无线通信方法及设备与流程

本发明一般涉及无线网络通信技术领域，并且更具体地，涉及无线通信方法及设备。

背景技术：

wlan中的无线信道(wirelesschannel)通常受多普勒效应(dopplereffect)的影响，例如由相关无线站(sta)的移动或sta周围的快速移动物体引起。环境中的一些其他变化也可能导致无线信道在封包(packet)传输期间随时间变化。如果在发送或接收封包时不考虑这种信道变化，则wlan系统中的性能趋于受到不利影响。

对抗暂时的(temporal)信道变化问题的方法涉及在封包的数据(data)字段中插入“中间码”(mid-amble)(或所谓的“多普勒中间码”)，该中间码包括接收设备用以执行信道估计的训练符号(trainingsymbols)，从而实时跟踪信道状况。中间码可能是前导码(preamble)中包含的高效率-长训练字段(he-ltf)的重复。通常，在预定义数据长度(在此称为“中间码更新间隔”或在ieee802.11ax协议中称为“中间码周期”)之后插入中间码，例如，在每个预定义传输时间之后或每个预定义数量的正交频分复用(ofdm，orthogonalfrequency-divisionmultiplexing)符号之后。

在正交频分多址(ofdma，orthogonalfrequency-divisionmultipleaccess)传输中，多用户(mu)数据封包包括被定向到多个站(本文中的sta或“用户”)并且在不同频率信道(也可简单称之为“信道”)(例如，资源单元(ru，resourceunit))中携带的有效载荷(payload)。传统上，ofdmamu封包的中间码的设置在整个带宽上是一致的。特别地，任何sta的封包都没有中间码，或者传输中涉及的所有sta具有相同的中间码更新间隔。通常，将中间码更新间隔设置为相对较高的值以确保每个sta可以正确地接收封包。

然而，实际上，ofdma传输中的所有频率信道不可能一起变化，更不用说变化程度相同。不必要的中间码会浪费可能用于数据传输的传输时间。因此，对所有信道使用公共(common)中间码更新间隔往往会降低传输效率和整体系统吞吐量。

通常，在下行链路(dl)多用户(mu)多输入多输出(mimo)传输中不需要也不支持中间码。在ofdma传输中，如果一个频率信道分配为用于下行链路多用户多输入多输出模式，则由于公共中间码设置的约束，禁止整个带宽使用中间码。这可能导致接收sta处的其他信道上的不正确的信道估计。

技术实现要素：

本发明提供无线通信方法及设备，具有改进的传输效率和吞吐量。

本发明提供一种无线通信方法，可包括：分别将多个频率信道分配给多个站，用于下行链路多用户正交频分多址传输；生成包括要在该多个频率信道中分别发送的多个有效载荷的多用户封包，其中该生成包括：响应于确定用于第一组有效载荷的频率信道是时变的，在该第一组有效载荷中插入中间码，其中每个中间码包括该多个站中的一个站进行信道估计的训练符号；和响应于确定用于第二组有效载荷的频率信道是非时变的，在该第二组有效载荷中不插入中间码；和在该下行链路多用户正交频分多址传输中将该多用户封包发送到该多个站。

本发明还提供一种无线通信设备，可包括：存储器；耦合到该存储器的处理器；和包括信号处理器的收发器，其中该信号处理器被配置为：用于执行本发明所提供的无线通信方法。

本发明实施例所提供的方法及设备，在每个用户或每个信道的基础上使用中间码，可以有利地提高传输效率和吞吐量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的实施例的在ofdma传输中的每用户中间码的使用示例。

图2描绘根据本发明的实施例的设置与ofdma传输的每用户中间码使用相关的指示的示例性计算器实现的过程200的流程图。

图3示出了根据本发明的实施例的用于在ulofdma中触发tbppdu传输的示例性触发帧300的格式。

图4a示出了根据本发明的实施例的用于ofdma传输的示例性下行链路(dl)高效(he)muppdu400的格式。

图4b示出了根据本发明实施例的示例性dlppdu400中的“he-sig-b”字段412的格式。

图5是示出根据本发明的一个实施例的示例性无线通信设备500的配置框图。

具体实施方式

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”及“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大体上”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，大致达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性连接于所述第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电性连接至所述第二装置。以下所述为实施本发明的较佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

接下面的描述为本发明预期的最优实施例。这些描述用于阐述本发明的大致原则而不应用于限制本发明。本发明的保护范围应在参考本发明的权利要求的基础上进行认定。

muppdu中的per-usermidamble

参考ieee802.11系列规范和标准中定义的物理层会聚协议(physicallayerconvergenceprotocol，plcp)协议数据单元(ppdu)结构来详细描述本发明的实施例。然而，本发明不限于任何特定封包格式或结构，也不限于任何特定行业标准或规范。

本发明的实施例提供ofdma传输的机制，其使用基于每个用户的中间码来进行信道变化自适应。ofdma传输中使用的多个信道可以基于它们各自的信道特性使用不同的中间码设置。特别地，一些信道可能具有中间码，而一些信道可能没有中间码，并且中间码更新间隔可能在信道之间变化。对于基于触发(trigger-based,tb)的上行链路(ul)ofdma传输，接入点(ap)可以在触发帧的用户信息字段中用信号通知(signal)每用户中间码(per-usermid-amble)信息。对于下行链路(dl)ofdma传输，ap可在高效信号b(he-sig-b)字段中用信号通知每用户中间码信息。

图1示出了根据本发明的实施例的在ofdma传输中的每用户中间码的使用示例。在该示例中，整个带宽被划分为四个频率信道101～104，每个信道由一个或多个资源单元(ru)组成。信道101～103分别分配给sta1，sta2和sta3。因此，这些信道用于在ofdma传输期间以单用户(su)模式进行传输。信道104被分配给sta4和sta5，用于在ofdma和mu-mimo混合传输期间以多用户多输入多输出模式进行传输。

根据本发明的实施例，对于每个单独的信道，是否需要中间码是独立地基于每个用户或每个信道确定的，例如，基于一组多普勒度量或其他相关信道特征。如果信道需要中间码，则选择合适的中间码更新间隔模式。因此，在ofdma传输中，在多个信道中承载的有效载荷可以具有不同的中间码更新间隔模式，并且它们中的一些可以不具有任何中间码。

如图所示，信道101和103具有插入在sta1和sta3的数据符号(“数据”)之间的中间码，但具有不同的中间码更新间隔。使用不同的中间码更新间隔的原因，例如，是检测到信道在时间上经历不同的信道变化程度。信道102没有中间码，例如，是因为确定出信道102对于ofdma传输是非时变的。信道104没有中间码，是因为它用于dlmumimo模式。

因为在每个sta(或每个用户)或每个信道的基础上使用中间码，所以可以针对特定信道的特性来定制中间码模式的选择。与仅允许公共中间码设置的传统方法相反，每用户中间码使用可以有利且有效地避免不必要的中间码并且还能够在传输中实现必要的信道变化适应。结果，可以有利地提高传输吞吐量和效率。另外，在ofdma传输中，即使在dlmumimo模式中使用的一些频率信道不支持中间码使用，在其他信道上仍然允许中间码。

图2描绘根据本发明的实施例的设置与ofdma传输的每用户中间码使用相关的指示的示例性计算器实现的过程200的流程图。在生成触发帧以触发ulofdma传输时，或者在生成用于dlofdma传输的ppdu时，可以在向多个sta分配频率信道之后由ap执行过程200。stax和相应的信道用作流程图中的示例。应当理解，对于ofdma传输中涉及的每个sta或每个分配的信道重复步骤201～206。

在201处，确定信道是否用于dlmumimo模式。如果是，则不应为用于dlmu-mimo的该信道添加中间码。因此，在203处，将用于stax的“每用户多普勒模式”设置为“0”。如果否，则在202处，确定该信道的多普勒度量是否大于预定阈值。如果否，则将用于stax的“每用户多普勒模式”设置为“0”，意味着该信道中没有中间码。

本发明不限于任何特定的多普勒度量或可用于指示信道变化状态的任何其他类型的度量。该度量可以集成一个或多个信道表征参数。例如，多普勒度量可以由基于ofdm符号执行的信道估计和先前由发送设备接收的封包中的固定定位导频产生。在一些实施例中，多普勒度量被定义为多个ofdm符号之间的信道估计的归一化差异(normalizeddifference)。在一些其他实施例中，多普勒度量被定义为恒定模数调制子载波的能量差，例如二进制移位密钥(binaryphaseshiftingkey，bpsk)调制的固定定位导频。在共同拥有的，共同未决的美国专利申请no.15/342,299中更详细地描述了各种示例性多普勒度量定义和确定度量的过程，其标题为“高效wlan中的时变信道的信令和反馈方案”，其内容通过引用并入本文。

在该示例中，如果多普勒度量指示信道是时变的(例如，多普勒度量大于预定阈值)，则进一步确定(在204处)是否为stax插入中间码。应当理解，该确定过程特定于stax而独立于另一个sta。该决定可以基于任何合适的因素(factor)，例如数据封包的长度。如果不插入中间码，则stax的“每用户多普勒模式”设置为“0”。否则，在205处，将其设置为“1”。在206处，stax的中间码更新间隔模式被选择并相应地设置指示。在207处，设置指示以指示在ofdma传输中是否使用至少一个中间码。

有必要通知接收设备中间码的存在和更新间隔。传统上，封包前导码具有专用字段，用于指示封包中的中间码的存在。例如，如在ieee802.11ax系列标准和规范中，前导码的高效信号a(he-sig-a)字段中的一位“多普勒模式”字段被定义为指示在封包中是否包括任何多普勒模式中间码。对于每用户中间码使用，单个位是不足够的。

图3示出了根据本发明的实施例的用于在ofdma中触发tbulppdu传输的示例性300的格式以及触发帧300包括每用户中间码使用的指示。如图所示，触发帧300包括帧控制字段(例如，“帧控制”)，传输持续时间字段(“持续时间”)，接收器地址和传输地址字段(“ra”和“ta”)，公共信息字段(“公共信息”)310和一个或多个用户信息字段(“用户信息”，例如320)，填充(padding)(“填充”)和频率检查序列(frequencychecksequence)(“fcs”)。

公共信息字段310具有子字段“多普勒位”(未明确示出)。在一些实施例中，如果至少一个sta将在随后的tbppdu传输中使用多普勒模式，则将该位设置为“1”，意味着该ppdu将包括至少一个中间码；否则，它被设置为“0”。

此外，触发帧在用户信息字段(例如，320)中指示的各个sta的中间码的存在和更新间隔模式。每个用户信息字段可以指定要触发的一个sta的id(例如，“aid12”)，分配的ru(“ru分配”)，分配的空间流(“ss分配随机接入ru信息”)331，保留位(“保留”)332以及ulppdu传输所需的其他信息，例如编码类型，调制和编码方案(“mcs”)，双载波调制(“dcm”)，目标接收信号强度指示符(“目标rssi”)和触发依赖用户信息340。

在一些实施例中，保留位332(作为“每用户多普勒模式”字段)可以用于指示对应sta的中间码的存在。例如，将该位设置为“1”以指示sta在下面的tbppdu中插入中间码；设置为“0”表示其他涵义。

在一些实施例中，可以重新定义“ss分配随机接入ru信息”331以指示为sta选择的中间码更新间隔模式。当保留位332被设置为“1”时，sta将是分配给该信道的唯一一个，因此不需要“起始空间流”333子字段，因为它总是从1开始。用于sta的空间流的最大数量也将限于较小的值，例如4，因此，“空间流数量”334子字段可能不需要3位来实现这个目的。因此，可以重新定义“ss分配随机接入ru信息”字段331中的一些位以指示为sta选择的中间码更新间隔，例如，每10个符号或每20个符号。

在一些其他实施例中，触发依赖用户信息子字段340中的保留位341可用于指示为sta选择的中间码更新间隔模式。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用用户信息字段中的其他合适位或将其重用于每用户中间码间隔模式。作为举例，图3中表格下方的数字表示为相应字段分配的示例性的位数，例如，“帧控制”字段包括2字节(octet)，每个用户信息字段包括5个或更多个字节，“保留位”332包括1位(bit)。

图4a示出了根据本发明的实施例的用于ofdma传输的示例性下行链路(dl)高效(he)muppdu400的格式，该ofdma传输可操作以用信号通知每用户中间码使用。ppdu400包括在不同信道401～404中编码和调制的前导码410和有效载荷420。有效载荷420以与图1所示的示例相同的方式被定向到sta1～sta5。信道401～404可以是连续的或非连续的多个ru，并且可以具有不同的大小。前导码410包括短训练字段(l-stf)，长训练字段(l-ltf)，高效短训练字段(he-stf)，高效长训练字段(he-ltf)，信令字段(传统信号(l-sig)，重复传统信号(rl-sig)，高效信号a(he-sig-a)和高效信号b(he-sig-b))。

中间码(例如，421和422)携带训练符号以供接收sta使用以执行信道估计，从而实时跟踪信道状况。每个中间码可以是前导码中的一个或多个“he-ltf”字段的重复。然而，本发明不限制中间包含特定信息。

根据本发明的实施例，“he-sig-a”字段411可以携带关于整个ppdu中的整体中间码使用的指示，并且“he-sig-b”字段可以携带关于每用户中间码使用的指示。

“he-sig-a”411包括一位“多普勒模式”子字段(或“字段”)。传统上，该位用于指示多普勒模式中间码是否包含在有效载荷中。如上所述，传统上，因为所有信道使用相同的中间码设置，单个位足以指示整个ppdu的中间码使用。

根据本发明的实施例，“he-sig-a”411中的“多普勒模式”字段被重新定义为根据是否使用每用户多普勒模式来携带两个备选信息集。特别地，如果在“he-sig-b”用户字段中用信号通知每用户多普勒模式，则可以将“he-sig-a”411中的“多普勒模式”字段设置为“1”以指示多普勒模式用于至少一个sta，并设置为“0”以指示不使用多普勒模式。另一方面，如果在“he-sig-b”用户字段中没有用信号通知每用户多普勒模式，则可以将“he-sig-a”411中的“多普勒模式”字段设置为“1”指示多普勒模式用于在单用户信道上分配的所有sta(例如，具有公共中间码更新间隔模式)并且设置为“0”以指示多普勒模式不用于任何sta。

因此，重新定义ppdu中的“多普勒模式”字段以用作指示两组信息的双用途字段。这有利地通过使用当前前导码结构扩展可用于提供给接收设备的信息的范围。

图4b示出了根据本发明实施例的示例性dlppdu400中的“he-sig-b”字段412的格式，其中在用户特定字段中用信号通知每用户中间码信息。“he-sig-b”字段412包括“公共字段”430和“用户特定字段”440。如上所述，因为ppdu中使用中间码，“公共字段”中的“多普勒字段”被设置为1。

“用户特定字段”440包括一个或多个“用户块字段”，其后可以跟着填充(padding)。每个“用户块字段”包括设计为包含最多两个sta用以译码它们有效载荷的信息的用户字段(作为举例在第4b图中，除最后一个用户块字段之外的用户块字段均包括两个用户字段(在图中表示为“2users”)，而最后一个用户块字段包括一个或两个用户字段(在图中表示为“1或2users”))，此外，每个用户块字段还包括循环冗余校验(cyclicredundancycheck，crc)序列和尾部(tail)。每个用户字段可以包括“sta-id”字段，其值表示一个sta的标识(例如，以sta1-sta5分别作为sta1-sta5的标识)。每个用户字段可以包括用于与sta相关的附加信息的字段(未图示)，诸如ru分配，空间流的数量(例如，“nsts”)，发送波束成形的使用(例如，“tx波束成形”)，调制和编码方案(例如，“mcs”)，双载波调制(例如，“dcm”)和编码机制(例如，“编码”)。

根据本发明的实施例，每个用户字段包含一个子字段(例如，每用户多普勒模式)用于每用户中间码的信号通知。例如，该子字段具有一个位，其中“1”表示对应sta存在至少一个中间码，“0”表示没有中间码。例如，sta1和sta3的每用户多普勒模式位为“1”，sta2，sta4和sta5的每用户多普勒模式位为“0”。

根据ieee801.11ax系列标准和规范，“hesig-b”字段中没有保留位。因此，可以将新位作为每用户多普勒模式位引入每个用户字段。为了保持用于非mu-mimo分配的用户字段的大小与用于mu-mimo分配的用户块分配的大小相同，还可以将保留位添加到用户字段以用于mu-mimo分配。

对于特定sta，可以重新定义为sta分配的用于指示空间流(“nsts”)数量的位，以还指示所选择的中间码更新间隔模式。这是因为，如果其每用户多普勒位被设置为“1”，则空间流的最大数量将是相对较小的数量，例如，最多为4，因此“nsts”字段中的2位可用于充分指示。因此，可以重新使用剩余的1位来指示中间码间隔模式，例如，每10个符号或每20个符号。

图5是示出根据本发明的一个实施例的示例性无线通信设备500的配置框图，该示例性无线通信设备500可操作以生成用于ofdma传输的触发帧(如前所述的tbppdu)或生成用于ofdma传输的dlppdu，其中该ofdma传输具有每用户中间码及其指示。设备500可以是配置为ap站的无线设备。如图1-图4b更详细地描述的过程所示，设备500被配置为生成触发帧或dlppdu，并且将值分配给与每用户多普勒模式或每用户中间码使用相关的若干字段。

设备500可以是路由器，通用计算器或具有网络设备的任何其他类型的计算设备。设备500包括主处理器530，存储器520和耦合到天线501-504的数组的收发器540。收发器540包括具有发送路径的各种模块的信号处理器510，其被配置为生成ppdu的每个部分，触发帧或任何其他类型的通信传输消息。例如，信号处理器540包括发送先进先出(txfifo)511，编码器512，加扰器513，交织器514，星座映射器(constellationmapper)515，反向离散傅立叶变换器(idft)517，以及保护间隔(gi)和窗口插入模块516。信号处理器540还包括多普勒度量模块518，被配置为计算与单个信道相关联的多普勒度量并将计算的多普勒度量与阈值进行比较以确定多普勒度量是否是时变的。

如图1-图4b更详细地描述的过程所示，存储器530存储包括重新定义的两用字段的ppdu格式521，例如“he-sig-a”中的“多普勒模式”，触发帧中的用户信息字段中的“ss分配随机接入ru信息”，保留位和“he-sig-b”中的每用户多普勒位等。ppdu生成模块522根据ppdu格式521存储用于生成数据以及ppdu的其他部分的配置的处理器可执行指令。如图1-图4b更详细地描述的过程所示，ppdu生成模块522包括每用户多普勒决定模块524，其可以决定是否为ppdu传输启用每用户多普勒模式，单个信道是否是时变的以及是否为相应的sta插入中间码，以及将哪个中间码更新间隔用于sta。信号处理器510相应地产生前导码和中间码。

应当理解，信号处理器510中的每一个可以包括本领域公知的各种其他合适的组件。各种组件可以以本领域公知的任何合适的方式实现，并且可以使用硬件逻辑，固件逻辑，软件逻辑或其组合来实现。此外，在一些实施例中，图5中的收发器540也可以包括接收路径中的组件。

本文描述的装置和技术的各个方面可以单独地使用，组合地使用，或者以未在前面的描述中描述的实施例中具体讨论的各种安排中使用，因此不限于将它们的应用限定为前述的组件和布置的细节或在附图中示出的细节。例如，在一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其他实施例描述的方面组合。

在一些实施例中，术语“大约”，“大致”和“大致上”可以用于表示小于目标值的±10％的范围且可以包括目标值。例如：小于目标值±5％，小于目标值的±1％。

在权利要求中使用诸如“第一”，“第二”，“第三”等的序数术语来修饰权利要求要素，并不意味任何优先权或顺序，但仅用作标签以将具有特定名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一个元素权利要求区分。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。