TW576034B - Method and system for increased bandwidth efficiency in multiple input-multiple output channels - Google Patents

Method and system for increased bandwidth efficiency in multiple input-multiple output channels Download PDF

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Description

576034 A7 ____B7 _.__ 五、發明説明（彳） 背景 1. 發明領域_ 本發明一般係關於無線通信系統領域。更特別的是，本 發明係關於利用多輸入多輸出頻道進行寬頻分碼多存取通 信系統的傳送。 2. 相關技藝_ 在無線通信系統’多個使用者會分享一共用通信頻道。 為了避免多個使用者同時在該通信頻道上傳送資料而產生 衝突，必須要對使用者所分配的可用頻道容量制定規則。 使用者存取通信頻道之規則係利用多存取協定的型式所達 成的。其中一種熟知的協定係分碼多存取（CDMA)。除了 提供一容量受限之頻道的多存取配置之外，協定還可以提 供其它的功能’舉例來說，提供使用者之間互相隔離的功 能，換言之，限制使用者之間的干擾，並且讓非預期的接 收器難以截取及解碼，亦稱之為低截取機率，而可以提供 安全性。 在CDMA系統中，可以利用對該信號編碼將每一信號與 其它使用者的信號分離。每位使用者都可以獨立地將其資 訊信號編碼成傳送信號。預期的接收器，了解使用者之編 碼序列，可以對該傳送信號進行解碼以接收該資訊。該資 訊信號之編碼可以展頻以使得編碼傳送信號之頻寬遠大於 該資訊信號之原始頻寬。因此CDMA亦稱之為”展頻”調變 或編碼。每位使用者的信號能量會展開於該頻道頻寬中因 此每位使用者的信號便會變成其它使用者之雜訊。只要解 -4·
576034 A7 __ B7 五、發明説明（2 ) 碼程序可以達到適當的信號雜訊比率，換言之將所希望的 使用者之信號與從其它使用者信號之”雜訊”分離，便可恢 復仏號中的資訊。其它會影響使用者信號之資訊恢復的因 素係每個用戶的環境狀況都不相同，例如因為鬼影 (shadowing)及多路徑（muhipath)所造成的信號衰減 (fading)。簡單地說，鬼影係因為有實體物體中斷傳送器及 接收器之間信號傳送的路徑所導致之干擾，舉例來說，大 型的建築物。多路徑則係由於信號橫跨不同公制的多路徑 亚且在不同的時間抵達該接收器所導致的信號失真。多路 徑亦稱之為通信頻道之”時間分集"。多路徑信號衰減會隨 時間而改變。舉例來說，當通信單元放置在行進的汽車中 時，多路徑衰減的程度將會快速地改變。 已心有一些方法可以提供有效的展頻信號之編碼及解 碼。該方法包括錯誤偵側以及校正編碼，以及迴旋編碼。 在無線通信中，特別是語音通信，希望能夠在兩個使用者 之間雙向同時通信，稱之為雙工或全雙工。一種提供 CDMA雙工的方法係分頻雙工。在分頻雙工中，會利用一 頻率頻帶作為從基地台到行動使用者之通信，稱為前向頻 道，以及另一頻率用以作為從行動使用者到基地台之通 化，稱之為反向頻道。前向頻道亦稱之為下行鏈路頻道， 而反向頻道亦稱之為上行鍵路頻道。編碼及調變之特定實 現方式在前向及反向頻道中並不相同。 會將數位資料格式之使用者信號資訊編碼以防止錯誤發 生。舉例來說，如上所述，因為時間改變之多路徑信號衰 -5- I紙張尺度適財ϋ a家標準(CNS) A4規格(21()Χ 297公梦)~ ------- 576034
減所產生之效應，便會產生錯誤。該編碼會加入冗位 (redundancy)到資訊信號中以避免該數位資料發生錯誤。 用以偵測錯誤之編碼稱為錯誤偵測編碼，而具有偵側並且 校正錯誤能力之編碼稱為錯誤校正編碼。基本的兩種錯誤 偵測及校正編碼係方塊編碼及迴旋編碼。 迴旋編碼係利用將來自使用者信號數位資訊位元之連續 二貝訊序列映對成用以傳送的位元連續編碼序列。相反地， 迴旋編碼與方塊編碼不同的係並不會先將資訊序列歸類成 不同的方塊然後編碼。迴旋編碼係利用將資訊序列傳送通 過移動暫存器而產生的。該移動暫存器通常包含，在N階每 階k個位元以及n個功能產生器。該資訊序列會同時移動經 過Ν階k位元，而且該!!個功能產生器會對資訊序列之每k個 位元產生η個位元的編碼序列。該編碼比率係定義為R = k/n，並且荨於要編碼的使用者資訊之輸入比率儲以要傳送 的編碼資訊的輸出比率。數字N係為編碼公制限制；限制公 制編碼的複雜度—或計算繁複-會成指數增加。舉例來說， 在某些CDMA系統中使用的係限制公制9而編碼比率3/4之 迴旋編碼。 因為位元連續資訊序列可以非常自然地映對成位元的連 續編碼序列，因此可以利用與方塊編碼大不相同的迴旋編 碼解碼演算法。利用一特殊迴旋編碼所進行的編碼可以以 各種方式呈現。舉例來說，該編碼可以由產生器多項式， 邏輯表，狀態圖，或格狀圖等來呈現。舉例來說，如果利 用格狀圖呈現該編碼的話，該特殊格狀圖的呈現便會視所 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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576034 A7 ^^B7__ 五、發明說明（4 ) I現中之特殊迴旋編碼而定。該格狀圖呈現會與該迴旋編 石馬有關，如果知道該格狀圖的呈現方式的話便可以執行該 編石馬序列之解碼。 對信號傳送而言，迴旋編碼可以調變結合，稱之為”格狀 編竭調變”技術。格狀編碼調變整合了迴旋編碼與信號調 變’使得所增加的編碼優點超過對較複雜信號調變所需增 加的額外成本^ 一種比較不同的信號傳送方式係比較頻寬 的效率。頻寬效率通常係利用將特定頻帶所要傳送的資訊 1 ’稱之為”正規化資料比率（normalized data rate)，，，與 每位元的SNR作比較以量測。已知SNR之每個位元的最大 正規化資料比率的係頻道的最大理論值容量，稱之為頻道 之”夏龍容量（Shannon capacity)，，。信號傳送方法的頻寬 效率越高，其便越更可以使用該頻道的全部夏龍容量。具 有多根傳送天線及多根接收天線之頻道其可以使用介於每 對傳送及接收天線之間的全部信號路徑，稱之為多輸入多 輸出（"ΜΙΜΟ")頻道，其在特定的頻道狀況下與只使用一對 傳送-接收天線之頻道比較起來具有更高的夏龍容量。 對於信號接收而言，該信號必須經過解調變及解碼。有 許多迴旋編碼的解碼方去，亦稱之為”偵測”。其中一種使 用格狀圖呈現以解碼迴旋編碼的方法係維特解 碼。在該格狀圖中，每條通過該格狀之路徑相當於來自迴 旋編碼器之編碼序列以及該編碼序列所產生的原始資訊序 列。該維特演算法利用實際接收到的編碼序列以決定某些 通過該格狀之路徑的公制值（metrie value)並且消除其^ 576034 A7 B7 五、發明説明（5 ) 路徑。最後，該解碼器會選擇一條通過該格狀具有最佳距 離值的路徑，並且從而將對應的資訊序列解碼。因此，維 特解碼器可以提供最大可能的偵測，如該技藝所熟知的。 如上所述，編碼之其中一項目的係保護使用者信號中的 資訊免於遭受因各種現象，舉例來說，多路徑信號衰減， 所導致之錯誤的影響。另外一類可用以增加信號可靠度的 技術稱之為"分集"。簡單地說，分集利用提供給該接收器 在獨立信號衰減-換言之高度不相關_信號路徑傳送之相同資 訊信號的之數個複製品以開發無線傳導的隨機特性。舉例 來說，如果某個無線信號路徑遭受到嚴重的信號衰減的 話，另外一個不相關的路徑則可能具有強烈的信號。藉由 具有超過一個以上的路徑可以選取，便可以改善資訊信號 之信號雜訊比率。分集的其中一種實現方式為耙狀接收器 (RAKE reCeiver) ’其在接收器處使用數根天線以提供不同 信號路徑之選擇。耙狀接收器的一項缺點係在高資料率下 八效率a不I 其中一種對付時間分集或多路徑效應的方 法係使用本技藝所熟知的正交分頻多工（"〇FDM")。〇fdm 可以在同 > 料率正常工作因此便不會有耙狀接收器在高資 料率下所產生的效率不彰的缺點。 還有一類可以用以增加信號可靠度的技術稱之為"功率控 制·’。早地說，功率控制係當該信號要傳送時調整傳送器 端之仏號功率以補償通信頻道中的變化狀況，例如不同使 用者之相對移動及多路徑信號衰減。功率控制係隨著與頻 道狀況，或從接收單元返回傳送器之”頻道狀態資訊”（csi) -8 · 本紙張尺度適财國國家標兩‘八4規格(21()><挪公⑹---—- 576034 A7 B7 五、發明説明（6 ) 有關之資訊傳送而改變。因此，功率控制係一種CSI技術。 尚有其它的CSI技術其包含，舉例來說，利用信號傳送之獨 立”前導信號”及”訓練週期（training periods)’’。分集技 術，另一方面係非CSI技術，的意思係在其實現中並不需要 有獨立的頻道狀況資訊傳送。通常，非CSI技術都比較簡單 並且成本較低，因為非CSI技術可以避免傳送頻道狀態資訊 的複雜性。 此外，非CSI技術優於CSI技術的地方在非CSI技術可以 避免在該頻道上傳送頻道狀態資訊之”經常性運算 (overhead)”，換言之非使用者資訊。在某種程度上，利用 頻道的容量，換言已知每位元SNR的夏龍容量，傳送非使 用者資訊，換言之CSI，可用以傳送使用者資訊的頻道容量 便越少，因此便會降低有效的頻寬效率。不穩定的頻道或 是頻道狀況改變太快時，都會在高資料率下要求傳送頻道 狀態資訊以維持頻道狀況的改變情形以便讓該傳送器可以 有效地使用該頻道狀態資訊。因此，當頻道狀況迅速改變 時，非CSI技術可以提供優良的行動通信。 增加ΜΙΜΟ頻道之頻道容量的優點已經與數個CSI技術一 起使用。亦可以使用非CSI技術，例如編碼，分集，以及 OFDM以改善無線通信的錯誤效能以及”總流量"，換言之 使用者資訊的資料率。因此，在本技藝中需要一種具有增 加ΜΙΜΟ頻道中傳送的有效頻寬效率以增加ΜΙΜΟ頻道容 量的優點同時又能避免傳送頻道狀態資訊的缺點。在本技 藝中同時需要利用增加頻寬效率以改善ΜΙΜΟ頻道中無線 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） A7 B7
576034 五、發明説明（ 通信的錯誤效能，資料率，及容量。 摘要 本發明係關於用於多輸入-多輸出頻道之增加頻寬效率之 方法及系統。本發明可以滿足本技藝增加頻寬效率而且避 免傳送頻道狀態資訊之缺點的需求。本發明亦可以改善多 輸入多輸出頻道中無線通信的錯誤效能，資料率，及容 量。 本發明的其中一項觀點係將輸入位元流提供給格狀編碼 方塊。舉例來說，該格狀編碼方塊可以利用比率6/7編碼以 執行迴旋編碼。接著該格狀編碼方塊之輸出會利用，舉例 來說，具有128個信號點或調變符號之格狀編碼正交振幅調 變以進行調變。因此所產生之調變符號序列係分集編碼。 該分集編竭可以係時間編石馬或頻率編碼。該調變符號之序 列，或分集編碼調變符號序列，會提供給兩個或多個正交 沃爾什（Walsh)覆蓋器。舉例來說，可以提供調變符號序列 之複製品以增加分集，或可以利用解多工該調變符號序列 以增加資料傳送率或，，總流量”。沃爾什覆蓋器之輸出會以 分離的輸入送至通信頻道中。舉例來說，該通信頻道可以 係WCDMA通信系統中的多輸入多輸出頻道。 圖式簡單 圖1所示的係在示範通信系統中本發明之一具體實例之通 信頻道多輸入正交範例方塊圖。 圖2所示的係在示範通信系統中本發明之另一具體實例之 通信頻道多輸入正交範例方塊圖。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱)
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線 576034 A7 B7 五、發明説明（。） 8 圖3所示的係在示範通信系統中本發明之一具體實例具有 Alamouti傳送分集之通信頻道多輸入正交範例方塊圖。 圖4所示的係在示範通信系統中本發明之另一具體實例具 有Alamouti傳送分集之通信頻道多輸入正交範例方塊圖。 圖5所示的係用以與圖1或2之多輸入正交範例一起使用之 接收器處理範例方塊圖。 圖6所示的係用以與圖3或4之具有Alamouti傳送分集之 多輸入正交範例一起使用之接收器處理範例方塊圖。 圖7所示的係在示範通信系統中本發明之一具體實例利用 正交分頻多工之通信頻道多輸入正交及分集方塊圖。 圖8所示的係用以與圖7中利用正交分頻多工之通信頻道 多輸入正交及分集範例一起使用之接收器處理範例方塊 圖。 較佳具體實例之詳細說明 所揭露的具體實例係關於多輸入-多輸出頻道中增加頻寬 效率之方法及系統。下面的說明包含有關於實現本揭露具 體實例之特定資訊。熟悉本技藝的人士將會了解所揭露之 具體實例可以以不同於本案所討論的方式來實現。此外，· 為了不混淆本發明，所以對於某些所揭露具體實例之特定 細節並不予以討論。本案未討論的特定細節部分係在熟悉 本技藝人士所了解的範圍内。 本案中的圖示及其隨附的詳細說明只是作為示範的具體 實例。為了簡單起見，在本案中並不會特別說明其它利用 本發明原理之具體實例並且在圖式中也不會作特別圖解。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 576034 A7 _B7 五、發明説明（9 ) 圖1所示的根據本發明之送至通信頻道之多輸入正交範 例。圖1中所示的示範系統100係由部份傳送器所構成，當 在前向頻道中進行通信時’該傳送器一般係常駐於基地 台，閘道，或是衛星中繼器中。舉例來說，示範系統10(3可 以係寬頻分碼多存取（WCDMA)通信系統中的部份基地台傳 送器。W C D Μ A通信系統亦稱之為"展頻通信系統”。 在圖1所示的示範系統100中，輸入位元流101含有使用者 L號其包括在通#頻道上傳送的資訊。舉例來說，該通信 頻道可以係無線通信系統中傳送天線及接收天線之間的無 線頻率傳送，包括多根傳送天線及多根接收天線之間的全 部信號路徑。在此實例中，傳送天線係作為通信頻道的輸 入而接收天線則係作為通信頻道之輸出。具有超過一個輸 入或超過一個輸出至通信頻道之通信系統亦稱之多輸入多 輸出（"ΜΙΜΟ”）系統。 延績圖1，輸入位元流101會提供給，，格狀編碼，，方塊102。 如上所述，格狀編碼方塊1〇2會在輸入位元流1〇1上進行迴 旋編碼。在一具體實例中格狀編碼方塊1〇2會以（η_1)/η格 式的編碼比率執行迴旋編碼，亦稱之為”比率（η-1)/η格狀編 碼”。如上所述，該編碼比率等於要編碼之資訊輸入比率除 以編碼資訊之輸出比率，或等於輸入位元數與輸出位元數 之比率。舉例來說，在一具體實例中會利用比率6/7之格狀 編碼’因此，每6個輸入位元會有7個位元輸出至格狀編碼 方塊102。 格狀編碼方塊102係與Q AM(正交振幅調變）方塊104 —起 -12- G張尺度適家標準(CNS) A4規格(2ι〇χ297公爱） 576034 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 工作。格狀編碼方塊102及QAM方塊104的結合效果係用以 .將輸入位元流101變換成調變符號序列，亦稱之為”調變符 號序列"。調變符號可以以複數相位空間的信號點表示，如 在 G. Ungerboeck 於” Channel Coding with Multilevel/ Phase Signalsf, » IEEE Transactions in Information ，vol. IT-28，第 55-67 頁，於1982年1 月，中所述 的。在一具體實例中會使用具有128個調變符號，或信號 點，之格狀編碼正交振幅調變。具有128個調變符號之格狀 編碼正交調變亦稱之為128-Q AM。可以使用其它的正交振 幅調變，舉例來說，8-QAM及32-QAM。此外，可以使用 其它型式的多準位/相位調變，例如脈衝振幅調變 ("PAM”），相位移動鍵（”PSK”），或是微分相位移動鍵 ("DPSK”）。利用不同的調變技術，也就是說，在操作系統 期間改變調變技術，便可以以可靠度交換不同的資料率或 總流量。舉例來說，與128-QAM或32-QAM比較起來，利 用8-QAM可以在已知的信號傳送功率但是較低的資料傳送 率下提咼信號傳送之錯誤可靠度，相反的，與8-qam比較 起來，則可以利用32-QAM在相同的信號功率錯誤效能可 靠度降低的成本下增加總流量或資料率。調變的選擇可與 沃爾什函數一起選擇，將於下面作討論，以進一步強化可 以達到的不同的總流量及可靠度組合。 如圖1所示，來自QAM方塊1〇4之調變符號序列會提供給 每個沃爾什覆蓋器11 〇，i i 2，i i 4，以及i i 6。沃爾什覆蓋 器lio係標示為”沃爾什Γ，；沃爾什覆蓋器112係標示為”沃 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公董)" '--- 576034 A7 ____B7 五、發明説明（U ) 爾什2";沃爾什覆蓋器114係標示為”沃爾什3，，；而沃爾什 覆蓋器116則標示為π沃爾什4 ”。每個沃爾什覆蓋器11 〇， 112，114，以及116以不同編號標示係表示每個沃爾什覆 盍器會利用不同的沃爾什函數以達成沃爾什覆蓋器11〇 , 112，114，以及116四個輸出的正交。 在WCDMΑ通信中，利用背景的方式，會展開每個區別 信號（distinct signal)以使許多信號可以在互相不干擾下同 時佔據相同的頻寬。該信號可以由不同的使用者發出，或 如圖1所示之實例中，舉例來說，可以複製該信號以達到如 上面所解釋的分集的目的。其中一種展頻的方法係對每個 區別信號運用區別’’正交”展頻編碼或函數，例如沃爾什函 數。”正交”代表的係在展頻函數之間並無關聯性。在利用 沃爾什函數（亦稱之為沃爾什編碼序列）之已知的展頻通信系 統中’預先定義的沃爾什函數矩陣具有η個行中的η列，各 係事先建立以定義不同的沃爾什函數用以辨別不同的區別 信號。在本實例中，該調變符號序列之每個區別複製會分 配給一區別沃爾什函數。換言之，來自Q AM方塊1 04輸出 信號之每個區別複製係以不同的沃爾什編碼序列進行編碼 以便區分每個區別信號。 CDMA通信系統之一般原理，以及特別是在通信頻道上 產生用以傳送之展頻信號的一般原理在美國專利案號 4,901，307 標題為”Sprea(j spectrum Multiple Access
Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters”中有說明，並且受讓於本發明之受讓人。該專 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNi7HiiT210 X 297公釐)--— 576034 A7 B7 12 五、發明説明（ 利案的揭露，換言之美國專利案號4,901，307，將於本案中 全部予以參考引用。此外，美國專利案號5，1〇3,459標題為 System and Method for Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System” ，受讓於本發 明之受讓人，所揭露的則彳系關於PN展頻，沃爾什覆蓋之原 理，以及產生CDMA展頻通信信號的技術。在該專利案之 揭露中，換言之美國專利編號5，103,459，亦將於本案中全 部予以參考引用。更進一步的係，所揭露的具體實例係利 用資料的時間多工以及與”高資料率，，通信系統相關的各種 原理’並且所揭露之具體實例可以使用於，，高資料率"通信 系統中，例如在序號為〇8/963 386，於1997年U月3曰提 出申μ之美國專利案，標題為’’Method and Apparatus for High Rate Packet Data Transmission” 中所揭露的並且受 讓於本發明之受讓人。在該專利案中之揭露亦於本案中全 部予以參考引用。 具有η列之η個晶片之沃爾什函數亦稱之為n階的沃爾什 函數矩陣。例如η係等於4的沃爾什函數矩陣之實例，換言 之4階之沃爾什函數矩陣，如下所示： Λ 1 1 1 〇 1 〇 1 1 〇 〇 1 0 0 1 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 297公釐） A7 B7
576034 五、發明説明（13 在此實例中，具有4個沃爾什函數，每一函數各具有* 行。每個沃爾什功能係上面沃爾什函數矩陣中的其中一 列。舉例來說’沃爾什函數矩陣之第二列係具有序列工， 0，1，〇之沃爾什函數。可以發現每一沃爾什函數，換言之 在上面矩陣中的每一列，與該矩陣中的其它列都不具有關 聯性。換句話說，正好每一沃爾什函數之半行都不同於該 矩陣中之每個其它沃爾什函數。 對每個區別信號應用區別正交展頻函數，例如沃爾什函 數’便可以將每個區別信號中的每個調變符號轉變成輸出 晶片之個別展頻序列，其中輸出晶片之每一展頻序列會與 輸出晶片其它展頻序列正交。利用沃爾什函數，該轉換可 以利用對每個區別信號中的調變符號與某個特殊沃爾什函 數中之行序列進行互斥或（XOR，ing)運算以達成。利用在上 面實例中之第二沃爾什函數，換言之，該矩陣的第二列， 並且對調變符號”a”與該沃爾什函數中之第二列進行互斥或 運算’所產生的輸出晶片展頻序列為：β，a，β，a，其中 a表示a之二位元補數（bin ary complement)。因此，在 此說明之實例中，每一調變符號會展開成具有公制4之輸出 晶片之展頻序列。每一輸入調變符號之輸出晶片數量係稱 之為展頻係數，在此說明之實例中，該展頻係數為4。實際 上，可以使用公制2至5 12(換言之在每一沃爾什編碼序列中 具有2至512行之沃爾什函數）的沃爾什函數。因此，實際上 展頻係數係從2到512。 因此’沃爾什覆蓋器110之輸出120，沃爾什覆蓋器112 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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爾什覆莖器114之輸出124，以及沃爾什覆 ^ 116之輸出126係相互正交的輸出晶片展頻序列 =出12〇 ’ m ’ 124 ’以及126係分別輸人至通信頻道中。 例來說，輸出晶片之每一展頻序列在利用每個信號輸入 、獨立天線傳送至通信頻道之前會先通過_作為脈衝整形 信號使用的FIR(”有限持續期間脈衝反應”）遽波器。在通信 頻道輸出之一個接收器或多個接收器中，其會利用單一^ 線或多根天線，接收該信號。舉例來說，所接收到的信號 會經過接收FIR濾波器然後再傳送至沃爾什解覆蓋器。該沃 爾什解覆蓋器會利用原始區別沃爾什函數序列之區別反向 函數以解展開輸出晶片之區別延展序列-換言之，移除沃爾 什函數展頻。回到上面的實例（其具有展頻係數4)，會再次 地利用該矩陣的第二列，1，〇，1，〇，與輸出晶片，-， a ’ a，a進行互斥或運算以產生資料符號序列&，a，&，a , 因此該解展開資料符號便係” a ” ’該原始輸入資料符號。因 此，便可以還原原始的調變符號序列。 該調變符號序列會輸入至最大可能解碼器，其可以係， 舉例來說，維特解碼器。因為通信頻道中的缺點，因此所 接收之調變符號序列並不會完全等於輸入至該通信頻道中 的原始調變符號序列。簡單地說，最大可能偵測會決定一 最可能產生該最大可能解碼器所接收到的調變符號序列之 合法調變符號序列。因此，假設有一調變符號序列，該最 大可能解碼器會決定一原始調變符號序列之”最佳預測”並 且對該最佳預測進行解碼成輸出資訊序列。因為使用最佳 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576034 A7 B7 五、發明説明（15 ) 預測，所以該輸出資訊序列包含相對於該已傳送之原始資 訊之最少的錯誤數量。 因此，圖1所示的係可用以透過使用多輸入多輸出通信頻 道之正交傳送分集以提供較高的通信可靠度的方法。 圖2所示的根據本發明之另一具體實例之通信頻道多輸入 之正交範例。圖2中所示的示範系統200係由部份傳送器所 構成，當在前向頻道中進行通信時，該傳送器一般係常駐 於基地台，閘道，或是衛星中繼器中。舉例來說，示範系 統200可以係WCDMA通信系統或展頻通信系統中的部份基 地台傳送器。 在圖2所示的示範系統200中，輸入位元流201含有一位或 多位使用者的信號。該信號包括要在該通信頻道上傳送的 資訊。舉例來說，該通信頻道可以係包括如上所述之多輸 入多輸出，或ΜΙΜΟ，之無線通信系統中傳送天線及接收 天線之間的無線頻率傳送。 延續圖2，輸入位元流201會提供給”格狀編碼”方塊202。 如上所述，格狀編碼方塊202會在輸入位元流201上進行迴 旋編碼。在此處所述的具體實例中，格狀編碼方塊202會以 (η-1 )/η格式的編碼比率對輸入位元流20 1執行迴旋編石馬。 舉例來說，在一具體實例中會利用比率6/7之格狀編碼。 格狀編碼方塊202係與QAM(正交振幅調變）方塊204—起 工作。格狀編碼方塊2 0 2及Q A Μ方塊2 0 4的結合效果係用以 將輸入位元流201變換成調變符號序列，其中調變符號可以 以上述之複數相位空間的信號點表示。在一具體實例中會 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 576034 A7 B7 五、發明説明（16 使用具有128個調變符號之格狀編碼正交振幅調變，也就是 12 8-Q AM。如上所述，可以使用其它的調變，並且與不同 的沃爾什函數一起使用以支援不同的總流量與可靠度組 合。 如圖2所示，接著來自QAM方塊204之部份調變符號序列會提 供給每個沃爾什覆蓋器210，212，214，以及216。也就是 說，分開的調變符號序列會同時提供給每一沃爾什覆蓋器 210，212，214，以及216。因為通信頻道之容量仍然與圖！之 實例相同，所以每一獨立的沃爾什覆蓋器仍然會以相同的速率 將展頻序列輸入至該通信頻道中。為補償所增加傳送給通信頻 道之資訊量，格狀編碼方塊202及QAM方塊204之輸出比率會 增加，或”加速"，以四倍提供其區別調變符號序列給每個獨立 的沃爾什覆蓋器。因此，與圖1範例中的總流量比較起來，圖2 範例中的最高資訊總流量會增加四倍。然而，與圖1的範例將調 變符號序列之四個複製同時在通信頻道上傳送比較起來，圖2實 例中之分集也會產生相對的損失。換言之，圖1實例中所增加之 可靠度會交換成圖2實例中所提高的資訊總流量，或資料速率。 沃爾什覆蓋器2 1 0係標示為”沃爾什1沃爾什覆蓋器 212係標示為”沃爾什2” ；沃爾什覆蓋器214係標示為，，沃爾 什3";而沃爾什覆蓋器216則標示為”沃爾什4”。每個沃爾 什覆蓋器210, 212, 214,以及2 16以不同編號標示係表示 每個沃爾什覆蓋器會利用不同的沃爾什函數以達成沃爾什 覆蓋器210 ’ 212，214，以及216四個輸出的正交。因此， 沃爾什覆蓋器210之輸出220，沃爾什覆蓋器212之輸出 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) —i———1 576034 A7 B7 五、發明説明（ 17 222，沃爾什覆蓋器2 14之輸出224，以及沃爾什覆蓋器2 16 之輸出226係相互正交之輸出晶片展頻序列。每一輸出 220，222，224，以及226會分別輸入至通信頻道。舉例來 說，輸出晶片之每一展頻序列在利用每個信號輸入的獨立 天線傳送至通信頻道之前會先通過一作為脈衝整形信號使 用的FIR濾波器。在通信頻道輸出之一個接收器或多個接收 器，其會利用單一天線或多根天線，接收該信號，透過接 收FIR濾波器將該信號傳送出去，沃爾什解覆蓋該信號，並 且利用如上所述之最大可能解碼對該調變符號序列進行解 碼。 因此，圖2所示的係利用增加可靠度及已增加資料率之間 的取捨，透過使用多輸入多輸出通信頻道正交傳送分集以 提供通信更高的可靠度以及增加資料率之系統範例。 圖3所示的係根據一具體實例具有Aiam〇uti傳送分集之通 信頻道多輸入之正交範例。圖3中所示的示範系統3〇〇係由 邛伤傳送器所構成，當在前向頻道中進行通信時，該傳送 器一般係常駐於基地台，閘道，或是衛星中繼器中。舉例 來說，示範系統300可以係WCDMA通信系統或展頻通信系 統中的部份基地台傳送器。 在圖3所示的示範系統3〇〇中，輸入位元流3〇1含有使用者 的信號，該信號包括要在該通信頻道上傳送的資訊。舉例 來說，該通信頻道可以係包括如上所述之多輸入多輸出， 或ΜΙΜΟ，之無線通信系統中傳送天線及接收天線之間的 無線頻率傳送。 -20 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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576034 A7 B7 五、發明説明（18 ) 延續圖3，輸入位元流301會提供給”格狀編碼”方塊302。 如上所述，格狀編碼方塊3 02會在輸入位元流3 0 1上進行迴 旋編碼。在此處所述的具體實例中，格狀編碼方塊302會以 (η-1 )/n格式的編碼比率對輸入位元流3 0 1執行迴旋編瑪。 舉例來說，在一具體實例中會利用比率6/7之格狀編碼。 格狀編碼方塊302係與QAM方塊304 —起工作。格狀編碼 方塊3 0 2及Q A Μ方塊3 0 4的結合效果係用以將輸入位元流 301變換成調變符號序列，其中調變符號可以以上述之複數 相位空間的信號點表示。在一具體實例中會使用具有128個 調變符號之格狀編碼正交振幅調變，也就是128-Q AM。如 上所述，可以使用其它的調變，並且與不同的沃爾什函數 一起使用以支援不同的總流量與可靠度組合。 如圖3所示，來自QAM方塊304之調變符號序列會提供給 每個Alamouti方塊306及308。每一 Alamouti方塊306及 308的輸入及輸出係相同的。如圖3所表示，來自QAM方塊 3 04之調變符號序列會交替地傳送至Alamouti方塊306及 308之’’A”輸入，然後輸入至Alamouti方塊306及308之” B” 輸入。因此，可以將來自QAM方塊304之調變符號序列有 效地歸類成符號輸入群組，每個輸入群組包含2個符號，即 本範例中的’’A符號”及”B符號”。每一 Alamouti方塊306及 308都具有第一及第二輸出。對調變符號之每一輸入群組而 言，每一 Alamouti方塊306及308之第一輸出係A符號接著 後面跟著B符號之複數共軛，圖3中以記號”（A，B*)”表示。 每個調變符號係以複數相位空間，也就是複數，中的信號 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 576034 A7 B7 五、發明説明（19 點來表示。對調變符號之每一輸入群組而言，每一 Alamouti方塊306·及308之第二輸出係b符號接著後面跟著 A符號之負複數共軛，圖3中以記號，，（B，-a*)”表示。此項 技術之理淪驗證及優點係在S.m· Alamouti所著標題為，，A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications^ ^ IEEE Journal on Select Areas in C謂，v〇i.i6，編號為 8，第1451_58 頁， 1998年10月中有作說明。在本實例所述之分集編碼技術稱 之為時間編碼。如於此處參考的文獻所述，熟悉本技藝的 人士將會發現本實例亦可以使用頻率編碼。Alam〇uti方塊 306之第一輸出係提供給沃爾什覆蓋器31〇。Alam〇uti方塊 306之第二輸出係提供給沃爾什覆蓋器312。Alainouti方塊 308之第一輸出係提供給沃爾什覆蓋器314。Aiam〇uti方塊 308之第二輸出係提供給沃爾什覆蓋器3 16。 沃爾什覆蓋器3 10係標示為”沃爾什Γ，；沃爾什覆蓋器312 係標示為”沃爾什1” ；沃爾什覆蓋器314係標示為”沃爾什 2";而沃爾什覆蓋器316則標示為”沃爾什2”。每一沃爾什 覆盍器310及312具有相同的標示，”沃爾什1”，以表示係 利用相同的沃爾什函數展開Alamouti方塊306之兩個輸 出。相同地，每一沃爾什覆蓋器314及316具有相同的標 示’ ”沃爾什2以表示係利用相同的沃爾什函數展開 Alamouti方塊308之兩個輸出。換言之，每對沃爾什覆蓋 器中的兩個沃爾什覆蓋|§係利用相同的沃爾什函數。沃爾 什覆蓋器3 10及3 12與沃爾什覆蓋器3 14及3 16具有不相同的 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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576034 A7 B7 五、發明説明（20 標示以表示每對沃爾什覆蓋器係利用區別函數以達到沃爾 什覆蓋器310，312，314，及3 16四個項輸出之每對互相正 交（pairwise mutual orthogonality)。換言之，每對互相 正交所指的係每對沃爾什覆蓋器係與其它的沃爾什覆蓋器 對正交的情形。因此，沃爾什覆蓋器310之輸出320，沃爾 什覆蓋器312之輸出322，沃爾什覆蓋器3 14之輸出324，以 及沃爾什覆蓋器316之輸出326係輸出晶片之展頻序列。其 -中輸出對320及322係正交於輸出對324及326。每一輸出 320，322，324，以及326會獨立地輸入至通信頻道中。舉 例來說，輸出晶片之每一展頻序列在利用每個信號輸入的 獨立天線傳送至通信頻道之前會先通過一作為脈衝整形信 號使用的FIR濾波器。在通信頻道輸出之一個接收器或多個 接收器，其會利用單一天線或多根天線，接收該信號，透 過接收FIR濾波器將該信號傳送出去，沃爾什解覆蓋該信 號，並且利用如上所述之最大可能解碼對該調變符號序列 進行解碼。 圖3範例中的最高資訊總流量率係圖1範例中的兩倍。此 外’因為使用圖3之Alamouti分集編碼’所以與圖2實例比 較起來分集獲得改善。因此，圖3所示的係可以透過使用多 輸入多輸出通信頻道中的正交傳送分集提供較高的可靠度 及增加資料率的系統範例，其中在高可靠度與增加資料率 之間必須作取捨。 圖4所示的係根據另一具體實例具有Alamouti傳送分集之 通k頻道多輸入之正交範例。圖4中所示的示範系統400係 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
576034 A7 B7 五、發明説明（21 ) 由部份傳送器所構成’當在前向頻道中進行通信時，該傳 送器一般係常駐於基地台，閘道，或是衛星中繼器中。舉 例來說，示範系統400可以係WCDMA通信系統或展頻通信 系統中的部份基地台傳送器。 在圖4所示的示範系統400中，輸入位元流4〇1含有一位或 多位使用者的信號，該信號包括要在該通信頻道上傳送的 資訊。舉例來說，該通信頻道可以係包括如上所述之多輸 入多輸出，或ΜΙΜΟ，之無線通信系統中傳送天線及接收 天線之間的無線頻率傳送。 延續圖4，輸入位元流401會提供給”格狀編碼”方塊402。 如上所述，格狀編碼方塊402會在輸入位元流4〇1上進行迴 旋編碼。在此處所述的具體實例中，格狀編碼方塊402會以 (η- 1)/η格式的編瑪比率對輸入位元流40 1執行迴旋編碼。 舉例來說，在一具體實例中會利用比率6/7之格狀編碼。 格狀編碼方塊402係與QAM方塊404 —起工作。格狀編碼 方塊402及QAM方塊404的結合效果係用以將輸入位元流 401變換成調變符號序列，其中調變符號可以以上述之複數 相位空間的信號點表示。在一具體實例中會使用具有128個 調變符號之格狀編碼正交振幅調變，也就是128-QAM。如 上所述，可以使用其它的調變，並且與不同的沃爾什函數 一起使用以支援多種的總流量與可靠度組合。 如圖4所示，接著來自QAM方塊404之部份調變符號序列 會提供給每個Alamouti方塊406及408。也就是，分離的調 變符號序列會同時提供給每個Alamo uti方塊406及408的輸 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576034 A7 B7 五、發明説明（22 ) 入。如圖4所表示，來自Q AM方塊404之調變符號序列會交 替地傳送至Alamouti方塊406的輸入”A”與’’B”，然後再傳 送至Alamouti方塊408的輸入"C”與”D”。因此，可以將來 自Q A Μ方塊4 0 4之調變符號序列有效地歸類成符號輸入群 組，每個輸入群組包含4個符號，即本範例中的”Α符號”， "B符號”，”C符號”，及” D符號”。 每個Alamouti方塊406及408都具有第一及第二輸出。對 調變符號之每一輸入群組而言，每個Alamouti方塊406之 第一輸出係A符號接著後面跟著B符號之複數共軛，圖4中 以記號Π(Α，Β*)”表示。每個調變符號係以複數相位空間， 也就是複數，中的信號點來表示。對調變符號之每一輸入 群組而言，每個Alamouti方塊406之第二輸出係Β符號接著 後面跟著A符號之負複數共軛，圖4中以記號”（B，-A*)”表 示。對調變符號之每一輸入群組而言，每個Alamouti方塊 408之第一輸出係C符號接著後面跟著D符號之複數共軛， 圖4中以記號”（C，D*)”表示。對調變符號之每一輸入群組而 言，每個Alamouti方塊408之第二輸出係D符號接著後面跟 著C符號之負複數共軛，圖4中以記號”（D，-C*)”表示。本範 例中所述的分集編碼技術係上述S.M. Alamouti所著文章中 所說明的時間編碼之變化。如上面的文章所述，熟悉本技 藝的人士將會發現本實例亦可以使用頻率編碼。Alamouti 方塊406之第一輸出係提供給沃爾什覆蓋器410。Alamouti 方塊406之第二輸出係提供給沃爾什覆蓋器412。Alamouti 方塊408之第一輸出係提供給沃爾什覆蓋器414。Alamouti -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 576034 A7 ____ B7 五、發明説明（23 ) 方塊408之第二輸出係提供給沃爾什覆蓋器416。 沃爾什覆盍器4 10係標示為”沃爾什1 ” ；沃爾什覆蓋器4 12 係標示為”沃爾什1";沃爾什覆蓋器4 14係標示為”沃爾什 2 ’’；而沃爾什覆蓋器4 16則標示為”沃爾什2 ”。每一沃爾什 覆蓋器4 10及4 12具有相同的標示，，，沃爾什丨”，以表示係 利用相同的沃爾什函數展開Alamouti方塊406之兩個輸 出。相同地，每一沃爾什覆蓋器414及416具有相同的標 示 沃爾什2 ，以表示係利用相同的沃爾什函數展開 Alamouti方塊408之兩個輸出。沃爾什覆蓋器41〇及412與 /天爾什覆盍器4 14及416具有不相同的標示以表示每對沃爾 什覆盍器係利用區別函數以達到沃爾什覆蓋器4 1 〇，4 12， 414，及4 16四個項輸出之每對互相正交。因此，沃爾什覆 盍為4 10之輸出420 ’沃爾什覆蓋器4 12之輸出422，沃爾什 覆蓋器414之輸出424，以及沃爾什覆蓋器416之輸出426係 輸出晶片之展頻序列，其中輸出對420及422係正交於輸出 對424及426。每一輸出420，422，424，以及426會獨立 地輸入至通信頻道中。舉例來說，輸出晶片之每一展頻序 列在利用每個信號輸入的獨立天線傳送至通信頻道之前會 先通過一作為脈衝整形信號使用的FIR濾波器。在通信頻道 輸出之一個接收器或多個接收器，其會利用單一天線或多 根天線，接收該信號，透過接收FIR濾波器將該信號傳送出 去’沃爾什解覆蓋該信號，並且利用如上所述之最大可能 解碼對該調變符號序列進行解碼。 圖4範例中的最高資訊總流量率係圖3範例中的兩倍。所 -26- 本紙張尺度適财Μ家標：^.s〉Α4·(2ι{)χ撕公寶)----- 576034 A7 B7 五、發明説明（24 以圖4範例中的最高資訊總流量率係與圖2範例中的資訊總 流量率相同。此外，因為使用圖4之Alamouti分集編碼，所 以與圖2實例比較起來分集獲得改善。因此，圖4所示的係 可以透過使用多輸入多輸出通信頻道中的正交傳送分集提 供較高的通信可靠度及增加資料率的系統範例，其中在高 可靠度與增加資料率之間必須作取捨。 圖5所示的係根據一具體實例之接收器處理範例。圖5中 所示的示範系統500係由部份的接收器所構成，當在前向頻 道中進行通信時，該接收器一般係常駐於用戶單元或行動 單元中。舉例來說，示範系統5〇〇可以係WCDMA通信系統 或展頻通信系統中的部份用戶單元接收器。 在圖5所示之示範系統500中，會從具有4個輸入之通信頻 道中接收輸入信號501。該通信頻道可以係，舉例來說，在 包括如上所述之多輸入多輸出，或ΜΙΜΟ頻道，之無線通 信系統中介於傳送天線及接收天線之間的無線頻率傳送。 對具有4個接收天線之頻道而言，舉例來說，會將範例系統 500”複製”給每根分離的接收天線。 延續圖5，圖5所示之接收處理希望與圖1或圖2所使用之 傳送處理一同使用。因此，輸入信號501包括已於圖1或圖2 之每一沃爾什1，沃爾什2 ,沃爾什3，以及沃爾什4進行沃 爾什覆盍之合成#號。輸入信號501會傳送給每一沃爾什解 覆蓋器 512，514，516，以及 518。 沃爾什解覆蓋器5 12標示為”沃爾什1 ” ；沃爾什解覆蓋器 5 14標示為”沃爾什2” ；沃爾什解覆蓋器5 16標示為，，沃爾什 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 576034 A7 B7 五、發明説明（25 ) 3” ；而沃爾什解覆蓋器518則標示為”沃爾什4”。每個沃爾 什解覆蓋器5 12，5 14，516，及5 18的標示係以表示每個沃 爾什解覆盖器係利用相同的區別沃爾什函數以解覆蓋圖1 < 圖2之對應傳送信號。因此，沃爾什解覆蓋器512 , 514， 5 16，及5 1 8之四個輸出係相當於圖1例子中所傳送之單一 調變符號序列的4個複製，或相當於圖2例子中所傳送之4個 區別調變符號序列之複製。沃爾什解覆蓋器512的複製或區 -別調變符號序列輸出會傳送到公制產生方塊522，沃爾什解 覆蓋器514之輸出會傳送至公制產生方塊524，如圖5所 示。 每個公制產生方塊522，524，526，以及528會產生公 制，亦稱之為”路徑公制”產生或”分支公制"產生，用以輸 入至格狀解碼器，舉例來說，其可以係維特解碼器。舉例 來說’每個公制產生方塊522，524，526，以及528會將沃 爾什解覆蓋運算的每個輸出乘以每個可能傳送調變符號之 複數共軛，然後乘上預測複數路徑增益之複數共軛，取其 實部的兩倍，並且減去偏移部份，包括該頻道路徑增益振 幅平方乘以可能傳送調變符號之振幅平方，以產生輸入至 該格狀解碼器之公制值。如圖5所示，公制產生方塊522， 524 ’ 526，以及528所輸出之公制值會全部傳送到格狀解 碼方塊532。如上面所討論的，格狀解碼方塊532之輸出 533係一位胃或多位使用者之原始輸入位元流之最大可能預測 值，也就疋，圖1例子中的輸入位元流1〇1或圖2例子中的輸 入位元"〇_201。因此，圖5所示的係利用在多輸入多輸出通 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) 297公爱)--- 576034 A7 B7 五、發明説明（26 信頻道之信號正交的接收器處理範例。 圖6所示的係根據一具體實例之接收器處理範例。圖6中 所示的示範系統6〇〇係由部份的接收器所構成，當在前向頻 道中進行通信時，該接收器一般係常駐於用戶單元或行動 單元中。舉例來說，示範系統600可以係WCDMA通信系統 或展頻通信系統中的部份用戶單元接收器。 在圖6所示之示範系統600中，會從具有4個輸入之通信頻 道中接收輸入信號601。該通信頻道可以係，舉例來說，在 包括如上所述之多輸入多輸出，或ΜΙΜΟ頻道，之無線通 信系統中介於傳送天線及接收天線之間的無線頻率傳送。 對具有4個接收天線之頻道而言，舉例來說，會將範例系統 600”複製”給每根分離的接收天線。 延續圖6，圖6所示之接收處理希望與圖3或圖4所使用之 傳送處理一同使用。因此，輸入信號6〇1包括已於圖3或圖4 之每一沃爾什1，及沃爾什2進行沃爾什覆蓋之合成信號。 輸入信號601會傳送給每一沃爾什解覆蓋器6〇2及6〇4。 沃爾什解覆盖器6 0 2標示為”沃爾什1 ”，♦沃爾什解覆蓋器 604標示為”沃爾什2”。每個沃爾什解覆蓋器6〇2與6〇4的標 示係以表示每個沃爾什解覆蓋器係利用相同的區別沃爾什 函數以解覆蓋圖3或圖4之對應傳送信號。因此，沃爾什解 覆蓋器602，及604之二個輸出係相當於所接收到的符號 對’其中所接收到符號對的每個符號可以利用上面參考的 Alamouti技術進行預測。 利用簡單的說明，圖3所示薜 7不1付號對（A , B*)可以利用頻 -29- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公 576034
道路徑增益hi傳送以使該對，，變成”（hiA，hiB*)，而圖3所 示之符號對（B ’ -A*)則可以利用頻道路徑增益匕傳送以使 該對變成”（h2B，-h2A*)。在第一時間間隔期間，來自頻 道中的特定雜訊n(l)會進入該第一時間間隔所接收到的信 號中，稱之為r(l)。所以，在第一時間間隔所接收到的信號 為： r(l) = huA + h2B + n(l) 〇 在第二時間間隔期間，來自頻道的特定雜訊<2)會進入 該第二時間間隔所接收的信號中，稱之為42)。所以在第二 時間間隔所接收的信號為： r(2) = hiB* -I12A* + n(2) 〇 藉由信號延遲元件，舉例來說，以在相同的時間點接收 r(l)及r(2) ’標示為π第一符號Alamouti預測”之方塊會執 行下面的r(l)及r(2)代數運算。 第一符號預測=1Μ*Γ(1) — h2r* (2)。 相同地’標不為第—付號A1 a in 〇 u t i預測”之方塊會執行 下面的r(l)及r(2)代數運算。 第二符號預測=h2*r(l) + 。 其可以利用複數代數來表示： 第一符號預測=(IhH2 + |h2|2)A + h^iiU) + h2n(2)， -30- 576034 A7 B7 五、發明説明（28 以及 第一符號預測=(|hi| +| li2|2)B + h2*n(l) + hin(2)。 因此，”第一符號預測”係符號"A"之預測，而，，第二符號 預測”則係符號"B”之預測。每個預測都含有一偏移值， (|1μ|2 +| h2|2 )，其可以利用公制產生方塊622，624， 626，以及628予以補償。 在使用圖3之傳送處理的例子中，沃爾什1及沃爾什2皆會 覆盍付號對A ’ B。因此’圖6所示之第一符號Alamouti預 測方塊612之輸出符號8丨係符號” A，，之預測；而第二符號 Alamouti預測方塊614之輸出符號32係符號，’B’，之預測；在 圖3之例子中，輸出符號s3係符號”A”之預測；而輸出符號 S4係符號"B”之預測。 在使用圖4之傳送處理的例子中，沃爾什1會覆蓋符號對 A，B，而沃爾什2會覆蓋符號對c，D。因此，圖6所示之 第一符號八1&111〇11衍預測方塊612之輸出符號81係符號，，八，，之 預測；而第二符號Alamouti預測方塊614之輸出符號S2係 符號"B”之預測；第一符號Alamouti預測方塊616之輸出符 號S：}係符號"C1，之預測；而第二符號Alamouti預測方塊6 18 之輸出符號S4係符號” D”之預測。 該符號預測會分別傳送給每一公制產生方塊622，624， 626，以及628，如圖6所示。每一公制產生方塊622， 624 ’ 626，以及628會執行公制產生，亦稱之為"”路徑公 制”產生或”分支公制”產生，用以輸入至格狀解碼器，舉例 -31 - 本紙張尺度適财0 a家標準(CNS) A4規格(21GX297公爱) 576034 A7 B7 五、發明説明（29 ) 來說，其可以係維特解碼器。舉例來說，每個公制產生方 塊622，624，626，以及628會將每個Alamouti預測方塊 所產生的符號序列預測中的每個調變符號預測乘以每個可 能傳送調變符號之複數共軛，取其實部的兩倍，並且減去 偏移值部份，包括（|hi|2 + |h2|2)乘以可能傳送調變符號之 振幅平方，以產生輸入至該格狀解碼器之公制值。如圖6所 示，公制產生方塊622，624，626，以及628所輸出之公制 值會全部傳送到格狀解碼方塊632。如上面所討論的，格狀 解碼方塊632之輸出633可以係圖3中的原始使用者輸入位 元流，或是圖4中的多位使用者輸入位元流。因此，圖6所 示的係利用在多輸入多輸出通信頻道中具有Alamouti傳送 分集之信號正交的接收器處理範例。 圖7所示的係如何將OFDM運用於一具體實例之範例圖 式。圖7所示的示範系統700係由部份傳送器所構成，當在 前向頻道中進行通信時，該傳送器一般係常駐於基地台， 閘道，或是衛星中繼器中。舉例來說，示範系統700可以係 WCDMA通信系統或展頻通信系統中的部份基地台傳送 器。 在圖7所示的示範系統7 0 0中，輸入位元流7 0 1含有一位或 多位使用者的信號，該信號包括要在該通信頻道上傳送的 資訊。舉例來說，該通信頻道可以係包括如上所述之多輸 入多輸出，或ΜΙΜΟ，之無線通信系統中傳送天線及接收 天線之間的無線頻率傳送。如圖7所示，輸入位元流701會 提供給’’格狀編碼QAM”方塊702。格狀編碼QAM方塊202 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576034 A7 B7 五、發明説明（3〇 ) 會再輸入位元流701上執行迴旋編碼以及正交振幅調變，如 在圖1及2所述。 延續圖7，來自格狀編碼QAM方塊202的調變符號序列會 提供給”頻率編碼’’方塊704。頻率編碼方塊704會利用時間 解多工該調變符號序列以將該調變符號序列提供給每個沃 爾什/Alamouti方塊712，714，以及716。也就是說，部份 的調變符號序列會同時提供給在每一沃爾什/Alamoui方塊 之分離區別頻率處的每個沃爾什/Alamouti方塊7 12， 714，以及716。每個區別分離頻率亦稱之為”頻率箱 (frequency bin)"。為了簡單起見，圖7所示之實例只使用 3個分離頻率或是頻率箱。因此，在圖7所示的實例中，只 有3個沃爾什/Alamouti方塊，各係針對一個頻率箱。實際 上基於實際考量，可以使用任何希望數量之頻率箱。因 此，對於熟悉本技藝的人士將會瞭解，可以調整沃爾什 /Alamouti方塊的數量。 此外，本實例係基於調變符號序列之直接解多路傳輸。 也就是說，來自調變符號序列之符號會編碼成第一頻率 箱，後面的符號會編碼成第二頻率箱，再下一個符號會編 碼成第三頻率箱，並且再下一個序列符號則會編碼再次地 編碼成第一頻率箱，依此類推每個序列符號。此技術有各 種可能的變化，舉例來說，可以將整個調變符號序列之複 製編碼成每個頻率箱。也可以使用本技術中熟知的任何其 它各種技術，舉例來說，符號重覆以及符號間隔插入。對 於熟悉本技藝之人士將會了解該些技術之實現細節，因此 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 576034 A7 B7 五、發明説明（31 ) 這裡不作說明。 延續圖7，每個沃爾什/Alamouti方塊會執行在圖1至4中 上面所述之格狀編碼調變後面的處理。舉例來說，如果每 一沃爾什/Alamouti方塊712，714，以及716選擇圖4之處 理的話，那麼每一沃爾什/Alamouti方塊712，714，以及 716便會執行圖4所示Almouti方塊406及408，以及沃爾什 覆蓋器410，412，414，以及416之處理。舉例來說，在沃 爾什/Alamouti方塊712之例子中，輸入至沃爾什 /Alamouti方塊712之調變符號序列首先會解多工成兩個對 應圖4之Almouti方塊406及Almouti方塊408之Almouti方 塊。因此，沃爾什/Alamouti方塊7 12之輸出便係對應沃爾 什覆蓋器410，412，414，以及416之4個沃爾什覆蓋器的 輸出。因此，沃爾什/Alamouti方塊7 12之輸出便是與圖4 上面所述相關的輸出晶片之4個兩正交的展頻序列。因此， 該正交傳送分集技術，在上述之任何型式中，可以應用於 每一頻率箱之調變符號序列中。 每一沃爾什/Alamouti方塊712，714，以及716之四個輸 出會提供給每一”反向FFT及循環首部（cyclic prefix)”方塊 722，724，726，以及728。也就是說，每一四個反向FFT 及循環首部方塊722，724，726，以及728都具有輸出晶片 之3個區別展頻序列，各係一個頻率箱，作為輸入。本實 例，如圖1至4之實例，假設當輸入至該多輸入多輸出通信 頻道時會使用四根獨立的天線。很清楚的係可以使用任何 數量的輸入至該多輸入多輸出通信頻道。舉例來說，具有8 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 576034 A7 B7 五、發明説明（32 ) 個輸入的頻道會需要8個反向FFT及循環首部方塊，以及每 一沃爾什/Alamouti方塊必須提供8個輸出。對於熟習本技 藝人士將會了解該些實例所需要的改變。因此，每一反向 FFT及循環首部方塊會在全部頻率箱的輸出，換言之輸出晶 片之展頻序列，執行反向FFT處理。該反向FFT運算會在該 輸出晶片之展頻序列的每一行週期執行一次。循環首部係 一種技術，本技藝中所熟知的，其會增加反向FFT中特定的 已知取樣數量，以便將頻道中的時間分散考慮進去。該循 環首部的數量係基於該多輸入多輸出頻道之全部信號路徑 之間的最大時間分散作決定。因此，每一反向FFT及循環首 部方塊722，724，726，以及728會將來自全部頻率箱之輸 出晶片展頻序列從頻率域轉換成時間域。 所以，反向FFT及循環首部方塊722之輸出723，反向 FFT及循環首部方塊724之輸出725，以及反向FFT及循環 首部方塊726之輸出727，反向FFT及循環首部方塊728之 輸出729係時間域中輸出晶片的展頻序列。’每一輸出723， 725，727，及729會分別輸入至通信頻道。舉例來說，輸 出晶片之每一展頻序列可以在其利用每個信號之獨立天線 輸入至每一通信頻道之前先傳送至作為脈衝整形信號之FIR 濾波器中。在該通信頻道輸出的一個接收器或多個接收 器，其會利用單一天線或多根天線，會接收該信號，透過 接收FIR濾波器將該信號傳送出去，並且執行與圖8相關如 下面所述的其它處理。 因此，圖7所示的係透過使用與正交傳送分集結合之 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576034 A7 B7 五、發明説明（33 ) OFDM以抵銷多輸入多輸出通信頻道中之時間分散效應的 糸統範例。因此’該糸統k供在多輸入多輸出頻道中更高 的傳送可靠度以及更高頻寬效率之更高資料率的信號傳 送。 圖8所示的係一接收器處理範例，其引用根據一具體實例 之OFDM。圖8中所示的示範系統8〇〇係由部份的接枚器所 構成，當在前向頻道中進行通信時，該接收器一般係常駐 -於用戶單元或行動卓元中。舉例來說，示範系統8 〇 〇可以係 WCDMA通信系統或展頻通信系統中的部份用戶單元接收 器。 在圖8所示之示範系統800中，輸入信號8〇1，803， 805，以及807係接收自多輸入多輸出頻道。該通信頻道可 以係，舉例來說，在包括如上所述之多輸入多輸出，或 ΜΙΜΟ，頻道之無線通信系統中介於多根傳送及接收天線 之間的無線頻率傳送。對使用於本案之實例而言，會說明 具有4根傳送天線以及4根接收天線之頻道ό因此每一輸入 信號801，803，805 ,以及807係在獨立的接收天線上接 收。
延續圖8，圖8所示的接收處理係希望與圖7所使用之傳送 處理一起使用。圖7之傳送處理可以合併與上面所述之圖 1 ’圖2，圖3，或圖4相關之任何傳送處理。因此，輸入信 號801，803，805，以及807包括來自全部頻率箱輸出晶片 之時間域序列。輸入信號801會傳送至FFT方塊802，輸入 信號803會傳送至FFT方塊804，輸入信號805會傳送至FFT -36 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21QX 297公董) - 576034 A7 B7 五、發明説明（34 ) 方塊806 ’而輸入〈a號807則會傳送至方塊g〇g。每個 FFT方塊802，804，806，以及808會在輸出晶片之展頻序 列的每一行週期執行一次FFT運算以將輸出晶片之展頻序列 從時間域轉換成頻率域以填滿全部的頻率箱。接著在頻率 域之輸出晶片的展頻序列會傳送至’，沃爾什/Alam〇uti以及 公制產生方塊812 ’ 814，以及816。每個頻率箱都會有一 個沃爾什/Alamouti以及公制產生方塊。因為本案所使用之 實例具有3個頻率箱，因此會有3個沃爾什/Alamouti以及公 制產生方塊。每一方塊會執行與圖5及6有關如上所述之公 制值產生的接收器處理。使用圖5或圖6的處理係分別視所 使用的係圖1或2，或者是圖3或4之傳送處理技術而定。每 個沃爾什/Alamouti以及公制產生方塊812，814，以及816 的公制值輸出會傳送至”頻率解碼，，方塊822。頻率解竭方塊 8 2 2會將該公制值時間多工以解開在本案所使用之範例中所 執行的時間解多工，其已經參考圖7於上面作討論。對於熟 習本技藝的人士會將會發現，如果使用到其它的技術，舉 例來說，間隔插入，那麼頻率解碼方塊822便會包括對應的 解間隔插入。接著頻率解碼公制值會傳送至格狀編螞方塊 8 3 2，舉例來說，其包括維特解石馬器，以便如上所述利用最 大可能解碼對該調變符號序列進行解碼。因此，圖8所示的 係利用在多輸入多輸出通信頻道中與正交分頻多工結合之 具有Almouti傳送分集之信號正交之接收器處理範例。 從上面的說明可以了解所揭露的具體實例提供一種利用 在WCDMA系統之無線通信的多輸入多輸出技術增加多輪 -37-
576034 A7 B7 五、發明説明（35 ) 入多輸出頻道的頻寬效率之方法及系統。根據上述之一具 體實例，使用者資訊會在多根傳送天線及多根接收天線之 間傳送，同時維持天線之間及使用者之間的正交。此外， 根據上述之一具體實例，雖然維持天線之間及使用者之間 的正交，還是可以達成分集。雖然所揭露的具體實例係應 用於WCDMA系統的通信中，對於熟習本技藝的人士將會 了解如何將所揭露之具體實例應用於在多根傳送及接收天 線或多通信輸入及輸出需要正交傳送分集的相同情況中。 從上面的說明中，很清楚地可以使用各種技術實現所揭 露具體實例的概念而不脫離其範圍。此外，雖然所揭露之 具體實例係參考特定的具體實例作說明，不過對於熟習本 技藝的人士將會暸解可以在不脫離本揭露具體實例之精神 及範圍下進行形式及細節的改變。舉例來說，此處具體實 例所表示的正交振幅調變Q AM可以以其它形式的調變來取 代，例如相位移動鍵（"PSK”）。同樣地，舉例來說，此處具 體實例所表示的時間分集編碼也可以以頻率分集編碼取 代。所揭露的具體實例僅係作為解釋用途而非限制。亦應 該注意的係本揭露具體實例並不受限於此處說明之特定具 體實例，同時還包括不脫離本發明範圍的各種重新配置， 修改，以及替代。 因此，已經對用以增加多輸入-多輸出頻道之頻寬效率之 方法及系統作說明。 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) 裝 訂

Claims (1)

  1. 576034- as 4忍12, 25 f夢便〇M3235號專利申請案 B8 了月曰請專利範圍替換本(92年12尤I_ 六、利範圍 1. 一種用於增加頻寬效率之方法，包括的步驟有： 提供輸入位元流給格狀編碼方塊； 對該格狀編碼方塊之輸出進行調變，以提供調變符號序 列； 提供該調變符號序列給多個沃爾什覆蓋器，其中每個該 沃爾什覆蓋器會輸出多個輸出晶片的展頻序列中的其中一 個； 在頻道上傳送輸出晶片之該多個展頻序列。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該提供步驟包括提供 該調變符號序列之複製給每一個該多個沃爾什覆蓋器。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該提供步驟包括時間 解多工該調變符號序列，以同時提供部份的調變符號序列 給每一個該多個沃爾什覆蓋器。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該多個沃爾什覆蓋包 括彼此正交的沃爾什覆蓋器。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該調變步驟包括利用 格狀編碼正交振幅調變對該格狀編碼方塊之輸出進行調 變0 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該格狀編碼方塊會在 該輸入位元流上執行比率（n-l)/n的格狀編碼。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，尚包括的步驟有： 在該調變步驟之後及在該提供步驟之前對該調變符號序 列進行頻率編碼； 在該提供步驟之後及在該傳送步驟之前執行反向FFT及 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 57^34 , 申請專利範 圍 循環首部處理。如申請專職圍約項之 多輸出頻道。 只、包括-多輸入種用於增加頻寬效率之方法，包括的步驟有： 提供輸入位元流給袼狀編碼方塊； 调變該格狀編碼方塊之輸 • 心铷出以扣供第一調變符號序 列； 列分集編碼該第一調變符號序列，以產生第 調變符序 =該第二觀符序列給多個沃爾什覆蓋器，!:爾什覆蓋器會輸出多個輸出晶片的展頻序列;::: =道上傳送輸“片之鮮個展頻 10·如申請專利範圍第9項 碼。 、法，其中該分集編碼係時間編 lh如申請專利範圍第9項之方法， 裝 其中该分集編碼係頻率編 12·如申請專利範圍第9項 性一一… 、方法其中該提供步驟包括提供該 多個沃爾什覆 13·如申請專利範圍第9項之 Jiyr M - ^ 1 / , /、中遠分集編碼步驟包括 器其中一對的部份，第沃爾什覆蓋 碼，以提供憎笛周，史符號序列會同時進行分集編 、77_符號序列給該多個沃爾什覆蓋 哲一 〜〜π丹1T琢提供步驟^調變符號序列之複製給該多個沃爾什覆蓋 器之其中一 本紙張尺度適财® x 297公釐） -2- 園 申請專利範 益的母* 個。 W·如申請專利範圍第9項 . . ^ , X ^ 、方法，其中該多個沃爾什覆蓋器 匕括兩兩互相正交· _什覆蓋器。 第9項之方法，其中該調變步驟包括利用 變。” 4變對該格㈣碼方塊之輸出進行調 16·如申請專利範圍第1項之方法，尚包括的步驟有： 列提供步敎前對該調變符號序 循驟之後及在該傳送步驟之前執行反向FFT及 17m專利範圍第9項之方法，其中該頻道包括一多輸入 多輸出頻道。 18. —種用於增加頻寬效率之系統，包括·· 一格狀編碼方塊用以對輸人位S流進行編碼； 凋隻器用以接收該格狀編碼方塊的輸出，以提供調變 符號序列； 多個沃爾什覆蓋H，其中該調變符號序列會提供給該多 7沃爾什覆蓋器以及每個該沃爾什覆蓋器會輸出多個輸出 日日片的展頻序列中的其中一個； 列該系統係用以在一頻道上傳送輸出晶片之該多個展頻序 19·如申清專利範圍第18項之系統，其中該調變符號序列之複 製會提供給該多個沃爾什覆蓋器的每一個。 本紙張尺度適用中國國豕襟準(CNS) A4規格(210X297公釐) 六、申請專利範圍 20. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該調變符號序列會進 行時間解多工，以同時提供部份的該調變符號序列給該多 個沃爾什覆蓋器的每一個。 21. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該多個沃爾什覆蓋器 包括彼此正交的沃爾什覆蓋器。 22. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該調變器係利用格狀 編碼正交振幅調變對該格狀編碼方塊之輸出進行調變。 23. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該格狀編碼方塊會在 該輸入位元流執行比率（η-1 )/n的格狀編碼。 24. 如申請專利範圍第18項之系統，尚包括： 一頻率編碼器用以對該調變符號序列進行頻率編碼，以 便同時提供部份該調變符號序列給該多個沃爾什覆蓋器的 每一個； 一反向FFT處理器用以將該多個沃爾什覆蓋器的每一個 輸出從頻率域轉換成時間域，以提供輸出晶片之該多個展 頻序列。 25. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該頻道包括一多輸入 多輸出頻道。 2 6. —種用於增加頻寬效率之系統，包括： 一格狀編碼方塊，用以對輸入位元流進行編碼； 一調變器，用以接收該格狀編碼方塊輸出以提供第一調 變符號序列； 一 Alamouti方塊，用以對該第一調變符號序列進行分 集編碼，以產生第二調變符號序列； -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ▲多個沃爾什覆蓋If ’其中該第二調變符號序列會提供給 4夕個沃爾什覆蓋n以及每個該沃爾什覆蓋器會輸出多個 輪出晶片的展頻序列中的其中一個； 列該系統係用以在一頻道上傳送輸出晶片之該多個展頻序 7.如申請專利範圍第26項之系統，其中該Ai_此方塊係 利用時間編碼進行分集編碼。 28 ·如申請專利範圍第26項之系統，其中該Alam〇uti方塊係 利用頻率編碼進行分集編碼。 如申租專利範圍第26項之系統，其中該第二調變符號序列 之複製會提供給該多個沃爾什覆蓋器的其中一對。 30.如申請專利範圍第26項之系統，其中會將該第二調變符號 序列會進行解多工，從而對應該多個沃爾什覆蓋器其中一 對的部份，第一調變符號序列會同時進行分集編碼了以提 供部份該第二調變符號序列給該多個沃爾什覆蓋器的每一 個。 士申。月專利範圍第26項之系統’其中該多個沃爾什覆蓋器 包括兩兩互相正交的沃爾什覆蓋器。 R如申請專利範圍第26項之系統，其中該調變步驟包括利用 格狀編碼正交振幅觀對該格狀編@㈣之輸出進行調 變。 33·如申請專利範圍第26項之系統尚包括： 一頻率編碼器，用以對該調變符號序列進行頻率編碼， 以便同時提供部份該調變符號序給該多個沃爾什覆蓋器的 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) -5- 8 8 8 8 A BCD 576034 六.、澤請專利範圍 每一個； 一反向FFT處理器，用以將該多個沃爾什覆蓋器的每一 個輸出從頻率域轉換成時間域，以提供輸出晶片之該多個 展頻序列。 34.如申請專利範圍第26項之系統，其中該頻道包括一多輸入 多輸出頻道。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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