用于正交频分多址的系统及方法与流程

技术领域

本发明涉及用于无线通信的系统及方法，并且在一些特定实施例中，涉及一种用于正交频分多址(OFDMA)的系统及方法。

背景技术：

下一代无线局域网(WLAN)将被部署到包含在同一地理位置向大量移动站提供无线接入的多个接入点的高密度环境中。随着移动设备被越来越多地用于访问流视频、手机游戏以及其它服务，下一代WLAN还需要同时支持具有不同服务质量(QoS)需求的多种业务类型。电气与电子工程师协会(IEEE)802.11ax正在被开发以解决这些挑战，并且预计将提供高达四倍于IEEE 802.1ac网络的吞吐量。

技术实现要素：

通过描述了用于正交频分多址的系统及方法的本公开实施例，技术效果大体得以实现。

根据一个实施例，提供了一种用于在无线网络中发送数据的方法。在这个示例中，该方法包括在20兆赫(MHz)频率通道上向一个或多个移动设备发送正交频分多址(OFDMA)帧。所述OFDMA帧包括包含了第一信号(SIG)字段和第二SIG字段的帧头。所述第一SIG字段以不同于所述第二SIG字段的采样速率进行编码。还一种提供了用于执行该方法的装置。

根据另一实施例，提供了一种用于在无线网络中接收数据的方法。在这个示例中，该方法包括在20兆赫(MHz)频率通道上从接入点接收正交频分多址(OFDMA)帧。所述OFDMA帧包括包含了第一信号(SIG)字段和第二SIG字段的帧头。所述第一SIG字段以不同于所述第二SIG字段的采样速率进行编码。该方法进一步包括解码第一SIG字段以获得用于解码所述第二SIG字段的参数，以及根据携带在第一SIG字段的所述参数解码所述第二SIG字段，以获得所述OFDMA帧的有效载荷的调度信息。还一种提供了用于执行该方法的装置。

根据再一实施例，提供了一种用于在电气与电子工程师学会(IEEE)802.11网络中请求上行链路资源单元的方法。在这个示例中，该方法包括在IEEE802.11通道的竞争时间窗内发送请求帧。所述请求帧请求将802.11通道的调度时间窗内的上行链路资源分配给STA。还一种提供了用于执行该方法的装置。

附图说明

为了更完整地理解本及其优点，现结合附图并参照以下描述，其中：

图1示出了实施例的无线网络的示意图；

图2示出了用于下行链路OFDMA帧的实施例的帧结构的示意图；

图3示出了用于正交频分多址(OFDMA)帧的实施例的子载波分配方案的示意图；

图4示出了用于下行链路OFDMA帧传输的实施例的子载波分配方案的示意图；

图5示出了用于上行链路传输的实施例的OFDMA帧格式的示意图；

图6示出了用于在无线网络中发送数据的实施例的方法的流程图；

图7示出了用于OFDMA帧传输的实施例的方法的流程图；

图8示出了用于OFDMA帧头传输的实施例的方法的流程图；

图9示出了用于上行链路请求帧传输的实施例的方法的流程图；

图10示出了实施例的处理系统的示意图；以及

图11示出了实施例的收发机的示意图。

除非另有说明，相应的数字和符号在不同的图中通常指代相应的部分。所画附图用于清楚地说明实施例的相关方面，并不必要按比例绘制。

具体实施方式

下面将对目前优选实施例的结构、制造和使用进行详细讨论。然而，应当理解，本发明提供了可以在多种特定背景下体现的许多适用的发明概念。所讨论的具体实施例仅示例性地说明了制造和使用本发明的具体方式，并不用于限制本发明的范围。在美国非临时申请14/738,411[律师文档号HW91022567US02]中讨论了OFDMA子载波分配，其通过引用如全片复制并入本文。

本公开的各方面传送包括具有以相互之间以不同采样速率编码的多个信号(SIG)字段的头的实施例OFDMA帧。在一些实施例中，第一SIG字段以能够被传统设备解码的采样速率进行编码，而第二SIG字段以能够被下一代设备解码的采样速率进行编码。在这种方式中，第二SIG字段可携带更多的信息(每个资源)，而第一SIG字段可允许所述OFDMA帧能够由传统移动设备解码。在一个实施例中，第一信号字段以64点快速频率变换(FFT)采样速率进行编码，第二SIG字段以256点FFT采样速率进行编码。在一些实施例中，第一SIG字段可携带用于解码第二SIG字段的参数，第二SIG字段可携带所述OFDMA帧的有效载荷的资源分配信息。所述SIG字段还可携带与接入点和/或移动站关联的标识符。在一些实施例中，给出的FFT采样速率是指在20MHz频率通道中以该采样速率对字段进行编码。例如，以64点FFT采样速率对字段进行编码可指以每20MHz频率通道64FFT对该字段进行编码，而以256点FFT采样速率对字段进行编码可指以每20MHz频率通道256FFT对该字段进行编码。

本公开的各方面还提供了用于请求上行链路资源的实施例技术。在一个实施例中，AP可周期性地给在该AP覆盖区域中的各STA分配IEEE 802.11通道的竞争时间窗。这些STA可通过在竞争时间窗内发送请求帧来请求上行链路资源。可利用分配给共同响应的STA或者由共同响应的STA选择的码分多址(CDMA)码来发送每个请求帧，由此避免由不同STA在相同时间-频率资源中传送的请求帧之间的冲突。基于CDMA的上行链路传输请求方案可允许AP在码域中区分各请求帧。这些和其它细节将在下面更详细地描述。

图1示出了用于传送数据的网络100。所述网络包括具有覆盖区域101的接入点(AP)110、移动设备120以及回程网络130。AP 110可包括任何能够，除了别的之外，通过建立与移动设备120的上行链路(虚线)和/或下行链路(点状线)链接来提供无线接入的组件，例如，基站，增强型基站(eNB)，毫微微小区，Wi-Fi接入点，以及其它具备无线接入能力的设备。移动设备120可包括任何能够与AP建立无线连接的组件，例如，移动台(STA)、用户设备(UE)、或其它具备无线能力的设备。回程网络130可为允许数据在AP 110与远端之间交换的组件或者组件的集合。在一些实施例中，可能有多个这样的网络，和/或网络可包括多种其它的无线设备，例如继电器、低功率节点等。

图2示出了用于下行链路(DL)OFDMA帧200的实施例的帧结构的示意图。如图所示，下行链路OFDMA帧200包括传统的前导码字段202、第一信号(SIGA)字段204，和第二信号(SIGB)字段206、前导码字段208，和数据有效载荷字段210。在这个示例中，SIGA字段204以与SIGB字段206不同的采样速率进行编码。在一些实施例中，SIGB字段206以比SIGA字段204更高的采样速率进行编码，其允许SIGB字段206在每个资源携带更多信息。在一个实施例中，SIGA字段204以64点快速频率变换(FFT)采样速率进行编码，SIGB字段206以256点FFT采样速率进行编码。在这样的实施例中，SIGA字段204可由64个子载波组成，SIGB字段206可由256个子载波组成。在一些实施例中，SIGA字段204包括用于解码SIGB字段206的参数，SIGB字段206包括移动设备的资源分配信息。资源分配信息可指示数据有效载荷字段210中哪些资源已经被分配以向移动设备携带数据。SIGA字段204和/或SIGB字段206还可携带发送DL OFDMA帧200的接入点的标识符。在一个实施例中，SIGA字段204和SIGB字段206中的一个或两者被称为TGax SIG字段。

传统的前导码字段202可向后兼容IEEE 802.11a/n网络。传统的前导码字段202可用于对数据有效载荷字段210进行同步，以及避免与小区中其它相邻STA的干扰。在一个实施例中，传统的前导码字段202和SIGA字段204以一个采样速率(例如，64点FFT采样速率)进行编码，而SIGB字段206、前导码字段208以及数据有效载荷字段210以另一个采样速率(例如，256点FFT采样速率)进行编码。在另一个实施例中，传统的前导码字段202、SIGA字段204、SIGB字段206以及前导码字段208可以每20MHz频率通道64FFT进行编码，而数据有效载荷字段210可以每20MHz频率通道256FFT进行编码。前导码字段208可用于同步数据有效载荷字段210以及避免与小区中其它相邻STA的干扰。

图3是为在20MHz频率通道上传送的OFDMA帧中的256子载波有效载荷300实施例的子载波分配方案的示意图。如图所示，256子载波有效载荷300包括携带在RU 310中的二百三十四个子载波，和不包含在RU 310的二十二个子载波320。不包含在RU 310的二十二个子载波320可包括空子载波、导频子载波、保留子载波，或它们的组合。携带在256子载波有效载荷300中的每个RU 310由成倍的26个子载波组成。在由图3提供的示例中，二百三十四个子载波被分成9个RU 310，使得每个RU由26个子载波(即，26子载波的一倍)组成。然而，应该理解的是，二百三十四个子载波可被分成更少的RU。例如，二百三十四个子载波可被分成三个78子载波RU。还应该理解的是，所述二百三十四个子载波可被不平均地分成RU 310，使得256子载波有效载荷300中至少有两个RU具有不同的大小。在一个示例中，二百三十四个子载波被分成四个52子载波RU和一个26子载波RU。在另一示例中，二百三十四子载波被分成两个104子载波RU和一个26子载波RU。在又一示例中，所有的二百三十四子载波被分为单个RU。其它配置也是可能的。还应该理解的是，不包含在RU 310的二十二个子载波320可被设置在256子载波有效载荷300中的任何位置，或任何一组位置。例如，二十二个子载波320的每一个可位于256子载波有效载荷300的连续部分，例如，在256子载波有效载荷的中间部分、顶部或底部。作为另一个示例，二十二个子载波320可均匀地或不均匀地分布在256子载波有效荷载200中，例如，在各RU 320之间等。

图4示出了在20MHz频率通道上传送的OFDMA帧中的256子载波有效载荷400示例性的子载波分配方案的示意图。如图所示，256子载波有效载荷400包括携带在各RU 410中的二百三十四个子载波，8个公用导频子载波422和14个空子载波426。公用导频子载波422和空子载波426不包含在各RU 410中。在一个示例中，14个空子载波426由13个保护子载波和1个DC子载波组成。在一个示例中，14个空子载波426包括多个DC子载波和12个或更少的保护子载波。每个RU 410由成倍的26个数据子载波组成。在一个实施例中，256子载波有效载荷400被携带在下行链路OFDMA帧中。

图5示出了在20MHz频率通道上传送的上行链路OFDMA帧中的256子载波有效载荷500示例性的子载波分配方案的示意图。如图所示，256子载波有效载荷500包括携带在各RU 510中的二百和三十四个子载波，8个保留子载波522和14个空子载波526。保留子载波522和空子载波526不包含在RU 510中。在一个示例中，14个空子载波526由13个保护子载波和1个DC子载波组成。在其它示例中，14个空子载波526由多个DC子载波和少于13个保护子载波组成，例如，2个DC子载波+12个保护子载波，3个DC子载波+11个保护子载波等。每个RU 510由成倍的26个子载波组成，每一倍的26个子载波由导频子载波和数据子载波组成。在如图5所示的示例中，一个给定RU 510中的每一倍的26个子载波由两个导频子载波和二十四个数据子载波(2个导频+24个数据子载波)组成。应当理解的是，其它配置也是可能的，例如，1个导频+25个数据子载波，3个导频+23个数据子载波等。在如图5所示的示例配置中，8个保留子载波522被均匀地分布在256子载波有效载荷500上。在这样的示例中，保留子载波500可作为上行链路OFDMA帧中的各RU之间的保护频带。应当理解的是，8个保留子载波522可有差异地(例如，不均匀地)分布在256子载波有效载荷500中，并且两个或更多个保留子载波522可位于256子载波有效载荷500的连续部分。还应该理解的是，保留子载波522可用于其它目的。在一个实施例中，256子载波有效载荷500携带在上行链路OFDMA帧中。

图7示出了用于OFDMA帧传输的实施例的方法的流程图，可由发送机执行。如图所示，方法700开始于步骤710，其中，发送机生成将在20MHz频率通道上传送的OFDMA帧。所述OFDMA帧包括包含有234个数据子载波、8个导频子载波以及14个空子载波的256子载波有效载荷。14个空子载波包括保护子载波和至少一个DC子载波。在一个实施例中，14个空子载波可包括11个保护子载波和3个DC子载波。在另一个实施例中，14个空子载波可包括13个保护子载波和1个DC子载波。所述234个数据子载波可形成18个RU，每个RU包括13个数据子载波。随后，方法700进行到步骤720，其中，发送机向至少一个接收机发送OFDMA帧。这些步骤通常依序进行，然而，在某些情况下，步骤之中可能有并行的方面。

图8示出了用于OFDMA帧传输的实施例的方法800的流程图，可由接入点(AP)执行。如图所示，方法800开始于步骤810，其中，AP生成在20MHz频率通道上传送的OFDMA帧。所述OFDMA帧包括帧头和有效载荷。所述OFDMA帧头包括传统的前导码、第一信令(SIGA)字段、第二信令(SIGB)字段，以及前导码字段。在一个实施例中，SIGA字段具有与SIGB字段不同数量的子载波。例如，SIGA字段可由64个子载波组成，SIGB字段可由256个子载波组成。在另一个实施例中，SIGA字段具有与SIGB字段相同数量的子载波。SIGA字段可携带分配给所述AP的标识符，以及用于解码SIGB字段的参数。SIGB字段可携带小区中各STA的OFDMA资源分配信息。SIGA字段可不包括资源分配信息。此后，方法800进行到步骤820，其中，所述AP向小区中的一个或多个STA发送OFDMA帧。这些步骤通常依序进行，然而，在某些情况下，步骤之中可能有并行的方面。

图9示出了用于请求上行链路资源的实施例的方法900的流程图，可由站点(STA)执行。如图所示，方法900开始于步骤910，其中，STA识别IEEE 802.11通道的竞争时间窗。随后，方法900进行到步骤920，其中，所述STA在IEEE 802.11通道的竞争时间窗中扩展请求帧。所述请求帧请求将802.11通道的调度时间窗内的上行链路资源分配给所述STA。在一些实施例中，利用与所述STA关联的码分多址(CDMA)编码发送请求帧，以避免与发送请求帧到AP的其它STA的冲突。这些步骤通常依序进行，然而，在某些情况下，步骤之中可能有并行的方面。

在一个实施例中，OFDMA帧子载波分配中的三个RU可以在信道编码和交织操作时被一起处理，以便对于调制与编码方案9(MCS-9)使每个RU容纳的数据(或编码)比特的数目为整数。在这样的实施例中，信道编码和交织操作可被实现为IEEE802.11ac标准规范中定义的80MHz频率通道的情况。这允许对执行基于RU的编码和交织操作的IEEE802.11网络的向后兼容性。表1示出了256FFT每20MHz频率通道的情况下基于每RU或符号的比特大小的MCS级别。

表1(*代表每3个符号或3个RU的比特)

图10示出了用于执行本文所描述的方法的实施例的处理系统1000的框图，其可安装在主机设备上。如图所示，处理系统1000包括处理器1004、存储器1006，以及接口1010-1014，其可以(也可以不)如图10所示设置。处理器1004可为适于执行计算和/或其它处理相关任务的任何组件或组件的集合，并且存储器1006可为适于存储用于由处理器1004执行的程序和/或指令任何组件或组件的集合。在一个实施例中，存储器1006包括非临时性计算机可以读介质。接口1010、1012、1014可为允许处理系统1000与其它设备/组件和/或用户通信的任何组件或组件的集合。例如，一个或多个接口1010、1012、1014可适合于将数据、控制或管理消息从处理器1004传送到安装在主机设备和/或远程装置上的应用。作为另一示例，一个或多个接口1010、1012、1014可适于允许用户或用户设备(例如，个人计算机(PC)等)与处理系统1000与进行交互/通信。处理系统1000可以包括图10中未示出的额外组件，如长期储存(例如，非易失性存储器等)。

在一些实施例中，处理系统1000被包括在网络设备中，所述网络设备接入电信网络或者是电信网络的部分。在一个示例中，处理系统1000在无线或有线电信网络中的网络侧设备中，例如，基站、中继站、调度器、控制器、网关、路由器、应用服务器，或电信网络中的任何其它设备。在其它实施例中，处理系统1000在接入无线或有线电信网络的用户侧设备中，例如，移动站、用户设备(UE)、个人计算机(PC)、手写板、可穿戴通信设备(例如，智能手表等)，或适用于接入电信网络任何其它设备。

在一些实施例中，一个或多个接口1010、1012、1014将处理系统1000与适用于在电信网络上发送和接收信令的收发机连接。图11示出了适于在电信网络上发送和接收信令的收发机1100的框图。收发机1100可被安装在主机设备上。如图所示，收发机1100包括网络侧接口1102、耦合器1104、发送机1106、接收机1108、信号处理器1110，以及设备侧接口1112。网络侧接口1102可包括适合于在无线或有线电信网络上发送或接收信令的任何组件或组件的集合。耦合器1104可包括适于促进在网络侧接口1102上双向通信的任何组件或组件的集合。发送机1106可适于将基带信号转换成适合于在网络侧接口1102上传输的调制载波信号的任何组件或组件的集合(例如，上变频器，功率放大器等)。接收机1108可包括适于将在网络侧接口1102上接收到的载波信号转换为基带信号的任何组件或组件的集合(例如，下变换器，低噪音放大器等)。信号处理器1110可包括适于将基带信号转换为适合于在设备侧接口1112上传送的数据信号或反之亦然的任何组件或组件的集合。设备端接口1112可包括适于在信号处理器1110与主机设备内的组件(例如，处理系统600、局域网(LAN)端口，等)之间传送数据信号的任何组件或组件的集合。

收发机1100可在任何类型的通信介质上接收和发送信令。在一些实施例中，收发机1100在无线介质上发送和接收信令。例如，收发机1100可为适于根据无线电信协议，例如，蜂窝协议(例如，长期演进(LTE)等)、无线局域网络(WLAN)协议(例如，Wi-Fi等)、或任何其它类型的无线协议(例如，蓝牙、近场通信(NFC)等)通信的无线收发机。在这样的实施例中，网络侧接口1102包括一个或多个天线/辐射元件。例如，网络侧接口1102可包括单个天线、多个分离的天线，或者用于多层通信，例如，单输入多输出(SIMO)，多输入单输出(MISO)，多输入多输出(MIMO)等的多天线阵列。在其它实施例中，收发机1100在有线介质上，例如，双绞线、同轴电缆、光纤等发送和接收信令。特定的处理系统和/或收发机可利用示出的所有组件，或仅组件的子集，并且集成度因设备而异。

下列参考文献与本申请的主题有关。每篇参考文献在此通过引用全部并入本文：[1]2014年04月02日提交的，名称为“用于OFDM(A)算法的IFFT模块的UL OFDMA帧格式以及输入/输出配置(UL OFDMA Frame Format and Input/Output Configuration for IFFT module for OFDM(A)Numerologies)”，序号为61/974,282的美国临时专利申请；[2]2014年05月21日提交的，名称为“用于利用子载波交织长训练字段中未使用的子载波的系统及方法(System and Method for Utilizing Unused Tones in Tone-Interleaved Long Training Field)”，序号为62/001,394的美国临时专利申请。虽然本发明已参照说明性实施例进行了描述，但是该描述并非旨在以限制性的意义来解释。参考该描述，说明性的实施例的各种修改和组合，以及本发明的其它实施例，对于本领域的技术人员来说都是显而易见的。因此，意图是所附权利要求涵盖任何这种修改或实施例。