确定可预测的调制和编码方案的系统和方法
【专利摘要】本文中一般描述了基于所接收的数据帧的MCS在无线局域网中确定控制响应分组的调制和编码方案（MCS）的无线通信系统、设备和方法的实施例。可描述并要求保护其他实施例。
【专利说明】确定可预测的调制和编码方案的系统和方法
[0001 ] 本申请是PCT国际申请号PCT/US2007/072989、国际申请日2007年7月6日、中国国家申请号200780026384.2、名称为“确定可预测的调制和编码方案的系统和方法”的申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明的某些实施例关于无线通信系统。某些实施例涉及无线局域网(WLAN)。某些实施例涉及多输入多输出(MMO)传输。
[0003]背景
[0004]高吞吐量无线局域网(WLAN)可利用一个以上的天线发射一个以上的空间数据流。接收站可能需要将确认帧或其它控制响应帧发送回发射站，然而发射站可能难以计算发射帧的持续时间/ID字段的内容及用于确认帧的调制和编码方案。
[0005]附图简要说明
[0006]图1示出根据某些实施例的传输时间线；
[0007]图2是示出根据某些实施例计算调制和编码方案(MCS)的过程的流程图；
[0008]图3是示出根据某些实施例计算基准MCS索引的过程的更详细流程图；以及
[0009]图4示出根据某些实施例的无线通信站。
【具体实施方式】
[0010]以下的描述和附图充分地示出了本发明的具体实施例以使本领域中的技术人员能够实施它们。其它的实施例可结合结构、逻辑、电、进程和其它改变。示例仅仅代表可能的变型。除非明确要求，否则各个组件和功能都是可选的，且操作的顺序可改变。某些实施例的部分和特征可被包括在其它实施例的部分和特征中，或代替其它实施例的部分和特征。在权利要求中陈述的本发明的实施例包括这些权利要求的所有可用的等效技术方案。在本文中，如果实际公开了一个以上的发明，则可单独地或共同地由术语“发明”指出本发明的各实施例，这仅仅是为了方便而不是旨在将本申请的范围限于任何单个发明或发明概念。
[0011]图1不出根据本发明的某些实施例的传输时间线100。传输时间线100包括传输帧102，其含有数据、控制响应帧104、短帧间距(SIFS) 106和持续时间/ID字段108。
[0012]发射无线设备可在传输帧102内发送数据。根据各实施例，数据可以是高吞吐量(HT)PHY协议数据单元(Prou)形式的。当被接收无线设备接收时，该接收无线设备可用控制响应帧104作出响应。控制响应帧104可以是确认(ACK)帧、清除发送(CTS)帧或其它响应。控制响应帧104可以是HT PPDU。
[0013]在网络分配向量(NAV)的保护下，在初始数据在传输帧102中被发送之后，控制响应中贞104可在持续时间108内被发送到发射无线设备。在传输巾贞102的数据传输的末端和控制响应帧104的响应的开始之间的时间量是SIFS106。SIFS106的大小可以是不变的。这对于发射无线设备知晓或能够计算持续时间108是有用的，以便通过将传输帧102中的持续时间/ID字段断言为所计算的值来保护控制响应帧104。
[0014]本发明的某些实施例涉及发射控制响应帧的速率的计算。某些实施例可允许计算用于响应传入数据传输帧102的控制响应帧104的基本速率。本发明的某些实施例可允许发射无线设备计算传输帧102中的持续时间108或持续时间/ID字段的内容。在这些实施例中，接收无线设备可利用可预测MCS发射其控制响应帧104。在某些实施例中，传输可包括在20和40MHz信道中的多输入多输出(MMO)传输，尽管本发明的范围不限于这方面。
[0015]关于诸如涉及以下参考的IEEE802.11规范的he TGn扩展的系统的某些常规系统的一个问题是诸如MMO和HT信道之类的特征允许较高的传输速率。在传输帧102中携带数据的高吞吐量(HT)PHY协议数据单元(ProU)可按所支持的MCS集合中的任何MCS发送。为了允许发射无线设备计算持续时间/ID字段108的内容，携带响应的HT PPDU应由接收站以可预测的MCS发送。这种MCS可以是WLAN站应能够发射和接收的基本MCS集合中的一个。为了帮助解决这个问题，本发明的某些实施例选择与传输帧102的MCS有关的基本MCS中的一个。
[0016]图2是示出根据某些实施例计算MCS的过程200的流程图。过程200始于无线设备接收帧并将所接收的帧的MCS与一组MCS相比较(框202)。根据各实施例，该组MCS可与特定通信规范相关联。用于比较的特定的一组MCS可基于所接收帧的Nss是否与特定接入点或基本业务组(BSS)相关联的MCS集合的Nss相等来确定(204)。这一组MCS可被称为关于特定Nss的MCS全集。
[0017]如果所接收的帧的Nss等于MCS集合中的一个的Nss，则所接收的帧的MCS索引可被用作基准MCS索引(框206 )。MCS索引是用于标识用于传输的特定MCS的标识符。MCS可包括一个或多个调制水平、码率、数据率和其它特性。一旦确定基准MCS索引，就可将该基准MCS索引与被确定为与所接收的帧具有相同Nss的基本MCS集合中的基本MCS索引相比较(框208)。基本MCS集合是与特定Nss相关联的一组MCS的子集。基本MCS集合可由BSS确定。比较需要确定基本MCS集合是否包括小于或等于基准MCS索引的基本MCS索引(框210)。可将小于或等于基准MCS索引的最高基本MCS索引选择用作发射控制响应帧的MCS (框 212)。
[0018]如果或者没有其Nss等于所接收的帧的Nss的MCS集合或者没有小于或等于基准MCS索引的基本MCS索引，则可计算不同的基准MCS索引。首先，可从可用MCS集合中选出最高Nss小于所接收的巾贞的Nss的MCS全集(框214)。然后,可利用所选出的MCS全集计算基准MCS索引(框216)。如上所述，一旦确定基准MCS索引，就可将其与基本MCS集合中的基本MCS索引相比较(框208)。一旦在基本MCS集合中找到小于或等于基准MCS索引的最高基本MCS索引(框210)，它就可用于发射控制响应帧(框212)。
[0019]图3是示出根据某些实施例计算基准MCS索引的过程300的更详细流程图。过程300可表示关于图2的框216的更详细的视图。过程300通过确定与接收的传输帧相关联的调制水平和码率来开始(框302)。可关于所接收的帧采用等同还是不同的调制作出确定(框310)。如果采用不同的调制，则可确定将最低的调制水平用于未来的计算(框310)。
[0020]与码率组合的调制水平一无论是等同调制帧中的调制水平还是不同调制帧中的最低调制水平——可与对应特定Nss的MCS全集中的调制和码率相比较。MCS全集可包含多个MCS和相关联的索引。可如参照图2所述地确定基本MCS索引的集合。具有与所接收的帧相同的调制水平和码率的MCS索引可被选择用作基准MCS索引。
[0021]根据各实施例，以上的描述假设基本MCS集合仅包括具有等同调制的基本MCS。如果BSS包括采用不同调制的MCS集合，则根据具有不同调制的接收帧的待用调制水平可以是最高调制水平。后面的计算和比较将与上述相同。
[0022]图4示出根据某些实施例的无线通信站(STA)400。也可被称为无线设备的STA400包括物理(PHY)层电路402、媒体接入控制(MAC)层电路404和天线406。
[0023]STA400可在天线406处接收无线信号。无线信号可包含数据帧。PHY层电路402可接收信号并将其解码成数据帧用于传递到MAC层电路404。
[0024]MAC层电路404然后可将数据帧的Nss和与BSS相关联的MCS集合的Nss相比较。可从基本MCS集合选出基本MCS，用于在发射控制响应帧时使用。可将所接收的帧的Nss、调制水平和码率中的一个或多个用于确定控制响应帧的传输将使用的特定基本MCS。可能需要如上所述地计算基准MCS，以帮助确定要使用的适当基本MCS。控制响应帧然后可通过PHY层电路402进行路由、转换成信号并经由天线406发射。
[0025]根据各实施例，STA400还可包括与PHY层电路402通信的波束成形器和天线406以组合和/或加权通过天线406发射和/或接收的信号。另外，天线406可包括一个或多个定向天线或全向天线，包括如偶极天线、单极天线、接线天线、环形天线、微带天线或适用于传输RF信号的其他类型的天线。在某些多输入、多输出(MMO)实施例中，可使用两个或更多个天线。根据某些实施例，可使用具有多个孔径的单个天线来代替两个或更多个天线。在这些实施例中，可将每个孔径视为单独天线。或者，根据其它实施例，可有效地分离每个天线以利用在每一个天线406与另一个无线通信设备之间得到的空间分集和不同的信道特性。在某些实施例中，天线406可被分离成波长的1/10或更高。
[0026]尽管STA400被示为具有几个分离的功能元件,但这些功能元件中的一个或多个可被组合，并可由诸如包括数字信号处理器(DSP)的处理元件和/或其硬件元件等软件配置元件的组合来实现。例如，某些元件可包括一个或多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)以及用于至少执行本文所述的功能的各种硬件和逻辑电路的组合。在某些实施例中，STA400的功能元件可涉及在一个或多个处理元件上运行的一个或多个进程。
[0027]在某些实施例中，STA400可在多载波通信信道上通信正交频分复用(OFDM)通信信号。多载波通信信号可在预定的频谱内并可包括多个正交副载波。在某些实施例中，多载波信号可由间距小的OFDM副载波定义。每个副载波基本上在其它副载波的中频频率处具有空(null)，和/或每个副载波在码元周期内具有整数次循环，尽管本发明的范围不限于这方面。在其它实施例中，STA400可根据诸如正交频分多址(OFDMA)之类的多址技术来通信，尽管本发明的范围不限于这方面。在某些实施例中，STA400可以是可使用扩频信号通信的无线通信设备的一部分，尽管本发明的范围不限于这方面。
[0028]在某些实施例中，STA400可以是无线局域网(WLAN)通信站，诸如无线保真(WiFi )通信站、接入点(AP)或WLAN移动站(MS)。在某些其它实施例中，通信站100可以是宽带无线接入(BWA)网络通信站的一部分，诸如微波接入全球互通(WiMax)通信站，尽管本发明的范围不限于这方面，因为STA400可以是几乎任何无线通信设备的一部分。
[0029]根据各个实施例，STA400可以是便携无线通信设备的一部分，这些设备诸如个人数字助理(PDA)、带有无线通信能力的膝上型或便携计算机、网络平板、无线电话、无线耳机、寻呼机、即时消息接发设备、数码相机、接入点、电视机、医疗设备(例如，心率监视器、血压监视器等)或可无线接收和/或发射信息的其它设备。
[0030]根据某些实施例，STA400可以是接收数据传输的设备，或者它可以是根据其它实施例发送数据传输的设备。发送数据传输的STA400可执行上述参考图2和3的过程。发送数据传输的STA400可分析其数据传输和相关联的MCS以便预测将由接收设备用于发送其控制响应帧的基本MCS。通过在发射设备和接收设备中使用相同的过程，发射设备能够预测在接收设备处用于其控制响应帧的基本MCS。这将允许被发射的数据帧在其持续时间/ID字段中具有适当计算的持续时间，以处理来自接收设备的控制响应帧。
[0031]在某些实施例中，STA400所使用的频谱可包括5千兆赫(GHz)频谱或2.4GHz频谱。在这些实施例中，5千兆赫(GHz)频谱可包括从约4.9至5.9GHz范围的频率，而2.4GHz频谱可包括从约2.3至2.5GHz范围的频率，尽管本发明的范围不限于这方面，因为其它的频谱也同样适用。
[0032]在某些实施例中，STA400可根据特定通信标准接收信号，该特定通信标准诸如包括 IEEE802.ll(a)、802.11(b),802.11(g),802.11(h)和 / 或 802.11 (η)标准的电气与电子工程师协会(IEEE)标准，和/或包括根据MMO WLAN通信的IEEE802.1ln标准的任务组N(TGn)建议草案的技术的无线局域网的建议规范，尽管本发明的范围不限于这方面，因为它们还可适用于根据其它技术和标准发射和/或接收通信。在某些宽带无线接入网络实施例
中，STA400可根据用于无线城域网(WMAN)的IEEE802.16-2004和IEEE802.16(e)标准-
包括其变体和演进——接收信 号，尽管本发明的范围不限于这方面，因为它们还可适于根据其它技术和标准发射和/或接收通信。对于有关IEEE802.11和IEEE802.16标准的更多信息，请参考〃IEEE Standards for Information Technology—Telecommunications
and Information Exchange between Systems (信息技术的 IEEE 标准-系统之间的
电信和信息交换)〃_局域网_特殊要求-第11部分〃Wireless LAN Medium AccessControl (MAC) and Physical Layer (PHY)，IS0/IEC8802-11:1999 (无线 LAN 媒体接入控制(MAC)和物理层(PHY)，IS0/IEC8802-11:1999) 〃，和城域网-特殊要求-第16部分:〃AirInterface for Fixed Broadband Wireless Access Systems (固定宽带无线接入系统的空中接口)〃，2005 年 5 月，〃IEEE P802.lln?/D2.0ODraft STANDARD for InformationTechnology-Telecommunications and information exchange between systems—Localand metropolitan area networks-Specific requirements-Partl1:ffireless LANMedium Access Control(MAC)and Physical Layer (PHY)specifications:Amendment:Enhancements for Higher Throughput (信息技术的 IEEEP802.lln?/D2.00 标准草案-系统之间的电信和信息交换-局域网和城域网-特殊要求-第11部分:无线LAN媒体接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范:修订:较高吞吐量的提高"2007年2月，及相关的修订/版本。某些实施例涉及将包括QoS (服务质量)特征的IEEE802.1lWLAN规范的IEEE802.1le建议增强，包括数据、语音和视频传输的优先化。
[0033]根据示例实施例，发射无线设备可发射包括数据帧的信号。该数据帧的MCS可例如由以下的表1描述:
[0034]
【权利要求】
1.一种在无线网络中操作的通信站(STA)，所述通信站被配置成: 接收通过多个空间流(Nss)并且通过正交频分复用(OFDM)副载波发送的数据帧，每个空间流具有高吞吐量(HT)调制和编码方案(MCS)； 基于所述空间流中的至少一个的HT MCS确定控制帧的速率；以及 根据所确定的速率发射所述控制帧。
2.如权利要求1所述的通信站，其特征在于，所述速率是非HT基本速率，所述非HT基本速率是小于或等于基于HT MCS选择的非HT基准速率的基本速率集合中的最高速率。
3.如权利要求2所述的通信站，其特征在于，非HT基本速率是基本业务组(BSS)基本速率集合中的最高速率，以及 其中所述BSS基本速率集合被选择成小于或等于非HT基准速率。
4.如权利要求1所述的通信站，其特征在于，所述控制帧包括确认(ACK)帧、清除发送(CTS)帧或块ACK (BA)帧之一。
5.如权利要求4所述的通信站，其特征在于，在不进行空间复用的情况下根据所确定的速率发射所述控制帧。
6.如权利要求5所述的通信站，其特征在于，数据帧是通过两组或更多组OFDM副载波同时接收的HT数据帧，每个组提供约20MHz信道带宽，以及 其中根据所确定的速率 仅在OFDM副载波的集合之一上发射控制帧。
7.如权利要求1所述的通信站，其特征在于，所述数据帧被配置成HT格式， 其中控制帧被配置成在非HT格式下传输， 其中HT格式包括传统前同步码之后是HT格式前同步码，以及 其中非HT格式包括传统前同步码且没有之后的HT格式前同步码。
8.如权利要求1所述的通信站，其特征在于，所述空间流至少包括第一流(流7)和第二流(流2)， 其中所述通信站确定所述空间流具有相等调制(EQM)方案还是不等调制(UEQM)方案， 其中当空间流具有EQM方案时，根据流I或流2的调制方案确定控制帧的速率，以及 其中当空间流具有UEQM方案时，仅根据流I的调制方案确定控制帧的速率。
9.如权利要求8所述的通信站，其特征在于，所述数据帧包括指示包括控制帧的持续时间的持续时间ID字段， 其中第二站基于空间流的MCS预测将接收的控制帧的速率，以及其中所述第二站部分地基于所预测的速率确定所述持续时间ID字段，以允许控制帧在所指示的持续时间内受网络分配向量(NAV)的保护。
10.如权利要求1所述的通信站，包括: 物理层电路，用于利用两个或更多个天线接收数据帧并且在不在OFDM副载波的集合之一上进行空间复用的情况下根据所确定的速率发射控制帧；以及处理电路，用于确定所述控制帧的速率， 其中所述处理电路将所述物理层电路和天线配置用于多输入多输出(MMO)操作。
11.一种在无线网络中操作通信站(STA)的方法，包括: 接收通过多个空间流(Nss)并且通过正交频分复用(OFDM)副载波发送的数据帧，每个空间流具有高吞吐量(HT)调制和编码方案(MCS)；基于所述空间流中的至少一个的HT MCS确定控制帧的速率；以及 根据所确定的速率发射所述控制帧。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述速率是非HT基本速率，所述非HT基本速率是小于或等于基于HT MCS选择的非HT基准速率的基本速率集合中的最高速率。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，非HT基本速率是基本业务组(BSS)基本速率集合中的最高速率，以及 其中所述BSS基本速率集合被选择成小于或等于非HT基准速率。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制帧包括确认(ACK)帧、清除发送(CTS)帧或块ACK (BA)帧之一。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在不进行空间复用的情况下根据所确定的速率发射所述控制帧。 其中所述数据帧是通过两组或更多组OFDM副载波同时接收的HT数据帧，每个组提供约20MHz信道带宽，以及 其中根据所确定的速率仅在OFDM副载波的集合之一上发射控制帧。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述数据帧被配置成HT格式， 其中控制帧被配置成在非HT格式下传输， 其中HT格式包括传统前同步码之后是HT格式前同步码，以及 其中非HT格式包括传统前同步码且没有之后的HT格式前同步码。
17.一种非瞬态计算机可读存储介质，其存储指令，所述指令由一个或多个处理器执行以执行在无线网络中操作通信站(STA)的操作，所述操作包括: 接收通过多个空间流(Nss)并且通过正交频分复用(OFDM)副载波发送的数据帧，每个空间流具有高吞吐量(HT)调制和编码方案(MCS)； 基于所述空间流中的至少一个的HT MCS确定控制帧的速率；以及 根据所确定的速率发射所述控制帧。
18.如权利要求17所述的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，所述控制帧包括确认(ACK)帧、清除发送(CTS)帧或块ACK (BA)帧之一。
19.如权利要求17所述的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，在不进行空间复用的情况下根据所确定的速率发射所述控制帧。 其中所述数据帧是通过两组或更多组OFDM副载波同时接收的HT数据帧，每个组提供约20MHz信道带宽，以及 其中根据所确定的速率仅在OFDM副载波的集合之一上发射控制帧。
20.如权利要求17所述的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，所述数据帧被配置成HT格式， 其中控制帧被配置成在非HT格式下传输， 其中HT格式包括传统前同步码之后是HT格式前同步码，以及 其中非HT格式包括传统前同步码且没有之后的HT格式前同步码。
【文档编号】H04B7/04GK103905156SQ201410147815
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2007年7月6日 优先权日:2006年7月12日
【发明者】S·泰里尼 申请人:英特尔公司