TWI223516B - Method and apparatus for processing data for transmission in a multi-channel communication system using selective channel transmission - Google Patents

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TWI223516B
TWI223516B TW091113711A TW91113711A TWI223516B TW I223516 B TWI223516 B TW I223516B TW 091113711 A TW091113711 A TW 091113711A TW 91113711 A TW91113711 A TW 91113711A TW I223516 B TWI223516 B TW I223516B
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Jay R Walton
John W Ketchum
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Description

1223516 A7 B7 五、發明説明 背景 範嗜 本發明大致上係關於資料傳輸,而尤其有關使用選擇頻 道傳輸和已定義之(例如:均勻)傳輸功率配置於一無線通 訊系統中處理資料傳輸的技術。 背景 一多頻通訊系統經常部署用來提供像是語音,資料,等 等各種類型通訊更多傳輸容量。此一多頻系統可為:一多 重輸入多重輸出(ΜΙΜΟ)通訊系統,一正交頻分調變(〇fdM) 系統,利用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統,或某些其他類型系統 。一 ΜΙΜΟ系統使用多重傳輸天線和多重接收天線開拓空 間分集,以便支援個別可用以傳輸資料的一些空間子頻道 。一 OFDM系統將作業頻帶有效分割成一些頻率子頻道(或 頻率箱)’其與一各別的子載波相關,其中資料可於各子 載波上調變。因此一多頻通訊系統支援一些”傳輸”頻道, 個別對應於一 ΜΙΜΟ系統中的一空間子頻道,一 qfdm系 統中的一頻率子頻道,或者利用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統中 一頻率子頻道的一空間子頻道。 一多頻通訊系統的傳輸頻道通常經驗(例如··肇因於不 同衰落和多路徑效果之)不同的鏈路條件,因而可達成不 同的#號雜訊及干擾比例(SNR)。結果,由傳輸頻道所支 援相關於一特殊效能位準的傳輸容量(亦即··資訊位元率) 將因頻道而異。再者,鏈路條件通常隨著時間變化。結果 ’傳輸頻道所支援的位元率亦隨著時間變化。 -4 - 1223516 A7
^輸頻f上不同的傳輸容量加上此等容量隨著時間變化 ⑽頻道上提供可在傳輸前處理資料的—有效編 ===挑戰。再者1 了實際考量,編碼與調 ,、卩早實仃,而且可於傳輸器及接收器系統中使 用0 上因此,技藝中需要於具有不同容量的多重傳輸頻道上有 放果而且有效率處理資料傳輸以改良效能及降低複 技術。 概要 、本發明之各方面提供選擇供資料傳輸用之傳輸頻道以及 於選疋傳輸頻道上處理及傳輸資料的技術。於某些具體實 她=中㉟可供使用的傳輸頻道隔離成一或更多群組,其 中每群組包括任意傳輸頻道數。對於利用〇FDM的一 ΜΙΜΟ系、統,其可用#輸頻冑對應於空間子頻道和頻率子 頻返’每-群組例如可對應於一各別冑輸天線,❼且每一 群、、且中的傳輸頻道可為對應傳輸天線的頻率子頻道。 於方面,即所謂選擇頻道傳輸(SCT),其中僅選擇每 一群組中的”好”傳輸頻道供資料傳輸用,而不使用”壞,,傳 輸頻道。好傳輸頻道可定義為:具有—特殊SNR或功率增 益門限抑或其以上之SNR或功率增益的傳輸頻道。然後, 根據已疋義配置方案於好傳輸頻道間分配每一群組的總 可用傳輸功率。於-具體實施例中,已定義配置方案於好 傳輸頻道間均勻配置總可用傳輸功率。亦可使用其他配置 方案。 •5- ^紙張尺度適用巾® ®家標準(CNS) A4規格(21GX297公嫠) --- 012551 1223516 A7
於另-万面’選擇頻道傳輸可連同公用的編碼與調變加 使用,然後簡化-傳輸器系統中的編碼/調變,以及 收器系統中的互補之解調/解碼。每一群组傳輸頻道盥— 各狀編碼與調變方案相關,而且根據群组的選^方案將 每-群組的資料編碼及調m,每—群組可"列各 項相關:⑴用以選擇供資料傳輸用之傳輸頻道的一 (例如:SNR或功率增益)門限,以及⑺用以處理群組資料 的一各別之編碼與調變方案。 選擇頻道傳輸之所以可提供改&效能係由於下列各項所 ”且&的好處.(1)僅使用從群組其所有可用傳輸頻道中選 擇的每一群組之最佳傳輸頻道,(2)僅於選定傳輸頻道間 配置總可用傳輸功率,以及(3)使選定傳輸頻道的資料處 理與此等頻道可達成的容量相匹配。 如以下之進一步細節所說明,本發明進一步提供實行本 發明之各方面,具體實施例,與特徵的方法,系統及裝置。 圖式簡單說明 從以下所陳述的詳細說明,連同圖式,可更明白本發明 的特徵,本質與優勢,其中類似的參考字元從頭到尾對應 地用以識別,且其中: 圖1係一多重輸入多重輸出(MIM〇)通訊系統的一圖形, 其可加以設計及操作,以便實行本發明之具體實施例的各 方面; 圖2A係一處理的一流程圖,其中根據本發明的一具體 實施例選擇傳輸頻道,而且使用選擇頻道傳輸配置傳輸功 -6 - 用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) 裝 訂 線 :t 1223516 A7 B7 五、發明説明(4 ) 率; 圖2B係一處理的一流程圖,其中根據本發明的一具體 實施例導出用以選擇供資料傳輸用之傳輸頻道的一門限α ; 圖3係一 ΜΙΜΟ通訊系統的一圖形,其能夠實行本發明 的各方面與具體實施例; 圖4Α至4D係四個ΜΙΜΟ傳輸器系統的方塊圖,其能夠根 據本發明的四個特定具體實施例處理資料; 圖5係一 ΜΙΜΟ接收器系統的一方塊圖,其能夠根據本 發明的一具體實施例接收資料; 圖6Α和6Β係分別於圖5所示之ΜΙΜΟ接收器系統内的一 頻道ΜΙΜΟ/資料處理器和一干擾取消器的一具體實施例之 方塊圖;以及 圖7係一 ΜΙΜΟ接收器系統的一方塊圖,其能夠根據本 發明的另一具體實施例接收資料。 詳細說明 本發明的各方面,具體實施例,與特徵可應用於有多重 傳輸頻道可供資料傳輸的任何多頻通訊系統。這類多頻通 訊系統包括:多重輸入多重輸出(ΜΙΜΟ)系統,正交頻分 調變(OFDM)系統,利用OFDM的ΜΙΜΟ系統,以及其他。 多頻通訊系統亦可實行劃碼多向近接(CDMA),劃頻多向 近接(FDMA),時分多向近接(TDMA),或者某些其他多向近 接技術。多向近接技術可用以支援與一些終端的同時間通訊。 圖1係一多重輸入多重輸出(ΜΙΜΟ)通訊系統100的一圖 形,其可加以設計及操作,以便實行本發明的各方面與具 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 012553 1223516 A7
體實施例。ΜΙΜΟ系統i 00使用乡重(Ντ)傳輸天線和多重 接收天線進行資料傳輸。具有可與一些終端⑺1〇6同^ 通訊的-基地台(BS)104之多向近接通訊系統有效形成 ΜΙΜΟ系統1G〇。此冑況下’基地台⑽使用多重天線同 時代表上鏈傳輸的多重輸入(MI),以及下鏈傳輸的多重輸 出(MO)。下鏈(亦即:正向鏈路)指從基地台至終端的傳^ ,而上鏈(亦即:反向鏈路)指從終端至基地台的傳輸。 一 ΜΙΜΟ系統使用多重(Ντ)傳輸天線和多重(Nr)接收天 線進行資料傳輸。由Ντ傳輸和Nr接收天線所形成的一 ΜΙΜΟ頻道可分解成比獨立頻道,其Nr} 。Nc獨立頻道其每一頻道亦稱為mim〇頻道的一空間子頻 道,而且對應於一維度。於一普通的MIM〇系統實行中, Ντ傳輸天線設置於一單一傳輸器系統,而且與其相關,同 時類似地將NR接收天線設置於一單一接收器系統,而且與 其相關。具有可與一些終端同時間通訊的一基地台之多向 近接通訊系統可有效形成一 ΜΙΜΟ系統。此情況下,基地 台配備一些天線,而且每一終端將配備一或更多天線。 一 OFDM系統將作業頻帶有效分割成一些(Νρ)頻率子頻 道(亦即:頻率箱或子頻帶)。於每一時槽中,Νρ頻率子頻 道的每一頻率子頻道上可傳輸一調變符號。取決於頻率子 頻道的頻寬,每一時槽對應於一特殊的時間區間。 一多頻通訊系統可加以操作,以便經由一些傳輸頻道傳 輸資料。對於未利用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統,通常僅有一 頻率子頻道,而且每一空間子頻道稱為一傳輸頻道。對於 -8 _ 1223516 A7 B7 五 、發明説明(6 )
利用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統,每一頻率子頻道的每一空間 子頻道稱為一傳輸頻道。而對於未利用ΜΙΜ〇的一 0FDM 系統’每一頻率子頻道僅有一空間子頻道,而且每一頻率 子頻道稱為一傳輸頻道。 一多頻通訊系統中的傳輸頻道通常經歷(例如:肇因於 不同的衰落和多路徑效果之)不同的鏈路條件,因而可達 成不同的信號雜訊及干擾比例(SNR)。結果,傳輸頻道的 谷I將因頻道而異。此容量可藉由一傳輸頻道上所傳輸以 達成特殊效能位準(例如:一特殊位元錯誤率(BER)或封 包錯咸率(PER))的資訊位元率(亦即:每一調變符號的資 έ位元數目)加以量化。由於鏈路條件通常隨著時間變化 ,所以傳輸頻遒所支援的資訊位元率亦隨著時間變化。 士為了更完全利用傳輸頻道的容量,(通常於接收器系統) 決足用以描述鏈路條件的頻道狀態資訊(csi),並且 給傳輸器系統。然後傳輸器系統處理(例如:編碼,調變 人it權)資料’使每一傳輸頻道所傳輸的資訊位元率符 口龙、道的傳輸容量。CSI分類為"完全CSI„或"部分csi" :=、括f跨一 NtXNrMIMo矩陣中每-傳輸-接收 振整個系統頻寬之充分特徵(例如^ 包括傳輪頻道的二Re傳輸頻道的特徵)。部分csi例如 於輸頻道上傳輸前,可使用各種技術 k万案將每-傳輸頻道的料編碼㈣變。藉由 1223516 A7
1223516 A7 B7 五、發明説明(8 ) 選擇頻道傳輸。此隔離允許以逐一群組(例如:每一傳輸 天線)為基礎達成最佳化。 當傳輸器可使用完全或部分CSI時,則可善用選擇頻遒 傳輸技術。此等技術可連同一公用的編碼與調變方案加以 使用,此情況下,將改善與上述頻道特有之編碼與調變技 術相關的許多複雜性,同時仍達成高效能。選擇頻道傳輸 技術同時可提供優於頻道特有之編碼與調變技術的改良效 能’肇因於以下好處的組合:(i)僅使用從可用傳輸頻道 中選擇的Nu最佳傳輸頻道,以及(2)使編碼及調變與選定 傳輸頻道所達成的SNR近似於匹配。 對於利用OFDM而且可使用完全CSI的一ΜΙΜΟ系統,傳 輸器系統將具有每一頻率子頻道其每一傳輸一接收天線對 間之傳輸路徑的複合評價增益知識。此資訊可用以提供 ΜΙΜΟ頻道正交,使每一特徵模式(亦即:空間子頻道)可 提供給一獨立資料流使用。 對於利用OFDM而且可使用部分CSI的一ΜΙΜΟ系統,傳 輸器將具有傳輸頻道的有限知識。獨立資料流將於可用傳 輸天線的對應傳輸頻道上傳輸,而且接收器系統將使用一 特殊的線性(空間)或非線性(空間一時間)處理技術(亦即: 等化)分離出資料流。等化提供對應每一傳輸頻道(例如: 每一傳輸天線以及/或者每一頻率子頻道)的一資料流,而 且每一資料流具有一相關SNR。 如果於接收器系統上可使用該組傳輸頻道的SNR,則可 使用此資訊於選擇傳輸頻道間配置總可用傳輸功率,及選 -11 - ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 012557 1223516 A7 B7
擇適當的編碼與調變方案。於一具體實施例中,以所接收 SNR的遞減次序將每一群組中的可用傳輪頻道排秩序,同 時配置總可用傳輸功率並且將其用於群組中的Nu最佳傳 輸頻道。於一具體實施例中,不選擇所接收SNR落於一特 殊SNR門限以下的傳輸頻道加以使用。可選擇最佳化通量 或某種其他準則的㈣門限。每—群組的總可㈣輸功率 係以一已疋義方式(例如:均勻)配置給群組中的選定傳輸 頻道,以達成高效能。如果傳輸系統可使用頻道增益(取 代SNR) ’則可執行類似的處理。於一具體實施例中,每 一群組中所有的選足傳輸頻道使用一公用編碼方案(例如 :具有一特殊碼率的一特殊加速碼)與一公用調變方案(例 如··一特殊PSK或QAM群)。 選擇頻道傳輪 如果傳輸器系統可使用每一群組傳輸頻道的一簡單(公 用)的編碼與調變方案,則可使用一單一(例如:卷積或加 速)編碼器及碼率將群組中所有選擇傳輸頻道的資料加以 編碼’而且可使用_單_(例如·· psK或qam)調變方案將 、口果的編碼位元映射成碉變符號。然後從可能之調變符號 的相同”字母”抽出全㉟的最後調變符號,並且以相同的碼 與碼率加以編碼。如此將簡·化傳輸器與接收器的資料處理。 然而’-多頻通訊系統中的傳輸頻道通常經歷不同的鏈 =條件,而且達成不同的SNR。此情況下,如果所有可用 傳輸頻道均用於資料傳輸,而且每一選擇傳輸頻道使用相 同的傳輸功率量’則取決於傳輸調變符號的特定頻道,將
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以不同的SNR接收傳輸的調變符號。如 頻道均加以使用’結果:該組傳輸頻道上二賴 將有很大不同,而且«效率具有-相關損Γ錯誤機率 ,據本發明的-方面,提供選擇供資料傳輸 :頻道以及以一已定義方式將總可用傳輸功率配置心 傳輸頻道以達成高效能同時降低實行複雜性的技術:於: 具體實施例中,每-群組中所有的選定傳輸頻道使用: 一編碼與調變方案。此編碼與調變方案可根據接收器系統 中選走傳輸頻道所達成的SNR分配加以選擇。使用每二群 組的一單一編碼與調變方案可大幅降低傳輸器系統之編碼 /調變處理以及接收器系統之互補解調/解碼處理的複雜性。 如果於利用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統中所有的可用傳輸頻 道使用相等的傳輸功率量,則一特殊頻道的接收功率可表 達成: 等式(1) 其中 prx(j,k)為傳輸頻道(j,k)的接收功率(亦即:第k頻率子頻 道的第j空間子頻道),
Pu—t〇tal4傳輸器可用的總傳輸功率, Ντ為傳輸天線數目, NF為頻率子頻道目數,以及 H(j,k)為從傳輸器至接收器之傳輸頻道(j,k)的複合評價 -13- 本紙國家標準(CNS) A4规格(210X297公釐)
裝 訂 1 Lx total νΓνΓ 五、發明説明(11 ) π有效π頻道增益。 :丨=Γ每一傳輸頻道之接收功率與該頻道的功率增 相依。為了簡化,頻道增益H(j,k)包括於 與接收益的處理效果。同様^ 筋 、印 七、 像為了間化,假設空間子頻道盤 目等於傳輸天線數目,而且N 、 批nn , 代表總可用傳輸顏道 數目。如果所有可用傳輸頻道傳輸相等的功率量,則所 頻道的總接收功率Prx_t()tai可表達成·· 等式(2) =不管頻道增益,所有可用傳輸頻道均 輸功率,則壞傳輸頻道將達成較壞的接收之州 實】 ’為了達成-特殊的接收之SNR,—傳輸頻道愈壞,需要 ^給^逍愈多傳輸功率。當—或更多傳輪頻道變得極 壞=,此㈣道的SNR將無法支援可#的資料傳輸,然後 如使用此等頻道,將戲劇性地減少整體系統通量。 可 組 道::Π,,根據傳輸容量選擇每一群組中的可用傳輸頻 ::’而且僅選擇(例如:藉由接收功率或SNR所 疋的)谷竭於總容量為-特殊門限α或其以上的頻道 2使用Κ ’將抹除(不使用)容量料此門限以下的 傳輸頻道。對於選定的傳輸頻道,以—已定義方式(例如 .均勻)於頻道間配置總可用傳輸功率。如以下所述, 選擇最大化通量或者根據某些其他準則的門限。每一群 中所有的選定傳輸頻道同時可使用—公用的編碼與調變方 -14- 本^^6 §國國家標準(CNS)l^i(21〇 χ挪公爱) 1223516
案,以簡化該處理。 如果使用功率增益決定傳輸容量,而且一群組包括系統 中的所有可用傳輸頻道,則初始時計算之所有可用傳輸頻 道的平均功率增益Lave可表達成: 、
等式(3) 將導出(例如··如下所述的)一門限α,可用以計算一功率 增妓門限ocLave,以選擇傳輸頻道。然後將每一傳輪頻道 的功率增益對功率增益門限比較,而且如果功率增益大於 或等於功率增益門限(亦即:|H(j,k)|2gaLave),則選擇一 傳輸頻道加以使用。 於一具體實施例中,在選定傳輸頻道間均勻配置總可用 傳輸功率,而且每一選定傳輸頻道的傳輸功率可表達成: iif1,丨丑⑽丨2 1° ,其他丨 等式(4) 其中心為從NT .NF可用傳輸頻道中選擇供使用的傳輸頻 道數目。如果於所有NT .NF可用傳輸頻道間均勻配置總 1用傳輸功率,則配置給每一傳輸頻道的傳輸功率將為: #。然而,使用選擇頻道傳輸與均勻功率配置,配置 給每一傳輸頻道的傳輸功率將以一因子增量:NtNf -15- 本θϊ爸愚中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公袭) 1223516 五
V 一 PtX-total τ • total * Ju„ 、發明説明(13 ) 的二多通訊系統中,於接收器的已知量為傳輪頻道所接收 揸所垃k類系統中’選擇頻道傳輸技術可迅速修正為根 艨所接收SNR而作業,取代根據頻遒增益。 如果將總可用傳輸功率均勻配置給所有可用傳輸頻道, 而且所有頻道的雜訊變異數σ2為常數,則道 所接收的SNR: Y(j,k)可表達成: nj,k) 一 Pr,U,k) _ σ2 σ2ΝτΝ, 等式(5) 每一可用傳輸頻道的平均接收之SNr : ^ νι>τ1Νρ; =1
Yave可表達成 等式(6) 所有可用傳輸頻道的總接收之SNR : Yt()ta】可表達成
Ptx- total M p•ΣΣΙ^ο^)!2 等式(7) 等式(6)和(7)中的平均及總接收之snr : Yave及YtQtai分別根 據均等配置於所有可用傳輸頻道的總傳輸功率。 將導出一門限α,並用以計算一 SNR門限aYave,其可用 以選擇傳輸頻道。然後可將每一傳輸頻道的SNR對SNR門 限比較,而且如果SNR大於或等於SNR門限(亦即:y(j,k) ^ aYave),則可選擇一傳輸頻道加以使用。如果從Ντ · N F 可用傳輸頻道中選擇?^傳輸頻道,則如等式(4)所示,將 -16 _?_家標4_ A娜(21GX297公釐) 於〜選定傳輪頻道間均勻分配總可用傳輸功率。 註明,選擇頻道傳輸可個別而且獨立應用於 知頻騎组。此情況下,初始時通訊系統中的可 道將隔離成-些群組。可形成任意群組數,而且每一;組 了包括任意頻遒數(亦即:每—群組中的頻道數不必相等)。 每::組亦可根據各種系統約束與考量而使用— :功率量。對於選擇頻道傳輸技術,將例如根據決定的一 殊群組門限,選擇每—群組中可用傳輸頻道的全部或— 子=加以使用。㈣以—特殊的Q義方式將每—群組的 所有可用傳輸功率配置給群組中選定傳輸頻道。 精由分開處理每-群組中傳輸頻道的資料可提供各種額 外彈性。例如’可將選擇頻道傳輸獨立應用於每—群组頻 道。同時,對於應用選擇頻道傳輸的該等群組,所有群组 可使用-門限,每一群组可指派一分離的門限,或者某些 群組可共享相同門限,而其他群組指派分離的門限。同ς ’應用選擇頻道傳輸的該等群組可使用相同或不同的傳輪 功率配置方案。每一群組亦可使用一不同的編碼與調心 案,其中可根據冑組中之選定傳輸頻道的傳輸容量( :達成的SNR)加以選擇。 對於利用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統,ΜΙΜ0結構於空間域中 建立多重(Ns)傳輸頻道,而0FDM結構於頻率域中建立多 重(nf)傳輸頻道。可供傳送資料的總傳輸頻遒數目ς為 N=NS · NF。然後以各種方式將1^傳輸頻道隔離成一些群組。、、 於-具體實施例中,以逐-傳輸天線為基礎隔離傳輪頻 15 五、發明説明 道如果空間子頻道數目等於傳輸天線數目(亦即:Nt=n ) :則選擇頻遒傳輸可獨立應用於^傳輸天線的每一傳Γ輸二 線。於一具體實施例中,對應於化傳輸天線的心群組:Ν ^門限相關’其中每__群組或傳輸天線與—門限相關。τ ”、、後選擇頻道傳輸決定與具有充分傳輸容量(例如:所接 收SNR)的每一傳輸天線相關的傳輸頻道(或頻率子頻道)子 集。其可例如藉由比較每一頻率子頻道所接收snr與傳輸 天線的門限而達成。然後以一已定義方式(例如:均勻 每一傳輸天線可用的總傳輸功率配置給傳輸天線 率子頻道。 ^ 於另-具體實施例中,以逐-頻率予頻道為基礎隔離可 用傳輸頻道。力此具體實施例中,€擇頻冑傳輸可獨立應 用於NF頻率子頻道的每—頻率子頻道。然後根據群組門限 選擇供資料傳輸用的每一群組中之空間子頻道。 將可用傳輸頻道隔離成群組允許以逐一群組為基礎(例 如:每一傳輸天線或每一頻率子頻道)達成最佳化。每一 群組中所有的選定傳輸頻道亦可使用一特定編碼與調變方 案,以簡化傳輸器與接收器系統的處理。於一實例應用中 ,排疋資料傳輸的每一終端將指派一或更多傳輸天線。與 每一終端之指派傳輸天線相關的傳輸頻遒將放置於一群組 中,選擇頻道傳輸將於每一群組的傳輸頻道上執行,而且 傳至每一終端的資料傳輸將使用一單一編碼與調變方案。 如果群組j的總可用傳輸功率均勻分配於群組中的所有 可用傳輸頻道,而且所有頻道的雜訊變異數σ 2為常數, -18- 1223516
五、發明説明(16 ) 則群組j中之傳輸頻道k的接收SNR : Yj(k)可表達成· c_r〇/fl/,y
Vjik)
PrXJk) Ptx 等式(8) 其中
PrxJ(k)為群組j中之傳輸頻道k的接收功率,
Ptxtotal, j為群組j中的總可用傳輸功率,
Hj(k)為群組j中之傳輸頻道k的傳輸器至接收器的有效頻 道增益,以及 a
Nj為群組j中的傳輸頻道。群組j可對應於一特定傳輸天 線j,該情況下,Nj=NF。 群組j中每一可用傳輸頻道的平均接收之SNR : hvq可表 達成:
Ya,e .totahj
N ΣΙ义⑻I2 . 等式(9) 群組j中之所有可用傳輸頻道的總接收之SNR ·· 可表 達成: 等式(10) 其中群組j的平均功率增益Lavej可表達成: 等式(11) ‘·)=士|b(M2. -19 - 0125B5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1223516 A7 _____ _ B7 五、發明説明(17 ) 群組j的平均及總接收之SNR,yaveJ及YtQtalJ係根據於群組 中之所有可用傳輸頻道均勻分配的群組j之總傳輸功率Ptx 。 將導出群組j的一門限α』,而且用以計算一 Snr門限 aJaVe,j,然後可用以選擇傳輸頻道。群組中每一傳輸頻道 的SNR可對SNR門限比較,而且如果SNR大於或等於SNR 門限(亦即:Yj(k)-ajYavej),則可選擇一傳輸頻道加以使 用。如果從群組中的Nj可用傳輸頻道中選擇Nuj傳輸頻道 ’則將於Nq選定傳輸頻道間均勻分配群組的總可用傳輸 功率。然後群組j中每一選定傳輸頻道的傳輸功率可表達 成: ^tx _ {oral, j Ο 等式(12) 如等式(25)所示,僅選擇接收之SNR大於或等於SNR門限 (亦即· 丫』(让)^〇^丫^6,』)的傳輸頻道加以使用。 以上所述的處理將於每一群組的傳輸頻道重覆。每一群 組將與一不同的導出門限相關,該門限用以提供該 群組希望的效能。以逐一群纟且(例如:逐一傳輸天線)為基 礎配置傳輸功率的能力可提供增強的彈性,而且可進一步 改良效能。 圖2A係一處理200的一流程圖,其中根據本發明的一具 體實施咧選擇傳輸頻道,而且使用選擇頻道傳輸配置傳輸 功率。處理200假設考慮所有可用傳輸頻道(亦即:通訊系
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公 -20 1223516 A7 B7 五、發明説明(18 ) 統的一群組傳輸頻道)。如果傳輸頻道可使用頻道增益H(j, k),所接收SNR : y(j,k),或某些其他特徵,則可使用處理 200。為了清楚,以下以可使用頻道增益的情沉說明處理200 ,並且於括弧内顯示可使用所接收SNR的情況。 初始時,於步驟2 12,擷取所有可用傳輸頻道的頻道增 益H(j,k)[或者所接收SNR : Y(j,k)]。於步驟214,同時決定 用以選擇供資料傳輸用之傳輸頻道的一功率增益門限 aLave[或一 SNR門限ayave]。該門限可如以下進一步細節中 所說明加以計算。 然後評估是否可能使用每一可用傳輸頻道。於步驟2 i 6 ’識別一(尚未評估的)可用傳輸頻道,以便評估。於步驟 2 1 8,對於識別的傳輸頻道,決定該頻道的功率增益[或者 所接收SNR]是否大於或等於功率增益門限(亦即:|H(j,k)|2 ^ aLave)[或者SNR門限(亦即:Y(j,k) - αγ_)]。如果識別 的傳輸頻道滿足該準則,則於步驟22〇加以選擇,以便使 用。否則,如果傳輸頻道不滿足該準則,則於步驟222予 以廢除,而且不作資料傳輸用。 然後於步驟224決定是否所有可用傳輸頻道均已評估。 如果為否’處理轉回步驟216,而且識別另—可用傳輸頻 道,以便評估。否則,處理前進至步驟226。 、 於步驟226,以-已^義方式將總可用傳輸功率配置紙 選定的傳輸頻道。於-具體實施例中,如等式⑷中所示 ,於選定頻道間均勻配置總可用傳輸功率。於$ 一具: 施例中,可使用各種其他配置方案 ^且 采以不均勻万式配置總 256?. —__. _21_ 本紙張尺度家賴CNSy^_(2iQx·釐)_ 1223516 五、發明説明(19 可用傳輸功率。然後處理終止。 _門限選擇 則之傳輸頻道的門限可根據各種準 „於—具體實施例中,設定的門限使通量最佳 化於二動月導出Η限的數種方案。 佳 =卜Η限導出方案中’根據選㈣輸 Μ理論傳輸容量Μ門限。初始時,使用所有可用^ 划的料增益計算功率增益,然後排㈣,並將其放置 於/a單g(x)中’以設計功率增益,其中^ $ NtNf,使 G(l) max{|H(j5 k)|2}? ... , 1¾ JLG(NTNF)=min{|H(j? k)|2} 〇 裝 然後,對於每一λ,其巾u wntnf,計算由λ最佳傳 輸頻道所支援的理論通量。其可達成如下。首先,將總可 用傳和功率(例如·均勻)配置給λ最佳傳輸頻道,然後入傳 輸頻道其每一傳輸頻道的傳輸功率為:p^0tal。其次,根 訂 λ 據配置給每一傳輸頻道的傳輸功率^^及頻道的功率增 線 盈計算λ傳輸頻道其每一傳輸頻道可達成的接收之SNR。λ 傳輸頻道其每一傳輸頻道所接收SNR : γλ(]^)可計算如下: r人㈨ σ2λ -G(k), 1 < Λ < λ . 等式(13) 然後λ最佳傳輸頻道的理論通量τ(λ)可計算如下: 等式(14) T(X)^A^\oS2(l^Yk(k)) . ^ -22- 用中囷國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 用中國國家搮準 1223516
其中λ為考慮所使用之調變與編碼方案之無效率特徵的 比例因數。 對於每一λ值,計算理論通量τ(λ),其中 並$其儲存於一陣列。對於小小組可能之選定傳輸頻道 計算所有ΝΤΝ〆® Τ(λ)值之後,將歷遍理論通量值的陣列, 而且決定τ(λ)的最大值。對應於最高理論通量τ_χ(λ)的入 值kax為導致此等頻道條件之最大理論通量而且均勻配置 傳輸功率的傳輸頻道數目。 由於清單G(X)中以遞減次序將可用傳輸頻道的功率增益 排秩序,所以當選擇較多傳輸頻道加以使用時,通常理論 通量Τ(λ)將增加,直到到達最佳點為止,之後因為將較多 總可用傳輸功率配置給較壞傳輸頻道,所以通量Τ(λ)減少 。因此’取代計算所有可能λ值的理論通量τ(λ),每一新λ 值的通量Τ(λ)將與前一 λ值的通量Τ(λ-1)相比較。然後如果 當τ(λ)<τ(λ-ι)時到達峰值通量值Τπ^χ(λ),將終止計算。 然後門限α可表達成:
Lave 對於給定之頻道條件,門限α使理論通量最佳化。 於以上說明中,根據由每一傳輸頻道所達成之理論通量 導出一組選定傳輸頻道的整體通量。某些情節下(例如: 如果一資料流於所有選定傳輸頻道上傳輸,而且一或更多 傳輸頻道極壞以致訛誤整體資料傳輸),則此種導出整體 012569 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) 見格(21〇X297公釐) 裝 訂
等式(15) 1223516 A7
1223516 A7 ____B7 五、發明説明(22 ) 包括編碼與調變方案的效果’以及資訊位元率(亦即··每 一調變符號的資訊位元數目)的表示法。每一向量包括對 應於系統中可供使用之可用碼率數目的A元素。每一設定 點對應於達成-特殊效能位_的一特殊之所接收:歡 。設定點通常取決於資訊位元率’而資訊位元率進一步取 決於一資料傳輸所使用的特定碼率與調變方案。為了簡化 傳輸器與接收器的處理’所有選定傳輸頻道將使用一 ^用 的調變方案。此情況下,資訊位元率與設定點均直接與碼 率相關。 、、每了碼率rn,其中匕,,與一各別設定點%相關, 薇設足點為以所要求效能位準之碼率作業所需的最小所接 收SNR。如技藝中已知,可根據電腦模擬,數.學導出,以 及/或者經驗測量決定碼率rn要求的設定點Zn。兩向量尺與2 的元素亦可加以排次序,使得{Ζ1>Ζ2>· ·>ζνζ}而且{Γ1^Γ2 >···>ΓΝζ},其中Zl為最大設定點,而且h為最高支援碼率。 如以上所述,功率增益係使用所有可用傳輸頻道的頻道 增益加以计算,然後排秩序,並且放置於清單0(λ)中。然 後”t算NTNF組可能之選定傳輸頻道其平均可達成SNR的一 順序r (λ)。對於每一人值,其中λ$ΝτΝρ,於人最佳傳 輸頻道間均勻配置總可用傳輸功率,而且λ傳輸頻道的平 均SNR : γ&νδ(λ)可計算為: ρ , i 等式(16) I ; 25 η) Ά 71 —_ 間豕糾(CNS) Α4_規格(摩297公爱) 1223516
其中σ 2為一單一傳輸頻道中所接收的雜訊功率。如果總 可用傳輸功率均勻配置給所有入頻道,則此snr值γ^(λ) 代表λ最佳傳輸頻道的平均SNR。然後將平均snr : ^^(λ) 儲存為順序Γ (λ)的第χ元素。由於將總可用傳輸功率配置 給較多傳輸頻it ’而且傳輸頻道逐漸變壞,㈣對於較大 λ值,順序Γ (λ)包括遞減之較低γ^(λ)值。 …然後決定每一碼率rn(其中BMNZ)的最大以直、,_,使 2 λ最佳傳輸頻道的平均SNR大於或等於與碼率〜相關的 叹疋點zn。其可藉由遍歷順序Γ 並且將順序中的每一元 素(例如:從第一元素,或λ = i開始)對設定點%比較如 下: Υ(λ)^ζη . 等式(17) 因此,對於每一碼率^,評估每一 λ(其中,λ==1 .. n,max) 以決足·如果將總傳輸功率橫跨所有λ頻道而均勻分 配,則λ最佳傳輸頻道的平均SNR是否可達成相關的設定 點Zn。滿足此條件的最大人值、,max為所選擇相關於碼率q 同時達成要求之設定點%的最大傳輸頻道數目。 然後與碼率rn相關的門限〜可表達成: ‘ Lave . · | 等式(18) 門限αη使要求設定點Zn之碼率q的通量最佳化。如果所有 選定傳輸頻道使用公用碼率,則碼率Γη的最大可達成通量 -26-
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五、發明説明(24 ) A7 B7
等式(19) /、中Tn的單位為每一碉變符號的資訊位元。 然後碼率向量的最佳通量可給定如下·· 等式(20)
Topt^ max {Tn} 當碼率增加時’每一調變符號可傳輸較多資訊位元。然而 ’所要求的SNR亦增加,因而對於—給定之雜訊變異數^ ’選定傳輸頻道將要求較多傳輸功率。由於總傳輸功率有 限,所=可藉由在較少傳輸頻道上分配總可手傳輸功率而 達成較高要求的SNR。因此,將計算向量R中每—碼率的 最大可達成通量’而且提供最高通量的特^碼率可視為所 評估之特定頻道條件的最佳碼率。然後最佳門限α 對應導致最佳通量TQpt之特定碼。的門限〜。 ; 於以上所述(Η限導出方案中,最佳門限係根據所有可 用傳輸頻道的頻道增益而決定。如果可使用所接收㈣, 取代頻道增益’則將所接收SNR排秩序,並且以遞減的 次序放置清單γ(λ)中,其中BUNA,使得清單中 的第一元素y(1)=max{Y〇,k)},··.,而且清單中最後元素 y(ntnr) = minhG,k)}。然後決定ΝτΝρ組可能之選定傳輸 頻道其平均可達成SNR的一順序Γ(λ" λ最佳傳輸頻道的 平均SNR : yavg(X)可計算如下: -27 - 1223516 A7
llm Υαν^(λ) = ~— 等式(21) 然後將平均SNR : γ ηλΆ . ^ aVg()儲存為順序!^(λ)的第人元素。 …、後決疋每一碼率Γη(其中的最大 得λ選定傳輸頻道的平 n,max $ m 1 SNR大於或寺於相關設定點zn。 此條件可表達成如以上等一 导士 ^ 寺式(17)所不。一旦決定碼率~的 n’max後’與此碼率相關的門限αη可決定如下: 等式(22) 其中γ…為所有可用傳輸頻道上的平均snr(亦即 (NtNf))。最佳門限%。及最佳通量亦可如以Γ所述 加以決定。 ^ 、、:子:以上說明’門限將加以選擇,以最佳化可用傳輸頻 道通量1¾且其根據選定傳輸頻道上均勾分配的總可用傳 輸力率。門限亦可加以選擇,以最佳化其他效能準則或矩 陣’而且其必須於本發明的範圍内。然而,亦可使用其他 傳輸功率》配方t,而且其必須於本發明的範圍&。 圖2B係一處理24〇的一流程圖,其中導出用以選擇供資 料傳輸用之傳輸頻冑的一門限α,&i實行以上所述之第 二門限導出方案。如果傳輸頻道可使用頻道增益,所接收 SNR,或某些其他特徵,則可使用處理24〇。為了清楚, 以下將以可使用頻道增益的情況說明處理24〇,而且於括 派内顯示可使用所接收SNR的情況。 •28-
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初始時,於步驟25〇,定義—設定點 ZNz]),並且決定支援相關設定點的_ 二 Z2,…’ ^ 對應碼率向量 Q,···,rN ])。於步驟252,將接收所女 ^ 收所有可用傳輸頻道的頻道 增益H(j,k)[或者所接收SNR : nj’ic)],並且從最好至最壞 排秩序。然後,於步驟254,報櫨4变二、κ m艨如寺式(16)所示的頻道 增益[或«如步驟254中之等式(21)所示的所接收腿]計 算NtNf組可能之選定傳輸頻道其平均可達成的一順序 Γ (λ)。 然後經由一迴圈評估每一可用碼率。於步驟256,在迴 圈的第-步驟中,識別-尚未評估的)碼率rn,以便加以評 估。於第-次通過迴圈時’識別的碼率可為向量”的第 ―碼率〜。於步驟258’決定所識別碼^的最大… ,使λ最佳傳輸頻道的平均SNR大於或等於與所評估碼率 〜相關的設dn。其可藉由如等式(17)所示比較順序Γ(λ) 的每一元素與設定點ζη而執行。然後於步驟26〇,如等式(丄8) 所不,根據傳輸頻道的平均SNR決定與碼率%相關的 門限αη。於步驟262,亦可如等式(19)所示決定碼率Q的最 大可達成通量τη。 然後於步驟264,決定是否已經評估所有Νζ碼率。如果 為否,則處理轉回步驟256,並且識別另一碼率,以便加 以評估。否則,於步驟266,如等式(20)所示決定最佳通 量T〇pt與最佳門限aGpt。然後處理終止。 於以上所述之門限導出方案中,由於選擇頻道傳輸實行 於所有頻道,所以將決定通訊系統中所有可用傳輸頻遒的 -29- 丨中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公袭:)
1223516 A7 B7 五、發明説明(27 ) 一門限。於將傳輸頻道隔離成一些群組之具體實施例中, 每一群組將導出及使用一門限。每一群組的門限可根據像 是取佳化群組中包含之傳輸頻道其通量的各種準則而導出。 為了決定每一群組的門限,將使用以上所述的導出方案 。然而’每一群組的清單(}』(λ)僅包括群組中包含之傳輸 頻道的功率增益[或所接收SNR]。同時根據群組中之傳輸 頻道的頻道增益[所接收SNR]定義平均SNR的一順序Γ』(λ)。 對於第二門限導出方案,與群組j其碼率rn相關的門限α』,η 可表達成: ’
群組j的最佳門限等於對應導致群組j其最佳通量τ。叫 之特定碼率rn的門限〇Cj,n。 如以上所註明,每一群組的傳輸頻遒將與一各別的門限 相關。替代上,一些群組可共享相同的門限。非常希望例 如一些傳輸天線使用相同的編碼與調變方案,而且此等傳 輸天線間同樣有可用傳輸功率。 於上述方案中,門限α係根據以選定傳輸頻道間均勻分 配之總可用傳輸功率所達成的最高通量而導出。某些其他 方案中,門限可根據某些其他條件以及/或者矩陣而導出。 某些方案中門限可根據於選定之傳輸頻道間不均勻分配 總可用傳輸功率而導出。例如,一功率配置方案亦可設計 為將較多傳輸功率配置給較好的傳輸頻道,如此可改良通
1223516 五、發明説明(28 ) ί配例子’―功率配置方案可設計為將較多傳輸功 的傳輸頻道(最多達一限制),如果壞頻道限 制效旎,則可改良效能。 方案可汉计為·例如根據傳輸頻道所達成的分 配以及可用編碼與調變方案(亦即:可用碼率與調變方案) 而不均勻配置總可㈣輸功率。如_特定例子,可根據達 成的SNR將可料輸料排❹,並且分誠若干組。較 壞组中的傳輸頻道將省略不$,而將總可用傳輸功率立一 第一百分率(亦即:x%)配置給第二組傳輸頻道,總可用傳 輸功率其-第二百分率(亦即:y%)配置給第三組傳輸㈣ :等等。於某些方案中,門限將加以選擇,使根據不相等 之傳輸功率配置所達成的門限最大化。 另一特定方案中,門限可簡單為一特殊(固定)的目標 SNR,而且選擇所接收SNR大於或等於目標snr的所有傳 輸頻道加以使用,其中所接收SNR係根據最佳傳輸頻道間 的均勻傳輸功率配置。 亦可實行各種其他傳輸功率配置方案,而且其必須於本 發明的範圍内。 " 多頻通訊系統 圖3係一 ΜΙΜΟ通訊系統300的一圖形,其能夠實行本發 明之具體實施例的各方面。系统300包括與一第二系統35^ (例如·終端106)進行通訊的一第一系統3 1〇(例如··圖j美 地台104)。系統300可操作用來使用天線,頻率,與時期 分集.之組合,以增加頻譜效率,改良效能,及增強彈性。 0用中國®家標準(CNS) Α4規格(21〇 X 297公袭) 1223516 A7
於系統310,一資料來源312將資料(亦即:資 :給-傳輸(TX)資料處理器314 ’其⑴根據—特殊編: 將資料編碼’(2)根據-特殊交插方案將編碼資料交插 ^即:重新排序)’以及(3)將交插位元映射成選定供 = 傳輸頻道之調變符號。編碼增加資料傳 則、可罪度。父插提供編碼位元的時間分集,允許根據選 定傳輸頻道的一平均SNR傳輸資料,對抗衰落,^及進」 步移除編碼位元間用以形成每一調變符號的相關性。如果 編碼位元於多重頻率子頻道上傳輸,則交插可進一步提供 頻率分集。於-方面,編碼,交插,以及/或者符號映射 可根據由一控制器334所提供的控制信號加以執行。 从「τχ頻道處理器320接收來自丁又資料處理器314的調變 符號,並加以多工解訊,而且以每一時槽一調變符號,將 一調變符號流提供給每一選定之傳輪頻道。如果可使用完 全CSI,則TX頻道處理器320可先決條件化選定傳輸頻道 的調變符號。 、 如果未使用OFDM,則TX頻道處理器32〇提供供資料傳 輸用的母一天線一调變付號流。而如果使用〇FDm,則τχ 頻道處理器320提供供資料傳輸用的每一天線一調變符號 向量流。而且如果執行完全CSI處理,則取決於是否使用 OFDM,TX頻道處理器320提供供資料傳輸用的每一天線 一先決條件之調變符號流或者一先決條件之調變符號向量 流。然後,由一各別之調變器(MOD)322接收及調變每一 串流,並經由一相關的天線324加以傳輸。 -32· r…Λ r\ no____ 用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇Χ297公爱) 1223516 A7 B7 五、發明説明(30 ) 於接收器系統350,一些接收天線352接收傳輸信號,並 將接收的信號提供給各別解調器(DEMOD) 354。每一解調 器3 5 4執行與调變益3 2 2所執行相互補的處理。然後將來自 所有解調器354的調變符號提供給一接收(RX)頻道/資料處 理器356,並且進一步加以處理,以恢復傳輸資料流。RX 頻道/資料處理器356執行與TX資料處理器314及TX頻道處 理器320所執行相互補的處理,並將解碼資料提供給一資 料槽360。以下進一步詳細說明接收器系統35〇的處理。 ΜΙΜΟ傳輸器系統 圖4Α係一 ΜΙΜΟ傳輸器系統3 10a的一方塊圖,其能夠根 據本發明的一具體實施例處理資料。傳輸器系統3 1〇a係圖 3之系統3 10其#輸器部分的一具體實施例,而且包括(1) 一 TX資料處理器314a,用以接收及處理資訊位元,以提 供调變付號’以及(2) — TX頻道處理器320a,用以將選定 傳輸頻道的調變符號多工解訊。 於圖4A所示之具體實施例中,TX資料處理器314a包括 一編碼器412,一頻道交插器414,一打孔器416,以及一 符號映射元件41 8。編碼器412接收所傳輸之整合資訊位元 ,並根據一特殊編碼方案將接收的位元予以編碼,以提供 編碼位元。頻道交插器4 14根據一特殊交插方案將編碼位 元予以交插,以提供分集。於一具體實施例中,執行交插 使得傳輸位元可根據選定供使用之傳輸頻道的平均SNR予 以恢復。打孔器416將零或更多交插編碼位元予以打孔(亦 即:刪除),以提供希望的編碼位元數目。而符號映射元 -33- 012379 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 件418將未打孔位元映射成選定傳輸頻道的調變符號。 亦可以經處理的資訊位元將引示資料(例如·像是—入 零或=序的已知型樣資料)多工化。引示資料可(例: .以日’刀多工(TDM)方式)於選定傳輸頻道的— 傳輸頻道的一子集或其全部上傳輸。= 貝料亦可以—劃碼多工(_)方式伴隨編碼資料, 頻道其全部或—予集上傳輸。如以下所述,接收器可= 引示資料執行頻道估計及解調。 彳更用 如圖4A所示’可根據用以識別使用之特定編碼,交插 ,與打孔方案的—或更多編碼控制信號達成資料編碼,交 插及打孔可根據用以識別使用之特定調變方案的一調 變控制信號達成符號映射。 ^ 於-編碼與調變方案中’ #由使用—岐基碼以及調整 打孔達成例如像是由選定傳輸頻道之平均獅支援的希望 碼率而達成編碼。基碼可為_加速碼,—卷積碼,一序連 碼,或者某些其他碼。基碼亦可具有一特殊比率(例如:Μ 碼率)。料此方冑,可於頻冑交插後執行打&,以達成 希望的碼率。 符號映射元件418可設計用來將成組的未打孔位元分群 組,以形成非二進制符號,並且將每一非二進制符號映射 成對應於選定之傳輸頻道的調變方案其一信號群中的一點 。、碉變方案可為QPSK,M-PSK,M-QAM,或者某些其他 方案。每一映射的信號點對應於一調變符號。 傳輸器系統3 10的編碼,交插,打孔,及符號映可根 1223516 A7 B7 五、發明説明(32 ) 據許多方案加以執行。一特定方案說明於前述的美國專利 申請案號09/776,075。 對於一特殊效能位準(例如:p/q pER),每一調變符號的 傳輸資訊位元數目取決於所接收SNR。因此,可根據頻道 特徵(例如:頻道增益,所接收SNr,或某些其他資訊)決 足選疋傳輸頻道的編碼與調變方案。亦可根據編碼控制信 號調整頻道交插。 表1列出一些所接收SNR範圍可使用之編碼率與調變方 案的各種組合。使用編碼率與調變方案的一些可能組合之 任一組合可以達成每一傳輸頻道支援的位元率。例如,可 藉由使用以下各項達成每一調變符號一資訊位元:(1)編 碼率1/2與QPSK調變,(2)編碼率1/3與8-PSK調變,(3)編 碼率1/4與16-QAM,或者編碼率與調變方案的某些其他組 合。於表1中,所列的SNR範圍使用QPSK,16-QAM,以 及 64-QAM。亦可使用像是 8-PSK,32-QAM,128-QAM, 等等其他調變方案,而且其必須於本發明的範圍内。 -35- 國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1223516 A7 B7 五、發明説明(33 ) 表1 所接收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 來自TX資料處理器314a的調變符號將提供給TX頻道處 理器320a,為圖3之TX頻道處理器320的一具體實施例。 於TX頻道處理器320a内,一多工解訊器424接收調變符號 ,並將其多工解訊成一些調變符號流,選定供使用的每一 傳輸頻道一串流。然後將每一調變符號流提供給一各別的 調變器322。如果使用OFDM,則將每一傳輸天線之所有 選定頻率子頻道其每一時槽的調變符號組合成一調變符號 向量。每一調變器322將(沒有OFDM的一系統之)調變符號 或(有OFDM的一系統之)調變符號向量轉換成一類比信號 ,並進一步將信號放大,過濾,平方調變,及增頻變頻, 以產生適合於無線鏈路上傳輸的一調變信號。 -36- 务為,張、尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 五 發明説明(34 A7 B7 圖4B係一 MIM0傳輸器 、 據本發明的另-具體實施例二的—万塊圖’其能夠根 -3 φ $ ·3, Λ 7 處理資料。傳輸器系統3 1 Ob係 圖3中系統310之傳輸器部分 4田人r 力 具姐實施例,而且包括 耦泛至一TX頻道處理器320b J 1λ貝枓處理器314b。 於圖4B所示之具體實施例中 ^ T TX貝枓處理器314b包括 編碼咨川,頻道交插器414,以及符號映射元件418。編 碼器412接收整合資訊位元,並根據—特殊編碼方案加以 編碼,以提供編碼位元。可根據由控制器334,以編碼控 制信號加以識別所選擇的—特殊碼與碼率達成編碼。(如 果有的話,)於此具體實施例中,打孔以及/或者位元重覆 係由編碼器412執行。頻道交插器414將編碼位元予以交插 ,而且符號映射元件418將交插位元映射成一選定傳輸頻 道的調變符號。 " 於圖4B所示之具體實施例中,傳輸器系統31〇b能夠根 據完全CSI將碉變符號先決條件化。於τχ頻道處理器32〇b 内,一ΜΙΜΟ處理器422將調變符號多工解訊成一些(最大 Nc)凋變付號流’用以傳輸調變符號的每一空間子頻道(亦 即··特徵模式)一串流。對於完全CSI之處理,ΜΙΜΟ處理 器422於每一時槽將(最多Nc)調變符號先決條件化,以產 生Ντ先決條件之調變符號如下:
" e\v ^12* Λ e\uc x2 e2V e22f ^2NC Μ Μ 0 M /ντ: ^NTP ^NTP Λ 《NTNC
b2 M 等式(24) -37- ▲紙:笋用中國®家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) A7 發明説明(35 ) 中1’ bh...bNc各別為空間子頻道丨,2,……的調變符號; eu為有關從傳輸天線至接收天線之傳輸特徵的一特徵向 量矩陣E ;以及 l 2,···,Xnt為先決條件之調變符號,可表達成: 1 b! e" + b2 · e12 + …+ bNc · e1Nc, x2 bi · e21 + b2 · e22 + …+ bNc · e2Nc,而且 NT bi · eNTl + b2 · eNT2 + …+ bNc · eNTNc。 特徵向量矩陣E可由傳輸器加以計算,或者由傳輸器接受 (例如:接收器的)提供。 ,一特殊傳輸天線i的每一先決條件 Nc空間子頻道之調變符號的一線性 多工解訊器424將ΜΙΜΟ處理器422 對於完全CSI之處理 之碉變符號Xi代表最多 組合。對於每一時槽, 所產生的(最多)Ντ先決條件之調變符號多工解訊,並且提 供給(取多)ΝΤ調變器322。每一調變器322將(沒有〇FD]V〇々 一系統之)先決條件之調變符號或(有〇FDM一系統之)先決 條件之凋變符號向量轉換成適合於無線鏈路上傳輸的一調 變信號。 圖4C係一MIM0傳輸器系統31〇c的一方塊圖,其利用 OFDM,而且能夠根據本發明的又另一具體實施例處理資 料。傳輸器系統310c係圖3中系統31〇之傳輸器部分的另一 具體實施例,而且包括耦合至一 τχ頻道處理器32〇ς的一 τχ 資料處理器314c。ΤΧ資料處理器314c可加以操作,以便 根據群組相關的一選定之特殊編碼與調變方案將每一群組 傳輸頻道的資料獨立編碼及調變。每一群組對應於一傳輸 -38 - 中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公着) 1223516 A7 B7 五、發明説明(36 ) 天線,而且每一群組中的傳輸頻道對應於傳輸天線的頻率 子頻道。 於圖4C所示之具體實施例中,TX資料處理器314c包括 一些空間子頻道資料處理器410a至41 Ot,每一群組傳輸頻 道的一資料處理器4 10將獨立編碼及調變。每一資料處理 器4 1 0包括編碼器4 12,頻道交插器4 14,以及符號映射元 件418。資料處理器410的此等元件之作業為:由資料處理 器將所處理的一群組資訊位元加以編碼,將編碼位元加以 叉插’並且將交插位元加以映射,以產生調變符號。如圖 4C所示,每一群組的編碼與調變控制將個別加以提供。 來自每一資料處理器410的調變符號將提供給TX頻道處 理器320c内的一各別之組合器434。如果每一群組包括一 特殊傳輸天線的選定頻率子頻道,則組合器434組合選定 頻率子頻道的調變符號,以形成每一時槽的一調變符號向 量,然後提供給一各別的調變器322。以下說明藉由每一 碉變器322產生一調變信號的處理。 圖4D係一ΜΙΜΟ傳輸器系統31〇d的一方塊圖,其亦利用 OFDM,而且能夠根據本發明的又另一具體實施例處理資 料。於此具體實施例中,可獨立處理每一頻率子頻道的傳 輸頻道於一 TX資料處理器3 14d内,一多工解訊器428將 傳輸資訊位元多工解訊成一些(最多Νρ)頻率子頻道資料流 、、’供資料傳輸用的每—頻率子頻道-串流。每-頻率子頻 、資料流k供給-各別之頻率子頻道資料處理器^ 。 每一資料處理器430處理〇FDM系統其一各別之頻率子 -39- 10X297公釐) 1223516 A7 B7 五、發明説明(37 ) 頻道的資料。每一資料器430將以類似圖4A所示的TX資料 處理器314a’圖4B所示的TX資料處理器314b,或者某些 其他設計加以實行。於一具體實施例中,資料處理器43〇 將頻率子頻道資料流多工解訊成一些資料子串流,選定供 頻率子頻道用的每一空間子頻道一資料子串流。然後將每 一資料子串流編碼,交插,及符號映射,以產生資料子串 流的調變符號。每一頻率子頻道資料流或每一資料子串流 的編碼及調變可根據編碼與調變控制信號加以調整。然後 ,每一資料處理器430將最多Nc調變符號流提供給選定供 頻率子頻道用的最多Nc空間子頻道。 對於利用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統,可從多重傳輸天線, 表多重頻率子頻道上傳輸調變符號。於一 Μίμο處理器 320d内,將來自每一資料處理器43〇最多乂調變符號流提 供給一各別的一空間處理器432,以便根據頻道控制以及/ 或者可用之csi處理接收的調變符號。如果未執行完全CSI 處理,則每一空間處理器432將簡單實行一多工解訊器(像 是圖4A所示),或者如果執行完全CSI處理,則實行一mim〇 處理器,其後跟隨一多工解訊器(像是圖4B所示)。對於利 用OFDM的ΜΙΜΟ系統,每一頻率子頻道將執行完全cSI 處理(亦即:先決條件)。 每一子頻道空間處理器432將每一時槽之最多Nc調變符 號多工解訊成選定供頻率子頻道用之傳輸天線的最多Ντ調 變符號。對於每一傳輸天線,一組合器434接收選定供傳 輸天線用之最多NF頻率子頻道的調變符號,將時槽的符號 -40- 中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐)
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1223516 A7 B7 五、發明説明(38 ) 組合成一調變符號向量V,並將調變符號向量提供給下一 處理級(亦即:一各別之調變器322)。 然後TX頻道處理器320d接收及處理調變符號,以提供 最多^調變符號向量,Vi SVNt,選定供資料傳輸用的每 一傳輸天線一調變符號向量。每一調變符號向量V覆蓋一 單一時槽,而且調變符號向量V的每一元素與一特定頻率 子頻道相關,該特定頻率子頻道具有輸送調變符號的一唯 一子載波。 圖4D同樣顯示具有OFDM之調變器322的一具體實施例 。分別將來自TX頻道處理器320d的調變符號向量 提供給調變器322a至322t。於圖4D所示之具體實施例中, 每一調變器322包括一逆快速傅立葉變換器(IFFT) 440,一 循環前置產生器442,及一增頻變頻器444。 IFFT 440使用IFFT將每一接收之調變符號向量轉換成其 時間域表示法(稱為一 OFDM符號)。IFFT 440可加以設計 ,以便以任意頻率子頻道數目(例如:8,16,32,…,Nf) 執行IFFT。於一具體實施例中,對於轉換成一 OFDM符號 的每一調變符號向量,循環前置產生器442重覆OFDM符 號的一部分時間域表示法,以形成一特定傳輸天線的一 ”傳輸符號π。循環前置保證:於出現多路徑延遲擴散時, 傳輸符號保留其正交性質,藉以改良效能,以防範不利的 路徑效果。IFFT 440與循環前置產生器442的實行為技藝 中已知,此處將不詳細說明。 然後由增頻變頻器444處理(例如:轉換成一類比信號, -41 - 中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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調變,放大,及過濾)來自每一循環 设主1 ^ 則置產生器442的時間 域表不法(亦即:每一天線的傳輸符號),以產生_調變信 號,然後從一各別的天線324加以傳輸。 " OFDM調變進一步詳細說明於一兔 、於淪又中,標題”資料傳 輸义多重載波調變:一種時機成熟的想法,,,j〇hn A C Bingham著,IEEE通訊雜誌,199〇年5月,以引用的方式 併入本文中。 圖4A至4D顯示能夠實行本發明其各方面和具體實施例 的一 ΜΙΜΟ傳輸器之四種設計。本發明亦可於不利用mim〇 的一 OFDM系統中施行。此情況下,可用傳輸頻道對應於 OFDM系統的頻率子頻道。通常此處所述的技術可應用於 由ΜΙΜΟ,OFDM所支援的多重平行傳輸頻道,或者能夠 支援多重平行傳輸頻道的任何其他通訊方案(例如·· CDMA 方案)。 許多其他傳輸器設計亦可實行此處所述的各種發明技術 ,而且此等設計同時於本發明的範圍内。某些此等傳輸器 設計進一步詳細說明於以下專利申請案中,其全部讓渡予 本申請案受讓人,而且以引用的方式併入本文中: •美國專利申請案號〇9/776,075,以上已說明; •美國專利申請案號09/532,492,標題”使用多載波調變 之高效率,高效能通訊系統π,2000年3月22日申請; •美國專利申請案號〇9/826,481π無線通訊系統中利用 頻道狀態資訊之方法與裝置π,2001年3月23日申請; •美國專利申請案號〇9/854,235,標題”利用頻道狀態 -42 - S1S續國家標準(CNS) Α4規格_Χ297公Ε
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發明説明(4〇 ) A7 B7 資訊於一多重輸入多重輸出(ΜΙΜΟ)通訊系統中處理 資料之方法與裝置”,2001年5月11日申請; •美國專利申請案號09/860,274及[代理人檔案號碼104· 45.1],標題”使用選擇頻道傳輸於多頻通訊系統中處 理資料傳輸之方法與裝置”,分別於2001年5月17日及 2001年6月14曰申請。 此等專利申請案同時進一步詳細說明ΜΙΜΟ處理與CSI處 埋。 圖4C顯示一具體實施例,其可根據選定供傳輸天線用 的一編碼與調變方案將每一傳輸天線的資料獨立編碼及調 變。類似地,圖4D顯示一具體實施例,其可根據選走供 頻率子頻道用的一編碼與調變方案將每一頻率子頻道的資 料獨立編碼及調變。通常,可將所有可用傳輸頻道(例如 :所有頻率子頻道的所有空間子頻道隔離成任意群組數, 而且每一群組可包括任意數目與類型的傳輸頻道)。例如 ,每一群組可包括空間子頻道,頻率子頻道,或者兩種域 中的子頻道。 ΜΙΜΟ接收器系統 圖5係一 ΜΙΜΟ接收器系統350a的一方塊圖,其能夠根 據本發明的一具體實施例接收資料。接收器系統350a係圖 3之接收器系統350的一特定具體實施例,而且實行一後繼 的取消接收器處理技術,以便接收及恢復傳輸的信號。來 自(最多)1^傳輸天線的傳輸信號由>^天線352&至3521的每 一天線加以接收,並且路由選擇至一各別的解調器 -43 - 中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) 1223516 A7 B7 五、發明説明(41 (DEMOD)354(亦稱為一前端處理器)。 每一解碉器3 54附加條件於(例如:過濾及放大)一各別 的接收仏號’將附加條件信號減頻變頻成一中間頻率或基 頻’並將減頻變頻信號數位化,以便提供抽樣。每一解調 器354可以一接收的引示進一步解調抽樣,以便產生一接 收的調變符號流,並且提供給一 RX頻道/資料處理器356a。 如果資料傳輸使用OFDM,則每一解調器354進一步執 行與圖4D中所示調變器322所執行相互補的處理。此情況 下,每一解調器354包括一 FFT處理器(未顯示),用以產生 變換的抽樣表示法,以及提供一調變符號向量流。每一向 量包括選定供使用之最多NF頻率子頻道的最多^調變符號 ’而且提供每一時槽一向量。對於(例如:如圖4D所示)獨 立處理每一頻率子頻道的一傳輸處理方案,來自所有Nr 解調器之FFT處理器的調變符號向量流將提供給一多工解 訊器(圖5中未顯示),該項解調將來自每一 FFT處理器的調 變符號向量流多工解訊成最多NF調變符號流,對應於資料 傳輸所使用的頻率子頻道數目。然後多工解訊器將最多Nf 調變符號流的每一調變符號流提供給一各別的RX ΜΙΜΟ/ 資料處理器356a。 對於未使用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統,可使用一 rx ΜΙΜΟ/ 資料處理器3 5 6 a處理來自N R接收天線的]Si R調變符號流。 而對於使用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統,可使用一 rx ΜΙΜΟ/資 料處理器356a處理來自供資料傳輸用之最多NF頻率子頻道 其每一頻率子頻道之NR接收天線的該組NR調變符號流。 -44 · 中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1223516 A7 B7 五、發明説明(42 ) 替代上,可使用一單一RX頻道/資料處理器35以分開處理 與每一頻率子頻道相關的該組調變符號流。 於圖5所示之具體實施例中’ RX頻道/資料處理器3 $ 6a (為圖3之RX頻道/資料處理器356的一具體實施例)包括一 些後繼(亦即級聯)的接收器處理級510,由接收器系統35〇a 所恢復的每一傳輸資料流使用一級。於一傳輸處理方案中 ,選擇頻道傳輸應用於所有可用的傳輸頻道。此情況下, 選擇傳輸頻道可用以傳輸一或更多資料流,每一資料流以 公用編碼方案獨立加以編碼。於另一傳輸處理方案中,選 擇頻道傳輸獨立應用於每一傳輸天線。此情況下,每一傳 輸天線的選定傳輸頻道用以傳輸一或更多資料流,每一資 料流以選定供該傳輸天線用的編碼方案獨立加以編碼。如 果一資料流為獨立編碼而且於每一空間子頻道上傳輸,則 將使用後繼的取消接收器處理技術恢復傳輸的資料流。為 了清楚,於一具體實施例中將說明RX頻道/資料處理器 ’其中一資料流獨立編碼,而且於資料處理器356a所處理 的一給定頻率子頻道之每一空間子頻道上傳輸。 每一接收器處理級510(除了最後級51〇n外)包括搞合至 一干擾取消器530的一頻道ΜΙΜΟ/資料處理器520,而且最 後級510η僅包括頻道ΜΙΜΟ/資料處理器520η。對於第一接 收器處理級510a,頻道ΜΙΜΟ/資料處理器520a接收及處理 來自解調器354a至3 54r&NR調變符號流,以提供第一傳輸 頻道(或第一傳輸信號)的一解碼資料流。而對於第二至最 後級510b至510η的每一級,該級的頻道ΜΙΜΟ/資料處理器 -45- βί 25¾¾用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇Χ297公釐) 1223516 A7 B7 五、發明説明(43 ) 520接收及處理來自前導級中之干擾取消器52〇的^修正 符號流’以導出由該級所處理之傳輸頻道的一解碼資料流 。每一頻道ΜΙΜΟ/資料處理器520進一步提供相關傳輸頻 道的CSI(例如:所接收Snr)。 對於第一接收器處理級510a,干擾取消器53如接收來自 所有NR解調器354的>^調變符號流。而對於第二至最後級 的每一級,干擾取消器530接收來自前導級中之干擾取消 备的NR修正符號流。每一干擾取消器53〇同時接收來自相 同級内之頻道ΜΙΜΟ/資料處理器52〇的解碼資料流,並且 執行其處理(例如:編碼,交插,符號映射,頻道響應, 等等),以便導出NR重新調變符號流,為所接收調變符號 流中導致此解碼資料流的干擾組成之估計。然後將重新調 變的符號流從接收的調變符號流減去,以便導出包括幾乎 減去(亦即:取消)干擾組成的Nr修正符號流。然後將^修 正符號流提供給下一級。 如圖5所示,控制器362耦合至RX頻道/資料處理器356a ’並且導引由處理器356a所執行之後繼取消接收器處理的 各種步驟。 圖5顯示一接收器結構,當每一資料流於一各別傳輸天 線上傳輸時(亦即:每一傳輸信號對應一資料流),可以一 直接方式加以使用。此情況下,每一接收器處理級51〇可 加以操作,以便恢復目標為接收器系統35〇a的傳輸信號之 一’而且提供對應於所恢復傳輸信號的解碼資料流。 對於某些其他傳輸處理方案,一資料流可於多重傳輸天 .46 國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公茇) 1223516 A7 B7 五、發明説明(44 ) 線,頻率子頻道,以及/或者時間區間傳輸,以便分別提 供空間,頻率,及時間分集。對於此等方案,接收器處理 初始時導出每一子頻道的每一傳輸天線上所傳輸信號的一 接收之調變符號流。然後,多重傳輸天線,頻率子頻道, 以及/或者時間區間的調變系統將以傳輸器系統所執行之 多工解訊的一互補方式加以組合以及/或者多工化。然後 處理所組合的調變系統流,以提供對應的解碼資料流。 圖6A係頻道ΜΙΜΟ/資料處理器520χ之一具體實施例的 一方塊圖,其為圖5之頻道ΜΙΜΟ/資料處理器520的一具體 實施例。於此具體實施例中,頻道ΜΙΜΟ/資料處理器52〇χ 包括(1) 一 RX頻道處理器620,用以處理(最多)^接收調變 付號流’以k供對應於所恢復資料流其恢復的調變符號流 ,以及(2) — RX資料處理器630,用以將恢復的調變符號流 解碼,以提供解碼資料流。rX頻道處理器62〇包括一空間 /空間一時間處理器622, 一選擇器624,以及一 CSI處 626,而且RX資料處理器63〇包括一解調元件632,一解交 插器634,以及一解碼器636。 於一具體實施例中,(對於具有平坦衰落的—非分散 ΜΙΜΟ頻道間/2間-時間處理器622以Nr接收信號執^ 線性空間處理,或者(對於具有頻率選擇衰落的—分 M_頻道)以Nr接收信號執行空間—時間處理。空= 理可使用像是-頻道相關矩陣反向(CCMI)技術, 均方錯誤(MMSE)技術,以及其他線性空間處理技術^ 達成。當出現來自其他信就的雜訊和干擾時,此等技心 -47-
1223516 A7 B7 五、發明説明(45 ) 用以使不希望的信號無效以及/或者最大化每一成份信號 的所接收SNR。空間一時間處理可使用像是一 MMSE線性 等化器(MMSE-LE),一決策回饋等化器(DFE),一最大似 然順序估計器(MLSE),及其他等空間一時間處理技術予 以達成。CCMI,MMSE,MMSE-LE,及DFE技術將進一 步詳細說明於前述美國專利申請案號09/854,235。DFE及 MLSE技術同時由S.L· Ariyavistakul等人進一步詳細說明 於一論文中,標題n具有分散干擾的最佳空間一時間處理 器:一致的分析與要求的過濾跨距n,IEEE通訊異動,第7 卷,第7號,1999年7月,而且以引用的方式併入本文中。 CSI處理器626決定供資料傳輸用之每一傳輸頻道的CSI 。例如,CSI處理器626將根據接收的引示估計一雜訊共變 異數矩陣,然後計算用於解碼資料流之第k傳輸頻道的SNR 。如技藝中已知,SNR將以類似於傳統引示輔助信號與多 載波系統之方式加以估計。供資料傳輸用之所有選擇傳輸 頻道的SNR將包含回報傳輸器系統的CSI。CSI處理器626 將進一步提供給選擇器624 —控制信號,用以識別由此接 收器處理級所恢復的特殊資料流。 選擇器624接收來自空間/空間一時間處理器622的一些 符號流,然後擷取某些或全部的接收調變符號,以便提供 對應於所恢復資料流其恢復的調變符號流。用以導出所恢 復調變符號流的符號擷取可根據來自CSI處理器626的一控 制信號而執行。然後將擷取的調變符號流提供給RX資料 處理器630。 -48- 012594_ 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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五、發明説明(46 ) 對於根據一公用編碼與調變方案將每一傳輪頻道之資料 流獨立編碼及調變的一具體實施例,選定傳輸頻道的恢复 調變符號係根據與供傳輸頻道用之公用調變方蚩如^、二 木那I互補的 一解調方案(例如:M-PSK,M-QAM)加以解調。然後由解 交插器634以與交插器所執行相互補的一方式將來自解^周 元件632的解調資料解交插,而且由解碼器636以與編碼器 所執行相互補的一方式將解交插資料進一步解碼。例如, 如果於傳輸器系統分別執行加速或卷積編碼,則解碼器636 將使用一加速解碼器或一 Viterbi解碼器。來自解碼卷 的解碼資料流代表所恢復傳輸資料流的一估計。 圖6B係一干擾取消器53〇x的一方塊圖,其為圖5之干擾 取消器530的一具體實施例。於干擾取消器53(^内,一頻 道資料處理器642將來自相同級内之頻道ΜΙΜΟ/資料處理 器520的解碼資料流重新編碼,交插,及重新調變,以便 於ΜΙΜΟ處理與頻道失真前提供重新調變符號,即傳輸器 系統之調變符號的估計。頻道資料處理器642執行如傳輸 器系統中所執行有關資料流的相同處理(例如:編碼,交 插,及調變)。然後,將重新調變符號提供給一頻道模擬 器644,其處理具有估計頻道響應的符號,以便提供造成 解碼資料流干擾的一估計f。頻道響應估計可根據由傳輸 器系統所傳輸的引示以及/或者資料,以及例如根據說明 於前述美國專利申請案號〇9/854,23 5之技術而導出。 千擾向量Γ的^^元素對應於由第k傳輸天線上之符號流 所造成之NR接收天線所接收的信號組成。干擾向量的每一 -49- 1223516 A7 B7 五、發明説明(47 兀素代表肇因於一對應接收調變符號流中第k解碼資料流 的估计組成。此等組成為NR接收調變符號流(亦即向量 中剩餘(尚未偵測之)資料流的干擾,而且由一加法器632 從接收苻唬向量f中減去(亦即:取消),以提供具有來自 移除之第k解碼資料流其組成的一修正符號向量[k+1。如圖 5所不’修正的符號向量^+1將當作輸入向量提供給下一接 收器處理級。 則述美國專利申請案號〇9/854,235中進一步詳細說明後 繼之取消接收器處理的各方面。 圖7係一 ΜΙΜΟ接收器系統35〇b的一方塊圖,其能夠根 據本發明的另一具體實施例支援〇FDM及接收資料。來自 (最多)NT傳輸天線的傳輸信號由Nr天線352&至352r的每一 天線加以接收,並且路由選擇至一各別的解調器354。每 一解调器354附加條件,處理,及數位化一各別的接收信 號’以便提供符號,而提供給一 RX ΜΙΜΟ/資料處理器356b。 於RX ΜΙΜΟ/資料處理器356b内,將每一接收天線的抽 樣提供給一各別的FFT處理器7 1 〇,其產生所接收抽樣的 變換表示法’並且提供一各別的調變符號向量流。然後將 來自FFT處理器710a至71 Or的]^調變符號向量流提供給一 處理器720。首先處理器720將來自每一 FFT處理器710的 調變符號向量流多工解訊成一些(最多NF)子頻道符號流。 然後處理器720以每一頻率子頻道的Nr子頻道符號流執行 2間處理或空間一時間處理,以提供(最多)NT後置處理調 變符號.流。 -50- 中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公董) 裝 訂 1223516
、十=多重頻率子頻道以及/或者多重空間子頻道上所傳 2每一料流,處理器72_—步將供傳輸資料流用的 所有頻率與空間子頻道的後置處理調變符號重新組合成一 〖灰:匕:周變付號流’然後提供給一資料流處理器,。每 -貝料流處理H 73G接收_特殊之恢復調變符號流,執行 與傳輸器單元上以串流所執行相互補的解調,解交插,及 解碼,並且&供一各別的解碼資料流。 使用後之取4接收器處理技術及未使用後繼之取消接 收器處理技術的接收器系統均可用以接收,處理及恢復所 傳輸的資料流。能夠處理於多重傳輸頻道上所接收信號的 某些接收器彳、㈣明於前述美國專财請案號09/532,492 09/776,G75 ’ G9/826,481,G9/854,235及 G9/860,274。 系統的csi 選擇頻道傳輸可以各種方式實行,而且各種類型的CSI 可由一接收器系統對一傳輸器系統報告。於一實行中,於 接收器系統決定通訊鏈路特徵,而且用以選擇傳輸頻道及 其編碼與凋變方案。選定傳輸頻道及編碼與調變方案的識 別包含送回傳輸器系統並且用以處理傳輸資料的CSI。於 另一實行中’鏈路特徵於接收器系統決定,而且其包含提 供給傳輸器系統的CSI。然後傳輸系統使用所報告的CSI選 擇傳輸頻道及編碼與調變方案。 因此’由接收器系統對傳輸器系統報告的CSI將包含表 示以下各項的任何類型資訊:(1)通訊鏈路特徵,(2)選定 傳輸頻道及其編碼與調變方案,或者某些其他資訊或其任 -51 - 用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1223516 A7
何組合。各種類型與形式的資訊可當作CSI加以提供,、 下說明某些例子。 "νχ 於一具體實施例中,CS][包含選定供使用之所有傳輪頻 道的一指示以及供使用之編碼與調變方案的一指示。於一、 1定實行中,一頻遒遮罩定義為包含選定供使用之每—傳 輸頻道的一位元。於一資料傳輸前,將於接收器系統評估 及選擇可用傳輸頻遒。然後將每一選定傳輸頻道位元致能 (例如」設定為邏輯高位準),而且將每一未選定傳輸頻= 的位兀去能(例如:設定為邏輯低位準)。於另一實行中, 選足傳輸頻道將藉由運行長度編碼或某些其他類型編碼加 以識別。對於(具有或沒有MIM0的)一0FDM系統,將拓展 頻率域中的相關性,以允許降低回饋的CSI資料量。如一 例子,如果選擇一特殊空間子頻道的M頻率子頻道加以使 用,則將報告以下各項:(1)空間子頻道及第一與最後選 定頻率子頻道的識別,(2)空間子頻道及第一選定頻率子 頻道的識別及Μ,(3)指示空間子頻道及第一選定頻率子頻 道之識別的一特定碼,或者(4)某些其他數值,碼,或 訊息。 於另一具體實施例中,CSI包含每一獨立處理(亦即:編 碼及調變)資料流的資料率指示器。初始時,可(例如··根 據群組中之傳輸頻道的估計SNR)決定供傳輸一獨立處理 之資料流用的一群組一或更多傳輸頻道的品質,而且可 (例如··根據一查找表識別對應於決定之頻道品質的一資 料率)°識別的資料率指示用以達成所要求效能位準之資 -52- 不國國家標準(CNS) A4規格(2ι〇 X 297公爱) 1223516 A7
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五、發明説明(51 ) 不益,再加以報告。差異指示器將指示:以—特殊間 小增加或減少最後報告的測量(或者維持最後報告的 。參考測量將定期傳輸,以確保差異指示器中的錯誤以I) /或者此等指示器的錯誤接受不會累積。 /可使用其他類型與形式的CSI,而且其應於本發 範圍内。通常’ CSI包括足以識別—選定傳輸頻遒及其 碼與調變方案之任何類型與形式的資訊。根據頻道特徵資 訊之估計導出某些類型與形式之CSI(例如:頻道遮罩,資 料率指π器,差異指示器,等等)的處理可藉由圖3所示的 一控制器362於接收器系統執行 二⑶可根據從傳輸器系統傳輸而且於接收器系統接收的 信號而導出。於-具體實施例中,⑶係根據傳輸之信號 中所包括的一引示參考而導出。替代上或者此外,可 根據傳輸之信號中所包括的資料而導出。雖然資料僅可於 選足傳輸頻道上傳輸,但引示資料可於未選定之傳輸頻道 上傳輸’以允許接收器系統估計頻道特徵。 於又另一具體實施例中,CSI包含從接收器系統傳輸至 傳輸為系統的一或更多信號。某些系統中,上鏈與下鏈間 存在某種程度的相關性(例如:時分雙工(TDD)系統的上鏈 與下鏈以一時分多工方式共享相同頻帶)。此等系統中, 上鏈品質可根據下鏈品質加以估計(至一要求的精確程度) 反之亦然’可根據從接收器系統傳輸的信號(例如:引 不#號)加以估計。然後當於接收器系統觀察時,引示信 號代表傳輸器系統可用以估計CSI的一構件。對於此類型 他家標準χ 297公爱) 1223516 A7 B7 五、發明説明(52 ) cSI,並未明顯需要報告頻道特徵。一 TDD系統的cSI進一 步詳細說明於美國專利申請案號[代理人檔案號碼 PD000141],標題”時分雙工(TDD)通訊系統中傳輸資料的 方法及裝置’’2001年6月22日申請,讓渡予本發明申請案受 讓人’而且以引用的方式併入本文中。 傳輸器系統的信號品質可根據各種技術加以估計。某些 此等技術說明於以下專利,其讓渡予本申請案受讓人,而 且以引用的方式併入本文中。 •美國專利案號5,799,005,標題”一 CDMA通訊系統中 決定接收之引示功率與路徑損失的系統及方法π,1998 年8月25日公佈; •美國專利案號5,903,554,標題”一擴散頻譜通訊系統 中測量鏈路品質之方法及裝置I,,1999年5月丨丨日公佈; •美國專利案號5,056,109,及5,265,119,兩者標題”一 CDMA蜂窩式行動電話系統中控制傳輸功奉之方法及 裝置,’,分別於1991年10月8日及1993年11月23日公佈 •美國專利案號6,097,972,標題”CDMa行動電話系統 中處理功率控制信號之方法及裝置”,2〇〇〇年8月 公佈。 根據一引示信號以及/或者一資料傳輸估計一信號傳輸頻 道的方法亦可於技藝‘中可用的一些論文中找到。 ^ 、 ^ ^ 艳類頻道 估計方法之一由F. Ling說明於一論文中,標題,,輔助參考 之同調CDMA通訊與應用之最佳接受,效能界 | ,及截止 -55 國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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五、發明説明(53 ) 率分析,,,IEEE通訊異動,一九九九年十月,而且以?丨用 的方式併入本文中。 CSI其各種類型的資訊及各種CSI報告機構亦說明於美 國專利申請案號08/963,386,標題”高比率封包資料傳 方法及裝置”,㈣年叩3日+請,讓渡予本申請案^ 人,以及"TIE/EIA/IS-856 cdma2000高比率封包資料空氣 介面規格”,兩者以引用的方式併入本文中。 二巩 可使用各種CSI傳輸方案從接收器系統對傳輸器報告 CSI。例如,可以完全,差異,或其組合傳送CSI。於一: 體實施例中,將定期報告CSI,並且根據先前傳輸之CSI傳 送差異更新。於另一具體實施例中,僅當有改變(例如: 唯獨其改變超過一特殊門限)時才傳送CSI,如此將降低回 饋頻道的有效率。如一例子,僅當改變時,才(例如:以 差異)送回頻道遮罩或SNR。亦可使用用以減少CSI之回饋 資料量的其他壓縮與回饋頻道錯誤恢復技術,而且其應於 本發明的範圍内。 ' 回頭參照圖3,其中將完全/部分CSI提供給一 τχ資料處 理器364,該CSI包含由rx頻道/資料處理器356所估計的 頻道特徵以及/或者由控制器3 6 2所決定之選定傳輸頻道的 指示,而且該τχ資料處理器處理CSI,並將處理的資料提 供給一或更多凋變器354。調變器354進一步附加條件於所 處理的資料,並且經由一反向頻道將cSI傳回傳輸器系統 310 0 於系統3 1 0,所傳輸之回饋信號由天線324接收,由解調 -56- 關*棵準(CNS) A4規格(210X297公釐) A7
:22解凋,並提供給一 RX資料處理器332。RX資料處理 =32執仃與τχ資料處理器364所執行相互補的處理,並 將報告的csi恢復,然後提供給控制器334。 控制器334使用報告的CSI執行一些功能,&括⑴選擇 供資料傳輸用 < 每-群組中的最佳可用傳輸頻道組,以及 決定每一群組之選定傳輸頻道所使用的編碼與調變方 案。如以上所述,控制器334可以達成高通量,或根據某 些其他效能準則或矩陣選擇傳輸頻遒,而且可進一步決定 用以選擇傳輸頻道的門限。 此處所述的技術可用於從一基地台至一或更多終端之下 鏈的資料傳輸,亦可用於從每一終端至基地台之上鏈的資 料傳輸。對於下鏈,圖3及4八至41)中的傳輸器系統31〇可 代表一基地台的一部分,而且圖3,5,及7中的接收器系 、洗350可代表一終端的一部分。而對於上鏈,圖3及々A至々ο 中的傳輸器系統3 10可代表一終端的一部分,而且圖3,5 及7中的接收器系統3 5 〇可代表一基地台的一部分。 傳輸器與接收器系統的元件可以一或更多的數位信號處 理器(DSP),專用積體電路(ASIC),處理器,微處理器, 控制器,微控制器,現場可程式閘陣列(FpGA),可程式 邏輯裝置,其他電子單元,或其任何組合加以實行。此處 所述的某些功能及處理亦可以一處理器上執行的軟體加以 實行。本發明的某些方面亦可以軟體與硬體的組合加以實 行。例如,用以決定門限α及選擇傳輸頻道的計算可根據 一處理器(圖3的控制器334或362)上執行的程式碼加以執 012603 _^__ 本纸張尺度適財® ®家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) ' """"" 1223516 A7 B7 五、發明説明(55 ) 行。 此處包括的標頭作為參考及輔助定位某些章節用。此等 標頭並非用以限制以下說明之觀念的範圍,而且此等觀念 可應用於整個說明中的其他章節。 挺供之揭露具體實施例的前述說明係用以促成熟習此項 技藝者製作或使用本發明。熟習此項技藝者可以很容易明 白此等具體實施例的各種修正,而且於沒有偏離本發明的 精神或範圍下,此處所定義的通則可應用於其他具體實施 例。因此,本發明不以此處所示的具體實施例為限,而是 符合與此處揭露之原理及新穎特性相一致的最寬範圍。 -58-

Claims (1)

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^3711號專利申請案 專利範圍替換本(93年3月) A8 B8 C8 D8 申請專利範園 1. 一種於一多頻通訊系統之多重傳輸頻 之方法,包含·· 道上處理資料傳輸 頻遒的特徵; 群組的傳輸頻道 估叶可供資料傳輸用之複數個傳輪 將衩數個傳輸頻道隔離成一或更多 以及 對於各群組的傳輸頻道, 根據估計的頻道特徵選擇供資料傳輸用的一或更多 傳輸頻道, 根據已定義配置方案於—或更多選定傳輸頻道間配 置群組可用的總傳輸功率, 將一或更多選定傳輸頻道的資料加以編碼及調變, 以及 根據配置的傳冑功率傳輸各選定傳輸頻冑的編碼鱼 調變資料。 、 2·如申請專利範圍第丨項之方法,其中於群組中的一或更多 選定傳輸頻道間近似於科配置各群組可用的總傳輸功 率。 3. 如申請專利範圍第1項之方法,其中於群組中的一或更多 選足傳輸頻道間不均勻配置各群組可用的總傳輸功率。 4. 如申凊專利範圍第3項之方法,其中將較大傳輸功率量配 置給能夠達成較高效能的傳輸頻道。 5. 如申睛專利範圍第1項之方法,其中部分根據已定義配置 万案所配置之總傳輸功率可達成之效能選擇各群組中的 一或更多傳輸頻道。 O:\79\79089-930331 .DOC 5 -59-
•fe 申請專利範爾 6·如中請專利範圍第η之方法,進一步包本: 根據-交插方案交插各群組的資料。° 7·如申請專利範圍第6項之 疋傳輸頻道交插各群組的資料。 ^所有4 8.如申請專利範圍第1項之 .,^ ^ 碟々# ^ 万法,其中根據一門限進一步選 擇各稃組中的一或更多傳輪頻遒。 9·如申請專利範圍第8項之古、、土 ^ , ΒΒ ^ 固矛…又万去,其中選擇各群組的門限, 以提供群組中的選定傳輸頻道高通量。 1〇·如申請專利範園第8項之方法,其中選擇各群组的門限, 以提供群組中可用傳輸頻道_最高可能通量。 η.如申請專利範圍第8項之方法,其中各群組的門限係一特 殊目標的接收之信號雜訊及干擾比例(SNR)。 12. 如中請專利範圍第丨項之方法,其中各群組與用以選擇— 或更多傳輸頻道之一各別門限相關。 13. 如申請專利範圍第丨項之方法,其中根據一公用的編碼與 调變方案將各群組中的一或更多選定傳輸頻道的資料加 以編碼及調變。 14·如申請專利範圍第!項之方法,其中根據選定供群組用之 一各別之編碼與調變方案將各群組的資料加以編碼及調 〇 15·如申請專利範圍第14項之方法,其中從複數個可能之編 碼與調變方業中選擇各群組的編碼與調變方案。 16.如申請專利範圍第i項之方法,其中該多頻通訊系統係一 正交頻分調變(OFDM)系統,且其中複數個傳輸頻道對應 60- O:\79\79089-930331.DOC 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1223516 !*卩.妓換頁 许? '.一 r.., 1 八·.’、Γ.# ·:ν 1 —^11----------------"二一一 : Α8 Β8 C8 D8 六 申請專利範圍 於複數個頻率子頻道。 17·如申請專利範圍第1項之方法,其中該多頻通訊系統係一 多重輸入多重輸出(ΜΙΜΟ)通訊系統,且其中複數個傳輸 頻道對應於一 ΜΙΜΟ頻道的複數個空間子頻道。 18.如申請專利範圍第17項之方法,其中該ΜΙμ〇通訊系統 利用OFDM,且其中複數個傳輸頻道對應於頻率子頻道 的複數個空間子頻道。 19·如申請專利範圍第丨8項之方法,其中各群組對應於一各 別之傳輸天線,而且包括對應於複數個頻率子頻道的複 數個傳輸頻道。 2〇·如申請專利範圍第1項之方法,其中估計的頻道特徵係頻 道增益。 21·如申請專利範圍第20項之方法,其中選擇功率增益大於 或等於一特殊功率增益門限的各群組之傳輸頻道,且其 中功率增益係從頻道增益導出。 22·如申請專利範圍第1項之方法,其中估計的頻道特徵係接 收的信號雜訊及干擾比例(SNR)。 23. 如申請專利範圍第22項之方法,其中選擇snr大於或等 於一特殊SNR門限的各群組之傳輸頻道。 24. —種於一多頻通訊系統中控制資料傳輸之方法,包含: 經由複數個傳輸頻道接收複數個傳輸; 根據接收的傳輸估計複數個傳輸頻道的特徵; 根據估計的頻道特徵與一矩陣選擇供資料傳輸用的一 或更多傳輸頻道;以及 -61 - O:\79\79089-930331 .DOC 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x297公愛) 1223516
-62- 傳送複數個傳輸頻遒的頻道狀態資訊(CSI),且其中根 據一已定義配置方案於一或更多的選定傳輸頻道間配置 複數個傳輸頻道可用的總傳輸功率,且其中根據配置的 傳輸功率於各選定的傳輸頻道上傳輸資料。 25. 如申請專利範圍第24項之方法,其中該已定義配置方案 於一或更多選定傳.輸頻道間均勾分配總傳輸功率。 26. 如申請專利範圍第24項之方法,其中csi識別一或更多選 足傳輸頻道。 ' 27. 如申請專利範圍第26項之方法,其中CSI包含用以識別一 或更多選定傳輸頻道之一頻道遮罩。 28. 如申請專利範圍第24項之方法,其中CSI識別供一或更多 選定傳輸頻道用之一特殊編碼與調變方案。 29. 如申請專利範圍第24項之方法,其中CSI識別供一或更多 選定傳輸頻道用之一特殊資料率。 30·如申請專利範圍第24項之方·法,其中CSI白人m ^ ,、T 包含用以識別自 從前面傳送之CSI起改變的差異指示器。 儿如申請專利範圍第24項之方法,其;根據—公用的編躁 與調變万案將-或更多選定傳輸頻道上傳輸的資料加以 編碼及調變。 32.-種於-多頻通訊系統中選擇供資料傳輪用之傳輸頻道 之方法,包含: ^ 定義一組碼率,其中各碼率可於值於#、。p 、傳幸則則選擇用來將資 料編碼, 定義一組設定點’其中各設定點對岸 T愿^ —各別碼率, O:\79\79089-930331 .DOC 5 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐Γ
並且指示該對應碼率之一特殊效能位準所要求之一目標 之信號雜訊及干擾比例(SNR); 、 對於各碼率, 識別可供資料傳輸用的一或更多傳輸頻道,其中當 根據一已足義配置方案於一或更多識別的傳輸頻遒間 分配總可用傳輸功率時,該等一或更多識別的傳輸頻 道和達成對應於該碼率的設定點;以及 根據一或更多識別的傳輸頻道與配置的傳輸功率決 定碼率之一效能矩陣;以及 選擇與具有一最高效能矩陣之碼率相關之識別的傳輸 頻道供資料傳輸用。 33.如申請專利範圍第32項之方法,其中已定義配置方案於 識別的傳輸頻道間均勾分配總可用傳輸功率。 34·如申請專利範圍第32項之方法,其中各碼率的效能.矩陣 係識別的傳輸頻道所達成之一整體通量。 35. —種一多頻通訊系統中之傳輸器單元,包含: 一控制器,可操作用來接收可供資料傳輸用之複數個 傳輸頻道的頻道狀態資訊(CSI),將可用傳輸頻道隔離成 一或更多群組,而且根據接收之CSI選擇供資料傳輸用之 各群組中的一或更多可用傳輸頻道;以及 一傳輸資料處理器,耦合至該控制器,而且可操作用 來:根據一特殊之編碼與調變方案將各群組的資料加以 接收、編碼、及調變,以提供調變符號;根據一已定義 配置方案於群組中的一或更多選定傳輸頻道間分配各= O:\79\79089-930331.DOC 5 . CO 本紙張尺度適用帽國家鮮(CNS) A4規格(21G χ 2的公董) ' ------ «* * J 申請專利範爾/ 、、且可用的總傳輸功率;以及根據 選定傳輸頻道的調變符號。置的傳輸功率傳輸各 專利範圍第35項之傳輸器單元’其中已定義配置 二群組中的一或更多選定傳輸頻道間均勾 組的總可用傳輸功率。 37·如申請專利範圍第35項之傳輸器單元,進_步包本·· 一傳輸頻道處理器,耦合至傳輸資料處理器G =且可 鉍作用來接收調變符號,並將其多工解訊成—或更多符 號流,供傳輸調變符號用的各天線一符號流。 38·:申請專利範圍第37項之傳輸器單元,其中該傳輸頻道 處理器進-步操作用來根據接收的CSI而附加條件 變符號。 ' 39· 一種一多頻通訊系統中之接收器單元,包含: :接收資料處理器,可操作用來處理經由複數個傳輸 頻逍所接收的複數個傳輸,以及根據處理的傳輸估計複 數個傳輸頻道的特徵; 一控制器,耦合至接收資料處理器,而且可操作用來 根據估計的頻道特徵與一矩陣選擇供資料傳輸用的一或 更多傳輸頻道;以及 一傳輸資料處理器,耦合至控制器,而且可操作用來 傳輸複數個傳輸頻道的頻道狀態資訊(CSI);以及 其中根據一已定義配置方案於一或更多選定傳輸頻道 間配置複數個傳輸頻道可用的總傳輸功率,且其中根據 配置的傳輸功率於各選定傳輸頻道上將資料傳輸至接收 -64 O:\79\79089-930331 .DOC 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1223516 Α8 Β8 C8 D8 、申請專利範圍 χτντ trcr 蒜早兀。 40·如申請專利範圍第39項之接收器單元,其中已定義配置 方案於一或更多選定傳輸頻道間均勻分配總可用傳輸功 〇 -65- O:\79\79089-930331 .DOC 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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