TW201815103A - 通道估計增強的方法及無線設備 - Google Patents

Abstract

一種通道估計增強的方法，包括：通過無線設備在無線通訊網路中接收高效率幀，其中該高效率幀包括傳統前導碼和高效率前導碼，該傳統前導碼包括第一訓練欄位，該高效率前導碼包括信號欄位和第二訓練欄位；分別基於用於第一通道條件的所述第一訓練欄位和用於第二通道條件的第二訓練欄位來執行通道估計; 對信號欄位中的波束改變指示符進行解碼，並判斷在所述第一通道條件和所述第二通道條件之間是否存在波束改變; 和如果該波束改變指示符指示沒有波束改變，則基於第一訓練欄位和第二訓練欄位兩者得到增強的通道回應矩陣來執行通道估計增強。

Description

通道估計增強的方法及無線設備

本發明係有關於無線通訊技術領域，且特別有關於一種通道估計增強的方法及無線設備。

在無線通訊中，通道狀態資訊（Channel State Information，CSI）是指通信鏈路的已知通道特性。該資訊描述了信號如何從發射機傳播到接收機，並且表示例如散射，衰落和功率衰減與距離的組合效應。CSI使得可以將傳輸調整到當前通道條件，這對於在多天線系統中實現具有高資料速率的可靠通信是至關重要的。

CSI需要在接收機處估計，並且通常被量化並且回饋給發射機。由於通道條件不同，需要在短期內估計瞬態的CSI。一種流行的方法是所謂的訓練序列（或導頻序列），其發送已知的信號，並且使用所發送的信號和接收的信號的組合資訊來估計通道回應矩陣H。

通道估計的準確性對於接收機的性能是至關重要的。對於高調製如256QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調製）和1024QAM，增強通道估計精度可以顯著改善誤包率（Packet Error Rate，PER）性能。對於1024QAM，增強通道估計精度也有助於降低發射機和接收機的誤差向量幅度（Error Vector Magnitude，EVM）要求。通道估計不準確是降低無線網路性能的關鍵因素之一。在無線網路中，廣泛使用各種增強通道估計精度的方法。例如，當相鄰子載波的通道相似時的通道濾波，當複雜度和延遲不重要時的資料輔助回饋通道跟蹤，以及當導頻足夠時基於導頻的通道跟蹤。

IEEE 802.11是在2.4GHz，3.6GHz，5GHz和60GHz頻帶中實現無線局域網（Wireless Local Area Network，WLAN）通信的一套標準。在IEEE 802.11標準中，對IEEE 802.11n進行潛在改進之後形成的IEEE 802.11ac包含非常高的輸送量；IEEE 802.11ah包含了Sub 1GHz感測器網路和智慧計量；而即將到來的IEEE 802.11ax考慮到對頻譜效率的提高，以提高無線設備的高密度場景下系統輸送量，並將成為IEEE 802.11ac的繼任者。波束改變指示可用於顯著增強接收機的通道估計。在本發明中，提出了一種有用的波束改變指示方法，以增強基於IEEE 802.11ax和即將到來的IEEE 802.1ah標準的通道估計性能。

本發明公開了通道估計增強的方法及無線設備，可降低通道估計雜訊。

本發明提供的通道估計增強的方法，其可包括：通過無線設備在無線通訊網路中接收高效率幀，其中所述高效率幀包括傳統前導碼和高效率前導碼，所述傳統前導碼包括第一訓練欄位，所述高效率前導碼包括信號欄位和第二訓練欄位；分別基於用於第一通道條件的所述第一訓練欄位和用於第二通道條件的第二訓練欄位來執行通道估計；對信號欄位中的波束改變指示符進行解碼，並判斷在所述第一通道條件和所述第二通道條件之間是否存在波束改變; 和 如果所述波束改變指示符指示沒有波束改變，則基於第一訓練欄位和第二訓練欄位兩者得到增強的通道回應矩陣來執行通道估計增強。

本發明提供的一種無線設備，其可包括：接收機，用於在無線通訊網路中接收高效率幀，其中所述高效率幀包括傳統前導碼和高效率前導碼，所述傳統前導碼包括第一訓練欄位，所述高效率前導碼包括信號欄位和第二訓練欄位；通道估計器，分別基於用於第一通道條件的所述第一訓練欄位和用於第二通道條件的第二訓練欄位來執行通道估計；解碼器，對信號欄位中的波束改變指示符進行解碼，並判斷在所述第一通道條件和所述第二通道條件之間是否存在波束改變；和增強通道估計器，用於當所述波束改變指示符指示沒有波束改變，基於第一訓練欄位和第二訓練欄位兩者得到增強的通道回應矩陣來執行通道估計增強。

本發明提供的另一種無線設備，可包括：第一訓練欄位發生器，用於通過將第一組波束控制矩陣應用於訓練序列來生成傳統前導碼的第一訓練欄位；第二訓練欄位發生器，用於通過將第二組波束控制矩陣應用於所述訓練序列來生成用於高效率前導碼的第二訓練欄位；信號欄位發生器，用於在信號欄位中插入波束改變指示符，其中所述波束改變指示符指示在所述第一訓練欄位和所述第二訓練欄位之間是否存在波束改變；和編碼器，用於將所述第一訓練欄位，信號欄位和所述第二訓練欄位編碼到在無線通訊網路中的兩個空間流上發送的高效率幀中。

本發明實施例在高效率幀中加入波束改變指示符來指示訓練欄位之間是否存在波束改變，幫當判斷波束未改變時，可基於第一訓練欄位和第二訓練欄位得到增強的通道回應矩陣來執行通道估計增強。由此，波束改變指示符的加入可有助於降低通道估計雜訊。

現在將詳細參考本發明的一些實施例，其示例在附圖中示出。

第1圖根據一個新穎的方面示出了具有增強的通道估計的無線通訊系統100。 無線通訊系統100包括無線接入點101和無線站102。在無線通訊系統中，無線設備通過各種明確定義的幀結構相互通信。通常，幀包括實體層會聚過程（Physical Layer Convergence Procedure，PLCP）協定資料單元（Protocol Data Unit， PDU）（簡稱為：PPDU），幀頭部和有效載荷。幀又分為非常具體和標準化的部分。例如，在即將到來的IEEE 802.11ah標準中，要求發射機能夠在2MHz，4MHz，6MHz，8MHz和16MHz通道上傳輸長前導碼（long preamble）幀結構。

第1圖還描繪了高效率（High Efficiency，HE）單用戶（Single User，SU）PPDU幀110，其包括傳統短訓練欄位（L-STF）111，傳統長訓練欄位（L-LTF）112，傳統信號欄位（L-SIG）113，重複傳統信號欄位（RL-SIG）114，高效率信號A1欄位（HE-SIGA1）115，高效率信號A2欄位（HE-SIGA2）116，高效率短訓練欄位（HE-STF）117，用於資料的高效率長訓練欄位（HE-LTFs）118，高效率資料有效載荷119和分組擴展（PE）120。L-STF 111，L-LTF 112和L-SIG 113形成傳統前導碼。RL-SIG 114，HE-SIGA1 115，HE-SIGA2 116，HE-STF 117和HE-LTFs 118形成高效率前導碼。對於單用戶傳輸，HE-LTF的數量等於空間流（Nsts）的數量或空間流+1（Nsts + 1）。例如，對於一個空間流，存在一個HE-LTF，對於兩個空間流，存在兩個HE-LTF。

在第1圖的示例中，高效率單用戶 PPDU 110由無線接入點101發送到無線站102。L-LTF 112用於在接收機側進行通道估計和對L-SIG解碼，而HE-LTF 118用於在接收機側進行通道估計和對HE-SIG和資料解碼。當高效率單用戶 PPDU 幀110被發送時，波束控制矩陣可以被應用於用於波束成型（beamforming）的高效率長前導碼幀，以實現空間擴展或其他目的。結合這樣的高效率長前導碼幀結構，通常使用兩組不同的波束控制矩陣。例如，第一組波束控制矩陣W（k）被施加到欄位L-STF，L-LTF和L-SIG的每個子載波k（例如，這些欄位也被稱為傳統前導碼和長前導碼幀的Omni部分）。另一方面，第二組波束控制矩陣Q（k）被施加到欄位HE-STF，HE-LTFs，RL-SIG，HE-SIGA1，HE-SIGA2和資料的每個子載波k（例如，這些欄位也稱為高效率前導碼和長前導碼幀的資料部分）。W（k）和Q（k）的維數與相應的MIMO方案中要傳輸的資料流程的數量和天線的數量有關。

基於每個發射機，波束控制矩陣W（k）和Q（k）可以相同或不同。這是因為W（k）可以是具有第N個發射機天線元素的列向量，所述N個發射機天線元素包括元素iTX，滿足，其中，表示發射機鏈路iTX（例如，用於全向（Omni-directional）傳輸）的迴圈移位，而Q（k）可以是基於先前的通道聲音回饋的預編碼矩陣 （例如，用於MIMO波束成型傳輸）。然而，在某些情況下，波束控制矩陣W（k）和Q（k）可以是完全相同的。例如，當沒有通道回饋資訊時，W（k）和Q（k）都是同一矩陣I（k）。 因此，基於W（k）和Q（k）相同或者不同，對於發射機和接收機之間的相同通信鏈路，用於發送L-STF，LLTF，L-SIG的無線通道條件和用於發送HE-STF，HE-LTFs，RL-SIG，HE-SIGA1，HE-SIGA2和資料的通道條件可以相同或不同。

在接收機側，基於接收的L-LTF和HE-LTFs符號執行通道估計。如果波束控制矩陣W（k）和Q（k）相同，則用於發送L-STF，L-LTF，L-SIG的通道條件與用於發送HE-STF，HE-LTFs，HE-SIG和資料的通道條件相同。通常情況下，僅基於HE-LTF符號進行資料的通道估計。在一個新穎的方面，如果通道條件（例如，波束控制矩陣）沒有被發射機改變，則可以通過利用基於L-LTF和HE-LTF符號的通道估計來增強資料的通道估計。如第1圖所示，在一個實施例中，波束改變指示符由發射機側的無線接入點101插入到欄位HE-SIGA1中，在接收機側，無線站102從信號欄位解碼波束改變指示符，以實現通道估計增強。對於高調製如256QAM和1024QAM，增強通道估計精度可以顯著改善PER性能。對於1024QAM，增強通道估計精度也有助於降低發射機和接收機的EVM要求。

第2圖是高效率長前導碼幀結構和長前導碼幀的信號欄位的圖。表201列出了包括高效率信號A欄位（圖中表示為SIGA1和SIGA2）的高效率長前導碼幀的所有欄位。表202列出了HE-SIGA1的結構。例如，HE-SIGA1包括1位元多用戶/單用戶欄位（圖中表示為MU/ SU），1位元空時分組碼欄位（圖中表示為STBC），1位元保留欄位（圖中表示為RESERVED），2位元頻寬欄位（圖中表示為BW），2位元STBC數量欄位（圖中表示為NSTS），9位元局部AID 欄位（圖中表示為PAID），1位元短保護間隔欄位（圖中表示為SHORT GI），2位元編碼欄位（圖中表示為CODING），4位元MCS索引欄位（圖中表示為MCS）和1位元波束改變指示欄位（圖中表示為 BEAM-CHANGE INDICATION）。1位元波束改變指示欄位指示波束控制矩陣Q（k）是否已經改變。例如，取值為0表示波束控制矩陣相同，並且取值為1表示波束控制矩陣已經在長前導碼的Omni和Data部分上改變。注意，波束改變指示位元也可以用作通道濾波的指示。對於一個空間流，如果波束改變指示位元被設置為0，則接收機可以進行通道濾波。否則，不推薦使用濾波。

第3圖是根據一個新穎方面的無線設備301和311的簡化框圖（包括在無線通訊系統300中）。對於無線設備301，天線307和308用於發射和接收無線電信號。與天線耦合的RF收發器模組306用於從天線接收無線電信號，將它們轉換為基帶信號並將其發送到處理器303。無線電收發器306還用於將來自處理器的基帶信號轉換成無線電信號，併發送給天線307和308。處理器303處理接收到的基帶信號並且調用不同的功能模組來執行無線設備301中的功能。記憶體302用於存儲程式指令和資料310以控制無線設備的操作。

類似的配置存在於無線設備311中，其中天線317和318用於發射和接收無線電信號。與天線耦合的RF收發器模組316從天線接收無線電信號，將它們轉換為基帶信號並將其發送到處理器313。無線電收發器316還轉換來自處理器的基帶信號，將其轉換為無線電信號發送給天線317和318。處理器313處理接收的基帶信號並調用不同的功能模組來執行無線設備311中的功能。記憶體312存儲程式指令和資料320以控制無線設備的操作。

無線設備301和311還包括用於執行本發明的實施例的多個功能模組。在第3圖的示例中，無線設備301是包括編碼器305，波束成型模組304和回饋模組309的發送設備。無線設備311是包括解碼器315，通道估計模組314和回饋模組319的接收設備。注意，無線設備可以是發送和接收設備。不同的功能模組和電路可以通過軟體，固件，硬體或其任何組合來實現。功能模組和電路在由處理器303和313（例如通過在記憶體內部執行程式碼310和320）執行時，允許發送設備301和接收設備311執行本發明的實施例。

在一個示例中，在發射機側，設備301經由各種步驟（例如，在不同的訓練欄位上應用波束成型/預編碼）生成長前導碼幀的多個欄位，並將波束改變指示位元插入長前導碼幀的信號欄位中。然後，設備301將長前導碼幀發送到接收機。在接收機側，設備311接收長前導碼幀，使用不同的訓練欄位進行通道估計，並解碼波束改變指示位元。例如，值1表示Q（k）矩陣發生變化；而0值表示Q（k）矩陣不變，接收端則可安全性群組合L-LTF和HE-LTF。如果波束改變指示位元等於1，則由於通道條件在不同訓練欄位之間已經改變，所以接收機不執行通道估計增強。另一方面，如果波束改變指示位元等於0，則接收機通過組合來自不同訓練欄位的通道估計結果來執行通道估計增強，因為通道條件對於不同訓練欄位的傳輸保持不變。下面將結合附圖詳細描述這些發射機和接收機的各種實施例。

第4圖是插入波束改變指示符的發射裝置400的簡化圖。下面僅示出與本發明有關的相關元件，而省略其它不相關的元件。發射裝置400包括L-LTF發生器411，HE-LTF發生器412，波束成型模組413，比較器414和SIGA發生器415。發射裝置400首先根據接下來的步驟生成包括L-LTF、HE-LTF和SIGA的各種訓練欄位。L-LTF發生器411在頻域中採用預定義的LTF訓練序列，應用適當的相位旋轉，對每個時空流和頻段應用迴圈移位分集（Cyclic Shift Diversity，CSD），使用波束控制矩陣W（k）對於每個子載波應用預編碼，執行逆離散傅立葉轉換（IDFT），添加保護間隔（Guard Interval，GI），並將所得到的LTF符號發送到類比和無線電模組用於進一步處理。類似地，HE-LTF發生器412在頻域中採用相同的預定義的LTF訓練序列，應用適當的相位旋轉，對每個時空流和頻段應用CSD，使用波束控制矩陣Q（k）副載波對於每個空時流和頻段應用預編碼，執行IDFT，添加GI，並將所得到的HE-LTF符號發送到類比和無線電模組進行進一步處理。波束成型矩陣W（k）和Q（k）由波束成型模組413動態確定。例如，可以使用單位矩陣來實現全向傳輸，而具有預編碼加權的波束成型矩陣可以用於基於先前的通道探測回饋資訊實現MIMO系統的定向傳輸。

在波束成型之後，發射裝置400接著確定通道條件是否在L-LTF和HE-LTF符號的傳輸之間改變。比較器414比較每個子載波的波束控制矩陣W（k）和Q（k）。 如果對於所有子載波W（k）= Q（k），則通道條件沒有改變，並且SIGA發生器415將波束改變指示位元= 0插入到SIGA欄位中。另一方面，如果對於至少一個子載波的W（k）≠Q（k），則通道條件已經改變。SIGA生成器415將波束改變指示位元= 1插入到SIGA欄位中。在即將到來的IEEE 802.11ax標準中，SIGA欄位由兩個OFDM符號SIGA1和SIGA2組成，SIGA1和SIGA2每個包含24個資料位元。 SIGA中的位元被編碼，隔行掃描，並被調製成兩個OFDM符號。 最後，L-LTF，HE-SIGA和HE-LTF被編碼成一個長的前導碼幀並發送到相應的接收設備。

第5圖是基於波束改變指示符對單個空間流執行通道估計增強的接收設備500的第一實施例。接收設備500包括第一通道估計器511，第二通道估計器512，HE-SIGA解碼器513，自動增益控制更新模組514和通道估計增強模組515。當長前導碼幀到達接收機側時，設備500以幀結構接收長前導碼幀。通常，設備500按照L-STF，L-LTF，L-SIG，RL-SIG，HE-SIGA1，HE-SIGA2，HE-STF，HE-LTF和資料的順序接收長前導碼幀。

第一通道估計器511基於接收的L-LTF符號來執行第一通道估計。最終，產生第一通道回應矩陣HL-LTF，其表示用於傳輸L-STF，L-LTF和L-SIG符號的相應的通道條件。第一通道回應矩陣HL-LTF被輸出到通道估計增強模組515。接下來，SIGA解碼器513使用HL-LTF對HE-SIGA1欄位進行解碼，從而獲得波束改變指示符值。波束改變指示符也被輸出到通道估計增強模組515。另外，設備500還使用指示符來確定是否由自動增益控制更新模組514對所接收的HE-STF符號執行自動增益控制更新。這是因為如果通道條件已經從HE-STF符號開始改變，則設備500需要對改變的信號電平進行自動增益控制更新。否則，如果通道條件沒有從HE-STF符號開始改變，則不需要自動增益控制更新。接下來，通過第二通道估計器512對接收的HE-LTF符號執行第二通道估計。結果，生成第二通道回應矩陣HHE-LTF，其表示用於傳輸HE-STF，HE-LTF和資料符號的相應的通道條件。第二通道回應矩陣HHE-LTF也被輸出到通道估計增強模組515。

當波束改變指示符為0時，例如，對於所有子載波波束控制矩陣W（k）和Q（k）是相同的，則可以執行通道估計增強。原因是如果L-LTF和HE-LTF符號的傳輸之間的通道條件沒有變化，則可以使用L-LTF和HE-LTF符號來增加通道估計的精度。在第5圖的實施例中，通過組合第一通道回應矩陣HL-LTF和第二通道回應矩陣HHE-LTF來執行通道估計增強，如下式所示：

其中，

HC（k）是第k個子載波的資料傳輸的最終組合通道回應矩陣；

H（k）L-LTF是基於第k個子載波的兩個LTF符號的通道回應矩陣；

H（k）HE-LTF1是基於第k個子載波的第一個HE-LTF符號的通道回應矩陣。

在上述等式中，L-LTF佔用兩個OFDM符號，而HE-LTF佔用一個OFDM符號。相較于傳統上僅基於HE-LTF符號來估計通道響應矩陣本發明所提出的通道增強方法在通道估計性能上提供了4.7dB的增益。

第6圖是基於波束改變指示符對單個空間流執行通道估計增強的第二實施例的接收設備600。接收設備600類似於第5圖的接收設備500，其包括第一通道估計器611，第二通道估計器612，HE-SIGA解碼器613，自動增益控制更新模組614和通道估計增強模組615。類似於第5圖，當波束改變指示符為0時，例如，所有子載波的波束控制矩陣W（k）和Q（k）相同，則可以執行通道估計增強。在第6圖的實施例中，可以通過直接基於L-LTF和HE-LTF符號執行通道估計來實現通道估計增強。

如第6圖所示，通道估計增強模組615將接收的L-LTF符號，接收的HE-LTF符號，波束改變指示符和通道回應矩陣HHE-LTF作為輸入。如果波束改變指示符設置為1，則不執行通道估計增強，並且最終組合通道回應矩陣HC = HHE-LTF。另一方面，如果波束改變指示符被設置為0，則直接基於兩個LTF符號和一個HE-LTF1符號執行通道估計，以獲得最終組合通道回應矩陣HC。結果，所提出的通道增強方法仍然如第5圖所示，對通道估計性能提供4.7dB增益。

第7圖是第三實施例的接收設備700，其基於波束改變指示符​​對IEEE 802.11ax HE PPDU執行通道估計增強。接收設備700類似於第5圖的接收設備500，其包括第一通道估計器711，第二通道估計器712，HE-SIGA解碼器713，自動增益控制更新模組714和通道估計增強模組715。此外，接收設備700包括用於通道估計的進一步性能改進的第三通道估計器716。第三通道估計器716是基於重調製的通道估計器。當波束改變指示符為0時，例如，對於所有子載波，波束控制矩陣W（k）和Q（k）是相同的，則可以執行通道估計增強。原因是如果傳輸L-LTF，L-SIG，RL-SIG，HE-SIGA和HE-LTF符號的通道條件沒有改變，則不僅接收的L-LTF和HE-LTF符號可以用於提高通道估計的準確性，接收的L-SIG，RL-SIG和HE-SIGA符號也可以用來提高通道估計精度。如果L-SIG，RL-SIG和兩個HE-SIGA符號也用於通道估計組合，我們可以預期在通道估計增強方面約有8dB的增益。當L-LTF，L-SIG，RL-SIG和HE-SIGAs用於通道估計增強時，它們需要插值，因為HE-LTF /資料具有的子載波數量是L-LTF，L-SIG，RL-SIG和HE-SIGAs的子載波數量的4倍。

在第7圖的實施例中， HE-SIGA，L-SIG和RL-SIG也被考慮用於通道估計增強。也就是說，可以通過將對應於這些符號中的非0的子載波的子通道作為通道估計訓練序列來估計這些子通道。將這樣的子載波（例如，所有子載波的子集）表示為kSIG，則第三通道估計器716用於基於HE-SIGA，L-SIG，RL-SIG進行通道估計，並為這些子載波kSIG生成第三通道回應矩陣HSIG 。最終的組合通道回應矩陣HC（kSIG）可以表示為以下等式：

其中：

HC（kSIG）是用於kSIG子載波的資料傳輸的最終組合通道回應矩陣；

H（kSIG）L-LTF是基於kSIG子載波的兩個L-LTF符號的通道回應矩陣；

H（kSIG）SIG是基於kSIG子載波的L-SIG符號，RL-SIG符號和兩個HE-SIGA符號的通道回應矩陣；

H（kSIG）HE-LTF1是基於kSIG子載波的第一個HE-LTF符號的通道回應矩陣。

第8圖是根據一個新穎的方面用波束改變指示符發送和編碼長前導碼幀的方法的流程圖。在步驟801中，無線設備將第一波束控制矩陣應用於訓練序列並產生第一訓練欄位（例如，如前面所述，發射裝置400的L-LTF發生器411在頻域中採用預定義的LTF訓練序列，應用適當的相位旋轉，對每個時空流和頻段應用迴圈移位分集（Cyclic Shift Diversity，CSD），使用波束控制矩陣W（k）對於每個子載波應用預編碼，執行逆離散傅立葉轉換（IDFT），添加保護間隔（Guard Interval，GI），以得到LTF符號）。在步驟802中，無線設備將第二波束控制矩陣應用於所述訓練序列並產生第二訓練欄位（例如，如前面所述，發射裝置400的HE-LTF發生器412在頻域中採用相同的預定義的LTF訓練序列，應用適當的相位旋轉，對每個時空流和頻段應用CSD，使用波束控制矩陣Q（k）副載波對於每個空時流和頻段應用預編碼，執行IDFT，添加GI，以得到HE-LTF符號）。在步驟803中，無線設備通過比較所有子載波的第一波束控制矩陣和第二波束控制矩陣來確定波束改變指示位元。如果所有子載波的矩陣相同，則波束改變指示位元被設置為0。否則設置為1。接著將波束改變指示位元插入至信號欄位。在步驟804中，無線設備依次將第一訓練欄位、信號欄位，第二訓練欄位編碼到將被發送到接收設備的長前導碼幀中（例如，將L-LTF，HE-SIGA和HE-LTF被編碼成一個長的前導碼幀）。

第9圖是根據一個新穎方面的接收長前導碼幀並執行通道估計增強的方法的流程圖。在步驟901中，無線設備接收長前導碼幀。所述長前導碼幀包括第一訓練欄位，第二訓練欄位和信號欄位（例如，分別為L-LTF，HE-LTF和HE-SIGA）。在步驟902中，所述無線設備基於第一訓練欄位執行第一通道估計，並獲得用於第一通道條件的第一通道回應矩陣（例如，如第5圖所示，第一通道估計器511基於接收的L-LTF符號來執行第一通道估計，最終，產生第一通道回應矩陣HL-LTF）。在步驟903中，所述無線設備基於第二訓練欄位執行第二通道估計，並獲得用於第二通道條件的第二通道回應矩陣（例如，如第5圖所示，通過第二通道估計器512對接收的HE-LTF符號執行第二通道估計，結果，生成第二通道回應矩陣HHE-LTF）。在步驟904中，所述無線設備使用第一通道回應矩陣從信號欄位解碼波束改變指示位元（例如，如第5圖所示，SIGA解碼器513使用HL-LTF對HE-SIGA1欄位進行解碼，從而獲得波束改變指示符值。）。在步驟905中，如果波束改變指示指示第一通道條件和第二通道條件之間沒有波束改變，則所述無線設備通過組合第一通道估計和第二通道估計結果來執行通道估計增強。

上述的描述主要針對單個空間流。還可以通過使用波束改變指示來實現多空間流的通道估計增強。在發射機側，對於兩個空間流，有兩種使用場景。在第一種情況下，當波束改變指示被設置為0時，則它指示HE之前的部分和HE部分中的兩個空間流在沒有波束成型的情況下使用相同的CSD（迴圈移位分集）值進行空間擴展。在第二種情況下，當波束改變指示被設置為0時，則它指示HE之前的部分和HE部分中的兩個空間流被波束成型並且被施加相同的Q（k）矩陣。在IEEE 802.11ax中，可以使用6個符號（L-LTF，重新調製的L-SIG，RL-SIG和多個HE-SIGA符號）來更新HE通道估計。例如，對於兩個空間流，通道估計（Channel Estimation，CE）雜訊功率至少降低2dB。對於四個空間流，CE雜訊功率至少降低1dB。當L-LTF，L-SIG，RL-SIG和HE-SIGA用於通道估計增強時，需要插值，因為HE-LTF和資料具有的子載波數量是L-LTF，L-SIG，RL-SIG和HE-SIGAs的子載波數量的4倍。

第10圖是根據一個新穎的方面的，基於波束改變指示符對一個或多個空間流上的HE PPDU執行通道估計增強的接收設備的一個實施例。接收設備1000包括第一通道估計器1011，第二通道估計器1012，HE-SIGA解碼器1013，自動增益控制更新模組1014和通道估計增強模組1015。此外，接收設備1000包括重調製器1016用於通道估計的進一步性能改進。當波束改變指示位元為0時，例如，對於所有子載波，波束控制矩陣W（k）和Q（k）是相同的，則可以執行通道估計增強。原因是如果對於傳輸L-LTF，HE-STF和HE-LTF符號，通道條件沒有改變，則不僅接收的L-LTF和HE-LTF符號可以用於增加通道估計的精度，接收的L-SIG，RL-SIG和兩個HE-SIGA符號也可以用於提高通道估計精度。如果L-SIG，RL-SIG和兩個HE-SIGA符號也用於通道估計組合，我們可以預期單個空間流的通道估計增益約為8dB。對於多個空間流，在HE PPDU幀中存在多個HE-LTF符號。多個空間流的通道估計增強相對較小。

在第10圖的示例中，通過重調製器1016將L-SIG，RL-SIG和兩個HE-SIGA符號重新調製以輸出 RM-SIG。總共可以使用六個符號（兩個L-LTF符號，重新調製的L-SIG符號，重新調製的RL-SIG符號和重新調製的兩個HE-SIGA符號）來更新通道估計。通道估計增強模組1015接收輸入的重調製符號（RM-SIG），L-LTF，一個或多個HE-LTF和原始通道響應矩陣（HHE-LTF），並輸出最終增強的通道回應矩陣HC用於通道估計增強。

第11A圖示出了使用波束改變指示來增強兩個空間流的HE SU PPDU 1110的通道估計品質的接收機通道估計流程。HE-LTF0和HE-LTF1表示兩個空間流。接收機使用兩個L-LTF (圖中表示為L-LTF0和L-LTF1)估計多個20MHz通道（如果頻寬大於20MHz）的通道。接收機對多個20MHz通道（如果頻寬大於20MHz）解碼L-SIG，RL-SIG和HE-SIGA。在執行通道估計增強之前，接收機需要確保所有SIG檔的CRC校驗正確。如第11A圖所示，接收機需要緩存兩個L-LTF（例如，L-LTF0, L-LTF1），L-SIG，RL-SIG和HE-SIGA。接收機檢查來自HE-SIGA1欄位的波束改變指示位元。如果波束改變指示位元指示沒有波束改變，則：步驟＃1：HE-STF期間接收機不更新自動增益控制，其他射頻和模擬設置；步驟＃2：接收機使用兩個L-LTF來估計通道，也可以重新調製L-SIG，RL-SIG，以及多個HE-SIGA，重新對L-SIG，RL-SIG和多個HE-SIGA進行編碼后與兩個L-LTF一起進行信道估計， 然後對估計的信道進行插值；步驟＃3：接收機合併來自HE-LTF0和HE-LTF1的通道估計和來自步驟＃2的通道估計，以增強最終通道估計。

在接收機處，由於HE之前的部分和第一個HE-LTF符號都使用P矩陣（是HE-LTF的映射矩陣）的第一列，通道估計（Channel Estimation，CE）組合了HE之前的符號和第一個HE-LTF符號以減少第一個組合的HE-LTF符號上的雜訊，因此增強了通道估計品質。假設在接收機的任何一個HE-LTF符號中第k個子載波的雜訊功率為1。在不使用組合的情況下，CE基於兩個HE-LTF符號，並且每一個所估計的通道矩陣元素中最終的雜訊功率為（1 + 1）/ 22 = 0.5。通過將N個HE之前的符號組合到第一個HE符號中，組合後的第一個HE-LTF上的雜訊功率從1減少到1 /（N + 1），並且每一個所估計的通道矩陣元素中最終的雜訊功率變成[1 /（N + 1）+1] / 22。因此，我們可以說，組合HE之前的部分將CE雜訊功率降低了10 * log10（2 /（1 + 1 /（N + 1）））dB。如果N = 6，則使用組合將CE雜訊功率降低2.43dB。

第11B圖示出使用波束改變指示的接收機通道估計處理，以增強用於兩個空間流的高效率擴展單使用者PPDU 1130的通道估計品質。第11B圖類似於第11A圖。唯一的區別是，PPDU是為具有更多HE-SIGA欄位的高效率擴展單使用者資料單元。

在一個示例中，從傳統前導碼到HE部分，從TCS-L(也即，傳統前導碼部分的循環移位時間)到TCS-H（也即，高效率部分的循環移位時間）沒有波束成型和CSD改變。 我們有：

所接收的傳統符號是：

其中，

Si，i = 0,1，為L-LTF符號；

Si，i = 2 – 5為L-SIG和HE-SIGA符號。它們可以通過重新編碼和重新調製已解碼的L-SIG和HE-SIGA符號來獲得。

調製完畢後，將所有的6個傳統符號合併為：

所接收的HE-LTF符號是：

初始HE通道估計為：

其中，

所有n是單位功率的加性高斯白色雜訊（Additive White Gaussian Noise，AWGN），初始的每個估計的通道入口的雜訊功率為Ni0 = Ni1 = 0.5。

組合傳統符號和HE-LTF符號：

更新的HE通道估計：

其中，

所有n均為單位功率的AWGN，組合後的的雜訊功率為

因為，我們可以推導出來。

可以看出，對於更新的HE通道估計，雜訊降低了2.37dB（與Ni0 = Ni1 = 0.5相比）。

對於前導碼也是波束成型的情況，這是的特殊情況。

第12圖是根據一個新穎方面的用於接收和編碼具有波束改變指示符的HE PPDU的方法的流程圖。在步驟1201中，無線設備在無線通訊網路中接收高效率HE幀。HE幀包括傳統前導碼和HE前導碼，其中，所述傳統前導碼包含第一訓練欄位（例如，L-LTF欄位），所述HE前導碼包含信號欄位（例如，HE-SIGA）和第二訓練欄位（例如，HE-LTF）。在步驟1202中，無線設備基於用於與傳統前導碼相關聯的第一通道條件的第一訓練欄位來執行通道估計。在步驟1203中，無線設備解碼信號欄位中的波束改變指示符，並且判斷在第一通道條件和與HE前導碼相關聯的第二通道條件之間是否存在波束改變。在步驟1204中，無線設備對所有信號欄位進行解碼並重新調製其解碼後的位元或切片後的決定。在步驟1205中，無線設備用用於第二通道條件的第二訓練欄位來執行通道估計。最後，在步驟1206中，如果波束改變指示符指示第一通道條件和第二通道條件之間沒有波束改變，無線設備基於第一訓練欄位，調製後的信號欄位和第二訓練欄位得到增強的通道回應矩陣來執行通道估計增強。

第13圖是根據一個新穎方面的發送HE PPDU並執行通道估計增強的方法的流程圖。第13圖的步驟與第8圖的方法基本相同，區別在於第8圖的實施例是針對單個空間流，第13圖的實施例是針對至少兩個空間流。在步驟1301中，無線設備通過將第一組波束控制矩陣應用於訓練序列來生成傳統前導碼的第一訓練欄位。在步驟1302中，無線設備通過將第二組波束控制矩陣應用於訓練序列來生成用於HE前導碼的第二訓練欄位。在步驟1303中，無線設備在信號欄位中插入波束改變指示符。波束改變指示符指示在第一訓練欄位和第二訓練欄位之間是否存在波束改變。在步驟1304中，無線設備將第一訓練欄位，信號欄位和第二訓練欄位編碼為在無線通訊網路中的兩個空間流上發射的HE幀。

本發明所述描述的裝置和技術的各部分可獨立使用，或合併使用，或以本發明前面並未描述的其他方式使用，因此，本發明不限於前面所描述的或附圖所示出的組件的應用或排布。例如，一個實施例中描述的部件也可與其他實施例描述的部件以任何方式進行組合。

申請專利範圍中用以修飾元件的“第一”、“第二”等序數詞的使用本身未暗示任何優先權、優先次序、各元件之間的先後次序、或所執行方法的時間次序，而僅用作標識來區分具有相同名稱（具有不同序數詞）的不同元件。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100，300‧‧‧無線通訊系統

101‧‧‧無線接入點

102‧‧‧無線站

110‧‧‧PPDU 幀

111‧‧‧傳統短訓練欄位

112‧‧‧傳統長訓練欄位

113‧‧‧傳統信號欄位

114‧‧‧重複傳統信號欄位

115‧‧‧高效率信號A1欄位

116‧‧‧高效率信號A2欄位

117‧‧‧高效率短訓練欄位

118‧‧‧高效率長訓練欄位

119‧‧‧有效載荷

120‧‧‧分組擴展

201，202‧‧‧表

301，311‧‧‧無線通訊系統

308，307，317，318‧‧‧天線

303，313‧‧‧處理器

302，312‧‧‧記憶體

310，320‧‧‧程式指令和資料

306，316‧‧‧RF收發器模組

305‧‧‧編碼器

315‧‧‧解碼器

304，413‧‧‧波束成型模組

314‧‧‧通道估計模組

309，319‧‧‧回饋模組

400‧‧‧發射裝置

411‧‧‧L-LTF發生器

412‧‧‧HE-LTF發生器

414‧‧‧比較器

415‧‧‧SIGA發生器

500，600，700，1000‧‧‧接收設備

511，611，711，1011‧‧‧第一通道估計器

512，612，712，1012‧‧‧第二通道估計器

513，613，713，1013‧‧‧HE-SIGA解碼器

514，614，714，1014‧‧‧自動增益控制更新模組

515，615，715，1015‧‧‧通道估計增強模組

716‧‧‧第三通道估計器

801，802，803，804，901，902，903，904，905，1201，1202，1203，1204，1205，1206，1301，1302，1303，1304‧‧‧步驟

1016‧‧‧重調製器

1110‧‧‧HE SU PPDU

1130‧‧‧高效率擴展單使用者PPDU

第1圖根據一個新穎的方面示出了具有增強的通道估計的無線通訊系統100。 第2圖是高效率長前導碼幀結構和長前導碼幀的信號欄位的圖。 第3圖是根據一個新穎方面的無線設備301和311的簡化框圖。 第4圖是插入波束改變指示符的發射裝置400的簡化圖。 第5圖是基於波束改變指示符對單個空間流執行通道估計增強的接收設備500的第一實施例。 第6圖是基於波束改變指示符對單個空間流執行通道估計增強的第二實施例的接收設備600。 第7圖是第三實施例的接收設備700，其基於波束改變指示符對IEEE 802.11ax HE PPDU執行通道估計增強。 第8圖是根據一個新穎的方面用波束改變指示符發送和編碼長前導碼幀的方法的流程圖。 第9圖是根據一個新穎方面的接收長前導碼幀並執行通道估計增強的方法的流程圖。 第10圖是根據一個新穎的方面的，基於波束改變指示符對一個或多個空間流上的HE PPDU執行通道估計增強的接收設備的一個實施例。 第11A圖示出了使用波束改變指示來增強兩個空間流的HE SU PPDU 1110的通道估計品質的接收機通道估計流程。HE-LTF0和HE-LTF1表示兩個空間流。 第11B圖示出使用波束改變指示的接收機通道估計處理，以增強用於兩個空間流的高效率擴展單使用者PPDU 1130的通道估計品質。 第12圖是根據一個新穎方面的用於接收和編碼具有波束改變指示符的HE PPDU的方法的流程圖。 第13圖是根據一個新穎方面的發送HE PPDU並執行通道估計增強的方法的流程圖。

Claims (21)

1. 一種通道估計增強的方法，包括： 通過無線設備在無線通訊網路中接收高效率幀，其中所述高效率幀包括傳統前導碼和高效率前導碼，所述傳統前導碼包括第一訓練欄位，所述高效率前導碼包括信號欄位和第二訓練欄位； 分別基於用於第一通道條件的所述第一訓練欄位和用於第二通道條件的第二訓練欄位來執行通道估計; 對信號欄位中的波束改變指示符進行解碼，並判斷在所述第一通道條件和所述第二通道條件之間是否存在波束改變; 和 如果所述波束改變指示符指示沒有波束改變，則基於第一訓練欄位和第二訓練欄位兩者得到增強的通道回應矩陣來執行通道估計增強。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，如果總頻寬大於20MHz，則所述無線設備執行所述通道估計並對每個20MHz的子通道解碼所述波束改變指示符。
3. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，所述高效率幀由所述無線設備在兩個空間流上接收。
4. 根據申請專利範圍第3項所述的方法，所述波束改變指示符指示所述傳統前導碼和所述高效率前導碼中的兩個空間流在沒有波束成型的情況下使用相同的迴圈移位分集值進行空間擴展。
5. 根據申請專利範圍第3項所述的方法，所述波束改變指示符指示所述傳統前導碼和所述高效率前導碼中的兩個空間流使用相同的波束成型矩陣。
6. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，所述通道估計增強包括使用所述第一訓練欄位的兩個OFDM符號來得到所述增強的通道回應矩陣。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，所述傳統前導碼包括傳統短訓練欄位，傳統信號欄位，重複傳統信號欄位，其中所述高效率前導碼包括高效率信號A欄位，其中所述通道估計增強包括使用所述傳統短訓練欄位，傳統信號欄位，重複傳統信號欄位和所述高效率信號A欄位來得到增強的通道回應矩陣。
8. 根據申請專利範圍第7項所述的方法，所述無線設備在執行通道估計增強之前對所述傳統信號欄位，所述重複傳統信號欄位和所述高效率信號A欄位進行解碼和重新調製。
9. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，所述無線設備使用所述波束改變指示符來確定是否執行自動增益控制更新。
10. 一種無線設備，包括： 接收機，用於在無線通訊網路中接收高效率幀，其中所述高效率幀包括傳統前導碼和高效率前導碼，所述傳統前導碼包括第一訓練欄位，所述高效率前導碼包括信號欄位和第二訓練欄位； 通道估計器，分別基於用於第一通道條件的所述第一訓練欄位和用於第二通道條件的第二訓練欄位來執行通道估計; 解碼器，對信號欄位中的波束改變指示符進行解碼，並判斷在所述第一通道條件和所述第二通道條件之間是否存在波束改變；和 增強通道估計器，用於當所述波束改變指示符指示沒有波束改變，基於第一訓練欄位和第二訓練欄位兩者得到增強的通道回應矩陣來執行通道估計增強。
11. 根據申請專利範圍第10項所述的無線設備，如果總頻寬大於20MHz，則所述無線設備執行所述通道估計並對每個20MHz的子通道解碼所述波束改變指示符。
12. 根據申請專利範圍第10項所述的無線設備，所述高效率幀由所述無線設備在兩個空間流上接收。
13. 根據申請專利範圍第10項所述的無線設備，所述波束改變指示符指示所述傳統前導碼和所述高效率前導碼中的兩個空間流在沒有波束成型的情況下使用相同的迴圈移位分集值進行空間擴展。
14. 根據申請專利範圍第10項所述的無線設備，所述波束改變指示符指示所述傳統前導碼和所述高效率前導碼中的兩個空間流使用相同的波束成型矩陣。
15. 根據申請專利範圍第10項所述的無線設備，所述通道估計增強包括使用所述第一訓練欄位的兩個OFDM符號來得到所述增強的通道回應矩陣。
16. 根據申請專利範圍第10項所述的無線設備，所述傳統前導碼包括傳統短訓練欄位，傳統信號欄位，重複傳統信號欄位，其中所述高效率前導碼包括高效率信號A欄位，其中所述通道估計增強包括使用所述傳統短訓練欄位，傳統信號欄位，重複傳統信號欄位和所述高效率信號A欄位來得到增強的通道回應矩陣。
17. 根據申請專利範圍第16項所述的無線設備，所述無線設備在執行通道估計增強之前對所述傳統信號欄位，所述重複傳統信號欄位和所述高效率信號A欄位進行解碼和重新調製。
18. 根據申請專利範圍第10項所述的無線設備，所述無線設備使用所述波束改變指示符來確定是否執行自動增益控制更新。
19. 一種無線設備，包括： 第一訓練欄位發生器，用於通過將第一組波束控制矩陣應用於訓練序列來生成傳統前導碼的第一訓練欄位; 第二訓練欄位發生器，用於通過將第二組波束控制矩陣應用於所述訓練序列來生成用於高效率前導碼的第二訓練欄位; 信號欄位發生器，用於在信號欄位中插入波束改變指示符，其中所述波束改變指示符指示在所述第一訓練欄位和所述第二訓練欄位之間是否存在波束改變；和 編碼器，用於將所述第一訓練欄位，信號欄位和所述第二訓練欄位編碼到在無線通訊網路中的兩個空間流上發送的高效率幀中。
20. 根據申請專利範圍第19項所述的無線設備，所述波束改變指示符指示所述傳統前導碼和所述高效率前導碼中的兩個空間流在沒有波束成型的情況下使用相同的迴圈移位分集值進行空間擴展。
21. 根據申請專利範圍第19項所述的無線設備，所述波束改變指示符指示所述傳統前導碼和所述高效率前導碼中的兩個空間流使用相同的波束成型矩陣。