TW576053B - Mixed waveform configuration for wireless communications - Google Patents

Description

576053 A7 ________B7 五、發明説明（1 ) 發明範疇： 本發明係關於無線通訊，特別係指一種使用在無線通訊 中之一單載波到多載波混合信號之裝置。 發明背景： 電氣和電子工程師協會（ieee)28〇211標準係為無管制頻 段2.4〜5 GHz之無線區域網路（WLAN)中一系列標準。目前 802.1 lb標準定義該2.4 GHz頻段中各種資料速率，包含i、 2 ' 5·5、11 Mbps (每秒百萬位元）資料速率。該802.1 lb標準 才木用具有11 MHz基片速率之直接序列展頻法（DSSS)，其係 為一序列調變技術。該802.1 la標準則係定義位於5 GHz頻段 之6、12、18、24、36、54 Mbps資料速率。應注意的是根 據該802.1 1a及802.1 1b標準所實行之系統間並不相容，無法 共存作業。 一種新式標準正在提出，所指的是8〇21 lg (該“ 8〇21 lg計 晝）’其具有南速資料速率，係2.4 GHz頻段之802.1 lb標準 的擴充版本。應注意的是在目前該8〇211§計晝指係一個提 案，並不是一個完備定義之標準。該新提案8〇211g仍需面 對許多重大技術上的挑戰。所要求的是該8〇211g裝置係能 夠在該2.4 GHz頻段中以高於該8〇211標準的速率進行通 訊。在一些裝置中，所要求的是該8〇2 Ub及8〇2 Ug裝置能 夠共存於同一無線區域網路的環境或區域中，彼此間沒有 嚴重干擾或是中斷情形，不管該8〇2.1113及802.1 1g裝置彼此 間是否能夠通訊。進一步所要求的是該8〇2111)及8〇2 ng裝 置彼此間能夠通訊，例如以該標準802.1 lb之任何速率。 _______-4- 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS) A4規格(210 X 297公 576053 A7

-種用於無線通訊之雙封包裝置已經先行揭露 利申請案“一種用於無線通訊之雙封包裝置，，，、^ 09/ 586,571 ’提出於2000年6月2日，其全文在此以引用方^ 併入本文。肖1前所提系統允許一單—載波部份及—正: 頻分多工（OFDM)部份係可以不嚴謹地藕合^嚴謹竊人= 指不嚴格控制該轉換以簡化該實施，係利用讓一已存^載 波調變器及一OFDM調變器兩者間有一簡單切換器，使=該 兩者之間可以傳輸次要的資訊（例如資料速率及封包長 度）。特別是不需要保持嚴格相位、頻率、時序、頻譜（^ 率響應）及功率連續性於轉換點時（雖然該功率階差可能係 被合理地限制）。結果，該〇FDM系統必須執行其本身的擷 取，與該單載波之擷取分開，包含重新擷取相位 '頻率、 時序、頻譜（包含多重路徑）及功率（自動增益控制Agc)。 一緊接在该單載波之後的短OFDM前導係使用於一實施例中 以提供重新擷取。 一對於無線通訊包含無線區域網路（WLANs)之損害，就 是多重路徑所引起的失真，即一信號之多重回音（反射）會 到達該接收器端。該單載波系統及OFDM系統兩者必須包含 被設計用以抵抗該失真的等化器。該單載波系統設計該等 化器之前導及標頭。在該雙封包裝置中，該等化器資訊並 不會被該OFDM接收器重複使用。因此該OFDM採用一前導 或標頭，使得該OFDM接收器能夠重新擷取該信號。特別 地，該OFDM接收器必須重新擷取該信號之功率（AGC)、載 波頻率、載波相位、等化器及時序參數。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

裝 訂

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干擾係無線區域網路的另一個嚴重的問題

號類型開始被使用。根據該藍芽標 /夕不同L 美於Η々么β +麻 知早所貫仃的系統成為該 土、 .11之糸，冼主要的干擾來源。該藍芽標準 本、短距離、跳頻之無線區域網路。前導 - 之：取係重要的。因此，由單載波轉換到= 有資料係非所要的於干擾存在時。 、 在轉換該信號時有數個潛在的問題，特別係老舊系统 該發射器會遇到類比暫態（例如功率、相&、濟波辦量。 :率放大器退讓(例如功率增量)及功率放大器功率曰回饋變 里。该接收器會遇到由於功率變化所引起的agc波動 於頻譜變化所引起的AGC波動、由於多重路徑效應 的AGC波動、通道脈衝響應（CIR)(多重路徑）評估之損失、 載波相位損失、載波頻率損失、及時序對準損失。、 發明說明： 一種根據本發明之一實施例之無線通訊的混合式波形骏 置，包含根據一單載波調變架構調變之一第一部分，、 據一多載波調變架構調變之一第二部分。該波形係被指定 使知從泫第一部分所獲得之一通道脈衝響應（CIR)評估係可 再被使用於被該第二部分之擷取。該第一部份包含一前導 及標頭，而第二部份一般係包含負荷量。 在一裝置中，該單載波調變架構使用一第一取樣率，而 遠多重載波調變架構使用一第二取樣率係大於該第一取樣 率。在一特定實施例中，舉例來說，該第一取樣率係約為 11 MHz而該第二取樣率係約為20 MHz。該波形之第一及第 一 -6 -

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576053 A7 B7 五、發明説明（4 一。卩分的線性失真係假設共同的。 訂 % 功率、載波相位、載波頻率、時序、及多重路徑頻譜大 體上係要維持不變於該波形之第一部分及第二部分間。一 方法達到該目標係在該單載波調變架構中採用類似該多重 f波調變架構的—多重載波頻譜之—單載波頻譜。舉例來 =，該單載波頻譜在脈衝響應中之一主導性峰值具有一相 當小量的擴展。在特定的裝置中，該單載波頻譜有一近乎 平坦、邊緣相當陡峭滾落之頻譜，或是該單載波頻譜採用 制定於連續時間上之—時間塑形脈波。該時間塑形脈波具 有相當短的時間間5巨。該時間塑形脈波之推導係採用—磚 牆近似值的一無限脈衝響應，該近似值之截短係使用 續時間窗。所要求的是該連續時間窗係要足夠長以達 要求的頻譜特性，而足夠短以最小化複雜性。在一特一〜 施例中，該連續時間窗係指一漢明窗之連續時間版本，貫 時間塑形脈波之取樣係根據一倪奎式（Nyquist)準則。在二 裝置中，該時間塑形脈波取樣後，使用第一及第二多相 位濾波态將之分解以達到一 22 MH之取樣率。在另一實扩 中，該時間塑形脈波取樣後，使用2〇多相數位渡波= 分解及從20多相數位濾波器之u輸出中取丨以達到一2〇 之取樣率。 Hz 該第一部分係以一單载波調變架構核心調變，而該第一 部分係以-多重載波調變架構核心調變。在該例中，該⑽ 載波調變架構核心之平均輪出信號功率及該多重載波調： 架構核心之平均輸出信號功率大致上係保持一致。 又

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^置中4早載波调變架構係根據8G2nb 多重載波調變架構係根據採 而4 802.1 la標準。 正又頻刀夕工（OFDM)之 該單載波調變架構係採用一 ^ , 禾取樣率時脈，而該多重 載=調變架制㈣-第二取樣率時脈。在該例中，二第 一弟—取樣率時脈係對準於先行決定的時序間隔。在一 K %例中’該多重載波調變架構 ^ R士广日日r〆丄 叉木褥之第一完整取樣開始一 T序間隔係在於該單载波調變牟田 啊叉π夂木構之取後取樣的開頭之 y在-料實施射，該單載波調變㈣絲樣率^ Hz下使用11基片Barker字’而該多重載波調變架構在取樣 率為⑼河沿下使用㈣心對於該以如字各先行決定時 序間隔大約係、1微秒而該Barker字係對正中於該時序間隔。 在該例中’肖第-完整_M取樣係發生於該波形第—部分 的最後Barker字的-第-基片之—零相位峰值後大約m 秒。 在一裝置中，該單載波信號係根據一定義在該8〇2.Ha標 準中之OFDM信號塑形所指定之視窗函數所終結。該第一部 分單載波信號係停止於一特定時間，例如丨〇〇奈秒。在該第 一部分單載波信號及該第一部分多重載波信號間之載波頻 率可能係一致的。在該第一部分單載波信號及該第一部分 夕重載波L號間之載波相位可能係一致的。該多重載波产 號之載波相位之決定係利用該單載波信號的一最後部分之 載波相位。該多重載波信號之載波相位係可以利用一複數 的旋轉乘數中所對應之其一旋轉，此處各旋轉乘數係對應 • 8 - 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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到該單載波信號的最後部分之一複數先行決定相位中之 一。在一特定實施例中，舉例來說，該單載波調變架構係 根據802.1 lb Barkers，其中各Barker字係第一、第二、# 一 巾一 Λ 弟三 及第四可能相位中之一，而該多重載波調變架構係根據如 定義在附錄G的該802.1 la標準之OFDM。在該例子中，节 OFDM取樣將旋轉0度係假設最後Barker字具有該第_才目 位、旋轉90度係假設最後Barker字具有該第二相位、旋轉 1 80度係假設最後Barker子具有該弟三相位、旋轉_9〇产係伊 設最後Barker字具有該第四相位。 對該整個波形所必要之正確性係決定於該多重載波調變 架構所制定的必要正確性。所必要之正確性係為_ $多重 載波部分的資料速率之函數。該必要正確性之決定可以利 用在該802.1 la標準中OFDM所規定的信號功率正規化均方 誤差。 該波形之符號速率時脈及一載波頻率之推導係由相同的 參考時脈。在一裝置中，符號速率之基本時脈的百萬分之 一（PPM)錯誤及載波頻率之基本時脈的百萬份之一誤差大 體上係相等的。 圖示簡單說明： 要獲得對本發明更多的了解’可以考慮下面該較佳實施 例之詳述且結合下面圖示，其中·· 圖1係一無線區域網路之方塊圖，包含四個操作在相同的 房間或區域内的裝置，其中兩個裝置係根據該8〇2 nb標準 實行，而其他兩個係根據該802.1 1 g計晝實行。 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576053 A7 __B7 五、發明説明（7~~ " 圖2係一混合信號接收器之方塊圖，該接收器之實行係根 據在圖1中本發明的一實施例，可以將其使用於該高速裝置 之一或兩者。 圖3係一混合信號封包之觀念圖示，該觀念之實行係根據 本發明一實施例。 圖4A及4B依序為有關該802.1 lb Barker基片及該802.1 la OFDM之頻譜的曲線圖。 圖5A及5B依序為有關該8〇2 llb qPSK Barkei^片及該 802· 1 la OFDM之時域的曲線圖，說明這些波形係完全不 同。 圖6A係一圖示，繪出定義在該8〇2Ua標準中，出於該可 能64可能次載波的一單次載波之該功率頻譜密度（pSD)。 圖6B係一圖示，繪出使用在8〇211a該52非零值次載波的 合成PSD。 圖7A係一圖示，繪出一示範性”磚牆，，雙邊頻譜其中心在〇 MHz。 圖7B係一圖示有關該相關無限間隔時間響應的一部分， 其對應於圖7A之該磚牆頻譜。 圖8係一圖示，繪出一示範性連續時間窗·，其係為一漢明 窗之一連續時間版本。 圖9係一圖示，繪出圖8之漢明窗其覆蓋以對應於圖之 戎磚牆頻譜之該無限間隔時間響應的一部分。 圖10係圖示，繪出該示範性脈波p( t)其導致於圖9中所 說明及戴斷至約〇·8微秒之重疊。 ---- —_:10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇χ297公釐) 576053 A7 B7 五、發明説明（8 ) 圖11係一圖示，繪出該脈波p( t)之頻譜特性，說明其係相 當接近於該OFDM頻譜。 圖12係一示範性數位濾波器之方塊圖，其被採用以利用 該連續時間脈波P(t)以創造一數位22 MHz輸出取樣率。 圖13係一圖示，說明使用圖12的取樣架構，該連續時間 脈波p( t)的取樣及多相分解。 圖14係另一示範性數位濾波器之方塊圖，其被採用以利 用該脈波p(t)以創造一數位20 MHz輸出取樣率。 圖15係一圖示，說明使用圖14的取樣架構，該連續時間 脈波p( t)的取樣及多相分解。 圖16係一發射器之方塊圖，其之實行係根據本發明之一 實施例。 圖17係一圖示，比較該11 MHz Baker基片時脈對該2〇 MHz OFDM取樣時脈。 圖18係一觀念圖示，說明該OFDM信號部分與該信號載波 部份的標頭之最後Barker字之對準。 圖19係一圖示，說明正常OFDM符號重疊。 圖20係一圖示，說明示範性802.1 1a OFDM符號的開始及 終結。 圖21係一圖示，說明示範性單載波之終結，與802.1 la — 致之塑形，及OFDM之開始係塑形如同802.1 1a。 圖22A係一 BPSK導頻之簡單圖示，說明該BPSK將實部及 虛部併入2象限（1/2相位）。 圖22B係一 QPSK導頻之簡單圖示，說明該QPSK將實部及 _____-11 - ____ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 576053

2.4 GHz頻段中。這些裝置1〇3]〇9係屬則壬一種無線通訊裝 置例如任一種電腦（桌上型、攜帶型、膝上型等等）、任 種相合通矾裝置、任一種個人數位助理（PDA),或是任 種其他網路裝置，例如印表機、傳真機、掃描器、集線 器切換裔、路由器等等。應注意的是本發明並不係侷限 在"亥802·1 ig計畫、該802.1 lb標準、該802.1 la標準或該2.4 GHz頻段’雖然這些標準及頻率係被使用在某些實施例 中0 該裝置107及109彼此間通訊係以該標準8〇2.1 ib任一種速 率’包含1、2、5.5及11 Mbps。該裝置103及105係為混合信 號模式的裝置，其彼此間的通訊係根據使用本發明數個實 施例中任一個，藉由使用一混合信號裝置以不同的或是更 高的資料速率進行，像是該標準8〇2.i ia資料速率為6、9、 12、18、24、36、48或54 Mbps。在此考慮另一種資料速率 群集。該第二群集係便利地以包含在該802. lib標準中之兩 >料速率’即5.5及11 Mbps。 在一或更多第一實施例中，該混合式信號裝置103· 109係 操作或共存在該相同區域1 〇 1且彼此間並沒有顯著的干擾， 此處該等裝置103、105彼此間通訊係以不同、或是比該 802. lib裝置107、109更高的資料速率進行。在該第一實施 例中，該等裝置103、105互相通訊時該等裝置1〇7、109也 係互相通訊，但是該等裝置103、105並不與該等裝置1〇7、 1 09通訊。在一或更多第二的實施例中，該混合式信號裝置 103、105中至少之一係裝配著一標準模式，使得能夠與該 __-13- 一 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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誃：疋否该封包係為該混合式信號接收器201準備，及是否 心包曰係唯一混合式封包，而如果是如此，則要讓該切換 二5提供到一多重載波接收器209的進入信號其餘部分。 /意的是該標頭包含一混合模式識別指標（並未顯示）， :是-模式位元或類似的東西1可以識別該封包為一混 。桓式封包 '因此在一實施例中，該單載波接收器如從一 目：位址或疋類似的東西決定該封包係為該混合式信號接 201所準備，及從該模式識別指標決定該封包係一混合 '弋封已如果。亥封包係為該混合式信號接收器20 1所準 備但不疋一混合模式封包（例如一標準8〇2·丨lb封包），則 泫皁載波接收器2〇7會持續處理該封包。—長度欄位也係會 提供在該標頭中，包含一長度數值且標示出該混合模式二 包之全長。因此任何裝置包含混合模式或老舊裝置（例如 802· lib裝置）都可以決定該封包是否係為其所準備，而退回 對應於該長度數值之一定時間。 該多重載波接收器209係裝置以接收該信號，其傳送係根 據OFDM或類似東西。該多重載波接收器2〇9係連接到該單 載波接收器207，使得該單載波接收器2〇7所決定之多重路 徑資訊係被重複使用，讓該進入信號的封包部分間能夠平 順地轉換。特別是該單載波接收器207之AGC (功率）、載波 頻率、載波相位、等化器、及時序參數係被該多重載波接 收器209用來接收該進入信號。該OFDM多重載波接收器2〇9 不需要重新擷取該信號，因為該單載波接收器207所使用的 資訊係被獲得且被使用。 -15- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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線 576053 A7 B7 五、發明説明（13 ) 圖3係一根據本發明一實施例所實行之混合式信號封包 3〇1的觀念圖示。該封包301包含一 Barker前導3〇3，該前導 係以1 Mbps速率傳送，緊接著一 Barker標頭3〇5，該標頭係 以1或2 Mbps速率傳送，緊接著一或更多〇FDM符號307其含 有負載的資料，該符號係在典型資料速率6、9、12、1 8、 24、36、48、或54 Mbps中挑選出其一傳送，且其所選出的 取樣率為20 MHz。該前導303及標頭305係以11 MHz正交相 移鍵（QPSK)符號速率之單載波（也可以考慮二進位相移鍵 [BPSK])傳送。不同〇FDM取樣率都被考慮，像是1 8 333 MHz、22 MHz等等，其中也是應用相同準則。該傳送信號 係被指定為互補編碼鍵OFDM，或CCK-OFDM ( 802.1 lb之前 導及標頭係使用Barkers [單載波]，接著為OFDM [多重載 波])。該波形之OFDM部分係為數個有效取樣率（例如22、 20或18.33 MHz)中之任一。該封包301顯示出係採用該 802· 11 a取樣率為20MHz。該目標係要指定該信號使得在該 前導及標頭所獲得之通道脈衝響應（CIR)評估能再被使用於 該OFDM。因此該轉換係被完整地指定而沒有閒置的變數， 這使得能再切換結束時能留住重要的等化器資訊。相同 地，所要求的是消除由於該信號轉換時之接收器功率的變 化。一功率的階差會引起老舊設備進入未定義狀態，因為 它們並不知悉該OFDM，同時也沒有能力接收。 圖4A及4B係一些圖示，以分貝（dB)對正規化頻率（freq) 方式依序繪出該802.1 lb Barker基片及該802.1 la 〇fdm之頻 譜。頻譜指出中心頻率、功率頻譜密度、及頻率響應。# -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576053 A7 B7 五、發明説明（14 ) 802.1 lb Barker基片頻譜有一圓形“頂部”，而該802.1 la OFDM之頻譜有一平坦頂部。兩者的3 dB頻寬也不一樣。圖 5A及5B係一些依次繪出該8〇2.11b Barker基片及該802.1 1a OFDM之時域的圖示，說明該等波形係截然不同。所要求的 是在該前導/標頭單載波部份303、305及該OFDM符號部分 307之間能夠製造出平順的轉換，即使該等波形係不一樣 的。一解決的方法係以近似相同的傳送頻譜及近似相同的 功率，讓該802.1 1b Barker前導/標頭看起來就像OFDM。 圖6A係一圖示，繪出從該8〇2· 11 a標準所定義的可能64可 能次載波中選出其一單次載波的功率頻譜密度以dB表示其 值相對於頻率之圖。圖6B係一圖示，繪出使用在該802.1 la 的52非零值次載波的合成PSD圖。這些曲線的繪製係依次相 對於正規化頻率（nfreq)及頻率，且其值都是以MHz表示。 所要求的是設計一頻譜/時間塑形脈波，讓該信號的單載波 部分之頻碏係類似於OFDM。已知所產生的脈波要使得該接 收器能夠補償該封包之0FDM部份的CIR。該脈波係制定於 連續時間中，所以其係為獨立實行。對於數位實行，該脈 波之實行可能係以任意所要求的適當之實行速率。該信號 應該以足夠險峻降低於該頻帶邊緣提供一近乎平坦頻譜於 該通過頻帶中。所要求的是該傳送脈波係很容易被8〇2 ub 老舊接收器所處理。因此該脈波應該有一主導性峰值，其 在該脈衝響應中有一微量擴展。這允許該8〇2nb接收器能 夠鎖定於該脈衝響應組成。所要求的是該信號要具有一短 暫時間以最小化複雜性。

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圖7 A係一圖示，纟合出一千益卜沐cc 範性頻率範圍在料㈣财H通錢11。該示 U75 ㈣。圖则 1 關;;擇為（2)(27)(2GM_4) 限時距的一部八之二、。=應該磚牆頻譜的該相關無 單載 刀0不、㊉—目標頻譜係被選擇作為該 :波：、:：該項之完成係利用指定一磚牆近似於所要求 „ 2 冑頻譜在時域中具有—無限脈衝響應（即時間跨 為仏無限）。該脈波則使用—連續時間窗口截斷之。選 擇-足夠長的窗口以給予所要求頻譜特性，而選擇一足夠 紐的窗口以最小化複雜性’各選擇—般係採用工程判斷。 圖8係一圖示，繪出一示範性連續時間窗，其係為一漢明 窗口之連續時間版。應了解的是這只是幕多各種可被用以 成功達到所要求結果的f σ裝置之_。圖9係—圖示，繪出 X /莫月61 口係重望於對應该磚騰頻错的無限時距時間響應 之部分。圖10係-圖示’繪出該合成示範性脈波p(t)係截斷 成約0.8微秒，使得其值在+/_ 0·4微秒之外為〇。該脈波之短 暫時距提供低複雜性。圖丨丨係一圖示，繪出該脈波p(t)之頻 譜特性圖，說明其相當相配於該〇17]〇]^頻譜。該脈波p(t)之 頻譜特性包含一近乎平坦之頻譜，在此處〇FDM係平坦的， 及一快速降低頻譜，在此處OFDM係向下降低。該連續性時 間脈波可以被用以清楚地建構任何數位濾波器，且係不受 特定實行方式所支配。該倪奎士準則（該連續時間脈波之取 樣）應該滿足於該目標正確性的位準。該脈波p( t)係根據該 -18- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 五、發明説明（16 ) 倪圭士準則“被數位化，，或是被取樣。在一些實施例中，該 取樣接著會被分解，其將進一步描述於下。 一圖12係—示範性數位濾波器12〇1之方塊圖，其用以建構 二數位22 MHz輸出取樣率係使用該連續時間脈波。在 該例子中，一示範性QPSK符號產生器1203提供一 11 MHz信 \對夕相數位濾波器1205及1207中每個當作其個別輸 入。辕QPSK符號產生器1203 ,當作說明用之示範發射器， f各符號（一複數）各以速率為Η MHz傳送到該兩數位濾波 态1205及1207。各數位濾波器12〇5及12〇7取樣該輸入波形 然後產生一輸出於Η MHz。該數位濾波分配器丨2〇5其組成 係為偶數取樣，而該數位濾波分配器12〇7其組成係為該脈 波P( t)之可數取樣。選擇邏輯1209 ,例如多工器（MUX)電 路或類似物，挑選該多相數位濾波分配器12〇5及12〇7之每 一個輸出以達成一取樣率為2 (^) = 22 MHz之信號。圖13係 一圖示，說明該連續時間脈波p( t)之取樣及多相分解（其繪 圖係相對於時間，其單位為微秒，“ μ s”）。因為每個濾波器 的輸出係都被使用，所以該有效取樣率為22 MHz。 圖14係另一示範數位濾波器14〇1之方塊圖，其用以建構 一數位20 MHz輸出取樣率係使用該連續時·間脈波p( t)。在 該例子中，一示範性QPSK符號產生器1403，類似於該產生 器1203，提供一 11 MHz信號給20多相數位濾波器1405、 1407、1409、…、1411中每個當作其個別輸入。各數位濾 波器1405-141 1產生一輸出於11 MHz，使得該取樣率係由1 1 MHz增加到220 MHz。各濾波器包含的這些取樣其間隔為20 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576053 A7 B7

取樣之距。選擇邏輯14 13，例如多工器（Μυχ)電路 物，挑選該多相數位濾波器140 5及1411中每11輸出 或類似 之一以 達成一 20 MHz取樣信號。舉例來說，對於該第_ qmk符 號，邊濾波器1及11之個別輸出係被使用，而對於該第丄 QPSK符號，該濾波器19及1〇之個別輸出係被使用，等等。 同樣地，每11輸入符號之一將會產生丨輸出取樣，同時其餘 輸入取樣，每個會產生2輸出取樣。圖丨5係一圖示，說明該 連續時間脈波p( t)之取樣及多相分解，其繪圖係相對於時 間。因為每11輸出中之一係使用該濾波器14〇5_141丨所結合 輸出為220 MHz ’所以該有效取樣率為2〇 mHz。 圖16係一根據本發明一實施例所實行的發射器16〇1之方 塊圖。該發射器1601包含一 OFDM核心方塊1603 ,該核心將 該信號之OFDM部分提供給一軟式切換方塊16〇7 ,其所接收 的該802.1 lb之前導及標頭部分係從一 8〇21 lb前導/標頭核 心方塊1605。該軟式切換方塊1607提供該8〇211g信號給一 數位類比轉換器（DAC) 1609，其提供一合成類比信號給一 低通濾波器（LPF) 1 6 11。該濾波信號係提供給一表面聲波 (SAW)濾波器16 13，其說明該線性失真係產生在兩個信號 區段上。該表面聲波（SAW)濾波器1 6 13之輸出係提供作為 一混波器1 6 1 5之輸入，該混波器有其他輸入係接收自一本 地震盈器1 6 1 7所產生的一本地震盪器（L〇）信號。該混波器 1615維護著一混合或結合的信號在其輸出。 失真有可能產生於該發射器、多重路徑通道及接收器。 在該發射器所產生明顯的線性失真係一表面聲波（SAw)濾 ___ -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 訂

576053 A7 B7 五、發明説明（18 ) -- =器，例如該表面聲波（SAW)濾波器。在通訊系統中，常 常假設該線性失真係常見且（實質上）時恆於整個波形符號 上。舉例來說，線性失真係假設常見於用在8〇2 Ua^ 802. lib通信兩者之該前導/標頭及負載部分間。以相似的方 式’該傳送無線電之線性失真係假設常見於該單載波區段 及。亥夕重載波區段。在談方法中，一頻譜結合的要求係被 加上以使得該等化器資訊及該AGC能夠從單載波到多重載 波繼績存在。 孩發射器1601進一步說明一取樣功率匹配架構以使得該 AGC >汛此夠從垓信號之單載波到多重載波部分繼續存 在特別地’所要求的是該OFDM核心方塊1603之平均信號 功率輸出，如所示之162〇 ,係近乎相同於該8〇2 nb前導/標 頭核心方塊1605之平均信號功率輸出，如所示之1622。 圖17係一圖示，比較該n MHz以吐以基片時脈顯示在 1701相對於該20 MHz 〇FDM取樣時脈顯示在口。，兩者之 繪圖係相對於以微秒為單位的時間。該8〇2.丨lb通訊架構係 使用一基片速率為u MHz。該8〇2 nb前導/標頭係使用η 基片Barker字，如此使得產生每微秒"基片。該8〇2 na OFDM使用一20 MHz取樣速率。在所示的實施例中，為了 達成變換時間對準，該802 1 lb (丨丨MHz)A 8〇2丨u MHz) 信號區段係對準於該丨MHz邊界上，每丨微秒的時距，其說 明係藉由對準時期1705在每丨微秒的時距。圖18係一觀念圖 不，況明該OFDM信號部分之對準係與該單載波部份之標頭 的最後Barker字。各Barker字之第一基片，如18〇3所表示， -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱了 B7 五、發明説明（19 ) 係對正中心於該1微秒之對準上。該〇FDM信號之第一全 20MHz取樣，如在丨8〇1所示，係發生以致秒在該標頭之最後 Barker字的第一基片的零相位峰值之後。實際上，一半大小 OFDM之取樣，如在18〇5所示，係發生在該全部大小的取樣 (為了平順）之前。該等轉換時間對準使得該等化器資訊及 π亥時序資汛能夠繼續存在於該信號之單相位及多相位部分 間。 圖19係一圖示，說明正常ofdm符號重疊。圖20係一圖 示’說明示範性802.lla 〇F]DM符號的起始及終結。圖21係 一圖不’說明示範性單載波之終結、其塑形係與8〇2.1丨a一 致如2101所示、及〇FDM開始所塑形係相同於8〇211a，如 在2 103所示。如同在這些圖示中所說明，當從單載波變換 到多重載波時，該單載波係以一控制方式終結。該單載波 之終結保持變換時之AGC，及最小化該信號功率間隙，其 依次最小化一信號被其他信號所造成的損壞。該8〇2.丨lb區 段之單載波之終結係相似於用於802.1 la OFDM塑形之終 結。802.1 la指定一 OFDM符號之視窗函數，其係被用以定 義單載波區段的終結。該單載波信號係被終結在一事先決 定的時間窗口，例如名義上係100奈秒（ns)。並不需要完全 地清空該單載波之脈波塑形濾波器。對於在該標頭中最後 Barker字之合成失真係不重要的，當其相較於該丨丨基片處理 增益、熱雜訊及多重路徑失真。該終結之實現不是明確地 以數位k號處理’就是利用類比濾波。 進一步要求該載波頻率對兩波形區段係同調的，這可以 __ ___-22· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 576053

使用一單一LO信號經由該本地震盪器1617來達成。這使得 該等化器資訊能夠繼續存在。載波頻率鎖定之保持係可以 利用一相位鎖定迴路（PLL)電路或是類似東西。

進步要求違載波相位係被對準的，這可以使得該等化 器資訊能夠繼續存在。圖22A係一 BPSK之簡單圖示，說明 BPSK將實部及虛部併入於2象限（1/2相位）。圖22B係一 QPSK之簡單圖示說明QPSK將實部及虛部併入於4象限 (1/4相位）。該單載波信號採用直接序列展頻（DSSS)，當相 比於該OFDM信號格式及調變架構時基本上係不相同。對 802.1 1g CCK-0FDM，這些格式中各個係重複為該標頭所使 用。 裝 訂

圖23係一系列圖示，說明在該802.1 lg標頭之最後Barker 子’不疋最後基片’與緊接著的OF DM符號取樣之間的相位 關係。4 8 0 2.1 1 a 4示準之附錄G描述如何傳送一 〇 F D Μ符號， 包含實部及虛部。顯示在2301、2303、2305及2307之箭頭 說明最後Barker字之四個可能相位。該ofdm符號之相位的 決定係利用最後Barker字之相位，因為各〇fdM取樣不是沒 被旋轉，就是其係基於最後Barker字之相位以相同、事先已 決定的大小旋轉。顯示在2302、2304、2306及2308之箭頭 表示該對應4相對的相位偏移係應用在對應於該相位 之OFDM符號，依次以箭頭2301、2303、2305及2307圖示說 明之。舉例來說，假如最後Barker字之相位係位在該第一象 限，則該OFDM符號之相位將會相對於如該802· 11 a標準之 附錄G所描述之OFDM相位旋轉零度（不旋轉，或係乘以1)。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 576053 A7 B7 五、發明説明（21 ) 再者，假如最後Barker字之相位係位在該第二象限（135度相 位旋轉），則該OFDM符號之相位將會相對於該8〇211a附錄 G中的取樣相位旋轉90度（即乘以“」，，）；假如最後字之 相位係位在泫第三象限（-135度相位旋轉），則該〇fdm符號 之相位將會相對於該802」la附錄G中的取樣相位旋轉18〇度 (即乘以-1 ’’），及假如最後Barker字之相位係位在該第四象 限（-45度相位彡疋轉），則該qfdm符號之相位將會相對於該 802.1 la附錄G中的取樣相位旋轉_9〇度（即乘以‘‘」，，）。 在终多没計的實行中，經常所要求的是要了解該相對精 確度及正確性要求，以在不同收發器中能保持信號的完整 性及相容性。在該方式中，設計人員能夠降低成本及最大 化效率且同時能夠保持參數及特性在規範内。該準確度特 性限制該傳輸設計人員抄捷徑的設計，否則該設計可能會 嚴重地損害到接收器效能。在一實施例中，整個波形行為 所要求之正確性係建立於利用一根據該8〇2.丨丨a標準之 OFDM信號的正確性要求之規範。因此該單載波部份所要求 正確性係相同於該多重載波部份，即使該單載波部份一般 係使用較慢的資料速率。如該802.1 1 a規範所描述，對 OFDM之正確性要求之設定係利用錯誤向量大小（EVM)規 範’該說明於下面資料速率對EVM之表1 : ______- 24 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐) 明53 五 發明説明（22 ) 資料速率Mbps 二卞王JD V丄Vi况軍匕___ — EVM規範_ 6 -5 _ 9 -8 12 -1 〇 18 -1 3 2 4 -1 6 — 36 -1 9 _ 48 -22 54 -25 〇〇 〜1 .〜、~ π iViDPs马單位，及EVM係規定用dB為 單位如表1所不，該OFDM準確性係為該資料速率的函 數。遠資料速率愈高，則該傳送波形愈複雜精細，而所需 要準確〖生就愈大。該要求正確性係應用在整個波形。 丁相同於…s號功率所正規化的均方錯誤。之量 測係在於最佳符合時間對準、最佳符合增益對準、及最佳 符合相位對準之後。同樣地，必要時，共有於〇麵及該單 載波Barker基片之線性失真可以被取消的。假如當該 802.1 1b準確性規範變得很嚴格的時候，這便可以使用於該 單載波部份。 _.Ub規範的部份及所有該802 na規範採用一鎖定震盈 …。-鎖定震盘器特性使得時序追縱資訊能夠從載波 頻率及相位推導。再—傳輸波形中有兩基本時脈：_符號 速率時脈及-載波解4該發射Μ至少—實施例中， 所有該8G2.llg信號都具有從相同參考時脈推導的—符號速 -25· 576053 A7 -------— __B7 五、發明説明（23 ) 率日可脈及載波頻率。進一步所要求的是在這些兩時脈信號 上之該百萬分之一（PPM)錯誤係相等的。該接收器能夠從 載波頻率的錯誤中追蹤符號速率時序。 該/扣合式信號接收器2〇1之多重載波接收器209部份取得 從描述在次的波形的單載波接收器2〇7之轉換行為，以接收 該信號之OFDM部份。該載波頻率及相位係同調。再者，該 時間對準、該信號位準（AGC)、及該通道脈衝響應（cir)每 個都係同調。該單載波接收器2〇7決定在該單載波部份期間 之CIR評估。該多重載波接收器2〇9修正該〇fdm之cir評估 係使用該單載波區段所用的已知脈衝波形。特別地，該多 重載波接收器209之等化分配器修正係使用該發射器於該單 載波前導及標頭期間所用的已知脈衝波形。在該方式中， 該多重載波接收器209並不需要去重新操取該信號的沉DM 部份，但是使用的資訊係從該單載波接收器2〇7以及事先決 定或已知為了 -單載波到多重載波信號平順轉換的資訊中' 所獲得。同樣地，一分開的0FDM前導/標頭係不需要的， 然而必要時可以因便利性及微調性而使用。 、 雖然根據本發明之-系統及方法已經與該較佳的實施利 -起描述，但這並不代表其係侷限於在此所提出之 式，相反地’它係要涵蓋該等不同方法1改' = 方法，這些係相當合理地包含在本發 、〜的 内。 月的精神及範圍之 -26-

Claims (1)

1. ^/()053 ^/()053 A BCD 气严#號專利申請案 中辞爾亦利範圍替換本(92年12月) 六、申請專利範圍 •一種用於無線通訊之混合式波形裝置，包含： 二第#刀，包含一前導（Preamble)及標頭（header)， 其调變係根據一單載波調變架構； 一第二部分，係根據-多重載波調變架構而調變；及 該波形係被規定使得-從第一部分所得到的通道脈衝 響應評估係再使用於第二部分之擷取。 2·如申請專利範圍第丨項之混合式波形裝置，其中功率、 載波相位、載波頻率、時序及多重路徑頻譜實質上係被 保持在該波形之第一部份及該第二部份之間。 3·如申#專利範圍第2項之混合式波形裝置，其中該單載 波調變架構使用一第一取樣率，及其中該多重載波調變 架構使用一大於該第一取樣率的第二取樣率。 4·如申凊專利範圍第3項之混合式波形裝置，其中該第一 取樣率大約為11 MHz及該第二取樣率大約為2〇 mHz。 5·如申請專利範圍第2項之混合式波形裝置，其中該單載 波調變架構係採用一相似於該多重載波調變架構的一多 重載波頻譜之單載波頻譜。 6·如申請專利範圍第5項之混合式波形裝置，其中該單載 波頻譜在其脈衝響應中之一主導性峰值具有相當少量的 擴展。 7·如申請專利範圍第5項之混合式波形裝置，其中該單載 波頻譜有一近乎平坦之頻譜而有相當陡峭滚降（r〇ll-0ff) 的邊緣。 8·如申請專利範圍第5項之混合式波形裝置，其中該單載 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576055------------ 日修正I 補充 3

   裝 訂

   、申請專利範圍 :::二多重載波架構核心調變，及其中該單載波調變架 均Ψ ^ Γ均輸出信號功率及該多重載波架構核心之平 二輸出信號功率實質上保持相等。 18.==範圍第17項之混合式波形裝置，其中該單栽 …、木才係根據802· lib Barker，及其中該多重載波架 構係根據採用正交頻分多工（0FDM)之該8〇2 iu標準 19·如申請專利範圍第2項之混合式波形裝置，其中該單載 2變架構採用一第一取樣率時脈，其中該多重載波調 支木構知用一第二取樣率時脈，及其令該第一及第二取 樣率時脈係母隔事先決定之時間時距而對準。 20·如申請專利範圍第19項之混合式波形裝置，其中該多重 載波調變架構在該單載波調變架構之最後取樣之開始後 的一時序間距，開始一第一全取樣。 21·如申請專利範圍第20項之混合式波形裝置，其中該單載 波調變架構以11 MHz之取樣率使用丨丨個基片（chip) Barker字，其中各事先決定時序間距大約為丨微秒，其中 該Barker基片係對正於該等時序間距的中心，其中該多 重載波調變架構使用〇FDM以20 MHz之取樣率，及其中 該第一全OFDM取樣之發生約在經過該波形第一部份最 後Barker字的一第一基片的一零相位峰值之後的1微秒。 22·如申請專利範圍第2項之混合式波形裝置，其中單載波 4吕號之終止係根據一窗口函數，該函數係載明在定義於 該802.1 la標準中之OFDM信號塑形。 23·如申請專利範圍第22項之混合式波形裝置，其中該第_ -3 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) -3-¾ Ψ 補 A B c D 六、申請專利範圍 部份單波載信號係在名義上係為100奈秒内終止。 24·如申請專利範圍第2項之混合式波形裝置，其中載波頻 率在該第一部份單載波信號及該第二部份多重載波信號 係同調。 25·如申請專利範圍第2項之混合式波形裝置，其中載波相 位在該第一部份單載波信號及該第二部份多重载波信號 係同調。 26.如申請專利範圍第2 5項之混合式波形裝置，其中該多重 載波信號之載波相位的決定係利用該單載波信號一最後 部份的載波相位。 27·如申請專利範圍第26項之混合式波形裝置，其中該多重 載波信號之載波相位係旋轉一複數的旋轉倍數所對應之 一旋轉量，各旋轉倍數對應於該單載波最後部份的一複 數事先決定之相位中各相位。 28·如申請專利範圍第27項之混合式波形裝置，其中該單載 波調變架構係根據802· lib Barker，其中各Barker字係為 第一、第二、第三及第四可能相位中某一個，其中該多 重載波架構係根據定義在附錄G中該802· 11 a標準之正交 頻分多工（0FDM)，而其中如果最後Barker字具有該第一 相位時，0FDM取樣係旋轉〇度，如果最後Barker字具有 该第二相位時，旋轉90度，如果最後Barker字具有該第 二相位時，旋轉180度，及如果最後Barker字具有該第四 相位時，旋轉_ 9 〇度。 29·如申請專利範圍第2項之混合式波形裝置，其中對整個 -4- 本紙張尺度適财a S轉準(CNS) A4規格(210X297公釐) ' 5?6〇5i

   波形之必要的正確性之指定係利用規定在該多重載波調 變架構之必要正確性。 3〇·如申請專利範圍第29項之混合式波形裝置，其中該必要 的正確f生係為该多重載波部份的資料速率之函數。 31·如申請專利範圍第30項之混合式波形裝置，其中該必要 的正確性係利用定義在802· 11 a標準之OFDM所規定之信 號功率所正規化之均方誤差來決定。 32·如申請專利範圍第2項之混合式波形裝置，其中該波形 之一符號速率時脈及一載波頻率係從相同的參考時脈來 推導。 33.如申請專利範圍第32項之混合式波形裝置，其中符號速 率之基本時脈的百萬分之一（PPM)誤差，及載波頻率之 基本時脈的百萬分之一（PPM)誤差實質上係相等的。 -5-