(shù)量的發(fā)射/接收鏈。
[002引 圖1B解說了圖1A的AP130與站STA1 132和STA2 134之間的示例性通信時序 圖。圖1B中所示的通信包括兩個過程：探通過程110和數(shù)據(jù)過程111。探通過程110開始 于AP130向站STA1 132和STA2 134發(fā)送空數(shù)據(jù)分組通告（NDPA)信號101，其中NDPA信 號101指示沒有數(shù)據(jù)將在后續(xù)分組中發(fā)送。在NDPA信號101之后，AP130發(fā)送空數(shù)據(jù)分組 (ND巧信號102。該NDP信號102可用作已知信號W用于從站STA1 132和STA2 134獲取 信道特性。在接收到NDP信號102之后，站STA1 132可W在波束成形炬巧報告1信號103 中向AP130發(fā)送其CSI。在接收BF報告1信號103時，AP130可發(fā)送指示站STA2 134能 夠向AP130發(fā)送其CSI的BF輪詢信號104。響應(yīng)于接收到BF輪詢信號104,STA2 134可 W在BF報告2信號105中向AP130發(fā)送其CSI。
[0029] 使用來自其相關(guān)聯(lián)的站STA1 132和STA2 134的CSI，AP130可通過并發(fā)地向 STA1 132發(fā)送MU-MIMO數(shù)據(jù)106并且向STA2 134發(fā)送MU-MIMO數(shù)據(jù)107來開始數(shù)據(jù)過程 111。注意，盡管術(shù)語MU-MIMO被用來描述數(shù)據(jù)，但在其他實施例中數(shù)據(jù)也可W是SU-MIMO。 在接收到數(shù)據(jù)106之后，站STA1132可W向AP130發(fā)送塊確收炬A)信號108。當(dāng)接