TWI779920B - 控制無線通訊系統之方法 - Google Patents

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Abstract

一種控制無線通訊系統之方法，包含接收一封包；解調該封包以擷取該無線通訊系統之一第一通道特性指標及一第二通道特性指標；根據該第一通道特性指標，選用一防護區間之長度；根據該第二通道特性指標，選用一長訓練符元之長度。其中，當該封包對應之訊號品質越高，該防護區間之長度越短，且該長訓練符元之長度越短。

Description

控制無線通訊系統之方法
本發明關於一種控制無線通訊系統之方法，尤指可根據通道特性指標判斷訊號品質，以據以選擇防護區間及長訓練符元之長度的控制無線通訊系統之方法。
於無線通訊之系統中，接收端透過一或多個路徑接收訊號，為了避免多筆資料於相同時間被接收而產生解析之錯誤，可於傳送每一符碼(symbol)之間設置一段等待時間，此等待時間可透過防護區間(guard interval，GI)予以定義。
此外，於無線通訊中，可傳輸前導碼(preamble)以進行通道估測(channel estimation)，從而得到通道之頻率響應。於前導碼中，可設定長訓練符元(long-training field，LTF)，以進行通道估測。
然而，本領域實欠缺解決方案，以求得適宜的防護區間之長度，以及長訓練符元之長度。
實施例提供一種控制無線通訊系統之方法，包含接收一封包；解調該封包以擷取該無線通訊系統之一第一通道特性指標及一第二通道特性指標；根據該第一通道特性指標，選用一防護區間長度；及根據該第二通道特性指標，選用一長訓練符元長度。其中，當該封包對應之訊號品質越高，該防護區間長 度越短，且該長訓練符元長度越短。
另一實施例提供一種控制無線通訊系統之方法，包含接收一封包；解調該封包以擷取該無線通訊系統之一通道特性指標；根據該通道特性指標，選用一防護區間長度；及根據該通道特性指標，選用一長訓練符元長度。其中，當該封包對應之訊號品質越高，該防護區間長度越短，且該長訓練符元長度越短。
10:無線通訊系統
100,200:方法
110至140,210至240:步驟
PKT:封包
RX:接收端
TX:發射端
第1圖為實施例中，無線通訊系統之示意圖。
第2圖為實施例中，控制第1圖之無線通訊系統之方法的流程圖。
第3圖為另一實施例中，控制第1圖之無線通訊系統之方法的流程圖。
於無線通訊之系統中，關於前述之防護區間，若使用較短的防護區間，有助於減少封包傳輸時間，且可提高吞吐量(throughput)。然而，若防護區間過短，於多路徑環境中，可能導致訊號失真。較長的防護區間可改善避免符碼間干擾(Intersymbol interference，ISI)之效果，從而保護訊號免於失真，但過長的防護區間將消耗過多的通道容量(channel capacity)，而不利於傳輸效率。此外，關於前述之長訓練符元，若使用較短的長訓練符元，亦有助於減少封包傳輸時間，及提高吞吐量。然而，若長訓練符元過短，可能導致通道估測的結果之準確度下降。若長訓練符元過長，將消耗過多的通道容量，而不利於傳輸效率。
有鑑於此，實施例提供之方法，可動態選擇防護區間及防護區間之 長度，以兼顧減少封包傳輸時間，提高吞吐量，避免訊號失真，及保持通道估測之準確度。
第1圖為實施例中，無線通訊系統10之示意圖。如第1圖所示，於無線通訊系統10中，可從發射端TX透過通道傳送封包PKT至接收端RX。舉例而言，發射端TX可為工作站STA，且接收端RX可為無線接入點AP。舉例而言，無線通訊系統10中，可使用正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)之系統。第2圖為實施例中，控制第1圖之無線通訊系統10之方法100的流程圖。方法100可包含以下步驟：步驟110：接收封包PKT；步驟120：解調封包PKT以擷取無線通訊系統10之第一通道特性指標及第二通道特性指標；步驟130：根據第一通道特性指標，選用防護區間(guard interval，GI)長度；及步驟140：根據第二通道特性指標，選用長訓練符元(long-training field，LTF)長度。
步驟110及步驟130中，可藉由解調所接收的封包PKT，以求得第一通道特性指標及第二通道特性指標，其中第一通道特性指標及第二通道特性指標相關於封包PKT對應之訊號品質。
第1圖及第2圖中，當封包PKT對應之訊號品質及且通道強健度(robustness)越高，步驟120選用之防護區間長度越短，且步驟140選用之該長訓練符元長度越短。根據實施例，步驟110所述的第一通道特性指標，可包含時間延遲擴散(time-delay spread)值。
本文中，可將第一通道特性指標表示為Index1，將第二通道特性指標表示為Index2，將防護區間表示為GI，且將長訓練符元表示為LTF，以便於說明。 根據實施例，本文所述的長訓練符元可為高效率-長訓練符元(high efficiency-long-training field，HE-LTF)。
第1表為實施例中，根據第一通道特性指標Index1，所選擇之防護區間GI之長度的對照表。第1表中，第一門檻可表示為TH_0，且第二門檻可表示為TH_1。第1表可對應於第1圖之步驟130。
Figure 110141465-A0305-02-0006-18
如第1表所示，當第一通道特性指標Index1低於第一門檻TH_0(表示為Index1<TH_0)，所選擇之防護區間GI之長度可為第一長度GI1(表示為GI=GI1)。
如第1表所示，當第一通道特性指標Index1介於第一門檻TH_0及第二門檻TH_1之間(表示為TH_0
Figure 110141465-A0305-02-0006-9
Index1<TH_1)，所選擇之防護區間GI之長度可為第二長度GI2(表示為GI=GI2)。
如第1表所示，當第一通道特性指標Index1高於第二門檻TH_1(表示為TH_1
Figure 110141465-A0305-02-0006-11
Index1)，所選擇之防護區間GI之長度可為第三長度GI3(表示為GI= GI3)。
第1表中，第二門檻TH_1可高於第一門檻TH_0(表示為TH_1>TH_0)，第三長度GI3可大於第二長度GI2，且第二長度GI2可大於第一長度GI1(表示為GI3>GI2>GI1)。
第1表中，當第一通道特性指標Index1低於第一門檻TH_0(亦即Index1<TH_0)，通道CH對應之訊號品質最高；當第一通道特性指標Index1介於第一門檻TH_0及第二門檻TH_1之間(亦即TH_0
Figure 110141465-A0305-02-0007-12
Index1<TH_1)，通道CH對應之訊號品質次高；且當第一通道特性指標Index1高於第二門檻TH_1(亦即TH_1
Figure 110141465-A0305-02-0007-13
Index1)，通道CH對應之訊號品質最低。
根據實施例，第1表的防護區間GI之第一長度GI1實質上可等於第一門檻TH_0，且第二長度GI2實質上可等於第二門檻TH_1。舉例而言，於Wi-Fi 6及Wi-Fi 7之無線通訊應用中，上述的防護區間GI之第一長度GI可為0.8微秒(μs)，第二長度GI2可為1.6微秒，且第三長度GI3可為3.2微秒，且第一通道特性指標Index1(例如延遲擴散值)之第一門檻TH_0可為0.8微秒，且第一門檻TH_1可為1.6微秒。
關於長訓練符元LTF，根據實施例，第1圖之步驟120的第二通道特性指標Index2可包含訊號雜訊比(signal noise ratio，SNR)。根據實施例，第二通道特性指標Index2可包含移動平均訊號雜訊比(moving average SNR)。
第2表為實施例中，根據第二通道特性指標Index2，所選擇之長訓練符元LTF之長度的對照表。第2表中，第一門檻可表示為TH_0，且第二門檻可表示為TH_1。第2表可對應於第1圖之步驟140。
Figure 110141465-A0305-02-0007-19
Figure 110141465-A0305-02-0008-3
如第2表所示，當第二通道特性指標Index2低於第一門檻TH_0(表示為Index2<TH_0)，所選擇之長訓練符元LTF之長度可為第三長度LTF3(表示為LTF=LTF3)。
如第2表所示，當第二通道特性指標Index2介於第一門檻TH_0及第二門檻TH_1之間(表示為TH_0
Figure 110141465-A0305-02-0008-14
Index2<TH_1)，所選擇之長訓練符元LTF之長度可為第二長度LTF2(表示為LTF=LTF2)。
如第2表所示，當第二通道特性指標Index2高於該第二門檻TH_1(表示為TH_1
Figure 110141465-A0305-02-0008-15
Index2)，所選擇之長訓練符元LTF之長度可為第一長度LTF1(表示為LTF=LTF1)。
第2表中，第二門檻TH_1可高於第一門檻TH_0(表示為TH_1>TH_0)，第三長度LTF3可大於第二長度LTF2，且第二長度LTF2可大於第一長度LTF1(表示為LTF3>LTF2>LTF1)。
根據實施例，上文之長訓練符元LTF的第一長度LTF1可為單倍(表示為1X)長訓練符元長度，第二長度LTF2可為雙倍(表示為2X)長訓練符元長度，且第三長度LTF3可為四倍(表示為4X)長訓練符元長度。舉例而言，單倍(1X)長訓練符元長度可為3.2微秒(μs)，雙倍(2X)長訓練符元長度可為6.4微秒，且四倍(4X)長訓練符元長度可為12.8微秒。
高效率-長訓練符元(HE-LTF)可用以進行通道估測，舉例而言，使用1X(如3.2μs)的高效率長訓練符元，每四個子載波可產生一個通道估測結果，而其他三個子載波係使用內插法以取得估測結果，因此若通道響應變化量較少，則內插法得到的結果與真實的通道估測結果將會比較接近；反之，若通道響應變化量較大，可改用2X(例如6.4μs)或4X(如12.8μs)之長訓練符元以取得更準確的通道估測結果。因此，根據實施例，可根據訊號品質，選用適宜的長訓練符元之長度。
舉例而言，當頻寬為20百萬赫茲(MHz)，根據802.11ax(Wi-Fi 6)之標準的接收端最小輸入準位敏感度，第2表之第二門檻TH_1可為28dB(敏感度需求介於-54及-82dBm之間)，且第一門檻TH_0可為16dB(敏感度需求介於-66及-82dBm之間)。本文之dB為分貝，dBm為毫瓦分貝。
舉例而言，當頻寬為40百萬赫茲(MHz)，根據802.11ax(Wi-Fi 6)之標準的接收端最小輸入準位敏感度，第2表之第二門檻TH_1可為31dB(敏感度需求介於-51及-82dBm之間)，且第一門檻TH_0可為19dB(敏感度需求介於-63及-82dBm之間)。
舉例而言，當頻寬為80百萬赫茲(MHz)，根據802.11ax(Wi-Fi 6)之標準的接收端最小輸入準位敏感度，第2表之第二門檻TH_1可為34dB(敏感度需求介於-48及-82dBm之間)，且第一門檻TH_0可為22dB(敏感度需求介於-60及-82dBm之間)。
舉例而言，當頻寬為160百萬赫茲或80+80百萬赫茲(MHz)，根據802.11ax(Wi-Fi 6)之標準的接收端最小輸入準位敏感度，第2表之第二門檻TH_1可為37dB(敏感度需求介於-45及-82dBm之間)，且第一門檻TH_0可為25dB(敏感度需求介於-57及-82dBm之間)。其中，80+80百萬赫茲可使用雙頻併發(transmission combination of two channels)方式執行。
根據另一實施例，第2圖之步驟120之第二通道特性指標(表示為Index2)可對應於通道變異(channel variation)速度，如第3表所示。第3表可為根據通道變異速度，選擇長訓練符元LTF之長度的對照表。第3表中，第一門檻可表示為TH_0，且第二門檻可表示為TH02。第3表可對應於第1圖之步驟140。
Figure 110141465-A0305-02-0010-5
如第3表所示，當通道變異速度低於第一門檻TH_0(表示為Index2<TH_0)，所選擇之長訓練符元LTF之長度可為第一長度LTF1(表示為LTF=LTF1)。
如第3表所示，當通道變異速度介於第一門檻TH_0及第二門檻之間(表示為TH_0
Figure 110141465-A0305-02-0010-16
Index2<TH_1)，所選擇之長訓練符元LTF之長度可為第二長度LTF2(表示為LTF=LTF2)。
如第3表所示，當通道變異速度高於第二門檻TH_1(TH_1
Figure 110141465-A0305-02-0011-17
Index2)，所選擇之長訓練符元LTF之長度可為第三長度LTF3(表示為LTF=LTF3)。
第3表中，第二門檻TH_1可高於第一門檻TH_0(表示為TH_1>TH_0)，第三長度LTF3大於第二長度LTF2，且第二長度LTF2大於第一長度LTF1(表示為LTF3>LTF2>LTF1)。如第3表所述，當通道變異速度越高，則訊號品質越差，所選擇之長訓練符元LTF可越長。同理，當通道變異速度越高，則所選擇之長訓練符元LTF可越長。
根據實施例，第1圖之第一通道特性指標及第二通道指標之每一者，可對應於訊號雜訊比(SNR)及/或接收訊號強度指標(Received Signal Strength Indication，RSSI)。也就是說，可根據訊號雜訊比及/或接收訊號強度指標，求得訊號之品質，並據以選擇防護區間及長訓練符元之長度。
以下以舉例方式描述實施例的應用。若時間延遲擴散(time-delay spread)值較短，例如短於訊號之符碼週期(symbol duration)，此通道較接近平坦衰弱(flat fading)型的通道，故可選用時段(duration)較短的高效率長訓練符元。反之，若時間延遲擴散值較長，例如長於訊號之符碼週期，此通道較接近頻率選擇性衰落(frequency selective fading)型的通道，故可選用時段較長的高效率長訓練符元。
一般而言，訊號品質越高，則通道延遲越低，且通道衰落也更接近平坦衰落型；反之，訊號品質越差，則通道延遲越高，且通道衰落更接近頻率選擇性衰落。因此，可如上所述，根據通道品質，以動態挑選防護區間之時段長度及長訓練符元之時段長度。
第3圖為另一實施例中，控制第1圖之無線通訊系統10之方法200的流程圖。方法200可包含以下步驟： 步驟210：接收封包PKT；步驟220：解調封包PKT以擷取無線通訊系統10之通道特性指標；步驟230：根據通道特性指標，選用防護區間之長度；及步驟240：根據通道特性指標，選用長訓練符元之長度。
其中，當封包PKT對應之訊號品質越高，防護區間長度越短，且長訓練符元長度越短。第3圖之步驟210至240可相似於第2圖之步驟110至140；然而，第3圖中，可使用相同的通道特性指標，以根據訊號品質，選擇防護區間及長訓練符元之長度。
總上，使用實施例提供的控制無線通訊系統之方法，可藉由比較通道特性指標及門檻值，從而動態選用適宜的防護區間及長訓練符元之時段長度，以兼顧減少封包傳輸時間，提高吞吐量，避免訊號失真，及保持通道估測之準確度。對於處理本領域之難題，實有助益。
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:方法
110至140:步驟

Claims (8)

  1. 一種控制無線通訊系統之方法，包含：接收一封包；解調該封包以擷取該無線通訊系統之一第一通道特性指標及一第二通道特性指標；根據該第一通道特性指標，選用一防護區間(guard interval，GI)長度；及根據該第二通道特性指標，選用一長訓練符元(long-training field，LTF)長度；其中，當該封包對應之訊號品質越高，該防護區間長度越短，且該長訓練符元長度越短；當該第二通道特性指標低於一第一門檻，該長訓練符元長度係一第三長度；當該第二通道特性指標介於該第一門檻及一第二門檻之間，該長訓練符元長度係一第二長度；當該第二通道特性指標高於該第二門檻，該長訓練符元長度係一第一長度；該第二門檻高於該第一門檻，該第三長度大於該第二長度，且該第二長度大於該第一長度；且該第一門檻及該第二門檻係根據一接收端最小輸入敏感度而決定。
  2. 如請求項1所述的方法，其中該第一通道特性指標包含一時間延遲擴散(time-delay spread)值。
  3. 如請求項1或2所述的方法，其中：當該第一通道特性指標低於一第三門檻，該防護區間長度係一第四長度；當該第一通道特性指標介於該第三門檻及一第四門檻之間，該防護區間長度係一第五長度；且當該第一通道特性指標高於該第四門檻，該防護區間長度係一第六長度； 其中該第四門檻高於該第三門檻，該第六長度大於該第五長度，且該第五長度大於該第四長度。
  4. 如請求項3所述的方法，其中該第四長度實質上等於該第三門檻，且該第五長度實質上等於該第四門檻。
  5. 如請求項1所述的方法，其中該第二通道特性指標包含一訊號雜訊比。
  6. 如請求項1所述的方法，其中該第一長度係一單倍長訓練符元長度，該第二長度係一雙倍長訓練符元長度，且該第三長度係一四倍長訓練符元長度。
  7. 如請求項1所述的方法，其中該第一通道特性指標及該第二通道指標之每一者對應於一訊號雜訊比及/或一接收訊號強度指標。
  8. 一種控制無線通訊系統之方法，包含：接收一封包；解調該封包以擷取該無線通訊系統之一通道特性指標；根據該通道特性指標，選用一防護區間(guard interval，GI)長度；及根據該通道特性指標，選用一長訓練符元(long-training field，LTF)長度；其中，當該封包對應之訊號品質越高，該防護區間長度越短，且該長訓練符元長度越短；當該通道特性指標低於一第一門檻，該長訓練符元長度係一第三長度；當該通道特性指標介於該第一門檻及一第二門檻之間，該長訓練符元長度係一第二長度； 當該通道特性指標高於該第二門檻，該長訓練符元長度係一第一長度；該第二門檻高於該第一門檻，該第三長度大於該第二長度，且該第二長度大於該第一長度；且該第一門檻及該第二門檻係根據一接收端最小輸入敏感度而決定。
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