用于wlan的上行链路多用户探测

文档序号:1430687 发布日期:2020-03-17 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 用于wlan的上行链路多用户探测 ([db:专利名称-en]) 是由 A·塞蒂 S·斯里尼瓦萨 S·罗伊 B·H·莱姆 于 2019-09-06 设计创作,主要内容包括:WLAN AP包括天线阵列、收发器和处理器。收发器被配置为经由天线阵列向WLAN STA传输下行链路分组,以及从STA接收上行链路分组。处理器耦合到收发器并且被配置为向多个STA发送请求,以传输对应于多个STA的相应的多个信道探测分组,响应于该请求,从多个STA接收多个信道探测分组,基于所接收的多个信道探测分组,计算波束成形矩阵,该波束成形矩阵定义指向多个STA的至少子集的后续传输波束,以及根据波束成形矩阵,经由天线阵列向STA中的一个或多个STA传输一个或多个下行链路数据分组。([db:摘要-en])

用于WLAN的上行链路多用户探测

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月7日提交的美国临时专利申请62/728,667的权益,其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及无线局域网(WLAN),并且更具体地涉及用于WLAN中的上行链路探测的方法和系统。

背景技术

各种通信系统使用波束成形技术进行定向传输和接收。用于无线局域网(WLAN)的波束成形技术例如在IEEE P802.11axTM/D3.3草案标准中、2018年12月标题为“DraftStandard for Information technology;Telecommunications and informationexchange between systems Local and metropolitan area networks;Specificrequirements;Part 11:Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and PhysicalLayer(PHY)Specifications;Amendment 1:Enhancements for High Efficiency WLAN”中指定,其通过引用合并于此。为简洁起见,此标准在本文中也被称为“IEEE 802.11ax”。

以上描述作为该领域中的相关技术的一般概述而被呈现,并且不应被解释为承认其包含的信息中的任何信息构成针对本专利申请的现有技术。

发明内容

本文所描述的实施例提供了一种无线局域网(WLAN)接入点(AP),该WLAN AP包括具有两个或更多个天线的天线阵列、收发器和处理器。收发器被配置为经由天线阵列通过下行链路信道向WLAN客户端站(STA)传输下行链路分组,以及通过上行链路信道从STA接收上行链路分组。处理器耦合到收发器并且被配置为向多个STA发送请求,以在上行链路信道上传输对应于多个STA的相应的多个信道探测分组,响应于该请求,从多个STA接收多个信道探测分组,基于所接收的多个信道探测分组,计算波束成形矩阵,该波束成形矩阵定义指向多个STA的至少子集的后续传输波束,以及根据波束成形矩阵,经由天线阵列向STA中的一个或多个STA传输一个或多个下行链路数据分组。

在一些实施例中,处理器被配置为:通过向多个STA发送触发帧来发送请求,该触发帧使多个STA同时传输信道探测分组。在一个实施例中,处理器被配置为通过以下来计算波束成形矩阵:基于相应的多个所接收的信道探测分组来估计多个STA特定的信道响应,以及根据多个STA特定的信道响应得到波束成形矩阵。

在一些实施例中,处理器被配置为:在请求中从相互正交的空间流的预定义集合中向多个STA中的每个STA分配一个或多个可标识空间流,该一个或多个可标识空间流要被相应的STA使用以传输相应的信道探测分组。在一个实施例中,处理器被配置为:同时接收多个信道探测分组,以及基于所分配的相互正交的可标识空间流的标识来在信道探测分组之间进行分离。

在另一实施例中,处理器被配置为:向波束成形矩阵应用校准,该校准补偿收发器的上行链路响应和下行链路响应之间的差异。在又一实施例中,处理器被配置为在请求中指定要在信道探测分组中被传输的信道探测符号的最小数目。

在所公开的实施例中,处理器被配置为:在多个STA中仅包括如下STA,该STA的上行链路分组先前在WLAN AP中以高于预定义的信号电平阈值的信号电平被接收。另外地或备选地,处理器被配置为:在多个STA中仅包括如下STA,该STA相对于AP的天线阵列的空间方向根据预定义的空间标准而彼此不同。

根据本文所描述的实施例,另外提供了一种用于无线局域网(WLAN)通信的方法,包括:从WLAN接入点(AP)向多个WLAN客户端站(STA)发送请求,以在上行链路信道上传输对应于多个STA的相应的多个信道探测分组,该WLAN AP包括具有两个或更多个天线的天线阵列。响应于该请求,多个信道探测分组从多个STA被接收。基于所接收的多个信道探测分组,波束成形矩阵被计算,该波束成形矩阵定义指向多个STA的至少子集的后续传输波束。根据该波束成形矩阵,一个或多个下行链路数据分组经由多个天线的阵列被传输给STA中的一个或多个STA。

根据本文所描述的实施例,还提供了一种无线局域网(WLAN)客户端站(STA),包括收发器和处理器。收发器被配置为通过下行链路信道从WLAN接入点(AP)接收下行链路分组,以及通过上行链路信道向AP传输上行链路分组。处理器耦合到收发器并且被配置为从AP接收请求以在上行链路信道上传输信道探测分组,该请求从相互正交的空间流的预定义集合中指定一个或多个可标识空间流,并且响应于该请求,生成包括所指定的一个或多个空间流的信道探测分组,以及向AP传输信道探测分组。

在一些实施例中,处理器被配置为:通过接收触发帧来接收请求,并且响应于接收触发帧,处理器进一步被配置为与由一个或多个附加的STA传输的一个或多个信道探测分组同时传输信道探测分组。在一个实施例中,处理器被配置为从请求中提取要在信道探测分组中被传输的信道探测符号的指定的最小数目,并且生成具有至少最小数目的信道探测符号的信道探测分组。

根据本文所描述的实施例,还提供了一种用于无线局域网(WLAN)通信的方法,包括:在WLAN客户端站(STA)中从WLAN接入点(AP)接收请求,以在上行链路信道上传输信道探测分组,该请求从相互正交的空间流的预定义集合中指定一个或多个可标识空间流。响应于该请求,信道探测分组被生成以包括所指定的一个或多个指定的可标识空间流,并且信道探测分组被传输给AP。

根据本文所描述的实施例,另外提供了一种无线局域网(WLAN)通信系统,包括多个WLAN客户端站(STA)和接入点(AP)。AP被配置为经由具有两个或更多个天线的天线阵列向多个STA发送请求,以在上行链路信道上传输对应于多个STA的相应的多个信道探测分组,响应于该请求,从多个STA接收多个信道探测分组,基于所接收的多个信道探测分组,计算波束成形矩阵,该波束成形矩阵定义指向多个STA的至少子集的后续传输波束,以及根据波束成形矩阵,经由天线阵列向STA中的一个或多个STA传输一个或多个下行链路分组。

根据以下对其实施例的详细描述结合附图将更全面地理解本公开,在附图中:

附图说明

图1是根据本文所描述的实施例,示意性地示出无线局域网(WLAN)通信系统的框图;以及

图2是根据本文所描述的实施例,示意性地示出用于图1的WLAN通信系统中的波束成形的方法的流程图。

具体实施方式

在典型的WLAN通信系统中,接入点(AP)与一个或多个客户端站(STA)通信。在各种实际场景中,期望AP同时向多个STA传输经波束成形的下行链路传输。为了向多个STA传输定向传输,AP需要知道与STA中的每个STA相对应的信道响应(也被称为信道状态信息-CSI)。

传统波束成形方案(包括IEEE 802.11ax草案标准中规定的方案)要求每个STA计算其相应信道的CSI,并且将CSI传输给AP。然而,该技术在许多实际情况中是有问题的。例如,在所使用的带宽大时,在AP天线的数目大和/或在STA的数目大时,需要在上行链路上传输的CSI数据量变得不切实际。此外,AP对多个STA的轮询会产生相当大的开销。

本文所描述的实施例提供了用于WLAN通信系统中的波束成形的改进的方法和装置。所公开的技术不涉及将显式CSI数据从STA传输到AP,因此克服了上述挑战。

在一些实施例中,AP选择它意图同时向其传输下行链路传输的多个STA。AP向多个STA发送请求,请求它们在上行链路信道上传输相应的多个信道探测分组。基于由多个STA(在上行链路上)发送的信道探测分组,AP计算波束成形矩阵(用于下行链路),该波束成形矩阵定义了指向STA的至少子集的后续传输波束。然后,AP根据其计算的波束成形矩阵来生成下行链路数据分组并且将其传输到组中的STA。

通常,在从STA接收信道探测分组时,AP基于相应的信道探测分组针对每个STA估计STA特定的CSI。然后,AP根据多个STA特定的CSI得到波束成形矩阵。

上述过程假设,针对每个STA,上行链路和下行链路的信道响应是相似的。在一些实施例中,AP向波束成形矩阵应用校准,该校准补偿上行链路和下行链路信道响应之间的差异。例如,这种差异是由于AP传输器和接收器的响应之间的差异。下面更详细地讨论校准过程。

在一个实施例中,AP发送的请求包括触发帧,并且STA发送的信道探测分组包括空数据分组(NDP)。触发帧格式例如在上面引用的IEEE 802.11ax标准的第9.3.1.22节中规定。为清楚起见,下面的描述主要涉及触发帧和NDP。然而,所公开的技术决不限于任何特定的分组类型或格式。

在一些实施例中,触发帧指令多个中的STA同时传输它们相应的NDP。为了在不同的所接收的NDP之间分离,AP从相互正交的空间流的预定义集合中向每个STA分配一个或多个可标识空间流。每个STA使用已经分配给它的一个或多个空间流来生成其相应的NDP。使用空间流之间的正交性,AP能够分离和解码多个同时接收的NDP。

如上所述,所公开的技术不要求在上行链路信道上传输CSI。此外,在一些实施例中,STA同时传输它们相应的信道探测分组。这样,所公开的技术在带宽使用方面是高效的,并且在支持大带宽和大数目的STA方面也是高度可扩展的。

在本公开和权利要求的上下文中,术语“分组”和“帧”可互换地被使用,并且广泛地指代由各种通信层(例如,物理(PHY)层或媒体接入控制(MAC)层)格式化的各种信息单元。因此,例如,术语“触发帧”和“信道探测分组”不强制或暗示与任何特定通信层的关联。

图1是根据本文所描述的实施例,示意性地示出无线局域网(WLAN)通信系统20的框图。系统20包括AP 24和多个STA 28。在一个实施例中,尽管不是必须的,但是AP 24和STA28根据上面引用的IEEE 802.11ax标准操作。在备选实施例中,AP 24和STA 28可以根据任何其他适当的WLAN标准或协议操作,诸如IEEE 802.11be或者IEEE 802.ac。

在本示例中,AP 24包括天线阵列32。在各种实施例中,天线阵列可包括任何适当数目的天线,例如,四个、八个或十六个天线。天线32用于向STA 28传输下行链路信号,并且用于从STA 28接收上行链路信号。AP 24进一步包括收发器(传输器-接收器)36,其被配置为传输下行链路信号并且接收上行链路信号。AP处理器40执行AP的各种处理任务。在其他功能之中,AP处理器40使用下面详细描述的技术生成经波束成形的传输波束,以用于由收发器36经由天线32进行传输。

在图1的实施例中,AP处理器40包括触发帧生成器44、CSI计算器48、波束成形矩阵计算器52、下行链路信号生成器56和波束成形校准器60。触发帧生成器44被配置为生成触发帧,包括请求所选择的STA组28在上行链路上传输NDP的触发帧。CSI计算器48被配置为基于根据组中的每个STA接收的NDP来估计相应的STA特定的CSI。波束成形矩阵计算器52被配置为基于STA特定的CSI计算用于同时向组中的STA传输的下行链路波束成形矩阵。下行链路信号生成器56被配置为根据波束成形矩阵生成经波束成形的下行链路信号。波束成形校准器60被配置为将校准应用于波束成形矩阵,以便补偿上行链路和下行链路之间的信道响应(CSI)的差异。

在一个实施例中,每个STA 28包括一个或多个天线64,以用于从AP 24接收下行链路信号并且用于向AP 24传输上行链路信号。每个STA 28还包括STA收发器68,其被配置为传输上行链路信号并接收下行链路信号。STA处理器72执行STA的各种处理任务。在其他功能中,STA处理器72包括NDP生成器76,其被配置为响应于从AP 24接收的触发帧而生成上行链路NDP。上行链路NDP由收发器68经由天线64传输到AP 24。为了清楚起见,仅针对STA 28中的一个描绘了详细的内部结构。然而,通常,其他STA 28具有类似的结构。

仅通过示例的方式描绘了图1的系统20、AP 24和STA 28的配置。在备选实施例中,可以使用任何其他适当的配置。AP 24和STA 28的各种元件可以使用专用硬件或固件(诸如硬连线或者可编程组件),例如,在一个或多个专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或RF集成电路(RFIC)中、使用软件、或使用硬件和软件元件的组合来实现。

在一些实施例中,AP 24和/或STA 28的某些元件(例如,AP处理器40和/或STA处理器72的某些功能)在一个或多个可编程处理器中实现,该一个或多个可编程处理器在软件中编程以执行本文所描述的功能。例如,可以通过网络以电子形式将软件下载到一个或多个处理器,或者可以备选地或另外地,将软件提供和/或存储在非暂态有形介质上,诸如磁性、光学或者电子存储器。

图2是根据本文所描述的实施例,示意性地示出用于图1的WLAN通信系统20中的波束成形的方法的流程图。该方法以选择操作80开始,其中AP处理器40选择两个或更多个STA28用于调度。换言之,AP处理器40选择它将向其同时传输下行链路信号的两个或更多个STA28。

在一个实施例中,由AP收发器36传输的下行链路信号包括正交频域复用(OFDM)信号,即OFDM符号的序列。每个OFDM符号包括具有相应频率的多个经调制的子载波。OFDM符号可以被划分为多个资源单元(RU),每个RU包括子载波的子集。

在基于OFDM的实现中,术语“同时向多个STA传输下行链路信号”意味着“在相同的OFDM符号中(或者至少在部分重叠的OFDM符号中)传输下行链路信号”。在一些情况下,去往多个STA的传输在相同的RU中传输(称为多用户-MU的场景)。在其他情况下,去往多个STA的传输在相同OFDM符号中的不同RU中传输(称为正交频域多址-OFDMA的场景)。在相同OFDM符号中包括MU和OFDMA两者的混合场景也是可能的。在各种实施例中,AP处理器40可以使用上述方案(即MU和/或OFDMA)中的任何方案来调度去往所选择的STA的同时传输。

在各种实施例中,AP处理器40可以使用任何适当的标准来选择用于同时调度的STA,并且可以选择任何适当数目的STA。在一些实施例中,所调度的STA的最大数目是8,在这种情况下,IEEE 802.11ax标准中规定的P矩阵就足够了。在其他实施例中,调度的STA的最大数目大于8,在这种情况下,AP处理器40和STA 28支持较大的P矩阵(IEEE 802.11ax的第28.3.10.10节中规定的P矩阵是用于生成相互正交和可标识空间流而使用的标准正交矩阵)。

在一个示例实施例中,AP处理器40将选择限制到如下STA,该STA的上行链路信号在具有至少预定义接收信号强度指示(RSSI)的AP 24处被接收。换言之,AP处理器40仅选择如下STA 28,该STA 28的上行链路分组先前以高于预定义信号电平阈值的信号电平被接收。信号电平阈值通常是用户可配置的。该技术减少了后续接收的NDP之间的RSSI的差异,因此简化了AP收发器36中的自动增益控制(AGC)和改进的模数转换(ADC)。

在另一示例实施例中,AP处理器40根据预定义的空间标准来将选择限制到如下STA,该STA相对于AP天线的空间方向是彼此充分不同的。例如,AP处理器40可以从相对于AP24彼此分开小于预定义角度宽度的选择STA中排除。该标准有助于减少可能由从AP 24到具有类似方向的STA 28的同时经波束成形传输引起的干扰。

在触发帧传输操作84处,AP处理器40中的触发帧生成器44生成触发帧,并且AP收发器36将触发帧传输给所选择的STA。触发帧请求所选择的STA在上行链路上传输相应的NDP。触发帧生成器44在触发帧的适当字段中规定由STA在生成相应的NDP时使用的参数。

在一个实施例中,触发帧的格式遵循上面引用的IEEE 802.11ax标准的第9.3.1.22节中规定的格式,并且通过引用合并于此。触发帧包括“公共信息”字段,其规定对所有调度的STA共有的参数,以及规定STA特定的参数的多个“用户信息”字段。公共信息字段和用户信息字段进一步被划分为子字段。在一个实施例中,未由以下描述具体提及的子字段根据IEEE 802.11ax标准保持其规定的使用。

在一个实施例中,触发帧生成器44在触发帧的公共信息字段中规定以下子字段:

■触发类型子字段:在本示例中设置为8(保留值),但是在备选实施例中可以设置为任何其他未使用的值。

■BW子字段(规定上行链路NDP所需的带宽):设置为AP意图向所选择的STA传输的下行链路数据分组的带宽。

■GI和LTF类型子字段:设置为要在上行链路NDP中传输的所需的保护间隔(GI)和长训练字段(LTF)类型。

■HE-LTF符号数目子字段:设置为要在上行链路NDP中传输的高效LTF(HE-LTF)符号所需的数目。

■STBC、多普勒、LDPC额外符号和分组扩展子字段:保留。

上面列出的子字段和值是作为示例给出的。在其他实施例中,可以规定不同数目的子字段或者包含不同信息的子字段。

在一个实施例中,触发帧生成器44将“HE-LTF符号数目”子字段设置为

Figure BDA0002194776790000101

其中NSTS,r,total表示AP 40意图在索引为r的RU中传输的空间流的总数目。流的数目是对RU r中调度的所有STA进行求和。换言之,在该实施例中,“HE-LTF符号数目”子字段被设置每RU的最大预期空间流数目。应注意,使用此设置,后续上行链路NDP不一定会执行全维度探测。换言之,所选择的STA理论上能够接收大于

Figure BDA0002194776790000102

的每RU的空间流总数目。然而,由于每RU的实际空间流数目不会超过

Figure BDA0002194776790000103

因此HE-LTF符号的数目不需要超过

Figure BDA0002194776790000104

在备选实施例中,触发帧生成器44将“HE-LTF符号数目”子字段设置为

Figure BDA0002194776790000105

NSTS,r,u=Nrx,r,u,其中NSTS,r,u表示要在RU r中传输给STA u的空间流的数目,并且Nrx,r,u表示RU r中的STA u的天线的数目。这些数字再次对RU r中调度的所有STA进行求和。换言之,在该实施例中,“HE-LTF符号数目”子字段被设置为每RU求和的在相同RU中调度的所有STA的最大天线总数目。通过此设置,后续上行链路NDP将执行全维度探测,而不管AP意图传输的实际空间流数目。在其他实施例中,触发帧生成器44可以将“HE-LTF符号数目”子字段设置为任何其他适当的值。

在一个实施例中,触发帧生成器44在触发帧的用户信息字段中规定以下子字段,对应于某个所选择的STA:

■AID子字段:设置为STA的关联标识符(AID)。

■RU分配子字段:设置为RU的索引,其包括STA需要在上行链路NDP的HE-LTF中加载的子载波。

■SS分配子字段:设置为规定STA在生成上行链路NDP的HE-LTF时需要使用的一个或多个空间流(SS)。整个空间流池由索引序列表示,并且SS分配子字段规定(i)起始索引(要使用的第一空间流的索引)和(ii)要使用的空间流的数目,从起始索引开始。在一个示例实施例中,针对全维度探测,空间流的数目被设置为STA天线的数目。

如上所述,在一些实施例中,触发帧生成器44将一个或多个空间流分配给每个调度的STA。各种空间流彼此正交(在给定STA的分配内以及在对不同STA的分配之间)。在示例实现中,触发帧生成器44从相互正交的空间流的预定义集合中分配空间流。

在NDP接收操作88处,AP收发器36接收由多个调度的STA 28响应于触发帧而发送的多个上行链路NDP。在一个实施例中,如上所述,STA 28彼此同时传输上行链路NDP,并且每个STA使用已经分配的一个或多个空间流来生成其相应的NDP。AP处理器40被配置为使用空间流之间的已知正交性来分离和解码多个同时接收的NDP。

在一个实施例中,每个上行链路NDP的格式如下:

■传统的短训练字段(L-STF),接着是传统的长训练字段(L-LTF),接着是传统信号(L-SIG),然后是重复传统信号(RL-SIG)、高效信号-A(HE-SIGA),然后是高效短训练字段(HE-STF)。

■高效长训练字段(HE-LTF)符号序列。

在一个实施例中,序列中的HE-LTF符号的数目是在触发帧的公共信息字段的“HE-LTF符号数目”子字段中规定的数目。每个STA 28使用在触发帧中分配给该STA的一个或多个空间流来生成HE-LTF符号。

在CSI计算操作92,AP处理器40中的CSI计算器48基于从该STA接收的上行链路NDP来针对每个调度的STA 28估计STA特定的CSI。针对每个STA,STA特定的CSI近似于从STA到AP 24的上行链路信道的信道响应。下面的描述提供了针对每个STA 28重复的示例过程。

在示例实施例中,CSI计算器48首先移除HE-LTF符号的极性(即,从HE-LTF符号移除调制,保留与信道有关的相位和增益信息),以便得到信道矩阵H(nTx-by-nSTS),其中nTx表示AP 24中的天线的数目,并且表示在触发帧中规定的HE-LTF符号的数目。

信道矩阵H(nTx-by-nSTS)给出从给定STA 28到AP 24的上行链路信道的信道响应。然后,CSI计算器48计算乘积

Figure BDA0002194776790000121

其中P表示在IEEE 802.11ax标准中定义的P矩阵,并且( )H表示Hermitian转置(共轭转置)算子。每RU执行矩阵

Figure BDA0002194776790000122

的计算,因此索引r。

CSI计算器48现在提取矩阵

Figure BDA0002194776790000123

的列,其对应于分配给如下STA的空间流的索引,该STA的CSI正在被估计。在触发帧中,在STA的“用户信息”字段的“SS分配”子字段中规定相关索引。所提取的列构成的矩阵由Hr,u表示,其中r表示RU索引,u表示STA索引。Hr,u的维度是(nTx-by-nSTS,r,u)。该矩阵给出针对RU r中的STA u的上行链路CSI。

如上所述,CSI计算器48重复计算每个调度的STA的STA特定的CSI的过程。

在波束成形计算操作96处,AP处理器40中的波束成形矩阵计算器52计算用于联合波束成形传输到多个所选择的STA 28的下行链路波束成形矩阵。波束成形矩阵也称为波束指向(beam-steering)矩阵或预编码矩阵。

波束成形矩阵计算器52基于上面在操作92处估计的STA特定的CSI来计算波束成形矩阵。在示例实施例中,波束成形矩阵计算器52首先计算每个矩阵Hr,u的转置,以产生相应的矩阵Hr,u,DL,该矩阵给出针对RU r中的STA u的估计的下行链路CSI。针对RU r中的所有STA重复该过程。根据针对RU r中所有STA的下行链路CSI,波束成形矩阵计算器52计算针对RU r的波束成形矩阵QDL。通常在RU r中每子载波重复该过程,然后针对所有RU重复该过程。

在上面的描述中,波束成形矩阵计算器52针对RU r中的所有STA 28计算波束成形矩阵。然而,在备选实施例中,波束成形矩阵计算器52可以在波束成形矩阵计算中仅包括RUr的STA的子集。可以使用任何适当的标准来选择STA的子集。在一个示例中,波束成形矩阵计算器52从波束成形矩阵计算中排除其RSSI低于预定义阈值的STA的CSI。针对从波束成形中所排除的STA,在一个实施例中,波束成形矩阵计算器52可以使用所预定义的备选矩阵。

另外地或备选地,在一些实施例中,波束成形矩阵计算器52从波束成形矩阵计算中排除一个或多个RU,即,仅在RU的子集上计算波束成形矩阵。

另外地或备选地,在一些实施例中,波束成形矩阵计算器52标识两个(或更多个)STA,这些STA的方向相对于AP天线32是相似的(例如,其位于相对于AP 24小于预定义角度宽度的扇区内)。波束成形矩阵计算器52针对这些标识的STA执行经组合波束成形计算,而不是针对每个STA单独执行。

在该阶段,波束成形矩阵计算器52已经计算了用于去往所选择的多个STA 28的下行链路信道的波束成形矩阵。由于该计算基于上行链路CSI(其又基于上行链路信道探测分组——NDP被估计),因此基本假设是下行链路和上行链路信道响应在某个预定义容限内是相同的。然而,实际上,实际的下行链路和上行链路信道响应有时彼此不同,例如,由于AP传输器电路装置和AP接收器电路装置(在AP收发器36中)之间的信道响应中的差异。

在一些实施例中,在校准操作100中,AP处理器40中的波束成形校准器60应用校准,该校准补偿上行链路和下行链路信道响应之间的这种差异。通常,STA传输器和接收器之间的差异不影响下行链路波束成形矩阵,并且在STA处不需要校准。

在一些实施例中,波束成形校准器60通过计算(或者以其他方式获得)校准矩阵来应用校准,并且将校准矩阵乘以波束成形矩阵QDL。通常每子载波应用校准。

在各种实施例中,可以以各种方式计算校准矩阵。在典型的校准过程中,AP 24与外部设备通信,例如专用校准设备或STA。在该通信中,AP 24获得属于相同无线信道的上行链路CSI和下行链路CSI两者。然后,波束成形校准器60通过评估上行链路CSI与相应的下行链路CSI之间的差异来计算校准矩阵。在这样的过程中,下行链路和上行链路响应之间的校准设备(STA或者其他)的差异不影响校准。此外,相同的校准对于随后与任何STA进行通信是有效的。

例如,在一个实施例中,波束成形校准器60针对每对传输/接收路径计算上行链路和下行链路之间的相位和幅度的差异,并且使用这些差异来计算校准矩阵。可以由AP 24使用的校准技术的例子在例如美国专利9,319,904、9,444,577、9,910,129、8,774,725和8,878,724中给出,其公开内容通过引用并入本文。备选地,可以使用任何其他适当的校准技术。

在各种实施例中,波束成形校准器60可以针对每RU或者每RU组计算每子载波或每子载波组的单独校准矩阵,或者针对所有RU和子载波计算单个校准矩阵。在一个实施例中,离线执行校准过程,并且存储校准矩阵以供以后使用。

在下行链路传输操作102处,AP 24使用所得到的波束成形矩阵同时向所选择的STA传输下行链路数据。通常,AP处理器40中的下行链路信号生成器56接收用于传输到调度的STA的数据,将数据格式化为适当的下行链路数据分组,使用波束成形矩阵来生成经波束成形的下行链路信号,并且将下行链路信号发送给AP收发器36,以用于经由天线32的传输。

图2的方法是仅出于概念清楚而描绘的示例方法。在备选实施例中,AP处理器40可以使用任何其他适当的方法来执行下行链路波束成形。

在一些实施例中,AP处理器40周期性地重复计算波束成形矩阵的过程,以便跟踪随时间发生的信道响应的变化。在示例实施例中,AP处理器40以信道的相干时间的量级的间隔重新计算波束成形矩阵,例如,以8至10微秒的量级。也可以使用其他适当的时间间隔。

尽管本文所描述的实施例主要涉及WLAN系统,但是本文所描述的方法和系统也可以用于其他应用中,例如在蜂窝通信系统(诸如长期演进(LTE)和第五代(5G)系统)中。

应注意,通过示例的方式引用了上述实施例,并且本发明不限于上文特别示出和描述的内容。相反,本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合,以及本领域技术人员在阅读前面的描述时将想到的并且未在现有技术中公开的变化和修改。在本专利申请中通过引用并入的文件应被视为本申请的组成部分,除非在这些并入的文件中以与本说明书中明确地或隐含地进行的定义相冲突的方式定义任何术语,应考虑本说明书中的定义。

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