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TWI471043B - 在多使用者系統中傳輸設定的發信 - Google Patents

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TWI471043B
TWI471043B TW98106767A TW98106767A TWI471043B TW I471043 B TWI471043 B TW I471043B TW 98106767 A TW98106767 A TW 98106767A TW 98106767 A TW98106767 A TW 98106767A TW I471043 B TWI471043 B TW I471043B
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Sri Andari Husen
Semih Serbetli
Ying Wang
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Koninkl Philips Electronics Nv
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Description

在多使用者系統中傳輸設定的發信
本發明概言之係關於一種傳輸設備、一種接收設備、一種系統、一種信號及一種在一傳輸系統(例如但不限於一無線區域網路(WLAN))中執行至複數個接收器之多使用者傳輸之方法。
在無線通信中，通過其傳輸一信號之實際頻道端視該傳輸器及接收器及環境中欲呈現之物件之實體位置而不同。舉例而言，當一接收器在一陰影中時，該接收信號強度可係非常低。無線通信系統通常經設計以包括一量測及估計該頻道且相應地調適該等傳輸設定之能力以便可達成一可靠之傳輸。
對於一接收器，欲正確地將一所接收之信號解碼成若干位元，該接收器需知曉該等傳輸設定、(除其他之外)調變格式、編碼方案及速率及所傳輸之資料之量。此等設定係藉由該傳輸器慮及至每一接收器之實際傳輸頻道(其可僅在一頻道預定機制之末端對於該傳輸器係可用)來設定。另一方面，該等接收器須先於資料傳輸而知曉該傳輸器所選擇之設定。此意指在實際資料傳輸之前應該在一具有習知/固定之傳輸設定之傳輸中傳送此等設定。
一用於進一步提高位元速率之可能性可見於多輸入多輸出(MIMO)天線系統之使用中。為此目的，已經提出一新的媒體存取控制(MAC)協定機制，其根據基於IEEE 802.11之標準支援WLAN中之多使用者(MU)MIMO傳輸，不同之台站可係一MIMO訊框內部之封包(其係一組同時在不同空間流上傳輸之封包)之目的地台站，所提出之新協定以此方式延伸單一使用者(SU)MIMO協定。在普遍存在的網路中，一台站因此可在同一時間與多個其他使用者通信。
在無線系統(例如802.11a/g/n系統)中，在傳輸用於採集、同步化及頻道估計之訓練序列以後，可在該傳輸之前置項之一專用欄位(例如802.11a/g/n系統中之SIGNAL欄位)中傳輸資料傳輸設定。然而，習知的系統係單一使用者系統。
本發明之一目的係提供一便利在多使用者系統中傳輸設定之傳達之多使用者傳輸方案。
此目的係藉由一技術方案1中所請求之傳輸設備、一技術方案6中所請求之接收設備、一技術方案11中所請求之方法、一技術方案12中所請求之系統、一技術方案14中所請求之電腦程式產品及一技術方案15中所請求之多使用者傳輸信號而達成。
因此，所提出之解決方案使得一多使用者傳輸信號中之多使用者設定能夠被傳送至所有接收器。可改良該多使用者系統效能，此乃因每一使用者流可具有不同之傳輸設定。此外，可藉由共同地傳達共同傳輸設定來改良傳輸效能。
在一特定實例中，該共同資訊可包含一指示指示最長使用者流欄位之一持續時間之持續時間資訊及一指示至該等使用者或接收器之使用者流之映射之資源分配資訊中之至少一者。因此，可告知所有使用者關於該傳輸將花費多長時間及/或多個使用者欄位如何映射至不同使用者。
作為一選項，可以一多使用者方式傳輸該使用者流特有資訊。因而，可顯著地縮減該使用者流特有資訊之持續時間。
同一使用者或接收器之多個使用者流可藉由將傳輸訊框解多工成該多個空間使用者流來映射。因此，可藉由將該流解多工成多個空間流來映射一欲傳輸至一使用者或接收器之使用者流。此由於一傳輸訊框係藉由多個流攜載之事實而提供更靈活之傳輸排程及更短之延遲之優點。該使用者流可係一空間使用者流。
該接收器設備可經調適以檢查該前置項部分之一指派欄位，獨立地解碼由指派給不同使用者或接收器之指派資訊指示之使用者特有流，及摒棄不意欲用於該接收器設備之彼等使用者特有流。所以，可確保至該預期的接收器之適當的傳達及其解譯。
進一步有利之改進界定於附隨請求項中。
下文中以如圖1中顯示之一MU MIMO系統為基礎描述各種實施例。
根據圖1，一MU MIMO存取點(AP)10為一例示性數目之四個台站21至24(每一台站具有多個天線)提供WLAN存取。AP 10包含用於提供不同編碼及/或調變方案之N個不同處理級M1 至MN ，可向該等處理級施加輸入信號且可將其選擇性地連接至複數個天線中之至少一者。
一般而言，可基於傳播頻道特性(即在該接收器之天線陣列處之空間相關矩陣之結構)，在AP 10與台站21至24中之每一者之間的兩個方向上使用兩種類型之MIMO技術。在所接收信號之高相關性之情形下，可應用不同之波束形成演算法，而在所接收信號之低相關性之情形下，分集(DIV)及多工(MUX)方法可賦予較佳之效能。在MUX方案中，同時傳輸多個流，每一流使用一個專用天線。此以一等於正傳輸之流之數目之因子增加通量。在DIV方案中，以一不同之方式使用多個天線。對於基本的DIV方案，該傳輸器僅使用一個天線。具有多個天線之接收器接收所傳輸信號之多個複本以便使用一恰當的信號處理演算法達成明顯更高之信雜比(SNR)。在組合MUX與DIV之方案中，更多的傳輸天線係主動的，但是如在所有DIV方案中之接收器可仍具有比流之數目多的天線。儘管存在多工，但接收器比在單純的MUX情形下獲得更多關於所傳輸信號之資訊。
下述之實施例提供對多使用者支援(例如對IEEE 802.11)之增強。所提出之解決方案係基於對欲傳送至該等接收器以用於適當之解碼之多使用者MIMO傳輸可需要不同傳輸設定之觀察。在MU-MIMO傳輸中，每一使用者所經歷之頻道可能係不同的。若每一傳輸可具有適於其所經歷之頻道之不同傳輸設定(例如調變格式、編碼方案及速率等等)，則該多使用者系統效能可得以改良。此外，當將多個流分配給一個使用者時，端視頻道條件，可使用該時空區塊編碼跨過多個流編碼以改良該傳輸之可靠性。落入此類別之另一使用者設定可係在該流中傳輸之使用者資料之量。由於用於一個接收器之使用者流對另一接收器可能係不感興趣的，因此一個接收器可不必要解碼意欲用於其他接收器之傳輸，且因此接收器無需具有其他使用者流之設定之知識。此意指使用者流特有設定可以一多使用者方式傳輸。另外，共同設定可適於所有傳輸(與接收器無關)，或者其應被所有接收器所習知以確保適當之多使用者接收。
因此提出將該等傳輸設定劃分成COMSIG(共同信號欄位，其含有相關於所有接收器之設定/資訊)及USERSIG(使用者流特有信號欄位，其含有僅相關於相關空間流之設定/資訊)，其中USERSIG可以單一使用者(MIMO)方式或者多使用者(MIMO)方式來傳輸。後者比以分時方式傳輸USERSIG之前者縮減USERSIG之持續時間大約1/Nuser 倍(Nuser 係預期使用者之數目)。
在MU-MIMO情況下，此等共同設定可包括(例如)該傳輸之頻寬(當支援傳輸之不同頻寬時)及(例如)兩個新信號資訊欄位(即一關於最長流之持續時間之資訊欄位及一多使用者資源分配(MU-RA)欄位)中之至少一者，其在IEEE 802.11a/b/g/n標準中不存在。
更具體而言，可傳達最長空間流欄位之持續時間以便在波束形成MU-MIMO傳輸中，所有接收器知曉該等接收器須保持靜默之時間之量，且所有接收器可將此資訊作為參考來用於多使用者認可階段。可傳達該多使用者資源分配欄位，以使得該等接收器知曉空間流至接收器之映射。需將最長流之持續時間欄位傳送至欲伺服於該波束形成MU-MIMO傳輸中之所有使用者以向其告知該傳輸將花費多長時間。此持續時間可不同於該等使用者之個別持續時間，且其告知該等使用者即使完全接收到其信號在此持續時間內亦保持靜默。此外，該MU-MIMO傳輸之末端可為多使用者認可(ACK)階段充當一參考時間(而非藉由填補零法(zero-padding)將所有空間流延伸至同一持續時間，以便使多使用者ACK階段之參考時間可被所有接收器觀察到)。為將該最長流之持續時間之長度(以時間而非位元之數目來表示)保持至最小數目之位元，此資訊可以該MU-MIMO傳輸欲攜帶之正交分頻。另一方法可係使用填補零法以使每一流之持續時間彼此相等。
該第二新信號資訊欄位MU-RA指示MU-MIMO傳輸中之多空間流如何映射至不同使用者。在當前之WLAN標準中，由於其在一單一傳輸機會中之單一使用者傳輸之性質，不存在此種類之單一欄位。然而，該MU MIMO傳輸之下行鏈路可考量一點至多點通信，以使得該所傳輸信號之某些空間流係意欲用於某些使用者/接收器。而且，亦可分配多個空間流給一個使用者/接收器。若情況係如此，則映射該使用者流有兩種可能：(1)將一個完整媒體存取控制(MAC)訊框映射至一個空間流，或(2)將一MAC訊框解多工成多個空間流。後者具有更靈活之傳輸排程及潛在地更短之延遲之優點，此乃因一MAC訊框係由多個流攜載。然而，為使該使用者/接收器恰當地解碼該MUMIMO信號及適當地組合/多工該多個空間流以形成該MAC訊框，應將該等空間流至該等使用者/接收器之映射(以及該解多工機制)傳送給該等使用者/接收器。另外，若在該MU-MIMO傳輸之前先進行一根據802.11 RTS/CTS機制之MU-RTS(請求發送)與CTS(清除發送)封包之交換以用於減少訊框衝突，則每一使用者將準確地知曉在實體(PHY)協定層中哪些空間流係意欲用於其本身，且可設法解碼僅彼等空間流而非設法解碼該PHY層中之所有空間流及檢查每一MAC訊框之MAC位址。
在下述實例中，對於上述資訊可如何藉由該預期的接收器傳達及解譯給予一圖解說明。假設允許圖1之AP 10傳輸多達四個空間流。因此對於每一空間流存在五個指派選項，即將其分配給自四個接收器21至24中之任一者或不將其分配給任一接收器。由於存在四個欲指派之空間流，因此存在5×5×5×5=625種指派可能性。此等可能性可以一10位元(=1024種可能性)M-SIG指派欄位來表示。在接收到此資訊時，接收器21至24中之相應一者檢查指派欄位且解譯指派資訊。當每一空間流被指派給一不同接收器/使用者流時，該接收器獨立地解碼每一流且將所有經解碼之流傳遞至將摒棄不意欲用於其之流之MAC層。當將一用於一接收器之使用者流解多工成多個空間流時，自該等指派欄位被解譯後，該接收器可繼而適當地多工及解碼該等使用者流。
若在該傳輸之前先進行MU-RTS與CTS交換，則接收器21至24之指派可自接收器NAC位址在該MAC訊框中出現之次序獲得。
圖2顯示一根據一第一實施例之一前置項P之示意性結構。AP 10之傳輸器側，將該前置項劃分成兩部分：一單一使用者部分及一多使用者部分。
該單一使用者部分可包含數個欄位，亦即：
‧一用於一採集及同步化訓練序列(A＆S-TS)之訓練欄位110，其中可使用一STF(短訓練欄位)(例如，如在802.11/a/g中)。
‧一用於一單一使用者SISO/SIMO頻道估計訓練序列(SU-CE-TS)之SU訓練欄位120，其中可使用一(HT)LTF(長訓練欄位)(例如，如在802.11(n)中)，及
‧含有共同設定之一共同信號(COMSIG)欄位130。用於此欄位之傳輸設定已為該接收器所習知且通常係最穩健之傳輸。
可在該頻道上依次傳輸以上欄位。
多使用者部分可包含兩個欄位，亦即：
‧一用於一多使用者MIMO頻道估計訓練序列(MU-CE-TS)之MU訓練欄位140。訓練欄位140可與802.11n HT-LTF類似。在此欄位中傳輸之HT-LTF之數目可與時空流之數目減一相等(應注意，第一HT-LTF係在該前置項之單一使用者部分中傳輸)。當使用波束形成時，MU訓練欄位140亦可以波束形成之方式被傳輸。
‧含有使用者流特有設定且對於每一使用者(接收器)可不同之使用者流特有信號欄位(USERSIG)150。不像其他欄位，此等USERSIG欄位150可以一多使用者MIMO方式同時傳輸。此等USERSIG欄位150以多使用者MIMO方式之傳輸僅可在用於多使用者MIMO頻道估計之MU訓練欄位140之後發生，以使得已經估計該頻道之接收器能夠適當地解碼其USERSIG。
USERSIG欄位150之數目係相依於MU-MIMO傳輸中空間流160(USER1至USERn資料)之數目。USERSIG欄位150之指派(其與該等空間流之指派相同)在該MU-RA欄位中反映出。當一使用者具有指派給其之多於一個之空間流時，其將接收到多於一個之USERSIG欄位150。因此，同一接收器之該等流具有不同之傳輸設定(例如調變格式)係可能的。
圖3顯示一根據一第二實施例之一前置項P之替代結構。此處所有USERSIG欄位150以分時方式依次傳輸。MU-MIMO頻道估計訓練欄位140不需要在USERSIG欄位150之前且因此USERSIG欄位150可各自地以單一使用者或波束形成模式在MU-MIMO頻道估計訓練欄位140之傳輸之前或者之後傳輸。對於圖3中之前置項P，該預期的傳輸系統之接收器21至24可解碼所有USERSIG欄位150及摒棄除指派給相應接收器之USERSIG欄位150外之所有USERSIG欄位150，且所有接收器須提取相關資訊。
由於所有USERSIG欄位150對於所有接收器係可用，因此一接收器可藉由對比來自所有USERSIG欄位150之彼資訊來找到最長之持續時間資訊。因此，在第二實施例中不再必要包括COMSIG欄位130中之此資訊。
第一實施例之前置項結構相對於第二實施例結構之前置項結構在前置項附加項方面更加有利，此乃因其USERSIG欄位150之持續時間短了大約1/Nuser 倍(Nuser 係預期使用者之數目)。然而，第二實施例之前置項結構亦為MAC及PHY層帶來一些優點。首先，由於所有使用者皆可存取每一空間流/使用者之調變及編碼方案(MCS)，因此此資訊可被用於該PHY層上以在接收器處基於連續干擾消除而實施進階MIMO接收器。其次，此類型之前置項賦予無需在實際傳輸之前交換M-RTS與CTS之情況下部署MU MIMO傳輸之機會。由於該等USERSIG欄位不以波束形成(MU MIMO)形式傳輸，因此每一使用者皆可存取所有使用者之USERSIG欄位150，且因此，每一使用者皆可利用USERSIG欄位150中之資訊設法解碼該PHY層上之每一空間流。以此方式，可在該PHY層上檢查由每一可解碼之空間流形成之MAC訊框之MAC位址，且瞭解彼特定空間流是否意欲用於其本身。因此，當此類型之前置項被用於MU-MIMO傳輸中時，不強制M-RTS與CTS交換機制告知使用者其將接收信號。因此，可縮減M-RTS與CTS交換機制之附加項。
圖4顯示根據一第三實施例之一前置項P之一示意性結構，其中USERSIG欄位150以MU MIMO(波束形成)模式連續地傳輸。該波束形成之傳輸可防止此等欄位如在圖3中顯示之第二實施例之前置項結構中被所有使用者/接收器恰當地解碼。因此，圖3之前置項P之優點對於圖4之前置項P係無效的。然而，此前置項P之有利性乃係因有價值之USERSIG欄位150係以波束形成模式來傳輸。因此，該等欄位具有波束形成增益，且由於連續之傳輸，其不受任一MU MIMO干擾之影響且可更可靠地被解碼。
當將圖2及3之第一及第二前置項結構與現有之802.11a/g前置項結構作比較時可注意到，可將與現有之802.11a/g訓練欄位相同之訓練欄位用於所提出之前置項結構之SISO訓練欄位。在此態樣中，前兩個訓練欄位110、120係回溯相容的。藉由組合速率欄位與長度欄位之使用，可使用現有之802.11a/g前置項結構之SIGNAL欄位來傳達最長傳輸之持續時間。對於舊型裝置(例如在5GHz中該等802.11.a/n裝置)，最長傳輸資訊之持續時間可用於適當地設定其網路分配向量(NAV)，即使彼等裝置可能不適當地解碼剩餘之傳輸。可在L-SIG指派欄位之後附加在所提出之COMSIG欄位150中傳達之其他資訊。應注意，對於依從802.11n，依從802.11a係足夠的。
總之，已經描述了一多使用者傳輸方案，其中將傳輸設定劃分成共同信號資訊(其含有相關於該等接收器中之多個接收器之共同資訊)及使用者流特有資訊(其含有僅相關於一相關使用者流之使用者流特有資訊)且其中該共同信號資訊及該使用者流特有資訊在該多使用者傳輸之一前置項部分之單獨專用欄位中被傳達。
應注意，本發明不限於上述實施例且可用於具有空間及非空間使用者流之任一多使用者傳輸方案，而不僅僅係MU MIMO。更具體而言，本發明可適用於所有類型之基於MIMO之WLAN。該協定在單一使用者(SU)及MU模式兩者中起作用。此外，本發明藉助一隨機存取機制而可適用於所有多使用者無線系統。上文提及之術語"前置項"意欲涵蓋附加至一涵蓋欲傳輸之實際資料之有效負載部分之任一資訊部分(前置項、標頭或類似物)。
熟習此項技術者可依據對該等圖示、所揭示內容及隨附請求項之研究理解並達成所揭示實施例之各種變化形式。在該等請求項中，「包含」一詞並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一(a)」或「一(an)」並不排除複數個元件或步驟。一單一處理器或其他單元可實現請求項中列舉之數項功能。僅在彼此不同之附屬請求項中列舉之某些方法之事實並不指示不能有利地使用該等方法之一組合。一用於控制處理器以執行所請求之特徵之電腦程式可儲存/分佈於一合適之媒體(例如與其他硬體一起或作為其一部分而提供之一光學儲存媒體或一固態媒體)上，但是亦可以其他形式分佈，例如經由網際網路或其他有線或無線電信系統。該等請求項中之任何參考符號皆不應視為限定其範疇。
10．．．存取點
21．．．接收器
22．．．接收器
23．．．接收器
24．．．接收器
110．．．訓練欄位
120．．．SU訓練欄位
130．．．共同信號欄位
140．．．MU訓練欄位
150．．．USERSIG欄位
160．．．空間流
現將基於各種實施例參照附圖描述本發明，附圖中：
圖1顯示一根據本發明各種實施例之多使用者MIMO傳輸系統之示意性方塊圖；
圖2顯示一根據一第一實施例之前置項結構；
圖3顯示一根據一第二實施例之前置項結構；且
圖4顯示一根據一第三實施例之前置項結構。
110．．．訓練欄位
120．．．SU訓練欄位
130．．．共同信號欄位
140．．．MU訓練欄位
150．．．USERSIG欄位
160．．．空間流

Claims (14)

  1. 一種用於執行至複數個接收器(21-24)之多使用者傳輸之傳輸設備，該設備(10)經調適以：a)將該多使用者傳輸之傳輸設定劃分成含有相關於該等接收器中之多個接收器之共同資訊之共同信號資訊及含有僅相關於一有關使用者流(user stream)之使用者流特有資訊之使用者流特有資訊；及b)在該多使用者傳輸之一前置項(preamble)部分之單獨(separate)專用欄位中傳達該共同信號資訊及該使用者流特有資訊；其中該設備經調適以在該共同資訊中提供一指示最長使用者流之一持續時間之持續時間資訊(duration information)。
  2. 如請求項1之設備，其中該設備(10)經調適以在該共同資訊中提供一指示使用者流至該等接收器之一映射之資源分配資訊。
  3. 如請求項1或2之設備，其中該設備(10)經調適以按一多使用者方式傳輸該使用者流特有資訊。
  4. 如請求項1之設備，其中該設備(10)經調適以藉由將一欲傳輸之使用者流解多工成多個傳輸流來將該流映射至一使用者或接收器。
  5. 如請求項1之設備，其中該使用者流係一空間使用者流。
  6. 一種用於接收一多使用者傳輸信號之接收設備，該等設 備(21-24)經調適以：a)在該多使用者傳輸之一前置項部分之單獨專用欄位中偵測一共同信號資訊及一使用者流特有資訊；及b)自該共同信號資訊導出一相關於多個接收器之傳輸設定，且自該使用者流特有資訊導出一僅相關於一與該等設備有關之使用者流之專用使用者流特有資訊；其中該設備經調適以自該共同資訊導出一指示最長使用者流之一持續時間之持續時間資訊。
  7. 如請求項6之設備，其中該等設備(21-24)經調適以自該共同資訊導出一指示使用者流至使用者或接收器之一映射之資源分配資訊。
  8. 如請求項6或7之設備，其中該使用者流係一空間使用者流。
  9. 如請求項6或7之設備，其中該等設備(21-24)經調適以按一多使用者方式接收該使用者流特有資訊。
  10. 如請求項6之設備，其中該等設備(21-24)經調適以檢查該前置項部分之一指派欄位，獨立地解碼由指派給不同使用者或接收器之該指派資訊指示之使用者特有流，且摒棄不意欲用於該等設備之使用者特有流。
  11. 一種用於在一傳輸器(10)與複數個接收器(21-24)之間執行多使用者傳輸之方法，該方法包含：a)將該多使用者傳輸之傳輸設定劃分成含有相關於該等接收器中之多個接收器之共同資訊之共同信號資訊及含有僅相關於一有關使用者流之使用者流特有資訊之 使用者流特有資訊；及b)在該多使用者傳輸之一前置項部分之單獨專用欄位中傳達該共同信號資訊及該使用者流特有資訊；其中該共同信號資訊包含一指示最長使用者流之一持續時間之持續時間資訊。
  12. 一種用於多使用者傳輸之系統，其包含至少一個如請求項1之傳輸設備及至少一個如請求項6之接收設備。
  13. 如請求項12之系統，其中該至少一個傳輸設備(10)及該至少一個接收設備(21-24)係具有一隨機存取機制之一無線網路之至少一部分。
  14. 一種電腦程式產品，其包含當運行於一電腦裝置上時用於產生如請求項11之步驟之編碼構件。
TW98106767A 2008-03-04 2009-03-02 在多使用者系統中傳輸設定的發信 TWI471043B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08152226 2008-03-04

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Publication Number Publication Date
TW201006284A TW201006284A (en) 2010-02-01
TWI471043B true TWI471043B (zh) 2015-01-21

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ID=40732214

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