OFDMA中基于切换天线阵列的到达角位置的信道估计制造技术

本文提出了用于在一般正交频分多址(OFMDA)情况下(包括单个用户)，在分组单元期间切换天线状态时计算到达角估计的技术。无线设备在整个帧上而不仅是在训练符号期间计算信道估计。因此，无线设备在单个帧内针对其阵列中的所有天线计算信道估计，而不必等待多个帧。

Channel estimation of DOA based on switched antenna array in OFDMA

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】OFDMA中基于切换天线阵列的到达角位置的信道估计
本公开涉及无线通信。
技术介绍
在到达角(AngleofArrival，AoA)或用于定位无线设备的任何定位技术中，为了实现更精确的定位结果，需要降低由于信噪比(SNR)和多径而引起的定位误差。在基于AoA的定位技术中，原始数据(来自信道状态信息或原始同相/正交相位样本)被转换成相位向量，相位向量作为输入被提供给基于AoA的定位解决方案。相位向量的转换方式以及最终输入到基于AoA的计算中的方式可能会显著影响准确度。圆形或其他几何天线阵列中的天线处的相位估计被用于估计无线电波的入射方向。在802.11中，使用来自分组接收的信道估计来估计该相位是方便的。然而，由于每个PPDU只对应1个或2个长训练字段(LTF)，因此使用信道估计限制了可扩展性。因此，为了在具有切换天线阵列的系统中捕获AoA估计，需要发送多个PPDU来捕获每个天线状态。为了减少所需的PPDU的数量，在PPDU期间可以发生切换，但是LTF不能是信道估计的唯一来源。IEEE802.11ax引入了正交频分多址(OFDMA)，其中客户端业务不再占用整个信号带宽。相反，客户端被分配有资源单元(RU)或全信号频谱的子集，并同时进行发送或接收。通过同时捕获许多客户端的AoA估计，OFDMA提供了大大提高AoA定位的可扩展性的方法。然而，在切换天线阵列的状态的同时基于每个客户端获得信道估计带来了挑战。附图说明图1是根据示例性实施例的无线网络环境的框图，其中，一个或多个无线接入点被配置为针对使用OFDMA技术发送上行链路传输的单个客户端设备生成到达角信息。图2是示出根据示例性实施例的在无线接入点处采用的切换天线阵列的图，该切换阵列用于在参考天线和多个切换天线处生成接收信号。图3是根据示例性实施例的无线接入点设备的框图，该无线接入点设备被配置为使用切换天线阵列根据上行链路OFDMA传输来生成到达角数据。图4是根据第一示例性实施例的信号处理的功能框图，该信号处理被执行以使用切换天线阵列根据上行链路OFDMA传输生成到达角数据。图5是根据第二示例性实施例的信号处理的功能框图，该信号处理被执行以使用切换天线阵列根据上行链路OFDMA传输生成到达角数据。图6是根据第三示例性实施例的信号处理的功能框图，该信号处理被执行以使用切换天线阵列根据上行链路OFDMA传输生成到达角数据。图7是根据图4的第一示例性实施例和图5的第二示例性实施例描绘出在处的操作的流程图，该操作被执行用于使用切换天线阵列根据上行链路OFDMA传输生成到达角数据。图8是根据图6的第三实施例描绘出在高层处的操作的流程图，该操作被执行用于使用切换天线阵列根据上行链路OFDMA传输生成到达角数据。具体实施方式概述在一个实施例中，本文提出了在无线设备的天线阵列处生成到达角数据以使用OFDMA技术得出作为频带中无线传输的源的一个或多个设备的位置的技术。无线设备(例如，无线接入点(AP))在其多个天线处检测跨越(span)频率带宽的能量，该频率带宽可以包括来自一个或多个源设备(例如，客户端)中的每个源设备的传输，其中，来自源设备的传输占用该频率带宽的子带中的唯一的子载波集。无线设备从至少一个指定天线生成至少一个参考接收信号。无线设备随着时间在多个天线中除该至少一个指定天线之外的天线之间切换，以生成多个天线特定接收信号，每个天线特定接收信号对应于不同的时间间隔。无线设备基于所述至少一个参考接收信号计算第一信道估计，并基于该第一信道估计对传输中的一个传输的帧的至少一部分进行解码，以恢复符号数据。无线设备基于多个天线特定接收信号计算第二信道估计。无线设备根据第一信道估计和第二信道估计中的至少一者生成复合信道估计。使用该复合信道估计，无线设备计算来自一个或多个源设备中的相应源设备的传输的到达角向量。无线设备或另一设备(例如，无线局域网控制器或服务器)基于一个或多个源设备中的相应源设备的到达角向量得出该相应源设备的位置估计。在另一实施例中，无线设备使用滤波器组对多个天线特定接收信号的样本进行滤波，滤波器组针对一个或多个源设备中的相应源设备分离天线特定接收信号，以产生滤波输出。无线设备对滤波输出执行互相关，以生成多个互相关输出，多个互相关输出中的互相关输出对应于多个天线中的相应天线(不包括至少一个指定天线)。无线设备将互相关输出转换为一个或多个源设备中的相应源设备的到达角向量，并且一个或多个源设备中的相应源设备的位置估计是基于相应源设备的到达角向量计算的。示例性实施例本文所提出的实施例提供了针对一般OFMDA情况(包括单个用户)，在分组单元期间切换天线状态时的AoA估计。无线设备在整个帧上(而非仅在训练符号期间)计算信道估计。因此，无线设备在单个帧内针对其阵列中的所有天线计算信道估计，而不必等待多个帧。在一些无线通信/无线网络系统(例如IEEE802.11ax系统)中，使用正交频分多址(OFDMA)技术来使得多个无线客户端能够在小如2MHz的不同频率切片(子载波)上同时进行发送。例如，在IEEE802.11ax中，可以有多达9个无线客户端同时在20MHz信道上向接入点进行发送。期望利用OFDMA和现在已知或以后开发的任何其他技术来同时定位尽可能多的客户端。为此，当同时从多个客户端接收帧时，由于在接入点的天线阵列的所有天线状态之间进行切换，因此针对每个客户端的传输确定了接入点处的多个天线元件中的每个天线元件的相位信息。当接收到来自多个无线客户端的帧时，接入点在多个天线状态之间循环，并且针对每个客户端单独构建表示所有天线状态的全角度向量。这可以在时域或频域中实现。此外，由于在多个天线元件中进行的切换以及客户端传输的异步性质，在给定天线上，从客户端接收的传输中的训练字段可能不能在任何给定时间都是可用的。首先参考图1。图1示出了支持无线网络能力的网络环境10，例如无线局域网(WLAN)。存在多个无线接入点(AP)，如附图标记20(1)至20(N)所示。AP支持多个无线客户端设备(本文中也称为“客户端”)的WLAN连接，如附图标记40(1)至40(M)所示。应理解，图1只是简化的示例。在实际的网络部署中，可以存在更多的客户端。此外，对于某些应用，部署中可以只存在一个AP。AP20(1)至AP20(N)中的每个AP具有多个天线、阵列、或天线元件，如附图标记22处集体示出地。每个AP处的天线数量可以不同。在一个示例中，在每个AP处存在4、8、16或32个天线元件。存在用于WLAN的控制和其他功能的后端基础设施。具体地，AP20(1)和AP20(2)连接到有线局域网30，该有线局域网30还连接到WLAN控制器50和移动服务服务器60。WLAN控制器50对AP20(1)至AP20(N)和客户端40(1)至客户端40(M)执行控制功能。此外，除执行其他事项外，移动服务服务器60还执行定位功能，以基于从在一个或多个AP处(或在固定位置的其他无线设备处)接收的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n在至少一个无线设备的多个天线处检测跨越频率带宽的能量，所述频率带宽可以包括来自一个或多个源设备中的每个源设备的传输，其中，来自源设备的传输占用所述频率带宽的子带中的唯一的子载波集；/n从至少一个指定天线生成至少一个参考接收信号；/n随着时间，在所述多个天线中除所述至少一个指定天线之外的天线之间切换，以生成针对相应天线状态的多个天线特定接收信号，所述多个天线特定接收信号各自对应于不同的时间间隔；/n基于所述至少一个参考接收信号计算第一信道估计；/n基于所述第一信道估计对所述传输中的一个传输的帧的至少一部分进行解码，以恢复符号数据；/n基于所述多个天线特定接收信号计算第二信道估计；/n根据所述第一信道估计和所述第二信道估计中的至少一者，生成复合信道估计；/n使用所述复合信道估计，计算来自所述一个或多个源设备中的相应源设备的传输的到达角向量；以及/n至少部分地基于所述一个或多个源设备中的所述相应源设备的所述到达角向量来得出所述相应源设备的位置估计。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171109 US 15/808,1051.一种方法，包括：
在至少一个无线设备的多个天线处检测跨越频率带宽的能量，所述频率带宽可以包括来自一个或多个源设备中的每个源设备的传输，其中，来自源设备的传输占用所述频率带宽的子带中的唯一的子载波集；
从至少一个指定天线生成至少一个参考接收信号；
随着时间，在所述多个天线中除所述至少一个指定天线之外的天线之间切换，以生成针对相应天线状态的多个天线特定接收信号，所述多个天线特定接收信号各自对应于不同的时间间隔；
基于所述至少一个参考接收信号计算第一信道估计；
基于所述第一信道估计对所述传输中的一个传输的帧的至少一部分进行解码，以恢复符号数据；
基于所述多个天线特定接收信号计算第二信道估计；
根据所述第一信道估计和所述第二信道估计中的至少一者，生成复合信道估计；
使用所述复合信道估计，计算来自所述一个或多个源设备中的相应源设备的传输的到达角向量；以及
至少部分地基于所述一个或多个源设备中的所述相应源设备的所述到达角向量来得出所述相应源设备的位置估计。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：均衡所述第一信道估计以产生经均衡的第一信道估计，其中，解码是基于所述经均衡的第一信道估计进行的。


3.根据权利要求2所述的方法，还包括：针对所述符号数据确定调制方案的最近星座点，并且其中，在根据所述多个天线特定接收信号计算所述第二信道估计时，计算所述第二信道估计的操作使用所述调制方案的所述最近星座点作为已知值。


4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
基于所述解码，存储资源单元信息，所述资源单元信息描述针对所述一个或多个源设备中的相应一个源设备的子带分配；并且
其中，对所述到达角向量的计算是基于所述资源单元信息进行的。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述计算包括计算多个到达角向量，所述多个到达角向量中的每个到达角向量对应于多个子带中的相应子带，所述多个子带中的每个子带与所述多个源设备中的相应一个源设备相关联，所述方法还包括：
使用从接收到的触发帧得出的存储数据，将针对所述多个子带所计算的所述多个到达角向量中的相应到达角向量映射到所述多个源设备中的相应源设备的地址或标识符信息。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
至少基于所述至少一个参考接收信号来执行分组开始检测和同步；并且
其中，计算所述第一信道估计是基于检测到的帧中所包括的训练数据进行的。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，计算所述复合信道估计是基于所述第二信道估计进行的。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
均衡所述第一信道估计，以产生经均衡的第一信道估计；
解调所述经均衡的第一信道估计以产生解调数据，其中，解码包括针对整个帧对所述解调数据进行解码；
调制所述解调数据，以产生参考重新调制频域符号；以及
存储所述参考重新调制频域符号；
其中，计算所述第二信道估计是基于从频域变换得出的频域符号以及基于所述参考重新调制频域符号进行的，所述频域变换是对所述多个天线特定接收信号执行的。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个指定天线位于第一无线设备上，并且所述多个天线中除所述至少一个指定天线之外的天线位于第二无线设备上。


10.一种方法，包括：
在至少一个无线设备的多个天线处检测跨越频率带宽的能量，所述频率带宽可以包括来自一个或多个源设备中的每个源设备的传输，其中，来自源设备的传输占用所述频率带宽的子带中的唯一的子载波集；
从至少一个指定天线生成至少一个参考接收信号；
随着时间，在所述多个天线中除所述至少一个指定天线之外的天线之间切换，以生成针对相应天线状态的多个天线特定接收信号，所述多个天线特定接收信号各自对应于不同的时间间隔；
基于所述至少一个参考接收信号计算第一信道估计；
基于所述第一信道估计对所述传输中的一个传输的帧的至少一部分进行解码，以恢复符号数据；
使用滤波器组对所述多个天线特定接收信号的样本进行滤波，所述滤波器组针对所述一个或多个源设备中的相应源设备分离天线特定接收信号，以产生滤波输出；
对所述滤波输出执行互相关以生成多个互相关输出，所述多个互相关输出中的每个互相关输出对应于所述多个天线中除所述至少一个指定天线之外的相应天线，以产生包括针对每个天线状态的单独的互相关样本的互相关输出；
存储由与相应源设备相关联的滤波器组索引和天线状态所映射的互相关样本；

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·A·斯勒维尔曼，奥斯卡·贝贾拉诺·查韦斯，保罗·J·斯达格，大卫·克洛佩尔，
申请(专利权)人：思科技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US