专利名称：：在mimo系统中选择mcs的制作方法在MIMO系统中选择MCSH.叶W-J.崔N.张J.M.吉尔伯特第l/8页相关申请本申请要求于2005年1月12日提交的题为"RateAdaptationUsingClosedLoopTechniques(使用闭环技术的速率适配)"的临时申请第60/643,461号的优先权。
背景技术：
：发明领域提供一种在多入多出(MIMO)系统中选择调制和编码速率方案(MCS)的方法。相关技术无线局域网(WLAN)的通信系统的设计基于IEEE802.11中描述的标准族。为解决多径，更具体地说是由多径(其中环境中的各种物体会反射所发送的无线信号)造成的衰落和其它状况，无线系统可采用各种技术。一种此类技术是将WLAN配置成多输入多输出(MIMO)系统。图1示出一简化的MIMO系统100，它能在多个天线上同时发送并在多个天线上同时接收。具体地说，发射机(Tx)101可从天线102A(使用发射机链103A)和从天线102B(使用发射机链103B)同时发送信号。类似地，接收机(Rx)104可从天线105A(使用接收机链106A)和从天线105B(使用接收机链106B)同时接收信号。根据具体实现，使用多个天线能扩展范围，或在给定的范围内提高数据速率。注意，也能使用多个天线来发送多个数据流。MIMO系统100还能有利地最小化不同频率区段上的信噪比(SNR)之差。在IEEE802.11a/g标准中，可使用不同的调制方案来调制与OFDM编码信号相关联的信道的子载波。示例性的调制方案包括二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、16正交振幅调制(QAM)、64QAM等。使用巻积编码一一在本文中简称为编码——为信号添加冗余也可被用来增大准确信号接收的可能性。编码速率是所发送的比特数与实际要被发送的数据比特数的比值。例如，1/2的编码速率是指每1个实际数据比特发送2个比特。当前最紧凑的编码速率为5/6，其中每5个数据比特发送6个比特。值得注意的是，与802.11标准一致，每种调制方案可具有预定的编码速率。例如，表1列出802.1la1999标准中提供的多种调制方案及其相关联的编码速率。表l:调制方案和编码速率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在标准MIMO系统中，可发送单个或多个数据流。流的数目、调制和编码速率方案(MCS)可基于信道状况而设置。信道状况的总指标是接收信号强度指标(RSSI)。该RSSI能被用来计算比特出错率，由此至少允许有指导性的MCS选择。注意，高斯白噪声可能引起随机比特出错。这些比特出错能使用巻积编码被容易地纠正。不幸的是，比特出错率只是总分组出错率性能的一个要素。具体地说，比特出错率不包括猝发出错。猝发出错可能因为衰落或强干扰信号而发生。这些猝发出错包括在短时间内的大量出错，因此不能简单地使用巻积编码来纠正。因此，标准RSSI测量不足以准确地度量使用给定MCS能多好地成功发送一信息分组。因此产生对总出错率性能的准确度量的需要，其中使用总出错率性能的准确度量即能导致最优化的MCS选择。附图简述图1示出一简化的多输入多输出(MIMO)系统。图2示出其中接收机能为发射机生成一最优化的MCS的简化的无线系统。图3示出接收机用来最优化MCS确定的一种示例性技术。图4A示出接收机用来最优化MCS确定的另一示例性技术。图4B示出可在图4A的技术中使用的示例性SNR与MCS关系表。图5示出其中发射机能为自身生成最优化MCS的简化的无线系统。图6示出使发射机用于确定其自己的MCS的示例性技术。发明概述标准RSSI测量不足以准确地度量使用给定数目的流、调制和编码速率方案(MCS)能多好地成功发送一信息分组。根据本发明的一个方面，计算出总出错率性能的准确度量。可有利地使用总出错率性能的这一准确度量来确保高度优化的MCS选择。如下面更详细说明的那样，这种MCS选择能由接收机或发射机执行。提供一种由无线系统中的接收机来为该无线系统中的发射机最优化MCS确定的方法。在此方法中，接收机可从发射机那里以消息的形式接收所选发射功率与调制方案关系的一般化映射信息。对于给定调制方案，每个所选发射功率能满足发射机失真要求。接收机可根据该消息(如果使用多个流，则为每个流)计算平均出错矢量幅值(EVM)。使用该EVM，接收机随即可计算信噪比(SNR)。使用此SNR，接收机随即可基于发射功率与调制方案关系信息来预测各种MCS的SNR。此时，接收机能使用这些SNR以及SNR与MCS关系表来为发射机确定最优化MCS。注意，SNR与MCS关系表中的每个MCS实际上对应于一种数据速率，其中每种数据速率进而具有相关联数目的流、以及802.11所规定的调制和编码速率方案。注意，该SNR值是可靠地解码相关MCS所需的SNR。在一个实施例中，可基于仿真或实验室工作台测试预存储SNR与MCS关系表。在一个实施例中，可使用例如基于SNR的历史成功速率来动态地调整SNR与MCS关系表。提供另一种由无线系统中的接收机来为该无线系统中的发射机最优化流数目、调制和编码速率方案(MCS)的确定的方法。在此方法中，接收机可从发射机那里以消息的形式接收所选发射功率与调制方案关系的一般化映射信息。在给定的调制方案下，每个所选发射功率能满足一失真要求。接收机还可接收由发射机计算得到并以消息形式发送的每个流的EVM。此时，接收机可使用EVM来计算SNR。使用此SNR，接收机随即可基于发送功率与调制方案关系信息来预测各种MCS的SNR。此时，接收机可使用SNR与MCS关系表来为发射机确定最优化MCS。在一个实施例中，可使用例如基于SNR的历史成功速率来动态地调整SNR与MCS关系表。提供一种由无线系统中的发射机为该无线系统中的其自身最优化MCS确定的方法。在此方法中，发射机能从接收机那里以消息的形式接收每个流的EVM。发射机还可从接收机那里以消息的形式接收一般化映射信息。一般化映射信息可包括EVM到RSSI映射和EVM到MCS映射。使用EVM和EVM到RSSI映射，发射机可计算接收机处的RSSI。然后，使用RSSI和所选择的发射机功率，发射机能针对各种MCS预测接收机处的EVM。此时，发射机能使用EVM到MCS映射来为其自身选择一最优化的MCS。值得注意的是，通过从准确的总出错率性能值即EVM开始，后续的计算能有利地得到非常准确的SNR值和RSSI值。这些准确值进而可导致MCS的高度优化的选择。注意上述技术可有利地在使用计算机实现的指令的软件来实现。附图详述根据本发明的一个方面，可使用计算得到的误差矢量幅值(EVM)来度量准确的总出错率性能。使用此EVM，接收机或发射机能有利地为发射机选择最优化的流数目、调制和编码速率方案(MCS)。图2示出一简化的无线系统200，其中接收机203能为发射机201选择一最优化的MCS207。在系统200中，发射机201可将包括发射机能力204——例如可用数据速率——的消息202发送给接收机203。为清楚起见，术语"能力"可被定义为装置物理上能够进行的工作模式。因此，例如，装置可具有仅使用适用的802.11标准所允许的多种数据速率的一个子集进行发送/接收的能力。使用经协商的基础速率(例如802.11a为6Mbps，以及802.11g为1Mbps)将此数据速率——即示例性能力——传送给另一装置。注意，消息202可包括一个或多个命令分组(例如，RTS(请求发送)分组)和/或一个或多个后续数据分组。在任何一种情形中，消息202均将包括含训练信号和数据速率信息的前同步码。消息202能以最低并因此最稳健的速率被发送，由此为接收机203提供计算MCS208的有利条件。在接收之后，接收机203可计算从消息202得到的信息，即每个流的误差矢量幅值(EVM)。接收机203可使用此得到的信息206、发射机能力204、其自己的接收机能力205、以及其它信息207来为发射机201确定在该情形下使用的合适MCS。在一个实施例中，其它信息207可包括但不局限于环境中的干扰。例如，信道对于所需的信息可能具有相对较低的增益，例如发射-接收路径可能在载波5具有零增益(g卩，当接收信号时载波5通常很弱)。与载波5—致的干扰将导致载波5突然具有大量能量。因此，尽管干扰不描述信道本身，但干扰可描述载波5的环境。因此，任何干扰均能显著地影响最优化MCS的选择。接收机203可用各种手段将结果反馈给发射机201。例如，为了减少发送额外消息以提供MCS信息的额外开销，同时仍然确保频繁更新，可将MCS208嵌入到在SIFS时间后发送的控制帧(例如，确认(ACK)分组)或复合帧(例如数据+0-八(:&分组)中。图3示出接收机用来优化MCS确定的一种示例性技术300。注意，发射机可降低其功率来进行更复杂的调制以减少失真。即，发射机链中的功率放大器的非线性性会使发送信号失真。这种失真与用来发送信号的功率成正比地增大。较高的调制对发射机失真具有限制更严格的要求。发射机可初始地为给定的调制方案选择一已知满足此失真要求的发射功率。这种初始发射功率有时被称为"补偿"功率。在步骤301中使用此初始发射功率，发射机能将所选发射功率与调制方案关系的一般化映射信息发送至接收机。值得注意的是，每个所选发射功率在给定调制方案下也能够满足失真要求。在步骤302中，接收机可根据该消息(如果使用多个流，则为每个流)计算误差矢量幅值(EVM)。注意，EVM可有利地通过确定实际接收信号多靠近与适用调制方案一致的最优化星座位置来评估经数字调制的信号的质量。换句话说，可将EVM定义为已解调码元的预期复值与实际接收到的码元值之差。因此，EVM可包括振幅和相位误差信息。在步骤303中，接收机可使用EVM来计算信噪比(SNR)。具体地说，SNR是信号功率比上噪声功率，即信号功率/(误差幅值)2。使用此SNR，接收机随即可在步骤304基于一般化的发射功率与调制方案关系信息来为各MCS预测SNR。此时，接收机可在步骤305中基于SNR与MCS关系表来确定最优化的MCS。在一个实施例中，可基于其它信息动态地调整SNR与MCS关系表。例如，SNR信息可能无法完全反映成功速率。因此，在一个实施例中，该表还可包括一历史成功速率，从而如果实际成功速率优于与计算得到的SNR相关联的成功速率，则该表将推荐使用一较高的速率(即，较复杂的调制和编码方案)。相反，如果实际成功速率劣于与计算得到的SNR相关联的成功速率，则该表将推荐使用一较低的速率(即复杂度较低的调制和编码方案)。在一个实施例中，可使用信道对称性在发射机中集中更复杂的计算。在图4A所示的这种技术中，在步骤401发射机基于其从接收机最后接收到的通信计算每个流的EVM(它应与在接收机处计算得到的每个流的EVM相当)。在步骤402中，发射机将此由发射机计算得到的EVM(TxEVM)以及一般化的发射机功率与调制方案关系映射信息发送至接收机。在步骤403中，接收机可根据TxEVM计算相应的SNR。注意，此SNR计算所需的计算资源显著低于EVM计算所需的计算资源。在步骤404中并使用计算得到的SNR，接收机随即可基于发射功率与调制方案关系信息为各MCS预测SNR。在步骤405中，接收机可使用SNR与MCS关系表来确定最优化MCS。此时，接收机可将该MCS发送给发射机。技术400特别在接收机在例如膝上型计算机等具有有限空间或计算资源的装置中实现的场合尤为有利。图4B示出可在步骤405中使用的示例性SNR与MCS关系表410。在一个实施例中，表410可使用仿真或实验室工作台测量来生成。注意，表410中的第一MCS是指单流而第二MCS是指双流(例如，MCSO是指单流而MCS8是指双流)。在一个实施例中，双流的SNR是两个SNR——即每个流一个SNR——中的最小值。值得注意的是，对每个MCS而言存在一个可用来可靠地解码该MCS的关联SNR(并因此被认为每个MCS的灵敏度)。在接收机为各MCS预测SNR的步骤404(图4A)之后，在步骤405接收机可査找SNR与MCS关系表，例如SNR与MCS关系表410(图4B)，以查看预测的SNR是否高于所需的SNR并随后捡选满足要求的最高速率。注意，表410也能指示流数。图5示出其中发射机501能为其自身选择最优化MCS的简化无线系统500。在系统500中，发射机501可将消息502发送给接收机503。接收机503可从消息502得到信息504，例如每个流的RSSI和EVM。接收机503随后通过消息505将EVM信息以及映射信息508(将在下面讨论)发送给发射机501。另外，接收机503还能以消息505的形式发送接收机能力504，例如可使用的数据速率。注意，消息502和505可包括一个或多个命令和/或数据分组。在接收到消息505之后，发射机501可使用EVM/映射508、接收机能力507、其自身的发生机能力506和所得到的信息509(例如，EVM)以及其它信息510(例如，环境中的干扰)来为其本身确定在该环境下合用的MCS。图6示出发射机用于确定其自己的MCS的示例性技术600。在步骤601中，接收机可向发射机发送包括一般化映射信息——即EVM到MCS映射信息和EVM到RSSI映射信息——的消息(例如，消息505)。在一个实施例中，此一般化映射信息可在关联时间被发送，并可基于接收机所跟踪的历史信息可任选地在后续时间被更新。在步骤602中，对于从发射机接收到的每个分组，接收机发回每个流的EVM。在步骤603，发射机使用此信息和EVM到RSSI映射来计算接收机处的RSSI。在步骤604，此RSSI与其自身的发射功率和计算得到的EVM—起允许发射机针对各MCS预测接收机处的EVM。然后，在步骤605中，发射机可使用接收机EVM到MCS映射来选择使用最优化的MCS。尽管在此已结合附图对本发明的示例性实施例进行了详细的说明，然而应当理解，本发明不局限于那些精确的实施例。它们并不是穷尽性的或者将本发明限定于所公开的精确形式。因此许多修改和变化将是显然的。例如，注意图3和4中所描述的技术可等同地适用于组播消息，在这种情形中发射机可定期地将信息发送给若干接收机。此外注意，上述步骤可使用包含在接收机或发射机中的计算机实现的指令来予以实现。在一个实施例中，平均EVM(所有区段上求平均)可被用于MCS选择。在另一实施例中，每个流每个区段的EVM可被用于MCS选择。注意，EVM中可反映干扰信息(例如，形成其它信息207/510(图2和图5)的部分)。在一个实施例中，发射机在一开始和在停用一定时间后，可使用一稳健MCS发送一个帧作为探测，并随后使用反馈信息来迅速确定合用的MCS。B卩，在不利用上述能发送各种类型信息的消息的情况下，发射机可诉诸探测来引起某些反馈。如果发射机未能接收到反馈，则它能为后续的发送选择更为稳健的MCS。然而，如果发射机确定反馈的丢失是由与另一个帧的冲突所致，则发射机可选择不降低MCS。类似地，发射机可偶尔用稳健的调制和编码方案来发送比它已发送的数据流更多的数据流并获得更完整的每个流的EVM信息以用于MCS选择。在一个实施例中，作为基于SNR与MCS关系表来确定流数的替代，流数可基于每个流的EVM。例如，如果两个流的EVM相近并且很小，则可使用相同速率的双流。与之相对，如果一个流的EVM比另一个小[多少？]，则可使用不同速率的双流。如果第二流的EVM非常大，则可使用单流。注意，上述所有技术可有利地在使用计算机实现的指令的软件中提供。在一个实施例中，这些指令可驻留于计算机可读介质上。因此，本发明的范围旨在由所附权利要求及其等效技术方案来限定。权利要求1.一种由无线多输入多输出(MIMO)系统中的接收机来为所述无线MIMO系统中的发射机最优化流数、调制和编码速率方案(MCS)的确定的方法，所述方法包括从所述发射机那里以消息的形式接收发射机功率与调制方案关系映射信息，对于给定的调制方案，每个发射功率能使失真最小化；根据所述消息计算出错矢量幅值(EVM)；使用所述EVM来计算信噪比(SNR)；基于所述SNR以及所述发射机功率与调制方案关系映射信息为各MCS预测SNR，由此构建一SNR与MCS关系表；以及使用所述SNR与MCS关系表来为所述发射机确定最优化的MCS。2.如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述SNR与MCS关系表是动态可调整的。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述SNR与MCS关系表包括基于SNR的历史成功速率。4.一种由无线多输入多输出(MIMO)系统中的接收机为所述无线MIMO系统中的发射机最优化流数、调制和编码速率方案(MCS)的确定的方法，所述方法包括从所述发射机那里以消息的形式接收发射机功率与调制方案关系映射信息，对于给定的调制方案，每个所选发射功率能使失真最小化；接收由所述发射机计算得到并以消息形式发送的误差矢量幅值(EVM);使用所述EVM来计算信噪比(SNR);基于所述SNR以及所述发射机功率与调制方案关系映射信息来为各MCS预测SNR，由此构建一SNR与MCS关系表；以及使用所述SNR与MCS关系表来为所述发射机确定最优化的MCS。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述SNR与MCS关系表是动态可调整的。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述SNR与MCS关系表包括基于SNR的历史成功速率。7.—种由无线系统中的发射机为所述无线系统中的自身最优化调制和编码速率方案(MCS)的确定的方法，所述方法包括从所述接收机那里以消息的形式接收一般化映射信息，所述一般化映射信息包括EVM到MCS映射和EVM到RSSI映射；从所述接收机那里以消息的形式接收每个流的误差矢量幅值(EVM);使用所述EVM和所述EVM到RSSI映射来计算所述接收机处的RSSI;使用所述RSSI和所选择的发射机功率为各MCS预测所述接收机处的EVM;以及使用所述EVM到MCS映射来为其自身选择一最优化的MCS。8.—种在无线系统中的接收机，所述接收机能为所述无线系统中的发射机最优化流数、调制和编码速率方案(MCS)的确定，所述接收机包括具有计算机实现的指令的软件，所述接收机包括从所述发射机接收消息的指令，所述消息包括发射机功率与调制方案关系映射信息；根据所述消息计算误差矢量幅值(EVM)的指令；使用所述EVM来计算信噪比(SNR)的指令；基于所述SNR和所述发射机功率与调制方案关系映射信息来为各MCS预测SNR由此构建一SNR与MCS关系表的指令；以及使用所述SNR与MCS关系表来为所述发射机确定最优化MCS的指令。9.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，还包括动态地调整所述SNR与MCS关系表的指令。10.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，还包括使用基于SNR的历史成功速率来动态地调整所述SNR与MCS关系表的指令。11.一种在无线系统中的接收机，所述接收机能为所述无线系统中的发射机最优化流数、调制和编码速率方案(MCS)的确定，所述接收机包括具有计算机实现的指令的软件，所述接收机包括从所述发射机接收消息的指令，所述消息包括发射机功率与调制方案关系映射信息；接收由所述发射机计算得到并以消息形式发送的每个流的误差矢量幅值(EVM)的指令；使用所述EVM来计算信噪比(SNR)的指令；基于所述SNR和所述发射机功率与调制方案关系映射信息来为各MCS预测SNR由此构建一SNR与MCS关系表的指令；以及使用所述SNR与MCS关系表来为所述发射机确定最优化MCS的指令。12.如权利要求ll所述的接收机，其特征在于，还包括动态地调整所述SNR与MCS关系表的指令。13.如权利要求12所述的接收机，其特征在于，还包括使用基于SNR的历史成功速率来动态地调整所述SNR与MCS关系表的指令。14.一种在无线系统中的发射机，所述发射机能为所述无线系统中的其自身最优化流数、调制和编码速率方案(MCS)的确定，所述发射机包括具有计算机实现的指令的软件，所述发射机包括从所述无线系统中的接收机以消息的形式接收一般化映射信息的指令，所述一般化映射信息包括EVM到MCS映射以及EVM到RSSI映射；；以消息的形式从所述接收机接收每个流的误差矢量幅值(EVM)的指令；使用所述EVM和所述EVM到RSSI映射来计算所述接收机处的RSSI的指令；使用所述RSSI和所选的发射机功率来为各MCS预测所述接收机处的EVM的指令；以及使用所述EVM到MCS映射来为所述发射机选择最优化MCS的指令。15.如权利要求14所述的发射机，其特征在于，所述使用RSSI和所选功率的指令包括基于一个表目建立EVM到MCS表的指令。全文摘要可使用计算得到的每个流的误差矢量幅值(EVM)来度量准确的总出错率性能。使用此EVM，接收机或发射机能有利地生成与发射机的具体流数、调制和编码速率对应的最优化调制和编码方案(MCS)。例如，接收机可根据EVM计算SNR并随后使用SNR与MCS关系表来确定最优化的MCS。与之相对，发射机可从接收机接收EVM到RSSI映射和EVM到MCS映射。这些映射和EVM可促成选择最优化的MCS。文档编号H04B7/02GK101375523SQ200680001953公开日2009年2月25日申请日期2006年1月12日优先权日2005年1月12日发明者H·叶,J·M·吉尔伯特,N·张,W-J·崔申请人:美商亚瑟罗斯通讯股份有限公司