CN107690786A - 用于实施用于无线网络通信的ofdma ltf设计的系统和方法 - Google Patents

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CN107690786A CN201680033219.9A CN201680033219A CN107690786A CN 107690786 A CN107690786 A CN 107690786A CN 201680033219 A CN201680033219 A CN 201680033219A CN 107690786 A CN107690786 A CN 107690786A
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Abstract

通过以下方式来对准与多个用户相对应的HE‑LTF:确定与每个用户相对应的相应空间流数目,确定空间流的最高相应空间流数目,以及将HE‑LTF符号的对准数目设置为等于或大于最高相应空间流数目。对于每个相应用户,填充符号可以被添加到相应的生成矩阵以在相应矩阵中产生与对准数目相对应的数目的HE‑LTF符号。

Description

用于实施用于无线网络通信的OFDMA LTF设计的系统和方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2015年6月25日提交的美国临时专利申请No. 62/184,362以及2016年6月6日提交的美国专利申请No.15/174,263 的权益,其公开内容据此以它们的整体通过引用并入本文。
背景技术
本文提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。发明人的工作(到该工作在背景章节中被描述的程度),以及在提交时可能以其他方式没有资格作为现有技术的描述的各方面,既不明确地也不隐含地被承认为是针对本公开的现有技术。
电气和电子工程师协会(IEEE)802.11n和802.11ac标准描述了将正交空间映射矩阵应用到高吞吐量(HT)和甚高吞吐量(VHT) 长训练字段(LTF)序列以便生成LTF符号。给定正交频分多址 (OFDMA)符号中的LTF符号的数目取决于每个被调度用户所要求的空间流的数目。针对要求不同数目的空间流的用户来包括OFDMA 符号没有被802.11n和802.11ac标准解决。
发明内容
本文公开了系统、方法和装置用于对准与多个用户相对应的数据的高效率长训练字段(“HE-LTF”)。为此,在本公开的一些方面中,控制电路可以确定与多个用户中的每个用户相对应的相应空间流数目,并且可以确定与多个用户相对应的空间流的最高相应空间流数目。控制电路然后可以将HE-LTF符号的对准数目设置为等于或大于最高相应空间流数目。
对于每个相应用户,控制电路可以选择与相应用户的相应空间流数目相对应的HE-LTF符号的相应矩阵。控制电路然后可以确定 HE-LTF符号的相应矩阵是否具有少于对准数目的符号,并且响应于确定HE-LTF符号的相应矩阵具有少于对准数目的符号,控制电路可以向相应矩阵添加填充符号以在相应矩阵中产生与对准数目相对应的数目的HE-LTF符号。
填充符号可以是随机生成的信号,或者可以基于算法被生成。向相应矩阵添加填充符号以在相应矩阵中产生与对准数目相对应的数目的HE-LTF符号可以由控制电路首先从对准数目减去用于相应矩阵的HE-LTF符号的相应数量以产生差量来执行。控制电路然后可以通过重复相应矩阵的等于差量的数目的HE-LTF符号以产生重复符号的集合来生成填充符号,并且可以将重复符号指配为填充符号。当重复相应矩阵的该数目的HE-LTF符号时,控制电路可以重复相应矩阵的 HE-LTF符号的引导部分,诸如相应矩阵的HE-LTF符号的一部分,该部分具有等于差量的数量的HE-LTF符号并且在矩阵的开始处开始。
替换地,在向相应矩阵添加填充符号以在相应矩阵中产生与对准数目相对应的数目的HE-LTF符号时,控制电路可以通过重复相应矩阵的HE-LTF符号直到相应矩阵的HE-LTF符号的数目匹配对准数目来生成填充符号。
控制电路可以使用上文提到的HE-LTF符号来编码以下中的至少一项:上行链路正交频分多址(“OFDMA”)信号和下行链路OFDMA 信号。在这种场景中,控制电路可以确保填充符号关于时间对准用于每个用户的上行链路OFDMA信号或下行链路OFDMA信号。
在本公开的一些方面中,控制电路可以通过首先确定与多个用户中的每个用户相对应的相应空间流数目来对准与多个用户相对应的 HE-LTF数据,并且然后可以从存储器访问预定大小的模板矩阵,预定大小基于与多个用户中的每个用户相对应的相应空间流数目中的最高空间流数目。控制电路可以使用这一信息来基于模板矩阵为多个用户中的每个用户生成HE-LTF符号的相应矩阵,其中每个相应矩阵包括与预定大小相对应的预定义数目的列,并且其中每个相应矩阵包括等于相应空间流数目的预定义数目的行。
当控制电路为多个用户中的每个用户生成HE-LTF符号的相应矩阵时,控制电路可以生成具有预定义数目的列且具有预定义数目的行的相应矩阵,利用与对应于相应用户的空间流相对应的HE-LTF符号来填入相应矩阵的行,并且删除相应矩阵的未填入的行。
在一些实施例中,列的预定义数目超过8。在这样的场景中,控制电路可以通过生成预定义的8×8矩阵来为多个用户中的每个用户生成HE-LTF符号的相应矩阵,并且然后可以贯穿预定义数目的列循环地重复预定义的8×8矩阵以便填充每个列的符号。
在一些实施例中,给定相应矩阵的每个相应行与给定相应矩阵的每个其他相应行正交。在这些场景中,控制电路可以通过消去每个相应矩阵的每个其他行以在对相应矩阵的每个行进行解扩时消除噪声。
类似于本公开的第一方面,控制电路可以使用HE-LTF符号来编码以下中的至少一项:上行链路正交频分多址(“OFDMA”)信号和下行链路OFDMA信号,其中每个矩阵包括预定义数目的列使得每个用户的上行链路OFDMA信号或下行链路OFDMA信号在时间上被对准。
附图说明
图1描绘了根据本公开的一些实施例的具有对准的高效率(“HE”) -LTF字段的OFDMA分组,这些对准的HE-HLF字段使用随机或不重要的填充比特被对准;
图2描绘了根据本公开的一些实施例的具有对准的HE-LTF字段的OFDMA分组,这些对准的HE-HLF字段使用通过循环地重复 HE-LTF符号形成的填充比特被对准;
图3描绘了根据本公开的一些实施例的具有对准的HE-LTF字段的OFDMA分组,这些对准的HE-HLF字段通过使用用于每个个体用户的标准大小的HE-LTF矩阵被对准;
图4是说明性流程图,其描绘了根据本公开的一些实施例的用于通过使用填充符号来对准HE-LTF符号的过程;
图5是说明性流程图,其描绘了根据本公开的一些实施例的用于通过使用预定义矩阵来对准HE-LTF符号的过程;以及
图6是根据本公开的一些实施例的说明性系统图,其包括可以用来实现本文公开的系统和过程的硬件。
具体实施方式
本文描述了系统、装置和方法用于对准用户的LTF符号以得出 HE-LTF序列,这些用户在他们的通信中具有不同数目的对应空间时间流。例如,正交空间映射矩阵可以被应用到HT/VHT-LTF序列以生成LTF符号。将正交空间映射矩阵应用到HT/VHT-LTF序列以生成LTF符号被描述在分别在2009年和2013年取得版权的IEEE 802.11n 协议和802.11ac协议中,其内容各自据此以它们的整体通过引用并入本文。然而,如果用户具有不同数目的对应空间时间流,则这些 HT/VHT-LTF符号可能未被对准,这引起HE-LTF符号将解决的吞吐量和效率问题。如本文中使用的,HE-LTF符号是通过本文描述的系统和方法对准的LTF序列的LTF符号。
不论是使用单用户(“SU”)还是多用户(“MU”)多输入多输出(“MIMO”)技术,用于生成LTF符号的上文描述的技术都可以适用。例如,对于具有N个空间时间流(“NSTS”)的SU-MIMO 传输,NHTLTF个符号被发送,并且HTLTF符号的每个音调可以由以下等式描述:其中rm,k是用于第k个音调上的第m个OFDM符号的所传输的HE-LTF信号,Qk是第k个音调上的波束赋形矩阵,并且P是NSTS×NHTLTF空间映射矩阵。通过像这个等式中那样在时间上级联接收到的信号,可以求解这个音调上的有效信道。本质上,接收器能够基于以下等式对接收到的NHTLTF个 HTLTF符号进行解扩以用于信道估计: 其中y是在所有OFDM符号上的针对第k个音调的所接收的HELTF信号(行)向量,H是相同音调上的物理信道频率响应,并且Heff=H·Q是数据将被传输通过的有效(即,波束赋形的)信道,针对其,通过去除P矩阵来获得估计P矩阵的去除作为解扩来完成,因为P是正交矩阵。
本文公开的系统、装置和方法将OFDMA应用到LTF符号生成以便对准LTF符号,这进而改进例如WLAN网络中的网络吞吐量和容量。为此,每个用户或一组用户可以在一组音调上被调度。在被调度的用户不具有相同数目的空间流的场合,使用HE-LTF技术来对准跨所有用户的通信。
图1描绘了根据本公开的一些实施例的具有对准的HE-LTF字段的OFDMA分组,这些对准的HE-LTF字段使用随机或不重要的填充比特被对准。OFDMA分组100包括前导码102、HE短训练字段(STF) 104、HE-LTF 106、有效载荷108、以及填充110。(例如,接入点的) 控制电路可以基于与最大数目的空间时间流相对应的用户来确定 HE-LFF 106中的HE-LTF符号的数目。控制电路可以使用每个用户的NSTS来确定给定用户的P矩阵(即,如上文定义的NSTS×NHTLTF空间映射矩阵)。如图1中示出的,在用户的通信对应于比NHTLTF少的LTF符号的场合,可以使用填充符号来填充用户的P矩阵的剩余部分以便对准HE-LTF矩阵。在一些实施例(诸如图1的实施例) 中,填充符号可以是随机生成的或以其他方式不重要的符号,它们仅用来实现适当大小的矩阵。下面关于图2来描述其他形式的填充符号。
图2描绘了根据本公开的一些实施例的具有对准的HE-LTF字段的OFDMA分组,这些对准的HE-LTF字段使用通过循环地重复 HE-LTF符号形成的填充比特被对准。前导码202、HE-STF 204、 HE-LTF 206、以及有效载荷208使用用于形成它们在图1中的对应组成部分的相同功能被形成。然而,填充符号210与例如随机生成的填充符号110不同地被填入。在这一情况下,填充符号210通过以下方式被填入:循环地重复引导HE-LTF符号212直到实现NHTLTF个符号。
循环地重复引导HE-LTF符号212的含义如下。如果为第k个音调选择的空间映射矩阵是Pk,则Pk的第一NHTLTF到NVHTLTF列被重复以填补矩阵的HE-LTF符号,其中如果NHTLTF>2NVHTLF,则第一NHTLTF到NVHTLTF列被连续地重复直到所有HE-LTF符号被填充。这可以通过以下等式来描述:其中Qk是第K个音调上的波束赋形矩阵,并且Pk是NSTS×NVHTLTF的空间映射矩阵。注意,在这被使用在MU-MIMO系统中的情况下, Pk矩阵是对于所有用户的复合矩阵。
图3描绘了根据本公开的一些实施例的具有对准的HT-LTF字段的OFDMA分组,这些对准的HT-LTF字段通过使用用于每个个体用户的标准大小的HE-LTF矩阵被对准。每个个体用户使用标准大小的 HE-LTF矩阵的子矩阵,其中子矩阵包括标准大小的HE-LTF矩阵的前几行、以及标准大小的HE-LTF矩阵的所有列。这种方法固有地在用户之间对准HELTF。前导码302、HE-STF 304和有效载荷308具有与它们在图1的对应物相同的功能。HE-LTF矩阵306全部以预定的NHTLTF数目的列开始,并且大小为NSTS×NHELTF
许多标准目前支持与NHELTF等于或小于8的兼容性。然而,本公开考虑到具有超过8的列数目NHELTF的HE-LTF矩阵306。为了实现这一点,如图3中示出的,如果NHELTF个列的预定数目超过8,则左上P8×8矩阵310的列可能被循环地重复。为了避免这种循环重复的过程,可以设计NHELTF超过8的新模板NHELTF×NHELTF矩阵以填充 HE-LTF矩阵306。
HE-LTF矩阵306可以表达如下:其中Qk是第K个音调上的波束赋形矩阵,其中Pk的 NSTS×NHELTF空间映射矩阵,并且其中是标准大小的NHELTF×NHELTF正交空间映射矩阵模板。通过使用与本公开的图3有关的系统和方法,噪声被最小化,因为每行与其他行正交。这允许在解扩时消去其他行,其消除来自这些行的噪声。
注意,HE-LTF生成方法适用于UL和DL OFDMA两者。此外,如果使用特定于用户的HE-LTF序列,则P矩阵生成保持相同,其中使用相同的统一模板,如以下等式所展现的: 其中并且其中HELTF(u)是第u个STA的HE-LTF序列。
图4是说明性流程图,其描绘了根据本公开的一些实施例的用于通过使用填充符号来对准HE-LTF符号的过程。过程400在402处开始,其中(例如,无线接入点的)控制电路可以确定与多个用户中的每个用户相对应的相应空间流数目。在404处,控制电路可以确定与多个用户相对应的空间流的最高相应空间流数目。例如,如果有四个用户,并且这四个用户分别对应于两个、四个、四个和八个空间流,则控制电路将确定最高空间流数目为八。
在406处,控制电路可以将HE-LTF符号的对准数目设置为等于最高相应空间流数目。按照上面的示例,对准数目将是八。在408处,对于每个相应用户,控制电路可以选择与相应用户的相应空间流数目相对应的HE-LTF符号的相应矩阵。例如,对于与四个空间流相对应的用户,控制电路可以选择四乘四矩阵。
在410处,控制电路可以确定HE-LTF符号的相应矩阵是否具有少于对准数目的符号(例如,按照上面的示例,少于8个符号)。如果HE-LTF符号的相应矩阵的确具有少于对准数目的符号,则过程 400可以前进到412。如果HE-LTF符号的相应矩阵不具有少于对准数目的符号,则过程400可以前进到414。
在412处,控制电路可以响应于确定HE-LTF符号的相应矩阵具有少于对准数目的符号,向相应矩阵添加填充符号以在相应矩阵中产生与对准数目相对应的数目的HE-LTF符号。填充符号的内容在上文进一步详细地被描述。在414处,控制电路可以确定HE-LTF符号被对准。
图5是说明性流程图,其描绘了根据本公开的一些实施例的用于通过使用预定义矩阵来对准HE-LTF符号的过程。过程500在502处开始,其中(例如,接入点的)控制电路可以确定与多个用户中的每个用户相对应的相应空间流数目。如上文描述的,如果有四个用户,则用户可以分别对应于两个、四个、四个和八个空间流。
在504处,控制电路可以为多个用户中的每个用户生成HE-LTF 符号的相应矩阵,其中每个相应矩阵包括预定义数目的列,其中每个相应矩阵包括等于相应空间流数目的预定义数目的行。因此,每个用户被指配相同预定大小的矩阵以填入HE-LTF序列,因此确保HE-LTF 字段的对准。
前文描述了用于对准用于多用户通信的HE-LTF数据的系统和方法。本公开的上文描述的实施例被提出用于说明而不是限制的目的。此外,本公开不限于特定的实施方式。例如,上文描述的方法的一个或多个步骤可以按不同顺序(或并发地)被执行并且仍然实现合意的结果。另外,本公开可以被实施在硬件中,诸如在专用集成电路(ASIC) 上或在现场可编程门阵列(FPGA)上。本公开还可以通过以下方式被实施在软件中:例如,在一个或多个瞬态或非瞬态计算机可读介质中编码用于执行上文讨论的过程的瞬态或非瞬态指令。
图6是根据本公开的一些实施例的说明性系统图,其包括可以用来实现本文公开的系统和过程的硬件。图6包括设备600,其可以是路由器或者能够提供与前文中描述的标准和协议一致的通信的任何其他设备。设备600的处理器电子器件602可以包括实现前文中描述的过程(例如,过程400和/或过程500)的控制电路。收发器电子器件可以操作收发器608,收发器608可以对上文关于图1-图5描述的通信进行发射、接收、解扩等。存储器606可以用来存储实现图4- 图5的过程的指令。

Claims (20)

1.一种用于对准与多个用户相对应的数据的高效率长训练字段(“HE-LTF”)的方法,所述方法包括:
确定与多个用户中的每个用户相对应的相应空间流数目;
确定与所述多个用户相对应的所述空间流的最高相应空间流数目;
将HE-LTF符号的对准数目设置为等于或大于所述最高相应空间流数目;
对于每个相应用户,选择与所述相应用户的所述相应空间流数目相对应的HE-LTF符号的相应矩阵;
确定HE-LTF符号的所述相应矩阵是否具有少于所述对准数目的符号;以及
响应于确定HE-LTF符号的所述相应矩阵具有少于所述对准数目的符号,向所述相应矩阵添加填充符号以在所述相应矩阵中产生与所述对准数目相对应的数目的HE-LTF符号。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述填充符号是随机生成的信号。
3.根据权利要求1所述的方法,其中向所述相应矩阵添加所述填充符号以在所述相应矩阵中产生与所述对准数目相对应的数目的HE-LTF符号包括:
从所述对准数目减去用于所述相应矩阵的HE-LTF符号的相应数量以产生差量;
通过重复所述相应矩阵的等于所述差量的数目的所述HE-LTF符号以产生重复符号的集合来生成所述填充符号;以及
将所述重复符号指配为所述填充符号。
4.根据权利要求3所述的方法,其中重复所述相应矩阵的所述数目的所述HE-LTF符号包括重复所述相应矩阵的所述HE-LTF符号的引导部分,其中所述引导部分包括所述相应矩阵的所述HE-LTF符号的一部分,所述一部分具有等于所述差量的数量的HE-LTF符号并且在所述矩阵的开始处开始。
5.根据权利要求1所述的方法,其中向所述相应矩阵添加所述填充符号以在所述相应矩阵中产生与所述对准数目相对应的数目的HE-LTF符号包括:
通过重复所述相应矩阵的所述HE-LTF符号直到所述相应矩阵的HE-LTF符号的所述数目匹配所述对准数目来生成所述填充符号。
6.根据权利要求1所述的方法,进一步包括使用所述HE-LTF符号来编码以下中的至少一项:上行链路正交频分多址(“OFDMA”)信号和下行链路OFDMA信号。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述填充符号关于时间对准用于每个用户的所述上行链路OFDMA信号或所述下行链路OFDMA信号。
8.一种用于对准与多个用户相对应的数据的高效率长训练字段(“HE-LTF”)的系统,所述系统包括:
控制电路,被配置为:
确定与多个用户中的每个用户相对应的相应空间流数目;
确定与所述多个用户相对应的所述空间流的最高相应空间流数目;
将HE-LTF符号的对准数目设置为等于所述最高相应空间流数目;
对于每个相应用户,选择与所述相应用户的所述相应空间流数目相对应的HE-LTF符号的相应矩阵;
确定HE-LTF符号的所述相应矩阵是否具有少于所述对准数目的符号;以及
响应于确定HE-LTF符号的所述相应矩阵具有少于所述对准数目的符号,向所述相应矩阵添加填充符号以在所述相应矩阵中产生与所述对准数目相对应的数目的HE-LTF符号。
9.根据权利要求8所述的系统,其中所述填充符号是随机生成的信号。
10.根据权利要求8所述的系统,其中所述控制电路进一步被配置为,在向所述相应矩阵添加所述填充符号以在所述相应矩阵中产生与所述对准数目相对应的数目的HE-LTF符号时:
从所述对准数目减去用于所述相应矩阵的HE-LTF符号的相应数量以产生差量;
通过重复所述相应矩阵的等于所述差量的数目的所述HE-LTF符号以产生重复符号的集合来生成所述填充符号;以及
将所述重复符号指配为所述填充符号。
11.根据权利要求10所述的系统,其中所述控制电路进一步被配置为,在重复所述相应矩阵的所述数目的所述HE-LTF符号时,重复所述相应矩阵的所述HE-LTF符号的引导部分,其中所述引导部分包括所述相应矩阵的所述HE-LTF符号的一部分,所述一部分具有等于所述差量的数量的HE-LTF符号并且在所述矩阵的开始处开始。
12.根据权利要求8所述的系统,其中所述控制电路进一步被配置为,在向所述相应矩阵添加所述填充符号以在所述相应矩阵中产生与所述对准数目相对应的数目的HE-LTF符号时:
通过重复所述相应矩阵的所述HE-LTF符号直到所述相应矩阵的HE-LTF符号的所述数目匹配所述对准数目来生成所述填充符号。
13.根据权利要求8所述的系统,其中所述控制电路进一步被配置为使用所述HE-LTF符号来编码以下中的至少一项:上行链路正交频分多址(“OFDMA”)信号和下行链路OFDMA信号。
14.根据权利要求13所述的系统,其中所述填充符号关于时间对准用于每个用户的所述上行链路OFDMA信号或所述下行链路OFDMA信号。
15.一种用于对准与多个用户相对应的数据的高效率长训练字段(“HE-LTF”)的方法,所述方法包括:
确定与多个用户中的每个用户相对应的相应空间流数目;
从存储器访问预定大小的模板矩阵,所述预定大小基于与所述多个用户中的每个用户相对应的所述相应空间流数目中的最高空间流数目;以及
基于所述模板矩阵为所述多个用户中的每个用户生成HE-LTF符号的相应矩阵,其中每个相应矩阵包括与所述预定大小相对应的预定义数目的列,并且其中每个相应矩阵包括等于所述相应空间流数目的预定义数目的行。
16.根据权利要求15所述的方法,其中为所述多个用户中的每个用户生成HE-LTF符号的所述相应矩阵包括:
生成具有所述预定义数目的列且具有所述预定义数目的行的所述相应矩阵;
利用与对应于所述相应用户的空间流相对应的HE-LTF符号来填入所述相应矩阵的所述行;以及
删除所述相应矩阵的未填入的行。
17.根据权利要求15所述的方法,其中列的所述预定义数目超过8,并且其中为所述多个用户中的每个用户生成HE-LTF符号的所述相应矩阵包括:
生成预定义的8×8矩阵;以及
贯穿所述预定义数目的列循环地重复所述预定义的8×8矩阵以便填充每个列的所述符号。
18.根据权利要求15所述的方法,其中给定相应矩阵的每个相应行与所述给定相应矩阵的每个其他相应行正交。
19.根据权利要求18所述的方法,进一步包括:
通过消去每个相应矩阵的每个其他行,以在对所述相应矩阵的每个行进行解扩时消除噪声。
20.根据权利要求15所述的方法,进一步包括使用所述HE-LTF符号来编码以下中的至少一项:上行链路正交频分多址(“OFDMA”)信号和下行链路OFDMA信号,其中每个矩阵包括所述预定义数目的列,使得每个用户的所述上行链路OFDMA信号或所述下行链路OFDMA信号在时间上被对准。
CN201680033219.9A 2015-06-25 2016-06-08 用于实施用于无线网络通信的ofdma ltf设计的系统和方法 Pending CN107690786A (zh)

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