CN101958739A - 用于无线通信系统的设定方法及设定装置 - Google Patents

Abstract

用于无线通信系统的设定方法及设定装置。该设定方法，用于一无线通信系统中决定一分组所包含的多个高吞吐量长训练栏位的一第一数量，该设定方法包含有判断该无线通信系统传送该分组所需的多个空间时间束的一第二数量；以及在该第二数量大于4时，将该第一数量设定为大于或等于8。

Description

用于无线通信系统的设定方法及设定装置

技术领域

本发明涉及一种用于无线通信系统的设定方法及设定装置，尤其涉及一种可确保超高吞吐量的无线局域网通道估计运作的设定方法及设定装置。

背景技术

无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)技术是热门的无线通信技术之一，最早用于军事用途，近年来广泛应用于各种消费性电子产品，如桌上型计算机、笔记型计算机或个人数字助理，提供大众更便利及快速的互联网通信功能。无线局域网通信协议标准IEEE 802.11系列是由国际电机电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)所制定，由早期的IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g等，演进至目前主流的IEEE 802.11n。IEEE 802.11a/g/n标准皆采用正交频分复用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)调制技术，与IEEE802.11a/g标准不同的是，IEEE 802.11n标准使用多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术及其它新功能，大幅改善了数据速率及传输吞吐量(Throughput)，同时，通道频宽由20MHz增加为40MHz。

请参考图1，图1为已知IEEE 802。11n标准的分组格式示意图。如图1所示，IEEE 802.11n标准的分组由一前置数据(Preamble)与待传输的数据组合而成，前置数据位于每一分组的最前端，接续为待传输的数据。另外，前置数据为混合格式，可向下相容于IEEE 802.11a/g标准的无线局域网装置，所包含的栏位依序为传统短训练栏位L-STF(Legacy Short Training Field)、传统长训练栏位L-LTF(Legacy Long Training Field)、传统信号栏位L-SIG(Legacy Signal Field)、高吞吐量信号栏位HT-SI G(High-Throughput Signal Field)、高吞吐量短训练栏位HT-STF(High-Throughput Short Training Field)以及N个高吞吐量长训练栏位HT-LTF(High-Throughput Long Training Field)。传统短训练栏位L-STF用于分组起始检测(Start-of-packet Detection)、自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)、初始频率偏移估计(Frequency Offset Estimation)及初始时间同步(Time Synchronization)；传统长训练栏位L-LTF用于精密的频率偏移估计及时间同步；传统信号栏位L-SIG携带数据速率及分组长度的信息。高吞吐量信号栏位HT-SIG携带数据速率的信息，并且用于自动检测分组属于混合格式或传统格式；高吞吐量短训练栏位HT-STF用于自动增益控制；以及高吞吐量长训练栏位HT-LTF用于多输入多输出的通道估计，使接收端可据以判断通道状态。

高吞吐量长训练栏位HT-LTF的模式(Pattern)为业界所熟知，在此不赘述，而根据其功能，高吞吐量长训练栏位HT-LTF可进一步分为两类。第一类为数据高吞吐量长训练栏位，用来估计当前(数据)所使用的通道的状态，其数量N_DLTF由空间时间束(Space Time Stream)的数量N_STS所决定，如图2所示。第二类为延伸(Extension)高吞吐量长训练栏位，用来检测未使用的通道的额外空间维度(Spatial Dimension)，其数量N_ELTF由待检测的额外空间维度的数量N_ESS所决定，且两者关系相同于图2所示的数量N_DLTF与数量N_STS的关系。此外，由于IEEE 802.11n标准至多支持四个天线，因此，N_DLTF、N_ELTF皆小于等于4。

另一方面，为了降低通道估计的复杂度，已知技术是将高吞吐量长训练栏位HT-LTF设计为由单一符元(Symbol)赋予不同的权重与延迟而产生。因此，如图3所示，针对不同传输路径(TX1～TX4)，传输端会将高吞吐量长训练栏位HT-LTF先经过一延伸码(Spreading Code)矩阵，决定通道估计时适当的权重；接着经过循环移位延迟(Cyclic Shift Delay，CSD)处理，加入循环前缀(Cyclic Prefix)，以抵抗多路径传输通道干扰；然后经过空间映射(Spatial Mapping)处理，如波束形成(Beamforming)，用以提升信噪比；最后，经过逆向离散傅利叶转换(Inverse Discrete Fourier Transform)，实现正交频分复用调制，将频域(Frequency Domain)输入序列转换为时域(Time Domain)正交频分复用调制符元(OFDM Symbol)序列。其中，延伸码矩阵为一4×4矩阵P_4×4，详细内容为：

$P_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right].$

为了实现更高品质的无线局域网传输，相关单位正在制定新一代的无线局域网标准，如IEEE 802.11ac，其具有超高吞吐量(Very High Throughput，VHT)，且通道频宽由40MHz提高至80MHz，可支持四支以上的天线。换句话说，空间时间束的数量N_STS(或待检测的额外空间维度的数量N_ESS)可能超过4，即超出了图2所定义的情形，而无法决定数据高吞吐量长训练栏位的数量N_DLTF(或延伸高吞吐量长训练栏位的数量N_ELTF)，同时也无法决定延伸码矩阵。

有鉴于此，实有必要决定当空间时间束的数量N_STS(或待检测的额外空间维度的数量N_ESS)大于4时，数据高吞吐量长训练栏位的数量N_DLTF(或延伸高吞吐量长训练栏位的数量N_ELTF)，以利新一代的无线局域网标准的实现。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供用于无线通信系统的设定方法及设定装置。

本发明公开一种设定方法，用于一无线通信系统中决定一分组所包含的多个高吞吐量长训练栏位的一第一数量，该设定方法包含有判断该无线通信系统传送该分组所需的多个空间时间束的一第二数量；以及在该第二数量大于4时，将该第一数量设定为大于或等于8。

本发明另公开一种设定装置，用于一无线通信系统中决定一分组所包含的多个高吞吐量长训练栏位的一第一数量，该设定装置包含有一微处理器；以及一存储器，用来存储一程序，该程序用来指示该微处理器执行以下步骤：判断该无线通信系统传送该分组所需的多个空间时间束的一第二数量；以及在该第二数量大于4时，将该第一数量设定为大于或等于8。

附图说明

图1为已知IEEE 802.11n标准的分组格式示意图。

图2为已知IEEE 802.11n标准的高吞吐量长训练栏位的数量示意图。

图3为已知IEEE 802.11n标准高吞吐量长训练栏位的处理流程示意图。

图4为本发明实施例一设定流程的示意图。

图5为本发明实施例的高吞吐量长训练栏位的数量示意图。

图6为本发明实施例的通道估计结果示意图。

【主要元件符号说明】

L-STF                 传统短训练栏位

L-LTF                 传统长训练栏位

L-SIG                 传统信号栏位

HT-SIG                高吞吐量的信号栏位

HT-STF                高吞吐量的短训练栏位

HT-LTF                高吞吐量的长训练栏位

N_STS                  空间时间束的数量

N_DLTF                 数据高吞吐量长训练栏位的数量

TX1～TX4              传输路径

40                    设定流程

400、402、404、406    步骤

MSE                   均方误差

SNR                   信噪比

具体实施方式

请参考图4，图4为本发明实施例一设定流程40的示意图。设定流程40用于一无线通信系统中决定一分组所包含的高吞吐量长训练栏位的数量，该无线通信系统较佳地符合无线局域网标准IEEE 802.11。设定流程40包含以下步骤：

步骤400：开始。

步骤402：判断无线通信系统传送一分组所需的空间时间束的数量N_STS。

步骤404：于数量N_STS大于4时，将该分组所包含的高吞吐量长训练栏位的数量设定为大于或等于8。

步骤406：结束。

根据设定流程40，当空间时间束的数量N_STS大于4时，本发明是将高吞吐量长训练栏位的数量设定为8以上。更详细来说，此处所称的高吞吐量长训练栏位为数据高吞吐量长训练栏位，换句话说，前述关系可以下列式子表示：

N_DLTF≥8， ${\∀N}_{\mathrm{STS}}>4.$

当数据高吞吐量长训练栏位的数量N_DLTF决定后，可进一步决定延伸码矩阵，以决定通道估计时适当的权重。需注意的是，延伸码矩阵用来转换高吞吐量长训练栏位，以设定通道估计时的权重，故其详细内容可能因系统需求而有所不同。一般而言，为减少运算复杂度，可较佳地将延伸码矩阵的各元素(element)设为1或-1，并将延伸码矩阵的转置矩阵设计为与反矩阵相等；如此一来，只要将延伸码矩阵的行列互换即可得其反矩阵，使整体运算复杂度得以降低。藉此，可通过计算机系统强大的运算能力，得出上列式子的结果。

进一步地，图2中数量N_DLTF与数量N_STS的关系可扩充为图5的例子，亦即当空间时间束的数量N_STS为5、6、7、8时，数据高吞吐量长训练栏位的数量N_DLTF皆为8。除此之外，顾及技术延续性，在设计适用于N_DLTF≥8的延伸码矩阵时，可利用原本适用于N_DLTF＝4的延伸码矩阵P_4×4。例如：

${\mathrm{Pa}}_{8\×8}=\left[\begin{array}{cccccccc}1& -1& 1& 1& 1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1& 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1& 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1& -1& 1& 1& 1\\ 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1\\ 1& -1& 1& -1& -1& 1& -1& 1\\ 1& 1& -1& -1& -1& -1& 1& 1\\ -1& -1& -1& 1& -1& 1& 1& -1\end{array}\right].$

如果将延伸码矩阵Pa_8×8分割为四个4×4矩阵，如

可知其左上4×4矩阵(P11)、右上4×4矩阵(P12)皆为延伸码矩阵P_4×4。进一步地，可以列为单位，对矩阵左下4×4矩阵(P21)及右下4×4矩阵(P22)进行线性运算，可得：

${\mathrm{Pb}}_{8\×8}=\left[\begin{array}{cccccccc}1& -1& 1& 1& 1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1& 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1& 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1& -1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& 1& -1& 1& -1& -1\\ 1& 1& -1& 1& -1& -1& 1& -1\\ 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1& 1\\ -1& 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1\end{array}\right];$

其中，延伸码矩阵Pb_8×8的左上4×4矩阵、右上4×4矩阵及左下4×4矩阵皆为延伸码矩阵P_4×4。

需注意的是，延伸码矩阵Pa_8×8、Pb_8×8系8×8延伸码矩阵的两种实施例，然不以此为限。同时，本发明的精神在于决定高吞吐量长训练栏位的数量。当高吞吐量长训练栏位的数量决定后，对应的延伸码矩阵的维度即可被决定，则本领域技术人员可进一步依不同需求，得出适当的延伸码矩阵。

为了验证前述方法，可通过适当仿真方式，得出如图6所示的仿真结果，用以表示一6送2收系统的通道估计结果。其中，x轴表示信噪比(Signal to Noise Ratio)SNR，y轴表示均方误差MSE(Mean Square Error)。

本发明于空间时间束的数量N_STS大于4时，将数据高吞吐量长训练栏位的数量N_DLTF设定为8以上，其可衍生为「当待检测的额外空间维度的数量N_ESS大于4时，将延伸高吞吐量长训练栏位的数量N_ELTF设定为8以上」，此种衍生应为本领域技术人员可轻易完成。

另一方面，在硬件实现方面，可以软件、固件等方式，将设定流程40转换为一程序，并存储于无线通信装置的一存储器中，以指示微处理执行设定流程40的步骤。此等将设定流程40转换为适当程序以实现对应的设定装置，应为本领域技术人员所熟习的技术。

如前所述，已知技术仅定义了空间时间束的数量N_STS(或待检测的额外空间维度的数量N_ESS)小于或等于4时数据高吞吐量长训练栏位的数量N_DLTF(或延伸高吞吐量长训练栏位的数量N_ELTF)。因此，当空间时间束的数量N_STS大于4时，已知技术即无法决定高吞吐量长训练栏位的数量，也无法延伸码矩阵。相较之下，本发明于空间时间束的数量N_STS大于4时，将数据高吞吐量长训练栏位的数量N_DLTF设定为8以上，或者更精确地，当空间时间束的数量N_STS等于5、6、7、8时，将数据高吞吐量长训练栏位的数量N_DLTF设定为8；如此一来，可进一步决定延伸码矩阵。

综上所述，本发明于空间时间束的数量大于4时，将数据高吞吐量长训练栏位的数量设定为8以上，以确保超高吞吐量的无线局域网的通道估计运作。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种设定方法，用于一无线通信系统中决定一分组所包含的多个高吞吐量长训练栏位的一第一数量，该设定方法包含有：

判断该无线通信系统传送该分组所需的多个空间时间束的一第二数量；以及

在该第二数量大于4时，将该第一数量设定为大于或等于8。

2.如权利要求1所述的设定方法，其中于该第二数量大于4时，将该第一数量设定为大于或等于8的步骤，包含有于该第二数量等于5至8的任一整数时，将该第一数量设定为8。

3.如权利要求2所述的设定方法，其还包含设定该无线通信系统用来转换该多个高吞吐量长训练栏位之一延伸码矩阵P为：

$P=\left[\begin{array}{cc}P11& P12\\ P21& P22\end{array}\right];$

其中，P11、P12、P21及P22分别为一4×4矩阵。

4.如权利要求3所述的设定方法，其中P11为该第二数量小于或等于4时，该无线通信系统用来转换该多个高吞吐量长训练栏位的一延伸码矩阵。

5.如权利要求4所述的设定方法，其中

$P11=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$

$P12=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$

$P21=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ -1& -1& -1& 1\end{array}\right];$ 以及

$P22=\left[\begin{array}{cccc}-1& -1& -1& -1\\ -1& 1& -1& 1\\ -1& -1& 1& 1\\ -1& 1& 1& -1\end{array}\right].$

6.如权利要求4所述的设定方法，其中

$P11=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$

$P12=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$

$P21=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$ 以及

$P22=\left[\begin{array}{cccc}-1& 1& -1& -1\\ -1& -1& 1& -1\\ -1& -1& -1& 1\\ 1& -1& -1& -1\end{array}\right].$

7.如权利要求4所述的设定方法，其中P21及P22可同时以列为单位，进行线性运算。

8.一种设定装置，用于一无线通信系统中决定一分组所包含的多个高吞吐量长训练栏位的一第一数量，该设定装置包含有：

一微处理器；以及

一存储器，用来存储一程序，该程序用来指示该微处理器执行以下步骤：

判断该无线通信系统传送该分组所需的多个空间时间束的一第二数量；以及

在该第二数量大于4时，将该第一数量设定为大于或等于8。

9.如权利要求1所述的设定装置，其中于该第二数量大于4时，该程序指示该微处理器执行将该第一数量设定为大于或等于8的步骤，包含有于该第二数量等于5至8的任一整数时，该程序指示该微处理器执行将该第一数量设定为8的步骤。

10.如权利要求9所述的设定装置，其该程序还用来指示该微处理器设定该无线通信系统用来转换该多个高吞吐量长训练栏位的一延伸码矩阵P为：

$P=\left[\begin{array}{cc}P11& P12\\ P21& P22\end{array}\right];$

其中，P11、P12、P21及P22分别为一4×4矩阵。

11.如权利要求10所述的设定装置，其中P11为该第二数量小于或等于4时，该无线通信系统用来转换该多个高吞吐量长训练栏位的一延伸码矩阵。

12.如权利要求11所述的设定装置，其中

$P11=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$

$P12=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$

$P21=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ -1& -1& -1& 1\end{array}\right];$ 以及

$P22=\left[\begin{array}{cccc}-1& -1& -1& -1\\ -1& 1& -1& 1\\ -1& -1& 1& 1\\ -1& 1& 1& -1\end{array}\right].$

13.如权利要求11所述的设定装置，其中

$P11=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$

$P12=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$

$P21=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1\\ -1& 1& 1& 1\end{array}\right];$ 以及

$P22=\left[\begin{array}{cccc}-1& 1& -1& -1\\ -1& -1& 1& -1\\ -1& -1& -1& 1\\ 1& -1& -1& -1\end{array}\right].$

14.如权利要求11所述的设定装置，其中P21及P22可同时以列为单位，进行线性运算。

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