CN102342068B - 基于层来减小在基于多载波的通信***中的反馈信息的方法和*** - Google Patents
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Abstract
公开了用于减少在反馈信道上发送的信息量的***和方法。可以使用分层树结构来减少在反馈信道上发送的信息量。频谱频段划分可以与分层树结构结合使用。在一个实施例中,提供了一种工作在通信***中的无线通信装置。该无线通信装置包括信道估计器模块,用于使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态,所述信道估计器模块还用于使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态。所述第一和第二多个比特中的每一个相等地排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的多个相同比特位置。该装置还包括处理器模块,用于识别所述多个比特位置的至少一个中比特值已经改变的比特位置,以识别改变的比特位置。
Description
相关申请
本专利申请要求享有2009年3月3日提交的名称为“METHOD ANDSYSTEM FOR REDUCING FEEDBACK INFORMATION INCOMMUNICATION SYSTEMS”的美国临时申请No.61/157,144的优先权,在此通过引用明确地并入前述申请的全部内容。本申请的主题内容涉及与该申请同时提交的名称为“METHOD AND SYSTEM FOR REDUCINGFEEDBACK INFORMATION IN MULTICARRIER-BASEDCOMMUNICATION SYSTEMS BASED ON FREQUENCY GROUPING”(代理案号No.091156U1)的申请,并且以引用方式并入其全部内容。本申请涉及与该申请同时提交的名称为“METHOD AND SYSTEM FORREDUCING FEEDBACK INFORMATION IN MULTICARRIER-BASEDCOMMUNICATION SYSTEMS BASED ON TEMPORAL CORRELATION”(代理案号No.091156U2)的申请,并且以引用方式并入其全部内容。
技术领域
本申请一般涉及通信网络和通信***,包括宽带和超宽带通信***。具体地,本申请涉及用于减少在接收机和发射机之间的反馈信道上的数据业务量的***和方法。
背景技术
无线通信***被广泛地部署,以提供各种类型的通信,例如语音、分组数据等。这些***可以是能够通过共享可用***资源来支持与多个用户的通信的多址***。这种多址***的例子包括码分多址(CDMA)***、时分多址(TDMA)***和正交频分复用(OFDM)***。许多形式的无线通信***使用反馈信道来改善***性能。当在发射机和接收机之间发送数据时,所使用的通信信道的条件可能改变。例如,当接收机远离发射机时,通信信道条件会降级。通信信道也可以包括多个子载波。通常,接收机使用反馈信道来向发射机发送关于信道条件的这些变化的信息。由接收机在反馈信道上发送的信息通常称为信道状态信息(CSI)。在一个实施例中,CSI可以包括关于某个信道的信道条件的估计或信息。在另一实施例中,CSI可以包括载波与噪声比(CNR)、信噪比(SNR)、接收信号强度指示符(RSSI)、信号与干扰加噪声比(SINR)、信号强度、噪声水平以及数据速率中的至少一个。其也可以称为信道质量指示符(CQI)。
通常,从接收机向发射机发送CSI,并且CSI会消耗显著的信令资源量。CSI可以向发射机提供指示由接收机获得的信道条件的数据。在一个实施例中,发射机使用CSI来控制某些发射机参数,包括但不局限于发送信号功率、数据速率或调制和编码方案。CSI可以使用CSI分组(例如,从接收机发送到发射机的包含CSI的分组)来发送。可以针对单个反馈更新(例如,提供信道的CSI的更新)向发射机发送多个CSI分组。在基于多载波的宽带(WB)和超宽带***(UWB)中,例如在基于OFDM的***中,可以使用反馈信道来提供多个子载波(例如,音调)的信息。反馈信道负责按时提供单个子载波的CSI,使得发射机可以基于可用信息来操作。例如,如果发射机接收到指示信道条件已经降级的CSI,则该发射机可以决定以更低的数据速率进行发送。因此,期望通过减少在反馈信道上发送的数据业务量来保留信令资源。
发明内容
在一个实施例中,提供了一种工作在通信***中的无线通信装置。所述无线通信装置包括信道估计器模块,用于使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态。所述信道估计器模块还用于使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态。所述第一和第二多个比特中的每一个相等地排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的多个相同比特位置。所述装置还包括处理器模块,用于识别所述多个比特位置的至少一个中比特值已经改变的比特位置,以识别改变的比特位置。所述装置还包括传送模块,用于在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据。
在另一实施例中,提供了一种工作在通信***中的无线通信装置。所述无线通信装置包括用于使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态并且使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态的模块。所述第一和第二多个比特中的每一个相等地排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的多个相同比特位置。所述装置还包括用于识别所述多个比特位置的至少一个中比特值已经改变的比特位置以识别改变的比特位置的模块。所述装置还包括用于在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据的模块。
在另一实施例中,提供了一种在通信***中通信的方法。所述方法包括使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态。所述方法还包括使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态。所述第一和第二多个比特中的每一个相等地排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的多个相同比特位置。所述方法还包括识别所述多个比特位置的至少一个中比特值已经改变的比特位置,以识别改变的比特位置。所述方法还包括在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据。
在另一实施例中,提供了一种计算机程序产品,其包括计算机可读介质。所述介质包括用于使计算机使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态并且使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态的代码。所述第一和第二多个比特中的每一个相等地排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的多个相同比特位置。所述介质还包括用于使计算机识别所述多个比特位置的至少一个中比特值已经改变的比特位置,以识别改变的比特位置的代码。所述介质还包括用于使计算机在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据的代码。
在另一实施例中,提供了一种工作在通信***中的无线通信装置。所述无线通信装置包括信道估计器模块,用于使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态。所述信道估计器模块还用于使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态。所述第一和第二多个比特中的每一个排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的N个比特位置中,其中“N”是大于一(1)的整数。所述装置还包括传送模块,用于在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于K个比特位置中的比特值的数据,其中“K”是小于“N”的整数。
在另一实施例中,提供了一种工作在通信***中的无线通信装置。所述无线通信装置包括用于通过使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态并且通过使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态的模块。所述第一和第二多个比特中的每一个排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的N个比特位置中,其中“N”是大于一(1)的整数。所述装置还包括用于在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于K个比特位置中的比特值的数据的模块,其中“K”是小于“N”的整数。
在另一实施例中,提供了一种在通信***中通信的方法。所述方法包括:通过使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态,并且通过使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态。所述第一和第二多个比特中的每一个排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的N个比特位置中,其中“N”是大于一(1)的整数。所述方法还包括:在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于K个比特位置中的比特值的数据,其中“K”是小于“N”的整数。
在另一实施例中,提供了一种计算机程序产品,其包括计算机可读介质。所述介质包括:用于使计算机使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态,并且使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态的代码。所述第一和第二多个比特中的每一个排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的N个比特位置中,其中“N”是大于一(1)的整数。所述介质还包括用于使计算机在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于K个比特位置中的比特值的数据的代码,其中“K”是小于“N”的整数。
附图说明
图1是示出了示例性宽带或超宽带无线通信***中的发射机和接收机的方框图。
图2是示出了图1的无线通信***的示例性频谱分配的示图。
图3是示出了图1的无线通信***中的示例部件的方框图。
图4是示出了对表示图3的无线通信***的不同比特速率的反馈比特的示例性分配的表。
图5示出了表示图4中示出的反馈状态的二进制树。
图6是示出了图3中示出的通信***的音调1到10的示例性层级的表。
图7是示出了图3中示出的通信***的音调1到10的另一示例性层级的表。
图8是示出了对图3的通信***的音调的示例性频段划分的示图。
图9是示出了传送反馈信息的第一示例性过程的流程图。
图10是示出了传送反馈信息的第二示例性过程的流程图。
图11A-11C示出了根据一个实施例的物理层汇聚过程(PLCP)协议数据单元(PPDU)的示例性格式。
图12是示出了示例性反馈负载和平均数据速率的表。
具体实施方式
在通信***中,可以在接收机处使用例如时域和频域中的最小平方(LS)估计的技术来经由导频音调估计信道条件。导频音调通常是指可以通过通信***发送以用于监督、控制、均衡、继续、同步或参考目的的信号(例如,单个频率)。自适应传输方案,例如功率和速率控制以及其它编码/调制技术,可以改善通信***的通信性能,假设发射机具有对当前信道条件的准确估计。如上所述,通常经由反馈信道从接收机向发射机传送该信道状态信息(CSI),所述反馈信道以低延迟、合理的高准确度和低开销来支持该控制信息。
对于有关生成CQI测量报告的信息,引用了美国专利No.7,475,588(此后称为‘588),在此通过引用并入了该专利的全部内容。
提供了实例,以描述反馈信道的操作和通过反馈信道发送的信息量。尽管下面的公开描述了这些实施例针对UWB***的适应性,但是本领域技术人员应当理解某些实施例适用于使用反馈信道的任何通信***。一些现有UWB***设计是基于在ECMA-368标准中规定的多频带正交频分复用(MB-OFDM)***的。本发明的某些实施例可以参照OFDM无线通信***来描述。然而,本领域技术人员将会理解,本文描述的实施例可以适用于任何慢速时变宽带通信信道。一些实施例也可以适用于快速时变宽带通信信道。
如下所述,所描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任意组合来实现。如果实现在软件中,则所述功能可以作为一个或多个指令或代码来存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质,包括有助于将计算机程序从一个位置转移到另一位置的任何介质。存储介质可以是能够由通用或专用计算机存取的任何可用介质。举例而言而非限制性的,这种计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储单元、磁盘存储单元或其它磁性存储设备、或者可以用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码模块并能够由通用或专用计算机或者通用或专用处理器如专用集成电路(ASIC)来存取的任何其它介质。此外,任何连接均被适当地称为计算机可读介质。例如,如果软件是使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送的,则所述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义中。如本文所使用的,磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光学盘、数字多功能盘(DVD)、软盘和蓝光盘,其中磁盘通常磁性地再现数据,而光盘利于激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
图1是示出了示例性宽带或超宽带无线通信***100中的发射机110和接收机114的方框图。通信***100可以用来经由信道118在发射机110和接收机114之间发送和/或接收数据。该数据可以包括语音、视频和多媒体数据。通信***100可以包括任意类型的通信***,包括但不局限于码分多址(CDMA)***、全球移动通信***(GSM)、宽带码分多址(WCDMA)以及OFDM***。图1中示出的***100包括OFDM***。如在图1中所示,发射机110被配置用来经由信道118向接收机114发送数据。接收机114也被配置用来经由信道118向发射机110发送数据。信道118包括多个音调:音调1、音调2、直到音调N。在一个实施例中,***100高效地将整个***带宽划分为许多个正交音调,例如音调1到N(例如,如在OFDM***中)。在一个实施例中,音调1到N中的每一个可以与可以在上面发送数据的各子载波相关联。在另一实施例中,音调1到N中的每一个可以是独立的子载波。在另一实施例中,音调1到N中的每一个可以不是独立的子载波。音调1到N中的每一个可以被视为可以用来在发射机110和接收机114之间发送数据的独立的传输信道。在一个实施例中,信道118可以包括N个音调。音调的数目N可以是任意数字。例如,N可以是100,使得信道118包括100个音调。在另一例子中,N可以是22,使得信道118包括22个音调。
在通信***100中,需要对发射机110和接收机114之间的无线信道条件的基本准确的估计,以便高效地在可用音调上发送数据。例如,音调1上的信道条件可能改善,而音调2上的信道条件可能恶化。因此,希望发射机110针对音调1减小信号功率,而针对音调2增加信号功率。接收机114可以使用反馈信道122向发射机110发送与至少一个音调的信道条件有关的CSI。例如,接收机114可以使用反馈信道122向发射机110发送CSI,该CSI指示音调1的信道条件改善且音调2的信道条件恶化。发射机110可以使用在反馈信道122上从接收机114接收的CSI来针对信道118中的音调1到N重分配或改变资源(例如,发送功率、数据速率等)。
图2是示出了图1的通信***100的示例性频谱分配200的示图。在一个实施例中,示例性频谱分配200可以是针对多频带OFDM***(例如,由ECMA-386标准规定的***)的频谱分配。频谱分配200仅仅是示例性分配,并且其它实施例可以使用其它频谱分配(例如,多个频率和/或频率划分)。频谱分配200示出了与通信***100的信道118中的音调1到N对应的不同的可能的频率。频谱分配200的频谱范围在3.1到10.6GHz内。频谱分配200的这个频谱范围被细分为14个连续的子带,子带1到14。该14个子带中的每一个的带宽为528MHz。这些子带中的每一个包含128个音调(例如,图1的音调1到音调N中的至少一部分),其中每个音调之间的间距为4.125MHz。该14个子带被分组到6个频带组,频带组1到6。频带组1到4和6各自具有3个子带,例如频带组1具有子带1、子带2和子带3。频带组5具有两个子带:子带13和子带14。
参照图1,信道118可以包括来自这14个子带中的任意子带的任意数目的音调。例如,音调1和2可以来自子带#1,而音调N可以来自子带#3。在另一例子中,音调1、音调2直到音调N可以均来自子带#8。
通信***100的相干带宽(例如,可能经历相似信道条件的音调范围)可以跨越图2中示出的子带内或上(例如,子带#1内或子带#1和子带#2上)的若干邻近音调。参照图2,根据一个实施例,针对不同信道模型CM1到CM4来计算通信***100的相干带宽。信道模型CM1到CM4是信道118可能经历的示例性场景。关于信道模型CM1到CM4的更多细节,可以参考J.R.Forester等人的“A Channel Model for Ultra Wideband IndoorCommunication”,INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON WIRELESS PERSONALMULTIMEDIA COMMUNICATION(2003年10月),在此通过引用并入其全部内容。例如,CM1是发射机110和接收机114之间的距离小于4米的场景。在另一例子中,CM3是发射机110和接收机114之间的距离为4到10米的场景。相干带宽在信道模型CM1、CM2、CM3和CM4中分别可以为53.6、28.9、20.6和12.4MHz。这可以使用邻近音调上作为用于确定相干带宽的统计参数的信道系数的归一化互相关(例如,指示信道条件如何影响在接收机114处接收的信号的实数和/或复数)来计算。例如,信道系数可以表示信道的衰落幅度(例如,信号强调的降级)。所接收的信号幅度可以通过将发送的信号幅度乘以信道系数来获得。信道118可以用多个信道系数的形式来表示,其中每个信道系数与音调1到N中的一个相关联。因为每个音调占用4.125MHz的额定带宽,所以多达13、7、5和3个邻近音调分别在信道模型CM1、CM2、CM3和CM4中是相关的。关于信道模型CM1到CM4的更多细节,还可以参考Q.Zou等人的“Performance Analysis ofMultiband OFDM UWB Communications with Application to RangeImprovement”,56IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY,3864,3864-3878(2007年11月),在此通过引用并入其全部内容。
这表明信道118可以在时间维度和频谱维度中均是相关的。也可以有其它相关源,包括但不局限于:
(i)在准静态信道条件下在时分双工(TDD)通信模式中前向链路和反向链路之间的相关性
(ii)在部署多个天线情况下的空间相关性
(iii)在多个用户协作的共享本地信道状态信息以构成分布式全局信道状态矩阵的情况下的多用户相关性。
如在图2中所示,通信***100中的音调可以分类为子带1到14。子带1到14可以各自包含彼此邻近的音调。在一个实施例中,通信***100中的所有音调1到N可以属于这14个子带中的仅1个子带。在另一实施例中,音调1到N可以扩展在多个子带上。例如,音调1到N可以扩展在3个子带上。在另一实施例中,音调1到N可以扩展在任何随意的子带集上。通信***100中的若干邻近音调可以经历几乎相同的信道条件。因为动态传输方案适应于提供给发射机110的CSI的变化,所以可能期望自适应方案来向邻近音调分配相同资源(例如,信号功率和/或数据速率)。音调上的这种相关性可以有益地用来压缩CSI反馈。如上所述,频谱分配200仅是一种示例性分配,并且本文描述的实施例可以适应于任何频谱分配。
图3是示出了图1的通信***100中的发射机110和接收机114的示例性部件的方框图。发射机110包括处理器310、存储器314、网络接口318和自适应资源分配器322。存储器314被耦合到处理器310。处理器310还被耦合到网络接口318和自适应资源分配器322。自适应资源分配器322还被耦合到网络接口318。
发射机110的自适应资源分配器322被配置用来自适应地为信道118分配资源(例如,响应于CSI来增加/减小信号功率或数据速率)。在一个实施例中,发射机110可以在每次接收到新的CSI时分配资源。在另一个实施例中,发射机110可以仅在接收到一定量CSI之后(例如,在从接收机114接收到3个CSI分组之后或者在经过预定量时间段之后)才分配资源。自适应资源分配器322可以自身处理CSI,或者其可以使用处理器310来处理CSI。然后,自适应资源分配器322可以至少部分地基于在反馈信道122上从接收机114接收的CSI来确定如何向信道118中的音调分配资源。例如,资源分配器322可以针对如图1中所示的每个音调1到音调N调整信号功率。如果信道条件针对这些音调中的任意音调而变化,则资源分配器322可以至少部分地基于与这些音调对应的信道条件来针对这些音调调整信号功率。例如,自适应资源分配器322可以至少部分地基于从反馈信道122接收的CSI来针对音调1增加信号功率而针对音调2减小信号功率。
接收机114包括处理器326、存储器330、网络接口334、信道估计器338和CSI模块342。存储器330耦合到处理器326。处理器还耦合到信道估计器338、CSI模块342和网络接口334。信道估计器338耦合到CSI模块342,并且信道估计器338和CSI模块342均耦合到网络接口334。
接收机114的信道估计器338被配置用来确定和/或估计信道118中的至少一个音调的信道特性(例如,噪声水平、信号强度、SNR、RSSI等)。信道估计器338可以在确定和/或估计信道特性时使用处理器336。接收机114还包括信道状态信息(CSI)模块342,其被配置用来计算或确定关于信道的CSI。该CSI由接收机114通过反馈信道122发送到发射机110。由CSI模块342生成的CSI至少部分地基于由信道估计器338生成的信道特性。CSI模块342可以使用处理器336来生成CSI,或者CSI模块342可以自身生成CSI。
如在图3中所示,信道118可以包括多个子载波或音调,例如,音调1到N。通过信道118发送的数据可以使用这些音调的任意组合来发送。这些音调的信道条件可以随时间而变化。在接收机114处估计时变的信道条件,以用于经由信道估计器338进行信号检测。从接收机114到发射机110的反馈信道122定期地提供CSI的当前估计,以便在发射机110处支持自适应资源分配策略。为简明起见,在描述某些实施例时,期望反馈信道122是基本无噪声的。这意味着将CSI无噪声地从接收机114传送到发射机110。但是在其它实施例中,反馈信道122可能经受噪声。本领域技术人员应当理解,可以结合反馈信道122使用噪声补偿技术。
处理器310和326可以包括任何通用单片或多片微处理器,例如ARM,Pro、8051、Power专用集成电路(ASIC),或者任何专用微处理器,例如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列。存储器314和330可以包括硬盘、RAM、ROM、存储器卡、闪速存储器、CD-ROM、DVD-ROM或任何其它用于存储数据的装置。
网络接口318和334可以包括下列中的至少一个:有线网卡、无线网卡、天线以及用于与网络通信的一些其它装置。网络接口318和334可以连接到局域网(LAN)或广域网(例如,因特网)或某种其它形式的网络。网络接口318和334可以根据有线技术和/或无线技术来接收信号,其中所述有线技术包括但不局限于以太网、电话(例如,POTS)以及光纤***,所述无线技术包括但不局限于码分多址(CDMA或CDMA2000)通信***、时分多址(TDMA)***如GSM/GPRS(通用分组无线服务)/EDGE(增强型数据GSM环境)、IEEE802.11***以及OFDM***。网络接口318和334可以用来发送和/或接收各种类型的数据,包括但不局限于语音、视频和多媒体数据。
通常,考虑不同类型的自适应资源分配。在一个例子中,可以提供反馈以支持动态发射机速率自适应。在一个实施例中,基于可用CSI,接收机114可以代表发射机110明确地做出关于资源分配的决定。在另一实施例中,发射机110可以至少部分地基于来自接收机114的可用反馈来分配其资源。CSI可以包括对接收机CSI的原始量化(例如,将接收机114的信道估计转换到离散值,而没有执行任何有意义的额外处理),这适用于以下实施例,在这些实施例中,接收机114通过向发射机110提供更多关于当前信道条件的信息来帮助在发射机110处进行决定的过程。在这种实施例中,发射机110可以向接收机114传送其资源分配决定,以确保接收机114可靠地恢复从发射机110发送到该接收机114的任何信息。在接收机114代表发射机110做出关于资源分配的决定的实施例中,在接收机114进行决定的过程期间,接收机114自动地接到这种自适应性的通知。
在一个实施例中,为了进一步受益于自适应传输方案,可以期望发射机110具有关于每个频段的准确的且当前的(例如,未过期的)CSI。通常,CSI可以是由信道估计器338在接收机114处估计的信道条件的函数。通常,在接收机114处的CSI包括与每个音调对应的至少一个实数(或复数)。CSI提供了关于每个音调的当前信道条件的指示符。如果该信息被完整地反馈到发射机110,则这会在反馈信道122上施加大量业务。发射机110可能不需要完整的接收机CSI来执行必要的自适应控制。替代地,接收机114可以通过确定接收机CSI的空间到一组连续且不相交子集的划分来量化CSI。可以进行这种划分,使得针对每个子集中的所有CSI单元,自适应传输方案分配相同的资源。例如,这些资源可以包括:(i)比特加载算法中的比特数目,或者(ii)自适应功率控制方案中的传输功率等。然后,可以将相关子集的索引反馈到发射机110。
即使利用这种量化反馈机制,CSI的量也可能太大。如果自适应传输方案动态地根据每个音调调整其资源,则量化反馈机制仍会得到大的CSI量。在一个实施例中,可以有链路反馈信息单元(IE),其包括通过反馈信道122从接收机114发送到发射机110的单个CSI字节。在一个实施例中,CSI可以不是基于每个音调的,而是可以替代地基于每个频段的,如下面结合图5A到5D所讨论的。链路反馈IE还可以包括用于指示与该CSI关联的设备的设备地址的2个字节、用于单元ID的1个字节以及用于指定该链路反馈IE的长度的1个字节。单元ID可以指示IE的类型。例如,链路反馈IE可以具有数值16用于其单元ID。在另一实施例中,可以使用单个链路反馈IE来向多个发射机提供CS。一个实施例可以使用4个比特来更新数据速率以及4个比特来更新发射机功率水平变化。
如上所述,发射机110不仅定期地改变传输数据速率,还可以对单独的音调执行更复杂的动态功率分配和其它编码/调制技术。更精细的自适应方案会要求更细化的CSI反馈粒度,并且会在反馈信道122上施加更高的负载。如下面进一步描述的,可以基于在反馈信道122上来自接收机114的量化的CSI反馈来在发射机110处完成动态自适应。
在一个实施例中,接收机114可以估计各种信道参数,例如与每个音调对应的信噪比(SNR),并且可以使用该SNR估计作为信道强度的指示符。自适应发射机功率控制算法可以根据接收机SNR估计来动态地调整发射机功率水平,以使在所有数据音调上的平均传输速率最大化。发射机110还可以基于量化的SNR信息执行其它动态编码和调制方案。在该实施例中,将SNR空间划分为K个子集,将需要每音调每反馈更新个比特的反馈负载(例如,向发射机110传送CSI所需的信息量)。例如,在Nb=6的情况下,SNR的26=64个不同量化等级的粒度可以是适当的。假设Nt=100个音调,在该情况中,反馈负载是100*6=600个比特每更新,这可能是大于所期望的。
在一个实施例中,提供了用于在没有显著地改变自适应传输方案的性能的情况下压缩反馈负载(例如,减小CSI量)的***和方法。如上所述,通信***(包括通信***100)的信道特性可以以若干方式高度相关。在信道条件基本不改变的时间期间的测量可以称为“相干时间间隔”,其数量级可以为若干毫秒。在另一方面,数据分组的持续时间的数量级通常可以为仅几个微秒。例如,在发射机-接收机相对移动速度为v=3m/s且载波频率fc=4GHz的情况下,通过 来给出相干时间的实际估计。一个实施例规定了大小可变的媒体接入控制(MAC)分组,其传输持续时间的范围可以为从0.3125到112.5μs。因此,若干连续发送的分组可以经历在发射机110和接收机114之间几乎相同的信道条件。
图4是示出了针对图3的无线通信***100表示不同比特速率的反馈比特的示例性分配的表400。如在表400中所示,不同的数据速率可以由不同的比特型式来表示。表400示出了用来表示8种不同数据速率的比特型式。“速率(Mbps)”列指示与如在图3中所示的音调1到N对应的数据速率的速度。“比特”列指示用来表示相应的数据速率的比特型式。例如,信道118中的音调1可以工作于数据速率“80Mbps”。数据速率“80Mbps”由比特型式“001”来表示。
对于下面的描述,用Nt表示由信道118用于在通信***100的发射机110和接收机114之间传送数据的音调(音调1到N)的数目,如在图1和3中所示。用Nb表示每更新每音调需要的CSI的比特数目。则需要经由反馈信道122发送的反馈比特的总数是Nt*Nb每更新。应当注意,Nb可以取决于在发射机110处适用的动态资源分配方案。例如,参照图2和图3,表200示出了由通信***100的音调1到N使用的8个不同的数据速率分别使用3个比特来表示。在另一实施例中,通信***100可以使用16个不同的数据速率,这将需要4个比特来表示所有这16个数据速率。因此,在该实施例中,Nb=4。
参照图3,通信***100具有速率自适应方案,在该方案中发射机110向音调1到N中的每一个分配下列8个数据速率之一:53.3Mbps、80Mbps、106.7Mbps、160Mbps、200Mbps、320Mbps、400Mbps以及480Mbps。在该例子中,接收机114适应于基于接收机CSI来映射(例如,分配)的数据速率。这种映射可以在接收机114处基于接收机CSI来执行,并且对发射机110是透明的(例如,发射机110不知道实际映射是什么)。接收机114可以经由反馈信道122向发射机110仅传送所映射的状态值。表400示出了由Nb=log2 8=3个比特表示的8个可能的速率中的每一个。假设Nt=100个音调,对于所有这100个音调而言,每更新所需要的反馈量将是100*3=300个比特。
在一个实施例中,频谱频段划分算法可以用来将若干邻近的音调明智地合并(例如,分组或指定)到单个频谱组(例如,频段)。根据该实施例,反馈机制基于每频段而非基于先前讨论的每音调来提供CSI更新。这提供了反馈压缩因子Nt/Kb,其中Nt是音调总数,Kb是频谱频段的数目。在一个实施例中,频段划分算法可以将固定数目的音调合并到每个频段中,或者不同频段中的音调数目可以是不同的。此外,在另一实施例中,从音调到频段的映射可以预先确定并且在整个通信过程期间保持不变。在另一实施例中,该映射可以在通信过程期间动态改变。频段划分算法的更高可变性可以导致反馈处理中更精细的粒度,并且会带来更大的反馈负载。对适当粒度水平的选择可以取决于通信***100的设计约束。参照上文记载的美国专利申请No.12/716,032(代理案号为No.091156U1),以获得更多关于频段划分(例如,频谱频段划分)的信息。可以结合本文描述的实施例使用频谱频段划分。
图5示出了表示图4中示出的反馈状态的二进制树。二进制树通常是指一种树结构,其中在该树中的每个节点最多具有两个子节点。二进制树500具有根节点501。由节点511和512构成的第一级节点连接到根节点501。由节点521、522、523和524构成的第二级节点连接到第一级节点511和512。节点521和522连接到节点511。节点523和524连接到节点512。由节点531、532、533、534、535、536、537和538构成的第三级节点(例如,叶节点)连接到第二级节点521、522、523和524。节点531和532连接到节点521。节点533和534连接到节点522。节点535和536连接到节点523。节点537和538连接到节点524。由比特值“111”到“000”表示的***100(在图4中示出)的数据速率分别构成二进制树500的叶节点531到538。二进制树500的深度是,其中n是反馈状态的数目。对于二进制树500,二进制树500的深度是log2 8=3。
二进制树500示出了可以如何构建反馈信息的“层”。如在图5中所示,二进制树500具有3级(不包括根节点501)。每个级将一“层”反馈信息添加到节点中的比特型式。例如,节点511是二进制树500的第一级中的节点。比特型式“1”在节点511中,其表示1层反馈信息。节点521是二进制树500的第二级中的节点。比特型式“11”在节点521中,其表示两层反馈信息。在二进制树500的每一级中,将新的一“层”反馈信息添加到该级中的节点内的比特型式。
图6是示出了图3中示出的通信***100的音调1到10的示例性层级的表600。“音调#”列指示特定音调的音调号。“音调的当前状态”列指示该音调的当前状态(例如,音调1的当前状态由比特型式101来表示)。“层1”列指示该音调的比特型式中的第一比特的值(例如,在该情况中,最高有效比特或MSB),所述比特型式在“音调的当前状态”列中示出(例如,音调1的比特型式中的第一比特的值是“1”)。“层2”列指示该音调的比特型式中的第二比特的值,所述比特型式在“音调的当前状态”列中示出(例如,音调1的比特型式中的第二比特的值是“0”)。“层3”列指示该音调的比特型式中的第三比特的值(例如,在该情况中,最低有效比特或LSB),所述比特型式在“音调的当前状态”列中示出(例如,音调1的比特型式中的第三比特的值是“1”)。每个层级中的比特(例如,层1、层2和层3)可以有选择地用于通过反馈信道122从接收机114向发射机110传送CSI。
使用这些列(例如,层1到3),可以用层信息的形式通过反馈信道122发送CSI反馈,其中构成最高有效比特(MSB)到最低有效比特(LSB)的每个反馈比特包括1个层级。对于在二进制树500中的k级处的任何节点(其中并且n是反馈状态的数目),节点示意图中的比特数目等于k。该示意图包括从该节点引出的所有叶节点(例如,反馈状态)的前k个有效比特。在每个反馈更新处,可以将CSI以该二进制树结构中的层信息的形式从接收机114发送到发射机110。例如,音调1到10的层1信息将是比特型式“1111110000”(例如,表示音调1到10的当前状态的各个比特型式中的第一比特)。音调1到10的层2信息将是比特型式“0000101111”(例如,表示音调1到10的当前状态的各个比特型式中的第二比特)。音调1到10的层3信息将是比特型式“1101001001”(例如,表示音调1到10的当前状态的各个比特型式中的第三比特)。
如上所述,音调1到10的层1信息是“1111110000”,层2信息是“0000101111”,层3信息是“1101001001”。在一个实施例中,用于表示层1到3的比特型式可以使用例如游程长度编码(RLE)的压缩方案来压缩。RLE通常是指将数据游程(例如,相同数据值连续出现的序列)存储为单个数据值和计数而非存储为原始游程的一种数据压缩形式。如果使用RLE来压缩层1到3的层信息,则在更多连续音调的状态具有相同MSB时,MSB层(例如,层1和2)序列的游程长度(例如,连续数据值的数目)会更长。
对表600中示出的层1到3使用RLE,可以如下构成压缩序列cs(t),其中“t”是层号:
cs(1)-6“1”,4“0”
cs(2)-4“0”,1“1”,1“0”,4“1”
cs(3)-2“1”,1“0”,1“1”,2“0”,1“1”,2“0”,1“1”
压缩序列cs(t)指示每个层1到3中的连续数据值的数目。例如,cs(1)指示在层1信息中有6个“1”随后是4个“0”。cs(2)指示在层2信息中有4个“0”随后是1个“1”、1个“0”、以及4个“1”。
在一个实施例中,在发送更高MSB层(例如,层1)的反馈时可以实现更多压缩。例如,在使用RLE发送层1的状态信息时可以实现更多压缩,这是因为该层信息包含更长的连续数据游程长度。在另一实施例中,由于关于音调/频段数目的约束,通过忽略每个序列最后的部分可以实现更多压缩。例如,对于cs(1),接收机114仅在反馈信道122上发送6个1。未发送的值(例如,4个“0”)可以根据已发送的值(例如,6个“1”)来推断。例如,对于cs(1),如果发射机110知道在信道118中总共只有10个音调,并且其从接收机114接收到6个“1”,则发射机110能够推断出未发送的其它4个比特值应当为“0”。可以使用1个比特来指示每个层的开始型式(例如,0或1)。在其它实施例中,也可以使用其它类型的编码和压缩方案,包括但不局限于可变长度编码(VLC)或算术编码,来取代RLE对CSI进行编码。使用编码和压缩方案来发送所有层1到3的经过压缩的反馈可以提供对通过反馈信道122从接收机114发送到发射机110的CSI的无损压缩。例如,在使用RLE的一个实施例中,由于层信息的游程长度而使用较少比特来从接收机114向发射机110发送所有层信息(例如,层1),如上所述。这允许在没有损失准确性和/或层信息的情况下对层信息进行压缩(例如,使用较少比特来发送)。在另一实施例中,接收机114可以至少部分地基于反馈信道122的带宽来确定是否执行压缩和/或编码方案。例如,如果在反馈信道122上有较少可用带宽,则接收机114可以对层信息进行压缩。在另一实施例中,如果在反馈信道122上有较多可用带宽,则接收机114可以不对层信息进行压缩。在另一实施例中,接收机114可以取决于反馈信道的带宽来发送部分或所有层的反馈。例如,如果有较多带宽,则接收机114可以发送所有层的反馈。在另一例子中,如果有较少带宽,则接收机114可以只发送一个或多个层的反馈。
在另一实施例中,可以使用游程长度阈值来执行使用RLE的层信息压缩。例如,层信息可以包括10个比特:0、0、0、0、0、1、0、0、0和0。在该层信息中仅有一个“1”值。接收机114可以具有游程长度阈值,其可以用来确定是否对“1”值进行编码。例如,游程长度阈值可以是3(例如,至少3个连续比特具有相同值)。这意味着如果在1行中没有至少3个相同的值,则可以将这些不满足游程长度阈值的值设置到默认值,或者可以将这些值设置到满足游程长度阈值的邻近比特的值。在以上实例中,该层信息中的单个“1”值可以转换到“0”值,然后可以使用10个“0”的RLE。
图7是示出了图3中示出的通信***100的音调1到10的另一示例性层级的表700。表700类似于表600。然而,在表700中,没有与层3信息对应的值。
在一个实施例中,通过利用频谱和/或时间相关性,可以减小在反馈信道122上从接收机114向发射机110发送的反馈信息量。例如,因为邻近的音调(例如,音调1到10)可以具有相似的频率响应(例如,邻近的音调可以具有频谱相关性),所以各个信道状态很可能相差较少比特位置。邻近音调和/或频段的状态很可能在LSB中不同,而MSB很可能在相干带宽(例如,两个频率在其上很可能经历相似衰落的频率间隔)上是相同的。如在图6中所示,音调1到10的状态在层3比特中彼此的差异多于在层1比特中彼此的差异。例如,音调1到6在层1比特中具有相同的值(例如,1)。音调1到4和6在层2比特中也具有相同的值(例如,0)。这是由于音调1到6具有相似的频率响应(例如,具有频谱相关性)。在一个实施例中,可以通过使用RLE来利用这种频谱相关性,以减少接收机114发送的反馈信息量,如上所述。因为音调1到10可以是频谱相关的,所以它们将很可能具有相似的层1和层2信息,如在图6中所示。因此,接收机114可以不像其发送层3信息那样频繁地发送层1和2信息。
在另一实施例中,音调1到10随着时间改变不大。例如,在某一段时间后仅一个或两个音调可能改变其状态。在更具体的例子中,音调1可以从状态“101”改变到“100”。两个MSB“10”没有改变,仅LSB从“1”改变到“0”。此外,信道118可以是慢速变化的衰落信道,这表明给定音调的状态不太可能在较短时间后明显改变。这还表明时间连续的状态更可能在LSB中不同,而MSB在相干时间间隔中保持相同。因此,相比LSB更新而言,MSB改变/更新可能较不频繁。因此,相比LSB层信息,较不频繁地发送MSB层信息。在一个实施例中,更靠近MSB位置的比特可以称为较高层信息,更靠近LSB位置的比特可以称为较低层信息。
在一个实施例中,省略LSB层(例如,层3)会带来减小由接收机114在反馈信道122上发送的CSI量。可以将较低层反馈假设(例如,替代)为默认值(例如,“0”)。被省略的层3信息可以使用各种不同的方法、技术或算法来替代。例如,被省略的层可以总是值为0,或者被省略的层可以值为1。在另一例子中,被省略的层的值可以至少部分地基于被省略的层的先前的值。在另一例子中,可以基于接收的层或基于其它度量来计算被省略的层的替代值。该应用不限制可以用来计算被省略的层的值的方法、技术或算法。在一个实施例中,被省略的层信息的数量可以在层数增大时增加。例如,图7仅示出了3个层,并且仅省略了层3信息。在另一例子中,如果***100具有10个层(例如,每个音调的CSI使用10个比特来表示),则接收机114可以省略最后3个层信息(例如,层8、层9、层10信息)。
在一个实施例中,可以被省略的层的数目可以至少部分地基于反馈信道122上的带宽可用性。例如,如果有小带宽在反馈信道上可用,则可以省略更多层(例如,层2和3),并且如果有高带宽在反馈信道上可用,则可以不省略层或省略较少层(例如,仅层3)。在另一实施例中,可以被省略的层的数目可以基于通信***的错误容忍水平(例如,通信***针对接收不正确的CSI或不接收完整CSI所具有的容忍度)。在确定可以被忽略的层的数目时,可以考虑各种因素。该应用不限制可以考虑的这些因素的规模和范围。
在另一实施例中,可以省略任意层或任意层的组合,而不是省略LSB层。例如,如果总共有5个层,则可以仅省略层4信息。在某一实施例中,被省略的层信息可以不是连续的(例如,它们不需要是相邻的层级,如层3和4)。例如,如果总共有5个层,则可以省略层2信息和层4信息。
在一个实施例中,如果特定层的信息已经改变,则接收机114可以仅发送该层信息。例如,如果音调3的状态(在表600中示为“100”)改变到状态101,并且没有其它音调改变其状态,则只有层3的信息已经改变,因为只有音调3的状态的最后1比特已经从“0”改变到“1”。在该场景中,音调3的层1和层2值没有改变。因此,接收机114可以仅发送层3信息,并且可以不发送层1和层2信息。在另一例子中,音调1到4可以在层2比特位置中具有相同的值(例如,0)。由于频谱相关性,音调1到4的层2比特位置的值可以改变到1。接收机114可以仅发送层2信息,并且可以不发送层1和层3信息,因为只有层2比特已经改变。
图8是示出了对图3通信***的音调的示例性频段划分的示图。在该实施例中,有总共16个音调。这些音调1到16中的每一个被指定到频谱频段1-5中的一个。音调1和2被指定到频段1,音调3到6被指定到频段2,音调7到9被指定到频段3,音调10到13被指定到频段4,以及音调14到16被指定到频段5。音调1到16中的每一个可以至少部分地基于这些音调的信道特性而被指定到频段1-5中的一个。音调1到16中的每一个可以基于其它因素而被指定到频段1-5中的一个。可以使用各种因素来将音调1到16中的每一个指定到频段1到5。
在一个实施例中,可以使用固定大小频段划分算法,其中将相同数目的音调(例如,4个音调)指定到每个频段。在另一实施例中,可以有可变大小频段划分算法,其中通过允许不同频段具有不同数目的音调,可以实现更精细的粒度水平。在另一实施例中,可以使用静态频段划分算法,其中即使音调的信道条件改变,也不将这些音调重新指定到不同频段。静态频段划分算法可以单独使用,或者与上述固定和可变频段划分实施例结合使用。在某个实施例中,接收机114可以指定每频段固定数目的音调,并且一旦被指定,不将这些音调重新指定到不同频段,即使这些音调的信道条件改变。在另一实施例中,接收机114可以指定每频段可变数目的音调,并且一旦被指定,不将这些音调重新指定到不同频段,即使这些音调的信道条件改变。在一个实施例中,可以使用动态频段划分算法,其中,取决于信道条件,可以将不同音调重新指定到不同频段。动态频段划分算法可以单独使用,或者与上述固定和可变频段划分实施例结合使用。
此外,可以使用各种方法来基于每频段提供CSI。例如,可以使用一个频段中的所有音调的平均噪声水平来提供针对该频段的CSI。在另一实例中,可以使用所有音调的最高噪声水平或最低噪声水平来提供针对该频段的CSI。在另一实例中,可以使用所有音调的中间噪声水平来提供针对该频段的CSI。
上述实施例可以应用于频谱频段,例如频段1-5。可以基于每频段而不是基于每音调来获得层信息。例如,参照图6,取代提供音调1到10的当前状态,可以提供频段1到10的当前状态。如在图8中所示,音调3、4、5和6被指定到频段2。可以将音调3、4、5和6“频段划分”到频段2,并且仅发送该频段的层信息,而不是发送这些音调中的每一个的层信息,这样可以允许接收机114在发送层信息时使用较少比特。上述各个实施例则可以应用到频段1到10的层1到3的层信息。
上述实施例可以提供若干优点。层信息可以同时采用频谱和时间相关性。此外,将不同音调频段划分到频段可以等同于省略较低层信息,因为基于较高层CSI对音调进行合并。该层信息也可以适用于高效利用由通信***100使用的数据帧中的填充字节,这样可以不会造成额外的开销以用于发送层信息(例如,通过在帧的填充比特中发送每一层的反馈)。在一个实施例中,不同层级可以具有不同长度和不同更新间隔。由接收机114发送的层信息的量可以取决于能够容纳在数据帧的填充区域中的信息量。通过根据可用填充区域来调整层的数目,能够控制在反馈信道122上发送的CSI的量。在该实施例中,使用比特映射向量来发送层信息可能是必要的。这会需要额外的特每层。
在上面的实施例中提供的多个例子表明通过合并不同实施例可以实现显著的压缩收益。确定相关***参数可能是必要的,所述***参数例如用于频谱频段划分算法的频段划分参数、马尔可夫模型的状态转换概率、以及二进制树结构的特定状态更新机制。关于马尔可夫模型和差异更新的更多细节,可以参考上面记载的美国专利申请No.10/716,064(代理案号No.091156U2)。当***中的音调的信道条件改变时,二进制树结构的状态更新机制可以针对不同层使用新的游程长度。这可以通过大量仿真或者通过分析模型来完成。可能需要执行对这些算法的精确性能评估,包括计算平均反馈负载以及由于在发射机和接收机处CSI不匹配而引起的性能损失(速率不匹配、错误概率降级等)。
图9是示出了传送反馈信息的第一示例过程900的流程图。过程900示出了接收机114可以如何经由反馈信道122向发射机110传送CSI,如在图3的通信***300中所示。过程900可以由接收机114使用存储器330、处理器326、信道估计器338、CSI模块342和网络接口334中的至少一个来执行。
过程900在方框904处开始并运行到方框908。在方框908处,接收机114确定信道118中的音调1到N中的一部分或所有音调的信道特性。接收机可以使用网络接口334来测量信道118中的音调1到N中的一部分或所有音调的信道特性。然后,网络接口334可以将测量结果提供到信道估计器模块338,其可以进一步处理这些测量结果。在确定音调1到N的信道特性之后,过程900运行到方框912,在方框912中接收机获得音调1到N中的部分或所有音调的层信息。接收机可以使用处理器326和/或CSI模块342来获得每个音调的每个层的状态信息(0或1)。
在获得每个音调的不同层的状态信息之后,过程900则运行到方框916。在方框916处,接收机114确定是否压缩在方框912中获得的层信息。例如,接收机114可以如上面所讨论地确定是否对层信息应用某种形式的压缩(例如,RLE)。可以基于各种因素,包括但不局限于反馈信道122的带宽和层信息的量,来确定是否压缩层信息。在一个实施例中,接收机114可以接收预先确定的标准(例如,反馈信道上的可用带宽,CSI的准确阈值,***针对信道反馈的错误容忍度等),以用于确定是否对层信息执行压缩。例如,接收机114可以具有安装有预先确定的标准的硬件和/或软件模块,以用于确定是否压缩层信息。如果接收机114确定不应压缩层信息,则过程900运行到方框924。如果接收机114确定应当压缩层信息,则过程900运行到方框920,在方框920中使用如上面在图6中所讨论的压缩或编码方案来压缩层信息。
在方框924处,接收机114通过反馈信道122向发射机110发送音调1到N的部分或所有音调的层信息。接收机114可以使用网络接口334来发送层信息。如果在方框920处压缩了层信息,则接收机114发送经过压缩的层信息。如果没有压缩层信息,则接收机114发送完整的层信息。
图10是示出了传送反馈信息的第二示例过程的流程图。过程1000示出了接收机114可以如何经由反馈信道122向发射机110传送CSI,如在图3的通信***300中所示。过程1000可以由接收机114使用存储器330、处理器326、信道估计器338、CSI模块342和网络接口334中的至少一个来执行。
过程1000在方框1004处开始并运行到方框1008。在方框1008处,接收机114确定信道118中的音调1到N中的一部分或所有音调的信道特性。接收机可以使用网络接口334来测量信道118中的音调1到N中的一部分或所有音调的信道特性。然后,网络接口334可以将测量结果提供到信道估计器模块338,其可以进一步处理这些测量结果。在确定音调1到N的信道特性之后,过程1000运行到方框1012,在方框1012中接收机获得音调1到N中的部分或所有音调的经过分层的CSI。接收机可以使用处理器326和/或CSI模块342来获得经过分层的CSI。
在获得经过分层的CSI之后,过程1000则运行到方框1016。在方框1016处,接收机114确定是否省略在方框1012中获得的任意经过分层的CSI。可以基于各种因素,包括但不局限于反馈信道122的带宽和经过分层的CSI的量,来确定是否省略任何经过分层的CSI。在一个实施例中,接收机114可以接收预先确定的标准,以用于确定是否省略任意经过分层的CSI。例如,接收机114可以具有安装有预先确定的标准的硬件和/或软件模块,以用于确定是否省略任意经过分层的CSI。如果接收机114确定不应省略任意经过分层的CSI,则过程1000运行到方框1024。如果接收机114确定应当省略部分经过分层的CSI,则过程1000运行到方框1020,在方框1020中如上面在图7中所讨论的来省略经过分层的CSI。接收机114可以在省略经过分层的CSI时使用处理器326和/或CSI模块342。
在方框1024处,接收机114通过反馈信道122向发射机110发送音调1到N的部分或所有音调的经过分层的CSI。接收机114可以使用网络接口334来发送经过分层的CSI。如果在方框1020处省略任意经过分层的CSI,则接收机114发送除被省略的任意经过分层的CSI之外的所有经过分层的CSI。如果不省略经过分层的CSI,则接收机114发送完整的经过分层的CSI。
下面的实施例一般涉及用于通过图3中示出的通信***100中的反馈信道122来将CSI从接收机114传递到发射机110的***和方法。下面的实施例也会引用图3中示出的单元。
如上所述,CSI的许多对象之一可以在发射机110处支持对信道118的自适应资源分配。即使通信***100使用如上所述的频段划分过程,每个CSI分组的大小也可能大于现有分组报头格式中的可用字段(例如,补充信息,如地址、数据类型等)。在通信***100中,更新发射机110和接收机114的硬件和/或软件可能是困难的。接收机114和发射机110可以使用新的CSI类型,例如差异CSI(例如,提供关于信道特性已经如何从先前一组CSI改变的信息的CSI)、频段划分CSI(例如,根据每频段提供的CSI)、以及经过分层的CSI(例如,如在图5-7、9和10中基于层提供的CSI)。因此,期望在基本上不改变通信***100的发射机110和接收机114的情况下传送新类型的和/或更多的CSI。
在一个实施例中,经过分层的CSI反馈机制也可以利用音调的时间相关性。慢速变化衰落信道可以表明给定音调的状态不太可能在树型图中有较大跳转(例如,时间连续的状态更可能在LSB中不同,而MSB将在相干时间间隔内是相同的)。MSB更新可以相比LSB更新而言较不频繁,例如,如果在稍晚的时间只有第二或第三层信道状态已经相比之前的信道状态而改变,则只发送第二或第三层的反馈。上面讨论的马尔可夫模型也可以结合针对相同层发送连续序列的差异更新来使用。例如,在一段时间期间层1的层信息可能不改变,并且可以从接收机114向发射机110发送指示没有发生改变的差异更新。在另一例子中,如果只有与层1对应的层1信息改变,则可以从接收机114向发射机110发送差异更新,该差异更新包含指示先前的层1信息与当前层1信息的差异的数据。
在一个实施例中,CSI可以包括新的专用信息单元(ASIE)。ASIE可以允许在基本上不修改通信***100的现有硬件/软件的情况下在通信***100中发送新的信息类型。ASIE可以包括16比特指定符ID字段,其标识对ASIE的格式和使用进行定义的公司或组织。可以在信标和/或控制帧(例如,可以用来协调接收机114和发射机110的帧和可以用来提供定时、调度、能力和其它信息的帧)中发送ASIE。该实施例可以不需要改变通信***110。如果将新的ASIE从接收机114发送到发射机110,并且发射机110不支持新的ASIE,则发射机110可以简单地忽略该ASIE。当基于尽力而为原则发送CSI时,可以使用该实施例,例如,只有在信标时隙可以容纳CSI时,才发送反馈。在另一实施例中,CSI可以包括专用控制帧和专用命令帧中的至少一个。专用控制帧和命令帧也可以包括指定符ID字段。与该指定符ID相关联的公司或组织可以定义在专用控制或命令帧中的数据字段的格式和使用。
另一实施例可以使用块确认(B-ACK)来发送CSI。通信***100(例如,OFDM***)可以使接收机114能够使用B-ACK分组来确认对MAC服务数据单元序列的接收。当存在来自发射机110的B-ACK请求时,接收机114可以针对通过信道118从发射机110发送到接收机114的MSDU发送B-ACK。CSI可以在“增强型”B-ACK分组中与B-ACK信息一起发送。在该实施例中,CSI反馈周期可以取决于B-ACK分组的周期。在另一实施例中,可能需要对CSI分组进行分段。某些实施例可能需要改变通信***100,因为可能需要定义新类型的“增强型”B-ACK。
在另一实施例中,也可以在保留媒体接入时隙(MAS)期间使用MAC命令帧来将包含CSI的ASIE从接收机114发送到发射机110。接收机114使用保留MAS来通过反馈信道122向发射机110发送CSI。该实施例可以允许以一致的时间间隔向发射机110发送CSI。在发射机110和接收机114之间的MAS保留协商期间,可以设置CSI的定时和频率。在另一实施例中,当发射机110和接收机114均支持优先级化的内容访问(PCA)时,可以使用PCA来通过反馈信道122发送CSI。
如在图3中所示,信道118可以用来在发射机110和接收机114之间发送数据。数据可以双向发送,这意味着可以将数据从发射机110发送到接收机114,并且可以将数据从接收机114发送到发射机110。在一个实施例中,CSI可以是“搭载的”,例如,与从接收机114发送到发射机110的数据业务一起发送。在该实施例中,可以对CSI分组进行分段。如果有从接收机114发送到发射机110的稳定的数据业务,则该实施例可以是适当的。
如在图3中所示,信道118可以用来在发射机110和接收机114之间发送数据。数据可以双向发送,这意味着可以将数据从发射机110发送到接收机114,并且可以将数据从接收机114发送到发射机110。在一个实施例中,CSI可以是“搭载的”,例如,与从接收机114发送到发射机110的数据业务一起发送。在该实施例中,可以对CSI分组进行分段。如果有从接收机114发送到发射机110的稳定的数据业务,则该实施例可以是适当的。
以上实施例可以合并和/或相互结合使用。例如,信标可以用于完整状态更新(例如,在不使用频段划分的情况下提供所有音调的CSI),并且增强型B-ACK或搭载中的一个可以用于基于尽力而为的频段划分CSI。在一个实施例中,当在音调之间存在时间相关性时,可以结合层信息来使用差异更新。例如,如果针对特定层没有任何改变,则可以从接收机114向发射机110发送指示“无改变”的差异更新。一些实施例可能需要增强现有MAC功能,以适应增强型B-ACK和搭载。
图11A-11C示出了根据一个实施例的物理层汇聚过程(PLCP)协议数据单元(PPDU)1100的示例性格式。在图11A中示出的实施例中,PPDU可以由ECMA-368标准来使用。PPDU 1100可以包括前导、PLCP报头、物理层服务数据单元(PSDU)净荷、帧校验序列(FCS)以及尾比特。如在图11B中所示,PSDU净荷可以包括CSI净荷和数据和/或确认(ACK)净荷。如在图11C中所示,CSI净荷可以包括指示层级、第一游程开始比特、游程长度数组的信息和填充比特。
参照图6,音调1到10的层1信息是比特型式“1111110000”。如上所述,层1信息可以表示为经过压缩的序列cs(1),其具有6个“1”和4个“0”。在一个实施例中,在发送图6中示出的层1信息时,接收机114可以将层级的值(在图11C中示出)设置为“1”,将第一游程开始比特的值(在图11C中示出)设置为“1”,以及将游程长度数组(在图11C中示出)设置为[6,4]。游程长度数组将指示有6个“1”和4个“0”。同样参照图6,音调1到10的层2信息是比特型式“0000101111”。如上所述,层2信息可以表示为经过压缩的序列cs(2),其具有4个“0”、1个“1”、1个“0”和4个“1”。在一个实施例中,在发送图6中示出的层2信息时,接收机114可以将层级的值(在图11C中示出)设置为“2”,将第一游程开始比特的值(在图11C中示出)设置为“0”,以及将游程长度数组(在图11C中示出)设置为[4,1,1,4]。游程长度数组将指示有4个“0”、1个“1”、1个“0”和4个“1”。
图12是示出了示例性反馈负载和示例性平均数据速率的表1200。表1200具有3个主要的列,其标记为:“压缩方案”、“反馈负载(比特)”以及“平均速率(Mbps)”。表1200还具有两个主要的行,其标记为:“无压缩”和“分层树方法”。分层树方法行被进一步细分为两个子行,其标记为“层1、2、3”和“层1、2”。表1200仅根据一个实施例示出了示例性反馈负载和示例性平均数据速率。不同的实施例可以具有不同的反馈负载和不同的平均数据速率。
如在表1200中所示,当不使用压缩方案时,用于从接收机114向发射机110提供CSI的反馈负载是384比特,在接收机114和发射机之间达到的平均(数据)速率是226.14兆比特每秒(Mbps)。当接收机114向发射机110发送层1、2和3信息时,用于提供经过分层的CSI的反馈负载是490.14比特,并且达到的平均(数据)速率是226.14Mbps。当接收机114仅向发射机发送层1和2信息时,用于提供经过分层的CSI的反馈负载只有270.49比特,并且达到的平均(数据)速率是211.4Mbps。
CSI分组1100可以是高度时间敏感的。因此,在一个实施例中,这些分组没有被分段很多次,因为这会延迟CSI分组1100从接收机114到发射机110的传输。基于最近的信道估计,可以生成新的CSI分组,例如CSI分组1100。如果新的CSI分组与先前的CSI分组不同,则可以停止对先前CSI分组的分段的传输,并且可以替代地发送新的CSI分组。在另一实施例中,接收机114可以发送经过分段的完整CSI分组或者发送完整的差异CSI分组。如前面所述,可以在有规律的间隔之后发送完整CSI分组。在一个实施例中,如果接收机114确定差异CSI分组将不能向发射机110提供足够准确的CSI,则可以发送完整CSI分组。接收机114可以具有与CSI的准确性对应的阈值水平。
上述方法可以用程序形式来实现,以存储在计算机可读记录介质上,该介质包括用于存储计算机可读数据的各种类型的记录设备,例如,CD-ROM、DVD、磁带、存储卡和磁盘,并且上述方法也可以用载波形式(例如,因特网传输或蓝牙传输)来实现。
尽管上面阐述了特定方框、部件、设备、功能和模块,但是本领域技术人员将认识到,存在许多方式来划分***,并且有许多部件、组件、模块或功能可以替代上面所列出的那些。此外,在上面参照的附图中描述的步骤可以按照不同顺序执行,可以同时执行,并且某些步骤可以被省略。
尽管上面的具体描述已经示出、描述并指出了适用于各种实施例的本发明的新颖性特征,但是将要理解在不偏离本发明的精神的情况下,本领域技术人员可以对所示出的设备或过程的形式和细节进行各种省略、替代和改变。本发明的范围由所附权利要求而非前面的描述来指定。落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变都应包含在所述权利要求的范围内。
Claims (39)
1.一种工作在通信***中的无线通信装置,所述无线通信装置包括:
信道估计器模块,用于使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态,并且用于使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态,所述第一和第二多个比特中的每一个相等地排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的多个相同比特位置;
处理器模块,用于识别所述多个比特位置的至少一个中比特值已经改变的比特位置,以识别改变的比特位置;以及
传送模块,用于在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一信道条件和所述第二信道条件包括数据速率、吞吐量、噪声水平、SNR水平、功率水平和信道质量指示符中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的装置,其中,所述传送模块还用于:禁止在所述第一和第二多个比特内,从所述接收机向所述发射机传送指示位于与所述改变的比特位置不同的比特位置中的比特的比特值的数据。
4.根据权利要求1所述的装置,其中,所述处理模块还用于:通过运用第一编码方案和第二编码方案中的至少一个,来减少在所述第一和第二多个比特内的指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据的量,其中,所述第一编码方案使用可变数目的比特来编码数据,在所述第二编码方案中,使用第一数目的比特来编码第一数据,而使用多于所述第一数目的比特的第二数目的比特来对相比所述第一数据而言不频繁地使用的第二数据进行编码。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一载波频率组至少包括第一载波频率,所述第二载波频率组至少包括第二载波频率。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,用于指示位于所述改变的比特位置中的比特值的数据的比特数量小于所述第一和第二多个比特的总和。
7.一种工作在通信***中的无线通信装置,所述无线通信装置包括:
用于使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态并且使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态的模块,所述第一和第二多个比特中的每一个相等地排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的多个相同比特位置;
用于识别所述多个比特位置的至少一个中比特值已经改变的比特位置,以识别改变的比特位置的模块;以及
用于在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据的模块。
8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述第一信道条件和所述第二信道条件包括数据速率、吞吐量、噪声水平、SNR水平、功率水平和信道质量指示符中的至少一个。
9.根据权利要求7所述的装置,其中,所述用于传送的模块还用于:禁止在所述第一和第二多个比特内,从所述接收机向所述发射机传送指示位于与所述改变的比特位置不同的比特位置中的比特的比特值的数据。
10.根据权利要求7所述的装置,其中,所述用于识别的模块还用于:通过运用第一编码方案和第二编码方案中的至少一个,来减少在所述第一和第二多个比特内的指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据的量,其中,所述第一编码方案使用可变数目的比特来编码数据,在所述第二编码方案中,使用第一数目的比特来编码第一数据,而使用多于所述第一数目的比特的第二数目的比特来对相比所述第一数据而言不频繁地使用的第二数据进行编码。
11.根据权利要求7所述的装置,其中,所述第一载波频率组至少包括第一载波频率,所述第二载波频率组至少包括第二载波频率。
12.根据权利要求7所述的装置,其中,用于指示位于所述改变的比特位置中的比特值的数据的比特数量小于所述第一和第二多个比特的总和。
13.一种在通信***中通信的方法,所述方法包括:
使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态,并且使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态,所述第一和第二多个比特中的每一个相等地排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的多个相同比特位置;
识别所述多个比特位置的至少一个中比特值已经改变的比特位置,以识别改变的比特位置;以及
在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述第一信道条件和所述第二信道条件包括数据速率、吞吐量、噪声水平、SNR水平、功率水平和信道质量指示符中的至少一个。
15.根据权利要求13所述的方法,还包括:禁止在所述第一和第二多个比特内,从所述接收机向所述发射机传送指示位于与所述改变的比特位置不同的比特位置中的比特的比特值的数据。
16.根据权利要求13所述的方法,还包括:通过运用第一编码方案和第二编码方案中的至少一个,来减少在所述第一和第二多个比特内的指示位于所述改变的比特位置中的所有比特的比特值的数据的量,其中,所述第一编码方案使用可变数目的比特来编码数据,在所述第二编码方案中,使用第一数目的比特来编码第一数据,而使用多于所述第一数目的比特的第二数目的比特来对相比所述第一数据而言不频繁地使用的第二数据进行编码。
17.根据权利要求13所述的方法,其中,所述第一载波频率组至少包括第一载波频率,所述第二载波频率组至少包括第二载波频率。
18.根据权利要求13所述的方法,其中,用于指示位于所述改变的比特位置中的比特值的数据的比特数量小于所述第一和第二多个比特的总和。
19.一种工作在通信***中的无线通信装置,所述无线通信装置包括:
信道估计器模块,用于使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态,并且用于使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态,所述第一和第二多个比特中的每一个排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的N个比特位置中,其中“N”是大于一的整数;以及
传送模块,用于在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于K个比特位置中的比特值的数据,其中“K”是小于“N”的整数。
20.根据权利要求19所述的装置,其中,所述第一信道条件和所述第二信道条件包括数据速率、吞吐量、噪声水平、SNR水平、功率水平和信道质量指示符中的至少一个。
21.根据权利要求19所述的装置,其中,所述信道估计器模块还用于:通过运用第一编码方案、第二编码方案以及第三编码方案中的至少一个,来减少在所述第一和第二多个比特内的指示位于K个比特位置中的比特值的数据的量,其中,所述第一编码方案使用数据游程,在所述第二编码方案中将源符号映射到可变数目的比特,并且在所述第三编码方案中,使用第一数目的比特编码第一数据,而使用多于所述第一数目的比特的第二数目的比特来对相比所述第一数据而言不频繁地使用的第二数据进行编码。
22.根据权利要求19所述的装置,其中,所述第一载波频率组至少包括第一载波频率,所述第二载波频率组至少包括第二载波频率。
23.根据权利要求19所述的装置,其中,用于指示位于改变的比特位置中的比特值的数据的比特数量小于所述第一和第二多个比特的总和。
24.根据权利要求19所述的装置,其中,K和N之差至少部分地基于所述发射机和所述接收机之间的反馈信道的带宽。
25.根据权利要求24所述的装置,其中,如果所述反馈信道的带宽增加,则K和N之差减小,并且如果所述反馈信道的带宽减小,则K和N之差增加。
26.一种工作在通信***中的无线通信装置,所述无线通信装置包括:
用于通过使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态并且通过使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态的模块,所述第一和第二多个比特中的每一个排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的N个比特位置中,其中“N”是大于一的整数;以及
用于在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于K个比特位置中的比特值的数据的模块,其中“K”是小于“N”的整数。
27.根据权利要求26所述的装置,其中,所述第一信道条件和所述第二信道条件包括数据速率、吞吐量、噪声水平、SNR水平、功率水平和信道质量指示符中的至少一个。
28.根据权利要求26所述的装置,其中,所述用于指示的模块还用于:通过运用第一编码方案、第二编码方案以及第三编码方案中的至少一个,来减少在所述第一和第二多个比特内的指示位于K个比特位置中的比特值的数据的量,其中,所述第一编码方案使用数据游程,在所述第二编码方案中将源符号映射到可变数目的比特,并且在所述第三编码方案中,使用第一数目的比特编码第一数据,而使用多于所述第一数目的比特的第二数目的比特来对相比所述第一数据而言不频繁地使用的第二数据进行编码。
29.根据权利要求26所述的装置,其中,所述第一载波频率组至少包括第一载波频率,所述第二载波频率组至少包括第二载波频率。
30.根据权利要求26所述的装置,其中,用于指示位于改变的比特位置中的比特值的数据的比特数量小于所述第一和第二多个比特的总和。
31.根据权利要求26所述的装置,其中,K和N之差至少部分地基于所述发射机和所述接收机之间的反馈信道的带宽。
32.根据权利要求31所述的装置,其中,如果所述反馈信道的带宽增加,则K和N之差减小,并且如果所述反馈信道的带宽减小,则K和N之差增加。
33.一种在通信***中通信的方法,所述方法包括:
通过使用第一多个比特来指示第一载波频率组的第一信道条件状态,并且通过使用第二多个比特来指示第二载波频率组的第二信道条件状态,所述第一和第二多个比特中的每一个排列在最高有效比特位置和最低有效比特位置之间的N个比特位置中,其中“N”是大于一的整数;以及
在所述第一和第二多个比特中的每一个内,从接收机向发射机传送指示位于K个比特位置中的比特值的数据,其中“K”是小于“N”的整数。
34.根据权利要求33所述的方法,其中,所述第一信道条件和所述第二信道条件包括数据速率、吞吐量、噪声水平、SNR水平、功率水平和信道质量指示符中的至少一个。
35.根据权利要求33所述的方法,其中,所述指示还包括:通过运用第一编码方案、第二编码方案以及第三编码方案中的至少一个,来减少在所述第一和第二多个比特内的指示位于K个比特位置中的比特值的数据的量,其中,所述第一编码方案使用数据游程,在所述第二编码方案中将源符号映射到可变数目的比特,并且在所述第三编码方案中,使用第一数目的比特编码第一数据,而使用多于所述第一数目的比特的第二数目的比特来对相比所述第一数据而言不频繁地使用的第二数据进行编码。
36.根据权利要求33所述的方法,其中,所述第一载波频率组至少包括第一载波频率,所述第二载波频率组至少包括第二载波频率。
37.根据权利要求33所述的方法,其中,用于指示位于改变的比特位置中的比特值的数据的比特数量小于所述第一和第二多个比特的总和。
38.根据权利要求33所述的方法,其中,K和N之差至少部分地基于所述发射机和所述接收机之间的反馈信道的带宽。
39.根据权利要求38所述的方法,其中,如果所述反馈信道的带宽增加,则K和N之差减小,并且如果所述反馈信道的带宽减小,则K和N之差增加。
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