CN105340194A - 多用户传输中对客户端接收干扰消除能力的估计和利用 - Google Patents

Abstract

具有多个天线的第一设备无线地发送多个测试分组系列到具有一个或多个天线的第二设备，每个测试分组系列在所述测试分组上被施加不同水平的干扰的情况下进行传输。第一设备确定针对由第一设备所传输的每个测试分组系列的分组误差率。第一设备基于针对不同水平干扰的分组误差率来得出对第二设备的干扰消除能力的估计。

Description

多用户传输中对客户端接收干扰消除能力的估计和利用

技术领域

本公开涉及无线通信设备。

背景技术

由例如IEEE802.1ac标准所支持的多用户传输，提供了用于改进吞吐量和通话时间效率、但需要对流间(inter-stream)干扰的仔细管理的机制。由于动态空中(无线)信道的性质，即使设计良好的接入点(AP)在管理这种干扰方面也面临挑战。在多用户(MU)组内的客户端的最后探测(sounding)和实际的MU传输之间总是存在一些时间，这将在稳定变化的信道中产生流间干扰。

在到每个单独的客户端设备的波束成形增益与抑制客户端设备之间的干扰的能力之间存在折衷。这使得MU链路难以维护。因此，改善到MU组中的每个客户端设备的MU下行链路中的信号-干扰比对于使得MU功能变得有用是重要的。

附图说明

图1是根据本文呈现的方法，示出了被配置为向第二设备组发送多用户传输、并且在此过程中确定客户端接收干扰消除/抑制能力的第一设备的图示。

图2是描绘了在第一设备中执行的操作的高层次流程图。

图3是描绘了在第一设备中执行的操作的更详细的流程图。

图4是图示了估计客户端的接收干扰消除/抑制能力的过程的图示。

图5是被配置为执行本文所呈现的方法的设备的示例性框图。

具体实施方式

概述

具有多个天线的第一设备向具有一个或多个天线的第二设备无线地传输多个测试分组系列，每个测试分组系列在测试分组上被施加不同水平的干扰的情况下进行传输。第一设备确定针对由第一设备所传输的每个测试分组系列的分组误差率。第一设备基于针对不同水平干扰的分组误差率来得出对第二设备的干扰消除能力的估计。

示例实施例

本文呈现了用于使得诸如无线局域网(WLAN)接入点(AP)之类的第一设备能确定多个第二设备(例如，客户端设备)中的每个的干扰消除或抑制能力。AP可以在确定如何对客户端进行分组以用于多用户(MU)多输入多输出(MIMO)传输的目的中使用关于各客户端的干扰消除(IC)的能力的信息。

MU流间干扰可以用AP处适当的传输预编码来抑制，但流间干扰也可在各个客户端设备处使用配置或配备在该客户端设备上的IC能力来抑制。事实上，许多客户端设备可以配备有干扰消除接收器。标识客户端的IC能力不仅在改善到该客户端的链路中是有用的，其在改善到MU组中的所有其它客户端的链路中也是有用的。

例如，如果AP已知晓每个客户端的抑制干扰的能力，则该AP可以将不具有IC能力的客户端与具有IC能力的客户端分组在一起。一旦这些客户端被分组为MU组，则对经由传输预编码的干扰抑制的约束可以对具有IC能力或相对较强的IC能力的客户端放松，这导致对不具有IC能力的客户端或具有较弱IC能力的客户端的波束成形增益更佳(并因此改善信号与干扰加噪声比)。

有了这样的引子，现在参考图1，其示出了接入点(AP)10和多个客户端设备(CD)20(1)-20(8)。AP10具有多个天线12(1)-12(N)以辅助到客户端组的MU-MIMO通信。使用本文呈现的技术，AP10被配置为确定每个客户端20(1)-20(8)的接收IC能力，以确定如何对客户端分组以用于MU-MIMO传输的目的。在图1所示的示例中，AP10已确定CD20(1)和20(7)具有相对较强的IC能力，CD20(4)、20(5)和20(6)没有IC能力，CD20(2)具有相对中间的IC能力，并且CD20(3)和20(8)具有相对较差的IC能力。因此，出于下文将进一步解释的原因，AP10可以对CD进行分组以用于MU-MIMO传输的目的，从而具有相对较强IC能力的CD在不同的MU-MIMO组中。例如，CD20(1)可以被分配至第一MU-MIMO组(第1组)并且CD20(7)被分配至第二MU-MIMO组(第2组)。CD20(1)被与具有较差或没有IC能力的其它CD(例如CD20(2)-20(4))分组在一起，并且CD20(7)被与具有较差或没有IC能力的其它CD(例如CD20(5)、20(6)和20(8))分组在一起。

一般而言，本文所呈现的技术涉及在由AP以给定的数据速率传输至客户端的测试分组上施加干扰。AP调制/调整测试分组传输系列上的干扰，以确定AP能在对特定客户端的干扰方面做到何种地步。所产生的干扰水平反映客户端能够消除干扰的程度。

现在转向图2，一般地示出了根据本文呈现的技术，图示在AP10处执行的过程的操作的流程图。在操作30，第一设备(例如，具有多个天线的AP)向具有一个或多个天线的第二设备无线地传输多个测试分组系列，每个测试分组系列在由AP人为施加不同水平的干扰(例如，信号与干扰比SIR)的情况下进行传输。在40，AP确定由该AP传输的每个测试分组系列的分组误差率。在50中，AP基于不同干扰水平的分组误差率来得出对客户端的IC能力的估计。

在60，AP根据客户端各自的IC能力来形成对客户端的分组以用于MU-MIMO传输。存在许多确定客户端的MU分组的方法。例如，并且如图1所示，客户端可以被分配至MU-MIMO组，使得至少一个具有(相对较强的)IC能力的客户端被包括在具有一个或多个不具有或具有相对较差的IC能力的客户端的组中。

基于SIR要求对客户端进行分组的方法允许跨MU组传播性能。客户端的IC能力通常反相关于客户端的SIR要求。通常，需要较高SIR的客户端具有较低的IC能力，反之亦然。以下是通过其SIR要求对客户端进行排序的算法的伪代码示例。首先，该算法运行之前，客户端通过IC能力来排序。

nGroups＝floor(nClients/maxGroupSize)

foriClient＝1：nClients

groupNumber(iClient)＝mod(iClient，nGroups)

end

换言之，客户端根据它们的SIR要求/IC能力排序。客户端随后被分布到MU组，使得具有IC能力的客户端与没有或较差IC能力的客户端配对。

在70，在客户端被以针对操作60所述的方式分组之后，AP向针对每个MU-MIMO组的流应用传输预编码，从而将用于具有(相对较强的)IC能力的客户端的流的功率，重新分配到用于不具有或具有相对较弱的干扰消除能力的一个或多个客户端的流。具体而言，通过以上述的方式分组客户端，具有较强的IC能力的客户端可以被“依赖”以改善不具有或具有较弱IC能力的客户端处的性能。这可能涉及：从用于具有相对较强IC能力的客户端的MU-MIMO流中取走功率，并且将取走的功率分配到用于不具有或具有相对较弱IC能力的一个或多个客户端的MU-MIMO流。例如，传输功率以与客户端的SIR能力成比例地分配至MU帧中的数据/流。对于具有较高IC能力的客户端的功率被减小，并且被重新分布至具有较差IC能力的客户端。如果SIR(X)＜SIR(Y)则客户端X被认为相较客户端Y具有更高的IC能力，其中SIR(X)为针对客户端X测量的、在该处分组误差率超过阈值的SIR，如下文将进一步描述的。

针对不具有或具有较低IC能力的客户端划分传输预编码优先级的其它方法括：

1.基于每个客户端的SIR要求来在最小平方误差(MMSE)预编码中设定信号对噪声比(SNR)值(较低SIR要求→较低SNR值)。

2.在块对角化预编码中，如果这能改善不具有或具有较低IC能力的客户端的波束成形增益，则允许非IC客户端的最终传输预编码少量旋转出IC客户端的零空间(nullspace)。

在80，对到特定MU组中的各个客户端的信道探测的调度，被根据该特定MU组中的各个客户端的IC能力来调整。对于具有IC能力的客户端的探测要求可适当放宽。标识这些客户端允许对信道探测开销的更好的利用。例如，由于具有IC能力的客户端可以处理更多的干扰，因此到那些客户端的空中信道可以被不那么频繁地探测以通过传输预编码来维持足够的干扰抑制。可以通过允许具有较低SIR要求(较强的IC能力)的客户端以较长的间隔探测，来基于SIR要求分配明确的探测开销。对这些间隔的设定可以全局进行，或者基于对自上次更新起SIR劣化与时间的关系的估计来逐客户端进行设定。

现在参考图3对客户端的IC能力进行估计的过程100的描述。此过程提供图2的流程图中的操作40、50和60的更多细节。在102，客户端关联到AP。在关联处理过程中，在104，AP确定客户端的能力，例如客户端所支持的调制编码方案(MCS)、客户端是否能够接收MU-MIMO传输、客户端的带宽能力(客户端是否支持更宽的带宽传输(例如由IEEE802.11ac所支持的那些传输))等。

在106，基于操作104，AP确定客户端是否具有MU能力。如果不具有，则过程100结束于107。如果客户端是具有MU能力的，则在108，AP执行操作以发起干扰抑制探测。具体而言，AP使用直接或间接探测方法来探测它和客户端之间的信道，并且基于从探测所获得的信道状态信息来计算要被发送到客户端的传输的波束形成向量和零向量。波束成形向量用于对到客户端的MU-MIMO流的波束形成，并且零向量用在操作110中。

在110，AP确定客户端的基线分组误差率(PER)、以及要用于与该客户端的无线通信的下行链路MCS(即，调制类型/水平和数据速率)。为了确定基线MCS和PER，则AP将发送几个波束形成的单用户MIMO(SU-MIMO)分组到客户端。AP的固有速率自适应算法将选择合适的下行链路MCS用于过程的剩余部分。所选MCS的任何残留分组误差率将作为基线PER来记录。需要常见MCS尝试跨多个客户端。否则，人们将获得关于特定MCS对干扰的复原能力(resilient)(较高的MCS将具有较低的复原能力)。由于客户端可以移动、信道可以改变等，因此不能假设客户端总在测试期间所用的MSC中操作。

接着，在操作112、114、116、118和120，进行子处理以确定导致满足相较阈值的预定关系(例如PER＜预定阈值)的所测量的PER的SIR的值。客户端具有越高的干扰抑制能力(即，具有越高的IC能力)，则SIR的值越小，这仍满足PER＜阈值。具体地，在112，AP在测试分组被传输的同时传输MU“异常(ghost)”(干扰)帧/分组，这样MU异常帧/分组可以用作相较预定SIR水平(XdB)处的测试分组的干扰(即，导致这样的干扰)。使用在操作108处计算的波束成形权重来将测试分组波束成形到客户端，并且使用针对与用于该客户端不同的MU流的波束成形权重来发送MU异常分组。SIR水平基于测试分组和异常分组的相对功率水平，并且在第一迭代中，SIR水平可以通过针对测试分组使用最大功率水平而针对异常分组使用最小功率水平而被设置为最大水平。在114，AP基于从客户端接收响应于接收测试分组系列而发送的确认来测量针对SIR水平的给定水平而传输的测试分组系列的PER。在116，AP将所测得的PER与预定阈值比较。如果PER不满足相对于阈值的预定关系(例如，不小于或等于阈值)，则在118，SIR被递减/减小预定量。换言之，如果PER＞阈值，则SIR水平被降低。SIR水平可以通过降低测试分组的功率水平和/或增加异常分组的功率水平而降低。在118处对SIR水平进行调整之后，操作112在新的SIR水平再次执行来传输具有干扰异常分组的另一测试分组系列，以从客户端设备征求确认从而确定PER。因此，包括操作112(传输MU异常分组和测试分组)、操作114(针对给定SIR水平测量PER)、操作116(比较)和操作118(调整SIR)的循环被重复，直到PER满足相对于阈值的预定关系，即PER＜阈值。当PER满足相对于阈值的预定关系时，则在120，AP记录导致所测量的PER满足相对于阈值的预定关系的SIR水平。换言之，在仍满足PER＜阈值的前提下SIR水平越低，则客户端的客户端干扰消除/抑制能力越强。AP随后可以基于导致所测量的PER满足相对于阈值的预定关系(PER＜阈值)的SIR水平，来得出客户端的干扰消除能力。

在递增地调整SIR的变体中，SIR可以在特定SIR(受测SIR)和“无限(infinity)”SIR之间交替，以控制/抵消客户端所经历的动态无线信道条件的影响。

图4示出了形象地表示图3中的操作112-120的图示。作为示例，图4示出了AP10确定客户端20(1)的IC能力。在第一次迭代中，针对测试分组的第一/最大SIR水平对测试分组(TP)150和异常分组(GP)152进行一系列传输。客户端20(1)发送对接收到的测试分组的确认，如160所示。AP测量第一次迭代的PER。SIR水平被调整(即，降低)，并开始执行第二次迭代，其中针对降低的SIR水平对测试分组150和异常分组152进行一系列传输。AP基于其从客户端接收的确认来测量该降低的SIR水平处的PER。图4示出了这个过程继续进行，直到第K次迭代，其中SIR水平被进一步降低(降低的量取决于需要多少次迭代)直至PER小于阈值，在该时间处理停止并且AP记录SIR水平作为对客户端的IC能力的指示。在产生小于阈值的PER的前提下SIR水平越低，客户端的IC能力越强。在操作116中使用的PER阈值可以基于基线PER阈值和其它因素。

总之如在图2-4中描绘的，提供了一种方法，包括：在具有多个天线的第一设备处，向具有一个或多个天线的第二设备无线地发送多个测试分组系列，每个测试分组系列在测试分组上被施加不同水平的干扰的情况下进行传输；确定针对由第一设备所传输的每个测试分组系列的分组误差率；以及基于针对不同水平干扰的分组误差率来得出对第二设备的干扰消除能力的估计。

上文描述了技术可应用于特定于客户端的速率。这并不意味着是限制性的。然而应当理解，所有的客户端可以以相同速率进行测试，而不是特定于每个客户端的速率。以这种方式，这些技术将揭示特定速率对干扰(针对所有客户端)的复原能力。

现在转向图5，示出了被配置为执行本文所呈现的技术的设备(例如，AP10)的示例性框图。设备包括多个天线12(1)-12(N)、多个发送器14(1)-14(N)、多个接收器16(1)-16(N)、基带处理器(例如调制解调器)17、控制器18和存储器19。控制器18控制AP(包括调制解调器17和发送器14(1)-14(N))的各种功能来执行本文所呈现的探测过程。为此，针对客户端IC能力估计的可执行指令和MU-MIMO分组软件100被存储/编码在存储器19中。控制器18例如是微处理器或微控制器，并执行软件200来执行本文呈现的探测技术和信道矩阵计算技术。替代的，软件100的操作可以实现在调制解调器17的硬件中。

存储器19可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质设备、光存储介质设备、闪存设备、电、光、或其它物理/有形存储器存储设备。通常，存储器19可包括编码有包括计算机可执行指令的软件的一个或多个有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当软件(由控制器18)执行时可操作来执行本文描述的操作。

因此，图5描绘了被配置为执行本文所呈现的技术的装置，其中该装置包括：第一设备的多个天线；多个发送器，每个都与第一多个天线中对应的一个相关联并且相耦接；多个接收器，每个都与多个天线中对应的一个相关联并且相耦接；调制解调器，被配置为耦接多个发送器和多个接收器，并且向多个发送器提供分组的加权版以用于发送到第二设备，以及处理从第二设备接收到的信号；和耦接到调制解调器的控制器。控制器被配置为：使多个测试分组系列得以发送，每个测试分组系列在测试分组上被施加不同水平的干扰的情况下进行传输；确定所传输的每个测试分组系列的分组误差率；以及基于针对不同水平干扰的分组误差率来得出对第二设备的干扰消除能力的估计。

图5还描绘了在编码有包括计算机可执行指令的软件的一个或多个计算机可读存储介质中这些技术的实现方式，并且当软件被执行时可操作来执行下述操作：在具有多个天线的第一设备处，向具有一个或多个天线的第二设备传输多个测试分组系列，每个测试分组系列在测试分组上被施加不同水平的干扰的情况下进行传输；确定针对由第一设备所传输的每个测试分组系列的分组误差率；以及基于针对不同水平干扰的分组误差率来得出对第二设备的干扰消除能力的估计。

上文描述的是示例。本文所述的概念可以以其它具体形式实施而不脱离其精神或基本特征。前述示例因此要被认为在所有方面为说明性的，而不意味着限制性的。因此，意在包括落入申请(其在此要求优先权)中所递交的权利要求的精神和范围内的所有这些更改、修改和变化，权利要求根据公平、合法且公正赋予的宽度进行解释。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

在具有多个天线的第一设备处，向具有一个或多个天线的第二设备无线地发送多个测试分组系列，每个测试分组系列在所述测试分组上被施加不同水平的干扰的情况下进行传输；

确定针对由所述第一设备所传输的每个测试分组系列的分组误差率；以及

基于针对不同水平干扰的分组误差率来得出对所述第二设备的干扰消除能力的估计。

2.如权利要求1所述的方法，其中传输、确定和得出的步骤在所述第一设备处针对多个第二设备中的每个来执行，从而确定所述多个第二设备中的每个的干扰能力。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：根据其各自的干扰消除能力来形成对所述第二设备的分组以用于多用户多输入多输出(MIMO)传输。

4.如权利要求3所述的方法，其中形成分组包括：将被确定为具有干扰消除能力的至少一个第二设备与被确定为不具有干扰消除能力或具有相对较弱干扰消除能力的一个或多个第二设备包括在一组中。

5.如权利要求4所述的方法，还包括对所述组的流应用传输预编码，从而将用于具有干扰消除能力的第二设备的流的功率，重新分配到用于不具有或具有相对较弱干扰消除能力的一个或多个第二设备中的每个的流。

6.如权利要求3所述的方法，还包括：根据组中的各个第二设备的干扰消除能力来调整对该组中的各个第二设备的信道探测的调度。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：确定基线分组误差率、调制类型/水平和数据速率以被所述第一设备用于与所述第二设备的无线通信中。

8.如权利要求1所述的方法，其中无线地传输包括：在与所述测试分组相同的时间传输多用户干扰分组，以造成相对于所述测试分组的干扰，并且还包括：

针对由所述测试分组和所述干扰分组的相对功率水平所确定的给定信号对干扰水平，测量分组误差率；

将所测量的分组误差率与阈值比较；

调整所述信号对干扰水平；

重复传输多用户干扰分组和测试分组、测量分组误差率、比较和调整，直到所述分组误差率满足针对所述阈值的预定关系；

记录使得所测量的分组误差率满足针对所述阈值的预定关系的信号对干扰水平；并且

其中得出是基于使得所测量的分组误差率满足针对所述阈值的预定关系的所述信号对干扰水平的。

9.一种装置，包括：

第一设备的多个天线；

多个发送器，所述多个发送器中的每个与第一多个天线中对应的一个相关联并且相耦接；

多个接收器，所述多个接收器中的每个都与所述多个天线中对应的一个相关联并且相耦接；

调制解调器，所述调制解调器被配置为耦接所述多个发送器和所述多个接收器，并且向所述多个发送器提供分组的加权版以用于发送到第二设备，以及处理从所述第二设备接收到的信号；以及

控制器，所述控制器耦接到所述调制解调器，其中所述控制器被配置为：

使多个测试分组系列得以发送，每个测试分组系列在测试分组上被施加不同水平的干扰的情况下进行传输；

确定所传输的每个测试分组系列的分组误差率；以及

基于针对不同水平干扰的分组误差率来得出对所述第二设备的干扰消除能力的估计。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述控制器被配置为针对多个第二设备中的每个来执行传输、确定和得出的操作，从而确定所述多个第二设备中的每个的干扰能力。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述控制器被配置为根据其各自的干扰消除能力来形成对所述第二设备的分组以用于多用户多输入多输出(MU-MIMO)传输。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述控制器被配置为通过将被确定为具有干扰消除能力的至少一个第二设备与被确定为不具有干扰消除能力或具有相对较弱干扰消除能力的一个或多个第二设备包括在一组中来形成分组。

13.如权利要求12所述的装置，其中所述控制器还被配置为对所述组的流应用传输预编码，从而将用于具有干扰消除能力的第二设备的流的功率，重新分配到用于不具有或具有相对较弱干扰消除能力的一个或多个第二设备中的每个的流。

14.如权利要求9所述的装置，其中所述控制器被配置为执行下述操作：

使得所述调制解调器在与所述测试分组相同的时间传输多用户干扰分组，以造成相对于所述测试分组的干扰；

针对由所述测试分组和所述干扰分组的相对功率水平所确定的给定信号对干扰水平，测量分组误差率；

将所测量的分组误差率与阈值比较；

调整所述信号对干扰水平；

使得重复传输多用户干扰分组和测试分组、测量分组误差率、比较和调整，直到所述分组误差率满足针对所述阈值的预定关系；

记录使得所测量的分组误差率满足针对所述阈值的预定关系的信号对干扰水平；并且

其中所述控制器可操作来基于使得所测量的分组误差率满足针对所述阈值的预定关系的所述信号对干扰水平来得出对所述干扰消除能力的估计。

15.编码有包括计算机可执行指令的软件的一个或多个计算机可读存储介质，当所述软件被执行时可操作来执行下述操作：

在具有多个天线的第一设备处，使得向具有一个或多个天线的第二设备传输多个测试分组系列，每个测试分组系列在测试分组上被施加不同水平的干扰的情况下进行传输；

确定针对由所述第一设备所传输的每个测试分组系列的分组误差率；以及

基于针对不同水平干扰的分组误差率来得出对所述第二设备的干扰消除能力的估计。

16.如权利要求15所述的计算机可读存储介质，还包括可操作来执行下述操作的指令：使得传输、确定和得出的操作针对多个第二设备中的每个来执行，从而确定所述多个第二设备中的每个的干扰能力；以及可操作来根据其各自的干扰消除能力来形成对所述第二设备的分组以用于多用户多输入多输出(MIMO)传输的指令。

17.如权利要求16所述的计算机可读存储介质，其中可操作来形成分组的指令包括可操作来执行下述操作的指令：通过将被确定为具有干扰消除能力的至少一个第二设备与被确定为不具有干扰消除能力或具有相对较弱干扰消除能力的一个或多个第二设备包括在一组中来形成分组。

18.如权利要求17所述的计算机可读存储介质，还包括可操作来执行下述操作的指令：对所述组的流应用传输预编码，从而将用于具有干扰消除能力的第二设备的流的功率，重新分配到用于不具有或具有相对较弱干扰消除能力的一个或多个第二设备中的每个的流。

19.如权利要求17所述的计算机可读存储介质，还包括可操作来执行下述操作的指令：根据组中的各个第二设备的干扰消除能力来调整对该组中的各个第二设备的信道探测的调度。

20.如权利要求15所述的计算机可读存储介质，还包括可操作来执行下述操作的指令：

在与所述测试分组相同的时间传输多用户干扰分组，以造成相对于所述测试分组的干扰：

针对由所述测试分组和所述干扰分组的相对功率水平所确定的给定信号对干扰水平，测量分组误差率；

将所测量的分组误差率与阈值比较；

调整所述信号对干扰水平；

重复传输多用户干扰分组和测试分组、测量分组误差率、比较和调整，直到所述分组误差率满足针对所述阈值的预定关系；

记录使得所测量的分组误差率满足针对所述阈值的预定关系的信号对干扰水平；并且

其中得出是基于使得所测量的分组误差率满足针对所述阈值的预定关系的所述信号对干扰水平的。