CN111555851A - 下一代Wi-Fi网络中OFDMA子载波分配的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种OFDMA子载波分配的装置和方法。其中，一种正交频分多址(OFDMA)帧子载波分配，包括由228个数据和导频子载波以及28个空子载波组成的256子载波有效载荷。28个空子载波由保护子载波和至少一个直流(DC)子载波组成。在一个实例中，256子载波有效载荷由224个数据子载波、4个普通导频子载波以及28个空子载波组成。在另一个实例中，256子载波有效载荷由222个数据子载波、6个普通导频子载波以及28个空子载波组成。在再一个实例中，256子载波有效载荷可由220个数据子载波、8个普通导频子载波以及28个空子载波组成。OFDMA帧可以是下行链路OFDMA帧或上行链路OFDMA帧。

Description

下一代Wi-Fi网络中OFDMA子载波分配的装置和方法
技术领域
本发明涉及无线通信的系统和方法，并且在具体实施例中，涉及下一代Wi-Fi网络中OFDMA子载波分配的系统和方法。
背景技术
在高密度环境中将部署下一代无线局域网(WLAN)，高密度环境包括多个接入点，在相同地理区域中向大量的移动站提供无线接入。下一代WLAN也需要同时支持具有多种服务质量(QoS)要求的各种流量类型，这是因为移动设备越来越多地用于访问流视频、移动游戏和其他服务。正在开发电气和电子工程师协会(IEEE)802.11ax来应对这些挑战，并期望提供高达四倍IEEE 802.11ac网络的吞吐量。
发明内容
一般地，通过本公开描述下一代Wi-Fi网络中OFDMA子载波分配的系统和方法的实施例来实现技术优点。
根据一个实施例，提供了一种在无线网络中接收上行链路帧的方法。在本实例中，该方法包括：在20兆赫(MHz)频率信道上接收上行链路正交频分多址(OFDMA)帧。上行链路OFDMA帧包括不同移动设备通信的资源单元(RU)。OFDMA帧中的每一个RU携带单独的导频信号。该方法进一步包括：根据RU携带的单独的导频信号，对上行链路OFDMA帧进行剩余载波频率偏移估计。还提供了一种执行该方法的装置。
根据一个实施例，提供了一种在无线网络中发射上行链路信号的方法。在本实例中，该方法包括：在上行链路正交频分多址(OFDMA)帧中发射第一资源单元(RU)。OFDMA帧携带第一RU和第二移动设备发射的至少一个第二RU。第一RU携带第一导频信号，第二RU携带与第一导频信号分开的第二导频信号。还提供了一种执行该方法的装置。
根据一个实施例，提供了一种在无线通信系统中发射资源单元的方法。在本实例中，该方法包括：生成用于在20兆赫(MHz)频率信道上通信的正交频分多址(OFDMA)帧。OFDMA帧包括由228个数据和导频子载波以及28个空子载波组成的256子载波有效载荷。28个空子载波由保护子载波和至少一个直流(DC)子载波组成。该方法进一步包括：向至少一个接收器发射OFDMA帧。还提供了一种执行该方法的装置。
根据另一个实施例，提供了另一种在无线通信系统中发射资源单元的方法。在本实例中，该方法包括：生成用于在20兆赫(MHz)频率信道上通信的正交频分多址(OFDMA)帧。OFDMA帧包括由224个数据和导频子载波以及32个空子载波组成的256子载波有效载荷。32个空子载波由保护子载波和至少一个直流(DC)子载波组成。该方法进一步包括：向至少一个接收器发射OFDMA帧。还提供了一种执行该方法的装置。
附图说明
为了更全面地理解本公开及其优点，现在参考下面结合附图的说明，附图中：
图1示出了无线通信网络实施例的示意图；
图2示出了上行链路OFDMA帧实施例的示意图；
图3示出了用于OFDMA帧的256子载波有效载荷的子载波分配方案实施例的示意图；
图4示出了用于OFDMA资源单元(RU)的子载波分配方案实施例的示意图；
图5示出了接收上行链路OFDMA帧的方法实施例的流程图；
图6示出了IFFT模块的输入/输出配置的示意图；
图7示出了处理系统实施例的示意图；以及
图8示出了收发器实施例的示意图。
除非另外指明，不同附图中对应的编号和符号一般表示对应的部件。附图的绘制清楚地示出了实施例的相关方面，并不一定是按比例绘制。
具体实施方式
下面将更详细地讨论实施例的实现和运用。然而，应理解，本发明提供了可以体现在多种具体背景中的许多可应用的发明构思。所讨论的具体实施例仅仅说明了实现和运用本发明的具体方式，并不限制本发明的范围。美国非临时申请14/738,411中讨论的OFDMA子载波分配的全部内容通过引用结合于此，就如同将其内容全文复制在此一样。
IEEE 802.11ax网络将使用OFDMA进行上行链路传输，使得单个OFDMA帧中不同的资源单元(RU)能够用于不同移动设备的通信。特别地，不同移动设备发射的RU在频域中可能不完全对准，这会导致子载波之间正交性损失。本公开的各个方面包括上行链路OFDMA帧的资源单元(RU)中的导频符号，从而使得接入点(AP)在接收时进行剩余载波频率偏移补偿。通过基于各个RU中携带的导频跟踪RU中符号的相位，接入点可进行剩余频率偏移补偿。在一些实施例中，每个RU中携带单个导频。在其他实施例中，每个RU中携带多个导频。在一个实例中，上行链路OFDMA帧携带由12个数据子载波和2个导频子载波组成的十四子载波RU。在另一个实例中，上行链路OFDMA帧携带由14个数据子载波和2个导频子载波组成的十六子载波RU。在再一个实例中，上行链路OFDMA帧携带由26个数据子载波和2个导频子载波组成的二十八子载波RU。
本公开的各个方面提供针对IEEE 802.11ax网络的OFDMA帧子载波分配的实施例。在一个实施例中，OFDMA帧包括由228个数据和导频子载波以及28个空子载波组成的256-子载波有效载荷。28个空子载波由保护子载波和至少一个直流(DC)子载波组成。在一个实例中，256-子载波有效载荷由224个数据子载波、4个普通(common)导频子载波以及28个空子载波组成。在另一个实例中，256-子载波有效载荷由222个数据子载波、6个普通导频子载波以及28个空子载波组成。在再一个实例中，256-子载波有效载荷可由220个数据子载波、8个普通导频子载波以及28个空子载波组成。OFDMA帧可以是下行链路OFDMA帧或上行链路OFDMA帧。
在另一个实施例中，OFDMA帧包括由224个数据和导频子载波以及32个空子载波组成的256-子载波有效载荷。在一个实例中，256-子载波有效载荷由220个数据子载波、4个普通导频子载波以及32个空子载波组成。在另一个实例中，256-子载波有效载荷由218个数据子载波、6个普通导频子载波以及32个空子载波组成。在再一个实例中，256-子载波有效载荷由216个数据子载波、8个普通导频子载波以及32个空子载波组成。OFDMA帧可以是下行链路OFDMA帧或上行链路OFDMA帧。下文将更详细地描述这些及其他方面。
图1示出了用于数据通信的无线网络100。无线网络100包括具有覆盖区域101的接入点(AP)110、多个移动设备120和回程网络130。AP 110可包括能够提供无线接入的任何组件，特别是通过与移动设备120建立上行链路(短划线)和/或下行链路(点划线)连接，例如基站、增强的基站(eNB)、毫微微蜂窝基站以及其他启用无线的设备。移动设备120可包括能够与AP 110建立无线连接的任何组件，例如移动站(STA)或其他启用无线的设备。回程网络130可以是能够使数据在AP 110和远程端之间进行交换的任何组件或组件集合。在一些实施例中，可以有多个这样的网络，和/或网络可包括各种其他无线设备，例如中继器、低功率节点等。
本公开的各个方面包括在上行链路正交频分多址(OFDMA)帧携带的RU中的单独的导频信号。图2示出了携带多个RU 220、230、240的上行链路OFDMA帧200，每个RU分别包括一个或多个单独的导频子载波222、232、242。RU 220、230、240中的至少一些由不同移动台发射。应理解，OFDMA帧中携带的RU的数量可取决于OFDMA帧和/或RU的特性(例如，大小)。单独的导频子载波222、232、242可专门用于对应的RU 220、230、240。在一些实施例中，RU 220、230、240中的每个携带单个导频子载波。在其他实施例中，RU220、230、240中的至少一个携带多个导频子载波。在一些实施例中，不同的RU 220、230、240携带不同数量的导频子载波。接收上行链路OFDMA帧200的接入点(AP)可根据各个RU 220、230、240携带的单独导频子载波222、232、242在上行链路OFDMA帧200上进行剩余载波频率偏移估计。
图3示出了在20MHz频率信道上待通信的OFDMA帧的256-子载波有效载荷300的子载波分配方案实施例的示意图。OFDMA帧可以是下行链路OFDMA帧或上行链路OFDMA帧。如图所示，256-子载波有效载荷300包括数据和导频子载波310以及空子载波306。空子载波306由保护子载波和至少一个直流(DC)子载波组成。保护子载波可防止OFDMA符号的重叠并减少符号间干扰。DC子载波可位于第一个和/或最后一个子载波，保护子载波可位于OFDMA帧中心子载波的周围或附近。可以将数据和导频子载波310划分为多个资源单元(RU)320。
在一个实施例中，256-子载波有效载荷300由228个数据和导频子载波310以及28个空子载波306组成。在一个实例中，228个数据和导频子载波310由224个数据子载波和4个普通导频子载波组成。在另一个实例中，228个数据和导频子载波310由222个数据子载波和6个普通导频子载波组成。在再一个实例中，228个数据和导频子载波310由220个数据子载波和8个普通导频子载波组成。
在另一个实施例中，256-子载波有效载荷300由224个数据和导频子载波310以及32个空子载波306组成。在一个实例中，224个数据和导频子载波310由220个数据子载波和4个普通导频子载波组成。在另一个实例中，224个数据和导频子载波310由218个数据子载波和6个普通导频子载波组成。在再一个实例中，224个数据和导频子载波310由216个数据子载波和8个普通导频子载波组成。
可以将数据和导频子载波310中的至少一些划分为在OFDMA帧200上分布的一个或多个资源单元(RU)320。图4示出了对于OFDMA资源单元(RU)400的子载波分配方案实施例的示意图。如图所示，OFDMA RU 400包括数据子载波421和导频子载波422。在一个实施例中，OFDMA RU 400为由12个数据子载波421和2个导频子载波422组成的十四子载波RU。在另一个实施例中，OFDMA RU 400为由26个数据子载波421和2个导频子载波422组成的二十八子载波RU。
图5示出了可由接入点(AP)执行的接收上行链路OFDMA帧的方法500的实施例的流程图。如图所示，方法500开始于步骤510，其中AP接收携带由不同移动台通信的RU的OFDMA帧。每一个RU携带单独的导频信号。接着，方法500进行到步骤520，其中AP根据每一个RU携带的导频信号，对上行链路OFDMA帧进行剩余载波频率偏移估计。剩余频率偏移补偿可包括基于OFDMA传输中携带的专用导频估计载波频率偏移。对于上行链路(UL)OFDMA传输，剩余载波频率偏移补偿可使接入点基于资源单元(RU)中携带的导频跟踪每个符号的相位。
特别地，也可基于OFDM符号中携带的导频在下行链路(DL)OFDMA传输中进行剩余载波频率偏移补偿。剩余载波频率偏移补偿可以用下列公式表示：Yn,k＝HkPn,kej2πnε，其中Y为接收信号，n为符号索引，k为导频所处的子载波索引，H为信道，P为导频，ε为剩余载波频率偏移。在一个实施例中，可根据以下公式进行剩余载波频率偏移补偿：
Figure BDA0002423843380000061
其中
Figure BDA0002423843380000062
因为TGax 802.11采用OFDMA作为新的频谱利用方法，因此需要在频域的最小资源单元(RU)中设定粒度的技术。于2014年5月21日提交的申请号为62/001,394的美国临时申请提出了对于各种可能的粒度组合的初始子载波分配，其全部内容通过引用结合于此，就如同将其内容全文复制在此一样。本公开的各个方面提供了另外的子载波分配设计/模式。
本公开的实施例设定了每20MHz具有256个FFT的OFDM符号的子载波分配。美国临时申请62/001,394的提案对于每20MHz的256个FFT设定了保护子载波的数量为二十七，DC空子载波为一个，从而为数据和导频信号提供了228个可用的子载波。在一些实现方式中，228个子载波可能不够支持OFDMA符号或RU中导频的数量。本公开的各个方面提供了一种替代的子载波分配。
在DL OFDMA中，可以有四、六或八个导频。对于UL OFDMA，每个RU可以有一个或多个导频(例如，一个导频、两个导频等)。本公开的各个方面提供了数据和导频可用的224个子载波，为保护子载波和DC空子载波保留三十二个子载波。如果为DL OFDMA提供224个数据和导频子载波，则能够在20MHz OFDMA符号中支持四、六或八个导频，220、218或216个子载波可用于携带数据。在一些实施例中，对于一些或所有MCS情况，信道编码器上的输入和输出比特为整数倍数。
对于UL OFDMA，可为每一个RU提供导频。当每个20MHz OFDMA符号有十六个RU时，可为每个RU提供十四个子载波(例如十二个数据子载波和两个导频子载波)。当每个20MHzOFDMA符号有十四个RU时，可为每个RU提供十六个子载波(例如十四个数据子载波和两个导频子载波)。当每个20MHz OFDMA符号有八个RU时，可为每个RU提供二十八个子载波(例如二十六个数据子载波和两个导频子载波)。也可以是其他组合。
图6示出了IFFT模块的输入/输出配置。可基于上述提出的子载波分配更新逆FFT(IFFT)模块的输入/输出配置。本公开的实施例为本公开提出的子载波分配提供了在802.11ac TX频谱模板下每20MHz具有256个FFT的IFFT模块的输入/输出配置。
图7示出了可安装在主机设备的、用于执行本文所述方法的处理系统700的实施例的框图。如图所示，处理系统700包括处理器704、存储器706以及接口710-714，可以按照(或不按照)图7所示方式排列。处理器704可以是用于进行计算和/或其他处理相关任务的任何组件或组件集合，存储器706可以是用于存储处理器704执行的程序和/或指令的任何组件或组件集合。在一个实施例中，存储器706包括非瞬态计算机可读介质。接口710、712、714可以是使得处理系统700与其他设备/组件和/或用户进行通信的任何组件或组件集合。例如，一个或多个接口710、712、714可用于从处理器704向主机设备和/或远程设备上安装的应用传达数据、控制或管理消息。又如，一个或多个接口710、712、714可用于使得用户或用户设备(例如，个人计算机(PC)等)与处理系统700交互/通信。处理系统700可包括图7中未示出的另外的组件，例如长期存储器(例如非易失性存储器等)。
在一些实施例中，处理系统700可包含在正在接入电信网络或作为电信网络的一部分的网络设备中。在一个实例中，处理系统700为无线或有线电信网络中的网络侧设备，例如基站、中继站、调度器、控制器、网关、路由器、应用服务器或电信网络中的任何其他设备。在其他实施例中，处理系统700为接入无线或有线电信网络中的用户侧设备，例如移动台、用户设备(UE)、个人计算机(PC)、平板电脑、可穿戴通信设备(例如，智能手表等)、或用于接入电信网络的任何其他设备。
在一些实施例中，一个或多个接口710、712、714将处理系统700连接至用于在电信网络中发射和接收信令的收发器。图8示出了用于在电信网络中发射和接收信令的收发器800的框图。收发器800可安装在主机设备中。如图所示，收发器800包括网络侧接口802、耦合器804、发射器806、接收器808、信号处理器810以及设备侧接口812。网络侧接口802可包括用于在无线或有线电信网络中发射或接收信令的任何组件或组件集合。耦合器804可包括用于在网络侧接口802上帮助双向通信的任何组件或组件集合。发射器806可包括用于将基带信号转换为适于在网络侧接口802上传输的调制的载波信号的任何组件或组件集合(例如上变频器、功率放大器等)。接收器808可包括用于将网络侧接口802上接收的载波信号转换为基带信号的任何组件或组件集合(例如下变频器、低噪声放大器等)。信号处理器810可包括用于将基带信号转换为适合在设备侧接口812上通信的数据信号或进行相反转换的任何组件或组件集合。设备侧接口812可包括用于在信号处理器810和主机设备中的组件(例如，处理系统700、局域网(LAN)端口等)之间进行数据信号通信的任何组件或组件集合。
下面的参考文献涉及本申请的主题。每一份参考文献的全部内容通过引用结合在本申请中。
·[1]Mujtaba等人，IEEE 802.11-04/887r1，“TGn Sync完整提案(TGn SyncComplete Proposal)”(2004年9月)(随本文提供了副本)。
·[2]Suh等人，美国临时专利申请序列号61/974,282，“OFDM(A)数字方案的ULOFDMA帧格式以及IFFT模块的输入/输出配置(UL OFDMA Frame Format and Input/OutputConfiguration for IFFT module for OFDM(A)Numerologies)”(2014年4月2日)。
虽然已结合示例性实施例对本发明进行了描述，但是本发明并不限于此。参照这些描述，对示例性实施例和本发明的其它实施例进行各种修改和组合对本领域技术人来讲是显而易见的。

Claims (15)

1.一种应用于无线通信系统中的发送装置，包括：
处理器；以及
存储由所述处理器执行的程序的计算机可读存储介质，所述程序包括指令，用于：
在上行链路正交频分多址OFDMA帧中发射第一资源单元RU，所述OFDMA帧包括数据子载波和导频子载波；所述数据子载波和所述导频子载波被划分为所述第一RU和第二移动设备发射的至少一个第二RU，
其中所述第一RU包括至少两个导频子载波，所述第二RU包括与所述第一RU包括的所述至少两个导频子载波分开的至少两个导频子载波；
一部分所述数据子载波和导频子载波被划分为具有第一数量子载波的所述第一RU，或，被划分为具有第二数量子载波的所述第一RU，其中所述第二数量是所述第一数量的两倍。
2.根据权利要求1所述的装置，所述OFDMA帧还包括空子载波，所述空子载波包括保护子载波和直流子载波。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述上行链路OFDMA帧在至少20MHz信道上传输，其中每20MHz信道具有256个子载波。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一RU包括的所述至少两个导频子载波以及所述第二RU包括所述至少两个导频子载波用于接入点通过跟踪相位分量对所述上行链路OFDMA帧进行载波频率偏移估计。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第一数量为14，所述第一RU包括14个子载波，所述14个子载波由12个数据子载波和2个导频子载波组成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第二数量为28，所述第一RU包括28个子载波，所述28个子载波由26个数据子载波和2个导频子载波组成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置为IEEE 802.11ax中的站点。
8.一种应用于无线通信系统中的接收装置，包括：
处理器；以及
存储由所述处理器执行的程序的计算机可读存储介质，所述程序包括指令，用于：
接收上行链路正交频分多址OFDMA帧，其中所述上行链路OFDMA帧包括数据子载波和导频子载波；
所述数据子载波和所述导频子载波被划分为多个资源单元RU，所述多个RU分配给不同移动设备通信，其中上行链路OFDMA帧中的每一个RU包括至少两个导频子载波；以及
一部分所述数据子载波和导频子载波被划分为具有第一数量子载波的所述第一RU，或，被划分为具有第二数量子载波的所述第二RU，其中所述第二数量是所述第一数量的两倍。
9.根据权利要求8所述的装置，所述OFDMA帧还包括空子载波，所述空子载波包括保护子载波和直流子载波。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其中所述上行链路OFDMA帧在至少20MHz信道上传输，其中每20MHz信道具有256个子载波。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一RU包括的所述至少两个导频子载波以及所述第二RU包括所述至少两个导频子载波用于接入点通过跟踪相位分量对所述上行链路OFDMA帧进行载波频率偏移估计。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其中，所述第一数量为14，所述第一RU包括14个子载波，所述14个子载波由12个数据子载波和2个导频子载波组成。
13.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其中，所述第二数量为28，所述第二RU包括28个子载波，所述28个子载波由26个数据子载波和2个导频子载波组成。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述程序包括指令，还用于：
通过跟踪所述RU包括的所述导频子载波的相位分量，对所述上行链路OFDMA帧进行剩余载波频率偏移估计。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置为IEEE 802.11ax中的接入点。
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