CN1898893A - 多载波mimo传输 - Google Patents

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Abstract

一般地描述了控制多载波无线通信信道通过多个天线所进行的发送的方法和装置。

Description

多载波MIMO传输
相关申请
本申请要求由Shao等人于＿＿＿提交的第60/＿＿＿号临时申请的优先权，其标题为“An Apparatus and Associated Methods to Implement a High-ThroughputWireless Communication System(实现高吞吐量的无线通信系统的装置以及相关联的方法)”，此公开全文结合在此作为参考。
技术领域
本发明的实施例一般涉及无线通信系统，尤其涉及通过多天线控制多载波无线通信信道传输的方法和装置。
背景技术
诸如正交频分复用(OFDM)、离散多音频(DMT)等的多载波通信系统的典型特点是与通信信道相关联的频带被划分成多个较小的子频带(这里的子载波)。通过将信息内容分成多个片(例如，码元)，随后经由多个单独的子载波并行传送这些片，来进行多载波通信系统中站与站之间的信息(例如，数据、音频、视频等)通信。当通过子载波传送的码元周期大于信道中的最大多径延迟时，会显著减少码元间干扰的影响。
虽然多载波通信系统有希望获得高吞吐量的通信信道，但是各种技术难题仍然存在。例如，在诸如无线局域网(WLAN)等某些特定的应用中，信道中可能会发生深度衰落，并且这可能持续相当长的一段时间。此外，由于环境状况(例如家庭办公室、工作场所等等)，无线信道通常会遇到由于限制最大的可实现速率的多径传播引起的显著耗散。
附图说明
本发明的实施例是作为示例，而非作为限制来示出的，在附图中相同的标号表示相似的单元，其中：
图1是根据一个示例性实现的结合本发明教导的示例性多载波无线网络的框图；
图2是根据一个示例性实现的结合本发明教导的示例性收发机的框图；
图3是根据本发明一个实施例的用于将信息映射到一个或多个天线和子载波的示例性方法的流程图；
图4是根据本发明一个实施例的用于将信息映射入一个或多个天线和子载波的示例性方法的流程图；
图5和6根据本发明实施例提供了两根发射天线的发送分集和空间-频率交织的图示；
图7是通过使用本发明的一个实施例来改善一个或多个信道特性的图示；
图8提供了通过使用本发明一个实施例来改善一个或多个信道特性的图示；以及
图9是包含内容的示例性制品的框图，所述内容在由访问的机器执行时使得该机器实现本发明实施例的一个或多个方面。
具体实施方式
在此一般地介绍用于控制多载波无线通信信道的传输的装置和相关联的方法的实施例。就此而言，本发明的各方面完全可以用于实现诸如无线局域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)、无线城域网(WMAN)、蜂窝网络等各种无线通信平台中的任何一种。
在此公开中揭示了改善多载波通信信道弹性(resilience)的创新的方法，其中将一种高级的OFDM处理技术增加到在无线链路每端利用一条以上的发送/接收链的多输入多输出(MIMO)收发机。本领域普通技术人员将可在随后的讨论中认识到，所公开的MIMO与OFDM的组合(MIMO-OFDM)对于高吞吐量的无线LAN应用显得尤有前景。
根据本发明的第一方面，介绍了一种发送分集能力，它提供了将接收自主机设备或者是在其上执行的应用程序/代理的未编码内容(例如，正交振幅调制(QAM)码元)映射至多个天线和OFDM音频(tone)的近乎最优的方法。尽管在此介绍的发送分集体系结构提供了全阶(full-order)分集，但是它可提供有限的每OFDM时隙的码率。
根据本发明的另一方面，对发送分集体系结构进行扩展以通过空间-频率交织(SFI)来提供更高的码率。如下将详述，SFI提供了将已编码信息(例如，比特、帧、码元等等)映射至多个天线和OFDM音频的近乎最优的技术。
本说明书中所指的“一个实施例”或“一实施例”是指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包含于本发明的至少一个实施例中。因此，出现在本说明书中各处的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必都是指同一个实施例。此外，在一个或多个实施例中可以按任何合适的方式组合各特定特征、结构或特性。
示例性网络环境
图1示出了其中可实施本发明的教导的无线通信环境的框图。如图所示，网络100示出两个设备102、104，每个都包括一个或多个无线发射机和接收机(统称收发机)108、116，基带和媒体访问控制(MAC)处理能力机构112、114，和存储器110、118，它们每一个都被如图所示地耦合。如这里所使用的，设备102和104经由多载波无线通信信道106在彼此之间传递信息，所述多载波无线通信信道106是通过与这些装置相关联的一个或多个天线在收发机108、116之间建立的。根据一个实施例，设备102之一可被耦合到另一个网络120。
根据本发明的一个方面，在这些设备内引入了创新的分集代理，它在多载波无线信道内引入了分集的一个或多个元素，并对这些元素进行管理。在通信信道的发送方，分集代理可选择性地将内容(例如，从主机设备、应用程序、代理等接收)映射入一个或多个天线和/或OFDM音频，以生成MIMO-OFDM发送信号。在通信信道的接收方的支持下，分集代理可选择性地对经由MIMO-OFDM无线信道(例如106)从多个天线和OFDM音频接收的内容进行解映射。虽未在图1中特别指明，但该分集代理完全可以在一个或多个基带和MAC处理单元(112、114)和/或收发机单元(108、116)中实现，然而本发明不限于此。
根据本发明的一个示例性实施例，分集代理可选择性地处理接收自主机设备(例如，102、104)的内容以实现全阶发送分集，虽然本发明在这一方面并不受限制。如下将详述，分集代理可将接收自主机设备(102、104)或者是在其上执行的应用程序的未编码内容(例如，经正交振幅调制(QAM)的码元)映射至多个天线或OFDM音频，从而在信道(106)的发送链路中实现空间分集。
根据一个实施例，分集代理可选择性地处理接收自主机设备(例如102、104)的内容以将内容的空间-频率交织(SFI)引入至多个天线和OFDM音频上。就此而言，如下将详述，分集代理可通过执行天线多路复用、802.11a交织、QAM映射和循环音频移位等中的一种或多种，来选择性地将接收自主机设备或是在其上执行的应用程序的已编码信息(例如，比特、字节、块、码元、帧、分组等等)映射至多个天线和OFDM音频，，虽然本发明在这一方面并不受限制。
除了前述以外，分集代理可选择性地实现用于将如上处理的来自所接收的OFDM信道的信息解码的创新技术。就此而言，引入了创新的接收分集代理以将根据上述介绍的两种编码技术或其中之一生成的、接收自信道106的内容解映射和/或解交织。根据一个实施例，接收分集代理接收作为经解码的调制信息(例如，比特)的内容，并分别生成经解映射和/或经解交织的内容。
除了引入以上所介绍的分集代理以外，设备102、104旨在表示具有无线通信能力的广大范围的电子设备中的任何一种，例如膝上型、掌上型或台式计算机、蜂窝电话(例如，2G，2.5G，3G或4G手机)、个人数字助理、WLAN接入点(AP)、WLAN站(STA)等等。
如这里所使用的，基带和MAC处理单元112、114可以在一个或多个处理器(例如，基带处理器和应用程序处理器)中实现，尽管本发明在此方面不受限制。如图所示，处理器单元112和114可分别耦合到存储器110、118，存储器可包括诸如DRAM等易失性存储器、诸如闪存等非易失性存储器，或者替换地包括诸如硬盘驱动器等其它类型的存储装置，尽管本发明的范围在这个方面不受限制。存储器110、118的某个部分或全部完全可被部署于与处理器单元112、114相同的外壳内或者可以被部署于集成电路上或单元112、114外部的某些其它介质上。根据一个实施例，基带和MAC处理单元112、114可实现以下描述的分集代理的诸特征中的至少一个子集，和/或可提供对在相关联的收发机(108、116)内实现的分集代理的控制，尽管本发明在这个方面不受限制。
类似地，除了如下将更为详尽地描述地引入了分集代理来实现MIMO-OFDM信道化以外，收发机108和116还旨在反映本领域内公知的各种多载波无线通信收发机中的任何一种。就此而言，收发机的发射机单元从主机设备接收内容，处理所接收的内容以生成OFDM发送信号并在随后通过链路(例如，上行链路)将该OFDM信号经由一个或多个天线发送至远程设备。接收机的接收机单元经由一个或多个天线接收上行链路的多个实例，并选择性地处理接收到的信号以提取经正交编码内容的表示。同样地，引入分集代理能使这些设备内的无线收发机实现下述的MIMO-OFDM特征。根据一个实施例，每个发射机和接收机都完全可包括一条或多条处理链。
如这里所使用的，网络120旨在表示广大范围的通信网络中的任何一种，例如包括普通老式电话系统(POTS)通信网络、局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、全球网(因特网)、蜂窝网络等。根据一个示例性实现，设备102表示接入点(AP)，而设备104表示站(STA)，其每一个都适于在IEEE 802.11n无线局域网(WLAN)内使用，且每一个都使用以上所介绍的、并将在以下更加完整地展开的创新的空间-频率交织和发送分集技术。
示例性收发机体系结构
图2示出了根据本发明一个示例性实施例的示例性发射机体系结构和示例性接收机体系结构的框图。为了在两个设备之间的通信信道的环境内说明这些体系结构，描述来自与通信链路相关联的一个设备(例如102)的发射机和来自另一设备(例如104)的接收机。本领域技术人员将可理解，任一设备(102、104)中的收发机完全可以包括如图2中所详细示出的发射机体系结构和/或接收机体系结构，尽管本发明的范围在这个方面不受限制。应理解，实现本文中所描述的创新的发送分集和/或空间-频率交织的其它复杂程度或高或低的发射机和接收机体系结构也是所要求保护的本发明的范围和精神所预期的。
根据一个示例性实施例，描述了发射机体系结构200，它包括一个或多个串行-并行转换器210、(发送)分集代理212、一个或多个离散傅里叶逆变换(IDFT)单元214、通过相关联的一个或多个射频(RF)单元218耦合至一个或多个天线220A…M的循环前缀或保护间隔插入单元216，虽然本发明在这一方面不受限制。根据一个实施例，发射机体系结构200可以在收发机108和/或116内实现。尽管示作许多分离的功能性单元，但本领域普通技术人员将可理解，发射机体系结构200的一个或多个单元完全可组合成一个多功能单元，而反过来，功能单元也可被拆分成多个功能单元而不会背离本发明。
如这里所使用的，串行-并行(S/P)转换器210从主机装置(或者，在其上执行的应用程序，例如电子邮件、音频、视频等)接收信息(例如，比特、字节、帧、码元等)，以进行处理和经由通信信道的后续发送。根据一个实施例，所接收的信息是经正交振幅调制(QAM)的码元(即，其中每个码元表示两个比特，bi和bj)的形式。根据一个实施例，串行-并行转换器210接受该信息并产生该信息的多个并行子流，这些子流被传递到分集代理212的一个或多个实例。虽然被描述成分离的功能性单元，但串行-并行转换器210完全可被包含于分集代理212或者发射机200的其它单元内。
根据一个实施例，分集代理212选择性地将发射分集的基元(element)引入接收自S/P转换器210的信息流中。具体地，根据一个示例性实施例，信息内容被选择性地映射至一个或多个天线和OFDM音频。根据一个示例性实现，如果在分集代理212处接收自主机设备的内容不是QAM码元的形式，则分集代理就可执行预编码以将接收到的信息映射至QAM码元，虽然本发明在这一方面不受限制。实际上，分集代理完全可把发送分集引入到输入码元的任何线性组合中。
无论如何，分集代理212接受输入(例如，QAM码元)并将其(比特，码元等等)重复地分散在Mt个发射天线、以及对应于多个瑞利衰落(Rayleighfading)信道分支(L)中的每一个的若干(N)OFDM音频上，虽然本发明在这一方面不受限制。通过以此方式选择性地将内容分散，就可实现全阶分集(Mt Mr L，其中Mr是接收天线的数量)。如下将参考图3给出引入发送分集的示例性方法，并在图5中提供根据一种示例性发送分集机制处理的码元的示意图。
根据本发明的另一个方面，分集代理212完全可包括用于实现空间-频率交织(SFI)机制的资源。就此而言，分集代理212完全可包括天线多路复用单元、音频交织单元、QAM交织单元、QAM映射单元和循环音频移位单元中的一个或多个，虽然本发明在这一方面不受限制。根据一个实施例，分集代理212可以将相邻的已编码比特看成一个码元，并在空间和频率上使用例如上述发送分集重复方案来扩展该信息。根据一个实施例，首先将接收自S/P转换器210的内容在发射天线Mt的至少一个子集上交织，随后在对应于多个瑞利衰落信道分支(L)中的每一个的若干OFDM音频上交织，虽然本发明在这一方面不受限制。实际上，这些功能性单元无需按上述顺序来应用。此外，完全可以将循环音频移位量修改为零(0)和数据音频个数(Nds)之间的任何值，并且作为音频上的移位的替代或补充，还可以有天线上的循环移位。如下将参考图4详细展开实现空间-频率交织的示例性方法，并参考图6给出SFI的图示。
在任一情况下，都可将来自发送分集代理212的内容传递到一个或多个离散傅里叶逆变换(IDFT)单元214。根据一个实施例，可以是快速傅里叶逆变换(IFFT)单元，尽管本发明在这一方面不受限制。根据一个实施例，IDFT单元214的数量与发射天线的数量，即发送射频(RF)链的数量相当。就此而言，IDFT单元214可从分集代理212接收多个(Z个)已编码的子流，并将内容从频域表示转换为内容的时域表示，虽然本发明在这一方面不受限制。
来自IDFT单元214的时域内容被传递给CPI单元216。根据一个实施例。CPI216在信号被传递到射频(RF)前端218以进行放大、过滤以及后续的经由相关联的一个或多个天线220A…M的发送之前，可在信号中引入循环前缀或保护间隔。
为了提取经上述发射机体系结构200处理的内容，引入了示例性接收机体系结构250。如图所示，RF前端254接收在一个或多个接收天线240A…N上入射(impinge)的多个信号。为了便于以下的解释和描述，根据一个实施例，接收天线的数量(N)等于Mr。根据一个实施例，每一个接收天线都具有专用接收链，其中接收前端单元254、CPR单元256和FFT单元的数量与接收天线的数量(N)(例如Mr)相当。
RF前端254可将所接收的信号的至少一个子集传递到循环前缀移除单元256，尽管本发明在这一方面不受限制。根据一个实施例，CPR 256移除在所接收的信号的发送处理期间引入的任何循环前缀或保护间隔。
来自CPR 256的内容随后被提供给相关联的一个或多个快速傅里叶变换(FFT)单元258。根据一个实施例，FFT单元258将来自相关联的接收链的所接收的信号从时域转换到频域，以便于后续对嵌入在所接收的传输中的内容的表示进行多路分解和解码。因此，所接收的信号的多个频域表示被呈现给接收分集代理260。
根据本发明的一个方面，接收分集代理260可执行与发送分集代理212所执行的功能互补的功能。就此而言，接收分集代理260可执行与上述发射分集和/或空间频率交织互补的功能。
在发送分集的情形中，接收分集代理260在QAM解调和并行-串行转换262之前将QAM码元解映射以提取编码在所接收的信号内的内容的表示(I′)。在SFI的情形中，接收分集代理260在将输出的内容提供给并行-串行转换器262之前执行解交织和解码，以生成编码在所接收的信号内的内容的表示(I′)。根据一个实施例，分集代理260完全可以实现为跟有软维特比(Viterbi)解码的最小均方误差(MMSE)空间解映射器，虽然本发明在这一方面不受限制。
虽然被描述为多个功能块，但是本领域技术人员将可认识到完全可以在硬件、软件、固件或它们的任何组合中实现一个或多个前述单元。此外，虽然未明确指出，但是本领域技术人员应该认识到诸如分集代理212、260等一个或多个单元完全可以接收从基带和/或MAC处理单元(例如112、114)输入的控制。根据一个实施例，分集代理212、和260完全可以实现一个或多个发送分集和空间-频率交织，并通过交换信道状态信息来沟通哪个MIMO-OFDM方案正在被使用。就此而言，分集代理212和260以及与其相关联的发送分集/SFI技术可根据观察到的信道延迟扩展以及发射或接收天线互相关信息(即，信道状态信息)来调整。
示例性分集代理操作
以上简要介绍了示例性网络环境和分集代理体系结构，现在将参考图3至图7详细展开对在此引入的每种MIMO-OFDM技术的讨论。为了便于描述和理解，将以流程图的形式来展开这些技术，并在适当情况下继续参考图1和图2中的示例，虽然本发明在这一方面不受限制。
转到图3，示出了根据一个实施例的用于实现发送分集的示例性方法300的流程图。如图所示，本方法从框302开始，其中分集代理212接收要进行处理的内容。根据一个实施例，接收到的内容是从串行-并行转换器接收到的多个信息子流，虽然本发明在这一方面不受限制。根据一个实施例，接收到的内容是所输入的QAM码元的线性或非线性组合这样的复码元的形式。根据一个实施例，分集代理212可从QAM调制器接收内容，其中接收到的内容是QAM码元的形式，虽然本发明在这一方面不受限制。根据另一个实施例，分集代理212接收未编码的比特信息流，并将内容转换成QAM码元。
在框304中，分集代理212在一个或多个天线以及一个或多个OFDM音频上循环地分配QAM码元。根据一个实施例，分集代理212通过引出Mt×N/L块QAM码元(其中N是OFDM音频数，而L是瑞利衰落信道分支数)来捕获空间分集，其中施加给每个天线的码元偏移了循环移位。通过在这些数目的OFDM音频上重复这些频率块L次，分集代理212就也将频率分集的基元引入到信道中。
根据一个示例性实施例，可以根据信道中的多径条件适应性地修改频率块的数目。就此而言，当存在很高的延迟扩展(L)时，分集代理212可以在频率块之中使用较大的延迟扩展，而对较低的扩展则可使用较少的块。而且，当存在码元横向卷绕的危险，即同一个码元在不同的天线上的相同的音频或非常接近的音频上被发射时，分集代理212完全可以适当地增加或减少分散，从而消除这一卷绕状况。参考图5给出了发送分集块的图示。
在框306中，将分集代理212生成的块提供给其余发送处理链(例如，IFFT 214等等)，从而使得发射机能够完成对用于已分配的内容的处理，以便于经由一个或多个天线和OFDM音频来发射。
转向图4，介绍了根据本发明的一个实施例的用于实现空间-频率交织(SFI)的示例性方法400的流程图。如图所示，该技术从框402开始，其中分集代理212接收已编码的内容。如上所述，已编码的内容可以从例如前向纠错(FEC)编码器、卷积编码器、Reed Solomon编码器和LDPC编码器、网格(trellis)编码器、turbo编码器、BCH编码器等等接收(它们可以是分集代理212的单元)，虽然本发明在这一方面不受限制。根据一个实现，分集代理212可采用诸如由卷积编码器提供的滑动窗口存储器，虽然本发明在这一方面不受限制。实际上，对于其他编码，分集代理212可以对输入进行重排/交织，使其以滑动窗口方式被相关。一般而言，按照上述发送分集的方面，可以将来自任何编码的输出码字看做是QAM码元x1，而且随后可以使用在此描述的空间-频率交织技术来扩展组成的码字比特。
分集代理212随后可对接收到的已编码信息执行天线多路复用。根据一个实施例，首先将接收到的内容的相邻比特映射至Mt个天线。例如，假设总的比特数＝Mt*NCBPS，其中NCBPS是映射至一个OFDM码元的四十八(48)个音频(如遵守IEEE标准802.11a(1999)规范所使用的，本文全文结合其公开内容以作为参考)的已编码和已穿孔(punctured)比特的数量，虽然本发明在这一方面不受限制。由m:Mt:Mt*NCBPS索引的比特被映射到第m个天线。
在框404，分集代理212可在每个天线上交织所得的NCBPS比特组。根据一个实施例，分集代理212可根据802.11a交织器来实现交织，该交织器包括两个要素：音频交织和QAM交织(例如可参见IEEE标准802.11a-1999，第11部分：WirelessLAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)specifications(无线LAN媒体访问控制和物理层规范)，其全文结合在此作为参考)。
根据一个示例性实施例，分集代理212可确保相邻的已编码比特被映射到不相邻的子载波以执行音频交织。根据一个实施例，交织器的深度确定分隔相邻的已编码比特的音调数。一般而言，此分隔应该等于信道的相干带宽，例如N/L(其中N＝DFT的大小，而L＝信道响应的时间长度)，虽然本发明在这一方面不受限制。就此而言，交织器的深度与信道脉冲的时间长度(L)成比例。
如本文中所使用的，根据一个实施例，可将交织器的深度定义为每个频率块中相邻音频上比特之间的分隔。例如，要是存在1:48个输入比特要被映射至深度为16的48个音频(即按照802.11a的交织器)，其中将比特逐列映射至音频1:48，则比特1、17、33和2分别被映射到音频1、2、3和4。更具体地，映射可以是：
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
如果我们将深度改为12，则可以得到将比特1、13、25、37和2分别映射至音调1、2、3、4和5的如下映射：
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11 12
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
根据一个示例性实施例，分集代理212可将交织器的深度调节到所观察到的L值。取决于所感测的多径状况，高的L将导致大的交织深度，反之亦然。根据一个实施例，分集代理212可以基于最差信道响应状况，例如L＝最差延迟扩展＝OFDM码元的循环前缀长度(例如在遵守802.11a的系统中为16)来设置交织器的深度。
由此，对于任意值的N(例如当将多个802.11a信道捆绑在一起以提供高吞吐量时为96或108)，确定分集代理212预期性能的关键设计准则是根据信道相干带宽来分隔相邻的已编码比特。如果像在信道捆绑中那样信道带宽增加而不影响音频间的间隔，则相干带宽就不会改变(在同一组多径信道上)。如果在相同信道带宽中取较大的DFT，则分集代理212就会改变音频间隔，从而相应地按在比例上数量更多的音频来分隔相邻的已编码比特。
为了执行QAM交织，分集代理212要确保将相邻的已编码比特被交替映射到丛(constellation)中较低位或较高位的比特，这样就可以避免长串的低可靠性(LSB)比特。根据一个示例性实施例，分集代理212根据如下的数学描述分别执行音频和QAM交织：
i＝(NCBPS/16)(k mod 16)+floor(k/16)                           [1]
其中k＝0，1，...，NCBPS-1；而函数floor表示不超过参数的最大整数。
j＝s×floor(i/s)+(i+NCBPS-floor(16×i/NCBPS))mod s            [2]
其中可根据s＝max(NBPSC/2，1)由每个子载波的已编码比特数NBPSC来确定s的值。根据一个实施例，接收机中的分集代理260可以使用执行与上述两个置换所定义的成逆关系置换的解交织器，虽然本发明在这一方面不受限制。
在框406中，分集代理212可以将经交织的内容映射至QAM码元。根据一个实施例，分集代理212可以包括比特-QAM映射器，其中将多个比特映射为QAM码元。根据一个示例性实施例，可以依据要使用的编码率来使用BPSK、QPSK、16-QAM、64-QAM、128-QAM或256-QAM来调制OFDM子载波，虽然本发明的范围在这一方面不受限制。根据一个实施例，可以将已编码并经交织的二进制串行输入数据分成NBPSC(e.g.，1，2，4or 6)个比特的组并将其转换成表示QAM丛点的复数。该转换可以根据格雷(Gray)编码丛映射来执行，虽然本发明在这一方面不受限制。
在框408中，分集代理212对每个天线上的所得的QAM码元引入关于其它天线的循环移位。根据一个实施例，如上所述，分集代理212将目标为第m个天线的码元相对于第1个天线位移m-1个音频。在此使用时，由分集代理引入的循环音频移位完全可以大于1。实际上，根据一个实施例，由分集代理212引入的循环音频移位可基于(至少部分基于)空间相关性作适应性调整——不同天线上的衰落越是相关，诸天线之间的音频移位就越大。在例如发射天线数量(Mt)很大的某些实现中，分集代理在诸天线之间可以移位一个以上的音频，从而避免卷绕并确保良好性能。
就此而言，根据一个实施例，分集代理212可以每比特重复Mt次，并随后对更大的已编码序列执行此处所介绍的SFI技术。例如，如果原始的已编码比特序列是[b1，b2，b3，b4]，并且存在两个发射天线(Mt＝2)，则分集代理212就可将接收到的比特序列扩展为[b1 b1 b2 b2 b3 b3 b4 b4]。应该从这里公开内容认识到，除了简单的重复以外，还会有其他扩展每个已编码序列的方法，例如可以考虑所得的多维空间-频率丛等等。
随后可以如上所述地处理已进行空间-频率交织的块以便于经由一个或多个天线和OFDM音频来发射。如下将参考图6提供由分集代理212生成的已进行空间-频率交织的块的示例性图示。
虽然没有特别详述，但是本领域普通技术人员从以上的讨论中应该理解，接收分集代理260能够以互补(例如，相反)的顺序来选择性地实现任一前述方法，从而分别对在根据上述发送分集或空间-频率交织技术处理的信号上所接收的内容进行解映射或解交织。例如，解交织技术可以包括对音调进行循环移位、进行QAM以实现比特映射、解交织和天线多路分解中的一种或多种，虽然本发明在这一方面不受限制。
转到图5，给出了根据本发明一个实施例生成的示例性发送分集块的图示。根据图5的示例性实施例，使用了Mt×N/L个分集块。在此情形中，分集代理212生成L个QAM码元2×N/L矩阵。图5中示出的技术可以扩展以覆盖Mt＞2的情况，例如通过在连续的天线上根据(Mt-1)来渐增每个额外的发射天线上的循环延迟。应该认识到图5中的空间频率码字是来自维特比解码器，该解码器在考虑码元在L个块上重复的同时在诸音频上进行解码，虽然本发明在这一方面不受限制。
转到图6，示出了根据本发明一个实施例生成的示例性空间-频率交织块的图示。如上所述，为便于解释而非限制，所描述的SFI块对应于Mt＝2的实施例，但是可以根据上述技术扩展至Mt＞2的实现。
图7给出了证明与各种映射技术(即，单输入单输出(1×1SISO)、空间多路复用(其中比特在诸音频上被交织，但没有在诸天线上被交织)以及空间-频率交织(SFI))相关联的性能特征的图示。根据示出的实施例，图7示出了54Mbps/天线的性能(例如按比特误差率(BER)和分组误差率(PER)比上Es/No测得的性能等)。如图所示，相对于常规(较简单的)技术，SFI技术对由MMSE空间解映射器和软维特比解码器组成的接收机在信噪比(SNR)性能方面表现出约一分贝(1dB)的适度增益，但是对更复杂的接收机增益应该更大。
虽然被图示和描述为包括多个功能性单元，但是本领域技术人员基于在此的讨论应该认识到分集代理212的替换实施例也在本发明的精神和范围预期之内。根据一个示例性实施例，可以预期省略了天线多路复用和循环音频移位特征的分集代理。根据该示例性实施例，分集代理可以将邻接比特构成的块映射至至少一个天线子集中的每一个，并在随后执行上述的802.11a音频和QAM交织以及比特-QAM映射，虽然本发明在这一方面不受限制。同样也可预期执行逆操作的分集代理。
图8描绘了在每发射天线6Mbps的较低数据率下SFI与空间多路复用的性能比较的图示。如图所示，在较低数据率下，由SFI引入的性能提高更为显著。于是从此处的讨论中应该认识到所提出的技术的某些优势在具有缺陷的实际信道中(诸如天线增益失衡、I/Q失配等等)甚至更为显著。
替换实施例
图9示出了包含内容的示例性存储介质的框图，所述内容在被调用时会使得访问的机器实现分集代理212、260和/或相关联的方法300、400的一个或更多方面。就此而言，存储介质900包括内容902(例如，指令、数据或其任何组合)，该内容在被执行时使得访问的装置实现上述SMA 212、260的一个或多个方面。
机器可读(存储)媒介900可包括，但不限于，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介质/机器可读介质。此外，本发明还可作为计算机程序产品被下载，其中该程序可经由通信链路(例如，调制解调器、无线电或网络连接)通过作为载波或其它传播介质中包含的数据信号从远程计算机传送到请求计算机。
在以上的描述中，出于解释的目的阐述了各种特定的细节以提供对本发明更透彻的理解。但是，本领域普通技术人员将可显见，就算没有其中的一些特定细节也能实施本发明。在其他的实例中，以框图的形式示出公知的结构和设备。
可在各种应用中使用本发明的实施例。虽然本发明在这一方面不受限制，但是在此公开的电路可在微控制器、通用微处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算(RISC)、复杂指令集计算(CISC)以及其他电子组件中使用。然而应该理解，本发明的范围不限于这些示例。
本发明的实施例也可被包含于称作核心存储器、高速缓存存储器或者其它类型的存储器的集成电路块中，它们存储要由微处理器执行的电子指令或者存储算法运算中可使用的数据。一般而言，根据所要求保护的主题的使用多级多米诺逻辑的实施例有利于微处理器，且特别是可被结合到存储装置使用的地址解码器中。应注意，这些实施例可集成到无线电系统或手持便携式装置中，特别是当装置依赖于缩减的功耗时。因此，膝上计算机、蜂窝无线电话通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人数字助理(PDA)、照相机和其它产品也预期被包括在本发明的范围之内。
本发明包括各种操作。本发明的操作由诸如图1和/或2中所示的那些硬件组件执行，或者可以被包含在机器可执行的内容(例如，指令)702中，这些指令可被用于使得用这些指令编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行这些操作。或者，这些操作可由硬件和软件的组合执行。此外，尽管是在计算装置的环境中描述本发明，但本领域的技术人员将可理解，此类功能完全可体现于任意数量的替换实施例中，诸如被集成在通信装置(例如，蜂窝电话)内等。
这里的许多方法是以它们最基本的形式描述的，但是可以对其中任何方法添加或从中删除操作，并可对任何所描述的消息增加或删减信息而不会背离本发明的基本范围。发明概念的大量变型也预期落在本发明的精神和范围之内。就此而言，提供特别说明的示例性实施例不是用于限定本发明，而是仅仅用于说明本发明。因此，本发明的范围并非由以上提供的特定实例来确定，而是仅由以下权利要求书的明语确定。

Claims (27)

1.一种方法，包括：
从主机设备接收内容，以便于从两个或多个天线经由多载波通信信道中的两个或多个音频来进行发射；以及
在所述天线和音频中的一个或多个上分配所接收的内容的基元，以引入全阶发送分集。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所接收的内容是从所述主机设备或在其上执行的应用程序或代理接收的正交振幅调制(QAM)码元流。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基元分配包括：
在Mt个发射天线和对应于多个瑞利衰落信道分支(L)中的每一个的若干(N)多载波音频上循环地分散所接收的内容的基元。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对所接收内容的基元的循环分散根据Mt·Mr·L提供全阶发送分集，其中Mr是接收天线的数目。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述循环分散是延迟扩展L的函数。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基元的循环分散是至少部分基于对所述信道的多径状况的观察数据来适应性地确定的。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在有很高的延迟扩展时，所述循环分散被增加为较多的频率块(L)。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，为减轻所述基元的横向卷绕的危险，将所述循环离散减少到较少的频率块上。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，诸天线之间的音频延迟大于一(1)。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的诸天线之间的音频延迟是至少部分基于空间相关性来适应性地确定的，其中不同天线上的衰落越是相关，则所述诸天线之间的音频延迟就越大。
11.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所接收的内容是所输入的QAM码元的线性或非线性组合形式的复码元。
12.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
在向远程设备发射所述全阶发送分集信道之前执行附加的信道处理。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述附加的信道处理包括将已分散的内容从时域转换到频域、将循环前缀引入到所述信号流中、以及在经由所述发射天线Mt中的一个或多个进行发射之前执行前端射频(RF)处理中的一个或多个。
14.一种包括内容的存储介质，当由访问设备执行所述内容时会使得所述设备执行如权利要求1所述的方法。
15.一种装置，包括：
分集代理，用于从主机设备接收内容，并在多载波通信信道的多个发射天线和音频中的一个或多个上分配所接收的内容的基元，以生成呈示全阶发送分集的发送信号；以及
发射机，它响应于所述分集代理，发射所生成的发送信号。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述分集代理在Mt个发射天线以及对应于多个瑞利衰落信道分支(L)中的每一个的若干(N)多载波音频上循环地分散所接收的内容的基元，从而提供所述全阶分集发送信号。
17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述发射机包括：
耦合至所述分集代理的离散傅里叶逆变换(IDFT)单元，它用于接收所述发送信号并将其从频域转换到时域；以及
与所述IDFT单元耦合的射频(RF)处理单元，它用于经由Mt个发射天线中所选的一个或多个来发射所生成的发送信号。
18.如权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括：
用于存储内容的存储器，所述内容的至少一个子集是用于实现分集代理的可执行内容；以及
耦合至所述存储器和所述发射机的控制逻辑，它用于访问和执行存储在所述存储器中的所述内容的至少一个子集以实现所述分集代理。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述控制逻辑是基带处理器。
20.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述控制逻辑是应用程序处理器。
21.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置是收发机。
22.一种包括内容的存储介质，当所述内容被执行时会使得访问的机器实现如权利要求15所述的分集代理。
23.一种系统，包括：
两个或多个偶极天线；以及
分集代理，用于从主机设备接收内容，并在多载波通信信道的所述两个或多个偶极天线和音频中的一个或多个上分配所接收的内容的基元，以生成呈示全阶发送分集的发送信号。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，还包括：
耦合在所述分集代理和所述偶极天线之间的发射机，用于从所述分集代理接收已被循环分配的内容的一个或多个子流，并在所述发送信号从所述偶极天线被发射出去之前完成信道处理。
25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述发射机包括：
耦合至所述分集代理的离散傅里叶逆变换(IDFT)单元，用于在频域中接收所述已被循环分配的内容的一个或多个子流，并将其转换成它的时域表示；以及
耦合至所述IDFT单元的射频(RF)处理单元，用于接收所述已被循环分配的内容的所述时域表示，并将其放大以便于从所述偶极天线进行发射。
26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述发射机还包括：
耦合在所述IDFT单元和所述RF处理单元之间的循环前缀插入单元，用于将循环前缀引入到所生成的发送信号的所述时域表示中。
27.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述系统是收发机。
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