TWI272789B - Method of transmitting in a wireless network, method of receiving in a wireless network, and apparatus and system for use in a wireless network - Google Patents

Description

1272789 九、發明說明： 【發日月所屬^技術領域】 登明的技術 本务月係有關藉修改調變星狀圖將資訊發訊的方法。

本發明申請案係依據美國專利法35 U.S.C.§119(e)並根 據於2004年1月12日提申的美國專利申請案60/536,071主 張優先權’該美國專利申請案以參考方式併入本發明中來 說明。 10 【先前技術】

發明的技術U 在今日的通訊產業中，通訊協定與技術的快速演進是相 當普遍的。為了促進新式系統的廣泛應用，已花費了相當 程度的努力來確保新近通訊技術以及系統能與先前系統以 15及裝置（在此稱為λλ既有（legacy) 〃系統或裝置）相容。 設計新世代系統的一項相關聯問題是，為了要與既有系 統相容，新世代系統往往必須處理既有系統中的固有限 制。例如，已界定了既有無線區域網路(WLAN)封包的前置 資料（preamble)訓練與發訊攔位。為了使既有WLAN以及 20 新世代WLAN能共存，所欲的是保留具有既有相容訓練與 發訊欄位的前置資料。然而，因為既有前置資料在設計上 可能不足以描繪可能具有較長長度及/或需要不同訓練與 發訊資訊的新世代封包結構，要快速地識別出遵循既有相 5 1272789 容前置資料的封包結構為哪種類型（例如為既有的或為新 世代的）將是一件具有挑戰性的事。 因此，便需要能夠快速地區別具有既有相容前置資料的 一封包是否具有一種既有封包結構或者較新一代的封包結 5 構。使既有系統與新世代系統能共存的解決方案因此是所 欲的，此種解決方案不會使新世代封包結構中的發訊技術 變得複雜化或受到限制。 【發明内容】 發明的概要說明 10 本發明揭露一種用以在無線網路中進行傳送動作的方 法，該方法包含：利用具有一修改相位的一或數個調變星 狀圖來調變一傳輸内容，以便對與該傳輸内容相關聯之一 種封包結構類型的一接收裝置發訊。 圖式的簡要說明 15 可參照以下的發明詳細說明以及圖式來了解本發明實 施例的特徵與優點，其中相同/相似的元件編號表示相同/ 相似的元件，在圖式中： 第1圖為方塊圖，其展示出與無線網路結合使用的二種 例示封包結構； 2〇 第2a圖與第2b圖根據本發明的一實施例展示出一種調 變星狀圖之不同相位的個別圖樣，以便區分封包結構， 第3圖為一流程圖，其根據本發明的一實施例展示出一 種例示通訊方法； 6 1272789 第4圖為一流程圖，其根據本發明的一實施例展示出一 種用以檢測一接收傳輸内容之封包結構類型的方法；以及 第5圖為一功能性方塊圖，其展示出一種適於進行本發 明之一或數個方法之無線裝置的例示實施例。 5 【實施方式】 較佳實施例的登細說明 儘管以下的發明說明解說有關無線區域網路(WLAN)的 本發明例示實施例，本發明並不限於此，且本發明可應用 到可取得優點的其他類型無線網路或空中介面中。該等無 10線網路包括但不限於與無線廣域網路（WWAN)相關聯的網 路，例如整合封包無線電服務技術（GPRS)、增進式 GPRS(EGPRS)、廣頻分碼多重進接(WCDMA)、分碼多重進 接（CDMA)以及CDMA 2000系統，或其他相似系統、無線 都會區域網路（WMAN)，例如包括wiMAX (Wordwide 15 Inter〇Perability for Microwave Access)論壇、無線個人區 域網路(WPAN)等所支援之系統的無線寬頻存取系統。 本發明下列實施例可用於包括無線電系統之發送器、接 收器及/或收發器的多種應用程式中，然本發明並不限於 此。特別地包括在本發明範圍内的無線電系統包括但不限 20 於：網路介面卡（NIC)、網路轉接器、行動站台、基地台、 存取點（AP)、閘道器、橋接器、集線器以及無線電話。再 者，包括在本發明實施例中的無線電系統包括：蜂巢式無 線電話系統、衛星系統、個人通訊系統（PC)、雙向無線電 系統、雙向呼叫器、個人電腦（PC)以及相關週邊設備、個 7 1272789 人數位助理（PDA)、個人電腦計算配備，以及本質上可能相 關且可套用本發明實施例原則之所有現存以及未來將研發 出來的系統。 係以利用正交分頻多工（OFDM)及/或正交分頻多重進 5接（0FDMA)的例示WLAN背景來說明本發明的下列實施 例，然本發明並不限於此。 美國電機電子工程師協會（IEEE)於1997年確認了一種 用於WLAN的最初標準，其稱為：[EEE 802.li。此種標準 指明了一種利用直接序列展頻或跳頻技術而具有1以及2 10 Mbps之資料率的2·4 GHz運算頻率。IEEE 802.11工作小 組目前已發表了 802.11標準的三種補充方案：8〇211a (5.8 GHz 頻帶的 〇FDM)(ISO/IEC 8802-11 : 1999 年）、 802.11b (2.4 GHz頻帶的直接序列）（1999年與1999校正1 版/2001 年）、以及 802.11g (2.4 GHz 頻帶的 〇FDM)(2003 15年）。該等系統，尤其是利用OFDM的802_ 11a以及 802.11g，係個別地或整體地稱為''既有"WLAN。 IEEE 802.11a標準說明一種〇FDM實體層，其透過52 個分別子載波來劃分-資訊信號以提供資料傳輸。〇fdm 貝體層的主要目的是傳送MAC(媒體存取控制）協定資料單 20元（MPDU) ’如802.11 MAC層指示地。可把〇FDM實體層 分成二個元件：PLCP(實體層整合協定）以及pMD(實體媒 體依賴）子層。PLCP子層製備MAC協定資料單元（MpDU) 以仏傳輸並且彳文無線媒體遞送進入訊框到Mac層。plcp 子層可藉著把MPDU映射到適於由pMD進行傳輸㈣框格 8 1272789 式（亦稱為封包結構）中，來最小化MAC層對pMD子層的依 賴程度。 用於WLAN中之訊框格式或封包結構·的實例係以 圖形方式展示於第1圖中，並且可包括用以取得-進入 5 OFDM信號並且同步化解調器之_接收器的—前置資料部 刀A置資料包括一或數個訓練攔位及/或發訊攔位（有時 分別地柄為頭標），其例如包括於本文中整體地稱為一既有 • 相容前置資料的一既有短訓練欄位（L_STF)、一既有長訓練 欄位（L-LTF)，以及-既有發訊攔位（l_sig)U4與124。用 ίο以遵循既有相容前置資料的封包結構100部分可依據該封 包結構是否為-既有封包結構11〇或者為一較新封包結構 120而定。 針對既有封包結構110來說，一或數個資料欄位112 典型地遵循既有相容前置資料，且可由一接收器從既有前 15置資料之L-SIG欄位m出現的數絲判定該既有封包結 • 構110的速率以及長度（呈OFDM符號）。然而，L_SIG欄位 124並不足以描述新世代封包結構12〇，例如目前於高傳輸 量（HT)WLAN之IEEE 802·11η標準中採用的。舉例來說， L-SIG欄位中的保留位元已由既有裝置用於其他目的中。因 此，大致上由HT-SIG區塊122描述的額外發訊及/或訓練 可能需要用來界定ΗΤ封包結構及/或同步化解調器以掌管 ΗΤ調變。 然而，因為L-SIG攔位114與124可出現在所有既有 相容前置資料中；接收器可能很難知悉既有資料是否 1272789 遵循發訊欄位114或額外HT發訊或訓練122是否遵循發 訊搁位124。 處在信號攔位114與124之前的長訓練符號（L-LTF)允 评接收器能正確地評估時脈相位，以便能利用例如二元相 5移鍵控（BPSK)來解調變信號欄位。 在產生OFDM信號的過程中，可把已編碼及/或插入式 位元映射在一傳送調變星狀圖上，例如BPSK、四元相移鍵 控（QPSK)、及/或各種不同正交振幅調變（qam)調變方案的 星狀圖。隨後可在已映射複數值上進行反向快速傅立葉轉 1〇 換（汗丁），以產生一複數值陣列而產生一 〇FD|v|符號，並且 針對該OFDM符號使多個符號能結合在一起來以產生一 OFDM訊框。將在接收端進行一項fft以取回原始映射的 複數值，可隨後利用對應星狀圖對該複數值進行解映射並 且轉換為位元、解碼等。 15 現在請參照第2a圖與第2b圖，根據一實施例，當該封 包具有一既有封包結構時(例如，IEEE 802_lla結構ι10 ; 第1圖），例如第2a圖之BPSK星狀圖210的一種傳統調 變星狀圖便可用以針對該既有封包結構的一或數個攔位 (例如，114與112)映射複數值。再者，當該封包具有一較 20新一代結構時（例如，IEEE 802.11η結構120 ;第1圖）， 可利用一種經修改調變星狀圖來調變該一或數個攔仇（例 如，124與122)，例如第2b圖中具有90度相序旋轉的 BPSK星狀圖220。當然，經修改星狀圖220可用於發訊既 有封包結構，且傳統星狀圖210可用於發訊新世代封包社 10 1272789 — 構，如果所欲的話。於此，可對接收器將資訊發訊，而不 必修改該等封包本身的前置資料結構或欄位。 星狀圖220可稱為BPSK-Q或Q-BPSK星狀圖，因為它 的座標（+1、-1)係沿著Q軸而設置，相對於具有其沿著1 5 軸而設置之座標（+1、-1)的傳統BPSK星狀圖21〇。 BPSK星狀圖的90度旋轉是有效的，因為它對利用經修 改調變技術而對封包欄位（例如信號欄位）的強韌性沒有重 φ 要的影響。然而，用於調變星狀圖之映射數值的相序旋轉 未必要為90度及/或亦可使用用於例如QPSK調變的其他 10 調變星狀圖類型。因此，本發明實施例並不限於任何特定 調變星狀圖或相序旋轉的度數。 ^ 現在請參照第3圖，一種用以在無線網路中進行傳送的 方法300包括利用具有一經修改相位的調變星狀圖來調變 (325)—項傳輸内容的一或數個部分，以便對與該傳輸内容 15 相關聯之一種封包結構類型的接收裝置發訊。 φ 在某些實施例中，方法300包括編碼位元（步驟305)以 及插入（步驟310)已編碼位元。如果要傳輸一既有封包結構 的話（步驟315)，可以利用傳統調變星狀圖來調變（步驟32〇) 該一或數個封包欄位，例如BPSK星狀圖（210 ;第2圖）。 20 另一方面，如果要傳輸一新世代封包結構的話（步驟315)， 可以利用經修改的調變星狀圖來調變（步驟325)該一或數 個封包欄位，例如Q-BPSK星狀圖（220 ;第2圖）。 在某些例示實施例中，可以有二種封包結構，即實質上 符合IEEE 802.11a類型封包結構的一既有封包結構以及實 11 1272789 質上符合IEEE 802.11η類型封包結構的第二封包結構。在 一例示實行方案中，僅可利用Q-BPSK來調變ΗΤ封包結構 的HT_SIG欄位（122 ;第1圖），然該等實施例並不限於此。 再者，在某些實行方案中，可僅針對具有資料酬載的封包 5進行利用相位旋轉調變星狀來發訊一封包類型的動作。 針對一接收器來說，可藉著檢視FFT之後I與Q成分中 的能量來做出有關信號攔位是否為一既有調變或為一 HT _ 棚位的決策。例如，如果q能量大於I能量的話（可適當地 設定其臨界值），那麼接收器便可判定該封包具有一 HT_SIG ίο欄位否則，匕可為一既有封包或反之亦然。因為此決策 可使用所有的資料調變子載波，例如針對2〇 MHz WLAN系 統至少使用48個子載波，這可提供17個dB處理增益， 其形成高度可信賴的決策。所提出的檢測方案僅可應用到 資料調變子載波，且如果所欲的話，可利用不同方式來掌 15管導引（pilot)子載波。 φ 現在請參照第4圖，一種用以在無線網路中進行接收的 方法400包括根據個別基頻信號的1與卩能量位準來判定 與一進入傳輪内容相關聯的一種封包結構類型。 在某些實施例中，方法4〇〇包括對一已接收傳輸内容進 20行FFT(步驟405)，並且在FFT之後審視（步驟410)1與Q 成分。如果Q能量比I能量大上許多的話（步驟415)，便把 相關聯封包攔位判定為一 HT-SIG欄位（步驟420)。否則， 它便被視為一既有封包（步驟425)。隨後可利用對應調變星 狀圖來解映射FFT數值、將其轉換回為位元、進行解碼等。 12 1272789 在一例不實行方案中，I與Q能量位準可用來判定是否 已方疋轉用以映射HT-SIG欄位之二元相移鍵控（BpSK)星狀 圖的相位，然該等實施例並不限於此。 現在請參照第5圖，一種用於無線網路的例示裝置5〇〇 5包括一主處理電路550，以及適於進行本發明所述之該一 或數個方法之部件及/或機器可讀程式碼的任何部件或組 合。在一例示實行方案中，電路55〇包括一基頻處理電路 553’其用以利用具有經修改相位的調變星狀圖來調變一傳 輸内容之至少一部分，以便對與一傳輸内容相關聯之封包 1〇結構類型的接收裝置發訊。替代或額外地，可把基頻處理 龟路553組構成能檢測資料調變子載波的能量位準，如前 所述般。裝置500亦包括一媒體存取控制器電路554及/ 或一射頻（RF)介面510，如果所欲的話。 主處理電路550及/或RF介面51〇包括用以支援各種 15不同空中介面之個別接收/傳送信號的實體（PHY)鏈路層處 理及/或RF處理的任何硬體、軟體及/或韌體部件。 裝置500可為一無線行動站台，例如蜂巢式電話、個人 數位助理、電腦、個人娛樂裝置、無線路由器、一網路存 取站，例如WLAN存取點（AP)或其他設備及/或無線網路轉 20接器。因此，可適當且所欲地來變化裝置500的功能及/ 或特定組態。 可利用離散電路、特定應用積體電路(ASIC)、邏輯閘及 /或單一晶片架構的任何組合來實行裝置5〇〇的部件與特 13 !272789 徵0再各 器的你用微控制器、可編程邏輯陣列及/或微處理 ^組合來實行裝置500的特徵，如果適當的話。 地^展示在第⑪中的裝置5GG僅功能性 包人 /夕/日在貝仃方案的貫例。因此，劃分、省略或 =圖式中所描述的方塊功能並非料必須要在本發明實 HI合併、劃分、省略或者包括用以實行該等功能的硬 體邻件、電路、軟體及/或元件。 >可利用單輸入單輸出（SISO)系統來實行裝置5〇〇的實 10 15 20 ^例。然而，某㈣代實行方案可使用具有多個天線518、 19的多輸入多輸出（ΜΙΜΟ)架構。 除非與實際可能性相反，本發明的發明者展望的是，可 利用任何順序及/或任何組合來執行本文中所述的方法；並 且可利用任何方式來結合個別實施例的部件。 雖然已經說a月了本發明的例示實施例，在 範圍的條件下，可進行多種不同的變化以‘ 此本發明實施例並不受限於上述的特定揭示，反之僅受本 發明之申請專利範圍以及其等效方案的限制。

【圖式簡單說明J 第1圖為方塊圖，其展示出與無線網路結合使用的二種 例示封包結構； 第2a圖與第2b圖根據本發明的一實施例展示出一種調 變星狀圖之不同相位的個別圖樣，以便區分封包妗構； 第3圖為一流程圖，其根據本發明的_實施例展示出一 種例示通訊方法； '、 14 1272789 第4圖為一流程圖，其根據本發明的一實施例展示出一 種用以檢測一接收傳輸内容之封包結構類型的方法；以及 第5圖為一功能性方塊圖，其展示出一種適於進行本發 明之一或數個方法之無線裝置的例示實施例。 5 【主要元件符號說明】

100 封包結構 500 裝置 110 封包結構 510 射頻(RF)介面 112 貢料棚位 512 接收器 114 既有發訊欄位(L-SIG) 514 發送器 120 封包結構 516 頻率合成器 122 HT-SIG區塊 518 天線 124 既有發訊欄位(L-SIG) 519 天線 210 Q-BPSK星狀圖 550 主處理電路 220 BPSK星狀圖 551 類比對數位轉換器 300 方法 552 數位對類比轉換器 305〜325 步驟 553 基頻處理電路 400 方法 554 媒體存取控制器電路 405广 。425 步驟 15

Claims (1)

1. ,1272789十、申請專利範圍：

   10 15 珍角'日修(更)正替換頁| 第94100725號申請案申請專利範圍修正本 95. 10. 20. 1. 一種在無線網路中進行發射動作的方法，該方法包含下 列動作： 利用具有一修改相位的一或數個調變星狀圖來調變一 傳輸内容，以便對與該傳輸内容相關聯之一種封包結構 類型的一接收裝置發訊。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該一或數個調變星 狀圖包含一個二元相移鍵控（BPSK)星狀圖。 3_如申請專利範圍第2項之方法，其中該BPSK星狀圖係 旋轉90度以對一第一種封包結構類型發訊，或者該 BPSK星狀圖並未旋轉以對一第二種封包結構類型發

   20 訊。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中該無線網路包含一 無線區域網路(WLAN)。 5_如申請專利範圍第1項之方法，其中有二種封包結構類 型，一第一封包結構實質上相符於一種美國電機電子工 程師協會（IEEE)802.11a類型封包結構，而一第二封包 結構實質上相符於一種IEEE 802·11η類型封包結構。 6_如申請專利範圍第1項之方法，其中具有一修改相位之 該一或數個調變星狀圖的該相位係僅用於具有一資料 酬載之一封包的一信號欄位。 7. —種在無線網路中進行接收動作的方法，該方法包含下 列動作：

   16 1272789 根據一或數個資料調變子載波之I與Q成分的一能量位 準來判定與一進入傳輸内容相關聯的一種封包結構類 型。 8.如申請專利範圍第7項之方法，其中有二種封包結構類 5 型，一第一封包結構實質上相符於一種美國電機電子工 程師協會（IEEE)802.11a類型封包結構，而一第二封包 結構實質上相符於一種IEEE 802_lln類型封包結構。 9-如申請專利範圍第7項之方法，其中I與Q成分的該能 量位準係用以判定是否一個二元相移鍵控（BPSK)星狀 10 圖的一相位已經受到修改。 10.—種用於無線網路中的裝置，該裝置包含： 一調變電路，其用以利用具有一修改相位的一調變星狀 圖來調變一傳輸内容的一部分，以便對與該傳輸内容相 關聯之一種封包結構類型的一接收裝置發訊。 15 11·如申請專利範圍第10項之裝置，其另包含耦合至該調 變電路的一射頻（RF)介面。 12. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該裝置包含一行 動站台的至少一部分。 13. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該裝置包含一網 20 路存取站的至少一部分。 14. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該調變星狀圖包 含一個二元相移鍵控（BPSK)星狀圖或一個四元相移鍵 控（QPSK)星狀圖中之一種。 17 1272789 15.如申請專利範圍第14項之裝置，其中該調變星狀圖為 該BPSK星狀圖，其係旋轉90度以指出一第一種封包 結構類型，或者並未旋轉以指出一第二種封包結構類 型。 5 16·如申請專利範圍第10項之裝置，其中有二種封包結構 類型，一第一封包結構實質上相符於一種美國電機電子 工程師協會（IEEE)802.11a類型封包結構，而一第二封 包結構實質上相符於一種IEEE 802·11η類型封包結構。 17. —種用於無線網路中的裝置，該裝置包含： 10 一解調變電路，其用以檢視一已接收傳輸内容之一或數 個資料調變子載波之I與Q成分的能量位準，以便識別 出與該已接收傳輸内容相關聯的一種封包結構類型。 18. 如申請專利範圍第17項之裝置，其中該一或數個資料 調變子載波係受到二元相移鍵控（BPSK)調變。 15 19.如申請專利範圍第17項之裝置，其中受到檢視的該一 或數個資料調變子載波包含一封包中信號欄位的至少 一部分。 20.—種用於無線網路中的系統，該系統包含： 一基頻處理電路，其用以利用具有一修改相位的一調變 20 星狀圖來調變一或數個位元，以便對與一傳輸内容相關 聯之一種封包結構類型的一接收裝置發訊； 一射頻（RF)介面，其連通性地耦合於該基頻處理電路； 以及 18 1272789 與該RF介面耦合的至少二個天線，該等天線係用於多 輸入多輸出（ΜΙΜΟ)通訊。 21_如申請專利範圍第20項之系統，其中該系統包含一行 動站台或一網路存取站的至少一部分。 5 22.如申請專利範圍第21項之系統，其中該無線網路包含 一無線區域網路(WLAN)。 23. 如申請專利範圍第21項之系統，其中該無線網路包含 一無線都會區域網路(WMAN)。 24. 如申請專利範圍第21項之系統，其中有二種封包結構 10 類型，一第一封包結構實質上相符於一種美國電機電子 工程師協會（IEEE)802.11a類型封包結構，而一第二封 包結構實質上相符於一種IEEE 802·11η類型封包結構。 19