CN111434081B - 使用功率自适应星座的半正交多址接入 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于控制分配给叠加符号星座的所有组合星座的功率的***和方法。将具有自适应功率分配的叠加星座用于无线局域网(wireless local area network，WLAN)中。

Description

使用功率自适应星座的半正交多址接入
交叉引用
本申请要求2017年12月7日递交的发明名称为“使用功率自适应星座的半正交多址接入(Semi-Orthogonal Multiple Access with Power-Adaptive Constellation)”的第15/835，218号美国专利申请的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明一般涉及数字通信，更具体地，涉及一种将叠加符号星座用于无线局域网(wireless local area network，WLAN)中的***和方法。
背景技术
连续几代射频通信***的一个共同目标是增加在某一通信频带上传输的信息量。例如，公开号为2016/0204969的美国专利申请公开了允许多个电子设备使用叠加星座来共享无线频谱的半正交多址(Semi-Orthogonal Multiple Access，SOMA)***。在SOMA中，叠加符号星座是由使用不同调制阶数的组合星座形成的。所得到的符号包括具有不同解码可靠性的高阶调制子符号和低阶调制子符号。高阶调制子符号的可靠性低，所以高阶调制子符号更适合高信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)信道。低阶调制子符号越的可靠性高，所以低阶调制子符号更适合低SNR信道。SOMA中的“半正交”一词源自以下特性：从高SNR接收器对低可靠性子符号进行解码的角度来看，可以认为高可靠性子符号是无干扰的，因此，与低可靠性子符号正交。然而，从低SNR接收机对高可靠性子符号进行解码的角度来看，可以认为低可靠性子符号是与高可靠性子符号不正交的干扰。例如，SOMA可以应用于高级无线接入技术。迄今为止，所提出的SOMA***依赖于一种QAM星座，这种QAM星座与符合IEEE802.11ac的无线接入技术指定的QAM星座相同。
需要提供能够使用叠加星座进一步提高无线频谱利用率的***。
发明内容
示例性实施例提供了一种用于控制分配给组成叠加符号星座的所有组合星座的功率的***和方法。在一些示例中，将具有自适应功率分配的叠加星座用于无线局域网(wireless local area network，WLAN)中。
本发明的第一方面提供了一种由网络节点执行的方法。所述方法包括：从多个可能的功率分配因子中确定一个功率分配因子；根据所述功率分配因子在第一组合星座和第二组合星座之间分配能量，所述第一组合星座和所述第二组合星座进行叠加，形成正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，QAM)星座；将第一数据和第二数据映射到所述QAM星座的符号上，其中，所述第一数据映射到所述符号中与所述第一组合星座对应的第一子符号上，所述第二数据映射到所述符号中与所述第二组合星座对应的第二子符号上。通过射频(radio frequency，RF)信号在一帧传输所述星座符号。
可选地，在任一上述方面中，增大所述功率分配因子会增加分配给所述第一组合星座的能量，其增量与分配给所述第二组合星座的能量的减量成正比。
可选地，在任一上述方面中，所述QAM星座包括4个象限中每个象限内的符号组成的子星座，增大所述功率分配因子会增大每个子星座内符号之间的距离，同时减小所述子星座之间的距离。
可选地，在任一上述方面中，所述功率分配因子表示所述QAM星座内每个符号的平均功率。
可选地，在任一上述方面中，所述多个功率分配因子包括至少一个与801.11acQAM星座对应的功率分配因子。
可选地，在任一上述方面中，所述QAM星座是16QAM星座，表示存在16个可能的4比特符号(b0b1b2b3)，每个4比特符号(b0b1b2b3)表示的比特具有如下所示的相对同相(I)和正交(Q)轴坐标：
Figure BDA0002517826990000021
其中：
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure BDA0002517826990000022
Figure BDA0002517826990000023
可选地，在任一上述方面中，所述第一子符号包括所述符号b0b1b2b3中的比特b0和b2，所述第二子符号包括所述符号b0b1b2b3中的比特b1和b3。
可选地，在任一上述方面中，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.2。
可选地，在任一上述方面中，所述QAM星座是64QAM星座，表示存在64个可能的6比特符号(b0b1b2b3b4b5)，每个所述6比特符号(b0b1b2b3b4b5)具有从集合(-Kf-X3，-Kf-X1，-Kf+X1，-Kf+X3，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3)中选择的相对同相(I)轴坐标和从集合(-Kf-X3，-Kf-X1，-Kf+X1，-Kf+X3，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3)中选择的相对正交(Q)轴坐标，
其中：
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure BDA0002517826990000031
Figure BDA0002517826990000032
Figure BDA0002517826990000033
可选地，在任一上述方面中，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.2381。
可选地，在任一上述方面中，所述第一子符号包括所述符号b0b1b2b3b4b5中的比特b0、b2和b4，所述第二子符号包括所述符号b0b1b2b3b4b5中的比特b1、b3和b5。
可选地，在任一上述方面中，所述QAM星座是256QAM星座，表示存在256个可能的6比特符号(b0b1b2b3b4b5b6b7)，所述256QAM星座的第一象限内的每个所述符号具有从集合(Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7)中选择的相对同相(I)轴坐标和从集合(Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7)中选择的相对正交(Q)轴坐标，
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure BDA0002517826990000034
Figure BDA0002517826990000035
Figure BDA0002517826990000036
可选地，在任一上述方面中，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.247。
可选地，在任一上述方面中，所述帧包括多比特字段，所述方法包括：使多比特字段填充有表示所述功率分配因子的索引值。
根据第二方面，提供了一种接入点(access point，AP)。所述AP包括：存储器；进行无线通信的接口；用于执行存储在所述存储器中的指令的处理设备。所述执行的指令使得所述AP：从多个可能的功率分配因子中确定一个功率分配因子；根据所述功率分配因子在第一组合星座和第二组合星座之间分配能量，所述第一组合星座和所述第二组合星座进行叠加，形成正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，QAM)星座；将第一数据和第二数据映射到所述QAM星座内的符号上，其中，所述第一数据映射到所述符号中与所述第一组合星座对应的第一子符号上，所述第二数据映射到所述符号中与所述第二组合星座对应的第二子符号上。通过射频(radio frequency，RF)信号在一帧中传输所述星座符号。
可选地，在任一上述方面中，增大所述功率分配因子会增加分配给所述第一组合星座的能量，其增量与分配给所述第二组合星座的能量的减量成正比。
可选地，在任一上述方面中，所述QAM星座包括4个象限中每个象限内的符号组成的子星座，增大所述功率分配因子会增大每个子星座内符号之间的距离，同时减小所述子星座之间的距离。
可选地，在任一上述方面中，所述QAM星座是16QAM星座，表示存在16个可能的4比特符号(b0b1b2b3)，每个4比特符号(b0b1b2b3)表示的比特具有如下所示的相对同相(I)和正交(Q)轴坐标：
Figure BDA0002517826990000041
其中：
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure BDA0002517826990000042
Figure BDA0002517826990000043
可选地，在任一上述方面中，所述第一子符号包括所述符号b0b1b2b3中的比特b0和b2，所述第二子符号包括所述符号b0b1b2b3中的比特b1和b3
可选地，在任一上述方面中，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.2。
可选地，在任一上述方面中，所述QAM星座是64QAM星座，表示存在64个可能的6比特符号(b0b1b2b3b4b5)，每个所述6比特符号(b0b1b2b3b4b5)具有从集合(-Kf-X3，-Kf-X1，-Kf+X1，-Kf+X3，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3)中选择的相对同相(I)轴坐标和从集合(-Kf-X3，-Kf-X1，-Kf+X1，-Kf+X3，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3)中选择的相对正交(Q)轴坐标，
其中：
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure BDA0002517826990000051
Figure BDA0002517826990000052
Figure BDA0002517826990000053
可选地，在任一上述方面中，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.2381。
可选地，在任一上述方面中，所述QAM星座是256QAM星座，表示存在256个可能的6比特符号(b0b1b2b3b4b5b6b7)，所述256QAM星座的第一象限内的每个所述符号具有从集合(Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7)中选择的相对同相(I)轴坐标和从集合(Kf-X7，Kf-X5,，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7)中选择的相对正交(Q)轴坐标，
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure BDA0002517826990000054
Figure BDA0002517826990000055
Figure BDA0002517826990000056
可选地，在任一上述方面中，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.247。
根据第三方面，提供了一种用于接收RF信号的方法和站点(station，STA)。所述RF信号包括一帧，所述帧包括QAM星座符号，所述QAM星座符号包含映射到所述符号中的第一子符号的第一数据和映射到所述符号中的第二子符号的第二数据，所述第一子符号与第一组合星座对应，所述第二子符号与第二组合星座对应，所述帧包括标识所述第一子符号和所述第二子符号之间能量的相对分配的功率分配信息。根据所述帧中的所述功率分配信息，所述STA从多个可能的功率分配因子中确定一个功率分配因子。解码所述符号，以根据所述功率分配因子恢复所述第一子符号和所述第二子符号中的至少一个子符号。
根据第四方面，提供了一种方法。所述方法包括：生成正交相移键控(quadraturephase shift keying，QPSK)符号流，每个符号包含表示相应数据比特的第一比特和表示参考序列中的相应比特的第二比特；通过射频(radio frequency，RF)信号在一帧中传输所述QPSK符号。在示例中，所述QPSK符号形成所述帧的中间码，所述中导码位于所述帧的前导码之后。在一些情况下，所述中导码的前后都可以是调制阶数高于QPSK的QAM符号。在一些示例中，所述参考序列是信道估计序列。所述方法可以由适当配置的接入点执行。
第五方面，一种由接收器执行的方法。所述方法包括：通过无线通信信道接收包括多个正交相移键控(quadrature phase shift keying，QPSK)符号的帧，每个符号包含表示相应数据比特的第一比特和表示参考序列中的相应比特的第二比特。解码所述帧，以恢复所述数据比特和所述参考序列比特。在一些示例中，根据所述参考序列比特对所述无线通信信道执行信道估计。
第六方面，一种由网络节点执行的方法。所述方法包括：将发往第一站点的第一数据映射到正交相移键控(quadrature phase shift keying，QPSK)符号中的第一比特上，将发往第二站点的第二数据映射到所述QPSK符号中的第二比特上；通过发往所述第一站点和所述第二站点的射频(radio frequency，RF)信号在一帧中传输所述QPSK符号。
可选地，在任一上述方面中，所述方法包括：根据功率分配因子在所述第一比特和所述第二比特之间分配能量。
附图说明
现在将通过示例参考示出本发明示例性实施例的附图，其中：
图1示出了根据示例性实施例的示例性通信***；
图2示出了802.11ac QPSK星座；
图3示出了802.11ac QAM-16星座；
图4示出了采用SOMA的WLAN的信道资源示意图；
图5示出了根据一个示例性实施例的QPSK星座；
图6为QAM调制器的方框图；
图7为帧的示意图；
图8A为根据一个示例性实施例的接入点和站点执行动作的流程图；
图8B为根据另一个示例性实施例的接入点和站点执行动作的流程图；
图9示出了根据一个示例性实施例的叠加16QAM星座；
图10示出了图9的叠加16QAM星座具有两个不同功率分配因子；
图11示出了根据一个示例性实施例的叠加64QAM星座；
图12示出了根据一个示例性实施例的叠加256QAM星座的子星座；
图13为与图7的帧类似的帧的示意图，示出了其它细节；
图14示出了根据一个示例性实施例的接入点执行的操作；
图15示出了根据一个示例性实施例的站点执行的操作；
图16示出了根据另一个示例性实施例的接入点执行的操作；
图17A示出了可以在图1的网络中使用的站点的一个示例；
图17B示出了可以在图1的网络中使用的接入点的一个示例。
在不同的附图中可以使用类似的参考数字来表示类似的组件。
具体实施方式
下面将详细论述示例性实施例的操作和结构。然而，应理解，本发明提供的许多适用发明概念可以在多种具体上下文中实施。所论述的具体实施例仅仅说明各个实施例的具体结构以及用于操作本文公开实施例的具体方式，而不应限制本发明的范围。
示例性实施例在WLAN通信***的上下文中进行了描述，WLAN通信***采用叠加符号星座来提高通信性能。这些实施例可以应用于符合标准的WLAN通信***，例如，符合IEEE802.11标准组规范的WLAN通信***，以及应用于不符合标准的通信***。
图1示出了示例性无线通信***100。通信***100包括接入点(access point，AP)102，AP 102可以服务于多个站点(station，STA)，例如，STA1、STA2、STA3至STAN(泛称为STA)。AP 102可以调度各个STA的传输时机并通过信号向STA发送有关传输时机的信息。STA可以根据调度后的传输时机接收传输或进行传输。AP 102和STA可以实施本发明提供的示例性实施例。
在示例性实施例中，AP 102可以是基站、演进型基站(evolved NodeB，eNB)、NodeB、控制器、基站收发信台以及其它收发设备。类似地，STA可以是接收设备、电子设备、移动站、手机、终端、用户设备(user equipment，UE)、机器类通信设备以及其它能够接收RF信号的设备。虽然可以理解，通信***可以采用能够与多个STA通信的多个AP 102，但是为了简单起见，图1仅示出了一个AP 102和相应的一组STA。
STA可以与AP 102建立不同质量的通信链路。例如，不同STA与AP 102的距离可能不同。STA1可能位于AP 102附近，具有高信噪比(signal to noise ratio，SNR)，例如，20dB；STA2可能与AP 102相距较远，具有低SNR，例如，5dB或者8dB。需要说明的是，AP 102与STA之间的距离不是衡量信道质量(低SNR与高SNR)的唯一因素。例如，结构、墙体、植被以及降水等干扰物也会影响接收信号质量。虽然当前论述主要涉及两个STA(高SNR STA1和低SNR STA2)，但本文提供的示例性实施例可以通过任意数量的STA进行操作。
根据一个示例性实施例，自适应功率分配与SOMA的叠加符号星座相结合，产生多址无线技术，增加了通信信道的容量并为不同STA的数据提供了不同的保护。在示例性实施例中，引入了新的正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，QAM)星座格式。为了向下文描述的实施例提供上下文，图2示出了根据IEEE.802.11ac规范的QPSK(也称为4QAM)星座的一个示例，图3示出了根据IEEE.802.11ac规范的16QAM星座的一个示例。
在图2的802.11ac QPSK星座中，每个星座点表示对2个比特进行编码的符号b0b1。每个星座点(及其对应的符号)相对于同相幅度轴(I)和正交相位幅度轴(Q)可以表示为实、虚直角坐标(Si*cosθ，Si*sinθ)或(Si*cosθ+j(Si*sinθ))，其中，Si为符号的幅度(例如，原点O到星座点的距离)，θ是相对于同相轴I的符号相位角。符号的功率为PSi＝|Si|2/2。因此，符号功率与符号幅度的平方成正比。符号的能量为功率乘以符号持续时间：ESi＝T(|Si|2/2)。由于每个符号携带b个比特，所以平均比特能量为Eb＝ESi/b。某个星座的平均符号能量
Figure BDA0002517826990000071
可以计算为所有符号的平均值。在图2的示例中，对同相和正交相位坐标进行缩放或归一化，使得所有符号的平均能量为1。在802.11ac QPSK的情况下，归一化因子为
Figure BDA0002517826990000072
例如，在图2中，表示比特对b0b1 11的星座符号具有极坐标(Si＝1，θ＝45°)和直角坐标
Figure BDA0002517826990000073
采用格雷(Gray)码将星座符号映射到比特，使得相邻星座符号仅变化一个比特。
在图3的802.11ac 16QAM星座中，每个星座点表示对4个比特(b0b1b2b3)进行编码的符号302。在示例性实施例中，图3的16QAM星座通过叠加两个组合星座得到，每个组合星座使用相应的调制阶数。本文使用的术语“组合星座”是指与一个或多个其它组合星座进行叠加从而形成叠加星座的一种星座。术语“子星座”是指星座的一个象限内的星座符号。
符号302可以划分为包括比特b0和b2的第一子符号304和包括比特b1和b3的第二子符号306。第一子符号304(b0和b2)与使用低阶调制即QPSK的第一组合星座对应。从图3可以看出，第一子符号比特b0和b2在象限Q1、Q2、Q3和Q4内都保持不变，但在象限之间发生变化。例如，对于象限Q1内的4个符号，b0＝1，b2＝1；对于象限Q2内的4个符号，b0＝0，b2＝1。第二子符号306(b1和b3)与使用高阶调制即16QAM的第二组合星座对应。从图3可以看出，象限内每个符号的第二子符号中的比特b1和b3都不相同。
因此，可以根据子符号304所在的象限对包括比特b0和b2的子符号304进行解码。表示比特b0和b2的不同比特值的子符号304之间的象限间能量差大于表示比特b1和b3的不同比特值的子符号306之间的象限内能量差。如图3所示，比特b0和b2的对数似然比(log-likelihood ratio，LLR)相同，取决于由星座原点O到象限子星座中心点SC的距离表示的信号幅度(Al)。比特b1和b3的LLR取决于由象限子星座中心点SC到子星座符号的距离表示的较小幅度值(Ah)。在802.11ac中，幅度电平Al为
Figure BDA0002517826990000081
幅度电平Ah为
Figure BDA0002517826990000082
在802.11ac中，每个QAM符号由发往相同STA的比特组成。然而，在将星座视为一组叠加组合星座的***(例如，SOMA)中，QAM符号可以由发往不同STA的比特组成。可以将QAM符号302中的高可靠性比特调度给具有低SNR信道的STA，将低可靠性比特调度给具有高SNR信道的STA。将高可靠性比特分配给低SNR信道，提高了解码成功率。将低可靠性比特分配给高SNR信道，降低了高数据速率下的解码成功率。图4示出了采用叠加星座的WLAN的信道资源示意图450。采用叠加星座可以在单个信道或载波中调度至少两个STA。如图4所示，单个信道或载波既可以承载发往STA1 455的帧又可以承载发往STA2 460的帧。如果需要，可以使用填充465，使发往STA1 455的帧与发往STA2 460的帧大小一致。虽然图4示出了支持两个STA的传输，但可以支持往至少两个站点的传输，其中，同时传输的次数上限根据正在使用的叠加QAM星座的大小来设定。
在802.11ac QAM星座中，每个符号302的相对同相和正交相位幅度对于该符号302保持恒定，因此，每个符号在星座中的相对位置保持恒定。在802.11ac中，对星座符号进行归一化，使得每个象限内所有符号的平均能量都为1。在802.11ac 16QAM、64QAM和256QAM中，分别使用归一化因子
Figure BDA0002517826990000083
和
Figure BDA0002517826990000084
对每个星座符号进行归一化。
在本文描述的示例性实施例中，引入了与已知802.11ac星座不同的新符号星座，不同之处在于：可以采用自适应功率分配因子，控制每个组合星座的功率分配。为此，图5示出了根据一个示例性实施例的新QPSK符号星座500的一个示例。在802.11ac QPSK星座中，每个符号的正交相位幅度值和同相幅度值相同，即
Figure BDA0002517826990000085
然而，在QPSK符号星座500中，每个符号的正交相位幅度值和同相幅度值可以随着基于自适应功率分配因子α的预定关系而发生变化。在图5中，每个星座符号的正交相位幅度电平为
Figure BDA0002517826990000086
同相幅度电平为
Figure BDA0002517826990000087
QPSK星座500是二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)星座和正交二进制相移键控(quadrature binary phase shift keying，QBPSK)星座的叠加，其中，BPSK星座仅存在于同相轴或实轴上，QBPSK星座仅存在于正交相位轴或虚轴上。
图6为QAM调制器600的方框图表示。QAM调制器600输出的信号包括QPSK星座500内的连续QPSK符号b0b1。如图6所示，BPSK子符号b0的数据(–1或1)可以作为同相输入I，调整后得到幅度电平
Figure BDA0002517826990000088
QBPSK子符号b1的数据(–1或1)可以作为正交相位输入Q，调整后得到幅度电平
Figure BDA0002517826990000089
从而产生以下各种可能的QPSK符号：。
在α＝0.5的情况下，QPSK星座500与802.11ac QPSK星座相同。
在叠加QPSK星座500中，可以通过调整功率分配因子α在BPSK组合星座和QBPSK组合星座之间进行自适应功率分配。增大功率分配因子α会增大星座500内的QBPSK子符号之间的距离(提高了QBPSK子符号b1的可靠性)，同时减小星座500内的BPSK子符号之间的距离(降低了BPSK子符号b0的可靠性)。减小功率分配因子α的效果相反。
在一些示例性实施例中，同相幅度电平为
Figure BDA0002517826990000091
的BPSK子符号b0可以用于对准备发往一个STA的数据比特进行编码，正交相位幅度电平为
Figure BDA0002517826990000092
的QBPSK子符号b1可以用于对准备发往另一个STA的数据比特进行编码。在功率分配因子α＜0.5的情况下，BPSK子符号b0是最可靠比特(most reliable bit，MRB)，用于低SNR信道的条件下(例如，用于距离远的STA2)；QBPSK子符号b1是最不可靠比特(least reliable bit，LRB)，用于高SNR信道的条件下(例如，用于距离近的STA1)。以BPSK子符号b0准备发往距离远的STA2而QBPSK子符号b1准备发往距离近的STA1为例，距离远的STA2和距离近的STA1都可以通过与站点解调传统QPSK符号相同的方式解调接收到的叠加QPSK符号，而忽略并非准备发给它们的比特。或者，距离远的STA2可以仅将接收到的叠加QPSK符号处理为BPSK符号，而将信号中的正交相位部分视为噪声。在一些示例性实施例中，接收方STA可以将接收到的QPSK符号在经过数字基带处理之前在RF处理过程中分为同相分量和正交相位分量。
在一些实施例中，在使用QPSK符号b0b1中的子符号比特b0和b1分别作为发往不同站点的数据比特的替代方案中，这两个比特可以用于不同目的。例如，可以使用一个比特作为数据比特，使用另一个比特作为用于信道估计的训练信号。同一个STA可以使用数据比特和训练比特，或者一个STA使用数据比特，另一个STA使用训练比特。
在使用QPSK符号b0b1中的一个比特作为用于信道估计的参考信号的上下文中，在一个示例中，可以将QPSK符号纳入到物理层汇聚协议(Physical Layer ConvergenceProtocol，PLCP)协议数据单元(PLCP Protocol Data Unit，PPDU)中。为此，图7示出了与802.11ac PPDU结构类似的帧700的一个示例。帧700可以包括传统字段702，以向后兼容不用于处理叠加星座的站点。传统字段的后面是前导码701。前导码701准备发往能够处理QPSK星座500等叠加星座的非传统站点。前导码701包括SIG-A字段704、短训练字段(shorttraining field，STF)706、长训练字段(long training field，LTF)708和SIG-B字段710。例如，可以采用BPSK、QBSK或其组合等低阶调制对前导码701进行编码。数据字段712在前导码701之后。SIG-A字段704可以用于指示帧700为非传统帧。数据字段712还可以包含解释后续帧所需的信息，例如，包括带宽、流数、保护间隔、编码方式、调制和编码方案(modulationand coding scheme，MCS)、波束成形。STF字段704用于改进多入多出(Multiple InputMultiple Output，MIMO)传输中的自动增益控制估计。LTF字段708包括长训练序列，接收器使用长训练序列来估计发射天线和接收天线之间的信道。LTF字段708的数目可以随空时流的总数而变化。SIG-B字段710包括描述数据长度和单用户或多用户模式下的调制和编码方案(modulation and coding scheme，MCS)的信息。
在一些示例性实施例中，数据字段712可以包括多个连续的QPSK符号b0b1，其中，一个比特专用于数据，一个比特用于信道估计。在一些示例中，包含信道估计比特的QPSK符号b0b1只包含在数据字段712的选定位置上，例如，选定位置包括位于或靠近数据字段712中间的位置上或按预定间隔位于数据字段712的位置上的一个或多个中导码714。在数据字段712的持续时间长的情况下，在前导码701内执行的信道估计可能无法在整个传输持续时间内保持准确。因此，中导码714使接收器有机会更新之前的信道估计。
在一个示例中，使用连续QPSK符号b0b1在中导码714内重传前导码701的BPSK调制LTF字段708所使用的比特组成的同一LTF序列。每个QPSK符号b0b1中的一个比特用于其中一个LTF序列比特，QPSK符号b0b1中的另一个比特用于承载数据。例如，可以使用QBPSK子符号比特b1作为数据比特，可以使用BPSK子符号比特b0作为LTF序列比特。在示例性实施例中，预先将中导码714在数据字段712中的位置以及QPSK符号b0b1中的参考信号比特的特定功率分配和预期星座位置通知给接收方STA。在接收和解码中导码714的QPSK符号b0b1时，接收方STA可以使用LTF序列比特来执行信道估计，然后，接收方STA可以使用该信息来补充和改进之前结合LTF字段708中包含的序列所做的信道估计。在这方面，可以使用QPSK符号b0b1作为中导码714训练信号，该训练信号可以用于补偿从接收到前导码701之后可能发生的任何信道变化。如上所述，QPSK符号b0b1中的不专用于信道估计的比特可以用于对发往接收方STA的数据进行编码。使用叠加QPSK符号b0b1仍然使得数据在中导码714内进行传输，因此，可以降低添加中导码714的开销成本。
在另一实施例中，QPSK符号b0b1中的一个比特可以用于控制信令，例如，包括指示帧700中的中导码714训练信号的数目。在一些示例中，控制信令比特可以用于指示：如果中导码使用QPSK星座且在中导码之后使用不同的QAM星座，则中导码714之后的数据使用哪种QAM星座。
图8A示出了根据第一示例性实施例的AP 102执行的方法800A以及STA1和STA2分别执行的方法800B。在方法800A和800B中，从AP 102向STA1和STA2传输的下行消息帧820中包含的连续QPSK符号b0b1使用叠加QPSK星座500。当方法800A开始时，AP 802同时有数据通过相应信道822A、822B向STA1和STA2发送。AP确定信道822A和822B的信道信息(步骤801)。可以从包括STA的不同源获取信道信息。信道信息可以采用信道质量指示(channelquality indicator，CQI)、信道状态信息(channel state information，CSI)或者与信道质量、信道条件等相关的其它信息等形式。
AP 104根据信道信息确定QPSK星座500使用的功率分配因子α，还确定分配给每个STA的调制方式(BPSK或QBPSK)(步骤802)。如上所述，功率分配因子α决定了能量沿正交幅度轴和同相幅度轴的相对分配。通过说明性示例，AP 104可以选择功率分配因子α＜0.5(例如，0.4)。在这种情况下，如上所述，BPSK子符号b0是MRB，可以分配给低SNR信道(例如，距离远的STA2)；QBPSK子符号b1是LRB，可以分配给高SNR信道(例如，距离近的STA1)。
接着，AP 104生成帧820(步骤804)。在示例性实施例中，将标识功率分配因子α的信息嵌入在帧820中，同时还嵌入了指示哪个子符号已经分配给每个站点的信息。将一个或多个QPSK符号b0b1添加到帧820中，放置在功率分配因子α和站点分配信息之后。使用比特子符号b0或b1中的一个比特对发往一个STA的数据比特进行编码，使用比特子符号b0或b1中的另一个比特对发往其它STA的数据比特进行编码。然后，AP 104通过信道822A、822B传输帧806(步骤806)。在一个示例中，信道822A和822B分别为使用相同频率和时间资源的空间流。在一些示例中，AP104传输两个信道822A和822B的公共流。
参考方法800B，在接收侧，STA1通过信道822A接收帧820，STA2通过信道822B接收帧820(步骤808)。每个STA在接收帧820中包含的符号时对这些符号进行解码，使每个STA能够在解码任何接收到的QPSK符号b0b1之前确定功率分配因子α和站点子符号分配(步骤810)。接着，STA1和STA2分别对接收到的QPSK符号b0b1进行解码以提取各自的数据比特(步骤812)。如上建议，可能有不同的解码配置。在一个示例中，STA1和STA2中的一个或两个可以用于对接收到的QPSK符号b0b1中的两个比特都进行解码，然后忽略未分配给它们的比特。在另一个示例中，STA1和STA2中的一个或两个只能用于对分配给它们的子符号进行解码。例如，STA2可以仅将接收到的叠加QPSK符号处理为BPSK符号理，并将信号中的正交相位部分视为噪声。
如上所示，在一个可选实施例中，帧中包含的连续QPSK符号b0b1使用叠加QPSK星座500，用于向接收方STA(例如，STA1)传输数据比特和信令比特。在一个示例中，信令比特是序列中用于信道估计的一个比特。为此，图8B示出了在本可选实施例的上下文中AP 104和STA1分别执行的方法800C和800D。当方法800C开始时，AP 104有数据通过信道822A向STA1发送。AP通过上述类似方式确定信道822A的信道信息(步骤801)。AP 104根据信道信息确定QPSK星座500使用的功率分配因子α，还确定分配用于数据比特和信令比特的调制方式(BPSK或QBPSK)。通过说明性示例，AP 104可以分配MRB作为数据比特，分配LRB作为信令比特。
接着，AP 104生成帧(步骤804)，在图示实施例中，该帧的格式如上文结合图7的帧700所述。在示例性实施例中，将标识功率分配因子α的信息嵌入在帧的前导码701中(例如，在SIG-B字段710中)，还嵌入了指示哪个子符号已经分配作为数据比特和哪个子符号已经分配作为信令比特的信息。在一些示例中，还将标识QPSK符号b0b1在数据字段712中的位置的信息添加到前导码701中。将一个或多个QPSK符号b0b1添加到帧的中导码714中。使用子符号b0或b1中的一个比特对数据比特进行编码，并使用子符号b0或b1中的另一个比特对信令比特进行编码。然后，AP 104通过信道822A传输帧700(步骤806)。
参考方法800D，在接收侧，STA1通过信道822A接收帧700。STA1在接收到帧中包含的符号时对这些符号进行解码。在一个示例性实施例中，前导码701包括一个或多个训练字段(例如，LTF 708)，这些字段包括信道估计序列。STA1使用该信息来估计信道822A(步骤809)。在示例性实施例中，STA1还对前导码701中的信息进行解码。该信息标识分配因子α、子符号分配和中导码714的位置(步骤810)。然后，STA1对中导码714中的接收到的QPSK符号b0b1进行解码，以恢复每个符号中包含的数据比特和信令比特(步骤812)。在信令比特用于传输信道估计序列的情况下，STA1可以重新估计信道(步骤814)。
在方法800c和800d的一些示例中，STA1在发送帧之前预先知道功率分配因子、子符号分配和中导码位置中的一个或多个，因此不需要将这些信息添加到发送帧中。在一些示例中，一个STA可以使用信令比特，另一个STA可以使用数据比特。
下面将根据其它示例性实施例描述其它QAM星座。图9示出了根据一个示例性实施例的16QAM符号星座900的一个示例。16QAM符号星座900通过与802.11ac的16QAM星座相同的方式进行格雷编码，其中，每个星座符号表示4比特符号302(b0b1b2b3)。4比特符号302b0b1b2b3包括低阶调制子符号304(b0和b2)和高阶调制子符号306(b1和b3)。在示例性实施例中，可以根据功率分配因子∝调整组合星座的相对功率分配。每个象限Q1、Q2、Q3包括各自的方形4符号子星座。如图9所示，在象限Q1内，星座原点O到象限Q1子星座的中心点SC的幅度电平为
Figure BDA0002517826990000111
象限Q1子星座的中心点SC到Q1星座符号1110的幅度电平为
Figure BDA0002517826990000112
因此，增大功率分配因子α会导致分配更多的功率给使用子符号306(b1和b3)的高阶调制组合星座，相反，还导致分配更少的功率给使用子符号304(b0和b2)的低阶调制组合星座。所以，增大功率分配因子α会提高高阶调制子符号306中的最不可靠比特(least reliable bit，LRB)b1和b3的可靠性，还会降低低阶调制子符号304中的最可靠比特(most reliable bit，MRB)b0和b2的可靠性。减小功率分配因子α的效果相反。
通过示例，图10清楚地示出了16-QAM星座900具有不同功率分配因子α的两个示例。图10的左侧示出了功率分配因子α＝0.4的星座900A，右侧示出了功率分配因子α＝0.1的星座900B。从图10可以看出，星座900A的功率分配因子越大，对应的每个象限内的子星座符号之间的距离越大，而对应的象限内的子星座中心点SC之间的距离越小，从而提高了LRB的可靠性，降低了MRB的可靠性。相反，星座900B的功率分配因子越小，对应的每个象限内的子星座符号相距越近，而对应的象限之间的子星座中心点SC相距越远，从而提高了MRB的可靠性，降低了LRB的可靠性。
功率分配因子α表示每个星座符号的平均功率。随着功率分配因子α增大，每个子星座内的符号的平均能量会成比例地增加，而随着功率分配因子α减小，每个子星座内的符号的平均能量会成比例地降低。相反，子星座中心点之间的能量偏移量会随着功率分配因子α增大而成比例减小，随着功率分配因子α减少而成比例增大。
再次转到图9，在一个示例性实施例中，以下两种关系可以用于为星座900中的16个QAM符号提供直角坐标：
Figure BDA0002517826990000121
其中：
Kf为象限Q1、Q2、Q3和Q4内的任一子星座的子星座中心点SC的同相距离和正交相位距离，根据星座原点O测量得到；
α为自适应功率分配因子，0<α<1。
Figure BDA0002517826990000122
其中：
Kn为包含符号的象限内的中心点SC到该符号的同相距离和正交相位距离。
使用Kf和Kn，星座900的符号可以如下表所示：
表1：16QAM星座
Figure BDA0002517826990000123
Figure BDA0002517826990000131
在α＝0.2的情况下，16QAM星座900与802.11ac 16QAM星座相同。
在示例性实施例中，低SNR的STA使用包括MRB b0和b2的低阶调制子符号304，在本示例中，低SNR的STA为距离远的STA2；高SNR的STA使用包括LRB b1和b3的高阶调制子符号306，在本示例中，高SNR的STA为距离近的STA1。作为MRB b0b2的目标接收器的站点(例如，距离远的STA2)可以将接收到的符号302处理为QPSK符号以解码MRB b0b2，而将LRB b1b3视为噪声。作为LRB b1b3的目标接收器的站点(例如，距离近的STA1)需要将接收到的符号302解调为16QAM符号以解码LRB b1b3。因此，至少将自适应功率分配因子α预先通知给作为LRBb1b3的目标接收器的站点(例如，距离近的STA1)，以使站点能够解调接收到的符号302并正确计算LLR，从而确定LRB b1b3。
上文结合16QAM星座900公开的在组合星座之间进行自适应功率分配也可以应用于高调制电平QAM星座，包括但不限于64QAM和256QAM。为此，图11示出了根据一个示例性实施例的64QAM符号星座1100的一个示例。如图11所示，每个象限包括以4×4网格排列的16个6比特符号b0b1b2b3b4b5的子星座，4个子星座具有各自的子星座中心点(例如，在象限Q1内标记为SC)。
在64QAM符号星座1100中，使用与802.11ac的64QAM星座相同的格雷编码方案。64QAM符号星座1100可以划分为不同数目的组合星座，每个组合星座对应于相应的调制阶数，具有各自的功率分配。
在图11所示的示例中，6比特符号b0b1b2b3b4b5包括两个具有各自功率分配的组合星座。一个组合星座包括对应于功率分配1–α的最可靠低阶调制的3比特子符号b0b2b4，另一个组合星座包括对应于功率分配α的最不可靠高阶调制的3比特子符号b1b3b5。功率分配因子α和星座距离之间的关系可以分别用Kf和Kn对应的等式(1)和(2)表示。Kf表示64QAM星座1100与QAM星座900相同的维度，即，星座原点O到象限中心点SC的同相距离和正交相位距离。Kn如下确定。在64QAM星座1100中，X1表示象限内的相邻符号之间的同相距离的一半和正交相位距离的一半，X3为X1的3倍。
Figure BDA0002517826990000132
是X12和X32之间的中间值，使得
Figure BDA0002517826990000133
相应地，
Figure BDA0002517826990000134
如图11所示，位于Q1和Q4内的其中4列星座符号的正同相I坐标轴(实)值分别为：
Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3
位于Q1和Q2内的其中4行星座符号的正正交相位Q坐标轴(虚)值分别为：
Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3
位于Q2和Q3内的4列星座符号的负同相I坐标轴(实)值分别为：
-Kf+X3，-Kf+X1，-Kf-X1，-Kf-X3
位于Q3和Q4内的其中4行星座符号的负正交相位Q坐标轴(虚)值分别为：
-Kf+X3，-Kf+X1，-Kf-X1，-Kf-X3
因此，64个星座符号分别具有从以下一组可能坐标值中选择的同相(I)坐标值和正交相位坐标值：-Kf-X3，-Kf-X1，-Kf+X1，-Kf+X3，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3。
在α＝0.2381的情况下，64QAM星座1100与802.11ac 64QAM星座相同。
图12示出了根据一个示例性实施例的256QAM符号星座1200的一个示例。具体而言，图12示出了256QAM符号星座1200的第一象限Q1。在256QAM符号星座1200中，使用与802.11ac 256QAM星座相同的格雷编码方案，每个星座符号表示8比特符号b0b1b2b3b4b5b6b7。256QAM符号星座1200可以划分为不同数目的组合星座，每个组合星座对应于相应的调制阶数，具有各自的功率分配。
在图12所示的示例中，8比特符号b0b1b2b3b4b5b6b7包括两个具有各自功率分配的组合星座。一个组合星座包括对应于功率分配1–α的最可靠低调制的4比特子符号b0b2b4b6，另一个组合星座包括对应于功率分配α的最不可靠高调制的4比特子符号b1b3b5b7。功率分配因子α和星座距离之间的关系可以用Kf对应的公式(1)和Kn对应的公式(2)表示。值Kf表示256QAM星座1200与QAM星座900相同的维度，即，星座原点O到象限中心点SC的同相距离和正交相位距离。Kn如下确定：在256QAM星座1200中，X1表示象限内的相邻符号之间的同相距离的一半和正交相位距离的一半，X3为X1的3倍，X5为X1的5倍，X7为X1的7倍。
Figure BDA0002517826990000141
是X12、X32、X52和X72之间的中间值，使得
Figure BDA0002517826990000142
相应地，
Figure BDA0002517826990000143
如图12所示，位于Q1和Q4内的其中8列星座符号的正同相I坐标轴(实)值分别为：
Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7
类似地，位于Q1和Q2内的其中8行星座符号的正正交相位Q坐标轴(虚)值分别为：
Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7
负坐标值是上述值的负数。
因此，在图12的象限Q1内，每个星座符号具有从以下一组可能坐标值中选择的同相I坐标值和正交相位坐标值：Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7。
在α＝0.247的情况下，256QAM星座1200与802.11ac 256QAM星座相同。
下面将描述用于支持使用自适应功率叠加QAM星座符号的帧格式。在示例性实施例中，使用帧700(在图13中再现)等PPDU帧来传输符号，例如，这些符号可以位于数据字段712中。将允许接收方STA对这些符号进行解码的信息嵌入在前导码701中。例如，在64QAM和256QAM的情况下以及对于至少在16QAM中接收LRB的STA，需要将功率分配因子α的值通知给接收方STA。前导码701中提供的附加信息可以包括：信息(例如，指示比特)，指示帧700包括叠加星座符号；分配信息，指示组合星座(例如，子符号比特)到相应STA的分配(例如，符号中的哪些比特位置准备发往每个STA)；星座信息，识别叠加QAM星座调制类型(例如，16QAM、64QAM或128QAM)。在一个示例性实施例中，将该信息嵌入到SIG-B字段710中。图13示出了SIG-B字段710包括发往每个STA(例如，STA1和STA2)的STA属性部分740的一个示例。
每个STA属性部分740包括：STA_ID字段750，标识STA属性部分740中的信息所适用的STA；指示比特752，指示帧700包括叠加星座符号；MCS字段754，标识STA使用的调制和编码方案类型(例如，叠加星座是QPSK是否是QPSK、16QAM、64QAM或256QAM)；比特级字段756，标识星座中的哪些比特(例如，MSB或LSB)已经分配给STA；功率分配因子指示字段758，标识功率分配因子α。在一些示例中，功率分配因子字段758的大小为N个比特，比特的每种唯一组合用作唯一功率分配因子α的索引。例如，对于N＝2、3或4，功率分配因子字段758可以用于4、8或16个不同的功率分配因子α级别的索引。在一个示例性实施例中，对功率分配因子字段758的至少一个可能索引值进行分配，以指示叠加星座是802.11ac星座。例如，功率分配因子字段758中的特定比特组合指示：QPSK SOMA星座的α等于0.5，16QAM SOMA星座的α等于0.2，64QAM SOMA星座的α等于0.2381，256QAM SOMA星座的α等于0.247。
图14示出了根据一个示例性实施例的AP 104执行的基带操作131，以使帧700填充有调度给多个STA的站特定数据。基带操作131表示可以在单输入单输出(single inputsingle output，SISO)调度环境中执行的操作。
在执行基带操作131之前，AP 104已经确定了每个调度STA的信道信息。如上所述，信道信息可以从包括STA的不同源获取，可以采用CQI、CSI或与信道质量相关的其它信息等形式。接着，AP根据信道信息确定用于对发往相应STA的数据进行编码的属性，例如，包括功率分配因子、QAM调制电平和站点子符号分配。
在图14的示例中，AP 104分别从多个站点STA1、STA2和STAN接收相应数据比特流(STA1数据、STA2数据、STAN数据)。STA特定数据比特流STA1数据、STA2数据、STAN数据分别独立地经过相应的前向纠错(forward error Correction，FEC)编码器操作132(1)、132(2)和132(N)以及比特交织器134(1)、132(2)和132(N)操作进行处理。然后，相应的经过交织和FEC编码的数据比特流经过叠加星座映射器操作136进行组合，输出星座符号流。在一个示例实施例中，叠加星座映射器操作136根据星座属性135将相应的站点数据比特映射到相应的星座符号。星座属性135包括：(1)功率分配因子α；(2)QAM调制电平(例如，QPSK、16QAM、64QAM、256QAM)；(3)站点子符号分配(即，分配给各个站点的子符号比特)。通过说明，在一个示例中，星座属性135可以是：(1)功率分配因子α＝0.3；(2)调制电平等于16QAM；(3)共2个站点，其中，STA1分配有高调制LRB子符号306(b1和b3)和STA2分配有低调制MRB子符号304(b0和b4)。在示例性实施例中，AP 104可以根据上文表1所示的16-QAM坐标等星座查找表来执行星座映射操作136。
因此，在示例性实施例中，叠加星座映射器操作136为帧700的数据字段712生成叠加星座符号组成的基带流。在一些示例中，前导码701的全部或部分前置于数据字段701之前，包括发往每个STA的STA属性部分740。在示例性实施例中，通过快速傅里叶逆变换(inverse-fast Fourier transform，IFFT)操作138将基带帧中所得到的符号调制到多个子载波(例如，使用正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)进行调制)。在空间映射用于在特定方向引导AP传输的消息的示例中，进行空间映射操作140。所得到的基带数据流则可以上变频到相应的载波频率，并由AP 104传输。
图15示出了根据一个示例性实施例的相应STA执行的基带操作1500，以从接收帧700中恢复STA特定数据。图15具体示出了STA1执行的操作，以恢复数据比特流ST1数据，然而，在帧700中有数据的其它站点执行类似操作。如图15所示，STA1对下变频基带帧700的符号执行快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)操作150，以将帧符号转换到时域。然后，对产生的帧符号进行信道估计和均衡操作152，这些操作是根据前导码701的至少一些字段(包括例STF字段708和LTF字段708，等等)中包含的信息执行的。
然后，执行LLR计算操作154。LLR计算操作154接收作为输入的符号是表示叠加星座中的相对坐标点的值，LLR计算操作154使用对数似然比将这些值转换为实际比特。为了做到这一点，LLR计算操作154将帧700的STA属性部分740中包含的信息提供给接收方STA(例如，(1)功率分配因子α，(2)QAM调制电平，(3)站点子符号分配)。如上所述，STA属性部分740通常使用低调制电平(例如BPSK)进行调制，使STA能够提取LLR计算操作154所需的信息。在一个说明性示例中，(1)功率分配因子α＝0.3，(2)调制电平＝16QAM，(3)STA1分配有高调制LRB子符号306(b1和b3)，LLR计算操作154将LRB子符号和MRB子符号解码为相应的比特，但将忽略MRB子符号304(b0和b2)中的比特。
因此，尽管发往所有STA的数据包含在输入到LLR计算操作154的符号中，但只有对应于STA1数据的比特通过LLR计算操作154输出。通过解交织器操作156对产生的比特流进行重新排列以将比特放回原始顺序，然后进行FEC解码器操作158，从而恢复STA1数据。
图14和图15的示例示出了SISO环境。图16示出了AP 104在AP 104传输M个空间流的多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)环境中执行基带操作1600的一个示例。在图16的示例中，AP 104接收分别发往多个(N个)站点STA1至STAN的的相应数据比特流(STA1数据至STAN数据)。数据比特流STA1数据至STAN数据分别通过针对每个数据比特流单独执行的一系列编码和交织操作162划分为多个数据流。例如，在图16中，发往STA1的数据，即数据比特流STA1数据，经过编码和交织操作162，其中，数据比特通过加扰操作164进行加扰，然后，经过第一解析器操作166解析为至少两个流。然后，将每个经解析的流提供给相应的二进制卷积码(binary convolutional code，BCC)编码器操作168。然后，将经过BCC编码的流提供给流解析器操作170，BCC编码流经过流解析器操作170进行进一步解析，得到总共M个数据流，然后每个数据流分别经过BCC交织器操作172。如图16所示，经过编码和交织操作162，数据比特流STA1数据划分为M个并行数据流STA1数据(1)至STA1数据(M)。对其它STA执行类似的操作，从而产生N组M个数据流。来自每个STA的相应数据流作为一组经过相应的叠加星座映射器操作174(1)至174(M)进行处理。通过说明性示例，如图16所示，数据流STA1数据(1)和STAN数据(N)一起经过叠加星座映射器操作174(1)处理，生成了对应的一条星座符号流(符号流(1))，每个星座符号并入了发往站点STA1至STAN的数据。类似地，数据流STA1数据(M)和STAN数据(M)一起经过叠加星座映射器操作174(M)处理，生成了对应的一条星座符号流(符号流(M))，每个星座符号也并入了发往站点STA1至STAN的数据。对每组站点特定数据流执行的叠加星座映射器操作174(1)至174(N)一般与上文结合SISO环境论述的叠加星座映射器操作136相同。
流特定前导码(例如，前导码701)可以放置在每个符号流(1)至(M)之前，以形成帧700(1)至700(M)，每个帧都包括对应流的星座属性信息135。然后，每个符号流(1)至(M)可以以与已知MIMO发射器操作一致的方式进行处理。例如，每个流可以经过相应的循环移位延迟(cyclic shift delay，CSD)操作，接着经过空间映射操作178，然后经过OFDM调制操作180。所得到的M个基带流上变频到其分配的空间流频率，并由AP 104传输。
在其它实施例中，可以执行不同的操作。例如，在示例性实施例中，可以采用低密度奇偶校验(low dden parity check，LDPC)协议，在这种情况下，可以将编码和交织操作162替换为将LDPC编码器的输出解析为M个流。
在接收方站点(例如，STA1)侧，可以使用已知的MIMO检测技术来分离M个流中的每个流，然后以与上文结合图15论述类似的方式处理每个单独的流，不同之处在于，在一些示例中，在FEC解码和在组合流上进行的FEC解码器操作158之前，可以重新组合分离的数据比特流。
图17A和图17B示出了根据本发明的可以实现方法和教示的示例性设备。具体而言，图17A示出了示例性STA 1310，图17B示出了示例性AP 1370。
如图17A所示，STA 1310包括至少一个处理单元1400。处理单元1400实施STA 1310的各种处理操作。例如，处理单元1400可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它使STA 1310能够在通信***1300中进行操作的功能。处理单元1400还可以用于实现上文更详细地描述的功能和/或实施例的部分或全部。每个处理单元1400包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，每个处理单元1400可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
STA 1310还包括至少一个收发器1402。收发器1402用于对数据或其它内容进行调制，以通过至少一个天线或网络接口控制器(Network Interface Controller，NIC)1404进行传输。收发器1402还用于解调至少一个天线1404接收的数据或其它内容。每个收发器1402包括用于生成无线或有线传输的信号和/或处理无线或有线接收的信号的任何合适的结构。每个天线1404包括用于传输和/或接收无线或有线信号的任何合适的结构。STA 1310中可以使用一个或多个收发器1402，STA 1310中可以使用一个或多个天线1404。尽管收发器1402示出为单个功能单元，但收发器1402也可以使用至少一个发射器和至少一个单独的接收器来实现。
STA 1310还包括一个或多个输入/输出设备1406或接口(例如，连接到互联网1350的有线接口)。输入/输出设备1406允许与网络中的用户或其它设备交互。每个输入/输出设备1406包括任何用于向用户提供信息或从用户接收信息的合适结构，例如，扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器或触摸屏，包括网络接口通信。
另外，STA 1310包括至少一个存储器1408。存储器1408存储STA 1310使用、生成或收集的指令和数据。例如，存储器1408可以存储用于实现上文描述的由处理单元1400执行的部分或全部功能和/或实施例的软件指令或模块。每个存储器1408包括任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。可以使用任何合适的类型的存储器，例如，随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriber identity module，SIM)卡、记忆棒、安全数码(secure Digital，SD)卡，等等。
如图17B所示，AP 1370包括至少一个处理单元1450、至少一个发射器1452、至少一个接收器1454、一个或多个天线1456、至少一个存储器1458、一个或多个输入/输出设备或接口1466。收发器可以用于代替发射器1452和接收器1454，未示出。调度器1453可以耦合到处理单元1450。调度器1453可以包含在AP 1370内或独立于AP 1370操作。处理单元1450执行AP 1370的各种处理操作，例如，信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它功能。处理单元1450还可以用于实施上文更详细地描述的部分或全部功能和/或实施例。每个处理单元1450包括任何用于执行一个或多个操作的合适处理或计算设备。例如，每个处理单元1450可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
每个发射器1452包括任何用于生成通过无线或有线向一个或多个STA或其它设备发送的信号的合适结构。每个接收器1454包括任何用于处理通过无线或有线从一个或多个STA或其它设备接收的信号的合适结构。尽管至少一个发射器1452和至少一个接收器1454示为独立的组件，但至少一个发射器1452和至少一个接收器1454可以组合为收发器。每个天线1456包括用于传输和/或接收无线或有线信号的任何合适的结构。尽管此处示出的公用天线1456耦合到发射器1452和接收器1454，但一个或多个天线1456可以耦合到发射器1452，一个或多个独立天线1456可以耦合到接收器1454。每个存储器1458包括任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备，例如，上文结合STA 1310描述的那些设备。存储器1458存储AP 1370使用、生成或收集的指令和数据。例如，存储器1458可以存储用于实现上文描述的由处理单元1450执行的部分或全部功能和/或实施例的软件指令或模块。
每个输入/输出设备1466允许与网络中的用户或其它设备进行交互。每个输入/输出设备1466包括任何合适的用于向用户提供信息或从用户接收/提供信息的结构，包括网络接口通信。
对于本领域技术人员来说，本文所述实施例的各种修改可能是显而易见的，并且本文所述方法和设备的一般原则可以适用于其它实施例。因此，本发明并非旨在限于本文示出的实施例，而是在最广泛的范围内与本文公开的原理和新颖特征一致。可以对所述实施例进行某些调整和修改。因此，上文论述的实施例被视为是示意性的，而不是限制性的。

Claims (24)

1.一种由网络节点执行的方法，其特征在于，包括：
从多个可能的功率分配因子中确定一个功率分配因子；
根据所述功率分配因子在第一组合星座和第二组合星座之间分配能量，所述第一组合星座和所述第二组合星座进行叠加，形成正交幅度调制(quadrature amplitudemodulation，QAM)星座；
将第一数据和第二数据映射到所述QAM星座的符号上，其中，所述第一数据映射到所述符号中与所述第一组合星座对应的第一子符号上，所述第二数据映射到所述符号中与所述第二组合星座对应的第二子符号上；
通过射频(radio frequency，RF)信号在一帧中传输所述星座符号；
增大所述功率分配因子会增加分配给所述第一组合星座的能量，其增量与分配给所述第二组合星座的能量的减量成正比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述QAM星座包括4个象限中每个象限内的符号组成的子星座，增大所述功率分配因子会增大每个子星座内符号之间的距离，同时减小所述子星座之间的距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率分配因子表示所述QAM星座内每个符号的平均功率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述QAM星座是16QAM星座，表示存在16个可能的4比特符号(b0b1b2b3)，每个4比特符号(b0b1b2b3)表示的比特具有如下所示的相对同相(I)和正交(Q)轴坐标：
Figure FDA0003026975710000011
Figure FDA0003026975710000021
其中：
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure FDA0003026975710000022
Figure FDA0003026975710000023
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一子符号包括所述符号b0b1b2b3中的比特b0和b2，所述第二子符号包括所述符号b0b1b2b3中的比特b1和b3。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.2。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述QAM星座是64QAM星座，表示存在64个可能的6比特符号(b0b1b2b3b4b5)，每个所述6比特符号(b0b1b2b3b4b5)具有从集合(-Kf-X3，-Kf-X1，-Kf+X1，-Kf+X3，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3)中选择的相对同相(I)轴坐标和从集合(-Kf-X3，-Kf-X1，-Kf+X1，-Kf+X3，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3)中选择的相对正交(Q)轴坐标，
其中：
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure FDA0003026975710000024
Figure FDA0003026975710000025
Figure FDA0003026975710000026
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.2381。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一子符号包括所述符号b0b1b2b3b4b5中的比特b0、b2和b4，所述第二子符号包括所述符号b0b1b2b3b4b5中的比特b1、b3和b5。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述QAM星座是256QAM星座，表示存在256个可能的6比特符号(b0b1b2b3b4b5b6b7)，所述256QAM星座的第一象限内的每个所述符号具有从集合(Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7)中选择的相对同相(I)轴坐标和从集合(Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7)中选择的相对正交(Q)轴坐标，
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure FDA0003026975710000027
Figure FDA0003026975710000028
Figure FDA0003026975710000031
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.247。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述帧包括多比特字段，所述方法包括：使所述多比特字段填充有表示所述功率分配因子的索引值。
13.一种接入点(access point，AP)，其特征在于，包括：
存储器；
进行无线通信的接口；以及
处理设备，用于执行存储在所述存储器中的指令以使得所述AP：
从多个可能的功率分配因子中确定一个功率分配因子；
根据所述功率分配因子在第一组合星座和第二组合星座之间分配能量，所述第一组合星座和所述第二组合星座进行叠加，形成正交幅度调制(quadrature amplitudemodulation，QAM)星座；
将第一数据和第二数据映射到所述QAM星座的符号上，其中，所述第一数据映射到所述符号中与所述第一组合星座对应的第一子符号上，所述第二数据映射到所述符号中与所述第二组合星座对应的第二子符号上；
通过射频(radio frequency，RF)信号在一帧中传输所述星座符号；
增大所述功率分配因子会增加分配给所述第一组合星座的能量，其增量与分配给所述第二组合星座的能量的减量成正比。
14.根据权利要求13所述的AP，其特征在于，所述QAM星座包括4个象限中每个象限内的符号组成的子星座，增大所述功率分配因子会增大每个子星座内符号之间的距离，同时减小所述子星座之间的距离。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的AP，其特征在于，所述QAM星座是16QAM星座，表示存在16个可能的4比特符号(b0b1b2b3)，每个4比特符号(b0b1b2b3)表示的比特具有如下所示的相对同相(I)和正交(Q)轴坐标：
Figure FDA0003026975710000032
Figure FDA0003026975710000041
其中：
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure FDA0003026975710000042
Figure FDA0003026975710000043
16.根据权利要求15所述的AP，其特征在于，所述第一子符号包括所述符号b0b1b2b3中的比特b0和b2，所述第二子符号包括所述符号b0b1b2b3中的比特b1和b3。
17.根据权利要求15所述的AP，其特征在于，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.2。
18.根据权利要求13至14中任一项所述的AP，其特征在于，所述QAM星座是64QAM星座，表示存在64个可能的6比特符号(b0b1b2b3b4b5)，每个所述6比特符号(b0b1b2b3b4b5)具有从集合(-Kf-X3，-Kf-X1，-Kf+X1，-Kf+X3，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3)中选择的相对同相(I)轴坐标和从集合(-Kf-X3，-Kf-X1，-Kf+X1，-Kf+X3，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3)中选择的相对正交(Q)轴坐标
其中：
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure FDA0003026975710000044
Figure FDA0003026975710000045
Figure FDA0003026975710000046
19.根据权利要求18所述的AP，其特征在于，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.2381。
20.根据权利要求13至14中任一项所述的AP，其特征在于，所述QAM星座是256QAM星座，表示存在256个可能的6比特符号(b0b1b2b3b4b5b6b7)，所述256QAM星座的第一象限内的每个所述符号具有从集合(Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7)中选择的相对同相(I)轴坐标和从集合(Kf-X7，Kf-X5，Kf-X3，Kf-X1，Kf+X1，Kf+X3，Kf+X5，Kf+X7)中选择的相对正交(Q)轴坐标，
α是所述功率分配因子，0<α<1，
Figure FDA0003026975710000047
Figure FDA0003026975710000051
Figure FDA0003026975710000052
21.根据权利要求20所述的AP，其特征在于，所述多个可能的功率分配因子中的一个功率分配因子为：α＝0.247。
22.一种由站点STA执行的用于接收RF信号的方法，所述RF信号包括一帧，所述帧包括QAM星座符号，所述QAM星座符号包含映射到所述符号中的第一子符号的第一数据和映射到所述符号中的第二子符号的第二数据，所述第一子符号与第一组合星座对应，所述第二子符号与第二组合星座对应，所述帧包括标识所述第一子符号和所述第二子符号之间能量的相对分配的功率分配信息，其特征在于，所述方法包括：
根据所述帧中的所述功率分配信息，所述STA从多个可能的功率分配因子中确定一个功率分配因子；增大所述功率分配因子会增加分配给所述第一组合星座的能量，其增量与分配给所述第二组合星座的能量的减量成正比；
解码所述符号，以根据所述功率分配因子恢复所述第一子符号和所述第二子符号中的至少一个子符号。
23.一种服务于接入点(access point，AP)的站点(station，STA)，其特征在于，包括：
存储器；
进行无线通信的接口；
处理设备，用于执行存储在所述存储器中的指令，以使得所述STA：
通过所述接口接收RF信号，所述RF信号包括一帧，所述帧包括QAM星座符号，所述QAM星座符号包含映射到所述符号中的第一子符号的第一数据和映射到所述符号中的第二子符号的第二数据，所述第一子符号与第一组合星座对应，所述第二子符号与第二组合星座对应，所述帧包括标识所述第一子符号和所述第二子符号之间能量的相对分配的功率分配信息；
从多个可能的功率分配因子中确定一个功率分配因子；增大所述功率分配因子会增加分配给所述第一组合星座的能量，其增量与分配给所述第二组合星座的能量的减量成正比；
解码所述符号，以根据所述功率分配因子恢复所述第一子符号和所述第二子符号中的至少一个子符号。
24.一种由网络节点执行的方法，其特征在于，包括：
将发往第一站点的第一数据映射到正交相移键控(quadrature phase shift keying，QPSK)符号中的第一比特上，将发往第二站点的第二数据映射到所述QPSK符号中的第二比特上；
通过发往所述第一站点和所述第二站点的射频(radio frequency，RF)信号在一帧中传输所述QPSK符号；
所述方法包括：根据功率分配因子在所述第一比特和所述第二比特之间分配能量，增大所述功率分配因子会增加分配给所述第一组合星座的能量，其增量与分配给所述第二组合星座的能量的减量成正比。
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