TW201110594A

TW201110594A - Method and apparatus for orthogonal pilot tone mapping in multiple-in and multiple-out (MIMO) and spatial division multiple access (SDMA) systems

Info

Publication number: TW201110594A
Application number: TW099104892A
Authority: TW
Inventors: Zelst Albert Van; Nee Richard Van
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2011-03-16
Also published as: JP2012518332A; US8270517B2; WO2010093897A2; CN102439894A; US20100208834A1; WO2010093897A3; KR101301191B1; JP5642715B2; EP2396920A2; KR20110126700A

Description

201110594 六、發明說明： •【發明所屬之技術領域】本案大體係關於無線通訊’且特定言之係關於使用多個空間串流和引導頻音調的無線傳輸。【先前技術】爲了解決無線通訊系統所需的增長的頻寬要求問題，正在開發不同的方案以允許多個使用者終端能藉由共享通道資源與單個存取點通訊，同時達成高資料吞吐量。多輸入多輸出（ΜΙΜΟ )技術代表一種此類方法，其是最近出現的用於下一代通訊系統的流行技術β ΜΙΜ〇技術已在諸如電氣電子工程師學會（ΙΕΕΕ) 802 11標準等若干新興無線通訊標準中採用。IEEE 8〇2 u表示由ΙΕΕΕ 8〇2 η委員會爲短程通訊（例如，幾十公尺到幾百公尺）開發的無線區域網路（WLAN)空中介面標準的集合。刀二間多工存取（SDMA )是使得同時向不同接收機發射的多個串流能夠共享相同的頻率通道並且結果提供更 =使用者容量的多工存取方案。SDMA是蜂巢無線系統中常見且典型的ΜΙΜΟ方案。在傳統上’引導頻音調被用於輔助傳送和接收。在SDMA 系统中’可使用多個傳送空間串流藉由在空間串流中循環來傳送引導頻音調。然而，頻譜平坦性成爲一個問題，並且4在恰巧正攜帶特定引導頻音調的空間串流上發生衰落’則對該特定引導頻音調的引導頻追踪可能失敗。 201110594 【發明内容】本文中所揭不的各態樣對於採用諸如由電氣電子工程師協會（mEE) 802.U標準頒佈的多輸人多輪出（職⑴ 技術、以及分空間多工存取（SDMA)的無線區域網路 (WLAN)系統而言可能是有利的 '然而，本案並非旨在被限定於此類系統，因爲其他應用可從類似的優點獲益。根據本案的一態樣，提供了一種無線通訊方法。更特定吕之，該無線通訊方法包括：標識其中將在通訊通道上在複數個空間串流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期；標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立引導頻音調映射，其中所標識的引導頻音調值使得接收機在接收到該複數個引導頻 a調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號，其中當在一或多個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的引導頻音調值裏的至少兩個是正交的；及在該複數個符號週期裏在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個引導頻音調。根據本案的另一態樣，提供了一種無線通訊裝置。該無線通訊裝置包括：用於標識其中將在通訊通道上在複數個二間串机中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期的構件；用於標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立引導頻音調映射的構 201110594 件’其中所標識的引導頻音調值使得接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號，其中當在一或多個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的引導頻音調值襄的至少兩個是正交的；及用於在該複數個符號週期裏在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個引導頻音調的構件。根據本案的另一態樣，提供了一種無線通訊裝置。該無線通訊裝置包括處理系統，其被配置成：標識其中將在通訊通道上在複數個空間串流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期；標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立引導頻音調映射，其中所標識的引導頻音調值使得接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號，其中當在一或多個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的引導頻音調值裏的至少兩個是正交的；及在該複數個符號週期裏在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個引導頻音調。根據本案的另一態樣，提供了一種用於無線通訊的電腦程式産品。該電腦程式産品包括機器可讀取媒體，其編碼有能執行用於以下動作的指令：標識其中將在通訊通道上在複數個空間串流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期；標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音 201110594 調的複數個引導頻音調值以建立引導頻音調映射，其中所標識的引導頻音調值使得接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號，其中當在一或多個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的引導頻音調值襄的至少兩個是正交的；及在該複數個符號週期裏在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個引導頻音調。根據本案的另一態樣，提供了一種無線通訊設備。該無線通訊設備包括：符號標識器，配置成標識其中將在通訊通道上在複數個空間串流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期；耦合到符號標識器的引導頻音調映射器，用於標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立引導頻音調映射，其中所標識的引導頻音調值使得接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號，其中當在兩個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的引導頻音調值襄的至少兩個是正交的；及耦合到引導頻音調映射器的發射機，用於在該複數個符號週期襄在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個引導頻音調。儘管本文中描述了特定態樣，但對該等態樣的衆多變動和置換落在本案的範圍之内。雖然提到了較佳態樣的一些益處和優點’但本案的範圍並非旨在被限定於特定益處、 201110594 用途或目標。相反’本案的各態樣旨在寬泛地應用於不同的無線技術、系統配置、網路和傳輸協定，其中一些作爲 f例在附圖和以下詳細描述中說明。詳細描述和附圖僅僅說明本案而非限制本案，本案的範圍應由所附請求項及其專效技術方案來定義。【實施方式】以下描述本案的各個態樣。應當顯見的是，本文中的教不可以用各種形式來體現，並且本文中所揭示的任何特定結構、功能或兩者僅是代表㈣。基於本文的教示，本領域技藝人士應領會本文所揭示的態樣可獨立於任何其他 l樣來實現並且該等態冑中的兩個&兩個以上可以各種方式被組合。例如’可以使用本文中所間述的任何數目的態樣來實現裝置或實踐方法。另外，可用除本文所聞述的態樣的-或多個之外或與之不同的其他結構、功能或結構和功能來實現此種裝置或實踐此種方法。供對本案的透徹理解。然而應當瞭解，的特定態樣並非旨在要將本案局限於任相反地，本案是要涵蓋落在由申請專利範圍内的所有修改、替換和等效方案。在以下描述中，爲便於解釋，闡述了衆多具體細節以提

現在將參照圖1提供無線網路的若干離

201110594 細的描述中’對於下行鏈路通訊而言，術語「存取點」用來扎發射即點並且術語「存取終端」帛來指接收節點，而對於上行鍵路通訊而言，術語「存取點」帛來指接收節點並且術語「存取終端」肖來指發射節•點。然*，本領域技藝人士將容易理解，其他術語或命名亦可用於存取點及/ 或存取終端。舉例而言，存取點可被稱爲基地台、基地收發機站、站、終端、節點、充當存取點的存取終端、或者其他某個合適的術語。存取終端可被稱爲使用者終端、行動站、用戶站、站、無線設備、終端、節點、或者其他某個合適的術語。本案通篇所描述的各種概念旨在應用於所有合適的無線節點，而不論其具體的命名爲何。無線網路100可支援分佈在一地理區域中的任何數目個存取點以提供對存取終端120a_120g的覆蓋。系統控制器 130可用來提供對存取點的協調和控制，以及爲存取終端 120a-120g存取其他網路（例如，網際網路爲簡單起見，僅圖示一個存取點11〇β存取點一般是向覆蓋地理區域中的存取終端提供回載服務的固定終端，然而在一些應用中’存取點可以是行動的。可以是.固定的或者行動的存取終端利用存取點的回載服務，或者從事與其他存取終端的同級間通訊。存取終端的實例包括電話（例如，蜂巢式電話）、膝上型電腦、桌上型電腦、個人數位助理（PDA )、數位音訊播放器（例如，MP3播放器）、相機、遊戲控制臺、或者任何其他合適的無線節點。無線網路100可以支援ΜΙΜΟ技術。使用ΜΙΜΟ技術， 201110594 存取點m可以使用SDMA同時與存取終端i2〇a i2〇g中的多個存取終端通訊。如本案的先前技術部分中所解釋的SDMA疋夕工存取方案，其使同時傳輸到不同接收機的多個串流能夠共享相同的頻率通道並且因此提供更高的使用者容量。此是藉由空間預編碼每—資料串流、且然後藉由下行鏈路上的發射天線發射經空間預編碼的串流來達成的。在SDMA和波束成形中，將每個次載波及每個時間取樣在-個ΜΙΜΟ向量中捕捉到的空間串流乘以加權 ^皮束成形矩陣，從而得到將在發射天線上發射的另一個向量。由此，每一空間串流被空間擴展且在所有發射天線上被發射，或者換言之，每個發射天線發射該等空間串流的加權總和。經空間預編碼的資料串流抵達具有不同空間簽名的存取終端，該R名使得每個存取終端能夠恢復目的地爲該存取終端的資料串流。在上行鏈路上，存取終端 120a-120g中的每一個發送經空間預編碼的資料串流，此使知存取點11 0能夠標識每個經空間預編碼的資料串流的源。一或多個存取終端120a_12〇g可配備有多個天線以啓用某種功能。以此配置，存取點11〇處的多個天線可用於與多天線存取點通訊從而在無需附加頻寬或發射功率的情況下改善資料吞吐量。此可以藉由將發射機處的高資料率信號拆分成具有不同空間簽名的多個較低速率資料串流、由此使得接收機能夠將該等串流分成多個通道並且適當地組合料_、流以純出高速率資料㈣來連成。 10 201110594 雖然以下揭示中的一些部分將描述亦支援ΜΙΜΟ技術的存取終端，但是存取點110亦可以配置成支援並不支援 ΜΙΜΟ技術的存取终端。此辦法可以允許較老版本的存取終端（亦即，「傳承」終端）繼續部署在無線網路中，從而延長其有用壽命，而同時允許在適當場合引入更新的 ΜΙΜΟ存取終端。在以下詳細的描述中，將參照支援諸如正交分頻多工 (OFDM )的任何合適的無線技術的ΜΙΜΟ系統來描述本發明的各種態樣。OFDM是將資料分佈在以精確頻率間隔開的數個次載波上的展頻技術。該間隔提供使接收機能夠從次載波恢復資料的「正交性」。OFDM系統可以實現IEEE 802.11或者其他某種空中介面標準。舉例而言（但並非限制）’其他合適的無線技術包括分碼多工存取（CDMA )、分時多工存取（TDMA )、或者其他任何合適的無線技術、或者合適的無線技術的組合。 CDMA系統可以實現成能在IS_2〇〇〇、IS 95、IS 856、寬頻CDMA ( WCDMA )、或者其他合適的空中介面標準下操作。TDMA系統可以實現行動通訊全球系統（QSM )或者其他某種合適的空中介面標準。如本領域技藝人士將容易領會的，本案的各個態樣不限於任何具體的無線技術及/ 或空中介面標準。圖2圖示根據本文中所包含的本案的各態樣配置的能在無線網路100中使用的無線節點2〇〇。在發射模式中，發射（TX)資料處理器202可用於接收來自資料源2〇1的資 11 201110594 料並且編碼該資料以便於接收節點處的前向糾錯（FEc)。 TX資料處理ϋ 202中可使用的編碼方案的實例是迴旋編碼和turbo碼編碼方案。編碼程序得到代碼符號序列，其可由TX資料處理器202編組在一起並且映射到信號群集以産生調制符號序列。在實現OFDM的無線節點中，來自τχ資料處理器2〇2 的調制符號可被提供給OFDM調制器204。〇FDM調制器 204將調制符號拆分成數個並行串流並隨後將每個串流映射到一次載波。隨後對每個次載波集執行快速傅立葉逆變換（IFFT )以産生時域〇FDM符號，其中每個〇fdm符號具有一次載波集。OFDM符號分佈在多個資料封包的有效載荷中。在無線節點200的至少一種配置中，連同每個資料封包中的有效載荷攜帶至少一個引導頻信號。引導頻典型地是由引導頻單元203產生的非資料承載信號，用以使得接收 .機能擷取一或多個相關聯的資料承載（訊務）信號通道的時序，並提供用於對此類相關聯訊務通道進行相干解調的相位基準。OFDM調制器204將引導頻信號拆分成數個並行串流並隨後使用某種調制群集將每個串流映射到一次載波。隨後對每個次載波集執行IFFT以産生構成引導頻信號的一或多個時域〇FDM符號。隨後將引導頻信號追加至由每個資料封包攜帶的有效載荷，然後將資料封包的相應部分提供給TX空間處理器205。 TX空間處理器205對資料封包執行空間處理。此可藉 12 201110594 由將資料封包空間預編碼成數個經空間預料的串流、並 /灸由複數個收發機2〇6a 2〇6n將經空間預編碼的串流複數個天線208a 2〇8n來完成。每個收發機用相應的經預編碼奉流來調制RF載波以供在無線通道上傳輸。在接收模式中，複數個收發機206a-206n中的每一個藉由其各自的天線接收信號。每個收發機可用來恢復調制到 RF載波上的資訊並將該資訊提供给Rx空間處理器no。 RX空間處理器210對該資訊執行空間處理以恢復目的地爲無線節點200的任何空間_流上所攜帶的資料封包。空間處理可根據通道相關矩陣求逆（CCMi)、最小均方誤差（MMSE)、軟干擾消除（SIC)、或其他合適的技術來執行。 OFDM解調器212恢復資料封包的有效載荷中的_μ 符號中每一次載波上所攜帶的資料並且將該資料多工到調制符號串流中，其甲包括引導頻信號。〇?〇河解調器212 使用快速傅立葉變換（FFT )將串流從時域變換到頻域。頻域信號爲每一次載波包括單獨的_流。通道估計器215接收來自0FDM解調器212的包含引導頻信號的串流並估計通道回應。由於藉由無線通道傳輸，一般將對每個引導頻信號進行相移。計算經相移的引導頻信號的MMSE估計，並且該等估計被用來估計相位誤差以及因此估計通道回應。通道回應被提供給RX資料處理器 2M。如圖4中進一步解釋的’以下在WLAN系統中，可藉由使用前序信號和引導頻音調追踪和表徵通道、頻率、 13 201110594 時序及/或相位和任何偏移量來獲得通道估計。 RX資料處理器214被用於將每個調制符號轉譯回信號群集中的正確點。由於無線通道中的雜訊和其他擾動，調制符號可能並不對應於原始信號群集中的點的確切位置。藉由使用通道回應，RX資料處理胃214藉由尋找接收到的點與信號群集中有效符號的位置之間的最小距離來偵測最可能被發射的是哪個調制符號。例如在碼的情形中’料軟判決可用於計算與給定的調制符號相關聯的代碼符號的對數概度比（LLR)。Rx資料處理器⑴ 隨後使用代碼符號LLR序列和相位誤差估計來在將資料提供給資料槽21 8之前將原始發射的資料解碼。圖3圖示了可使用本文中所描述的引導頻音調方案的無線發射機300。如圖所示，無線發射機3〇〇包括編碼器 304,編碼H 3〇4 *有用於接收要傳送給無線接收機（或多個無線接收機）的資料的輸入。在資料已由加擾器3〇2 加擾之後，編碼器304可針對FEC、加密、封包化及/或其他已知編碼來編碼資料以用於無線傳輸。交錯單元3〇6可用來交錯來自編碼器304的經編碼資料。圖3中所圖示的維度表示允許資料分配的各種構造。給定位元或位元集可僅涉及與群集點相對應的位元編組或位元集，並且被映射到各維度中的特定位置。一般而言，從無線發射機300發射映射到該等維度中不同位置的位元及/或信號，以使得預期在接收機處能p一定的機率區分該等位元及/或信號。在本案的一態樣中，從無線發射機3〇〇 201110594 發射每個空間串流以使得預期在接收機處能以一定的機率區分不同空間串流上的傳輸。該等維度包括空間維度、頻率維度及/或時間維度。例如’對於空間維度，映射到一個空間維度的所有位元是作爲一個空間串流來發射的。該空間串流可使用其自身的天線來發射’該天線在空間上與其他天線分開。此外，該空間串流可使用在複數個空間上分開的天線上其自身的正交重疊、使用其自身的極化來發射。已知且可以使用用於空間_流分離的許多技術，包括涉及在空間中分離開天線的彼等技術或將允許其信號在接收機處得以區分的其他技術。在圖3中所示的實例中，有Ντχ個空間串流（用如此多天線圖不’但不必總是如此）。Ντχ的實例包括2、3、4、 1(>或其他大於1的數目。在一些實例中，由於其他空間串流失效，可能只有一個空間串流是可用的，但是應理解，本文中所描述的方案的一些益處僅在一個以上空間串流的情況下才會産生。在本案的一態樣中--其中無線發射機300使用複數個頻率-人載波發射，頻率維度有多個值，以使得映射器可將二位疋映射到一個頻率次載波而將其他位元映射到另個頻率次載波。用於資料的頻率次載波可以是由ιεεε ⑼2·11標準爲f料次載波指定的彼等次載波。其他頻率次載波:保留作爲不（或不總是）m帶資料的保護頻段、引調％載波、或之類的。在圖3中所圖示的實例中， 15 201110594 有個攜帶資料或引導頻值的次載波。對於ofdm，Nc 的實例包括52、56、104、114或其他大於i的數目。有可志對單次載波系統使用該等技術，諸如藉由進行空間-時間引導頻映射’其中引導頻音調和資料被分時多工到次載波上’但本文中的大部分實例假定複數個次載波用於進行空間-時間-頻率映射。時間維度代表符號週期’其中不同位元被分配給不同符號週期。在有多個空間串流、多個次載波和多個符號週期的情況下，一個符號週期的傳輸可以被稱爲「ΜΙΜ〇 (多輸入多輸出）OFDM (正交分頻多工）符號」。經編碼資料的傳輸速率可藉由將每簡單符號的位元數目（即所使用的群集數目的logz )乘以空間串流的數目再乘以資料次載波的數目、並除以符號週期的長度來決定。如圖3中所示，不同空間串流沿不同路徑行進。在一些實現中’此Ντχ條路徑是用截然不同的硬體來實現的，而在其他實現中’路徑硬體重用於一個以上空間串流或者路徑邏輯是在針對一或多個空間串流執行的軟體中實現的。每個空間串流的元素用元件符號示出，類似元素的實例具有相同的元件符號。然而’爲解釋簡單化，一個單鍵路將用於描述本文中所揭示的各種態樣。群集映射器3〇8將所提供的資料映射到群集中。例如，在使用正交調幅（QAM )的場合，群集映射器3〇8可每空間串流、每資料次載波、每符號週期提供4位元，並且對於每空間串流、每資料次載波 '每符號週期輸出16_qam 201110594 群集l E以建立串聯並聯（s/p)資料路徑。可使用諸如64-QAM等其他調制方案此將導致每空間串流、每資料-人載波、每4號週期消耗6位元。其他變體亦是可能的。如所圖示的，"5Γ # m 1 了使用空間-時間（ST)映射器310將群集映射器308的輪出散佈在ST維度上。複數個引導頻音調插入器312爲引導頻音調次載波插人引導頻音調然後使用空-頻（SFIb^i^ss ^ )映射器314將引導頻音調次載波散佈在維度上。在本案的-態樣中，ST映射器31〇和SF映射器314疋任選的。在本案的另一態樣中，ST映射器310 和SF映射器3 14被組合在STF映射器中。來自引導頻音調插人器312或SF映射器3 14的信號集合被提供給複數個快速傅立葉逆變換（ifft)單元SB，單元316將資料和所插入引導頻音調的頻率信號變換成時域H冑如散佈在空間串流上的複數個信號和對應符號週期k的時域取樣。該等時域信號隨後由複數個編排器318(示爲每空間串肌個編排器）處理，編排器318將IFFT單元316的輸出轉換成並聯-串聯（P/S)信號。在本案的一態樣中，該複數個編排器318在將該等信號提供給複數個發射機射頻 (TX RF)區塊32〇之前亦提供循環字首追加（亦即，添加保護區間）和加窗，TX RF區塊32〇向複數個天線322 輸出灯信號’從而在針對由無線接枚機進行接收而合適地配置的無線媒體上傳送原始輸入加擾器302的資料。對於ΜΙΜΟ傳輸，發射分集增益是接收機處的增益，以 17 201110594 使得傳送串流的分集能改善封包差錯率（PER)相對訊雜比（SNR)。使用本文中所解釋的技術中的一些，接收機能更好地表徵通訊通道、發射機劣化及/或接收機劣化，諸如相位雜訊和頻率偏移。藉由改善的表徵，接收機在面臨由通訊通道、發射機劣化及/或接收機劣化引入的信號畸變時將能更好地解碼所傳送的資料。圖4圖示可接收並使用來自諸如無線發射機3 〇〇等無線發射機的信號的無線接收機4〇〇。較佳地，無線接收機4〇〇使得其能使用由無線發射機產生的引導頻音調來表徵通道（變動）、發射機劣化及/或接收機劣化，並使用該表徵來改善對在傳輸中編碼的資料的接收。如所圖示的，無線接收機400包括複數個天線nrx 422，其中NRX代表接收空間串流的數目，其可大於小於或等於傳送空間串流的數目Ντχ，天線Nrx 422將接收到的信號饋送給複數個（nrx )接收機射頻（RX RF )區塊420。如同無線發射機300 —般，所處理的空間串流的數目無需等於天線數目’並且每個串流無需被限定於一個天線，因爲可使用諸如波束調向、正交化或其他技術等各種技術來得到複數個接收機串流。 RX RF區塊420將其信號輸出給同步模組414,同步模組414將其輸出提供給執行針對無線發射機300所描述的相應兀件的逆功能的各種元件。例如，複數個解編排器418 (示爲每接收空間串流一個解編排器）接收同步模組414 的輸出’以及移除任何所添加的字首並建立並行資料串流 18 201110594 以供複數個FTT單元416進行FFT處理。該複數個ftt 單元416將資料串流從時域變換到頻域，而引導頻音調處理器412偵測每個接收空間串流中包含的任何頻域信號以綜合地決定發射機發送的引導頻音調、頻率次載波和符號週期組。據此，偵測器404偵測並解碼各個維度上的資料並輸出無線接收機400對發射機所發送内容的估計。若無線接收機400知曉作爲總資訊序列的一部分發送的傳送序列，則無線接收機400可在該等已知傳送序列（亦即，訓練序列）的辅助下執行通道估計。爲了輔助進行恰當的引導頻音調追踪、處理、資料偵測和解碼，基於來自同步模組414的結果，或者若解編排和FFT對於關於總資訊序列的資料部分的已知傳送序列而言是相同的，則基於來自該複數個FFT單元416的結果’通道估計模組430將估計信號提供給引導頻音調處理器412和谓測器4〇4。圖5圖示了可在無線發射機300中實現的無線發射機的詳細部分500的實例。如以上所解釋的，諸如由映射器或之類的提供的資料音調以及來自引導頻音調插入器3 12的引導頻音調可被提供給諸如IFFT單元316等IFFT單元。佔用不同頻率次載波的資料音調和引導頻音調被應用於 IFFT單元316的不同分接點’以建立合適的時域信號。在此實例中，由引導頻音調插入器312插入的特定引導頻音調疋由引導頻音調產生5 0 2驅動的。引導頻音調產生器 502決定用於每個空間串流、每個引導頻音調（其中發射機長:供複數個引導頻音調次載波）和用於每個符號週期的 201110594 引導頻音調振幅（以及可能亦有相位）。弓I導頻音調的值可從控制信號以及可能亦從虛擬亂數 (PN)產生器5G4推導出來由此，在—符號週期中引導頻產生器502將指定一或多個引導頻音調中的每一個在複數個空間串流上的振幅（以及可能亦有相位）。振幅在 -些情形中可以爲〇，此意謂特定空間串流的特定引導頻音調可能不被發射。符號週期序列上的—組引導頻音調值在本文中被稱爲引導頻音調序列。在本案的一態樣中，給定空間串流和5丨導頻次載波的引導頻音調值被視爲在一符號週期裏是怪定的，並且從一個特定符號週期到下一個時可以改變或可以不改變。在該等辦法中，該等值可被稱爲「引導頻符號」。由此，引導頻產生器可包括用於爲複數個空間串流和複數個引導頻音調次載波決定每符號週期將爲該等串流和次載波提供哪些引導頻音調符號的邏輯。用於決定引導頻音調序㈣各種辦法在本文巾描述具體是在以下描述。藉由使用如由引導頻音調插入器512插入的可區分引導頻序㈣，可爲每個㈣串流分開估計諸如相位雜訊和偏移、頻率偏移、時序漂移、振幅波動、通道變動及/或其他可能劣化等劣化。詳言之時間上的正交 :量集可被應用到多個空間串流上以區分不同的空間串流，並且由此能夠獲益於空間争流分集，同時在各個空間串流上分佈功率。詳言之，時間上的正交向量集可被應用到多個發射機天線以區分不同的天線。在本案的一態樣 20 201110594 中’在該等天線之間均等地分佈功率。本文中所揭示的各態樣利用正交引導頻音調映射。在不失一般性的情況下，MlM〇或SDMA應用聯合〇fdm將被用來描述本案的各態樣。在所描述的實例中，引導頻音調映射在空域中是正交的’此在諸如SDMA應用等應用中將是有益的’因冑空間上的正交性允許獨立地追踪系統劣化和空間串流異常。可基於本文中所包含的描述建立其他引導頻曰調映射’該等映射是正交的並且包括一或多個其他維度’諸如時間和頻率。疋第π個OFDM符號和第個空間_時間串流的第众個次載波上的符號記爲：貝J ’對於第《個〇FDM符號和第個空間-時間串流，右第免個-入載波是引導頻音調，則本案一態樣的引導頻音調映射表示爲： X^srsM~ Pn+2^„S^lsnin) (2) 其中： «是OFDM符號索引，其始於〇，在本文中所包含的本案的—態樣中遵循草案6·〇標準第2G節中的IEEE8〇2 nn 記號；是常數，在本文中所包含的本案的一態樣中其取決於前序信號中的信號欄位數目； A是僞隨機序列’在本文中所包含的本案的一態樣中其諸如IEEE 802.11-2007標準帛17.3.5.9節中提供的偽隨機 21 201110594 序列；是引導頻音調與第《個OFDM符號的次载波索引々的時_ 頻引導頻音調映射；及， 5(^·Λ)對應於重疊正交碼的元素，從而在空間維度中達成正交性。本文中提供實例以進一步說明本案所提議的正交引導頻音調映射的各種辦法。該等實例並非意在是限定性的，而是用來說明本文中所揭示的概念。在一個實例中，考慮覆蓋4 個引導頻音調並且每4個OFDM符號重複的時-頻引導頻音調映射w"。在不失一般性的情況下，假定引導頻音調索引女爲-26、-7、7和26。此類引導頻音調映射 < 的實例在下表中圖示：表1:針對4個引導頻音調和4個OFDM符號的引導頻音調映射

夕達16個獨立的時-頻映射。此類碼的實例由11 ό哈德瑪（Hadamard)矩陣Ηΐ6的各行提供，以使得4—等於Ηι6 22 201110594 的第（isrs,4(rt mod 4) + q)個元素： 5L.”) = 1M‘4(wiTOd4) + i)，（3) 其中分別對於 k {-26, -7, 7, 26}，q={l，2, 3, 4}，（ 4) 且 '1111111111111111、 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1 1 1 ~ 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 — 1 -1 1 1 — 1 — 1 1-1-1 1 1 -1.-1 1 1-1-1 1 1-1-1 1 1111 -1 -1 -1 -11111 -1 -1 -1 -1 1-1 1 -1 -1 1 -1 1 1-1 1-1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 _ 1-1-1 1-1 1 1-1 1-1-1 1-1 1 1-1 16 1 1 1 1 1 1 1 1 —1 —1 —1 —1 —1 —1 —1 —1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1-1-1 1 1 1-1-1 1 1-1-1 1-1 1 1-1-1 1 1-1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 -1 1-1-1 1 -1 1-1 1 -1 1 1 -1 1 -1

1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 1111 -1 -1 、1-1-1 1-1 1 1-1-1 1 1 -1 1-1-1 1J 忽略僞隨機序列pn+z，對於頭4個空間串流，推導出以下引導頻音調映射，其中對於空間串流1 : 表2 :空間串流1的引導頻音調映射 -2 -7 7 26 « mod 4 6 0 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 2 1 -1 1 1 3 -1 1 1 1 對於空間串流2 : 表3:空間串流2的引導頻音調映射

23 201110594 6 0 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 2 1 1 1 -1 3 -1 -1 1 -1 對於空間串流3 :

對於空間串流4 : 表5:空間串流4的引導頻音調映射 n mod 4 -2 6 -7 7 26 0 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 1 2 1 1 -1 1 3 -1 -1 -1 1 在此特定實例中，若僅使用1到4個空間串流，則對於每個OFDM符號，當在頻域——即引導頻音調次載波上相 24 201110594 關時，引導頻映射在空間上是正交的。對於5至"個空間串流，當考慮每兩個後續OFDM符號的時-頻映射時，此引導頻音調映射在空間上是正交的。最後，對於8到Μ 個空間串流，當組合4個後續〇FDM符號時，此映射在空間維度中是正交的。在另一個實例中，提供了覆蓋6個引導頻音調並且每4 個OFDM符號重複的時-頻引導頻音調映射在不失一般性的情況下，假定引導頻音調索引爲_53、_25、_u、u、 25和53。此類引導頻音調映射 < 的實例圖示爲：音調映射

表6:針對6個引導頻音調和4個〇fDM符號的引導頻在另一個實例中，可使用針對6個引導頻音調、每6個 OFDM符说重複且使用36x36 Ha dam ard矩陣H36的各行作爲重疊正交碼的時-頻引導頻音調映射。 25 201110594 應理解，本案的各態樣不限於本文中所示的特定接收機實現。在數個實例中，新穎的裝置和方法被示爲用當今無線系統中常見和普遍的元件來實現。然而，應理解，本案的教示亦適用於其他現有的和以後開發的元件，除非另行指出。例如，可對引導頻音調符號使用除丨和_丨值以外的其他值，亦即可使用其他相位以及甚至其他振幅^代替矩陣驅動序列，可使用等式或序列（複數或實數）作爲引導頻音調產生器的輸入以產生正交或半正交的sf、st、或 STF映射。引導頻音調可以是QAM群集點或非群集點、輸入等。圖6圖示用於在MIM〇和SDMA系統中進行正交引導頻音調映射的無線通訊設備的系統6〇〇。如所圖示的，系統 600包括可代表由處理器、軟體、或其組合（例如，韌體）實現的功能的功能方塊。系統6〇〇包括便於利用傳送空間串流分集的益處的電子元件的邏輯編組6〇2。邏輯編組6们可包括用於標識其中將在通訊通道上在複數個空間串流中傳送表不經編碼資料的符號的複數個符號週期的模組 6〇4。而且，邏輯編組6〇2可包括用於標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立引導頻音調映射的模組606,其中所標識的引導頻音調值使得接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號，其令當在一或多個維度上組合該等符號時，引導頻音調映射中的引導頻音 26 201110594 調值晨的至少兩個是正交的。此外，邏輯編組602可包括用於標識其中將在通訊通道上在複數個空間_流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期的模…。另外，系統繼可包括保存用於執行與電子元件謝、_ 和60"目關聯的功能的指令的記憶體69〇。雖然被示爲在記憶體690外部，但是應轉，電子元件6〇4、6〇6和刪可以存在於記憶體690内。本領域技藝人士將可理解，資訊和信號可使用各種不同技術和技藝中的任何一種來表示。例如，貫穿上文描述始終可能被述及的資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號、和碼片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子、或其任何組合來表示。本領域技藝人士將可進一步領會，結合本文中揭示的實例描述的各種說明性邏輯區塊、模組、電路、方法和演算法可以實現爲電子硬體、電腦軟體、或兩者的組合。爲清楚地說明硬體與軟體的此一可互換性，各種說明性元件、方塊、模組、電路、方法和演算法在上文是以其功能集的形式作一般化描述的。此類功能集是被實現爲硬體或是軟體取決於具體應用和加於整體系統的設計約束。技藝人士對於每種具體應用可用不同的方式來實現所描述的功能性’但此類實現決策不應被解讀成導致脫離了本發明的範圍0 結合本文中揭示的實例描述的各種說明性邏輯區塊、模組、以及電路可用通用處理器、數位信號處理器（DSP)、 27 201110594 特定應用積體電路（ASIC )、現場可程式閘陣列（FPGa ) 或其他可程式邏輯設備、個別閘門或電晶體邏輯、個別的硬體元件、或其設計成執行本文中描述的功能的任何組合來實現或執行。通用處理器可以是微處理器，但在替換方案中’處理器可以是任何一般的處理器、控制器、微控制器、或狀態機。處理器亦可以被實現爲計算設備的組合，例如DSP與微處理器的組合、複數個微處理器、與Dsp 核c協作的一或多個微處理器、或任何其他此類配置。結合本文所揭示的實例所描述的方法或演算法可直接在硬體中、在由處理器執行的軟體模組中、或在此兩者的組合中實施。軟體模組可常駐在RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPR0M記憶體、EEpR〇M記憶體、暫存器、硬碟、可移除磁碟、CD_R0M、或本領域中所知的任何其他形式的儲存媒體中。儲存媒體可被耦合到處理器以使得該處理器能從/向該儲存媒體讀取和寫入資訊。在替換方案中，儲存媒體可以被整合到處理器。處理器和儲存媒體可常駐在ASIC中。在一或多個示例性實施例中，所描述的功能可以在硬體、軟體、韌體、或其任何組合中實現。若在軟體中實現，則各功能可以作爲-❹個指令或代碼儲存在電腦可讀取媒體上或藉其進行傳送。電腦可讀取媒體包括電腦儲广媒體和通訊媒體兩者’其包括促成電腦程式從一地向另：地轉移的任何媒體。儲存媒體可以是能被電腦存取的任可用媒體。舉例而言（但並非限制），此類電腦可讀取媒 28 201110594 體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存、磁碟儲存或其他磁性儲存設備、或能被用來攜帶或儲存指令或資料結構形式的所要程式碼且能被電腦存取的任何其他媒體。任何連接亦被正當地稱爲電腦可讀取媒體。例如，若軟體是使用同轴電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線路（DSL )、或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技術從web網站、伺服器、或其他遠端源傳送而來，則該同轴電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技術就被包括在媒體的定義之中。如本文中所使用的磁碟（disk)和光碟（disc) 包括壓縮光碟（CD)、鐳射光碟、光碟、數位多功能光碟 (DVD )、軟碟和藍光光碟，其中磁碟（以吐）往往以磁性的方式再現資料，而光碟（disc)用鐳射以光學方式再現資料。上述組合亦應被包括在電腦可讀取媒體的範圍内。提供以上對所揭示實例的描述是爲了使得本領域任何技藝人士皆能夠製作或使用本案的各態樣。對該等實例的各種修改對於本領域技藝人士將是顯而易見的，並且本文中定義的普適原理可被應用於其他實例而不會脫離本發明的精神或範圍。由此，本案並非旨在被限定於本文中所展示的實例，而是應被授予與本文中所揭示的原理和新賴性特徵相一致的最廣範圍。、【圖式簡單說明】參照以下附圖來理解根據本案的各態樣，附圖中： 29 201110594 圖1是可與本文中所包含的本案的各態樣聯用的無線網路的方塊圖；圖2是根據本文中所包含的本案的各態樣配置的無線節點的方塊圖；圖3是根據本文中所包含的本案的各態樣配置的無線發射機的方塊圖；圖4是根據本文中所包含的本案的各態樣配置的無線接收機的方塊圖；圖5疋更詳細地圖示的圖3的發射機的一部分的方塊圖；及圖ό圖不根據本案的一態樣配置的在μιμ〇和SDMA系統中提供正交引導頻音調映射的無線通訊設備的示例性系統。根據常見的實踐，爲了清楚起見，附圖中的某些可被簡化。因此，附圖可不繪製給定裝置（例如，設備）或方法的所有組成°P分。最後，類似元件符號可用於通篇標示說明書和附圖中的類似特徵。【主要元件符號說明】 1〇〇無線網路 110 節點 120a節點 120b節點 120c節點 30 201110594 120d 節點 120e 節點 120f 節點 120g 節點 130 系統控制器 200 無線節點 201 資料源 202 發射（TX)資料處理器 203 引導頻單元 204 OFDM調制器 205 TX空間處理器 206a 收發機 206n 收發機 208a 天線 208n 天線 210 RX空間處理器 212 OFDM解調器 214 RX資料處理器 215 通道估計器 218 資料槽 300 無線發射機 302 加擾器 304 編碼器 306 交錯單元 31 201110594 308 群集映射器 310 空間-時間（ST)映射器 312 引導頻音調插入器 314 空-頻（SF)映射器 316 快速傅立葉逆變換（IFFT)單元 318 編排器 320 發射機射頻（TXRF)區塊 322 天線 400 無線接收機 404 偵測器 412 引導頻音調處理器 4 1 4 同步模組 416 FTT單元 418 解編排器 420 接收機射頻（RXRF)區塊 422 天線 500 詳細部分 502 引導頻音調產生器 504 虛擬亂數（PN)產生器 512 引導頻音調插入器 600 系統 602 邏輯編組 604 模組 606 模組 32 201110594 608 690 模組記憶體 33

Claims

201110594 七、申請專利範圍： 1· 一種用於無線通訊的方法，包括以下步驟：標識其中將在一通訊通道上在複數個空間串流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期；標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立一引導頻音調映射，其中所標識的引導頻音調值使得一接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號，其中當在一或多個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的該等引導頻音調值裏的至少兩個是正交的；及在該複數個符號週期裏在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個引導頻音調。 2·如請求項1之方法，其中該一或多個維度是從由一空 1維度、—時間維度和一頻率維度組成的—集合中選的。、 3.如請求項添加到複數個 [之方法’其中該正交的引導頻音調映射被 0FDM符號。如請求項3 添加到該複數個之方法’其中該正交的引導頻音調映射被 OFDM符號的固定次載波。 34 201110594 5·如請求項1 頻音調圖案與— 性0 之方法，進一步包括以下步驟：將一引導正交碼重疊以在複數個維度中達成正交 6·如請求項5 Hadamard矩陣的之方法’其中該正交碼是藉由從— -行和一列之一取一個條目來獲得的。月求項1之方法’其中該正交的引導頻音調映射在封包中每預定複數個符號就重複。 δ. 本項万法，進一芡Β枯以下步驟·用沁钕5丨導頻曰調映射更長的一序列來更改該引導頻音調映射以建比該51導頻音調映射有一更長重複週期的一正交引壤瓶"^ "is ητί» & »_ rsi 導頻音調映射圖案 9·如睛求項8之方法，其中該序列是諸如IEEE 802.11 標準第17.3.5.9 f提供的一偽隨機序列。 10. —種通訊裝置，包括：用於標識其中將在—通訊通道上在複數個空間串流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期的構件；用於標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立—引導頻音調映射的構件，其中 35 201110594 所標識的引導頻音調值使得一接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的k號，其中當在一或多個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的該等引導頻音調值裏的至少兩個是正交的；及用於在該複數個符號週期裏在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個引導頻音調的構件。 11. 如請求項1〇之通訊裝置，其中該一或多個維度是從由一空間維度、一時間維度和一頻率維度組成的一集合中選取的。 12. 如請求項1〇之通訊裝置，其中該正交的引導頻音調映射被添加到複數個OFDM符號。 13. 如請求項12之通訊裝置，其中該正交的引導頻音調映射被添加到該複數個OFDM符號的固定次載波。 14. 如請求項之通訊裝置，進一步包括用於將一引導頻音調圖案與一正交碼重疊以在複數個維度中達成正交性的構件。 15. 如請求項14之通訊裝置’其中該正交碼是藉由從一 36 201110594 Hadamard 拓陆 αλ 少趣陣的一行和一列之一取一個條目來獲得的。 16.如請求項1〇之通訊裝置其中該正交的引導頻音調映射在一封包中每預定複數個符號就重複。如β求項12之通訊裝置，進一步包括用於用比該引導頻音調映射更長的一序列來更改該引導頻音調映射以建立比該引導頻音調映射有一更長重複週期的一正交引導頻音調映射圖案的—構件。 18·如請求項17之通訊裝置，其中該序列是諸如IEEE 802.11標準第17 3 5 9節提供的一僞隨機序列。 19. 一種通訊裝置，包括：一處理系統，配置成：標識其中將在一通訊通道上在複數個空間串流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期；標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立一引導頻音調映射’其中所標識的引導頻音調值使得一接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號，其中當在一或多個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的該等引導頻音調值裏的至少兩個是正交的；及 37 201110594 在該複數個符號週期裏在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個引導頻音調。 20.如請求項19之通訊裝置，其中該— 一空間維度、一時間維度和一頻率維度取的。或多個維度是從由組成的一集合中選 21·如請求項19之通訊裝置，其中該正交的引導頻音調射被添加到複數個OFDM符號。映 22.如請求項21之通訊裝置，其中該正交的引導頻音調射被添加到該複數個_M符號的固定次載波。映度中達成正交性 24. 如請求項23之跡贿以“ ^ 料藉由從一 < r平的一行和一列之— 取一個條目來獲得的。 25. 如請求項19之通訊裝置，& 射在一封包 ’、〜正乂的引導頻音調映 I中每預定複數個符號就重複。 26·如請求堵0亡文 _ 25之通訊裝置’其中該處理系統進一步被配 38 201110594 置成用比該引導瓶立丨导頻5調映射更長的一序列來更改該引導頻音調映射以娃 a L 建比該引導頻音調映射有一更長重複週期的JL交引導頻音調映射圖案。 27·如叫求項26之通訊裝置，其中該序列是諸如IEEE ‘準第17.3.5.9節提供的一僞隨機序列。 28. —種用於無線通訊的電腦程式産品，包括：機器可讀取媒體，其編碼有能執行用於以下動作的指令：標識其中將在一通訊通道上在複數個空間串流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期；標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立一引導頻音調映射，其中所標識的引導頻音調值使得一接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號，其中當在一或多個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的該等引導頻音調值裏的至少兩個是正交的；及在該複數個符號週期裏在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個引導頻音調》 29. —種無線通訊設備’包括：一符號標識器，配置成標識其中將在一通訊通道上在複數 39 201110594 個空間串流中傳送表示經編碼資料的符號的複數個符號週期；一引導頻音調映射器’其耦合到該符號標識器引導頻音調’用於標識該複數個符號週期中的複數個引導頻音調的複數個引導頻音調值以建立一引導頻音調映射，其中所標識的引導頻音調值使得一接收機在接收到該複數個引導頻音調中的至少一些時得到使該接收機能表徵和減輕任何通訊劣化並潛在可能獲得傳送空間串流分集益處的信號’其中當在一或多個維度上組合該等符號時，該引導頻音調映射中的該等引導頻音調值裏的至少兩個是正交的；及一發射機，其輕合到該引導頻音調映射器，用於在該複數個符號週期裏在該複數個空間串流上傳送該等符號和該複數個彳丨導頻音調。