TW578397B

TW578397B - Wireless communication system configured to communicate using a mixed waveform configuration

Info

Publication number: TW578397B
Application number: TW091111308A
Authority: TW
Inventors: Mark A Webster; Michael J Seals
Original assignee: Intersil Inc
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2004-03-01
Also published as: CN1582553A; DE10297028T5; JP2004537892A; US6754195B2; US20030012160A1; WO2003005652A1

Description

578397 A7 ____ B7 五、發明説明（1 ) 發明範: 一本發明係關於無線通訊，特別係指一種配置用以通訊之無線通訊系統，言亥系統使用一單載波到多重載波之混合式波形的配置。發明背景：電氣和電子工程師協會（IEEE)之8〇2 u標準係為無管制 y’、4又2·4 5 GHz之無線區域網路（WLAN)中一系列標準。目前802· lib標準定義該2 4 GHz頻段中各種資料速率，包含 1、2、5·5、11 Mbps(每秒百萬位元）資料速率。該8〇2 ub 標準採用具有11 MHz晶元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. lib.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8〇2」jg(該，，8〇2 1 lg 計畫”其具有高速資料速率，係2.4 GHz頻段之802.1 lg 標準的擴充版本。應注意的是在目前該802.1 lg計畫指係一個提案，並不是一個完備定義之標準。該新提案 8 0 2. Π g仍需面對許多重大技術上的挑戰。所要求的是該 802.1 lg裝置係能夠在該2.4 GHz頻段中以高於該802.1 lb標準的速率進行通訊。在一些配置中，所要求的是該 802. 1 lb及802.1 lg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 802. lib及802.1 lg裝置彼此間是否能夠通訊。進一步所要 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公译） 578397

求的是該802.1 lb& 8mg裝置彼此間能夠通訊，例如以该標準8 0 2. 1 1 b之任何速率。一種用於無線通訊之雙封包配置已經先行揭露於美國專利申明术一種用於無線通訊之雙封包配置"，編號〇9/586,57 1，提出於20〇〇年6月2日，其全文在此以引用方式併入本文。該先前所提系統允許一單一載波部份及一正交頻分多工（OFDM)部份係可以不嚴謹地藕合。不嚴謹藕合係指不嚴格控制該轉換以簡化該實施，係利用讓一已存單載波調變器及一 OFDM調變器兩者間有一簡單切換器，使得違兩者之間可以傳輸次要的資訊（例如資料速率及封包長度）。特別疋不需要保持嚴格相位、頻率、時序、頻瑨（頻率響應）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OFDM系統必須執行其本身的掏取，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]) 〇 —緊接在該單載波之後的短qFDM前導係使用於一實施例中以提供重新擷取。一對於無線通訊之損害，包含無線區域網路（WLANs)，就疋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。在該雙封包配置中，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 -5- 衣紙張尺度通用中滅國家標準((〕NS) A4規格（210 X 297公I)

裝訂

578397 A7 _ B7 五發明説明（3~" 號。特別地，該OFDM接收器必須重新擷取該信號之功爷 (AGC)、載波頻率、載波相位、等化器及時序參數。干擾係無線區域網路的另一個嚴重的問題。許多不同广號類型開始被使用。根據該藍芽標準所實行的系統成為該基於802· 11之系統主要的干擾來源。該藍芽標準定義一低成本、短距離、跳頻之無線區域網路。前導對良好的接收器之擷取係重要的。因此，由單載波轉換到多重載波損失所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，特別係老舊系統。該發射器會遇到類比暫態（例如功率、相位、遽波增量）、功率放大器退讓（例如功率增量）及功率放大器功率回饋變量。遠接收咨會遇到由於功率變化所引起的AGC波動、由於頻谱變化所引起的AGC波動、由於多重路徑效應所引起的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：本發明揭露一種使用一混合式波形配置且將其配置用以通訊之典線通訊系統，該系統包含一根據一混合式波形配置而將其配置用以傳送之發射器，及一利用一混合式波形配置而將其配置用以擷取及接收封包之接收器。該混合式波形配置包含根據一單載波調變架構，以一前導及標頭調變足一第一部分，及根據一多載波調變架構調變之一第二部分。該波形係被指定使得從該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 • 6 - 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公资） 578397 A7 _______ B7_ ___ 五、發明説明（4 ) 取-1 在一配置中，該發射器保持功率、載波相位、載波頻率、時序、及多重路徑頻譜於該波形之該第一及該第二部分間。該發射器包含第一及第二核心及一切換器。該第一核心係根據該單載波碉變架構調變該第一部份，而該第二核心係根據$亥夕重載波调變架構產生該第二部份。該切換器選擇該第一核心給該第一部份及選擇該第二核心給該第二部份，以發展一傳輸波形。在一實施例中，該第一核心操作在一第一取樣率而該第二核心操作在一第二取樣率。該第一核心所採用的一單載波頻譜係類似於該多重載波調變架構之一多重載波頻譜。該第一核心採用制定於連續時間上之一時間塑形脈波。該時間塑形脈波之推導係採用一近似碑牆的一無限脈衝響應，其截短係使用一連續時間窗，該連續時間窗係要足夠長以達到所要求的頻譜特性，而足夠短以最小化複雜性。該第一核心取樣該時間塑形脈波係根據一倪奎式（Nyquist) 攀則。孩第一核心之平均輸出信號功率及該第二核心之平均輸出信號功率大致上係保持相等。該第一核心係採用一第一取樣率時脈，而該第二核心係採用一第二取樣率時脈。在該後面例子中，該第一與第二取樣率時脈係對準於先行決定的時序間隔。再者，該多重載波調變架構之一第一完整取樣開始一時序間隔在經過該單載波調變架構之一最後取樣的開始之後。 W第核〜 < 單載波信號係根據一定義在該8〇2 標本紙依认度遲州中國國家標準<(〕NS). /\4規格(210 X 297公釐） 578397 A7 __________B7 五、發明説明（）準中之OFDM信號塑形所指定之視窗函數所終結。在該第 /及第二核心間的載波頻率係為同調。在該第一及第二核心間的載波相位係為同調。在一要達成同調相位之實施例中，該第二核心多重載波信號之載波相位係決定於該第二核心單載波信號一最後部份之載波相位。該第二核心多重載波信號之載波相位係進一步旋轉一複數的旋轉倍數之對應旋轉量，各旋轉倍數對應於該第二核心單載波信號最後部份的複數事先決定之相位之一。在一特定實施例中，該第一核心單載波碉變架構係根據802丨lb Barkers，其中各 Barker字元係第一、第二、第三及第四可能相位中之一，而該第二核心多重載波碉變架構係根據如定義在附錄G的該802.1 1a標準之OFDM。在該例子中，該〇FDMm樣將旋轉0度係假设最後Barker字具有該第一相位時、旋轉9〇度係假設最後Barker字具有該第二相位時、旋轉18〇度係假設最後Barker字具有該第三相位時，及旋轉-9〇度係假設最後 Barker字具有該第四相位時。泫整個混合式波形配置之必要的正確性係決定於該多重載波架構所規疋之必要的正確性。在一實施例中，該必要之正確性係為一該第二部分的資料速率之函數，且其決定係利用在該802.1 la標準中0FDM所規定的信號功率所正規化的均方誤差。〃亥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。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 -8- 本紙張尺度適；?11 m a家標準(CNS) /297公聲) 一^^ 578397 A7 _____B7 五、發明説明（6 ) 的。該接收器包含一單載波接收器、一多重載波接收器、及一切換咨’該切換器可以將所接收到一信號的一第一部份提供給該單載波接收器，而將所接收到一信號的一第二部份提供給該多重載波接收器。該單載波接收器獲得一進入仏號的一第一部份’其包含該前導及標頭，然後決定一 CIR評估，而該多重載波接收器使用該CIR評估於該進入信號的一第二部份。在一特別配置中，該單載波接收器根據該CIR評估規劃該第一等化器的分配，該多重載波接收奋包含一第二等化器，而該多重載波接收器根據該第一等化器所決定的CIR評估，修改該第二等化器的分配。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802.1 lb 標準實行，而其他兩個係根據該802.1 lg計畫實行。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 1b Barker晶元及該802.1 1a OFDM之頻譜白勺曲線圖。 -9 - 本紙張又度適用中國國家標準(CNS) Λ4规格（210 X 297公發） 578397 A7 B7 五、發明説明（7 ) 圖5A及5B依序為書關該802. 1 lb QPSK Barker晶元及該 8 02. 1 la OF DM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802.1 U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802.11 a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π雙邊頻譜其中心在 0 MHz 〇圖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績時間版本。圖9係二·圖示，繪出圖8之漢明窗其覆蓋以對應於圖7A 之該碑牆頻譜之該無限間隔時間響應的一部分。圖10係一圖示，緣出該示範性脈波p(t)其導致於圖9中所說明及截斷至約0.8微秒之重疊。圖1 1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。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 578397 A7 ^____ B7 五、發明説明（8 ) 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1 7係一圖示’比較該1 1 mHz Barker晶元時脈對該20 Μ Η z 0 F D Μ取樣時脈。圖18係一觀念圖示，說明該0Fdm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，說明正常〇fdM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」la 一致之塑形，及OFDM之開始係塑形如同8〇2.na。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將實部及虛部併入所有4象限（1/4相位）。圖23係一導頻之圖示，說明在該802.1 lg標頭的最後 Barker字之相位，及根據描述在附錄〇的802.1 1 a標準的該 OFDM符號之相對相位。本發明實施例之詳述：根據本發明之配置，重複使用在該信號的單載波部份之 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Λ4规格（210 X 297公釐） 578397 A7 ------ B7 五、發明説明（^ )職 --- 擷:時所獲得該等化器資訊。在該方式中並不需要〇_ I前導，雖然該前導為了方便及可細微調而仍存在。本發明4揭露描述一提供在該單載波與〇FDM(多重載波）區段間完全連續性之技術。該連續性之提供係藉由完整地制定該單載波與OFDM區段兩者之轉換波形，及制定該轉換。這迻成在泫兩信號區段間具有完整的連續性，包含 AGC(功率）、載波相位、載波頻率、時序及頻譜（多重路徑）。在該方式中，該信號並不一定因為該接收器之多重路徑部分而被重新擷取，因為在該單載波部份（前導/標頭）所發展的資訊係合法且可用以初使化該多重載波部分之抓取。資訊之保持及累積使得該信號在面對無線通訊中所遭遇的干擾時能更為穩健。圖1係一無線區域網路（WLAN)系統1〇〇之方塊圖，該系統操作在一特定房間或區域1 〇 1内，包含位在該區域1 〇丨之内的 4 WLAN裝置 103、105、107及 109 (103-109)。該等裝置103及105之實行係根據本發明數個實施例中至少之一且具有符合該802.1 1g計晝的精神，而該等裝置1〇7及1〇9之實行係根據該802.1 1b標準。所有該等裝置103-109係操作在該2.4 GHz頻段中。這些裝置103-109係屬於任一種無線通訊裝置，例如任一種電腦（桌上型、攜帶型、膝上型等等）、任一種相容通訊裝置、任一種個人數位助理（PDA)，或是任一種其他網路裝置，例如印表機、傳真機、掃描器、集線器·、切換器、路由器等等。應注意的是本發明並不係侷限在該802.llg計畫、該802.lib標準、該802.11a標 -12- 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝訂

578397 A7 __ B7 ____ 五、發明説明（10 ) 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。該裝置107及109彼此間通訊係以該標準802. 1❿任一種速率，包含1、2、5.5及11 Mbps。該裝置1〇3及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配置以不同的或是更高的資料速率進行，像是該標準802· Ua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.llb標準中之兩資料速率，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10 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802.1 lb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、1〇9 也係互相通訊，但是該等裝置103、105並不與該等裝置 107、109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，使得能夠與該等裝置107、109中之任一，以該標準802.lib中資料速率之一或更多之速率進行通訊。在至少一第三實施例，該混合式信號裝置103、105之通訊係在不同或更高資料速率且其與該等裝置丨07、1〇9係不相容，使得該等裝置103-109無法共存在相同區域ιοί之内。該混合式信號裝置 1 03、105係被實行以操作在該2.4 GHz頻段中，然而也可 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱·) 578397

考慮其他頻帶。在該第一或第二實施例中，所要求的是該等裝置1〇3及 10 5彼此間也夠通訊而不受到從該等裝置1 〇 7及1 〇 9中之一的中斷或干涉。這提出一重大的技術挑戰，因為該等裝置 103、105在彼此間通訊要在不同的資料速率。本發明解決該問題，藉由讓該裝置103及1〇5之實行能夠當與該8〇2 ub 裝置107、1〇9存在於相同區域1〇ι時，讓其以不同或更高資料速率進行通訊。再者，再該第二實施例中，該等裝置 103、105也可以在該802 1 1b之資料速率下，與該等裝置 107、109中之一通訊。圖2係一混合式信號接收器201之方塊圖，該接收器之實行係根據本發明之一實施例，可以應用在該等裝置丨〇3、 105兩者或其中之一。該進入信號之接收係利用一自動增盈控制（AGC) 203，其可以調整接收功率及提供一對應一切換器205之信號。該切換器205初始提供該接收信號給一單載波接收器207。該單載波接收器207包含一等化器及其他電路，分析所接收信號相比較於已知資料的先行決定之前導，然後”學習”到相關於該多重路徑媒體之參數，該信號係透過該媒體而傳播。該單載波接收器2〇7也檢查該標頭以決定是否該封包係為該混合式信號接收器2〇〖準備，及疋否该封包係唯一混合式封包，而如果是如此，則要讓該切換器205提供到一多重載波接收器209的進入信號其餘部分。應注噫的是該標頭包含一混合模式識別指標（並未顯示）’像是一模式位元或類似的東西，其可以識別該封 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公犛） 578397 A7 __B7 五、發明説明（12 ) 包為一此3模式封包。因此在一實施例中，該單載波接收器207從一目的位址或是類似的東西決定該封包係為該混合式k號接收器20 1所準備，及從該模式識別指標決定該封包係一混合模式封包。如果該封包係為該混合式信號接收器20 1所準備，但不是一混合模式封包（例如一標準 802.Ub封包），則該單載波接收器207會持續處理該封包。一長度爛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封包之全長。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係配置以接收該信號，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207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 209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。圖3係一根據本發明一實施例所實行之混合式信號封包 301的觀念圖示。該封包301包含一Barker前導303，該前導係以1 Mbps速率傳送，緊接著一 Barker標頭305，該標頭係以1或2 Mbp-s速率傳送，緊接著一或更多OFDM符號307其含有I載的資料，該符號係在典型資料速率6、9、1 2、 -15- 本紙張义度適用中國國家標準(CNS) A4規格(LUOX 297公釐） 578397 A7 B7 五、發明説明（13 ) 18、24、36、48、或54 M bps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1 1 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键[BPSK])傳送。不同OFDM取樣率都被考慮，像是18.333 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, lib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802.1 la取樣率為20 MHz。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，所要求的市消除由於該信號轉換時之接收器功專的變化。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 1b Barker晶元及該802.1 1a OFDM之頻譜。頻譜指出中心頻率、功率頻譜密度、及頻率響應。該802.1 1b Barker晶元頻譜有一圓形’’頂部π，而該802.1 1a OFDM之頻譜有一平坦頂部。兩者的3 dB頻寬也不一樣。圖5 A及5B係-一些依次繪出該802. lib QPSK Barker晶元及該 802.1 1a OFDM之時域的圖示，說明該等波形係截然不同。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 578397 A7 _B7 五、發明説明（14 ) 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 lb Barker前導/標頭看起來就像 OFDM。圖6A係一圖示，繪出從該802.1 U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.Ua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譜係類似於OFDM。已知所產生的脈波要使得該接收器能夠補償該封包之OFDM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802.1 lb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802.1 lb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。圖7 A係一 ·圖tf，繪出一示範性•’磚牆"雙邊頻譜其中心在0 MHz，在一選擇頻寬約為2(8 5)=丨7 MHz上其值為1而

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其他則為〇。一磚牆頻譜基本上係為一理想化低通濾波器。該示範性頻率範圍在所示實施例中係選擇為 (2)(27)(20 ΜΗζ/64)=16.875 MHz。圖 7Β 係一有關對應該磚牆頻瑨的該相關無限時距的一部分之圖示。通常一目標頻瑨係被選擇作為該單載波系統。該項之完成係利用指定一磚牆近似於所要求頻譜。一磚牆頻譜在時域中具有一無限脈衝響應（即時間跨距為無限）。該脈波則使用一連續時間窗口截斷之。選擇一足夠長的窗口以給予所要求頻譜特性’而選擇一足夠短的窗口以最小化複雜性，各選擇一般係採用工程判斷。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績時間版。應了解的是這只是眾多各種可被用以成功達到所要求結果的窗口配置之一。圖9係一圖示，續*出I亥漢明窗口係重疊於對應該碑牆頻譜的無限時距時間響應之部分。圖10係一圖示，繪出該合成示範性脈波p⑴ 係截斷成約0.8微秒，使得其值在+/-〇·4微秒之外為0。該脈波之短暫時距提供低複雜性。圖11係一圖示，緣出該脈波P(t)之頻譜特性圖，說明其相當相配於該OFDM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0Fdm 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)係根據該倪奎士準則"被數位化或是被取樣。 -18- 本纸張尺度適用中S ®家料(CNS) A4规格297公聲了 578397 A7 _______B7 五、發明説明（16 ) 在一些實施例中，該取樣接著會被分解’其將進一步描逑於下。圖12係一示範性數位濾波器1201之方塊圖，其用以建構一數位22 MHz輸出取樣率係使用該連續時間脈波p⑴。在該例子中，一示範性qPSK符號產生器12〇3提供一丨丨信號給一對多相數位濾波器12〇5及12〇7中每個當作其個別輸入。孩QPSK符號產生器丨2〇3，當作說明用之示範發射器’將各符號（一複數）各以速率為n “以傳送到該兩數位濾波态1205及1207。各數位濾波器1205及1207取樣該輸入波形然後產生一輸出於11 MHz。該數位濾波分配器12〇5其組成係為偶數取樣，而該數位濾波分配器12〇7其組成係為垓脈波p(t)之奇數取樣。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(11)=22 MHz之信號。圖13 係圖777，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，” μ5，，）。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 ΜΗζ。圖14係另一示範數位濾波器14〇 1之方塊圖，其用以其用以建構一數位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14〇3，類似於涿產生器1203，提供一 u MHz信號給2〇多器 _、_、_、...⑹中每個當作其個別輸:。各數位濾波器·1405-141 1產生一輸出於u MHz，使得該取樣率係由11 MHz增加到220 MHz。各濾波器包含的這些取樣 __ _ -19- 本紙張；Ot適用中® ®家標準(CNS) Μ規格(210 X 297公#)----- 578397 A7 _____ B7 五、發明説明（17 ) 其間隔為20取樣之距。選擇邏輯1413，例如多工器（MUX) 電路或類似物，挑選該多相數位濾波器14〇5及141〖中每t [ 輸出之一以達成一 2〇 MHz取樣信號。舉例來說，對於該第一 QPSK符號，該濾波器1及丨〖之個別輸出係被使用，而對於該第二QPSK符號，該濾波器19及10之個別輸出係被使用’等等。同樣地，每丨丨輸入符號之一將會產生1輸出取樣’同時其餘輸入取樣，每個會產生2輸出取樣。圖15 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。因為每丨丨輸出中之一係使用該濾波器1405-1411所結合輸出為22〇 mhz，所以該有效取樣率為 20 MHz 〇圖16係一根據本發明一實施例所實行的發射器11之方塊圖。遠發射器16 01包含一〇 F D Μ核心方塊16 0 3，該核心將該信號之OFDM部分提供給一軟式切換方塊1607,其所接收的該802· lib之前導及標頭部分係從一 802. lib前導/標頭核心方塊1605。該軟式切換方塊1607提供該802.1 lg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) 1611。該濾波信號係提供給一表面聲波（SAW)濾波器1613，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16 13之輸出係提供作為一混波器16 15之輸入，該混波器有其他輸入係接收自一本地震盪器16 17所產生的一本地震盪器（L0)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Q -20- 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS) A4規格(210 X 297公聲) " 578397 A7 ____ B7 五、發明説明（18 ) 在該發射器所產生明顯的線性失真係一表面聲波（S A W);慮波器，例如該表面聲波（SAW)遽波器16 13。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 802. 1 la及802.1 lb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該多重載波區段。在該方法中，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續存在。該發射器1601進一步說明一取樣功率匹配架構以使得該 AGC資訊能夠從該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1620，係近乎相同於該802. lib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11 MHz Barker晶元時脈顯示在 Π01相對於該20 MHz OFDM取樣時脈顯示在1703，兩者之繪圖係相對於以微秒為單位的時間。該802.1 lb通訊架構係使用一晶元速率為丨丨MHz。該802.1 1b前導/標頭係使用 11晶元Barker字，如此使得產生每微秒丨丨晶元。該802.1 la 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8〇2· lib (11 MHz)及802.1 U (20 MHz)信號區-段係對準於該1 mHz邊界上，每1微秒的時距’其說明係藉由對準時期[705在每！微秒的時距。圖i 8 -21- 本紙張尺度適用f ® ®家標準<CNS) A4規格(21{)χ‘297公着) 578397 A7 B7 五、發明説明（19 ) 係一觀念圖示，說明該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字之第一晶元，如1 803所表示，係對正中心於該1微秒之對準上。該OFDM 信號之第一全20 MHz取樣，如在1801所示，係發生1微秒在該標頭之最後Barker字的第一晶元的零相位峰值之後。實際上，一半大小OFDM之取樣，如在1805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該時序資訊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802.1 1a OFDM符號的起始及終結。圖21係一圖示，說明示範性單載波之終結、其塑形係與802.1 1a 一致如2101所示、及OFDM開始所塑形係相同於802.1 1a，如在2103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 802. lib區段之單載波之終結係相似於用於802.1 1a OFDM 塑形之終結。802.1 1a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Baiker字之合成失真係不重要的，當其相較於該 1 1晶元處理增益、熱雜訊及多重路徑失真。該終結之實現 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 578397 A7 B7 五、發明説明（20 ) 不是明確地以數位信號處理，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)電路或是類似柬西。進一步要求該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歹展頻（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 lg CCK-OFDM，這些格式中各個係重複為該標頭所使用。圖23係一系列圖示，說明在該802.1 lg標頭之最後Barker 字，不是最後晶元，與緊接著的OFDM符號取樣之間的相位關係。該802.1 1a標準之附錄G描述如何傳送一 OFDM符號，包含實部及虚部。顯示在2301、2303、2305及2307之箭頭說明最後Barker字之四可能相位。該OFDM符號之相位的決定係利用最後Barker字之相位，因為各OFDM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 23 08之箭頭表示該對應4相對的相位偏移係應用在對應於該Barker相位之OFDM符號，依次以箭頭2301、2303、2305 及23 07圖示說明之。舉例來說，假如最後Barker字之相位 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X 297公釐） 578397 A7 B7 __丨_ .......... ' ' 丨一— ---—，丨 --- 五、發明説明（21 ) 係位在該第一象限，則該OFDM符號之相位將會相對於如該802.1 la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)。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802.1 1 a附錄G中的取樣相位旋轉90度（即乘以 ’’j");假如最後Barker字之相位係位在該第三象限（-135度相位旋轉），則該OFDM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180度（即乘以”-Γ);及假如最後 Barker字之相位係位在該第四象限（-45度相位旋轉），則該 OFDM符號之相位將會相對於該802.11aP付錄G中的取樣相位旋轉-90度（即乘以"-j”）。在許多設計的實行中，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802.1 1a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8〇2.1 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’該說明鉢下面資料速率對EVM之表1 : -24- 本紙張尺度賴中國國家標準(CNS) A4規格(2U) 公货) 578397 A7 B7 五、發明説明（22 参1 :資料速率對EVM規範資料速率Mbps EVM規範 6 -5 9 -8 12 -10 18 -13 24 -16 36 -19 48 -22 54 -25 表中資料速率係規定用Mbps為單位，及EVM係規定用dB 為單位。如表1所示’該OFDM準確性係為該資料速率的函數。該資料速率愈高，則該傳送波形愈複雜精細，而所需要準確性就愈大。該要求正確性係應用在整個波形。EVM 係相同於該信號功率所正規化的均方錯誤（MSE)。MSE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OFDM及該單載波Barker晶元之線性失真可以被取消的。假如當該 802.1 1 b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。 802.1 lb規範的部份及所有該8〇2·ΐ u規範採用一鎖定震 f為要求。一鎖定震盪器特性使得時序追蹤資訊能夠從載波頻率及相隹推導。再一傳輸波形中有兩基本時脈：一符號速率時脈及一載波頻率。再該發射器中至少一實施例中’所有該802. 1 lg信號都具有從相同參考時脈推導的一 _—__-25- 本紙張&㈣财朋緖；— 578397 A7 B7 五、發明説明（23 ) 符號速率時脈及載波頻率。進一步所要求的是再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。該混合式信號接收器201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207之轉換行為，以接收该k號之ODFM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209修正該OFDM 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。在孩方式中’該多重載波接收器2〇9並不需要去重新擷取泫#號的OFDM部份，但是使用的資訊係從該單載波接收器207以及事先決定或已知為了一單載波到多重載波信號平順轉換的資訊中所獲得。同樣地，一分開的〇FDM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。雖然根據本發明之一系統及方法已經與該較佳的實施例一起描述，但這並不代表其係侷限於在此所提出之特定形式，相反地，它係要涵蓋該等不同方法、修改、及等同的方法，這些_係相當合理地包含在本發明的猜神及範圍之内。一 -26-

Claims

578397 A8 B8 C8 D8 第091111308號專利申請案 _中文申請專利範圍替換本(92年12月）六、申請專利範圍 L 一種使用一混合式波形配置且將其配置用以通訊之無線通訊系統，包含：一發射器，配置用以傳輸係根據一混合式波形配置，包含根據一單載波調變架構以一前導（preamble)及標頭 (header)調變之一第一部分，及根據一多重載波架構調變之一第二部分； ★亥波形係被指足使得從該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；及一接收器，配置用以獲得及接收一混合式波形配置之封包。 2·如申請專利範圍第1項之無線通訊系統，其中該發射器保持功率、載波相位、載波頻率、時序、及多重路徑頻譜於該波形之該第一部份及該第二部份間。 3. 如申請專利範圍第2項之無線通訊系統，其中該發射器包含： •一第一核心，根據該單載波調變架構調變該第一部份；一第二核心，根據該多重載波調變架構產生該第二部份；一切換器，連結到該第一及第二核心，選擇該第一核心給該第一部份，而選擇該第二核心給該第二部份以發展一傳輸波形。 4. 如申請專利範圍第3項之無線通訊系統，其中該第一核心操作於一第一取樣率，及其中第二核心操作於一第二本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) (8 六、申請專利範圍取樣率。 5·如申請專利範圍第3項之無線通訊系統，其中該第一核 “所採用的單載波頻譜係相似於該多重載波調變架構所採用的一多重載波頻譜。 6·如申請專利範圍第5項之無線通訊系統，其中該第一核心採用一以連續時間載明的時間塑形脈波。 7·如申請專利範圍第6項之無線通訊系統，其中該時間塑形脈波之推導係採用使用一連續時間窗口所截斷之磚牆形狀一近似值的無限脈衝響應，該連續時間窗口係足夠長以達成所要求頻譜特性，而足夠短以使複雜性最小。 8. 如申請專利範圍第6項之無線通訊系統，其中該第一核心取樣該時間塑形脈波係根據倪奎式準則（Nyquist criterion) 〇 9. 如申請專利範圍第3項之無線通訊系統，其中該第一核心之平均輸出信號功率及該第二核心之平均輸出信號功率大致上保持相等。 10. 如申請專利範圍第3項之無線通訊系統，其中該單載波調變架構係根據802.1 lb Barkers，及其中該多重載波調變架構係根據採用正交頻分多工（〇FDM)之8〇21 la標準。 11. 如申請專利範圍第3項之無線通訊系統，其中該第一核心採用一第一取樣率時脈，其中該第二核心採用一第二取樣率時脈，其中該第一及第二取樣率時脈係每隔對準在預先決定之時間間隔時，其中該多重載波調變架穩之 -2 - 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 578397

一第一全取樣開始一時序間距於該單載波調變架構之開始最後取樣之後。 12.如申請專利範圍第3項之無線通訊系統，其中來自該第一核心的單載波信號係根據一窗口函數而終止，該函數載明定義於該8〇2.lla標準中之ofdm信號塑形。 13·如申請專利範圍第3項之無線通訊系統，其中載波頻率在該第一核心及第二核心間係同調。 14·如申請專利範圍第3項之無線通訊系統，其中載波相位在該第一核心及第二核心間係同調。 15·如申請專利範圍第14項之無線通訊系統，其中該第二核心多重載波信號之載波相位的決定係利用該第二核心單載波信號一最後部份的載波相位。 16·如申請專利範圍第15項之無線通訊系統，其中該第二核〜夕重載波彳a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第二核心單載波最後部份的一複數事先決定之相位中之一。 17·如申請專利範圍第16項之無線通訊系統，其中該第一核心單載波調變架構係根據802.11b Barker，其中每個 Barker字係為第一、第二、第三及第四可能相位中某一個’其中該第二核心多重載波調變架構係依據正交頻分多工（OFDM)，而其中如果最後Barker字具有該第一相位 OFDM符號係被第二核心旋轉〇度，如果最後Barker字具有該第二相位則旋轉90度，如果最後Barker字具有該第二相位則旋轉180度’及如果最後Barker字具有該第四相本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格Ϊ210Χ297公爱） 578397 92.年

修補 3曰

六、申請專利範圍 ^ -- 位旋轉-90度。 18.如申請專利範圍第3項之無線通訊系統，其中對整個混合式波形配置之必要的正確性係利用規定在該多重載波架構之必要正確性所載明。 19·如申請專利範圍第18項之無線通訊系統，其中該必要的正確性係為該第二部份的資料速率之函數，且由以定義在802.1 la標準之0FDM所規定之信號功率所正規化的均方誤差所決定。 20. 如申請專利範圍第2項之無線通訊系統，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推導。 21. 如申請專利範圍第2〇項之無線通訊系統，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。 22·如申請專利範圍第2項之無線通訊系統，其中該接收器包括：一單載波接收器；一多重載波接收器，連結到該單載波接收器；及一切換器，連結到該單載波接收器及該多重載波接收器’並且將所接收到一信號的一第一部份提供給該單載波接收器’而將所接收到該信號的一第二部份提供給該多重載波接收器；其中該單載波接收器獲得一進入信號的一第一部分，其包含該前導及標頭，然後決定一通道脈衝響應（CIR)評 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱） 578397 92. 12. 23 年月曰

A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍估，及其中該多重載波接收器使用該CIR評估於該進入信號的一第二部分。 23.如申請專利範圍第22項之無線通訊系統，尚包含：該單載波接收器包含一第一等化器，其中該單載波接’ 收器根據該CIR評估規劃該第一等化器之分配；及該多重載波接收器包含一第二等化器，及其中該多重載波接收器根據該第一等化器所決定知該CIR評估修正該第二等化器之分配。本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 578397 松l2· 23修正等月曰太補无第091111308號專利申請案中文圖式替換頁(92年12月） IMAG REAL

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