TWI406522B - 在無線通信系統中傳送資訊的方法和系統 - Google Patents

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Description

在無線通信系統中傳送資訊的方法和系統
本發明涉及無線通信，更具體地說，本發明涉及一種用於無線局域網(WLAN)中用探測包顯式反饋的量化方法和系統。
多輸入多輸出(MIMO)系統是可以利用多個發射天線發射信號和/或利用多個接收天線接收信號的無線通信系統。MIMO系統之間的通信可以基於國際電氣電子工程師協會(IEEE)的規範進行。接收到信號Y的MIMO系統可以基於該已接收到的信號計算通道估計矩陣H。所接收到的信號可能包括由多個資訊源產生的資訊。每一個所述資訊源涉及一個空域資料流程。當發射對應的信號X時，MIMO發射系統可以利用多個發射天線。當接收所述信號Y時，MIMO接收系統可以利用多個接收天線。針對下行射頻(RF)通道的通道估計矩陣H-down 可以描述出由發射機到接收機的發送路徑中的無線傳輸媒介的特性。針對上行射頻(RF)通道的通道估計矩陣H-up 可以描述出由接收機到發射機的發送路徑中的無線傳輸媒介的特性。
根據對等原則(principle of reciprocity)，由發射機到接收機的發送路徑中的無線傳輸媒介的特性可以被看成與由接收機到發射機的發送路徑中的無線傳輸媒介的對應特性是一致的。然而，通道估計矩陣H-down 。可能與上行射頻(RF)通道的對應通道估計矩陣H-up 不相等。例如，雜訊電平如環境雜訊電平，在發射機附近與接收機附近可能有不同的雜訊電平。類似地，干擾電平，例如由其他電磁設備產生的電磁干擾，在發射機附近與接收機附近可能有不同的干擾電平。在發射機或者接收機處，也可能存在電交叉耦合，例如與一接收天線或者一發射天線相關的電路和與另一接收天線或者另一發射天線相關的電路之間的漏電電流。
假設H-up =H-down 的所述對等原則還基於這樣的假設，即在發射機或者接收機處的特定天線被指定作為發射天線和/或接收天線使用。在發射機處，假定有被接收機使用的多個接收天線N-RX 。在接收機處，假定有被發射機使用的多個發射天線NTX 。如果發射機端的至少一部分天線的分配變化了，對應的通道估計矩陣H’up ，將不等於H-down 。類似地，如果接收機端的至少一部分天線的分配變化了，對應的通道估計矩陣H’down 將不等於H-up 。因此，在發射機和/或接收機處重新分配天線之後，即當H-up 不等於H’down ，或者H'up 不等於H-down ，或者H’up 不等於H’down ，所述對等原則不能再用來描述發射機與接收機之間的通信特徵。
所述對等原則可以實現WLAN接收設備A接收來至於WLAN發射設備B的信號Y，並為由WLAN發射設備B到WLAN接收設備A的傳輸路程估算出通道估計矩陣H-down 。基於該通道估計矩陣H-down 。，並基於由WLAN發射設備A到WLAN接收設備B的傳輸路柱的通道估計矩陣H-up 有H-up =H-down 關係的假設，WLAN設備A可以通過上行射頻(RF)通道發射後續信號X到WLAN設備B。當所述WLAN設備A和B是MIMO系統時，可以在每一個WLAN設備端配置並使用相關的波束成型矩陣(beamforming matrices)來發射和/或接收信號。
波束成型是一種信號處理方法，該方法使得MIMO發射系統可在發射的信號X中合併多個空域資料流程。波束成型包括計算波束成型係數矩陣。所述波束成型係數可用來計算多個加權和，該加權和表示來至於所述多個空域資料流程中至少一部分資料流程的信號強度級的對應合併。每一個加權和指的是一個射頻(RF)鏈，WLAN發射設備可以同時從多個發射天線中的每一個天線來發射一個射頻(RF)鏈。發射的信號X可以包括所述多個發射的射頻(RF)鏈。波束成型也可以是一種使MIMO接收系統可在收到的信號Y中分離出各個空域資料流程的信號處理方法。
由於對等原則中假設條件的錯誤，WLAN發射設備端的波束成型矩陣，和/或WLAN接收設備端的等效矩陣，可能被錯誤地配置。發射的信號X中，從與第i個空域資料流程相關的信號的角度而嘗，與第j個空域資料流程相關信號代表干擾或者雜訊。錯誤的配置一個或者多個波束成型矩陣將會減弱WLAN接收設備消除第i個空域資料流程和第j個空域資料流程之間的干擾的能力。因此，接收到的信號Y的信噪比(SNR)被減弱。當WLAN接收設備解碼出包含在所述接收到的信號Y中的資訊時，還會存在被升高的誤包率(PER)。這些情況從而導致議WLAN發射設備和WLAN接收設備之間通信時的資訊傳輸率被降低(以比特/秒為單位來衡量)。
在一些MIMO系統中，WLAN發射設備可基於發射端的通道狀態資訊(CSIT)發射多個空域資料流程。所述CSIT可取決於從WLAN接收設備B發送給WLAN發射設備A的反饋資訊。基於該CSIT，WLAN發射設備A可以計算出通道估計矩陣H-down 的估計值。
通道探測(channel sounding)是一種使WLAN發射設備可以接收來自於WLAN接收設備的CSIT資訊的方法。當執行通道探測過程時，WLAN發射設備可以發射一個或者多個探測幀到WLAN接收設備。在某些MIMO系統中，探測幀可以不需要進行波束成型而通過多個射頻(RF)鏈發射。這種情況下，用來從多個空間資料流產生多個RF鏈的矩陣為單位矩陣。
當接收到探測幀時，WLAN接收設備開始計算通道狀態資訊(CSI)。所述CSI可以用通道估計矩陣H表示。CSI可以作為反饋資訊發送給WLAN發射設備。當發射信號用以發送CSI到WLAN發射設備的時候，WLAN接收設備可以不利用波束成型。WLAN發射設備可以利用接收到的反饋資訊來產生波束成型矩陣。WLAN發射設備可以利用該波束成型矩陣來發射一個或者多個後續幀，該後續幀包括後續發射信號X中的資料。在接收到所述後續幀之後，WLAN接收設備發射確認幀到WLAN發射設備。當發射信號用以發送所述確認幀到WLAN發射設備時候，WLAN接收設備可以不利用波束成型。
在一些MIMO系統中，所述通道探測過程包括一個或者多個時間段，在這些時間段內多個射頻(RF)鏈可以不利用波束成型而發射。在這些周期內，WLAN發射設備不能在一個發射的信號X中發送來自一個或者多個空域資料流程的資料，從而WLAN接收設備也不能從接收的信號Y中產生每一個空域資料流程的估計值。在這點上，所需用來執行通道探測過程的時間量會導致WLAN發射設備和WLAN接收設備之間的資訊傳輸率的降低。
通過與本申請後續部分結合附圖介紹的本發明的多個方面進行比較，現有和傳統方法中存在的限制和弊端，對本領域的普通技街人員來說將變得非常明顯。
本發明提出一種用於WLAN中利用探測包實現顯式反饋的系統和/或方法。
根據本發明的一個方面，本發明提供一種在無線通信系統中傳送資訊的方法，所述方法包括：
基於當前引導矩陣(steering matrix)產生多個射頻(RF)鏈信號，其中所述引導矩陣是非單位矩陣；
通過所述多個射頻鏈信號請求反饋資訊，所述請求包括介質訪問控制(MAC)層協定資料單元(PDU)資料和通道探測資訊，所述MAC層PDU資料和通道探測資訊被封裝在物理(PHY)層PDU中。
作為優選，所述方法進一步包括：接收所述反饋資訊。
作為優選，所述方法進一步包括：基於所述接收到的反饋資訊計算後續引導矩陣。
作為優選，所述方法進一步包括：基於所述接收到的反饋資訊計算後續引導矩陣。
作為優選，所述接收到的反饋資訊至少包括以下其中之一：通道估計矩陣和計算所述後續引導矩陣時的反饋引導矩陣。
作為優選，所述後續引導矩陣就是所述反饋引導矩陣。
作為優選，所述反饋引導矩陣包括Nss行和Nss列，其中Nss是變數，代表通過所述多個射頻鏈信號發射的資料流程的數量。
作為優選，所述方法進一步包括：使用奇異值分解(SVD)方法從所述通道估計矩陣中計算出所述後續引導矩陣。
根據本發明的一個方面，本發明提供一種在無線通信系統中傳送資訊的系統，所述系統包括：
至少一個電路，所述至少一個電路基於當前引導矩陣產生多個射頻鏈信號，其中所述引導矩陣是非單位矩陣；
所述至少一個電路實現通過所述多個射頻鏈信號的反饋資訊請求的傳輸，所述請求包括MAC層PDU資料和通道探測資訊，所述MAC層PDU資料和通道探測資訊被封裝在物理(PHY)層PDU中。
作為優選，所述至少一個電路接收所述反饋資訊。
作為優選，所述至少一個電路基於所述接收到的反饋資訊計算後續引導矩陣。
作為優選，所述至少一個電路基於所述後續引導矩陣發射後續MAC層PDU資料。
作為優選，所述接收到的反饋資訊包括以下至少之一：通道估計矩陣和計算所述後續引導矩陣時的反饋引導矩陣。
作為優選，所述後續引導矩陣就是所述反饋引導矩陣。
作為優選，所述反饋引導矩陣包括Nss行和Nss列，其中Nss是變數，代表通過所述多個射頻鏈信號發射的責料流程的數量。
作為優選，所述至少一個電路使用奇異值分解方法從所述通道估計矩陣中計算出所述後續引導矩陣。
根據本發明的一個方面，本發明提供一種在無線通信系統中傳送資訊的系統，所述系統包括：
至少一個電路，所述至少一個電路基於當前引導矩陣產生多個射頻鏈信號，其中所述引導矩陣是非單位矩陣；
所述至少一個電路實現通過所述多個射頻鏈信號的反饋資訊請求的傳輸。
作為優選，所述至少一個電路接收所述反饋資訊。
作為優選，所述至少一個電路基於所述接收到的反饋資訊計算後續引導矩陣。
作為優選，所述接收到的反饋資訊包括以下至少之一：通道估計矩陣和計算所述後續引導矩陣時的反饋引導矩陣。
作為優選，所述後續引導矩陣就是所述反饋引導矩陣。
作為優選，所述反饋引導矩陣包括Nss行和Nss列，其中Nss是變數，代表通過所述多個射頻鏈信號發射的資料流程的數量。
作為優選，所述至少一個電路使用奇異值分解方法從所述通道估計矩陣中計算出所述後續引導矩陣。
作為優選，所述至少一個電路實現發送以下至少一個請求：通過基於所述後續引導矩陣而產生的後續多個射頻鏈信號的調製類型資訊和編碼類型資訊，所述請求包括以下至少其一：MAC層PDU資料、調製和編碼請求，被封裝在物理層PDU中。
作為優選，所述至少一個電路接收確認物理層PDU，包括以下至少之一：所述調製類型資訊和所述編碼類型資訊。
作為優選，所述至少一個電路基於所述接收到的確認物理層PDU發射後續資料。
本發明的這些與其他的優點、方面以及新特性，以及其具體的實施例，可以從下文的描述和圖中得到更加完全的理解。
本發明的實施例涉及一種用於WLAN中利用探測包實現顯式反饋的方法和系統。在本發明的一個典型的實施例中，WLAN發射設備可以利用波束成型來發射探測幀，該探測幀包含有來自於多個空域資料流程的資料。因此，在利用當前引導矩陣(非單位矩陣)通過波束成型射頻(RF)鏈繼續發送資料的同時，所述WLAN發射設備可以啟動通道探測過程。在這點上，所述探測幀可以是通過一個或者多個波束成型射頻鏈發射的資料幀上捎帶的(Piggybacked)。基於從WLAN接收設備接收到的反饋資訊，所述WLAN發射設備可以產生後續引導矩陣。所述後續引導矩陣可以用於通過後續多個射頻(RF)鏈來發射後續資料。在本發明的這個典型的實施例中，與傳統的通道探測過程方法相比較，本發明執行通道探測過程所需的時間量得到縮減。
在本發明的另外一個典型的實施例中，通過多個RF鏈利用非單位矩陣的引導矩陣發射探測幀，可以啟動通道探測過程。基於從WLAN接收設備接收到的反饋資訊，WLAN發射設備可以產生後續引導矩陣。所述後續引導矩陣又可用於通過後續多個RF鏈發射包含資料的後續幀。
圖1是結合本發明實施例使用的無線資料通信系統的示意方框。參考圖1，給出了分散式系統(DS)110、擴展服務集(ESS)120、IEEE802局域網(LAN)或廣域網(WAN)122。擴展服務集(ESS)120包括第一基本服務集(BSS)102和第二基本服務集(BSS)112。第一基本服務集(BSS)102包括第一802.11 WLAN站點104、第二802.11 WLAN站點106和接入點(AP)108。第二基本服務集112包括第一802.11 WLAN站點114、第二802.11 WLAN站點116和接入點118。IEEE802局域網122或者廣域網可包括局域網或者廣域網站點124和關口(portal)126。IEEE 802.11　WLAN站點，或者IEEE 802.11 WLAN設備，是WLAN系統，該系統至少可以相容IEEE 802.11標準的一部分。
WLAN是一種通信網路環境，該環境包括多個可以通過一個或者多個上行和/或下行射頻通道進行無線通信的WLAN設備。基本服務集102或者112可以是IEEE 802.11 WLAN的一部分，該服務集至少包括兩個IEEE 802.11 WLAN站點，例如，第一802.11 WLAN站點104、第二802.11 WLAN站點106和接入點108，這些可是基本服務集102的成員部分，基本服務集102中的非接入點站點，即第一802.11 WLAN站點104、第二802.11 WLAN站點106，可分別建立與接入點108的關聯。接入點，例如接入點108，可實現為乙太網交換機、橋接器或者WLAN中的其他設備。類似地，基本服務集112中的非接入點站點，即第一802.11 WLAN站點114、第二802.11 WLAN站點116，可分別建立與接入點118的關聯。一旦第一802.11 WLAN站點104和接入點108之間形成關聯，接入點108便把第一802.11 WLAN站點104的可連接資訊傳輸給與擴展服務集120相關的其他接入點，例如接入點118，和關口，例如關口126。之後WLAN站點104可以通過基本服務集102進行資訊無線傳輸。接著，接入點118將關於第一802.11 WLAN站點104的可連接資訊傳送給基本服務集112內的各站點。可以通過例如乙太網交換機或者局域網內的其他設備來實現的關口126可以將關於第一802.11 WLAN站點104的可連接資訊傳送到局域網或者廣域網122內的站點，例如802局域網或者廣域網站點124。關於WLAN站點104的可連接資訊的傳輸，可以使不在基本服務集102內但與擴展服務集120相關的站點能夠通過擴展服務集120與第一WLAN站點104進行無線通信。
分散式系統110提供有基礎設施，該基礎設施使得基本服務集102內的第一WLAN站點104能夠與另一個基本服務集112內的第一WLAN站點114進行無線通信。分散式系統110還可以使基本服務集102內的第一WLAN站點104能夠與LAN或者WAN 122內的站點124之間進行通信，其中該IEEE 802 LAN或WAN 122可實現為例如有線802 LAN或者WAN。接入點108、接入點118或者關口126可以提供有一種手段，通過該手段，基本服務集102、基本服務集112或者LAN或者WAN 122內的站點可以通過分散式系統110傳送資訊。
基本服務集102內的第一職WLAN站點104可通過無線的方式發射資訊到接入點108，接入點108再通過分散式系統110發送該責訊到接入點118，然後接入點118以無線的方式發送該資訊到基本服務集112內的站點114，通過這種方式，基本服務集102內的第一WLAN站點104便可以與另一個基本服務集112內的第一WLAN站點114進行無線資訊傳輸。第一WLAN站點104通過無線的方式發送資訊到接入點108，接入點108通過分散式系統110簧送該資訊到關口126，接著關口126發送該資訊到LAN或者WAN 122內的802 LAN或WAN 站點124，通過這種方式，第一WLAN站點104便可以與LAN或WAN 122內的802 LAN或WAN站點124進行無線通信。分散式系統110可以採用通過射頻通道的無線通信、有線通信 例如IEE802.3或者乙太網，或這些技術的結合。
當傳輸資訊的時候，WLAN站點，例如104、114，或者接入點，例如108、118，可以採用一個或者多個發射天線和一個或者多個接收天線•利用多個發射天線和/或多個接收天線的WLAN站點或者接入點便可稱為MIMO系統。
圖2是結合本發明實施例使用的無線收發器的示意框圖．例如，可以結合關口126、接入點106和/或802.11 WLAN站點104一起使用誼無線收發器。收發器的典型實施例可以是無線網路介面子系統。參考圖2給出了收發器274、射頻前端280、一個或者多個接收天線276a、......、276n和一個或者多個發射天線278a、......、278n。收發器274包括處理器282、記憶體272、接收機284和發射機286。
處理器282根據可適用的通信標準執行數位接收機和/或發射機功能。這些功能包括但是不限於相關協定參考模型的較低層所執行的任務•這些任務進一步包括物理層會聚協定(PLCP)、物理介質相關協定(PMD)和相關的物理層管理功能，這些任務可進一步包括在相關標準中規定的MAC層功能。
記憶體272包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用來實現存儲和/或者取回資料和/或代碼。例如，存儲的代碼可包括橋接和/或路由協定的實現。存儲的資料包括基於路由和/或橋接協定的執行所編譯的資料。存儲的資料還包括接收到的資料和/或將要發送的資料。被取回的資料和/或代碼分配有記憶體272內的物理資源用於存儲。隨後被存儲的實料和/或代碼便可以取回。被取回的資料和/或代碼可由記憶體272輸出並傳送給直接和/或間接與記憶體272通信連接的其他設備、部件和/或子系統•記憶體272可使被存儲的資料和/或代碼依然存儲於其內和/或之復可被取回，直到對存儲資源進行了重新分配。物理資源的重新分配可基於接收到的指令進行，如從記憶體272擦除所存儲的資料和/或代碼，或分配物理資源以用來存儲後續資料和/或代碼。該記憶體可以利用多種存儲媒質技術如易揮發性記憶體，例如隨機存取記憶體(RAM)，和/或非揮發性記憶體，例如電可擦除可編程唯讀記憶體(EEPROM)。
接收機284可執行數位接收機功能，該功能包括但是不限於快速傅立葉變換處理、波束成型處理、均衡、解映射，解調制控制、解交織、解打孔(depuncture)和解碼。發射機286可以執行數位發射機功能，該功能包括但是不限於編碼、打孔、交織、映射、調製控制、逆快速傳裏葉變換處理、波束成型處理。射頻前端280可通過一個或者多個天線276a、......、276n接收類比射頻信號，把該類比射頻信號轉換成基帶信號並產生所接收的類比基帶信號的等效數位形式。射頻前端280還可以將數位基帶信號轉換成類比射頻信號，然後通過天線278a、......、278n發射該類比射頻信號。
具體工作過程中，處理器282從接收機284接收資料。處理器282把已接收資料存儲到記憶體272。處理器282可以從記憶體272中取回資料以通過發射機286的射頻通道發射。記憶體272發送資料給處理器282。處理器282可以產生信號來控制發射機286的調製處理過程，和接收機284的解調制過程。
圖3是結合本發明實施例使用的通道反饋的示意框圖。參考圖3，給出了發射移動終喘302、接收移動終喘322和通信媒質344。通信媒質344可以是無線通信媒質。發射移動終端302可以通過通信媒質344發射信號向量X到接收移動終端322。從發射移動終端302到接收移動終端322的通信方向表示為下行方向。信號向量X包括通過一個或者多個發射天線同時發射的多個空域資料流程。信號向量X可由發射移動終喘302基於波束成型矩陣V進行波束成型處理。信號向量X通過通信媒質344傳輸，並且在通過通信媒質334傳輸的過程中可被改變。與通信媒質344相關的傳輸特性可以用傳輸函數H來描述。信號向量X可基於傳輸函數H改變。在下行鏈路方向，傳輸函數H表示為Hdown 。改變之後的信號向量X表示為信號Y。接收移動終端322接收信號Y，基於通過通信媒質344接收到的信號Y，接收移動終端322可以確定一個或者多個與該傳輸函數Hdown 相關的值。
基於與傳輸函數Hdown 相關的資訊，接收移動終端322可以計算出一個或者多個與矩陣V相關的值。接收移動終端322可以傳輸與矩陣V相關的資訊到發射移動終端302，作為反饋資訊。所述反饋資訊(Hdown )表示基於與傳輸函數Hdown 相關資訊的反饋資訊，接收移動終端322可以通過發射信號向量Xf 來傳輸反饋資訊(Hdown )。發射的信號向量Xf 可以通過通信媒質344發送到發射移動終喘302。信號向量Xf ，在通過通信媒質344時會被改變，從接收移動終端322到發射移動終端302的通信方向表示為上行方向，信號向量Xf 會基於傳輸函數H而改變。在上行鏈路方向，傳輸函數H表示為Hup 。改變之後的信號向量Xf 表示為信號Yf 。發射移動終端302接收到信號Yf 。
基於通過通信媒質344接收到的信號Yf ，發射移動終端302可以確定一個或者多個與傳輸函數Hup 相關的值，發射移動終端302可以利用接收到的反饋資訊(Hdown )來對後續信號向量X進行波束成型處理，然後該信號向量可以在從發射移動終端302到接收移動終端322的下行方向鏈路上傳送。
圖4是結合本發明實施例使用的波束成型的示意框圖。參考圖4，給出了發射移動終端402、接收移動終端406和無線通信媒質404。發射移動終喘402可以是接入點(AP)108。接收移動終端406可以是802.11 WLAN站點104。發射移動終端402可以是MIMO系統•接收移動終端406也可以是MIMO系統。發射移動終端402包括發射空域映射矩陣408、多個逆快速傅立葉變換(IFFT)模組410a、410b、......、和410n，和多個發射天線412a、412b、......、和412n。接收移動終端406包括空域等化器、多個快速傅立葉變換(FFT)模組422a、422b、......、和422n，和多個接收天線426a、426b、......、和426n。
空域映射矩陣408包括引導矩陣Q，對多個空域資料流程執行計算(其中Nss是代表空域資料流程數量的變數)，並產生多個發射的射頻鏈(其中Ntx是代表發射射頻鏈數量的變數)。該多個空域資料流程可包括第一空域資料流程即Stream1 、第二空域資料流程即Stream2 、第Nss個空域資料流程即Stream。該多個發射射頻鏈可包括第一發射射頻鏈即Tx Chain1 、第二發射射頻鏈即Tx Chain2 、第Ntx個發射射頻鏈即Tx ChainNtx 。每一發射射頻鏈Tx Chain1 、Tx Chain2 、......、和Tx ChainNtx 均包括有對應的加權和，該加權和是基於引導矩陣Q中的係數從多個空域資料流程Stream、Stream2 、......、和StreamNss 計算而來的。
逆快速傅立葉變換(IFFT)模組410a執行逆快速傅立葉變換(IFFT)計算，從而將發射射頻鏈Tx Chain1 ，的頻域形式轉換到時域形式。發射射頻鏈的時域形式x1 ，可以通過發射天線412a發送到無線通信媒質404。逆快速傅立葉變換模組410b可以執行逆快速傅立葉變換計算，從而將發射射頻鏈Tx Chain2 的頻域形式轉換到時域形式。該發射射頻鏈的時域形式x2 ，可以通過發射天線412b發送到無線通信媒質404。逆快速傅立葉變換模組410n還可以執行逆快速傅立葉變換計算，從而將發射射頻鏈Tx ChainNtx 的頻域形式轉換到時域形式。該發射射頻鏈的時域形式XNtx ，可以通過妄射天線412n發送到無線通信媒質404。該多個同時發送的射頻鏈可以用發射信號向量X來表示。
接收天線426a可從無線通信媒質404接收到信號y1 。快速傅立葉變換(FFT)模組424a執行快速傅立葉變換(FFT)計算，從而將接收到的信號y1 的時域轉換成接收射頻鏈Rx Chain1 的頻域形式。接收天線426b可從無線通信媒質404接收到信號y2 。快速傅立葉變換模組424b執行快速傅立葉變換計算，從而將接收到的信號y2 的時域轉換成接收射頻鏈Rx Chain2 的頻域形式。接收天線426n可從無線通信媒質404接收到信號yNrx 。快速傳立葉變換模組424n執行快速傅立葉變換計算，從而將接收到的信號yNrx 的時域轉換成接收射頻鏈Rx ChainNrx 的頻域形式。該多個接收射頻鏈可以用接收的信號向量Y來表示。
空域等化器422包括均衡矩陣U，對接收到的Nrx 個射頻鏈執行計算，並產生Nrx 個估計空域資料流程。該多個接收的射頻鏈包括第一接收射頻鏈RxChain1 、第二接收射頻鏈Rx Chain2 、第Ntx個接收射頻鏈Rx ChainNtx 。所述多個估計空域資料流程包括第一估計空域資料流程、第二估計空域資料流程　　、第Nss個估計空域資料流程。接收移動終端406處的每個估計空域資料流程均為發射移動終端402處的對應空域資料流程的估計值。
當所述多個空域資料流程Stream1 、Stream2 、StreamNss 被基於空時碼(STC)和/或空時分組碼(STBC)產生的多個空時資料流程STStream1 、STStream1 、......、STStreamNsts 所替代時，本發明的各個實施例是可以實現的，其中Nsts是表示空時資料流程數量的變數。該Nsts個空時資料流程可以是基於所述Nss個空域資料流程而產生的。
發射移動終端402處的多個空域資料流程Stream1 、Stream2 、......、StreamNss 可以用如下的資料流程向量G來表示：
所述多個發射的信號向量X可以用如下等式表示：
其中：
其中Q表示空域映射矩陣模組408所使用的引導矩陣，Q可以表示為如下等式：
其中，等式(4)的矩陣內的每一個元素w均表示波束成型係數。
接收的信號向量Y可以按如下等式表示：
其中：
其中N表示無線通信媒質404中存在的雜訊，而H表示通道估計矩陣，該矩陣可以按如下等式表示：
其中每一個元素h可以描述針對發射移動終端402處的發射天線發射的信號以及接收移動終端406處的接收天線接收到信號，該無線通信媒質404的通道衰減特性。如圖4所示，通道估計矩陣H可以通過從與空域映射矩陣408的輸出相關的點到與空域等化器422的輸入相關點來測得。
接收移動終端406處的多個估計空域資料流程、、......、和可以用如下資料流程向量來表示：
其中：
或者
其中：
其中U* 表示均衡矩陣U的哈密頓變換(Hermitian Transform)，被等化器模組422使用，且可以按如下等式表示：
其中，等式[11]的矩陣中的每一個元素u* 均表示均衡係數。
矩陣Heff 可以用包括Nrx行和Nss列的矩陣表示。或者，矩陣Heff 可以用Nrx × Nss矩陣來描述。當空域資料流程的數量Nss等於發射天線的數量Ntx的時候，矩陣Heff 可以表示為Nrx × Ntx矩陣。
在本發明的一個利用奇異值分解(SVD)的典型實施例中，矩陣Heff 可以用以下等式來表示：
其中U表示均衡矩陣，S表示對角矩陣，而v* 表示波束成型矩陣V的哈密頓轉換。
在本發明的其他典型的實施例中，矩陣V可以基於矩陣Heff 來確定，例如，當利用幾何均值分解(GMD)時。
在現有的MIMO系統中，發射移動終端402內的空域映射矩陣模組408所使用的引導矩陣可以基於從接收移動終端406所接收到的反饋資訊來計算出來。接收移動終端406可以基於從接收的信號向量Y測得的CSI值(用於計算矩陣Heff )和均衡矩陣U(被空域等化器模組422所使用)計算出等式(12)中的矩陣V。矩陣Q可以是單位矩陣。矩陣V可以包含在反饋資訊中從接收移動終端406發送到發射移動終端402。矩陣V可以用Ntx × Nss的矩陣表示。
發射移動終端402利用反饋資訊中收到的矩陣V作為後續的引導矩陣，該引導矩陣用來發射後續的發射信號向量X。在這種情況下：
根據等式(10)和(12)：
和
其中，基於矩陣Q的正交特徵：
其中，矩陣I表示單位矩陣。
通過聯立等式(13)和(14c)可得：
和
其中矩陣U和V也可描述成正交矩陣。
像未經波束成型而發射探測幀的現有MIMO系統中那樣，Q是單位矩陣時，等式(16b)可以表示如下：
其中S是如等式(12)所描述的對角線矩陣，當矩陣Q不是單位矩陣時，如果將反饋矩陣V用作後續引導矩陣，則等式(16)中的第一項S˙V* ˙Q* ˙V將不是對角矩陣。因此，在現有MIMO系統中，執行通道探測的能力取決於矩陣Q是否為單位矩陣。
作為選擇，接收移動終端406可以發送通道狀態資訊(CSI)，CSI由反饋資訊中的矩陣Heff 表示。如在現有MIMO系統中的那樣，當Q是單位矩陣時，接收移動終端可以在反饋資訊中發送矩陣H。當接收移動終端406在反饋資訊內發送該矩陣H時，發射移動終端402可以基於發射端通道狀態資訊(CSIT)計算出後續引導矩陣。
本發明的多個實施例可以在矩陣Q不是單位矩陣的情況下實現通道探測。在本發明的多個實施例中，接收移動終端406可以計算出引導矩陣QSteer ，該矩陣可以按如下等式定義：
其中矩陣Q在等式(4)中給出定義。該矩陣Q表示發射移動終端402用來產生發射信號向量X的當前引導矩陣。QSteer 表示後續引導矩陣，由發射移動終端402用來產生後續發射信號向量X。反饋引導矩陣V可以用Nss × Nss矩陣表示。接收移動終端406可以將等式(17)中計算出的反饋引導矩陣V包含在反饋資訊中發送到發射移動終端402。所述發射移動終端可以利用接收到的包含反饋引導矩陣V的反饋資訊，並結合當前引導矩陣Q，計算出後續引導矩陣QSteer 。該後續引導矩陣可以由發射移動終端402用來產生後續發射信號向量X。
通過利用等式(17)中定義的後續引導矩陣QSteer 和等式(14c)的通道估計矩陣H，等式(9a)中：
和
和
和
和
或者，在本發明的多個實施例中，接收移動終端406可以發送通道狀態資訊(CSI)，該CSI由反饋資訊中的矩陣Heff 表示，其中Heff 由等式(10)所定義。當接收移動終端406在反饋資訊中傳送矩陣H時，發射移動終端402可以基於發射端通道狀態資訊(CSIT)計算出等式(17)中所定義的後續引導矩陣QSteer 。
在現有MIMO系統中，接收移動終端406發送包含後續引導矩陣V的反饋資訊，該後續引導矩陣V表示為Ntx × Nss的矩陣。在本發明的多個實施例中，接收移動終端406可以發送包含表示為Nss × Nss矩陣的後續引導矩陣V的反饋資訊。對於空域資料流程的數量小於發射天線數量或者Nss<Ntx的MINO系統，本發明的多個實施例對比于現有MIMO系統，反饋資訊的量被減少。對於本發明的多個實施例，這將可以減少發射反饋資訊的負荷。從而與現有MIMO系統相比，這可以實現發射移動終端402和接收移動終端406之間的更高資料傳輸速率。
另外，在現有MIMO系統中，當發射探測幀的時候，發射移動終端402可能不利用波束成型，因此在發送探測幀時，發射移動終端402和接收移動終端406之間不會傳輸資料。相反，在本發明的多個實施例中，發射探測幀時也會採用波束成型。這樣，在發送探測幀的同時，發射移動終端402和接收移動終端406之間還可以傳輸資料。對比于現有MIMO系統，這將減少發射移動終端402和接收移動終端406之間進行傳輸的過程中不能傳送資料的時間量，從而使發射移動終喘402和接收移動終端406之間具有更高的資料傳輸速率。
圖5是結合本發明實施例使用的MIMO發射機的示意框圖。參看圖5，給出了擾碼器502、編碼解析器504、多個編碼/打孔模組506a、、......、和506n、以及資料流程解析器508、多個交織模組510a、......、和510n、多個星座映射器模組512a、......、和512n、空時塊編碼(STBC)模組514，迴圈位移分集(CSD)模組516、波束成型模組518、多個逆快速傅立葉變換(IFFT)模組520a、......、和520n、多個插入保護間隔視窗模組522a、......、和522n、多個射頻前喘(RFE)模組524a、......、524n、多個發射天線526a、......、526n、處理器532和記憶體534。
擾碼器502包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，對發射的資料中包含的二進位0和1進行打亂以防止出現長的連續0或者1的序列。編碼解析話504包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，可從單個輸入實料流程中接收比特，並將其中每個比特分配給多個輸出資料流程之一。
編碼/打孔模組506a包括合適的邏輯、電路和/或代碼，使接收的資料經編碼後具有糾錯功能。編碼/打孔模組506a可以暴於前向糾錯(FEC)編碼方法如二進位卷積編碼(BCC)或者低密度奇偶校驗(LDPC)編碼方法對資料進行編碼。編碼/打孔模組506a也可以對已編碼資料進行打孔操作以修改例如與二進位卷積編碼(BCC)相關的編碼速率。編碼/打孔模組506n與編碼/打孔模組506a類似。
資料流程解析器508包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，可以接收一個或者多個輸入資料流程，並把來自每一個輸入資料流程的每一個比特分配到多個空域資料流程中的一個中。
交織器510a可包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，用於重新排列接收到的空域資料流程內的比特。交織器510a可以重新排列比特，如果連續發射的一個比特塊的二進位值在發射的過程中發生錯誤，可以通過解交織器將該連續發射的比特塊分離開來。分離發生錯誤的比特，可以利用前向糾錯編碼(FEC)方法來糾正傳輸過程中發生錯誤的比特的二進位值。交織器510n與交織器510a類似。
星座映射模組510a可包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，用於將接收到的資料流程內的比特序列映射到星座點•該星座點可基於用於發射與空域資料流程相關的資料所使用的調製類型(例如64-QAM)來確定。所述星座點又可指符號。例如，對於64-QAM，一個符號可以是一個6比特序列的二進位值。星座映射模組512n與星座映射模組512a類似。
空時塊編碼(STBC)模組514可包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，用於從多個輸入空域資料流程中接收符號。當MIMO發射機使用空時塊編碼(STBC)時，來自於每一個空域資料流程的每一個符號將輸出給給定時間點的多個空時資料流程中的至少一個空時資料流程。在隨後一個時間點，來自於空域資料流程的符號將輸出到不同的空時資料流程。除了將給定空域資料流程中的符號映射到不同時間點的不同空時資料流程之外，空時塊編碼模組514可以修改在不同時間點該符號的值。例如，在一個時間點，空時塊編碼模組514將來自空域資料流程的符號的值輸出到第一空時資料流程上，然而在連續的一個時間點，空時塊編碼模組514輸出該符號的複共軛值或該符號的複共軛的負值，該值將輸出到第二空時資料流程上。
迴圈位移分集(CSD)模組516可包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，用於實現資料流程的輸入，和時移形式的資料流程的輸出。例如，迴圈位移分集模組516可以接收輸入資料流程，並輸出該輸入資料流程的經時間延遲的版本。當通過多個資料流程和/或射頻鏈同時傳送相似的信號時，迴圈位移分集可以用來避免非故意的波束成型。
波束成型模組518可包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，用於基於輸入的多個資料流程產生多個射頻鏈。波束成型模組518可以利用引導矩陣，其中該引導矩陣不是單位矩陣。逆快速傅立葉變換(IFFT)模組520a、......、520n與逆快速傅立葉變換(IFFT)模組410a類似。
插入保護間隔(GI)視窗模組522a可包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，用於在發射射頻鏈信號中插入保護間隔。該保護間隔代表發射射頻鏈信號內的各個符號的傳輸之間的時間間隔。插入保護間隔視窗模組522n與插入保護間隔視窗模組522a類似。
射頻前端(RFE)模組524a可包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，用於從射頻鏈信號產生射頻信號，射頻前端模組524a可以通過利用多個頻率載波信號來調製該射頻鏈信號而產生RF信號。例如，射頻前端模組524a可以用來產生20MHz帶寬的射頻信號，或者40MHz帶寬的射頻信號。經調製的信號可以通過發射天線524a發射。射頻前端模組524n與射頻前端模組524a類似。發射天線模組526n與發射天線模組526a類似。
處理器532可包括有合適的邏輯、電路和/或代碼，為MIMO發射機產生控制信號。處理器532可產生用於決定MIMO發射機內所執行的前向糾錯編碼(FEC)和/或打孔所使用的規範的控制信號。處理器532可產生控制信號以確定MIMO發射機中使用的一個或者多個調製類型。處理器532可以執行計算，確定與MIMO發射機中射頻資料流程的波束成型一起使用的波束成型係數。處理器532可產生由MIMO發射機發送的資料。該處理器可對MIMO接收機284(圖2)接收到的反饋資訊執行計算。記憶體534與記憶體272類似。
具體工作過程中，例如，處理器532可針對二進位卷積編碼(BCC)選擇編碼率。處理器532可以為每一個空域資料流程選擇不同的縞碼率。為了實現基於所選譯的編碼速率的前向糾錯編碼(FEC)，處理器532發送控制信號到編碼/打孔模組506a、......、506n。處理器532可以選擇調製類型。處理器532可以為每一個空域資料流程選擇不同的調製類型。為了實現所選擇的調製類型，該處理器可發送控制信號到星座映射模組512a、......、512n。當選擇編碼率和/或調製方式，該處理器可以取回存儲在記憶體534中的資料。基於反饋資訊和/或存儲在記憶體534中的資料，處理話532可以計算出引導矩陣，基於計算出的引導矩陣中的係數，處理器532可以配置波束成型模組518。
處理器532可以產生將通過MIMO發射機發射的資料。該資料將以二進位輸入資料流程的方式傳輸到擾碼器模組502，擾碼器模組502利用擾碼多項式打亂輸入資料並將已加擾的比特輸出到編碼解析器模組504。編碼解析話模組504把已加擾比特分配到編碼/打孔模組506a、......、506n中。例如，編碼解析器模組504可以以迴圈的方式(round robin fashion)分配該加擾比特。每一個編碼解析器模組504可以利用對應選擇的前向糾錯編碼方法來編碼所接收到的比特。例如，多個編碼/打孔模組506a、......、506n的輸出將傳送到資料流程解析器508，其將經過編碼的比特分配到Nss個空域資料流程中。每一個交織器510a、......、510n可以對對應空域資料流程中的比特執行比特交織處理。每一個星座映射模組512a、......、512n可以使用選擇的對應調製類型為每一個空域資料流程內接收到的比特生成符號。
如果MIMO發射機使用了空時塊編碼(STBC)，基於從多個星座映射器模組512a、......、512n接收到的Nss個空域資料流程，空時塊編碼模組514可以產生Nsts佃空時資料流程。如果MIMO發射機使用了迴圈位移分集(CSD)，迴圈位移分集模組516將產生一個或者多個空域資料流程或空時資料流程的時移版本。迴圈位移分集模組516可以基於另一個資料流程為一個資料流程插入一段時移。例如，第一資料流程可未經過時移，而第二資料流程相對於第一資料流程被時移200ns。
基於多個接收到的空域資料流程和/或空時資料流程，波束成型模組518可產生多個射頻鏈信號。每個逆快速傅立葉變換模組520a、......、520n可以產生針對所述多個射頻鏈信號中一個射頻鏈信號的時域形式。每一個插入保護間隔視窗模組522a、......、522n可以在通過一個射頻鏈信號發射的符號之間插入保護間隔。每一個射頻前端模組524a、......、可以針對一個射頻鏈信號產生射頻信號。每一個天線526a、......、526n均通過無線通信媒質404發送所產生的一個射頻信號。
在本發明的各個實施例中，處理器532可配置MIMO發射機，使其在發送物理(PHY)層協定資料單元(PDU)內的探測幀的同時，可發送P汙丫PDU的服務資料單元(SDU)段中包含的入MAC層PDU內的資料。該PHY PDU可經波束成型模組518進行波束成型處理後來發射。
圖6是結合本發明實施例使用的現有通道探測過程中進行幀交換的示意圖。參考圖6，給出了由MIMO發射機如接入點108(如圖1)和MIMO接收機如802.11 WLAN站點104所發送的多個幀。在幀602，MIMO發射機108利用波束成型通過發射射頻鏈發送資料。所述波束成型可以利用當前引導矩陣QCurrent 。在幀602的傳輸結束點，反饋時間間隔開始，該間隔可以表示為如圖6所示的TFeedback 。所述時間間隔TFeedback 可測量用來執行通道探測過程的時間量。
在反饋時間間隔的開始處，首先經過如圖6中表示為TBackoff 的退避時間段(backoff time duration)。該退避時間段為在MIMO發射機108通過無線通信媒質404嘗試發射後續幀之前經過的一段時間。在該退避時間段的結束點，幀604中，MIMO發射機108發射探測幀。所述探測幀可包括有請求接收方MIMO接收機104產生通道狀態資訊以測量從MIMO發射機108到MIMO接收機104的下行射頻通道Hdown (如圖3所示)的請求。探測幀604可不經波束成型而被發射，或者Q=I，其中I是單位矩陣。
在探測幀604傳輸的結束點，一佃短的幀間間隔(SIFS)時間段開始，如圖6中用TSIFS 表示。該SIFS時間段表示在MIMO接收機104回應探測幀604以發射一個幀之前需要經過的時間。在SlFS時間段的結束點，MIMO接收機104發射一個清除發送(CTS)回應幀606。回應幀606包括通道狀態資訊和/和由MIMO接收機104基於該通道狀態資訊計算得到的引導矩陣V。在包括有引導矩陣V的回應幀606中，當MIMO發射機108處發射天線數量Ntx=4，空域資料流程的數量Nss=2，且MIMO接收機104處接收天線數量Nrx=2時，矩陣V為4×2矩陣。回應幀606可不經波束成型而由MIMO接收機104發射。
在回應幀606的傳輸結束點，另一個短的幀間間隔(SIFS)時間段開始。該SIFS時間段表示MIMO發射機108在接收到來自MIMO接收機104的回應幀606之後發射一個幀之前所需要經過的時間。在該SIFS時間段的結束點，MIMO發射機108發射包括來自MAC PDU的資料的資料幀608。資料幀608可以利用波束成型通過發射射頻鏈發送。該波束成型的執行可以是基於回應幀606內接收到的引導矩陣V的，或者是基於根據回應幀606內包含的通道狀態資訊(CSl)計算出來的引導矩陣V的。資料幀608也可包括PHY層資料，例如，資料幀608可包括有請求，請求MIMO接收機104回應資訊，該資訊可由MIMO發射機108用來選擇一種或者多種調製類型，和/或一種或者多種編碼率，結合MIMO發射機108所發送的一個或者多個空域資料流程一起使用。
在資料幀608的傳輸結束點，另一個SIFS時間段開始。該SIFS時間段為MIMO接收機104在從MIMO發射機108接收到資料幀608後發射一個幀之前所需要經過的時間。在該SIFS時間段的結束點，MIMO接收機104發送確認幀610給MIMO發射機108。確認幀610可以確認接收到包括在資料幀608中的資料，也可以包括有調製類型和/或編碼率資訊。確認幀610還可以包括有通道狀態資訊(CSI)。確認幀610的傳輸結束點即為通道探測過程的結束點。
圖7是依據本發明實施例在通道探測過程中使用非單位矩陣進行幀交換的示意圖。參考圖7，給出了由MIMO發射機如接入點108(如圖1)和MIMO接收機如802.11 WLAN站點104所發送的多個幀。在幀702，MIMO發射機108利用波束成型通過發射射頻鏈發送資料。所述波束成型可以利用當前引導矩陣QCurrent 。在幀702的傳輸結束點，反饋時間間隔開始，該間隔可以表示為如圖7所示的TFeedback 。所述時間間隔TFeedback 可測量用來執行通道探測過程的時間量。
在反饋時間間隔的開始處，首先經過如圖7中表示為TBackoff 的退避時間段。該退避時間段為在MIMO發射機108通過無線通信媒質404嘗試發射後續幀之前經過的一段時間。在該退避時間段的結束點，幀704中，MIMO發射機108發射探測幀。所述探測幀可包括有請求接收方MIMO接收機104產生通道狀態資訊以測量從MIMO發射機108到MIMO接收機104的下行射頻通道Hdown (如圖3所示)的請求。探測幀704可以利用一般的引導矩陣QGen 來發射，或Q=QGen ，其中QGen 不是單位矩陣。
在探測幀704傳輸的結束點，一個短的幀間間隔(SIFS)時間段開始，如圖7中用TSIFS 表示。該SIFS時間段表示在MIMO接收機104回應探測幀704以發射一個幀之前需要經過的時間，在SIFS時間段的結束點，MIMO接收機104發射一個清除發送(CTS)回應幀706。回應幀706包括通道狀態資訊和/和由MIMO接收機104基於該通道狀態資訊和非單位引導矩陣QGen 計算得到的反饋引導矩陣V。反饋引導矩陣V可由MIMO接收機104根據等式(17)和(18a-18e)計算得到。在包括有反饋引導矩陣V的回應幀706中，當MIMO發射機108處發射天線數量Ntx＝4，空域資料流程的數量Nss=2，且MIMO接收機104處接收天線數量Nrx=2時，該反饋引導矩陣V為2×2矩陣。回應幀706可未經波束成型而由MIMO接收機104發射。包含在回應幀706中的反饋信息量大概是包括在回應幀606中的反饋信息量的1/4，如下表1和2所示。
在回應幀706的傳輸結束點，另一個短的幀間間隔(SIFS)時間段開始。該SIFS時間段表示MIMO發射機108在接收到來自MIMO接收機104的回應幀706之後發射一個幀之前所需要經過的時間。在該SIFS時間段的結束點，MIMO發射機108發射包括來自MAC PDU的資料的資料幀708。資料幀708可以利用波束成型通過發射射頻鏈發送。該波束成型可基於反饋引導矩陣V來執行，該反饋引導矩陣V是基於矩陣積QGen 。V計算出來的，其中V代表在回應幀706內接收到的反饋引導矩陣。資料幀708也可包括PHY層資料，例如，資料幀708可包括有請求，請求MIMO接收機104回應資訊，該資訊可由MIMO發射機108用來選擇一種或者多種調製類型，和/或一種或者多種編碼率，結合MIMO發射機108所發送的一個或者多個空域資料流程一起使用。
在資料幀708的傳輸結束點，另一個SIFS時間段開始。該SIFS時間段為MIMO接收機104在從MIMO發射機108接收到資料幀708後發射一個幀之前所需要經過的時間。在該SIFS時間段的結束點，MIMO接收機104發送確認幀710給MIMO發射機108。確認幀710可以確認接收到包括在資料幀708中的資料，也可以包括有調製類型和/或編碼率資訊。確認幀710還可以包括有通道狀態資訊(CSI)。確認幀710的傳輸結束點即為通道探測過程的結束點。
圖8是依據本發明實施例在通道探測偵中發射資料所進行的幀交換的示意圖。參考圖8，給出了由MIMO發射機如接入點108(如圖1)和MIMO接收機如802.11 WLAN站點104所發送的多個幀。如圖8所示的時間間隔TFeedback 可測量用來執行通道探測過程的時間量。
在反饋時間間隔的開始處，首先經過如圖8中表示為TBackoff 的退避時間段。該退避時間段為在MIMO發射機108嘗試通過無線通信媒質404發射一個幀以啟動通道探測過程之前所需經過的一段時間。在該退避時間段的結束點，幀802中，Mlk1O發射機108發射探測幀。所述探測幀可包括有請求接收方MIMO接收機104產生通道狀態資訊以測量從MIMO發射機108到MIMO接收機104的下行射頻通道Hdown (如圖3所示)的請求。探測幀802還包括資料。探測幀804可在利用當前引導矩陣QCurrent 時發射，或Q= QCurrent ，其中QCurrent 不是單位矩陣。當前引導矩陣QCurrent 可以是當前正被MIMO發射機108使用來通過無線通信媒質404發射資料幀的引導矩陣。
在探測幀802傳輸的結束點，一個短的幀間間隔(SIFS)時間段開始，如圖8中用TSIFS 表示。該SIFS時間段表示在MlMO接收機104回應探測幀802以發射一個幀之前需要經過的時間。在該SIFS時間段的結束點，MIMO接收機104發送確認幀804。確認幀804包括通道狀態資訊和/和由MIMO接收機104基於該通道狀態資訊和非單位引導矩陣QCurrent 計算得到的反饋引導矩陣V。反饋引導矩陣V可由MIMO接收機104根據等式(17)和(18a-18e)計算得到。在包括有反饋引導矩陣V的確認幀804中，當MIMO發射機108處發射天線數量Ntx=4，空域資料流程的數量Nss=2，且MIMO接收機104處接收天線數量Nrx=2時，該反饋引導矩陣V為2x2矩陣。確認幀804可未經波束成型而由MIMO接收機104發射。包含在確認幀804中的反饋信息量大概是包括在回應幀606中的反饋信息量的1/4，如下表1和2所示。確認幀804的傳輸結束點即為通道探測過程的結束點。接下來進入另一個退避時間段，MIMO發射機108可以利用基於矩陣積QCurrent •V計算出的引導矩陣來發送資料幀806。
在本發明的各個實施例中，執行圖8所示的通道探測過程所使用的時間量比現有的通道探測方法(如圖6所示)中使用的時間量要少。
結合本發明的一個具體實施例的使用，表1給出了對於不同的反饋陣列維數的反饋資訊中包含的位元組數的比較表。表1中的比較是基於802.11中規定的20MHz的E類射頻通道作出的。表1的第一行給出了基於笛卡爾坐標系表示形式下產生的反饋資訊中包含的位元組數。表1的第二行表示基於基文斯(Givens)旋轉而未使用頻點編組(tone grouping)的情況下產生的反饋資訊中包含的位元組數。例如，當頻點編組大小ɛ=1時，可不使用頻點編組。表1的第三行表示基於基文斯旋轉且使用的頻點編組大小。ɛ＝2時產生的反饋資訊內包含的位元組數。表1的第四行表示基於基文斯旋轉且使用的頻點編組大小ɛ=4時產生的反饋資訊內包含的位元組數。表1的第一列表示V矩陣的大小，其中N=2且M=2，其中N是表示行數量的變數，而M是表示列數量的變數。表1中的第二列表示一個V矩陣的大小其中N=3且M=3。表1中的第三列表示V矩陣的大小，其中N=4且M=2。表1中的第四列表示V矩陣的大小，其中N=4且M=4。
當採用的頻點編組大小為4時，可用2x2矩陣表示的V矩陣包括大約14位元組的二進位資料。作為對比，可用4x2矩陣表示的V矩陣包括大約53位元組的二進位資料。類似地，當頻點編組大小為2時，用2x2矩陣表示的V矩陣可以包括大約28位元組的二進位資料。作為對比，用4x2矩陣表示的V矩陣可以包括大約105位元組的二進位資料。
結合本發明的一個具體實施例的使用，表2給出了對於不同的反饋陣列維數的反饋資訊中包含的位元組數的比較。表2所示為射頻通道為40MHz的情況下對應表1中各項的資訊。表2中的比較資料是基於802.11規定的40MHz的E類射頻通道得出的。表2的第一行給出了基於笛卡爾坐標系表示形式下產生的反饋資訊中包含的位元組數。表2的第二行表示基於基文斯旋轉而未使用頻點編組的情況下產生的反饋資訊中包含的位元組數。表2的第三行表示基於基文斯旋轉且使用的頻點編組大小。ɛ＝2時產生的反饋資訊內包含的位元組數。表2的第四行表示基於基文斯旋轉且使用的頻點編組大小。ɛ=4時產生的反饋資訊內包含的位元組數。
表2的第一列表示V矩陣的大小，其中N=2且M=2。表2中的第二列表示一個V矩陣的大小其中N=3且M=3。表2中的第三列表示V矩陣的大小，其中N=4且M=2。表2中的第四列表示V矩陣的大小，其中N=4且M=4。
當採用的頻點編組大小為4時，可用扑2矩陣表示的V矩陣包括大約28位元組的二進位資料•作為對比，可用4x2矩陣表示的V矩陣包括大約105位元組的二進位資料。類似地，當頻點編組大小為2時，用2 x2矩陣表示的V矩陣可以包括大約56位元組的二進位資料。作為對比，用4x2矩陣表示的V矩陣可以包括大約210位元組的二進位資料。
圖9是結合本發明實施例使用的信號報頭欄位的示意圖。該信號(SIG)報頭欄位是PHY層PDU中用來標誌該PDU的憫位，且可以用來傳輪PHY層配豐資訊，讓資訊被如圖5所描述的MIMO發射機使用。該信號報頭欄位也可由MIMO接收機104用來識別接收到的探測幀。
參考圖9，給出了信號報頭欄位902。信號報頭欄位902包括調製和編碼方案(MCS)欄位904、20MHz/40MHz帶寬指示906、長度欄位008、平滑指示910、非通道探測指示912、保留欄位914、合併指示916、空時塊編碼(STBC)指示918、高級編碼指示920、短保護間隔(Gl)指示922、使用的高吞吐率長訓練欄位(HT-LTF)數量指示924、迴圈冗餘校臉欄位926、尾部欄位928。
調製和編碼方案(MCS)欄位904包括7比特的二進位資訊。調製和編碼方案欄位904表明用於PHY PDU(PPDU)編碼的調製類型和編碼率。20MHz/40MHz帶寬指示906包括1比特的二進位資訊。20MHz/40MHz帶寬指示906指出PPDU是利用20 MHz射頻通道還是使用40MHz射頻通道來傳輸。長度欄位908包括16比特的二進位資訊，用於指出一個PPDU中的物理層服務資料單元(PSDU)所包含的二進位資訊的八位元位元組(8位元比特組成)的數量。例如，該物理層服務資料單元(PSDU)可以包括MAC PDU。平滑指示910包括1比特的二進位資訊。平滑指示910指出通道估計是否結合頻點群組一起執行。如果啟用了平滑功能．則可以基於與對應射頻通道相關的頻率載波中部分頻率載波的測量值計算出通還估計矩陣H，而對剩餘頻率載波的估計則可以基於被測量的頻率載波計算出來。
非通道探測指示912包括1比特的二進位資訊。非通道探測指示912可以指出該PPDU是否是探測幀。非通道探測指示為二進位值0則表示該PPDU是探測幀。保留欄位914包括1比特的二進位資訊•保留欄位914尚沒有指定使用。合併指示916包括1比特的二進位資訊。合併指示916可以指出一個PPDU中的PSDU是否包含有將與後續PPDU中的PSDU內的資料進行合併的資料。空時塊編碼(STBC)指示918包括2比特的二進位資訊。空時塊編碼指示918可以指出空域資料流程數量Nss和空時資料流程數量Nsts之間的不同。當該欄位指出Nss=Nsts時，MIMO發射機不使用空時塊編碼(STBC)。高級編碼指示920包括1比特的二進位資訊•高級編碼指示920可以指出在MIMO發射機處是使用二進位卷積編碼(BCC)還是低密度奇偶校驗(LDPC)編碼來對PPDU進行編碼。
短保護間隔(Gl)指示922包括1比特的二進位資訊，短保護間隔(Gl)指示922可以指出通過射頻鏈在PPDU內傳送符號時所使用的保護間隔的長度•例如是以nS為單位測量的。HT-LTF數量欄位924包括2比特的二進位資訊。HT-LTF數量欄位924可以指出包含在發射的PPDU中的高吞吐率長訓練欄位的數量。所述長訓練欄位可由MIMO接收機用來計算通道估計矩陣H。迴圈冗餘校驗(CRC)欄位926包括8比特的二進位資訊•迥圈冗餘校驗欄位926可由MIMO發射機計算出來，並由MIMO接收機使用以檢測和/或糾正接收到的PPDU中的錯誤。尾部欄位928包括6比特的二進位資訊。尾部欄位928可以用來將包含在信號報頭欄位中的二進位比特的數量擴展到指定的長度，例如擴展到8比特的整數倍。
圖10是依據本發明實施例用於在通道探測幀中發送資料所進行的憤交換的步驟的流程圖，參考圖10，在步驟1002，MIMO發射機108基於當前引導矩陣QCurrent 使用波束成型，在物理層協定資料單元(PPDU)探測包中發送資料。在步驟1004，MIMO發射機108接收來自MIMO接收機104的反饋資訊。步驟1006中，判斷該反饋資訊中包括的是通道狀態資訊(CSI)還是反饋引導矩陣。如果步驟1006中確定該反饋資訊包括通道狀態資訊(CSI)，在步驟1008，基於表示為通道估計矩陣Heff 的通道狀態資訊(CSI)，MIMO發射機108計算出後續引導矩陣QCurrent •V。在步驟1012，MIlMO發射機108基於該後續引導矩陣QCurrent •V，利用波束成型發送後續資料。
如果步驟1006中確定反饋資訊是反饋引導矩陣，在步驟1010，MlMO發射機108從反饋資訊中接收該反饋引導矩陣V。MIMO發射機108可使用該反饋引導矩陣來計算後續引導矩陣QCurrent •V。步驟1010之後執行步驟1012。
圖11是依據本發明實吃例利用非單位引導矩陣發送通道幀所進行的幀交換的流程圖•參考圖11，在步驟1102，,MIMO發射機108基於前引導矩陣QCurrent ，利用波束成型發射資料幀。在步驟1104，MIMO發射機108使用引導矩陣QGen 發射探測幀，其中該引導矩陣QGen 不是單位矩陣。在步驟1106，MIMO發射機108接收來自MIMO接收機104的反饋資訊。步驟1108中，判斷該反饋資訊是包括通道狀態資訊還是包括反饋引導矩陣。如果步驟1108中確定讓反饋資訊包括通道狀態資訊，在步驟1110，MIMO發射機108可以基於表示為通道估計矩陣Heff 的通道狀態資訊，計算出後續引導矩陣QCurrent •V。在步驟1114，MlMO發射機108發射包括有資料以及調製類型和編碼率請求的幀。該幀可以使用波束成型技術基於該後續引導矩陣QCurrent •V來發射。在步驟1116，MIMO發射機108接收來自MIMO接收機104的確認幀。該確認幀包括有一種或多種建議的調製類型ModFeedback ，和/或一種或多種建議的編碼率FECFeedback 。在步驟1118，基於在通道探測過程中接收到的反饋資訊，MIMO發射機108利用引導矩陣、一種或者多種調製類型、一種或者多種編碼率來發射後續資料幀。
如果步驟1108中確定該反饋資訊包括反饋引導矩陣，在步驟1112，MIMO發射機108從反饋資訊中接收所述反饋引導矩陣V，所述反饋引導矩陣可由入MIMO發射機108用來計算後續引導矩陣QCurrent •V。步驟1112之後，接著執行步驟1114。
本發明用於WLAN中利用探測包來實現顯式反饋的系統包括波束成型模組518，用於基於當前的引導矩陣(非單位矩陣)產生多佃射頻鏈信號。處理器532通過所遠多個射頻鎚信號發射反饋資訊請求。該請求包括MAC層PDU資料和通道探測資訊，被封裝在PHY層PDU內。接收機284實現該反饋資訊的接收。
基於接收到的反饋資訊，處理器532可計算出後續引導矩陣。基於該後續引導矩陣，波束成型模組518可以實現後續MAC層PDU的發射。所述接收到的反饋資訊包括通道估計矩陣和/或反饋引導矩陣。所述後續引導矩陣可以是所述反饋引導矩陣。處理器532可以使用奇異值分解(SVD)方法從通道估計矩陣計算出所述後續引導矩陣。所述反饋引導矩陣可以用Nss×Nss矩陣表示，其中Nss是一個變數，代表通過多個射頻鏈信號發射的空域資料流程的數量。
根據本發明系統的另外一個方面，處理器532可以實現調製類型資訊和/或編碼類型資訊請求的傳輸，該傳輸是通過基於後續引導矩陣產生的多個後續射頻鏈信號實現的。所述請求可包括MAC層PDU資料以及調製和編碼請求，被封裝在PHY層PDU內。接收機284接收包括有調製類型資訊和/或編碼類型資訊的該確認PHY層PDU。基於接收到的確認PHY層PDU，處理器532可以實現後續資料的發送。
本發明可以通過硬體、軟體，或者軟、硬體結合來實現。本發明可以在至少一個電腦系統中以集中方式實現，或者由分佈在幾個互連的電腦系統中的不同部分以分散方式實現。任何可以實現所述方法的電腦系統或其他設備都是可適用的。常用軟硬體的結合可以是安裝有電腦程式的通用電腦系統，通過安裝和執行所述程式控制電腦系統，使其按所述方法運行。在電腦系統中，利用處理器和存儲單元來實現所述方法。
本發明還可以通過電腦程式產品進行實施，所述套裝程式含能夠實現本發明方法的全部特微，當其安裝到電腦系統中時，通過運行，可以實現本發明的方法。本文件中的電腦程式所指的是：可以採用任何程式語言、代碼或符號編寫的一組指令的任何運算式，該指令組使系統具有資訊處理能力，以直接實現特定功能，或在進行下述一個或兩個步驟之後實現特定功能：a)轉換成其他語官、編碼或符號；b)以不同的格式再現。
本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發明的範圍。因此，本發明不局限於所公開的具體實施例，而應當包括落入本發明權利要求範圍內的全部實施方式。
102．．．第一基本服務集(B55)
104．．．第一802.11 WLAN站點
106．．．第二802.11 WLAN站點
108．．．接入點(AP)
110．．．分散式系統(D5)
112．．．第二基本服務集(BSS)
114．．．第一802.11 WLAN站點
116．．．第二802.11 WLAN站點
118．．．接入點
120．．．擴展服務集(ESS)
122．．． IEEE 802局域網(LAN)或廣域網(WAN)
124．．．局域網或者廣域網站點
126．．．關口(portal)
272．．．記憶體
274．．．收發器
276a、......、276n．．．接收天線
278a、......、278n．．．發射天線
280．．．射頻前端
282．．．處理器
284．．．接收機
286．．．發射機
302．．．發射移動終端
322．．．接收移動終端
334．．．通信媒質
344．．．通信媒質
402．．．發射移動終端
404．．．無線通信媒質
406．．．接收移動終端
408．．．發射空域映射矩陣
410a、410b、......、410n．．．逆快速傅立葉變換(IFFT)模組
412a、412b、......、412n．．．發射天線
422．．．空域等化器
424a、424b、......、424n．．．快速傅立葉變換(FFT)模組
426a、426b、......、426n．．．接收天線
502．．．擾碼器
504．．．編碼解析器
506a、......、506n．．．編碼/打孔模組
508．．．資料流程解析器
510a、......、510n．．．交織模組
512a、......、512n．．．星座映射器模組
514．．．空時塊編碼(STBC)模組
516．．．迴圈位移分集(CSD)模組
518．．．波束成型模組
520a、......、520n．．．逆快速傅立葉變換(IFFT)模組
522a、......、522n．．．插入保護間隔視窗模組
524a、......、524n．．．射頻前端(RFE)模組
526a、......、526n．．．發射天線
532．．．處理器
534．．．記憶體
602．．．幀
604．．．探測幀
606．．．回應幀
608．．．資料幀
610．．．確認幀
702．．．幀
704．．．探測幀
706．．．回應幀
708．．．資料幀
710．．．確認幀
802．．．探測幀
804．．．確認幀
806．．．資料幀
902．．．信號報頭欄位
904．．．調製和編碼方案(MCS)欄位
906．．．20MHz/40MHz帶寬指示
908．．．長度欄位
910．．．平滑指示
912．．．非通道探測指示
914．．．保留欄位
916．．．合併指示
918．．．空時塊編碼(STBC)指示
920．．．高級編碼指示
922．．．短保護間隔(GI)指示
924．．．使用的高吞吐率長訓練欄位(HT-LTF)數量指示
926．．．迴圈冗餘校驗欄位
928．．．尼部欄位
圖1是結合本發明實施例使用的無線資料通信系統的示意框圖；
圖2是結合本發明實施例使用的無線收發器的示意框圖；
圖3是結合本發明實施例使用的通道反饋的示意框圖；
圖4是結合本發明實施例使用的波束成型的示意框圖；
圖5是結合本發明實施例使用的MIMO發射機的示意框圖；
圖6是結合本發明實施例使用的在現有傳統的通道探測過程中進行幀交換的示意圖；
圖7是依據本發明實施例在通道探測過程中利用非單位引導矩陣進行幀交換的示意圖；
圖8是依據本發明實施例在通道探測幀中發射資料所進行的幀交換的示意圖；
圖9是結合本發明實施例使用的信號報頭欄位的示意框圖；
圖10是依據本發明實施例在通道探測幀中發射資料所進行的幀交換的流程圖；
圖11是依據本發明實施例在利用非單位引導矩陣發射通道探測幀時所進行的幀交換的流程圖。
402．．．發射移動終端
404．．．無線通信媒質
406．．．接收移動終端
408．．．發射空域映射矩陣
410a、410b、……、410n．．．逆快速傅立葉變換(IFFT)模組
412a、412b、……、412n．．．發射天線
422．．．空域等化器
424a、424b、……、424n．．．快速傅立葉變換(FFT)模組
426a、426b、……、426n．．．接收天線

Claims (10)

  1. 一種在無線通信系統中傳送資訊的方法’其特徵在於，所述方法包括：基於當前引導矩陣產生多個射頻鏈信號，其中所述引導矩陣是非單位矩陣；通過所述多個射頻鏈信號請求反饋資訊，所述請求包括MAC層PDU資料和通道探測資訊，所述MAC層PDU資料和通道探測資訊被封裝在PHY層PDU中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的在無線通信系統中傳送資訊的方法，其中，所述方法進一步包括：接收所述反饋資訊。
  3. 如申讀專利範圍第2項所述的在無線通信系統中傳送資訊的方法，其中，所述方法進一步包括：基於所述接收到的反饋資訊計算後續引導矩陣。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的在無線通信系統中傳送資訊的方法，其中•所還方法進一步包括：基於所述後續引導矩陣發送後續MAC層PDU資料。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的在無線通信系統中傳送資訊的方法，其中，所述接收到的反饋資訊至少包括以下其中之一：計算所述後續引導矩陣時的通道估計矩陣和反饋引導矩陣。
  6. 一種在無線通信系統中傳送資訊的系統，其特徵在於，所述系統包括：至少一個電路，所述至少一個電路基於當前引導矩陣產生多個射頻鏈信號，其中所述引導矩陣是非單位矩陣：所述至少一個電路實現通過所述多個射頻鏈信號的反饋資訊請求的傳輸，所述請求包括MAC層PDU資料和通道探測資訊，所述MAC層PDU資料和通道採測資訊被封裝在PHY層PDU中。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的在無線通信系統中傳送資訊的系統，其中，所述至少一個電路接收所述反饋資訊。
  8. 如申靖專利範圍第7項所述的在無線通信系統中傳送資訊的系統，其中，所述至少一個電路基於所述接收到的反饋資訊計算後續引導矩陣。
  9. 一種在無線通信系統中傳送資訊的系統，其特徵在於，所述系統包括：至少一個電路，所述至少一個電路濫於當前引導矩陣產生多個射頻鏈信號，其中所述引導矩陣是非單位矩陣；所述至少一個電路實現通過所述多個射頻縫信號的反饋資訊請求的傳輸。
  10. 如申靖專利範圍第9項所述的在無線通信系統中傳送資訊的系統，其中，所述至少一個電路接收所述反饋資訊。
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