CN1898893B - 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钓方法和装置。

Description

多载波MIMO传输
相关申请
本申请要求由Shao等人提交给TBD的临时申请号60/TBD的优先权，其标题为“An Apparatus and Associated Methods to Implement a High-Throughput WirelessCommunication System”，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更小的子频带(这里的子载波)。通过将信息内容分成多段(例如，码元)，随后经由多个分开的子载波并行传送这些段，来进行多载波通信系统中站之间的信息(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路径延迟时，会显著减少码间串扰的影响。
虽然多载波通信系统保持着高吞吐量通信信道的希望，但是各种技术挑战继续存在。例如在某些特定的诸如无线局域网(WLAN)的应用中，信道在相当长的时间段里会出现强衰减。此外，由于环境条件(例如家庭办公室、商用等等)，无线信道通常会遇到由限制最大的可实现速率的多路径传播引起的显著弥散。
附图说明
作为实例说明本发明的实施例，而非作为限制，在附图中相同的标号表示相似的元件，其中：
图1是根据一个实例的结合本发明教导的实例性多载波无线网络的框图；
图2是根据一个实例的结合本发明教导的实例性收发机实例的框图；
图3是根据本发明一个实施例用于将信息映射入一个或多根天线和子载波的实例方法的流程图；
图4是根据本发明一个实施例用于将信息映射入一个或多根天线和子载波的实例方法的流程图；
图5和6根据本发明实施例提供了用于两根传输天线的传输分集和空间-频率交织的图示；
图7是通过使用本发明一个实施例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改善一个或多个信道特性的图示；以及
图9是包含内容的实例性物品制造的框图，所述内容在接入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
在此大致介绍了用于控制多载波无线通信信道传输的装置和相关方法的实施例。在此，本发明的各方面将很好地用于实现任何数量的无线通信平台，诸如无线局域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)、无线城域网(WMAN)、蜂窝网络等等。
在此公开中揭示了改善多载波通信信道弹性(resilience)的创新方法，其中将改善的OFDM处理技术添加给在无线链接每端利用多于一个发射/接收链的多输入多输出(MIMO)收发机。本领域普通技术人员将认识到在随后的讨论中，最希望在高吞吐量无线LAN应用中出现公开的MIMO和OFDM(MIMO-OFDM)的组合。
根据本发明的第一方面，介绍了传输分集能力，它提供了将接收自主机设备的未编码内容(例如，正交幅度调制(QAM)码元)或者是在其上执行的应用程序/代理映射至多根天线或OFDM音调(tone)的近优(near-optimal)方法。当在此介绍的传输分集体系结构提供了全阶(full-order)分集时，它在每OFDM时隙上可仅提供有限的码率。
根据本发明的另一方面，扩展传输分集体系结构以依靠空间-频率交织(SFI)提供更高的码率。如下将详述，SFI提供了将编码信息(例如，位、帧、码元等等)映射至多根天线和OFDM音调的近优技术。
本说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的参考意味着结合实施例描述的特殊特点、结构或特征包含于本发明的至少一个实施例中。因此，说明书中各处的短语“一个实施例中”或“一实施例中”的出现不必都涉及相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中可以按任何合适的方式组合特殊特点、结构或特征。
实例网络环境
图1说明其中可实施本发明教导的无线通信环境的框图。如图所示，网络100示出两个装置102、104，每个都包括一个或多个无线发射机和接收机(收发机)108、116，基带和媒体接入控制(MAC)处理性能112、114，和存储器110、118，它们都如图所示地耦合。如这里所使用的，装置102和104经由多载波无线通信信道106彼此之间通信信息，所述多载波无线通信信道106通过与装置相关联的一个或多个天线在收发机108、116之间建立。根据一个实施例，装置102之一可耦合到另一个网络120。
根据本发明的一个方面，在引入并管理一个或多个多载波无线信道内的分集元件的设备中介绍新颖的分集代理。在通信信道的发送侧，分集代理可选择性地将(例如，从主机装置、应用、代理等接收的)内容映射入一个或多根天线和/或OFDM音调以生成MIMO-OFDM传送信号。在通信信道的接收侧的支持下，分集代理可选择性地解映射来自多根天线和OFDM音调并经由MIMO-OFDM无线信道(例如106)接收的内容。虽未在图1中特别指明，但该分集代理可以在一个或多个基带和MAC处理元件(112、114)和/或收发机元件(108、116)中实现，然而本发明不限于此。
根据本发明的一个实施例，分集代理选择性地处理接收自主机设备(例如，102、104)的内容以实现全阶分集，虽然本发明不限于这一方面。如下将详述，分集代理将接收自主机设备(例如102、104)的未编码内容(例如，正交幅度调制(QAM)码元)或者是在其上执行的应用程序映射至多根天线和OFDM音调，从而影响传输信道链路(106)中的空间分集。
根据一个实施例，分集代理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)引至多根天线和OFDM音调上。由此如下将详述，分集代理选择性地将接收自主机设备的编码信息(例如，位、字节、块、码元、帧、分组等等)或其上执行的应用程序映射至多根天线和OFDM音调，使用的方法包括执行一个或多根天线多路复用、802.11a交织、QAM映射和循环音调移位等，虽然本发明不限于这一方面。
除了前述，分集代理可选择性地执行用于解码如上处理的来自接收OFDM信道的信息的新颖技术。由此，引入新颖的接收分集代理以解映射和/或解交织根据上述介绍的一种或两种编码技术生成的、接收来自信道106的内容。根据一个实施例，接收分集代理接收作为解码调制信息的内容(例如，位)并分别生成解映射和/或解交织的内容。
若非以上对分集代理的介绍，设备102、104旨在表示带有无线通信能力的任何宽范围的电子装置，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处理元件112、114可以在一个或多个处理器(例如，基带处理器和应用处理器)中实现，尽管本发明不限于此。如图所示，处理器元件112和114可分别耦合到存储器110、118，其可包括诸如DRAM的易失性存储器、诸如闪存的非易失性存储器，或者可选地包括诸如硬盘驱动器的其它类型的存储装置，尽管本发明的范围不限于此。存储器110、118的某些部分或全部可较好地设置于与处理器元件112、114相同的封装内或者可以设置于集成电路上或元件112、114外部的某些其它媒介上。根据一个实施例，基带和MAC处理元件112、114可实现以下描述的分集代理特点的至少一个子集，和/或提供有关收发机(108、116)内实现的分集代理上的控制，尽管本发明不限于此。
类似地，若非如下将更为详尽地描述分集代理的引入对MIMO-OFDM信道化的影响，收发机108和116也旨在反映本领域内已知的任何种类的多载波无线通信收发机。由此，收发机的发射机元件接收来自主机设备的内容，处理该接收的内容以生成OFDM发送信号并在随后通过链路(例如，上行链路(forward link))将该OFDM信号经由一个或多根天线发送至远程设备。接收机的接收机元件接收经由一个或多根天线的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正交编码内容的表示。同样地，引入分集代理能使设备内的无线收发机实现下述的MIMO-OFDM特性。根据一个实施例，每个发射机和接收机都最好包括一个或多个处理链。
如这里所使用的，网络120期望表示任何宽范围的通信网络，例如包括普通(plain-old)电话系统(POTS)通信网络、局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、全球区域网(因特网)、蜂窝网络等。根据一个实例性实现，装置102表示接入点(AP)，而装置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引入的新颖的空间-频率交织和发送分集技术，且以下将更完整地展开。
实例收发机体系结构
图2根据本发明一个实施例示出了发射机体系结构的实例和接收机体系结构的实例框图。为了说明两个装置间通信信道环境内的这些体系结构，描述来自一个装置(例如102)的发射机和来自与通信链接有关的另一个装置(例如104)的接收机。本领域普通技术人员将理解，任一装置(102、104)中的收发机可包括发射机体系结构和/或接收机体系结构，如图2中所详细示出的，尽管本发明的范围不限于此。应理解，实现新颖的发送分集和/或空间-频率交织的其它或多或少复杂程度的发射机和接收机体系结构也是所要求的本发明的范围和精神所预期的。
根据一个实例性实施例，描述了发射机体系结构200，它包括一个或多个串行到并行转换器210、(发射)分集代理212、一个或多个离散傅里叶反变换(IDFT)元件214、通过相关联的一个或多个射频(RF)处理元件218耦合至一个或更多天线220A...M的循环前缀或保护间隔插入元件216，虽然本发明不限于这一方面。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。尽管示作许多分开的功能性元件，但本领域普通技术人员将理解，发射机体系结构200的一个或多个元件也可组合成一多功能元件，而功能元件也可相反地分成多个功能元件而不背离本发明。
如这里所使用的，串行到并行(S/P)变换210可从主机装置(或者，其上执行的应用程序，例如电邮、音频、视频等)接收信息(例如，比特、字节、帧、码元等)，用于处理和经由通信信道的后续发送。根据一个实施例，接收信息是以正交幅度调制(QAM)码元(symbol)(即，其中每个码元表示两个比特，bi和bj)形式。根据一个实施例，串行到并行变换210可以接受该信息并产生该信息的多个并行子流，这些子流可以被传递到分集代理212的一个或多个实例。虽然被描述成分开的功能性元件，但串行到并行变换210可包含于分集代理212或者发射机200的其它元件内。
根据一个实施例，分集代理212选择性地将发射分集的元件引入接收自S/P转换210的信息流。更具体地，根据一个示例性实施例，将信息内容选择性地映射至一个或多根天线和OFDM音调。根据一个实施例的实现，如果在分集代理212处接收自主机设备的内容不是QAM码元形式，则分集代理就执行预编码以将接收到的信息映射至QAM码元，虽然本发明不限于这一方面。分集代理确实要把发射分集引入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)反复离散通过Mt发射天线以及用于多个瑞利衰减(Rayleigh fading)信道抽头(L)每一个的多个(N个)OFDM音调，虽然本发明不限于这一方面。通过以此方式选择性地离散该内容，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呈现引入发射分集的实例方法，并在图5中提供根据实例发射分集机制处理的符号示意图。
根据本发明的另一个方面，分集代理212最好能包括实现空间-频率交织(SFI)机制的资源。由此，分集代理212最好包括一个或多根天线多路复用元件、音调交织元件、QAM交织元件、QAM映射元件和循环音调移位元件，虽然本发明不限于这一方面。根据一个实施例，分集代理212可以将相邻的编码位看成一个码元，并在空间和频率上例如使用上述发射分集反复方案传播该信息。根据一个实施例，首先将接收自S/P转换210的内容在发射天线的至少一个子集Mt上交织，随后再交织到用于多个瑞利衰减信道抽头(L)每一个的多个OFDM音调上，虽然本发明不限于这一方面。然这些功能元件无需以上述顺序应用。此外，还可以将循环音调移位量修改至零(0)和数据音调数(Nds)之间的任何值，并且在代替或除了音调移位之外还存在天线循环移位。如下将参考图4详细描述执行空间-频率交织的实例方法，并参考图6呈现SFI的图形化表示。
在任一情况下，都可将内容从发送分集代理212传递到一个或多个离散傅里叶反变换(IDFT)元件214。根据一个实施例，可以是快速傅里叶反变换(IFFT)元件，尽管本发明不限于此。根据一个实施例，IDFT元件214的数量可以与发送天线的数量即传输射频(RF)链的数量相当。由此，IDFT元件214接收来自分集代理212的多个(Z)编码子流，并将内容从频域表示转换至内容的时域表示，虽然本发明不限于这一方面。
来自IDFT元件214的时域内容可传递给CPI元件216。根据一个实施例。CPI216在被传递到射频(RF)前端218用于放大、过滤并经由一个或多根天线220A...M中相关联的一个后续发送之前，CPI 16可在信号中引入循环前缀或保护间隔。
为了提取由上述发射机体系结构200处理的内容，就引入实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(impinging)的多个信号。为了便于解释和描述，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，其中接收前端元件254、CPR元件256和FFT元件的数量与接收天线的数量(N)(例如Mr)相当。
RF前端254可将接收信号的至少一个子集传递到循环前缀移除元件256，尽管本发明不限于此。根据一个实施例，CPR 256移除在接收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一个或多个快速傅里叶变换(FFT)元件258中相关联的一个。根据一个实施例，FFT元件258将来自相关联接收链的接收信号从时域转换成频域，用于随后解多路复用并解码嵌入被接收传输中的内容表示。因此，将接收信号的多个频域表示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对由发射分集代理212所执行函数的余函数。由此，接收分集代理260可对上述发射分集和/或空间频率交织求余。
在发射分集的情况下，接收分集代理260在QAM解调和并行至串行转换262之前解映射QAM码元以提取编码在接收信号内的内容表示(I′)。在SFI的情况下，分集代理260在将输出内容提供给并行至串行转换器262之前执行解交织和解码，以生成编码在接收信号内的内容表示(I′)。根据一个实施例，分集代理260最好实现为一个跟随有软维特比(Viterbi)解码的最小均方误差(MMSE)空间解映射器，虽然本发明不限于这一方面。
虽然是以多个功能块描述的，但是本领域普通技术人员将认识到可以在硬件、软件、固件或它们的任何组合中很好地实现一个或多个前述元件。此外，虽然未明确指出，但是本领域普通技术人员应该认识到诸如分集代理212和260的一个或多个元件可以接收来自基带和/或MAC处理元件(例如112、114)的控制输入。根据一个实施例，分集代理212和260可以实现一个或多个发射分集和空间-频率交织，并通过交换信道状态信息通信哪个MIMO-OFDM方案正在被使用。由此，分集代理212和260以及与其相关联的发射分集/SFI技术都适于根据观察的信道延迟传播以及发射或接收天线互相关信息(即，信道状态信息)。
实例分集代理操作
以上简要介绍了网络环境和分集代理体系结构的实例，现在将参考图3至图7详细描述在此引入的每种MIMO-OFDM技术。为了便于描述和理解，将以流程图的形式呈现这些技术并继续参考图1和图2的实例，虽然本发明不限于这一方面。
转到图3，示出了根据本发明实施例用于实现发射分集的实例方法300的流程图。如图所示，本方法从框302开始，其中分集代理212接收用于处理的内容。根据一个实施例，接收到的内容是多个从串行到并行转换接收到的信息子流，虽然本发明不限于这一方面。根据一个实施例，接收到的内容是具有输入QAM码元的线性或非线性组合形式的复杂码元的形式。根据一个实施例，分集代理212接收来自QAM调制器的内容，其中接收到的内容具有QAM码元的形式，虽然本发明不限于这一方面。根据本发明的另一个实施例，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在一个或多根天线以及一个或多个OFDM音调上循环地分配QAM码元。根据一个实施例，分集代理212通过QAM码元的MtxN/L框(其中N是OFDM音调数，而L是瑞利衰减信道抽头数)的发展捕获空间分集，其中施加给每根天线的码元由循环移位偏移。通过对这些数目的OFDM音调重复L次这些频率框，分集代理212也将频率分集元件引入信道。
根据一个示意性实施例，可以根据信道中多路径条件适应性地修改频率框的数目。由此当存在高延迟传播时，分集代理212可以在频率框之间利用更大的延迟传播(L)，而对较低的传播则可使用较少的框。而且，当存在码元水平绕回的危险，即在其中由不同的天线上以相同的音调或非常接近的音频信号传输相同的码元时，分集代理212可以很好地增加或降低离散，从而恰当移除这一绕回条件。参考图5呈现了发射分集块的图示。
在框306中，将分集代理212生成的块提供给发射处理链的剩余(例如，IFFT214等等)，从而使得发射机能够实现对用于经由一个或多根天线和OFDM音调传输的分配内容的信道处理。
转向图4，根据本发明的一个实施例介绍了用于实现空间-频率交织(SFI)的典型方法400的流程图。如图所示，本方法从框402开始，其中分集代理212接收编码内容。如上所述，接收到的编码内容可以来自分集代理212的元件，诸如前向误差校正(FEC)编码器、卷积编码器、Reed Solomon编码器和LDPC编码器、格式结构(trellis)编码器、turbo编码器、BCH编码器等等，虽然本发明不限于这一方面。根据一个实现，分集代理212假定一个诸如由卷积编码器提供的滑行窗存储器，虽然本发明不限于这一方面。而对于其他代码，分集代理212确实可以重新安排/交织输入，使其在滑行窗形式中得到校正。大体上，可以将来自任何代码的输出代码字看做是按照上述发射分集方面的QAM码元x1，而且随后可以使用在此描述的空间-频率交织技术传播组成的代码字比特。
分集代理212随后对接收到的编码信息执行天线多路复用。根据一个实施例，首先将接收内容的邻近比特映射至Mt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)个音调(其使用例如遵守IEEEStd.802.11a(1999)规范，此公开全文结合在此作为参考)的已编码和已收缩(punctured)比特的数量，虽然本发明不限于这一方面。由m:Mt:Mt*NCBPS索引的比特被映射至的m根天线。
在框404，分集代理212在每根天线上交织所得的NCBPS比特组。根据一个实施例，分集代理212执行的交织遵守802.11a交织器，并包括两个要素：音调交织和QAM交织(例如可参见IEEE Std.802.11a-1999，Part 11：Wireless LANMedium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)specifications，它全文结合在此作为参考)。
根据一个典型实施例，分集代理212确保邻近的已编码比特被映射至不相邻的子载波以执行音调交织。根据一个实施例，交织器的深度确定分隔相邻已编码比特的音调数。此分隔通常应该等于信道的相干带宽，例如N/L(其中N＝DFT大小，而L＝及时响应的信道长度)，虽然本发明不限于这一方面。由此，交织器的深度就与及时信道脉冲的长度(L)成比例。
根据在此使用的一个实施例，可将交织器深度定义为每个频率块内相邻音调上比特之间的间隔。例如，要是存在1:48输入比特映射至深度为16的48个音调(即按照802.11a交织器)，其中将比特逐列映射至音调1:48，则比特1、17、33和2就被分别映射至音调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
根据一个典型实施例，分集代理212可调节交织器深度至观察到的L值。取决于所感知的多路径条件，高的L将产生大的交织深度，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条件设置交织器深度，例如其中L＝延迟传播最差情况＝OFDM码元的循环前缀长度(例如遵守802.11a的系统中的16)。
这样，对于任意值的N(例如当一并绑定多个802.11a信道以提供高吞吐量时的96或108)，确定由分集代理212预期性能的关键设计标准是作为信道相干带宽函数的相邻编码比特的分隔。如果因为信道连接增加信道带宽而不影响音调之间间隔，则相干带宽就不会改变(在多路径信道的相同组上)。如果在相同信道带宽中获取更大的DFT大小，分集代理212就改变音调间隔，从而相应地按比例更大的音调数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交替映射至丛(constellation)的更低或更高有效位，这样就可以避免长期运行低可靠性(LSB)比特。根据一个实施例，分集代理212分别根据如下的数学描述执行音调和QAM交织：
i＝(NCBPS/16)(k模数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＝sxfloor(i/s)+(i+NCBPS-floor(16xi/NCBPS))模数s    [2]
其中通过每个子载波的已编码比特数NBPSC来确定s的值，即根据s＝max(NBPSC/2，1)。根据一个实施例，接收机中的分集代理260可以通过执行与上述两个排列定义的相反关系来解交织，虽然本发明不限于这一方面。
在框406中，分集代理212可以将交织内容映射至QAM码元。根据一个实施例，分集代理212可以包括比特-至-QAM映射器，其中将多个比特映射至QAM码元。根据一个实施例，可以依据要利用的编码率使用BPSK、QPSK、16-QAM、64-QAM、128-QAM或256-QAM来调制OFDM子载波，虽然本发明的范围不限于这一方面。根据一个实施例，可以将编码和交织二进制串行输入数据分成带有NBPSC(e.g.，1，2，4或6)比特的组并将其转换成表示QAM丛点的复杂数字。该转换的执行可以根据格雷(Gray)编码丛映射，虽然本发明不限于这一方面。
在框408中，分集代理212在相关于另一根天线的每根天线上循环移位所得的QAM码元。根据一个实施例，如上所述，分集代理212通过相对第一根天线的m-1个音调移位以第m根天线为目的地的码元。在此使用时，由分集代理引入的循环音调移位最好大于1。确实根据一个实施例，由分集代理212引入的循环音调移位适应性地基于(至少部分基于)空间相关——不同天线上的衰减越相关，从天线到天线的音调移位就越大。在例如发射天线数量(Mt)较大的某些实现中，分集代理可以通过从天线到天线移位多于一个音调，从而避免环绕并确保良好性能。
由此，根据一个实施例，分集代理212可以每比特重复Mt次，并随后在更大的编码序列上执行此处介绍的SFI技术。例如，如果原始编码比特序列是[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到[b1 b1 b2 b2 b3 b3 b4 b4]。应该认识到，除了这里公开的简单重复法外，还有其他扩展每个编码序列的方法，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，处理空间-频率交织块以用于经由一个或多个天线和OFDM音调的传输。如下将参考图6提供由分集代理212生成的空间-频率交织块的典型图示。
虽然没有特别详述，但是本领域普通技术人员从以上的描述中应该理解，接收分集代理260能够以互补(例如，相反)的顺序实现前述方法的任一选择性实现，从而分别根据上述发射分集或空间-频率交织技术来解映射或解交织关于所处理信号的接收内容。例如，解交织技术可以包括对音调的一个或多个循环移位、QAM至比特映射、解交织和天线解多路复用，虽然本发明不限于这一方面。
转到图5，呈现了根据本发明一个实施例生成的典型发射分集块的图示。根据图5的典型实施例，使用了Mt x N/L的分集块。在此情况下，分集代理212生成QAM码元的L数目2xN/L矩阵。图5中示出的技术可以扩展覆盖至Mt＞2的情况，例如根据在(Mt-1)个连续天线的每个额外发射天线上的循环延迟增量。应该认识到图5中的空间频率代码字是来自维特比解码器，该解码器在考虑跨越L个块的码元重复的同时解码跨越音调，虽然本发明不限于这一方面。
转到图6，呈现了根据本发明一个实施例生成的典型空间-频率交织块的图示。如上所述，出于解释而非限制性的目的，描述的SH模块对应于其中Mt＝2的实施例，但是可以根据上述技术扩展至Mt＞2的实施例。
图7呈现了证明与各个映射技术(例如，单输入单输出(1×1 SISO)、空间多路复用(其中比特交织跨越音调，而非天线)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示出了用于54Mbps/天线的性能(例如由比特误差率(BER)和分组误差率(PER)比上Es/No测得)。如图所示，相对于传统(更简单的)技术，SFI技术显示出对由MMSE空间解映射器和软维特比解码器组成的接收机信噪比(SNR)性能的约一分贝合适增益(1dB)，但是对更复杂的接收机应该更大。
虽然描述中包括多个功能元件，但是本领域普通技术人员基于在此的讨论应该认识到分集代理212的其他实施例也位于本发明的精神范围之内。根据一个实施例，可以预料到省略了天线多路复用和循环音调移位特征的分集代理。根据该典型实施例，分集代理可以将邻接比特块映射至至少一个天线子集的每一个，并在随后执行上述的802.11a音调和QAM交织以及比特-至-QAM映射，虽然本发明不限于这一方面。同样也可预期执行相反操作的分集代理。
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。如图所示，在较低数据率下，由SFI引入的性能改进更为明显。于是从此处的讨论中应该认识到提议技术的某些优势在受损的实际信道中(诸如天线增益失衡、I/Q失配等等)甚至更为明显。
可选实施例
图9示出了包含内容的实例性存储媒介的框图，所述内容在调用时使得访问机器实现分集代理212、260一个或更多方面和/或相关联的方法300、400。在这点上，存储媒介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/机器可读媒介。此外，本发明还可作为计算机程序产品下载，其中该程序可经由通信链接(例如，调制解调器、无线电或网络连接)作为载波或其它传播媒介中嵌入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呈现了各种特定的细节以对本发明的实施例提供更透彻的理解。本领域普通技术人员将认识到就算没有所述的一个或多个特定细节也能实现本发明。在其他的实例中，以框图的形式示出已知的结构和设备。
可在各种应用中使用本发明的实施例。虽然本发明不限于这一方面，但是在此公开的电路可用于微控制器、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。然而应该理解，本发明的范围不限于这些实例。
本发明的实施例也可包含于集成电路块中，称作核心存储器、高速缓存存储器或者其它类型的存储器，它们存储由微处理器执行的电子指令或者存储算法运算中使用的数据。一般，根据所要求主题使用多级多米诺逻辑的实施例有利于微处理器，且特别是可结合入用于存储装置的地址解码器。应注意，这些实施例可集成入无线电系统或手持便携式装置，特别是当装置依赖于减少的功耗时。因此，膝上计算机、蜂窝电话通信系统、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期望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所示的那些硬件部件执行，或者可以嵌入机器可执行的内容(例如，指令)702实现，它们被用于使得由这些指令编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行操作。或者，操作可由硬件和软件的组合执行。此外，尽管在计算装置的环境下描述本发明，但本领域的熟练技术人员将理解，这种功能也可较好地体现于大量可选实施例中，诸如集成在通信装置(例如，蜂窝电话)内。
许多方法是以它们最基本的形式描述的，但是可以对任何方法添加或从中移除操作，并可对任何描述的消息加减信息而不背离本发明的基本范围。发明概念的大量变型也在本发明的精神和范围之内。在这点上，特别说明的实例性实施例不用于限制本发明，而仅仅用于说明之。因此，本发明的范围并非由以上提供的具体实例确定，而是由以下权利要求书的明语确定。

Claims (21)

1.一种用于控制多载波无线通信信道传输的方法，所述方法包括：
接收来自主机设备的内容，用于经由多载波通信信道内的两个或更多音调从两个或更多天线进行传输；以及
在Mt个发射天线和对应于多个瑞利衰减信道抽头中的每一个抽头的多个多载波音调上循环地离散所接收的内容的基元，用于引入全阶发射分集，其中所接收的内容的基元的循环离散根据Mt*Mr*L提供全阶发射分集，其中Mr是接收天线的数目，L是所述多个瑞利衰减信道抽头的数目，N是所述多个瑞利衰减信道抽头中的每一个抽头的多个多载波音调的数目，其中所述循环离散包括根据交织器映射在N个音调中交织数据，所述交织器映射所具有的深度与延迟传播LD成比例。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接收到的内容是从所述主机设备或其上执行的应用程序或代理接收的正交幅度调制QAM码元流。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于对所述信道的多路径条件的观察而适应性地确定所述基元的循环离散。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述循环离散增至一个较大数LB的频率块，其中存在较高的延迟传播。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环离散降至一个较小数的频率块以减轻所述基元水平环绕的危险。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从天线到天线的音调延迟大于一个音调。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述空间相关而适应性地确定所述从天线到天线的音调延迟，其中不同天线上的所述衰减越相关，则从天线到天线的音调延迟就越大。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收内容是输入QAM码元线性或非线性组合的复杂码元。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在把所述全阶发射分集信道传输给远程设备之前执行附加的信道处理。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述附加的信道处理包括下列中的一种或多种：将离散内容从频域转换到时域以形成离散内容的时域表示；将循环前缀引入离散内容的时域表示；以及在经由一个或多个发射天线Mt传输之前执行前端射频(RF)处理。
11.一种用于控制多载波无线通信信道传输的装置，所述装置包括：
分集代理，它接收来自主机设备的内容并跨越多载波通信信道的多个发射天线和音调中的一个或多个分配所接收的内容的基元，以生成显示出全阶发射分集的发射信号，其中所述分集代理跨越Mt个发射天线和用于多个瑞利衰减信道抽头中每一个抽头的多个音调循环地离散所接收的内容的基元从而提供全阶分集发射信号，其中L是所述多个瑞利衰减信道抽头的数目，N是所述多个瑞利衰减信道抽头中的每一个抽头的多个多载波音调的数目，所述循环离散包括根据交织器映射在N个音调中交织数据，所述交织器映射所具有的深度与延迟传播LD成比例；以及
发射机，它响应于所述分集代理，发射所生成的发射信号。
12.如权利要求11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元件，它用于接收所述发射信号并将其从频域转换到时域；以及
耦合至所述IDFT元件的射频RF处理元件，它用于经由Mt个发射天线中所选的一个或多个来发射生成的发射信号。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：
存储内容的存储器，所述内容的至少一个子集是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，它用于存取并执行存储在所述存储器内的所述内容的至少一个子集以实现所述分集代理。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制逻辑是基带处理器。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制逻辑是应用处理器。
16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置是收发机。
17.一种用于控制多载波无线通信信道传输的系统，所述系统包括：
两个或更多双极天线；以及
分集代理，它接收来自主机设备的内容，并在Mt个发射天线和对应于多个瑞利衰减信道抽头中的每一个抽头的多个多载波音调上循环地离散所接收的内容的基元，以生成显示出全阶发射分集的发射信号；其中所接收的内容的基元的循环离散根据Mt*Mr*L提供全阶发射分集，其中Mr是接收天线的数目，L是所述多个瑞利衰减信道抽头的数目，N是所述多个瑞利衰减信道抽头中的每一个抽头的多个多载波音调的数目，所述循环离散包括根据交织器映射在N个音调中交织数据，所述交织器映射所具有的深度与延迟传播LD成比例。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括：
在所述分集代理和所述双极天线之间耦合的发射机，它接收来自于所述分集代理的一个或多个循环分配内容的子流并在所述发射信号从所述双极天线传输出去之前完成信道处理。
19.如权利要求18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反变换IDFT元件，它用于接收在频域的循环分配内容的一个或多个子流将其转换成它的时域表示；以及
耦合至所述IDFT元件的射频RF处理元件，它用于接收循环分配内容的所述时域表示并将其放大用于所述双极天线的发射。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述发射机还包括：
在所述IDFT元件和所述RF处理元件之间耦合的循环前缀插入元件，它用于将循环前缀引入所述生成的发射信号的所述时域表示。
21.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述系统是收发机。
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