TWI276317B - Multicarrier transmitter, multicarrier receiver, and methods for communicating multiple spatial signal streams - Google Patents

Multicarrier transmitter, multicarrier receiver, and methods for communicating multiple spatial signal streams Download PDF

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Description

1276317 九、發明說明：
【号务明所廣技4标領域；J 本案參考相關文獻 本申請案請求35 U.S.C· 119(e)下對於美國專利申請案 5 第60/503,092號之優先權，其係於2〇〇3年9月15曰所提出， 其在此合併為參考文獻。 發明領域 本發明之實施例係關於無線通訊，且在一些實施例 中，係關於多載波通訊系統。 10 【先前技術】 發明背景 為了增加無線通訊之資料速率和/或處理量，可使用多 於一發射天線且在多於一個之使用一多载波通訊頻道之相 同頻率之次載波之空間頻道上來傳送無線訊號。這些系統 15有時稱為多輸入多輸出（ΜΙΜΟ)系統，且可利用天線之多路 徑分集。傳統的ΜΙΜΟ系統可使用迴旋編碼和/或viterbi編 碼來編碼訊號，然而，這些技術對於天線分離和天線衰減 相關性是敏感的。 如此，有對於用於增加無線通訊系統之資料速率和/或 20處理量之裝置與方法之一般需求。 【考务明内]| 發明概要 本發明係為一種多載波發射器，其包含：一空間頻率 内插器，用以指派一編碼位元順序之二或更多非順序位元 1276317 至一内插器矩陣之矩陣位置，其中被指派給每個矩陣位置之 二或更多位元包含一編碼符號；以及一空間頻率編碼器，用 以將編碼符號預編碼且將預編碼符號映射至一多載波通訊 頻道之多個次載波之一且映射至多個空間頻道之一。 5 圖式簡單說明 所附之申請專利範圍指向本發明之不同實施例之一 些。然而，當與圖形連結考慮時，詳細說明呈現本發明之 實施例之更完整了解，其中在圖形中，類似的數字指稱類 似的項目，且： 10 第1圖為根據本發明之一些實施例之多載波發射器之 方塊圖， 第2圖說明根據本發明之一些實施例之空間頻率内插； 第3圖為根據本發明之一些實施例之一空間頻率區塊 編碼之方塊圖； 15 第4圖說明根據本發明之一些實施例之預編碼； 第5圖為根據本發明之一些實施例之多載波接收器之 方塊圖， 第6圖為根據本發明之一些實施例之空間串流傳輸程 序之流程圖；以及 20 第7圖為根據本發明之一些實施例之空間串流接收程 序之流程圖。 【實施方式3 較佳實施例之詳細說明 下列說明和圖式詳細地說明本發明之特定實施例，以 1276317 使得熟悉技藝之人士能夠實施它們。其他實施例可包含結 構，邏輯，電氣，程序和其他的改變。範例僅是代表可能 的變化。個別的元件和功能是選項性的，除非明確地要求， 且操作之順序可改變。-些實施例之一部份和特徵可包括 5於或取代其他之那些。於申請專利範圍中提出之本發明之 實施例包含那些申請專利範圍之所有可得到的等效物。若 揭示超過-個實施例，則在此可由，，發明，，一詞來個別地或 總稱地指稱本發明之實施例，其僅是為了方便起見且非預 定來自動限制本應用之範圍至任何單一發明或發明觀念。 1〇 帛1W為根據本發明之—些實_之多似發射器之 方塊圖夕載波發射器100可為一無線通訊裝置之一部份， 且可於-多載波通訊頻道上來傳送多載波通訊訊號，諸如 正交分頻多工(OFDM)通訊訊號。 在一些貫施例中，多载波發射iilGG編碼符號，以供在 15 -多載波通訊頻道上傳輸，其包含超過—健間頻道，且 可使㈣過-個的發射天線112。在_些實施例中，多载波 毛射w 1GG使用空間頻率内插和/或高處理量之空間頻率方 鬼馬/、可減；對於迴旋或錯誤校正編碼之需求，雖然 本舍明之耗圍並非受限於此方面。在一些實施例中，多栽 2〇 '皮發射器1〇0所使用之空間頻率内插和/或高處理量空間頻 率品A、扁馬可減j對於維特比(viter叫解碼之需求，雖然本 ^月^祀圍亚非文限於此方面。在一些實施例中，增加的 處理^和/或增加的範圍可通過使用空間頻率内插和/或高 處理二間頻率區塊編碼來實現而勝於使用具有類似位元錯 1276317 辦速率和頻寬之迴旋碼之傳統系統。 β 在一些實施例中，多載波發射器100可包含空間頻率内 插為卿）104，以在位元順序1〇3之位元上執行一空間頻率 5内插。在一些貫施例中，多載波發射器1〇〇亦可包含空間頻 率區塊編碼器（SFBC)106，以預編碼符號向量1〇5之符號， 且將預編碼過的符號映射至空間頻道之一，及至一多載波 通《員運之次載波之一上。在一些實施例中，位元順序 可為一編碼過的位元順序，包括一以一前向錯誤校正(fec) 碼編碼之位元順序，雖然本發明之範圍並非受限於此方 · 面。在一些實施例中，符號向量1〇5之符號可為編碼過的符 唬，包括編碼過的九十度相差振幅調變（QAM)符號或FEc 編碼之QAM符號，雖然本發明之範圍並非受限於此方面。 在一些貫施例中，空間頻率内插器1〇4可指派二或多個 位元順序103之非空間位元至一内插器矩陣之矩陣位置。指 15派給每個矩陣位置之二或多個位元可包含一符號，諸如一 QAM符號，雖然本發明之範圍並非受限於此方面中。在一 些實施例中，空間頻率内插器104可對角地於内插器矩陣之 · 頻率區塊内指派位元順序103之順序位元，且空間頻率區塊 編碼器106可選擇符號向量105之編碼符號以在内插器矩陣 2〇之超過一個之頻率區塊内從對角位置一起預編碼。在一些 實施例中，空間頻率區塊編碼器106可選擇符號向量1〇5之 編碼過的符號以從内插器矩陣之其他和/或不同對角位置 一起預編碼。這些實施例和其他者在下面更詳細地加以討 論0 8 1276317 在一些實施例中，多載波發射器100亦可包含編碼器 102 ’以從未編碼之位元順序101來產生編碼位元1〇3之順 序。在一些實施例中，編碼器102可為一錯誤校正編碼器， 諸如一FEC編碼器，且在其他實施例中，編碼器1〇2可為一 5 、 趣旋編碼器，雖然本發明之範圍並非受限於此方面。 在一些實施例中，多載波發射器100可進一步地包含逆 向快速傅立葉轉換(IFFT)電路108，以從由區塊編碼器106 所提供之空間頻率映射符號1〇7來產生訊號供隨後在空間 頻道之一對應者上或在發射天線112之一對應者上傳送。在 春 〇 一些實施例中，1FFT電路1〇8之輸出訊號可為封包化之訊號 以供傳送。在一些實施例中，電路可包括於在IFFT電路1〇8 之矾號路徑中以加入一循環字首（CP)以協助減少符號間之 干擾，雖然本發明之範圍並非受限於此方面。在一些實施 例中，每個發射天線112可對應於空間頻道之一，雖然本發 15 明之範圍並非受限於此方面。 在一些實施例中，多載波發射器1〇〇亦可包括射頻(RF) 免路110以產生RF訊號，其係用以在多載波通訊頻道之次載 鲁 波上傳送由對應之IFFT電路108所提供之時域調變預編碼 符號。在一些實施例中，RF電路110可與發射天線112之一 20相關，雖然本發明之範圍並非受限於此方面。 雖然多載波發射器1〇〇圖解為僅具有二個發射天線 112，但是二對應RF電路110和二個對應IFFT電路1〇8，但本 發明之範圍並非受限於此方面。在_些實施例中，多載波 發射器100可具有高達四個或更多之天線112，對應2RF電 9 1276317 路110和對應之IFFT電路1〇8，其視能夠通訊之差異化空間 串流之數目而H些實施例中，多載波發射器丨⑽可* ’ -多載波輕站:in部份，其包括多載越收器電路。 這些實施例在下面更詳細地加以討論。 5 在一些貝施例中’多載波發射器100可抑制不執行空間 内插且可執行空間頻率區塊編碼。在一些實施例中，多載 波發射器⑽可抑制錢㈣間鮮區塊編碼，且可執行空 間頻率内插。在-些實施例中，多載波發射器⑽可執行空 間頻率内插和空間頻率區塊編碼。在這些不同的實施例 Φ 10中’多載波發射器100可指示空間頻率内插和/或空間頻率 區塊編碼是否正被執行至接收站臺。 第2圖况明根據本發明之一些實施例之空間頻率内 插。矩陣200可表示-内插器矩陣，其係由空間頻率内插器 1〇4(第1圖）使用’來執行根據本發明之實施例之空間頻率内 15插。在一些貫施例中，内插器矩陣200之列218和222可對應 於許多空間頻迢和/或許多發射天線112(第丨圖”其係用來 由多載波傳接器100(第丨圖）傳送之用。在一些實施例，内 鲁 插器矩陣200之行206-216可對應於多載波通訊頻道之多個 次載波。為了容易了解，内插器矩陣2〇〇說明對二個發射天 2〇線和六個次載波執行之内插之範例，然而，本發明之實施 例包括以高達六十四個或更多之次載波和高達四或更多個 空間頻道和/或發射天線來做内插。 在矩陣200中，一位元順序之位元，諸如編碼過的位元 順序103(第1圖），係圖解為位元bl，b2 ..b2〇，其中下標表示 10 1276317 在由-編碼器所提供之順序中之位元之順序，諸如編碼器 1〇2(第1圖）。根據-些實施例，空間頻率内插器1〇4(第圓 可指派一編碼過的位元順序之二或更多個非順序位元（例 如位元bl & bl3)給内插器矩陣200之矩陣位置2〇3。在一些 5實施例中，指派給每個矩陣位置203之二或更多位元可包含 一編碼過的符號，諸如一FEC編碼QAM符號。在一些實施 例中，空間頻率内插器1〇4(第1圖）可在内插器矩陣2〇〇之頻 率區塊202，204内對角地指派編碼過的位元順序1〇3(第i圖） 之順序位元(例如位元bl，b2等）。例如，每個符號之第一位 10元205可橫跨第一頻率區塊202且然後橫跨第二頻率區塊 204以一對角方式來加以指派。第一位元2〇5可為編碼過的 位元順序103(第1圖）之順序位元之第一位置。空間頻率内插 裔104(弟1圖）亦可橫跨第一頻率區塊2〇2且然後橫跨第二頻 率區塊204以對角方式來指派每個符號之第二位元207。第 15 二位元207可為編碼位元順序之順序位元之一下一個位 置。在此範例中，每個符號可包含來自第一位元205之一位 元以及來自第二位元207之一位元，雖然本發明之範圍並非 受限於此方面。 在一些實施例中，頻率區塊之數目可被選擇來增加次 20 載波和發射天線間之分集性。在一些實施例中，一頻率區 塊可被選擇來具有高達二或更多倍之行（例如次載波頻率） 以及列（例如空間頻道或發射天線），雖然本發明之範圍並非 受限於此方面。 雖然與矩陣位置203相關之符號被圖解為每個符號具 1276317 有二個位元（即九十度相位移鍵控（QPSK)調變），且有時稱 為QAM符號，其他調變級亦是適合的。例如8PSK，其在每 個符號上通訊三個位元，16九十度振幅調變（16QAM)，其 每個符號通訊四個位元，32QAM，其每個符號通訊五個位 5 元，64QAM，其每個符號通訊六個位元，128QAM，其每 個符號通訊七個位元，以及256QAM，其每個符號通訊八個 位元，亦是適合的。再者，具有每個次載波更高之資料通 訊速率之調變級亦可加以使用。 在一些實施例中，空間頻率内插器104(第1圖）可提供向 10 量1〇5(第1圖）給空間頻率區塊編碼器1〇6(第1圖）。在這些實 施例中，每個向量1〇5(第1圖）可包括可由與從可對應於空間 頻道之一之矩陣200之列（例如列218或222)之一之矩陣位置 2〇3相關之符號所表示之位元。 第3圖為根據本發明之一些實施例之一空間頻率區塊 15 編碼器之方塊圖。空間頻率區塊編碼器300可適於使用來做 為空間頻率區塊編碼器1〇6(第1圖），雖然空間頻率區塊編碼 之其他組態亦是適當的。根據一些實施例，空間頻率區塊 編碼器300可預編碼符號之群組，諸如來自矩陣位置203(第 2圖）之符號之群組，其可為FEC編碼之qAM訊號之群組。 2〇在一些實施例中，空間頻率區塊編碼器300亦可映射預編碼 過的符號至一多载波通訊頻道及多個空間頻道之一之多個 次載波之一，以傳送至一多載波接收站臺。 在一些實施例中，空間頻率區塊編碼器300可包括位元 映射器302 ’以將指派給内插器矩陣200(第2圖）之矩陣位置 1276317 203(第之二或更多個位元(例如位元μ細(第·， 以產生編碼過的符號。在—些實施例中，位元映射㈣河 產生編碼_QAM符號，軸本㈣之㈣並非受限於此 方面。 5 $間頻率區塊編碼器_亦可包括序列至平行轉換器 31以從序列符號串流來產生多個平行符號向量挪。每 符號向量可具有超過-個之符號。在一些實施例中，平行 符號向量305可包含編碼過的符號之群組以供預編碼之用。
空間頻率區塊編碼器300亦可包括預編碼器裏以從符 Π)號向量305來將編碼符號之群組做預編碼。空間頻率區塊編 碼器300亦可包括空間解符號映射器，以將預編碼之符號 映射至-多載波通訊頻道之多個次载波之一，以及映射至 多個空間頻道之-。此在下面更詳細地討論。
第4圖說明根據本發明之一些實施例之預編碼。在一些 15貝把例巾’由第4圖所說明之操作可由預編碼器3()6(第3圖） 來加以執行，雖然其他預編碼器亦是適當的。矩陣棚說明 一天線次載波指派矩陣，其中行數可對應於多載波通訊頻 道之多個次載波，且列數可對應於多個空間頻道。在一些 貫施例中，指派給矩陣400之位置之編碼符號可對應於内插 20器矩陣200(第2圖）之矩陣位置203(第2圖），雖然本發明之範 圍並非受限於此方面。 在一些實施例中，預編碼器3〇6(第3圖）可選擇一組編碼 付號來從矩陣400之超過一個之頻率區塊内之對角矩陣位 置一起預編碼。編碼符號可與矩陣位置2〇3(第2圖）相關。例 13 1276317 如，預編碼器306可一起預編碼每個群組406，408和410之 ， 符號。在一些實施例中，每個群組可包含多個非預編碼之 QAM符號，其係從超過一個之頻率區塊（例如頻率區塊 402，404)内之對角位置加以選擇的。 5 在預編碼之後’每個預編碼之符號可包含依序來自一 相關群組之矩陣位置203(第2圖）之符號（例如非預編碼之 QAM符號）之線性組合。例如，第一群組406(即第一組）可 包含四個符號401，411，413和423(例如非預編碼之QAM符 號）。在預編碼之後，結果之四個預編碼之符號可為四個編 春 1〇 碼符號401，411，413和423之線性組合，雖然本發明之範 圍並非受限於此方面。第二群組408(即第2組）可包含四個符 號403，407，415和419(例如非預編碼之QAM符號）。一第 三群組（即第3組）可包含四個符號405，409，417和421(例如 非預編碥之QAM符號）。預編碼器306(第3圖）之輸出可為與 15 矩陣400之每個位置相關之預編碼過的符號。 在一些實施例中，對一預編碼群組所選擇之非預編碼 符號可從矩陣400之超過一個之頻率區塊内之對角位置來 擊 加以選擇。在這些實施例中，對角位置可能與編碼位元如 何對角地被指派以供内插之用不同，如此使得任何群組不 20 包括從順序位元產生之符號。例如，因為符號401和409在 對角矩陣位置中，且包含從順序位元所產生之符號(例如bi 和b2)，所以符號401和符號409可被選擇來在不同的預編碼 群組中。在此例中，對第一群組406選擇符號401，而對第 三群組410選擇符號409，雖然本發明之範圍並非受限於此 14 1276317 方面。在〆些實施例中，相對於空間頻率内插器⑽(第 之順序位元之内插而言，對預編碼群組所選擇之符號可為 反對角的（相反方向對角）。 在-些實施例中，預編碼器306(第3圖）可藉由將每個符 5號向量乘以一複數場矩陣來編碼符號之群组(例如一符號 向量），以產生預編碼之符號向量。在—些實施例中，_ 碼器306(第3圖）可為一線性平方預編碼器。在一些實施例 中，複數場矩陣可為一平方複數場矩陣，其實質上具有一 列式範德蒙德(Vandermonde)結構，雖然本發明之範圍並非 10 受限於此方面。 15 20 參考第1圖，在-些實施例中，用以傳送空間串流之空 間頻道可為至少部份相關的（即頻率上非正交）之頻道。在一 些實施财，每個㈣頻道可使則目_料符= 周變I 載波。在-些實施例中，介於空間頻道間之非相關（即部份 正交性)可透敍線㈣㈣現。在—㈣施财，發射天 線112間可具# —空間’其為至少近於—傳送頻率之-半波 長，雖然本發明之範圍並非受 又1、此方面。在一些實施例 中，天線間隔可加以選擇，如卞你… 擇如此使得不同的天線經歷未相 關的頻逼哀減。在一些實施例中， 用之空間頻波傳脑_所使 、阿處理1空間頻率區塊編碼可減 k小天線間隔或分離之敏感性，且對於天線衰減相 關性來說可是堅固的。在一 ,.„ 些貝軛例中，相對於傳送之波 長末况，天線分離是小的一此 道之非相關性可透過波束中’介於空間頻 束形成來加以貫現。雖然本發明之 15 1276317 範圍並非受限於此方面。 i在I貝施例中，多載波通訊頻道可包含多個符號調 又人載波。、在-些實施例中，每個符號調變次載波可在大 致另’人载波之中心頻率上具有-零，以實現多載波通訊 ^道之次載波間之正交性。在-些實施例中 ，多載波通訊 頻逼可為—正交分頻多1(〇醜)通訊頻道，其包含多個 DM人載波’雖然本發明之範圍並非受限於此方面。 、在一些貫施例中，發射天線112可用來將頻道劃分成超 10 15 20 過:：空間頻道。在-些實施例中，每個發射天線112可定 義一空間傳送頻道。在其他實施例中，多載波發射器100可 吏用波束形成技術來將頻道劃分成空間頻道。在—些實施 例中’母個空間頻道可用來在與另-空間頻道相同之次載 波上通訊分_或獨立的資财流，其允許額外資料之通 訊而不會增加解帶寬。空_道之使用刊用頻道之多 路徑特性。 在一些貫施财，董子一多載波通訊頻 在一5邮_中或在—2.4GHZ頻譜中之次載波。= 知例中’ 5GHz頻譜可包括範圍從近4·9至5 9GHz之頻率，且 2.4GHz頻譜可包括範圍從近2 3至2 5咖之頻率，雖然本發 明之範圍並非受限於此方面’因其他頻譜亦是同樣適合 :。在超寬頻(UWB)實施例中，董卜多载波通訊頻道之頻 譜可包含更寬的頻譜。 第5圖為根據本發明之一些實施例之一多載波接收器 之方塊圖。多載波接收器500可為一無線通訊裝置之一部 16 1276317 份，且可在一多載波通訊頻道上來接收多載波通訊訊號， ， 諸如OFDM通訊訊號。在一些實施例中，多載波接收器5〇〇 可為一通訊站臺之一部份，其亦可包含一多載波發射器， 諸如多載波發射器1〇〇(第1圖）’雖然其他多載波發射器亦可 5 能是適合的。 在一些貫施例中，空間頻率内插和/或空間頻率區塊編 碼之使用可協助減少對於迴旋或錯誤校正解碼之需求，雖 然本發明之範圍並非受限於此方面。在一些實施例中，空 間頻率内插和/或空間頻率區塊編碼之使用可協助減少對 · 10於Viterbi解碼之需求，雖然本發明之範圍並非受限於此方 面。在一些實施例中，增加的處理量和/或增加的範圍可透 過使用S間頻率内插和/或高處理量空間頻率區塊碼於系 、、4上之使用來貫現’其係使用具有類似的位元錯誤速率和 頻寬之迴旋碼。在-些實施例中，多載波接收器5〇〇可將在 15 —多載波通關道上接___碼，該減係以高處 理量空間頻率區塊碼編碼的，其係使用一反覆零化程序以 連續地消除干擾。 在些只施例中，多載波接收器5〇〇可包含解碼器 6解碼為506可為-空間頻率區塊碼(㈣c)解碼器，其 Ί 解碼③和—零消除器。零消除器可以每個次 载波之基礎來執行一反霜愛 、 设令湞除权序，以消除由其他次載 、斤k成的干k㈣解碼器可於零消除器消除來自盆他 層之干擾之^在一層内解碼符號。 、 在二貝Μ例中，解碼器5〇6可在執行反覆零消除處理 17 W/W17 解碼器506可包括—循 ’。在-些實施例中， 符號層解碼，且可將循環解二也將-相關* 乘以-複數場_。之輪出（即—次—個解碼層) 的符號向量⑽如再生目前的再生-:編碼 使得-目前層之貢獻可被轉2消除程度之用，如此 -些實施例中，對每個次二:_:_止。: 做消除直到所有層被解 ：化_人’㈣7反復 午馬為止’雖然本發明之範圍並非受 10
η匕I 0¼例中，循環解碼器可執行在—循環或 循環關内之最大可能性_偵測，不像一耗盡MU貞測。 在-些貫施例中’解碼器寫可對多載波通訊頻道之每個次 載波產生解碼符號向量505。在_些實施例中，符號向量505 可為QAM符號向量。
在-些貫施例中，零消除程序可零化符號如此使得第i 15層仍可透過第卜1層具有來自第-層之干擾，且大致上對-特定次載波頻率在—符號向量内沒有第i+1層至第M層之干 擾，雖然本發明之範圍並非受限於此方面。Μ可等於發射 天線之數目。在一些實施例中，在零化之後，以一零消除 過的符號向量為基礎，零消除程序亦可消除在符號向量内 20之一些元素。此程序可連續地執行，直到所有層被解碼為 止。在一些實施例中，此可為一反覆程序。 在一些實施例中，多載波接收器500亦可包含空間頻率 解内插器504。在這些實施例中，空間頻率解内插器5〇4可 接收與編碼符號（其可為QAM符號)相關之位元之群組，其 18 1276317 為與每個空間頻道相關之向量505之型式。與每個編碼符號 相關之位元可被指派給一解内插器矩陣之矩陣位置以供解 内插之用。在一些實施例中，對每個空間頻道之位元可产 5跨矩陣之行來指派且可從矩陣中橫跨矩陣之每個頰率區塊 5以一對角方式來讀取。例如，解内插矩陣可類似於矩陣 200(第2圖）以及第一位元205(第2圖）可首先從每個頻率區 塊之對角位置讀取(例如位元b 1，b2,b3，b4& )，且然後可其次 (例如位元1313山14山14，1315，1316)從每個頻率區塊之對角位 1〇置讀取第二位元207(第2圖）。結果，空間頻率解内插器504 · 可產生編碼過的位元順序5〇3，其包含可對應於位 1圖）之餐钱元順序。 在些貫施例中，多載波接收器500亦可包含解碼养 地從編碼位元順序5〇3來產生解碼位元501之順序。在 15 :些實^例中，解喝器搬可為一錯誤校正解碼器，諸如一 β向錯外it(FEC)解碼II，且在其他實施例巾，編碼器5〇2 "、在圪旋解碼為，雖然本發明之範圍並非受限於此方面。 在一些貫施例中，多載波接收器500亦可包含FFT電路 φ ^、、从將透過接收天線512所接收到的多載波通訊頻道之 H做解_以產生與每個接收天線相關之符號向量。 妾收的付就向量（即來自每個天線512)可包括來自多載波通 之—人載波之每一個之符號項。在一些實施例中，接 收=、、泉512之數目可大於或等於用來傳送多載波通訊訊號 之^射天線或空間頻道之數目，雖然本發明之範圍並非受 限於此方面。 19 1276317 在一些實施例中，多載波接收器500亦可包含一符號解 映射杰’其做為解碼器506之一部份，以將解碼符號向量解 映射’且產生位元以供解内插器5〇4做解内插之用。在一些 例中’電路（未圖解）可包括於FFT電路508之前之訊號 路徑中’以移除-循環字首(CP)，其係由發射器加入者， 以協助減少符號間的干擾，雖然本發明之範圍並非受限於 此方面。在-此/ » 1 . 二灵軛例中，多載波接收器500可包括RF電路 51〇以將由天線512於多載波通訊頻冑上所接收到的妳訊號 10
做解调k。在一些實施例中，RF電路51〇可提供時域的符號 調變次載波至FFT電路5〇8。 在一些貫施例中，多載波發射器100(第1圖）和/或多載 波接收為500可為具有無線通訊能力之一個人數位助理 (PDA)’ -膝上型或可攜式電腦，—網路平板，一無線電話， 15 20 一播線耳機，一呼叫哭 ’一即時訊息裝置，一數位相機， 一存取點或其他可無線地接收和/或傳送資訊之裝置之-利在些貝％例中’多載波發射器^(第丄圖）可傳送， 且夕載波接UG可根據特定通訊標準來接收射頻(RF) 通Λ 4如电子私機工程(IEEE)協會標準，其包括對無線
局部區域網路（WLAN)之IEEE 802.U⑻，8〇2.aa( 8〇2.aa(g/h)和/或80^⑻標準’和/或對無線大眾區域網 〇VMANK802‘16標準’雖然發射器⑽(第明和/或接收 5〇0亦可適純據其他技術㈣奸/或接收祕，包括數 位視訊廣龍定(dVB_t)_標準和高性能射頻局部區域 網路(HiperLAN)標準。 20 1276317 雖然於802.Ux實現(例如802.11a，802.11g，802.11 ΗΤ 等）之不範性環境中討論本發明之一些實施例，但申請專利 乾圍並非如此受限。本發明之一些實施例可使用多载波無 線通訊頻道（例如正交分頻多工（OFDM)，分離多調調變 5 (DMT)等）實現做為任何無線系統之一部份，諸如可使用於 一無線個人區域網路（WPAN)，一無線本地區域網路 (WLAN) ’ 一無線大眾區域網路(WMAN)，一無線廣域網路 (WWAN)，一胞元網路，一第三代(3G)網路，一第四代(4g) 網路，一全域行動電話系統(UMTS)，以及類似的通訊系統。 10 在一些實施例中，每個發射天線112(第1圖）和每個接收 天線512可包含一方向性或全向性天線，其包括例如一雙極 天線，一單極天線，一迴路天線，一微條天線或其他型式 之天線型式，以接收和/或傳送RF訊號。 在一些實施例中，多載波發射器1〇〇(第1圖）和/或多載 15波接收器500可為一單一多載波通訊站臺之一部份。雖然多 載波發射器100(第1圖）和/或多載波接收器500可為一或多 個無線通訊裝置之一部份，但多載波發射器1〇〇(第1圖）和/ 或多載波接收器500可為幾乎任何無線或有線通訊裝置之 一部份，包括一般用途處理或計算系統。在一些實施例中， 20多載波發射器1〇〇(第1圖）和/或多載波接收器500可為一電 池供電裝置之一部俋。在一些實施例中，當發射器1〇〇(第1 圖）和接收器500為一單一通訊站臺之一部份時，傳送和接 收天線可共用，雖然本發明之範圍並非受限於此方面。 雖然多載波發射器100(第1圖），空間頻率區塊編碼器 21 1276317 3 Ο Ο (第3圖）以及多載波接收器5 〇 〇被說明為具有幾個分離的 功能το件’功能元件之一或多個可加以組合且可藉由組合 軟體組態元件來實現，諸如處理元件，包括數位訊號處理 $(DSP) ’以及/或其他硬體元件。例如，一些元件可包含 5 一或多個微處理器，DSP，應用特定積體電路(ASIC)，以及 。午夕不同的硬體和邏輯電路之組合，以執行至少在此所描 述之功能。 除非另外特定地說明，諸如處理，計算，運算，決定， 頒不或類似者之項目可指稱一或多個處理或計算系統或類 似衣置之一動作和/或程序，其可處理並將表示為在一處理 系統之暫存器和記憶體内實體（例如電子）量之資料轉換成 為★員似地表不為在處理系統之暫存器或記憶體内之實體量 之貝料’或其他這樣的資補存，傳輸或顯示裝置。 15 第6圖為根據本發明之一些實施例之一空間串流傳輸 序之机耘圖。空間串流傳輸程序6〇〇可由一多載波發射器
2以執行，諸如多载波發射器1〇〇(第1圖），雖然其他多載波 "射器組態亦可執行程序600。 卞乍602、扁碼一位元串流以產生一編碼位元順序。操作 602可使用一# 2〇古a π °、奴碼，雖然本發明之範圍並非受限於此 _ —貝也列中，操作602可由編碼器102(第1圖）加 位元Ϊ作604蜡由指派—編碼位元順序之二或多個非順序 指内插器矩陣之矩陣位置來來執行空間頻率内插。 “母個矩陣位置之二或多個位元可包含編碼符號，諸 22 1276317 如一 FEC編碼QAM符號(例如非預編碼之符號）。在一此费扩 例中，内插器矩陣可由多個用來做傳輸用之發射天線以及 多載波通訊頻道之多個次載波來定義，雖然本發明之範圍 並非受限於此方面。在一些實施例中，操作6〇4可由空間頻 ’ 率内插器1〇4(第1圖）來加以執行。 在一些實施例中，操作602對角地在内插器矩陣之頻率 區塊内指派編碼位元順序之順序位元。在一些實施例中， 操作604選擇編碼符號以將在内插器矩陣之超過一個之頻 率區塊内之對角位置所產生者預編碼。 鲁 1〇 操作606藉由將編碼符號做預編碼來執行空間頻率區 塊編碼，其可為FEC編碼QAM符號。在一些實施例中，操 作606包含編碼符號之預編碼群組。在一些實施例中，每個 群組可包含多個從一天線次載波指派矩陣之超過一個之頻 率區塊内之對角位置所選擇之編碼符號。在一些實施例 15中，操作606可由空間頻率區塊、編石馬器1〇6(第1EI)來加以執 行。 才木作608將預編碼的符號映射至一多載波通訊頻道之 修 多^载波之-以及多個空間頻道之一和/或發射天線。在 一員轭例中，刼作608包含將預編碼符號以内插器矩陣中 20相，之編碼付號之指派為基礎來映射至該多載波通訊頻道 之夕個_人載波之一，以及至多個空間頻道之一。在一些實 施以中&作6 〇 8可由空間頻率區塊編碼器酬(第！圖）來加 以執行。 &作⑽執#反轉快速傅立葉轉換，關變供隨後於多 23 1276317 載波通訊頻道之多個次載波之一上以及由多個對應於空間 頻道之發射天線之一做傳輸用之預編碼符號。在一些實施 例中，操作610可由IFFT電路1〇8(第1圖）加以執行。 操作612亦可包含從調變預編碼符號產生射頻訊號。操 5 作612亦可包含在多載波通訊頻道之次載波上傳送調變預 編碼符號。在一些實施例中，操作612可由RF電路110加以 執行（第1圖）。 第7圖為根據本發明之一些實施例之一空間串流接收 程序之流程圖。空間串流接收程序700可由一多載波接收器 1〇加以執行，諸如多載波接收器500(第5圖），雖然其他接收器 組態亦可用來執行程序700。程序700可用來分離並解碼多 载波訊號，其係於包含多個空間頻道之一多載波頻道上加 以傳送。在實施例中，空間頻率内插和/或空間頻率區塊編 石馬可於傳送之前加以執行。 操作702在於一多載波接收器之每個天線上所接收到 的訊號上執行FFT。由操作702所產生之頻域訊號可包括來 自多載波頻迢之每個次載波之訊號項以及來自使用於傳送 多载波訊號時所使用之每個空間頻道或發射天線之訊號 員在一些貫施例中，操作702可由FFT電路5〇8(第5圖）來 20 加以執行。 知作704執行-零消除程序和一球形解碼程序，以產生 編碼符號(例如編碼的QAMrt)，其係與每健間頻道和 每個次載波相關。在-些實施例中，操作704可重覆地以每 個次載波之基礎來消除來自一接收多載波訊號之干擾，且 24 1276317 5 10 15 20 產生。夕個次載波之每—個和多個空 之符號向量，以產生" 母—個相關 之各乂 夕與多個天線次載波傳送指派 之母—個相狀位元。在_些實施财，摔作％ 器鄕(第5圖）來加以執行。 由解瑪 :物將由操作704所產生之位元做空間 =矩Γ ，操作706可將二或多個與橫跨-解内 之斜區塊以—對財狀天線次載波指派相關之 病内插。在-些實施例中，操作取指派二或多個盘天 、、泉:人载波指派相關之位元之位元給—解内插矩陣，且對 地讀取來自解内插矩陣之頻率區塊内之位元，以產生 ^立元順細供隨㈣錯誤校正解如。在-些實施例 ，#作706可由空間頻率解内插器州(第$圖）來加以執行。 操作谓將由操作7〇6所產生之編竭位元順序解碼，以 f生:解碼過的位元順序。在一些實施例中，操作观可由 解碼為502(弟5圖）來加以執行。 雖然程序_(第6圖）和700之個別操作說明和描述為分 離操作，但是個別操作之一或更多可同時執行，且不要求 操作以所說明之順序來執行。 本發明之實施例可於硬體，韋刀體和軟體之一或其之組 合中加以實現。本發明之實施例亦可以儲存於一機器可讀 取之媒體上之指令來加以實現，其可由至少一處理器來加 以讀取和執行，以執行在此描述之操作。一機器可讀取之 媒體可包括任何絲以可由—機器（例如—電腦)讀取之型 式儲存或傳送資訊之機制。例如，—機器可讀取之媒體可
25 1276317 包括唯讀記憶體(ROM)，隨機存取記憶體(RAM)，磁碟储 存媒體’光儲存媒體，快閃記憶體震置，電氣，光學，音 訊或其他型式之傳播訊號(例如载波，紅外訊號，數位訊二 等）以及其他。 5 提供摘要以符合37 C.F儿章節W⑻，其要求—摘 要，其會允許讀者確定技術揭示之特性與要點。其以並非 被用來_申請專利範圍之精神或意義之理解所提出的。 在前述詳細說明中，不同的特性有時被集合在一單一 實施例以供使揭示内容簡明之目的用。此揭示之方法並非 # Κ)要被理解為反映出所請求之主體之實施例要求比明確列舉 於每項申請專利範圍中更多之特徵之意圖。再者，如下列 申請專利範圍所反映出來的，本發明可展現比一單一揭示 實施例之所有特徵來得少之特徵。如此，下列專利範圍在 此合併至詳細說明中，連同每個申請專利範圍依據其本身 15 做為一分離的較佳實施例。 【圖式簡單說> 明】 第1圖為根據本發明之-些實施例之多載波發射器之 # 方塊圖； 第2圖說明根據本發明之_些實施例之空間頻率内插·， 20 第3圖為根據本發明之一些實施例之一空間頻率區塊 編碼之方塊圖； 第4圖說明根據本發明之一些實施例之預編碼·， 第5圖為根據本發明之一些實施例之多載波接收器之 方塊圖； 26 1276317 第6圖為根據本發明之一些實施例之空間串流傳輪程 序之流程圖；以及 王 第7圖為根據本發明之一些實施例之空間串流接收浐 序之流程圖。 【主要元件符號說明 100…多載波發射器 ιοί…未編碼位元 102…編碼器 103…位元順序 104···空間頻率内插器(SFI)
105…預編碼符號向量1〇5 106---SFBC 107···空間頻率映射符號 108.. .1FFT 電路 110 …RF 112···發射天線 200···内插器矩陣 202,204…頻率區塊 203···矩陣位置 206.208.210.212.214.216.. .行 216···頻率音調 218,222···列 300···空間頻率區塊編碼器 302…位元映射器 3〇4…平行轉換器 305···平行符號向量 306···預編碼器
310···空間頻率符號映射器 400…預編碼操作 406,408,410···群組 401，411，413,423...符號 402,404···頻率區塊 500···多載波接收器 512…接收天線 510---RF 508---FFT 506...SFBC解碼器:N/C +解碼哭 505…解碼符號向量 504···空間頻率解内插器 503…位元順序 502…解碼器
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Claims (1)

1276317 十、申請專利範圍： 第93127730號申請案申請專利範圍修正本 95. 06. 29. 1. 一種多載波發射器，其包含： 一空間頻率内插器，其用以指派一編碼位元順序之 5 二或更多非順序位元至一内插器矩陣之矩陣位置，其中 被指派給每個矩陣位置之二或更多位元包含一編碼符 號；以及 一空間頻率編碼器，其用以將該等編碼符號預編碼 且將預編碼符號映射至一多載波通訊頻道之多個次載 10 波之一且映射至多個空間頻道之一。 2. 如申請專利範圍第1項之發射器，其中該空間頻率内插 器在該内插器矩陣之頻率區塊内對角地指派該編碼位 元順序之順序位元，以及 其中該空間頻率編碼器選擇編碼符號以從由該内 15 插器矩陣之超過一個之頻率區塊產生之對角位置一起 預編碼。 3. 如申請專利範圍第2項之發射器，其中該空間頻率内插 器包含用以預編碼編碼符號之群組的一預編碼器，每個 群組包含多個從一天線次載波指派矩陣之超過一個之 20 頻率區塊内之對角位置選擇之編碼符號， 每個預編碼符號包含大致一相關群組之編碼符號 之線性組合。 4. 如申請專利範圍第3項之發射器，其中該預編碼器藉由 將每個符號向量乘以一複數場矩陣來編碼多個符號向 28 1276317 量，以產生預編碼符號向量，每個符號向量包含群組之 一之九十度振幅調變符號。 5. 如申請專利範圍第1項之發射器，其中該内插器矩陣係 由多個用來傳送之發射天線以及該多載波通訊頻道之 5 多個次載波所定義的。 6. 如申請專利範圍第1項之發射器，其中該空間頻率編碼 器包含一空間頻率符號映射器以將該等預編碼過的符 號映射至多載波通訊頻道之多個次載波之一以及映射 至多個空間頻道之一。 10 7.如申請專利範圍第1項之發射器，其中該空間頻率編碼 器進一步包含一位元映射器以映射指派給該内插器矩 陣之矩陣位置之二或多個位元，以產生該等編碼過的符 號。 8. 如申請專利範圍第1項之發射器，其進一步包含一錯誤 15 校正編碼器以從一未編碼位元順序來產生編碼位元之 順序。 9. 如申請專利範圍第1項之發射器，其進一步包含逆向快 速傅立葉轉換電路，以調變預編碼符號以供在多載波通 訊頻道之多個次載波之一上之隨後射頻傳送之用，且其 20 是藉由對應於空間頻道之一之多個發射天線之一。 10. 如申請專利範圍第9項之發射器，其進一步包含與發射 天線之一相關之射頻電路，以產生射頻訊號，其係用於 在該多載波通訊頻道之次載波上傳送調變預編碼九十 度振幅調變符號。 29 1276317 11. 如申請專利範圍第1項之發射器，其中該多載波通訊頻 道包含多個空間頻道，每個空間頻道係與多個發射天線 之一相關， 其中每個空間頻道使用與其他空間頻道相同之頻 5 率次載波， 其中該等發射天線在其之間具有一間隔，其至少近 於一傳送頻率之一半的波長。 12. 如申請專利範圍第11項之發射器，其中該多載波通訊頻 道包含多個符號調變次載波，以及 10 其中每個符號調變次載波在大致其他次載波之中 心頻率上具有一零，以實現在該多載波通訊頻道之次載 波間之大致的正交性。 13. 如申請專利範圍第1項之發射器，其進一步包含電路以 選擇性地不做下列任一： 15 以該空間頻率内插器執行空間頻率内插，或者 以該空間頻率編碼器來執行空間頻率編碼。 14. 如申請專利範圍第1項之發射器，其中該發射器為一多 載波通訊站臺之一部份，其包含該多載波發射器以及一 多載波接收器，其中該多載波接收器包含： 20 一解碼器，其包括一零消除器，來以一每個次載波 之基礎反覆地消除來自接收到的多載波訊號之干擾，並 產生與每個次載波和每個空間頻道相關之符號向量，該 解碼器進一步包含一空間頻率解碼器，以將橫跨頻率區 塊之符號群組解碼；以及 30 1276317 一空間頻率解内插器，以橫跨一解内插器矩陣之頻 ， 率區塊以一對角方式來將位元做解内插，該等位元為解 碼器在該解内插器矩陣中之指派位置。 15. —種傳送之方法，其包含下列步驟： 5 藉由指派一編碼位元順序之二或更多個非順序位 元給一内插器矩陣之矩陣位置來做空間頻率内插，其中 被指派給每個矩陣位置之二或更多個位元包含一編碼 過的符號； 藉由將該等編碼過的符號預編碼來執行空間頻率編 ® 10 碼；以及 將預編碼符號映射至一多載波通訊頻道之多個次 載波之一以及多個空間頻道之一。 16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中指派包含在該内插 器矩陣之頻率區塊内對角地指派該等編碼位元順序之 15 順序位元，以及 其中預編碼包含選擇編碼符號以供將從在該内插 器矩陣之超過一個的頻率區塊内之對角位置所產生者 · 一起預編碼。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該預編碼步驟包含 20 預編碼該等編碼符號之群組，每個群組包含多個編碼符 號，其係從一天線次載波指派矩陣之超過一個之頻率區 塊内之對角位置選擇的， 每個預編碼符號包含大致一相關群組之編碼符號 之線性組合。 31 1276317 18·如申請專利範圍第15項之方法，其中該内插器矩陣係由 用來做傳送之多個發射天線及該多載波通訊頻道之多 個次載波所定義的。 19.如申請專利範圍第15項之方法，其中空間頻率編碼包含 5 將該等預編碼之符號以該内插器矩陣中相關編碼符號 之指派為基礎來映射至該多載波通訊頻道之多個次載 波之一以及至多個空間頻道之一。 20· 一種多載波接收器，其包含： 一解碼器，其用來以每個次載波之基礎反覆地祕 _ 10 來自—接收？載波訊號之干擾，並產生與多個次載波之 每:個和多個空間頻道之每一個相關之符號向量，該解 碼為進-步用於將符號之群組解碼並產生與天線次載 波傳送指派相關之二或更多個位元；以及 玉門ν員率知内插态，其用以將橫跨一解内插器矩 15 F車之多個頻桂塊為-對角方式之天線次載波指派相 關之該等二或更多個位元做解内插。 21·如申請專利範圍第20項之多載波接收器，其中該解碼$ · 使用-反覆零消除程序以消除來自該多載波訊號之次 載波之干擾，且 其中該空間頻率解内插器指派與天線次載波指派 相關之二或更多個位元之位元至一解内插器矩陣，並對 角地從該解内插器矩陣之頻率區塊内讀取該等位元以 產生一編碼位元順序。 22.如申請專利範圍第21項之多載波接收器，其進-步包含 32 1276317 多個接收天線，其中該等多個接收天線大於或等於用來 傳送該多載波訊號之空間頻道之數目。 23.—種接收多載波訊號之方法，其包含下列步驟： 反覆地以每個次載波基礎來消除來自一接收到的 5 多載波訊號之干擾，並產生與多個次載波之每一個和多 個空間頻道之每一個相關之符號向量，以產生與多個天 線次載波傳送指派之每一個相關之二或更多個位元；以及 橫跨一解内插器矩陣之頻率區塊以一對角方式來 將二或更多個與天線次載波指派相關之位元解内插。 10 24.如申請專利範圍第23項之方法，其中解内插包含將與天 線次載波指派相關之二或更多個位元之位元指派給一 解内插器矩陣並對角地從解内插器矩陣之頻率區塊内 讀取該等位元，以產生一編碼過的位元順序。 25. 如申請專利範圍第24項之方法，其進一步包含以多個接 15 收天線來接收多載波訊號，其中多個接收天線大於或等 於用來傳送多載波訊號之空間頻道之數目。 26. —種多載波通訊系統，其包含： 超過一個之實質全向性天線；以及 一多載波發射器，其具有一空間頻率内插器和一空 20 間頻率編碼器，該空間頻率内插器指派一編碼位元順序 之二或多個非順序位元至一内插器矩陣之矩陣位置，其 中被指派給每個矩陣位置之該等二或多個位元包含一 編碼符號；該空間頻率編碼器預編碼該編碼符號，並映 射預編碼符號至一多載波通訊頻道之多個次載波之一 33 1276317 以及多個空間頻道之一，以供由該等天線做傳送之用。 27. 如申請專利範圍第26項之系統，其中該空間頻率内插器 在該内插器矩陣之頻率區塊内對角地指派該等編碼位 元順序之順序位元，以及 5 其中該空間頻率編碼器選擇編碼符號以供從由該 内插器矩陣之超過一個的頻率區塊所產生之對角位置 一起預編碼。 28. 如申請專利範圍第27項之系統，其中該空間頻率内插器 包含用以將編碼符號之群組預編碼之一預編碼器，每個 10 群組包含多個從一天線次載波指派矩陣之超過一個之 頻率區塊内之對角位置所選擇之編碼符號， 每個預編碼符號包含大致一相關群組之編碼符號 之線性組合。 29. —種提供指令之機器可讀取媒體，其中該等指令在由一 15 或多個處理器執行時，使得該等處理器執行包含下列動 作之操作： 藉由將一編碼位元順序之二或多個非順序位元指 派至一内插器矩陣之矩陣位置來做空間頻率内插，其中 被指派給每個矩陣位置之該等二或多個位元包含一編 20 碼符號； 藉由將該等編碼符號預編碼來執行空間頻率編 碼；以及 將預編碼符號映射至一多載波通訊頻道之多個次 載波之一以及多個空間頻道之一。 34 1276317 30. 如申請專利範圍第29項之機器可讀取媒體，其中該等指 令當進一步由一或多個處理器執行時，使得處理器執行 操作，其中指派包含在内插器矩陣之頻率區塊内對角地 指派編碼位兀順序之順序位兀’以及 5 其中預編碼包含選擇編碼符號，以將從在内插器矩 陣之超過一個之頻率區塊内之對角位置所產生者一起 預編碼。 31. 如申請專利範圍第30項之機器可讀取媒體，其中該等指 令當進一步由一或多個處理器執行時，使處理器執行操 10 作，其中預編碼包含編碼符號之預編碼群組，每個群組 包含從一天線次載波指派矩陣之超過一個之頻率區塊 内之對角位置所選擇之多個編碼符號， 每個預編碼符號，其包含大致一相關群組之編碼符 號之線性組合。
35 1276317 七、指定代表圖： (一）本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (一)本代表圖之元件符號簡單說明： 101···未編碼位元 102…編碼器 103···位元順序 104···空間頻率内插器(sn) 105···預編碼符號向量 106.. .5FBC 107···空間頻率映射符號 108.. .1FFT 電路 110---RF 112···發射天線 502…解碼器 503…位元順序 504…空間頻率解内插器 505…解碼符號向量 506".SFBC解碼器：N/C+解碼器 508 …FFT 510 …RF 512…接收天線 A'本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
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