CN104704870A - 用于Wi-Fi中干扰对齐的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供用于在具有重叠基本服务集(OBSS)的无线局域网(LAN)中进行干扰对齐的系统和方法实施例。在实施例中，方法包括当没有其它AP正在广播时，指示所述无线LAN中的第一接入点(AP)向多个通信台广播空数据包(NDP)探测包，其中所述NDP探测包包括多个长训练字段(LTF)，并且LTF的总数等于传输流的总数；从每个通信台接收信道波束成形(BF)信息和信号干扰噪声比(SINR)，其中每个通信台根据从所述无线LAN中的每个AP接收到的探测包计算所述信道BF信息和所述SINR；以及根据所述SINR和所述信道BF信息确定传输调度。

Description

用于Wi-Fi中干扰对齐的系统和方法
相关申请案交叉申请
本发明要求2012年8月24日递交的发明名称为“用于Wi-Fi中干扰对齐的系统和方法(System and Method for Interference Alignment in Wi-Fi)”的第61/693,103号美国临时申请案的在先申请优先权，2012年10月24日递交的发明名称为“用于通过用户合作进行基于CSI的干扰对齐的系统和方法(System andMethod for CSI-Based Interference Alignment with User Cooperation)”的第61/718,031号美国非临时申请案的在先申请优先权以及2013年7月9日递交的发明名称为“用于Wi-Fi中干扰对齐的系统和方法(System and Method forInterference Alignment in Wi-Fi)”的第13/938,058号美国专利申请案的在先申请优先权，这些在先申请的内容以引入的方式并入本文本中，如全文再现一般。
技术领域
本发明涉及用于无线通信的系统和方法，以及在具体实施例中，涉及用于Wi-Fi中干扰对齐的系统和方法。
背景技术
在无线局域网(WLAN)中，每个通信台(STA)可以进行两个接入点(AP)之间形成的信道估计，并将该信息反馈至控制器AP，控制器AP可以是主AP或多个协作AP中的一个。控制器AP随后基于该反馈计算波束成形矩阵。在两个AP协作的情况下，波束成形矩阵被一分为二，这与使干扰对齐(IA)奏效所需的AP的数目相同，但是在多于两个AP的情况下数目可能不同。
可能存在重叠基本服务集(OBSS)问题，其中多个AP密集放置，但是只存在一个可用大带宽。也就是说，每个AP可同时尝试在同一频谱下将数据发送到与各个AP关联的STA。虽然IA可以用来解决这个问题，但需要进一步研究IA以使得其在Wi-Fi中奏效，例如IA信道估计。
发明内容
根据实施例，一种用于在具有重叠基本服务集(OBSS)的无线局域网(LAN)中进行干扰对齐的网络部件中的方法包括当所述无线LAN中的多个接入点(AP)中没有其它AP正在广播时，使用所述网络部件指示所述多个AP中的第一AP向多个通信台广播空数据包(NDP)探测包，其中所述NDP探测包包括多个长训练字段(LTF)，并且LTF的总数等于传输流的总数；从所述通信台中的每个通信台接收信道波束成形(BF)信息和信号干扰噪声比(SINR)，其中所述多个通信台中的每个通信台根据从所述无线LAN中的所述多个AP中的每个AP接收到的探测包计算所述信道波束成形(BF)信息和所述SINR；以及根据所述SINR和所述预编码器候选确定传输调度。
根据另一实施例，一种用于在具有重叠基本服务集(OBSS)的无线局域网(LAN)中进行干扰对齐的网络部件包括处理器以及计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储由所述处理器执行的程序，所述程序包括进行如下操作的指令：当多个接入点(AP)中没有其它AP正在广播时，指示所述无线LAN中的所述多个AP中的第一AP向多个通信台广播空数据包(NDP)探测包，其中所述NDP探测包包括多个长训练字段(LTF)，并且LTF的总数等于传输流的总数；从所述多个通信台中的每个通信台接收信道波束成形(BF)信息和信号干扰噪声比(SINR)，其中所述多个通信台中的每个通信台根据从所述无线LAN中的所述多个AP中的每个AP接收到的探测包计算所述信道BF信息和所述SINR；以及根据所述SINR和所述信道BF信息确定传输调度。
根据另一实施例，一种用于在具有含多个接入点(AP)的重叠基本服务集(OBSS)的无线局域网(LAN)中进行干扰对齐的AP中的方法包括当所述无线LAN中没有其它AP正在广播时，使用所述AP向多个通信台广播空数据包(NDP)探测包，其中所述NDP探测包包括多个长训练字段(LTF)，并且LTF的总数等于传输流的总数；从所述通信台中的每个通信台接收信道波束成形(BF)信息和信号干扰噪声比(SINR)，其中所述通信台中的每个通信台根据从所述无线LAN中的至少一些AP接收到的探测包计算所述信道BF信息和所述SINR；将具有相同信道BF信息的通信台分在一组；在提供最佳SINR的各组内选择一个通信台；根据所选择的通信台对应的信道BF信息及其对应的SINR确定每组的总速率；以及根据来自所述确定的组的所述确定的信道BF信息创建波束成形矩阵，其中第一列对应于所述多个AP的第一AP的波束成形向量。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：
图1示出了用于传送数据的网络；
图2示出了在Wi-Fi系统中应用的整体IA操作的实施例，其中具有用于在IA操作模式下进行信道估计的LTF设计。
图3A示出了NDP探测和数据包帧的前导的实施例；
图3B示出了NDP探测和数据包帧的前导的实施例；
图4和5分别示出了基于模拟环境的吞吐量和误码率(BER)性能结果；
图6示出了在NDP探测期间每个STA的操作的实施例系统；
图7示出了在使用基于CSI的BF反馈的数据包传输期间每个STA的操作的实施例系统；
图8示出了在使用基于CQI的BF反馈信息的数据包传输期间每个STA的操作的实施例系统；
图9示出了用于在Wi-Fi网络中进行NDP探测的实施例方法的流程图；以及
图10为可用于实施各种实施例的处理系统。
具体实施方式
下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
实施例在Wi-Fi系统中实施干扰对齐(IA)算法，尤其可在形成了OBSS情形时实施。实施例包括使IA算法在Wi-Fi系统中奏效的前导设计。尽管主要参照两个AP协作进行描述，所公开的实施例不局限于两个AP协作，而是可扩展为多于两个AP进行协作的情况。
当IA模式被触发后，OBSS网络中的多个AP中的单个AP交替广播空数据包(NDP)探测包用于进行信道反馈。前导设计可遵循现有规范，但是长训练字段(LTF)的数目应当等于发射(TX)流(TX N_STS)的数目，这与现有NDP探测包的格式不同。有效信道估计在每个STA中进行，并且用于计算每个TX空间时间流的检测后信号干扰噪声比(SINR)。
在基于信道质量指示符(CQI)的波束成形反馈(预编码矩阵指示符(PMI)和SINR反馈)的情况下对所有子载波计算使用SINR和预编码器候选的总速率，并且选择给予最佳总速率的预编码器。每个STA反馈选择的预编码器及其对应的SINR。AP(两个AP均可接收反馈消息并将反馈消息传送到控制器AP(主AP))或回程控制器接收所有STA的反馈信息，并且基于反馈的优选预编码器索引对通信台进行分组，也就是说，具有相同的优选预编码器的通信台被分组在一起。
在各组之间比较每个TX流的反馈SINR，并选择给予最佳SINR的STA。基于选择的STA及其对应的SINR在各组中再次计算总速率。计算所有组之间的总速率并选择给予最佳总速率的组。选择的组所对应的预编码器是选择的预编码器，并且从两个AP调度出该组中已经选择的STA。所有列的左半部分用于某个AP(AP0)的波束成形矩阵，而所有列的右半部分用于其它AP(AP1)的波束成形矩阵。
虽然实施例IA系统使用基于CQI的波束成形反馈进行描述，实施例不局限于基于CQI的反馈系统，但是可推广到基于信道状态信息(CSI)的波束成形反馈系统，在基于CSI的波束成形反馈系统中，对估计的有效信道的奇异值分解(SVD)的V矩阵进行角度量化并和SINR值一起被反馈。
选择的STA接收数据包传输(也称为数据传输包)，进行最小均方差(MMSE)MIMO检测并且计算秩2×(N_STS)次MIMO传输；也就是说，在2个AP的IA情形下，来自每个AP的N_STS次MIMO传输将进行总共2×(N_STS)次MIMO传输。将MMSE MIMO检测的软输出传送到维特比解码器，并且在解码的信号中获取每个STA对应的元素。下文描述NDP探测期间每个STA中的计算，用于用户调度的每个AP中的操作，以及每个AP中的信道估计和检测计算。
在实施例中，借助于BF技术，使得多个AP有可能同时发送数据。
在实施例中，公开了用于前导帧的LTF集。对于信道探测包，LTF的数目取决于每个AP的TX流的数目(N_STS)；对于数据包，LTF的数目为N_STS乘以协作AP的数目。
在实施例中，根据协作AP的数目设置TX流和TX天线配置。例如，在4个AP为AP协作模式并且每个AP有2个TX流的情况下，将存在来自STA侧的至少8×8个总MIMO天线配置，这将得到每个AP有8×2个BF预编码器。因此，在该情况下，每个AP应当存在8个TX天线。
在实施例中，如果对于探测包，LTF的数目是每个AP的TX流的数目(N_STS)，那么仅仅一个AP是可操作的，同时在波束成形反馈的NDP探测包传输期间关闭网络中具有相同频谱的其它AP。
图1示出了用于传送数据的网络100。网络100包括拥有重叠覆盖区域112和113的多个接入点(AP)110、多个用户设备(UE)120和回程网络130。本文所使用的术语AP还可称为传输点(TP)，而且这两个术语可在本发明中互换使用。另外，本文所使用的术语UE还可称为STA，而且这两个术语可在本发明中互换使用。AP 110可包括能够通过特别是建立与UE 120的上行(虚线)和/或下行(点线)连接提供无线接入的任何部件，例如基站收发台(BTS)、演进型基站(eNB)、毫微微蜂窝基站以及其它启用无线的设备。UE 120可包括能够与AP 110建立无线连接的任意部件。回程网络130可以是允许数据在AP 110和远端(未示出)之间交换的任意部件或部件集合。在一些实施例中，网络100可包括各种其它无线设备，例如中继设备和毫微微蜂窝基站等。
由于多个AP 110在具有重叠覆盖区域112和113的区域中运行，所以来自AP 110和UE 120的传输之间的干扰可给有效通信带来问题。AP 110可用于利用如下所述的实施例IA算法以提升网络100中的各种设备之间的通信。
图2示出了在Wi-Fi系统中应用的整体IA操作的实施例系统200，其中具有用于在IA操作模式下进行信道估计的LTF设计。在实施例中，系统200在执行IA时利用信道状态信息(CSI)反馈。在另一实施例中，系统200在执行IA时利用信道质量信息(CQI)反馈。系统200包括多个AP 202(标记为AP0和AP1)和多个通信台(STA)210(标记为STA 1、STA 2、STA 3和STA N)。系统200还包括用户选择和预编码器设计单元206。每个AP 202包括多个发射器天线204，并且每个STA 210包括多个接收器天线212。AP 202在传输流208中发送NDP探测包；本文稍后描述用于进行波束成形探测的LTF设计。
从图2可见，在CSI反馈实施例中，两个AP 202同时发送下行(DL)信号，并且需要考虑来自其它AP 202的干扰来设计每个AP 202处的波束成形。本文所公开的是LTF设计，该设计使用来自STA 210的CSI反馈在Wi-Fi系统中实现AP协作。以下描述解释基于两个AP 202协作的实施例。然而，其它实施例不局限于两个AP的情况，而是可扩展为多于两个AP的情况。在实施例中，波束成形设计通过使用根据电气和电子工程师学会(IEEE)802.11ac的基于角度量化的波束成形(BF)反馈或者使用类似长期演进(LTE)系统的基于预编码器矩阵指示符(PMI)的BF反馈在信道置零或特征波束成形(EGB)方法中实施。然而，BF反馈方案不局限于IEEE 802.11a类型的反馈或类似LTE的反馈。
协作模式下的每个AP 202将逐个广播NDP探测包，并且网络200内的所有STA 210将使用探测包进行信道估计。每个AP 202进行SVD运算并计算特征向量的V矩阵和奇异值的S向量。角度量化的V矩阵以及奇异值被反馈至其关联的AP 202，其中两个AP 202将共享反馈信息。来自S向量的奇异值将用于SINR和总速率计算。当每个AP 202存在单个TX流的情况下，一个主奇异值将用于SINR和总速率计算，并且当每个AP 202存在多个TX流时，数目与TX流的数目相同的奇异值将用于SINR和总速率计算。可在每个STA 210处计算总速率并将总速率反馈至AP 202，或者像现有IEEE802.11ac一样，S向量将被反馈以及可以在每个AP 202处计算总速率。任意一种方法均可。
奇异向量S中的每个元素表示在两个AP 202和每个STA 210之间形成的信道矩阵的特征值。每个STA 210从S向量中取出主特征值。按如下计算每个STA 210的平均总速率，其中Cavg_sum是每个STA210的平均总速率，N是每个符号的子载波的数目，N_STS是每个AP 202的TX流的数目，以及Si表示奇异向量S的第i个主奇异值。
假设将选择每个AP的一个STA 210，主AP 202将选择两个STA 210，它们具有两个最佳总速率。通过使用这两个选择的STA 210的V矩阵，每个AP 202(或主AP 202)取出这两个选择的V矩阵的第一N_STS列，并将这两个N_STS列集合分配给每个AP 202用于波束成形矩阵。这种类型的BF设计称为EGB。每个AP 202的波束成形矩阵的大小为NTX×N_STS，其中NTX是TX天线的数目。
如果想要为上述案例设计信道置空方法中的BF矩阵，那么首先，尝试找到每个选择的V矩阵的第一N_STS列的零空间。每个找到的零空间将应用于其它AP 202的BF，也就是说，当V0被称为AP0202的EGB矩阵，并且V1被称为AP1 202的EGB矩阵时，V0的零空间将成为AP1 202的BF矩阵，并且V1的零空间将成为AP0 202的BF矩阵。
一旦完成了用户选择和BF矩阵设计，数据包将发送给那些选择的STA210。考虑秩2×(N_STS)次MIMO传输，也就是说，在2个AP 202协作的情形下，来自每个AP 202的N_STS次MIMO传输将进行总共2×(N_STS)次MIMO传输，选择的STA在接收数据包之后可进行MMSE MIMO检测。
接着，描述了使用BF反馈的PMI类型(即，CQI反馈实施例)的Wi-Fi中的干扰对齐系统。可以假设一个预置PMI。为每个AP 202分别逐个广播的探测包估计信道，并且将应用每个STA 210的预置PMI中的每个预编码器来获取有效信道，该预编码器用于计算每个TX流的SINR。我们可为有效信道使用TX SINR获取总速率，并且找出生成最佳总速率的PMI索引。每个STA210将选出的PMI索引及其对应的TX SINR作为BF报告反馈至每个AP 202。主AP 202将具有相同反馈的PMI索引的所有STA 210分为一组。在分组的STA 210中比较每个TX流的TX SINR，并为TX流选择最佳SINR。基于在分组的STA 210中选择的最佳SINR计算新的总速率，并且相互比较所有这些组计算的这些新的总速率并选择一个产生最佳总速率的预编码器。
一旦通过上述流程获取了预编码器，那么预编码器的所有列的前半部分将用于AP0 202的BF矩阵，所有列的右半部分将用于AP1 202的BF矩阵。对于基于PMI的BF或基于EGB(或者信道置空)的BF，检测方案可能相同。
本文所公开的是适应提出的AP协作通信的新前导设计。信道探测周期的前导与数据包不同。长训练字段(LTF)的数目取决于每个AP的TX流(TX传输的秩)的数目，这与现有标准不同。在现有标准中，信道探测包所具有的LTF数目与TX天线数目相同，但是，在本文中，我们将在多个AP之间采用天线虚拟化。也就是说，每个STA将为TX流而不是为实际的TX天线进行信道估计。我们将使用IEEE 802.11ah的短包帧或长包帧对其进行描述。图3A和3B所示为IEEE 802.11ah的短前导和长前导帧格式。
图3A和3B示出了IA波束成形反馈的前导的实施例。可使用IEEE 802.11中的任意前导包格式，例如IEEE 802.11n混合模式或绿地(Green field)包、IEEE 802.11ac包，或者IEEE 802.11ah中的短包或长包。与传统WiFi不一样，用于信道估计的LTF的数目与流数相同，即与TX秩相同。使用循环时延分集(CDD)；不应用波束成形。当一个AP广播波束成形包时，其它AP应被关闭。N_STS应当是N_TX的一半，例如，当N_STS为2时，在两个AP协作的情形下，N_TX为4。
图3A和3B示出了数据包帧的前导的实施例。可使用IEEE 802.11中的任意前导包格式，例如IEEE 802.11n混合模式或绿地(Green field)包、IEEE802.11ac包，或者IEEE 802.11ah中的短包或长包。与传统WiFi不一样，用于信道估计的LTF的数目与TX天线数目相同。两个可用AP同时将波束成形的数据包发送给目的STA。流数(N_STS)应当是N_TX的一半，例如，当N_STS为2时，N_TX为4，或者当N_STS为1时，N_TX为2(在两个AP协作的情形下)，等等。
在不应用波束成形时，将在探测包中应用每根天线的循环时延分集(CDD)。TX流的数目(N_STS)应当是NTX的一半，也就是说，当N_STS为2时，NTX应当为4，和2个AP协作的情况一样。
对于数据包，情况相反。LTF的数目取决于每个AP的TX天线的数目(NTX)，或者我们可以说当存在2个AP协作时，LTF的数目是每根天线的N_STS的两倍。协作模式下的AP将同时发送数据包。对于2个AP协作情况下的波束成形，TX流的数目(N_STS)应当是NTX的一半。图3A和3B中的相同帧格式可应用于数据包。
返回到图2，在实施例中，两个AP 202可在Wi-Fi网络中的相同频带中操作。两个AP 202可同时服务多个STA 210，这样增加了总体的数据吞吐量。在实施例中，修改现有前导设计来实现IA操作。在实施例中，发送数目与每个AP 202的TX流208的数目相同的LTF用于NDP探测，也就是说，用于波束成形信道反馈。在实施例中，发送数目与每个AP 202的TX天线204的数目相同的LTF用于数据包探测。在实施例中，IA操作可仅用于AP 202，在两个AP协作的情形下，AP 202的TX流208的数目是TX天线204的数目的一半。在实施例中，在用于波束成形反馈的NDP探测包传输期间，只有一个AP 202是可操作的，而网络中具有相同频谱的其它AP 202均被关闭。
在实施例中，STA 210进行有效的信道估计，该估计用于计算每个AP 202中的每个流208的SINR。STA 210在所有子载波上使用每个AP 202中的每个空间时间流(STS)208的这些SINR计算总速率，并选择最匹配的预编码器。STA 210将优选预编码器及其对应的SINR反馈至AP 202(主AP)。在实施例中，主AP 202是AP0 202。主AP包括用户和预编码器选择单元206。在其它实施例中，用户和预编码器选择单元206可包含在通过回程网络到达的服务器中。
AP 202选择STA 210来调度对应的预编码器。AP 202发送数据包，本文稍后将描述数据包的前导设计。在实施例中，选择的预编码器的所有列的左半部分用于AP0 202的波束成形，并且选择的预编码器的所有列的右半部分用于AP1 202的波束成形。
选择的STA 210进行MMSE MIMO检测并且计算秩2×(N_STS)MIMO传输；也就是说，在2个AP的IA情形下，来自每个AP 202的N_STS次MIMO传输将进行总共2×(N_STS)次MIMO传输。将MMSE MIMO检测的软输出传送到维特比解码器。
在现有Wi-Fi系统中，载波侦听多址访问/冲突避免(CSMA/CA)是多址访问方案，在该方案中，在OBSS情形下，只有一个AP向STA提供服务。实施例实现IA方案，在该方案中，相同频谱中的两个AP可以同时向多个STA发送数据。实施例改变前导包，并且在TX流的数目和TX天线的数目之间有限制。
实施例在不牺牲吞吐量的情况下解决了大带宽Wi-Fi操作下的OBSS情形。可在下一代Wi-Fi接入点和蜂窝系统，例如下一代Wi-Fi企业接入点、3GPP LTE和/或高级基站等中实施实施例。
这是一个示例实施例，模拟环境，包括2个AP，1个TX流—每个AP两根TX天线；10个STA，每个STA两个RX；每个TX-RX对之间的平坦衰落信道；两个预编码器的码本大小(两个2×2的预编码器)；使用维特比解码器的QPSK和1/2速率的BCC；以及波束成形向量选择的一次迭代。图4和5分别示出了基于模拟环境的吞吐量和误码率(BER)性能结果。
图6示出了在NDP探测期间每个STA的操作的实施例系统600。图6中图示基于上述模拟环境。系统600包括多个AP 602(标记为AP0和AP1)和第n个STA 606。每个AP 602包括两个发射器天线604并发送探测包流610。每个STA 606包括两个接收器天线608。
r 0 = s 1 h 00 n 1 + s 1 e jθ h 01 n 1 + N
r 1 = s 1 h 10 n 1 + s 1 e jθ h 11 n 1 + N
其中ri是第i个接收器处的接收信号，h是信道参数，θ是CDD值，其是子载波索引的函数。
r 0 = s 1 h 00 n 1 + s 1 e jθ h 01 n 1 + N = s 1 ( h 00 n 1 + e jθ h 01 n 1 ) + N = s 1 h eff 0 n 1 + N
r 1 = s 1 h 10 n 1 + s 1 e jθ h 11 n 1 + N = s 1 ( h 10 n 1 + e jθ h 11 n 1 ) + N = s 1 h eff 1 n 1 + N
其中，使用来自AP1的一个LTF估计和
上述的N表示加性高斯白噪声(AWGN)。此处，s1是该子载波中的LTF序列。以同样的方式在STA n和AP0之间估计和在NDP探测周期过后，STA n将估计信道， H l r = h eff 0 n 0 h eff 0 n 1 h eff 1 n 0 h eff 1 n 1 . 在Hn的SVD运算之后，使用奇异值计算BF的EGB或信道置空类型的SINR。使用下述公式计算BF的PMI类型的SINR。首先，具有每个预编码器候选的多个Hn，使得
H l r = h eff 0 n 0 h eff 0 n 1 h eff 1 n 0 h eff 1 n 1 V l , 其中Vl是第个预编码器，是有效信道矩阵。将TX流的SINR计算为 SINR l , j r = h l , i r H ( h l , j r h l , j r H + σ 2 I ) h l , i r , 其中i，j＝0，1；i≠j；l＝0，...，L-1。随后，使用下述公式计算总速率：Rl＝Σilog(1+Γi)，其中Ri是第l个预编码器的对应总速率，Γi是每i个TX流的SINR，即在2个AP的情况下第i个AP 602和每个AP的单个TX流。每个AP 602反馈优选的第l个预编码器和AP 602的TX SINR来计算总速率。
在实施例中，每个AP 602进行操作来选择预编码器和用户。首先，根据反馈的优选预编码器对STA 606进行分组，也就是说，将具有相同优选预编码器的那些STA 606分组在一起。在各组之间比较每个TX流610的反馈SINR，也就是说比较每个AP602的反馈SINR，并选择给予最佳SINR的STA 606。基于选择的STA 606及其对应的SINR在各组中再次计算总速率。比较所有组之间的总速率并选择给予最佳总速率的组。选择的组所对应的预编码器是选择的预编码器，并且从每个AP 602调度出将该组中已经选择的两个STA606。在这种情况下，选择的预编码器是2×2矩阵，并且第一列用于AP0 602的波束成形向量，第二列是AP1 602的波束成形向量。
图7示出了在使用基于CSI的BF反馈的数据包传输期间每个STA的操作的实施例系统700。系统700包括两个AP 702(标记为AP0和AP1)以及多个STA 706。每个AP 702包括两个发射器天线704，每个STA 706包括两个接收器天线708。系统700示出了在与两个AP 702的数据传输周期期间每个STA 706处的详细操作。每个STA 706估计每个TX流的信道，信道为 H eff n = h eff 0 n 0 h eff 0 n 1 h eff 1 n 0 h eff 1 n 1 . 信道的每个元素为 h ^ eff 0 n 0 = r 0 t 0 - r 0 t 1 2 · l k , h ^ eff 0 n 1 = r 0 t 0 + r 0 t 1 2 · l k , h ^ eff 1 n 0 = r 1 t 0 - r 1 t 1 2 · l k , h ^ eff 1 n 1 = r 1 t 0 + r 1 t 1 2 · l k , 其中ri是第个接收器处的接收信号，tn是第n个符号的传输时间，以及k是子载波索引。如果接收信号表示为 r ‾ = r 0 r 1 , 并且发射信号表示为 d ‾ = d 0 d 1 , 其中d0和d1分别是从AP0702和AP1 702调度的STA 706的有用信号，随后MMSE-MIMO检测产生检测到的如下： [ H eff H H eff + N 0 I ] - 1 H eff H r ‾ = [ H eff H H eff + N 0 I ] - 1 H eff H H eff d ‾ + N .
图8示出了在使用基于CQI的BF反馈信息的数据包传输期间每个STA的操作的实施例系统800。系统800包括两个AP 802(标记为AP0和AP1)以及多个STA 806。每个AP 802包括两个发射器天线804，每个STA 806包括两个接收器天线808。从每个AP 802发送两个LTF，即，LTF0和LTF1。每个LTF0和LTF1的相同子载波位置处的LTF序列被称为和 s i t 1 .
r 0 t 0 = s 0 t 0 h 00 n 0 + s 1 t 0 h 00 n 1 + s 0 t 0 e jθ h 01 n 0 + s 1 t 0 e jθ h 01 n 1 + N
r 1 t 0 = s 0 t 0 h 10 n 0 + s 1 t 0 h 10 n 1 + s 0 t 0 e jθ h 11 n 0 + s 1 t 0 e jθ h 11 n 1 + N
r 0 t 1 = - s 0 t 1 h 00 n 0 - s 1 t 1 h 00 n 1 + s 0 t 1 e jθ h 01 n 0 + s 1 t 1 e jθ h 01 n 1 + N
r 1 t 1 = - s 0 t 1 h 10 n 0 - s 1 t 1 h 10 n 1 + s 0 t 1 e jθ h 11 n 0 + s 1 t 1 e jθ h 11 n 1 + N
其中是第个接收器在时间处的接收信号。
r 0 t 0 = s 0 t 0 ( h 00 n 0 + e jθ h 01 n 0 ) + s 1 t 0 ( h 00 n 1 + e jθ h 01 n 1 ) + N
r 1 t 0 = s 0 t 0 ( h 10 n 0 + e jθ h 01 n 0 ) + s 1 t 0 ( h 00 n 1 + e jθ h 01 n 1 ) + N
r 0 t 0 r 1 t 0 = h eff 0 n 0 h eff 0 n 1 h eff 1 n 0 h eff 1 n 1 s 0 t 0 s 1 t 0
可以通过类似的方式获取和
对于LTF序列，并且估计的有效信道参数为：
h ^ eff 0 n 0 = r 0 t 0 - r 0 t 1 2 · s i tj , h ^ eff 0 n 1 = r 0 t 0 + r 0 t 1 2 · s i tj , h ^ eff 1 n 0 = r 1 t 0 - r 1 t 1 2 · s i tj , h ^ eff 1 n 1 = r 1 t 0 + r 1 t 1 2 · s i tj
当 r ‾ = r 0 r 1 , H eff = h eff 0 n 0 h eff 0 n 1 h eff 1 n 0 h eff 1 n 1 , 并且发送的数据为 d ‾ = d 0 d 1 , MMSEMIMO检测可如下提供检测到的
[ H eff H H eff + N 0 I ] - 1 H eff H r ‾ = [ H eff H H eff + N 0 I ] - 1 H eff H H eff d ‾ + N
其中d0是从AP0调度的STA 806的有用信号，以及d1是从AP1 802调度的STA 806的有用信号。
图9示出了用于在Wi-Fi网络中进行NDP探测的实施例方法900的流程图。方法900开始于方框902，在方框902中，第一多个AP使用多个传输天线中的一个将探测包发送给多个通信台，每个通信台具有两个或两个以上接收器天线。在实施例中，探测包是包括多个LTF的空数据探测包，其中LTF的总数等于传输流的总数。当没有其它AP正在发送探测包时，第一AP发送探测包。接着，方法900前进到方框904，在方框904，确定是否存在任意其它需要发送探测包的AP。如果存在其它AP，那么方法900前进到方框902。如果所有AP已发送探测包，那么方法900前进到方框906。在方框906处，每个STA根据从每个AP接收到的探测包计算预编码器和SINR并将STA的信道波束成形信息及其SINR发送给至少一个AP。在方框908处，至少一个AP从每个STA接收信道波束成形信息和SINR。在方框910处，主AP或回程控制器(例如，回程服务器)基于SINR和预编码器候选计算总速率并选择产生最佳总速率的预编码器。在方框912处，主AP(或回程控制器)将具有相同信道波束成形信息(例如，优选预编码器)的STA分为一组并从提供最佳SINR的组中选择一个STA。在方框914处，主AP基于每个组中选择的STA和选择的STA的SINR重新计算每个组中的总速率。在方框916处，主AP选择提供最佳总速率的组并选择所选组对应的信道波束成形信息(例如，预编码器)。在方框918处，主AP通过选择的信道波束成形信息(例如，预编码器)将传输从AP调度到选择的STA，之后，方法900结束。
图10是处理系统1000的方框图，其可以用来实现本文公开的设备和方法。特定设备可以利用所示的所有部件，或仅部件的子集，而集成水平可随设备而异。此外，设备可以包含部件的多个实例，如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等等。处理系统1000可以包括配备有一个或多个输入/输出设备的处理单元1001，所述输入/输出设备包括扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、小键盘、键盘、打印机、显示器等等。处理单元1001可以包括中央处理器(CPU)1010、存储器1020、大容量存储设备1030、网络接口1050以及连接至总线1040的I/O接口1060。
总线1040可是一个或多个任意类型的若干总线架构，包括存储总线或存储控制器、外设总线以及视频总线等等。所述CPU 1010可包括任意类型的电子数据处理器。存储器1020可包括任意类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)或其组合等等。在实施例中，存储器1020可包括在开机时使用的ROM以及在执行程序时使用的存储程序和数据的DRAM。
大容量存储设备1030可包括任意类型的存储设备，其用于存储数据、程序和其它信息，并使这些数据、程序和其它信息通过总线1040访问。大容量存储设备1030可包括如下项中的一种或多种：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等等。
I/O接口1060可提供接口以将外部输入输出设备耦合到处理单元1001。I/O接口1060可包括视频适配器。输入输出设备的示例包括耦合到视频适配器的显示器和耦合至I/O接口的鼠标/键盘/打印机。其它设备可以耦合至处理单元1001，可以利用附加的或更少的接口卡。例如，可使用如通用串行总线(USB)(未示出)等串行接口卡将接口提供给打印机。
处理单元1001可以包括一个或多个网络接口1050，网络接口1050可包括有线链路，如以太网电缆等等，和/或无线链路以接入节点或不同网络。网络接口1001允许处理单元通过网络1080与远程单元通信。例如，网络接口1050可以通过一个或多个发送器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在实施例中，处理单元1001耦合至局域网或广域网用于数据处理并与远程设备通信，远程设备可包括其它处理单元、互联网、远程存储设施等等。
尽管进行了详细的描述，但应理解，可在不脱离由所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，对本文做出各种改变、替代和更改。此外，本发明的范围不希望限于本文中所描述的特定实施例，所属领域的一般技术人员将从本发明中容易了解到，过程、机器、制造工艺、物质成分、构件、方法或步骤(包括目前存在的或以后将开发的)可执行与本文所述对应实施例大致相同的功能或实现与本文所述对应实施例大致相同的效果。因此，所附权利要求书既定在其范围内包括此类过程、机器、制造工艺、物质成分、构件、方法或步骤。

Claims (35)

1.一种用于在具有重叠基本服务集(OBSS)的无线局域网(LAN)中进行干扰对齐的网络部件中的方法，其特征在于，所述方法包括：
当所述无线LAN中的多个接入点(AP)中没有其它AP正在广播时，使用所述网络部件指示所述多个AP中的第一AP向多个通信台广播空数据包(NDP)探测包，其中所述NDP探测包包括多个长训练字段(LTF)，并且LTF的总数等于每个AP的传输流的总数；
从每个通信台接收信道波束成形(BF)信息和信号干扰噪声比(SINR)，其中每个通信台根据从所述无线LAN中的每个AP接收到的探测包计算所述信道BF信息和所述SINR；以及
根据所述SINR和所述信道BF信息确定传输调度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道BF信息包括预编码器候选并且进一步包括根据所述SINR和所述预编码器候选计算总速率并选择提供最佳总速率的所述预编码器候选中的一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络部件包括主AP，所述主AP是所述多个AP中的一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络部件包括回程控制器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括根据优选的预编码器索引对所述通信台进行分组，其中每个通信台提供对应的优选预编码器索引以响应于所述探测包。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具有相同优选预编码器的通信台被分组在一起。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括比较一个组中每个流的所述SINR，以及从提供最佳SINR的所述组中选择通信台。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：
基于每个组中选择的通信台和所述选择的通信台的对应SINR重新计算每个组中的总速率；
选择提供最佳总速率的组；
选择所述选择的组对应的预编码器；以及
从两个AP调度出所述选择的组中的所述通信台。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括为所述两个AP形成波束成形矩阵，其中一列对应于所述两个AP的第一AP的第一波束成形向量，第二列对应于所述两个AP的第二AP的第二波束成形向量。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定传输调度包括确定V矩阵是根据被所述通信台进行角度量化的估计的有效通信的奇异值分解(SVD)而确定的。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多个AP在所述无线LAN中的相同频带中操作。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道BF信息包括信道状态信息和信道质量信息中的一个。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括发送数据传输包，其中所述数据传输包的LTF的数目等于协作AP的传输流的总数。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括发送数据传输包，其中所述数据传输包的LTF的数目等于每个AP的传输天线的总数，其中AP的总数为2。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道BF信息包括基于角度量化的BF反馈并且进一步包括使用所述基于角度量化的(BF)反馈执行信道置空或特征波束成形(EGB)方法。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括根据所述基于角度量化的BF反馈确定特征向量的V矩阵和根据奇异值所确定的S向量。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，奇异值数目等于传输数目。
18.一种用于在具有重叠基本服务集(OBSS)的无线局域网(LAN)中进行干扰对齐的网络部件，其特征在于，所述网络部件包括：
处理器；以及
计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储由所述处理器执行的程序，所述程序包括进行如下操作的指令：
当所述无线LAN中的多个接入点(AP)中没有其它AP正在广播时，指示所述多个AP中的第一AP向多个通信台广播空数据包(NDP)探测包，其中所述NDP探测包包括多个长训练字段(LTF)，并且LTF的总数等于传输流的总数；
从每个通信台接收信道波束成形(BF)信息和信号干扰噪声比(SINR)，其中每个通信台根据从所述无线LAN中的每个AP接收到的探测包计算所述信道BF信息和所述SINR；以及
根据所述SINR和所述信道BF信息确定传输调度。
19.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，所述信道BF信息包括预编码器候选，所述指令进一步包括进行如下操作的指令：根据所述SINR和所述预编码器候选计算总速率并选择提供最佳总速率的所述预编码器候选中的一个。
20.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，所述网络部件包括主AP，所述主AP是所述多个AP中的一个。
21.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，所述网络部件包括回程控制器。
22.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，所述指令进一步包括进行如下操作的指令：根据优选的预编码器索引对所述通信台进行分组，每个通信台提供对应的优选预编码器索引以响应于所述探测包。
23.根据权利要求22所述的网络部件，其特征在于，具有相同优选预编码器的通信台被分组在一起。
24.根据权利要求22所述的网络部件，其特征在于，所述指令进一步包括进行如下操作的指令：比较一个组中每个流的所述SINR，以及从提供最佳SINR的所述组中选择一个通信台。
25.根据权利要求24所述的网络部件，其特征在于，所述指令进一步包括进行如下操作的指令：
基于每个组中选择的通信台和选择的通信台的对应SINR重新计算每个组中的总速率；
选择提供最佳总速率的组；
选择所述选择的组对应的预编码器；以及
从两个AP调度出所述选择的组中的所述通信台。
26.根据权利要求25所述的网络部件，其特征在于，所述指令进一步包括进行如下操作的指令：为所述两个AP形成波束成形矩阵，其中一列对应于所述两个AP的第一AP的第一波束成形向量，第二列对应于所述两个AP的第二AP的第二波束成形向量。
27.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，所述确定传输调度的指令包括进行如下操作的指令：确定V矩阵是根据被所述通信台进行角度量化的估计的有效通信的奇异值分解(SVD)而确定的。
28.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，多个AP在所述无线LAN中的相同频带中操作。
29.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，所述信道BF信息包括信道状态信息和信道质量信息中的一个。
30.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，所述程序进一步包括进行如下操作的指令：发送数据传输包，所述数据传输包的LTF的数目等于协作AP的传输流的数目。
31.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，所述程序进一步包括进行如下操作的指令：发送数据传输包，所述数据传输包的LTF的数目等于每个AP的传输天线的数目。
32.根据权利要求18所述的网络部件，其特征在于，所述信道BF信息包括基于角度量化的BF反馈并且所述程序进一步包括进行如下操作的指令：使用所述基于角度量化的(BF)反馈执行信道置空或特征波束成形(EGB)方法。
33.根据权利要求32所述的网络部件，其特征在于，所述程序进一步包括进行如下操作的指令：根据所述基于角度量化的BF反馈确定特征向量的V矩阵和根据奇异值所确定的S向量。
34.根据权利要求32所述的网络部件，其特征在于，奇异值数目等于传输数目。
35.一种用于在具有重叠基本服务集(OBSS)的无线局域网(LAN)中进行干扰对齐的接入点(AP)中的方法，其特征在于，所述方法包括：
当所述无线LAN中没有其它AP正在广播时，使用所述AP向多个通信台广播空数据包(NDP)探测包，其中所述NDP探测包包括多个长训练字段(LTF)，并且LTF的总数等于每个AP的传输流的总数；
从每个通信台接收信道波束成形(BF)信息和信号干扰噪声比(SINR)，其中每个通信台根据从所述无线LAN中的至少一些AP接收到的探测包计算所述信道BF信息和所述SINR；
将具有相同信道BF信息的通信台分在一组；
在提供最佳SINR的各组内选择一个通信台；
根据所选择的通信台对应的信道BF信息及其对应的SINR确定每组的总速率；
确定提供最佳总速率的组；以及
根据来自所述确定的组的所述信道BF信息创建波束成形矩阵，其中第一列对应于所述多个AP的第一AP的波束成形向量。
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