用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)及其方法與流程

本發(fā)明涉及一種無線通訊技術中合作式傳輸機制，尤指一種用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)及其方法。

背景技術：

近年來，隨著無線通訊技術的發(fā)展，都市內利用無線接取點(access point；AP)來架構Wi-Fi基本服務區(qū)(basic service set；BSS)已越來越常見。不管是公共建筑物內或是一般道路上，透過大量設置Wi-Fi無線接取點，減少各Wi-Fi基本服務區(qū)之間未涵蓋范圍的出現(xiàn)，借此提供使用者使用便利性，也就是說，可隨時使用Wi-Fi服務。

為了提供使用者方便且高速的無線上網(wǎng)服務，布建Wi-Fi無線接取點已成為趨勢，密集式的布建無線接取點能有效地減緩無線信號能量的路徑衰減(path loss)，進而提升無線接取點所建構的基本服務區(qū)內使用者的接收信號的訊噪比(SNR)，同時也可服務更多人，然而，密集式的無線接取點布署可能產(chǎn)生許多的重迭基本服務區(qū)(overlapping BSS；OBSS)，而導致接取點彼此之間的頻寬競爭以及通道干擾，此將導致無線網(wǎng)絡系統(tǒng)效能下降，造成整體系統(tǒng)效能不彰。有鑒于此，IEEE 802.11ac標準制定了新的多使用者多輸入多輸出(multi-user multiple input multiple output；MU-MIMO)傳輸技術，但其應用環(huán)境僅考量于單一基本服務區(qū)，無法有效的解決因重迭的基本服務區(qū)所造成的問題。

因此，對于眾多鄰近無線接取點間通道競爭與干擾等情況，如何找出一種Wi-Fi無線區(qū)域網(wǎng)絡中多個接取點之間的合作傳輸機制，借此解決重迭基本服務區(qū)內接取點之間頻譜資源競爭與信號干擾的問題，實已成此領域技術人員目前亟欲解決的課題。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的是提出一種多接取點之間的合作傳輸機制，即于在無線接取點(AP)林立的環(huán)境中，采用兩種合作式通訊技術，借此解決重迭基本服務區(qū)(OBSS)所產(chǎn)生的嚴重通道競爭以及下行(downlink)傳輸?shù)男盘柛蓴_問題。

本發(fā)明的另一目的是針對上述避免重迭基本服務區(qū)間的干擾問題，提出多種收集使用者通道資訊的方法，以提供不同設備架構下接取點收集使用者通道資訊的應用。

為達成前述目的及其他目的，本發(fā)明提出一種用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)，包括：多個接取點、分群控制器以及至少一個叢集控制器。該多個接取點用于分別服務其服務范圍內的至少一使用者的設備，該分群控制器用于依據(jù)該多個接取點的位置及該服務范圍以分群該多個接取點，以將該多個接取點分群成多個叢集，該至少一個叢集控制器用于控制其所管轄的叢集內所有接取點之間的合作式同步下行傳輸，其中，各叢集控制器采用合作式多天線多使用者技術，透過該叢集內的使用者的設備選取、探聽程序執(zhí)行、通道資訊收集以及預編碼矩陣計算，以執(zhí)行各該叢集內多個使用者的設備的同步下行資料傳輸，其中，至少兩個該叢集之間在交集時，是采用干擾抑制機制，透過交換使用者通道資訊，以消除位于不同叢集交集區(qū)的使用者的設備所產(chǎn)生的干擾。

于一實施例中，各接取點以競爭通道方式?jīng)Q定執(zhí)行通道量測程序的順序以得到該使用者通道資訊。

于另一實施例中，每一叢集依序執(zhí)行探聽程序，且位于該不同叢集交集區(qū)的使用者的設備參與多個叢集的探聽程序，以得到該使用者通道資訊。

于又一實施例中，數(shù)個叢集內的接取點形成一群播群組，以使各使用者的設備一次估計并回復所有通道資訊，以得到該使用者通道資訊。

本發(fā)明還提出一種用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸方法，包括：分群多個接取點成為多個叢集，其中，各接取點分別服務 其服務范圍內的至少一使用者的設備；各該叢集透過合作式多天線多使用者技術以執(zhí)行各該叢集內多個使用者的設備的同步下行資料傳輸；各該叢集交換彼此的使用者通道資訊，該使用者通道資訊包括位于不同叢集交集區(qū)的使用者的設備的使用者通道資訊；以及各該叢集透過干擾抑制機制，消除位于該不同叢集交集區(qū)的使用者的設備所產(chǎn)生的干擾。

相比于背景技術，本發(fā)明所提出的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)及其方法，在整體集中控管架構中，透過分群控制器將管轄的接取點作適當?shù)姆秩?，針對每一個叢集將會存在一個各自的叢集控制器，其中，在同一個叢集內的接取點，采用合作式多天線多使用者技術，借此將通道資訊以及使用者傳輸資料進行交換，進而形成一虛擬的多使用者多輸入輸出(MU-MIMO)下行傳輸系統(tǒng)，另外，對于叢集之間的干擾(inter-cluster interference)，則透過通道資訊的交換，利用干擾抑制機制以抑制上述干擾的情況。因此，本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)及其方法，提供WiFi無線區(qū)域網(wǎng)絡下多個接取點之間的合作傳輸機制，特別是，對于該些接取點有重迭基本服務區(qū)產(chǎn)生者，可有效解決重迭基本服務區(qū)內接取點之間的頻譜資源競爭與信號干擾等問題。

附圖說明

圖1說明本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)架構圖；

圖2A和2B說明本發(fā)明以圖1為例采用IEEE 802.11ac多使用者多輸入輸出技術的探聽程序封包交換時序圖和資料傳輸時序圖；

圖3A和3B說明本發(fā)明以圖1為例采用多使用者多輸入輸出技術以及使用第一種探聽程序方法的干擾抑制機制的封包交換時序圖；

圖4說明本發(fā)明以圖1為例采用多使用者多輸入輸出技術以及使用第二種探聽程序方法的干擾抑制機制的封包交換時序圖；

圖5說明本發(fā)明的第二種探聽程序方法下封包格式及傳送端MAC位址設定；

圖6說明本發(fā)明以圖1為例采用多使用者多輸入輸出技術以及使 用第二種探聽程序方法的干擾抑制機制的封包交換時序圖；

圖7說明本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)不使用RTS/CTS機制的資料傳輸時序圖；

圖8說明本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)使用第一種RTS/CTS機制的資料傳輸時序圖；

圖9說明本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)使用第二種RTS/CTS機制的資料傳輸時序圖；

圖10說明本發(fā)明不使用和使用RTS/CTS機制的網(wǎng)絡吞吐量效能的比較圖；以及

圖11說明本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸方法的步驟圖。

符號說明:

1 用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)

11 接取點

12 分群控制器

13 叢集控制器

31 時序

S100～S103 步驟。

具體實施方式

以下借由特定的實施例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發(fā)明的其他特點與功效。本發(fā)明也可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用。

參閱圖1，其說明本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)架構圖。如圖所示，此為使用無線接取點(AP)以架構基本服務區(qū)(BSS)的范例，于此范例中，共有四個接取點(分別為AP1、AP2、AP3、及AP4)，每個接取點有各自服務范圍和服務的使用者，每一個接取點皆有兩根天線，其中，接取點AP1可使用多使用者多輸入輸出(MU-MIMO)技術傳送資料給使用者1的設備和使用者2的設備，同理，接取點AP2、接取點AP3以及接取點AP4也可以MU-MIMO技術分別傳送資料給使用者3的設備和使用者4的設備、使用者5的設備和使用者6的設備及使用者7的設備和使用者8的設備。假設每位使 用者的設備均僅有一支天線，于IEEE 802.11ac標準下，會每一個接取點的服務區(qū)制定MU-MIMO傳送機制，也就是說，在圖1中的四個接取點之間，是以競爭通道方式?jīng)Q定執(zhí)行通道量測程序(即探聽程序)的順序。

請同時參考圖2A和2B，其說明本發(fā)明以圖1為例采用IEEE802.11ac多使用者多輸入輸出技術的探聽程序封包交換時序圖和資料傳輸時序圖。在完美通道競爭(即不會有碰撞情形發(fā)生)以及完美同步的情況下，假設接取點AP1取得通道使用權而得以進行探聽程序，由于接取點AP4與接取點AP1不會互相干擾，故接取點AP4可同步進行探聽程序。依據(jù)標準所制定的程序，接取點AP1和接取點AP4依序送出NDP預告(NDP(null data packet)announcement)以及NDP，第一個接收設備(假設分別是使用者1的設備和使用者7的設備)在收到NDP后間隔SIFS(Short IFS；短訊框間隔)時間，回復量測到的通道狀況(即圖2A中的compressed beamforming)，接取點AP1和接取點AP4再送出Report poll后，由第二個接收設備(分別是使用者2的設備和使用者8的設備)回復量測到的通道狀況(compressed beamforming)。

由于接取點AP2和接取點AP3兩者服務的使用者的設備互相干擾，因而接取點AP2與接取點AP3的探聽程序必須錯開進行。在假設不會有碰撞發(fā)生的情況下，整個探聽程序如圖2A所示，共計使用了四個NDP預告(NDP announcement)與NDP封包來完成探聽程序。在探聽程序執(zhí)行完成后，四個接取點仍透過通道競爭方式進行資料傳輸。因此，最佳資料傳輸情形為接取點AP1與接取點AP4同時傳送資料，基于接取點AP2與接取點AP3會互相干擾，故依序是接取點AP2與接取點AP3的資料傳送(如圖2B所示)。

由上可知，盡管IEEE 802.11ac標準制定了多使用者多輸入輸出(MU-MIMO)傳輸技術，但其應用環(huán)境僅考量單一基本服務區(qū)。當密集布建基本服務區(qū)時，會產(chǎn)生許多重迭基本服務區(qū)(OBSS)，進而造成接取點之間競爭通道以及通道干擾等情況，使系統(tǒng)效能不彰，故IEEE802.11ac標準是無法有效地解決因重迭基本服務區(qū)所造成的問題。

在遵循802.11ac標準下，為了減少重迭基本服務區(qū)的競爭以及干 擾問題，本發(fā)明提出一種應用于無線區(qū)域網(wǎng)絡范疇，在下行通道中多接取點執(zhí)行合作式傳輸?shù)姆椒?。若在眾多無線接取點的網(wǎng)絡中，若接取點能即時透過回路網(wǎng)絡(backhaul network)或網(wǎng)際網(wǎng)絡進行通道資訊以及使用者傳輸資料的交換，則能使用網(wǎng)絡式多輸入多輸出(Network MIMO)技術與多使用者多輸入輸出(MU-MIMO)下行傳輸技術，此有助于降低基本服務區(qū)之間的競爭與干擾。

理論上，應用網(wǎng)絡式多重輸入多重輸出技術可將合作的接取點與使用者的設備之間的通道視為單一個虛擬的大型多輸入多輸出系統(tǒng)(virtual MIMO)，進而增加系統(tǒng)傳輸率。然而，網(wǎng)絡式多輸入多輸出(Network MIMO)技術的執(zhí)行，需要透過回路網(wǎng)絡在接取點之間交換使用者的設備的傳輸資料，若網(wǎng)絡接取點數(shù)量增加，則資訊交換量也變大，此可能導致信號處理時復雜度過高、傳輸延遲過長、以及回路網(wǎng)絡負荷過重，導致無法達成預期的系統(tǒng)效能。

對此，本發(fā)明提出使用一個中控系統(tǒng)來管制整個系統(tǒng)內的接取點的技術概念。如圖1所示，用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)1包括多個接取點11、分群控制器12以及至少一個叢集控制器13。

多個接取點11用于分別服務其服務范圍內的至少一使用者的設備，如圖所示，本實施例中的接取點11可包括接取點AP1、接取點AP2、接取點AP3和接取點AP4，而各接取點11其服務范圍內有其各自服務的使用者的設備，如圖所示，分別為使用者1的設備至使用者8的設備。

分群控制器12用于依據(jù)該多個接取點11的位置及該服務范圍以分群該多個接取點11，以將該多個接取點11分群成多個叢集。如圖所示，分群控制器12可將該多個接取點11分群成二個叢集，分別為叢集1(如固定間隔虛線所示)和叢集2(如點線交錯虛線所示)。

至少一個叢集控制器13用于控制其所管轄的叢集內所有接取點之間的合作式同步下行傳輸，其中，各叢集控制器采用合作式多天線多使用者技術，透過叢集內的使用者的設備選取、探聽程序執(zhí)行、通道資訊收集以及預編碼矩陣計算，以執(zhí)行各叢集內多個使用者的設備的同步下行資料傳輸，上述是指同一叢集內可交換通道資訊以及使用者 傳輸資料。于本實施例中，合作式多天線多使用者技術可為網(wǎng)絡式多輸入多輸出(Network MIMO)技術，但不以此為限。

另外，叢集之間在交集時，是采用干擾抑制機制，透過交換使用者通道資訊，以消除位于不同叢集交集區(qū)的使用者的設備所產(chǎn)生的干擾，上述是指不同叢集之間可透過交換使用者通道資訊以消除叢集間的干擾。于本實施例中，干擾抑制機制可利用多點協(xié)調(Coordination Multi-Point；CoMP)的結合式波束成型(joint beamforming；JB)技術，但不以此為限，如此，叢集之間無需進行龐大的使用者傳輸資料的交換。

本發(fā)明所提出的WiFi無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點合作傳輸方式，因為使用了網(wǎng)絡式多輸入多輸出技術以及多點協(xié)調的結合式波束成型技術，故需要取得使用者的設備與接取點之間的通道資訊，本發(fā)明提出三種收集通道資訊的方法，為了清楚闡述三種通道資訊收集的方法，于此再以圖1為示范例說明。

假設分群控制器12已先將四個接取點AP1～AP4區(qū)分成兩個叢集，其分別稱作叢集1以及叢集2，每一個接取點為中心的圓圈范圍為該接取點功率可及的范圍，其中，使用者1的設備～使用者4的設備為叢集1的使用者的設備，而使用者5的設備～使用者8的設備為叢集2的使用者的設備。假定各接取點各配置了兩根無線天線，做為信號接收與傳送的天線，而使用者1～8的設備分別僅配置單根天線。對于叢集1內的接取點而言，可應用網(wǎng)絡式多輸入多輸出技術，在避免叢集內干擾的前提下，同時支援四個使用者的設備(使用者1的設備～使用者4的設備)的下行傳輸，同樣地，叢集2也可以利用相同的技術，支援四個使用者的設備(使用者5的設備～使用者8的設備)的下行傳輸。

然而，盡管利用網(wǎng)絡式多輸入多輸出技術可避免單一叢集內部使用者的設備之間的干擾，但是無法避免可能存在不同叢集之間的干擾，比如說叢集2內的接取點AP3對使用者4的設備的干擾，因此，為了更進一步避免叢集之間的干擾，我們采用多點協(xié)調的結合式波束成型技術，利用天線自由度來換取叢集之間干擾的消除。

在圖1中，叢集2為了避免對于使用者4的設備的干擾，在此次傳輸中，僅能服務3個使用者的設備，如使用者6的設備、使用者7 的設備以及使用者8的設備，而利用額外的天線自由度來抑制對使用者4的設備的干擾。在執(zhí)行上述下行合作傳輸之前，叢集控制器13需要先取得接取點至使用者的設備之間的通道系數(shù)，以便計算出適當?shù)念A編碼(pre-coding)矩陣。

需說明者，本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)1一次僅能對單一個不同叢集交集區(qū)的使用者的設備進行判斷，故下面實施例皆以使用者4的設備為例。

為了得到相關的通道系數(shù)，本發(fā)明提出三種接取點通道資訊收集的分法，借此讓接取點執(zhí)行通道資訊收集的任務，并估計出其傳輸功率所及的無線通道。

接取點通道資訊收集的第一種方法是各接取點以競爭通道方式?jīng)Q定執(zhí)行通道量測程序的順序以得到該使用者通道資訊。也就是說，每一個接取點是以競爭通道方式來決定執(zhí)行通道量測程序的順序，與圖2A傳統(tǒng)方式最大差異在于每一個接取點需要得到接取點本身至叢集內所有被選取的使用者之間的通道，以及與位于叢集邊界遭受影響的鄰近使用者之間的通道。

具體而言，以圖1為例，對于叢集1而言，接取點AP1將會收集使用者1的設備、使用者2的設備以及使用者3的設備的通道信號，但使用者4的設備位于其傳送功率范圍之外，故不收集其通道信號。同樣地，接取點AP2將收集使用者1的設備、使用者2的設備、使用者3的設備以及使用者4的設備的通道信號。對于叢集2而言，接取點AP3將會收集使用者4的設備、使用者6的設備及使用者7的設備，請注意到使用者4的設備為叢集1的使用者的設備，而接取點AP4會收集使用者6的設備、使用者7的設備及使用者8的設備。在通道完美競爭的情況下，假定接取點AP1取得通道使用權得以進行探聽程序，由于接取點AP4不會與接取點AP1互相干擾，故接取點AP4也同步進行探聽程序。

接取點AP1與接取點AP4首先依照IEEE 802.11ac標準所制定的通道探聽程序，進行通道資訊的收集。結束后，接取點AP2與接取點AP3開始競爭通道，假定由接取點AP2搶到通道優(yōu)先權，開始進行其通道探聽，基于接取點AP3會遭受到接取點AP2的回傳使用者的設備的 干擾，故需等待接取點AP2結束探聽程序后，方可進行自身的通道探聽程序。

在假設不會有碰撞發(fā)生情況下，整個探聽程序如圖3A和3B所示，其中，圖3B是接續(xù)圖3A，圖3A中所示的時序31與圖3B中所示的時序31是指同一時序，整個探聽程序即由圖3A透過同一時序31接續(xù)到圖3B。于本方法中，共計發(fā)送了四個NDP預告與NDP封包，借以收集所需通道資訊。由于四個接取點是根據(jù)IEEE 802.11ac標準所制定的通道競爭方式取得通道使用權、傳送NDP預告以及NDP，故封包內各欄位內容一如IEEE 802.11ac標準所制定者，無需更改。

接取點通道資訊收集的第二種方法是每一叢集依序執(zhí)行探聽程序，且位于該不同叢集交集區(qū)的使用者的設備參與多個叢集的探聽程序，以得到該使用者通道資訊。也就是說，以叢集為單位，每一叢集依序進行探聽程序，對于位于不同叢集交集區(qū)的使用者的設備，則會參與多個叢集的探聽程序。

同樣以圖1為例，分群控制器12分別為叢集1與叢集2設定一群播位址，并由叢集1的接取點AP1與接取點AP2同時發(fā)送NDP預告與NDP封包，收集使用者1的設備、使用者2的設備、使用者3的設備及使用者4的設備的通道資訊，接著，由叢集2的接取點AP3與接取點AP4發(fā)送NDP預告與NDP封包，收集使用者4的設備、使用者6的設備、使用者7的設備及使用者8的設備的通道資訊。此方法共計發(fā)送了兩個NDP預告與NDP封包，借以收集所需通道資訊，整個探聽程序如圖4所示。

需說明者，IEEE 802.11ac標準的NDP預告封包格式如圖5的上半圖所示。當裝填封包時，由于支援多使用者多輸入輸出技術之故，6字節(jié)(byte)的MAC接收者位址為廣播位址(即ff:ff:ff:ff:ff:ff)，而6字節(jié)的MAC傳送者位址可以透過IP群播位址轉換MAC群播位址取得。

轉換方法如圖5的下半圖所示，將IP群播位址的后面23位元置入MAC群播位址的后面23位元，而MAC群播位址的前面24位元固定為0x01005E，第25位元為0。例如，IP群播位址224.192.16.1的MAC群播位址為01-00-5E-40-10-01。

接取點通道資訊收集的第三種方法是數(shù)個叢集內的接取點形成一群播群組，以使各使用者的設備能一次估計并回復所有通道資訊。由 于IEEE 802.11ac標準能支援最多八根天線的預編碼矩陣(precoding matrix)計算，故此通道資訊收集法僅適用于群播群組內所有接取點的天線總和不超過八根，讓使用者的設備能一次估計與回復所有通道資訊。

同樣以圖1為例，由于四個接取點共計有八支天線，故每一個使用者的設備能在收到回報調查(Report poll)時，將估計的通道資訊一次回復給接取點群組。與前兩種方法相比較，此法僅需發(fā)送一次NDP預告與NDP封包就可以收集到所需的通道資訊，整個探聽程序如圖6所示，IP群播位址與MAC群播位址的轉換方法同樣如前面第二種方案所述。

請參考圖6，對于本方法中的NDP信號，我們可以利用接取點之間的幾何關系以及其功率范圍，來簡化其NDP信號的設計。以圖1為例，此NDP信號可僅由四個已知的單位正交向量(orthonormal vectors)構成，這里以符號和來表示這四個向量，其中接取點AP1可依天線分別傳送與向量，而接取點AP2可依天線分別傳送與向量來當作NDP信號。對于接取點AP3而言，因為其傳送功率范圍未與接取點AP1的傳送范圍重迭，因此，可以重復采用與向量當作NDP信號，基于同樣理由，接取點AP4則可采用與如此一來，便能讓使用者的設備能夠估計周遭所有接取點功率所及的無線通道。

舉例來說，使用者4的設備可以聽到接取點AP2以及接取點AP3所發(fā)出的NDP信號，進而估出相對應的通道系數(shù)，在數(shù)學上，我們可以用符號來代表使用者的設備k所估計到接取點APj的第i個天線到自身的通道系數(shù)，舉例來說，使用者4的設備可估計到以及等通道系數(shù)。

當NDP傳送結束時，使用者1的設備會依照IEEE 802.11ac標準自行回報估計到的通道資訊，接著，網(wǎng)絡中接取點會依序調查剩余使用者的設備的通道資訊，如接取點AP1可依序詢問使用者2的設備和使用者3的設備，接著接取點AP2詢問使用者4的設備，接取點AP3詢問使用者6的設備和使用者7的設備，接取點AP4詢問使用者8的 設備。

須注意到，使用者4的設備回報資訊的時候，會將上述四個通道資訊一并回傳給接取點AP2，而叢集2為了避免對使用者4的設備造成干擾，可透過接取點AP3來偷聽其回傳信息，以便獲得通道資訊，或者可經(jīng)由回路網(wǎng)絡或網(wǎng)際網(wǎng)絡向叢集1的接取點AP2取得。

透過上述三種不同接取點通道資訊收集的方法，可完成通道資訊收集。在接取點完成通道探聽程序后，接取點會將收集到的通道資訊回傳到其叢集內的叢集控制器，接著，叢集控制器更進一步，透過分群控制器或叢集之間的回路網(wǎng)絡或網(wǎng)際網(wǎng)絡，針對邊界被選取的使用者的設備，進行通道資訊的交換。

當每一個叢集中的叢集控制器，依序收集到周遭回報的通道資訊時，便可以形成一個虛擬的多輸入多輸出通道系數(shù)矩陣，利用此矩陣，便可以計算相對應的預編碼，例如零強制預編碼(zero-forcing pre-coder)方法。

以叢集2為例，其叢集控制器依照收到的通道回報資訊，可以形成一個虛擬的多輸入多輸出通道矩陣H如下：

其中，每列(column)代表不同使用者的設備，每個行(row)代表使用者的設備到某個接取點的某根天線。注意到，使用者4的設備處于接取點AP4的平均功率所及的范圍外，因此，我們設定以及 相似地，我們設定以及另外，值得注意的是，雖然使用者4的設備并非叢集2的使用者的設備，但是為了避免叢集之間的干擾，仍需將使用者4的設備的通道資訊納入考量，如此一來在下行傳輸時，能夠避開或減緩對其干擾。

對于使用者4的設備、使用者6的設備、使用者7的設備和使用者8的設備會收到來自接取點的信號如下：

Y＝[y₄ y₆ y₇ y₈]＝XH+n

＝[x₁ x₂ x₃ x₄]H+n

＝[d₁ d₂ d₃ d₄]GH+n

＝[d₁ d₂ d₃ d₄](H^*xH)^-1H^*xH+n

＝[d₁ d₂ d₃ d₄]+(n₄ n₆ n₇ n₈)

＝[0 d₂ d₃ d₄]+(n₄ n₆ n₇ n₈)

其中，d₁、d₂、d₃、d₄分別代表要送給使用者4的設備、使用者6的設備、使用者7的設備和使用者8的設備的資料，由于叢集2并不會送資料給使用者4的設備，因而此處為0，并利用的通道系數(shù)矩陣，叢集2的叢集控制器可以進一步采用零強制編碼方法，計算出其預編碼矩陣為G＝(H^*xH)^-1H^*，其中^*代表共軛轉置運算符號。此編碼矩陣G可表示為其中，以及分別代表使用者6的設備、使用者7的設備以及使用者8的設備的預編碼向量，利用此結果，叢集2中的虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)在傳輸前預載這三個預編碼向量，便能在對使用者6的設備、使用者7的設備以及使用者8的設備進行下行傳輸時，同時避免對使用者4的設備產(chǎn)生干擾。

在取得通道資訊后，針對執(zhí)行該各叢集內該多個使用者的同步下行資料傳輸，也就是資料串流傳輸，可選擇使用或不使用RTS/CTS機制。

若不使用RTS/CTS機制，此與IEEE 802.11ac標準的多使用者的設備多輸入多輸出技術的差異處在于，本發(fā)明的機制包括兩個叢集、四個接取點可同時同頻傳送七個資料串流(data stream)，其資料傳輸時序圖如圖7所示。

反之，當接取點執(zhí)行下行資料傳輸時，若需先執(zhí)行RTS/CTS機制時，請求發(fā)送(RTS)與允許發(fā)送(CTS)的傳輸方式有二，分別如圖8和圖9所示。其中，圖8是四個接取點依序分別傳送RTS，接著各使用者的設備再依序回復CTS，透過計算得到的預編碼矩陣，四個接取點同步一起傳送資料串流，而各使用者的設備依序回復回應封包(ACKs)。

圖9則是基于在已知預編碼矩陣的情況下，四個接取點可將RTS封包內容與預編碼矩陣做運算，同步傳送RTS封包并同時達到抑制干 擾效果。由于本發(fā)明僅屬于下行多點協(xié)調傳輸，故各使用者的設備乃依序回復CTS封包。

最后，以圖1的網(wǎng)絡拓樸為例，透過電腦模擬來探討使用三種探聽程序的效能表現(xiàn)。圖10的(a)、(b)和(c)分別是沒有使用RTS/CTS與使用兩種RTS/CTS封包交換機制的網(wǎng)絡吞吐量。如圖所示，第三種方法的探聽程序占用最少的通道時間，故其網(wǎng)絡吞吐量最大，反之，由于第一種方法的探聽程序耗用較高的通道時間，所以它的吞吐量較第三種方法少了約10％。

同理，第一種RTS/CTS封包交換機制占用較多的通道時間，故在使用同一種探聽程序的情況下，第二種RTS/CTS封包交換機制的網(wǎng)絡吞吐量較其高了6％，針對每一種探聽程序，兩種RTS/CTS交換機制均造成網(wǎng)絡吞吐量約6％的差異。

參閱圖11，是說明本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸方法的步驟圖。如圖所示，在步驟S100中，分群多個接取點成為多個叢集，其中，各接取點分別服務其服務范圍內的至少一使用者的設備。也就是，先將多個接取點執(zhí)行分群，而分群依據(jù)可為接取點的位置及服務范圍，且各接取點內會有其服務的使用者的設備。

在步驟S101中，各叢集透過合作式多天線多使用者技術以執(zhí)行各叢集內多個使用者的設備的同步下行資料傳輸。于此步驟中，是指各叢集內利用合作式多天線多使用者技術，例如網(wǎng)絡式多輸入多輸出(Network MIMO)技術，但不以此為限，透過叢集內的使用者的設備選取、探聽程序執(zhí)行、通道資訊收集以及預編碼矩陣計算等程序，達到各叢集內多個使用者的設備的同步下行資料傳輸?shù)哪康摹?/p>

在步驟S102中，各叢集交換彼此的使用者通道資訊，該使用者通道資訊包括位于不同叢集交集區(qū)的使用者的設備的使用者通道資訊。在執(zhí)行上述下行合作傳輸之前，叢集控制器13需要先取得接取點至使用者的設備之間的通道系數(shù)，以便計算出適當?shù)念A編碼矩陣，為了得到相關的通道系數(shù)，故本步驟即執(zhí)行接取點通道資訊收集。

具體來說，本發(fā)明還提出三種接取點通道資訊收集的方法，包括：第一種為各接取點以競爭通道方式?jīng)Q定執(zhí)行通道量測程序的順序以得到該使用者通道資訊；第二種為每一叢集依序執(zhí)行探聽程序，且位于 該不同叢集交集區(qū)的使用者的設備參與多個叢集的探聽程序，以得到該使用者通道資訊；以及第三種為數(shù)個叢集內的接取點形成一群播群組，以使各使用者的設備能一次估計并回復所有通道資訊，以得到該使用者通道資訊。

在步驟S103中，各叢集透過干擾抑制機制，消除位于該不同叢集交集區(qū)的使用者的設備所產(chǎn)生的干擾。于此步驟中，是說明不同叢集之間可透過交換使用者通道資訊來消除叢集間的干擾，干擾抑制機制可為多點協(xié)調(CoMP)的結合式波束成型(JB)技術，但不以此為限。

另外，本發(fā)明還提出執(zhí)行該各叢集內多個使用者的設備的同步下行資料傳輸可使用或不使用RTS/CTS機制。關于上述各步驟提及的技術方案，已于前面詳盡說明，于此將不再贅述。

綜上所述，本發(fā)明的用于無線區(qū)域網(wǎng)絡中多接取點的合作傳輸系統(tǒng)及其方法，透過分群控制器將管轄的接取點作適當?shù)姆秩?，每一個叢集存在一個各自的叢集控制器，其中，在同一個叢集內的接取點，采用合作式多天線多使用者技術，借此將通道資訊以及使用者傳輸資料進行交換，也就是說，形成一虛擬的多使用者多輸入輸出下行傳輸系統(tǒng)，另外，對于叢集之間的干擾，則可透過通道資訊的交換來抑制不同叢集交集區(qū)的使用者的設備的可能干擾情況。因此，本發(fā)明所提出的合作式下行傳輸機制，可提供WiFi無線區(qū)域網(wǎng)絡下多個接取點之間的合作傳輸，特別是針對重迭基本服務區(qū)者，將能有效解決重迭基本服務區(qū)內接取點之間的頻譜資源競爭與信號干擾的問題。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領域技術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權利保護范圍，應如所附的權利要求書所列。