TW533682B - High efficiency, high performance communications system employing multi-carrier modulation - Google Patents

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533682 A7 B7 五、發明說明（i) 發明背景 1. 發明範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關於資料通信。更明確而言，本發明係有關 採用多重載體調變、及具有高效率、改善性能、與提高彈 性而改善通信系統。 2. 相關技藝之説明 一現階段通信系統需要支援各種應用。一此通信系統是 一劃碼多工存取（CDMA)系統，其可符合”TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System丨丨，以 下簡稱爲IS-95標準。CDMA系統可在地面連結上的使用者 之間支援語音與資料通信。在一多重存取通信系統中的 CDMA技術使用是在美國專利案號4,901，307名稱"SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS，， 與美國專利案號5，103,459名稱"SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”中揭露，兩者已轉讓爲本發明，而 且在此僅列出供參考。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一 IS-95符合CDMA系統可在前向與反向通信上支援語音 與資料服務。典型上，每個語音呼叫或每個路由資料傳輸 可指定具有一可變但是未限制資料率的專屬頻道。根據IS-95標準，路由或語音資料可劃分成碼頻道訊框，而且具有 14.4 Kbps高資科率的20微秒持續時間。訊框然後可在指定 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSM·丨規格（u〇xL;97公釐） 533682 Λ7 B7 五、發明說明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的頻道上傳送。以固定大小的碼頻道訊框傳送路由資料之 一方法是在美國專利案號5,504,773名稱”METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION”中描述，其已轉讓爲本發明，而且在此 僅列出供參考。 許多明顯不同是存在語音與資料服務的特徵與需求之 間。此一不同是語音服務嚴格加諸及固定的延遲需求，然 而資料服務通常可容忍可變的延遲量。語音訊框的整個單 向延遲典型需要小於100微秒。對照下，資料訊框的延遲 典型是一可變的參數，其可有利用來將資料通信系統的整 個效率最佳化。 延遲的較高容許度允許路由資料在猝發時聚集及傳輸， 而可提供一較高位準的效率與性能。例如，資料訊框可採 用需要較長延遲的更有效率的錯誤更正編碼技術，而其不 能容忍語音訊框的錯誤。對照下，語音訊框係局限於具有 短延遲的較無效率編碼技術使用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在語音與服務資料之間的另一明顯不同是先前典型需要 整體的一固定與共同服務等級（GOS)，其對余後者通常是 不需要或實施。對於提供語音服務的數位通信系統而言， 此對於所有使用者典型可轉換成一固定與相等傳輸率，.及 語音訊框錯誤率的一最大容忍値。對照下，對於資料服務 而言，GOS可於不同的使用者而不同，而且典型亦可以是 一參數，而可有利提高系統的整個效率。一通信系統的 GOS典型是定義成在一特殊資料量傳輸中發生的總延遲。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSM1規格（210 X 297公釐） A7 B7

533682 五、發明說明（3 ) 然而，在語音與資料服務之間的另一明顯不同是先前在 一 CDMA系統中需要一可靠的通信連結，而且是透過軟交 遞提供。軟交遞可從兩或多個基地台造成冗餘傳輸，以= 吾可信度。然而，此額外可信度對於資料傳輸是不需要， 因爲錯誤接收的資料訊框會被重傳。對於資料服務而士， 支援軟交遞所需的傳輸電力可更有效用於傳送額外資^。 因爲上述的明顯不同，設計一通信系統可有效率支援注 音與資料服務是一挑戰。IS_95 CDMA系統的設計可 率傳輸語音資料，而且亦可傳輸路由資料。頻道結構的設 計及根據IS-95的資料訊框格式對於語音資料已最佳化。根 據IS-95而於資料服務增強的一通信系統是在1997年丨丨月$ 日所申請的美國專利案號08/963,386名稱，，方法和奘¥二古 比率封包資料傳輸”中揭露，其已轉讓爲本發明，二 此僅列出供參考。 然而，對於無線語音與資料通信從未成長的要求提供而 3，一較咼效率、較鬲性能無線通信系統可支援語音與資 料服務是想要的。 ’ 發明概述 本發明係針對一新及改善的通信系統，其可透過採用天 線、頻率、與時間差異的一組合而提供增加頻譜效率、改 善效率、與提高彈性。通信系統的操作可同時支援不同需 求的各種不同類型（例如，控制、廣播、語音、路由資料 等）的許多傳輸。通信系統的各種'不同特徵、與具體實施 例將在下面描述。 -6 - 本紙張尺度剌中關家鮮（CNS)A4驗G x 297公楚）~~ --------- n I IV ί ί Hi n an · ml n I I— n n (n tn、a an n n n n l ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 A7 --------____B7_____ 五、發明說明（4 ) 本發明的一具體實施例可提供在一通信系統中使用的發 射器單元，而且其建構可提供用以傳送信號的天線、頻 率或寺門差異、或組合。發射器單元包括一系統資料處 理器、一或多個調變器、及一或多個天線。系統資料處理 器可接收及將一輸入資料流劃分成許多（K)頻道資料流， 並且可進一步處理頻道資料流，以產生一或多個（Ντ)調變 符號向量流。每個調變符號向量流包括代表在一或多個頻 道貝料流中資料的一連率調變符號向量。 每個調變器可調變一相對的調變符號向量流，以提供一 凋k的仏唬，而且每個天線可接收及傳送一相對的調變信 號。每個調變器典型包括一反（快速）傅利葉轉換（IFFT)& 一循壤則置產生器。IFFT可產生代表調變符號向量的時 域，而且該循環前置產生器可重複代表每個調變符號向量 的一部分時域。 系統貧料處理器包括一或多個頻道資料處理器、編碼 奋、解多工器、與組合器。在一特殊實施中，每個編碼器 可編碼一相對的頻道資料流，以產生一編碼的資料流，每 個頻運資料處理器可處理一相對的編碼資料流，以產生調 變符號的一流，每個解多工器可將調變符號流解多工成一 或多個符號子流，而且每個組合器可選擇性組合該等符號 子流，以產生一相關天線的調變符號向量流。 根據本發明的一觀點，該等頻道資料流可透過使用多重 載體凋變（例如，正交劃頻多工調變（〇FE)M))而調變。多重 載m凋^:可將系統工作頻寬w劃分成許多（L )子頻帶。每 本紙張尺度適用中國國家標準（cns)a4規格（210 X 297公釐） i l· ^--------tr---------UPl (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 533682 Λ7 一―_ B7 一 -~- —----- 五、發明說明（5 ) 個子頻帶是與一不同的中央頻率有關，而且對應到一子頻 道。 調變符號向量能以一方式產生及傳送，以提供天線、頻 率、或時間差異、或組合。例如，一特殊頻道資料流的資 料可從一或多個天線、系統工作頻寬的一或多個頻寬、及 在一或多個時間週期上傳送，以分別提供天線、頻率、與 時間差兴。各種不同通信模式（例如，差異與Μίμο)可支 援，並且是在下面詳細描述。 每個頻道資料傳輸流、每個子頻道、每個天線、或傳輸 的一些其他單元可使用從包括例如M-PSK和M-QAM的一組 所選取的一特殊調變方法而調變。編碼可在每個頻道資料 流、每個子頻道等上達成。資料的預先條件化亦可透過使 用描述通信連結特徵的頻道狀態資訊（CSI)而在發射器單元 上執行。此csi可包括例如對應下述通信連結或C/I値的特 徵模式。 劃時多工（TDM)亦可用來提高彈性，尤其是用於路由資 料傳輸。頻道資料流如此可在時隙傳輸，而且每個時隙具 有與例如一調變符號長度有關的持續時間。一語音呼叫可 指定爲一部分可用系統資源（例如，一特殊子頻道），以減 >處理延遲。一特殊傳輸的路由資料可在一或多個時隙中 聚集及傳輸，用以改善效率。導頻及其他類型的資料亦可 在選取的時隙上傳送。 本發明的另-具體實施例可提供一接收器單元，其包括 例如至少一天線、至少一前端處理器、至少一（快速）傅利 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---^ · I I------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

533682 五、發明說明（6 ) 葉轉換（FFT)冑理器、至少—解調變器、及至少—解 碼器。每個天線可接收一或多個調變信號，並且將接收的 信號提供給處理信號的一相對前端處理器，以產生取樣信 號。每個FFT可將來自一相對前端處理器的取樣轉換成轉 換的，示。來自至少一FFT處理器的轉換表示然後可透過 處里處理成或多個符號流，而且每個符號流係對應一 特殊處理傳輸（例如，控制、廣播、語音、或路由資料）。 每個解調變器可解調變—相對的符號流，以產生解調變 的資枓，而且每個解碼器可解碼相對的解調變資料，以產 生解碼的資料。該等調變信號能以—方式產生及傳輸及/ 或接收，以提供如下述的天線、頻率、或時間差異、或組 合。 乂而，本發明的另一具體實施例可提供用以產生及傳送 T或多個調變信號的方法。根據該方法，-輸入資料流可 接^ ’並且可劃分成許多頻道資料流。該等頻道資料流然 後可使用或多個編碼方法編碼，而且使用一或多個調變 方法調變，以產生調變符號。對應每個天線子頻道的符號 然後可組合成調變符號向量，該調變符號向量然後可當作 調變符號向量流提供。再者，該等調變符號向量能以一 方式產生及傳送，以提供天線、頻率、或時間差異、或组 合。 圖式之簡單説明 、，本發明的特徵、本質、與優點從下面連同附圖的詳細描 述而可更顯然，相同的參考數字在相對圖中是表示相同部 -9- (CNS)Al規格⑵Ο X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂-. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（7 ) 分，其中： 圖1是一多重輸入多重輸出（MIM〇)通信系統圖； 圖2係描述在一發射器單元上來自-料天線傳輸的一 特殊範例圖； 9 圖3是圖1所示通信系統的一資料處理器及一調變器 體實施例方塊圖； °° 一 圖4A和4B是一資料通道處理器的兩具體實施例方塊 圖，其可用於例如㈣、廣播、語音、或路由資料的 道資料流； 、 圖5A至5C是該等處理單元的一具體實施例方塊圖， 可用來產生在圖2顯示的傳送信號； 圖6疋一接收咨單元的具體實施例方塊圖，其具有多 接收天線，該天線可用來接收一或多個頻道資料流；及 圖7係根據一具體實施例而顯示使用一通信系統的一些 操作模式達成頻譜效率圖。 特殊具體實施例之詳細説明 圖1是可實施本發明的一些具體實施例的多重輸入多重 輸出（ΜΙΜΟ)通信系統1〇〇圖。通信系統1〇()的操作可提供 天線、頻率、與時間差異的一組合，以增加頻譜效率、改 善效率、及提高彈性。增加頻譜效率的特徵是當利用可用 系統頻寬時，能以每赫（bps/Hz)的每秒位元數傳送更多位 元。可獲得較高頻譜效率的技術是在下面進一步詳細描 述。改善效率可例如透過一特定連結載體雜訊加干擾比 (C/Ι)的較低位元錯誤率（BER)或訊框錯誤率而量化。而 其 重 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 五、發明說明（8 ) 且’提高的彈性的特徵是可適應具有不同與典型不同需求 勺多人使用者。這些目標可邵分透過採用多重載體調變、 劃時多工（TDM)、多重傳輸及/或接收天線、其他技術而達 成本發明的特欲、觀點、及優點將在下面進一步詳細描 述。 如圖1所7F，通信系統丨〇〇包括與一第二系統1 通信的 第系統11 〇。系統11 〇包括一（傳輸）資料處理器i i2，其 可⑴接收或產生資料；（2)處理該資料，以提供天線、頻 率、或時間差異、或組合；及（3)可將處理的調變符號提供 、、令許夕凋’趁态（MOD)l 14a至114t。每個調變器114可進一步 處理該等凋變符號，並且產生適於傳輸的一 R f調變信 號。從調變器114a至U4t的RF調變信號然後可在通信連 結118上從相對的天線116&至116t傳送給系統12〇。 在圖1所示的具體實施例中，系統12〇包括許多接收天線 122a至122r，其可接收傳送的信號，並且將接收的信號提 供給相對解調變器（DEMOD)124aS124r。如圖1所示，每 個接收天線122可接收來自一或多個傳輸天線116的信號， 其是因許多因素，例如系統11〇使用的操作模式、傳送及 接收天線的支配、通k連結特徵等。每個解調變器124可 透過使用一解調變方法而將該相對接收信號解調變，此是 在發射咨上所使用的碉變方法互補。來自解調變器12 4 a至 124r的解調變符號然後可提供給一（接收）資料處理器126， 以進一步處理該等符號而提供輸出資料。在發射器與接收 器單元上的資料處理將在下面進一步詳細描述。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- A7

533682 五、發明說明（9 ) 圖1只顯示從系統110到系統⑶的順向連結傳輸。此結 構可用於資料廣播及其他單向資料傳輸應用。在—雙向通 信系統中，雖然爲了簡化未在圖1顯示，但是從系統12〇到 j統Π0的一反向連結亦可提供。對於雙向通信系統而 I，該等系統110和120的每一者可當作一發射器單元或一 接收器單το、或兩者同時操作，其是因資料是否在單元傳 送或接收而定。 爲了簡化，顯示的通信系統100係包括一發射器單元（亦 即，系統110)及一接收器單元（亦即，系統12〇)。然而，通 信系統的其他變化與結構是可能的。例如，在一多人使用 者、多重存取通信系統中，單一發射器單元可用來將資料 同時傳送給#午多接收器單元。而且，在H95 CDMA系統 中的類似軟交遞之一方式中，一接收器單元可從許多發射 咨單元同時接收傳輸。本發明的通信系統包括任何數量的 發射器與接收器單元。 母個發射器單元可如圖1所示而包括單一傳輸天線或許 多傳輸天線。同樣地，每個接收器單元可再同樣如圖1所 示包括單一接收天線或許多接收天線。例如，通信系統包 括一中央系統（亦即，類似在IS-95 CDMA系統中的一基地 台），其具有可從許多遠端系統（亦即，用户單元、類似 CDMA系統的遠端台）傳送資料及接收資料的許多天線，其 中的一些包括一天線，而且其他可包括多重天線。如下所 述，通常，當傳送及接收天線增加時，天線差異便提高， 而且效率可改善。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^------— It---------^w>. 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 '---—------B7_____ 五、發明說明（1〇 ) 如在此的使用，一天線可視爲在空間分散配置的一或多 個天線元件。該等天線元件是實際位在單一位置或分散在 各地。貫際同時位在單一位置的天線元件可如同一天線陣 歹J (例如，例如一 CDMA基地台）操作。一天線網路是由實 際分開（例如，數個CDMA基地台）的天線陣列或元件所組 成。一天線陣列或天線網路的設計具有可形成光束及從天 線陣列或網路傳送多重光束的能力。例如，一 Cdma基地 台的設計具有可從相同天線將多達3道光束傳送給一涵蓋 區域（或區段）的3個不同區段。因此，3道光束可視爲來自3 個天線的3個傳輸。 本發明的通信系統設計可提供一多人使用者、多重存取 通信方法，而可支援具有不同需求及能力的用户單元。該 方法允許系統整個操作頻寬W(例如，1.2288 MHz)可在不 同類型的服務之中有效率共用，而可具有高度不同資料率 (QCS)、延遲、及服務品質需求。 此不同類型服務的範例包括語音服務與資料服務。語音 服矛力典型特欲疋一低資料率（例如，8 kbps到32 kbps)、短 處理延遲（例如，到3微秒到100微秒整個單向延遲），並且 維持一較長時段的通信頻道使用。透過語音服務所加諸的 短延遲需求典型需要專屬於呼叫持續時間的每個語音呼叫 的一小部分系統資源。對照下，資料服務的特徵是"猝發，， 路由，其中可變的資料量可隨時傳送。資料量可在猝發間 及在使用者間明顯改變。爲了高效率，本發明的通信系統 的設計具有可依需要將一部分可用資源配置給語音服務， -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ! t 11 --------^-------11 ^^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 533682 Λ7 ------- B7______ 五、發明說明（Μ ) 並且將其餘資源配置給資料服務的能力。在本發明的一些 具體實施例中，一部分的可用系統資源亦可專屬於某些資 料服務或某些類型的資料服務。 每個用户單元可達成的資料率的分配可在一些最小與最 大目碎間値（例如，從2〇〇 kbps到超過20 Mbps)之間廣泛改 變。任何時刻的一特殊用户單元的可達成資料率會受到許 多因素的影響，例如可用傳殊功率量、通信連結品質（亦 即’ C /1 )、編碼方法等。每個用户單元的資料率需求亦可 在一最小値（例如’於一語音呼叫是8 kbps)與多達最大可 支援瞬間峰値率（例如，於猝發資料服務是2〇 Mbps)之間廣 泛改變。 語晋與資料路由的百分比典型是可隨時間改變的一任意 變數。根據本發明的某些觀點，若要同時有效率支援兩服 務類型，本發明的通信系統的設計具有可根據語音與資料 路由量而動態配置資源的能力。動態配置資源的一方法是 在下面描述。配置資源的另一方法是在上述美國專利案號 08/963,386描述。 本發明的通k系統可提供上述特徵及優點，而且可支援 具有不同需求的不同類型服務。該等特徵可透過採用天 線、頻率、或時間差異、或組合達成。在本發明的一些具 體實施例中，天線、頻率、或時間差異可獨立達成及動態 選取。 如在此的使用，天線差異係表示在超過一天線上的資料 傳輸及接收，頻率差異係表示在超過一子頻帶上的資料傳 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 A7

輸，而且時間差異係表示在超過一時間段上的資料傳輸。 天線、頻率，而且時間差異包括子分類。例如，傳輸^異 係表不以一方式使用超過一傳輸天線，以改善通信連結的 可信度，接收差異係表示以一方式使用超過一接收天線， 以改善通信連結的可信度，而且空間差異係表示使用 '多重 傳輸及接收天線，以改善可信度及/或增加通信連結的能 力。傳輸及接收差異以可組合使用，以改善通信連:的^ 信賭，而無需提高連結能力。天線、頻率、及時間差異的 各種不同組合如此可達成，而且是在本發明的範圍内。 頻率差異可透過例如直角劃頻多工（〇FDM)的一多重載體 調變方法的使用而提供，其允許在工作頻寬的各種不同； 頻帶上傳輸資料。時間差異可透過在不同時間上傳輸資料 而j成，其可使劃時多工（TDM)而更容易達成。本發明的 通信系統的這些各種不同觀點是在下面進一步描述。 根據本發明的一觀點，天線差異可透過在發射器單元上 採用許多（NT)傳輸天線或在接收器單元上採用許多（nr)接 收天、’泉、或在發射益與接收器單元上的多重天線而達成。 在地面通仏系統（例如，一細胞式系統、一廣播系統、 系、’、充等），來自一發射器單元的一 R F調變信號可經由許 夕傳輸路徑而到達接收器單元。傳輸路徑的特徵典型可根 據泎多因素而隨時間改變。如果使用超過一傳輸或收天線 用而且如果在傳輸與接收天線之間的傳輸路徑是獨立 (亦即，無關），其通常對於至少一範圍是眞實的，那麼當 天、’泉數量增加時，可正確接收傳輸信號。通常，當傳輸與 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t--------^---------. 趣濟部智慧財產局員X消費合作社印製 -15-

本紙張⑵〇 x 297公釐） 533682 Λ7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（13 ) 接收天線數量增加時，声豈 走吳便增加，而且可改善效率。 在本發明的一些具體實 貝地1歹』〒，天線差異可根據通信連 …的特徵而動態提供，以提供必要的效率。例如，較高程 度的天線差異可於-些類型的通信(例如，發信）、一 型的服務（例如，f五立） 一 V V 阳曰）、一些通信連結特徵（例如，低 C/Ι)、或一些其他情況或考慮而提供。 如在此的使用，天線差異包括傳送差異及接收差異。對 於傳送差異而言，資料可在多重傳輸天線上傳送。典型 上，額外處理可在從傳輸天線所傳送的資料上達成，以達 成想要的差異。例如，從不同傳輸天線傳送的資料能以 間、或編碼、及可用傳輸天線交錯而延遲或重新整理。 且，頻率與時間差異可連同不同傳輸天線使用。對於接 差異而Έ：，調變信號可在多重接收天線上接收，而且差 可透過經由不同傳輸路徑接收信號而達成。 根據本發明的另一觀點，頻率差異可透過採用一多重 體調變方法而達成。有許多優點的一此方法是〇FDM。 著OFDM調變’整個傳輸頻道本質可分成用來傳送相同％ 不同資料的許多（L)平行子頻道。整個頻道佔用w的整個 工作頻寬，而且該等子頻道的每一者係佔用具有一 W /L 寬的一子頻帶，而且是在一不同中央頻率上置中。該等 頻道的每一者具有整個工作頻寬的一部分頻寬。如下 述，該等子頻道的每一者亦可認爲是與一特別（及可能 一）處理、編碼、與調變方法有關的一獨立資料傳輸 道。 -16- 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X烈7公爱） 時 而 收 異 載 隨 或 頻 子 所 唯 頻 ----^-------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 533682 五、發明說明（μ ) 資料可在兩或多個子頻帶的任何定義組上劃分 以提供頻㈣異。例如，-特殊用户單元的傳輸可在^ 1的子頻道】:日争隙2的子頻道2、時隙3的子頻道2等為 生。如另-範例所示，一特殊用户單元的資料可在時; U例如’在兩子頻道上傳送的相同資料）的子頻道心、時 隙2的子頻道4和6、時隙3的子頻道2等。隨著時間在不同 子頻迢上的資料傳輸可改善頻率選擇衰減與頻道失眞的— 通信系統效率。〇FDM調變的其他利益將在下面描述。 然而’根據本發明的另一觀點，時間差異可透過在不同 時間上傳送資料而達成’而且可透過使用劃時多工(TD峋 而容易達成。料資料服務（而且可能是語音服務）而言， 資料傳輸可在時隙上發生，而且可被選取以提供通信連站 免受衰減影響。時間差異亦可藉由交錯的使用而達成。 例如，特殊用户單元的傳輸可在時隙1至x、或在一部 $從1至x(例如，時隙卜5、8等）的可能時隙上發生。在 母個時隙上傳送的資料量可可變或固^。在多重時隙上的 傳輸可改善由於受到例如脈衝雜訊與干擾影響的正確資料 接收可能性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 曰天線、頻率、與時間差異的組合允許本發明的通信系統 ^ ί、健王的政率。天線、頻率、及/或時間差異可改善至 ^二傳輸貝料正確接收的可能性，然後可用來（例如， ^由解碼），以更正在期他傳輸上發生的一些錯誤。天 、泉、T率^與時間差異的組合亦允許通系統可同時適應具 有不同資料率、處理延遲、及服務需求品質的不同類型服 -17- 533682 Λ7 """- ____ — 五、發明說明（15) 務。 本發明的通仏系統此以序多不同通信模式設計及操作， 而且每個通信模式可採用天線、頻率、或時間差異、或組 合。通信模式包括例如一差異通信模式及一 MIM〇通信模 式。差異與ΜΙΜΟ通仏模式的各種不同組合亦可透過通信 系統支援。而且，其他通信模式可實施，而且是在本發明 的範圍内。 差異通信模式可採用傳輸及/或接收差異、頻率、或時間 差異、或組合，而且通常可用來改善通信連結的可信度。 在差異通信模式的一實施中，發射器單元可從一有限組的 可能建構而選取一調變與編碼方法（亦即，建構），該可能 建構是已知爲接收器單元。例如，每個額外成本與共同頻 道是與所有接收器單元已知的一特殊建構有關。當使用一 特殊使用者（例如，用於一語音呼叫或資料傳輸）差異通信 模式時，模式及/或建構可以是透過接收器單元的已知設 定（例如，來自一先前設定）或協議（例如，經由共同頻 道）。 ^ 在差兴通仏模式中’資料可在一或多個時間週期上於一 或多個子頻道從一或多個天線傳送。配置的子頻道是與相 同天線有關，或可以是與不同天線有關的子頻道。在亦稱 爲’’純”差異通信模式的一差異通信模式的普遍應用方面， 會料可從所有可用的傳輸天線傳送給目的地接收器單元。 純差異通信模式可使用在資料率需求是低的、或當C 是 低的、或當兩者是眞的例證中。 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A丨規格⑵()X 297公' ---— - 裝--- C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ C7_______ 五、發明說明（16 ) ΜΙΜΟ通信模式是在通信連結的兩端上採用天線差異’ 而且通常可用來改善通信連結的可信度及增加通信連結的 能力。ΜΙΜΟ通信模式可進一步採用頻率及/或時間差異、 及天線差異。在此亦稱爲空間通信模式的ΜΙΜ：〇通信模式 可採用下述的一或多個處理模式。 差異通信模式通常具有低於ΜΙΜ〇通信模式的頻譜效 率，尤其是在高C /1位準。然而，在適度到低C /1値時’差 異通信模式可達成可比較的效率及可較簡單實施。大體 上，當使用時，ΜΙΜΟ通信模式的使用可提供較高的頻譜 效率，特別是在適度到高C /1値。當資料率需求適度到高 値時，ΜΙΜΟ通信模式如此便可有利使用。 通信系統的設計可同時支援差異與ΜΙΜΟ通信模式。通 信模式能以各種不同方式應用，而且對於增加彈性度而 言，可在子頻道基礎上獨立應用。ΜΙΜΟ通信模式典型可 運用在特殊使用者。然而，每個通信模式可獨立應用在每 個子頻道上、一部分子頻道、所有子頻道、或在一些其他 基礎上。例如，ΜΙΜΟ通信模式的使用可運用在一特殊使 用者（例如，一資料使用者），而且，差異通信模式的使用 可運用在一不同子頻道上的另一特殊使用者（例如，一語 音使用者）。差異通信模式亦可應用在經歷較高路經捐失 的例如子頻道上。 本發明的通信系統的設計亦可支援許多處理模式。當發 射為單元提供表示通信連結情況（亦即，”狀態是的資訊 時’額外處理便可在發射器單元上執行，以進一步改善效 11 t--------tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’19-

533682 Λ7 L37 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（17) 率及提高效率。整個頻道狀態資訊（CSI)或部分CSI可用於 發射器單το。整個CSI包括用於每個子頻帶的傳輸與接收 天線的所有對之間足夠的傳遞路徑（亦即，振幅與相位）的 特欲。整個CSI亦包括每個子頻帶的c /]t。如下所述，整個 CSI能以一組複雜增益値矩陣而具體實施，該等複雜增益 値係描述從傳輸天線到接收天線的傳輸路徑情況。部分 CSI包括例如子頻帶的C/][。隨著整個CSI或部分CSI，發射 益單元可在接收器單元傳送之前先將資料條件化。 在整個CSI處理的一特殊實施模式中，發射器單元能以 對於一特殊接收為單元（例如，預先條件化可於指定給該 接收器單元的每個子頻帶執行）是唯一的方式而將提供給 輸天線的信號預先條件化。只要頻道不從透過接收器單元 測量及隨後傳回給發射器及用來將傳輸預先條件化時略微 改變，想要的接收器單元便可解調變傳輸。在此實施中， 一以整個CSI爲基礎的ΜΙΜΟ通信只可透過接收器單元解調 變，而孩接收器單元是與用來將傳輸信號預先條件化的 CSI有關。 在部分CSI或沒有CST處理模式的一特殊實施中，發射 器單元可採用一普遍調變與編碼方法（例如，在每資料頻 迢傳輸上），其然後可（理論上）透過所有接收器單元解調 乂。在邵分CSI處理模式的一實施中，單一接收器單元可 指定它的C/I，而且在所有天線上所採用的調變因此（例 如，用於可靠傳輸）可選取供該接收器單元。其他接收器 單元可嘗試將該傳輸解調變，而且如果他們具有適當的 -20- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210x297公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- 533682 Λ7 B7 五、發明說明（18 ) C /1，可成功恢復傳輸。一普遍（例如，廣播）頻道可使用一 沒有CSI處理模式以到達所有使用者。 整個CSI處理是在下面簡短描述。當CSI可使用在發射器 單元時’ 一簡單方法可將多重輸入多重輸出頻道分解成一 組獨立頻道。在發射器上的頻道傳輸功能的提供，左邊的 特徵向量可用來傳送不同資料流。與每個特徵向量使用的 調變字母可透過特徵値的提供而由該模式可用的C /〗決 定。如果Η是NR X Ντ矩陣，其可在指定時間上提供Ντ發 射器天線元件及N R接收器天線元件的頻道響應，而且1是 輸入頻道的Ν τ向量，那麼接收信號能以下列表示： H 2L+ η. 其中IL是表示雜訊加干擾的一 N R向量。透過頻道矩陣與 共軏變換的乘積所形成Hermitian矩陣的特徵向量分解能以 下式表示： H*E = E £E，， 其中符號*係表示共耗變換，E是特徵向量矩陣，而且五 是特徵値的一對角線矩陣，大小Ντ X NT的兩者。發射器 可透過使用特徵向量矩陣E而轉換一組Ν τ調變符號b。來 自Ν τ傳輸天線的傳送調變符號能以下式表示：

X = EL 對於所有天線而言，預先條件化如此可透過一如下所示 的一矩陣乘法運算達成·· 方程式（1) -21 - 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 Λ7 B7 五、發明說明（19 )

I χιΜ β11» β12, ， 气Vr eNT\ ^ eNTi i e •A«r"r • Μ 方程式1 其中b i、b2、…與bNT分別是在傳輸天線1、2、.··、Ντ 上的一特殊子頻道的調變符號，其中每個調變符號可透過 使用例如M-PSK、M-QAM而等產生，其如下所述； E -是與從傳輸天線到接收天線的傳輸損失有關的特徵向 量矩陣；及 x 1、x2、…xNX是預先條件化調變符號，其能以下式表 示： ' + δ2 ·〜+.·· W…〜:：:及 c請先閱讀背面之注音心事項再填寫本頁) 1! n on 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Nr=b'···十、 既然H*H是Hermitian,所以特徵向量矩陣是一元化的。 因此，如果b的元件具相等功率，\的元件亦具相等功率。 然後，接收信號能以下式表示： yj= HEb. + η. 接收器可在乘以右邊特徵向量之後執行一頻道匹配篩選 運算。頻道匹酉己篩料算的結果是向量z，其㉟以下式表 示： 方程式⑺ 其中新的雜訊項目具有能以下式表示的協方差：

Ε{η_η_*)= E(E*H*njL*HE)= E*H*HE = A -22- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公 533682 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（20 ) 亦即’雜訊元件是與特徵値所提供的相異無關。I的第i 元件的C /1是λ i，E *的第i對角線元件。 發射器單元如此可根據特徵値所提供的C /1而選取該等 特徵向量的每一者的一調變字母（亦即，信號群）。假設頻 运情況並未在CSI於接收器上測量的時間及報告與用來將 發射斋傳輸預先條件化之間的間隔略微改變，然後，通信 系統的效率將同等於具有已知C /1，s的一組獨立A w G N頻 道的效率。 如一範例所示，其假設ΜΙΜΟ通信模式是運用在一特殊 子頻道上從4個傳輸天線傳送的一頻道資料流。頻道資料 流可解多工成4個資料子流，一資料子流是用於每個傳輸 天線。每個資料子流然後可透過使用根據子頻帶與傳輸天 線的CSI所選取的一特殊調變方法（例如，M-PSK、μ-QAM 等）而調變。4個調變子流如此便可產生給4個資料子流， 而且每個調變子流包括調變符號的一流。4個調變子流然 後可izt過使用如上述方程式（1)表示的特徵向量矩陣而預先 條件化，以產生預先條件化的調變符號。預先條件化調變 符號的4個流是分別提供給4個傳輸天線的4個組合。每個 組合器可組合接收的預先條件化調變符號與其他子頻道的 凋’交符號，以產生相關傳輸天線的一調變符號向量流。 以整個CSI爲基礎處理是典型採用在MIM〇通信模式，其 中平行資料流是在該等配置子頻道之其中每一者的該等頻 道特徵模式之其中每一者上傳送給一特殊使用者。根據整 個cSI的類似處理可執行，其中只在一部分可用特徵模式 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 I · 533682 Λ7 五、發明說明（21 ) 上的傳輸係適於該等配置子頻道（例如 >甘I ^ 如，以貫施光束操縱） (::中母-者。因爲與整個CSI處理(例如，在發射器與接 收咨單元上增加的複雜度，增加從接收器單元到發射哭單 几的⑶傳輸額外成本等）有關的成本，所以整個⑶處理 可運用通信模式的某些例證，其中可額外增加性 能與效率。 在整個CSI不可使用的例證中，在傳輸路徑（或部分CSI) 上較不描述的資訊可使用’並且可在傳輸之前用來將資料 預先條件化。例如，該等子頻道之其中每一者的C/I可使 用。CA資訊然後可用來控制從各種不同傳輸天線的傳 輸，以便在想要的子頻道中提供需要的效率，並且增加系 統能力。 如在此的使用，以整個CSI爲基礎的處理模式係表示使 用整個CSI的處理模式，而且以部分CSI爲基礎的處理模式 係表示使用部分CSI的處理模式。以整個CSI爲基礎的處理 模式包括例如整個CSI ΜΙΜΟ模式，其是在ΜΙΜΟ通信模式 中利用以整個CSI爲基礎的處理。以部分csi爲基礎的模式 包括例如部分CSI ΜΙΜΟ模式，其是在ΜΙΜΟ通信模式中利 用以部分CSI爲基礎的處理。 在整個CSI或部分CSI處理採用以允許發射器單元透過使 用可用頻道狀態資訊（例如，特徵模式或c /1)將資料預先條 件化的例證中，來自接收器單元的回授構造是需要的，其 係使用一部分反向連結能力。因此，存在與以整個cSI與 部分C SI爲基礎的處理模式有關的成本。該成本應該是採 -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（22 ) 用選取處理模式的因素。以部分CSI爲基礎的處理模式不 需要額外成本’而且在某些例證是更有效率。以沒有⑶ 馬基礎的處理模式不需要額外成本，而且在—些立他環境 下，能比以整個CSI爲基礎的處理模式或以部分⑶爲基礎 的處理模式更有效率。 如果發射器單it具有CSI，而且使用代表通信連結特性 的特徵模式以傳送獨立的頻道資料流，那麼在此情況配置 的子頻道典型可唯-指定給單一使用者。另一方面，如果 採用的調變與編碼方法是普遍用於所有的使用者（亦即在 發射器上採用的CSI不是特殊使用者），那麼在此處理模式 中傳达的資訊可由冑過一使用者建接收及解4，其是因他 們的C /1而定。 圖2係描述本發明通信系統的至少一些觀點圖式。圖2係 顯示在一發射器單元上從該等1^丁傳輸天線的其中一者的 了特殊傳輸範例。在圖2中，水平軸是時間，而且垂直軸 疋頻率。在此範例中，傳輸頻道包括16個子頻道，而且可 用來傳送一連串OFDM符號，而且每個〇FDM符號包含所 有16個子頻道（一 0EDM符號是在圖2的頂端表示，並且包 括所有16個子頻帶）。一TDM結構亦描述，其中資料傳輸 可劃分成時隙，而且每個時隙具有例如一調變符號（亦 即，每個調變符號是當作TDM間隔使用）長度的持續時 間。 " 可用的子頻道可用來傳送發信、語音、路由資料等。在 圖2顯示的範例中，在時隙1上的調變符號係對應導頻資 25 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----^------•-裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .. 533682 A7 D7 ____ 五、發明說明（23 ) - -----^---------- (請先閱讀背面之注意事頊再填寫本頁) 料’其係週期性傳送，以協助接收器單元同步，並且執行 頻运估计。在時間與頻率上用以分配導頻資料的其他技術 亦了使用而且疋在本發明的範圍内。此外，如果採用所 有子頻迢（例如，具大約1/W的一小持續時間的P N碼）在導 頻間隔期間可有利地利用一特殊調變方法。導頻調變符號 的傳輸典型是以一特殊訊框率發生，其通常是以足夠快速 選取，以允终通信連結變化的正確追縱。 未用於導頻傳輸的時隙然後可用來傳送各種不同類型的 資料。例如，子頻道1和2可保留給控制傳輸，並且將資料 廣播給接收器單元。在這些子頻道上的資料通常可由所有 接收器單元接收。然而，在控制頻道上的一些訊息可以是 使用者特殊，而且因此可編碼。 浯音資料與路由資料可在其餘子頻道上傳送。對於圖2 顯示的範例而言，在時隙2至9上的子頻道3可用於語音呼 叫1，在時隙2至9上的子頻道4可用於語音呼叫2，在時隙5 至9上的子頻道5可用於語音呼叫3，而且在時隙7至9的子 頻道6可用於語音呼叫5。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其餘可用的子頻道與時隙可用於路由資料的傳輸。在圖 2顯示的範例中，資料1傳輸可在時隙2上使用子頻道5至 16’而且在時隙7上可使用子頻道7至16;資料2傳輸可在 時隙3和4上使用子頻道5至16，而且在時隙5可使用子頻道 6至16;資料3傳輸可在時隙6上使用子頻道6至16;資料4 傳輸可在時隙8上使用子頻道7至16 ;資料5傳輸可在時隙9 上使用子頻道7至11，而且資料6傳輸可在時隙9上使用子 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 533682 五、發明說明（24) 頻道12至16。資料1至6傳輪佴矣；私丄 寻W係表tf路由資料傳送給一或多 個接收器單元。 、本發明的通信彳、、统可耗支援路由料的傳輸。如圖2 所不，一特殊資料傳輸（例如，資料2)可在多重子頻道及/ 或多重時隙上發生，而且多重資料傳輸（例如，資料5和6) 可在-時隙上發生。一資料傳輸(例如，資料”亦可在非相 鄰的時隙上發生。該系統的設計亦可在一子頻道上支援多 重f料傳輸。例如，語音資料可與路由資料多工及在單一 子頻道上傳送。 資料傳輸的多1能可潛在在〇FDM符號間改變。而且， 通k杈式可隨著不同使用者（例如，從一語音或資料傳輸 到另一者）而不同。例如，語音使用者可使用差異通信模 式，而且資料使用者可使用MlM〇通信模式。這些特徵觀 念可延伸到子頻道位準。例如，一資料使用者可在具有足 夠C/Ι的子頻道中使用MIM0通信模式，而且在其餘子頻道 中可使用差異通信模式。 天線、頻率、與時間差異可分別透過來自多重天線的資 料傳輸、在不同子頻帶中的多重子頻道、及在多重時隙上 達成。例如，一特殊傳輸（例如，語音呼叫丨）的天線差異可 在兩或多個天線上透過在一特殊子頻道（例如，子頻道丨）上 傳送（語晉）資料而達成。一特殊傳輸（例如，語音呼叫丨）的 頻率差異可在不同子頻帶（例如，子頻道1和2)中透過在兩 或多個子頻道上傳送資料達成。天線與頻率差異的一組合 可透過從兩或多個天線及在兩或多個子頻道上傳送資料而 -27- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 的7公釐） 533682

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（25 ) 獲得。時間差異可透過在多重時隙上傳送資料而達成。例 如，如圖2所示，在時隙7上的資料丨傳輸是在時隙2上的一 部分（例如，新或重複）資料1傳輸。 相同或不同資料可從多重天線及/或在多重子頻帶上傳 迗，以獲得想要的差異。例如，資料可在下列傳送：（1)來 自一天線的一子頻道，（2)來自多重天線的一子頻道（例 如’子頻道1)’（3)來自所有n T天線的一子頻道，（4)來自 一天線的一組子頻道（例如，子頻道丨和2)，（5)來自多重天 線的一組子頻道，（6)來自所有NT天線的一組子頻道，或 (7)來自一組天線（例如’在一時隙上來自天線1和2的子頻 道1 ’在另一時隙來自天線2的子頻道1和2)的一組頻道。 因此，子頻道與天線的任何組合可用來提供天線與頻率差 異。 根據彳疋供取大彈性及可達成高性能與效率的本發明的某 些具體貫施例’在每個時隙上的每個子頻道可視爲傳輸 (亦即’一調變符號）的一獨立單元，其可用來傳送任何類 蜇的資料，例如導頻、發信、廣播、語音、路由資料、及 其他、或一組合（例如，多工語音與路由資料）。在此設計 中，一語音呼叫可隨時間而動態指定不同子頻道。 彈性、效率、與效率可如下述而進一步透過允許在調變 符號之中的獨立性達成。例如，每個調變符號可從_調變 方法（例如，M-PSK、M-QAM等）產生，其結果可在特殊時 間、頻率、與空間上更佳使用資源。 許多限制可應用，以簡化發射器與接收器單元的設計與 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 533682 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（26 ) 實施。例如，一語音呼叫可於呼叫的持續時間指定給一特 殊子頻迢，或直到例如子頻道重新指定執行的時間爲止。 而且，發仏及/或廣播資料可指定給一些固定的子頻道（例 如，可如圖2的顯示，於控制資料是子頻道1而且於廣播資 料是子頻道2)，所以接收器單元可知道哪些子頻道要解調 變資料，哪些要接收資料。 而且’每個資料傳輸頻道或子頻道可受限於傳輸持續時 間的一特殊調變方法（例如，M_PSK、μ-QAM)、或直到例 如指定一新調變方法的時間爲止。例如，在圖2中，在子 頻道3上的語音呼叫1可使用〇FSK，在子頻道4上的語音呼 叫2可使用16-QAM ’在時隙2上的資料1傳輸可使用8_ PSK，在時隙3至5上的資料2傳輸可使用16-QAM等。 TDM的使用允許在語音資料與路由資料傳輸中更有彈 性’而且資源的各種不同分配可考慮。例如，一使用者可 於每時隙的一子頻道、或每第4時隙的4個子頻道、或一些 其他應用指足。TDM允許資料在指定的時隙上聚集及傳 送，用以改善效率。 如果浯音活動是在發射器實施，那麼在沒有語音傳輸的 間隔中，發射器可將其他使用者指定給子頻道，所以子頻 返效率可最大化。在沒有資料可於閒置語音週期過程中傳 运的情況中’發射器可減少（或關閉）在子通道中傳送的電 力，減少出現在系統使用者的干擾位準，而且該等干擾位 準疋使用在網路的另一單元中的相同子頻道。相同特徵亦 可延伸到負荷、控制、資料、及其他頻道。 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） I.---------ί« Μ —— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 533682 Α7

五、發明說明（27 ) 生在一連續時間週期上的一小部分可用資源的配置典型會 仏成較低的延遲，而且較適於例如語音的延遲靈敏服務。 使用TDM的傳輸可在可能額外延遲的成本上提供較高效 率。本發明的通信系統可配置資源，以滿足使用者需求， 並且達成南效率與性能。 S 3疋在圖1中系統1 1 〇的資料處理器1 12與調變器114的 油=貫施例方塊圖。包括由系統i丨〇傳送所有資料的集 恤輻入貝料泥可提供給在資料處理器112内的一解多工器 (DEMUX)3l〇。解多工器31〇可將輸入資料流解多工成許多 (=)頻道資料流81至81^。每個頻道資料流係對應例如一發 仏頻遭、一廣播頻遑、一語音呼叫、或一路由資料傳輸。 每個頻道資料流可提供給_相對編碼器312，以便透過使 用一特殊編碼方法將資料編碼。 j碼包括錯誤更正編碼或錯誤偵測編碼、或兩者，其可 k w連〜的可仏度。更明確而言’此編碼包括例如交錯、 捲積編碼、Turbo編碼、TrelHs編碼、方塊編碼（例如， R-i-Solomon编碼）、猶環冗餘檢查（crc)編碼等。丁訂b〇編 碼是在1998年12月4日户斤由姓^人土 叫的吴國專利案號09/205,51 1名 稱”TUrb〇 C〇de Intedeaver Using Linear c〇ngruential 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Sequences 、及在文獻名稱"The cdma2〇〇〇 ITU R RTT

Candidate Submission，，中詳細描述，以下簡稱l5_2〇〇〇標 準，兩者在此僅列出供參考。 該編碼可如圖3所示在—每頻道基礎，亦即在每頻道資 料流上執行。然而’該編碼亦可在集體輸入資料流、在許 -30-

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21() 297公釐 533682 A7 B7 五、發明說明（28) 多頻返資料流、在一部分頻道資料流、橫跨一組天線、橫 跨一組子頻道、橫跨一組子頻道與天線、橫跨每個子頻 I 在母個α周受付號、或在時間、空間、及頻率的一些其 他單70上執行。從編碼器3 12a至3 12k的編碼資料然後可提 供給處理資料的一資料處理器32〇，以產生調變符號。 在一實施中，資料處理器320可於一或多個天線而在一 或多個時隙上將每個頻道資料流指定給一或多個子頻道。 例如’對於對應一語音呼叫的頻道資料流而言，資料處理 器320可於該呼叫所需的許多時隙而在一天線(如果傳輸差 異不使用）或多重天線（如果使用傳輸差異）上指定一子頻 道。對於對應一發信或廣播頻道的一頻道資料流而言，資 料處理器3 2 0可在一或多個天線上指定想要的子頻道，其 再次是因是否使用傳輸差異而定。資料處理器320然後可 指定對應資料傳輸的頻道資料流的其餘可用資源。資料傳 輸的猝發本質與較大的容許延遲，所以資料處理器320可 指定可用資源，以致於可達成高性能與高效率的系統目 標。資料傳輸如此便可”排程”，以達成系統目標。 在將每個頻道資料流指定給它相對時隙、子頻道、及天 線之後，在頻道資料流中的資料可透過使用多重載體調變 而調變。在具體實施例中，OFDM調變可用來提供許多優 點。在OFDM調變的一實施中，在每個頻道資料流中的資 料可聚集成區塊，而且每個區塊具的一特殊數量的資料位 元。在每個區塊中的資料位元然後可指定給與該頻道資料 流有關的一或多個子頻道。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（21〇x 297公髮） -----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（29) 在每個區塊中的資料位元然後可解多工成分開的子頻 道，而且該等子頻道的每一者可傳送一可能不同數量的位 元（亦即，根據子頻道的C/Ι及是否採用ΜΙΜΟ處理）。對於 這些子頻道的其中每一者而言，該等位元可透過使用與子 頻道有關的一特殊調變方法（例如，M-PSK或M-Q ΑΚ)而聚 集成調變符號。例如，隨著16-QAM，信號群可由在一複 數平面（亦即，一+j*b)中的16點組成，而且每點是在傳遞4 位元資訊的複數平面中。在ΜΙΜΟ處理模式中，在子頻道 中的每個調變符號係表示調變符號的一線性組合，而每個 可從一不同群選取。 L調變符號的集合可形成大小L的一調變符號向量V。調 變符號向量V的每個元件是與具有唯一頻率或音調的特殊 子頻道有關，其中調變符號可被傳遞。這些L調變符號的 集合是皆彼此成直角。在每個時隙及對於每個天線而言， 對應L子通道的L調變符號係透過使用一相反快速傅利葉 轉換（IFFT)而組合成一 OFDM符號。每個OFDM符號包括來 自指定給L子頻道的頻道資料流的資料。 OFDM調變是在1990年5月的IEEE通信雜誌由John A.C. Bingham所發表的一文獻名稱"Multicarrier Modulation for Data Transmission: An Idea Whose Time Has Come” 中進一 步詳細描述，其在此僅列出供參考。 資料處理器320如此可接收及處理對應K頻道資料流的編 碼資料，以提供Ντ調變符號向量V〖至VNT，其是每個傳輸 天線的一調變符號向量。在一些實施中，一些調變符號向、· -32- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 • 1 n ·ϋ 1 I — 1 ·1111111 p 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 533682 Α7 __ Β7 五、發明說明（3〇 ) 量具有在不同傳輸天線的特殊子頻道上的資訊。該等調變 符號向量V i至VNT可分別提供給調變器1 i4a至1 14t。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

在圖3所示的具體實施例中，每個調變器丨丨4包括一 IFFT 330、一循環前置產生器332、及一向上轉換器334。IFFT 3 3 0可將接收調變符號向量轉換成稱爲〇fdm符號的時域表 示。IFFT 3 30的設計可在任何數量的子頻道（例如，8、 16、32等）上執行IFFT。在一具體實施例中，對於轉換成 一 OFDM符號的每個調變符號向量而言.，循環前置產生器 332可重複代表OFDM符號的一部分時域，以形成特殊天線 的傳輸符號。循環前置可確保傳輸符號可在多路徑延遲擴 展前面保有它直角屬性，藉此可如下述而改善損壞路徑影 響的效率。IFFT 330與循環前置產生器332的實施在技藝 是已知，而且在此不再詳細描述。 來自每個循環前置產生器332(亦即，每個天線的傳輸符 號）的時域表示然後可透過向上轉換器332處理，轉換成類 比信號，調變成RP頻率，及條件化（例如，，放大及過 濾），以產生然後可從相對天線丨16傳送的一 RF調變信號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖3亦顯示浐料處理器的一具體實施例方塊圖32〇。每個 頻道資料流（亦即，編碼資料流X)的編碼資料可提供給一 相對頻道#料處理器3 3 2。如果頻道資料流在多重子頻道 及〉或多重天線（在至少一些傳輸上沒有重複）傳送，頻道資 料處理器332便可將頻道資料流解多工成許多（多達[·Ντ) 資料子流。每個資料子流是在一特殊天線上對應在一特殊 子頻道上的傳輸。在典型實施中，既然一些子頻道可用於 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 533682 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 __B7 五、發明說明（31 ) 發信、語音、及其他類型的資料，所以資料子流的數量是 小於L*NT。資料子流然後f處理’以產生然後可提供給組 合器3 3 4的該等指定子頻道之其中每一者的對應子流。組 合器334可將每個天線的指定調變符號組合成調變符號， 其然後可當作一調變符號向量流提供。Ν τ天線的該n τ調 變符號向量流然後可提供給隨後處理方塊（亦即，調變器 114) 〇 在提供最大彈性、最佳性能、與最高效率的設計中，在 每個子頻道上，於每個時隙傳送的調變符號可個別及獨立 選取。此特徵允許在一 3個大小時間、頻率、與空間上最 佳使用一可用資源。透過每個調變符號所傳送的資料位元 數量如此可能不一致。 圖4Α是可用於處理一頻道資料流的頻道資料處理器4〇〇 的一具體實施例方塊圖。頻道資料處理器4〇〇可用來實施 在圖3中的一頻道資料處理器332。一頻道資料流的傳輸可 在多重子頻道（例如，如在圖2的資料1)上發生，而且亦可 從多重天線發生。在每個子頻道上及從每個天線的傳輸可 表示非複製的資料。 在頻道資料處理器400内，一解多工器42〇可接收及將編 碼資料流Xi解多工成許多子頻道資料流X :加 !，1上八1，M ’母個 子頻道的一子頻道資料流可用來傳送資料。資料解多工可 以是一致性或非一致性。例如，如果有關傳輸路徑的一此 資訊是已知（亦即，整個CSI或部分CSI是已知），解多工: 420可將更多的資料位元導向子頻道，而能以更大二 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 34- 533682 Α7 Β7 五、發明說明（32 ) 傳送。然而，如果沒有CSI是已知，解多工器420可一致性 將大約等於位元數量導向該等配置子頻道之其中每一者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 每個子頻道資料流然後可提供給一相對空間劃分處理器 430。每個空間劃分處理器430可進一步將接收的子頻道資 料流解多工成許多（多達N τ )資料子流，每個天線的一資料 子流可用來傳送資料。因此，在解多工器420與空間劃分 處理器430之後，編碼資料流X i可在從多達ν τ天線的多達 L子頻道上解多工成多達L*NT傳輸資料子流。 在任何特別時隙上，多達Ν τ調變符號可透過每個空間劃 分處理器430產生，並且可提供給NT組合器400a至440t。 例如，指定給子頻道1的空間劃分處理器430a可提供天線1 至Ν τ子頻道1的多達Ν τ個調變符號。同樣地，指定給子頻 道k的空間劃分處理器430k可提供天線1至Ντ子頻道k的多 達Ν τ個符號。每個組合器440可接收L子頻道的調變符 號，將每個時隙的符號組合成一調變符號向量，並且將當 作一調變符號向量流V的該等調變符號向量提供給下一處 理階段（例如，調變器114)。 頻道資料處理器400的設計亦可提供必要的處理，以實 施上述的整個CSI或部分CSI處理模式。CSI處理可根據可 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用CSI資訊及選取的頻道資料流、子頻道、天線等而執 行。CSI處理亦可選擇性及動態啓動與關閉。例如，csi處 理可於一特殊傳輸啓動及於一些其他達反關閉。CSI處理 可在某些情況下允許，例如，當傳輸連結具有適當的 C/I 〇 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 533682 Λ7 B7 五、發明說明（33) 在圖4A中的頻道資料處理器4⑼可提供一高位準的彈 性。然而’此彈性典型於全部頻道資料流是不需要。例 如’一浯音呼叫的資料典型可於呼叫持續時間在一子頻道 上傳送’或直到例如子頻道重新指定的時間爲止。頻道資 料處理器的設計在這些頻道資料流可明顯簡化。 圖4B是可用於例如一負荷資料、發信、語音、或路由資 料的一頻道資料流的處理方塊圖。一空間劃分處理器450 可用來實施在圖3的一頻道資料處理器332，而且可用來支 援例如。吾音呼叫的頻道資料流。一語音呼叫典型是指定 給多重時隙（例如，圖2的語音丨）的一子頻道，並且從多重 天線傳送。編碼資料流Xj是提供給可將資料聚集成區塊的 乂間劃分處理器450，而且每個區塊具有可用來產生一調 變符號的一特殊數量位元。來自空間劃分處理器450的調 支符唬然後可提供給與一或多個天線有關的一或多個組合 器440 ’而該等天線可用來傳送該頻道資料流。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -----Λ------裝—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 現將描述產生圖2所示傳輸信號的一發射器單元特殊實 施’以對本發明更了解。時隙2。在圖2的時隙2上，控制 資料可在子頻道丨上傳送，廣播資料是在子頻道2上傳送， 語音呼叫1和2是分別指定給子頻道3和4，而且路由資料是 在子頻道5至16上傳送。在此範例中，發射器單元是假設 包括4個傳輸天線（亦即，Ντ =4)，而且4個傳輸信號（亦 即’ 4個R F調變信號）可產生給4個天線。 圖5 A是一部分處理單元的方塊圖，其可用來產生在圖2 中時隙2的傳輸信號。輸入資料流可提供給解多工器 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（2Κ) X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 Λ7 Β7 五、發明說明（34 ) (DEMUX)51〇，以便將該流解多工成5個頻道資料流s i至 S 5，其係對應在圖2的控制、廣播、語音1、語音2、與資 料1。每個頻道資料流可提供給一相對編碼器5 12，其可透 過使用選取給該流的一編碼方法而將資料編碼。 在此範例中’頻道資料泥S !至S 3是透過使用傳輸差異而 傳輸。因此，該等編碼資料流X i至X 3之其中每一者可提 供給一相對頻道資料處理器532，以產生該流的調變符 號。來自該等頻道資料處理器532a至532c之其中每一者的 調變符號然後可提供給所有4個組合器540a至540d。每個 組合器540可接收指定給與該組合器有關天線的所有丨6個 子頻道的調變符號’在每個時隙的每個子頻道上組合該等 符號，以產生一調變符號向量，並且將當作一調變符號向 量流V的該等調變符號向量提供給一相關的調變器114。如 圖5 A所示’頻道資料流S !是在子頻道1上從所有4假天線 傳送’頻道資料流S 2是在子頻道2上從所有4個天線傳送， 而且頻道資料流S 3是在子頻道3上從所有4個天線傳送。 圖5B是一邵分處理單元的方塊圖，其可用來處理頻道資 料流S 4的編碼資料。在此範例中，傳輸資料流s ^可透過使 用2間差異（而且不是用於頻道資料流s ^至s 3的傳輸差 異）。隨著空間差異，資料可在多重天線上解多工及傳輸 (同時在該等指定子頻道之其中每一者或在不同時隙上）。 編碼資料流X4可提供給一頻道資料處理器532d，以產生該 流的調變符號。在此情況的調變符號是從符號字母所選取 的調變符號線性組合，而該等符號字母是對應該頻道的該 -37- 本紙張尺/艾i中國國家標準（CNS)A4規格(21(] χ挪公楚:)---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · 533682 Λ7 B7___ 五、發明說明（35 ) I ^ J n n φ—m 1 I n i n I * n n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 等特徵模式之其中每一者。在此範例中，有4個明顯的特 徵模式，其每個可傳遞不同的資訊量。如一範例所示，假 設特徵模式1具有C/;[，以允許64-QAM(6位元）能可靠傳 送，特徵模式2允許16-QAM(4位元），特徵模式3允許 QPSK(2位元）、而且特徵模式4允許使用BpsK(l位元）。因 此’所有4個特徵模式的組合允許整個13個資訊位元當作 在相同子頻道的所有4個天線上的有效調變符號而同時傳 送。如同藉由上面方程式（1)的矩陣乘算描述，在每個天線 上的指定子頻道的有效調變符號是與每個特徵模式有關的 該等個別符號的一線性組合。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖5C是用來處理頻道資料流1的一部分處理單元方塊 圖。編碼資料流χ5可提供給一解多工解（DEMUX)530，以 便將流X5解多工器成12個子頻道資料流^，一子 頻道資料流是用於該等配置子頻道5至16之其中每一者。 每個子頻道資料流然後可提供給一相對子頻道資料處理器 536 ’以產生相關子頻道資料流的調變符號。來自子頻道 、料處理器5 3 6 a至5 3 61的子頻道符號流然後可分別提供給 解多工器538a至5381。每解多工器538可將接收的子頻道 符號流解多工進成4個符號子流，而且每個符號子流係對 應在一特殊天線的特殊子頻道。來自每個解多工器5 3 $的4 個符號子流然後可提供給4個組合器540a至340d。 在圖5C所述的具體實施例中，一子頻道資料流可處理， 以產生一子頻道符號流，而然後解多工成4個符號子流， 一符號子流是工每個天線的一特殊子頻道。此實施是不同 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規恪（210 X 297公釐） 533682 Λ7 __ B7 五、發明說明（36 ) 於圖4A的描’述。在圖4A所述的具體實施例中，指定給一 特殊子頻道的子頻道資料流可解多工成許多資料子流，一 資料子流是用於每個天線，然後可被處理以產生對應的符 號子流。在符號調變之後，在圖5C的解多工便可執行，然 而圖4A的解多工是在符號調變之前執行。其他實施亦可 使用，而且是在本發明的範圍内。 在圖5C的子頻道資料處理器536與解多工器538的每個組 合能以圖5B的子頻道資料處理器532d與解多工器534d組 合的類似方式執行。來自每個解多工器538的每符號子流 率平均是來自相官頻道資料處理器536的符號流率的四分 — 〇 圖6具有多重接收天線的一接收器單元600的具體實施例 方塊圖，其可用來接收一或多個頻道資料流。來自一或多 個傳輸天線的一或多個傳輸信號可透過該等天線61〇a至 61 Or之其中每一者接收，並且路由給一相對前端處理器 612。例如，接收天線61 〇a可接收來自許多傳輸天線的許 多傳輸信號，而且接收天線610可同樣接收多重傳輸信 號。每個前端處理器612可將接收信號條件化（例如，滤波 及放大），將該條件化信號向下轉換成一中間頻率或基 頻，並且將該向下轉換的信號取樣及量化。每個前端處理 器6 12典型可使用該接收的導頻而進一步解調變與特殊天 線有關的取樣，以產生”互相密合”取樣而然後提供給一相 對FFT處理器614，一是用於每個接收天線。每個FFT處理 器6 14可產生接收取樣的轉換表示，並且提供調變符號向 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規烙（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂.--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -------B7____ 五、發明說明（37 ) 量的一相對流。來自Μ處理器6〖4a至6丨4r的調變符號向量 流然後可提供給解多工器與組合器62〇，其可將來自每個 FFT處理器614的調變符號向量流頻道化成許多（多達“子 頻道符號流。來自所有FFT處理器614的子頻道符號流然後 可在解調及解碼之前，根據（例如，差異或MIM〇)所使用 的通信模式而處理。 對於透過使用差異通信模式傳送的一頻道資料流而言， 來自用來頻道資料流傳輸的所有天線的子頻道符號流可提 供給一組合器，以便將在時間、空間、及頻率的冗餘資訊 組合。因此，組合的調變符號流然後可提供給一（差異）頻 道處理器630，並且解調變。 對於使用ΜΙΜΟ通信模式所傳送的一頻道資料流而言， 用於頻运貧料流傳輸的所有子頻道符號流可提供給一 ΜΙΜΟ處理器，其可將每個子頻道的接收調變符號正交成 明顯的特徵模式。ΜΙΜΟ處理器可執行由上面方程式（2)所 述的處理，並且產生對應在發射器單元上所使用特徵模式 數量的許多獨立符號子流。例如，1^11%〇處理器可執行接 收調變符號與左邊特徵向量的乘算，以產生後條件化的調 變符號，其是在發射器單元的整個CSI處理器之前係對應 到調變符號。（後條件化）符號子流然後可提供給一（mim5 頻道處理器630,而因此可解調變。因此，每個頻道處理 器630可接收一調變符號（用於差異通信模式）流或許多符號 子流（用於ΜΙΜΟ通信模式）。調變符號的每個流或子流然 後可提供給一相對解調變器（DEM〇D)，以實施一解調方法 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)/V1規格（2】G X 297公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 533682 A7 五、發明說明（38 ) (例如，M-PSK、M-QAM、或其他），而該解調方法是與在 子頻道處理的發射器單元上所使用的調變方法互補。對於 ΜΙΜΟ通信模式而言，來自所有指定解調變器的解調變資 料然後可獨立解碼，或多工成一頻道資料流，而且然=解 碼，其疋因在發射咨單元上所採用的編碼與調變方法而 定。對於差異與ΜΙΜ0通信模式而言，來自頻道處理器63〇 的頻迢資料泥然後可提供給一相對解碼器64〇，以實施與 在用於頻道資料泥的發射器單元上所使用的一解碼方法互 補。來自每個解碼器540的解碼資料係表示該頻道資料流 的一傳輸資料估計。 / ^ 圖6係表示一接收器單元的具體實施例。其他設計可考 慮’而且疋在本發明的乾圍内。例如，一接收器單元可σ 使用一接收天線没计，或設計可同時處理多重（例如，語 音、資料）頻道資料流。 ％ 如上述，多重載體調變是使用在本發明的通信系統。特 殊是，OFDM調變可採用，以提供包括在多重環境中改善 效率的許多利益，可減少實施複雜度（在相關方面，於 ΜΙΜΟ操作模式），與彈性。然而，多重載體調變的其他變 體亦可使用’而且是在本發明的範圍内。 OFDM調變可改善由於由在傳輸天線與接收器天線之間 的傳遞環境所造成的多重路徑延遲擴展或不同路徑延遲的 系統效率。通信連結（亦即，RF頻道）具有一延遲擴展，其 潛在是大於系統工作頻寬W的倒數。因爲如此，採用具有 小於延遲擴展的一傳送符號持續時間的調變方法之一通信 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4规格（210x297公髮） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) n ϋ ·ϋ I 一：« n n HI n n I I . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 Λ7 B7 五、發明說明（39 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 系統將經歷到符號間干擾（ISI)。Is1可使接收的符號失眞， 並且增加不正確偵測的可能性。 隨著OFDM調變，傳輸頻道（或工作頻寬）本質可分成許多 (大）平行子頻道（或子頻帶），以用來與資料通信。因爲該 等子頻道之其中每一者具有典沒遠小於通信連結的連貫性 頻寬之一頻寬，而由於連結的延遲擴展，所以可透過使用 OFDM調變而明顯減少或移除。對照下，多數傳統調變方 法（例如，QPSK)對於ISI是靈敏的，除非傳輸符號率與通 信連結的延遲擴展相比較是很小。 如上述，循環前置可用來抗拒多重路徑不良影響效果。 一循環前置是一部分的OFOM符號（通常是在IFFT後的前端 部分），其是捲繞在符號背後。循環前置可用來保留OFDM 符號的正交性，此典型會受到多重路徑的破壞。 如一範例所示，考慮一通信系統，其中頻道延遲擴展是 小於10毫。每個OFDM符號已附加到循環前置，以確保整 個符號在多重路徑延遲擴展前可保有它的正交屬性。既然 循環前置可傳達沒有額外資訊，所以本質是負荷。若要維 持好的效率，循環前置的持續時間可選取爲整個傳輸符號 持續時間的一小部分。對於上述的範例而言，透過使用 5%負荷的循環前置量，200毫秒的一傳輸符號持續時間可 適於一 10毫秒最大頻道延遲擴展。200毫秒傳輸符號持續 時間係對應該等子頻帶之其中每一者的5仟赫頻寬。如果 整個系統頻寬是1.2288 MHz，大約5仟赫的25〇個子頻道便 可提供。在實施方面，2的平方的子頻道數是方便的。因 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 n I TJ a in n n , -42 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 五、發明說明（4〇 ) 此，如果傳輸符號持續時間增加到2〇5毫秒，而且系統頻 寬分成M々6個子頻帶，每個子頻道具有4 88仟赫的一頻 寬。 在本發明的某些具體實施例中，〇FDM調變可減少系統 的複雜度。當通信系統結合MIM〇技術時，與接收器單元 有關的複雜度便明顯，特別是當多重路徑出現時。〇FDM 凋k:的使用允許該等子頻道之其中每一者透過採用MIM〇 處理的一獨立方式而處理。因此，當ΜΜΌ技術使用時， OFDM調變便可明顯簡化在接收器單元上的信號處理。 OFDM調變亦可多人使用者之中提供系統頻寬w共用的 彈性增加。明確而言’ OFDM符號的可用傳輸空間可在一 群使用者之中共用。例如，低率語音使用者可在OFDM符 號中配置子頻道或一部分子頻道，而其餘的子頻道可根據 聚集要求而配置給資料使用者。此外，負荷、廣播、與控 制資料可在一些可用子頻道或（可能地）在一部分子頻道傳 達。 如上述，在每個時隙上的每個子頻道是與從例如M-PSK 或M-QAM的一些字母選取的一調變符號有關。在某些具 體實施例中，在該等L子頻道之其中每一者的調變符號可 選取，以致於最有效率使用可在子頻道達成。例如，子頻 道1可透過使用QPSK產生，子頻道2可透過使用BPSK產 生，子頻道3可透過使用16-QAM產生等。因此，對於每個 時隙而言，L子頻道的多達L個調變符號可產生及組合， 以產生該時隙的調變符號向量。 -43- 本紙張尺度適g⑵〇 χ 297公楚) 1 . ^ I I---· I I I I I--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 533682 A7 B7 五、發明說明（41 ) 一或多個子頻道可配置給一或多位使用者。例如，每位 语音使用者可配置單一子頻道·。其餘的子頻道可動態配置 給資料使用者。在此情況，其餘的子頻道可配置給單一資 料使用者或在多位資料使用者之中分開。此外，一些子頻 道可保留給傳輸負荷、廣播、與控制資料。在本發明的某 些具體實施例中，想要以一虛擬隨機方式從（可能）調變符 號的子頻道指定改變成符號，以提高差異，並且提供一些 干擾平均。 在一 CDMA系統中，在每個反連結傳輸上的傳輸電力可 受控制，以致於必要的訊框錯誤率（FER)能以最小傳輸電 力在基地台上達成，藉此減少對系統的其他使用者干擾。 在CDMA系統的順向連結上，傳輸電力亦可調變，以增加 系統能力。 在本發明的通信系統中，在向前與反向連結上的傳輸電 力可受控制，以減少干擾及使系統能力最大化。電力控制 能以各種不同方式達成。例如，電力控制可在每頻道資料 流、每個子頻道、每個天線、或測量的一些其他單元上執 行。既然只有一點在接收器單元上發生，所以當以差異通 信模式操作時，如果來自一特殊天線的路徑損失較大，來 自此天線的傳輸便減少或靜音。同樣地，如果傳輸在多重 子頻道上發生，較少電力可在經歷更多路徑損失的子頻道 上傳送。 在一實施中，電力控制可使用類似在CDMA系統中使用 的一回授機構達成。電力控制資訊可週期性或自動從接收 -44 - 本紙张尺度適用中國國豕標準（CNS)A‘l規格（2]〇 X 297公爱） I ϋ «ϋ n —i I n ! n 1 n I m I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂* - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533682 A7

五、發明說明（42) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 器單元傳送給發射器單元，以導向該發射器單元，以增加 或減少它的傳輸電力。電力控制位元可根據例如在接收器 單元上的BER或FER而產生。 圖7係顯示與本發明通信系統的一些通信模式有關的頻 譜效率圖。在圖7中，一特定位元錯决率的每調變符號的 位元數目是如同許多系統結構的一 C /1功能提供。表示法 NTxNR係表示建構的幅員，而且Ντ =傳輸天線數量，而且 Nr -接收天線數量。兩差異結構’即是1X 2和1X 4，及4個 ΜΙΜΟ建構，即是2x2、2x4、4x4、和8x4可模擬，而且結 果是在圖7提供。 如圖所示，一特定BER的每符號的位元數目範圍是從小 於每赫1 bps到每赫20 bps。在差異通信模式與ΜΙΜΟ通信 模式的C /L頻譜效率的低値是類似，而且效率改善是較不 明顯。然而，在C/Ι的較高値上，具有ΜΙΜΟ通信模式使用 的頻譜效率增加會變得更明顯。在某些ΜΙΜΟ建構及於某 些情況中，瞬間改善可到達多達20倍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 從這些繪圖中，可看出當傳輸與接收天線的數量增加 時，頻譜效率通常便會增加。改善通常亦局限在較低的Ντ 和NR。例如，差異結構1X 2和1X 4，兩會無徵兆大約到達 每赫6 bps。 在檢查可用的各種不同資料率中，在圖7出現的頻譜效 率値可運用在一子頻道基礎上的結果，以獲得子頻道的可 能資料率範圍。如一範例所示，對於在5 dB的一 C /1上操 作的一用户單元而言，此用户單元的可用頻譜效率是在每 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A.丨規格U10 X 297公釐） 533682 A7 137 _ _ 五、發明說明（43 ) ί.------------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 赫1 bps與每赫2·25 bps之間，其是因採用的通信模式而 定。因此，在一 5仟赫的子頻遒中，此用户單元可維持 5 kbps到10.5 kbps範圍的一峰値資料率。如果c /1是1〇分 貝’相同的用户單元便可維持在每子頻道丨〇 5 k b p s到 25 kbps範圍的峰値資料率。隨著可用256個子頻道，以1〇 分貝C /1操作的一用户單元的峰値維持資料率然後是 6.4 Mbps。因此，對於用户單元的資料率需求及用户單元 的操作C /1的提供而言，系統可配置必要的子頻道數量以 符合需求。在資料服務的情況中，每時隙配置的子頻道數 量可改變，其是因例如其他路由載入而定。 通信系統的反向連結設計是類似順向連結的結構。然 而’隨機存取頻道是定義在特殊子頻道或在訊框的特殊調 變符號位置、或兩者，而不是廣播與共通控制頻道。這些 可由一些或所有用户單元使用，以便將短要求（例如，註 册、資源要求等）傳送給中央台。在共同存取頻道中，用 户單元可採用共同調變與編碼。當在順向連結時，其餘頻 道可配置給分開使用者。在一具體實施例中，資源（在前 向與反向連結）的配置與解除配置可透過系統控制，而且 在前向連結中的控制頻道上通信。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在反向連結上的一設計考慮是在最近用户單元與最遠用 户單元之間的最大差異傳遞延遲。在此延遲於循環前置持 續時間是較小的系統中，不需要在發射器單元上執行更 正。然而’在延遲明顯的系統中，循環前置會延伸到增加 延遲量。在一些範例中，可進行來回行進延遲的一合理估 -46 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x烈7公爱） 533682 五、發明說明（44 ) 汁，而且更正傳輸時間， 央A。通當，右一 + 、 付唬此以正確的瞬間到達中 : 二殘餘錯誤，所以循環前置亦可進一步 延伸以適於此殘餘錯誤。 /

在通{a系統中，、:不言p 0 H 在/函盍£域的一些用户單元 中央台接收信號。如+ i^ & 」攸起迺 =道，來自兩或多個天線是冗心= 透過使用一；I：兴組合古味；士 a σσ 一 口万法而由用尸早兀組合及解調如 果採用的循環前以以處理在最早與最近到達之間的不同 傳遞延遲’信號便可(最佳)在接收器組合及正確解調變。 此差異接收在OFDM的廣播應用中是眾所周知。者子頻道 配置給特殊用户單元時，可使在一特殊子頻道上;相同資 訂 訊從許多中央台傳送給—特殊用户單元。此觀念是類似在 CDMA系統中所使用的軟交遞。 這 體 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 如上圖的顯示，發射器單元與接收器單元是每一者可使 用各種不同的處理單元實施，包括各種不同類型的資料處 理益、編碼器、IFFTs、FFTS、解多工器、組合哭等。 些處理單元能以各種不同方式實施，例如一應用特殊積 電路（ASIC)、一數位信號處理器、一微控制器、一微處理 機、或其他電子電路設計，以執行在此描述的功能。而 且，處理單元可使用一般目的處理器、或一特殊設計處理 器實施，其操作可執行指令碼，以達成在此描述的功能。 因此，在此描述的處理單元可透過使用硬體、軟體、或組 合而實施。 較佳具體實施例的前述可提供，以允許在技藝中熟諸此 技者可製造或使用本發明。追些具體實施例的各種不同修 -47 本紙張尺度適用中國國家標翠（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 533682 Λ7 B7 五、發明說明（45 ) 改對於在技藝中熟諳此技者是顯然的，而且在此定義的一 般原理可運用在其他具體實施例，而無需使用創作設施。 因此，本發明並非局限在此所示的具體實施例，而是符合 在此揭露的原理與新特徵的範圍。 ---姑取·-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 533682 魟r -9倐止 年月曰匕、 補无 弟090106749就專利申請案 A8 中文申請專利範圍修正本(91年7月）- 、申請專利範圍 1· 一種在一建構成提供天線、頻率、或時間差異、或相 關組合用以傳輸信號之通信系統中之發射器單元，其 包含： 一系統資料處理器，其操作可接收及將輸入資料流 劃分成複數頻道資料流，及處理複數頻道資料流，以 產生一或多個調變符號向量流，其中每個調變符號向 量流包含代表在一或多個頻道資料流資料的一連串調 變符號向量，而且其中每個調變符號向量包含複數調 變符號’而且能以一方法產生及傳送，以提供天線、 頻率、或時間差異、或相關組合； 至少一碉變器是耦合到該系統資料處理器，該至少 一調變器的操作可接收及調變一相對調變符號向量 流，以提供一調變信號；及 至少一天線是耦合到該至少一調變器，該至少一天 線的操作可接收及傳輸一相對調變信號。 2·如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中該系統資料 處理器包括： 至少一頻道資料處理器，每個頻道資料處理器的操 作可接收及處理一相對頻道資料流，以產生一調變符 號流。 3.如申請專利範圍第2項之發射器單元，其中該系統資料 處理器可進一步包括： 至少一編碼器’每個編碼器的操作可接收及編碼一 相對頻道資料流，以產生一編碼的資料流，及 533682 A8 B8 C8 D8 91 年

   六 申請專利範圍 其中每個頻道資料處理器的操作可接收及處理一相 對的編碼資料流。 如申請專利範圍第2項之發射器單元，其中該系統資料 處理器可進一步包括： 至少一解多工器，每個解多工器是耦合到一相對的 頻道資料處理器，而且操作是可接收及將調變符號流 解多工成一或多個符號子流，一符號子流是用於每個 天線。 如申請專利範圍第2項之發射器單元，其中該系統資料 處理器可進一步包括： 至少一組合器，一組合器可用於每個天線，每個組 合器是耦合到該至少一頻道資料處理器，而且操作是 可接收及選擇性組合來自該至少一頻道資料處理器的 調變符號的至少一流，以產生一相對的調變符號向量 流。 如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中每個調變器 包括： 一反傅利葉轉換，其操作可接收一相對的調變符號 向f ’並且產生代表該調變符號向量流之一時域。 如申請專利範圍第6項之發射器單元，其中每個調變器 可進一步包括： 循纟!J置產生器’其搞合到該反傅利葉轉換，而 且其操作可重複代表每個調變符號向量的一部分時 域0 -2- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 533682 A B c D | W’：T无 I」>::>4© f ,孑 9 0 r •月 7 91年 々、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中該系統資料 處理器的操作可透過使用多重載體調變而調變複數頻 道資料流，以產生一或多個符號向量流。 9. 如申請專利範圍第8項之發射器單元，其中該多重載體 調變是直角劃頻多工（OFDM)調變。 10. 如申請專利範圍第8項之發射器單元，其中該等多重載 體調變可將通信系統的一總工作頻寬劃分成複數子頻 帶（L)，其中每個子頻帶是與一不同中央頻率有關，而 且是符合一子頻道。 11. 如申請專利範圍第8項之發射器單元，其中在每個頻道 資料流上的資料是使用從包括M-PSK和M-QAM的一組 選取的一特殊調變方法而調變。 12. 如申請專利範圍第8項之發射器單元，其中在每子頻道 上的傳送資料能與從包括M-PSK和M-QAM的一組所選 取的特殊調變方法而調變。 13. 如申請專利範圍第10項之發射器單元，其中L是64或更 大。 14. 如申請專利範圍第10項之發射器單元，其中L是256或 更大。 15. 如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中在調變符號 向量流中的該等調變符號向量是直角劃頻多工（OFDM) 符號。 - 16. 如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中至少一頻道 資料流可透過使用一差異通信模式而處理，其特徵是 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

   533682 A8 B8 C8 D8 91 7· 參 Π::. i* " 0!Μ補充丨 六 、申請專利範圍 可從一或多個天線·、或於一或多個時間週期、或一組 合，而在一或多個子頻道上傳送該至少一頻道資料流 的每一者，以改善傳輸的可信度。 17·如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中該差異通信 模式的使用是部分根據於一特殊頻道資料流傳輸所使 用的一或多個通信連結品質。 18·如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中至少一頻道 資料流可透過使用一 ΜΙΜΟ通信模式處理，其特徵是可 透過使用複數傳輸天線而傳送該至少一頻道資料流的 其中每一者，及透過使用複數接收天線接收該傳輸， 以改善傳輸的可信度及提高連結能力。 19·如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中至少一頻道 資料流可透過使用一差異通信模式處理，而且至少一 其他頻道資料流可透過使用一ΜΙΜΟ通信模式處理，其 中該差異通信模式的特徵是可在一或多個子頻道上從 一或多個天線、或在一或多個時間週期、或組合而傳 送一頻道資料流，以改善傳輸的可信度，而且其中該 ΜΙΜΟ通信模式的特徵是可透過使用複數傳輸天線而傳 送一頻道資料流，而且透過使用複數接收天線而接收 該傳輸，以改善傳輸的可信度及提高連結能力。 20.如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中該系統資料 處理器的進一步操作可根據頻道狀態資訊（CSI)而將該 等調變符號先決條件化，而該頻道狀態資訊是描述可 用來傳送一或多個調變信號的一或多個通信連結特 -4 - 本紙張尺度適用中國國家擦準(CNS) A4規格(21〇X 297公董) 533682

   21·如申請專利範圍第20項之發射器單元，其中該cSI包括 一或多個通信連結的載體雜訊加干擾率（C/I)值。 22·如申請專利範圍第20項之發射器單元，其中該cSI是由 對應一或多個通信連結的一矩陣所定義。 23·如申請專利範圍第1項之發射器單元，其中至少一頻道 資料流可在兩或多個天線上同時或在不同時間上傳 送，以提供天線差異。 24.如申請專利範圍第！項之發射器單元，其中至少一部分 的至少-頻道資料流可在兩或多個天線上冗餘傳送， 以提供傳送差異。 &如申請專利範圍第丨項之發射器單元，其中至少一部分 的至少-頻道資料流可在兩或多個時間週期上傳: 以提供時間差異。 26. 如申請專利範圍第1〇項之發 '牙τ态早兀，其中至少一 /刀的至少-頻道資料流可在兩或多個子頻帶 以提供頻率差異。 < 27. 如申請專利範圍第！項之發射器單元，丨中複數 料流能以劃時多工（TDM)時隙傳送。 ’、貪 28. 如申請專利範圍第27項之發射 隙具有與一調變符號長度有關的中該每個時 29·如申請專利範圍第1項之發射器單元並 送語音資料與路由資料^ \建構可同時傳 30·如申請專利範圍第29項之發射器星一 早兀，其中一特殊語

   裝 η

   -5- 音呼叫的語音資料可於 分可用傳輸資源。 語音呼叫的持續時間配置 一部 31.如申請專利範圍第29項之發射器單元，其中一 呼叫的語音資料可於今^ 殊子頻道。 於“曰呼叫的持續時間分 32·如申蜎專利範圍第1項 、發射咨單元，其中導頻資料是 與其他資料一起I 起-I時多工，而且週期性傳送。 31 —種建構成提供天線、艏 尺果頻率、或時間差異、或其組合 以傳輸信號之通信系統，其包含： 、、系、、’先貝料處理器，其操作可接收及將一輸入資料 區成複數頻運資料流，並且透過使用直角劃頻多 工（OFDM)調變而、編碼及調變複數頻道資料流，以產生 一或多個OFDM符號流，其中每個〇FDM符號流包含代 表來自一或多個頻道資料流資料的一連串〇FDM符號， 而且其中每個〇FDM符號佔用一時槽，而且可選取及隨 後以一方式傳送，以提供天線、頻率、或時間差異、 或組合； 至少一調變器，其是耦合該資料處理器，每個調變 器的操作可接收及調變一個別0FDM符號流，以提供一 調變信號；及 至少一天線，其是耦合到該至少一調變器，每個天 線的操作可接收及傳送一個別肩變信號。 34· —種接收器單元，其包含： 至少一天線，每個天線可操作可接收至少一調變信 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 六、申請專利範圍 號； 至少一前端處理器，其是耦合到該至少一天線，每 個前端處理器的操作可處理I自—個別天線的接收信 號，以產生取樣； 至少一傅利葉轉換，其是耦合到該至少一前端處理 器，每個傅利葉轉換的操作可接收來自一個別前端處 理器的取樣，並且產生代表該等取樣的轉換； -處理器’其耦合到該至少一傅利葉轉換，而且其 操作可處理該等轉換的表示，以至少產生—符號流， 每個符號流是對應一特殊處理傳輸；及 至少-解調變器，其是耦合到該解多工$，每個解 調變器的操作可接收及解調變一相對的符號流，以產 生調變資料， 其中該等調變信號能以-方式產生及傳送，以提供 天線'頻率、或時間差異、或一组合。 35.如申請專利範圍第34項之接收器單元，其進一步包 含： 至少-解碼器，其是耗合到該至少—解調變器，每 個解碼#的操作可接收及解碼相對解調變資料，以產 生對應遠特殊處理傳輸的解碼資料。 36.如申請專利範圍第34項之掊 …一 貝又接收器早兀，其中該接收器 早兀的操作可決定至少一通作 、、運〜特徵，其可用來接 ^ 一調變信號及傳送描述該決定連結特徵的资 訊0 ” A B c D

   533682 六、申請專利範圍 37. 如申請專利範圍第36項之接收器單元，其中該傳送的 資訊是包含該至少一通信連結的信號雜訊加干擾比（C/I) 值。 38. 如申請專利範圍第36項之接收器單元，其中該傳送資 訊是包含對應該至少一通信連結的矩陣。 39. —種接收器單元，其包含： 至少一天線，其操作可接收先前透過下列所產生及 傳送的至少一調變信號： 將一輸入資料流劃分成複數頻道資料流， 使用與至少一編碼方法將複數頻道資料流編碼， 使用至少一調變方法將該編碼資料調變，以產生調 變符號， 將調變符號組選擇性組合成調變符號向量，及 選擇性組合調變符號向量，以至少形成一調變符號 向量流， 其中該等調變符號向量能以一方式產生及傳送，以 提供天線、頻率、或時間差異、或一組合；及 至少一處理單元，其是耦合到該至少一天線，而且 其操作可在至少一接收信號上處理，以產生輸出資 料。 40. —種用以產生及傳送至少一調變信號之方法，其包 含： - 接收一輸入資料流； 將該輸入資料流劃分成複數頻道資料流； -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 533682 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 年月

   使用至少一編碼方法將複數頻道資料流編碼； 使用至少一調變方法將該調變資料編碼，以產生調 變符號； 將調變符號組選擇性組合成調變符號向量； 選擇性組合調變符號，以形成至少一調變符號向量 流；及 傳送來自至少一天線的該至少一調變符號向量流， 其中該等調變符號向量能以一方式產生及傳送，以 提供天線、頻率、或時間差異、或一組合。 41. 如申請專利範圍第40項之方法，其進一步包含： 將每個頻道資料流解多工成至少一子頻道資料流， 一子頻道資料流可供用於頻道資料流傳輸所使用的彡 少一天線的每一者。 42. 如申請專利範圍第41項之方法，其進一步包含： 將每個子頻道資料流解多工成至少一資料子流，/ 資料子流可用於該頻道資料流傳輸的每個子频帶。 43·如申請專利範圍第42項之方法，其中該調變可透過使 用每個頻道資料流的一特殊調變方法、或每個子頻道 資料流、或每個資料子流、或每個組合而執行。 44.如申請專利範圍第40項之方法，其進一步包含： 預先處理調變符號，其係根據整個或部分頻道狀態 資訊而對應一特殊頻道資料流_。 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)