[发明专利]用于使用多入多出或多入单出技术并具有多用户能力的无线宽带系统中的媒体访问控制的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络中的多入多出(MIMO)和多入单出(MISO)技术的结合，更具体地，涉及这种情况下的媒体访问控制(MAC)。

背景技术

考虑到近年来无线宽带系统的广泛部署以及对多媒体应用的需求的不断增加，对于大容量以及增强的可靠性的需求已经变得很迫切。使用用于发射和接收的多个天线的多入多出(MIMO)技术以及该技术的单个接收天线版本(多入单出，MISO)允许显著的性能提升，并且已被包含到了新兴的宽带无线系统中。

可以使用MIMO/MISO方案来建立具有高吞吐量的、可靠的点对点通信(单用户MIMO/MISO)，而通过在发射机处使用多个天线，还可以在同一时间通过相同的频率和编码实现同时的点对多点发射并服务于多个用户。与所有流仅专用于一个用户的单用户MIMO传输相比，将数据流分配给不同用户的MIMO/MISO多用户传输概念能够提高总的系统容量。

为了实现多用户MIMO/SIMO系统，必须建立媒体访问控制(MAC)协议。MAC协议必须处理的最重要的操作是信道访问、调度和反馈捕获(feedback acquisition)。

US 2009/0046681 A1提供了一种同时对多于一个流进行MAC的非常有趣的方法，其中该方法可以应用于MIMO点对点空间复用和/或OFDM副载波分配。其理念是放大信头以支持同时对多于一个信道进行信道估计。其不对多用户MIMO做任何考虑，在多用户MIMO中，数据流在同一时间以相同的频率和编码用于不同的用户；每个用户连同其他用户信号一起接收其信号，并且确定系统中没有冲突。

对本领域的其他贡献包括KR 2009/0004662，其中提出了MIMO多用户系统中的用户选择，此处该选择基于SNIR度量。EP 1,882,313涉及接收机侧，并涉及根据具有多用户检测(MUD)能力的接收机是否可以分出不同的用户而决定是否几个用户同时访问信道。所有智能均位于接收机侧，并且不涉及用户调度、MAC设计和发射机决策。

最后，在WO 2008/012766中，所考虑的情况是网络中具有一个基站和若干用户以及如何通过OFDM或任意其他多载波系统来管理用户的访问。例如提出了MC-CDMA，但是不能在同一时间通过相同的频率和编码服务于多于一个用户，即，系统中没有提出空间复用。

最后，在“A MAC Protocol with Multi-user MIMO Support for Ad-Hoc WLANs”(J.Mirkovic、J.Zhao及D.Denteneer，IEEE PIMRC，2007年9月)中提出了意在用于多用户MIMO/MISO Ad Hoc传输的名为多用户分布式协调功能(Multi-User Distributed Coordination Function，MU-DCF)的实用的MAC方案。此协议是802.11 DCF的修改，其中通过包括轮询地址表的特定的多用户“准备发送”(RTS)帧来发起四路握手。然而，将轮询表包括在RTS帧中使用了部分网络资源，因而导致降低了可得到的吞吐量。

发明内容

本发明通过公开一种用于具有MIMO/MISO多用户能力的无线宽带系统的媒体访问控制协议而解决了上述问题，该媒体访问控制协议使得发射机能够在同一时间以相同的频率和编码对多个用户进行服务，同时降低了控制消息所需要的所用资源，因而增加了数据的可用带宽并改善了全局用户体验。

在本发明的一个方面，公开了一种用于多用户MIMO/MISO中的媒体访问控制的方法。该方法提出了由发射机和发射机所服务的多个用户来执行的以下步骤：

-发射机使用多个天线来产生多个发射波束。这些波束共享相同的频率并且在空间上复用。

-发射机通过每个发射波束向所有连接的用户广播轮询消息。通过使用单个广播地址而非包括潜在用户地址的完整轮询表，降低了所需要的控制开销，从而留下了更多的自由资源，以用于数据发射。优选地，轮询消息包括指示竞争阶段的持续时间的字段，这是用户借助于应答消息来回答发射机的步骤。

-接收到轮询消息的每个用户针对每个发射波束来测量信号噪声干扰比(SNIR)。