专利名称：操作一多人系统的方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明关于多人系统中的操作的方法及其系统，且更具体而言，本发明关于分组多人系统中的操作的方法及其系统。
背景技术：
无线区域网路(WLAN)广泛用于为行动元件提供对网际网路的存取。为了改进 WLAN中的输送量，IEEE 802. Iln标准采用多输入多输出(MIMO)系统，该MIMO系统用多个天线传输多个串流且同时用多个天线接收所述串流。然而，IEEE 802. Iln标准仍基于点对点传输方案。当存在连接至存取点(AP)的较多站点时，AP必须在传输至一站点的同时暂停(hold)用于另一些站点的传输，且等待空时槽。为了在多人(MU)系统中在同一频道(频带)上传输至多个站点(STA)，可使用正交化下行链路(DL)频道来建立虚拟空间频道。在IEEE Transactions On Signal Processing 第 52 卷 2004 年 2 月第 2 期中的 Q. Spencer、A. L. Swindlehurst 及 M Haardt 的「Zero-Forcing Methods forDownlink Spatial Multiplexing in Multi-User MIMO Channels」中描述了一些现有系统。在此刊物中，且在稍后参考文献中，在AP处针对下游使用者的一群组计算预编码矩阵的一集合。有效的预编码频道被区块对角线化，使得站点之间的干扰减至最小。为了使此系统有效地工作，AP与远端站点之间必须合作。首先，站点必须将频道信息回馈至AP以用于预编码器计算。在个别站点的频道高度相关的特定情况下，归因于MU 预编码矩阵的不良解空间(solution space)，站点对可能不适宜于被分组用于MU传输。另外，MU频道对频道条件的变化较敏感，因为频道的改变可导致预编码正交性的损失而迅速导致高干扰条件。许多设计仅考虑分组而不顾站点的相容性，而其他系统未提供即时量度来评估频道条件的状态。此等两个因素可限制MU-MIMO下行链路(DL)的性能。因此，存在对提供将站点形成为相容的多人(MU)群组的方法的需要，及对迅速识别由无线MU频道中的改变造成的干扰条件的机制的需要。因此，可提供具有MIMO系统的多人(MU)或多站点传输系统。MU-MIM0系统中的 AP可用多个天线或单一天线同时将数据传输至多个站点，以使得AP可同时伺服较多站点。然而，仍存在对改进MU系统的可靠性及功能性的方法的需要。
发明内容
因此，本发明的一目标为提供一种用于分组连接至一 AP的多个站点的方法。该方法包含将一探测封包发送至多个站点，其中所述站点可为位于该AP的范围内的全部或部分站点。接收所述探测封包的站点传送回应给该AP，且该AP根据所述回应判定频道状态信息 ^SI)。根据该CSI，该AP将该多个站点分成若干群组。根据本发明的一实施例，分别对站点的每一群组执行一证实步骤。该AP将一第二探测封包发送至站点的每一群组，且逐个群组地验证AP与每一站点之间的该CSI。在本发明的另一实施例中，AP将计算预编码矩阵，且通过计算一特定增益量度及比较该增益量度与一预设临限极限来判定一特定群组的站点之间的相容性。因此，本发明的另一目标为提供一种用于通过周期性地将探测封包发送至每一群组来监视每一群组的确认的方法。因此，本发明的另一目标为提供一种用于通过周期性地将探测封包发送至每一群组来监视每一群组的确认的方法，以便量测所述站点中的每一个之间的干扰且将此信息馈送回MU AP。在本发明的另一实施例中，AP将连续地监视传输串流的站点中的每一个之间的干扰水平、在所述干扰水平达到一预设临限时重新探测下游频道且重新计算预编码矩阵。在本发明的又一实施例中，AP将连续地监视传输串流的站点中的每一个之间的干扰水平，且在所述干扰水平达到一预设临限时自该群组消除一特定站点。
图1说明根据本发明的一实施例的分组站点确认的流程图。图2说明根据本发明的一实施例的MIMOAP至3个站点的DL的方块图。图3说明根据本发明的一实施例的用于形成用于MU操作的群组的流程图。图如-仙说明根据本发明的一实施例的多站点AP通过未波束成形(图4a)的CSI 回馈及波束成形(图4b)的探测来探测至3个站点的频道以用于MU群组确认的流程图。图5说明根据本发明的一实施例的群组形成/确认的流程图。主要元件符号说明102初始探测模式104分组模式
106确认模式200本发明的实施例
202多人(MU)网路204同时频道
206同时频道208同时频道
210站点(STA)212站点(STA)
214站点(STA)300流程
302步骤304步骤
306步骤308步骤
310步骤312步骤
5
314步骤316 步骤
318步骤320步骤
402存取点(AP)406频道
408频道409频道
410站点412站点
414站点500MU群组流程
502群组初始化状态504确认状态
506MU数据阶段508步骤
510步骤512步骤
514新站点516步骤
518步骤。
具体实施例方式结合
本发明的一实施例且与具体实施方式
一起用来解释本发明的原理。 本领域技术人员将认识到，附图中所说明的特定实施例仅为例示性的且不欲限制本发明的范畴。本发明关于多人系统中的操作的方法，且更具体而言，本发明关于分组多人系统中的操作的方法。呈现以下描述以使本领域技术人员能够制造并使用本发明，且在专利申请案及其要求的内容脉络中提供以下描述。实施例的各种修改及本文中所描述的一般原理及特征对本领域技术人员而言将为显而易见的。因此，本发明不欲限于所展示的实施例，而是应符合与本文中所描述的原理及特征相一致的最广范畴。图1说明根据本发明的一实施例的分组站点的流程图100。存在用于分组站点的三个模式初始探测模式102，接着为分组模式104，且接着为确认模式106。根据本发明的提供站点的分组的方法及系统可采用以下形式完全的硬件实施、 完全的软件实施或含有硬件元件及软件元件两者的实施。在一实施中，此分组系统及方法以软件来实施，软件包括(但不限于)应用程序软件、固件、常驻软件、微代码等。此外，侦测流程可采取可自电脑可用或电脑可读媒体存取的电脑程序产品的形式，该电脑可用或电脑可读媒体提供用于由电脑或任何指令执行系统使用或结合电脑或任何指令执行系统使用的程序代码。出于此描述的目的，电脑可用或电脑可读媒体可为可含有、储存、传达、传播或输送用于由指令执行系统、装置或元件使用或结合指令执行系统、装置或元件使用的程序的任何装置。媒体可为电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统(或装置或元件)或传播媒体。电脑可读媒体的实例包括半导体或固态存储器、磁带、抽取式电脑磁片、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁碟及光碟。光碟的当前实例包括DVD、紧密光碟-唯读存储器(CD-ROM)及紧密光碟-读/写(CD-R/W)。为了更详细地描述本发明的特征，现结合附图参考以下描述。初始探测102。执行初始探测模式102而以不以任何特定群组为目标的方式对频道进行探测。该探测可以一专用于探测的空值数据封包(NDP)或一 MU下游数据封包的部分的形式实现。在此阶段中，封包未经波束成形(beamforemd)或预编码(pre-coded)，且AP向所述站点请求频道状态信息。回应于来自存取点(AP)的初始探测，所述站点(STA)将频道状态信息(CSI)发送回至AP。接着，AP使用来自所述STA中的每一个的CSI来判定群组定义且向STA通知群组成员资格。为了改进MU-MlMO系统中的性能，AP首先通过将一探测封包发送至很多站点来执行一初始探测。此等站点可为在AP所涵盖的范围内的全部或部分站点。接收该探测封包的站点将一回应发送至AP。该AP根据所述回应获得频道状态信息(CSI)。接着按某逻辑次序将所述站点分成群组。一个可能方式为根据某一正交化措施(measure oforthogonalization)将所述站点粗略分组。举例而言，每一站点的传回至AP的CSI堆迭在一如下的行矩阵Htot_Csi中Htot_csi = [H0 ；Hl ；H2. · · Hn]，其中η为将一回应发送至AP的站点的数目。因为分组是基于CSI来判定的，所以同一群组内的站点可为实体上彼此接近的站点。相反地，同一群组内的站点可能被间隔开以使得干扰减至最小。此外，每一站点可分组至一或多个群组中。在该初始分组之后，AP可接着通过再次发送一探测封包来探测一特定群组。可用一波束成形(或预编码)的封包或一非波束成形的封包来执行此探测步骤。若封包并非波束成形的，则可将此步骤与初始探测组合。群组探测104。可执行群组探测以探测特定群组的频道。探测可为空值数据封包 (NDP)探测，或可用多播(multicast)(至特定群组)数据来执行探测。封包未经波束成形或预编码。在群组探测期间，自AP传输封包，且接着目标群组中的STA将CSI发送回至AP。 接着，AP判定每一 STA的空间-时间串流的数目，且因此判定操控/预编码矩阵。举例而言，若封包未经波束成形，则对于具有3个站点的特定群组，AP处的群组 CSI Hgroup可表达为Hgroup = [h00 h01 h02 ；hl0hllhl2;h20 h21 h22]；在此情况下，每一元素可为列向量(row vector)，且“耦合项(couplingterms) ” 为非对角线项(off-diagonal terms)。若非对角线项与对角线项h00、hll、h22相比为大的，则站点之间存在相当大的干扰，此对性能不利。因此，AP计算一预编码或操控矩阵(steering matrix) V = [V1V2V3]，以使得HgroupXV* ^ [hvOO O O ；OhvllO;0 0 hv22]；由于传输器处的缺陷及任何可变频道条件，零项将并非同样为零而是接近于零， 或相对于对角线项而言比较小。确认探测106。可执行此等探测以用波束成形或预编码来探测特定群组的有效频道。探测可为NDP探测或用DL MU-M1M0(至特定群组)数据来执行。封包未经波束成形或预编码。在确认之后，自AP传输探测封包。目标群组中的STA :(1)将对应于预编码的频道的CSI发送回至AP ；或⑵计算前置项(preamble)或数据的信号对干扰比(SINR)且将
7SINR发送回至AP。接着，AP判定该分组是否有效或是否必须更新操控/预编码矩阵。若该分组无效，则(1)首先转至初始探测模式以判定新群组；或( 直接判定新群组定义且转至群组探测模式。若必须更新操控/预编码，则(1)转至群组探测模式以判定新的操控/预编码矩阵。根据本发明的另一实施例，执行确认步骤，在该步骤中，AP发送一波束成形的探测封包，该探测封包可为空值数据封包(NDP)。在此步骤中波束成形的CSI应为如上文的“对角线的”。AP重复检查(double-check)矩阵中的非对角线项的量值。此等项相对于对角线项的相对大小(使用任何向量范数或弗罗贝尼乌斯范数(Frobenius norm)(例如，若此等站点为MIMO站点)，因为此等非对角线项可为矩阵)将判定站点之间的干扰有多大，亦即， 信号对干扰比(SINR)值。在此步骤之后，AP能够基于信号对噪声(SNR) (RSSI)及SINR来最终选择一适当的调变及编码方案(MCS)，且规定每一站点的长训练讯框(LTF)的数目。若量度(metrics)令人满意，则可在此步骤之后开始数据传输模式。根据本发明的另一实施例中，亦执行一稳定状态模式，其中AP可周期性地将非波束成形的探测封包发送至群组以周期性地更新操控矩阵V。间歇地，AP可发送波束成形的探测封包以追踪多个站点的下行链路条件(MU-DL)的SINR/SNR。此量度可用以重新评估群组，诸如，移除已失去正交性的特定站点，或在频道过于剧烈地变化时重新分组(诸如，有效地终止群组且重新开始分组流程)。此外，一旦使用了 SINR确认，亦可使用SINR来将空间串流的数目(Nss)指派给每
一站点。在确认/指派步骤，系统可重新计算操控矩阵。举例而言，一 2RxSTA可能仅被指派Nss = 1，因为一个Rx链上的残余耦合为高。在此情况下，将忽略第二 Rx链。该第二链因而将对应于未用于数据的方向；反而，此方向将含有交叉耦合干扰。在此情况下，Rx可选择关闭第二接收器链(使第二接收器链断电)以便使进入Rx前端的有效噪声减至最小。根据一实施例，AP为每一站点选择Rx链而非天线且重新计算操控矩阵，从而使用未使用的方向来改进站点之间的隔离(或减少干扰)。越根据本发明的实施例200，当MU网路202内存在3个站点时(诸如，在图2中的情况下)，至三个STA 210、212及214的同时频道204、206及208可表达为 且在远端站点210、212及214处接收的信号可表达为(忽略噪声项) 因此，在此实施例中，传输的信号X可含有用于每一站点的分量且每一分量由矩阵V预编码
权利要求
1.一种在一多人系统中操作的方法，其包含由一存取点将一第一探测请求发送至多个站点，其中来自每一站点的频道状态信息由该存取点收集；计算将使站点之间的干扰减至最小的预编码矩阵的一集合；及对该多个站点中的每一个使用一预编码探测来重复该以上的探测步骤以确立该群组中的一最终成员资格。
2.如权利要求1所述的在一多人系统中操作的方法，其中该计算步骤包含计算将使站点间的干扰减至最小的预编码矩阵的一集合；及比较特定站点的由于该预编码矩阵的一传输品质与一预定临限，其中该站点在该临限得到满足的情况下合格，否则不合格。
3.如权利要求1所述的在一多人系统中操作的方法，其中该多个站点中的每一个的空值空间被计算；及基于所述站点的所述空值空间计算该多个站点中的每一个的一预编码矩阵。
4.如权利要求1所述的在一多人系统中操作的方法，其中在确立该群组之后，可通过将一第二探测请求发送至该确立的群组以评估该多个站点中的每一个之间的干扰水平来确认一最终预编码矩阵。
5.如权利要求1所述的在一多人系统中操作的方法，其中每一站点的该预编码矩阵必须正交于该群组中的所述其他站点的所述频道矩阵，以确保至一个站点的信号不干扰该群组中的其他站点。
6.如权利要求1所述的在一多人系统中操作的方法，其中该比较步骤包含判定一特定站点的一预编码矩阵是否在该群组内的所述其他站点的该空值空间内，及判定该群组内的每一站点的一频道是否可经判定为处于所述其他站点的该空值空间中。
7.如权利要求6所述的在一多人系统中操作的方法，其中预编码矩阵经选择以使至每一站点的该传输的接收强度最大化。
8.如权利要求1所述的在一多人系统中操作的方法，其中该第二探测请求在该数据的开始之前发送。
9.一种在一多人系统中操作的系统，其包含用于由一存取点将一第一探测请求发送至多个站点的装置，其中来自每一站点的频道状态信息由该存取点收集；用于计算将使站点之间的干扰减至最小的预编码矩阵的一集合的装置；及用于对该多个站点中的每一个使用一预编码探测来重复该探测装置以确立该群组中的一最终成员资格的装置。
10.如权利要求9所述的在一多人系统中操作的系统，其中该计算步骤包含用于计算将使站点之间的干扰减至最小的预编码矩阵的一集合的装置；及用于比较特定站点的由于该预编码矩阵的一传输品质与一预定临限的装置，其中该站点在该临限得到满足的情况下合格，否则不合格。
11.如权利要求9所述的在一多人系统中操作的系统，其中该多个站点中的每一个的空值空间被计算；及基于所述站点的所述空值空间计算该多个站点中的每一个的一预编码矩阵。
12.如权利要求9所述的在一多人系统中操作的系统，其中在确立该群组之后，可通过将一第二探测请求发送至该确立的群组以评估该多个站点中的每一个之间的干扰水平来确认一最终预编码矩阵。
13.如权利要求9所述的在一多人系统中操作的系统，其中每一站点的该预编码矩阵必须正交于该群组中的所述其他站点的所述频道矩阵，以确保至一个站点的信号不干扰该群组中的其他站点。
14.如权利要求9所述的在一多人系统中操作的系统，其中该比较步骤包含判定一特定站点的一预编码矩阵是否在该群组内的所述其他站点的该空值空间内，及判定该群组内的每一站点的一频道是否可经判定为处于所述其他站点的该空值空间中。
15.如权利要求9所述的在一多人系统中操作的系统，其中预编码矩阵经选择以使至每一站点的该传输的接收强度最大化。
16.如权利要求15所述的在一多人系统中操作的系统，其中该第二探测请求在该数据的开始之前发送。
全文摘要
本发明揭示一种操作一多人系统的方法及其系统，具体为用于分组连接至一存取点的多个站点的方法及系统。该系统及方法包含将一探测封包发送至多个站点，其中所述站点可为位于该存取点的范围内的全部或部分站点。接收所述探测封包的站点传送回应给该存取点，且该存取点根据所述回应判定频道状态信息。根据该频道状态信息，该存取点将该多个站点分成若干群组。根据本发明的一实施例，分别对站点的每一群组执行一证实步骤。该存取点将一第二探测封包发送至站点的每一群组，且逐个群组地验证每一站点之间的该频道状态信息。因此，该方法及系统提供通过周期性地将探测封包发送至每一群组来监视每一群组的确认。
文档编号H04L12/56GK102237964SQ20111012020
公开日2011年11月9日 申请日期2011年5月4日 优先权日2010年5月5日
发明者吴承轩, 基朗·乌恩, 杜勇赐, 汤姆士艾德华·皮尔二世, 罗维香卡·H·马哈迪瓦巴 申请人:雷凌科技(新加坡)有限公司