TWI744063B

TWI744063B - 無線通訊系統與傳輸速率控制方法

Info

Publication number: TWI744063B
Application number: TW109137768A
Authority: TW
Inventors: 張維軒; 林哲毅
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-10-21
Also published as: US11750524B2; TW202218367A; US20220141147A1

Abstract

無線通訊系統包含收發器電路、記憶體電路以及處理器電路。收發器電路經由多個子通道（其包含第一子通道與第二子通道）傳輸資料。記憶體電路儲存查找表，其指示多個傳輸速率與通道指標之間的對應關係。處理器電路根據第一子通道於統計期間內的第一傳輸速率自查找表選出第一通道指標，決定第一子通道的第一通道估測值與第二子通道的第二通道估測值之間的差值，根據差值與第一通道指標決定參考通道指標，並根據參考通道指標自查找表中選出對應傳輸速率，以設定收發器電路於第二子通道之傳輸速率為對應傳輸速率。

Description

無線通訊系統與傳輸速率控制方法

本案是關於無線通訊系統，尤其是關於使用正交分頻多工存取（orthogonal frequency division multiple access）技術的無線通訊系統與其傳輸速率控制方法。

在正交分頻多工存取（orthogonal frequency division multiple access, OFDMA）系統中，通道可被分為多個子通道，其被稱為資源單元（resource unit）。在這些資源單元上的封包傳輸速率可決定OFDMA系統的整體傳輸效能。在一些技術中，可分析傳送端的重傳（retry）資料，以設定資源單元的傳輸速率。然而，在實際應用中，僅有少部分的子通道會傳送重傳資訊，或是僅有少部分的子通道具有足夠的重傳資訊量來進行統計。如此一來，該些技術仍無法對沒有傳送重傳資訊的子通道或是資訊量不足的子通道設定合適的傳輸速率。

於一些實施例中，無線通訊系統包含收發器電路、記憶體電路以及處理器電路。收發器電路用以經由複數個子通道傳輸資料。該些子通道包含至少一第一子通道與第二子通道。記憶體電路用以儲存第一查找表。第一查找表指示複數個傳輸速率與複數個通道指標之間的對應關係。處理器電路用以：根據至少一第一子通道於統計期間內的至少一第一傳輸速率自第一查找表選出該些通道指標中的至少一第一通道指標；決定至少一第一子通道的至少一第一通道估測值與第二子通道的第二通道估測值之間的至少一差值；根據至少一差值與至少一第一通道指標決定第一參考通道指標；以及根據第一參考通道指標自第一查找表中選出該些傳輸速率中之對應傳輸速率，以設定收發器電路於該第二子通道之傳輸速率為該對應傳輸速率。

於一些實施例中，傳輸速率控制方法包含下列操作：建立第一查找表，其中第一查找表指示複數個傳輸速率與複數個通道指標的一對應關係；根據複數個子通道中的至少一第一子通道於統計期間內的至少一第一傳輸速率自第一查找表選出該些通道指標中的至少一第一通道指標；決定至少一第一子通道的至少一第一通道估測值與該些子通道中之第二子通道的第二通道估測值之間的至少一差值；根據該至少一差值與至少一第一通道指標決定第一參考通道指標；以及根據第一參考通道指標自第一查找表中選出該些傳輸速率中之對應傳輸速率，以設定收發器電路於第二子通道之傳輸速率為該對應傳輸速率。

有關本案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

本文所使用的所有詞彙具有其通常的意涵。上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本案的內容中包含任一於此討論的詞彙之使用例子僅為示例，不應限制到本案之範圍與意涵。同樣地，本案亦不僅以於此說明書所示出的各種實施例為限。

關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。如本文所用，用語『電路』可為由至少一個電晶體與/或至少一個主被動元件按一定方式連接以處理訊號的裝置。

如本文所用，用語『與/或』包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述並辨別各個元件。因此，在本文中的第一元件也可被稱為第二元件，而不脫離本案的本意。為易於理解，於各圖式中的類似元件將被指定為相同標號。

圖1為根據本案的一些實施例繪製一種無線通訊系統100的示意圖。於一些實施例中，無線通訊系統100可利用正交分頻多工存取（orthogonal frequency division multiple access, OFDMA）技術與其他裝置（例如為裝置100A）進行連線。

無線通訊系統100包含天線120、收發器電路140、記憶體電路160以及處理器電路180。收發器電路140可經由天線120傳輸資料至裝置100A，或經由天線120接收裝置100A傳來的資料。於一些實施例中，收發器電路140用以經由多個子通道（subchannel）傳輸資料。一些實施例中，如圖3所示，前述的多個子通道可為OFDMA技術下的多個資源單元（resource unit）RU0～RU4。於一些實施例中，收發器電路140可包含（但不限於）發射器電路（未示出）、接收器電路（未示出）、基頻電路（未示出）等等，以傳輸與/或接收資料。

於一些實施例中，記憶體電路160用以儲存第一查找表LT1，其用以指示多個傳輸速率與多個通道指標之間的一對應關係。處理器電路180可利用第一查找表LT1設定子通道的傳輸速率。關於使用第一查找表LT1的相關操作將於後參照圖2～4進行說明。於一些實施例中，記憶體電路160儲存有一或多個程式碼，且處理器電路180可執行該一或多個程式碼，以執行圖2中的多個操作來設定傳輸速率。於一些實施例中，可對無線通訊系統100事先進行模擬與/或量測，以建立第一查找表LT1。於一些實施例中，第一查找表LT1可以是裝置100A（接收端）所回報的量測結果。於一些實施例中，第一查找表LT1可以是無線通訊系統100（傳送端）在進行通道估測時所得到的測試結果。

於一些實施例中，第一查找表LT1可表示為下表（後稱表一）：

傳輸速率	通道指標
MCS0	1
MCS1	4
MCS2	6
MCS3	9
MCS4	12
MCS5	16
MCS6	18
MCS7	20
MCS8	24
MCS9	28
MCS10	32
MCS11	36

在上述實施例的第一查找表LT1中，左欄的傳輸速率可由調變編碼方案（modulation and coding scheme, MCS）索引值表示。MCS索引值越高，代表傳輸速率越快。例如，MCS9對應的傳輸速率高於MCS8對應的傳輸速率。於一些實施例中，右欄的通道指標可為（但不限於）各個傳輸速率所對應的訊號雜訊比（signal to noise ratio, SNR），其表達單位為分貝。

於一些實施例中，第一查找表LT1可表示為下表（後稱表二）：

傳輸速率	通道指標
MCS0	0
MCS1	3
MCS2	5
MCS3	8
MCS4	11
MCS5	15
MCS6	17
MCS7	19
MCS8	23
MCS9	27
MCS10	31
MCS11	35

相較於表一的實施例，在表二的實施例中，通道指標可為各個傳輸速率對應的訊號雜訊比與最低傳輸速率所對應的訊號雜訊比之間的差值。例如，在表一中，MCS0對應的訊號雜訊比為1分貝，且MCS1對應的訊號雜訊比為4分貝。因此，在表二中，MCS0對應的通道指標為0（即1－1＝0），且MCS1對應的通道指標為3（即4－1＝3）。依此類推（例如，MCS8對應的通道指標為24－1＝23），應可理解表二中的通道指標之設置方式。於一些實施例中，藉由記錄多個傳輸速率所對應的通道指標之間的差值，可更準確地反映多個傳輸速率之間的通道差異。表一與表二僅用於示例，且本案並不以此為限。各種可記錄傳輸速率與通道指標的對應關係之第一查找表LT1皆於本案所涵蓋的範圍。

於一些實施例中，記憶體電路160可為（但不限於）非暫態電腦可讀取儲存媒介。例如，電腦可讀取儲存媒介包含暫存器、半導體或固態記憶體、磁帶、可移除式電腦磁碟、隨機存取記憶體（RAM）、硬磁碟、光學磁碟或其均等。於一些實施例中，處理器電路180可為（但不限於）中央處理單元（CPU）、特殊應用積體電路（Application-specific integrated circuit）、多處理器、管線式的處理器、分散式處理系統或其均等。用來實施記憶體電路160以及處理器電路180的各種電路或單元皆為本案所涵蓋的範圍。

圖2為根據本案的一些實施例繪製一種傳輸速率控制方法200的流程圖。於一些實施例中，傳輸速率控制方法200可由（但不限於）圖1的處理器電路180執行。

於操作S210，建立第一查找表，其中第一查找表指示多個傳輸速率與多個通道指標之間的對應關係。例如，如前所述，記憶體電路160內可儲存有如表一或表二所示之第一查找表LT1。

於操作S220，根據至少一第一子通道於統計期間內的至少一第一傳輸速率自第一查找表選出至少一第一通道指標。

為說明操作S220，請參照圖3。圖3為根據本案一些實施例繪製圖1的無線通訊系統100之頻譜與圖2的相關操作之示意圖。如圖3所示，頻譜被分割為5個資源單元RU0～RU4。處理器電路180可於預設的統計期間記錄多個資源單元RU0～RU4的封包傳送次數，並利用傳輸速率（rate adaptation）演算法或資源分配（resource allocation）演算法計算該些資源單元RU0～RU4的傳輸速率。例如，在統計期間內，經由資源單元RU0與資料單元RU1傳送的封包次數為0，故資源單元RU0與資料單元RU1每一者的傳輸速率為未知（分別標示為X與Y）；經由資源單元RU2傳送的封包傳輸次數為400，且對應於資源單元RU2的傳輸速率為MCS7；經由資源單元RU3傳送的封包傳輸次數為200，且對應於資源單元RU3的傳輸速率為MCS5；經由資源單元RU4傳送的封包傳輸次數為200，且對應於資源單元RU4的傳輸速率為MCS5。

於一些實施例中，處理器電路180可選出該些資源單元RU0～RU4中具有最大封包傳輸次數的資源單元為前述的至少一第一子通道。如圖3所示，由於資源單元RU2在統計期間內具有最大封包傳輸次數（即400），故處理器電路180可選擇資源單元RU2為至少一第一子通道，並根據資源單元RU2對應的傳輸速率MCS7自第一查找表LT1（例如為上表一或上表二）選出對應的至少一第一通道指標。例如，處理器電路180可根據資源單元RU2對應的傳輸速率MCS7而自表一得到至少一第一通道指標為20。

繼續參照圖2，於操作S230，決定該至少一第一子通道的至少一第一通道估測值與該些子通道中之第二子通道的第二通道估測值之間的至少一差值。於一些實施例中，如圖1所示，記憶體電路160更儲存有第二查找表LT2，其用於指示多個子通道（即資源單元RU0～RU4）的通道估測值。處理器電路180可根據第二查找表LT2獲得至少一第一通道估測值與第二通道估測值。於一些實施例中，第二查找表LT2可表示為下表（後稱表三），其中封包傳輸次數以及傳輸速率相同於圖3中的統計資料。

資源單元	RU0	RU1	RU2	RU3	RU4
封包傳輸次數	0	0	400	200	200
傳輸速率	X	Y	MCS7	MCS5	MCS5
通道估測值	18	22	26	21	22

於一些實施例中，基於OFDMA系統之波束成型協定（beamforming protocol），處理器電路180週期性地經由收發器電路140送出詢問訊框（request frame）至裝置100A，且裝置100A會回傳響應於此資料框所量測到的通道品質指標（channel quality indicator）。於一些實施例中，通道品質指標用於指示對應子通道（即資源單元）的訊號雜訊比。處理器電路180可紀錄該些通道品質指標（即通道估測值）與該些資源單元RU0～RU4之間的對應關係，以建立第二查找表LT2。於一些實施例中，在收發器電路140傳輸詢問訊框至裝置100A時，處理器電路180可進行通道估測，以得到各個子通道所對應的通道估測值並建立第二查找表LT2。上述關於第二查找表LT2的設置方式用於示例，且本案並不以此為限。

於一些實施例中，第二子通道於統計期間內的封包傳輸次數小於一預設值（例如為100）或為零。上述的預設值可用來選出統計資訊不足的資源單元。於圖3的例子中，由於資源單元RU0或資源單元RU1的封包傳輸封包次數皆為零並小於100，故第二子通道可為資源單元RU0或資源單元RU1。以下以資源單元RU0為第二子通道為例說明。在先前操作中，資源單元RU2被選為至少一第一子通道。根據第二查找表LT2（如表三所示），處理器電路180得知對應於資源單元RU2的至少一第一通道估測值為26，並得知對應於資源單元RU0的第二通道估測值為18。於一些實施例中，處理器電路180可將第二通道估測值減去至少一第一通道估測值，以決定至少一第一通道估測值與第二通道估測值之間的至少一差值。換言之，於此例中，至少一差值為－8（即18－26＝－8）。

繼續參照圖2，於操作S240，根據該至少一差值與該至少一第一通道指標決定第一參考通道指標。於操作S250，根據第一參考通道指標自第一查找表中選出該些傳輸速率中之一對應傳輸速率，以設定收發器電路於第二子通道之一傳輸速率為該對應傳輸速率。

於一些實施例中，由於通道估測值的差值與通道指標皆對應於SNR值，處理器電路180可相加至少一差值與至少一第一通道指標，以決定參考通道指標。如圖3的例子所示，在處理器電路180獲得至少一第一通道指標為20以及至少一差值為－8後，處理器電路180可相加至少一第一通道指標以及至少一差值，以產生第一參考通道指標。換言之，於此例中，第一參考通道指標為12（即20＋（－8）＝12）。接著，根據第一查找表LT1（如表一所示），處理器電路180可自第一查找表LT1中選出對應於第一參考通道指標（例如為12）的傳輸速率MCS4，以設定收發器電路140於資源單元RU0的傳輸速率為MCS4。

藉由類似操作，處理器電路180亦可設定資源單元RU1的傳輸速率。藉由傳輸控制方法200，處理器電路180可利用具有足夠統計數據的至少一第一子通道（例如為資源單元RU2）之通道特性來估測統計數據不足的第二子通道（例如為資源單元RU0與資源單元RU1）之通道特性，以設定適合的傳輸速率至統計數據不足的子通道。

上述多個操作僅為示例，並非限定需依照此示例中的順序執行。在不違背本案的各實施例的操作方式與範圍下，在傳輸速率控制方法200下的各種操作當可適當地增加、替換、省略或以不同順序執行。或者，在傳輸速率控制方法200下的一或多個操作可以是同時或部分同時執行。

圖4為根據本案一些實施例繪製圖1的無線通訊系統100之頻譜與圖2中的相關操作之示意圖。相較於圖3，於此例中，前述的至少一第一子通道中每一者於統計期間內的封包傳輸次數大於或等於一預設值。於一些實施例中，若資源單元的封包傳輸次數越多，與該資源單元相關的統計數據（例如為傳輸速率）的參考價值越高。因此，藉由設置預設值，可選出具有一定封包傳輸次數的多個資源單元來得到更為準確的估測結果。

舉例而言，預設值可為（但不限於）100。處理器電路180可選出多個資源單元RU0～RU4於統計期間內中具有封包傳輸次數大於100的至少一者為至少一第一子通道（即操作S220）。如圖4所示，由於資源單元RU2、資源單元RU3以及資源單元RU4的封包傳輸次數皆大於100，故處理器電路180可挑選資源單元RU2、資源單元RU3以及資源單元RU4為至少一第一子通道。處理器電路180可根據資源單元RU2、資源單元RU3以及資源單元RU4分別對應的傳輸速率MCS7、傳輸速率MCS5與傳輸速率MCS5自第一查找表LT1（例如為上表一或表二）選出對應的通道指標。例如，處理器電路180根據傳輸速率MCS7、傳輸速率MCS5以及傳輸速率MCS5而自表一得到至少一第一通道指標為20、16以及16。

接著，於操作S230，根據第二查找表LT2（如表三所示），處理器電路180可獲得對應於資源單元RU2、資源單元RU3以及資源單元RU4的多個至少一第一通道估測值分別為26、21以及22，並獲得對應於資源單元RU0的第二通道估測值為18。因此，處理器電路180可決定至少一差值分別為－8（即18－26）、－3（即18－21）以及－4（即18－22）。

於一些實施例中，於操作S240中，處理器電路180可根據至少一差值與至少一第一通道指標決定多個第二參考通道指標，並根據多個第二參考通道指標執行權重運算，以決定第一參考通道指標。於一些實施例中，處理器電路180可相加至少一差值中的一對應者與至少一第一通道指標中的一對應者，以決定至少一參考通道指標。於一些實施例中，若至少一第一子通道中之一者（後稱目標子通道）於統計期間內的封包傳輸次數越大，該些第二參考通道指標中之一對應者（例如，對應於目標子通道的第二參考通道指標）於權重運算中的一權重越高。

例如，處理器電路180可相加對應於資源單元RU2的至少一第一通道指標（即20）與對應於資源單元RU2的至少一差值（即－8），以決定至少一參考通道指標為12。依此類推，處理器電路180可決定對應於資源單元RU2、資源單元RU3以及資源單元RU4的多個第二參考通道指標分別為12（即20＋（－8））、13（即16＋（－3））以及12（即16＋（－4））。由於資源單元RU2、資源單元RU3以及資源單元RU4的封包傳輸次數分別為400、200以及200，處理器電路180可根據該些封包傳輸次數之間的比例設定多個第二參考通道指標的權重為2、1以及1。因此，處理器電路180可利用下式得到第一參考通道指標為12.25：

其中，0.5、0.25以及0.25分別為對應於資源單元RU2、資源單元RU3以及資源單元RU4的多個權重，12、13以及13分別為對應於資源單元RU2、資源單元RU3以及資源單元RU4的多個第一通道指標。

於一些實施例中，上述的權重運算可為最大比例合成（maximum ratio combining）運算，但本案並不以此為限。各種合適的權重運算皆為本案所涵蓋的範圍。

於操作S250，根據第一查找表LT1（例如表一），處理器電路180可自第一查找表LT1中選出最接近（或相同）於第一參考通道指標的通道指標所對應的傳輸速率。於此例中，第一參考通道指標為12.25，故處理器電路180可選擇通道指標12（其最接近於12.25）所對應的傳輸速率MCS4，以設定收發器電路140於資源單元RU0的傳輸速率為MCS4。同樣地，藉由類似操作，處理器電路180亦可設定資源單元RU1的傳輸速率。

上述多個實施例中所提及的子通道數量、預設值的數值、傳輸速率的數值以及通道指標的數值皆用於示例，且本案並不以此為限。上述多個數值可依據實際應用需求相應調整。

綜上所述，藉由本案一些實施例中之無線通訊系統與傳輸速率控制方法，可對統計資訊不足的子通道設定合適的傳輸速率，以增加整體傳輸效能。

雖然本案之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本案，本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇，換言之，本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100:無線通訊系統 100A:裝置 120:天線 140:收發器電路 160:記憶體電路 180:處理器電路 200:傳輸速率控制方法 S210,S220,S230,S240,S250:操作 LT1:第一查找表 LT2:第二查找表 RU0~RU4:資源單元

［圖1］為根據本案的一些實施例繪製一種無線通訊系統的示意圖；［圖2］為根據本案的一些實施例繪製一種傳輸速率控制方法的流程圖；［圖3］為根據本案一些實施例繪製圖1的無線通訊系統之頻譜與圖2的相關操作之示意圖；以及［圖4］為根據本案一些實施例繪製圖1的無線通訊系統之頻譜與圖2的相關操作之示意圖。

100:無線通訊系統

100A:裝置

120:天線

140:收發器電路

160:記憶體電路

180:處理器電路

LT1:第一查找表

LT2:第二查找表

Claims

一種無線通訊系統，包含：一收發器電路，用以經由複數個子通道傳輸資料，其中該些子通道包含至少一第一子通道與一第二子通道；一記憶體電路，用以儲存一第一查找表，其中該第一查找表指示複數個傳輸速率與複數個通道指標之間的一對應關係；以及一處理器電路，用以：根據該至少一第一子通道於一統計期間內的至少一第一傳輸速率自該第一查找表選出該些通道指標中的至少一第一通道指標；決定該至少一第一子通道的至少一第一通道估測值與該第二子通道的一第二通道估測值之間的至少一差值；根據該至少一差值與該至少一第一通道指標決定一第一參考通道指標；以及根據該第一參考通道指標自該第一查找表中選出該些傳輸速率中之一對應傳輸速率，以設定該收發器電路於該第二子通道之一傳輸速率為該對應傳輸速率。
如請求項1之無線通訊系統，其中該至少一第一子通道為該些子通道中在該統計期間內具有最大封包傳輸次數的一子通道。
如請求項1之無線通訊系統，其中該處理器電路用以相加該至少一差值與該至少一第一通道指標，以決定該第一參考通道指標。
如請求項1之無線通訊系統，其中該第二子通道於該統計期間內的一封包傳輸次數小於一預設值或為零。
如請求項1之無線通訊系統，其中該至少一第一子通道中每一者於該統計期間內的一封包傳輸次數大於或等於一預設值，且該處理器電路更用以根據該至少一差值與該至少一第一通道指標決定複數個第二參考通道指標，並根據該些第二參考通道指標執行一權重運算以決定該第一參考通道指標。
如請求項5之無線通訊系統，其中若該至少一第一子通道中之一目標子通道於該統計期間內的該封包傳輸次數越大，該些第二參考通道指標中對應於該目標子通道的一者於該權重運算中的一權重越高。
如請求項5之無線通訊系統，其中該權重運算為一最大比例合成運算。
如請求項1之無線通訊系統，其中該處理器電路用以將該第二通道估測值減去該至少一第一通道估測值，以決定該至少一差值。
如請求項1之無線通訊系統，其中該記憶體電路更用以儲存一第二查找表，該第二查找表用以指示該些子通道的複數個通道估測值，且該處理器電路更用以根據該第二查找表獲得該至少一第一通道估測值以及該第二通道估測值。
一種傳輸速率控制方法，包含：建立一第一查找表，其中該第一查找表指示複數個傳輸速率與複數個通道指標的一對應關係；根據複數個子通道中的至少一第一子通道於一統計期間內的至少一第一傳輸速率自該第一查找表選出該些通道指標中的至少一第一通道指標；決定該至少一第一子通道的至少一第一通道估測值與該些子通道中之一第二子通道的一第二通道估測值之間的至少一差值；根據該至少一差值與該至少一第一通道指標決定一第一參考通道指標；以及根據該第一參考通道指標自該第一查找表中選出該些傳輸速率中之一對應傳輸速率，以設定一收發器電路於該第二子通道之一傳輸速率為該對應傳輸速率。