TW586280B

TW586280B - Method for preparing data for transmission on a plurality of transmission channels and wireless communication system operative to transmit data on a plurality of transmission channels

Info

Publication number: TW586280B
Application number: TW91101502A
Authority: TW
Inventors: Fuyun Ling; Mark Wallace; Nagabhushana T Sindhushayana; Corbaton Ivan Jesus Fernandez; Jay R Walton
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2004-05-01
Also published as: US20160043784A1; DK1374466T3; CN101005301B; BRPI0206877B1; US9647733B2; US6961388B2; JP2004535694A; CN1333541C; EP3002900B1; EP1374466A1; HK1063698A1; BR0206877A; CN101005301A; US20030043928A1; PT1374466T; CN1498478A; EP1374466B1; EP3002900A1; US20050276344A1; US9319114B2

Description

發明背景 I·領域本發明係關於資料通信。更特別地，本發明係關於一種編碼用於在有不同傳輸能力的多路傳輸通遒之資料的新穎’有彈性，以及有效之編碼結構。 II·相關技術描述無線通信系統廣泛地部署以提供例如語音，資料等等的不同類型通信。這些系統可以基於分碼多工存取處理 (CDMA)，分時多工存取處理（TMDA)，正交分頻調變 (OFDM)，或-些其他調變技術。〇FDM手統對些通道環境可以提供高效能。在一OFDM系統，操作頻帶有效地劃分成一些”頻率次通道，，或頻率倉。每個次通道相映射於各自調變資料的次載波，並可以視為一獨立的”傳輸通道”。欲傳送的資料 (即資訊位元）典型地以一特定的編碼結構編碼來產生編碼位元。對於一高階調變結構（例如QpSK，QAM等等），此編碼位元分群成接著用於調變次载波的非二元符號。 -_系統的頻率次通道可以經歷不同連結狀況(例如不同的衰減與多路效應）並可以達到不同的信號-雜訊加干擾比（SNR)。因此m特定效能等級在每個次通道傳送的每調變符號之資訊位元數目（即資訊位元率）在次通道之間可以不同。然而，連結狀況典型地隨時間變化。所五、發明説明（2 ) 以，次通道所支援的位元率也隨著時間變化。它=通道的不同傳輸能力加上此能力的時變性質使得二有：編碼：有編碼支援之資訊位元/調變符號數目能力馬，構挑戰以提供次通道要求的編碼位元。傳送之資料3 了以用相不㈣輸能力編碼在多路次通道能’效率高，與有彈性之編如摘要、本1明的*同觀點提供有在_些，，傳輸通道”以基於通道已達成S概的不同資訊位元率傳送資料能力之無線通信 …’充的放率阿與有效《編碼技術。—些編碼/截取結構可以用於產々生要求的編碼位元（如果使用滿輪碼，即資訊，尾部等位7C〇。在第_編碼/截取結構’所有的傳輸通這（例如在—0FDM系統的所有頻率次通it，或是在-有多路輸入/、多路輸出天線（MIMQ)的QFDM系統的所有頻率次通道之空間！通道，如下所述)使用-特定的基底碼與共同截取。纟第二編碼/截取結構，傳輸通道使用相同的基底碼但不同的截取。不同的截取可以用於提供傳輸通道不同的編碼率。每個傳輸通道的編碼率取決於此通道選擇的資料位元率與調變結構。些變本發明的-個實抱例提供—種準備在_通信系統之一傳輸通道傳送的資料之方法，例如一正交分頻調 586280 五發明説明（ 3 _M)系統，每個傳輸通道可以用於傳送各自的調變符號序列。依照此方法，決定每個傳輸通道支援之每調變符號的資料位元數目（例如基於此通道的陳）。接著對於每㈣輸通道確認-調㈣統使得它支援每調變符號決定的資訊位元數目。基於每調變符號支援的資訊位元數目與確認的調變結構，決定每個傳輸通道的編碼率。因為不同的傳輸把力，至兩個傳輸通道相關於不同的編碼率。裝訂、後二貝訊位元依照一特定編碼結構提供一些編碼位元來編碼。如果使用滿輪碼，對於此資訊位元產生一些尾部與同等位元（此編碼位元包括資訊位元，尾部位元，與同等位元）。此編碼位元可以依照—特定的交錯結構交錯。為了履行容易，此交錯可以在截取之前實行。此編碼位元（例如如果使用滿輪碼，尾部與同等位元）接著依照一特定的結構截取以提供此傳輸通道的—些未截取編碼位元肩正此截取以達到此傳輸通道需要的不同編碼率。另一個選擇是，此截取也可以在交錯之前實行。對於此傳送通道接著構成非二元符號。每個非二元符號，括-叉錯與未截取編碼位元群並映射各自的調變符號。每個非一 7C付號的特疋編碼位元數目取決於通道的調變結構。對於有傳送每個頻率次通道之空間次通道數目能力的夕路輸入夕路輸出（ΜΙΜΟ)系統，每個頻率次通道的調變符號可以在傳送之前事先處理，如下所述。 93· i· 16 年月曰5, 補充

五、發明説明（4 586280 本發明提供履行本發明之不同觀點，實施例，與特徵的方法與系統元件，更詳細地描述如下。圖式簡述當與像參考特性處相映射地識別之圖式連接時，本發明的特徵，性質與優點將由下面提出的詳細描述變得更顯而易見，其中：圖1為一履行本發明之不同觀點與實施例能力的多路輸入多路輸出（ΜΙΜΟ)通信系統之圖示；圖2為透過圖表說明一出自μΙΜ0系統中之Ντ個傳輸天線之其中之一的OFDM傳輸圖示；圖3A與3B為平行串接迴旋編碼器的圖示；圖3C為一可以用於提供不同編碼位元截取之截取器與多路器的實施例之圖示； ° 〇圖4A與4B為兩種產生資料傳輸要求之編碼位元的編碼/ 截取結構之流程圖，其各自使用一特定基底碼但共同與、同的截取結構；圖5為一 16-QAM之信號調變分佈與一特定葛雷映射、纟士之圖示； ° 圖6為一 ΜΙΜΟ處理器之實施例的區塊圖；圖7為一有對於不同傳輸提供不同處理能力之系統的實施例之區塊圖；以及圖8為一接收系統解碼部份實施例的區塊圖。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐）

特定實施例詳細描述圖1為一有履行本發明之7 % ^ t ^ 不问硯點與實施例能力的多路輸入多路輸出⑽M0)通信系統刚之圖示。通信系統議可以設計來履行描述於此的編碼結構。系統謂可以進一步地操作以利用天線，頻率，與暫時分集的組合來增加頻譜效率，改善效能，與增強彈性。增加的頻譜效率以何時與何地可能較佳使用可用的“頻寬每秒每赫兹（—Hz) 傳送較多位元的能力為特徵。改善的效能可以例如在給定連結之信號雜訊加干擾比（SNR)以較低的位元錯誤率（腿）或訊框錯誤率（FER)量化。而增強的彈性以容納許多有不同與典型相異的要求之使用者的能力為特徵。這些目標某種程度上可以利用—高效能與有效的編碼結構，多重載波調變’分時多工（TDM) ’多路傳輸和/或接收天線，其他技術，或是其組合來達到。本發明的特徵，觀點，與優點進一步地描述如下。如圖1所7F ’通#系統1〇〇包括與第二系統15〇通信的第 ::統110。S系統110之内，資料來源112提供資料(即資 a位7C)給依照-特定編碼結構編碼資料的編碼器…。此加频傳輸料靠度。此編碼位元接著提供給通道人$為116並依照一特定交錯結構交錯（重新排列）。此交錯提供編碼位元的時間與料分集，允許資料基於用於資料傳輸之次通道的平均SNR來傳送，與衰減搏鬥，以

一步地移除用於構成每個調變符號的編碼位开 > 叫J Μ J “ 7L <間的相關性，如下所述。此交錯位元接著截取（即刪除）以提供要求的編碼位元數目。此編碼，通道交錯，與截取進一步地詳細描述如下。此未截取編碼位元接著提供給符號映射元件 118。在一 OFDM系統，此操作頻帶有效地劃分為一些，，頻率次通道”（即頻率倉）。在每個”時槽，，（即可以取決於頻率次通道之頻寬的特定時間間隔），一”調變符號”可以在每個頻率次通道傳送。進一步地詳細描述如下，此〇fdm系統可以在多個（Ντ)傳送天線與多個（Nr)接收天線用於資料傳輸的ΜΙΜΟ模式操作。此ΜΙΜΟ通道可以分解為Nc個獨立通道，而NCSNT以及NcSNr。Nc個獨立通道中的每一個獨立通道也被稱為ΜΙΜΟ通道的一個”空間沒搞、苦，， . J人遇返，其相映射於一個維度。在此ΜΙΜΟ模式，達到增加的維度而乂個調變符號可以在每個時槽每個頻率次通道的Nc個空^次通道傳送。在一沒有操作於ΜΙΜΟ模式的〇FDM系統，。有一個空間次通道。每個頻率次通道/空間次通道也可= 被稱為”傳輸通道”。ΜΙΜΟ模式與空間次通道進一步地詳細描述如下。對於一特定效能等級每個調變符號可以傳送的資訊位一數目取決於傳輸通道的SNR。對於每個傳輸通道，符號晚射元件11 8把一未截取編碼位元集合分群以構成此傳輸通裝

k 10-

586280

發明説明道的非二元符號。&非二元符號接著映射到—調變符號，其表示映射於此傳輸通道所選擇的調變結構之信號調變分佈的一點。此位元分群與符號映射實行於所有的傳二二道，以及每個用於資料傳輸的時槽1有傳輪通道的調^ 符號接著提供給ΜΙΜΟ處理器12〇。 < 依照已經履行的特定，，空間”分集，MlM〇處理器12〇可以解多路，事先處理，以及結合接收到的調變符號。此 ΜΙΜΟ處理進一步地描述如下。對於每個傳輸天線， ΜΙΜΟ處理器12〇提供一串調變符號向量，每個時槽一個向量。每個調變符號向量包括一給定時槽中所有頻率次通道的調變符號。接收到每串調變符號向量並利用各自的調變器（MOD) 122調變，再經由一組合天線丨24傳送。在顯示於圖1的實施例，接收系統15〇包括一些接收此傳送信號並提供此接收信號到各自解調器（DEM〇D)154的接收天線152。每個解調器154實行與在調變器122實行之處理互補的處理。來自所有解調器154的解調符號提供給 ΜΙΜΟ處理器156並用與ΜΙΜΟ處理器no實行的互補方法處理。此傳輸通道的接收符號接著提供給實行與利用符號映射元件118實行之處理互補的處理並提供此接收位元之數值表示的位元計算單位158。消去（例如零數值表示）接者利用使用於在系統11 〇截取之編碼位元的解截取器15 9插入。此解截取數值接著利用通道解交錯器i 6〇解交錯並進 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 586280 盼ί. ΐβ修」!: 年月曰乂 Γ 補尤五、發明説明（8 -步地利用解碼器162解碼以產生解碼位元，其接著提供」料槽164。此通运解31錯’解截取，與解碼與在傳送态實仃的通道交錯，截取，與編碼互補。圖2為透過圖表說明—出㈣細手統中之^傳輸天線《其中之-的◦画傳輸圖示。在圖2，垂直轴表示時間而水平軸表示頻率。在此特定的範例中，此傳輸通道包括16個頻率次通道並用於傳送一序列的〇職符號，每個 OFDM符號涵蓋所有的頻率次通道…分時多工（窗）社構也說明資料傳輸劃分成時槽，每個時槽有一特定的持續時間。如圖2所示的範例，此時槽m變符號的長度。 *可用的頻率次通道可以用於傳送信號，語音，封包資料等等。在如圖2所示的特定範例中’在時槽i的調變符號相當於導引資料，其可以週期性地傳送以協助接收器單位同步與實行通道估測。其他分佈導引資料在時間與頻率的技術也可以使用。導引調變符號的傳輸典型地發生於一特疋速率，其通常選擇快到足夠纟許準確追蹤在通信連結的變化。 η 不用於導引傳輸的時槽可以用於傳送不同類型的資料。例如，頻率次通道丨與2可以保留用於到接收器單位之控制與廣播資料的傳輸。在這些次通道的資料一般打算讓所有的接收器單位接收。然而，在控制通遒的一些信息可以 12- 本紙張尺度適财_家鮮(CNS)T^格(21GX297公爱) 586280 五發明説明（9 疋使用者特定的，並可以照著編碼。語音資料與封包資料可以在剩餘的頻率次通道中傳送。浚員不的範例，在時槽2到9的次通道3用於語音呼叫1，在時槽2到9的次通道4用於語音呼叫2，在時槽5到9的次通運5用於語音呼叫3 ’以及在時槽7到9的次通道6用於語 f呼叫5。、w 剩餘可用的頻率次通道與時槽可以用於運輸資料的傳运。一特定的資料傳輸可以在多個次通道和/或多個時槽 =生’而多路資料傳輸可以在任何特^時槽之内發生。一資料傳輸也可以在分連續時槽發生。在如圖2所示的範例中，資料1傳輸使用在時槽2的频率次通道5到16以及在時槽7的頻率次通道，資料讀訂輸使用在時槽3與4的頻率次通道5心以及在時槽5的_ 率次通道6到16，資料3傳輸使用在時槽6的頻率次通道6 到16，資料4傳輸使用在時槽8的頻率次通道7到16，資料 5傳輸使用在時槽9的頻率次通道7到丨丨，、、 ^ ^ ^ Α ’以及資料6傳輸使用在時槽9的頻率次通道12到16。咨姓t 一 1到6傳輸可以表不在一個或更多接收器單位運輸資料的傳輪。為提供傳輸彈性並達到高效能與效率，— ^ /m nj. ΙΛ. , ^ 母個傳輸天線在母個時槽的每個頻率次通道可以祯Α ^ 兄為一個可以用於傳送任何類型>料’例如導引’信號，廣播，語音，運輸其他類型資料’或以上之組合，的獨立傳輸單二變 -13 - t紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)一 586280

符號）。彈性，效能，效率可以進一步地利用允許調變符號之間的獨立性來達到，如下所述。例如，每個調變符號可以從一在特定時間，頻率，空間導致資源最佳使用的調變結構（例如M-PSK，M-QAM，或一些其他結構）來產生。 MIMQAM 在一陸地通信系統（例如蜂巢式系 .. 貭掎乐統，爹逋道多點分部（MMDS)系統，以及其他），一來自傳送器單位的RF調變信號可以經由一些傳輸路徑到達此接收器單位。此傳輸路徑的特性由於一些因素典型地隨著時間而變化如果使用超過一個傳輸或接收天線，而且如果在傳與接收天線之間的傳輸路徑為線性獨立（即一個傳輸無由其他傳輸的線性組合來構成），其一般按照至少一個圍，然後當天線數目增加時，正確接收此傳輸信號的可〜也增加。一般而言，當傳輸與接收天線增加時，分集增加而且效能改善。例如圖i所示的MIM〇通信系統在通信連結的傳輸與接收端皆使用天線。此傳輸與接收天線可以用於提供不同類的，，空間分集"，包括"傳輸"分集與"接收”分集。空分集以多個傳輸天線與一個或更多接收天線的使心徵。傳輸分集以在多個傳輸天線的資料傳輸為特徵。額的處理典型地實行在從傳輸天線傳送到達到此要東八集資料。例如，從不同傳輸天線傳送來的資科可以延: 輸法範能裝訂種間特外的及 -14 本紙張尺度適财S導鮮_) A4規格?摩挪公董)一 586280 五、發明説明（在可用的傳輸天線編碼以及交錯等等。接收集以在夕個接收天線傳送信號的接收為特徵，而分集你由不同信號路徑簡單接收信號來達成。、、二空間分集可以用於改善有或沒有增加連 =;一利一經由多個工傳&或接收:貝料來達成。空間分集可以基於通訊連特徵動態地選擇以提供要求的效能。例如，對於類型（例如信號），一些服務類型（例如語音）’ _些結特徵（例如低SNR)，或_些其他狀況或考慮，^5 2間分集的較高程度。足,、」曰匕資料可以從多個天線和/或在多個頻率次通道傳送獲得要求的分集。例如，資料可以傳送在⑴來自一天線的一個次通道，⑺來自多個天線的—個次通道（例如次通道1)，（3)來自所有化個天線的一個次通道，⑷來自一線的一组次通道（例如次通道1與2)，⑺來自多個天線的 -組次通道’⑹來自所有Ντ個天線的—組次通道，或⑺ 來自-组天線的-組次通道（例如來自_時槽之天味的次通道卜來自另-時槽之天線2的次通道…等等；因此，任何次通道與天線的组合可以㈣提供天線鮮分集。 ^ ” 在此麵〇通信系統，此多路輸入多路輸出通道可以解成-組NC個獨立空間通道。這類空間次通道的數目以：與2 率分小 586280 V·月16曰補无 A7 B7 五、發明説明（

於或等於較少的傳輸天線數目與接收天線數目（即與 nc$Nr)。如果Η為在一特定時間給定nt個傳輸天線與化個接收天線之通道響應的NrxNt矩陣，而且5為到此通道的Ντ_向量輸入，則此接收信號可以表示為： y = Hx + η 其中S為表示雜訊加干擾的NR_向量。在一實施例，由通道矩陣與其共軛轉置乘積構成之Hermitian矩陣的特徵向量八解可以表示為： h+h = eae\ 其中符號表示共軛轉置，E為特徵向量矩陵至龙丨早，以及八為特徵值的對角矩陣，維度皆為ΝτχΝτ。 Ε 以此傳送器轉換(即事先處理)一組Ντ個使用特徵向的調變符號赵。纟自…個傳輸天線的已傳送調表示為：、l

對於所有的天線，調變符號的事先處理的矩陣乘法運算來達到：用表不如下

、丨丨， en 又2 ^21» β22 Μ I eNTV

、’ N e2NT b2 M 方程式（1) 其中—分別為在傳輪天線1A.〜定頻率次通 __ -16- t張尺A4規格 586280 % 1· 16修止年月日補充 Α7 Β7 五、發明説明（13 ) 道的調變符號，其中每個調變符號可以使用例如M-PSK， M-QAM等等來產生，如下所述； Ε =相關於從傳輸天線到接收天線的特徵向量矩陣；以及 Χι，〜···，χ〜為事先處理調變符號，其可以表示為： Α -办1 ·泛11 +办2 ·泛12 +…+〜· ·， χ2 - Ν · e2l + b2 · e22 + …+ bNT · e2NT , y人反 xnt = bY’eNTl+b2·βΝτ2+ + ·βΝτΝτ 0 此接收信號可以表示為： y = HEb + η . 此接收器實行一通道匹配濾波器運算，接著為正確特徵向量的乘法。此通道匹配濾波器運算的結果為向量？，其可以表示為： z = £* H + £* H[ q = Ab 十呑，其中此新的雜訊項有協方差可以表示為：五(^!)=五= Λ，即此雜訊成分是獨立的並有經由特徵值給定的變異數。？的第i個成份之SNR為為，Λ的第i個對角元素。一個ΜΙΜΟ處理的實施例進一步地詳細描述如下並在美國專利申請案序號第09/532,491號，名稱為"HIGH EFFICIENCY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION”，於 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) A7 B7 14 五、發明説明（ 2000年3月22日提出，已歸於本專利申請案之受讓人並以引用的方式併入本文中。在描述於上面實施例之ΜΙΜΟ通道的每個乂空間次通道也被稱為一種特徵模式如果這些通道是互相獨立的。對於此ΜΙΜΟ模式，一調變符號可以在每個頻率次通道的每個特徵模式上傳送。由於對於每個特徵模式SNR可以不同，可以在每個特徵模式傳送的位元數目也可以不同。如上述提到的，每個頻率次通道的每個特徵模式也被稱為一傳輸通道。在其他實施例’此S間次通道可以不同地產生。例如’ 一空間次通道可以定義為從一個傳送器天線到所有接收器天線的傳輸。如本文中所使用的，此ΜΙΜΟ模式包括完全通道狀態資訊（full-CSI)與 partial-CSI 處理模式。對於 full-CSI 與 partial-CSI兩者，額外的傳輸路徑皆經由空間上個別的次通道提供。Full-CSI處理使用特徵模式，如上所述。Pairtial-CSI處理不使用特徵模式，並可以包含提供給傳送器單位（例如經由在反向連結的反饋）每個傳輸通道（即接收分集埠）的 S N R，以及因此基於此接收SNR編碼。一些公式可以用於接收器單位以提供partial-CSI不可少的資訊，包括逼零的線性與非線性方式，通道相關矩陣反置（CCMI)，以及最小均方差（MMSE)，如在此技術所熟知 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 586280

93. i. 16 年月R 修正

A7 B7 五、發明説明（15 的。例如，非線性逼零（partial-CSI) ΜΙΜΟ情況的SNRs推導描述於 P.W. Wolniansky 等人所著發表於 Proc. IEEE ISSSE-98, Pisa，Italy，Sept· 30，1998,名稱為"V-BLAST: An Architecture for Realizing Very High Data Rates Over the Rich-Scattering Wireless Channel"的論文，並以引用的方式併入本文中。來自一 ΜΙΜΟ的特徵值係關於full-CSI情況之特徵值的S N R。非ΜΙΜΟ情況可以使用方法分類，如此技術所熟知的。每個傳輸通道相關於傳送器與接收器皆可以知道的 SNR。在此情況，每個調變符號的調變與編碼參數可以基於相映射之傳輸通道的SNR來決定。這考慮到可用頻率次通道與特徵模式的有效使用。表1列出可以在不同SNR範圍之一特定效能等級（例如 1%訊框錯誤率，或％FER)的每個調變符號傳送之資訊位元數目。對於每個SNR範圍，表1也列出用於此SNR範圍所選擇的特定調變結構，對於每個選擇之調變結構每個調變符號可以傳送的編碼位元數目，以及用於獲得給定支援資訊位元/調變符號數目之要求編碼位元/調變符號數目的編碼率。表1列出每個SNR範圍調變結構與編碼率的組合。每個傳輸通道支援的位元率可以使用一些可能編碼率與調變結構之組合任何一種來達到。例如，每符號一資訊位元可以使用（1) 1/2的編碼率與qpsk調變，（2) 1/3的編碼率與8- -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇,x297公釐) 586280 93. 年 1 · 1 &修止月R ‘ 士補凡 A7 B7 五、發明説明（16 PSK調變，（3) 1/4的編碼率與16-QAM。或（4) 一些編碼率與調變結構的其他組合。在表1，QPSK，16-QAM，與64-QAM用於列出的SNR範圍内。其他調變結構例如8-PSK， 32-QAM，128-QAM等等也可以使用並在本發明的範圍之内0 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 586280 9a i. ΐβ 年月0 補充 A7 B7 五、發明説明（17 表1 SNR範圍 #資訊位元/符號數目調變符號 #編碼位元/符號數目編碼率 1.5-4.4 1 QPSK 2 1/2 4.4-6.4 1.5 QPSK 2 3/4 6.4-8.35 2 16-QAM 4 1/2 8.35-10.4 2.5 16-QAM 4 5/8 10.4-12.3 3 16-QAM 4 3/4 12.3-14.15 3.5 64-QAM 6 7/12 14.15-15.55 4 64-QAM 6 2/3 15.55-17.35 4.5 64-QAM 6 3/4 >17.35 5 64-QAM 6 5/6 為清楚起見，本發明的不同觀點針對於OFDM系統來描述，而且，在許多範例，是針對於操作於一 ΜΙΜΟ模式的 OFDM系統。然而，描述於本文的編碼與處理技術一般可以應用於不同的通信系統例如，（1)在沒有ΜΙΜΟ下操作的 OFDM系統，（2)再沒有OFDM下操作的ΜΙΜΟ系統（即基於單一頻率次通道，即單一 RF載波，但是多個空間次通道操作），（3)操作於ODFM的ΜΙΜΟ系統，以及（4)其他。 OFDM是一種簡單地將一寬頻通道次劃分成一些正交頻率次通道的技術。編碼圖3A為通常被稱為渦輪編碼器之平行_接迴旋編碼器 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) ^〇u 9V·月 16日藏 —_______^補充 € 五、- 么勺個實施例之區塊圖。渦輪編碼器i 14x表示一種在 ^ ^焉器114之向前錯誤更正（FEC)部份的履行並可以用 “編碼在-個或更多傳輸通道上傳輸的資料。在編碼 α <内的、扁碼可以包括錯誤更正編碼或錯誤、4、扁碼’或是兩者皆有，其用於增加連結的可靠度。此編碼可以Θ k , t t ^ ’例如’循環餘數檢測（CRC)編碼，迴旋編渦輪碼，區塊編碼（例如里德-所羅門（Reed-Solomon：)編 :)次’其他編碼類型，或其組合。對於_無線通信系統， ;貝料封包可以最初以一特定CRC碼來編碼，而此crc位謂加在此資料封包。額外的高架位元也可以附加在此資料封包以構成-格式化資料封包，其可以接著以一迴旋或渦輪碼來編碼。如本文所使用的，”資訊"位元與提供給迴旋或渦輪編碼器的位元有關，包括傳輸的資料位元與用於提供傳輸位元錯誤偵測或更正能力的位元。如圖3A所tf，渦輪編碼器114χ包括兩個組成編碼器312& 與312b，以及一碼交錯器314。組成編碼器312&接收並依照第一組成碼編碼資訊位元x以產生第一尾部與同等位元序列y。碼X錯器314接收並依照一特定交錯結構交錯此資訊位元。組成編碼器312b接收並產生第二尾部與同等位元序列z。來自編碼器312a與312b的資訊位元，尾部位元，與同等位元提供給下一個處理元件（通道交錯器116)。圖3B為渦輪編碼器114y之一個實施例的圖示，其為滿輪 -22· ^紙蒗尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

A7 B7 G(D)= 1 586280 五、發明説明（19 編碼器114x的一個履行並也可以用於圖1的編碼器114之内。在此範例中，渦輪編碼器114y為提供每個資訊位元X 之兩個同等位元y與z的1/3率編碼器。在圖3B所示的實施例，渦輪編碼器114y的每個組成編碼器322履行下列組成碼的轉換函數： n(D) d(D) 其中 n〇D) = l + Z) + D3，以及 d{D) = \ + D2 +D3 其他組成碼也可以使用並在本發明的範圍之内。每個組成編碼器322包括一些串接結合延遲元件332，一些模2加碼器334，與一開關336。最初，延遲元件332的狀態設定為零而開關336在上面的位置。接著，對於一資料封包中的每個資訊位元，加碼器334a實行資訊位元與來自加法器334c之輸出位元的模2加法並提供此結果給延遲元件332a。加法器334b接收並實行來自加法器334a以及延遲元件332a與332b之位元的模2加法，並提供同等位元y。加法器334c實行來自延遲元件332b與332c之位元的模2加法。在資料封包的所有N個資訊位元皆已經編碼之後，開關 336移動到下面的位置而三個零（”0”）位元提供給組成編碼器322a。組成編碼器322a接著編碼此三個零位元並提供三 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝

線 586280 修正

9a ί.16 年月曰 A7

個尾部系統性位元與三個尾部同等位元。對於每個封包的N個資帑户士 ^ ^

個資1彳、-_ 。矶仏疋，組成編碼器322a提供N 個貝戒位兀X，珂面三個尾部系丨王u兀，Ν個同等位元 y ’與則面三個尾部同等位元、“一、兀而組成編碼器322b提供其 ;人二個尾部系統性位元，N個同菩 &门^ 1U问寺位兀z ,與最後三個尾邵同等位元。對於每個封句，坻 _ 編碼态114y提供n個資訊位裝元，六個尾部系統性位元，上一個來自編碼器322a的同等位元，與N+3個來自編碼器322b的同等位元。碼叉錯器314可以履行一些交錯結構的任何一種。在一特定的交錯結構中，在此封包的N個資訊位元從列寫入一 25列2”行的陣列，”n為使得心、最小整數。此列接著根據位元反轉規則改組。例如，列1 (”〇〇〇〇1，，）與列6 訂

(’’10000”）交換，列 3 (”00011”）與列 24(4 1000”）交換等等。在母列之内的位元接著根據一列特定線性同餘序列（LCs) 來置換。列k的LCS可以定義為\(〖 + l) = {\(i) + c,}mod2w，其中 ν〇’1”··，2λ-l，xJ〇) = 4，而&為每列選擇的特定值並進一步取決於η值。對於每列的置換，在此列的第沪個位元置於位置x(i)。在碼交錯器314的位元接著從行讀出。上面的LCS碼X錯結構進一步詳細描述於一般指定的美

國專利申請案序號第09/205,511號，名稱為”TURBO CODE INTERLEAVER USING LINEAR CONGRUENTIAL SEQUENCES，，，提出於1998年12月4號，以及名稱為”C.S0002-A-1 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 五、發明説明（21 )

Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems" (以下稱為cdma2000標準）的文件，兩者皆以引用的方式併入本文中。其他碼叉錯器也可以使用並在本發明的範圍之内。例如，一隨機交錯器或一系統性隨機（S-rand〇m)交錯器也可以使用來代替上述的線性同餘序列交錯器。為清楚起見，此資料編碼特別基於渦輪碼來描述。其他編碼結構也可以使用並在本發明的範圍之内。例如，此資料可以以迴旋碼，區塊碼，區塊，迴旋，和/或渦輪碼組合組成的串接碼，或一些其他碼來編碼。此資料可以依照二”基展”碼來編碼，而此編碼位元之後可以基於用於傳送資料之傳疏通道的能力來處理（例如截取）。往回參考圖1，來自編碼器114的編碼位元利用通道交錯器116交錯以提供暫時與頻率分集對抗有害路徑效應（例如衰減）。此外，由於編碼位元隨後—起分群以構成接著映射到調變符號的非二元符號，此交錯進—步地確保構成每個肩變符號的編碼位元互相不會位於過度靠近（暫時地）。對於靜態加成性白高斯雜訊(鹰⑽㈣道，當也使用渦輪編碼器時，此通道交錯較不緊要，〜错竿乂3系要因為此碼交錯器有效地貫行相同的功能。在一交錯結不同的交錯結構可以用於此通遒交錯器 -25- 本紙張尺^^$國s家鮮(CNS)城格(腦297公釐） 586280

構，每個封包的編碼位元（即此資訊，尾部，與同等位元）（線性地）窝入記憶體的列中。每列的位元接著可以基於（1)位元反轉規則，（2)線性同餘序列（例如上述於碼交錯器的那一個），（3)隨機產生模式，（4)以其他方法產生的^ 換模式來置換（即重新排列）。此列也依照一特定列置換模式置換。此置換位元接著從每行擷取並提供給截取器 117。在一實施例，此通道交錯個別實行於封包的每個位元串。對於每個封包，來自第一組成編碼器的資訊位元X，尾部與同等位元y,以及來自第二組成編碼器的尾部與同等位元z可以利用三個個別可以使用相同或不同通道交錯結構的父錯器父錯。此個別叉錯考慮到個別位元串的彈性截取。此交錯間隔可以選擇以提供要求的暫時與頻率分集。例如，一特定時間週期（例如10毫秒，20毫秒，或一些其他）和/或一特定傳輸通道數目的編碼位元可以交錯。截取如上述所提到的，對於一 OFDM通信系統，每個調變符號可以傳送的資訊位元數目取決於用於傳送此調變符號的傳輸通道之SNR。而對於一操作於ΜΙΜΟ模式的OFDM系統，每個調變符號可以傳送的資訊位元數目取決於用於傳送此調變信號的頻率次通道與空間次通道之SNR。 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公I) 586280 A7 B7 23 五、發明説明（依照本發明的一個觀點，一些編碼/截取結構可以用於產生用於傳輸的編碼位元（即資訊，尾部，以及同等位 7L )。在第一編碼/截取結構，一特定基底碼與共同截取應用於所有的傳輸通道。在第二編碼/截取結構，相同的基底碼但不同的截取應用於此傳輸通道。此不同的截取取決於傳輸通道的SNR。最次的次圖4A為一個用於產生資料傳輸要求之編碼位元的實施例之流程圖，其可以使用此基底碼與共同截取結構。初，在步驟412，決定每個傳輸通道的SNR(即每個頻率通运的每個特倣模式）。對於一未操作於模式 OFDM系、统，只支援-種特徵模式並因此對於每個頻率· 通道只決定-種SNR。每個頻率次通道的獄可以基於此傳送導引參考或經由一些其他機制來決定。使量以此地在步驟4U，每個傳輸通道支援的每調變符號資訊位元數目基於其SNR來決定。可以使用結合Snr範圍與每個特定資訊位元/調變符號數目的表，例如^。然而，可以用較顯示於表i的資料位元之G.5位元步階大小為佳的化。接著料每㈣輸通道可以選擇m構使得可在步驟416此傳送資訊位元/調變符號數目。也可以選擇調變結構以考慮到其他因素（例如編碼複雜旬，進一祥細描述如下。的在步驟418，決定在所有傳輸通遒每 ’调時槽可以傳送 27 本紙泵尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）五發明説明（

的總數目。這可以利用計算所有傳輸通遒決定之 =位元/調變符號數目的總何來達到。同樣地，在步2 總L決疋在所有傳輸通道每個時槽可以傳送的編碼位元 ^目。這可以利用決定在步驟416選擇之每個調變結位^位元/調變符號數目’以及計算所有傳輸通道: u凡數目的總合來達到。奪在步驟422，在步驟418決定的資訊位元總數目以—特定 :碼器編碼。如果使用一渦輪編碼器，則截取此編碼器： _ :尾部位元與同等位元以獲得在步驟42〇決定的編碼位 :、〜數目。在步驟426，此未截取編碼位元接著分群成非元苻號，其接著可以映射到此傳輸通道的調變符號。、第一編碼/截取結構相當地簡單來履行因為所有的傳輸 j道使用相同的基底碼與截取結構。每個傳輸通道的調變 =號表示在相映射此傳輸通道選擇之調變結構的信號調= 刀佈的一點。如果此傳輸通道的SNR分佈是分佈廣的，相關於不同信號調變分佈之雜訊變異的調變分佈點之間的2 離將會變化很大。這可能因此影響此系統的效能。圖4B為一種產生資料傳輸要求之編碼位元的實施例之流程圖，其使用相同的基底碼但不同的截取結構。最初，在步驟432，決定每個傳輸通道的snr。在一個實施例，不適合的SNR之傳輸通道會從資料傳輸的使用刪去（即沒有貝料傳送在此不佳的傳輸通道）。在步驟434，每個傳輸 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 586280 五、發明説明（25 抑* ί· 修正年月補充 ^道支援之每調變符號的資訊位元數目接著基於其隨決疋。在步驟436，接著每個傳輸通道選擇一調變結構使得可以傳送此資訊位元/調變符號數目。圖4b的步驟432, 434，與436映射到圖4A的步驟412，414，與416。在步驟438，屬於相同SNR範圍的傳輸通道分群成一區段。對於每調變符號的資訊位元數目可以選擇地定義範圍 (广如範圍i涵蓋L〇m.5個資訊位元/調變符號，範圍2涵蓋1.5到2.0個資訊位元/調變符號等等）。在此狀況，有在相同範圍之内每調變符號之資訊位元數目的傳輸通道分群成一區段。每個區段包括Kl個傳輸通道’其中&可以為任何大於等於—的整數。在步驟440 ’接著決定可以傳送於每個區段的資訊位元總數目與編碼位元總數目H，區段；可以包括Ki個傳輸通道，每個可以支_個資訊位元/調變符號與Μ固尾部與同等位元/調變符號的傳輸。對於每個時槽，可以傳送於區段i的資訊位元總數目可以計算為 W ’可以傳送的尾部與同等位元總數目可以計算為 KrPi，以及編碼位元總數目可以計算為ΚΑ+ρ)。在步驟442 ,在所有區段之每個時槽可以計算為的欲傳送資訊位元以-特定編碼器（例如— ι/3率滿輪編碼器使其顯示於圖3B)編碼。在步驟444 , &個資訊位元與 WR個同等與尾部位元指定到區段以每個傳輸通道，其巧張尺度適财_家標準(CNS) A4_規格(2ι〇χ297公裝訂 29- 586280 五年月發明説明（26 •〜為此、，扁碼器的編碼率。在步驟4杯，接著截取此N/R個 ^ ^人尾部位元以獲得此區段之每個傳輸通道要求的pi個问：與尾部位元》在步驟448’區段i之每個傳輸通道的① 個資訊位元與Pi個同等與尾部位元映射到一個此傳輸通道的調變符號。处第一編碼/截取結構可以提供超過第一結構的改善效月匕特別是如果此傳輸通道的SNR分佈是分佈廣的。由於料不同傳輸通道可以使用不同的調邊結構與編碼率，在母個傳輸通道傳送的位元數目在反向連結典型地從接收器傳遞到傳送器。表旧示使用0.5位元步階大小的之資訊位元/調變符號，目的里化。如果要求每個區段（而不是每個傳輸通道）支

扱：資訊位元整數數目，則可以減少此量化粒狀(即較W 位疋為佳）。如果KrNi要求為一整數，&的較大整數值考慮到N的較小整數值。如果允許量化從區段到區段傳送。例如，如果在一區段一位元需要捨去，則如果適當的話一 ^可以在下-個區段捨去。如果此量化允許在多個時槽上傳迗，此量化粒狀也可以減少。、為支援OFDM系統（特別是操作於Mm〇模式）藉以於此傳輸通道可以逵至，丨了 τ u 乂違至j不冋的SNR ’ 一彈性的截取結以六一共同基底編碼器（例如—1/3率㈣編碼器於達到需要的編碼率。此遝祕被& & μ 此弹性截取結構可以用於提供每個 -30- 裝訂本紙張尺度適用中國國>；^(GNS) A4規格(_ X 297公釐） 586280

9ι ϋ修正 _ 補充I 五、發明說明（27 匚段而要的尾邵與同等位元數目。多尾部盎同等γ ^ ;截取而不是保留更、位兀的高編碼率，此截取可以古％留當它們由此編碼器產生時需 t效地利用保捨棄其他位元來達成。 U等位元數目與一：一範例’—區段可以包括2〇H6-QAM調變符號並有 55個^、·75資訊位元/調變符號傳輸的舰。對於此區段，個貝訊位元（55，χ2·75)可以傳送於㈣調變符母個16-QAM調變符號以四個嗰綠从％不。U疋構成，而對於20個需要8(Η„碼位元。此55個資訊^可以以一 1/3率編碼器編碼以產生122個尾部與同等位元與μ個資訊、疋。可以截取這些122個尾部與同等位元以提供h個此區段需要的尾部與同等位元’其與55個資訊位元結合組成此80個編碼位元。往回參考圖1，截取器117接收到來自通道交錯器116的交錯資訊與同等位元，截取（即刪除）—些尾部與同等位元以達料求的編碼率，並多路傳輸此未截取資訊，尾部，與同等位元到-編碼位元序列。此資訊位元（其也可以被稱為系統性位元)也可以與此尾部以及同等位元一起截取’而這在本發明的範圍之内。圖3C為一種可以用於提供編碼位元不同截取之截取器 117χ的貝犯例之圖不。截取器η7χ為圖}截取器η?的一個履行。使用一組計數器，截取器，117χ實行截取以保留區 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公董) 裝訂線 586280

段i之編碼器產生的μ尾部與同等位元減少_尾部與同等位元。在衰減器⑽之内，來自兩個㈣編碼器之組成碼的交錯尾部與同等位元〜與、提供到開關⑷的兩個輪入。依照來自觸發器單位348的控制信號，開關342提供^個尾邵與同等位元或-個尾部與同等位元給線343。開關 342確保來自兩個組成編碼器的尾部與同等位元利用在兩個尾部與同等位元串之間均句地選擇。第-計數器352實行模Q加法並在其内容達到超出^之後纏繞。第二計數器354計數(以-)此Q個尾部與同等位疋。對於每個區段，計數器352與354最初皆設定為零，開關342在上面的位置，而從多工器3㈣用關閉開關344與適當地控制此多工器來提供前面尾部與同等位…對於每個隨後的時脈週期，計數器352增加p而計數DM 加一。計數器352的數值提供給—決定單位说。如果叶^ 器352經歷一模Q運算（即計數器352的内容缠繞），在線 343的尾邵或同等位元經由開關3料提供給多工器，其接著提供此尾部或同等位元為—輸出編碼位元4個時間從多工咨346提供一层部沐ρη里- ^ 尾邵或同寺位兀，觸發器單位348觸發此控制信號的狀態，而其他尾部與同等位元串提供給線 343。此處理持續直到如比較單位358表示，用完在此區段的所有Qi個尾部與同等位元為止。

裝

-32-

586280

其他截取模式也可以使用並是在本發明的範圍之内。為提供好的效能，欲截取的尾部與同等位元數目應該在兩组成碼之間平衡（即選擇大約相等的尾部與同等位元數目）而此未截取位元應該相當均句地分佈於每個區段的碼區塊。在某一範例，資訊位元數目可以小於傳輸通道的容量。在這樣的範例，可用與空的位元位置可以以填零，利用重複一些編碼位元，或利用一些其他結構填滿。對於一些結構，可以減低傳輸功率。蓋雷映it 在一個實施例，對於每個選擇使用的調變結構（例如 QPSK , 16-QAM，64-QAM等等），在此調變結構之信號調又刀佈的點使用葛雷映射定義。此葛雷映射減低更可能錯疾情況的位元錯誤數目，將進一步詳細地描述如下。圖5為16-QAM與一特定葛雷映射結構的信號調變分佈之圖示。16-QAM的信號調變分佈包括16個點，每個點相映射於一特定的4位元數值。對於葛雷映射，此*位元數值相映射於在此信號調變分佈的點使得相鄰點（在水平或垂直方向）的數值只相差一位元位置。更遠距離點的數值相差更多的位元位置（例如在此對角方向之相鄰點的數值相差兩個位元位置）。每群四個編碼位元4匕）映射到在相映射於四個編碼 -33-

發明説明位元之相同數值的信號調變分佈之點的一特定點。例如，此四個編碼位元的數值（，，0111”）映射到在此信號調變分佈的點512 °此點接著代表此四個編碼位元的調變符號。對於16-QAM ’每個調變符號代表在此信號調變分佈的16個點中特定的一個，此特定點利用此四個編碼位元數值來決疋。每個調變符號可以表示為一複數（c+jd)並提供給下一個處理元件（即圖1的ΜΙΜΟ處理器120)。在此接收器單位，此調變符號在雜訊存在下接收並典型地沒有映射到信號調變分佈的確切位置。對於上述範例，傳送編碼位元（”01 i丨”）的接收調變符號可以不映射到在此接收器單位的點512。此雜訊可能已經導致此接收調變符號映射到此信號調變分佈的另一個位置。典型地，有映射到接近正確位置（接近點”0101"，"οοη',,οηο，，*"^^，，）心接收調變符號的較大可能。因此，此更可能錯誤情況為一接收碉變符號錯誤地映射到鄰近此正確點的點。而由於在此碉變符號的相鄰點有只有一個位元位置不同的數值，此葛雷映射減低更可能錯誤情況的位元錯誤數目。圖5顯示16-QAM信號調變分佈的一特定葛雷映射結構。其他葛雷映射結構也可以使用並在本發明的範圍之内。其他碉變結構（例如8—PSK，64-QAM等等）的信號調變分佈也可以用相似或其他葛雷映射結構來映射。對於一些調變結構例如32-QAM與128-QAM，如果一完整葛雷映射結構是 -34

A7 B7 586280 五、發明説明（31 ) 不允許的，可以使用一部份葛雷映射結構。又，不基於葛雷映射的映射結構也可以使用並在本發明的範圍之内。 ΜΙΜΟ處理圖6為在圖1之ΜΙΜΟ處理器120的一個履行之ΜΙΜΟ處理器120χ的一個實施例之區塊圖。此調變符號可以在多個頻率次通道上並可能從多個傳送天線來傳送。當操作於 ΜΙΜΟ模式時，在每個頻率次通道與來自每個傳送天線的傳輸表示非相同資料。在ΜΙΜΟ處理器120χ之内，解多工器（DEMUX)610接收並解多工此調變符號成一些次通道串4到&，每個頻率次通道的次通道符號串用於傳送此符號。每個次通道符號串接著提供給各自的次通道ΜΙΜΟ處理器612。每個次通道ΜΙΜΟ處理器612可以進一步地解多工此接收次通道符號串成一些（最大到乂）符號次通道，每個天線的符號次串用於傳送此調變符號。當此OFDM系統操作於 ΜΙΜΟ模式時，每個次通道ΜΙΜΟ處理器612依照上述方程式（1)事先處理此（最大到）~個調變符號以產生隨後傳送的事先處理調變符號。在此ΜΙΜΟ模式，一特定傳輸天線之特定頻率次通道的每個事先處理調變符號表示最大到乂個傳輸天線之（權重）調變符號的線性組合。用於產生每個事先處理調變符號的（最大到）乂個調變符號每個皆可以相關於一不同的信號調變分佈。 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 586280 A7 B7 随【· 16修止年月日4 士補无五、發明説明（32 ) 對於每個時槽，（最大到）乂個事先處理調變符號可以利用每個次通道ΜΙΜΟ處理器612產生並提供給（最大到）乂個調變符號組合器616a到616t。例如，指定到頻率次通道1 的次通道ΜΙΜΟ處理器614a可以提供最大到乂個天線1到乂之頻率次通道1的事先處理調變符號。同樣地，指定到頻率次通道L的次通道ΜΙΜΟ處理器6121可以提供最大到乂個天線1到乂之頻率次通道L的符號。每個組合器616接收到L個頻率次通道的事先處理調變符號，組合每個時槽的符號成一調變符號向量V，並提供此調變符號向量給下一個處理器級（即調變器122 )。 ΜΙΜΟ處理器120χ因此接收並處理此調變符號以提供乂個調變符號向量Κ到4，每個傳輸天線的調變符號。每個天線之每個時槽的L個事先處理調變符號之集合構成維度 L的調變符號向量V。調變符號向量V的每個元素相關於一有在運送此調變符號之唯一次載波的特定頻率次通道。此L個調變符號的結合皆互相正交。如果不是操作於一 ”純” ΜΙΜΟ模式，一些調變符號向量在不同傳輸天線的特定頻率次通道上可以有相同資訊。次通道ΜΙΜΟ處理器612可以設計來提供需要的處理以履行ΜΙΜΟ模式的完全通道狀態資訊（full-CSI)或partial-CSI處理。完全CSI包括每個頻率通道的所有傳輸與接收天線對之間的傳遞路徑之充足特性描述（即振幅與相位）。部份 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝訂

線 586280 93. 1. 16 年月曰修正補充 A7 B7 五、發明説明（33 ) CSI可以包括，例如，空間次通道的SNR。此CSI處理可以基於可用的CSI資訊並在選擇的頻率次通道，傳輸天線等等實行。此CSI處理也可以選擇地與動態地啟動與不啟動。例如，此CSI處理可以在某一條件下啟動，例如，當此通信連結有足夠的SNR時。Full-CSI與partial-CSI處理進一步地詳細描述於前面提及的美國專利申請案序號第 09/532,491 號。圖6也顯示調變器122的一個實施例。來自ΜΙΜΟ處理器 120χ的調變符號向量G到4各自提供給調變器114a到 114t。在顯示於圖6的實施例，每個調變器114包括一 IFFT 620，循環前置產生器622，與上行轉頻器624。 IFFT 620轉換每個接收到的調變符號向量成其使用反快速傅立業轉換（IFFT)的時域表示（其被稱為一 OFDM符號）。IFFT 620可以設計在任何數目的頻率次通道（例如8， 16，32等等）實行此IFFT。在一個實施例，對於每個轉換成一 OFDM符號的調變符號向量，循環前置產生器622重複此OFDM符號的時域表示部份以構成此特定天線的傳輸符號。此循環前置產生器622確保傳輸符號在存在多路徑延遲展開下保持其正交特性，從而改善對抗有害路徑效應的效能。IFFT 620的履行與循環前置產生器622為此技術所熟知的並不在本文詳細描述。來自每個循環前置產生器622的時域表示（即每個天線的 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 586280 1. 年月 16修止i補无 A7 B7 五、發明説明（34 ”傳輸"符號）接著利用上行轉頻器624處理，轉換成類比信號，調變到RF頻率，並處理（例如放大與濾波）以產生一 RF調變信號，其接著從各自的天線124傳送。 OFDM調變進一步地詳細描述於名稱為"Multicarrier Modulation for Data Transmission : An Idea Whose Time Has Come” ’ by John A.C. Bingham，IEEE Communications Magazine， May，1990的論文中，其以引用的方式併入本文中。對於一不操作於ΜΙΜΟ模式的OFDM系統，可以移除或不啟動ΜΙΜΟ處理器120而此調變符號可以分群成沒有任何事先處理的調變符號向量V。此向量接著提供給調變器 122。而對於以傳輸分集（並不在ΜΙΜ〇模式）操作的〇FDM 系統’可以移除或不啟動解多工器614而（相同的）事先處理調變符號提供給（最大到）乂個組合器。如圖2所示，一些不同的傳輸（例如語音，信號，資料，導引等等）可以利用此系統傳送。這些傳輸每個皆可以要求不同的處理。圖7為對於不同傳輸有提供不同處理能力之系統丨丨办的一個實施例之區塊圖。此包括所有系統11〇y欲傳送之資訊位元的聚集輸入資料提供給解多工器7ι〇。解多工器71〇解多工此資料成一些（K個）通道資料串孕到A。每個通道資料_可以映射於，例如，一信號通道，一廣播通道，一居b p乎叫，或一運輸資料傳輸。每個通道資料串提供給一 -38 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇X297公釐) 586280

各自的編碼器/通道交錯器/截取器/符號映射元件7i2，其編碼使用為此通道資料串所選擇之特定編碼結構的資料，基於特Λ人錯、”構3C錯此編碼資料，截取此交錯編碼位元，並映射此交錯資料到用於傳送此通道資料串之一個或更多傳輸通道的調變符號。此編碼可以實行於—每通道基底（即在每個通道資料串’如圖7所示）'然而’此編碼也可以實行於此聚集輸入資料（如圖i所示），一些通道資料串，一部份通道資料串，橫越一组頻率次通道，橫越一組空間次通道，橫越一組頻率次通道與空間次頻道，橫越每個頻率次通道’每個調變符號，或是一些其他時間，空間，頻率單位。來自每個編碼器/通道交錯器/截取器/符號映射元件Μ] 的調變符號可以在一個或更多頻率次通道並經由每個頻率次通道的一個或更多空間次通道來傳送。ΜΙΜ〇處理器 120y接收到出自元件712的調變符號串。根據每個調變符號串欲使用的模式，ΜΙΜΟ處理器120y可以解多工此調變符號串成一些次通道符號串。在圖7所示的實施例，調變符號_ 4在一頻率次通道傳送而調變符號串心在L個頻率次通道傳送.。每個頻率次通道的調變串利用各自的次通遒 ΜΙΜΟ處理器處理，用與圖6描述相似的方法解多工與組合以構成每個傳輸天線的調變符號向量。一般而言，每個傳輸通道的傳送器單位碼與調變資料是 -39 -

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 586280 1.16 年月曰修正補充 A7 B7 五、發明説明（36 ) 基於此通道傳輸能力描述資訊。此資訊典型地為上述 partial-CSI或full-CSI的形式。欲使用於資料傳輸之傳輸通道的partial或full-CSI典型地決定於此接收器單位並回報給傳送器單位’其接著使用此資訊照著編碼與調變資料。本文所描述的技術可以應用於ΜΙΜΟ，OFDM，或任何其他有支援多路平行傳輸通道能力的通信結構（例如Cdma結構）支援的多路平行傳輸通道。解調輿解碼圖8為系統150之解碼部份的實施例之區塊圖。對於此實施例，在傳輸之前，一渦輪編碼器用於編碼此資料。一滿輪解碼器相映射地用於解碼此接收調變符號。如圖8所示，此接收調變符號提供給一位元對數可能率 (LLR)計算單位158x，其可以計算組成每個調變符號之位元的LLR。由於一渦輪解碼器操作於LLRs (相對於位元），位元LLR計算單位158x提供每個接收編碼位元的LLR。每個接收編碼位元的LLR為此接收編碼位元為零之機率除以此接收位元編碼為一之機率的對數。如上所述，分群此Μ個編碼位元以構成一接著映射到一調變符號T(S)(即調變到一高階信號調變分佈）的單一非二元符號S。此調變符號經處理，傳送，接收，並進一步地處理以提供一接收調變符號R(s)。在此接收調變符號的編碼位元（匕）之LLR可以計算為：

586280 93. 1.16 年月曰修止補无 Α7 Β7 五、發明説明 37 f LLR(bm) = log v

Ρ(Κ=〇ΐP(bm=l)J =log(p(R(S) I bm = 0))^ log(p(i?(5) I bm = 1)) -log Σ尸㈣)⑽) \ns)：bm=\ ) 方程式（2) 其中I匕=0)為基於此接收符號R(s)位元匕為零的機率。近似值也可以用於計算LLRs。解截取器159接著插入在傳送器已經被刪除之編碼位元的’’檫去’’。此擦去典型地有數值零（”0’’），其為已經同樣可能為零或一之截取位元的表示。從方程式（2)，可以注意到的是在一調變符號之内的接收編碼位元之LLRs有相關的傾向。此相關性在調變之前利用交錯此編碼位元來打破。如圖1所示，此通道交錯有助實行每個調變符號之編碼位元的去相關。此編碼位元LLRs提供給一通道解交錯器160並以一補償在傳送器實行之通道交錯的方法來解交錯。相映射於此接收資訊，尾部，與同等位元的通道解交錯LLRs接著提供給一渦輪解碼器162x。渦輪解碼器162x包括加法器810a與810b，解碼器812a與 812b，碼交錯器814，碼解交錯器816，與偵測器818。在一個實施例，每個解碼器812履行為一軟性輸入/轉性輸出 (SIS0)最大後驗機率（MAP)解碼器。加法器810a接收並計算此接收位元之LLRs的總和 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝訂

線 586280 Α7 Β7 犯1· 16絛止年月曰‘ 補无五、發明説明（38 ) LLR(x，），而來自解交錯器816的外部資訊（其在第一個循環設定為零），並提供精鍊LLRs。此精鍊LLRs相關於在此接收資訊位元之偵測值的較大信心。解碼器812a接收到來自加碼器810a的精鍊LLRs以及來自第一組成編碼器之接收尾部與同等位元的LLRs LLR(y’），並解碼此接收LLRs以產生表示在此接收資訊位元機率值之修正的外部資訊。來自解碼器812a的外部資訊利用加法器810b與此接收資訊位元LLRs相加，並將此精鍊LLRs儲存到碼交錯器814。碼交錯器814履行用於渦輪編碼器的相同碼交錯（例如與在圖3B的碼交錯器314相同）。解碼器812b接收到來自交錯器814的交錯LLRs以及來自第二組成編碼器之接收尾部與同等位元的LLRs LLR(z’），並解碼此接收LLRs以產生表示在此接收資訊位元機率值之進一步修正的外部資訊。將來自解碼器812b的外部資訊儲存到碼解交錯器816，其履行一補償用於交錯器814之交錯結構的解交錯結構。重複此接收編碼位元LLRs的解碼幾次。在每個循環，從此精鍊LLRs獲得較大信心。在所有的解碼循環已經完成之後，最後的精鍊LLRs提供給解碼器818，其基於此 LLRs提供接收資訊位元的數值。除了 SISO MAP解碼器外，其他類型的編碼器也可以使用，例如履行軟性輸出維特比演算法（SOVA)的解碼器。解 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

裝訂

586280 9a 1. 16 #iL! 年月曰了u > A7 B7 五、發明説明（39 ) 碼器的設計典型地取決於使用於傳送器的特定渦輪編碼結構。滿輪解碼更詳細地描述於Steven S. Pietrobon所著名稱為 "Implementation and Performance of a Turbo/Map Decoder” ， International Journal of Satellite Communications, Vol. 16，1998, pp. 23-46的論文，其以引用的方式併入本文中。調變結構與編碼率每個傳輸通道的達成SNR支援一要求效能等級（例如1% FER)之特定的每調變符號之資訊位元數目（即一特定資訊位元率）。此資訊位元率可以利用一些不同的調變結構來支援。例如，1.5資訊位元/調變符號的位元率可以利用 QPSK，8-PSK，16-QAM或任何較高階調變結構來支援。每個調變結構可以傳送一特定每調變符號之編碼位元數目。依照此選擇調變結構，選擇一相映射的編碼率使得對於每個調變符號之資訊位元數目提供要求的編碼位元數目。對於上述的範例，QPSK，8-PSK，與16-QAM分別可以傳送每調變符號2，3，與4個編碼位元。對於一 1.5資訊位元 /調變符號的資訊位元率，3/4，1/2，與3/8的編碼率用於產生QPSK，8-PSK，與16-QAM各自要求的編碼位元數目。不同調變結構與編碼率的組合可以用於支援一特定的資訊位元率。 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

1 H本發月的某一個實施例，使用一，，弱，，二元碼（即高編白、Ί)來連接此支援位元率的低階調變結構。經* 一系列吴擬，可以觀察到—結合較弱碼的較低階調變結構可以 ^比有較強碼的較高階調變結構為佳的效能。此結果可 ' 下對於渦輪解碼演算法而言，在一 AWGN通道凡/尚輪碼的LLR解碼品質評估參數是接近最佳的。然 2 ’對於此葛雷映射高階調變結構，每個接收調變號而非 2個接收位π產生最佳LLR品質評估參數。此符號咖品 =評估參數接著打破以產生此二元碼解碼器的位元咖品參數。一些資訊在分散處理期間損失，而使用此位 ^碼品質評估參數可能導致非最佳效能。此較低階調變 7構映射於每符號較少位元，其可以遭受較少的分散損失並因此棱供比映射的較高階調變結構為佳的效能。依照本發明的一個觀點’為了達到某一頻譜效 Γ+1)與n/(n+2)之間並包括在内之編碼率的碼使用於-適 ,的调變結構，其中n為每調變符號資訊位元數目 =率可以輕m固定碼（例如上述的ι/3率竭社 …變截取結構來達到。為達到高編碼率，尾等。位元可以重重地截取而未截取的尾部與同等位元。地分佈於資訊位元。 r 可乂平均定義訊框對於許多itm以^大小定義資㈣包（即合理本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公 -44- 586280 財ί· I6倏止

A7 B7 五、發明説明（41 ) 訊框）是很方便的。例如，一系統可以定義有1024， 2048，與4096位元大小的三種不同封包。這些已定義封包在傳送器與接收器皆簡化一些處理。對於一 OFDM系統，可以定義一物理訊框包括（1)整數個 OFDM符號，（2)在一個或更多傳輸通道之特定數目的調變符號，（3)或一些其他單位。如上所述，因為通信連結的時變特性，傳輸通道的SNR可能會隨著時間而變。因此，每個傳輸通道每個時槽可以傳送的資訊位元數目將很可能隨著時間而變，而每個物理訊框的資訊位元數目也將很可能隨著時間而變。在一個實施例，定義一合理訊框使得OFDM符號是獨立的。在此實施例，編碼/截取每個合理訊框的資訊位元，並將此合理訊框的編碼位元分群並映射到調變符號。在一簡單的履行，此傳輸通道連續地編號。在此連續順序的傳輸通道，此編碼位元接著用於構成和需要一樣多的調變符號。可以定義一合理訊框（即一資料封包）在調變符號邊界開始與結束。在此履行，此合理訊框可以包括多於一個的 OFDM符號並可以進一步地跨越OFDM符號邊界。此外，每個OFDM系統可以包括來自多個資料封包的編碼位元。在另一個實施例，基於一物理單位定義一合理訊框。例如，可以定義一合理訊框包括（1)在一個或更多傳輸通道的一些調變符號，（2) —個或更多OFDM符號，或（3) —些以 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 586280 那· 1.邡修止丨年月^補充I A7 --------------------f B7 五、發明説明（42 ) 一些其他方法定義的調變符號。對於高階調變截取二元渦輪碼與葛雷映射（BTC-GM)的使用提供很多的優點。此BTC-GM結構比更最佳化但是更複雜的渦輪柵狀編碼調變（TTCM)結構更易於履行，但可以達到接近TTCM的效能。因為利用簡單調整不同的截取容易履行不同編碼率，此BTC_GM結構也提供高度的彈 .性。此BTC-GM結構也提供在不同截取參數下的強健效能。並且，可以使用當前可用的二元渦輪解碼器，其可以簡化接收器的履行。然而，在某一個實施例，其他的編碼結構也可以使用並在本發明的範圍之内。提供此較佳實施例的上述描述使任何熟習此項技藝的人士製造或使用本發明。這些實施例的不同修改對於這些熟習此項技藝的人士將立即變得顯而易見，而本文定義的一般原理可以應用於其他沒有此發明技能使用的實施例。因此，本發明不打算限制於本文所示的實施例但要根據本文公開的原理與新特性組成的最大範圍之内。圖式元件符號說明 100 多路輸入多路輸出通信系統 110 第一系統 112 資料來源 114 編碼器 114x 渦輪編碼器 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 586280 A7 B7 發明説明（ 43 ) 114y 渦輪編碼器 116 通道交錯器 117 截取器 117x 截取器 118 符號映射元件 120 ΜΙΜΟ處理器 120x ΜΙΜΟ處理器 120y ΜΙΜΟ處理器 122a-122t 調變器 124a-124t 天線 150 第二系統 152a 天線 154a-154r 解調器 156 ΜΙΜΟ處理器 158 位元計算單位 158x 位元計算單位 159 解截取器 160 通道解交錯器 162 解碼器 162x 解碼器 164 資料槽 312a 組成編碼為 312b 組成編碼器 314 碼交錯器 -47-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 586280 的1· 1 8修正年月曰> 補元3 ............ 1 五、發明説明（ 44 ) 322a 組成編碼器 322b 組成編碼!§ 332a 串接結合延遲元件 332b 串接結合延遲元件 332c 串接結合延遲元件 334a 模2加法器 334b 模2加法器 334c 模2加法器 336 開關 342 開關 343 線 344 開關 346 多工器 348 觸發器單位 352 第一計數器 354 第二計數器 356 決定單位 358 比較單位 512 點 610 解多工器 612a-6121 次通道ΜΙΜΟ處理器 614a-6141 次通道ΜΙΜΟ處理器 616a_616t 組合器 620a-620t 反快速傅立葉轉換（IFFT) -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 586280 mi, A7 B7

補充五、發明説明（45 622a-622t 循環前置產生器 624a-624t 上行轉頻器 710 解多工器 712a-712k 編碼器/通道交錯器/截取器/符號映射元件 810a 加法器 810b 加法器 812a 解碼器 812b 解碼器 814 碼交錯器 816 碼解交錯器 818 偵測器 -49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims

586280 第091101502號專利申請案中文申請專利範圍替換本(93年3月）申請專利範圍 1. r種於-無線通信系統中準備資料以在複數個傳輸通道上傳送的方法，其中每個傳輸通道操作以傳送各自的調變符號序列，此方法包括：決足每個傳輸通遒支援的每個調變符號之資訊位元數目； ' 確定每個傳輸通道的調變結構使得其支援所決定的每個調變符號資訊位元數目；至少基於決定的每個調變符號資訊位元數目與此傳輸通道確定的調變結構來決定每個傳輸通道的編碼率，其中至少兩個傳輸通道相關於不同的編碼率；依照一特定編碼結構編碼複數個資訊位元以提供複數個編碼位元；依照一特定截取結構截取複數個編碼位元以提供此複數個傳輸通道的一些未截取編碼位元；以及凋整此截取以獲致至少兩個傳輸通道的不同編碼率〇 2.如申請專利範圍第丨項之方法，其中此無線通信系統為一有複數個傳輸天線與複數個接收天線的多路輸入多路輸出（ΜΙΜΟ)系統。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中此無線通信系統為一正交分頻調變（0FDM)通信系統。 4.如申請專利範圍第3項之方法，其中此〇fdm通信系統本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 可操作為-有複數個傳輸天線與複數個接收天線的多路輸入多路輸出（ΜΙΜΟ)系統。 5.如申請專利範圍第4項之方法，其中此0麵通信系統可操作在複數個頻率次通道傳送資料，而其中每個傳运通道對應於在此〇FDM系統之_頻率次通道的一空間次通遒。 4申叫專利範圍第i項之方法，其中截取是基於此複數個傳輸通道的傳輸能力。 4申明專利範圍第6項之方法，其中此傳輸能力從此複數個傳輸通道得到的通道狀態資訊（csi)來決定。 8·如申請專利範圍第7項之方法，其中此⑶包括此複數個傳輸通道的信號、雜訊比（SNR)資訊。 2申π專利圍第7項之方法，其中此csi包括相關於從傳輸天線到接收天線之傳輸特 …請專利範圍第7項之方法，其中此二括相關於從傳輸天線到接收天線之傳輸特性描述的特徵模式資訊。 11·如申4專利範圍第6項之方法，進一步地包括：刀群有相似傳輸能力的傳輸通道成區段，以及其中截取實行於每個區段。 12.如申請專利範圍第丨丨項之方法，進一步地包括：指定一編碼位元群到每個區段，以及 -2 - 本紙張尺纽财 ® ®W^S)A4«(210X297^) 其中截取實行於指定到每個區段的編碼位元群。申叫專利範圍第11項之方法，其中每個區段包括有在—特定SNR範圍内之SNR的傳輸通道。申叫專利fe圍第1項之方法，其中此編碼經由一碼來達成。 15. 如申：專利範圍第14項之方法，其中此編碼提供此複 =個資訊位元的複數個尾部與同等位元，而其中截取灵行於此複數個尾部與同等位元。 16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中實行截取使得未截取尾部與同等位元近似平均分佈於此複數個資訊位元。 17. 如申請專利範圍第14項之方法，其中此滿輪碼包括兩個可操作以提供兩尾部與同等位元串的組成碼，而其中實行截取使得尾邵與同等位元的近似相等數目從兩尾部與同等位元串刪除。 18·如申請專利範圍第1項之方法，其中每個傳輸通道的編碼率選擇在n/(n+1)與n/(n+2)之間並包括在内，其中11為此傳輸通道支援的每調變符號資訊位元數目。 19·如申請專利範圍第1項之方法，其中每個傳輸通道的編碼率為1/2或更高。 20·如申請專利範圍第1項之方法，其中此編碼經由一迴旋碼來達成。 -3 - $紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

A8 B8 C8 D8 586280 六、申請專利範園 21·如申請專利範圍第1項之方法，其中此編碼經由一區塊碼來達成。 22·如申請專利範團第1項之方法，進一步地包括：在此複數個傳輸通道插入填補位元以填滿可用但未滿的位元位置。 23. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步地包括：在此複數個傳輸通道重複至少一些編碼位元以填滿可用但未滿的位元位置。 24. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步地包括：叉錯此複數個編碼位元。 25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中截取實行於交錯編碼位元。 26·如申請專利範圍第24項之方法，其中此編碼經由一兩組成碼組成的渦輪碼來達成，而其中此複數個資訊位元，來自第一組成碼的複數個尾部與同等位元，與來自第二組成碼的複數個尾部與同等位元個別地交錯。 27·如申請專利範圍第1項之方法，進一步地包括：構成此複數個傳輸通道的非二元符號，其中每個非二元符號包括一未截取編碼位元群；以及映射每個非二元符號到一各自的調變符號。 28·如申請專利範圍第27項之方法，進一步地包括：交錯此複數個編碼位元，以及

申請專利範圍 I丟替換頁 V8 其中此非二元符號由此交錯編碼位元構成。 29.如申請專利範圍第27項之方法，其中每個傳輸通道的调’笑結構相關於各自有複數個點的信號調變分佈，而其中每個碉變符號為在此調變結構之信號調變分佈的一特定點表示。 30·如申請專利範圍第”項之方法，其中在每個信號調變分佈的複數個點以基於一特定葛雷映射結構的數值來指定。 31·如申请專利範圍第3〇項之方法，其中此數值指定到每個信號調變分佈的複數個點使得在此信號調變分佈的相鄰點以一位元位置不同。 32. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步地包括·· 利用重複決定每調變符號資訊位元數目，確定此調變結構’以及決定此編碼率來調整以改變複數個傳輸通道。 33. 如申請專利範圍第1項之方法，其中每個傳輸通道的調變結構支援每調變符號兩個或更多位元的傳輸。 34·如申請專利範圍第1項之方法，其中在此複數個傳輸通道的傳輸將為一單一接受之接收裝置。 35· —種於一正交分頻調變（〇FDM)通信系統中準備資料以在複數個傳輸通道上傳送的方法，其中每個傳輸通道操作以傳送各自的調變符號序列，此方法包括·· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

決定每個傳輸通道支援的每個調變符號資訊位元目；默 :確定每個傳冑通道的調變結#使得纟支援決定 P周變符號資訊位元數目；至少基於決定的每個調變符號資訊位元數目與此傳輸通道確定的調變結構來決定每個傳輸通道的編碼率其中至少兩個傳輸通道相關於不同的編碼率；依照一特定編碼結構編碼複數個資訊位元以提供複數個編碼位元；依照一特疋父錯結構交錯此複數個資訊，尾部與同等位元；依照一特定截取結構截取複數個編碼位元以提供此複數個傳輸通道的一些未截取編碼位元，其中調整此截取以獲致至少兩個傳輸通道的不同編碼率；構成此複數個傳輸通道的非二元符號，其中每個非二兀符號包括一未截取編碼位元群；以及映射每個非二元符號到各自的調變符號。 36. —種操作在複數個傳輸通道傳送資料的無線通信系統，其中每個傳輸通道用於傳送各自的調變符號序列，此系統包括：安裝一編碼器依照一特定編碼結構編碼複數個資訊位元以提供複數個編碼位元，並依照/特定截取結構

六、申請專利範園截取此複數個編碼位元以提供一些未截取編碼位元給此複數個傳輸通遒，其中每個傳輸通道有經由此傳輸通道選擇之特定調變結構傳送特定之每個調變符號資訊位元數目的能力，其中每個傳輸通道進一步地相關於一至少基於此傳輸通道與其調變結構支援之每個調變符號資訊位元數目的特定編碼率，其中至少兩個傳輸通道相關於不同的編碼率，而其中進一步地安裝此編碼器來調整截取以達到此至少兩個傳輸通道的不同編碼率。 37·如申請專利範圍第36項之系統，進一步地包括：一連接到此編碼器並安裝以交錯此複數個編碼位元的通道交錯器，以及其中士裝此編碼器以截取此交錯位元。 38·如申請專利範圍第37項之系統，進一步地包括：、連接到此通道父錯器並安裝以構成此複數個傳輸通道 < 非二元符號以及映射每個非二元符號到一各自 _變符號的符號映射元件，其中每個非二元符號包括一未截取編碼位元群。 39.如申請專利範圍第38項之系統，進一步地包括：連接到此符號映射元件並安裝以事先處理此複數個傳輸通道之調變符號以履行一多路輸入多路輸出 (ΜΙΜΟ)傳輸的信號處理器。本紙張尺度適财目s家標準(cns)I^210X297公爱)