纯相位反馈信道估计及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了纯相位反馈信道估计及其使用方法。其中，一种装置包括：接收器，从至少一个另外装置接收包括数据帧的第一信号，该数据帧包括信号（SIG）字段中FACK请求；基带处理器，产生用于执行信道估计的反馈信息；发射器，发射包括该反馈信息的第二信号到该至少一个另外装置。
【专利说明】纯相位反馈信道估计及其使用方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年5月2日提交的美国专利申请13/875，835，2012年11月5日提交的美国临时申请61/722，279以及2013年3月27日提交的美国临时申请61/805，855的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
[0003]以下IEEE标准/草案标准全部内容结合于此作为参考并且为了所有目的构成本专利申请一部分:
[0004]1.1EEE标准802.11?-2012，“ IEEE信息技术标准-系统间远程通信和信息交换-局域网和城域网-特定要求；第11部分:无线LAN介质接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范”，IEEE计算机学会，LAN/MAN标准委员会主办，IEEE标准802.11?-2012, (IEEE标准802.11-2007修订版)，共2793页(包括第1-xcvi页、第1-2695页)。
[0005]2.1EEE标准802.lln?-2009, “IEEE信息技术标准-系统间远程通信和信息交换-局域网和城域网-特定要求；第11部分:无线LAN介质接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范；修订版5:较高吞吐量增强”，IEEE计算机学会，IEEE标准802.lln?-2009, (IEEE标准802.ll?-2007 修订版，由 IEEE 标准 802.llk?-2008、IEEE 标准 802.llr?-2008、IEEE 标准802.lly?-2008 和 IEEE 标准 802.llr?-2009 修订)，共 536 页(包括第 1-xxxii 页、第 1-502页)。
[0006]3.1EEE P802.llac?/D3.1,2012年8月，“信息技术草案标准_系统间远程通信和信息交换-局域网和城域网-特定要求，第11部分:无线LAN介质接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范，修订版4:在6GHz以下频带中操作的非常高吞吐量增强”，由802委员会中802.11工作组编写，共391`页(包括第1-xxv页、第1-366页)。
[0007]4.1EEE P802.llad?/D9.0,2012 年 7 月，(基于 IEEE802.11-2012 的草案修订)(IEEE802.11-2012 修订版，由 IEEE802.llae-2012 和 IEEE 802.llaa-2012 修订)，“IEEEP802.llad?/D9.0信息技术草案标准-系统间远程通信和信息交换_局域网和城域网_特定要求，第11部分:无线LAN介质接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范，修订版3:6GHz频带中的非常高吞吐量增强”，主办单位=IEEE计算机学会IEEE802.11委员会，IEEE-SA标准委员会，共679页。
[0008]5.1EEE标准802.llae?-2012, “IEEE信息技术标准-系统间远程通信和信息交换-局域网和城域网-特定要求?’第11部分:无线LAN介质接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范”，“修订版1:管理帧优先次序”，IEEE计算机学会，由LAN/MAN标准委员会主办，IEEE标准 802.llae?-2012，(IEEE 标准 802.11?-2012 修订版)，共 52 页(包括第 1-xii 页、第 1-38页)。
[0009]6.1EEE P802.llaf?/Dl.06,2012 年 3 月，(IEEE 标准 802.llREVmb?/D12.0,由IEEE 标准 802.llae?/D8.0、IEEE 标准 802.llaa?/D9.0、IEEE 标准 802.llad?/D5.0 和 IEEE标准802.llac?/D2.0修订)，“信息技术草案标准-系统间远程通信和信息交换_局域网和城域网-特定要求；第11部分:无线LAN介质接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范”，“修订版5:电视白色空间操作”，由IEEE802委员会中802.11工作组编写，共140页(包括第页、第1-118页)。
【技术领域】
[0010]本发明大体上涉及通信系统，更具体地，本发明涉及单用户、多用户、多接入和/或MIMO无线通信内信道估计。
【背景技术】
[0011]支持无线和/或有线通信设备之间无线和有线通信的通信系统众所周知。这种通信系统范围从国内和/或国际蜂窝电话系统到互联网到家庭点对点无线网络。每种类型通信系统依照一个或多个通信标准进行构造进而操作。例如，无线通信系统可根据一个或多个标准进行操作，该标准包括但不限于IEEE802.llx、蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、本地多点分布系统(LDMS)、多信道多点分布系统(MMDS)和/或其变体。
[0012]取决于无线通信系统的类型，无线通信设备(诸如蜂窝电话、双向无线电、个人数字助理(PDA)、个人计算机(PC)、膝上型计算机、家庭娱乐设备等)与其它无线通信设备进行直接或者间接通信。对于直接通信(也称为点对点通信)，参与无线通信设备将它们的接收器和发射器调谐为(多个)相同信道(例如，无线通信系统的多个射频(RF)载波之一)并且经由所述(多个)信道进行通信。对于间接无线通信，每个无线通信设备经由所分配信道与相关基站(例如，针对蜂窝服务)和/或相关接入点(例如，针对家庭或者大厦无线网络)进行直接通信。为了完成无线通信设备之间的通信连接，相关基站和/或相关接入点经由系统控制器、经由公共交换电话网络、经由互联网和/或经由某个其它广域网彼此进行直接通信。
[0013]对于参与无线通信的每个无线通信设备，它包括内置无线电收发器(S卩，接收器和发射器)或者耦接到相关无线电收发器(例如，家庭和/或大厦无线通信网络基站、RF调制解调器等)。众所周知，接收器耦接到天线并且包括低噪声放大器、一个或多个中频级、滤波级和数据恢复级。低噪声放大器经由天线接收入站RF信号并且对于它们进行放大。一个或多个中频级将经放大的RF信号与一个或多个本地振荡进行混频以将经放大的RF信号转换为基带信号或者中频(IF)信号。滤波级对该基带信号或IF信号进行滤波以衰减不想要的带外信号，以产生滤波信号。数据恢复级依照具体无线通信标准从滤波信号中恢复原始数据。
[0014]同样众所周知，发射器包括数据调制级、一个或多个中频级和功率放大器。数据调制级根据具体无线通信标准将原始数据转换为基带信号。一个或多个中频级将基带信号与一个或多个本地振荡进行混频以产生RF信号。功率放大器在经由天线发射之前对于RF信号进行放大。
[0015]通常，发射器会包括一个天线用于发射RF信号，该RF信号由接收器的单个天线或者多个天线接收。当接收器包括两个以上天线时，接收器将选择它们之一来接收输入的RF信号。在这种情况下，即使接收器包括用作分集天线(即，选择它们之一来接收呼入RF信号)的多个天线，发射器与接收器之间的无线通信也为单输入单输出(SISO)通信。对于SISO无线通信，收发器包括一个发射器和一个接收器。目前，作为ffiEE802.11、802.lla、802.1lb或802.1lg的大多数无线局域网(WLAN)采用SISO无线通信。[0016]其它类型的无线通信包括单输入多输出(SM0)、多输入单输出(MISO)和多输入多输出(ΜΜ0)。在SMO无线通信中，单个发射器将数据处理为射频信号，该射频信号发射到接收器。接收器包括两个以上天线和两个以上接收器路径。每个天线接收RF信号并且将它们提供给相应接收器路径(例如，LNA、下变频模块、滤波器和ADC)。每个接收器路径处理所接收的RF信号以产生数字信号，该数字信号经组合然后经处理以重新捕获所发射的数据。
[0017]对于多输入单输出(MISO)无线通信，发射器包括两个以上发射路径(例如，数模转换器、滤波器、上变频模块和功率放大器)，每个发射路径将基带信号的相应部分转换为RF信号，该RF信号经由对应天线发射到接收器。接收器包括单个接收器路径，该单个接收器路径从发射器接收多个RF信号。在这种情况下，接收器使用波束成形将多个RF信号组合为一个信号进行处理。
[0018]对于多输入多输出(MIMO)无线通信，发射器和接收器各包括多个路径。在这种通信中，发射器使用空时编码函数来并行处理数据以产生两个以上数据流。发射器包括多个发射路径以将每个数据流转换为多个RF信号。接收器经由多个接收器路径接收多个RF信号，该多个接收器路径利用空时解码函数重新捕获数据流。重新捕获的数据流进行组合且随后进行处理以恢复原数据。
[0019]对于各种类型的无线通信(例如，SIS0、MIS0、SM0和ΜΜ0)，人们期望使用一种或多种类型的无线通信以提高WLAN内数据吞吐量。例如，与SISO通信相比，MMO通信可实现高数据率。然而，大多数WLAN包括遗留无线通信设备(即，与旧版无线通信标准兼容的设备)。为此，能够MMO无线通信的发射器也应当向后兼容遗留设备以在大多数现有WLAN中发挥作用。在提出以下的本发明时，传统方法的缺点对于本领域技术人员将显而易见。
【发明内容】
[0020]根据本发明的一个方面，提供了一种设备，所述设备包括:接收器，从至少一个另外设备接收包括数据帧的第一信号，所述数据帧包括相位反馈请求；基带处理器，耦接到所述接收器，所述基带处理器产生相位反馈信息；发射器，耦接到所述基带处理器，所述发射器响应于所述数据帧发射确认(ACK)帧到所述至少一个另外设备，其中，所述确认帧包括所述相位反馈信息。
[0021]优选地，其中:所述基带处理器基于所述设备与所述至少一个另外设备之间无线通信信道的信道估计产生所述相位反馈。
[0022]优选地，其中，所述数据帧为单个数据帧，并且所述基带处理器从所述单个数据帧的分析中产生所述信道估计。
[0023]优选地，其中:所述基带处理器基于对角循环移位延迟矩阵产生所述信道估计。
[0024]优选地，其中:所述数据帧包括单个长训练字段。
[0025]优选地，其中:所述数据帧在以下各项之一中包括所述相位反馈请求:所述数据帧的信号(SIG)字段、和所述数据帧的物理层有效载荷部分。
[0026]优选地，其中:所述数据帧包括非空数据有效载荷。
[0027]优选地，其中:所述相位反馈信息包括少于三个字节的数据。
[0028]优选地，其中:所述设备为无线基站(STA);以及所述至少一个另外设备为接入点(AP)0
[0029]优选地，其中:所述设备为接入点(AP);以及所述至少一个另外设备为无线基站(STA)0
[0030]根据本发明的另一方面，提供了一种设备，包括:发射器，发射包括数据帧的第一信号到至少一个另外设备，所述数据帧包括相位反馈请求；接收器，从所述至少一个另外设备接收响应于所述数据帧的确认(ACK)帧，其中，所述确认帧包括由所述至少一个另外设备产生的相位反馈信息。
[0031]优选地，其中:所述至少一个另外设备的基带处理器基于所述设备与所述至少一个另外设备之间无线通信信道的信道估计产生所述相位反馈。
[0032]优选地，其中:所述数据帧为单个数据帧，并且所述基带处理器从所述单个数据帧的分析中产生所述信道估计。
[0033]优选地，其中:所述基带处理器基于对角循环移位延迟矩阵产生所述信道估计。
[0034]优选地，其中:所述数据帧包括单个长训练字段。
[0035]优选地，其中:所述数据帧在以下各项之一中包括所述相位反馈请求:所述数据帧的信号(SIG)字段、和所述数据帧的物理层有效载荷部分。
[0036]优选地，其中:所述数据帧包括非空数据有效载荷。
[0037]优选地，其中:所述相位反馈信息包括少于三个字节的数据。
[0038]根据本发明的又一方面，提供了一种设备，包括:接收器，从至少一个另外设备接收包括单个数据帧的第一信号，所述单个数据帧包括相位反馈请求和单个长训练序列；基带处理器，耦接到所述接收器，所述基带处理器基于所述设备与所述至少一个另外设备之间无线通信信道的信道估计产生相位反馈信息，所述信道估计基于所述单个数据帧的分析，所述分析包括产生循环移位延迟矩阵；以及发射器，耦接到所述基带处理器，所述发射器响应于所述数据帧发射相位反馈信息到所述至少一个另外设备。
[0039]优选地，其中:所述相位反馈信息经由以下之一发射:确认帧、反馈帧、聚合帧。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为示出无线通信系统的实施方式的示图。
[0041]图2为示出无线通信设备的实施方式的示图。
[0042]图3为示出根据本发明一个或多个不同方面和/或实施方式进行操作的接入点(AP)以及多个无线局域网(WLAN)设备的实施方式的示图。
[0043]图4为示出可用于支持与至少一个另外无线通信设备的通信的无线通信设备和集群的实施方式的示图。
[0044]图5示出正交频分复用(OFDM)的实施方式。
[0045]图6示出在包括大厦或建筑物的环境下不同位置中实现的许多无线通信设备的实施方式。
[0046]图7示出在车用环境下不同位置中实现的许多无线通信设备的实施方式。
[0047]图8示出在整个广泛分布的工业环境下不同位置中实现的许多无线通信设备的实施方式。
[0048]图9示出利用空数据包(NDP)的探测程序的实施方式。[0049]图10示出在900MHz (31.25kHz)处空间信道模型(SCM)性能示图的实施方式。
[0050]图11示出另一个性能示图的实施方式(例I)。
[0051]图12示出另一个性能示图的实施方式(例2)。
[0052]图13示出显示了对于相位对齐空时块编码(STBC)影响的性能示图的实施方式。
[0053]图14示出使用ACK的反馈(FB)信息交付的实施方式(例如，组合ACK和FB交换)。
[0054]图15示出FACK帧格式的实施方式。
【具体实施方式】
[0055]图1为示出无线通信系统10的实施方式的示图，该无线通信系统包括多个基站和/或接入点12-16、多个无线通信设备18-32和网络硬件组件34。无线通信设备18-32可为膝上型主计算机18和26、个人数字助理主机20和30、个人计算机主机24和32和/或蜂窝电话主机22和28。这种无线通信设备的实施方式的细节参考图2进行更加详细说明。
[0056]基站(BS)或者接入点(AP) 12-16经由局域网连接36、38和40可操作地耦接到网络硬件34。网络硬件34为通信系统10提供广域网连接42，该网络硬件可为路由器、交换机、桥接器、调制解调器、系统控制器等。每个基站或者接入点12-16具有相关天线或者天线阵列以与在其区域中的无线通信设备进行通信。通常，无线通信设备向特定基站或者接入点12-14注册以从通信系统10接收服务。对于直接连接(即，点对点通信)，无线通信设备经由所分配信道进行直接通信。
[0057]通常，基站用于蜂窝电话系统(例如，高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、本地多点分布系统(LMDS)、多信道多点分布系统(MMDS)、增强型数据速率GSM演进(EDGE)、通用分组无线服务(GPRS)、高速下行分组接入(HSDPA)、高速上行分组接入(HSUPA)和/或其变体)和相似类型系统，而接入点用于家庭或大厦无线网络(例如，IEEE802.11、蓝牙、ZigBee、任何其它类型以射频为基础的网络协议和/或其变体)。不管通信系统的具体类型，每个无线通信设备包括内置无线电和/或耦接到无线电。这种无线通信设备可根据本文中提出的本发明各个方面进行操作以提高性能、降低成本、减少尺寸和/或提高宽带应用。
[0058]图2为示出无线通信设备的实施方式的示图，这种无线通信设备包括主机设备18-32和相关无线电装置60。对于蜂窝电话主机，无线电装置60为内置组件。对于个人数字助理主机、膝上型计算机主机和/或个人计算机主机，无线电装置60可为内置或者外接组件。对于接入点或者基站，这种组件通常容纳在单个结构中。
[0059]如所示的，主机设备18-32包括处理模块50、存储器52、无线电接口 54、输入接口58和输出接口 56。处理模块50和存储器52执行通常由主机设备完成的对应指令。例如，对于蜂窝电话主机设备，处理模块50根据具体蜂窝电话标准执行对应通信功能。
[0060]无线电接口 54允许数据从无线电装置60接收以及发送到无线电装置60。对于从无线电装置60接收的数据(例如，入站数据)，无线电接口 60将该数据提供给处理模块50以进行进一步处理和/或路由到输出接口 56。输出接口 56提供到输出显示设备(诸如显示器、监视器)、扬声器等的连接，使得可显示所接收的数据。无线电接口 54也将数据从处理模块50提供到无线电装置60。处理模块50可经由输入接口 58从输入设备(诸如键盘、小键盘、麦克风等)接收出站数据或者产生数据本身。对于经由输入接口 58接收的数据，处理模块50可对于该数据执行对应主机功能和/或经由无线电接口 54将它路由到无线电装置60。
[0061]无线电装置60包括主机接口 62、基带处理模块64、存储器66、多个射频(RF)发射器68-72、发射/接收(T/R)模块74、多个天线82-86、多个RF接收器76-80和本地振荡模块100。基带处理模块64结合存储于存储器66中的操作指令分别执行数字接收器功能和数字发射器功能。数字接收器功能包括但不限于数字中频-基带转换、解调、星座解映射、解码、解交织、快速傅立叶变换、循环前缀去除、空时解码、和/或解扰。将参考随后示图更加详细说明，数字发射器功能包括但不限于加扰、编码、交织、星座映射、调制、逆快速傅立叶变换、循环前缀添加、空时编码、和/或数字基带-1F转换。基带处理模块64可使用一个或多个处理设备实现。这种处理设备可为微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或基于操作指令操纵信号(模拟和/或数字)的任何设备。存储器66可为单个存储器设备或者多个存储器设备。这种存储器设备可为只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存储器和/或存储数字信息的任何设备。请注意，当处理模块64经由状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路对其功能中一个或多个进行实现时，存储相应操作指令的存储器嵌入于包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路内。
[0062]在操作中，无线电装置60经由主机接口 62从主机设备接收出站数据88。基带处理模块64接收出站数据88，并且基于模式选择信号102产生一个或多个出站符号流90。模式选择信号102将指示模式选择表中所示的特定模式，模式选择表在详细讨论结束时出现。例如，参考表1，模式选择信号102可指示2.4GHz或者5GHz频带、20MHz或者22MHz信道带宽(例如，宽为20MHz或者22MHz的信道)和54Mb/s最大比特率。在其它实施方式中，信道带宽可最大扩展到1.28GHz或者更宽，所支持最大比特率扩展到lGb/s或者更大。在这种一般类别中，模式选择信号还将指示范围从IMb/s到54Mb/s的特定速率。此外，模式选择信号将指示特定调制类型，这种调制包括但不限于巴克码(Barker)调制、BPSK、QPSK、CCK、16QAM和/或64QAM。代码速率以及每个子载波中编码比特数(NBPSC)、每个OFDM符号中编码比特数(NCBPS)、每个OFDM符号中数据比特数(NDBPS)可进行选择。
[0063]模式选择信号也可指示对应模式的特定信道化，这种对应模式包括信道号和对应中心频率。模式选择信号还可指示功率谱密度掩码值。例如，模式选择信号指示5GHz频带、20MHz信道带宽和54Mb/s最大比特率。作为另一种选择，模式选择信号102可指示2.4GHz频带、20MHz信道带宽和192Mb/s最大比特率。模式选择还将指示待利用天线数。当然应当注意，在不脱离本发明范围和精神的情况下，在其它实施方式中可采用具有不同带宽的其它类型信道。例如，诸如根据IEEE任务组ac (TGac VHTL6)，或可采用各种其它信道(诸如带宽 80MHz、120MHz 和 / 或 160MHz)。
[0064]基于模式选择信号102,基带处理模块64从输出数据88中产生一个或多个出站符号流90。例如，如果模式选择信号102指示单个发射天线正用于已经选定的特定模式，那么基带处理模块64将产生单个出站符号流90。可替换地，如果模式选择信号指示2个、3个或者4个天线，那么基带处理模块64将从输出数据88产生与天线数对应的2个、3个或者4个出站符号流90。[0065]取决于基带处理模块64产生的出站流90的数目，对应数目的RF发射器68_72将启用以将出站符号流90转换为出站RF信号92。发射/接收模块74接收出站RF信号92并且将每个出站RF信号提供给对应天线82-86。
[0066]当无线电装置60处于接收模式时，发射/接收模块74经由天线82-86接收一个或多个入站RF信号。T/R模块74将入站RF信号94提供给一个或多个RF接收器76-80。RF接收器76-80将入站RF信号94转换为对应数目的入站符号流96。入站符号流96的数目将对应于接收数据所处的特定模式(记得这种模式可为表1-12所示模式中任何一个)。基带处理模块64接收入站符号流90并且将它们转换为入站数据98，该入站数据经由主机接口 62提供给主机设备18-32。
[0067]在无线电装置60的一个实施方式中，它包括发射器和接收器。发射器可包括MAC模块、PLCP模块和PMD模块。可利用处理模块64实现的介质接入控制(MAC)模块可操作地耦接以根据WLAN协议将MAC服务数据单元(MSDU)转换为MAC协议数据单元(MPDU)。可在处理模块64中实现的物理层会聚程序(PLCP)模块可操作地耦接以根据WLAN协议将MPDU转换为PLCP协议数据单元(PH)U)。物理介质相关(PMD)模块可操作地耦接以根据WLAN协议的多个操作模式之一将PPDU转换为多个射频(RF)信号，其中，该多个操作模式包括多输入和多输出组合。
[0068]物理介质相关(PMD)模块的实施方式包括错误保护模块、解复用模块和多个方向转换模块。可在处理模块64中实现的错误保护模块可操作地耦接以重构PPDU (PLCP (物理层会聚程序)协议数据单元)以减少产生错误保护数据的传输错误。解复用模块可操作地耦接以将错误保护数据划分为多个错误保护数据流。多个方向转换模块可操作地耦接以将多个错误保护数据流转换为多个射频(RF)信号。
[0069]本领域一般技术人员应当理解，图2中无线通信设备可使用一个或多个集成电路实现。例如，主机设备可在一个集成电路上实现，基带处理模块64和存储器66可在第二集成电路上实现，并且无线电装置60的其余组件、少数天线82-86可在第三集成电路上实现。作为可替换例子，无线电装置60可在单个集成电路上实现。作为又一个例子，主机设备的处理模块50与基带处理模块64可为在单个集成电路上实现的共同处理设备。此外，存储器52和存储器66可在单个集成电路上和/或在与处理模块50和基带处理模块64的共同处理模块相同的集成电路上实现。
[0070]图3为示出根据本发明一个或多个不同方面和/或实施方式进行操作的接入点(AP)以及多个无线局域网(WLAN)设备的实施方式的示图。AP点300可兼容任何数量的通信协议和 / 或标准(例如 IEEE802.11 (a)、IEEE802.11 (b)、ΙΕΕΕ802.11 (g)、ΙΕΕΕ802.11 (η))以及根据本发明各个方面。根据本发明某些方面，AP也支持向后兼容ΙΕΕΕ802.1lx标准的现有版本。根据本发明其它方面，ΑΡ300支持与WLAN设备302、304和306的通信，其中信道带宽、MMO维度和数据吞吐率不受现有ΙΕΕΕ802.1lx操作标准支持。例如，接入点300和WLAN设备302、304和306可支持现有版本设备的信道带宽且从40MHz到1.28GHz及以上。接入点300和WLAN设备302、304和306支持4X4及更大的MMO维度。具备这些特性，接入点300和WLAN设备302、304和306可支持IGHz及以上的数据吞吐率。
[0071]AP300支持与WLAN设备302、304和306中多于一个的同时通信。同时通信可经由OFDM音调分配(例如，给定集群中一定数目OFDM音调)、MMO维度复用或者经由其它技术进行。例如，对于一些同时通信，AP300可分别分配其多个天线中一个或多个以支持与每个WLAN设备302、304和306的通信。
[0072]此外，AP300和 WLAN 设备 302,304 和 306 向后兼容 IEEE802.11(a), (b)、(g)和(η)操作标准。在支持这种向后兼容性中，这些设备支持与这些现有操作标准一致的信号格式和结构。
[0073]—般地，如本文所述的通信可为针对通过单个接收器或者多个单独接收器的接收(例如，经由多用户多输入多输出(MU-MMO)和/或OFDMA发射，这种OFDMA发射不同于利用多接收器地址的单发送)。例如，单个OFDMA发射使用不同音调或者音调集(例如，集群或者信道)来发送不同信息集，每个信息集在时域中同时发射到一个或多个接收器。同样，发送到一个用户的OFDMA发射等同于OFDM发射(例如，OFDM可视为OFDM子集)。单个MU-MMO发射可包括在共同音调集内的空间分集信号，每个空间分集信号含有不同信息，并且每个空间分集信号发射到一个或多个不同接收器。一些单发射可为OFDMA和MU-MMO组合。如本文中说明，多用户(MU)可视为同时共享至少一个集群(例如，在至少一个频带内的至少一个信道)的多个用户。
[0074]所示MMO收发器可包括SISO、SMO和MISO收发器。用于这种通信(例如，OFDMA通信)的集群可为连续(例如，彼此相邻)或者不连续(例如，由带隙保护间隔分开)。在不同OFDMA集群上发射可为同时或者非同时。如本文中说明的这种无线通信设备可能会支持经由单个集群的通信或其任何组合。遗留用户和新版本用户(例如，TGac MU-MIM0, 0FDM,MU-MIM0/0FDMA等)可在给定时间内共享带宽，或者对于某些实施方式，它们可以不同时间调度。这种MU-MM0/0FDMA发射器(例如，AP或者STA)可发射数据包到在单个会聚数据包(诸如时间复用)中相同集群(例如，在至少一个频带内的至少一个信道)上的多于一个接收无线通信设备(例如，STA)。在这种情况下，对于到相应接收无线通信设备(例如，STA)的所有通信链路可能需要信道训练。
[0075]图4为示出可用于支持与至少一个另外无线通信设备的通信的无线通信设备和集群的实施方式的示图。一般而言，集群可看作在一个或多个信道(例如，频谱细分部分)内或者在一个或多个信道中可能位于一个或多个频带(例如，由相对较大量分开的频谱部分)中的音调映射描绘(诸如对于OFDM符号)。作为例子，多个20MHz信道可位于5GHz频带内或者以5GHz频带为中心。任何这种频带内的信道可为连续(例如，彼此相邻)或者不连续(例如，由某个保护间隔或者带隙分开)。通常，一个或多个信道可位于给定频带内，并且不同频带并不一定需要具有相同数目的信道。同样，集群一般可理解为在一个或多个频带中一个或多个信道的任何组合。
[0076]本示图中无线通信设备可为本文所描述的各种类型和/或等同物中任何一个(例如，AP、WLAN设备或者其它无线通信设备(包括但不限于图1中这种无线通信设备中任何一个)等)。无线通信设备包括多个天线，一个或多个信号可从该多个天线发射到一个或多个接收无线通信设备和/或从一个或多个其它无线通信设备接收。
[0077]这种集群可用于经由一个或多个所选定天线的信号发射。例如，不同集群示出为用于分别使用一个或多个不同天线来发射信号。
[0078]此外，请注意，就某些实施方式而言，可采用一般命名，其中发射无线通信设备(例如，诸如为接入点(AP)或者相对于其它STA作为‘AP’进行操作的无线基站(STA))发起通信和/或相对于许多其它接收无线通信设备(例如，诸如为STA)作为网络控制器型无线通信设备进行操作，并且接收无线通信设备(例如，诸如为STA)对于处于支持这种通信的发射无线通信设备进行响应并且与其协作。当然，虽然可采用(多个)发射无线通信设备和(多个)接收无线通信设备的这种一般命名以区分由通信系统内这种不同无线通信设备执行的操作，但是这种通信系统内无线通信设备当然都可支持来往通信系统内其它无线通信设备的双向通信。换言之，各种类型(多个)发射无线通信设备和(多个)接收无线通信设备都可支持来往通信系统内其它无线通信设备的双向通信。一般而言，本文中说明的这种能力、功能、操作等可适用于任何无线通信设备。
[0079]本文中提出的本发明各个方面和原理及其等同物可适用于各种标准、协议和/或推荐做法(包括目前正在开发的标准、协议和/或推荐做法)，诸如根据IEEE802.1lx (例如，其中X为a、b、g、n、ac、ad、ae、af、ah等)的标准、协议和/或推荐做法。
[0080]图5示出OFDM (正交频分复用)的实施方式500。OFDM调制可看作将可用频谱划分为多个窄带子载波(例如，较低数据速率载波)。通常，这些子载波的频率响应为重叠且正交。每个子载波可使用各种调制编码技术中任何一个进行调制。
[0081 ] OFDM调制通过执行较大数目窄带载波(或者多音调)的同时发射进行操作。通常，在各种OFDM符号之间也采用保护间隔(GI)或者保护空间以试图使可能由通信系统(可能特别关注无线通信系统)内多路径影响引起的ISI (符号间干扰)影响最小化。此外，在保护间隔内也可采用CP (循环前缀)以允许切换时间(当跳跃到新频带时)且有助于保持OFDM符号正交。一般而言，OFDM系统设计是基于通信系统内预计延迟扩展(例如，通信信道的预计延迟扩展)。
[0082]在某些情况下，各种无线通信设备可实现为支持与各种不同条件、参数等的监视和/或感测相关的通信，并且将这种信息提供给另一个无线通信设备。例如，在一些情况下，无线通信设备可实现为智能电表基站(SMSTA)，具有与诸如在无线局域网(WLAN)上下文中无线基站(STA)相似的某些特性，还可操作为根据监视和/或感测来执行与一个或多个测量相关的这种通信。在某些应用中，这种设备可能很少操作。例如，当与这种设备处于省电模式(例如，睡眠模式、精简功能操作模式、低功率操作模式等)中的时间周期相比时，操作时间周期相比之下可能微乎其微(例如，只有设备处于省电模式中的时间周期的百分之几)。
[0083]例如，这种设备可能只有从这种省电模式唤醒以执行某些操作。例如，这种设备可从这种省电模式唤醒以执行一个或多个参数、条件、约束等的感测和/或测量。在这种操作周期(例如，其中设备未处于省电模式)期间，这种设备也可执行这种信息到另一个无线通信设备(例如，接入点(AP)、另一个SMSTA、无线基站(STA)或者作为AP进行操作的这种SMSTA或STA等)的发射。请注意，这种设备在不同于(例如，大于)这种设备进入用于执行发射的操作模式的频率的频率处可进入用于执行感测和/或监视的操作模式。例如，这种设备可唤醒一定次数以作出连续相应感测和/或监视操作，并且在这些操作期间获取的这种数据可存储(例如，在该设备内的存储器存储组件中)，并且在专用于数据发射的随后操作模式期间，与多个相应感测和/或监视操作对应的多个数据部分可在专用于数据发射的操作模式期间发射。
[0084]此外，请注意，在某些实施方式中，这种设备可包括监视器和/或传感器功能以及无线通信功能。在其它实施方式中，这种设备可连接和/或耦接到监视器和/或传感器，并且用于实现与监视器和/或传感器的监视和/或感测操作相关的无线通信。
[0085]这种设备的应用关系可为特有，并且一些示例性非穷尽实施方式在下文提供给读者。也请注意，在一些应用中，这种设备中一些可为以电池操作，其中节能和效率可能非常重要。此外，除根据智能电表应用外，有可使用这种设备的许多应用；例如，某些无线通信设备可实现为支持蜂窝卸载和/或通常或者传统上与WLAN应用不相关的其它应用。一些应用特别针对且指向根据且与目前正在开发的IEEE802.1lah标准一致的使用。
[0086]可实现通信介质接入的各种机制可为不同且针对不同上下文特别定制。例如，在不同相应时间可应用不同通信接入方案。即，在第一时间期间或者在第一时间周期期间，可采用第一通信介质接入方法。在第二时间期间或者在第二时间周期期间，可采用第二通信介质接入方法。请注意，基于在一个或多个时间周期期间采用的一个或多个现有通信介质接入方法，可自适应判定在任何给定时间采用的特定通信介质接入方法。
[0087]此外，在实现多个无线通信设备的应用中，对于这些无线通信设备的不同群组可采用不同相应时间周期。例如，考虑多个STA在给定通信系统内操作的实施方式，这些相应STA可细分为不同相应群组，这种不同相应群组可在不同相应时间周期期间接入通信介质。请注意，任何一个给定STA可归类在多于一个的群组内，原因在于，不同的相应STA群组在它们相应内容中具有一些重叠。通过使用供不同相应设备群组使用的不同相应时间周期，在无线通信系统内任何一个或多个相应设备中可实现介质接入控制(MAC)效率的提高。此夕卜，通过确保整个系统的适当操作，功耗也可降低。如上这种，这在某些应用(诸如这种设备中一个或多个为以电池操作且节能非常重要的应用)中可能非常重要。此外，利用供不同STA群组使用的不同相应时间周期可允许根据MAC或者物理层(PHY)处理进行简化。例如，某些实施方式可采用前导处理(例如，诸如根据区分正常范围和/或扩展范围型通信)进行简化。此外，对于某些相应时间周期采用的MAC协议可简化。
[0088]请注意，根据本文中说明一般可适用于无线通信设备(包括各种类型无线通信设备(例如，STA、AP、SMSTA和/或它们任何组合等))的本发明各个方面及其等同物，某些所需实施方式特别适合于与一个或多个SMSTA —起使用。
[0089]图6示出在包括大厦或建筑物的环境下不同位置中实现的许多无线通信设备的实施方式600。本示图中，多个相应无线通信设备实现为将与监视和/或感测相关的信息转发到一个特定无线通信设备，该特定无线通信设备可作为管理器、协调器等进行操作，诸如可通过接入点(AP)或者作为AP进行操作的无线基站(STA)实现。一般而言，这种无线通信设备可实现为执行许多数据转发、监视和/或感测操作中任何一个。例如，在大厦或者建筑物情况下，可能有许多服务提供给这种大厦或者建筑物，包括天然气服务、电力服务、电视服务、互联网服务等。可替换地，不同相应监视器和/或传感器可在整个环境中实现为执行与未与服务具体相关的参数相关的监视和/或感测。作为一些例子，运动检测、温度测量(和/或其它大气和/或环境测量)等可由在各种位置中且为了各种目的实现的不同相应监视器和/或传感器执行。
[0090]不同相应监视器和/或传感器可实现为将与这种监视和/或感测功能相关的信息无线地提供给管理器/协调器无线通信设备。这种信息可连续地、零星地、间歇地等提供，如在某些应用可能期望。[0091]此外，请注意，不同相应监视器和/或传感器的这种管理器/协调器无线通信设备之间的这种通信可根据这种双向指示进行协作，原因在于，管理器/协调器无线通信设备可引导相应监视器和/或传感器在随后时间执行某些相关功能。
[0092]图7示出在车用环境下不同位置中实现的许多无线通信设备的实施方式700。本图形象地示出在整个车辆实现的许多不同传感器，这种不同传感器可执行许多监视和/或感测功能中任何一个。例如，与不同机械组件相关的操作特性(例如，车辆内许多组件中任何一个的温度、操作条件等，诸如引擎、压缩机、泵、电池等)可全部进行监视，并且与这种监视相关的信息可提供给协调器/管理器无线通信设备。
[0093]图8示出在整个广泛分布的工业环境下不同位置中实现的许多无线通信设备的实施方式800。本图形象地示出可在不同位置中实现的许多不同相应传感器彼此相对非常远。本图涉及可在不同位置内实现的许多传感器几乎没有或者根本没有与其相关的无线通信基础设施。例如，在石油行业中，不同相应泵可在非常远位置中实施，并且服务人员需要物理上访问不同相应位置以确定各种设备和组件的操作。管理器/协调器无线通信设备可在车辆内或者在便携式组件内实施，诸如包括在车辆内的膝上型计算机，并且车辆行进到有这种感测和/或监视设备的每个相应位置。随着管理器/协调器无线通信设备足够接近使得不同相应感测和/或监视设备可支持无线通信，与这种监视和/或感测功能相关的信息可提供给管理器/协调器无线通信设备。
[0094]虽然各种相应示例性实施方式在这里为了示出已经提供给读者，但是请注意，这种应用为非详尽，并且各种应用情况中任何一个可实施为使得一个或多个无线通信设备在整个区域实施，使得这种一个或多个无线通信设备可能只是偶尔提供信息给管理器/协调器无线通信设备。任何这种应用或者通信系统可根据本发明各个方面及其等同物进行操作。
[0095]本发明各个方面、实施方式和/或其等同物旨在提供新单流反馈帧设计。根据这种反馈，相位对齐空间时间块编码(STBC)可启用，并且波束成形也可用于使用纯相位(phase-only)信息的明显增益(例如,诸如至少包括纯相位信息的这种反馈)。鉴于当前反馈格式，考虑反馈开销。例如，空数据包(NDP)帧格式需要相对许多其它网络开销来发送探测帧。根据这种操作，考虑NDP帧，反馈信息减少在某些情况下可变为临界。
[0096]图9示出利用空数据包(NDP)的探测程序的实施方式900。就本图而言，使用2TX探测(2MHz)作出操作。根据这种操作，NDP-A具有9个针对物理层(PHY)前导的OFDM符号和8个针对PHY有效载荷的OFDM符号。NDP具有10个OFDM符号。探测反馈(FB)具有9+12+4个OFDM符号(4个音调分组的MCSO)。即使角度信息减少了一半因子(例如，纯相位)，探测FB也变为9+12+1个OFDM符号。此外，在一些实施方式中可添加一定数目(例如，4)短帧间空间(SIFS)。
[0097]在一些情况下，根据每个音调反馈只有几个比特的反馈的纯相位信息使用可提供足够精确的信道估计。例如，如果需要，那么快速估计实施方法可能足够。使用这种方法将无需估计具有-30-1sh dB均方误差(MSE)质量的信道。对于一个或多个参数只有几个比特量化，这种操作可能已经具有相对或者相当坏的量化误差。然而，在一些应用中，_5dB到-1OdBMSE质量对于这种目的可能足够、可接受或者不错。
[0098]下文说明这种缩短信道估计。对于Nt X I配置，发射器可发送具有一个长训练字段(LTF)的单个流数据包。从一个LTF可作出NtXl信道估计，而无需发起NDP探测帧。这种反馈信息(例如，几个字节)可经由捎带确认法(例如，诸如在图15内)交回发射器无线通信设备(例如，接入点(AP)、作为AP进行操作的无线基站(STA)等)。这种接收器无线通信设备(例如，STA等)也可分组成Ng个音调进行信道估计处理。
[0099]接收器无线通信设备(例如，STA)如下分组成Ng个音调进行信道估计处理:
[0100]
【权利要求】
1.一种设备，所述设备包括: 接收器，从至少一个另外设备接收包括数据帧的第一信号，所述数据帧包括相位反馈请求； 基带处理器，耦接到所述接收器，所述基带处理器产生相位反馈信息； 发射器，耦接到所述基带处理器，所述发射器响应于所述数据帧发射确认(ACK)帧到所述至少一个另外设备，其中，所述确认帧包括所述相位反馈信息。
2.根据权利要求1所述的设备，其中: 所述基带处理器基于所述设备与所述至少一个另外设备之间无线通信信道的信道估计产生所述相位反馈。
3.根据权利要求2所述的设备，其中: 所述数据帧为单个数据帧，并且所述基带处理器从所述单个数据帧的分析中产生所述信道估计。
4.根据权利要求2所述的设备，其中: 所述基带处理器基于对角循环移位延迟矩阵产生所述信道估计。
5.根据权利要求2所述的设备，其中: 所述数据帧包括单个长训练字段。
6.根据权利要求1所述的设备，其中: 所述数据帧在以下各项之一中包括所述相位反馈请求:所述数据帧的信号(SIG)字段、和所述数据帧的物理层有效载荷部分。
7.根据权利要求1所述的设备，其中: 所述数据帧包括非空数据有效载荷。
8.根据权利要求1所述的设备，其中: 所述相位反馈信息包括少于三个字节的数据。
9.一种设备,包括: 发射器，发射包括数据帧的第一信号到至少一个另外设备，所述数据帧包括相位反馈请求； 接收器，从所述至少一个另外设备接收响应于所述数据帧的确认(ACK)帧，其中，所述确认帧包括由所述至少一个另外设备产生的相位反馈信息。
10.一种设备，所述设备包括: 接收器，从至少一个另外设备接收包括单个数据帧的第一信号，所述单个数据帧包括相位反馈请求和单个长训练序列； 基带处理器，耦接到所述接收器，所述基带处理器基于所述设备与所述至少一个另外设备之间无线通信信道的信道估计产生相位反馈信息，所述信道估计基于所述单个数据帧的分析，所述分析包括产生循环移位延迟矩阵；以及 发射器，耦接到所述基带处理器，所述发射器响应于所述数据帧发射相位反馈信息到所述至少一个另外设备。
【文档编号】H04L1/16GK103812801SQ201310541280
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2012年11月5日
【发明者】金俊锡, 马修·詹姆斯·菲舍尔 申请人:美国博通公司