CN103731187A

CN103731187A - 传送数据符号的设备以及接收数据符号的设备和方法

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Publication number: CN103731187A
Application number: CN201310687453.1A
Authority: CN
Inventors: 关杰勇; 章修·谷; 罗伯特·L·奥勒森; 艾库特·波坦; 费堤·欧兹鲁特
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2014-04-16
Also published as: JP6275754B2; CA2587846C; JP5238257B2; TW200939665A; US20150381319A1; CA2587846A1; TW201620262A; BRPI0516688A; JP2016106470A; AU2005306875B2; CN105071901A; KR101313422B1; EP2101435A3; WO2006055241A3; JP2008520167A; WO2006055241A2; KR101492360B1; AU2009208166A1; KR20130081311A; US9544093B2

Abstract

一种用于传送、接收数据符号的设备及方法，该传送设备包括：被配置成使用多种模式选择性传送数据符号的电路；其中在所述多种模式的第一模式中，使用空间频率区块编码SFBC传送数据符号；其中每一对数据符号被进行SFBC编码以在四个天线中的两个天线上被传送，而不通过该四个天线中的另外两个天线传送；以及其中在所述多种模式的第二模式中，所述电路还被配置成从接收设备接收信道状态信息CSI；其中该CSI包括用于多个子载波组中的每一个组的调制和编码；其中响应于该CSI信息，所述电路还被配置成确定用于使用多输入多输出MIMO空间复用进行传输的串流的数量；以及其中所述电路还被配置成使用MIMO空间复用通过所确定数量的串流传送数据符号。

Description

传送数据符号的设备以及接收数据符号的设备和方法

本申请是申请日为2005年11月01日，申请号为200580038731.4、申请名称为“MIMO-OFDM系统中结合空间-频率区块编码、空间多任务及波束成形的方法及装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是关于一种无线通讯系统，尤其是关于在多重输入多重输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)系统中，一种结合空间-频率区块编码(SFBC)、空间复用(SM)以及波束成形的方法及装置。

现有技术

OFDM是一种数据传输机制，其系将数据分成多个小串流（stream），且每个串流系使用其频宽比总有效传输频宽还小的子载波来传输。OFDM的有效性是视选择这些互相正交的子载波而定，当每个子载波携带总使用者数据的一部份时，其并不会互相影响。

一个OFDM系统具有胜过其它无线通讯系统的优势，当使用者数据分成由不同载波所西代的串流时，每个子载波的有效数据率就会小很多，因此，符号周期会大很多。一个大的符号周期可容忍较大的延迟展开，因此，其不会受到多重路径的严重影响。因此，OFDM符号可容忍延迟展开，而不需要复杂的接收器设计，然而，典型的无线系统需要复杂的信道等化机制，以便抵抗多重路径的衰退。

OFDM的另一个优势便是，在传输器和接收器端所产生的正交子载波可使用反转快速傅立叶转换(IFFT)及快速傅立叶转换(FFT)引擎完成，由于IFFT和FFT已是习知技术，因此，OFDM可以轻易地实施而不需要复杂的接收器。

MIMO所参考无线传输和接收机制系为传输器和接收器皆使用一个以上的天线。一个MIMO系统所占有的优势在于其空间多样性或是空间复用，且可以改善信号噪声比(SNR)并增加总处理能力。

SFBC是一种用以传输空间多样性编码符号的机制，其系在连续时槽中的邻近子载波上，而非在相同的子载波上。该SFBC避免了与空间时间区块编码(STBC)有关的快速时间变换的问题，然而，当结合发生时，在子载波上的信道必须维持稳定。

发明内容

本发明是关于一种用以在MIMO-OFDM系统中结合SFBC、SM及波束成形的方法和装置，该系统包含一具有多个传输天线的传输器，以及一具有多个接收天线的接收器。该传输器产生至少一数据串流及多个空间串流，空间串流的产生数量取决于传输天线的数量以及接收天线的数量。该传输器根据SFBC、SM及波束成形中至少其中之一来决定一传输机制，该传输器根据该所选的传输机制，在该数据串流中传输数据至该接收器。

附图说明

藉由下文中一较佳实施例之描述、所给予的范例，参照对应的图式，本发明可获得更详细地了解，其中：

图1所示为一种实施一封闭回路模式的OFDM-MIMO系统方块图，其系根据本发明所配置；以及

图2所示为一种实施一开放回路模式的OFDM-MIMO系统方块图，其系根据本发明所配置。

具体实施方式

本发明之较佳实施方式将参照图式描述，其中，全文中相同的号码皆代表相同的组件。

本发明之特征可整合至一集成电路(IC)上，或是配置在一个包含许多互连组件之电路上。

本发明提供多个SFBC、SM、FD和波束选择的组合，其系根据有效数据串流和空间串流以及传输和接收天线的数量所选择，该组合可提供设计MIMO-OFSM系统的弹性，以及对任何数量的传输和接收天线配置的解决方案。每该组合在效能、可靠度及数据率之间会交换，因此，可根据某些准则来选择组合，像是强健性、数据率、信道状态或是诸如此类。资料串流的数量较佳地是根据一调变和编码机制所决定，该空间串流的数量则是由传输和接收天线的数量所决定。

本系统运作有两种模式：封闭回路及开放回路。封闭回路系于当信道状态信息(CSI)可供传输器使用时所使用，而开放回路则是当CSI无法给传输器使用时所使用。可使用一变形传输至遗留STA(legacy STA)，并在该处提供多样性的优势。

在封闭回路模式中，CSI是用以虚拟地产生独立信道，其系藉由在在传输器端预编码，并更进一步在接收器端进行天线处理，以便分解和对角化信道矩阵来完成，展开无线信道之特征根后，藉由使用SFBC及/或SM便能达成在资料率和强健性间的交易。此机制允许使用简单的接收器实施，其系比最小均方错误(MMSE)接收器还简单。此组合方式与传统技术比较，在较大范围内有较高的总处理能力，此技术允许每子载波功率/位负载，并透过封闭回路运作及CSI回馈来维持一个可接受的强健炼结。本技术的另一个优点便是，其在任何数量的传输器和接收器端都可轻易地实施。

CSI可由接收器的回馈或是透过信道相互作用在传输器获得，延迟需求和回馈数据率典型地对继承频率非选择性特征根来说并不显著。此外，需要一个传输天线校正机制，另外，信道质量信息(CQI)亦被用以决定子载波群的每一子载波之一编码率及一调变机制。根据数据串流的数量，该组合系以有效空间串流选择。

图1所示为一个实施一封闭回路模式的OFDM-MIMO系统100方块图，其系根据本发明所配置，该系统100包含一传输器110及一接收器130。该传输器110包含一信道编码器112、一多任务器114、一功率负载单元116、多个非必须的SFBC单元118、多个序列至平行(S/P)转换器120、一传输波束成形器122、多个IFFT单元124以及多个传输天线126。该信道编码器112编码数据较佳地系根据一CQI，其系由该接收器130所提供，该CQI系用以决定每子载波或子载波群之一编码率及调变机制，该编码数据串流系由该多任务器114复用处理成二或多个数据串流115。

每该数据串流115之该传输功率等级系由该功率负载单元116所调整，其系根据该接收器130所提供的回馈150，该功率负载单元116系提整关于每个特征波束的数据率之功率等级，以便平衡所有特征波束(或子载波)之总传输功率。

该非必要的SFBC单元118在该数据串流115上执行SFBC，SFBC系在传输的每该数据率之特征波束和子载波上执行，特征波束和子载波对系被选择以确保独立信道。OFDM符号系由K子载波所携带，为了搭载SFBC，该子载波系分成L对的子载波(或是子载波群)，每该子载波群的频宽应该小于信道的相干载波，然而，当组合特征波束成形时，此限制会因为该特征波束的频率不敏感性而放宽。

由区块编码所使用的子载波群对系独立考虑，下列为Alamouti形式的SFBC用于OFDM符号的一个例子：

S = [\begin{matrix} s_{1} & - s_{2}^{*} \\ s_{2} & s_{1}^{*} \end{matrix}]

一旦非必要的SFBC单元118建构所有所有子载波的OFDM符号，则该编码区块系由该S/P转换器120复用处理，且输入至该传输波束成形器122，该传输波束成形器122分配特征波束至该传输天线，而该IFFT单元124则将在频率域的数据转换成为时间域的数据。

该接收器130包含多个接收天线128、多个FFT单元132、一接收波束成形器134、多个非必要SFBC译码单元136、一解多任务器138、一信道译码器144、一信道估测器140、一CSI产生器142、以及一CQI产生器146。

该FFT单元132将由该天线128在时间域中所接收的样本转换为频率域，该接收波束成形器134、该非必要SFBC译码单元136、该解多任务器138、以及该信道估测器144则继续处理转换为频率域的样本。

该信道估测器140产生信道矩阵，其系使用由该传输器所传输之一训练序列，并且将该每该子载波(或每该子载波群)之信道矩阵分解成两个波束成形单位矩阵U和V（U为传输而V为接收），以及一对角矩阵D，其系藉由奇异值分解法(SVD)或是特征值分解法完成。该CSI产生器142由该信道估测结果产生CSI147，且该CQI产生器根据该解碼结果产生一CQI148，该CSI及该CQI由该接收器130提供回馈150给该传输器110。

在nT传输天线及nR接收天线间的信道矩阵H可如下表示：

该信道矩阵H系由SVD分解如下：

H＝UDV^H

其中U和V系为单一矩阵，而D系为对角矩阵，U∈C^nRxnR而V∈C^nTxnT。接着，在传输符号向量s方面，传输欲编码系简单表示如下：

x＝Vs

该接收信号则变成如下：

y＝HVs+n

其中n系为注入信道的噪声，该接收器使用一匹配滤波器完成分解：

V^HH^H＝V^HVD^HU^H＝D^HU^H

在标准化特征波束之信道增益后，该传输符号s之估测变为：

\begin{matrix} \hat{s} = α D^{H} U^{H} HVs + η \\ = s + η \end{matrix}

该符号s不需执行连续干扰消除或是MMSE形式侦测器便可侦测。D^HD系为一对角矩阵，其系由H的特征根乘上对角所形成，因此，该标准化因子α＝D^-2。U系为HH^H之特征向量，V系为H^HH之特征向量，而D系为H之奇异值的对角矩阵(HH^H之特征根的平方根)。

如果非必要SFBC单元118及该非必要SFBC译码单元136分别由该传输器110及该接收器130移除的话，则该传输器110及该接收器130可由SM使用。

在开放回路模式中，在该传输器110中空间频率编码及空间展开的组合可提供多样性，而不需要CSI147。该CQI148系用以决定每子载波或子载波群之一编码率及调变。此编码率及调变机制决定数据串流的数量。根据该数据串流之数量，该组合可以有效空间串流选择。

第2图所示为一个实施一开放回路模式的系统200方块图，其系根据本发明所配置，该系统200包含一传输器210以及一接收器230。在该开放回路模式中，在该传输器210中空间频率编码及空间展开的组合便提供了多样向，而不在需要CSI。当运作于遗留IEEE802.11a/g使用者设备时，亦可使用此机制之变形。

该传输器210包含一信道编码器212、一多任务器214、一功率负载单元216、多个SFBC单元218、多个序列至平行(S/P)转换器220、一波束成形器网络(BFN)222、多个IFFT单元224、以及多个传输天线226。如同在该封闭回路模式一般，该信道编码器212使用CQI以决定每子载波或子载波群之编码率和调变，该编码数据串流213系由该多任务器214复用处理成二或多个数据串流215。该BFN222在空间中形成N个波束，其中N系为天线226之数量，该波束系由该BFN矩阵运算伪随机建构。用于SFBC编码的该独立子载波群系于个别波束中传输。

在遗留支持方便，SFBC编码可能无法执行，取而代之的多样性系透过波束的排列所达成，其系改善多样性以及遗留IEEE802.11a/g使用者设备的效能。

该接受器230包含多个接收天线231、FFT单元232、一BFN234、一SFBC译码和组合单元236、以及一信道译码器238。该FFT单元232将由该接收天线231在时间域中所接收的样本转换成频率域。该SFBC译码和组合单元236译码并组合子载波群/特征波束所接收的符号，并将其由并行转换为序列，其系使用丛集大小的习知技术。符号系使用MRC组合，该信道译码器238将该组合符号译码并产生一CQI240。

如果该SFBC单元218及该SBC译码和组合单元236之SFBC译码功能分别由该传输器210及该接收器230移除的话，则该传输器210和该接收器230可由SM使用。

根据本发明之SFBC、SM、FD及波束选择组合的范例系于下文中解释。

S_i表示调变符号群，长度则取决于该数据分成多少个子载波群，子载波系分成两个群组，每该S_i包含长度为数据之子载波数目一半的符号。

d_n表示该信道矩阵之奇异值，其中d₁>d₂>d₃>…>d_M，M系为奇异值之最大数量(亦即：传输天线的数量)。

速率=1表示在一OFDM符号期间，每一子载波所发送和复原的M符号，当发送和复原小于M符号，该速率则为少量。

在FD中，S_i系在子载波的一半发送，而S_i ^*则在子载波的另一半发送。

单一传输天线实施例—单一输入单一输出(SISO)

在一SISo实施例中，仅实施一个数据串流及一个空间串流，在不使用FD的情况下，一个符号系由经由一个子载波发送，在使用FD的情况下，一个符号则经由两个子载波发送，其系总结于表1中。

表1

空间串流	SISO(无FD)	SISO(有FD)
			串流1	S1,S2	S1,S1*
速率	1	1/2

两个传输天线实施例

由于有两个传输天线，因此便可支持2x1或2x2MIMO-OFDM系统，且亦可支持一或两个数据串流。

2x1MIMO-OFDM封闭回路—一个数据串流实施例

在一封闭回路模式中，可使用具有或不具有FD及SFBC之波束选择。由于在具有较小奇异值之波束传输的数据会死亡，因此波束选择会透过SVD，会选择具有较大奇异值之该SVD波束。在不具FD之波束选择情况下，一数据符号系经由一子载波所发送，而在具有FD之波束选择情况下，一数据符号可经由两个子载波所发送。在具有FD之波束选择情况下，该速率系为不具FD之波束选择情况之一半，但可靠度会增加。

虽然在具有较小奇异值的波束上传输之数据会死亡，但两个符号可使用SFBC透过两个子载波同时发送，使用此机制的话，一数据符号系由子载波发送。与波束选择的例子相比，此实施方式的效能将会降低这是因为具有较小奇异值的第二个串流所包含的只有噪声而已。

2x1MIMO-OFDM封闭回路之一个数据串流的实施例系总结于表2中。

表2

2x1MIMO-OFDM开放回路—一个资料串流实施例

在一开放回路模式中，可使用具有或不具有FD及SFBC之SM。对不具有FD之SM(具有固定波束成形矩阵)的情况下，一数据符号系使用该固定波束成形及SM之每该空间串流之子载波发送，而在具有FD之SM的情况下，一数据符号系使用该固定波束成形及SM之每该空间串流之两个子载波发送。

将FD和非FD组合在一起是可行的，在每个实施例中，一符号系在一空间串流之两个子载波上发送，而一符号系在另一个空间串流之一子载波上发送，在不具有FD之SM的情况中，资料率系为3/4。

如果使用具有固定波束成形矩阵的SFBC，则该数据串流的两个数据符号系使用固定波束成形透过两个天线在两个子载波上发送，该资料率系为不具FD之SM情况的一半。

2x1MIMO-OFDM开放回路之一资料串流的实施例系总结于表3中。

表3

2x1MIMO-OFDM(开放回路)—两个资料串流实施例

在两个数据串流实施例方面，应该使用一开放回路模式，因为具有较小奇异值的SVD波束除了噪声无法携带其它东西且将会死亡，如同上文所述。在不具FD的情况下，一数据符号系经由每空间串流之子载波发送，而在具有FD之情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，组合FD和非FD是可行的。

2x1MIMO-OFDM开放回路之两个资料串流实施例系总结于表4中。

表4

空间串流	SM(不具FD)	SM(FD+非FD)	SM(具FD)
				串流1	S1,S2	S1,S1*	S1,S1*
串流2	S3,S4	S2,S3	S2,S2*
				速率	1	3/4	1/2

2x2MIMO-OFDM封闭回路—一数据串流实施例

在封闭回路模式中，可使用具有或不具有FD的SM，具有或不具有FD和SFBC的波束选择。在封闭回路模式中，可藉由SVD为每个子载波形成两个空间波束。

在不具有FD的SM的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，在具有FD的SM情况下，一数据符号系使用一空间串流经由两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。

在波束选择方面，在每该子载波之两个波束间选择一SVD波束，其系具有较大的奇异值，每该子载波的另一个波束便被丢弃。在不具有FD的波束选择方面，一数据符号系使用一空间串流经由一子载波发送，在具有FD的波束选择方面，一数据符号系使用一空间串流经由两个子载波发送。

每该子载波之两个空间串流系根据每该子载波之信道的SVD所产生，且两个数据符号可使用SFBC在两个子载波上发送。

2x2MIMO-OFDM封闭回路之一数据串流实施例系总结于表5。

表5

2x2MIMO-OFDM开放回路—一资料串流实施例

在一开放回路中，可支持具有或不具有FD和SFBC的SM，SM系以一固定波束成形矩阵，且可使用每该子载波之两个空间串流。

在不具有FD之SM的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一个子载波发送，而在具有FD之SM的情况下，一数据符号系使用一空间串流经由两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。

该数据串流之两个数据符号系使用该固定波束成形及SFBC，在每该空间串流之两个子载波上发送。

传输的方法系与2x1系统的方法相同，然而，效能会比较佳，这是因为在一接收器中使用两个接收天线的缘故。

2x2MIMO-OFDM开放回路之一资料串流实施例系总结于表6。

表6

2x2MIMO-OFDM封闭回路—两数据串流实施例

在一封闭回路模式中，可使用具有或不具有FD的SM。SM系以SVD波束成形所执行，而每该子载波系有两个空间串流可供使用。由于有两个数据串流，每该数据串流需要分派一个空间串流，而由于相同的原因，因此无法使用SFBC。

2x2MIMO-OFDM封闭回路之两数据串流实施例系总结于表7。

表7

2x2MIMO-OFDM开放回路—两资料串流实施例

在一开放回路中，SM系以固定波束成形矩阵实施，且每该子载波系有两个空间串流可供使用，如同前文所述，每该数据串流系分派一个空间串流。

2x2MIMO-OFDM开放回路之两资料串流实施例系总结于表8。

表8

三个传输天线实施例

有了三个传输天线，便可支持3x1、3x2、以及3x3MIMO-OFDM系统，且亦可支持一、二或三个数据串流。

3x1MIMO-OFDM封闭回路—一数据串流实施例

在一封闭回路模式中，可使用具有或不具有FD及SFBC之波束选择，波束系以SVD波束成形产生，且在波束选择方面，系选择一空间波束(仅有一个波束可供使用，因为其它两个波束只有噪声且将会死亡)，所选择的是具有最大奇异值之波束。

在不具有FD的波束选择情况下，一数据符号系经由所选空间串流之一子载波发送，而在具有FD之波束选择情况下，一数据符号系经由所选空间串流之两个子载波发送。

对具有SVD波束成形的SFBC来说，系为每该子载波选择两个空间串流：一个对应最大奇异值，而另一个对应剩下的其中之一，然而，即便两个数据符号可透过两个子载波使用SFBC同时发送，效能还是会非常低，这是因为一个空间串流仅包含噪声的缘故。

3x1MIMO-OFDM封闭回路之一数据串流实施例系总结于表9。

表9

3x1MIMO-OFDM开放回路—一资料串流实施例

在一开放回路实施例中，SM及SFBC系以固定波束成形矩阵实施，且三个空间串流可供使用。

在不具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一个子载波发送，而在具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波发送一。组合FD和非FD是可行的，一数据串流在一空间串流上经由一子载波发送而一符号在另两个空间串流上经由一子载波发送，或是，一数据符号在两个空间串流上经由两个子载波发送而一符号在另一个空间串流上经由一子载波发送。

SFBC可在具有或不具有FD之状况下实施。在每该子载波之三个空间串流之间，两个空间串流系由SFBC所使用，而另一个则给独立数据符号所使用，因此，在每一瞬间，每该子载波可发送三个符号。

3x1MIMO-OFDM开放回路之一资料串流实施例系总结于表10。

表10

3x1MIMO-OFDM(开放回路)—两资料串流实施例

在这实施例中，一开放回路结构可用以发送及回复两个数据串流。SM及SFBC系以固定波束成形矩阵实施，且两个数据串流系为每该子载波分成三个空间串流。

在不具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一个子载波发送，而在具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波发送一。组合FD和非FD是可行的。

在具有SFBC之情况下，一数据串流系使用SFBC发送和回复，而另一个数据串流并不使用SFBC。在每该子载波之三个空间串流之间，两个空间串流给SFBC使用，而另一个则给另一个数据串流使用。

3x1MIMO-OFDM开放回路之两个资料串流系总结于表11。

表11

3x1MIMO-OFDM(开放回路)—三个资料串流实施例

一开放回路结构可用以发送及回复三个数据串流。SM及SFBC系以固定波束成形矩阵实施，且三个数据串流系为每该子载波分成三个空间串流，而且，在此实施例中无法使用SFBC。

在不具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD之SM情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。

3x1MIMO-OFDM开放回路之三个资料串流实施例系总结于表12。

表12

3x2MIMO-OFDM封闭回路—一数据串流实施例

在这实施例中，有两个空间串流可供使用，透过SVD在每该子载波之三个波束间选择两个波束，具有较大奇异值的两个SVD波束会被选择。

在SFBC方面，系选择每该子载波之两个空间串流，且两个符号系透过两个子载波使用SFBC在同一时间发送，使用此机制，两个数据符号可经由两个子载波回复。

3x2MIMO-OFDM封闭回路之一数据串流实施例系总结于表13。

表13

3x2MIMO-OFDM开放回路—一资料串流实施例

3x2开放回路之一资料串流与3x1开放回路之一数据串流相同。

3x2MIMO-OFDM封闭回路—两数据串流实施例

此实施例有两个空间串流可供使用，从透过SVD所产生每该子载波之三个波束间选出两个波束，具有较大奇异值的两个SVD波束会被选择。

3x2MIMO-OFDM封闭回路之两个资料串流系总结于表14。

表14

3x2MIMO-OFDM开放回路—两资料串流实施例

3x2开放回路之两个资料串流与3x1开放回路之两个数据串流相同。

3x2MIMO-OFDM—三个数据串流实施例

3x2MIMO-OFDM系统之三个数据串流实施例系与3x1MIMO-OFDM系统之三个数据串流实施例相同。

3x3MIMO-OFDM封闭回路—一数据串流实施例

在一封闭回路实施例中，可使用三个空间串流。在不具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD之SM情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。

在SFBC方面，系从三个空间串流间选择两个空间串流，较佳地是，为每该子载波选择两个坏的空间串流，其系具有较小的奇异值，两个符号系使用SFBC在两个子载波之两个坏空间串流上同时发送，而在每该载波之另一个好串流方面，一数据符号则不使用SFBC发送。

在非SFBC空间串流方面，如果使用FD，则一数据符号系经由此空间串流之一子载波发送，而如果不使用FD，则一数据符号系经由此空间串流之两个子载波发送。

3x3MIMO-OFDM封闭回路之一数据串流实施例系总结于表15。

表15

3x3MIMO-OFDM开放回路—一资料串流实施例

在一开放回路实施例中，3x1开放回路之一数据串流实施例的所有选择性都可使用。

3x3MIMO-OFDM封闭回路—两数据串流实施例

此实施例中有三个空间串流可供使用，而两个数据串流系为每该子载波分成三个空间串流。在一封闭回路中，在不具FD之SM的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。

在SFBC方面，系从三个空间串流中选择两个空间串流，较佳地，系选择每该子载波之两个坏空间串流，其系具有较小的奇异值。对于一个数据串流而言，两个符号系使用SFBC在两个子载波之两个坏空间串流上同时发送，而对另一个每该载波之好串流而言，另一个数据串流系不使用SFBC发送。

对非SFBC空间串流而言，如果不使用FD，一数据符号系经由此空间串流之一个子载波发送，而如果使用FD，则一数据符号系经由此空间串流之两个子载波发送。

3x3MIMO-OFDM封闭回路之两数据串流实施例系总结于表16。

表16

3x3MIMO-OFDM开放回路—两资料串流实施例

在一开放回路实施例中，3x1开放回路之两数据串流实施例的所有选择性都可使用。

3x3MIMO-OFDM封闭回路—三数据串流实施例

此实施例有三个空间串流可供使用，且三个数据串流系为每该子载波分成三个空间串流。在一封闭回路中，在不具FD之SM的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波所发送，在具有FD之SM的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波所发送，结合FD和非FD是可行的。

3x3MIMO-OFDM封闭回路之三个数据串流实施例系总结于表17。

表17

3x3MIMO-OFDM开放回路—三资料串流实施例

在一开放回路实施例中，3x1开放回路之三数据串流实施例的所有选择性都可使用。

四个传输天线实施例

有了四个传输天线，便可支持4x1、4x2、4x3、以及4x4MIMO-OFDM系统，且亦可支持一、二、三或四个数据串流。

4x1MIMO-OFDM封闭回路—一数据串流实施例

此实施例仅有一个空间串流。在一封闭回路实施例中，系从透过SVD所产生的每该子载波之四个波束中选择一个波束，所选择的SVD波束具有最大的奇异值。

在不具FD之SM的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波所发送，在具有FD之SM的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波所发送。

对具有SVD波束成形的SFBC来说，系为每该子载波从透过SVD所产生的四个波束间选择两个空间串流：一个对应最大奇异值，而另一个对应剩下的其中之一，然而，即便两个数据符号可透过两个子载波使用SFBC同时发送，效能还是会非常低，这是因为一个空间串流仅包含噪声的缘故。

4x1MIMO-OFDM封闭回路之一数据串流实施例系总结于表18。

表18

4x1MIMO0OFDM开放回路—一资料串流实施例

在一开放回路实施例中，SM系以固定波束成形矩阵实施，且四个空间串流可供使用。

在不具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一个子载波发送，而在具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波发送一。组合FD和非FD是可行的，其系如表19所示。对一个数据串流而言，这些组合可能不会用来维持所有数据符号的相同质量。

SM和具有固定波束成形矩阵的SFBC组合是可行的，第一个选择便是一个2x2SFBC及两个SM。对一数据串流而言，此选择不会用来维持所有数据符号相同的质量，每该子载波的另两个空间串流会给该数据串流之另两个数据符号的SM使用。在不具FD的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波所发送，而在具有FD的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波所发送。结合FD和非FD是可行的，其系如表20所示。

第二个选择便是使用两个2x2SFBC。每该子载波之四个空间串流系分成两组，每两个串流一组，且每组系被分派给每个SFBC。对每个瞬时而言，四(4)个数据符号系使用该固定波束成形及两个2x2SFBCs在两个子载波上发送。

表19

表20

4x1MIMO-OFDM(开放回路)—两个资料串流实施例

在此实施例中，开放回路应该用以发送和回复两个数据串流。SM系以该固定波束成形矩阵实施，4E14两个数据串流系为每该子载波分成四个空间串流。

在不具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一个子载波发送，而在具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波发送一。组合FD和非FD是可行的，其系如表21所示，表21中情况1和3的组合不会用来维6301每该数据串流之每该数据符号相同的质量。

SM和具有固定波束成形矩阵的SFBC组合是可行的，第一个选择便是一个2x2SFBC及两个SM。一资料串流系分派给该SFBC，而另一个资料串流系由SM发送，每该子载波之两个空间串流细由SFBC使用，而每该子载波之另外两个空间串流则给SM使用。在不具FD的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波所发送，而在具有FD的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波所发送。结合FD和非FD是可行的，其系如表22所示，此结合不会用于维持该数据串流之每该数据符号之相同质量，其系使用SM。

第二个选择便是使用两个2x2SFBC，每该数据串流系分派给两个分离的2x2SFBC。每该子载波之四个空间串流系分成两组，每两个串流一组，且每组系被分派给每个SFBC。对每个瞬时而言，二(2)个数据符号系使用该固定波束成形及每该2x2SFBCs在两个子载波上发送。

表21

表22

4x1MIMO-OFDM(开放回路)—三资料串流实施例

在这实施例中，一开放回路结构可用以发送及回复三个数据串流。SM系以固定波束成形矩阵实施，且三个数据串流系为每该子载波分成四个数据符号，表21中的所有组合都可使用。

SM和具有固定波束成形矩阵的SFBC组合是可行的，第一个选择便是一个2x2SFBC及两个SM。每该子载波之两个空间串流系使用SFBC，一数据串流系使用SFBC和该固定波束成形发送，而每该子载波之另两个空间串流族使用另两个数据串流之SM。在不具FD的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波所发送，而在具有FD的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之两个子载波所发送。结合FD和非FD是可行的，其系如表23所示。

SFBC之4x1MIMO-OFDM开放回路之三资料串流实施例系总结于表23。

表23

4x1MIMO-OFDM(开放回路)—四资料串流实施例

在这实施例中，一开放回路结构可用以发送及回复四个数据串流。SM系以固定波束成形矩阵实施，且四个数据串流系为每该子载波分成四个空间串流，表21中的所有方法都可使用。

4x2MIMO-OFDM封闭回路—一数据串流实施例

在这实施例中，有两个空间串流可供使用，透过SVD在每该子载波之四个波束间选择两个波束，具有较大奇异值的两个SVD波束会被选择。在不具有FD之SM情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD之SM情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其系如表24所示。

在SFBC方面，系选择每该子载波之两个空间串流，其系具有较大的奇异值。两个符号系透过两个子载波使用SFBC在同一时间发送，使用此机制，两个数据符号可经由两个子载波回复。

4x2MIMO-OFDM封闭回路之一数据串流实施例系总结于表24。

表24

4x2MIMO-OFDM开放回路—一资料串流实施例

在此实施例中，4x1开放回路之一数据串流实施例的所有选择皆可使用。

4x2MIMO-OFDM封闭回路—两数据串流实施例

此实施例有两个空间串流可供使用，从透过SVD所产生每该子载波之四个波束间选出两个波束，具有较大奇异值的两个SVD波束会被选择。在不具有FD之情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD之情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。

4x2MIMO-OFDM封闭回路之两个资料串流系总结于表25。

表25

4x2MIMO-OFDM开放回路—两资料串流实施例

在此实施例中，4x1开放回路之两数据串流实施例的所有选择皆可使用。

4x2MIMO-OFDM开放回路—三资料串流实施例

在此实施例中，4x1开放回路之三数据串流实施例的所有选择皆可使用。

4x2MIMO-OFDM开放回路—四资料串流实施例

在此实施例中，4x1开放回路之四数据串流实施例的所有选择皆可使用。

4x3MIMO-OFDM开放回路—一资料串流实施例

在此实施例中，SM系以SVD波束成形实施，且三个空间串流可供使用，具有较大奇异值的三个空间串流会被选择。在不具有FD情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其系如表26所示。

在SFBC方面，系选择每该子载波之三个空间串流，其具有较大的奇异值。在其间，两个空间串流，较佳地是两个坏的空间串流，系分派给SFBC。两个符号系使用SFBC在两个子载波之两个坏的空间穿流上同时发送，且在每该载波之最佳空间串流方面，一数据符号系不使用SFBC发送。对于后者，在不具FD的情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送。

4x3MIMO-OFDM封闭回路之一资料串流系总结于表26。

表26

4x3MIMO-OFDM开放回路—一资料串流实施例

在此实施例中，4x1之一数据串流之所有选择皆可使用。

4x3MIMO-OFDM封闭回路—两数据串流实施例

在此实施例中，SM系以SVD波束成形实施，且三个空间串流可供使用，两个数据串流系为每该子载波分成三个空间串流，所有在表26中的方法皆可在此实施例中使用。

在SFBC方面，一数据串流系使用SFBC发送，且每该子载波之三个空间串流系被选择，其系具有较大的奇异值。在其间，两个空间串流，较佳地是两个坏的空间串流，系分派给SFBC。两个符号系使用SFBC在两个子载波之两个坏的空间串流上同时发送。

另一个数据便使用SM发送，所有在表26中的SFBC方法皆可在此实施例中使用。

4x3MIMO-OFDM封闭回路之两数据串流实施例系总结于表27。

表27

4x3MIMO-OFDM开放回路—两资料串流实施例

在此实施例中，4x1之两数据串流实施例的所有选择皆可使用。

4x3MIMO-OFDM封闭回路—三数据串流实施例

在此实施例中，SM系以SVD波束成形实施，且三个空间串流可供使用，三个数据串流系为每该子载波分成三个空间串流。在不具有FD情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。

4x3MIMO-OFDM封闭回路之三数据串流实施例系总结于表28。

表28

4x3MIMO-OFDM开放回路—三资料串流实施例

在此实施例中，4x1之三数据串流实施例的所有选择皆可使用。

4x3MIMO-OFDM封闭回路—四数据串流实施例

在此实施例中，4x1之四数据串流实施例的所有选择皆可使用。

4x4MIMO-OFDM封闭回路—一数据串流实施例

在此实施例中，SM系以SVD波束成形实施，且四个空间串流可供使用，在不具有FD情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其系如表29所示。

第一个选择是使用一个2x2SFBC及两个SM。藉由每该子载波之奇异值，选择两个空间串流，较佳地是两个坏的空间串流，其系具有较小的奇异值。该数据符号系使用SFBC在这两个坏的空间串流上发送，而两个数据符号则使用SM而非SFBC在每该子载波的另两个好的空间串流上发送。在不具有FD情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，而在具FD情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其系如表30所示。

第二个选择便是使用两个2x2SFBC，每两个数据符号系分派给分离的2x2SFBC。每该子载波之四个空间串流系分成两个群组，每个群组有两个空间串流，且每个群组系分派给每个SFBC。在每个瞬时方面，在两个子载波上之该数据串流之四个(4)数据符号系使用SVD波束成形及两个2x2SFBC发送。

SM之4x4MIMO封闭回路之一数据串流实施例系总结于表29，而SFBC之4x4MIMO封闭回路之一数据串流实施例系总结于表30。

表29

表30

4x4MIMO-OFDM开放回路—一资料串流实施例

在此实施例中，4x1之一数据串流实施例的所有选择皆可使用。

4x4MIMO-OFDM封闭回路—两数据串流实施例

在此实施例中，SM系以SVD波束成形实施，且有四个空间串流可供使用。两个数据串流系为每该子载波分成四个空间串流。表29及表30中的所有方法都可使用。

4x4MIMO-OFDM开放回路—两资料串流实施例

4x4MIMO-OFDM封闭回路—三数据串流实施例

在此实施例中，SM系以SVD波束成形实施，且有四个空间串流可供使用。三个数据串流系为每该子载波分成四个空间串流。表29的所有方法都可使用。

在SFBC方面，一个2x2SFBC及两个SM供三个数据串流使用，一数据串流系使用该2x2SFBC及SVD波束成形发送。藉由每该子载波之奇异值，选择两个空间串流，较佳地是两个坏的空间串流，其系具有较小的奇异值。两个子载波上之一数据串流之两个数据符号，系使用SFBC及波束成形在每该子载波的两个坏的空间串流上发送，另两个数据串流则使用SM及SVD波束成形发送。两个数据符号经由子载波使用每该子载波之另外两个好的空间串流发送，其系使用SM而非SFBC发送给另外两个数据串流。在此实施例中，在不具有FD情况下，一数据符号系经由每该空间串流之一子载波发送，在具FD情况下，一数据符号系经由每空间串流之两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其系如表31所示。

SFBC之4x4MIMO-OFDM封闭回路之三数据串流实施例系总结于表31。

表31

4x4MIMO-OFDM开放回路—三资料串流实施例

在此实施例中，4x1之三数据串流的所有选择皆可使用。

4x4MIMO-OFDM封闭回路—四数据串流实施例

在此实施例中，SM系以SVD波束成形实施，且有四个空间串流可供使用。四个数据串流系为每该子载波分成四个空间串流。表29的所有方法都可使用。

4x4MIMO-OFDM开放回路—四资料串流实施例

在此实施例中，4x1之四数据串流的所有选择皆可使用。

尽管本发明之特征和组件皆于实施例中以特定组合方式所描述，但实施例中每一特征或组件能独自使用，而不需与较佳实施方式之其它特征或组件组合，或是与/不与本发明之其它特征和组件做不同之组合。尽管本发明已经透过较佳实施例描述，其它不脱附本发明之申请专利范围之变型对熟习此技艺之人士来说还是显而易见的。上述说明书内容系以说明为目的，且不会以任何方式限制特别发明。

Claims

1.一种用于传送数据符号的设备，该设备包括：

被配置成使用多种模式选择性传送数据符号的电路；

其中在所述多种模式的第一模式中，使用空间频率区块编码SFBC传送数据符号；其中每一对数据符号被进行SFBC编码以在四个天线中的两个天线上被传送，而不通过该四个天线中的另外两个天线传送；以及

其中在所述多种模式的第二模式中，所述电路还被配置成从接收设备接收信道状态信息CSI；其中该CSI包括用于多个子载波组中的每一个组的调制和编码；其中响应于该CSI信息，所述电路还被配置成确定用于使用多输入多输出MIMO空间复用进行传输的串流的数量；以及其中所述电路还被配置成使用MIMO空间复用通过所确定数量的串流传送数据符号。

2.根据权利要求1所述的传送设备，其中，所述电路还被配置成在多种模式的第三模式中传送数据符号，其中所述数据符号是使用单输入单输出SISO来传送的。

3.一种用于接收数据符号的设备，该设备包括：

被配置成使用多种模式选择性接收数据符号的电路；

其中在所述多种模式的第一模式中，使用空间频率区块编码SFBC接收数据符号；其中每一对数据符号被进行SFBC编码且从四个发射天线中的两个发射天线中接收而不通过该四个发射天线中的另外两个天线接收；以及

其中在所述多种模式的第二模式中，所述电路还被配置成向传送设备传送信道状态信息（CSI），其中该CSI包括用于多个子载波组中的每一个组的调制和编码；其中响应于该CSI信息，所述电路还被配置成使用多输入多输出MIMO空间复用通过多个串流接收数据符号。

4.根据权利要求3所述的接收设备，其中，所述电路还被配置成在多种模式的第三模式中接收数据符号，其中所述数据符号是使用单输入单输出SISO来接收的。

5.一种用于接收数据符号的方法，该方法包括：

由接收设备使用多种模式选择性接收数据符号；

其中在所述多种模式的第二模式中，由所述接收设备向传送设备传送信道状态信息（CSI），其中该CSI包括用于多个子载波组中的每一个组的调制和编码；其中响应于该CSI信息，由所述接收设备使用多输入多输出MIMO空间复用通过多个串流接收数据符号。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在多种模式的第三模式中，使用单输入单输出SISO来接收数据符号。