CN101361308A - 无线通信系统、相应的方法和数据结构 - Google Patents
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Abstract
高吞吐量(HT)控制帧和HT物理层汇聚规程(PLCP)协议数据单元(PPDU)的数据结构。该协议数据单元(PDU)包括链路适配控制字段、校准控制字段和反馈请求字段。链路适配控制字段包括请求序列标识符和反馈序列标识符。反馈请求字段指示CSI反馈的位置。该帧包括类别字段、动作字段、波束形成控制字段、MCMR片段序列字段和MIMO信道测量结果报告字段及互易性纠正字段。
Description
技术领域
概括而言,本发明的实施例涉及通信系统,具体而言,涉及用于在无线通信系统中交换信道状态信息的设备、方法和数据结构。
背景技术
如果无线通信信号的发射机或源端知道信道特征的话,那么,就可以实现无线通信系统的性能改善。为发射机提供与这种信道特征相关的信息的传统技术在围绕着如何实现时却存在很多局限性,故而对其实用性构成了限制。本发明下面提供的改进型设备、方法及其相应数据结构旨在克服这些实际局限性中的至少一种。
附图说明
下面以举例说明的方式、而非限制的方式描述本发明的实施例,在附图中,相同的标记代表相似的部件,其中:图1是可以实现本发明实施例的举例说明性通信系统的框图;图2是根据另一个举例说明性的实施例用于交换信道状态信息的举例说明性方法的流程图;图3是根据一个实施例的通信交换的图示;图4是一个举例说明性制造品的框图,当访问机器执行此制造品包括的内容时,机器能实现本发明的实施例的一个或多个方面。
具体实施方式
本发明公开了无线通信系统、方法及其相应数据结构的多个实施例。具体而言,能请求和/或反馈信道状态信息(CSI)的系统、设备、方法及其相应数据结构的多个实施例。
根据下面充分描述的一个实施例,介绍一种或多种数据结构,例如,其用在物理层(PHY)和/或媒体访问控制(MAC)通信消息中。比如,根据下面充分描述的一个实施例,概括性地介绍高吞吐量(HT)控制字段、链路适配控制字段、反馈请求字段、多进多出(MIMO)信道测量结果服务质量(QoS)数据和高吞吐量控制(HTC)帧、互易性(reciprocity)纠正QoS数据和HTC帧和/或CSI反馈QoS数据和HTC帧中的一个或多个。此外,通过支持这样的数据结构,提供了一种创新性的CSI反馈机制,其能够支持至少动态链路适配和/或发射波束形成,从而实现反馈信息的交换。
根据一个实施例,带有反馈生成器的信道建模代理(CMA)实现在具备上述一种或多种功能的通信设备中,但本发明不限于此。主机通信设备可具有此CMA,使用例如上面介绍的一种或多种创新性的数据结构,与远程通信设备进行信道状态信息(CSI)的交换,下面将对此展开更充分的说明。根据一个实施例,可以调用CMA,以确定与至少一个其它(远程)通信设备建立起的无线通信信道的信道状态信息。
根据一个实施例,通信设备可以实现反馈生成器,以便于和一个或多个远程通信设备的至少一部分进行所确定CSI有关信息的传送。根据一个实施例,上面介绍的创新性的数据结构可以由反馈生成器用来发起、响应或传送与此CSI有关的信息。
在本申请中使用短语“在一个实施例中”或“在实施例中”意味着,围绕此实施例描述的具体功能、结构或特征包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在本申请中各种地方出现短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定是针对相同的实施例。此外,在一个或多个实施例中,具体功能、结构或特征可以按任何合适的方式加以组合。
关于可实现CGA的移动设备和/或无线通信网络的一些工作特性,例如请参见:IEEE 802.11,1999 Edition;Information TechnologyTelecommunications and Information Exchange Between Systems-Local andMetropolitan Area Networks-Specific Requirements,Part 11:WLAN MediumAccess Control(MAC)and Physical(PHY)Layer Specifications,其后代及增补版本(例如,802.11a、11g、11n)。此外,还请参见IEEE Std 802.16-2001IEEE Std.802.16-2001 IEEE Standard for Local and Metropolitan areanetworks Part 16:Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,其后代及增补版本(例如,802.16a、16d、16e)。举例说明性的通信环境
在图1中,描绘了一个举例说明性的通信环境100的框图,本发明的实施例可以在其中很好地付诸实施。根据图1所示的举例说明性的实施例,描绘了一个举例说明性的通信环境100,它包括一个无线通信设备102,无线通信设备102正在通过无线通信链路104与另一个无线通信设备106进行通信。在本文中使用的“通信环境100”意在表示多种无线通信网络中的任何一种,其包括、但不限于:近距离通信(NFC)网络、无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)、蜂窝无线网络、个人通信系统(PCS)网络等等。
根据一个实施例,通信网络100可以是802.11x和/或802.16x通信网络,在这种情况下,设备102可以是接入点(即,基站),而设备106则可以是用户站(即,终端用户设备),但本发明的保护范围不限于此。如图所示,一个或多个设备102、106可包括表示多进多出(MIMO)通信系统的多个发射和/或接收链条。
在闭环MIMO(即,波束形成)系统中,用波束形成矩阵V修改数据信号,然后,通过多个天线将其有选择性地发送到远方的接收机。根据一个实施例,数据信号可包括多个数据流(N1...Ns),但本发明的保护范围不限于此。数据流的数量代表了在使用合适比特装载、功率加权和子载波分配情况下的空间信道的数量,但本发明的保护范围不限于此。
根据一个实施例,有四(4)个发射天线和三(3)个数据流(为了便于说明),通过Nt个天线进行发射的发射信号(x)可以表示为:x=V×s (1)其中, 如上所示,s是数据符号的Ns矢量,V是根据远程接收机反馈的信息(例如,矩阵码本和或其索引)得出的Nt×Ns波束形成矩阵。根据一个实施例,波束形成矩阵V一般是酉矩阵,并且,对矢量s施加功率/比特装载,如上所述。
图中所示的设备106包括信道建模代理(CMA)108,例如,CMA 108通过测量一个或多个信道特征,动态地生成无线通信信道的模型。根据一个实施例,描绘信道模型一个或多个元素和/或信道特征的信道状态信息(CSI)可由CMA 108生成。
根据一个实施例,可以调用反馈生成装置(例如,反馈生成器),来支持信道状态信息传送到其它远程通信设备。根据下面详细描述的一个实施例,反馈生成装置可利用上面介绍的一种或多种数据结构,来请求、响应和/或传送信道状态信息,例如,从而支持动态链路适配、波束形成等等。根据一个实施例,一种或多种这样的数据结构可实现在物理层汇聚协议(PLCP)内,例如,实现在PLCP协议数据单元(PPDU)中,但本发明的保护范围不限于此。
应当明白,为了便于介绍CMA 108和/或反馈生成装置,设备106意在表示具有无线通信能力的多种电子设备中的任意一种。在一些实施例中,CMA 108可实现在设备的接收单元中,例如,实现在接收机的基带和/或应用处理器中。同样,反馈生成装置可以用硬件、软件和/或固件来实现,而数据结构可以在PHY或MAC层通信中调用,但本发明的保护范围不限于此。举例说明性的操作
参见图2,其根据一个实施例对CSI反馈的举例说明性方法的流程图做了总体描述。如图所示,方法开始于模块202,通信设备(例如,106)从一个或多个远程发射机(例如,102)接收一个或多个通信信号。
在模块204中,通信设备(例如,106)调用信道建模代理(例如,108),后者可测量至少一部分接收信号的一个或多个信道特征。根据一个实施例,例如,利用上面介绍的数据结构,通信设备(例如,106)可以与一个或多个远程设备相互之间请求、响应和/或传送信道状态信息(例如,与CMA 108生成的信息相关联和/或与远程设备生成的信息等效)。
更具体地说,根据一个举例说明性的实施例,反馈生成装置可以利用下面的一个或多个数据结构,来支持信道状态信息的请求、响应和/或交换。HT控制字段
根据一个实施例,在除了非QoS数据帧之外的任何HT帧中都包括HT控制(HTC)字段。可以通过在MAC首部中设定一个次序比特,来指示HT物理层汇聚规程(PLCP)协议数据单元(PPDU)携带的帧中是否有HT控制字段。根据一个实施例,HT控制字段在MAC首部中位居最后。包含HT控制字段的MAC协议数据单元(MPDU)被称为+HTC帧。下表列出了4字节HT控制字段的举例说明性的格式。
表——举例说明性的HT控制字段格式
表——链路适配控制字段链路适配控制字段的子字段包括:
表——链路适配控制子字段根据一个实施例,反馈请求字段包含CSI反馈的位置。
表——反馈请求格式MIMO信道测量QoS数据+HTC帧
B0-B15 | B16-19 | B20-21 | B22-31 | |
链路适配控制 | 校准控制 | 反馈请求 | 保留 | |
比特数 | 16 | 4 | 2 | 10 |
B0 | B1 | B2 | B3-B5 | B6-B8 | B9-15 | |
XT | TRQ | MRQ | MRS | MFS | MFB | |
比特数 | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 7 |
字段 | 意思 | 定义 |
XT | 扩展 | ‘1’=QOS数据主体+HTC用于校准或CSI反馈 |
TRQ | 探测请求 | ‘1’=请求响应者发送探测PPDU |
MRQ | MCS请求 | ‘1’=MCS反馈请求 |
MRS | MRQ序列标识符 | 由发送方设为处于范围‘000’-‘110’内的任意值,以 |
标识MRQ。如果MRQ=‘0’,则无效 | ||
MFS | MFB序列标识符 | 设为MRS的接收值。参见注释对于不请自来的MFB,设为‘111’此外,当MFB为全1时,设为‘111’ |
MFB | MCS反馈 | 含有所建议MCS的链路适配反馈缺省的全1值表示没有反馈或不可用 |
字段 | 意思 | 定义 |
反馈请求 | CSI反馈的位置 | 00=缺省:准许不请自来的反馈01=立即的CSI反馈(含有请求的PPDU后的SIFS)10=CSI反馈与相同TxOP中的其它响应结合在一起11=保留 |
根据一个实施例,MIMO信道测量结果是QoS数据+HTC帧。QoS控制字段中的确认(ACK)策略字段可以设为常规确认。可以设定HTC控制字段的扩展。帧体的格式可以从管理动作帧中导出。此帧的类别可以是发射波束形成。它可以包含以下一个或多个字段:
表——MIMO信道测量结果互易性纠正QoS数据+HTC帧
次序 | 信息 | 名称 | 大小 | 值 |
1 | 类别 | TxBF | 1 | 6 |
2 | 动作 | MIMO信道测量结果报告 | 1 | 0 |
3 | 发射波束形成控制 | 发射波束形成控制 | 2 | 参见正文 |
4 | MCMR片段序列 | MCMR片段序列 | 1 | 参见正文 |
5 | MIMO信道测量结果报告 | MIMO信道测量结果报告 | 3×Ns×Ni×Nr | 参见正文 |
根据一个举例说明性的实施例,互易性纠正是QoS数据+HTC帧。根据一个实施例,QoS控制字段中的ACK策略字段可以设为常规确认。应当设定HTC控制字段的扩展。帧体的格式可以从管理动作帧中导出。互易性纠正的类别可以是发射波束形成。根据一个实施例,互易性纠正帧可以包含以下一个或多个字段:
表——互易性纠正CSI反馈QOS数据+HTC帧
次序 | 信息 | 名称 | 大小 | 值 |
1 | 类别 | TxBF | 1 | 6 |
2 | 动作 | 互易性纠正 | 1 | 1 |
3 | 发射波束形成控制 | 发射波束形成控制 | 2 | 参见正文 |
4 | 互易性纠正矢量 | 互易性纠正矢量 | 3×Ns×Nr | 参见正文 |
根据一个实施例,引入了CSI反馈帧。根据一个实施例,CSI反馈帧可以实现成QOS数据+HTC帧。根据一个实施例,下表定义了QoS控制字段中举例说明性的Ack策略。HT控制字段中的扩展可以设定。
表——CSI反馈的QoS控制Ack策略
请求模式 | Ack策略 |
请求的(在请求的相同TxOP中) | 没有Ack |
不请自来的(不同的访问) | 常规的Ack |
根据一个实施例,帧体的格式可以从管理动作帧中导出。根据一个举例说明性的实现方案,CSI反馈帧的类别可以是发射波束形成。它至少包含以下一个或多个字段:
表——CSI反馈CSI反馈
次序 | 信息 | 名称 | 大小 | 值 |
1 | 类别 | TxBF | 1 | 6 |
2 | 动作 | CSI反馈 | 1 | 2 |
3 | 发射波束形成控制 | 发射波束形成控制 | 2 | 参见正文 |
4 | 矢量量化CSI反馈信息 | 矢量量化明示反馈信息 | 可变的 | 参见正文 |
根据一个实施例,本文介绍的CSI反馈装置能交换明确的反馈,以进行链路适配以及发射波束形成。图3示出了基本帧交换的一个例子,但本发明的保护范围不限于此。
根据图3所示的举例说明性的实施例,第一通信设备(例如,接入点(AP))请求和使用CSI反馈,以进行发射波束形成。帧交换也可以允许在发起方计算控制矢量(steering vector)。在这种情况下,不是回送控制矢量,而是,响应方通信设备(例如,电台(STA))把量化的信道估计返回到发起方AP,然后,AP将计算控制矢量,但本发明的保护范围不限于此。在后一种情况下,量化的信道估计可用于发射波束形成的MCS优化。根据一个举例说明性的实施方案,返回给CSI反馈生成器的信息类型受广告能力的约束。
根据图3所示的举例说明性的实施例,一种举例说明性的通信序列可包括:
序列由AP发起,AP发送含有FRQ(反馈请求)的非受控探测(unsteered sounding)PPDU。
响应方客户机STA使用探测(sounding)分组,进行信道估计,并计算信道的SVD和MFB。
把所得的控制矢量进行量化,并以含有MFB和SFB(控制反馈)消息的PPDU的形式返回到AP。
AP使用此结果,发送控制PPDU到客户机STA。如果AP后面还有PPDU要以受控模式发送的话,则该PPDU也应当是探测PPDU。
步骤2、3、4重复,以继续进行波束形成交换。如果延时导致信道估计或控制矢量变为过时,则需要重复步骤1。备选实施例
图4是一个举例说明性存储介质的框图,当调用它包括的内容时,访问机器就可实现信道建模代理108、反馈生成装置、相应数据结构和/或相应方法的一个或多个方面。因此,存储介质400包括的内容402(指令、数据结构或其任意组合)被执行时,使访问装置实现上述的一个或多个方面。
机器可读(存储)介质400可以包括、但不限于:适于存储电子指令的软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存或其它类型的媒体/机器可读介质。
另外,本发明也可以作为计算机程序产品进行下载,在这种情况下,程序可以通过通信链路(例如,调制解调器、无线或网络连接)以含在有形载波或其它传播媒介中的数据信号的形式从远程计算机传送到请求方计算机。本文所称的所有这些介质应宽泛地认为是存储介质。
应当理解的是,本发明的实施例可以用在多种应用场合。本文公开的电路可以用在很多装置中,如无线系统的发射机和接收机,但本发明不限于此。无线系统处于本发明保护范围之内,例如包括,含有无线网络接口设备和网络接口卡(NIC)的无线局域网(WLAN)设备和无线广域网(WWAN)设备、基站、接入点(AP)、网关、网桥、集线器、蜂窝无线电话通信系统、卫星通信系统、双向无线通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)、传感器网络、个人区域网(PAN)等,但本发明不限于此。这些设备可以用在多个中的任意一个内。
本发明的实施例也可以包括在集成电路模块中,集成电路模块被称为核心存储器、高速缓冲存储器或其它类型的存储器,它们存储由微处理器执行的电子指令或者存储可以用在算术运算中的数据。总体而言,根据本发明主题使用多阶段多米诺逻辑的实施例优于微处理器,具体而言,其可以整合到存储设备的地址解码器中。注意,这些实施例可以集成到无线系统中或手持便携式设备中,尤其是当设备对低功耗的依赖性较强时。因此,膝上计算机、蜂窝无线电话通信系统、双向无线通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人数字助理(PDA)、相机和其它产品均落入在本发明保护范围之内。
本发明的特定方面或实施例可包括各种操作和/或数据结构。本发明的操作可以用硬件部件来实现,或者,可以体现在机器可执行内容中(例如,指令),从而使编有这些指令的通用或专用处理器或逻辑电路执行这些操作。或者,这些操作可以用软硬件结合的方式来实现。此外,虽然本发明是围绕计算设备进行描述的,但本领域普通技术人员将会明白,这些功能可以体现在多个其它实施例中的任何一个,例如,集成在通信设备中(蜂窝电话)。
为透彻理解本发明,在说明书中罗列了很多具体细节,但这些只是出于方便解释的目的。对于本领域普通技术人员显而易见的是,本发明也可以不用这些具体细节来实施。在其它情况下,以框图形式显示了公知的结构和设备。在本发明的保护范围和精神实质之内,本发明构思的任何数量的变形都是可以预料到的。因此,举例说明性的具体实施例对本发明并不构成限制,而只是进行举例说明而已。因此,本发明不是由上述具体举例来确定的,而是仅由权利要求书的平实语言来确定的。
Claims (29)
1、一种无线通信设备,包括:
收发机,用于:
与一个或多个远程设备建立无线通信信道,
生成和/或接收含有控制字段的协议数据单元(PDU),所述协议数据单元包括链路适配控制信息、校准控制信息和反馈请求信息中的一个或多个,
其中,所述收发机生成用于从远程通信设备请求反馈信息和/或传送链路适配控制信息和/或传送校准控制信息的PPDU。
2、权利要求1的无线通信设备,其中,所述协议数据单元是物理层汇聚协议(PLCP)协议数据单元(PPDU)。
3、权利要求1的无线通信设备,其中,所述协议数据单元是媒体访问控制(MAC)层汇聚协议(MLCP)协议数据单元(MPDU)。
4、权利要求1的无线通信设备,其中,所述协议数据单元有链路适配控制子字段、校准控制子字段和反馈请求子字段。
5、权利要求4的无线通信设备,其中,所述协议数据单元采用的格式包括:
6、权利要求4的无线通信设备,其中,所述链路适配控制子字段包括扩展子字段、探测请求子字段、MCS请求子字段、MRQ序列标识符子字段、MFB序列标识符子字段和MCS反馈子字段。
7、权利要求4的无线通信设备,其中,所述反馈请求子字段指示CSI反馈的位置。
8、权利要求7的无线通信设备,其中,所述CSI反馈的位置包括从以下各项中选出的一项的指示:
准许不请自来的反馈、立即CSI反馈、与相同发射操作(TxOP)中的任何其它响应结合在一起的CSI反馈。
9、权利要求1的无线通信设备,所述收发机生成和/或接收含有MIMO信道测量信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段、MCMR片段序列字段和MIMO信道测量结果报告字段。
10、权利要求9的无线通信设备,该帧包括以下格式:
11、权利要求1的无线通信设备,所述收发机生成和/或接收含有互易性纠正信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段和互易性纠正矢量。
12、权利要求11的无线通信设备,所述动作字段表示发射波束形成,所述动作字段表示互易性纠正。
13、权利要求11的无线通信设备,该帧包括下列格式:
14、权利要求1的无线通信设备,所述收发机生成和/或接收含有CSI反馈信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段和矢量量化CSI反馈信息字段。
15、权利要求14的无线通信设备,所述类别字段表示发射波束形成,所述动作字段表示CSI反馈,所述矢量量化CSI反馈信息字段表示矢量量化明示反馈信息。
16、权利要求14的无线通信设备,该帧包括下列格式:
17、实现在无线通信设备中的一种方法,包括:
生成含有控制字段的协议数据单元(PDU),所述协议数据单元包括链路适配控制子字段、校准控制子字段、校准控制子字段和反馈请求子字段中的一个或多个,
响应于请求而将所生成的PDU发送给请求方和/或传送链路适配控制信息和/或校准控制信息。
18、实现在无线通信设备中的一种方法,包括:
生成含有MIMO信道测量信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段、MCMR片段序列字段和MIMO信道测量结果报告字段,
将所生成的帧发送给远程通信设备。
19、实现在无线通信设备中的一种方法,包括:
生成含有互易性纠正信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段和互易性纠正矢量,
将所生成的帧发送给远程通信设备。
20、实现在无线通信设备中的一种方法,包括:
生成含有信道状态信息反馈的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段和矢量量化CSI反馈信息字段,
将所生成的帧发送给远程通信设备。
21、由无线通信设备生成或接收的符合无线通信协议的数据结构,所述数据结构包括:
含有高吞吐量控制(HTC)字段的物理层汇聚协议协议数据单元(PPDU),所述PPDU至少包括适配控制子字段、校准控制子字段和反馈请求子字段,以用于请求或传送链路适配和/或校准信息。
22、权利要求21的数据结构,所述PPDU的格式包括:
23、由无线通信设备生成或接收的符合无线通信协议的数据结构,所述数据结构包括:
含有MIMO信道测量信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段、MCMR片段序列字段和MIMO信道测量结果字段,该帧用于请求或传送链路适配信息。
24、由无线通信设备生成或接收的符合无线通信协议的数据结构,所述数据结构包括:
含有互易性纠正信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段和互易性纠正矢量字段,该帧用于请求或传送链路适配信息。
25、由无线通信设备生成或接收的符合无线通信协议的数据结构,所述数据结构包括:
含有信道状态信息反馈的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段和矢量量化CSI反馈信息字段,该帧用于请求或传送链路适配信息。
26、一种系统,包括:
一个或多个天线,用于建立无线通信信道;
收发机,耦合到所述一个或多个天线中的至少一部分,用于:
与一个或多个远程设备建立无线通信信道,
生成和/或接收含有控制字段的协议数据单元(PDU),所述协议数据单元包括链路适配控制信息、校准控制信息和反馈请求信息中的一个或多个,
其中,所述收发机生成用于从远程通信设备请求反馈信息和/或传送链路适配控制信息和/或传送校准控制信息的PPDU。
27、一种系统,包括:
一个或多个天线,用于建立无线通信信道;
收发机,耦合到所述一个或多个天线中的至少一部分,用于:
与一个或多个远程设备建立无线通信信道,
生成和/或接收含有MIMO信道测量信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段、MCMR片段序列字段和MIMO信道测量结果报告字段。
28、一种系统,包括:
一个或多个天线,用于建立无线通信信道;
收发机,耦合到所述一个或多个天线中的至少一部分,用于:
与一个或多个远程设备建立无线通信信道,
生成和/或接收含有互易性纠正信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段和互易性纠正矢量。
29、一种系统,包括:
一个或多个天线,用于建立无线通信信道;
收发机,耦合到所述一个或多个天线中的至少一部分,用于:
与一个或多个远程设备建立无线通信信道,
生成和/或接收含有CSI反馈信息的帧,该帧至少包括类别字段、动作字段、发射波束形成控制字段和矢量量化CSI反馈信息字段。
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