CN1871807B - 用于实现高吞吐量无线通信系统的设备和相关方法 - Google Patents

用于实现高吞吐量无线通信系统的设备和相关方法 Download PDF

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Abstract

本发明为用于实现高吞吐量无线通信系统的设备和相关方法，提供一种实现高吞吐量无线通信系统的设备和相关方法，具体包括：将符号流转换为两个或更多个小组，所述两个或更多个小组中的每个都包括多个层的编码符号，该多个层的编码符号分别分配到通过两个或多个发射天线建立的多载波通信信道的一个或多个不同的副载波和一个或多个不同的天线；产生用于应用到该层的小组内每一个符号的功率系数，其中所述多个层的至少一个子集的功率系数与其它层不同，和至少部分上基于预编码符号的小组和该预编码符号在该小组内的位置将预编码符号矢量的预编码符号映射到多载波通信信道的多个副载波之一和多个空间信道之一。

Description

用于实现高吞吐量无线通信系统的设备和相关方法
优先权申请
本申请请求由Shao等人于2003年9月15日提交的标题为“AnApparatus and Associated Methods to Implement a High Throughput WirelessCommunication System(用于实现高吞吐量无线通信系统的设备和相关方法)”的临时申请No.60/503,092、和由Sumit Roy、Sumeet Sandhu和Lei Shao于2004年2月26日提交的标题为“An Apparatus and Associated Methods to IntroduceDiversity in a Multicarrier Channel(在多载波信道中引入分集的设备和相关方法)”的专利申请No.10/789,387为优先权，为了所有的目的，它们公开的内容通过引用明显地结合与此。
技术领域
本发明的实施例通常涉及无线通信系统，更特别地，本发明涉及一种在无线通信系统中实现空间-频率编码的设备和相关方法。
背景
例如像正交频分复用(OFDM)、离散多频音(DMT：DiscreteMulti-tone)等等的多载波通信系统通常特征在于与通信信道相关联的频带被划分为许多较小的子频带(在这里是副载波)。通过将信息内容划分为多个片断(例如，比特、字节、符号等等)、然后使用许多分离的副载波可能并行地发射该片断来执行多载波通信系统中设备之间的信息(例如，数据、音频、视频等等)通信。当通过副载波发射的符号周期比信道中的最大多路径延时更长时，副载波之间的符号间干扰(ISI)的影响可大大降低。
为了提高无线通信的数据速率和/或吞吐量，可以使用不止一个天线通过不止一个利用相同频率副载波的空间信道来发射和或接收无线信号。这些系统有时被称为多输入多输出(MIMO)系统，并且可以在天线之间利用多路分集。传统的MIMO系统可以使用卷积编码和/或维特比译码技术来编码用于传输的信号，然而，这些技术对天线间隔和天线衰落相关很敏感。
附图简述
通过例子而不是以限定方式来举例说明本发明的实施例，在附图中的所有图中同样的参考标号指相似的单元，这些附图中：
图1是根据一个示例实现结合了本发明教导的示例收发信机结构的框图；
图2是根据一个示例实施例的预编码符号示例序列的框图；
图3是根据一个示例实施例的示例全速率空间-频率分组码结构的框图；
图4是图示根据一个示例实施例的用于产生发射内容的示例方法的流程图；
图5是图示根据一个示例实施例用于接收内容的示例方法的的流程图
图6是仅仅根据一种示例实施可在其内实施本发明实施例的示例通信环境的框图；和
图7是一种示例制造产品的框图，其中该制造产品包括当由访问机器执行时会促使该机器实现本发明实施例(或多个实施例)的一个或多个方面的内容。
详细描述
结合多输入和/或多输出天线(MIMO、SIMO、MISO等等)使用多个音调(tone)实现全速率空间频率分组码编码结构以提高在无线通信系统中一个或多个信道特性的设备和相关方法的实施例。根据本发明的一个方面，全速率、空间频率分组码基本上实现了用于频率选择性衰落信道的具有高的分集和编码增益的全速率(每个副载波M个未编码符号)。
为了提高低复杂度接收机结构的接收性能，分组码结构的不同层可以接收不同的功率分配，以促进接收机上的有序检测。基于随后的描述，将会理解的是，在使用这里公开的分组码结构时发射设备不需要具有任何对信道状态的预先了解，即，它支持开环编码范例。
根据一个实施例，发射设备可以使用预编码器来产生线性复数域(LCF)预编码符号，这些符号被映射到不相关的音调和天线，以提高有效的分集增益。全速率空间频率分组码结构的引入可减轻对消耗带宽的前向差错控制(FEC)码的需要。将会理解的是，本发明的一个或多个方面也可用于电子设备范围内，以支持依照许多无线通信平台中任意一个平台的无线通信，这些无线通信平台例如是：无线局域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)、无线城域网、蜂窝电话网、WiMAX网等等。
在整个说明书中提到的“一个实施例”和“一种实施例”意味着结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。这样，术语“在一个实施例中”或“在一种实施例中”在整个说明书中不同地方的出现不必都指同一实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以以任意的适当方式结合进一个或多个实施例中。其它实施例可以结合结构、逻辑、电子、过程和其它变化。例子仅仅代表可能的变形。如果没有明确要求，各个组件和功能是可选择的，并且在不偏离所要求保护的本发明精神和范围的情况下，各种公开操作的顺序可以改变。
示例结构(或多个结构)
转到图1，根据本发明的实施例提出了示例发射机结构和示例接收机结构的框图。为了在两个电子设备之间的通信信道的背景下图示这些结构，描述了来自一个设备的发射机100和来自与通信信道122相关联的另一设备的接收机150。虽然本发明的范围在这一点上没有被限定，但是本领域技术人员将会理解在任一设备中的收发信机还可以包括一个或多个如图1中详细示出的发射机结构100和/或接收机结构150结构。应当理解的是，仍能实现这里描述的本发明的这种新的全速率、空间频率分组码结构的具有更大或更小复杂度的发射机和/接收机结构由请求保护的本发明的范围和精神来预见。
根据图1的示例实施例，发射机100被描述为包括一个或多个串-并转换器102、合并了本发明实施例的多个单元的编码代理104、离散傅立叶逆变换单元(或多个单元)106、循环前缀(或者，保护间隔)插入单元(或多个单元)108、射频(RF)处理单元(或多个单元)110、和两个或更多个天线120A...M，每一个都如所描述的相连接。根据一个实施例，发射机结构100可以在主电子设备的收发信机内实现。虽然描述为许多单独的功能单元，但是本领域技术人员将会理解，发射机结构100的一个或多个单元也可以结合为多功能单元、并且，相反地，在不偏离本发明的情况下功能单元可以拆分为多个功能单元。
如这里所使用的，串-并(S/P)转换器102可以从主电子设备(或在其上执行的应用，例如，电子邮件、音频、视频、数据处理等等)接收用于通信处理和随后通过通信信道122发射的信息(例如，比特、字节、帧、符号等等)。根据一个实施例，从主设备/应用接收的信息可以是正交幅度调制(QAM)符号形式的(即，其中每一个符号代表两个比特bi和bj)，虽然本发明不限制于这一点。换句话说，根据一个实施例，接收的内容被调制为符号(例如，QAM、BPSK、QPSK、8-PSK、16-PSK、128-PSK、256-PSK等等)。在一替换实施例中，符号发生器(例如，QAM调制器)(未特别示出)可以在串-并转换器102之前从接收的比特流中生成符号。
如所示出的，串-并转换器102可以生成许多并行的符号子流，这些符号子流被传送到编码代理的一个或多个实例。虽然描述为单独的功能单元，但串-并转换器102也能包含在编码代理104的实施例或发射机100的另一单元内、或者包括它们。
仅仅根据一个实施例，编码代理104被描述为包括一个或多个预编码器112A...Z和空间频率编码器(或多个编码器)114，每一个都如所描述的相连接，尽管本发明不限制于这一点。根据一个实施例，预编码器的功能也能集成进空间频率编码器114内。在这一点上，仍能产生已编码符号的全速率、空间频率矩阵的那些具有更大或更小复杂度的编码代理(或多个代理)104由这里公开的内容来预见。
根据某些实施例，预编码器112可通过将每个符号矢量与复数域矩阵相乘以生成预编码符号矢量来编码多个符号矢量。在一些实施例中，编码代理104还可以包括分割器(未特别示出)，以把预编码的符号矢量分为一个或多个符号矢量的多个小组。根据一个示例实施例，每一个小组可以包括多于一个的预编码符号矢量。
根据一个实施例，预编码器112可以是线性-方形预编码器，并可以独立地预编码来自S/P102的许多并行符号矢量中的每一个，以生成多个预编码的符号矢量。在一些实施例中，由预编码器112使用的复数域矩阵(例如，θ)可以是大小为MK×MK的具有行式(row-wise)范德蒙(Vandermonde)结构的方形复数域矩阵，尽管本发明的范围不限制于这一点。如这里所使用的，范德蒙矩阵可以指一种从拉格朗日插值多项式的多项式最小平方拟合以及分布距的统计分布的重建中形成的矩阵，尽管本发明不限制于这一点。
在一些实施例中，预编码器112可以编码M×G数量的并行符号矢量，其中每一个并行符号矢量可以具有M×K个符号。在这样的实施例中，预编码器(或者，空间-频率编码器、或者上面介绍的分割器)112可以将预编码的符号矢量分为并行符号矢量的G个小组。根据一些实施例，该G个小组中的至少一个子集可以具有M个预编码符号矢量。在这些实施例中，可以选择M、G和K，以满足等式Nc＝M×K×G，其中Nc可以指多载波通信信道中的数据副载波的数量。M、G和K可以是正整数，尽管本发明的范围不限于此，其中M是空间信道和/或发射天线的数量，G是小组的数量，K是与信道顺序(order)有关的设计参数。在某些实施例中，K和G可以至少部分上基于在其它标准中所希望副载波的数量和天线的数量来选择。根据一个实施例，设计参数K可用于预测信道抽头的数量L，只要为每一层选择大于或等于L的长度K，获得空间-频率分集增益(N-M+1)*L。
在一些实施例中，空间-频率编码器114可以从预编码器112接收预编码的符号，并将预编码符号矢量的预编码符号映射到多载波通信信道的多个副载波之一、并映射到多个空间信道之一。在一些实施例中，空间-频率编码器114可以至少部分上基于该符号的小组和在该小组内的该符号的位置将预编码符号映射到副载波之一和空间信道之一，尽管本发明的范围不限于这一点。
在一些实施例中，除了将小组映射到信道和/或天线上之外，空间-频率编码器114还可以例如在逐个层、逐个小组等等的基础上确定功率分配，尽管本发明的范围不限于此。根据本发明的一个方面，为了提高检测的可靠性，并降低误差传播的影响，空间-频率编码器114可以使用不等的功率分配，其中，具有最大发射功率的层将首先被检测。根据一个实施例，通过将不同层的单元乘以与该层相关联的系数(例如，功率系数)将不等功率机制应用到这些层。根据一个实施例，产生的系数可以表示为：
Figure B2004800264610D00051
其中，对于第m层：
假定：对于m＝1...M，E|sm|2＝Es。在：
Σ m = 1 M | 2 m - 1 M sum s m | 2 = Σ m = 1 M M 2 m - 1 sum E s = ME s = Σ m = 1 M E | s m | 2
的情况下，清楚的是，虽然在全速率、空间频率分组码矩阵的不同层中被不同地划分，但是总发射功率与在等功率分配情况中的相同。但是与等功率分配情况不同的是，发射机能够控制检测顺序，因为将在接收机上首先检测具有最大发射功率的层，以减轻误差传播并提高接收性能。
根据图示的示例实施例，编码代理104的空间-频率编码器114将空间-频率编码的矢量传送到一个或多个离散傅立叶逆变换(IDFT)单元(或多个单元)106，以生成适于经由一个或多个相应的空间信道或发射天线(或多个发射天线)120A...M进行RF发射的时域信号。根据一个实施例，IDFT(或多个IDFT)106可以是快速傅立叶逆变换(IFFT)单元，虽然本发明不限于这一点。根据一个实施例，IDFT单元106的数目可以与发射天线(或多个发射天线)的数目M相当，但本发明并不限于此。
来自IDFT单元(或多个单元)106的时域内容可被传送到CPI单元(或多个单元)108，CPI单元108可以在信号(或多个信号)中引入循环前缀或保护间隔，以提高ISI性能，虽然本发明的范围不限于这一点。发射机100还可以包括射频(RF)前端110，例如用于在随后的经由相关联的一个或多个天线120A...M发射之前进行放大和/或滤波。这样，根据本发明的一个示例实施例，多载波通信信道122的实施例产生了。
为了提取由远端发射机(例如，100)处理的内容，引入一种示例的接收机结构150。在一些实施例中，接收机150可通过多载波通信信道(例如，122)接收多载波通信信号，例如，OFDM和/或DMT信号。在一些实施例中，接收机150对那些可能已经使用全速率空间频率分组码编码的信号进行解码，并且可以不要求使用卷积和纠错解码，虽然本发明的范围不限于这一点。在一些实施例，接收机150使用迭代趋零(nulling)处理对在多载波通信信道上接收的用全速率空间频率分组码编码的信号进行解码，以成功消除来自该符号层的干扰。
根据一个示例实施例，接收机150被描述为包括一个或多个射频(RF)前端154、循环前缀(或保护间隔)去除单元(或多个单元)156、离散傅立叶变换单元(或多个单元)158、增强型球面解码单元(或多个单元)160、和并串转换单元(或多个单元)162，每一个都如所描述的相连以产生最初发射信息(I)的表示(I’)。
如所示出的，RF前端154可以接收在一个或多个接收天线152A...N上碰撞的多个信号。根据一个实施例，每个接收天线具有专用的接收链路，其中接收前端单元154、CPR单元156、和DFT单元158的数量与接收天线(或多个天线)的数量(N)相当，虽然本发明不限于此。
在一些初始的RF和(可选的)循环前缀(或保护间隔)处理之后，该内容被提供到离散傅立叶变换(DFT)单元(或多个单元)158。根据一个实施例，DFT单元158可以将快速傅立叶变换应用到所接收的信号，以将所接收的信号从时域转换到频域。在这一点上，代表该接收信号(或多个信号)的多个已编码符号矢量被提拱到增强型球面解码器(或多个解码器)160。
在一些实施例中，增强型球面解码器(或多个解码器)160可以包括一个或多个解复用单元(或多个单元)、零位(null)消除单元(或多个单元)以及球面解码器单元(或多个单元)，虽然本发明不限于此。根据一个示例实施例，增强型球面解码器(或多个解码器)160在解复用器单元(或多个单元)上接收内容以通过组合所接收符号矢量的相应副载波频率分量来产生多组符号矢量107。每一组的符号矢量可以具有从不同副载波组合的符号分量。在一些实施例中，符号矢量107可以由G个小组内的解复用器产生。在一些实施例中，符号矢量中的每一个可以具有M×K长度的编码符号。在一些实施例中，增强型球面解码器(或多个解码器)160的解复用器单元可以将行矢量重新整形为列矢量，以收集并聚合在所有接收天线152上接收到的来自一些副载波的信息，虽然本发明不限于此。
增强型球面解码器160还可以包括与每一组符号矢量107相关联的零位消除器，以便为基于解码符号矢量117的相关联小组的符号矢量在每一副载波的基础上执行零位消除，虽然本发明不限于这一点。在一些实施例中，零位消除器单元(或多个单元)可以生成消除了零位的符号矢量109。
如所示出的，许多球面解码器单元可以由与每一组消除了零位的符号矢量相关联的增强型球面解码器160使用。在一些实施例中，使用球面解码器单元(或多个单元)检测来自相同层内同一小组的预编码符号，以便获得ML的分集性能。如上面所介绍的和以下更充分描述的，在对其它层中的符号进行检测之前，将检测到的符号从接收到的符号矢量中消除，以去除它们对其它层的干扰影响。
根据一个实施例，增强型球面解码器160可以将球面解码器的输出与复数域矩阵(例如，在编码过程中使用的θ)相乘。通过这种方式，增强型球面解码器(或多个解码器)160可以为零位消除器再生预编码符号矢量(例如，再生当前的层)117，这样零位消除器可以从符号矢量中消除当前层的影响，一直到所有的层都被解码了。在一些实施例中，可以为每一个副载波进行一次趋零，而消除可以重复做M-1次，直到所有层被解码为止，虽然本发明的范围不限于这一点。
在一些实施例中，增强型球面解码器(或多个解码器)160的解码器单元可以在球面内或在球形界限内执行最大似然(ML)检测，而不像穷举型ML检测机制。在一些实施例中，增强型球面解码器160的解码器单元可以为多载波通信信道的每一个副载波产生解码的QAM符号矢量。根据一些实施例，，QAM符号矢量在并-串转换162之前传送通过QAM解映射器(为特别详述)。并-串转换162输出最初发射内容(I)的表示(I’)。
在一些实施例中，增强型球面解码器(或多个解码器)160的零位消除器可以使符号趋零，这样在用于特定副载波频率的符号矢量内，第i层仍然受到来自第1层到第i-1层的干扰，而基本上不受第i+1层到第M层的干扰，虽然本发明的范围不限于此。在一些实施例中，零位消除器单元(或多个单元)可以基于从球面解码器单元(或多个单元)接收的符号矢量117消除在趋零之后从解复用器接收的符号矢量107的一些元素。
根据一个实施例，增强型球面解码器160的球面解码器单元(或多个单元)可以使用算法来提高性能，(在ML的意义上)，使其具有MK方面的多项式复杂性(例如，对于长度为MK的实数块为O(MK)3)，对于复数值块为O((2MK)3)，而不管星座大小是多少，这是非常有用的，尤其是对于高速率传输而言。根据一个实施例，零位消除是低复杂度的(例如，对于块长度M是O(M3))。在这一点上，接收机150实现了一种新的通用QR，该新的通用QR考虑在该QR分解中的噪声影响以提高性能。
多载波发射机100和/或接收机150可以是在这里广泛定义的电子设备的一部分，其中，广泛定义的电子设备包括，但不局限于，个人数字助理(PDA)、具有无线通信功能的膝上型电脑或便携式电脑、万维网输入板、数码相机、接入点、或可以无线接收和/或发射信息的其它设备。在一些实施例中，发射机100和/或接收机150可以一个或多个演化出的通信标准进行操作。这些标准的例子包括，但不局限于：包括用于无线局域网(WLAN)的IEEE802.11(a)、IEEE802.11(b)、802.11(g/h)和/或802.11n标准、和/或用于无线城域网(WMAN)的802.16标准的电气与电子工程师协会(IEEE)标准，但是发射机100和/或接收机150也可以适于根据其它技术发射和/或接收通信，其中，这些技术包括，但不局限于：数字视频广播陆地(DVB-T)广播标准、和/或高性能无线局域网(HiperLAN)标准。
虽然本发明的一些实施例可以在802.X实现(例如，802.11x、802.16、802.18、802.20等)的背景下讨论，但是权利要求不限于此。本发明的一些实施例可以实现为任何使用多载波通信信道的无线通信系统的一部分，例如，WLAN、WPAN、WMAN、蜂窝电话/数据网络、第三代(3G)通信网络、第四代(4G)通信网络等等。
图2图示根据本发明一些实施例的预编码符号矢量的一个例子。在一些实施例中，预编码符号矢量207的符号可以与符号的离散层相关联、或者被划分为符号的离散层。预编码符号矢量207可以与图1中预编码器112产生的预编码符号矢量相对应，但是本发明不限于此。这样的预编码符号矢量207可以分成两个或更多个小组209。每一个预编码符号矢量207可包括多个预编码符号203。
在一些实施例中，对于G个小组中的每一个小组可以有M个层。在一些实施例中，层M的数量至多可以是不多于发射天线数目M的数量。在这些实施例中，空间-频率编码器114可以基于与符号相关联的小组和层将预编码符号矢量207的每一个预编码符号203映射到副载波之一和发射天线之一。在这样的实施例中，空间频率编码器114可以将M×K×G个符号映射到每一个发射天线和/或空间信道，并可将在多个M×K×G个符号内的映射符号提供给IDFT单元106。
根据一个实施例，在图2中图示的方框结构对于两个(2)小组的预编码符号矢量207中的每一个小组包括四个(4)层，其中，每一个预编码符号矢量207包括8个(8)预编码符号。在这个实施例中，多载波通信信道可以有16个数据副载波。如上面所介绍的，空间频率编码器114在每一层的基础上执行功率分配以提高接收机内的检测可靠性。
图3图示了根据本发明一些实施例的空间频率映射。可以基于预编码符号的层(1-4)和小组(1或2)将预编码符号映射到发射天线120A...M或空间信道(以行图示的)中的一个和副载波中的一个(以列图示的)。在图3中，预编码符号可以与预编码符号203(图2)相对应并图示为Sijk，其中i表示第i层，j表示第j小组，和k表示第k个预编码符号。在这个例子中具有16个(16)副载波，第一小组的预编码符号可以被映射到副载波1-4和副载波9-12，而第二小组的预编码符号可被映射到副载波5-8和13-16。
在一些实施例中，例如这里公开的实施例，可以以对角线方式方式映射特定层的预编码副载波。例如，对于第一小组的符号，第一层的第一个符号可以映射到第一个副载波和第一个发射天线，第一层的第二个符号可以映射到第二个副载波和第二个发射天线，第一层的第三个符号可以映射到第三个副载波和第三个发射天线，第一层的第四个符号可以映射到第四个副载波和第四个发射天线，第一层的第五个符号可以映射到第九个副载波和第一个发射天线，第一层的第六个符号可以映射到第十个副载波和第二个发射天线，第一层的第七个符号可以映射到第十一个副载波和第三个发射天线，和第一层的第八个符号可以映射到第十二个副载波和第四个天线。这些映射可以同样应用于图3中显示的其它层和其它小组。其它基于层和小组的映射也可以通过空间频率编码器114来执行，而不偏离本发明的精神和范围。
示例的发射机/接收机操作
转到图4，提供一种仅仅根据本发明一个实施例的示例的发射操作方法的流程图。为了容易阐述并且没有限定，将参考上文中介绍的发射机、接收机和分组码结构进行讨论，但是本发明的范围不限于此。
根据图4中图示的例子，发射方法开始于块402，其中发射机100从主设备/应用接收用于通过多载波无线通信信道(122)发射到远端设备的内容(I)。如上面所介绍的，如果输入是串行比特流，则发射机100可以包括调制器(例如，QAM调制器)以从接收的比特流中生成符号流。
在块404，发射机100可以将接收到的符号流划分为多个并行的符号矢量。根据一个实施例，每一个符号矢量可以具有不止一个符号。根据一个实施例，串-并转换器102从接收的符号流中生成多个并行流。
在块406，从串-并转换器102接收的多个符号流被编码。根据一个实施例，在预编码器112中使用线性复数域矩阵对符号矢量进行编码。在一些实施例中，该复数域矩阵可以是基本上具有行式范德蒙结构的方形复数域矩阵，但是本发明的范围不限于此。
在块408，在预编码器112中生成的预编码符号流然后被传送到空间-频率编码器114，其中预编码符号矢量被分成几个小组并重新整形为几个层。每一个小组可以具有不止一个的预编码符号矢量。如上面所阐述的，该符号矢量将线性复数域(LCF)的预编码符号分配到不相关的音调和天线，以便提高信道的有效分集增益。
在块410，空间-频率编码器114可以在逐层的基础上产生功率系数并将功率系数应用到符号矢量。如上面所阐述的，功率系数改变分配到层的至少一个子集上的功率，从而确保了接收机上适当的检测顺序。根据一个实施例，空间-频率编码器114使用的不等功率分配机制保证了分配的总功率与传统的等功率分配方案相当。
在块412，空间-频率编码器114至少部分上基于预编码符号的小组和预编码符号在该小组内的位置将预编码符号矢量的预编码符号映射到多载波通信信道的多个副载波之一和多个空间信道之一。在一些实施例中，操作412可以包括将预编码符号矢量的预编码符号映射到多载波通信信道的副载波之一和多个发射天线之一。每一个发射天线可以与空间信道之一相对应，尽管本发明不限于此。
在块414，编码符号流被应用到离散傅立叶逆变换单元(或多个单元)，以从空间-频率编码器114生成的空间-频率映射符号产生用于在相对应的一个空间信道上RF发射的调制信号。如上面所介绍的，该调制信号可以被处理以包括循环前缀或保护间隔，以提高接收机上的纠错能力，尽管本发明的范围不限于这一点。
转到图5，一种用于接收使用这里介绍的全速率空间频率分组码结构编码的内容的方法开始于块502，其中接收机150通过许多(N)个接收天线接收多载波通信信道122的单元。信号被传送通过RF前端和可选的循环前缀去除电路，以去除在发射处理中引入的任何循环前缀或保护间隔。RF前端将这些初始处理的信号传送到离散傅立叶变换(DFT)单元158。
在块504，通过每一个天线接收的信号被解调，以产生接收的与每一个天线相关联的符号矢量。在一些实施例中，接收的符号矢量可以包括来自多载波通信信道的每一个副载波的符号部分。根据一个实施例，符号矢量由离散傅立叶变换158(例如，FFT)产生，其将接收的信号从时域转变到频域。
在块506，例如在增强型球面解码器160的解复用器单元中通过组合所接收符号矢量的对应的副载波频率部分来产生多个小组的符号矢量。在一些实施例中，块506包括重新整形和/或解复用这些符号矢量。
在块508，增强型球面解码器160在每副载波的基础上基于解码的符号矢量为相关联小组的符号矢量执行零位消除，以产生消除了零位的符号矢量。根据一个实施例，增强型球面解码器160的零位消除单元(或多个单元)以迭代方式执行零位消除操作，以便迭代地消除来自连续层中符号矢量的干扰，正如上面所描述的。
块510包括通过将一个层上每次的解码输出与复数域矩阵相乘来解码相关小组的多个层的符号，以再生用于执行零位消除的符号矢量。根据一个实施例，有利的是，在符号矢量再生中可以乘以适当的功率系数。根据一个实施例。使用球面解码器来检测来自同一层内相同小组的预编码符号。根据一个实施例，球面解码器检测与指定层相关的多个小组的符号，这具有近似的ML性能，但是在其它层的影响被零位消除器抑制之后只有多项式复杂性。
在块512，对于每一个小组将解码符号解映射以生成多个并列的比特集。根据一个实施例，解映射可以由诸如QAM解调器之类的解调器来执行。
在块514，并行比特流被馈送到并-串转换器162，其产生最初处理的用于由发射机100发射的内容(I)的串行比特流表示(I’)。
示例通信环境
暂时转到图6，该图显示了根据一个实施例在其中可以实施本发明的示例通信环境的框图。根据图6图示的实施例，系统100被描述为包括经由多载波通信信道606与远端设备604通信的第一设备602。如所示出的，一个或多个设备602、604还可以连接到另一(例如，有线的)网络620，例如，互联网、内联网、局域网等等。
根据该图示的实施。设备602被描述为包括连接到存储系统610的收发信机608。根据一个实施例，收发信机608包括发射机，该发射机包括执行上面描述的编码的全速率空间频率分组码编码器。根据一个实施例，还可以使用发射机100。另外，收发信机608可以包括例如图1中表示为150的接收机结构。
设备604还可以包括收发信机结构614，该收发信机结构614包括全速率、空间-频率分组码编码器616，尽管本发明不限于此。收发信机614可以如所描述的连接到存储器618，尽管本发明的范围不限于这一点。
根据一个实施例，根据上面的图1-5描述了设备602内的发射机与设备604内的接收机之间通信的特征。
替换实施例(或多个实施例)
图7图示了一种示例存储介质的框图，其中该存储介质包括一种当被调用时可促使访问机器实现健壮的全速率、空间-频率编码器、解码器和/或相关方法400和500中的一个或多个方面的内容。在这一点上，存储介质700包括内容702(例如，指令、数据、或它们的结合)，当执行内容702时，该内容促使访问设备实现上面描述的本发明实施例的一个或多个方面。
机器可读(存储)介质700可以包括，但不局限于：软盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存、或适于存储电子指令的其它类型的媒体/机器可读介质。此外，本发明还可以作为计算机程序产品被下载，其中该程序可以经由通信链路(例如，调制解调器、无线或网络连接)通过包含在载波或其它传播介质中的数据信号从远端计算机传送到请求计算机。如这里所使用的，所有这些媒体是广泛认为的存储媒体。
本发明包括各种操作。本发明的操作可通过例如图1和/或图2中示出的那些硬件组件来执行，或者可以嵌入在机器可读内容(例如，指令)702中，该内容702可用于促使通用或专用处理器或用该指令编程的逻辑电路执行这些操作。可替换地，该操作可通过软件和硬件的结合来执行。
在上面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明彻底的理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，在没有这些具体细节中的一些细节的情况也可以实施本发明。在其它情况下，熟知的结构和设备以框图形式示出。本发明思想的任何数量的改变预期将落在本发明的范围和精神之内。在这一点上，提供特别图示的示例实施例不是限定本发明，而仅仅是为了图示本发明。因此，本发明的范围不是由上面提供的特定的示例实施例来确定的，而是仅仅通过下列权利要求的简单语言来确定。

Claims (23)

1.一种用于实现高吞吐量无线通信系统的方法，包括：
将符号流转换为两个或更多个小组，所述两个或更多个小组中的每个都包括多个层的编码符号，所述多个层的编码符号分别被映射到通过两个或多个发射天线建立的多载波通信信道的多个副载波和多个天线；产生用于应用到该层的小组内每一个符号的功率系数，其中所述多个层的至少一个子集的功率系数与其它层不同，及
至少部分上基于预编码符号的小组和该预编码符号在该小组内的位置将预编码符号矢量的预编码符号映射到多载波通信信道的多个副载波之一和多个空间信道之一。
2.根据权利要求1的方法，所述转换包括：
使用线性复数域矩阵预编码所述符号流。
3.根据权利要求2的方法，其中，所述复数域矩阵包括具有行式范德蒙结构的方形复数域矩阵。
4.根据权利要求2的方法，所述转换包括：
将预编码符号分成小组并重新整形为多个层。
5.根据权利要求4的方法，其中，每一个小组包括两个或多个预编码符号矢量。
6.根据权利要求3的方法，所述转换包括：
将线性复数域(LCF)预编码符号映射到不相关的音调和天线。
7.根据权利要求6的方法，其中，应用到指定层的功率系数表示为：
Figure F2004800264610C00011
其中，对于第m层：
Figure F2004800264610C00012
8.根据权利要求7的方法，进一步包括：
在逐层的基础上将功率系数应用到符号矢量。
9.根据权利要求8的方法，其中，使用功率系数改变分配到层的至少一个子集的功率，以改善远端接收机上的检测。
10.根据权利要求8的方法，其中，应用到所有层的集合上的总功率与等量功率分配到所有层上的情况相等。
11.根据权利要求1的方法，其中，每一个发射天线与空间信道中的一个相对应。
12.根据权利要求1的方法，进一步包括：
转换编码符号矢量，以从空间-频率映射的符号生成用于在相对应的一个空间信道上进行RF发射的调制信号。
13.根据权利要求12的方法，进一步包括：将生成的调制RF信号发射到远端接收机。
14.一种用于实现高吞吐量无线通信系统的设备，包括：
编码代理，响应于通过该设备接收到的内容，将符号流转换为两个或更多个小组，其中所述两个或更多个小组中的每个都包括多个层的已编码符号，所述多个层的已编码符号分别被映射到通过两个或多个发射天线建立的多载波通信信道的多个副载波和多个天线，产生用于应用到该层的小组内的每一个符号的功率系数，其中所述多个层的至少一个子集的功率系数与其它层不同，并且至少部分上基于预编码符号的小组和该预编码符号在该小组内的位置将预编码符号矢量的预编码符号映射到多载波通信信道的多个副载波之一和多个空间信道之一。
15.根据权利要求14的设备，所述编码代理包括：
预编码器，将符号流转换为两个或更多个小组，所述两个或更多个小组中的每个都包括多层的编码符号。
16.根据权利要求14的设备，其中，所述预编码器使用线性复数域矩阵编码所述符号流。
17.根据权利要求16的设备，其中，线性复数域矩阵包括具有行式范德蒙结构的方形复数域矩阵。
18.根据权利要求15的设备，其中，预编码器将预编码符号分成小组并重新整形为多个层。
19.根据权利要求15的设备，所述编码代理进一步包括：
空间-频率编码器，通过与该设备相关联的多个天线的至少一个子集将线性复数域(LCF)预编码符号映射到正交频分复用(OFDM)通信信道的不相关音调。
20.根据权利要求19的设备，其中，空间-频率编码器在逐层的基础上生成应用于预编码符号的功率系数，其中与多个层的至少一个子集相关联的功率系数与其它层的不同。
21.根据权利要求20的设备，其中，生成的功率系数可表示为：
其中，对于第m层：
Figure F2004800264610C00022
22.根据权利要求19的设备，进一步包括：
一个或多个偶极天线，该设备通过这些天线能够建立与一个或多个远端设备的OFDM通信信道。
23.一种用于实现高吞吐量无线通信的系统，包括：
预编码器，将符号流转换为两个或更多个小组，所述两个或更多个小组中的每个都包括多个层的编码符号；
空间-频率编码器，将预编码符号的至少一个子集分别被映射到通过两个或多个发射天线建立的多载波通信信道的多个副载波和多个天线，并产生用于应用到该层的小组内的每一个符号的功率系数，其中所述多个层的至少一个子集的功率系数与其它层不同；和
一个或多个偶极天线，该设备通过这些天线能够建立与一个或多个远端设备的OFDM通信信道，
至少部分基于预编码符号的小组和该预编码符号在该小组内的位置将预编码符号矢量的预编码符号映射到多载波通信信道的多个副载波之一和多个空间信道之一。
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