CN1525674A - 多个发送/接收正交频分多路复用系统和方法 - Google Patents

Abstract

正交频分多路复用(OFDM)发送和接收设备和方法可以通过在多个信道中复制的发送码元来扩展通信距离。输入的OFDM数据比特流被编码以产生码元流。所述码元流被复制为多个码元流，并且通过调制方法被转换为数据复合码元流。输入的导频比特流被转换为导频复合码元流，并且所述导频复合码元流被插入数据复合码元流以产生发送码元流。对所述发送码元流执行快速傅立叶变换(FFT)处理。向FFT处理的信号插入保护间隔(GI)。所述信号被转换为模拟信号、被装到载波上并且被发送。

Description

多个发送/接收正交频分多路复用系统和方法

技术领域

本发明涉及通信系统和方法，更具体地涉及正交频分多路复用(OFDM)发送和接收系统和方法。

本申请要求2003年2月28日提交的韩国专利申请第10-2003-0012811号的权利，其公开以引用方式被整体包含在此，就如同在此完全给出一样。

背景技术

正交频分多路复用(OFDM)发送和接收系统和方法被公知用于语音和/或数据通信。一般，OFDM是扩频技术，它将数据分布在大量的载波上，所述大量的载波可以以各种频率分隔。

无线局域网(LAN)系统可以无线连接专用或公共网络的终端和/或LAN，并且可以向诸如计算机和移动终端的设备的用户提供信息发送和接收的便利。具体上，使用高频带的OFDM信号，如在IEEE 801.11A中所定义的那样，一般通过5.4GHz频带的多个载波以最大54Mbps的发送速度被发送和接收。另外，IEEE 802.11也定义了多种其他信号系统，诸如直接序列扩频(DSSS)信号和补码键控(CCK)信号。

在已经公开的美国专利申请US 2002/0003772和US 2002/0027875中描述了用于在OFDM发送和接收设备中处理信号的传统操作。而且，图1和图2中示出了现有技术的OFDM发送和接收设备中通过向发送信号分配信道的信道配置。

图1A和1B是说明当在现有技术的无线LAN系统中的OFDM发送和接收设备中一个信道用于同一码元时，分配给发送信号的信道的配置的图。图2A和2B是说明当在现有技术的无线LAN系统中的OFDM发送和接收设备中两个信道用于两个码元时分配到发送信号的信道的配置的图。

参见图1A和1B，当在现有技术的无线LAN系统中的OFDM发送和接收设备中一个信道用于同一码元时，发送信号(A)被分配到多个信道(#a～#a+3)中的任何一个信道，所述多个信道被分配在5.4GHz频带中的数十MHz的各个单元中。图1A示出了被分配到信道#a的发送信号(A)，图1B示出了被分配到在后面的时间点和/或在另一个配置中的信道#a+1的发送信号(A)。在OFDM标准中，54MHz是分配到一个信道的最大值，并且一个信道包括多个子信道，所述多个信道是通过将所述信道划分为与所述信道有正交关系的多个频率获得的。当发送射频(RF)信号时，分别通过载波频率和副载波频率来确定按照信道号的发送信号的这个频带和子信道。

参见图2A和2B，当在现有技术的无线LAN系统中的OFDM发送和接收设备中两个信道用于两个码元时，发送信号(A、B)被分别分配到多个信道(#a～#a+3)中的两个信道，所述多个信道被分配在5.4GHz频带中的数十MHz的各个单元中。图2A示出了发送信号(A，B)被分别分配到信道#a和#a+1，图2B示出了发送信号(A，B)在后面的时间点和/或在另一个配置中被分配到信道#a+1和#a+2。

当两个信道用于发送两个码元信号时，在发送和接收设备中的快速傅立叶变换(FFT)模块和逆快速傅立叶变换(IFFT)模块可以具有图1A和1B中所示的分配的发送和接收设备的容量两倍的容量，以便可以在所述两个信道中的子信道中布置输入信号，并且产生使用所述两个信道的信号。发送信号A和B分别以不同的码元被调制，并且通过不同的信道被发送。如图2A和2B所示，同时通过两个信道发送不同的信号，以便传输率可以是使用图1A和1B所示的分配的发送和接收设备的传输率的两倍。

发明内容

本发明的一些实施例提供了OFDM发送和接收设备，其中，可以通过相同的码元在多个信道中复制的同时发送来获得所述设备的信噪比(SNR)增益。更具体而言，按照本发明的一些实施例的OFDM发送设备包括发送器，它响应于输入的OFDM数据比特流而产生OFDM码元流，并且被配置来对所述OFDM码元流执行FFT处理和在至少两个OFDM信道上同时发送已经被FFT处理的OFDM码元流，其中所述至少两个OFDM信道包括其OFDM子信道。而且，按照本发明的一些实施例的OFDM接收设备包括接收器，它被配置来从包括其OFDM子信道的至少两个OFDM信道同时接收单个OFDM数据比特流的OFDM信号，并且还被配置来对从至少两个OFDM信道接收的OFDM信号执行IFFT处理，以产生单个OFDM数据比特流的至少两个OFDM码元流，并且处理所述至少两个OFDM码元流以产生单个OFDM数据比特流。

本发明的实施例也提供了一种无线LAN系统的OFDM发送和/或接收方法，其中可以通过相同的码元在多个信道中复制地发送来获得所述设备的信噪比(SNR)增益。在一些实施例中，一种OFDM发送方法包括：从输入的OFDM数据比特流产生OFDM码元流；对OFDM码元流执行FFT处理，并且同时在至少两个OFDM信道上同时发送已经被FFT处理的OFDM码元流，其中所述至少两个OFDM信道包括在多个其OFDM子信道上。在其他的实施例中，一种OFDM接收方法包括：从包括其OFDM子信道的至少两个OFDM信道同时接收对应于单个OFDM数据比特流的OFDM信号；对从至少两个OFDM信道接收的OFDM信号执行IFFT处理，以产生单个OFDM比特流的至少两个OFDM码元流，并且处理所述至少两个OFDM码元流以产生单个OFDM数据比特流。

按照本发明的其他实施例，提供了一种例如用于无线LAN系统的OFDM发送和接收设备，包括发送器和接收器。

所述发送器编码输入的OFDM数据比特流以产生码元流，将所述码元流复制为多个码元流，通过预定的调制方法将所述多个码元流转换为多个数据复合码元流，将输入的导频比特流转换为导频复合码元流，向所述数据复合码元流中插入所述导频复合码元流以产生发送码元流，对于每个发送码元流执行快速傅立叶变换(FFT)处理，向所述被FFT处理的信号插入保护间隔(GI)，然后将所述信号转换为模拟信号，将所述模拟信号装到载波上，并且无线发送所述信号。

接收器接收无线电波，从在无线电波的多个所分配信道中的信号提取OFDM模拟信号，将所述OFDM模拟信号转换为数字信号，对所述数字信号执行前同步码处理以去除保护间隔，对信号执行逆快速傅立叶变换(IFFT)处理以产生多个复合码元流，针对失真补偿所述复合码元流，然后产生去映射码元流，解码作为所述去映射的码元流的平均值而获得的码元流，并且以OFDM数据比特流的形式产生解码信号。

在一些实施例中，发送器包括编码单元、第一格式化单元、映射单元、第二格式化单元、FFT单元、GI插入单元、DA转换单元和RF发送单元。

在一些实施例中，编码单元编码输入的OFDM数据比特流，并且产生码元流。第一格式化单元产生多个码元流的副本，同步所述码元流，并且输出所述码元流。映射单元通过使用预定的调制方法转换从第一格式化单元输出的相应码元流而产生数据复合码元流，并且通过使用所述预定的调制方法转换输入的导频比特流而产生导频复合码元流。第二格式化单元通过向每个数据复合码元流插入所述导频复合码元流而产生发送码元流，在对应于FFT处理的各个点布置发送码元流，并且输出所述发送码元流。FFT单元对从第二格式化单元输出的发送码元流执行FFT处理。GI插入单元向从FFT单元输出的信号插入GI，并且输出所述信号。DA转换单元将从GI插入单元输出的数字信号转换为模拟信号，并且输出所述信号。射频(RF)发送单元将所述模拟信号装到副载波上，并且将其无线发送。

在一些实施例中，接收器包括RF接收单元、DA转换单元、同步单元、GI去除单元、IFFT单元、第二去格式化单元、均衡器单元、去映射单元、第一去格式化单元、组合单元和解码单元。

在一些实施例中，RF接收单元接收无线电波，从多个所分配信道中的信号提取OFDM模拟信号，并且输出所述OFDM信号。数模(DA)转换单元将OFDM模拟信号转换为数字信号，并且输出所述信号。同步单元执行确定数字信号的前同步码处理，执行同步和输出所述信号。GI去除单元从自同步单元输出的信号去除GI，并且输出所述信号。IFFT单元对于从GI去除单元输出的信号执行IFFT处理，并且输出所述信号。第二去格式化单元通过按照多个信道区别从IFFT单元输出的每个点的码元流而输出对应于多个信道的多个复合码元流。均衡器单元针对失真补偿所述多个复合码元流，并且输出被补偿的复合码元流。去映射单元从自均衡器单元输出的码元流来产生和输出去映射码元流。第一去格式化单元同步和输出去映射码元流。组合单元获取从第一去格式化单元输出的去映射码元流的平均值，并且将所述平均值作为码元流输出。解码单元解码从组合单元输出的码元流，并且以OFDM数据比特流的形式输出解码的码元流。

按照本发明的其他实施例，提供了一种例如用于无线LAN系统的OFDM发送和接收设备，包括发送器和接收器。

在一些实施例中，发送器编码输入的OFDM数据比特流以产生码元流，通过预定的调制方法将码元流转换为数据复合码元流，将输入的导频比特流转换为导频复合码元流，向数据复合码元流插入导频复合码元流以产生发送码元流，从所述发送码元流产生多个码元流副本，对于每个码元流副本执行FFT处理，向被FFT处理的信号插入GI，将所述信号转换为模拟信号，将所述模拟信号装到载波，并且无线发送所述信号。

在一些实施例中，接收器接收无线电波，从在无线电波的多个所分配信道中的信号提取OFDM模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，对所述数字信号执行前同步码处理以去除保护间隔，对信号执行IFFT处理以产生多个复合码元流，针对失真补偿所述多个复合码元流，然后获取平均值以产生去映射码元流，解码所述去映射码元流，并且以OFDM数据比特流的形式输出所述信号。

在一些实施例中，发送器包括编码单元、映射单元、格式化单元、FFT单元、GI插入单元、DA转换单元和RF发送单元。

在一些实施例中，编码单元编码输入的OFDM数据比特流，并且产生码元流。映射单元通过使用预定的调制方法转换从编码单元输出的码元流而产生数据复合码元流，并且通过使用所述预定的调制方法转换输入的导频比特流而产生导频复合码元流。格式化单元向数据复合码元流插入导频复合码元流以产生发送码元流，从发送码元流产生多个码元流副本，并且在对应于FFT处理的各个点布置发送码元流，并且输出所述码元流。FFT单元对从格式化单元输出的码元流执行FFT处理，并且输出所述码元流。GI插入单元向从FFT单元输出的信号插入GI，并且输出所述信号。DA转换单元将从GI插入单元输出的数字信号转换为模拟信号，并且输出所述信号。射频发送单元将所述模拟信号装到副载波上，并且将其无线发送。

在一些实施例中，接收器包括RF接收单元、DA转换单元、同步单元、GI去除单元、IFFT单元、去格式化单元、均衡器单元、组合单元、去映射单元和解码单元。

在一些实施例中，RF接收单元接收无线电波，从所述无线电波的多个所分配信道中的信号提取OFDM模拟信号，并且输出所述OFDM信号。DA转换单元将OFDM模拟信号转换为数字信号，并且输出所述数字信号。同步单元执行确定数字信号的前同步码处理，执行同步和输出所述信号。GI去除单元从自同步单元输出的信号中去除GI，并且输出所述信号。IFFT单元对于从GI去除单元输出的信号执行IFFT处理，并且输出所述信号。去格式化单元通过按照多个信道区别从IFFT单元输出的每个点的码元流而输出对应于多个信道的多个复合码元流。均衡器单元针对失真补偿所述多个复合码元流的每个，并且输出复合码元流。组合单元获取从均衡器单元输出的类似复合码元流的平均值，并且将所述平均值作为码元流输出。去映射单元从自组合单元输出的码元流来产生和输出去映射码元流。解码单元解码所述去映射码元流，并且以OFDM数据比特流的形式输出解码的去映射码元流。

按照本发明的其他实施例，提供了例如用于无线LAN系统的OFDM发送和接收方法，其中OFDM数据比特流被转换为数据复合码元流，并且数据复合码元流被FFT处理、被转换为模拟信号、然后被无线发送，对应于无线发送的模拟信号的无线电波被接收，并且OFDM模拟信号被提取和被转换为数字信号。所述信号被IFFT处理，并且通过去映射被以OFDM数据比特流的形式输出。

在例如用于无线LAN系统的OFDM发送方法的某些实施例中，首先，输入的OFDM数据比特流被编码，并且产生码元流。然后，多个码元流的副本被产生、同步和输出。通过使用预定的调制方法分别转换多个码元流来产生数据复合码元流，并且通过使用所述预定的调制方法转换输入的导频比特流而产生导频复合码元流。通过向每个数据复合码元流插入所述导频复合码元流而产生发送码元流，在对应于FFT处理的各个点布置发送码元流，并且输出所述发送码元流。然后，对被布置在对应于FFT处理的各个点的码元流执行FFT处理。向FFT处理的信号插入GI，并且输出所述信号。将插入GI的输出的数字信号转换为模拟信号并且输出。然后将所述模拟信号装到副载波上，并且将其无线发送。

在按照本发明的一些实施例的例如用于无线LAN系统的OFDM接收方法中，首先，接收无线电波，从所接收的无线电波的多个所分配信道中的信号提取OFDM模拟信号，并且输出所述OFDM模拟信号。接着，将OFDM模拟信号转换为数字信号并且输出。执行确定数字信号的前同步码处理，执行同步并输出所述信号。然后，从同步信号去除GI，并且输出所述信号。对去除了GI的所述信号执行IFFT处理，并且输出所述信号。通过按照多个信道区别每个点的被IFFT处理的码元流而输出对应于多个信道的多个复合码元流。然后，针对失真补偿所述多个复合码元流的每个，并且将其输出。从被补偿失真的码元流产生并输出去映射码元流。同步并输出所述去映射码元流。获取并输出被同步和输出的去映射码元流的平均值。解码被平均的码元流，并且以OFDM数据比特流的形式将其输出。

在按照本发明的一些实施例的OFDM发送方法中，首先，编码输入的OFDM数据比特流，并且产生码元流。接着，通过使用预定的调制方法转换所述码元流而产生数据复合码元流，并且通过使用所述预定的调制方法转换输入的导频比特流而产生导频复合码元流。向数据复合码元流插入导频复合码元流以产生发送码元流，产生发送码元流的多个码元流副本，并且将其布置在对应于FFT处理的各个点，并且将其输出。对被布置在对应于FFT处理的各个点的码元流执行FFT处理，并且输出所述码元流。向被FFT处理的信号插入GI，并且输出所述信号。将被插入GI的数字信号转换为模拟信号并且输出。将所述模拟信号装到副载波上，并且将其无线发送。

按照本发明的一些实施例的OFDM接收方法包括：接收无线电波，并且从多个所分配信道中的信号提取OFDM模拟信号。接着，将OFDM模拟信号转换为数字信号并且输出。执行确定数字信号的前同步码处理，执行同步并输出所述信号。从同步信号去除GI，并且输出所述信号。对去除了GI的所述信号执行IFFT处理，并且输出所述信号。通过按照多个信道区别每个点的被IFFT处理的码元流而输出对应于多个信道的多个复合码元流。然后，针对失真补偿所述多个复合码元流，并且将其输出。获取被补偿失真的类似复合码元流的平均值，并且将其输出。从所述被平均的码元流来产生去映射码元流，并且将其输出。解码所述去映射码元流，并且以OFDM数据比特流的形式将其输出。

附图说明

图1A和1B是说明当在现有技术的无线LAN系统中的OFDM发送和接收设备中一个信道用于同一码元时分配给发送信号的信道的配置的图；

图2A和2B是说明当在现有技术的无线LAN系统中的OFDM发送和接收设备中两个信道用于两个码元时分配给发送信号的信道的配置的图。

图3A和3B是按照本发明实施例的OFDM发送和接收设备的方框图；

图4是图解通过图3A的第一格式化单元的信号分布的图；

图5A和5B是图解通过图3A的第二格式化单元的信号分布的图；

图6是图解图3B的组合单元的信号组合的图；

图7A和7B是按照本发明的其他实施例的OFDM发送和接收设备的方框图；

图8A和8B是说明当在按照本发明的实施例的OFDM发送和接收设备中两个信道用于同一码元时分配给发送信号的信道的配置的图；

图9是示出在按照本发明的实施例的用于无线LAN系统的OFDM发送和接收设备中64 QAM映射的比特误差率(BER)值的模拟结果的图；

图10是示出在按照本发明的实施例的用于无线LAN系统的OFDM发送和接收设备中16 QAM映射的BER值的模拟结果的图。

具体实施方式

以下，参照其中示出本发明的实施例的附图来更详细说明本发明。但是，本发明可以多种替代形式被实现，并且不应该被理解为限于在此给出的实施例。

因此，在本发明可以具有各种修改和替代形式的情况下，其具体实施例通过附图中的示例被示出，并且将在此详细被说明。但是，应当明白，不意欲将本发明限于所公开的具体形式，相反，本发明包括落入由权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有的修改、等同物和替代。在附图的说明中，相同的附图标号表示相同的元件。

下面参照按照本发明的实施例的方法、设备(系统)和/或计算机程序产品的方框图来说明本发明。应当明白，可以由计算机程序指令来实现所述方框图中的方框和在所述方框图中的方框的组合。这些计算机程序指令可以被提供给通用目的计算机、特殊用途计算机和/或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，以便经由计算机和/或其他可编程数据处理设备执行的指令建立用于实现在方框图方框中指定的功能/行为的手段。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读存储器中，它们可以指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定的方式工作，以便存储在所述计算机可读存储器中的指令产生制造品，其中包括实现在方框图方框中指定的功能/行为的指令。

计算机程序指令也可以被装到计算机或其他可编程数据处理设备上，以使得在所述计算机或其他可编程数据处理设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的处理，以便在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在方框图方框中指定的功能/行为的步骤。

也应当注意，在一些替代实施方式中，在方框中的功能/行为可以不以在此所述的顺序发生。例如，连续示出的两个方框可能事实上基本同时地被执行，或者有时可以以相反顺序执行多个方框，这依赖于所涉及的功能/行为。

参见图3A和3B，按照本发明的实施例的OFDM发送和/或接收设备包括图3A所示的发送器和/或图3B所示的接收器。

发送器编码输入的OFDM数据比特流(A)以产生码元流，将所述码元流复制为多个可能是相同码元流的码元流，通过预定的调制方法将所述各个码元流转换为多个数据复合码元流，将输入的导频比特流(P)转换为导频复合码元流，向所述数据复合码元流中插入所述导频复合码元流以产生发送码元流。然后，所述发送器对于每个发送码元流执行快速傅立叶变换(FFT)处理，向所述被FFT处理的信号插入保护间隔(GI)，然后将所述信号转换为模拟信号，将所述模拟信号装到载波上，并且无线发送所述信号。

所述接收器接收无线电波，从多个所分配信道中提取OFDM模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，对所述数字信号执行前同步码(preamble)处理以去除保护间隔，对信号执行IFFT处理以产生多个可能是类似的复合码元流的复合码元流，针对失真补偿所述码元流，然后产生去映射(demapping)码元流，解码作为所述去映射的码元流的平均而获得的码元流，并且以OFDM数据比特流的形式产生解码信号。

参见图3A，按照本发明的一些实施例的OFDM发送设备包括编码单元311、第一格式化单元312、映射单元313、第二格式化单元314、FFT单元315、GI插入单元316、DA转换单元317和RF发送单元318。

编码单元311编码输入的OFDM数据比特流，并产生码元流。在此，编码用于准备用于发送的数据，诸如编码OFDM数据比特流和使用里德-索罗蒙(RS)技术等来增加纠错码(ECC)。

第一格式化单元312产生码元流的多个副本，同步所述码元流的副本，并且输出同步的码元流。图4是图解通过图3A的第一格式化单元312执行的信号分布的图。参见图4，在一些实施例中，第一格式化单元312产生与输入码元流{X(n)}相同的码元流的多个副本{X(n)s}，将所述码元流与同一时钟同步，并且输出同步的码元流。图4示出码元流{X(n)}被分布到两个相同的码元流，但是依赖于系统环境，可以将码元流分布为多个相同的码元流。

映射单元313通过使用预定的调制方法转换从第一格式化单元312输出的各个码元流而产生数据复合码元流，并且通过使用预定的调制方法转换输入的导频比特流(P)而产生导频复合码元流。所述预定的调制方法可以包括二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、正交调幅等，所有这些是一般电信理论中所公知的。具体上，正交调幅(QAM)依赖于系统环境而具有多种调制方法，诸如16 QAM和64 QAM。在一些实施例中，由这个调制方法调制的数据复合码元流和导频复合码元流中的每个都是以在一般电信理论中公知的I信号和Q信号形成的复合信号。

第二格式化单元314通过向每个数据复合码元流插入导频复合码元流而产生发送码元流，将所述发送码元流布置在对应于FFT处理的相应的点上，并且输出所述发送码元流。在此，可以执行相对于FFT大小而在相应点中的所述发送码元流的布置，以便在不同的副载波上装载和发送被布置在相应点上的码元流，并且所述导频复合码元流用于控制使得接收器可以执行信道估计和同步。

图5A和5B是图解通过图3A的第二格式化单元314的信号分布的图。图5A和5B示出了两种方法，通过它们，当FFT大小是2N个点时，按照在第二格式化单元314中的点来布置每个发送码元流。即，在图5A中，通过复制获得的两个发送码元流之一被布置在0～(N-1)个点中，另一个被布置在N～(2N-1)个点中。而且在图5B中，通过复制获得的两个发送码元流之一被布置在0～(N-1)个点中，另一个通过改变顺序被布置在(2N-1)～N个点中。

FFT单元315对从第二格式化单元314输出的码元流执行FFT处理，并且输出结果。当如同在图5A和5B中那样FFT大小是2N个点时，FFT单元315执行FFT处理以便可以通过2N个子信道发送码元流。

GI插入单元316向从FFT单元315输出的信号插入GI，并且输出结果。如在一般电信理论中所公知的那样，GI插入可以扮演防止在发送信道的码元之间的干扰的角色。

DA转换单元317将从GI插入单元316输出的数字信号转换为模拟信号，并且输出所述模拟信号。RF发送单元316将所述模拟信号装到副载波上，并且无线发送所述副载波和模拟信号。当如同在图5A和5B中那样FFT大小是2N个点时，RF发送单元316将所述模拟信号装到与用于无线发送的2N个子信道相对应的2N个副载波上。

参见图3B，按照本发明的实施例的无线LAN的OFDM接收器包括RF接收单元321、DA转换单元322、同步单元323、GI去除单元324、IFFT单元325、第二去格式化单元326、均衡器单元327、去映射单元328、第一去格式化单元329、组合单元330和解码单元331。

RF接收单元321接收无线电波，从多个被分配的信道提取OFDM模拟信号，并且输出被提取的OFDM模拟信号。当如同在图5A和5B中那样FFT大小是2N个点时，RF接收单元321从无线发送的无线电波提取被装到对应于两个信道或2N个子信道的2N个副载波上、然后由RF发送单元318无线发送的OFDM模拟信号，并且输出所述OFDM模拟信号。DA转换单元322将所述OFDM模拟信号转换为数字信号，并且输出所述数字信号。

同步单元323执行确定所述数字信号的前同步码处理，执行同步和输出所述信号。即，可以根据在多个信道中布置的数字信号的前同步码来确定是否信号是OFDM信号，并且通过同步处理，所述数字信号被同步和随后被输出。GI去除单元324从自同步单元323输出的信号去除GI，并且输出结果信号。IFFT单元325对从GI去除单元324输出的信号执行IFFT处理，并且输出反向变换的信号。对应于FFT单元的IFFT单元325反向变换所述信号，并且当如同在图5A和5B中那样FFT大小是2N个点时，具有2N个点的大小。

第二去格式化单元326通过按照多个信道区别从IFFT单元325输出的每个点的码元流而输出对应于多个信道的多个复合码元流。即，当码元流被划分为两个信道并且如同图5A中那样被布置在0～(N-1)个点和N～(N-1)个点时，第二去格式化单元326按照所述两个信道划分这些码元流，并且输出对应于所述两个信道的两个复合码元流。两个输出的复合码元流被从在发送器中复制的码元流提取，并且因此彼此类似，并且具有由I信号和Q信号形成的复合信号的形状。

均衡器单元327针对失真补偿多个复合码元流，并且输出它们。去映射单元328从自均衡器单元327输出的码元流产生和输出去映射码元流。在此，去映射是用于由映射器执行的转换为复合信号的处理的反向处理，并且是用于将复合信号恢复为原始码元流的处理。第一去格式化单元329同步和输出去映射码元流。

组合单元330获取从第一去格式化单元329输出的去映射码元流的平均值，并且输出所述平均值。图6是图解图3B的组合单元330的信号组合的图。参见图6，从装到所述两个信道并且被发送的信号提取的两个去映射码元流{Y1(n)和Y2(n)}被从第一去格式化单元329输出，并且组合单元330获取平均值{(Y1(n)+Y2(n))/2}，并且输出所述平均值。

解码单元331解码从组合单元330输出的码元流，并且以OFDM数据比特流的形式输出解码的码元流。在此，解码是执行纠错和其他处理并且以OFDM数据比特流的形式输出从组合单元330输出的码元流，其中在所述纠错中，通过例如RS方法等来解释纠错码(ECC)。

图7A和7B是按照本发明的其他实施例、例如在无线LAN系统中的OFDM发送和/或接收设备和方法的方框图。所述OFDM发送和/或接收设备包括图7A的发送器和图7B的接收器。

所述发送器编码输入的OFDM数据比特流(A)以产生码元流，通过预定的调制方法将所述码元流转换为数据复合码元流，将输入的导频比特流(P)转换为导频复合码元流，并且向所述数据复合码元流插入所述导频复合码元流，以产生发送码元流。然后，发送器产生多个码元流副本，对每个码元流执行FFT处理，向经过FFT处理的信号插入GI，将所述信号转换为模拟信号，向载波装上并且无线发送所述信号。

接收器接收无线电波，从在多个所分配信道中的信号提取OFDM模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，对所述数字信号执行前同步码处理以去除保护间隔，对信号执行IFFT处理以产生多个复合码元流，针对失真补偿所述多个复合码元流，然后获取平均值以产生去映射码元流，解码所述去映射码元流，并且以OFDM数据比特流的形式输出所述信号。

参见图7A，按照本发明的其他实施例的OFDM发送器包括编码单元711、映射单元712、格式化单元713、FFT单元714、GI插入单元715、DA转换单元716和RF发送单元717。

编码单元711编码输入的OFDM数据比特流并且产生码元流。在此，如同图3A的编码单元311一样，编码用于准备用于发送的数据，诸如编码OFDM数据比特流并且使用RS技术等来加上ECC码。

映射单元712通过使用预定的调制方法转换从编码单元711输出的码元流而产生数据复合码元流，并且通过使用预定的调制方法转换输入的导频比特流(P)而产生导频复合码元流。如同在图3A中一样，所述预定的调制方法可以包括二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、正交调幅等，这些是一般电信理论中所公知的。具体上，正交调幅(QAM)依赖于系统环境而具有多种调制方法，诸如16 QAM和64 QAM。由这个调制方法调制的数据复合码元流和导频复合码元流中的每个是以在一般电信理论中公知的I信号和Q信号形成的复合信号。

格式化单元713向数据复合码元流插入导频复合码元流，以产生发送码元流，从发送码元流产生多个码元流副本，并且将发送码元流布置在对应于FFT处理的相应点，并且输出被布置的发送码元流。用如同图4中的类似方法，格式化单元713从输入的发送码元流产生多个码元流副本。如同图5A或图5B中的类似方法，当FFT大小是2N个点时，格式化单元713在0～(N-1)个点布置通过复制获得的两个完整的发送码元流之一，并且在N～(2N-1)个点布置另一个发送码元流。而且在图5B中，通过复制获得的两个发送码元流之一被布置在0～(N-1)个点，另一个可以通过改变顺序被布置为(2N-1)～N个点。

FFT单元714对从格式化单元713输出的码元流执行FFT处理，并且输出结果。当如同图5A和5B中那样FFT大小是2N个点时，FFT单元714执行FFT处理，以便可以通过2N个子信道发送所述码元流。

GI插入单元715向从FFT单元714输出的信号插入GI，并且输出结果。如在一般电信理论中所公知的那样，GI插入可以扮演防止在发送信道的码元之间的干扰的角色。

DA转换单元716将从GI插入单元715输出的数字信号转换为模拟信号，并且输出所述模拟信号。RF发送单元717将所述模拟信号装到副载波上，并且无线发送所述副载波和模拟信号。当如同在图5A和5B中那样FFT大小是2N个点时，RF发送单元717将所述模拟信号装到与2N个子信道相对应的2N个副载波上，并且无线发送具有模拟信号的副载波。

参见图7B，按照本发明其他实施例的OFDM接收器包括RF接收单元721、DA转换单元722、同步单元723、GI去除单元725、IFFT单元726、去格式化单元727、均衡器单元728、组合单元729、去映射器730和解码单元731。

RF接收单元721接收无线电波，从多个被分配的信道提取OFDM模拟信号，并且输出被提取的OFDM模拟信号。当如同在图5A和5B中那样FFT大小是2N个点时，RF接收单元721从无线发送的无线电波提取被装到对应于2N个子信道的2N个副载波上、然后由RF发送单元717无线发送的OFDM模拟信号，并且输出所述OFDM模拟信号。DA转换单元722将所述OFDM模拟信号转换为数字信号，并且输出所述数字信号。

同步单元723执行确定所述数字信号的前同步码处理，执行同步并输出同步信号。即，可以根据在多个信道中布置的数字信号的前同步码来确定是否信号是OFDM信号，并且通过同步处理，所述数字信号被同步并随后被输出。GI去除单元725从自同步单元723输出的信号去除GI，并且输出所述信号。IFFT单元726对从GI去除单元725输出的信号执行IFFT处理，并且输出所述信号。对应于FFT单元714的IFFT单元726反向变换所述信号，并且当如同在图5A和5B中那样FFT大小是2N个点时，也具有2N个点的大小。

去格式化单元727通过按照多个信道区别从IFFT单元726输出的每个点的码元流而输出对应于多个信道的多个复合码元流。即，当码元流被划分为两个信道并且如同图5A中那样被布置在0～(N-1)个点和N～(N-1)个点时，去格式化单元727按照所述两个信道划分这些码元流，并且输出对应于所述两个信道的两个复合码元流。两个输出的复合码元流被从在发送器中复制的码元流提取，并且因此可能彼此类似，并且具有由I信号和Q信号形成的复合信号的形状。

均衡器单元728针对失真补偿多个复合码元流中的每个，并且输出补偿的复合码元流。组合单元729获取从均衡器单元728输出的类似复合码元流的平均值，并且输出所述平均值。如图6中那样，从自被装上两个信道的信号提取并且被发送的两个复合码元流，组合单元729获得和输出从均衡器单元728输出的两个去映射码元流{Y1(n)和Y2(n)}的平均值{(Y1(n)+Y2(n))/2}。

去映射器730从自组合单元729输出的码元流产生和输出去映射码元流。在此，去映射是用于由映射单元712执行的转换为复合信号的处理的反向处理，并且是用于将复合信号恢复为原始码元流的处理。

解码单元731解码所述去映射码元流，并且以OFDM数据比特流的形式输出解码的码元流。在此，解码是执行纠错和其他处理并且以OFDM数据比特流的形式输出从去映射器730输出的码元流，其中在所述纠错中，通过例如RS方法等来解释纠错码(ECC)。

图8A和8B是说明当在按照本发明的实施例的OFDM发送和接收设备和方法中两个信道用于同一码元时分配给发送信号的信道的配置的图。

参见图8A和8B，在按照本发明的实施例的OFDM发送和/或接收设备和方法中，当被转换为模拟信号的最后的OFDM信号被RF发送单元318和717装到载波上并且被无线发送时，使用两个所分配的信道。FFT单元315和714接收可能因为如同图5A和5B中的复制而具有作为N个点大小的相同值的每个码元流，FFT单元315和714执行FFT处理以便码元流被分配到如同图8A和8B中那样的两个信道，并且每个信道被分配到N个子信道。

图9是示出在按照本发明的实施例的OFDM发送和接收设备中64 QAM映射的BER值的模拟结果的图，并且图10是示出在按照本发明的实施例的OFDM发送和接收设备中16 QAM映射的BER值的模拟结果的图。

参见图9和10，示出了在用于64 QAM映射和16 QAM映射的每个的加性白高斯噪声(additive white Gaussian noise--AWGN)环境下、通过计算机模拟计算用于SNR的BER的结果。图9示出了当未使用信道编码(未编码)时和当编码率分别是3/4和2/3时的结果，图10示出了当未使用信道编码时和当编码率分别是2/3和1/2时的结果。在图9和10中，如所期望的那样，根据当未使用信道编码(未编码)时的电信理论，当使用1个信道时的SNR性能与当使用2个信道时的SNR信号相同。因此，虽然使用2个信道，但是在SNR性能上无增益。但是，当使用利用信道编码的方法时，在图9和图10中，SNR增益随着基本BER值的下降而增长，并且SNR增益随着编码率的下降而增长。

表1示出了当使用信道编码时SNR性能相对于编码率的改善程度。在表1中，SNR增益基于当BER值是1E-3的情况被示出。为什么当不使用信道编码(未编码方法)时没有SNR增益而当使用信道编码时获得SNR增益的原因是可以改善信号的最大似然性，这个似然性是在按照本发明的实施例用于组合通过两个信道发送的复制数据的处理中和在通过维特比解码器等的解码处理中被计算的。

表1

映射	编码率	使用1个信道	使用2个信道	SNR增益
					64 QAM	3/4	20.5dB	17.5dB	3dB
2/3	18.5dB	14.8dB	3.7dB
				16 QAM		2/3	12.5dB	12.5dB	2dB
1/2	10.5dB	7.5dB	3dB

如上所述，在按照本发明一些实施例的OFDM发送和/或接收设备和方法中，发送器编码输入的OFDM数据比特流(A)以产生码元流，将所述码元流复制为多个码元流，通过预定的调制方法将所述多个码元流转换为多个数据复合码元流，将输入的导频比特流(P)转换为导频复合码元流，向所述数据复合码元流中插入所述导频复合码元流以产生多个发送码元流。然后，发送器对于发送码元流执行FFT处理，向被FFT处理的信号插入多个GI，然后将所述信号转换为模拟信号，向载波上装载并且无线发送所述信号。接收器接收无线电波，从多个所分配信道中的信号提取OFDM模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，对所述数字信号执行前同步码处理以去除保护间隔，对信号执行逆快速傅立叶变换(IFFT)处理以产生多个复合码元流，针对失真补偿所述复合码元流，然后产生去映射码元流，解码作为所述去映射的码元流的平均值而获得的码元流，并且以OFDM数据比特流的形式产生解码信号。

如上所述，按照本发明的一些实施例的OFDM发送和/或接收设备和方法可以通过在多个信道中的相同码元的复制发送而具有增加的SNR增益。因此，所述设备可以向较远距离发送数据和从较远距离接收数据，因此向用户提供了便利。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的实施例，并且虽然使用具体的特征，但是它们仅仅在一般和说明的意义上被使用而不是用于限制，本发明的范围由所附的权利要求给出。

Claims (18)

1.一种正交频分多路复用(OFDM)发送和接收设备，包括：

发送器，它被配置来编码输入的OFDM数据比特流以产生码元流，将所述码元流复制为多个码元流，通过预定的调制方法将各码元流转换为数据复合码元流，将输入的导频比特流转换为导频复合码元流，向数据复合码元流中插入所述导频复合码元流以产生发送码元流，对于发送码元流执行快速傅立叶变换(FFT)处理，向被FFT处理的信号插入保护间隔(GI)，然后将所述信号转换为模拟信号，将模拟信号装到对应于多个所分配信道的载波上，并且无线发送所述信号；

接收器，它被配置来接收无线电波，从多个所分配信道中提取OFDM模拟信号，将模拟信号转换为数字信号，对数字信号执行前同步码处理以去除保护间隔，对信号执行逆快速傅立叶变换(IFFT)处理以产生多个复合码元流，针对失真补偿复合码元流，然后产生去映射码元流，解码作为所述去映射的码元流的平均值而获得的码元流，并产生解码信号作为OFDM数据比特流。

2.按照权利要求1的设备，其中所述发送器包括：

编码单元，它被配置来编码输入的OFDM数据比特流，并且产生码元流；

第一格式化单元，它被配置来从所述码元流产生多个码元流的副本，同步所述码元流的副本，并且输出所述码元流的副本；

映射单元，它被配置来通过预定的调制方法转换从第一格式化单元输出所述码元流的各个副本而产生数据复合码元流，并且通过预定的调制方法转换输入的导频比特流而产生导频复合码元流；

第二格式化单元，它被配置来通过向每个数据复合码元流插入所述导频复合码元流而产生发送码元流，在对应于FFT处理的各个点布置发送码元流，并且输出所述发送码元流；

FFT单元，它被配置来对从第二格式化单元输出的发送码元流执行FFT处理；

GI插入单元，它被配置来向从FFT单元输出的信号插入GI，并且输出结果信号；

DA转换单元，它被配置来将从GI插入单元输出的信号转换为模拟信号，并且输出所述模拟信号；

射频(RF)发送单元，它被配置来将所述模拟信号装到副载波上，并且将其无线发送。

3.按照权利要求1的设备，其中所述接收器包括：

RF接收单元，它被配置来接收无线电波，从多个所分配信道中提取OFDM模拟信号，并且输出所述OFDM信号；

数模(DA)转换单元，它被配置来将OFDM模拟信号转换为数字信号，并且输出所述数字信号；

同步单元，它被配置来执行确定数字信号的前同步码处理，执行同步和输出结果信号；

GI去除单元，它被配置来从自同步单元输出的信号去除GI，并且输出结果信号；

IFFT单元，它被配置来对从GI去除单元输出的信号执行IFFT处理，并且输出结果信号；

第二去格式化单元，它被配置来通过按照多个信道区别从IFFT单元输出的每个点的码元流而输出对应于多个信道的多个复合码元流；

均衡器单元，它被配置来针对失真补偿所述多个复合码元流中的每一个，并且输出所述复合码元流；

去映射单元，它被配置来从自均衡器单元输出的码元流来产生和输出去映射码元流；

第一去格式化单元，它被配置来同步和输出去映射码元流；

组合单元，它被配置来获取从第一去格式化单元输出的去映射码元流的平均值，并且将所述平均值作为码元流输出；和

解码单元，它被配置来解码从组合单元输出的码元流，并且作为OFDM数据比特流输出解码的码元流。

4.一种OFDM发送和接收设备，包括：

发送器，它被配置来编码输入的OFDM数据比特流以产生码元流，通过预定的调制方法将码元流转换为数据复合码元流，将输入的导频比特流转换为导频复合码元流，向数据复合码元流插入导频复合码元流以产生发送码元流，产生多个码元流副本，对于码元流副本执行FFT处理，向被FFT处理的信号插入GI，将所述插入GI的信号转换为模拟信号，将所述模拟信号装到载波上，并且无线发送所述信号；

接收器，它被配置来接收无线电波，从在多个所分配信道中的信号提取OFDM模拟信号，将所述OFDM模拟信号转换为数字信号，对所述数字信号执行前同步码处理以去除保护间隔，对信号执行IFFT处理以产生多个复合码元流，针对失真补偿所述多个复合码元流的每个，获取被补偿的多个复合码元流的平均值以产生去映射码元流，解码所述去映射码元流，并且作为OFDM数据比特流输出被解码的去映射码元流。

5.按照权利要求4的设备，其中发送器包括：

编码单元，它被配置来编码输入的OFDM数据比特流，并且产生码元流；

映射单元，它被配置来通过预定的调制方法转换从编码单元输出的码元流而产生数据复合码元流，并且通过预定的调制方法转换输入的导频比特流而产生导频复合码元流；

格式化单元，它被配置来向数据复合码元流插入导频复合码元流以产生发送码元流，从发送码元流产生多个码元流副本，在对应于FFT处理的各个点布置发送码元流，并且输出所述发送码元流；

FFT单元，它被配置来对从格式化单元输出的发送码元流执行FFT处理，并且输出结果信号；

GI插入单元，它被配置来向从FFT单元输出的信号插入GI，并且输出结果信号

DA转换单元，它被配置来将从GI插入单元输出的数字信号转换为模拟信号，并且输出所述模拟信号；和

射频(RF)发送单元，它被配置来将所述模拟信号装到副载波上，并且无线发送所述信号。

6.按照权利要求4的设备，其中接收器包括：

RF接收单元，它被配置来接收无线电波，从多个所分配信道提取OFDM模拟信号，并且输出所述OFDM模拟信号；

DA转换单元，它被配置来将OFDM模拟信号转换为数字信号，并且输出所述数字信号；

同步单元，它被配置来执行确定数字信号的前同步码处理，执行同步和输出结果信号；

GI去除单元，它被配置来从自同步单元输出的信号去除GI，并且输出结果信号；

IFFT单元，它被配置来对从GI去除单元输出的信号执行IFFT处理，并且输出结果信号；

去格式化单元，它被配置来通过按照多个信道区别从IFFT单元输出的每个点的码元流而输出对应于多个信道的类似的复合码元流；

均衡器单元，它被配置来针对失真补偿所述多个复合码元流的每个，并且输出被补偿的复合码元流；

组合单元，它被配置来获取从均衡器单元输出的被补偿的复合码元流的平均值，并且将所述平均值作为码元流输出；

去映射单元，它被配置来从自组合单元输出的码元流来产生和输出去映射码元流；和

解码单元，它被配置来解码所述去映射码元流，并且作为OFDM数据比特流输出解码的去映射码元流。

7.一种OFDM发送方法，包括：

编码输入的OFDM数据比特流，并且产生码元流；

产生多个码元流的副本，同步所述码元流的副本，并且输出被同步的所述码元流的副本；

通过预定的调制方法分别转换多个码元流的副本来产生数据复合码元流，并且通过预定的调制方法转换输入的导频比特流而产生导频复合码元流；

通过向数据复合码元流插入所述导频复合码元流而产生发送码元流；

在对应于FFT处理的各个点布置发送码元流；

对被布置在对应于FFT处理的各个点的码元流执行FFT处理，以提供FFT处理的信号；

向FFT处理的信号插入GI以提供数字信号输出；

将所述数字信号输出转换为模拟信号；

将所述模拟信号装到副载波上；

无线发送所述副载波和模拟信号。

8.一种OFDM接收方法，包括：

接收无线电波，从多个所分配信道提取OFDM模拟信号；

将OFDM模拟信号转换为数字信号；

执行确定数字信号的前同步码处理；

执行所确定的数字信号的同步以提供同步信号；

从同步信号去除GI；

对于去除了GI的所述信号执行IFFT处理；

通过按照多个信道区别每个点的被IFFT处理的码元流而输出对应于多个信道的多个复合码元流；

针对失真补偿所述多个复合码元流；

从被补偿失真的码元流产生和输出去映射码元流；

同步和输出所述去映射码元流；

获取被同步的去映射码元流的平均值以提供被平均的码元流；

解码被平均的码元流；

作为OFDM数据比特流输出解码的平均码元流。

9.一种OFDM发送方法，包括：

编码输入的OFDM数据比特流，并且产生码元流；

通过预定的调制方法转换所述码元流而产生数据复合码元流，并且通过预定的调制方法转换输入的导频比特流而产生导频复合码元流；

向数据复合码元流插入导频复合码元流以产生发送码元流；

产生与所述发送码元流相同的多个码元流副本；

在对应于FFT处理的各个点布置所述码元流副本；

对被布置在对应于FFT处理的各个点的码元流执行FFT处理以提供FFT处理的信号；

向被FFT处理的信号插入GI以提供数字信号；

将被插入GI的所述数字信号转换为模拟信号；

将所述模拟信号装到副载波上；和

无线发送所述副载波和模拟信号。

10.一种OFDM接收方法，包括：

接收无线电波，并且从多个所分配信道提取OFDM模拟信号；

将OFDM模拟信号转换为数字信号；

执行确定数字信号的前同步码处理；

执行所确定的数字信号的同步以提供同步信号；

从同步信号中去除GI；

对于去除了GI的所述信号执行IFFT处理；

通过按照多个信道区别每个点的被IFFT处理的码元流而输出对应于多个信道的多个复合码元流；

针对失真补偿所述多个复合码元流的每个；

获取被补偿失真的复合码元流的平均值以提供被平均的码元流；

从所述被平均的码元流来产生去映射码元流；

解码所述去映射码元流；和

作为OFDM数据比特流输出所述被解码的去映射码元流。

11.一种正交频分多路复用(OFDM)发送设备，包括：

发送器，它响应于输入的OFDM数据比特流而产生OFDM码元流，并且被配置来对所述OFDM码元流执行FFT处理并在至少两个OFDM信道上同时发送已经被FFT处理的OFDM码元流，其中所述至少两个OFDM信道包括其OFDM子信道。

12.按照权利要求11的OFDM发送设备，其中所述发送器还被配置来复制所述OFDM码元流，并且对OFDM码元流和被复制的OFDM码元流执行FFT处理。

13.一种正交频分多路复用(OFDM)接收设备，包括：

接收器，它被配置来从包括其OFDM子信道的至少两个OFDM信道同时接收单个OFDM数据比特流的OFDM信号，并且还被配置来对来自至少两个OFDM信道的单个OFDM数据比特流执行IFFT处理，以产生单个OFDM比特流的至少两个OFDM码元流，并且处理所述至少两个OFDM码元流以产生单个OFDM数据比特流。

14.按照权利要求13的OFDM接收设备，其中所述接收器还被配置来通过平均所述至少两个OFDM码元流来处理所述至少两个OFDM码元流。

15.一种正交频分多路复用(OFDM)发送方法，包括：

从输入的OFDM数据比特流产生OFDM码元流；

对所述OFDM码元流执行FFT处理；和

在至少两个OFDM信道上同时发送已经被FFT处理的OFDM码元流，其中所述至少两个OFDM信道包括其多个OFDM子信道。

16.按照权利要求15的OFDM发送方法，其中执行FFT处理包括：复制所述OFDM码元流，并且对OFDM码元流和被复制的OFDM码元流执行FFT处理。

17.一种正交频分多路复用(OFDM)接收方法，包括：

从包括其OFDM子信道的至少两个OFDM信道同时接收单个OFDM数据比特流的OFDM信号；

对来自至少两个OFDM信道的单个OFDM数据比特流执行逆快速傅立叶变换(IFFT)处理，以产生单个OFDM比特流的至少两个OFDM码元流；

处理所述至少两个OFDM码元流以产生单个OFDM数据比特流。

18.按照权利要求17的OFDM接收方法，其中所述处理包括：平均所述至少两个OFDM码元流。

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