CN102714526B

CN102714526B - 用于在多用户无线通信系统中传送数据的方法

Info

Publication number: CN102714526B
Application number: CN201080060271.6A
Authority: CN
Inventors: 李有鲁; 吴钟宜; 李奭圭
Original assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Current assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-10-30
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2030-10-30
Also published as: CN104734757B; JP2013509794A; KR101763900B1; CN104734757A; KR101763901B1; US9246563B2; JP5758397B2; WO2011053069A3; KR20170010891A; US20120207097A1; EP2495884B1; WO2011053069A2; EP2495884A4; KR20110048017A; CN102714526A; EP2495884A2

Abstract

本发明特别涉及用于在多用户无线传送系统中改善数据传送效率的方法和设备。根据本发明一个实施例，作为在多用户无线通信系统中的数据传送方法的该方法包括以下步骤：通过从终端接收的探测或反馈信息来估计每一终端的信道状态，并选择个别数据要同时传送到的终端；确定所选择的终端的信噪比，并计算预编码矩阵；计算每一终端的调制和编码方案（MCS）并根据每一终端的MCS来计算数据字段的码元数目；如果存在两个或更多所选择的终端，则根据数据字段要同时传送到的终端的数目来划分区域；和重新计算每一终端的每一区域的接收信号对干扰噪声比（SINR），通过根据重新计算的SINR重置MCS来配置分组，并传送所配置的分组。

Description

用于在多用户无线通信系统中传送数据的方法

技术领域

本发明的示范实施例涉及用于在多用户无线传送系统中传送数据的设备和方法；并更具体地，涉及用于在多用户无线传送系统中改进数据传送效率的方法和设备。

背景技术

最近，正在对无线通信系统中用于更高传送速率的传送方案进行研究和标准化。为了在无线LAN系统中也具有这样的高传送速率，已经对具有最大600Mbps的传送速率的结构进行标准化，在IEEE802.11TGn中具有多输入/输出的MIMO系统已经被应用于该结构。在IEEE802.11VHTSG中已经对于在MACSAP具有1Gbps的最大传送速率的系统进行了讨论，并且因此已建立了IEEE802.11TGac/TGad的任务组。为了在满足这样的高传送速率的同时维持频率效率，AP和STA必须支持比TGn所支持的四个流更多的流，这需要大量天线。在STA方面，在考虑STA的复杂性或功耗的情况下，难以支持大量天线。所以，正在考虑多用户MIMO，根据多用户MIMO，AP同时向多个STA进行传送。

图1图示了在多用户MIMO环境中向不同STA传送数据的示例。

如图1中图示的，根据多用户MIMO，多个STA同时传送相应多条数据，并且每一STA所传送的数据的长度取决于所支持的服务类型或传送速率而变化。即，每一STA传送不同长度的数据，如图1中图示的，并且为了建立传送规则，数据传送需要如（a）或（b）中图示的那样执行。

特别是，如图1的（a）的情况那样，使得每一STA的开始点一致。即，每一STA在t0的相同时间开始传送数据。然后，取决于数据类型、服务类型和传送速率，每一STA的结束点可以落到不同时间，诸如t3和t4。

作为选择，如图1的（b）的情况那样，使得每一STA的结束点一致，即，每一STA具有t10的相同结束点，尽管它们具有t0、t1和t2的不同传送开始点。

然而，还没有提出用于由每一STA传送基于VHT无线LAN系统标准的数据的方法。所以，存在对于由STA最有效地传送数据的方法的需求。

发明内容

[技术问题]

本发明的实施例针对用于在多用户无线传送系统中降低每一STA传送的数据的错误可能性的方法。

本发明的另一实施例针对用于在使用多用户MIMO方案的无线传送系统中在适应干扰的同时传送数据的方法。

本发明的另一实施例针对用于在使用多用户MIMO方案的无线传送系统中在适应无线信道的同时传送数据的方法。

[技术方案]

根据本发明的实施例，一种在多用户无线通信系统中由能够同时与至少两个移动站通信的基站传送数据的方法，该方法包括：向所述至少两个移动站同时传送数据，并且当要向每一移动站传送的数据具有不同尺寸时，区分在相同时带中向每一移动站一起传送数据的间隔；和通过对于每一区分的间隔设置数据字段的不同调制和编码速率，来配置该数据字段，并向每一移动站传送该数据字段。

根据本发明的另一实施例，一种在多用户无线通信系统中由能够同时与至少两个移动站通信的基站传送数据的方法包括：通过在控制信号字段中插入关于在向所述至少两个移动站的每一个同时传送的数据的报头中包括的至少一个重复控制字段的信息，来配置报头；和在包括该重复字段的报头之后添加数据字段并传送。

[有利效果]

根据本发明，基于干扰程度在STA内部的数据字段的PPDU中修改MCS，由此改善其中多个STA同时进行传送的多用户无线通信环境中的数据传送速率。训练字段、信号字段和数据字段的重复降低了信号和数据字段的错误可能性，并改善了传送的数据的可靠性。

附图说明

图1图示了在多用户MIMO环境中向不同STA传送数据的示例。

图2图示了根据本发明实施例的在多用户MIMO环境中传送PPDU的示例。

图3图示了根据本发明的当分组具有不同MCS时的VHT信号字段的示范PPDU格式。

图4是图示了根据本发明示范实施例的确定PPDU的配置的处理的流程图。

图5图示了根据本发明的重复PPDU的数据字段的示例。

图6图示了根据本发明的实施例的当逐码元地重复数据字段时、在码元之间的频率偏移的示例。

图7图示了根据本发明的实施例的为了改进传送效率而重复训练字段和/或信号字段的示例。

图8图示了根据本发明另一实施例的当重复其训练字段和VHT-SIG时的PPDU的示范配置。

图9图示了根据本发明另一实施例的当重复其训练字段时的PPDU的示范配置。

图10是图示了根据本发明的实施例的用于配置要传送的PPDU的处理的控制流程图。

具体实施方式

下面将参考附图来更详细地描述本发明的示范实施例。然而，本发明可以按照不同形式实施，并且不应被解释为限于这里提出的实施例。相反，提供这些实施例，使得该公开将是彻底和完整的，并将向本领域技术人员全面传达本发明的范围。贯穿该公开中，相同的附图标记表示贯穿本发明的各个图和实施例的相同部分。

当例如如图1中图示的、同时传送的STA的数目是三个时，干扰取决于数据字段中同时传送的STA的数目而变化。

例如，三个STA在第一区域110中正在同时传送；两个STA在第二区域120中正在同时传送；并且一个STA在第三区域130中正在传送。所以，可以说，第一区域110中的STA之间的干扰比第二区域120或第三区域130中的干扰严重，并且第三区域130中的干扰没有第二区域120或第一区域110中的干扰严重。

在图2的图示中已经假设，如图1的（a）的情况那样，每一数据的传送开始点一致。然而，要注意的是，在（b）的情况下可使用相同技术。

在第一区域110中，STA1、STA2、和STA3的所有STA传送数据。所以，如上所述，这对应于具有最严重干扰的环境。在第二区域120中，仅STA1和STA3传送数据，这意味着干扰没有第一区域110严重。在第三区域130中，STA1独自传送数据，这意味着干扰没有第二区域120严重。

在该情况下，STA1需要区分在第一区域110中传送的数据的MCSa、在第二区域120中传送的数据的MCSb、和在第三区域130中传送的数据的MCSc。特别是，在第一区域110中传送的数据（即，MCSa）被给予最低传送速率；在第二区域120中传送的数据的MCSb被给予次低传送速率；而在第三区域130中传送的数据的MCSc被给予最高传送速率。相同传送速率被施加到STA2和STA3。然而，要注意的是，取决于相应STA传送的数据和信道环境，STA1、STA2和STA3的MCS可相同或不同。

当按照该方式使用不同MCS时，AP需要通过控制信号向STA提供关于MCS的改变的信息（这取决于同时传送的STA的数目和其中干扰变化的区域）。为了提供这样的信息，VHT信号字段需要包括用于每一区域的调制和编码信息。

现在将描述包括这样的信息的示例。

（1）存在使用该调制和编码方案和长度的指示方法。在该情况下，信息可按照以下两种类型之一来表达。

-｛（调制编码方案1，HT长度1），……，（调制编码方案K，HT长度K）｝

-｛（调制编码方案1，……，调制编码方案K），……，｛HT长度1），……，HT长度K｝｝

（2）存在使用该调制和编码方案和码元长度的指示方法。在该情况下，信息可按照以下两种类型之一来表达。

-｛（调制编码方案1，HT码元长度1），……，（调制编码方案K，HT码元长度K）｝

-｛（调制编码方案1，……，调制编码方案K），……，｛HT码元长度1），……，HT码元长度K｝｝

（3）存在使用该调制和编码方案和与每一区域的开始对应的码元索引的指示方法。在该情况下，信息可按照以下两种类型之一来表达。

-｛（调制编码方案1，HT码元索引1），……，（调制编码方案K，HT码元索引K）｝

-｛（调制编码方案1，……，调制编码方案K），……，｛HT码元索引1），……，HT码元索引K）｝

图3图示了（a）和（b）的两种情况。在（a）的情况下，特定STA具有位于VHT-LTF之间的VHT-SIG字段310；在（b）的情况下，特定STA具有位于HT-SIG字段和VHT-STF之间的VHT-SIG字段320。

从图3中图示的两种不同情况可以清楚的是，在VHT帧传送期间，VHT信号字段（VHT-SIG）不需要PPDU格式的特定位置。

AP在步骤400通过反馈或探测（sounding）来估计每一STA的信道状态。AP前进到步骤402，并且基于每一STA的信道信息，选择调度器要同时向其传送数据帧的STA。在要同时向其传送数据帧的STA的选择之后，AP前进到步骤404，并且确定所选择的STA的SINR，并计算预编码矩阵。预编码矩阵的计算是为了计算可传送的数据总量的目的。

AP前进到步骤406，并且计算每一STA的MCS、以及基于每一STA的MCS的数据字段的码元数目。AP前进到步骤408并且检查是否可以同时向两个STA传送数据帧。当作为检查结果配置为可以同时向至少两个STA传送数据帧时，AP前进到步骤410，并且如果不可以，则前进到步骤414。

一旦前进到步骤410，即，当可以同时向至少两个STA传送数据帧时，AP基于可同时传送的STA的数目来划分数据字段的区域。这样的区域划分是为了标识间隔的目的，在该间隔中，如参考图1和2所描述的那样重叠和传送不同数据帧。

在划分了向不同STA传送的相应数据帧之后，AP前进到步骤412，并且重新计算用于每一STA和用于每一区域的SINR，如参考图1和2所描述的。在重新计算SINR之后，AP重置对应MCS并前进到步骤416。

当作为步骤408的检查结果确认可将数据帧仅传送到一个STA而不是至少两个STA时，AP前进到步骤414，没有修改地施加对于每一STA所确定的MCS，并前进到步骤416。

在从步骤412或414前进到步骤416之后，AP基于所确定的MCS和长度信息来确定PPDU配置，如参考图3所描述的那样。AP然后基于所确定的模式来配置PPDU格式，并传送它。

作为改善传送效率的方法，传送短PPDU的STA的PPDU可被重复以降低错误的可能性。现在将描述用于重复PPDU并降低错误可能性的方法。

图5图示了根据本发明的重复PPDU的数据字段的示例。

图5基于上面描述的图2的情况而图示了根据本发明的重复PPDU的数据字段的两种情况。特别是，在（a）的第一情况下，PPDU的数据字段被重复整数次，并且在（b）的情况下，数据字段被部分重复，使得其长度等于最长的PPDU的长度。现在将描述每一情况。

在（a）的情况下，和STA2的数据字段510具有相同尺寸的重复数据字段511被重复为连续的。这和STA3的情况相同。即，在STA3的情况下包括较短数据帧520，并连续传送第一重复数据帧521和第二重复数据帧522。

在（b）的情况下，最长的STA1的数据字段充当参考。特别是，在STA2的情况下，数据字段530后跟随相同尺寸的第一重复数据字段531，并且定位部分重复的第二重复数据字段532。这同样应用到STA3的情况。特别是，传送到STA3的数据字段540后面跟随作为数据字段540的全部重复的第一和第二重复数据字段541和542、以及跟随作为该数据字段的部分重复的第三重复数据字段543。

当通过上述两种方法之一传送数据字段时，接收机需要存储重复数据字段的单元。还可能采用基于码元的重复，以便降低存储尺寸。现在将描述基于码元的重复的情况。

图6图示了根据本发明实施例的当逐码元地重复数据字段时、在码元之间的频率偏移的示例。

在图6中，水平轴代表时间，而垂直轴代表频率。在图6中，没有修改地传送第一码元，并且第一重复帧被移位和预定部分第一频率偏移值601一样多。第二重复帧被移位和第一重复帧的第一频率偏移值601一样多，并然后被移位和预定第二频率偏移值602一样多。第三重复帧在移位和第二重复帧的第二频率偏移值602一样多之后，被移位和预定第三频率偏移值603一样多。

第一、第二和第三频率偏移值601、602和603可以彼此相同或不同。当所有这些值是例如3时，第一重复帧从原始数据码元被频率偏移和3一样多，并且第二重复帧从原始数据码元被频率偏移和6一样多。

上述频率偏移还给出分集增益的优点。

按照上述方式的数据重复需要通过控制信号来传送相关信息。现在将描述通过控制信号通知数据重复的方法。

（1）可通过包括以下信息的控制信号使得整数次重复已知：

－使得重复方法已知。例如，需要包括指示数据字段或码元的重复的信息。

－需要包括重复次数信息。

－需要包括频率偏移索引信息。

（2）可通过包括以下信息的控制信号使得部分重复已知。

－需要包括重复次数信息。

－需要包括频率偏移索引信息。

－需要包括关于部分重复码元的数目的信息。

可以按照参考图3描述的格式来传送包括用于传送上述控制信号的VHT-SIG的PPDU格式。

现在将描述用于改善传送效率的其他方法。

图7图示了根据本发明实施例的重复训练字段和/或信号字段以便改善传送效率的示例。

图7图示了在STA2和STA3的情况下的训练字段和/或信号字段710和720的重复。在STA1和STA2的情况下，不存在重复的数据字段。在STA3的情况下，数据字段重复两次。训练字段和/或信号字段710和720可以如同数据字段的情况那样被重复整数次或部分重复。这样的训练字段和/或信号字段710和720的重复需要控制信号（即，VHT-SIG）包括以下信息。

（1）在整数次重复的情况下

-需要包括LTF重复信息。

在该情况下，需要包括关于重复方法（例如，基于LTF的重复、基于码元的重复）的信息，并且需要包括重复次数信息。

－需要包括VHT-SIG重复信息。

在该情况下，需要包括关于重复方法（例如，基于VHT-SIG的重复、基于码元的重复）的信息，需要包括重复次数信息，并且需要包括频率偏移索引。

（2）在部分重复的情况下

－需要包括LTF重复信息。

在该情况下，需要包括关于重复方法（例如，基于LTF的重复、基于码元的重复）的信息，需要包括重复次数信息，并且需要包括关于部分重复码元的数目的信息。

－需要包括VHT-SIG重复信息。

在该情况下，需要包括关于重复方法（例如，基于VHT-SIG的重复、基于码元的重复）的信息，需要包括重复次数信息，需要包括频率偏移索引信息，并且需要包括关于部分重复码元的数目的信息。

如图8中图示的，STA1、STA2和STAk分别包括VHT-SIG1字段810、820和830，其后跟随关于训练序列和VHT-SIG的重复的信息。当在这样的VHT-SIG1字段810、820和830中仅重复训练字段时，控制信号（即，相应VHT-SIG1810、820和830）需要包括以下信息：

（1）在整数次重复的情况下

－需要包括关于重复方法（例如，基于LTF的重复、基于码元的重复）的信息。

－需要包括重复次数信息。

（2）在部分重复的情况下

-需要包括重复次数信息。

-需要包括关于部分重复码元的数目的信息。

如图9中图示的，在向STA1、STA2、……、STAk传送的帧中，可使用在重复训练字段（即，VHT-SIG字段910、920和930）之前的控制信号，来传送关于在VHT-SIG之后的用于相应STA的训练字段的重复的信息。

AP在步骤S1000通过反馈或探测来估计用于每一STA的信道状态。AP前进到步骤1002，并且基于用于每一STA的信道信息，选择调度器将同时传送到的STA。AP前进到步骤1004，并且确定由于同时传送所选择的STA的SINR，并且计算预编码矩阵，这是为了计算能传送的数据总量的目的。AP前进到步骤1006，并且根据对于每一STA确定的MCS来计算码元长度。

AP前进到步骤1008，并且检查为了数据帧传送而选择的STA的数目是否至少是二。当作为步骤1008的检查结果确认将数据帧传送到至少两个STA时，AP前进到步骤1010，并且如果结果否，则前进到步骤1012。

当将数据帧传送到至少两个STA时，AP前进到步骤1010，并且基于用于每一STA的数据字段的长度，来确定训练字段、信号字段和数据字段的重复，并前进到步骤1012。

从步骤1008直接前进到1012意味着将数据帧仅传送到一个STA，并且从步骤1010前进到1012意味着将数据帧传送到至少两个STA。所以，一旦前进到步骤1012，AP就将PPDU配置为与每一情况一致地传送，并传送它。

尽管已针对特定实施例而描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，可进行各种修改和变型，而不脱离以下权利要求所限定的本发明的精神和范围。

[工业实用性]

本发明可应用到配置在高速无线通信系统中传送的数据。

Claims

1.一种在多用户无线通信系统中由能够同时与至少两个移动站通信的基站传送数据的方法，该方法包括：

当要向所述至少两个移动站传送的数据帧的数据具有不同尺寸时，在其中向所述至少两个移动站传送数据的区域之间进行区分；和

通过对于每一区分的区域设置调制和编码速率来配置每一数据帧中包括的数据字段，分别配置包括向区分的区域中所述至少两个移动站传送的数据字段的数据帧，并对应于所述至少两个移动站同时传送所述数据帧，

其中根据区分的区域中所述至少两个移动站之间的干扰程度，对在每一区分的区域中传送的数据字段设置不同调制和编码速率，

其中根据在区分的区域之中的相同区域中向所述至少两个移动站传送的数据字段的计数，来确定所述干扰程度，

其中每一数据帧中包括的控制信号字段包括数据字段的不同调制和编码速率的信息、以及数据帧的长度的信息。

2.根据权利要求1的方法，其中在所述配置数据字段的步骤中，

所述设置调制和编码速率的步骤包括基于来自所述至少两个移动站的每一个的反馈信息或探测信息，来估计所述至少两个移动站中的每一个的信道状态。

3.根据权利要求2的方法，进一步包括：

使用信道状态，来计算预编码矩阵；和

当通过数据字段确定不同调制和编码速率时，使用所计算的预编码矩阵来计算码元长度。

4.根据权利要求1的方法，进一步包括：

当向仅一个移动站传送数据时，使用基于数据所传送到的仅一个移动站的信道状态所确定的调制和编码速率，来传送数据。

5.根据权利要求1的方法，其中，当要向所述至少两个移动站同时传送数据时，使得要向所述至少两个移动站传送的数据帧的传送开始点一致。

6.根据权利要求5的方法，其中，当向所述至少两个移动站同时传送的数据具有不同尺寸时，使用具有最长数据的数据帧的长度作为参考长度，以重复其他数据帧中包括的字段中的至少一个字段。

7.根据权利要求6的方法，其中所述至少一个字段被重复作为频率偏移的字段，所述频率偏移的字段被频率偏移预定频率偏移值。

8.根据权利要求6的方法，其中所重复的字段和关于所重复的字段的重复的信息被包括在控制信号字段中，并被传送到所述至少两个移动站。

9.根据权利要求5的方法，其中，当向所述至少两个移动站同时传送的数据具有不同尺寸时，使用具有最长数据的数据帧的长度作为参考长度，并且其他数据帧中包括的字段之中的至少一个字段被重复整数次，并在参考长度中被传送。

10.根据权利要求9的方法，其中所述至少一个字段被重复作为频率偏移的字段，所述频率偏移的字段被频率偏移预定频率偏移值。

11.根据权利要求9的方法，其中所重复的字段和关于所重复的字段的重复的信息被包括在控制信号字段中，并被传送到所述至少两个移动站。

12.根据权利要求1的方法，其中，当向所述至少两个移动站同时传送数据时，使得帧的传送结束点一致。