CN116647882A - 无线传输方法 - Google Patents

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CN116647882A CN202210136594.3A CN202210136594A CN116647882A CN 116647882 A CN116647882 A CN 116647882A CN 202210136594 A CN202210136594 A CN 202210136594A CN 116647882 A CN116647882 A CN 116647882A
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mcs
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rate
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郑绍余
李文咏
曾俊凯
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Abstract

一种无线传输方法，包含针对多用户传输设定一组站点，获取该组站点中每一站点的MCS速率及功率放大器增益，依据该组站点中所有站点的复数个MCS速率产生最大可用MCS速率，至少依据最大可用MCS速率选择多用户传输的功率放大器增益，依据多用户传输的功率放大器增益及每一站点的功率放大器增益调整每一站点的数字增益，依据每一站点的数字增益调整每一站点的频域信号以产生调整后的频域信号，将该组站点中所有站点的复数个调整后的频域信号转换为时域信号，及依据多用户传输的功率放大器增益及时域信号产生放大信号以进行多用户传输。

Description

无线传输方法
技术领域
本发明涉及无线通信，特别是一种无线传输方法。
背景技术
多用户(multi-user，MU)传输是指将使用同一笔封包中将多个装置的数据从单一通信装置传送到多个通信装置。在相关技术中，相同调制与编码策略(modulation andcoding scheme，MCS)速率的多个通信装置会放在同一笔MU封包传输，然而由于封包传输的效率和数据种类相关，因此会造成多个通信装置的数据无法一次进行大量传输，且降低MU分集增益(diversity gain)。举例来说，若通信装置A和B的MCS速率皆为MCS4且放在同一笔MU封包传输，通信装置A在下载影片，通信装置B在存取网页，则可能会发现封包内只有通信装置A的数据而没有通信装置B的数据，或MU封包内有通信装置A及通信装置B的数据，但却因为网页数据量不多所以长度很短，所以通信装置A的数据无法一次大量的传输，造成传输效率下降。
发明内容
本发明实施例提供一种无线传输方法，包含针对多用户传输设定该组站点，获取该组站点中每一站点的调制与编码策略(modulation and coding scheme，MCS)速率及功率放大器增益，依据该组站点中所有站点的复数个MCS速率产生最大可用MCS速率，至少依据最大可用MCS速率选择多用户传输的功率放大器增益，及依据多用户传输的功率放大器增益及每一站点的功率放大器增益调整每一站点的数字增益。无线传输方法另包含依据每一站点的数字增益调整每一站点的频域信号以产生调整后的频域信号，将该组站点中所有站点的复数个调整后的频域信号转换为时域信号，依据该多用户传输的功率放大器增益及时域信号产生放大信号，及传送放大信号。
附图说明
图1为本发明实施例中的无线通信系统的示意图。
图2为第1图中的存取点的框图。
图3为第1图中的存取点的无线传输方法的流程图。
图4为MCS分布的示意图。
具体实施方式
图1为本发明实施例中的无线通信系统1的示意图。无线通信系统1包含存取点(access point)10及站点(station)A至J。站点A至J分布于存取点10的无线覆盖范围C10内，且离存取点10的距离有近有远。例如，站点A、E、J离存取点10的距离为由近至远。无线通信系统1可兼容于IEEE 802.11通信协议，例如IEEE 802.11ax通信协议，并可以正交分频多重存取(orthogonal frequency-division multiple access，OFDMA)的方式进行传输。
无线通信系统1可进行单点对多点(point-to-multipoint，P2MP)通信，即存取点10可对站点A至J中的N个站点进行多用户(multi-user，MU)传输，以一次性地将数据传送至N个站点，N是大于1的正整数。N个站点可下载相似类型的数据，例如影片。例如存取点10可对要下载影片的站点A、E、J进行下行(downlink，DL)MU传输，以使用同一MU封包将数据传送至站点A、E、J。在进行N个站点的MU传输时，存取点10会针对N个站点决定MU封包的传送功率及N个站点的数字增益及调制与编码策略(modulation and coding scheme，MCS)速率，使不同距离的N个站点都可收到MU封包同时维持信号质量，由此提高传输功率控制的效率。
图2为存取点10的框图。存取点10可进行DL MU传输，接收数据Din以产生及传送带有MU封包的放大信号Srf’。存取点10包含调制器200、数字增益控制器202、逆快速傅立叶变换(inverse fast Fourier transform，IFFT)电路204、数字模拟转换器(digital-to-analog converter，DAC)206、射频前端(radio frequency front end，RFE)208、天线216、查找表218及传输功率控制器220。射频前端208可包含传输基频(transmit baseband，TxBB)电路210、混频器212及功率放大器214。调制器200、数字增益控制器202、逆快速傅立叶变换电路204、数字模拟转换器206、传输基频电路210、混频器212、功率放大器214及天线216可依序耦接，传输功率控制器220可耦接于数字增益控制器202及功率放大器214。查找表218可储存于传输功率控制器220的内部或外部内存。
功率放大器214的输出功率越大则DL传输的范围可越大，然而过大的输出功率可能会导致功率放大器214无法在其线性区间内运作而使信号质量降低。信号质量可以误差向量幅度(error vector magnitude，EVM)表示，EVM越大表示信号质量越差。此外，无线通信系统1使用的通信协议，例如IEEE 802.11ax通信协议会规范满足各种EVM需求的调制与编码策略(modulation and coding scheme，MCS)，如表1所示：
表1
MCS速率 调制方式 编码率 EVM需求(dB)
0 BPSK 1/2 -5
1 QPSK 1/2 -10
2 QPSK 3/4 -13
3 16QAM 1/2 -16
4 16QAM 3/4 -19
5 64QAM 2/3 -22
6 64QAM 3/4 -25
7 64QAM 5/6 -27
8 256QAM 3/4 -30
9 256QAM 5/6 -32
10 1024QAM 3/4 -35/-32
11 1024QAM 5/6 -35/-32
MCS可定义调制方式及编码率用以判定数据传输率，及可使用MCS速率表示。越大的MCS速率可对应越高的数据传输率。例如在表1中，MCS速率可为0至11中的一者，MCS0至MCS11的数据传输率依序增加，且MCS0至MCS11的EVM需求依序减小，MCS0的调制方式为二元相移键控(binary phase shift keying，BPSK)且编码率为1/2，MCS1的调制方式为16四分色相位移键(quadrature phase shift keying，QPSK)且编码率为1/2，MCS11的调制方式为1024正交调幅(quadrature amplitude modulation，QAM)且编码率为5/6。在一些实施例中，随着功率放大器214的输出功率增加，EVM会变差，EVM需求会增加，且依据表1，存取点10使用的MCS速率会降低以达成增加的EVM需求。因此，当DL传输的范围较大时，功率放大器214的的输出功率可增加，且MCS速率可降低；当DL传输的范围较小时，功率放大器214的的输出功率可降低，且MCS速率可增加。
查找表218可包含复数个配对，每个配对包含MCS速率及功率放大器增益。功率放大器增益可为功率放大器214的增益。存取点10可先将N个站点，例如站点A、E、J设定为DLMU传输的一组站点。传输功率控制器220可接收MCS选择模式MD及MCS速率RMCS[1]至RMCS[N]，N是DL MU传输中站点的数量，MCS选择模式MD表示用于选择最大可用MCS速率的模式，MCS速率RMCS[1]至RMCS[N]表示N个站点的N个MCS速率。MCS选择模式MD可为众数(mode)模式、平均数(mean)模式、中位数(median)模式、安全模式及积极(aggressive)模式中的一者。传输功率控制器220可使用查找表218依据MCS选择模式MD及MCS速率RMCS[1]至RMCS[N]产生N个站点的N个数字增益Gd[1]至Gd[N]及DL MU传输的功率放大器增益Gpa，如图3中的无线传输方法300，在后续段落会详细说明。在一些实施例中，若N个站点中第n站点的MCS速率大于最大可用MCS速率，则为了满足EVM需求，所以传输功率控制器220可降低第n站点的MCS速率；若第n站点的MCS速率小于最大可用MCS速率，则为了补偿传输功率损失，所以传输功率控制器220可提高第n站点的数位增益Gd[n]，n是1至N中的正整数。传输功率控制器220可以软件、韧体及硬件的一种结合实现。
调制器200可为QAM调制器，接收数据Din以依据N个站点的N个MCS分别产生频域信号Sf[1]至Sf[N]，频域信号Sf[1]至Sf[N]可分别载有N个站点的数据，每个频域信号对应N个站点中的一者，且具有一段频率范围。数字增益控制器202可依据数字增益Gd[1]至Gd[N]分别调整频域信号Sf[1]至Sf[N]以产生调整后的频域信号Sf’[1]至Sf’[N]。逆快速傅立叶变换电路204可将N个站点的调整后的频域信号Sf’[1]至Sf’[N]转换为时域信号St，数字模拟转换器206可对时域信号St进行数字模拟转换，传输基频电路210可将数字模拟转换器206的输出进行基频处理，且混频器212可将传输基频电路210的输出与载波混频以产生射频信号Srf。功率放大器214可依据功率放大器增益Gpa放大射频信号Srf以产生放大信号Srf’，及天线216可传送放大信号Srf’以进行DL MU传输。放大信号Srf’上载有N个站点的MU封包。
图3为存取点10的无线传输方法300的流程图。无线传输方法300包含步骤S302至S318，用以针对MU传输的N个站点决定N个站点的N个数字增益Gd[1]至Gd[N]及MU传输的功率放大器增益Gpa，并据以进行MU传输。任何合理的技术变更或是步骤调整都属于本发明所揭露的范畴。步骤S302至S318的详细内容如下所述：
步骤S302:针对MU传输设定一组站点；
步骤S304:获取该组站点中每一站点的MCS速率RMCS[n]及功率放大器增益；
步骤S306:依据该组站点中所有站点的MCS速率RMCS[1]至RMCS[N]产生最大可用MCS速率；
步骤S308:至少依据最大可用MCS速率选择MU传输的功率放大器增益Gpa；
步骤S310:依据功率放大器增益Gpa及每一站点的功率放大器增益调整每一站点的数字增益Gd[n]；
步骤S312:依据每一站点的数字增益Gd[n]调整每一站点的频域信号Sf[n]以产生调整后的频域信号Sf’[n]；
步骤S314:将该组站点中所有站点的调整后的频域信号Sf’[1]至Sf’[N]转换为时域信号St；
步骤S316:依据功率放大器增益Gpa及时域信号St产生放大信号Srf’；
步骤S318:传送放大信号Srf’。
以下结合图1解释无线传输方法300。在步骤S302，要进行DL MU传输的该组站点可包含远近不同的N个站点，例如站点A、E、J等3个站点(N=3)。在步骤S304，传输功率控制器220获取站点A、E、J，若在DL SU(single user)传输时会使用的MCS速率RMCS[1]、RMCS[2]、RMCS[3]，例如RMCS[1]=11，RMCS[2]=7，RMCS[3]=3。接着，传输功率控制器220使用查找表218获取站点A、E、J的匹配功率放大器增益，例如站点A的匹配功率放大器增益为9dBm，站点E的匹配功率放大器增益为12dBm，站点J的匹配功率放大器增益为15dBm。
在步骤S306，传输功率控制器220分析同一MU封包中的DL SU MCS速率的分布，并据以产生在DL MU传输中的最大可用MCS速率。最大可用MCS速率是在DL MU传输中可使用在N个站点的数据Din的最大MCS速率。图4为MU封包中的N个站点的MCS分布的示意图，其中横轴表示MCS速率，纵轴表示站点计数。图4显示MCS分布的众数为MCS3，平均数为MCS3，中位数为MCS3，最大值为MCS5，且最小值为MCS1。当MCS选择模式MD为众数模式时，传输功率控制器220会依据MCS分布的众数(MCS3)设定最大可用MCS速率。当MCS选择模式MD为平均数模式时，传输功率控制器220会依据MCS分布的平均数(MCS3)设定最大可用MCS速率。当MCS选择模式MD为中位数模式时，传输功率控制器220会依据MCS分布的中位数(MCS3)设定最大可用MCS速率。当MCS选择模式MD为安全模式时，传输功率控制器220会依据MCS分布的最小值(MCS1)设定最大可用MCS速率。当MCS选择模式MD为积极模式时，传输功率控制器220会依据MCS分布的最大值(MCS5)设定最大可用MCS速率。在步骤S308，传输功率控制器220依据查找表218选定最大可用MCS速率的匹配功率放大器增益作为MU传输的功率放大器增益Gpa。表2显示站点A、E、J在SU传输的设定，及在DL MU传输在平均数模式或中位数模式的设定。依据表2，在平均数模式或中位数模式时，传输功率控制器220会将站点A、E、J的MCS分布的平均数或中位数(MCS7)设为最大可用MCS速率，及选定12dBm(=MCS7的匹配功率放大器增益)作为MU传输的功率放大器增益Gpa。
在步骤S310，传输功率控制器220可将每一站点的SU传输的功率放大器增益和MU传输的功率放大器增益Gpa相减以产生数字增益Gd[n]。例如参考表2，传输功率控制器220可将站点A、E、J的SU传输的功率放大器增益(9, 12, 15)和MU传输的功率放大器增益Gpa(12)相减以产生数字增益(Gd[1], Gd[2], Gd[3])=(-3, 0, +3)。因此为了补偿传输功率损失，站点A的数字增益Gd[1]调整-3dB，站点E的数字增益Gd[2]维持于0dB，站点J的数字增益Gd[3]调整3dB，以使不同距离的站点A、E、J都可收到MU封包。在一些实施例中，若N个站点中第n站点的MCS速率超出最大可用MCS速率，则传输功率控制器220可将第n站点的MCS速率更新为最大可用MCS速率。例如参考表2，由于最大可用MCS速率为MCS7，传输功率控制器220可将站点A、E、J的DL MU MCS速率(11, 7, 3)更新为(7, 7, 3)，以使调制器200依据站点A、E、J的DL MU MCS速率(7, 7, 3)分别产生频域信号Sf[1]至Sf[3]。因此为了满足EVM需求，站点A的DL MU MCS速率降低至MCS7，藉以维持信号质量。
在步骤S312，数字增益控制器202依据站点A、E、J的数字增益(-3, 0, +3)分别调整频域信号Sf[1]、Sf[2]、Sf[3]以产生调整后的频域信号频域信号Sf’[1]、Sf’[2]、Sf’[3]。在步骤S314，逆快速傅立叶变换电路204将站点A、E、J的调整后的频域信号Sf’[1]、Sf’[2]、Sf’[3]进行频域至时域转换以产生时域信号St。在步骤S316，数字模拟转换器206、传输基频电路210及混频器212依序处理时域信号St以产生射频信号Srf，接着功率放大器214依据功率放大器增益Gpa(=12dBm)放大射频信号Srf以产生放大信号Srf’，使天线216可传送放大信号Srf’以进行DL MU传输。
在一些实施例中，传输功率控制器220采用安全模式设定最大可用MCS速率(S306)。在安全模式，最大可用MCS速率为MCS分布的最小值。在一些实施例中，传输功率控制器220可依据最大可用MCS速率及N个站点的数位增益Gd[1]至Gd[N]选择功率放大器增益Gpa(S308)。传输功率控制器220可使用查找表218获取最大可用MCS速率的匹配功率放大器增益，及选定稍微超过匹配功率放大器增益的增益做为功率放大器增益Gpa，以使数字增益Gd[1]至Gd[N](S310)的总和约为0，藉以达成MU传输中所有频段的功率平衡。在另一些实施例中，传输功率控制器220可依据最大可用MCS速率、N个站点的MCS速率的次小值及N个站点的数位增益Gd[1]至Gd[N]选择MU传输的功率放大器增益Gpa(S308)。传输功率控制器220可使用查找表218获取最大可用MCS速率的匹配功率放大器增益及N个站点的MCS速率的次小值的匹配功率放大器增益，及选定介于最大可用MCS速率的匹配功率放大器增益及N个站点的MCS速率的次小值的匹配功率放大器增益之间的增益做为功率放大器增益Gpa，以使数字增益Gd[1]至Gd[N]的总和约为0(S310)，藉以达成MU传输中所有频段的功率平衡。
表3显示站点A、E、J在SU传输的设定，及在DL MU传输在安全模式的设定。依据表3，在安全模式时，传输功率控制器220会将站点A、E、J的MCS分布的最小值(MCS3)设为最大可用MCS速率，及选定13dBm(介于MCS3的匹配功率放大器增益(15dBm)及MCS速率的次小值MCS7的匹配功率放大器增益(12dBm)之间)作为MU传输的功率放大器增益Gpa，以使数字增益(Gd[1], Gd[2], Gd[3]) =(-4, 1, +2)的总和约为0(-4+1+2=-1)。为了补偿传输功率损失，站点A的数字增益Gd[1]调整-4dB，站点E的数字增益Gd[2] 调整-1dB，站点J的数字增益Gd[3]调整2dB，以使不同距离的站点A、E、J都可收到MU封包，同时达成所有频段的功率平衡。由于最大可用MCS速率为MCS3，传输功率控制器220可将站点A、E、J的DL MU MCS速率(11, 7, 3)更新为(3, 3, 3)，以使调制器200依据站点A、E、J的DL MU MCS速率(3, 3, 3)分别产生频域信号Sf[1]至Sf[3]。为了满足EVM需求，站点A及E的DL MU MCS速率皆降低至MCS3，藉以维持信号质量。
在一些实施例中，传输功率控制器220采用积极模式设定最大可用MCS速率(S306)。在积极模式，最大可用MCS速率为MCS分布的最大值。在一些实施例中，传输功率控制器220可依据最大可用MCS速率、N个站点的MCS速率的次大值及N个站点的数位增益Gd[1]至Gd[N]选择MU传输的功率放大器增益Gpa(S308)。传输功率控制器220可使用查找表218获取最大可用MCS速率的匹配功率放大器增益及N个站点的MCS速率的次大值的匹配功率放大器增益，及选定介于最大可用MCS速率的匹配功率放大器增益及N个站点的MCS速率的次大值的匹配功率放大器增益之间的增益做为功率放大器增益Gpa，以使数字增益Gd[1]至Gd[N]的总和约为0(S310)，藉以达成MU传输中所有频段的功率平衡。
表4显示站点A、E、J在SU传输的设定，及在DL MU传输在积极模式的设定。依据表4，在安全模式时，传输功率控制器220会将站点A、E、J的MCS分布的最大值(MCS11)设为最大可用MCS速率，及选定10dBm(介于MCS11的匹配功率放大器增益(9dBm)及MCS速率的次大值MCS7的匹配功率放大器增益(12dBm)之间)作为MU传输的功率放大器增益Gpa，以使数字增益(Gd[1], Gd[2], Gd[3]) =(-1, +2, +5)的总和约为0(-1+2+5=6)。为了补偿传输功率损失，站点A的数字增益Gd[1]调整-1dB，站点E的数字增益Gd[2] 调整2dB，站点J的数字增益Gd[3]调整5dB，以使不同距离的站点A、E、J都可收到MU封包，同时达成所有频段的功率平衡。由于最大可用MCS速率为MCS11，传输功率控制器220可将站点A、E、J的DL MU MCS速率(11, 7, 3)维持不变，以使调制器200依据站点A、E、J的DL MU MCS速率(11, 7, 3)分别产生频域信号Sf[1]至Sf[3]，以满足EVM需求。
虽然本发明使用无线局域网络的DL传输作为无线通信系统1的实施例，熟习此技艺者亦可依据本发明原则将无线传输方法300应用于长期演进技术(long termevolution，LTE)、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess，WiMAX)等其他通信系统及上行(uplink，UL)传输的MU传输。
图2及图3的实施例针对N个站点决定MU封包的传送功率及N个站点的数字增益及MCS速率，使不同距离的N个站点都可收到MU封包同时维持信号质量，藉以提高传输功率控制的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
【符号说明】
1: 无线通信系统
10: 存取点
A至J: 站点
C10: 无线覆盖范围
200: 调制器
202: 数字增益控制器
204: 逆快速傅立叶变换电路
206: 数字模拟转换器
208: 射频前端
210: 传输基频电路
212: 混频器
214: 功率放大器
216: 天线
218: 查找表
220: 传输功率控制器
300: 无线传输方法
S302至S318: 步骤
Din: 数据
Gd[1]至Gd[N]: 数位增益
Gpa: MU传输的功率放大器增益
RMCS[1]至RMCS[N], MCS0至MCS9: MCS速率
MD: MCS选择模式
Sf[1]至Sf[N]: 频域信号
Sf’[1]至Sf’[N]: 调整后的频域信号
St: 时域信号
Srf: 射频信号
Srf’: 放大信号。

Claims (10)

1.一种无线传输方法，包含：
针对多用户传输设定一组站点；
获取该组站点中每一站点的调制与编码策略(modulation and coding scheme，MCS)速率及功率放大器增益；
依据该组站点中所有站点的复数个MCS速率产生最大可用MCS速率；
至少依据该最大可用MCS速率选择该多用户传输的功率放大器增益；
依据该多用户传输的该功率放大器增益及该每一站点的该功率放大器增益调整该每一站点的数字增益；
依据该每一站点的该数字增益调整该每一站点的频域信号以产生调整后的频域信号；
将该组站点中所有站点的复数个调整后的频域信号转换为时域信号；
依据该多用户传输的该功率放大器增益及该时域信号产生放大信号；及
传送该放大信号。
2.如权利要求1所述的无线传输方法，另包含：
若该组站点中第一站点的MCS速率超出该最大可用MCS速率，则将该第一站点的该MCS速率更新为该最大可用MCS速率。
3.如权利要求1所述的无线传输方法，其中依据该组站点中所有站点的该些MCS速率产生该最大可用MCS速率包含：
依据该些MCS速率的众数(mode)设定该最大可用MCS速率。
4.如权利要求1所述的无线传输方法，其中依据该组站点中所有站点的该些MCS速率产生该最大可用MCS速率包含：
依据该些MCS速率的平均数(mean)设定该最大可用MCS速率。
5.如权利要求1所述的无线传输方法，其中依据该组站点中所有站点的该些MCS速率产生该最大可用MCS速率包含：
依据该些MCS速率的中位数(median)设定该最大可用MCS速率。
6.如权利要求1所述的无线传输方法，其中依据该组站点中所有站点的该些MCS速率产生该最大可用MCS速率包含：
依据该些MCS速率的最大值设定该最大可用MCS速率。
7.如权利要求1所述的无线传输方法，其中依据该组站点中所有站点的该些MCS速率产生该最大可用MCS速率包含：
依据该些MCS速率的最小值设定该最大可用MCS速率。
8.如权利要求1所述的无线传输方法，其中至少依据该最大可用MCS速率选择该多用户传输的该功率放大器增益包含：
依据该最大可用MCS速率及该组站点中所有站点的复数个数字增益选择该多用户传输的该功率放大器增益。
9.如权利要求1所述的无线传输方法，其中至少依据该最大可用MCS速率选择该多用户传输的该功率放大器增益包含：
依据该最大可用MCS速率、该些MCS速率的一次大值及该组站点中所有站点的复数个数字增益选择该多用户传输的该功率放大器增益。
10.如权利要求1所述的无线传输方法，其中至少依据该最大可用MCS速率选择该多用户传输的该功率放大器增益包含：
依据该最大可用MCS速率、该些MCS速率的一次小值及该组站点中所有站点的复数个数字增益选择该多用户传输的该功率放大器增益。
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