CN1723652A - 一种在ofdm通信系统中使用的后向兼容发射机分集方案 - Google Patents

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Abstract

所公开的是一种系统和方法，用于在正交频分调制(OFDM)通信系统中提供后向兼容的发射机分集。根据本发明的一个方面，用于提供后向兼容发射机分集的方法包括以下步骤：接收输入数据比特流；将该输入数据比特流变换成包括偶数码元和奇数码元的OFDM码元流；将所述OFDM码元流分成第一码元子流和第二码元子流；由第一处理块处理所述第一码元子流以输出第一经处理的码元子流；由第二处理块处理所述第二码元子流以输出第二经处理的码元子流；从第一分集天线发射所述第一经处理的码元子流；从第二分集天线发射所述第二经处理的码元子流；并且两者在不重叠的频率上被发射。

Description

一种在OFDM通信系统中使用的后向兼容发射机分集方案
本发明总体上涉及无线通信领域。本发明尤其涉及在OFDM系统中使用的后向兼容发射机分集方案。
无线通信系统通常包括载运已调制载波信号的信息，该已调制载波信号从发射源无线发射到一个区域或地区之内的一个或多个接收机。在无线通信系统中的一个主要的设计挑战在于，面对干扰和时变多径信道而使系统容量和性能最大化。发射的信号在接近发射机和接收机的目标上被反射，在多条路径上到达接收机，每个接收到的信号随着时间在幅度和相位均互不相同，从而导致多径传播。多径衰落使得可靠接收比在加性白高斯噪声(AWGN)信道中更加难以进行。多径的存在使接收到的信号严重失真。在多径环境中，所发射信号的多个副本在所占带宽的某些部分能够建设性地干扰。而在所占带宽的其它部分，能够在接收机破坏性地干扰。该信号复制引起接收到的信号强度在带宽上的不期望的变化。而分集是克服该难题的一种有效途径。当前，大多数分集方案是在接收机侧实现，它将从多个天线单元收到的信号相组合，以期望从不同天线收到的信号不会同时经历衰落。通过诸如交换分集和最大比率组合之类的技术，将从不同天线获得的信号在接收机中组合。例如，当前的IEEE 802.11a标准提及在接收机侧使用交换分集方案，这提供了一种低成本的解决方案。正如所公知的，交换分集要求在接收机处使用多个天线单元。
与在接收机侧利用交换分集相关联的一个缺点是，由于网络中的每个移动站必须采用多个天线单元，所以成本效率不高。一个成本效率更高的解决方案是在基站实现发射机分集，从而使移动用户以低成本来克服多径衰落。发射机分集是这样的一种技术，由此发射机被配备了两个或更多(N)个天线。这N个天线意味着以统计独立方式遭受衰落的N个信道。因此，当一个信道由于多径干扰的破坏性影响而衰落时，另一个信道不太可能同时遭受衰落。由于这些独立信道提供的冗余，接收机经常能够降低衰落的有害影响。
带有两个发射机天线10和11以及一个接收机天线12的基本发射机分集系统在图1中图示。由于那些独立信道提供的冗余，接收机经常能够降低衰落的有害影响。
为此目的，本发明针对优选地在IEEE 802.11a无线通信系统中使用的发射机分集方案，该方案与现有的OFDM系统后向兼容。应当指出，本发明主要应用在802.11a无线通信系统中，但是并不仅限于在802.11a无线通信系统中应用。
本发明针对一种用于在正交频分调制(OFDM)通信系统中提供后向兼容发射机分集的方法和系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种用来提供后向兼容发射机分集的方法。该方法一般包括下列步骤：接收输入数据比特流；将接收到的输入数据比特流变换成包括偶数码元和奇数码元的OFDM码元流；将所述OFDM码元流分成第一码元子流和第二码元子流，第一码元子流只包括来自所述OFDM码元流的偶数码元，而第二码元子流只包括来自所述OFDM码元流的奇数码元；由第一处理块处理所述第一码元子流以输出第一经处理的码元子流；由第二处理块处理所述第二码元子流以输出第二经处理的码元子流；从第一分集天线发射所述第一经处理的码元子流；从第二分集天线发射所述第二经处理的码元子流；其中所述第一和第二OFDM码元子流在不重叠的频率上被发射。
根据本发明的另一个方面，提供有一种后向兼容的发射机分集系统。该系统包括第一处理电路模块，用来将输入数据比特流bi变换成OFDM码元流；并将所述OFDM码元流分成第一OFDM码元子流和第二OFDM码元子流，其中所述第一OFDM码元子流只包括来自所述OFDM码元流的偶数码元，而所述第二OFDM码元子流只包括来自所述OFDM码元流的奇数码元；第二处理电路模块，用来进一步处理所述第一OFDM码元子流；第三处理电路模块，用来进一步处理所述的第二OFDM码元子流；第一天线，用来发射所述被进一步处理的第一OFDM码元子流；第二天线，用来发射所述被进一步处理的第二OFDM码元子流，其中所述第一和第二OFDM码元流在不重叠的频率上被发射。
本发明通过只要求对通信系统中的发射节点进行修改而不必修改多个接收节点来提供了节约成本的优点。本发明的进一步的优点还在于，它与现有的OFDM系统后向兼容。
通过参考本发明例示性实施方式的下列结合附图的详细描述，本发明的前述特征将变得更加明显且易于理解，其中：
图1为包括单个分集接收机和单个非分集接收机的OFDM通信系统的框图；
图2举例说明了根据本发明的一个实施方式的分集发射机的处理电路的框图；以及
图3举例说明了根据现有技术的无线通信接收机的实例。
在本发明的下列详细描述中，为了提供对本发明的全面的理解，阐明了许多的特定的细节。然而，，对于本领域普通技术人员显而易见的是，无需这些特定细节也能实践本发明。在某些情况下，为了避免模糊本发明，公知的结构和设备以框图的形式示出，而不详细示出。
图1以框图的形式举例说明了包括分集发射机20和非分集接收机30的通信系统。示出了两个分离的传播信道H1和H2。分集发射机20包括两个天线110和112。在分集发射机20中，数据比特流(bi)102被供给第一处理电路模块22，两个OFDM码元流(奇数-OFDM码元流105和偶数-OFDM码元流106)从第一处理电路模块22输出。第一OFDM码元流(偶数-OFDM码元流105)只包括偶数OFDM码元，并且由第二处理电路模块24接收，用于在其中处理。第二OFDM码元流(奇数-OFDM码元流106)只包括奇数OFDM码元，并且由第三处理模块26接收，用于在其中处理。从第二处理电路模块24输出的已处理的奇数-OFDM码元流114被传递到天线110，用于通过传播信道H1传输，以由非分集接收机30接收。同样，从第三处理电路模块26输出已处理的偶数-OFDM码元流116并将其传递到天线112，用于通过传播信道H1传输，以由非分集接收机30接收。非分集接收机30是一个普通接收机，因此将在下面对其进行简要说明。
应当指出，图1的实施方式只包括两个分集天线。然而，应当理解，本发明可包括不只两(N)个发射天线，以进一步增强通信系统10的鲁棒性。
分集发射机
图2以框图的形式举例说明了图1的分集发射机20的更加详细的描述。将发射到接收机的数据，如同数据比特流bi那样被提供作为到第一处理电路模块22的输入。将要发射的初始数据比特流bi例如可以是将被发射到非分集接收机30的表示声音、视频或者其它数据的数据比特流。
在该实施方式中，用来处理初始数据比特流bi的第一处理电路模块22包括扰频器253、FEC编码单元255和交织和映射单元257，它们都是常规装置。特别有价值的是以下认知，即交织和映射单元257输出两个分离的OFDM码元流，即如上所述的奇数-OFDM码元流105和偶数-OFDM码元流106。偶数码元流105只包括偶数OFDM码元，并且奇数码元流106只包括奇数OFDM码元。
在该实施方式中，两个处理电路模块24和26包括同样的处理电路。即，模块24和26都包括串-并转换器260a和280a；逆向快速傅立叶变换设备260b和280b；GI添加模块260c和280c；码元波整形模块260d和280d；以及IQ模块260e和280e。
图示出第二和第三处理电路模块24、26被连接到各自的发射天线110和112。
非分集接收机
图3结合本发明实施方式举例说明了根据现有技术的无线通信接收机250的实例。本发明的关键特征在于发射分集方案对于接收机透明，从而提供与现有接收机的后向兼容。在这一点上，图3的接收机是常规接收机，并且只是简要地描述。天线210接收由天线110和112发送的发射信号(如由传输信道修改的偶数和奇数码元流)。天线210将接收到的多载波码元流供给第一处理块212，该第一处理块212包括常规处理单元，即解调器214、保护间隔移除单元216、FFT单元218和导频移除单元220、信道估计器222、比特量度计算224、比特去交织226、维特比译码228、去扰230、数据比特232和BER计算234。
前述被构造为只是本发明的示例性实施方式。本领域普通技术人员易于在不脱离本发明的基本原理或范围的情况下，构想与该实施方式相似的替换装置的提供。

Claims (10)

1.一种分集发射机，包括：
(a)第一处理电路模块，用来将输入数据比特流bi变换成OFDM码元流，并将所述OFDM码元流分成第一OFDM码元子流和第二OFDM码元子流，其中所述第一OFDM码元子流只包括来自所述OFDM码元流的偶数码元，而所述第二OFDM码元子流只包括来自所述OFDM码元流的奇数码元；
(b)第二处理电路模块，耦合到所述第一处理电路模块的第一输出，用来进一步处理所述第一OFDM码元子流；
(c)第三处理电路模块，耦合到所述第一处理电路模块的第二输出，用来进一步处理所述第二OFDM码元子流；
(d)第一天线，耦合到所述第二处理电路模块的输出，用来发射所述被进一步处理的第一OFDM码元子流；以及
(e)第二天线，耦合到所述第三处理电路模块的输出，用来发射所述被进一步处理的第二OFDM码元子流；
其中，所述第一和第二OFDM码元子流在不重叠的频率上被发射。
2.根据权利要求1所述的分集发射机，其中所述第一处理电路模块包括：扰频器、FEC编码器以及交织和映射模块。
3.根据权利要求2所述的分集发射机，其中所述交织和映射模块将所述OFDM码元流分成所述第一OFDM码元子流和所述第二OFDM码元子流。
4.根据权利要求1所述的分集发射机，其中第一和第二天线空间上分离。
5.根据权利要求1所述的分集发射机，其中所述分集发射机按照IEEE 802.11a标准操作。
6.一种分集发射机，包括：
用来将输入数据比特流bi变换成OFDM码元流并将所述OFDM码元流分成第一OFDM码元子流和第二OFDM码元子流的装置，其中所述第一OFDM码元子流只包括来自所述OFDM码元流的偶数码元，而所述第二OFDM码元子流只包括来自所述OFDM码元流的奇数码元；
用来进一步处理所述第一OFDM码元子流的装置；
用来进一步处理所述第二OFDM码元子流的装置；
用来发射所述被进一步处理的第一OFDM码元子流的装置；以及
用来发射所述被进一步处理的第二OFDM码元子流的装置；
其中所述第一和第二OFDM码元子流在不重叠的频率上被发射。
7.一种用来从无线通信系统中的发射节点发射输入码元流的方法，该方法包括下列步骤：
(a)接收输入数据比特流；
(b)将收到的输入数据比特流变换成包括偶数码元和奇数码元的OFDM码元流；
(c)将所述OFDM码元流分成第一码元子流和第二码元子流，第一码元子流只包括来自所述OFDM码元流的偶数码元，而第二码元子流只包括来自所述OFDM码元流的奇数码元；
(d)由第一处理块处理所述第一码元子流以输出第一经处理的码元子流；
(e)由第二处理块处理所述第二码元子流以输出第二经处理的码元子流；
(f)从第一分集天线发射所述第一经处理的码元子流；以及
(g)从第二分集天线发射所述第二经处理的码元子流；
其中，所述第一和第二进一步被处理的OFDM码元子流在不重叠的频率上被发射。
8.根据权利要求9所述的方法，其中所述步骤(f)和(g)相互独立地执行。
9.根据权利要求6所述的方法，其中处理所述第一码元流的所述步骤还包括下列步骤：
(a)对所述第一码元子流执行串/并转换；
(b)对来自所述步骤(a)的输出执行逆向傅立叶变换(IFFT)；
(c)对来自所述步骤(b)的输出执行GI添加；
(d)对来自所述步骤(c)的输出执行码元波整形；以及
(e)调制来自所述步骤(d)的输出。
10.根据权利要求6所述的方法，其中处理所述第二码元流的所述步骤还包括下列步骤：
(a)对所述第二码元子流执行串/并转换；
(b)对来自所述步骤(a)的输出执行逆向傅立叶变换(IFFT)；
(c)对来自所述步骤(b)的输出执行GI添加；
(d)对来自所述步骤(c)的输出执行码元波整形；以及
(e)调制来自所述步骤(d)的输出。
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