接入点、站、方法和计算机程序与流程

文档序号:19542819发布日期:2019-12-27 16:39阅读:488来源:国知局
接入点、站、方法和计算机程序与流程

本公开一般涉及接入点以及涉及布置成与接入点进行通信的站,并且因此涉及方法和计算机程序。特别地,本公开涉及调整调制和编码方案以使能进行并发上行链路传输的窄带站和宽带站的共存。



背景技术:

物联网(iot)预期显著地增加所连接的装置的数量。这些装置中的绝大多数将可能在未许可频带中进行操作,特别是在2.4ghzism频带中进行操作。同时,也存在对于将未许可频带用于传统上在许可频带中已支持的服务的增加需求。作为后者的示例,传统上开发仅用于许可频带的规范的第三代合作伙伴计划(3gpp)现在也已开发了将在5ghz未许可频带中进行操作的长期演进(lte)的版本。

此外,传统上在未许可频带中进行操作的ieee802.11当前正开发支持通常仅在许可频带中被支持的新特征的修改版802.11ax。此类特征的示例例如是用于上行链路(ul)和下行链路(dl)两者的正交频分多址(ofdma)。

预期主导iot服务的技术是蓝牙无线技术,特别是蓝牙低能量(ble)和ieee802.11的未来版本。

具有标题“supportforiot–requirementsandtechnologicalimplications”的ieee提案ieee802.11-15/1375提出,在用于iot的802.11ofdma空中接口中,使频谱的部分空闲以用于诸如蓝牙或zigbee的其它技术可能是有益的。然而,为了使这有效,802.11ofdma空中接口必须在两个方面足够灵活:当涉及到多少带宽可以被分配给其它系统时、以及在总带宽内iot系统可以被放置在何处。

为了更容易理解本说明书,802.11ax被用作宽带系统的有形示例。特定地,假设标称信道带宽是20mhz,使用256点快速傅里叶逆变换(ifft)来生成信号,使得子载波间隔变为20/256mhz=78.125khz,以及一个ofdma符号的持续时间是256/20us=12.8us(不包括循环前缀(cp))。

ieee802.11ax具有对ofdma的支持,这意味着20mhz频谱可被划分成各种尺寸的资源单元(ru)。在20mhz信道的情况下,对于ru仅存在四个尺寸,大致对应于2、4、8和18mhz(最后一个对应于使用整个信道)。针对ieee802.11ax的ru分配示例在图14中被描绘,其中频带中的数字指示针对20mhz的总分配的子载波的数量。ieee802.11axsta一次只能被指配一个ru。



技术实现要素:

通过将来自窄带站(nbsta)的ul传输认为是鉴于宽带站(wbsta)上行链路(ul)传输的已知干扰源,并调整调制和编码方案(mcs)以经受住此操作,实现了对通常用于wbsta和nbsta的带宽的高效使用。

根据第一方面,提供了一种接入点,所述接入点被布置用于服务宽带无线站和窄带无线站两者,其中所述窄带无线站在带宽的子集上操作,所述宽带无线站在所述带宽上操作。所述接入点包括收发器和控制器。所述控制器被布置成:通过使所述收发器向第一窄带无线站传送关于要使用的子载波的第一集合的第一子载波建议、并向宽带站传送关于包括要使用的子载波的所述第一集合的子载波的调制和编码方案mcs建议,来调度子载波的所述第一集合的同时使用以用于所述宽带站和所述第一窄带无线站。鉴于在子载波的所述第一集合中由来自所述第一窄带无线站的传输所引起的对来自所述宽带无线站的传输的任何干扰,所建议的mcs被调整成具有增加的健壮性。

所述控制器可被布置成:通过使所述收发器向第二窄带无线站传送关于要使用的子载波的第二集合的第二子载波建议,来调度子载波的所述第二集合的同时使用以用于所述第二窄带无线站。由所述宽带无线站使用的所述子载波可包括子载波的所述第二集合,并且所建议的mcs的所述增加的健壮性还可被调整成鉴于在子载波的所述第二集合中由来自所述第二窄带无线站的传输所引起的对来自所述宽带无线站的传输的任何干扰。

具有增加的健壮性的所述mcs可鉴于在没有来自窄带无线站的任何干扰的情况下基于所述宽带无线站的信道状态使用的mcs而具有增加的健壮性。

可在要由所述宽带无线站使用的所述子载波之中选择要由窄带无线站使用的建议的子载波,其中所述宽带无线站的信道状态比要由所述宽带无线站使用的所述子载波的另一个的信道状态更差。所述选择所建议的子载波可以是要由具有最差信道状态的所述宽带无线站使用并且不由另一窄带无线站使用的所述子载波的子载波子集。

所述控制器可被布置成使所述收发器向所述宽带无线站传送关于预期受窄带站干扰的一个或多个子载波的信息。关于预期受窄带无线站干扰的所述一个或多个子载波的所述信息可连同所述mcs建议一起被传送。

根据第二方面,提供了一种宽带无线站,所述宽带无线站被布置成在接入点的控制下操作,所述接入点被布置以用于服务宽带无线站和窄带无线站,其中所述窄带无线站在带宽的子集上操作,所述宽带无线站在所述带宽上操作。所述宽带无线站包括收发器和控制器。所述收发器被布置成接收针对要使用的子载波的调制和编码方案mcs建议。所述控制器被布置成控制要基于所述mcs建议来调整的到所述接入点的传输的准备。所述收发器被布置成传送所准备的传输。

所述宽带无线站的所述收发器可被布置成接收关于预期受所述窄带无线站干扰的一个或多个子载波集合的信息。所述宽带无线站的所述控制器可被布置成引起对应于预期受所述窄带无线站干扰的所述一个或多个子载波集合的子载波的取消。可从所述接入点接收关于预期受所述窄带无线站干扰的所述一个或多个子载波集合的所述信息。备选地,可通过监视所述接入点与所述无线站之间的信道来接收关于预期受所述窄带无线站干扰的所述一个或多个子载波集合的所述信息。

所接收的建议的mcs可包括这样的mcs,所述mcs鉴于由来自所述窄带无线站的传输所引起的对从所述宽带无线站到所述接入点的传输的任何干扰而被调整成具有增加的健壮性,其中对于到所述接入点的传输的所述准备的所应用的mcs是所建议的mcs。备选地,对于到所述接入点的传输的所述准备的所应用的mcs可基于所接收的建议的mcs,但是鉴于由来自所述窄带无线站的传输所引起的对从所述宽带无线站到所述接入点的传输的任何干扰而被调整成具有增加的健壮性。

根据第三方面,提供了一种接入点的方法,所述接入点被布置用于服务宽带无线站和窄带无线站两者,其中所述窄带无线站在带宽的子集上操作,所述宽带无线站在所述带宽上操作。所述方法包括:调度子载波的第一集合的同时使用以用于宽带站和第一窄带无线站;向所述第一窄带无线站传送第一子载波建议,所述第一子载波建议关于要使用的子载波的所述第一集合;以及向所述宽带站传送调制和编码方案mcs建议,所述调制和编码方案mcs建议关于包括要使用的子载波的所述第一集合的子载波,其中鉴于在子载波的所述第一集合中由来自所述第一窄带无线站的传输所引起的对来自所述宽带无线站的传输的任何干扰,所建议的mcs被调整成具有增加的健壮性。

所述方法可包括调度子载波的第二集合的同时使用以用于第二窄带无线站;以及向所述第二窄带无线站传送第二子载波建议,所述第二子载波建议关于要使用的子载波的所述第二集合,其中由所述宽带无线站使用的所述子载波包括子载波的所述第二集合,并且所建议的mcs的所述增加的健壮性还被调整成鉴于在子载波的所述第二集合中由来自所述第二窄带无线站的传输所引起的对来自所述宽带无线站的传输的任何干扰。

具有增加的健壮性的所述mcs可鉴于在没有来自窄带无线站的任何干扰的情况下基于所述宽带无线站的信道状态使用的mcs而具有增加的健壮性。

所述方法可包括在要由所述宽带无线站使用的所述子载波之中选择要由窄带无线站使用的建议的子载波,其中所述宽带无线站的信道状态比要由所述宽带无线站使用的所述子载波的另一个的信道状态更差。所述选择所建议的子载波可包括选择要由具有最差信道状态的所述宽带无线站使用并且不由另一窄带无线站使用的所述子载波的子载波集合。

所述方法可包括向所述宽带无线站传送关于预期受窄带站干扰的一个或多个子载波集合的信息。所述传送关于预期受窄带无线站干扰的所述一个或多个子载波集合的所述信息可连同所述传送所述mcs建议一起进行。

根据第四方面,提供了一种宽带无线站的方法,所述宽带无线站被布置成在接入点的控制下操作,所述接入点被布置以用于服务宽带无线站和窄带无线站,其中所述窄带无线站在带宽的子集上操作。所述方法包括接收关于以下项中至少一项的信息:关于要使用的子载波的调制和编码方案mcs建议,以及预期受所述窄带无线站干扰的一个或多个子载波集合,其中所述子载波集合是要使用的所述子载波的子集。所述方法还包括:基于所接收的信息来选择mcs;基于所述mcs选择来准备到所述接入点的传输;以及传送所准备的传输。

所述方法可包括取消对应于预期受所述窄带无线站干扰的所述一个或多个子载波集合的子载波。

所述接收关于预期受所述窄带无线站干扰的所述一个或多个子载波集合的所述信息可包括从所述接入点接收所述信息。备选地,所述接收关于预期受所述窄带无线站干扰的所述一个或多个子载波集合的所述信息可包括监视所述接入点与所述无线站之间的信道以及获取来自所述信道的所述信息。

所接收的建议的mcs可包括这样的mcs,所述mcs鉴于由来自所述窄带无线站的传输所引起的对从所述宽带无线站到所述接入点的传输的任何干扰而被调整成具有增加的健壮性,其中对于所述准备到所述接入点的传输的所应用的mcs是所建议的mcs。备选地,对于所述准备到所述接入点的传输的所应用的mcs可基于所接收的建议的mcs,但是鉴于由来自所述窄带无线站的传输所引起的对从所述宽带无线站到所述接入点的传输的任何干扰而被调整成具有增加的健壮性。

根据第五方面,提供了一种包括指令的计算机程序,所述指令当在接入点的处理器上执行时,使所述接入点执行根据第三方面所述的方法。

根据第六方面,提供了一种包括指令的计算机程序,所述指令当在宽带无线站的处理器上执行时,使所述宽带无线站执行根据第四方面所述的方法。

附图说明

参考附图,通过本公开的优选实施例的以下说明性和非限制性的详细描述,将更好地理解本公开的以上以及附加目标、特征和优点。

图1示意性地示出了要由宽带无线站使用的带宽资源和同时要由窄带无线站使用的子集带宽资源的频率图。

图2示意性地示出了具有接入点、宽带无线站和窄带无线站的系统。

图3是示出根据实施例的操作的信号方案。

图4是示出根据实施例的操作的信号方案。

图5是示出根据实施例的操作的信号方案。

图6是示意性地示出根据实施例的无线装置的框图。

图7是示意性地示出根据实施例的上行链路传输的准备的框图。

图8是示意性地示出根据实施例的上行链路传输的准备的框图。

图9是示出根据实施例的接入点的方法的流程图。

图10是示出根据实施例的接入点的方法的流程图。

图11示意性地示出了接入点的计算机可读介质和处理装置。

图12是示出根据实施例的宽带无线站的方法的流程图。

图13示意性地示出了宽带无线站的计算机可读介质和处理装置。

图14示出了示例性系统的资源单元分配示例。

图15示出了nb-sta和wb-sta同时向ap传送数据的情形。

图16示出了ieee802.11ax中针对20mhz信道的ru和剩余音调。

图17示出了使用软解码器的ofdm接收器链的简化版本。

图18示出了来自wb(20mhz)和nb(2mhz)sta的ul传输,其中ap同时接收在2mhz上部分重叠的两个信号。

图19示意性地示出ul信号处理模型。

图20示意性地示出关于nb信号的phy分组格式的概览。

图21示出了用于wb-nbul传输的分组结构的示例,其中wb前同步码在20mhz上被发送,并且nb信号在wb前同步码之后开始。

图22示出了对应于ru2的wbsta消隐(blanks)子载波。

图23是针对ulwb传输(具有snr_wb=21db和mcs4)的模拟的per对sir图表。

图24是针对tgn-d信道(具有mcs2、4和6且snr_wb=21db)的模拟的per对sir图表。

图25是针对tgn-d信道(具有sir=9db以及wbhe前同步码之后的nb)的模拟的per对snr图表。

图26是针对覆盖感知(overlayaware)解码1x2的不同信道模型的模拟的per对snr图表。

图27是针对对应于ru2的wbsta消隐子载波的模拟的per对总信号功率比(即wb功率对nb功率)图表。

具体实施方式

图1示意性地示出了要由宽带(wb)无线站(sta)使用的带宽(bw)资源和同时要由窄带(nb)无线sta使用的子集bw资源的频率图。此类nb无线sta及其对应方法的示例在由telefonaktiebolagetlmericsson(publ)在2017年5月9号提交的美国临时申请62/503361中被公开,该申请通过引用以其整体而被结合于此。这里,可以看出,在本公开中设想的问题是nbsta上行链路(ul)传输在时间和频率两者中在哪里与wbsta部分重叠,并且因此将在接入点接收来自wbsta的ul传输时引起干扰。传统上,这已经通过分配资源使得不发生重叠来解决,但是这可能使总体系统性能降级。在本公开中,方法替代地改进来自wbsta的ul传输的编码健壮性,假设健壮性然后对于nbstaul传输是足够的,并且使nbstaul传输在时间上并与wbstaul传输的部分bw重叠。用于此的示例性系统是用于wbsta的ieee802.11ax和用于nbsta的蓝牙低能量(bluetoothlowenergy),针对所述示例性系统,在本文提供了一些有形示例,但是如读者将从本公开理解的,所述方法适合于系统的其它组合。

使用正交频分多址(ofdma)来将窄带系统分配给可用于宽带系统的带宽的一小部分是非常简单且有效的手段,其用于至少在ofdma系统是考虑到此特征而设计的情况下并发地支持iot应用以及高数据速率应用。

在ieee802.11axofdma中,针对sta的任意频谱分配是不可能的。当前,如果ofdma要被用于为窄带装置开放频谱的一部分,则在完整带宽(18mhz)中可以用于宽带装置的最大带宽是8mhz。这导致了大的性能降级。

即使假设考虑到窄带支持而设计的ofdma系统,它要求在传送sta的窄带系统将向哪里进行传送的知识。如果此类知识不可用,或者传送sta甚至不支持ofdma,则窄带干扰可能使性能显著降级。

在本公开中,提出了引入一种用于通过覆盖窄带信号来在ul中与宽带信号并发地传送窄带信号的手段。可以使所述方法对于窄带和宽带传送器完全透明,并且可以将附加复杂度放在网络节点中的接收器中。调节调制和编码方案(mcs)以考虑带宽的一部分被干扰,而不是调整宽带信号的带宽以允许窄带信号的并发传输。宽带传送器可以潜在地被通知关于频谱的什么部分将被分配给窄带用户,并且以这种方式减少窄带系统将经历的干扰。mcs的调节还可以考虑多复杂的接收器处理是可用的以及在网络节点处窄带和宽带信号之间的相对功率偏移。

所提出的解决方案提供了高效的并发ul传输。所述解决方案可以导致更高的频谱效率,并且可以以可以对sta透明的方式来实现。

图2示意性地示出了具有接入点(ap)100,wb无线sta110、120,和nb无线sta130、140的系统。ap100可以是用于wbsta或用于nbsta或用于两者的调度器。ap100可以布置成根据单个接入技术来操作,或者可以是布置成根据多个接入技术来操作的复杂单元。根据一些实施例,wbsta和nbsta两者可以是传统装置,即,在ap100中仅进行用于实现改进的调整。根据一些实施例,nbsta可以是传统装置,而对执行ul传输的wbsta110、120和ap100进行调整,如本文所描述的。

图3是示出根据实施例的操作的信号方案。在此实施例中,仅ap需要具有如本文所描述的特定特征,而wbsta和nbsta可以是传统装置。最初,对于针对ul传输的请求以及对这些请求的可能授权而执行例如根据传统方法的一些过程。因此,ap知道nbsta将执行与由wbsta所进行的ul传输至少部分重叠的ul传输,并且因此将知道nbstaul传输将干扰wbstaul传输。ap根据此来确定与倘若不存在干扰的情况相比,wbstaul传输的适当接收和解码需要多少编码方面的增加的健壮性,即调制和编码方案(mcs)的调整。ap相应地向wbsta传递mcs建议,所述wbsta相应地优选选择用于ul传输的mcs。ap还可以向nbsta传送关于要使用的资源单元(ru)的建议,其中nbsta相应地选择要使用的ru,但是这仅在ap和nbsta布置成以此类方式进行操作的情况下。nbsta也可以采用自主方式或者根据预定方案进行操作,其中ru选择完全在nbsta中进行。wbsta和nbsta然后执行它们的ul传输,并且ap接收并解码所述传输。

图4是示出根据实施例的操作的信号方案。在此实施例中,ap和wbsta需要具有如本文所描述的特征,而nbsta可以是传统装置。最初,对于针对ul传输的请求以及对这些请求的可能授权而执行例如根据传统方法的一些过程。因此,ap知道nbsta将执行与由wbsta所进行的ul传输至少部分重叠的ul传输,并且因此将知道nbstaul传输将干扰wbstaul传输。ap将关于此的信息传递到wbsta。

所述信息包括关于预期什么资源单元要受nbsta干扰(即哪些子载波(取决于其是否是所涉及的一个或多个nbsta的一个或多个集合)被影响)的信息。因此,wbsta将基于此信息和其它信息(例如关于信道的信息)来选择用于ul传输的适合的mcs。

所述信息例如还可以包括如参考图3所展示的mcs建议,即ap根据此来确定对于wbstaul传输的适当接收和解码需要多少编码方面的增加的健壮性,即调制和编码方案(mcs)的调整。wbsta可以考虑此建议,或者在不考虑mcs建议的情况下进行mcs选择。

ap还可以向nbsta传送关于要使用的资源单元(ru)的建议,其中nbsta相应地选择要使用的ru,但是这仅在ap和nbsta布置成以此类方式进行操作的情况下。nbsta也可以采用自主方式或者根据预定方案进行操作,其中ru选择完全在nbsta中进行。

wbsta和nbsta然后执行它们的ul传输,并且ap接收并解码所述传输。

图5是示出根据实施例的操作的信号方案。在此实施例中,ap和wbsta需要具有如本文所描述的特征,而nbsta可以是传统装置。最初,对于针对ul传输的请求以及对这些请求的可能授权而执行例如根据传统方法的一些过程。因此,ap知道nbsta将执行与由wbsta所进行的ul传输至少部分重叠的ul传输,并且因此将知道nbstaul传输将干扰wbstaul传输。ap将关于此的信息传递到wbsta。所述信息包括关于预期要受nbsta干扰的什么资源单元(即被影响的哪些子载波(取决于其是否是所涉及的一个或多个nbsta的一个或多个集合))的信息。因此,如参考图4所展示的实施例那样,wbsta将选择用于ul传输的适合的mcs。

在受干扰的子载波上传送的信息将可能未在ap处成功解码,但是这通过所使用的更健壮的编码方案来处理,其中例如使用子载波之间的信息交织。然而,在假设这些子载波实际上不传达任何信息的情况下,wbsta可以省略传送它们。这可以节省功率,一般减少系统中的总体干扰,并且特别是减少影响nbsta通信的干扰。因此,建议的是,wbsta将与预期受nbsta干扰的子载波集合相关的信息置空。为了理解此,参考图7和8提供了示例。图7示出了调制器700,其接收信息流(如图7中向左的宽箭头所示出的),并且向形成实际子载波的快速傅立叶逆变换器(ifft)702提供符号。这种方法广泛用于正交频分多址(ofdma)系统。图8示出了调制器800,其向ifft802提供符号,但是在其中对应于预期受nbsta干扰的子载波的符号被设置成零,如图8中通过被划掉所指示的。因此,相应地形成传输。

wbsta和nbsta然后执行它们的ul传输,并且ap接收并解码所述传输。

图6是示意性示出根据实施例的无线装置600的框图。对于与本公开相关的部分,图6可适用于ap和sta两者。无线装置600包括被连接到天线布置604的收发器602。收发器602包括诸如滤波器、放大器等的硬件,但也可以包括处理部件。无线装置进一步包括控制器606,其可以被实现为一个或多个处理器。收发器602和控制器606的一个或多个处理器可以至少部分地接合。

图9是示出根据实施例的ap的方法的流程图。如上面参考图3至图5所展示的,假设已根据可适用的接入网络的标准执行了ul传输的某一请求过程。ap调度或标识902要被用于由nbsta所进行的ul传输的一个或多个ru,即子载波的一个或多个集合。这里,“调度”用于ap决定ru的情况,并且“标识”用于另一实体决定ru的情况。在任何情况下,ap将知道将受nbstaul传输影响的一个或多个ru。

可选地,对于ap决定用于nbul传输的ru的情况,ap可以选择901用于nbstaul传输的一个或多个ru,例如可以进行所述操作使得有这样的子载波:在其上来自wbsta的信道无论如何都是坏的。例如,可以确定由wbsta使用的子载波的信道属性,并且对可用于nbul传输的子载波的集合进行排序,其中具有最差信道属性的子载波的集合被选择901并被调度902以用于nbul传输。

此外,对于ap决定用于nbul传输的ru的情况,ap向nbsta传送903关于所调度的ru的信息。

ap具有关于在要用于wbstaul传输的子载波之间将受nbstaul传输干扰的至少可能的子载波的知识。ap因此确定904可能经受住此类干扰的mcs。确定904可以包括确定针对来自wbsta的信道的其它噪声和干扰,并且将由可能的nbul传输所引起的预期干扰添加到此,并且根据此噪声和干扰图映射到建议的mcs。将建议的mcs传送906到wbsta。可选地,关于要用于nbul传输的一个或多个ru的信息被传送907到wbsta。

上面所展示的动作可适用于ul传输中所涉及的一个或多个wbsta以及一个或多个nbsta。然后,ap能够从sta(即nb和wbsta两者)接收908ul传输。

根据参考图9所展示的不同实施例的方法基于ap确定用于wbsta的适合的mcs。然而,适合的mcs的确定可以被放在wbsta上,如将参考图10所展示的,图10是示出根据实施例的接入点的方法的流程图。

如上面参考图3至图5所展示的,假设已根据可适用的接入网络的标准执行了ul传输的某一请求过程。ap调度或标识1002要被用于由nbsta所进行的ul传输的一个或多个ru,即子载波的一个或多个集合。这里,“调度”用于ap决定ru的情况,并且“标识”用于另一实体决定ru的情况。在任何情况下,ap将知道将受nbstaul传输影响的一个或多个ru。

可选地,对于ap决定用于nbul传输的ru的情况,ap可以选择1001用于nbstaul传输的一个或多个ru,例如可以进行所述操作使得有这样的子载波:在其上来自wbsta的信道无论如何都是坏的。例如,可以确定由wbsta使用的子载波的信道属性,并且对可用于nbul传输的子载波的集合进行排序,其中具有最差信道属性的子载波的集合被选择1001并被调度1002以用于nbul传输。

此外,对于ap决定用于nbul传输的ru的情况,ap向nbsta传送1003关于所调度的ru的信息。

ap具有关于在要用于wbstaul传输的子载波之间将受nbstaul传输干扰的至少可能的子载波的知识。ap因此向wbsta传送1006关于要用于nbul传输的一个或多个ru的信息。如将参考图12所展示的,wbsta然后能够相应地采取动作。然后,ap能够从sta(即nb和wbsta)接收1008ul传输。

信息(无论是建议的mcs和/或关于所使用的nbulru的信息)可以在单独的分组中或者作为控制分组的报头的一部分而被发送。备选地,wbsta可以通过监视信道本身来学习此信息,或者,wbsta可以知道nb传输总是发生。mcs选择算法可以是自学习的,即,可以基于成功或较不成功的先前调整来更新基于关于nbul传输的知识的mcs选择的模型。

根据上面所展示的内容的方法适合于借助于诸如计算机和/或处理器的处理部件的实现,尤其适合于上面所展示的ap的控制器606以及可能还有收发器602包括处理mcs的适当指配的处理器的情况。因此,提供有包括指令的计算机程序,所述指令布置成使处理部件、处理器或计算机执行根据参考图1至10所描述的任何实施例的任何方法的步骤。计算机程序优选地包括程序代码,所述程序代码被存储在计算机可读介质1100上(如图11中示出的),所述程序代码可以由处理部件、处理器或计算机1102加载和执行以使其相应执行根据本公开的实施例(优选地如参考图1至10所描述的任何实施例)的方法。计算机1102和计算机程序产品1100可以布置成顺序地执行程序代码,其中任何方法的动作被逐步执行,但是也可以布置成根据实时过程来执行动作。处理部件、处理器或计算机1102优选地是通常被称为嵌入式系统的东西。因此,图11中的所描绘的计算机可读介质1100和计算机1102应该被解释成仅用于提供对原理的理解的说明性目的,并且不被解释为对元件的任何直接说明。

如上面所展示的,wbsta可以布置成接收mcs建议或者根据关于用于nbul传输的ru的信息来自己确定合适的mcs,并且wbsta可以布置成直接应用调整的mcs或者还执行对对应于用于nbul传输并因此受nbul传输干扰的子载波的符号的置空。图12是示出根据实施例的宽带无线站的方法的流程图,在所述方法中包括了不同的选项。

如上面参考图3至图5所展示的,假设已根据可适用的接入网络的标准执行了ul传输的某一请求过程。wbsta接收1202建议的mcs和/或接收1204关于ru(其中可能发生nbul传输)的信息。对于wbsta已接收到关于ru的信息的情况,wbsta可以确定1205适合的mcs,这可以采用与上面针对ap所展示的类似的方式来执行。

wbsta应用所选择的mcs来准备1206ul传输。可能地,wbsta打孔对应于ru的子载波,例如,对应于可能或已知受nbul传输所干扰的子载波的符号被设置成零。然后传送1208所述ul传输。

根据上面所展示的内容的方法适合于借助于诸如计算机和/或处理器的处理部件的实现,尤其适合于上面所展示的wbsta的控制器606以及可能还有收发器602包括处理mcs的适当指配的处理器的情况。因此,提供有包括指令的计算机程序,所述指令布置成使处理部件、处理器或计算机执行根据参考图1至8和12所描述的任何实施例的任何方法的步骤。计算机程序优选地包括程序代码,所述程序代码被存储在计算机可读介质1300上(如图13中示出的),所述程序代码可以由处理部件、处理器或计算机1302加载和执行以使其相应执行根据本公开的实施例(优选地如参考图1至8和12所描述的任何实施例)的方法。计算机1302和计算机程序产品1300可以布置成顺序地执行程序代码,其中任何方法的动作被逐步执行,但是也可以布置成根据实时过程来执行动作。处理部件、处理器或计算机1302优选地是通常被称为嵌入式系统的东西。因此,图13中的所描绘的计算机可读介质1300和计算机1302应该被解释成仅用于提供对原理的理解的说明性目的,并且不被解释为对元件的任何直接说明。

为了更好地理解在示例性系统中所述方法的应用,下面将给出一些有形示例。首先,将在透明覆盖ul传输的上下文中给出示例,并且其次,给出具有覆盖ul传输(具有选择性消隐)的示例。

在第一示例中,ap在20mhz信道中在相同时隙中调度ieee802.11axul传输和nb-wifi传输两者。nb-wifi的带宽例如可以正好适合最小尺寸ru,但是其带宽在不影响此示例的工作过程的情况下可以更小或更大。

由于来自单个sta的802.11ax传输必须使用尺寸为6、52、106或242个子载波的ru,并且假设nb-wifi具有对应于最小ru(即,26个子载波)的带宽,使用普通ofdma将意味着ieee802.11ax将被分配给106个子载波宽的ru,nb-wifi将被分配给26个子载波宽的ru,并且实际上106个子载波宽的ru将未使用,即被浪费。

根据第一示例,宽带sta替代地被调度成使用最大ru,即242个子载波宽的ru,并且nb-wifista在此带宽内的某处被调度。作为示例,nb-wifista可以被调度成使用26个子载波的ru中的一个。除了调度802.11axsta以使用最大ru,ap还决定应该使用什么mcs。现在,由于nb-wifista被调度成使用分配给ieee802.11axsta的ru的一小部分,因此ap在选择应该将什么mcs用于ieee802.11axsta时考虑这一点。作为示例,如果没有干扰的优选mcs倘若是比如16-qam和速率0.75码,则ap可以替代地决定宽带ieee802.11axsta应该使用16-qam和速率0.5码,以考虑所接收的宽带信号的一小部分将严重遭受干扰。

因此,要点是ap可以确定窄带传输将导致多少降级,并且相应地调节mcs。可能存在当ap将能够容易地解调窄带信号并且然后从宽带信号中减去干扰时的情况,在所述情况下,可以可能的是,使用相同的mcs,就好像根本不存在窄带干扰一样。

在ap处的解调也可以以相反的顺序执行,即ap可以选择首先解调宽带信号,并且基于结果重新生成来自宽带传送器的接收的信号,并且然后从全部接收的信号中减去此接收的信号,以有效地减去对窄带信号引起的干扰。

在第二示例中,使宽带sta知道带宽的一部分将被另一用户使用,并且因此宽带sta被请求置空对应的子载波。请求被置空的子载波的数量可以或者可以不对应于特定ru。通过请求宽带sta不在将由窄带sta使用的子载波上发送任何数据,从宽带信号到窄带信号的干扰被显著减少,因此典型地改进在ap处的窄带信号的接收。

在ieee802.11中覆盖窄带iot信号的可行性将在这里参考包括一批非限制性示例的图15至27来讨论。

研究了借助于覆盖将旨在用于iot应用的窄带信号与传统wi-fi信号并发传送的情况。并发操作被看作用于在未来的物联网(iot)社会中实现高频谱效率的手段。此外,它允许用于支持窄带信号的相对简单的部件,可以使其与传统装置共存。在对于传送器和接收器两者的各种假设下,研究了针对上行链路的性能。尽管方法在没有对传统收发器的任何修改的情况下工作,但是这里示出了通过传统wi-fi接收器的最小修改,可以实现对宽带传输的显著增益。此外,如果宽带传送器也知道窄带传送器,则小的修改可以改进窄带传输的性能。

解决iot的无线标准包括蓝牙无线技术、zigbee和sigfox。当前,wi-fi802.11技术中尚不存在如此多的改进来用于在2.4ghzism频带和5ghz频带中的良好iot支持。然而,802.11内的iot支持可以通过使用比20mhz(其是例如802.11n和802.11ac中支持的最小带宽)窄相当多的带宽来实现。ieee802.11当前正开发支持通常仅在许可频带中支持的新特征的修改版802.11ax。此类特征的示例是例如用于上行链路(ul)和下行链路(dl)两者的正交频分多址(ofdma)。通过在802.11ax中引入ofdma,可以分配给站(sta)的最小带宽大约是2mhz。尽管ofdma原则上允许通过共享带宽来复用窄带用户和宽带用户,但是在802.11ax中可以分配资源单元(ru)的方式是受限的,并且此外,仅支持802.11n和802.11ac的装置将不能够使用此方法。

这里,考虑20mhz802.11ax系统(这里,称为wb-wifi系统)与2mhzofdm系统(这里,称为nb-wifi)共存但借助于覆盖而不是ofdma来共享信道的情形。然后,这种方法原则上将也可适用于ieee802.11n和ieee802.11ac。特别地,研究了上行链路(ul)情况,其中wb-wifista和nb-wifista两者并发地向接入点(ap)传送数据。这在图15中示出,此类传输在这里被称为覆盖传输,因为可以认为nb信号被覆盖在wb信号上。首先,使用覆盖,考虑wbsta是传统802.11axsta的情况。在ap处,当解码wb信号时,考虑两种情况:覆盖非感知解码和覆盖感知解码。当使用覆盖非感知解码时,ap在不使用来自nbsta的干扰信号的任何知识的情况下执行解码,而在覆盖感知解码中,考虑了用于改进解码性能的特殊方法。其次,考虑wbsta通过消隐所传送的信号的部分(nb信号将在其中被传送)来减轻nbsta的情况。通过模拟结果,已得出结论:对于增强型共存所需要的这些相对简单的修改显著地改进了并发传输的性能,从而能够实现良好的频谱效率。

下面将描述一些前序和系统模型、用于信号通信的方法、模拟结果,以及最后是结论。

下面,讨论使用802.11ax参数集作为wb系统。在802.11ax修改版中存在有意思的若干机制:

1)基本参数集:在802.11ax修改版中,多个bw选项是可用的。这里,焦点在20mhz的默认信道bw上。在前同步码中,使用64点快速傅里叶逆变换(ifft)来定义传统和信令字段,提供20/64mhz=312.5khz的子载波间隔。在那之后,出现高效率(he)训练字段he-stf和he-ltf,接着是数据部分(所有数据部分都使用256点ifft来生成)。因此,这部分的子载波间隔变成20/256mhz=78.125khz,并且一个ofdm符号的持续时间为256/20μs=12.8μs,不包括保护间隔(gi)(术语保护间隔和循环前缀可互换地使用,指相同的东西)。

2)正交频分多址:802.11ax标准中的正交频分多址(ofdma)支持在选择所使用的带宽方面提供了某种灵活性。一方面,802.11ax修改版允许在20、40、80和160mhz信道上进行传送。另一方面,每个信道可以被划分成不同尺寸的资源单元(ru)。在20mhz信道的情况下,对于ru存在四个尺寸(对应于大约2、4、8和18mhz的带宽(最后一个对应于使用完整信道)。这些在图15中描绘。2mhzru有26个子载波可用。sta可以被分配一个26个子载波的ru、一个52个子载波的ru、一个106个子载波的ru、或者对应于242个子载波的完整带宽。注意到,当在802.11ax中使用ofdma时,如果一个sta被指配一个2mhz的ru,则第二sta可以被指配的最大非重叠ru是8mhz。

3)使用触发帧的接入点调度:在802.11ax修改版中,ap可以通过发送触发帧(tf)来调度上行链路多用户(mu)传输。tf包含对于每个sta的调度信息(ru分配以及调制和编码方案mcs)。tf还用于提供时间同步的目的(在tf之后在预定时间延迟sifs之后开始ul传输)。

这里,考虑使用软解码器的典型ofdm接收器链。图17中描绘了此类接收器链的简化版本。波形r(t)被接收。然后,通过均衡盒,其指检测、同步、fft、信道估计和均衡全部被执行以得到调制的符号sn。然后使用软解调器来解调这些符号sn以得到对数似然比llrm。然后,由解码器使用这些llr来解码数据位流bm。

本文中,考虑nb-sta和wb-sta并发传送的ul情形。802.11ax修改版的参数集仍然被使用,但是可以使用其它参数集来获得等效结果。wb-sta将被分配对应于完整bw的最大ru(即,242个子载波),并且nb-sta将被分配对应于2mhz的最小ru(即,26个子载波)。这在图18中描绘。用于复用wb-sta和nb-sta的ofdma在这里出于两个原因不被使用:首先,在802.11ax的情况下,它固有地受到以下事实的频谱限制:如果一个sta被指配2mhz的一个ru,则第二sta可被指配的最大非重叠ru是8mhz。其次,市场上当前存在的大多数wb-sta,例如802.11n或802.11ac不支持ofdma。

图19示出了在手边的系统模拟器中的基本信号处理操作。两个sta创建占用20mhz(wb)和2mhz(nb)的相应信号。nb信号被向上采样到20mhz以使能与wb信号一起处理。所述两个信号通过两个独立的信道(分别称为nb信道和wb信道)来传递。在接收器中,可能最终添加接收器噪声。传输由来自ap的tf所触发,并且因此假设良好的同步。下面将阐明模拟的细节,并且下面还将阐明用于改进nb传输和wb传输两者的性能的方法。

在常见情况下,wbsta被分配较大带宽,例如用于其ul传输的整个20mhz信道。nbsta替代地被分配由wbsta使用的带宽的一部分,例如与wb信道重叠的2mhz。由wb和nbsta在相同ru上传送的两个ul信号在ap处彼此干扰。提出了用于ul中的改进的nb和wb信号覆盖的多种方法。为了帮助读者更好地了解所述思想,列出了所使用的术语来描述所述方法。

•覆盖传输:一种同时传送一个或两个信号的传输。通常,传输发生在重叠的频带上,但是在一些情况下它们可以是正交的。

•打孔:在信号解调之后,知道某些子载波不可靠的接收器链可以对这些子载波打孔。在软解调器中,这通常指将受影响的位的对数似然比(llr)设置为0。

•nb感知:当apwb接收器链知道在某些子载波上wb信号被并发nb传输干扰时,apwb接收器链被称为是nb感知的。ap中的nb感知wb接收器链可以例如对由nb传输所使用的子载波打孔。

•nb未感知:当apwb接收器链不知道某些子载波被并发nb传输干扰时,apwb接收器链被称为是nb未感知的。

•消隐:知道一些子载波将由nb-sta使用的wb-sta通过向那些子载波指配零来减轻nb-sta传输。

现在将考虑nb信号的分组设计。参考回图16,可以看出,2mhzru各自具有26个子载波。在这些子载波中,两个被指配为零;一个用于dc载波并且一个用于针对相邻频带的保护。在剩余的24个活动子载波中,提出使用两个子载波用于导频。ofdm符号的保护间隔(gi)的尺寸具有与用于wb系统的gi相同的长度。在802.11ax中,这意味着0.8μs、1.6μs或3.2μs。

可能存在潜在的nb接收器,因此对于分组格式,nb信号被假设为包含短训练字段(stf)、长训练字段(ltf),接着是使用传统ofdm符号的信号和数据字段。nb分组格式在图20中描绘。在此图中,gi2表示对完整stf字段的gi,其是标准gi的长度的两倍。为了定义stf和ltf,使用频域表示,其中特定ru的频率中心位于子载波0处。stf如由针对802.11ah修改版的1m分组格式定义的那样被重新使用。它在频域中被定义为:

分别对于子载波k=[-12,-8,-4,4,8,12],

对于ltf,也可以进行由针对802.11ah修改版的1m分组格式所定义的ltf的重新使用。然而,此ltf稍微过宽,这可以通过移除2个子载波来处理。这然后可以在频域中被表示为:

对于子载波-12到12,ltf=[-1,1,-1,-1,1,-1,1,1,-1,1,1,1,0,-1,-1,-1,1,-1,-1,-1,1,-1,1,1,1]。

使用tf,nb-sta和wb-sta可以同步它们的传输。图21示出了用于本文所研究的ul传输的分组结构的示例。nb-sta被调度成在wb-sta的wb前同步码之后开始传送。在图21中,nb-sta被分配ru2。wb前同步码包括传统前同步码和高效(he)前同步码(用于这里不感兴趣的不同目的)。回想一下,传统前同步码使用64点ifft来计算,而he前同步码使用256点ifft(作为分组的剩余部分)。进而,nb分组首先需要nb前同步码,并且然后是nb数据字段(两者均使用2mhz)。这里阐明了关于wb信号和nb信号之间的时间同步的三种不同情况:

1)nb信号与wb信号完全覆盖(即,同时开始),

2)nb信号与wb前同步码部分覆盖,即nb信号在传统前同步码之后开始,

3)nb信号在整个wb前同步码之后开始(图21中的示例)。

ap总是知道哪个ru由nb信号所使用(图21中的ru2),因为ap本身先前已在那里调度了nbsta。因此,ap可以使用不同的解码方法和技术。注意到,上面在2)和3)中,由于nb和wb都使用具有相同子载波间隔的ofdm,并且它们是时间同步的,所以保留了不同子载波之间的正交性。

现在将讨论在ap处的wb信号接收,即在图19中ap如何解码wb期望信号。nb信号的解码将在下面阐明。

首先,考虑ap不知道关于nb传送的情况。这意味着wb接收器链可能能够恢复受nb信号干扰的wb信号的部分。在nb信号与wb信号的前同步码重叠的情况下,wb系统的同步和信道估计性能降级。因此,如果nb信号被放置在wb前同步码之后,则预期更好的性能。这在图21中示出。注意到,不管nb信号相对于wb信号被放置在哪里,nb信号都将与wb信号正交。

其次,通过考虑ap知道nb传输的情况,可以考虑用于信号恢复的更复杂的技术。一个此类示例是使wb接收器链执行对受nb信号干扰的子载波的打孔。参考图17,考虑用于将对应于受影响的位的llr设置成0的打孔。

由于来自nb信号的干扰仅超过wb信号的子载波的大约10%,因此wb信号恢复的性能预期是良好的,特别是对于较高的码率。

现在阐明nb信号的性能。注意到,当nb信号被放置在wb前同步码的64点fft部分的顶部时,由于wb信号的较大子载波间隔,来自wb前同步码的附加干扰将发生在nb信号上。因此,如果nb信号被放置在64点fft前同步码之后,则预期nb性能更好。对于wb解码,wb信号的仅一小部分曾受nb信号干扰的事实可能是有利的。然而,在nb解码的情况下,整个信号将受wb信号干扰。

首先,将考虑nb信号被完全覆盖在wb信号上的情况。对于nb信号解码,因此,其依赖于对wb信号的良好信号干扰(si)属性以用于解码。

其次,考虑更先进的方案,其中wb-sta知道nb-sta的并发传输。假设此信息可以由ap获得或者由其它部件推断。如果情况如此,wb-sta可以对被nb站占用的ru执行消隐以增加nb信号的si属性。事实上,当子载波正交时,如果正确地执行消隐,则在由nb-sta所使用的ru上将不存在wb干扰。

上面,已考虑了用于改进nb传输和wb传输两者的性能的简单方法。甚至不需要消隐也能有助于信号接收的更先进的方法是连续干扰消除(sic),如例如在n.i.miridakis和d.d.vergados在2013年第一季度在ieeecommunicationsurveys&tutorials,第15卷,第一期中发表的“asurveyonthesuccessiveinterferencecancellationperformanceforsingle-antennaandmultiple-antennaofdmsystems”(其通过引用而被结合于此)中提到的。sic的关键思想是用户被连续地解码。在一个用户被解码之后,其信号在下一用户被解码之前从聚合的接收信号中被剥离出。当应用sic时,用户中的一个(比如wb用户)被解码(将nb视为干扰),但是nb被解码(具有wb信号已经被移除的益处)。如前面所讨论的,使用常规接收,每一个用户被解码(将其它干扰用户视为噪声)。使用sic的缺点是需要在解码下一信号之前等待一个信号被完全解码。因此,传统接收器在标准化时间内以ack进行应答将是困难的。

现在将讨论模拟结果。首先,将讨论一些参数的模拟设置和定义。为此,已开发了模拟设置,其中wb装置使用256-fft来生成20mhz信号。在模拟中,wb-sta实际上是802.11axsta。使用32点fft来生成nb,但是使得子载波中仅24个是非零的。信号的两个独立信道由wb和nb装置生成,其中除了awgn信道,还使用tgn信道模型。示出了用于wb-sta的不同调制和编码方案的结果。

在模拟中,nb信号强度和wb信号强度之间的关系通过信号干扰比(sir)来表征。

其中rwb(t)和rnb(t)是接收的信号。sir通过改变nb信号的信号功率而变化。sir被定义的方式,接收功率谱密度在sir=10db处几乎平坦。当sir=0db时,与wb信号相比,nb信号非常强。sta被放置在距ap相同距离的等效环境中。分组错误率(per)被用于评估性能。

在大多数模拟中,使用简单的siso系统,而且还评估当wb-sta有权访问两个空间流时的性能。

在图23中,通过示出per对sir,焦点在wb信号的性能上。这里,wbsta的snr被固定为21db,wbsta的mcs是4。在此图中,使用siso系统,nb信号在wbhe前同步码之后开始(参见图21)。考虑两个不同的信道模型:awgn和tgn-d。如可以针对两个信道看出的,覆盖感知解码的性能与实际sir无关(尽管通过tgn-d模型获得更高的per)。这因为当解码wb信号时,ap丢弃nb装置的ru中的信息(这与sir级别无关)而发生。在图23中,我们还看出,在非常高的sir,wb传输不再被nb信号损害,如从上面的讨论所预期的。

类似于图23,图24示出per对sir,其中wb信号具有snr21db、tgn-d信道、ulsiso传输,nb信号与wbhe前同步码一起开始或在其之后开始,以及宽范围的mcs。从图中,清楚的是,在ap处来自覆盖感知情况的打孔提供了相同的性能(与nb信号强度无关)。还可以看出,当不执行打孔时,wb系统的性能比当nb信号在he前同步码之后开始时更好。情况如此是因为当he-ltf不受nb信号打扰时wb的信道估计变得更好。

图25示出了具有处于9db的固定sir以及在he前同步码之后开始的nb信号的per对snr。如从先前的模拟所预期的,覆盖感知解码比覆盖非感知解码表现得更好。

图26示出了在覆盖感知情况下由ap执行的打孔对于不同信道模型以及还对于多个空间流是健壮的。特别地,示出了当wb信号使用mcs7和8以用于tgnb、d和f并且具有2个空间流时的结果。

最后,图27示出了nbsta的性能。nb信号使用mcs1来制码,当执行消隐时,nbsta经历来自wb的完全无干扰条件。但是即使没有消隐,我们也看出nbsta可以获得相当不错的性能。

根据ieee802.11axwlan中的上行链路传输中的宽带信号和窄带信号之间的共存的上面讨论的研究,已考虑了nb信号与wb信号覆盖的覆盖情形。已调查了可以在ap处应用于wb信号接收和nb信号接收两者的各种解码技术。上面阐明的结果示出例如:

•对于wb性能,覆盖感知解码为所研究的信道(tgn-b、d、g)和sinr范围(0-15db)明确地提供了优于常规解码的优点。

•在所研究的sinr范围中,覆盖感知性能与nb信号功率无关。

•通过覆盖感知解码,具有强nb信号覆盖并且仍然以高速率操作wb-sta是可能的。

•覆盖感知解码的性能不受nb信号是在wb前同步码之后开始还是连同wb前同步码的he-ltf一起开始所影响(至少在所研究的范围中)。然而,如果nb信号也与wb信号的传统前同步码部分重叠,则正交性丢失并且wb传输失败。

•nbsta传输可以通过wb消隐而相当好地发生。这是为了示出概念的证明。因此可以得出结论:nb系统和wb系统可以以适度的方式通过最小的修改而共存。

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