用于无线网络中干扰对齐的用户协作协议的系统和方法

摘要

本发明公开了实施无线局域网(WLAN)或Wi-Fi热点中干扰对齐(IA)的用户协作协议的实施例。所述实施例允许从用户站点(STA)收集信道的信息并向网络中相应的接入点(AP)发送该信息。随后该信息由AP使用来对其信号进行预编码，以便移除对非预期STA的干扰信号。AP向STA传输指示STA传输信道状态信息(CSI)的顺序的组标识(GrpID)，以及指示多个AP的多个STA组传输CSI的顺序的AP索引。当一STA检测到来自在AP索引和GrpID指示的传输顺序中先于该STA的另一STA的CSI传输时，该STA传输其CSI。

说明书

本申请要求2012年10月29日由奥萨马·阿布勒·马格德(Osama  Aboul-Magd)等人递交的申请号为61/719,808，发明名称为“用于无线网络 中用户协作的系统和方法”以及2013年10月28日由奥萨马·阿布勒·马格德 等人递交的申请号为14/064,932，发明名称为“用于无线网络中干扰对齐的用 户协作协议的系统和方法”的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用 结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及无线网络通信领域，并且在具体实施例中，涉及一种用于无 线网络中干扰对齐的用户协作协议的系统和方法。

背景技术

干扰对齐(IA)是干扰的发射器将它们的信号预编码在不想要的用户接 收器空间中的一种多设备传输方法。具体地，在传输的信噪比(SNR)方面， 想要的接收器空间被最大化，而不想要的接收器空间被最小化。这允许接收 器完全消除更多干扰，并成功地获取预期发往它们的信号。为了在无线网络 中成功实施IA，收集关于干扰的设备之间信道的信息并在这些设备之间分 发。在WiFi或无线局域网(WLAN)系统中，多个接入点(AP)可以采用 使用用户站点(STA)的信道状态信息(CSI)的IA方法，以保证STA充分 地接收信号而没有来自非预期发射器或非相应发射器(发射AP)的信号干 扰。在多AP传输或协作式AP传输的情况下，IA可以通过从所有STA向所 有AP的信道状态信息(CSI)反馈来改进。因此，需要一种用于交换STA 的CSI的有效方案，例如以便处理网络中的更多STA和/或AP。

发明内容

根据一个实施例，一种由网络组件执行的用于无线网络中干扰对齐的用 户协作的方法包括：向多个用户站点(STA)传输指示多个STA传输信道状 态信息(CSI)的顺序的组标识(GrpID)。所述方法还包括：与所述GrpID 一起传输指示多个AP的顺序的接入点(AP)索引。所述AP索引还指示所 述多个AP的多个STA组传输CSI的顺序。所述多个STA组的顺序对应于 所述多个AP的顺序。

根据另一实施例，一种由STA执行的用于无线网络中干扰对齐的用户 协作的方法包括：从所述无线网络接收指示多个STA传输CSI的顺序的 GrpID，以及根据所述GrpID，确定所述STA传输CSI的顺序。所述STA随 后检测来自所述多个STA中的另一STA的CSI传输，并确定所述另一STA 在所述GrpID指示的多个STA的顺序中先于所述STA。因此，所述STA传 输其CSI。

根据另一实施例，一种用于无线网络中干扰对齐的用户协作的网络组件 包括至少一个处理器以及存储由所述至少一个处理器执行的程序的非瞬时 性计算机可读存储介质。所述程序包括指令：向多个STA传输指示多个STA 传输信道状态信息(CSI)的顺序的GrpID。所述网络组件还用于，与GrpID 一起传输指示多个AP的顺序以及所述多个AP的多个STA组传输CSI的对 应的顺序的AP索引。

根据又一实施例，一种用于无线网络中干扰对齐的用户协作的用户设备 包括至少一个处理器以及存储由所述至少一个处理器执行的程序的非瞬时 性计算机可读存储介质。所述程序包括指令：从所述无线网络接收指示多个 STA传输CSI的顺序的GrpID以及根据所述GrpID确定所述STA传输CSI 的顺序。所述程序还包括指令：检测来自所述多个STA中另一STA的CSI 传输以及确定所述另一STA在所述GrpID指示的多个STA的顺序中先于所 述STA。在这种情况下，所述用户设备用于向关联的AP传输其CSI，或广 播所述CSI。

前述内容已相当广泛地概述了本发明实施例的特征，以便可以更好地理 解接下来的本发明的详细描述。下文将对本发明实施例的另外的特征和优点 进行描述，这形成了本发明的权利要求的主题。本领域普通技术人员应了解， 所公开的概念和特定实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本发明的 相同目的的其它结构或过程的基础。本领域普通技术人员还应意识到，此类 等效构造不脱离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描 述，其中：

图1示出了来自STA的CSI传输的场景；

图2示出了用于分组和排序用于CSI传输的STA的广义GrpID的实施 例；

图3示出了用于CSI反馈的实施例方法；

图4为可以用于执行各种实施例的处理系统的图。

除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘 制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。

具体实施方式

下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明 提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实 施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。

在WLAN环境中，通常情况是，AP处的空间流数量(Nss)超过STA 处的天线数量。在这些情况下，IA的性能可以通过允许STA互相交换信道 估计信息(CSI)，本文中称为用户协作，而得到显著增强。本文中提供了用 于实施无线网络中IA的用户协作协议的实施例。这些实施例允许从STA收 集信道的信息并向AP发送该信息。随后该信息可以由AP使用来对其信号 进行预编码，例如以便移除(或实质地消除)对非预期设备或STA的干扰 信号。指示与AP相关联的一组有序STA的组ID用于确定STA传输信道测 量结果或CSI报告的顺序。另外，AP索引可以用于对AP进行排名，以确 定具有相应组ID空间的多个AP传输CSI的顺序。

图1示出了来自第一STA 120和第二STA 122的CSI传输的场景100。 第一STA 120从第一AP 110接收相应的数据。第二STA 122从第二AP 112 接收相应的数据。STA 120可以是各种设备中任何一种，如蜂窝电话、膝上 型计算机、平板电脑、智能传感器、手持或消费电子设备，以及具有可以与 Wi-Fi网络交互的Wi-Fi(或IEEE 802.11)接口的其它用户设备。这些设备 还可能能够与诸如蜂窝网络之类其它类型的通信网络进行交互。AP为连接 的STA提供对服务提供商网络的接入，以便向STA提供各种服务(例如， IP数据服务)。为了实现下行链路(DL)IA对齐，第一AP 110对其向第一 STA 120传输的数据进行预编码，从而避免第一AP 110到第二STA 122的干 扰信号。类似地，第二AP 112对其向第二STA 122传输的数据进行预编码， 从而避免第二AP 112到第一STA 120的干扰信号。为了实施这样的IA操作， 第一AP 110和第二AP 112中的每一个均需要从所有STA，包括第一STA 120 和第二STA 122，收集CSI。第一AP 110和第二AP 112中的每一个均使用 来自所有STA的CSI来选择STA的子集以使用IA定向它们的传输。需要向 所选定的STA通知待定AP的传输。在信道估计阶段和目标站点选择后， AP开始向STA传输数据帧。数据帧在其PHY报头中包括足够信息以允许 STA的进一步信道估计，如果需要的话。

在IEEE 802.11ac中，引入了组标识(GrpID)的概念，以支持下行链路 多用户多输入多输出(DL MU-MIMO)。GrpID携带在由所有STA解码的来 自AP的PHY报头中(在PHY报头的SIGNAL字段中)。在一种实施方案 中，GrpID定义了4个STA，例如，每个代表潜在接收者。GrpID还定义组 中每个STA传输数据的顺序。每个STA在每个GrpID中可以具有一个位置 (例如，第一、第二、第三，或第四)的最大值。AP可以传输多个GrpID， 每个GrpID定义具有相应顺序的一组有序STA。例如，GrpID1可以定义一 组具有第一顺序的4个STA，GrpID2可以定义一组该相同的4个STA，但 是具有不同顺序。因此，当STA接收到特定GrpID时，该STA知道自己在 该特定GrpID中传输数据的顺序。

在实施例中，GrpID被发送给STA，以确定STA传输或广播它们的CSI 的顺序。然而，不同于涉及单个AP的DL MU-MIMO，下行链路IA涉及多 个AP和任何数量的STA，例如，4个以上站点。在实施例中，使用广义GrpID 来促进IA和帮助降低协议开销。图2示出了将AP索引与组ID相结合以便 对用于CSI反馈的STA进行分组和排序的广义GrpID 200的实施例。广义 GrpID 200是n比特的AP索引202与m比特的组标识(GrpID)210的组合。

AP索引202指示AP排名或顺序，例如如2013年7月29日由奥萨马·阿 布勒·马格德等人递交的申请号为13/953,378，发明名称为“用于协作式服务 集的系统和方法”的美国专利申请中所描述，该申请的全部内容以全文引入 的方式并入本文中。在广义GrpID 200中，每个AP索引202值指示特定的 AP排名或顺序，基于此与AP相关联的STA传输它们的CSI。依次对于每 个AP，如由AP索引202所指示的，GrpID 210值指示与AP相关联的STA 传输CSI的顺序。例如，如果AP索引202指示第一AP之后是第二AP，那 么第一AP的STA在第二AP的STA之前传输它们的CSI。另外，第一AP 的每个STA以及随后第二AP的每个STA根据GrpID 210所指示的STA顺 序传输其CSI。因此，STA首先根据指示AP之间的AP的顺序的AP索引 202，然后根据指示STA之间的每个STA的顺序的GrpID 210来确定它们的 CSI传输的次序。

这种广义GrpID字段200可以由网络中的指定AP控制器或由成员AP 分配给参与的STA。类似于IEEE802.11ac，广义GrpID字段200可以包括在 PHY报头的SIGNAL字段中，并且它的长度为n+m个比特，其中n和m为 选定整数。当在多个AP之间使用或共享全局GrpID空间时，GrpID可以足 以确定STA之间的传输顺序，因为GrpID确定了所有AP的所有STA的顺 序。在多个GrpID空间用于多个AP，其中每个AP被分配一组GrpID的情 况下，广义GrpID用于解析不同的GrpID空间。在这种情况下，AP索引指 示对应于AP排序的STA组的传输顺序，并且GrpID指示每个AP的STA组 内每个STA的传输顺序。

使用GrpID或广义组ID确定STA的顺序，通过消除AP向STA发送轮 询消息以触发从STA传输或广播CSI的需要而减少信令开销量。代替地， 每个STA可以使用GrpID或广义GrpID(组合的AP索引和GrpID)确定传 输其信道信息的次序。在完成第一数据序列后，STA知道了广义GrpID。广 义GrpID中的AP索引可以指示是否使用了全局GrpID空间。例如，定义的 AP索引值(例如，零值)指示使用了全局GrpID空间。在这种情况下，STA 基于它们在GrpID中的顺序开始依次传输。如上所述，当没有使用全局GrpID 空间时，例如，则STA基于AP索引的值和STA在相应GrpID中的顺序开 始传输它们的信道信息。当轮到一STA传输时，在开始传输CSI之前，该 STA可以等待短帧间间隔(SIFS)并执行空闲信道评估(CCA)以确保无线 介质是空闲的。

图3示出了使用以上方案或协议的用于CSI反馈的实施例方法300。方 法300由多AP WLAN系统中的STA执行。在步骤310中，WLAN(或Wi-Fi 热点)中的STA在PHY报头中(例如，在SIGNAL字段中)从AP接收GrpID 或广义GrpID。STA可以从系统中与其关联的AP接收PHY报头。在步骤 320中，STA根据GrpID或广义GrpID确定它向其相关联的AP传输或广播 其CSI的顺序。在使用广义GrpID的情况下，STA的顺序首先由如AP索引 所指示的与STA相关联的AP的排名或顺序来确定。与AP相关联的STA之 间的STA顺序进一步由GrpID值确定。在步骤330中，STA检测来自另一 STA的CSI传输。在步骤340中，STA确定CSI传输是否来自根据GrpID 或广义GrpID所确定的顺序中的前一STA。如果是这样的话，则在步骤350 中，STA在等待SIFS并执行CCA之后向其AP传输其CSI。否则，方法300 返回到步骤330以检测来自另一STA的另一CSI传输。

图4为可用于执行各种实施例的示例性处理系统400的框图。特定装置 可利用所有所示的组件或所述组件的仅一子集，且装置间的集成程度可能不 同。此外，设备可包含部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储 器、发射器、接收器等等。处理系统400可包括配备有网络接口、存储接口 等一个或多个输入/输出设备的处理单元401。处理单元401可包括中央处理 器(CPU)410、存储器420、大容量存储设备430，以及连接到总线的I/O 接口460。所述总线可以为任何类型的若干总线架构中的一个或多个，包括 存储总线或者存储控制器、外设总线等等。

CPU 410可以包括任何类型的电子数据处理器。存储器420可包括任意 类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存 储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)或其组合等 等。在实施例中，存储器420可包括在开机时使用的ROM以及在执行程序 时使用的存储程序和数据的DRAM。在实施例中，存储器420是非瞬时的。 大容量存储器设备430可包括任意类型的存储设备，其用于存储数据、程序 和其它信息，并使这些数据、程序和其它信息通过总线访问。大容量存储器 设备430可包括如下项中的一种或多种：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动 器、光盘驱动器等等。

处理单元401还包括一个或多个网络接口450，网络接口450可包括以 太网电缆等有线链路，和/或到接入节点或者一个或多个网络480的无线链 路。网络接口450允许处理单元401通过网络480与远程单元通信。例如， 网络接口450可以通过一个或多个发射器/发射天线以及一个或多个接收器/ 接收天线提供无线通信。在一个实施例中，处理单元401耦合到局域网或广 域网上以用于数据处理以及与远程装置通信，所述远程装置例如其它处理单 元、因特网、远程存储设施或其类似者。

虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或 范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其他特定形式来体 现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本 所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者 某些特征可以省略或不实施。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离 散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法 进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以 采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦 合或通信。其他变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离 本文精神和所公开的范围的情况下确定。