针对无线通信系统中基于双模(单用户和多用户)分组错误率的速率控制的方法和系统的制作方法
【专利说明】针对无线通信系统中基于双模（单用户和多用户）分组错 误率的速率控制的方法和系统
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求于2013年2月7日递交的美国专利申请13/762, 342的优先权，该美 国专利申请通过引用方式被并入本文。
技术领域
[0003] 概括地说，本发明涉及传输速率控制，并且尤其涉及多用户Wi-Fiw系统中的双模 传输速率控制。
【背景技术】
[0004] IEEE 802. 11是指用于在例如，2. 4GHz、3. 6GHz和5GHz频带中实现无线局域网 (WLAN)通信的一组标准。WLAN通信允许设备与一个或多个其它的设备无线地交换数据。 Wi-Fi :K是针对使用IEEE 802. 11标准中的任一种标准的WLAN产品的品牌名称。
[0005] IEEE 802. Ilac是正被开发以在5GHz频带中支持甚高吞吐量（VHT)操作的新标 准。为了获得该VHT操作，802. Ilac设备使用多达8个空间流的宽RF(射频）带宽，所述 8个空间流在发射机和接收机处均使用多副天线（在无线行业中被称为多输入多输出或 MMO)，由此允许终端在相同的频带中同时向多个用户发送信号或同时从多个用户接收信 号。VHT操作还使用多达256QAM(正交振幅调制）的高密度调制。
[0006] 波束成形是一种利用多副天线使用定向信号发送或接收以实现空间选择性的技 术。例如，发射机能够控制每副天线处的信号的相位和振幅，以在波前中产生建设性和破坏 性干扰的模式。
[0007] 为了正确地形成用于MMO通信的波束，发射机需要知道信道的特性。为了获得这 些信道特性，发射机能够向设备发送已知信号，这允许那个设备生成关于当前信道质量的 信息。然后，该设备能够将该信道状态信息（CSI)发送回发射机，这继而能够应用正确的相 位和幅度来形成指向该设备的最佳波束。该过程被称为信道探测或信道估计（在本文中被 称为探测过程）。
[0008] 在802. Ilac通信中，接入点（AP)能够使用探测过程来从一个或多个潜在的 目的站收集CSI。此后，AP能够使用所收集的CSI作为当前的信道估计来在多用户 MMO(MU-MMO)帧中向多个站发送下行链路数据。还注意到的是，能够使用所收集的CSI在 SU-MMO帧中向一个站发送下行链路数据，其中，SU-MMO是单用户MMO (在一个站处使用 多副天线的波束成形技术）。
[0009] 当在探测过程之后立即（例如，I-IOms)发送出SU-BF数据或MU-MMO数据时，被 用于SU-BF/MU-MM0数据传输的CSI信息是新近的，并且分组将具有较高的可能性要被成 功地传送。另一方面，如果即使在上一个探测过程之后的短暂时间发送出SU-BF/MU-MM0 数据，则在生成单用户波束成形（SU-BF)或MU-MMO数据传输的时候所使用的CSI信息可 能是陈旧的，并且分组可能具有较低的被成功传送的可能性。
[0010] 单用户（SU) \Vi-Fi'K系统中的传统的速率自适应算法基于最近的传输成功或传输 失败的历史来选择新的速率。如果探测已经是最近的，那么通常基于探测的CSI，使用恰当 的调制和编码方案（MCS)来成功地传送分组，并且发送方下次将试着探测更高的MCS。相比 而言，如果使用特定的MCS来传送具有高的分组错误率（PER)的分组，那么发送方将试着降 低MCS来增大将来的分组将被成功传送的可能性。
[0011] 针对给定信道状况来选择恰当的MCS的过程被称为速率自适应。在MU1Wi-Ff系 统中执行速率自适应不是直截了当的。具体地，可以请求速率自适应算法，以向目标节点提 供SU-OP (单用户开环，亦称非波束成形）速率、SU-BF速率或MU-MMO速率。消除SU-OP的 选项并不简化问题，因为速率自适应仍需要选择针对SU-BF传输和MU-MMO传输的最佳的 MCS，尽管事实是针对每个的最佳速率可能显著地不同。
[0012] 取决于信道状况或MU-MMO层级（2用户或3用户），即使CSI信息具有相同的寿 命，3用户的MU-MMO传输、2用户的MU-MMO传输和SU-BF传输的SINR(信号与干扰噪声 比）实质上也可能不同。
[0013] 在例如具有多普勒和无多普勒的不同的信道状况下，3用户的MU、2用户的MU和 SU-BF之间的SINR间隔也可能显著地不同，情况变得更加复杂。这些变化使速率选择更难。
[0014] 执行针对MU-MMO系统的速率自适应的一种直截了当的方式是针对不同的发 送（TX)模式，单独地跟踪最佳的MCS。在这种方案下，将彼此独立地跟踪SU-BF、2用户的 MU-MMO和3用户的MU-MMO的传输历史，并且它们中的每一个都将按照传统的速率自适应 算法中所描述的那样执行。然而，实现这个将显著地增大内存需求和算法的复杂度。另一 个缺点是，在一些特定的持续时间，发送方可以对目的地使用相同的TX模式，因此，那个特 定的TX模式的速率能够被很好地跟踪。然而，当切换至不同的TX模式时，发送方必须花费 预定的一段时间来确定新TX模式的最佳MCS。
[0015] 因此，所需要的是具有改善了计算成本供包括Wi-F广系统的MU WLAN系统使用的 速率自适应方法。
【发明内容】
[0016] 提供了一种用于执行针对无线通信系统中的接入点的双模速率控制的方法。在单 用户模式（SU-模式）下，基于信道状况来确定站的SU-基本速率。在多用户模式（MU-模 式）下，使用跟踪来确定针对多个站的MU-速率。MU-模式跟踪包括执行针对多个站的探 测，然后确定MU-速率，并且使用MU-速率向多个站发送传输。在至多个站的MU传输期间 检测分组错误率（PER)，并且能够基于PER来降低MU-速率。当被触发时，执行新的探测，并 且以其它方式恢复传输。
[0017] 还提供了一种用于调节供在双模速率控制方法中使用的MU-速率的方法。当下限 阈值小于或等于前面的AMPDU的PER并且该PER小于或等于上限阈值时，MU-速率被减小 1。当上限阈值小于PER时，MU-速率被减小2,并且否则，MU-速率保持不变。
[0018] 还提供了一种用于重新调节供在双模速率控制方法中使用的MU-速率的方法。在 回路探测之后，将MU-速率重置为被前面的探测间隔的第一个AMPDU所使用的相同的速率。 当前面的探测间隔的第一个AMPDU的PER大于上限阈值时，MU-速率能够被减小1。或者， 当前面的探测间隔的预定数量的PER的平均值小于下限阈值时，MU-速率能够被增加1。否 贝IJ，MU-速率保持不变。
[0019] 还提供了一种存储用于提供双模速率控制方法的指令的计算机可读介质。提供了 一种体现速率控制方法的双模无线通信系统。
【附图说明】
[0020] 图IA示出了包括AP和两个站STAl和STA2的示例的基本服务集（BSS)。
[0021] 图IB示出了图IA中所示的AP和站STAl和STA2之间的示例性的通信时序图，包 括用于建立当前的通信信道质量的探测过程。
[0022] 图2示出了图IA中所示的AP和站STAl和STA2之间的时序图，包括被多个数据 过程所跟随的第一探测过程和第二探测过程。
[0023] 图3示出了用于确定并周期性地调节通信系统（诸如图IA中所示的通信系统） 的第一操作模式下和第二操作模式下的传输速率的示例性的双模速率控制方法。
[0024] 图4A示出了作为图3中所示的速率控制方法的一部分的、用于确定多用户的当前 传输速率的示例性方法。
[0025] 图4B示出了作为图3中所示的速率控制方法的一部分的、用于在回路探测之后确 定多用户的基本传输速率的示例性方法。
[0026] 图5示出了包括能够执行图3和4中所示的双模速率控制方法的速率控制块的简 化了的电子设备。
【具体实施方式】
[0027] 以下所描述的是针对用于速率自适应的系统和方法的实施例，所述速率自适应包 括但不限于用于在包括Wi-Fi :l<系统的MU WLAN系统中使用的改善的计算成本。对于WLAN 系统，并且尤其是MU Wi-Fix系统，统一的速率自适应算法能够同时有利地跟踪不同的TX 模式（例如，SU-BF、SU-MMO、MU-MMO等）的最佳的被注意到的速率，由此节省内存和计算 的显著开销，以及与单独的TX模式跟踪相比，提供了更精确且及时的MCS建议。
[0028] 图IA示出了包括AP 130和两个站STAl 132和STA2 134的示例的基本服务集 (BSS) 100。在一个实施例中，每个设备130、132和134均包括被配置用于根据WL