CN101873294A - 无线局域网中获取子信道调制编码的方法及数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获取子信道调制编码的方法，包括：发送要求提供子信道调制编码信息的请求消息给对端站点，该请求消息包含按照预定格式设置的控制字段；该控制字段包括子信道调制编码信息请求、训练请求、MCS请求或天线选择指示及MCS反馈和天线选择命令/数据；接收来自所述对端站点的响应消息，该响应消息具有按照预定格式封装有子信道调制编码信息的数据帧结构，该子信道调制编码信息数据帧携带有空间流信息，各空间流的子信道调制方式和编码速率及子载波分组信息。本发明通过合理设计帧结构和帧交互序列，以根据信道状态信息，支持对各个子载波分组组成的子信道进行自适应调制编码，有效克服系统中的频率性选择性，提高系统性能，并最大程度地保证与现有系统的后向兼容。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及无线局域网技术领域，具体地涉及一种无线局域网中获取子信道调制编码的方法及数据传输方法。
背景技术
现有的无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)系统用正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)进行数据传输时，由于多径等影响使得系统中各个子载波的频率选择性较为明显，即：有些子载波信道上增益很高，而另一些子载波信道增益却很低。现有的无线局域网WLAN系统中，虽然提供了链路自适应的机制，但是这种链路自适应只可以表示每个空间流采用的调制方式，该空间流上所有子载波均采用相同的调制方式，而对各个子载波的承载能力不加区分。
针对上述不足，已提出了一种子信道调制编码机制来提高WLAN的物理层的性能。子信道调制编码机制就根据当前的信道状态而在是OFDM符号的不同子信道采用不同的调制方式的技术：在高信噪比的子信道采用高阶调制，在低信噪比的子信道采用低阶调制，而在信噪比特别低的子信道则不传输数据。但是现有WLAN系统无法直接应用子信道调制编码技术。为了支持子信道调制编码技术，同时保证与现有WLAN系统的后向兼容性，需要采用可行的措施及实现方案。但如何及时获取各子信道调制编码信息并选择采用适宜的调制编码方式是需要解决的问题。
发明内容
本发明提供一种无线局域网中获取子信道调制编码的方法及数据传输方法。
本发明实施例提供的一种获取子信道调制编码的方法，包括：
发送要求提供子信道调制编码信息的请求消息给对端站点，该请求消息包含按照预定格式设置的控制字段；该控制字段包括子信道调制编码信息请求、训练请求、MCS请求或天线选择指示以及MCS反馈和天线选择命令/数据；
接收来自所述对端站点的响应消息，该响应消息具有按照预定格式封装有子信道调制编码信息的数据帧结构，该子信道调制编码信息数据帧携带有空间流信息，各空间流的子信道调制方式和编码速率，以及子载波分组信息。
本发明实施例提供的一种支持子信道调制编码的数据传输方法，用于无线局域网中，包括：
第一站点接收来自第二站点的按照预定格式封装有子信道调制编码信息的报告帧，该子信道调制编码信息报告帧携带有空间流信息，各空间流的子信道调制方式和编码速率，以及子载波分组信息；
基于当前信道状态选择将采用的子信道调制编码信息，并将所选择的子信道调制编码信息按照预定格式发送给第二站点；第一站点采用所选择的子信道调制编码信息对发送的数据进行调制编码，并发送给所述第二站点。
本发明实施例提供的技术方案中，无线局域网中的发送站点获取子信道调制编码信息后，根据各子信道信噪比的大小来选取不同的调制方式，即：对信噪比高的子信道，采用高阶调制；对信噪比低的子信道，采用低阶调制；而对信道增益特别低的子信道，则可以不传输数据。这样，一方面将可以充分利用增益高的子信道上的信道增益来传输数据，另一方面也可以降低甚至避免在信道增益低的子信道上传输数据时的误码。通过合理设计帧结构和帧交互序列，以根据信道状态信息，支持对各个子载波分组组成的子信道进行自适应调制编码，有效克服系统中的频率性选择性，提高系统性能，并最大程度地保证与现有系统的后向兼容。
附图说明
图1是本发明实施例中采用的获取各子信道调制编码信息的方法流程图；
图2是本发明实施例提供的子信道调制编码信息报告帧结构示意图；
图3是本发明实施例中的子信道调制编码信息控制字段示意图；
图4是本发明实施例采用的支持子信道调制编码的数据传输方法流程图；
图5是本发明实施例提供的发送端需要接收端反馈子信道调制编码信息的情形下数据传输的工作流程示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种发送端需要接收端反馈子信道调制编码信息的情形下数据传输的工作流程示意图。
具体实施方式
鉴于现有的WLAN系统在数据传输中，对所有这些子载波信道采用相同的调制方式导致信道增益高的子载波信道上的信道增益浪费，而在信道增益低的子载波信道上，容易产生误码，可对各个子载波或子载波组(以下描述中，将这种子载波/子载波组简称为子信道)根据其信噪比的大小来选取不同的调制方式，即：对信噪比高的子信道，采用高阶调制；对信噪比低的子信道，采用低阶调制；而对信道增益特别低的子信道，则可以不传输数据。这样，一方面将可以充分利用增益高的子信道上的信道增益来传输数据，另一方面也可以降低甚至避免在信道增益低的子信道上传输数据时的误码。
新型的WLAN系统中，站点STA根据对端站点发送的管理信息，例如信标帧或者关联帧，此管理信息包含用来指示否具备支持子信道调制编码能力。只有通信双方都具备子信道调制编码能力，才能采用子信道调制编码方式。发送站点在发送数据中，可根据信道状态，采用子信道调制编码机制。但如何及时获取各子信道调制编码信息并选择采用适宜的调制编码方式是需要解决的问题。
本发明实施例提供一种获取各子信道调制编码信息的方法，这样发送站点选择采用子信道调制编码信息对发送的数据进行调制编码，并发送给对端站点。
参照图1，本实施例中提供的一种获取各子信道调制编码信息的方法，包括：
步骤S101，站点A发送要求提供子信道调制编码信息的请求消息给对端站点B，该请求消息包含按照预定格式设置的控制字段；该控制字段包括子信道调制编码信息请求、训练请求、MCS请求或天线选择指示以及MCS反馈和天线选择命令/数据；
步骤S102，站点A接收来自所述对端站点B的响应消息，该响应消息具有按照预定格式封装有子信道调制编码信息的数据帧结构，该子信道调制编码信息数据帧携带有空间流信息，各空间流的子信道调制方式和编码速率，以及子载波分组信息。
具体地，WLAN系统中链路自适应机制可以支持下述的即时响应和延迟响应。
即时：即时响应发生于当MCS响应端在传输机会TXOP持有者获得的传输机会TXOP期间发送响应时。这种方式允许MCS请求者在同一个TXOP中获得链路自适应的增益；
延迟：延迟响应发生于当MCS响应端以TXOP持有者的角色对在MCS请求者所获得的前一个TXOP中的MCS请求发送响应时；
另外，也可主动进行MCS反馈：发生于当一个站点STA不依赖于任何先前的MCS请求而主动发送MCS反馈消息。
本发明实施例中，子信道调制编码信息报告帧是一个UHT类别的Action帧或无确认Action帧。其帧格式如图2所示，该报告帧中各个字段的定义见表1。
表1
| 顺序 | 信息 |
| 1 | 类别 |
| 2 | Action |
| 3 | 子信道调制编码信息控制 |
| 4 | 子信道调制信息报告 |
| 5 | 填充 |
类别字段设置为UHT的值，Action字段设置为子信道调制编码信息报告帧的值。
填充字段是为了使整个子信道调制编码信息报告帧的长度为八位位组的整数倍。填充内容为0，最多填充7比特的0。
子信道调制编码信息控制字段用于管理反馈子信道调制编码信息的方式，本实施例中，子信道调制编码信息控制字段子长度为6个八位位组，具体格式如图3所示。其中子信道调制编码信息控制字段中子字段的定义如表2所示。
表2
| 字段 | 定义 |
| NSS索引 | 空间流数目。0表示空间流个数为1；1表示空间流个数为2；2表示空间流个数为3；3表示空间流个数为4。 |
| 字段 | 定义 |
| 信道带宽 | 信道带宽。0表示本反馈信息对应的带宽为20MHz；1表示本反馈信息对应的带宽为40MHz。 |
| UHT码率 | 信道编码的码率。0表示码率为1/2；1表示码率为2/3；2表示码率为3/4； |
| 3表示码率为5/6。 | |
| 子载波分组(Nsg) | 每个子信道包含的子载波数。0表示Nsg＝1；1表示Nsg＝2；2表示Nsg＝4；3表示保留。 |
| 子信道调制编码方式索引号(SMCSI) | 子信道调制编码方式索引号。1100101，1100100两个值交替使用 |
| 探测时间戳 | TSF计时器的最后4个八位位组。 |
子信道调制信息报告字段，在子信道调制编码信息报告帧中使用该字段，该字段的长度可变，用于指示各个空间流各个子载波所采用的调制方式索引。各子信道调制信息报告字段的定义如表3所示。
表3
| 字段 | 长度(比特) | 定义 |
| 子信道1上的调制方式 | 3 | 第1个流上的子信道1上的调制方式索引 |
| 子信道2上的调制方式 | 3 | 第1个流上的子信道2上的调制方式索引 |
| 子信道3上的调制方式 | 3 | 第1个流上的子信道3上的调制方式索引 |
| ... |
| 字段 | 长度(比特) | 定义 |
| 子信道(NSD*NSS-1)调制方式 | 3 | 第NSS个流上的子信道(NSD*NSS-1)上的调制方式索引 |
| 子信道(NSD*NSS)调制方式 | 3 | 第NSS个流上的子信道(NSD*NSS-)上的调制方式索引 |
其中，NSD指数据子载波数，与工作带宽(20MHz和40MHz的工作带宽)模式有关。对于20MHz带宽，其NSD＝52；对于40MHz的带宽，NSD＝104。
其中每个子信道的调制方式索引用3比特表示，取值为{0，1，2，3，4，5，6，7}，具体见表4。
表4
| 调制方式索引(b2b1b0) | 含义 |
| 0 | 表示不加载数据比特 |
| 1 | BPSK |
| 2 | QPSK |
| 3 | 16QAM |
| 4 | 32QAM |
| 5 | 64QAM |
| 6 | 128QAM |
| 7 | 256QAM |
另外，为了进一步降低由于传输子信道调制编码方式的开销，本发明实施例提供的方案中还提供了相应的数据子载波成组的方法；如表4所示，分别针对20MHz和40MHz的系统带宽，分别提供了支持1个子载波为一个子信道(Nsg＝1)，2个子载波为1个子信道(Nsg＝2)、4个子载波为1个子信道(Nsg＝4)，8个子载波为1个子信道(Nsg＝8)。即发送端可以根据当前的信道状况，选择合理选择相应的数据子载波成组参数，进行不同粒度的子信道调制编制机制，并进一步降低传输子信道调制编码方式的开销。
其中，NSD指数据子载波数，跟工作带宽，即20MHz和40MHz的工作带宽模式有关。对于20MHz带宽，其NSD＝52；对于40MHz的带宽，NSD＝104。
成组是一种减少子信道调制方式信息报告字段大小的方法。如果对子载波进行分组，则分组方法如下：将所有传输数据的子载波排列成一个连续的序列，从频率最低的子载波开始，每Nsg个子载波构成一组，且采用相同的调制方式。通过成组，子信道调制方式信息报告字段的大小变为(3*NSS*NSD/Nsg+填充)比特，其中NSD与工作带宽有关。子载波分组明细如表5所示。
表5
参照图4，本发明实施中提供的一种支持子信道调制编码的数据传输方法，用于无线局域网中，包括：
步骤S202，站点A接收来自站点B的按照预定格式封装有子信道调制编码信息的报告帧，该子信道调制编码信息报告帧携带有空间流信息，各空间流的子信道调制方式和编码速率，以及子载波分组信息；
步骤S204，站点A基于当前信道状态选择将采用的子信道调制编码信息，并将所选择的子信道调制编码信息按照预定格式发送给站点B；
步骤S206，站点A采用所选择的子信道调制编码信息对待发送的数据进行调制编码，并发送给站点B。
接收来自站点B的按照预定格式封装有子信道调制编码信息的报告帧，站点A预先发送要求提供子信道调制编码信息的请求消息给站点B，该请求消息包含按照预定格式设置的控制字段(步骤S200)；该控制字段包括子信道调制编码信息请求、训练请求、MCS请求或天线选择指示以及MCS反馈和天线选择信息。站点B是响应站点A的请求，发送子信道调制编码信息给站点A。或者
站点B主动发送子信道调制编码信息给站点A。
本发明实施例中，将MCS反馈的MCS索引号取值范围扩展为0-84，其中增加的MCS索引77-84对应于采用高阶调制方式128-QAM或256-QAM的调制编码方案号。
其中常规编码调制机制，与现有技术中的链路自适应机制一致，只是由于UHT PHY扩展了MCS方式，即，MFB(MCS FeedBack MCS反馈)的有效索引号取值范围扩展为{0-84}，即相比于现有的系统，扩展了其中的77-84。下述两表分别针对20MHz和40MHz的工作带宽给出了扩展的77-84中MCS索引。
对于20MHz，采用128QAM和256QAM，NSS＝1～4、NES＝1～2和每个空间流等调制(EQM)的MCS的与速率相关的参数如表6。
表6
对于40MHz，采用128QAM和256QAM，NSS＝1～4、NES＝1～3和每个空间流等调制(EQM)的MCS的与速率相关的参数如表7所示。
表7
本发明实施例中，来自站点B的按照预定格式封装有子信道调制编码信息的数据帧为子信道调制编码信息报告帧，包括：
子信道调制编码信息控制字段，用于管理反馈子信道调制编码信息的方式；
子信道调制信息报告字段，用于指示各个空间流各个子信道所采用的调制方式。
子信道调制编码信息控制字段包括空间流数目、信道带宽、信道编码的码率、子载波分组信息、子信道调制编码方式指示信息。
具体实施例中，SMCS请求端在MAC帧中包含高吞吐控制(UHTC：Ultra HighThroughput Control)字段，且其中SMRQ设置为1，并通过下列两种方式之一发出去，以供接收端进行信道探测和估计：
将包含UHTC域，其中SMRQ设置为1携带在在一个探测PPDU中；或携带UHTC域的NDP声明字段设为1且在此携带UHTC帧后紧随一个NDP发送。
接收端接收到此请求帧，将进行SMCS计算，并以UHT Action帧的形式反馈给SMCS请求端。
如果是即时响应，那么SMCS响应端需在同一TXOP，以单独的SMCSAction帧或者与ACK或BA聚合成A-MPDU反馈给请求端，如图5所示。
如果是延时响应，那么即在SMCS响应端获取TXOP下，才以单独的SMCSAction帧或者与ACK或BA聚合成A-MPDU反馈给请求端，如图6所示。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案中，无线局域网中的发送站点获取子信道调制编码信息后，根据各子信道信噪比的大小来选取不同的调制方式，即：对信噪比高的子信道，采用高阶调制；对信噪比低的子信道，采用低阶调制；而对信道增益特别低的子信道，则可以不传输数据。这样，一方面将可以充分利用增益高的子信道上的信道增益来传输数据，另一方面也可以降低甚至避免在信道增益低的子信道上传输数据时的误码。通过合理设计帧结构和帧交互序列，以根据信道状态信息，支持对各个子载波分组组成的子信道进行自适应调制编码，有效克服系统中的频率性选择性，提高系统性能，并最大程度地保证与现有系统的后向兼容。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种获取子信道调制编码的方法，其特征在于，包括：
发送要求提供子信道调制编码信息的请求消息给对端站点，该请求消息包含按照预定格式设置的控制字段；该控制字段包括子信道调制编码信息请求、训练请求、MCS请求或天线选择指示以及MCS反馈和天线选择命令/数据；
接收来自所述对端站点的响应消息，该响应消息具有按照预定格式封装有子信道调制编码信息的数据帧结构，该子信道调制编码信息数据帧携带有空间流信息，各空间流的子信道调制方式和编码速率，以及子载波分组信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
MCS反馈MCS索引号取值范围为0-84，其中扩展的MCS索引77-84对应更高阶调制方式的调制编码方案号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述来自对端站点的按照预定格式封装有子信道调制编码信息的数据帧为子信道调制编码信息报告帧，包括：
子信道调制编码信息控制字段，用于管理反馈子信道调制编码信息的方式；
子信道调制信息报告字段，用于指示各个空间流各个子信道所采用的调制方式。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述子信道调制编码信息控制字段包括空间流数目、信道带宽、信道编码的码率、子载波分组信息、子信道调制编码方式指示信息。
5.一种支持子信道调制编码的数据传输方法，用于无线局域网中，其特征在于，包括：
第一站点接收来自第二站点的按照预定格式封装有子信道调制编码信息的报告帧，该子信道调制编码信息报告帧携带有空间流信息，各空间流的子信道调制方式和编码速率，以及子载波分组信息；
基于当前信道状态选择将采用的子信道调制编码信息，并将所选择的子信道调制编码信息按照预定格式发送给第二站点；第一站点采用所选择的子信道调制编码信息对发送的数据进行调制编码，并发送给所述第二站点。
6.如权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，还包括：
所述第一站点预先发送要求提供子信道调制编码信息的请求消息给所述第二站点，该请求消息包含按照预定格式设置的控制字段；该控制字段包括子信道调制编码信息请求、训练请求、MCS请求或天线选择指示以及MCS反馈和天线选择信息。
7.如权利要求5或6所述的数据传输方法，其特征在于，所述第一站点接收来自第二站点的子信道调制编码信息之前，还包括：
所述第一站点与所述第二站点进行能力协商，确定所述第二站点是否支持子信道调制编码能力；若支持，则第一站点接收所述子信道调制编码信息，并进行后续步骤。
8.如权利要求5或6所述的数据传输方法，其特征在于，
所述MCS反馈的MCS索引号取值范围为0-84，其中扩展的MCS索引77-84对应于采用高阶调制方式128-QAM或256-QAM的调制编码方案号。
9.如权利要求5或6所述的数据传输方法，其特征在于，
所述来自第二站点的按照预定格式封装有子信道调制编码信息的数据帧为子信道调制编码信息报告帧，包括：
子信道调制编码信息控制字段，用于管理反馈子信道调制编码信息的方式；
子信道调制信息报告字段，用于指示各个空间流各个子信道所采用的调制方式。
10.如权利要求9所述的数据传输方法，其特征在于，
所述子信道调制编码信息控制字段包括空间流数目、信道带宽、信道编码的码率、子载波分组信息、子信道调制编码方式指示信息。
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