基于半正交多址接入的WLAN系统的空时分组码的制作方法

专利2022-05-10  4


amplitude modulation,qam)应用于所述第一正交块编码符号数据和所述处理后的第二数据。
15.可选地,在上述任一方面中,所述第一数据具有比所述第二数据低的信噪比(signal

to

noise ratio,snr)水平。
16.可选地,在上述任何方面中,所述soma编码模块用于将最高可靠位(most reliable bit,mrb)分配和映射到所述第一数据,并将最低可靠位(least reliable bit,lrb)分配和映射到所述第二数据。
17.可选地,在上述任一方面中,所述基于stbc的soma数据符号格式的指示包括在传送的数据包帧结构的信号(signal,sig)字段中。
18.可选地,在上述任一方面中,所述基于stbc的soma数据符号格式的所述指示包括在所述传送的数据包帧结构的极高吞吐量(extremely high throughput,eht)sig字段中。
19.可选地,在上述任一方面中,stbc编码仅应用于所述第一sta的所述处理后的第一数据。
20.可选地,在上述任一方面中,stbc编码应用于处理后的第二数据。
21.根据第二方面,一种用于在无线局域网(wireless local area network,wlan)中传输数据的方法包括:数字化处理第一无线站(station,sta)的第一数据和第二无线站(station,sta)的第二数据;用空时分组码(space

time block code,stbc)对所述第一sta的所述处理后的第一数据进行编码,以生成第一正交块编码符号数据;应用半正交多址接入(semi

orthogonal multiple access,soma)编码,以将基于正交的调制星座映射应用于所述第一正交块编码符号数据和所述处理后的第二数据,以生成基于stbc的soma符号数据;向所述第一sta和所述第二sta传输所述基于stbc的soma符号数据。
22.可选地,在上述任一方面中,所述数字化处理所述第一数据包括对所述数据进行数字加扰、对所述加扰数据进行二进制卷积编码和交织所述二进制卷积编码数据。
23.可选地,在上述任一方面中,所述stbc编码包括在两个连续时间间隔内用两个正交符号对所述处理后的第一数据进行块编码。
24.可选地,在上述任一方面中,所述soma编码包括将正交幅度调制(quadrature amplitude modulation,qam)应用于所述第一正交块编码符号数据和所述处理后的第二数据。
25.可选地,在上述任一方面中,所述第一数据具有比所述第二数据低的信噪比(signal

to

noise ratio,snr)水平。
26.可选地,在上述任一方面中,所述soma编码将最高可靠位(most reliable bit,mrb)分配和映射到所述第一数据,并将最低可靠位(least reliable bit,lrb)分配和映射到所述第二数据。
27.可选地,在上述任一方面中,所述基于stbc的soma数据符号格式的指示包括在传送的数据包帧结构的信号(signal,sig)字段中。
28.可选地,在上述任一方面中,所述基于stbc的soma数据符号格式的所述指示包括在所述传送的数据包帧结构的极高吞吐量(extremely high throughput,eht)sig字段中。
29.可选地,在上述任一方面中,stbc编码仅应用于处理后的第一数据。
30.可选地,在上述任一方面中,stbc编码应用于处理后的第二数据。
附图说明
31.本发明的特征和优点将从以下结合附图的详细描述中变得明显。
32.图1a示出了代表性的wlan环境的高级图。
33.图1b示出了代表性的基于mimo的soma发射器架构的高级功能框图。
34.图2a示出了根据本发明的各种实施例的调制数据流的stbc编码的高级图。
35.图2b示出了根据本发明的各种实施例的调制数据流的stbc解码的高级图。
36.图3a描述了根据本发明的各种实施例的基于stbc的预soma方案传输架构的高级功能框图。
37.图3b示出了根据本发明的各种实施例的基于stbc的后soma方案传输架构的高级功能框图。
38.图4a描述了根据本发明的各种实施例的基于stbc的预soma方案传输过程的高级流程图。
39.图4b示出了根据本发明的各种实施例的基于stbc的后soma方案传输过程的高级流程图。
40.图5a示出了根据本发明的各种实施例的基于stbc的soma方案和非基于stbc的soma方案的相对数据包错误率。
41.图5b示出了根据本发明的各种实施例的基于stbc的soma方案和非基于stbc的soma方案的相对吞吐量结果。
42.应理解,在整个附图和对应的描述中,相似的特征通过相似的参考标号标识。此外,还应理解,附图和随后的描述仅用于说明目的,并且此类公开并不旨在限制权利要求的范围。
具体实施方式
43.如本文所使用的,术语“大约”或“大致”是指相对于标称值的 /

10%变化。应理解,无论是否具体提及,本文提供的给定值总是包括这种变化。
44.除非另有定义,否则本文所使用的所有技术和科学术语的含义与所描述实施例所属领域的普通技术人员通常理解的相同。
45.wlan环境与基于mimo的soma方案
46.图1a示出了代表性的wlan环境100的高级框图。如图所示,wlan环境100包括无线接入点(access point,ap)102,用于根据当前和下一代ieee 802.11标准与多个无线站sta(sta0

stan)104

10n无线通信。ap 102通过向sta 104

10n提供指示通信调度机会的信令信息来启动这种通信。在调度的通信会话期间,sta 104

10n可以从ap 102接收数据流和向ap 102发送数据流。
47.应理解,在各种无线场景中,ap 102可以被表征为基站、演进基站(evolved nodeb,enb)、基站终端等,并且无线站sta 104

10n可以被表征为移动站、用户设备、客户端终端等。应理解,尽管所示出的ap 102能够与多个sta104

10n通信,但出于清晰和可操作性的目的,以下描述将集中在ap 102、远场位置的sta0 104以及近场位置的sta1 106之间的通信。此外,将假定,由于其接近ap 102,近场sta1 106向ap 102提供比远场sta0 104信号更强的信号水平(即,更高的信噪比(signal

to

noise ratio,snr))。
48.在此上下文下,图1b示出了代表性的基于mimo的半正交多址接入(semi

orthogonal multiple access,soma)发射器架构150的高级功能框图。作为回顾,soma方案利用了弱sta0 104信号可能不会显著干扰强sta1 106信号的概念。因此,在处理强sta1 106信号期间,弱sta0 104信号被视为正交信号。相反,由于强sta1 106信号可能对弱sta0 104信号具有干扰效应,因此soma方案在处理弱sta0 104信号时将强sta1 106信号视为非正交信号。
49.此外,在soma方案中,sta0 104和sta1 106中的每一个用于输出相同数量的数据流(例如,sta0:流1

j和sta1:流1

j)。sta0 104和sta1 106的每个相应数据流1

j的数据被分组在一起,以用于qam调制星座映射处理。
50.也就是说,如图1b所示,远场sta0 104的数据流1的数据与近场sta1 106的流1的数据分组在一起,并提供给soma qam星座映射单元152

1。同样的基于流的数据分组原理应用于sta0 104和sta1 106的数据流2

j,其中分组后的数据相应地转发给soma qam星座映射单元152
‑2……
152

j。
51.soma qam星座映射单元152
‑1……
152

j用于将最高可靠位(most reliable bit,mrb)分配和映射到较低snr数据(即,远场sta0 104数据),以及在qam调制处理期间,将最低可靠位(least reliable bit,lrb)分配和映射到较高snr数据(即,近场sta1 106数据)。soma qam星座映射单元152
‑1……
152

j结合了位组合和符号映射元素,以将更可靠的位分配给较低snr信道,以增加成功解码的概率。相比之下,映射单元152
‑1……
152

j考虑到由于较高snr而成功解码的可能性,使用位组合和符号映射元素将较低可靠位分配给较高snr信道。
52.共同转让的第9,866,364号美国专利中提供了关于基于soma的qam星座调制和映射的进一步细节,该专利于2015年1月5日提交并于2018年1月9日公布,发明名称为“半正交多址接入的系统和方法(system and method for semi

orthogonal multiple access)”,申请号为14/589,676,该专利申请通过引用的方式并入本文中。
53.上述基于mimo的soma方案已经证明了在较高snr信号水平下可以提高数据吞吐量。但是,在较低snr水平下,数据吞吐量几乎没有或根本没有提高。
54.基于stbc的soma方案
55.因此,本发明的各种实施例涉及基于mimo的soma方案,其结合空时分组码(space

time block code,stbc)以增强较低信噪比(signal

to

noise ratio,snr)wlan信号的吞吐量。根据上述两个sta场景,随后的公开内容提供了基于stbc的soma方案,该方案结合了stbc分组码,分组码可以应用于两种sta的soma调制数据中的一种或两种。此外,基于stbc的soma实现方式的指示将包括在分组数据帧结构中,例如包括在极高吞吐量(extremely high throughput,eht)信号(signal,sig)字段中,以确保正确处理。
56.stbc是正交码,可以用于对无线数据进行块编码。stbc有利于块编码数据的大量副本的传输,这些副本可以分布在多个间隔开的天线上,并跨时间分布,以提供空间和时间分集增益。通过stbc正交性和分集特性,编码数据的各种接收版本可以被线性解码,以提供信息内容的可靠接收。
57.图2a示出了根据本发明的各种实施例的调制数据流的stbc编码过程200。图2a所示的编码操作示出了stbc编码用于远场sta0 104的两个较低snr数据流0和1的应用。但是,
将理解,根据本发明所体现的概念和原理,所描述的stbc块编码方案可以应用于sta0 104或sta1 106的数据流,或应用于两者。
58.图2a示出stbc编码器模块210用于将符号s0、s0*、s1和

s1*应用于远场sta0 104的较低snr数据流0和1。如上所述,stbc编码器模块210可以可选地应用于近场sta1 106的较高snr数据流0和1(如图2a中的虚线箭头所示)。因此,尽管以下公开内容描述了stbc符号应用于远场sta0 104的较低snr数据流,但应理解,stbc符号可以等同地应用于近场sta1 106的较高snr数据流或应用于sta0 104和sta1 106两者。
59.如图所示,stbc编码器模块210沿着两个时隙t和t 1跨越sta0 104的数据流0和1对2个符号进行编码。如上所述,sta0 104的stbc编码流0被分组并转发到流0的soma qam星座映射处理模块220。类似地,sta0 104的stbc编码流1被分组并转发到流1的soma qam星座映射处理模块230。
60.对于仅远场sta0104的较低snr数据流0和1进行stbc编码的情况,sta0104的传输速率将是sta1 106传输速率的一半。在stbc编码应用于sta0104之后,位级别信息可以被拉回。然后,somaqam星座处理模块230用于将somaqam映射应用于每个流和对应符号的每个子载波。
61.图2b描述了根据本发明的各种实施例的调制数据流200的stbc解码过程250。如图所示,对于单个接收器情况,接收器rx的接收到的信号在t0为y0,在t1为y1,可以表示为:
[0062][0063][0064]
其中,h
tx0
和h
tx1
分别是tx0和rx之间以及tx1和rx之间的信道增益,s0、s0*、s1和

s1*是发送信号。基于接收到的信号y0和y1,发送的信号可以通过以下方式解码:
[0065][0066][0067]
对于两个接收器的情况,接收器rx0的接收到的信号在时间t0为y
00
,在时间t1为y
10
。类似地,接收器rx1的接收到的信号在时间t0为y
01
,在时间t1为y
11
。接收到的信号y
00
、y
10
、y
01
和y
11
可以表示为:
[0068][0069][0070][0071][0072]
其中h
00
和h
01
是tx0

rx0和tx1

rx0之间的信道增益,h
10
和h
11
是tx0

rx1和tx1

rx1之间的信道增益。发送的信号为s0、s0*、s1和

s1*。基于接收到的信号y
00
、y
10
、y
01
和y
11
,发送的信号可以通过以下方式解码:
[0073][0074][0075]
基于stbc的预soma传输架构
[0076]
图3a示出了根据本发明的各种实施例的代表性的基于stbc的预soma方案传输架构300的高级功能框图。如图所示,stbc编码操作在soma qam星座映射处理220、230之前执行。
[0077]
此外,在所示出的实施例中,为了简单起见,近场sta1 106的较高snr数据不进行stbc编码。但是,将理解,stbc编码也可以应用于stat 106数据,与本发明提出的概念和原理一致。因此,将理解,stbc编码操作可以应用于近场或远场sta中的任一个的数据,或应用于两者。
[0078]
如图所示,传输架构300数字化处理和格式化远场sta0104的较低snr数据流0和1以及近场stat 106的较高snr数据流0和1的数据位,以用于后续处理。特别地,对应于两个sta的流0和1的数据位被加扰、二进制卷积编码,并根据位可靠性(例如,分别分配给sta0104、stat 106的最低可靠位(least reliable bit,lrb)和最高可靠位(most reliable bit,mrb)被对应地交织。
[0079]
sta0104的交织位随后被转换为符号,以有利于stbc编码。但是,由于在所示实施例中,sta1 106数据进行stbc编码,所以sta1 106的交织位不被转换为符号。
[0080]
发射架构300随后将远场sta0104的处理后的较低snr数据符号提供给stbc编码器模块210。如上所述,stbc编码器模块210用于用符号s0、s0*、s1和

s1*对sta0104数据进行块编码,以提供空间和时间分集增益。
[0081]
回到图3a,stbc编码的sta0 104流0数据位与sta1 106流0数据位分组在一起,stbc编码的sta0 104流1数据位与sta1 106流1数据位分组在一起。分组后的流0和流1数据位被转发到相应的流0和流1soma qam星座映射处理模块220、230,如上所述,通过将mrb和lrb分配和映射到各种流,用于提供更高的吞吐量。也就是说,soma qam星座映射处理模块220、230采用位组合和符号映射元素,该位组合和符号映射元素用于将mrb分配给较低snr数据并将lrb分配给较高snr数据。数据流0、1的基于stbc的soma调制符号随后被转发到相应的传输天线单元用于无线传输。
[0082]
如上所述,stbc操作应用于soma调制数据的指示将包括在传送的数据包帧结构中,优选地包括在信号(signal,sig)字段中,例如,包括在极高吞吐量(extremely high throughput,eht)sig字段中,以实现stbc编码的识别,并确保正确处理。
[0083]
基于stbc的后soma传输架构
[0084]
作为一种替代实现方式,图3b示出了根据本发明的各种实施例的代表性的基于stbc的后soma传输架构350的高级功能框图。如图所示,stbc编码操作在soma qam星座映射处理220、230之后执行,并应用于两个sta的soma调制数据。
[0085]
具体地,数字化处理和格式化远场sta0 104的较低snr数据流0和1以及近场sta1 106的较高snr数据流0和1的数据位,以用于后续处理。也就是说,数据位被加扰、二进制卷积编码,并根据位可靠性(例如,分别分配给sta0 104、sta1 106流数据的lrb和mrb)被对应地交织。
[0086]
反过来,对应于sta0 104和sta1 106的流0和1的处理交织数据位被转发到soma

qam星座映射处理模块220、230。sta0 104和sta1 106的两个流的交织数据位由qam星座调制处理模块220、230处理,该qam星座调制处理模块用于调制、分配和对应地映射lrb和mrb,以实现更好的吞吐量,如上所述。也就是说,soma qam星座映射处理模块220、230采用位组合和符号映射元素,以将mrb分配给较低snr数据并将lrb分配给较高snr数据。
[0087]
回到图3b,然后,远场sta0 104(和/或近场sta1 106)的soma

qam调制数据可以被提供至stbc编码模块210,如上所述,用于用符号s0、s0*、s1和

s1*对sta0 104(和/或近场
sta1 106)数据进行块编码,以提供空间和时间分集增益。数据流0、1的基于stbc的soma调制符号随后被转发到相应的传输天线单元用于无线传输。
[0088]
此外,如上所述,应用于soma调制数据的stbc操作的指示将包括在传送的数据包帧结构中,优选地包括在极高吞吐量(extremely high throughput,eht)信号(signal,sig)字段中,以实现stbc编码的识别,并确保正确处理。
[0089]
基于stbc的soma过程
[0090]
图4a示出了根据本发明的各种实施例的代表性的基于stbc的预soma方案传输过程400的高级流程图,该过程可以由传输架构300执行。应理解,处理任务可以通过传输架构300的组成结构、组件和模块或其组合来实现,并且不限制本发明的范围。
[0091]
过程400在任务框402开始,在任务框402中,传输架构300数字化处理和格式化sta0 104和sta1 106数据位,以用于后续处理。如上所述,任务框402的数字化处理包括加扰、二进制卷积编码和交织lrb/mrb操作。
[0092]
在任务框404,传输架构300将stbc编码应用于sta0 104和sta1 106数据中的一个或两个。特别地,stbc编码器210用于用符号s0、s0*、s1和

s1*对sta0 104数据进行块编码,以提供空间和时间分集增益。
[0093]
在任务框406,传输架构300对sta0 104、sta1 106数据的对应流0、1的stbc编码位进行分组。如上所述,stbc编码的sta0 104流0数据位与sta1 106流0数据位分组在一起,stbc编码的sta0 104流1数据位与sta1 106流1数据位分组在一起。
[0094]
在任务框408,传输架构300将soma qam星座映射应用于分组后的流0数据位和流1数据位。如上所述,soma qam星座映射结合了位组合和符号映射元素,以在qam调制处理期间将mrb分配和映射到较低snr流数据,并将lrb分配和映射到较高snr流数据。在任务框410,流0、1的基于stbc的soma数据符号随后被转发到相应的传输天线单元以用于无线传输。
[0095]
在另一种实施方式中,图4b示出了根据本发明的各种实施例的代表性的基于stbc的后soma方案传输过程450的高级流程图,该过程可以由传输架构350执行。
[0096]
过程450在任务框452开始,在任务框452中,传输架构350数字化处理和格式化sta0 104和sta1 106数据位,以用于后续处理。如上所述,数字化处理包括加扰、二进制卷积编码和交织lrb/mrb操作。
[0097]
在任务框454,传输架构350将soma qam星座映射应用于sta0 104和sta1 106的数字化处理位,其用于以如上所述的方式将mrb、lrb调制和分配/映射到流数据。
[0098]
在任务框456,传输架构350将stbc编码应用于soma符号。stbc编码用于以上述方式对soma符号进行块编码,以获得空间和时间分集增益。在任务框458,流0、1的基于stbc的soma数据符号随后被转发到相应的传输天线单元以用于无线传输。
[0099]
基于stbc的soma方案的代表性的模拟结果
[0100]
图5a示出了根据本发明的各种实施例的各种基于stbc的soma场景和非基于stbc的soma场景的模拟试验数据包错误率(packet error rate,per)结果。特别地,图5a示出了以下试验场景的模拟per结果:(a)非基于stbc的soma远场sta qpsk调制信号;(b)非基于stbc的soma近场sta qpsk调制信号;(c)基于stbc的soma远场sta qpsk调制信号;(d)基于stbc的soma近场sta qpsk调制信号;(e)基于stbc的soma远场sta 16qam调制信号;(f)基于
stbc的soma近场sta qpsk调制信号。
[0101]
鉴于图5a所示的模拟试验per结果,可以理解,在低snr水平下,基于stbc的soma远场sta qpsk调制信号(由曲线(c)表示)和基于stbc的soma远场sta 16qam调制信号(由曲线(e)表示)比其它试验场景表现出更好的per性能。
[0102]
图5b示出了根据本发明的各种实施例的各种基于stbc的soma场景和非基于stbc的soma场景的模拟试验吞吐量结果。特别地,图5b示出了以下试验场景的模拟吞吐量结果:(a)非基于stbc的soma;(b)基于stbc的soma,在近场sta用qpsk调制,在远场sta用16qam调制;和(c)基于stbc的soma,在近场sta用16qam调制,在远场sta用qpsk调制,用于不同的snr差额。
[0103]
如图5b所示,模拟试验吞吐量结果表明,在近场sta用16qam调制和在远场sta用qpsk调制的基于stbc的soma的吞吐量(通过曲线(c)表示)始终优于在较低snr水平下的非基于stbc的soma的吞吐量(通过曲线(a)表示)。因此,尽管非基于stbc的soma在较高snr水平下的吞吐量性能更好,但由于分集增益效应,基于stbc的soma方案在较低snr水平下提供了更好的吞吐量性能。
[0104]
因此,所公开的实施例提供了一种将stbc编码技术与soma调制方案相结合的wlan传输架构和传输过程,该soma调制方案用于提高在较低snr水平下的wlan信号的吞吐量。如上所述,根据所公开的实施例,stbc编码技术可以应用于单个sta或sta组合的soma调制数据。
[0105]
应理解,所描述的wlan传输架构、过程和/或组成结构和元件的操作和功能可以通过基于硬件、基于软件、基于固件的元件和/或其组合来实现。这种操作替代方案并不以任何方式限制本发明的范围。
[0106]
还将理解,尽管本文中提出的发明概念和原理已经参考特定的特征、结构和实施例进行了描述,但很明显,可以在不脱离公开的情况下进行各种修改和组合。因此,说明书和附图被简单地视为由所附权利要求所定义的发明概念和原理的说明,并被设想涵盖属于本发明范围的任何和所有修改、变化、组合或等同物。
转载请注明原文地址: https://doc.8miu.com/read-1550394.html

最新回复(0)