CN1922841B - 用于选择数据率以提供多载波通信信道的子载波的均匀比特装载的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

为缓慢变化的频率选择多载波信道的每一频率和空间信道的子载波选择数据率，以为更快的链接适应提供均匀比特装载(UBL)。多载波通信信道的子载波的信噪比(SNR)可根据信道状态信息和发送功率电平来计算。可根据SNR为数据率估计吞吐量并可基于估计的吞吐量选择数据率之一。

Description

用于选择数据率以提供多载波通信信道的子载波的均匀比特装载的系统和方法
相关申请的对照
本申请要求2004年1月12日提交的美国临时专利申请序号No.60/536071以及2004年3月30日提交的美国专利申请序号No.10/815035的优先权，其结合在此作为参考。
技术领域
本发明的实施例涉及电子通信，且在一些实施例中，涉及使用正交频分复用(OFDM)通信信号的无线网络。
背景技术
通信站期望使它们的通信适应于变化的信道状态，以改进无线网络中的通信。一些常规通信站的问题在于一般需要接收站和发送站之间显著的反馈量来优化信道吞吐量。该反馈消耗信道带宽并需要通信站进行大量处理。因此，一般需要用于以较少的反馈适应于信道状态的通信站和方法。
附图说明
所附权利要求涉及本发明的各种实施例中的一些。然而，在联系附图加以考虑时，详细描述呈现了本发明实施例的更完整理解，其中相同的标号贯穿附图表示类似的项，且：
图1是根据本发明一些实施例的通信站的框图。
图2是根据本发明一些实施例的数据率表。
图3是根据本发明一些实施例的数据率选择过程的流程图。
具体实施方式
以下描述和附图说明了足以使本领域的熟练技术人员实施的本发明的特殊实施例。其它实施例可结合结构、逻辑、电气、过程和其它变化。示例仅仅代表可能的变型。除非明确要求，个别组件和功能是可任选的，且操作顺序可改变。一些实施例的一些部分和特点可包含在其它一些中或者替换它们。本发明实施例的范围包括权利要求的完整范围以及那些权利要求的所有可用的等效范围。这里仅仅为了方便，本发明的这些实施例这里可单独或共同由术语“发明”表示仅仅是为了方便且并非旨在自动地将本申请的范围限制于任何单个发明或创造性概念，如果实际上公开了一个以上。
图1是根据本发明一些实施例的通信站的框图。通信站100可以是无线通信设备并可以用一个或多个天线106通过发送器电路102和/或接收器电路104发送和/或接收无线通信信号。在一些实施例中，通信站可以与一个或多个其它通信站传送多载波信号，诸如正交频分多路复用(例如，OFDM)通信信号，如以下更详细地描述的。
在一些实施例中，通信站100可称作接收站，而在一些实施例中，通信站100可称作发送站。术语发送站表示要发送有效载荷数据的站，而术语接收站表示要接收有效载荷数据的站。一般，发送和接收站两者均可发送和接收分组。
根据本发明的实施例，通信站100可选择用于与另一通信站通信的数据率，以提供更快速链接适配的均匀比特装载(UBL)。在这些实施例中，信道状态信息(CSI)处理电路108从发送功率电平和信道状态信息中计算出多载波通信信道的子载波的瞬时信噪比(SNR)。数据率选择电路110可以通过该SNR估计若干可能数据率的每一个的吞吐量并可以根据估计出的吞吐量来选择这些数据率之一。在一些实施例中，数据率选择电路110可基于估计的吞吐量以及预测的分组误差率(PER)选择数据率之一，以下将详细讨论。
在一些实施例中，数据率选择电路110可从与目标PER的最高估计吞吐量相关联的调制和编码率的组合中选择数据率之一，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
在一些实施例中，数据率选择电路110可从SNR为每一个可能的数据率预测PER，并可以通过预测出的PER估计每一个数据率的吞吐量。在一些实施例中，数据率选择电路110可使用数据率的SNR性能曲线来预测PER，以为每一个数据率确定一PER。SNR性能曲线可以被预定并存入通信站100的存储器中，尽管本发明在这方面不受限制。
在一些实施例中，数据率选择电路110可根据当前分组的已知调制来计算比特误差率(BER)。在这些实施例中的一些中，数据率选择电路110可根据接收电路104所使用的解码器的预定(即已知)BER性能、计算出的BER和/或当前分组的长度为每一个数据率确定PER。在这些实施例的其它一些中，数据率选择电路110可根据预定的符号误码率(SER)、计算出的BER和当前分组长度为每一个数据率确定PER。SER可基于性能曲线，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
在一些实施例中，通过将数据率中的相关一个与1减去为该数据率预测的PER后相乘，数据率选择电路110可为每个可能的数据率估计吞吐量。这在以下更详细地描述。
在一些实施例中，数据率选择电路110可使用当前信道实现的子载波SNR的均值和方差(M/V)适应的估计通过目标PER来选择数据率之一。在这些实施例中，快速链接适应基于子载波增益的均值和方差的估计。在一些实施例中，M/V适应可通过计算每一信道实现的平均信道功率增益、计算归一化信道实现的方差并计算所支持的数据率的合适SNR来进行。在这些实施例中，M/V适应也可包括将在当前信道实现的子载波上求平均的当前SNR和预测的SNR进行比较并选择合适的数据率。在这些实施例中，均值和方差(M/V)适应的使用考虑了频率选择信道的方差，允许为不同的信道实现获得给定的PER系统性能。在一些实施例中，选择数据率可取决于链接适应策略(例如，在PER约束下的吞吐量最大化或吞吐量最小化)。
在一些实施例中，平均信道功率增益(M)可使用以下等式计算出：
M = 1 N sc Σ k = 1 N sc λ ( k )
在该等式中，Nsc是数据子载波的数量，k是数据子载波的子载波索引，且λ表示特定子载波。
在一些实施例中，归一化信道实现的方差(K)可以使用以下等式计算出：
K = 1 M ( N sc - 1 ) Σ k = 1 N sc ( λ ( k ) - 1 N sc Σ j = 1 N sc λ ( j ) ) 2
在该等式中，Nsc是数据子载波的数量，k是数据子载波的子载波索引，且λ表示特定子载波。
在一些实施例中，可使用以下等式为所支持的数据率计算合适的SNR：
SNR i predicted = f i ( K )
在该等式中，i表示数据率索引，且fi(x)-是描述信道方差和期望SNR之间的相关性的函数。
图2是根据本发明一些实施例的数据率表。表200的列202列出了可能数据率的示例(按比特/秒)，列204列出了调制类型且列206列出了前向纠错(FEC)编码率。对于任何特殊行，列202的数据率可分别与列204和206的相关联的调制以及编码率相对应。在一些实施例中，数据率选择电路110(图1)可使用以下表达式以根据每一数据率的预计PER值来估计每一可能数据率的吞吐量：
吞吐量i≈RATEi*(1-PERi)
在该表达式中，i表示数据率的索引，其示例在列208中列出。在一些实施例中，可以向比表200中示出的具有列308中的索引的那些更多或更少的数据率分配索引并可以计算吞吐量。被分配索引的数据率是可以在计算吞吐量时使用的所选择的可能数据率的示例。在一些实施例中，可以向其它数据率分配索引，且不要求仅使用8个索引。
再参考图1，在一些实施例中，数据率选择电路110可生成数据率指令，用于由另一通信站的发送器电路使用。数据率指令可包括选定的调制和编码率。
在一些实施例中，信道状态信息处理电路108和数据率选择电路110可作为接收站(例如通信站100)的一部分进行这里所讨论的操作。在这些实施例中，信道状态信息处理电路108可为当前分组中发送站(例如，除通信站100以外的站)所提供的发送功率电平计算子载波SNR。在其它实施例中，信道状态信息处理电路108可为紧接着的分组中可由发送站所支持的其它可用发送功率电平计算子载波SNR。当前分组可以是请求发送(RTS)分组，尽管本发明的范围在这方面不受限制。在这些实施例中，信道状态信息处理电路108可通过对RTS分组进行的信道估计和噪声功率估计来确定信道状态信息。数据率选择电路110可估计吞吐量、选择数据率并生成用于下一个分组的数据率和发送功率电平指令。在这些实施例中，发送器电路102可用于在另一分组(诸如清除发送(CTS)分组)中将数据率指令发送给发送站。响应于CTS分组，发送站可根据数据率和发送功率电平指令将数据分组(例如，具有数据部分的分组))的至少一些部分发送到通信站100。
在一些其它实施例中，信道状态信息处理电路108和数据率选择电路110可作为发送站的一部分执行这里所讨论的操作。在这些实施例中，接收站(例如，除通信站100以外的站)可例如在反馈分组中向发送站(例如，通信站100)提供信道状态信息。在这些实施例中，信道状态信息处理电路108可基于发送功率电平(由发送站所知)及所提供的信道状态信息计算子载波SNR。数据率选择电路110可估计吞吐量、选择数据率并生成数据率指令。在这些实施例中，通信站100的发送器电路102可根据这里确定的数据率指令将数据分组(例如，具有数据部分的分组)的至少一些部分发送到接收站。
在一些实施例中，通信站100可通过多载波通信信道(诸如OFDM通信信道)与一个或多个其它通信站进行通信。多载波通信信道可以是缓慢变化的频率选择性信道，尽管本发明的范围在这方面不受限制。多载波信道可包括一个或多个子信道。子信道可以是频分多路复用(即，频率上分开)的并可以在预定的频谱内。子信道可包括多个正交子载波。在一些实施例中，子信道的正交子载波可是密集OFDM子载波。为实现密集子载波之间的正交性，在一些实施例中，特殊子信道的子载波可在该子信道的其它子载波的大致中心频率处具有零值。在一些实施例中，子信道的子载波可具有它们之间的300到400kHz之间的间隔，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
在一些实施例中，多载波通信信道可包括标准吞吐量信道或高吞吐量通信信道。在这些实施例中，标准吞吐量信道可包括一个子信道且高吞吐量信道可包括一个或多个子信道以及与每一子信道相关联的一个或多个空间信道的组合。空间信道是与特殊子信道相关联的非正交信道(在频率方面)。在这些实施例中，CSI处理电路108可通过当前和/或可用的发送功率电平和信道状态信息为构成多载波通信信道的一个或多个子信道和一个或多个空间信道的每一子载波计算瞬时SNR。在这些实施例中，数据率和发送功率电平指令可包括用于构成多载波通信信道的一个或多个子信道中的每一个和/或一个或多个空间信道中的每一个的选定调制类型、选定编码率和发送功率分配。在这些实施例中，对于一个或多个空间信道以及一个或多个子信道的每一个子载波，信道状态信息处理电路110可确定信道状态信息，包括噪声功率估计和信道传递函数。信道传递函数可定义信道的频率和/或时间特征。
在一些实施例中，高吞吐量通信信道可包括具有多达四个频率分开的子信道的宽带信道、包括具有多达4个空间子信道的单个子信道的多输入多输出(MIMO)信道、或者包括两个或多个频率分开的子信道的宽带MIMO信道，其中每个子信道具有两个或多个空间信道。在这些实施例中，宽带信道可具有高达80MHz的宽带信道带宽并可以包括多达4个子信道，尽管本发明的范围在这方面不受限制。子信道可具有约20MHz的子信道带宽，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
在一些实施例中，通信站100可以包括一个以上的天线106，用以在一子信道内的一个以上空间信道上进行通信。在这些实施例中，多载波通信信道可以是高吞吐量通信信道。
在一些实施例中，接收器电路104可包括多个子载波解调器，用于解调根据包括二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、8PSK、16-正交幅度调制(16-QAM)、32-QAM、64QAM、128QAM和256QAM中的至少一些的调制被调制的多载波信道的子载波。在这些实施例中，接收器电路104还可包括诸如卷积解码器的解码电路，用于解码用1/2、2/3和3/4的前向纠错(FEC)编码率编码的比特流，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
在一些实施例中，数据率选择电路110可根据相关子载波的SNR为多载波通信信道的每一个子载波选择各种数据率(即，比特分配)，包括各种调制和编码率。在一些实施例中，按照自适应比特装载(ABL)技术，比特分配可基于每子载波的比特装载，在该技术中可以根据子载波的信道条件为每一个子载波选择调制。在这些实施例中，数据率选择电路110可为用于多载波通信信道的一个或多个空间信道中的每一个和/或一个或多个子信道中的每一个计算吞吐量估计。数据率选择电路110可进一步根据计算出的吞吐量估计为多载波通信信道的一个或多个空间信道中的每一个和/或一个或多个子信道中的每一个的所有数据子载波选择数据率。
在一些实施例中，数据率选择电路110可根据子载波吞吐量之和(子载波上分布的比特之和)确定上下数据率。在一些实施例中，数据率选择电路110可确定刚好在子载波吞吐量之和上下的可能数据率。在一些实施例中，数据率选择电路110可计算吞吐量高于上数据率的子载波的第一数量，并可以计算吞吐量低于下数据率的子载波的第二数量。随后，当第一数量和第二数量之间的差大于构成多载波通信信道的子载波的预定百分比(例如，25％)时，数据率选择电路110可选择上数据率。当第一和第二数量之差不大于子载波的预定百分比时，可选择下数据率。在一些实施例中，预定百分比的范围在0％到60％之间，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
在一些其它实施例中，数据率选择电路110可根据为多载波通信信道的每一子载波计算出的SNR计算每一个可能数据率的子载波容量。数据率选择电路110可制止(refrain)估计每一数据率的吞吐量，并可以基于子载波容量之和选择多个可能数据率之一。在一些实施例中，数据率选择电路110可选择最接近子载波容量之和的可能数据率。在这些实施例中，通过将子载波频率间隔(ΔF)与1和相关子载波的SNR除以预定子载波SNR间隙(Γ)之和的对数相乘，数据率选择电路110可为每个子载波计算子载波容量。预定子载波SNR间隙(Γ)可表示预定SNR间隙或SNR容限，这表示实际通信站离实现理论容量差多少，尽管本发明的范围在这方面不受限制。在一些实施例中，每一子载波的子载波容量大致可从以下表达式中计算出：
子载波容量i＝ΔF*log2(1+SNRi/Γ)
在该表达式中，i表示子载波索引，ΔF表示子载波频率间隔，且SNRi表示第i个子载波的SNR。
在一些实施例中，数据率选择电路110可根据子载波容量之和确定上下数据率。在一些实施例中，数据率选择电路110可确定刚好在子载波容量上下的可能数据率(即从表200的列202)。在一些实施例中，数据率选择电路110可计算容量高于上数据率的子载波的第一数量，并可以计算容量低于下数据率的子载波的第二数量。然后，当第一和第二数量之差大于构成多载波通信信道的子载波的预定百分比(例如25％)时，数据率选择电路110可选择上数据率。当第一和第二数量之差不大于子载波的预定百分比时，可选择下数据率。在一些实施例中，预定百分比的范围可在20％到60％之间，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
在一些实施例中，子信道中的每一个可具有多达48或更多的正交数据子载波，且子载波可在它们之间具有约312.5kHz的间隔，尽管本发明的范围在这方面不受限制。在一些实施例中，用于多载波通信信道的频谱可包括5GHz频谱或2.4GHz频谱中的子信道。在这些实施例中，5GHz频谱可包括范围从约4.9到5.9GHz的频率，且2.4GHz频谱可包括范围从约2.3到2.5GHz范围的频率，尽管本发明的范围在这方面不受限制，因为其它频谱也是同等合适的。
通信站100可以是个人数字助理(PDA)、具备无线连网通信能力的膝上或便携式计算机、web平板、无线电话、无线耳机、寻呼机、即时消息通信设备、数码相机、接入点或可以无线地接收和/或发送信息的其它设备。在一些实施例中，通信站100可根据特定通信标准发送和/或接收射频(RF)通信，这些标准诸如电气和电子工程师协会(IEEE)标准，包括有IEEE 802.11(a)、802.11(b)、802.11(g/h)、802.11(n)和/或用于无线局域网的802.16标准，尽管在其它实施例中通信站100也适于根据其它技术发送和/或接收通信，这些技术包括陆基数字视频广播(DVB-T)广播标准和高性能无线电局域网(HiperLAN)标准。
天线106可包括一个或多个定向或全向天线，例如包括双极天线、单极天线、环形天线、微带天线、接线天线、缝隙天线或适于在频谱通信信道内接收和/或发送信号的其它类型的天线。
如这里所使用的，信道状态信息可包括一个或多个信道传递函数或其估计、一个或多个RF信号特征和/或一个或多个信道品质参数。在一些实施例中，信道状态信息可包括频域或时域内的信道传递函数估计。在一些实施例中，信道状态信息可包括一个或多个RF信道性能指标，诸如SNR、信号对干扰和噪声比(SINR)、接收信号强度指示(RSSI)等。在一些实施例中，信道状态信息还可包括与从接收信号中解码出的信息相关联的一个或多个信道品质参数。
尽管通信站100被示作具有若干分开的功能元件，一个或多个功能元件也可被组合并可以通过软件配置的元件(诸如包括数字信号处理器(DSP)的处理元件)和/或其它硬件元件的组合来实现。例如，所示的电路可包括处理元件，它们可以包括一个或多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)和用于执行至少这里所述的功能的各种硬件和逻辑电路的组合。
图3是根据本发明一些实施例的数据率选择过程的流程图。数据率选择过程300可由诸如通信站100(图1)的通信站执行，尽管其它通信站也可适于执行过程300。在一些实施例中，数据率选择过程300可为构成标准吞吐量信道的子信道的子载波选择一数据率。在其它实施例中，数据率选择过程300可为构成高吞吐量信道的每个子信道和/或每个空间信道的子载波选择数据率。过程300所选择的数据率可提供用于更快速链接适应的均匀比特装载。在一些实施例中，过程300可由接收站执行以生成由发送站在将后续分组发送到接收站时使用的数据率和发送功率电平指令。在一些其它实施例中，过程300可由发送站执行，用于在将后续分组发送到接收站时使用。
操作302包括接收信道状态信息。在一些实施例中，信道状态信息可由接收站从信道估计304、估计的噪声功率306和发送功率电平308中生成。在一些实施例中，发送功率电平可在发送站所发送的当前分组中提供给接收站。在一些实施例中，当发送站执行过程300时，操作302可进一步包括接收站在反馈分组中向发送站发送信道状态信息。在一些实施例中，操作302中生成的信道状态信息可由接收站的信道状态信息处理电路108(图1)生成，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
操作310包括通过来自操作302的发送功率电平和信道状态信息为多载波通信信道的子载波计算瞬时信噪比(SNR)。在一些实施例中，操作310可由数据率选择电路110(图1)执行，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
在一些实施例中，执行操作312。操作312包括从每个数据率的SNR中预测分组误差率(PER)。在一些实施例中，操作312包括使用数据率的SNR性能曲线314来确定每个数据率的PER。SNR性能曲线可以被预先确定并可以被存入通信站的存储器中。在一些其它实施例中，操作312可包括在去映射当前分组的比特后，根据当前分组(例如RTS分组)的已知调制计算比特误差率(BER)316，并在解码当前分组的比特后，根据解码器的预定BER性能、计算出的BER和当前分组的长度来确定每个数据率的PER。在一些实施例中，操作312可由数据率选择电路110(图1)来执行，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
操作318包括通过SNR估计多个数据率中的每一个的吞吐量。在一些实施例中，操作318可包括通过将数据率中的相关的一个与1减去为相关数据率预测的PER之差相乘来估计每个数据率的吞吐量。在一些实施例中，操作318可由数据率选择电路110(图1)来执行，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
操作322包括根据估计的吞吐量选择数据率之一。在一些实施例中，操作322可包括选择被确定为提供最高估计吞吐量的组合调制和编码率。与数据率相关联的调制和编码率的示例在表200(图2)中示出。当执行操作312时，操作322可包括从预测的PER中估计每个数据率的吞吐量。
操作324包括生成用于发送站的数据率和发送功率电平指令。数据率指令可包括选定的调制类型和编码率。在一些实施例中，操作324可由数据率选择电路110(图1)执行，尽管本发明的范围在这方面不受限制。
在一些实施例中，操作302可由接收站根据发送站在当前分组中提供的已知发送功率电平来执行。已知发送功率电平表示当前分组的发送功率电平以及发送站可使用的可用发送功率电平。当前分组可以是请求发送(RTS)分组。在这些实施例中，接收站可从对RTS分组进行的信道估计和噪声功率估计中确定信道状态信息。在操作324后，接收站可将数据率和发送功率电平指令在清除发送(CTS)分组中发送到发送站，且发送站响应地根据数据率指令将数据分组的至少一些部分发送到接收站。
在一些实施例中，多载波通信信道可包括标准吞吐量信道或高吞吐量通信信道。在这些实施例中，标准吞吐量信道可包括一个子信道且高吞吐量信道可包括一个或多个子信道和/或与每一子信道相关联的一个或多个空间信道的组合。在这些实施例中，操作310可包括通过发送功率电平和信道状态信息为构成多载波通信信道的一个或多个子信道和/或一个或多个空间信道的每个子载波计算瞬时SNR。在这些实施例中，操作324可包括生成数据率指令，以包括选定调制类型、选定编码率和构成多载波通信信道的一个或多个子信道中的每一个和/或一个或多个空间信道的每一个的发送功率分配。在这些实施例中，操作302可包括确定多载波通信信道的一个或多个空间信道和/或一个或多个子信道的每个子载波的信道状态信息，它包括噪声功率估计和信道传递函数。
在一些实施例中，发送功率可根据功率分配算法被分配给高吞吐量多载波通信信道的子信道和/或空间信道。功率分配算法可使用子信道和/或空间信道的SNR、PER、BER和/或其它能力来将发送功率分配给子载波。
在一些其它实施例中，操作318可包括根据相关子载波的SNR为多载波通信信道的每个子载波选择各种数据率(比特分布)，包括各种调制和编码率，并计算多载波通信信道的一个或多个空间信道的每一个和/或一个或多个子信道的每一个的吞吐量。在这些其它实施例中，操作322可包括为多载波通信信道的一个或多个空间信道的每一个和/或一个或多个子信道的每一个的子载波选择数据率。
根据其它实施例，操作310可进一步包括根据操作310中为子载波的相关一个计算的SNR计算每个数据率的子载波容量。在这些实施例中，操作322可包括根据子载波容量之和选择数据率之一。在这些实施例中，通过将子载波频率间隔(ΔF)与1和相关子载波的SNR除以预定子载波SNR间隙(Γ)之和的对数相乘，可为每个子载波计算子载波容量。在这些实施例中，操作322可包括根据子载波容量之和确定上下数据率，计算容量高于上数据率的子载波的第一数量，并计算容量低于下数据率的子载波的第二数量。在这些实施例中，操作322还可包括当第一和第二数量之差大于构成多载波通信信道的子载波的预定百分比时选择上数据率。否则，可选择下数据率。
尽管将过程300的各操作示作并描述为分开的操作，但各操作的一个或多个可同时执行并不需要按所示的顺序执行这些操作。除非另外特别声明，诸如处理、计算、确定、显示等的术语可表示一个或多个处理或计算系统或类似设备的动作和/或处理，它们可以将被表示为处理系统的寄存器和存储器内的物理(例如电子)量的数据处理并转换为类似地被表示为处理系统的寄存器或存储器或者其它这种信息存储、传输或显示设备内的物理量的其它数据。
本发明的一些实施例可在硬件、固件和软件之一或它们的组合中实现。本发明的实施例也可作为机器可读媒介上存储的指令来实现，这些指令可由至少一个处理器读取并执行以执行这里所述的操作。机器可读媒介可包括用于按机器(例如计算机)可读形式存储或传送信息的任何机制。例如，机器可读媒介可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储媒体、光学存储媒体、闪存设备、电、光、声或其它形式的传播信号(例如，载波、红外线信号、数字信号等)及其它。
提供摘要以符合37C.F.R.章节1.72(b)，其要求允许读者确认技术公开内容的种类和要点的摘要。可以理解，它将不被用于限制或解释权利要求书的范围或意思。
在前述详细描述中，为使公开内容流线化，在单个实施例中，偶尔将各种特点组合在一起。该公开方法不被解释为反映所要求的本发明的实施例需要比每个权项中明确引用的特点更多的特点的意图。相反，如以下权利要求所反映的，本发明在于少于单个公开实施例的所有特点。因此，以下的权利要求书被结合入详细描述，其中每一权项自身作为一分开的较佳实施例。

Claims (46)

1.一种选择多载波通信信道的数据率的方法，该方法包括：
根据信道状态信息和发送功率电平为所述多载波通信信道的子载波计算信噪比SNR；
根据所述子载波的SNR为多个数据率中的每一个估计吞吐量；以及
基于所估计的吞吐量选择所述数据率之一。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述数据率之一包括选择与最高估计吞吐量相关联的多个调制之一和多个编码率之一的组合。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括根据每一数据率的SNR预测分组误差率PER，以及
其中所述估计吞吐量包括根据所预测的PER为每一个数据率估计吞吐量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，预测PER包括使用所述多个数据率的SNR性能曲线来确定每一数据率的PER，所述SNR性能曲线被预定并被存入接收站的存储器中。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，预定PER包括：
在去映射当前分组的比特后，基于所述当前分组的调制来计算比特误差率BER；以及
在解码所述当前分组的比特后，基于解码器的预定BER性能、计算出的BER和当前分组的长度为所述多个数据率中的每一个确定一PER。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述估计吞吐量包括通过将所述数据率的相关一个与1减去为所述相关数据率预测的PER之差相乘来估计所述多个数据率的每一个的吞吐量。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括生成用于发送站的发送功率电平和数据率指令，所述发送功率电平和数据率指令包括选定的调制和编码率以及选定的发送功率电平。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算操作由接收站基于所述发送站在当前分组中提供的已知发送功率电平来执行，所述当前分组是请求发送RTS分组，
其中所述方法还包括：
由所述接收站根据对所述RTS分组进行的信道估计和噪声功率估计来确定所述信道状态信息；以及
由所述接收站将所述数据率指令在清除发送CTS分组中发送到发送站，所述发送站根据所述数据率指令响应地将数据分组的至少一些部分发送到所述接收站。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多载波通信信道包括标准吞吐量信道或高吞吐量通信信道，所述标准吞吐量信道包括一个子信道，所述高吞吐量通信信道包括一个或多个子信道以及与每一个子信道相关联的一个或多个空间信道的组合，以及
其中计算SNR包括根据所述发送功率电平和信道状态信息为构成所述多载波通信信道的一个或多个子信道及一个或多个空间信道的每一个子载波计算SNR，以及
其中所述方法还包括生成用于发送器的数据率指令，所述数据率指令包括用于构成所述多载波通信信道的一个或多个子信道及一个或多个空间信道的选定调制和选定编码率。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括确定所述信道状态信息，所述信道状态信息包括用于一个或多个空间信道及一个或多个子信道的每一个子载波的噪声功率估计和信道传递函数。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高吞吐量通信信道包括以下之一：
具有多达四个频率分开的子信道的宽带信道；
包括具有多达四个空间子信道的单个子信道的多输入多输出MIMO信道；以及
包括两个或多个频率分开的子信道的宽带-MIMO信道，每一个子信道都具有两个或更多空间信道。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述宽带信道具有高达80MHz的宽带信道带宽并包括多达4个子信道，
其中所述子信道是不重叠的正交频分多路复用信道，
其中每一个子信道都具有约20MHz的子信道带宽并包括多个正交子载波，以及
其中所述一个或多个空间信道是与所述子信道之一相关联的非正交信道。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述多载波通信信道是高吞吐量通信信道时，由发送站的相应的一个或多个发送天线提供所述一个或多个空间信道和所述一个或多个子信道。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，相关子信道的所述子载波在其它子载波的大致中心频率处具有零值，以实现相关子信道的子载波之间的基本正交性。
15.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个调制包括二进制相移键控BPSK、正交相移键控QPSK、8PSK、16-正交幅度调制16-QAM、32-QAM、64QAM、128QAM和256QAM，且
其中所述多个编码率包括1/2、2/3和3/4的前向纠错FEC编码率。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还基于包含基于每一子载波的信道增益的平均信道功率增益、平均信道功率增益的方差及为每一数据率预测的SNR的均值-方差适应来选择所述数据率。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，估计吞吐量包括基于相关子载波的SNR为所述多载波通信信道的每一个子载波选择各种数据率，以及
其中估计吞吐量包括对于各种数据率计算所述多载波通信信道的吞吐量，
其中所述选择包括为所述多载波通信信道的一个或多个空间信道和一个或多个子信道的子载波选择单个数据率。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在为所述多载波通信信道的每个子载波计算SNR后，基于为子载波中的相关一个计算出的SNR为每一个数据率计算子载波容量；以及
制止为每个数据率估计所述吞吐量，以及
其中选择所述数据率包括基于所述子载波容量之和选择所述多个数据率之一。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，每个子载波的所述子载波容量通过将子载波频率间隔与1和相关子载波的SNR除以预定子载波SNR间隙之和的对数相乘来计算。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，选择数据率包括：
基于所述子载波容量之和确定上下数据率；
计算容量高于上数据率的子载波的第一数量；
计算容量低于下数据率的子载波的第二数量；以及
当所述第一和第二数量之差大于构成所述多载波通信信道的子载波的预定百分比时，选择所述上数据率。
21.一种通信站，包括：
信道状态信息处理电路，用于根据发送功率电平和信道状态信息为所述多载波通信信道的子载波计算信噪比SNR；以及
数据率选择电路，用于根据所述子载波的SNR为多个数据率中的每一个估计吞吐量，
其中所述数据率选择电路基于所估计的吞吐量选择所述数据率之一。
22.如权利要求21所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路根据与最高估计吞吐量相关联的多个调制之一和多个编码率之一的组合选择数据率之一。
23.如权利要求22所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路还根据每一数据率的SNR预测分组误差率PER，且估计吞吐量包括根据所预测的PER为每一个数据率估计吞吐量。
24.如权利要求23所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路预测PER包括使用所述多个数据率的SNR性能曲线来确定每一数据率的PER，所述SNR性能曲线被预定并被存入接收站的存储器中。
25.如权利要求23所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路基于所述当前分组的已知调制来计算比特误差率BER，并基于解码器的预定BER性能、计算出的BER和当前分组的长度为所述多个数据率中的每一个确定一PER。
26.如权利要求23所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路通过将所述数据率的相关一个与1减去为所述相关数据率预测的PER之差相乘来估计所述多个数据率的每一个的吞吐量。
27.如权利要求22所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路生成用于发送站的发送功率电平和数据率指令，所述发送功率电平和数据率指令包括选定的调制和编码率以及选定的发送功率电平。
28.如权利要求27所述的通信站，其特征在于，所述信道状态信息处理电路和所述数据率选择电路是接收站的一部分，且其中所述数据率选择电路基于所述发送站在当前分组中提供的已知发送功率电平来计算SNR，所述当前分组是请求发送RTS分组，
其中所述信道状态信息处理电路根据对所述RTS分组进行的信道估计和噪声功率估计来确定所述信道状态信息，以及
其中所述接收站的发送器电路将所述数据率指令在清除发送CTS分组中发送到发送站，所述发送站根据所述数据率指令响应地将数据分组的至少一些部分发送到所述接收站。
29.如权利要求21所述的通信站，其特征在于，所述多载波通信信道包括标准吞吐量信道或高吞吐量通信信道，所述标准吞吐量信道包括一个子信道，所述高吞吐量通信信道包括一个或多个子信道以及与每一个子信道相关联的一个或多个空间信道的组合，以及
其中计算SNR包括根据所述发送功率电平和信道状态信息为构成所述多载波通信信道的一个或多个子信道及一个或多个空间信道的每一个子载波计算SNR，以及
其中所述通信站还包括生成用于发送器的数据率指令，所述数据率指令包括用于构成所述多载波通信信道的一个或多个子信道及一个或多个空间信道的选定调制和选定编码率。
30.如权利要求29所述的通信站，其特征在于，所述信道状态信息处理电路还确定所述信道状态信息，所述信道状态信息包括用于一个或多个空间信道及一个或多个子信道的每一个子载波的噪声功率估计和信道传递函数。
31.如权利要求29所述的通信站，其特征在于，所述高吞吐量通信信道包括以下之一：具有多达四个频率分开的子信道的宽带信道，包括具有多达四个空间子信道的单个子信道的多输入多输出MIMO信道，以及包括两个或多个频率分开的子信道的宽带-MIMO信道，每一个子信道都具有两个或更多空间信道。
32.如权利要求31所述的通信站，其特征在于，所述宽带信道具有高达80MHz的带宽并包括多达4个子信道，
其中所述子信道是正交频分多路复用信道，
其中每一个子信道都具有约20MHz的子信道带宽并包括多个正交子载波，以及
其中所述一个或多个空间信道是与所述子信道之一相关联的非正交信道。
33.如权利要求29所述的通信站，其特征在于，还包括一个或多个天线，以便当所述多载波通信信道是高吞吐量通信信道时，在所述一个或多个空间信道和所述一个或多个子信道上通信。
34.如权利要求29所述的通信站，其特征在于，相关子信道的所述子载波在其它子载波的大致中心频率处具有零值，以实现相关子信道的子载波之间的基本正交性。
35.如权利要求22所述的通信站，其特征在于，所述多个调制包括二进制相移键控BPSK、正交相移键控QPSK、8PSK、16-正交幅度调制16-QAM、32-QAM、64QAM、128QAM和256QAM，且
其中所述多个编码率包括1/2、2/3和3/4的前向纠错FEC编码率。
36.如权利要求21所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路还基于包含基于每一子载波的信道增益的平均信道功率增益、平均信道功率增益的方差及为每一数据率预测的SNR的均值-方差适应来选择所述数据率。
37.如权利要求21所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路基于相关子载波的SNR为所述多载波通信信道的每一个子载波选择各种数据率，以及对于各种数据率计算所述多载波通信信道的吞吐量，
所述数据率选择电路还为所述多载波通信信道的一个或多个空间信道和一个或多个子信道的子载波选择单个数据率。
38.如权利要求21所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路基于为所述多载波通信信道的每个子载波的子载波中的相关一个计算出的SNR为每一个数据率计算子载波容量，
所述数据率选择电路制止为每个数据率估计所述吞吐量，以及
所述数据率选择电路基于所述子载波容量之和选择所述多个数据率之一。
39.如权利要求38所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路通过将子载波频率间隔与1和相关子载波的SNR除以预定子载波SNR间隙之和的对数相乘来计算每一子载波的子载波容量。
40.如权利要求38所述的通信站，其特征在于，所述数据率选择电路：
基于所述子载波容量之和确定上下数据率；
计算容量高于上数据率的子载波的第一数量；
计算容量低于下数据率的子载波的第二数量；以及
当所述第一和第二数量之差大于构成所述多载波通信信道的子载波的预定百分比时，选择所述上数据率。
41.一种系统，包括：
全向天线；
接收器，用于通过所述天线并经由多载波通信信道接收信号；
信道状态信息处理电路，用于根据发送功率电平和信道状态信息为所述多载波通信信道的子载波计算信噪比SNR；以及
数据率选择电路，用于根据所述子载波的SNR为多个数据率的每一个估计吞吐量并基于所估计的吞吐量选择数据率之一。
42.如权利要求41所述的系统，其特征在于，所述数据率选择电路根据与最高估计吞吐量相关联的多个调制之一和多个编码率之一的组合来选择数据率之一。
43.如权利要求42所述的系统，其特征在于，所述数据率选择电路还根据每一数据率的SNR预测分组误差率PER，且估计吞吐量包括根据所预测的PER为每一个数据率估计吞吐量。
44.一种选择多载波通信信道的数据率的设备，包括：
用于根据发送功率电平和信道状态信息为所述多载波通信信道的子载波计算信噪比SNR的装置；
用于根据所述子载波的SNR为多个数据率中的每一个估计吞吐量的装置；以及
用于基于所估计的吞吐量选择所述数据率之一的装置。
45.如权利要求44所述的设备，其特征在于，所述用于选择的装置包括用于选择与最高估计吞吐量相关联的多个调制之一和多个编码率之一的组合的装置。
46.如权利要求45所述的设备，还包括用于根据每一数据率的SNR预测分组误差率PER的装置，以及
其中所述用于估计吞吐量的装置包括用于根据所预测的PER为每一个数据率估计吞吐量的装置。
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