CN103313367B - 一种适用于无线局域网的上行多用户方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于无线局域网中的上行多用户传输方法，所述方法是：需要发送上行数据的站点通过竞争向接入站点发送资源请求帧；接入站点根据请求站点发送的资源请求帧，来判决是否存在可进行上行多用户传输的用户组；若存在该用户组，接入站点则在控制信道中为该用户组中的用户分配相同的上行传输资源，否则，接入站点为请求站点正常分配上行传输资源；请求站点根据控制信道中的上行资源分配完成上行数据发送。本发明通过多个站点同时进行上行传输数据来有效地提高***吞吐量。

Description

一种适用于无线局域网的上行多用户方法

技术领域

本发明涉及无线局域网领域，尤其涉及一种适用于无线局域网的上行多用户传输方法。

背景技术

无线局域网络中，基站又被称为接入站点(CAP,access point)。现有的无线局域网协议中已经应用了单用户MIMO技术和下行多用户MIMO技术，而由于多包检测技术的发展上行多用户MIMO技术也受到了更多的关注。上行多用户MIMO***是一个虚拟的MIMO***，如图1所示，每个终端在相同的时频资源上发送一个或多个数据流，接收机可将这些来自不同终端的数据流看成来自同一个终端的不同数据流，从而构成一个虚拟的MIMO***。上行多用户技术已经应用于LTE-Advanced和IEEE 802.16e***中，因此将其应用与无线局域网中也是未来的一个趋势。

同时，在上行多用户***中，需要功率控制机制以平衡同时传输的多个用户的发送信道到达AP处的强度。如果没有功率控制机制，发出等功率信号时，距离AP近或者没有阻挡物的STA由于经历不同的路径长度或者反射物等，比那些离AP远或有阻挡物的STA到达AP的功率大很多，而功率不平衡将会给接收算法带来影响。

现有的无线局域网协议***中已经支持了单用户MIMO技术和下行多用户MIMO技术，而上行多用户MIMO技术可进一步增加无线局域网***的吞吐量。本发明主要针对无线局域网中上行多用户传输的实现方法。

发明内容

在无线局域网中，已经应用了单用户MIMO和下行多用户MIMO来提高***的整体吞吐量。在上行，也可以通过应用上行多用户MIMO来进一步提高上行的吞吐量。本发明提出了一种适用于无线局域网的上行多用户传输方法。

本发明为解决以上技术问题采用如下技术方案：一种适用于无线局域网的上行多用户传输方法，包括以下步骤：

步骤一、需要发送上行数据的站点通过竞争向接入站点发送资源请求帧；

步骤二、所述接入站点根据所述资源请求帧，来判决是否存在可进行上行多用户传输的用户组；

步骤三，若存在该用户组，所述接入站点则在控制信道中为该用户组中的用户分配相同的上行传输资源；否则，所述接入站点为所述需要发送上行数据的站点正常分配上行传输资源；

步骤四、所述需要发送上行数据的站点根据所述控制信道中的上行资源分配进行上行数据发送。

本发明的有益效果如下：本发明实现了无线局域网中上行多用户的传输方法，通过对现有***的微小改动实现几个用户同时发送上行数据，进而有效地提高***吞吐量。

附图说明

图1为本发明上行多用户MIMO的示意图；

图2为本发明实施例的方法流程图；

图3为本发明现有随机接入请求帧的帧结构示意图；

图4为本发明现有随机接入响应帧的帧结构示意图；

图5为本发明实施例改进的资源请求帧的帧结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图2所示，一种适用于无线局域网的上行多用户传输方法，包括以下步骤：

步骤一、需要发送上行数据的站点STA通过竞争向接入站点CAP发送资源请求帧；

步骤二、所述接入站点根据所述资源请求帧，来判决是否存在可进行上行多用户传输的用户组；

步骤三，若存在该用户组，所述接入站点则在控制信道CCH中为该用户组中的用户分配相同的上行传输资源；否则，所述接入站点为所述需要发送上行数据的站点正常分配上行传输资源；

步骤四、所述需要发送上行数据的站点根据所述控制信道中的上行资源分配进行上行数据发送。

在步骤三中，控制信道中利用单播调度信令字段，设置专门进行上行多用户资源分配的调度信令，并且规定每个用户的上行传输只能使用一个码字。具体的字段分配如表1所示。表1中，利用单播调度信令中预留值b1＝1，因此组合b₀b₁＝01表示进行上行多用户资源分配。

b₂b₃…b₂₃为进行多用户传输的用户分配的上行传输资源，并且为该上行传输用户组内的所有用户设置相同的值。

b₂₄b₂₅…b₃₀，b₃₁b₃₂分别为用户发送的MCS以及编码方式，由CAP为每个用户设置该参数。

b₃₃b₃₄b₃₅为该上行多用户传输组内为某个用户分配的空间流的起始索引值。

b₃₉b₄₀…b₄₃为解调导频图样的索引，用以指示用户设置其解调导频的位置。

b₄₄b₄₅…b₅₁为功率控制字段，用以指示采用开环或闭环功率控制。

表1上行多用户调度信令字段定义

通过上述步骤，在无线局域网EUHT***下通过较小的修改就可以实现上行多用户传输，从而进一步提高***的吞吐率。下面根据调度信令分别说明上行信道估计和功率控制的具体实施方案。

1)上行信道估计

用户在进行上行多用户传输前，需要在数据前***解调导频以便于接收端进行信道估计以解调数据。这里可将上行的多用户看成是一个虚拟的单用户MIMO，因此利用现有协议中多流发送时解调导频的***方式就可以实现上行传输的导频***从而完成上行信道估计。

每个用户根据调度信令中b₃₉b₄₀…b₄₃指示的解调导频图样的索引值获取本次上行多用户传输的总的空时流数N_sts、导频周期DPI_F和导频符号数DP_num，根据b₃₃b₃₄b₃₅以及b₂₄b₂₅…b₃₀获取该用户被分配的空时流的索引值，从而利用解调导频子载波集合的计算公式就可得到每个用户解调导频所***的位置。

2)功率控制

在上行多用户***中，需要功率控制机制以平衡同时传输的多个用户的发送信道到达AP处的强度。如果没有功率控制机制，发出等功率信号时，距离AP近或者没有阻挡物的STA由于经历不同的路径长度或者反射物等，比那些离AP远或有阻挡物的STA到达AP的功率大很多，而功率不平衡将会给接收算法带来影响。

由图3和图4的随机接入帧结构可以看出现有的无线局域网协EUHT中的功率控制闭环功率控制的流程为：

步骤一：STA在随机接入请求帧中携带本次发送功率以及剩余功率余量。由此信息，接入点可以获得STA到接入点的上行传输路径损耗的估计值以及STA的最大发送功率。

步骤二：接入点根据接收帧的质量，在随机接入响应中携带功率调整值以闭环控制STA的发送功率。

现有EUHT中的开环功率控制流程：在BCF帧中携带CAP的发送功率，站点根据该值并利用上下行的互易性可以估计上行传输路径的估计值，并且根据CCH中配置的MCS值，可以开环控制其发送功率为

P_STA＝min{P_{STA_MAX},PL_OL+C/N+10log₁₀(BW)}(dBm)

\*MERGEFORMAT(1)

其中，PL_OL为上行传输路径损耗的估计值；C/N为不同MCS对应的载噪比；BW为CAP分配给STA的传输带宽。

现有EUHT协议中的功率控制都是慢功率控制，即认为站点的信道变化缓慢。闭环功率控制中仅仅在接入的流程中做了控制，但是随着时间的推移用户信道发送变化时，需要及时进行功率的调整；开环控制中，由于受到阴影衰落或者STA移动的影响，STA通过BCF中携带的发送功功率估计的上行传输路径损失在进行发送上行数据时会发生变化从而导致开环的功率控制不够准确。而上行多用户传输时，对功率控制的实时性要求较高，因此需要对现有的功率控制方式进行修改以满足上行多用户传输时的要求。

在本发明中，改进的功率控制按照以下步骤：

步骤一：STA在资源请求帧中携带站点的发送功率，如图5所示，STA可由信道变化情况来决定是否在资源请求帧中携带发送功率，将帧控制中一预留比特作为“STA发送功率域指示”比特以指示是否携带发送功率字段。

步骤二：CAP采用开环或闭环功率控制，CAP由接入请求帧获得STA的最大发送功率。若STA在资源请求帧中没有携带发送功率，则CAP由接入请求帧估计上行路径损失。否则，由资源请求帧估计上行路径损失。CAP根据上述STA最大发送功率和估计的上行路径损失为STA分组并选择MCS。CAP在上行多用户组调度信令中利用比特b₄₄b₄₅…b₅₁指示采用何种功率控制，当该比特值＝0时，表示采用开环功率控制，STA根据公式设定发送功率，一般用于接入点为一组用户设置相同的MCS时；否则采用闭环功率控制，该域的值表示CAP为STA设置的发送功率值，一般用于接入点为用户设置不同的MCS时。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干可以预期的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种适用于无线局域网的上行多用户传输方法，包括以下步骤：

步骤一、需要发送上行数据的站点通过竞争向接入站点发送资源请求帧；

步骤二、所述接入站点根据所述资源请求帧，来判决是否存在可进行上行多用户传输的用户组；

步骤三、若存在该用户组，所述接入站点则在控制信道中为该用户组中的用户分配相同的上行传输资源；否则，所述接入站点为所述需要发送上行数据的站点正常分配上行传输资源；

步骤四、所述需要发送上行数据的站点根据所述控制信道中的上行资源分配进行上行数据发送；

其中所述需要发送上行数据的站点由信道变化情况来决定是否在资源请求帧中携带站点发送功率字段，该字段用来协助所述接入站点估计上行路径损失以进一步为所述站点选择调制编码方式MCS，所述接入站点根据是否为所述用户组分配相同的调制编码方式MCS来决定采用何种功率控制方式，若为相同的调制编码方式MCS，则采用开环功率控制，若为不同的调制编码方式MCS，则采用闭环功率控制。

2.根据权利要求1所述的适用于无线局域网的上行多用户传输方法，其特征在于，在控制信道中为所述用户组设置专门的单播调度信令，其中所述单播调度信令包括用户被分配的资源位置、用户被设置的调制编码方式MCS及用户并行空时流数、用户采用的信道编码方式、用户被分配的空时流起始索引、用户时域解调导频周期、用户频域解调导频图样、用户频域解调导频图样的索引、以及用户功率控制指示字段。

3.根据权利要求2所述的适用于无线局域网的上行多用户传输方法，其特征在于，用户可以根据所述单播调度信令中的用户并行空时流数、用户被分配的空时流起始索引和用户频域解调导频图样的索引设置上行多用户数据发送时解调导频***的位置以便于接入点进行上行信道估计。