CN104836601B - 多入多出无线通信方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多入多出无线通信方法与系统，由主要无线通信装置来执行，包括：获取协议下的传输机会；发布分散MIMO起始帧，其包含主要无线通信装置的传输期间和传输空间流的数目Ns1以及指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1；接收参与无线通信装置因应分散MIMO起始帧所发送的起始部分，或在达到预设条件后发布起始部分；以及在收到或发布起始部分后，传输分散MIMO数据包至指定接收器，此时参与无线通信装置被允许在主要无线通信装置的传输期间内传输另一分散MIMO数据包至指定接收器或另一指定接收器，其中，主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1与参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1。

Description

多入多出无线通信方法与系统
技术领域
本发明涉及多入多出无线通信方法与系统，尤其涉及能够改善数据吞吐量的多入多出无线通信方法与系统。
背景技术
在无线通信中，多入多出(multiple-input multiple output(MIMO))是一种在传送与接收两端均使用多个天线来进行通信的技术，能够改善通信表现。此MIMO技术能大幅增加数据吞吐量，因此部分现代的无线通信标准例如IEEE 802.11n/ac、长期演进技术(Long Term Evolution(LTE))、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability forMicrowave Access(WiMAX))与诸如采用MIMO作为通信执行的此类标准。然而，考虑到许多装置在同一时间传输所会引起的干扰，一些采用MIMO技术的通信标准(例如IEEE 802.11n/ac)也采用了载波感测多重存取(Carrier Sense Multiple Access(CSMA))协议以在利用共享的传输频道进行传输前确认无其它传输的存在。通过CSMA，一传输器能够借助一接收器的响应来测定是否有任何其它正在进行的传输，从而避免可能发生的碰撞或干扰。而为了在众多竞逐同一传输机会的传输器中决定赢家，一竞争协议也被采用，该竞争协议用来允许不同使用者的传输器在未事先协调的情形下使用相同的传输通道，举例而言，符合IEEE 802.11n/ac标准的一传输器在一竞争协议下会使用一倒数计数器来进行倒数，并在该倒数计数器数至零时赢得该传输机会。
而随着MIMO技术广泛地运用于无线通信装置中(例如符合IEEE802.11n/ac标准的装置)以及这些装置的能力的不断演进，一些潜在的传输资源浪费问题浮现。在某些情境下，能够同时处理来自不同传送器的空间流的一接收器会被迫闲置其部分的硬件或软件资源，只因担忧干扰问题以及目前协议的限制。换言之，当前的MIMO无线通信系统只允许竞争同一传输机会的众多传输器的其中之一在同一时间内进行传输。但如果上述限制能够被消除，MIMO系统的数据吞吐量将可显著地增加。
发明内容
鉴于先前技术的不足，本发明的目的在于提供一种多入多出(multiple-inputmultiple-output(MIMO))无线通信方法与系统以增加数据吞吐量。
本发明之另一目的在于提供一种多入多出无线通信方法与系统以支持联合传输，借此改善MIMO技术的效能表现。
本发明公开了一种多入多出无线通信方法，由一主要无线通信装置来执行，该方法的一实施例包含下列步骤：获取一协议下的一传输机会；发布一分散MIMO起始帧，其包含该主要无线通信装置的传输期间、该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1以及一指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1；接收一参与无线通信装置因应该分散MIMO起始帧所发送的一起始部分，或在达到一预设条件后发布该起始部分；以及在收到或发布该起始部分后，传输一分散MIMO数据包至该指定接收器，此时该参与无线通信装置被允许在该主要无线通信装置的传输期间内传输另一分散MIMO数据包至该指定接收器或另一指定接收器，其中，该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1与该参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1。
上述多入多出无线通信方法的另一实施例同样由一主要无线通信装置来执行，并包含下列步骤：获取一协议下的一传输机会；聆听任一信号指出一潜在参与无线通信装置的能力，该潜在参与无线通信装置竞逐该传输机会；发布一分散MIMO邀请帧，其包含该主要无线通信装置的传输期间、该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1、一指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1以及一邀请列表用来邀请包含该潜在参与无线通信装置的一或多个候选装置；以及在达到一预设条件或收到来自该一或多个候选装置的一确认通知后，传输一分散MIMO数据包至该指定接收器，此时该潜在参与无线通信装置被允许在该主要无线通信装置的传输期间内传输另一分散MIMO数据包至该指定接收器或另一指定接收器，其中该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1与该潜在参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1。
所述多入多出无线通信方法的又一实施例同样由一主要无线通信装置来执行，且包含下列步骤：获取一协议下的一传输机会；测定一接收空间流的数目Nr1是否多于该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1，其中，与该主要无线通信装置关联的一指定接收器能够处理该数目Nr1的接收空间流；以及若该数目Nr1多于该数目Ns1，执行一联合传输程序，该联合传输程序在该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1与一参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1的前提下，允许该主要无线通信装置与该参与无线通信装置同时传输数据包。
此外，本发明还公开了一种多入多出无线通信系统，其一实施例包含：一第一无线通信装置，持有一传输机会，用来被动地通过发布一分散MIMO起始帧以及接收来自一第二无线通信装置的一起始部分来开始一联合传输，或主动地通过发布该分散MIMO起始帧以及该起始部分来开始该联合传输，或主动地通过发布一分散MIMO邀请帧以及发布该起始部分来开始该联合传输；以及该第二无线通信装置，竞逐该传输机会，用来通过接受来自该分散MIMO起始帧的一联合传输机会以及发布该起始部分来参与该联合传输，或通过接受来自该分散MIMO起始帧的该联合传输机会以及接收来自该第一无线通信装置的该起始部分来参与该联合传输，或者通过接受来自该分散MIMO邀请帧的该联合传输机会以及接收来自该第一无线通信装置的该起始部分来参与该联合传输，其中，该分散MIMO起始或邀请帧包含该第一无线通信装置的传输空间流的数目Ns1并包含一接收空间流的数目Nr1，该第一无线通信装置关联的一第一接收器能够处理该数目Nr1的接收空间流，且该联合传输在该第一无线通信装置的传输空间流的数目Ns1与该第二无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该第一接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1的前提下，允许该第一与第二无线通信装置同时传输多个分散MIMO数据包。
有关本发明的特征、实作与功效，请配合附图作较佳实施例的详细说明如下。
附图说明
图1a为一无线网络架构的示意图；
图1b为图1a的无线网络架构的一通信情境的示意图；
图1c为图1a的无线网络架构的另一通信情境的示意图；
图1d为图1a的无线网络架构的又一通信情境的示意图；
图1e为图1a的无线网络架构的再一通信情境的示意图；
图1f为图1a的无线网络架构的再一通信情境的示意图；
图2为本发明的多入多出无线通信方法的一实施例的示意图；
图3为基于图2的实施例的一信号传递样态的示意图；
图4为基于图2的实施例的另一信号传递样态的示意图；
图5为另一无线网络架构的示意图；
图6为本发明的另一多入多出无线通信方法的一实施例的示意图；以及
图7为本发明的又一多入多出无线通信方法的一实施例的示意图。
具体实施方式
以下说明内容的技术用语是参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释应以本说明书的说明或定义为准。另外，在可以实施的前提下，本说明书所描述的对象或步骤间的相对关系，涵义可包含直接或间接的关系，所谓“间接”是指对象之间有中间物或物理空间的存在，或指步骤之间有中间步骤或时间间隔的存在。此外，以下内容是关于多入多出(multiple-input multiple-output(MIMO))技术，对于本领域熟知的技术或原理，若不涉及本发明的技术特征，将不予赘述。再者，图标中组件的形状、尺寸、比例以及工艺的步骤顺序等仅为示意，是供本技术领域普通技术人员了解本发明之用，非对本发明的实施范围加以限制。
另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然而这并非表示使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，只要不影响实施的可能性，本技术领域普通技术人员可依据本发明的公开内容与自身的需求选择性地实施任一实施例中的部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。
本发明公开了多入多出无线通信方法与系统，所述方法与系统可应用于许多无线通信装置，如支持IEEE 802.11标准或类似标准的通信装置，然而所举应用是供了解本发明之用，非用以限制本发明。另外，本技术领域普通技术人员能够选择与本说明书所公开的内容等效的组件或步骤来实现本发明，也即本发明的实施并不局限于本说明书所公开的实施例。此外，由于本发明的多入多出无线通信系统所包含的部分或全部组件的任一单独而言可为已知的组件，因此在不影响该系统发明的充分公开及可实施性的前提下，以下说明对于实现该系统发明的组件的细节将予以省略。再者，本发明的多入多出无线通信方法可以是软件和/或固件的形式，并可通过一已知的无线通信装置(例如符合IEEE 802.11标准的装置)或依据本发明的公开所调整或设计的无线装置来执行，因此在符合公开和可实施性要求的前提下，关于方法发明的说明将着重于步骤而非硬件。
请参阅图1a，其为一无线网络架构100的示意图，该无线网络架构100包含：一第一传送器110(简称TX1)具有Nta1个天线；一第二传送器120(简称TX2)具有Nta2个天线；一第一接收器130(简称RX1)具有Nra1个天线；以及一第二接收器140(简称RX2)具有Nra2个天线。上述天线数Nta1、Nta2、Nra1与Nra2都为正整数。在此网络架构100中，涉及二运作中的传送器TX1、TX2的通信情境示例如下：
(1)如图1b所示，TX1与RX1属于同一基本服务集(Basic Service Set,BSS)，TX2与RX2则属于另一基本服务集。请注意，图1b至图1f的实线用来表示相同的基本服务集，而虚线用来表示不同的基本服务集。
(2)如图1c所示，TX1与RX2属于同一基本服务集，TX2与RX1则属于另一基本服务集。本情境与情境(1)在分析上是相同的，因此后续说明将只针对情境(1)进行讨论。
(3)如图1d所示，TX1、TX2与RX1属于同一基本服务集，RX2则不属于上述基本服务集。
(4)如图1e所示，TX1、TX2与RX2属于同一基本服务集，RX1则不属于上述基本服务集。本情境与情境(3)在分析上是相同的，因此后续说明将只针对情境(3)进行讨论。
(5)如图1f所示，TX1、TX2与RX1属于同一基本服务集，且TX1、TX2与RX2属于另一基本服务集。本情境意味着TX1与TX2的每一个都会传输数据包至RX1与RX2。
在情境(1)中，在现行的MIMO协议下，如果TX1获得了一当前的传输机会，将可以传输数据包至RX1，此时TX2应暂停传输程序并试着去竞逐接下来的传输机会。相反的，如果TX2赢得了该当前的传输机会，将可以传输数据包至RX2，此时TX1应暂停传输程序并等待后续的传输机会。然而，如果RX1与RX2均具备处理来自TX1与TX2的所有空间流的能力，上述暂停传输程序的动作将会是对数据吞吐量的浪费；但若RX1与RX2的至少其中之一不具备处理来自TX1与TX2的所有空间流的能力，该暂停传输程序的动作将是需要的。
在情境(3)中，在现行的MIMO协议下，若TX1获得了一当前的传输机会，将被允许传输数据包至RX1，此时TX2必须等待。相反的，若TX2获得了该传输机会，将被允许传输数据包至RX1，此时TX1就必须等待接下来的传输机会。然而，若RX1与RX2均具备处理来自TX1与TX2的所有空间流的能力，上述等待理论上是不必要的；但若RX1与RX2的任一不具备处理来自TX1与TX2的所有空间流的能力，该等待就是需要的。
类似地，在情境(5)中，在现行的MIMO协议下，如果TX1获得了一当前的传输机会，将可传输数据包至RX1与RX2，此时TX2应暂停传输程序直到赢得了之后的传输机会。相反的，若TX2获得了该传输机会，将可传输数据包至RX1与RX2，此时TX1就必须等待接下来的传输机会。然而，若RX1与RX2均具备处理来自TX1与TX2的所有空间流的能力，上述暂停与等待都是种资源的浪费；但若RX1与RX2的任一个不具备处理来自TX1与TX2的所有空间流的能力，该暂停与等待就是需要的。请注意，在其它网络架构下的更多传输情境可由本领域普通技术人员依前述情境(1)、(3)、(5)推衍而得，因此重复与冗余的说明在此予以省略。
鉴于前述可能对数据吞吐量造成浪费的情境，本发明提供一种多入多出(MIMO)无线通信方法以解决相关问题。请参阅图2至图4，图2为所述MIMO无线通信方法的一实施例的示意图；图3为基于图2的实施例的一信号传递样态300的示意图；图4则为基于图2的实施例的另一信号传递样态400的示意图。所述实施例是通过一主要无线通信装置(例如图1a至图1f的传送器TX1)来执行，并包含下列步骤：
步骤S210：获取一协议下的一传输机会，该协议指出竞逐该传输机会的任何其它装置在没有来自所述主要无线通信装置的一分散MIMO帧(distributed MIMO frame)的情形下应暂停传输程序。本步骤中，该协议例如是一适用于IEEE 802.11标准的竞争协议(contention-based protocol)；而该分散MIMO帧是下述步骤S220的分散MIMO起始帧或其均等，例如是一控制帧用来指出一联合传输机会或一传输机会转让。
步骤S220：发布一分散MIMO起始帧(distributed MIMO initiation frame)(例如图3或图4的帧310)，其包含该主要无线通信装置的传输期间、该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1以及一指定接收器(例如图1a至图1f之接收器RX1)能够处理的接收空间流的数目Nr1。请注意，由于一传送空间流可经由二根或更多根天线来传输，因此该数目Ns1应等于或小于该主要无线通信装置的天线数目(例如图1a至图1f的天线数目Nta1)。另请注意，一接收空间流应由其专用的天线来接收，故该数目Nr1应等于或小于该指定接收器的天线数目(例如图1a至图1f的天线数目Nra1)。
步骤S230：接收一参与无线通信装置(例如图1a至图1f的传送器TX2)因应该分散MIMO起始帧所发送的一起始部分(例如图3的起始部分330)，或在达到一预设条件后发布该起始部分(例如图4的起始部分330)。本实施例中，若该参与无线通信装置因应该分散MIMO起始帧而发送该起始部分(也即图3的样态)，此参与无线通信装置即是在一期间内(例如图3的分散MIMO竞争窗期320)用完剩余的通信资源的装置，因此有资格传送该起始部分给其它装置包括该主要无线通信装置以启动一联合传输；或者该参与无线通信装置是有资格依据该分散MIMO起始帧(其可进一步包含一门坎例如是对最低剩余资源的要求条件，以供该参与无线通信装置来决定是否发送该起始部分)发送该起始部分的装置，无论剩余的通信资源是否已然用尽。在另一方面，若该主要无线通信装置在达到该默认条件后发布该起始部分(也即图4的样态)，此意味着包含该参与无线通信装置在内的所有加入该联合传输的装置仍未用尽剩余资源，或意味着仅有该主要无线通信装置被允许启动该联合传输。所述预设条件例如是一时间限制，像是一分散MIMO帧间间隔(distributed MIMO inter-framespacing(Distributed MIMO IFS))360位于该分散MIMO起始帧310与该起始部分330之间如图4所示，该预设条件可避免为了一待加入的装置而等待过久，或可使该主要无线通信装置成为唯一可以启动该联合传输的装置。另外，所述起始部分可以整合于该参与或主要无线通信装置的待发送的数据包(例如下述步骤S240的分散MIMO数据包)，且本身需够长以供所有参与联合传输的装置能够准备好进行传输，或是包含缓冲或过渡符号以让该些参与装置有时间完成传输准备。
步骤S240：在收到或发布该起始部分后，传输一分散MIMO数据包(例如图3或图4的数据包340)至该指定接收器，此时该参与无线通信装置被允许在该主要无线通信装置的传输期间内传输另一分散MIMO数据包(例如图3或图4的数据包350)至该指定接收器(例如图1a至图1f的接收器RX1)或另一指定接收器(例如图1a至图1f的接收器RX2)，其中该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1与该参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该指定接收器所能处理的接收空间流的数目Nr1。进一步而言，该分散MIMO数据包与所述另一分散MIMO数据包在本实施例中是同时传输，故赢得传输机会的该主要无线通信装置的传输期间应等于或长于该参与无线通信装置的传输期间。而在一替代实施例中，该主要无线通信装置预计在其传输期间内传输多个数据包包含该分散MIMO数据包，在此情形下，该参与无线通信装置可以在该分散MIMO数据包的传输之后或之前传送该另一分散MIMO数据包，只要是在该主要无线通信装置的整体的传输期间内即可。回到本实施例，若仅有一接收器(例如该指定接收器)用来与该主要及参与无线通信装置进行传收，则前述对于空间流数目的限制条件(即传输空间流的数目Ns1与数目Ns2的总合等于或小于接收空间流的数目Nr1)已然足够；但若有另一接收器(例如该另一指定接收器)可用来与该主要及参与无线通信装置的任一个进行传收，则对于空间流数目的一追加限制条件(即传输空间流的数目Ns1与数目Ns2的总合应等于或小于一接收空间流的数目Nr2，其中该数目Nr2是该另一接收器能够处理的接收空间流的数目)将是需要的。简言之，能够与参加该联合传输的任一传送器进行传收的每一接收器均应具备能处理全部参与装置的所有空间流的能力。
在本实施例中，来自该主要无线通信装置的分散MIMO数据包包含：用于检测与同步的训练符号(例如图3或图4的训练符号342)；用于通道估测的训练符号(例如图3或图4的训练符号344)；以及数据(例如图3或图4的数据346)。类似地，来自该参与无线通信装置的另一分散MIMO数据包也包含相同成份(例如图3或图4的用于同步的训练符号352、用于通道估测的训练符号354以及数据356)。通过上述训练符号，传送与接收两端的同步可以达成，且通道估测可被接收端来执行。进一步而言，该主要与参与无线通信装置的同步状态理想上应相近，借此让一普通的接收器能够在不必承受/过度承受载波间干扰(inter-carrierinterference(ICI))的情形下执行解调变；然而，一特别设计的接收器像是具有二套解调变电路或一时序补偿电路的接收器也可被本发明的一替代实施例所采用以处理异步的问题。此外，能与该主要及参与无线通信装置进行传收的每一接收器应能估测每个空间流的通道，借此同时处理来自不同传送器的所有空间流，其中传输给其它接收器的部分或所有空间流虽会被当下的接收器所接收，但随后会被舍弃。
请注意，该主要及/或参与无线通信装置可能支持或不支持MIMO技术，但每个与上述二装置关联的接收器需支持MIMO技术以实现联合传输(也即该主要与参与无线通信装置的同时传输)，更精确地说，每个相关的接收器必须能够处理来自所有参加该联合传输的传送器的全部传送空间流。另请注意，该主要或参与无线通信装置用来发送该起始部分者可执行一碰撞检测，借此确认没有其它参与装置已试图发送该起始部分来启动联合传输，然而，此作法并非实施本发明所必须，而该碰撞检测例如是符合现有竞争协议或诸如此类的检测，可通过发送一传送要求(Request to Send(RTS))帧以及从那些收到并回复该RTS帧的装置处接收一允许传送(Clear to Send(CTS))帧的方式来实现。此外，在传输该分散MIMO数据包后，该主要与参与无线通信装置应收到来自他们的指定接收器的确认通知，否则可能需进行重传，上述确认通知的机制可通过现行作法来实现，且为本领域普通技术人员所熟知。再者，前述用语像是“分散MIMO起始帧”、“分散MIMO数据包”、“起始部分”等于本说明书中是用于闸述发明以供理解，并非用来将本发明限制于特殊信号格式。
据上所述，本领域普通技术人员能够了解如何在其它网络架构下实施本发明的联合传输。举例而言，如图5所示，一网络架构500是建构在三个传送器510、520、530(简称TX1、TX2、TX3，每一个均包含至少一天线)以及二个接收器540、550(简称RX1、RX2，每一个均包含至少一天线)，其中传送器TX1、TX2与接收器RX1属于同一基本服务集，而传送器TX3与接收器RX2属于另一基本服务集。在此网络架构500中，TX1扮演主要无线通信装置的角色，并执行前述步骤S210至步骤S240；TX2的倒数计数器在TX1所规范的时间限制内能倒数至零，并能因应来自TX1的分散MIMO起始帧而选择加入该联合传输以及发布一第二分散MIMO起始帧，发布该第二分散MIMO起始帧的前提条件是TX1与TX2二者尚未用尽全部的通信资源，也即RX1与RX2的每一个仍有一或多个未使用的接收路径(在此为未使用的天线)能够让其它传送器来使用；而TX3的倒数计数器在TX1所规范的时间限制内或TX2所规范的另一时间限制内能倒数至零，并能因应来自TX2的第二分散MIMO起始帧而选择加入该联合传输以及发布该起始部分，简言之，TX3在此是扮演类似前述步骤S210至步骤S240中的参与无线通信装置的角色。在本例中，由于TX3是用完剩余通信资源的装置，或是有资格来启动联合传输的装置，因此TX3就无需再发送一分散MIMO启始帧以供其它传送器来据以加入联合传输；然而，若TX3是类似TX2的居间传输器(也即未用完通信资源的传输器)，TX3将会如TX2般运作，也即会发布一第三分散MIMO启始帧给在网络架构500中的其它传输器。请注意，TX2的第二分散MIMO启始帧除可包含TX2的资源使用信息，也可包含TX1的资源使用信息，借此TX3可无视来自TX1的分散MIMO启始帧，而依据来自TX2的第二分散MIMO启始帧来判断剩余的资源对它而言是否足够；不过若是TX2的第二分散MIMO帧仅包含TX2的信息，TX3就应依据来自TX1与TX2的启始帧来计算剩余的资源是否足够，并据以做出参加与否的决定。另请注意，在本发明的一替代实施例中，前述倒数计数器的功能可被其它机制所取代，只要所有加入联合传输的传输器均支持并同意这样的机制即可。
在上述说明的基础下，本发明可进一步引进多种实施变化的至少其中之一。该些实施变化包含至少下列样态：
(1)若前述MIMO无线通信方法欲通过该主要无线通信装置传送多个数据包包含前述分散MIMO数据包，该方法可将该主要无线通信装置的传输期间分割为多个从属期间，然后分配一专用的从属期间给每个数据包，并通过该分散MIMO起始帧指出每个数据包的传输次序与对应的从属期间，借此，该参与无线通信装置能够依据本身欲传输的数据包而适当地选择加入一部或全部的从属期间内的传输。请注意，所述参与无线通信装置在本发明中也可如上述般执行传输期间的分割、分配以及指示，以供其它参与装置来遵循。
(2)在样态(1)的假设下，本MIMO无线通信方法可定义相邻二从属期间之间的一或多个间隔，并允许另一参与无线通信装置在该间隔内决定是否在尚未进行的该从属期间内加入联合传输，也即在部分或全部的剩余从属期间内进行传输。
(3)在样态(1)的假设下，本MIMO无线通信方法可将一或多个该从属期间转让给一指定无线通信装置，借此该指定无线通信装置能够在该被转让的从属期间内替代该主要无线通信装置来进行传输。
(4)在样态(1)的假设下，本MIMO无线通信方法可规划分别传输多个数据包给不同的接收器，并将相对应的地址信息写入该分散MIMO起始帧中；此时，由于该些不同接收器可能具有不同的接收能力，故每个从属期间的剩余的通信资源可能不同，因此，参与无线通信装置应按照所有从属期间中最少的剩余通信资源来决定是否加入联合传输，亦或将部分或全部足供其传输的资源条件纳入考虑以做出决定。另外，该参与无线通信装置自己也可规划送交多个数据包至不同的接收器，此时一后续的参与装置就应如上述参与无线通信装置般做类似的考虑。
(5)当该主要无线通信装置仍握有该传输机会时，本MIMO无线通信方法可传输一补充控制帧至该指定接收器，其中该补充控制帧包含该主要无线通信装置的一更新传输期间。举例而言，本MIMO无线通信方法可通过该分散MIMO起始帧或任何在现行协议下已知且适合的方式来保留一时间间隔足够包含一初始传输期间，并在结束该初始传输期间后，在整体的保留时间间隔内传输该更新传输期间。类似的更新信息可以一再地发送，只要是在整体的保留时间间隔内即可。
(6)本MIMO无线通信方法可将该数目Ns1设成多于实际上需要的数目。更精确地说，该数目Ns1可多于一传输空间流的有效数目，其中前述分散MIMO数据包或其它来自该主要无线通信装置的数据包的传输即是通过该有效数目的传输空间流。此实施变化可为该指定接收器保留信号处理的余裕。
(7)本MIMO无线通信方法可将该数目Nr1设成少于实际上需要的数目。更精确地说，该数目Nr1可少于一接收空间流的有效数目，其中该指定接收器能够用来处理该有效数目的接收空间流。类似地，此实施变化可为该指定接收器保留运作的余裕。
(8)在本MIMO无线通信方法中，该分散MIMO起始帧可进一步包含：一要求条件用来避免拖慢该主要无线通信装置。举例来说，该要求条件例如是要求部分或全部参与联合传输的传送器缩减他们为了争取接下来的通道存取的竞争窗期(例如倒数计数器的最小起始倒数值)、或同意在获得传输机会时分享他们的传输资源如同该主要无线通信装置所为、亦或不能要求任何的优先/优惠对待。
(9)在步骤S210至步骤S240中，该参与无线通信装置的传输空间流在整个联合传输架构中属于不能忽略不计的信号。若有来自其它参与传送器(较该参与无线通信装置更早决定参与联合传输)的传输空间流被一参与接收器认为信号强度低且可忽略，则该参与接收器可将此观察回报给该参与无线通信装置，使其得以在决定是否参加联合传输的过程中漠视该可忽略的传输空间流。
前述由一主要无线通信装置所执行的方法发明要求其它竞逐相同传输机会的装置依自身的需求与可得的通信资源来决定是否参与联合传输，但未设下任何资格限制。而为了给予主要无线通信装置于联合传输一事上更多的弹性，如图6所示，本发明提供了另一多入多出(MIMO)无线通信方法，同样由主要无线通信装置(例如图1a至图1f的传送器TX1)来执行，并包含下列步骤：
步骤S610：获取一协议下的一传输机会，该协议指出竞逐该传输机会的任何其它装置在没有来自该主要无线通信装置的一分散MIMO帧的情形下应暂停传输程序。该协议例如是一适用于IEEE 802.11标准的竞争协议；而该分散MIMO帧是下述步骤S630的分散MIMO邀请帧或其均等(例如是一控制帧用来指出一联合传输机会或一传输机会转让)。
步骤S620：聆听任一信号指出一潜在参与无线通信装置(例如图1a至图1f的传送器TX2)的能力，该潜在参与无线通信装置也竞逐同一传输机会。
步骤S630：发布一分散MIMO邀请帧，其包含该主要无线通信装置的传输期间、该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1、一指定接收器(例如图1a至图1f的接收器RX1)能够处理的接收空间流的数目Nr1、以及一邀请列表用来邀请包含该潜在参与无线通信装置的一或多个候选装置。所述邀请列表可依该一或多个候选装置的能力来决定。
步骤S640：在达到一预设条件或收到来自该一或多个候选装置之一确认通知(例如来自该潜在参与无线通信装置之确认通知)后，传输一分散MIMO数据包至该指定接收器，此时该潜在参与无线通信装置被允许在该主要无线通信装置的传输期间内传输另一分散MIMO数据包至该指定接收器或另一指定接收器(例如图1a至图1f之接收器RX2)，其中该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1与该潜在参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1。本实施例中，所述预设条件例如是一时间限制；所述确认通知可以是前述的起始部分；以及倘若该起始部分因应该预设条件而被传送时，所述分散MIMO数据包可包含该起始部分。另外，无论该潜在参与无线通信装置是否为最后一个参与该联合传输的装置，该邀请列表可先将所有待参与者的能力纳入考虑以避免过度使用通信资源，这意味着所有候选装置只需决定是否加入联合传输，无需对收到的邀请做出回应。然而，在一替代实施例中，该邀请列表所包含的候选装置可能超过实际剩余资源所能支持的上限，此时，较早响应该分散MIMO邀请帧的候选装置将可赢得参与联合传输的机会，或者拥有较高排位的候选装置可优先进入该联合传输的名单中，而拥有较低排位的装置需视是否有较高排位者放弃参加机会以获得替补机会。
由于本技术领域人员能够依据图1a至图5及其相关说明来充份了解本实施例的实施细节与变化，更明确地说，前述实施例所适用的实施变化均可合理应用于此，因此，在不影响本发明的公开要求与可实施性的前提下，重复及冗余的说明在此予以省略。
当然，也存在一种可能性是该主要无线通信装置本身就用尽所有的通信资源，亦即该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1等于该指定接收器能够处理的接收空间流的数目，在此情形下，主要无线通信装置就无需徒劳地提供联合传输机会。针对上述情形，本发明进一步提出一种多入多出(MIMO)无线通信方法，如图7所示，该方法的一实施例是通过主要无线通信装置(例如图1a至图1f之传送器TX1)来执行，并包含下列步骤：
步骤S710：获取一协议下的一传输机会，该协议指出竞逐该传输机会的任何其它装置在未得到允许下应暂停传输程序。所述允许例如是前述的分散MIMO起始或邀请帧，或其等效帧。
步骤S720：测定一接收空间流的数目Nr1是否多于该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1，其中与该主要无线通信装置关联的一指定接收器能够处理该数目Nr1的接收空间流。然而，若该主要无线通信装置执意要执行该联合传输程序，本步骤即属无谓。
步骤S730：若该数目Nr1多于该数目Ns1，执行一联合传输程序，该联合传输程序在该主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1与一参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1的前提下，允许该主要无线通信装置与该参与无线通信装置同时传输数据包。
本实施例中，若该参与无线通信装置意欲传输数据包至该指定接收器以外的另一指定接收器，下列条件即属必须：所述数目Ns1与数目Ns2的总合等于或小于一接收空间流的数目Nr2，其中该另一指定接收器能够处理该数目Nr2的接收空间流。此外，该主要无线通信装置的传输期间应等于或长于该参与无线通信装置的传输期间，借此避免妨碍该主要无线通信装置，然而，此限制非属必要条件。
类似地，由于本技术领域人员能够依据图1a至图6及其相关说明来充份了解本实施例的实施细节与变化，因此，重复及冗余的说明在此予以省略。实际上，本实施例，尤其是步骤S720，能够应用于多数前述实施例中。
除了前述MIMO无线通信方法外，本发明还公开一多入多出(MIMO)无线通信系统，该系统的一实施例包含：一第一无线通信装置(例如图1a至图1f的传送器TX1)，持有一传输机会，用来被动地通过发布一分散MIMO起始帧以及接收来自一第二无线通信装置(例如图1a至图1f的传送器TX2)的一起始部分来开始一联合传输，或主动地通过发布该分散MIMO起始帧以及该起始部分来开始该联合传输，或主动地通过发布一分散MIMO邀请帧以及发布该起始部分来开始该联合传输；以及该第二无线通信装置，同样竞逐该传输机会，用来通过接受来自该分散MIMO起始帧的一联合传输机会以及发布该起始部分来参与该联合传输，或通过接受来自该分散MIMO起始帧的该联合传输机会以及接收来自该第一无线通信装置的该起始部分来参与该联合传输，或者通过接受来自该分散MIMO邀请帧的该联合传输机会以及接收来自该第一无线通信装置的该起始部分来参与该联合传输，其中该分散MIMO起始或邀请帧包含该第一无线通信装置的传输空间流的数目Ns1并包含一接收空间流的数目Nr1，该第一无线通信装置所关联的一第一接收器(例如图1a至图1f的接收器RX1)能够处理该数目Nr1的接收空间流，且该联合传输在该第一无线通信装置的传输空间流的数目Ns1与该第二无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该第一接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1的前提下，允许该第一与第二无线通信装置同时传输多个分散MIMO数据包。
在本实施例中，若该第二无线通信装置与一第二接收器(例如图1a至图1f的接收器RX2)同属另一基本服务集，下列条件即属必须：所述数目Ns1与数目Ns2的总合小于或等于一接收空间流的数目Nr2，其中该第二接收器能够处理该数目Nr2的接收空间流。另外，为了简化接收器方面的解调变处理，该第一与第二无线通信装置的同步状态理想上应相近，或应具有处理异步状态的设计；再者，第一接收器或第一与第二接收器应能取得该第一与第二无线通信装置的每个传输空间流的通道估测，借此让联合传输进行的更顺利。
类似地，由于本领域普通技术人员能够依据图1a至图7及其相关说明来充份了解本实施例的实施细节与变化，因此，重复及冗余的说明在此予以省略。实作上，前述三种MIMO无线通信方法均可应用于本实施例中。
综合上述，本发明的多入多出(MIMO)无线通信方法与系统在不影响现有MIMO协议的基础下通过提供联合传输机会来加强数据吞吐量，意即本发明兼容于现有的MIMO系统。简言之，本发明包含至少下列优点：
(1)本发明即便在传送器分属不同基本服务集(Basic Service Set,BSS)且未经双方或第三方认证的情形下亦能适用；
(2)本发明兼容于不支持联合传输的装置，借此避免影响整体网络的运作；
(3)本发明接受不同空间流中处于一范围内的不同数据包大小及/或传输特性；
(4)本发明允许不同传送器间针对传输机会进行有效率且弹性的协商沟通；
(5)本发明相容于以载波检测多重存取(Carrier Sense Multiple Access(CSMA))为基础的协议、现存的服务质量(quality of service(QOS))机制(其用来决定前述的竞争窗期)、以及其它基本协议的共同特性；
(6)本发明兼容于使用传输波束成形(transmit beamforming(TxBF))、空时区块编码(space-time block codes(STBC))、下行链路多用户MIMO(downlink multi-userMIMO(DL MU-MIMO))以及其它具有进一步处理过的空间流的强化模式。
尽管本发明的实施例如上所述，然而该些实施例并非用来限定本发明，本技术领域普通技术人员可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范围，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的权利要求所界定的范围为准。
【符号说明】
100 无线网络架构
110 第一传送器(TX1)
120 第二传送器(TX2)
130 第一接收器(RX1)
140 第二接收器(RX2)
300 信号传递样态
310 分散MIMO起始帧
320 分散MIMO竞争窗期
330 起始部分
340 分散MIMO数据包
342 训练符号
344 训练符号
346 数据
350 另一分散MIMO数据包
352 训练符号
354 训练符号
356 数据
360 分散MIMO帧间间隔
400 信号传递样态
500 无线网络架构
510 第一传送器(TX1)
520 第二传送器(TX2)
530 第三传送器(TX3)
540 第一接收器(RX1)
550 第二接收器(RX2)
S210 获取一协议下的一传输机会
S220 发布一分散MIMO起始帧，
其包含该主要无线通信装置的传输期间与传输空间流的数目Ns1以及一指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1
S230接收一参与无线通信装置因应该分散MIMO起始帧所发送的一起始部分，或在达到一预设条件后发布该起始部分
S240在收到或发布该起始部分后，传输一分散MIMO数据包至该指定接收器，此时该参与无线通信装置被允许在该主要无线通信装置的传输期间内传输另一分散MIMO数据包至该指定接收器或另一指定接收器，其中该数目Ns1与该参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该数目Nr1
S610获取一协议下的一传输机会
S620聆听任一信号指出一潜在参与无线通信装置的能力，该潜在参与无线通信装置也竞逐同一传输机会
S630发布一分散MIMO邀请帧，其包含该主要无线通信装置的传输期间与传输空间流的数目Ns1、一指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1、以及一邀请列表用来邀请包含该潜在参与无线通信装置的一或多个候选装置
S640在达到一预设条件或收到来自该一或多个候选装置的一确认通知后，传输一分散MIMO数据包至该指定接收器，此时该潜在参与无线通信装置被允许在该主要无线通信装置的传输期间内传输另一分散MIMO数据包至该指定接收器或另一指定接收器，其中该数目Ns1与该潜在参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该数目Nr1
S710获取一协议下的一传输机会
S720测定一接收空间流的数目Nr1是否多于主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1，其中，与该主要无线通信装置关联的一指定接收器能够处理该数目Nr1的接收空间流
S730若该数目Nr1多于该数目Ns1，执行一联合传输程序，该联合传输程序在该数目Ns1与一参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于该数目Nr1的前提下，允许该主要无线通信装置与该参与无线通信装置同时传输数据包。

Claims (26)

1.一种多入多出无线通信方法，由一主要无线通信装置来执行，包含下列步骤：
获取一协议下的一传输机会；
发布一分散MIMO起始帧，其包含所述主要无线通信装置的传输期间、所述主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1以及一指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1；
接收一参与无线通信装置因应所述分散MIMO起始帧所发送的一起始部分，或在达到一预设条件后发布所述起始部分；以及
在收到或发布所述起始部分后，传输一分散MIMO数据包至所述指定接收器，此时所述参与无线通信装置被允许在所述主要无线通信装置的传输期间内传输另一分散MIMO数据包至所述指定接收器或另一指定接收器，
其中，所述数目Ns1与所述参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于所述数目Nr1。
2.根据权利要求1所述的多入多出无线通信方法，其中，所述主要无线通信装置的传输期间等于或长于所述参与无线通信装置的传输期间。
3.根据权利要求1所述的多入多出无线通信方法，其中，所述主要无线通信装置的传输期间包含多个从属期间分别对应多个不同数据包，所述多个数据包包含所述分散MIMO数据包。
4.根据权利要求3所述的多入多出无线通信方法，进一步包含：定义相邻两个所述从属期间之间的一间隔，并允许另一参与无线通信装置于所述间隔内决定是否在尚未进行的所述从属期间内进行传输。
5.根据权利要求3所述的多入多出无线通信方法，进一步包含：将一或多个所述从属期间转让给一指定无线通信装置，借此所述指定无线通信装置能够在所转让的从属期间内替代所述主要无线通信装置来进行传输。
6.根据权利要求1所述的多入多出无线通信方法，进一步包含：当所述主要无线通信装置仍握有所述传输机会时，传输一补充控制帧至所述指定接收器，其中，所述补充控制帧包含所述主要无线通信装置的一更新传输期间。
7.根据权利要求1所述的多入多出无线通信方法，其中，所述数目Ns1多于一传输空间流的有效数目，且所述分散MIMO数据包的传输是通过所述有效数目的传输空间流。
8.根据权利要求1所述的多入多出无线通信方法，其中，所述数目Nr1少于一接收空间流的有效数目，且所述指定接收器能够用来处理所述有效数目的接收空间流。
9.根据权利要求1所述的多入多出无线通信方法，其中，所述数目Ns1与数目Ns2之总合等于或少于一接收空间流的数目Nr2，且所述另一指定接收器能够处理所述数目Nr2的接收空间流。
10.根据权利要求1所述的多入多出无线通信方法，其中，所述分散MIMO起始帧进一步包含：一要求条件用来避免拖慢所述主要无线通信装置。
11.一种多入多出无线通信方法，由一主要无线通信装置来执行，包含下列步骤：
获取一协议下的一传输机会；
聆听指出一潜在参与无线通信装置具有在所述主要无线通信装置的传输期间内将分散MIMO数据包传输至接收器的能力的任一信号，所述潜在参与无线通信装置竞逐所述传输机会；
发布一分散MIMO邀请帧，其包含所述主要无线通信装置的传输期间、所述主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1、一指定接收器能够处理的接收空间流的数目Nr1以及一邀请列表用来邀请包含所述潜在参与无线通信装置的一或多个候选装置；以及
在达到一预设条件或收到来自所述一或多个候选装置的一确认通知后，传输一分散MIMO数据包至所述指定接收器，此时所述潜在参与无线通信装置被允许在所述主要无线通信装置的传输期间内传输另一分散MIMO数据包至所述指定接收器或另一指定接收器，
其中，所述数目Ns1与所述潜在参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于所述数目Nr1。
12.根据权利要求11所述的多入多出无线通信方法，其中，所述主要无线通信装置的传输期间等于或长于所述潜在参与无线通信装置的传输期间。
13.根据权利要求11所述的多入多出无线通信方法，其中，所述主要无线通信装置的传输期间包含多个从属期间分别对应多个不同数据包，所述多个数据包包含所述分散MIMO数据包。
14.根据权利要求13所述的多入多出无线通信方法，进一步包含：定义相邻两个所述从属期间之间的一间隔，并允许另一参与无线通信装置于所述间隔内决定是否在尚未进行的所述从属期间内进行传输。
15.根据权利要求13所述的多入多出无线通信方法，进一步包含：将一或多个所述从属期间转让给一指定无线通信装置，借此所述指定无线通信装置能够在所转让的从属期间内替代所述主要无线通信装置来进行传输。
16.根据权利要求11所述的多入多出无线通信方法，进一步包含：当所述主要无线通信装置仍握有所述传输机会时，传输一补充控制帧至所述指定接收器，其中，所述补充控制帧包含所述主要无线通信装置的一更新传输期间。
17.根据权利要求11所述的多入多出无线通信方法，其中，所述数目Ns1多于一传输空间流的有效数目，且所述分散MIMO数据包的传输是通过所述有效数目的传输空间流。
18.根据权利要求11所述的多入多出无线通信方法，其中，所述数目Nr1少于一接收空间流的有效数目，且所述指定接收器能够用来处理所述有效数目的接收空间流。
19.根据权利要求11所述的多入多出无线通信方法，其中，所述数目Ns1与数目Ns2的总合等于或少于一接收空间流的数目Nr2，且所述另一指定接收器能够处理所述数目Nr2的接收空间流。
20.根据权利要求11所述的多入多出无线通信方法，其中，所述分散MIMO邀请帧进一步包含：一要求条件用来避免拖慢所述主要无线通信装置。
21.一种多入多出无线通信方法，由一主要无线通信装置来执行，包含下列步骤：
获取一协议下的一传输机会；
测定一接收空间流的数目Nr1是否多于所述主要无线通信装置的传输空间流的数目Ns1，其中，与所述主要无线通信装置关联的一指定接收器能够处理所述数目Nr1的接收空间流；以及
若所述数目Nr1多于所述数目Ns1，执行一联合传输程序，所述联合传输程序在所述数目Ns1与一参与无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于所述数目Nr1的前提下，允许所述主要无线通信装置与所述参与无线通信装置同时传输数据包。
22.根据权利要求21所述的多入多出无线通信方法，其中，所述数目Ns1与所述数目Ns2的总合等于或小于一接收空间流的数目Nr2，且与所述参与无线通信装置关联的另一指定接收器能够处理所述数目Nr2的接收空间流。
23.根据权利要求21所述的多入多出无线通信方法，其中，所述主要无线通信装置的传输期间等于或长于所述参与无线通信装置的传输期间。
24.一种多入多出无线通信系统，包含：
一第一无线通信装置，持有一传输机会，用来被动地通过发布一分散MIMO起始帧以及接收来自一第二无线通信装置的一起始部分以开始一联合传输，或主动地通过发布所述分散MIMO起始帧以及所述起始部分以开始所述联合传输，或主动地通过发布一分散MIMO邀请帧以及发布所述起始部分以开始所述联合传输；以及
所述第二无线通信装置，竞逐所述传输机会，用来通过接受来自所述分散MIMO起始帧的一联合传输机会以及发布所述起始部分以参与所述联合传输，或通过接受来自所述分散MIMO起始帧的所述联合传输机会以及接收来自所述第一无线通信装置的所述起始部分以参与所述联合传输，或者通过接受来自所述分散MIMO邀请帧的所述联合传输机会以及接收来自所述第一无线通信装置的所述起始部分以参与所述联合传输，
其中，所述分散MIMO起始或邀请帧包含所述第一无线通信装置的传输空间流的数目Ns1并包含一接收空间流的数目Nr1，所述第一无线通信装置关联的一第一接收器能够处理所述数目Nr1的接收空间流，且所述联合传输在所述数目Ns1与所述第二无线通信装置的传输空间流的数目Ns2的总合等于或小于所述数目Nr1的前提下，允许所述第一无线通信装置与所述第二无线通信装置同时传输多个分散MIMO数据包。
25.根据权利要求24所述的多入多出无线通信系统，其中，所述数目Ns1与所述数目Ns2的总合小于或等于一接收空间流的数目Nr2，且与所述第二无线通信装置关联的一第二接收器能够处理所述数目Nr2的接收空间流。
26.根据权利要求25所述的多入多出无线通信系统，其中，所述第一无线通信装置与所述第二无线通信装置达成同步，且所述第一接收器或所述第一接收器与所述第二接收器能够取得所述第一无线通信装置与所述第二无线通信装置的每一传输空间流的通道估测。
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