TWI294226B - Multiple input multiple output multicarrier communication system and methods with quantized beamforming feedback - Google Patents

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TWI294226B
TWI294226B TW094119032A TW94119032A TWI294226B TW I294226 B TWI294226 B TW I294226B TW 094119032 A TW094119032 A TW 094119032A TW 94119032 A TW94119032 A TW 94119032A TW I294226 B TWI294226 B TW I294226B
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Alexander Flaksman
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Description

1294226 % 4·^7 九、發明說明： 【發明所廣技術領域3 發明領域 本發明之實施例係有關無線通訊，而在某些實施例 5 中’係有關多載波通訊。 【先前技術】 發明背景
習知無線通訊系統使用回授來使一發射站之傳輪適應 改變的頻道條件。多載波通訊之一問題是使用許多副戴 10波’諸如使用正交分頻多工(OFDM)信號之系統，對每一副 載波而言，該頻道條件便不同。適應改變的頻道條件之回 15
20 授量可能相當顯著，而且會消耗頻寬以及使用額外的能 量。對於該相同副載波上之通訊額外資料流使用多重天線 時，需特別注意此點。因此，一般會需要可以較少回授來 適應改變的頻道條件之系統與方法。 【發明内容I 本發明揭露一種多載波發射器，包含：傳送副載波皮 束形成器，用以在對一信號路徑中的多個符號調變副栽波 執行一反傅立葉變換(11^丁)前，施加多個量化傳送波束/、 係數給該等多個符號調變副載波，其中該等量化傳送= 形成係數包含為該等副載波指出將一 / χ Λ夕個相關聯副 W反又一振幅加權以及將其相位移位的總量的預定數旦的 圖式簡單說明 5 96ΓΤΤ7 年月
1294226 後附之申請專利範圍可導引至某些本發明之各種實施
mJ _ 例。然而，當考量相關圖式時，該詳細敘述可呈現本發明 ^ 之實施例的更完整了解，其中相同參考數字於所有圖式中 - 參照類似的項目，而： 5 第1圖是一根據本發明之某些實施例的多載波發射器 之方塊圖； 第2圖是一根據本發明之某些實施例的多載波接收器 之方塊圖； • 第3A圖及第3B圖繪示根據本發明之某些實施例的量 10 化方案； 第4A圖及第4B圖繪示根據本發明之某些實施例的量 化波束形成係數之振幅及相位子欄位； 第5圖繪示根據本發明之某些實施例，用於產生副載波 ' 群組之量化波束形成器係數的頻道測量技術； 15 第6A圖及第6B圖繪示根據本發明之某些實施例的量 化傳送波束形成係數； % ® 第7圖是一根據本發明之某些實施例的多載波信號傳 輸程序之流程圖； 第8圖是一根據本發明之某些實施例的多載波信號接 20 收程序之流程圖； 第9圖是一繪示根據本發明之某些實施例，一 4x2多輸 入多輸出（ΜΙΜΟ)正交分頻多工(OFDM)發射器之操作的功 能圖；以及 第10圖是一繪示根據本發明之某些實施例，一多輸入 1294226
犟4i7曰修G 多輸出（ΜΙΜΟ)正交分頻多工(OFDM)接收器之操作的功能 圖0 t實施方式;3 較佳實施例之詳細說明 5 下列敘述及圖式充分繪示本發明之特定實施例，使業 界之熟於此技者能夠實作演練。其他實施例可併入結構、 邏輯、電氣、程序、及其他改變。範例僅象徵可能之變化 型態。除非明確需要，否則個別構件及功能是任選的，而 操作順序亦可改變。某些實施例之部分或特徵可包括於其 10他實施例或由其他實施例所取代。若事實上揭示超過一個 發明，術語“本發明，，於本文中可個別或集體參照為本發明 之實施例，其僅為方便描述並不意欲自動限制該應用之範 疇至任何單一發明或發明觀念。 第1圖是一根據本發明之某些實施例的多载波發射器 μ之方塊圖。雖然本發明之_並不侷限於此方面，但多載 波發射器⑽可以是—無線通訊裝置之部分，並可傳送包含 多個諸如正交分頻多工(◦職)通訊信號之物皮的多載 波通訊信號。 20 aFFT^ ^ ^ 叹上貫行反快速傅立葉變換 m讀_晰，施加量化 傳达波束料缝至—多__㈣ =化:rr成係數可包含每-_= 預疋數里’指出-相關聯觸符號副載波之加 移位相位的總量。某些實施例中，多載波發射器⑽可田 7 I294226 曰修正本 、 夕個傳送副載波波束形成器108，來施加該量化傳送波束形 " 成係數至調變符號副載波1〇7。 、 某些實施例中，於調變符號副載波上實行IFFT前，該 ^ 傳送副載波波束形成器108於頻率領域可施加該量化傳送 5波束形成係數至頻率領域調變符號副載波1〇7。某些實施例 中’藉由一接收站產生之量化傳送波束形成器矩陣(V)包括 該傳达波束形成係數。某些實施例中，該傳送波束形成係 數可以是複數值。 • 1化傳送波束形成係數之使用可有效降低一接收站提 10供之回授置。某些實施例中，發射器100可實行封閉迴路適 應波束形成。該適應波束形成可藉由於該通訊頻道中考量 多路徑差異’來產生不同空間頻道之信號。該適應波束形 成之另一目的是考量該頻道之情況(亦即，適應一衰退頻道 " 的改變及考量介於發射及接收站間之頻道 15 情況。 某些實施例中，多載波發射器100可以是-封閉迴路多 • 系統之部分，該系統基於奇異值分解 (SV )來實行適應波束形成。某些實施例中，該mi，系統 f視為夕個參照為正交空間頻道之解叙合(獨立或正交）單 20 -輸入早-輸出（SIS〇)系統。正交空間頻道之數量一般不 會大於發射天線之最小數量以及接收天線之最小數量。根 據本之某些實施例，該空間頻道可實質正交。該實質 正交可^由施加適當的傳送及接收波束形成係數來達成。 某些實施例中，根據空關道之數量，編碼位元流103 8 1294226 pmrs 年月日修正本 可由電路位元解多工器104來分離成數 -空間頻道使用恆等調變及/或編碼方案時，該等流可= 為空間位70流並可包含相同之位元數量。當每―，酋 使用不同調變及/或編碼方案時，該空間位元流可^頻= 5的位元數量’雖然本發明之範嘴不偶限於此方面。3不° 某些實施例中，當其他空間頻道在不增加頻寬 額外的資料傳輸時，每—空間頻道可於相同副栽波上用= 通訊分離及/或獨立之資料流。空間頻道之使用可利 W 道之多路徑特性。 人，、 10 根據本發明之封閉迴路ΜΙΜΟ實關，當”頻道實質 正父時，每一空間頻道可與一波束形成型樣相關聯，而非 與-天線相關聯。每一空間頻道之信號可從可用的天線同 時傳送。換言之，每-天線可發射具有特定於個別天線之 加權的不同信號。該等實施例之範例將更加詳細敘述如下。 15 某些實施例中，多載波發射器100可包含編碼器102， 其可以是一正向錯誤校正(FEC)編碼器，來施加錯誤校正碼 至位元流101並產生編碼位元流103。某些實施例中，多載 波發射器100亦可包含位元解多工器及交叉器電路1〇4，來 置換編碼位元流1〇3之位元並將該位元解多工成多個空間/ 頻率頻道。某些實施例中，置換之位元可由電路位元解多 时104來分離成一或多個與每一空間頻道相關聯之空間 ^。每一空間流可根據一交叉型樣由一電路解多工器1〇4來 置換。之後，電路位元解多工器104可將每一置換之空間流 分離成群組，以便於該多載波通訊頻道之資料副載波上調 9 1294226 曰修正本 變。該位元之群組可取決於該副載波之調變準位，並可由 處理電路116來提供，雖然本發明之範疇不侷限於此方面。 某些實施例中，多載波發射器100亦可包含每一空間流 及/或空間頻道之對映符號電路1〇6，來從空間頻道多工位 5元流105產生調變符號副載波107。傳送副載波波束形成器 108可與該多載波通訊頻道之每一副載波相關聯，並施加量 化傳送波束形成係數118至每一副載波信號，來產生每一發 射天線114之頻率領域的調變符號副載波1〇9。 某些實施例中，多載波發射器100亦可包含每一發射天 1〇線114之反快速傅立葉變換(IFFT)電路110,在傳送副載波波 束形成器108應用量化傳送波束形成係數118來產生每一發 射天線114之時間領域樣本ιη後，該電路於調變符號副載 波109上實行一IFFT。某些實施例中，一循環延伸可加至時 間領域樣本111，來協助降低相互信號干擾之效應，雖然本 15發明之範疇不侷限於此方面。 • 某些實施例中，多載波發射器100亦可包含與發射天線 114其中之一相關聯的數位類比轉換(DAc)電路及射頻(RF) 電路112。電路112可從該IFFT電路11〇產生之時間領域樣本 111來產生傳輸之射頻信號。 某些實施例中，多載波發射器100亦可包含處理電路 來提供傳送參數至發射器100之各種元件。例如，處理 電路116可提供該電路交又器104、副載波調變準位122之交 又參數120至每一對映符號電路1〇6，提供IFFT尺寸資訊124 至IFFT電路110，以及提供編碼類型及/或編碼率資訊126至 1294226 96. 4. 27 年月日修正本 編碼器102，雖然本發明之範疇不侷限於此方面。某些實施 例中，電路116可基於從另一通訊站接收之頻道回授資訊 115來指派該傳送參數，以便適應快速鏈路。 某些實施例中，發射天線114可用來於該多載波通訊頻 5 道之多個空間頻道上傳送多個空間流。該等實施例中，該 空間流及/或空間頻道之數量可小於或等於該發射天線之 數量。某些實施例中，四個天線114可用來於該對應之空間 頻道上傳送多達四個空間流，雖然本發明之範疇不侷限於 此方面。 10 某些實施例中，每一副載波之量化傳送波束形成係數 可表示每一副載波之量化傳送波束形成矩陣(Ϋ)。某些實施 例中，每一量化傳送波束形成矩陣(Ϋ)可以是一具有數個與 該發射天線數量相同之橫列，及數個與該空間流（或空間數 里）數篁相同之縱行的单式矩陣。如本文所使用，術語“横 15列”及“縱行”是可交換使用的。 某些實施例中，每一量化傳送波束形成矩陣(Ϋ)之元素 可包含每欄位具有位元的預定數量之一振幅子攔位及一相 位子攔位。某些實施例中，該振幅子欄位表示一相關聯的 調變符號副載波之加權振幅量的平方。這將參照第4A圖及 20第4B圖於以下更詳細討論。某些實施例可使用該傳送波束 形成係數之方波振幅的一致量化。因為該傳送波束形成係 數之方波振幅具有靠近一致之分配，所以該一致量化可接 近一典型隨機瑞雷室内頻道之最佳化。 某些實施例中，多載波發射器100可以是發射站之一部 11 1294226 Γψττττ-— 年月日修正本 分’並可從-接收站接收包含每—副載波之量化傳送波束 形成矩陣(▽)的頻道回授資訊出。某些實施例中，處理電 路116可從該量化傳送波束形成矩陣(▽)提供量化傳送波束 形成係數118至一對應的傳送副載波波束形成器1〇8。該等 5實施例中，該接收站可測量從發射器100接收之信號，來估 計該多載波通訊頻道之每一副載波的頻道轉換矩陣(Η)，並 可從該頻道轉換矩陣(Η)產生每一副載波之量化波束形成 矩陣(V)。該等實施例中，該接收站可於一回應封包中傳送 > 每一副載波之量化波束形成矩陣(ν)至該發射站，雖然本發 10明之範疇不侷限於此方面。該等某些實施例中，該接收站 可測量從該發射站接收之封包前置信號，來估計該多載波 通訊頻道之每一副載波的頻道轉換矩陣(Η)。某些實施例 中，該接收站可測量從該發射站接收之一封包的實體層收 斂協疋(PLCP)標頭，來估計每一副載波之頻道轉換矩陣 15 (Η)，雖然本發明之範_不侷限於此方面。該等某些實施例 中，該接收站可於該頻道轉換矩陣(Η)上實行一奇異值分解 > (SVD)，來產生每一副載波之量化波束形成矩陣(V卜該等 實施例將更加詳細敘述如下。 某些實施例中，包含該量化波束形成矩陣(V)之位元的 20預定數量，在介於一發射站及一接收站間之封包交換的初 始部分期間可能較少（亦即，於一粗链量化模式期間），而在 該封包交換之隨後部分期間可能較多（亦即，於一精細量化 模式期間）。依此方式，一發射站可快速適應該頻道情況， 隨後當時間經過允許較快速的鏈路適應時，並可微細調整 12 1294226 其傳輸。 某些實施例中，該量化波束形成矩陣(▽)之元素可表示 與先前接收之波束形成係數的差異。某些實施例中，該量 化波束形成器係數可施加至副載波群組。該等實施例將更 5 加詳細敛述如下。 某些實施例巾，多載波發射H1GG(第1圖）及/或多載波 接收器2〇0(第2目）可於—寬頻多載波通訊頻道上通訊。該寬 頻頻道可包含-或多個多載波副頻道。該副頻道可以是頻 分多工（亦即，頻率上與其他副頻道分離)並可於一預定之頻 10率頻譜中。該副頻道可包含多個正交副載波。某些實施例 中’ 一副頻道之正交副載波可以是間隔接近之OFDM副載 波。爲了於間隔接近之副載波間達到正交，某些實施例中， 一特定副頻道之副載波於該副頻道之其他副載波的實質中 心頻率可具有零。 15 某些實施例中，多載波發射器100(第1圖）及/或多載波 接收器200(第2圖）可於一多載波通訊上與一或更多其他通 訊站通訊’該多載波通訊包含一標準通量頻道或一高通量 通訊頻道。該等實施例中，該標準通量頻道可包含一副頻 道’而該尚通量頻道可包含一或更多副頻道及/或與每一副 20頻道相關聯之一或更多空間頻道的組合。空間頻道可以是 與一特定副頻道相關聯之非正交頻道（亦即，頻率上不分 離），正交可透過波束形成及/或分集來達成。 根據某些實施例，對映器1〇6(第丨圖）可根據個別副載波 調變指定來信號調變該副載波。這可參照為適應位元載入 13 1294226 96. 4. 27年月日修正本 (ABL)。因此，一或更多位元可於一副載波上以一調變信號 表不。該個別副頻道之調變指定可基於該副載波之頻道特 性或頻道情況，雖然本發明之範疇不侷限於此方面。某些 實施例中’該副載波調變指定之範圍從每個信號零位元至 5每個#號尚達十或更多位元。依照調變準位，該副載波調 變指定可包含二進制相移鍵控(BPSK)，每個信號傳遞一位 元，四相移位鍵控（QPSK)，每個信號傳遞兩位元，8PSK， 每個#號傳遞三位元，16-四相移位鍵控（16_QAM)，每個信 號傳遞四位tl，32-QAM，每個信號傳遞五位元，64-QAM， 10每個信號傳遞六位元，128_QAM，每個信號傳遞七位元， 256-QAM，每個信號傳遞八位元。亦可使用每一副載波具 有車父咼資料通訊比率之調變順序。 某些貫靶例中，該多載波通訊頻道之頻率頻譜可包含 位於五十億赫兹（5 GHz)頻率頻譜或二十四億赫兹(Μ GHz) I5頻率頻》曰之田頻道。該等實施例中，該五十億赫兹(5 GHz) 頻率頻譜可包含之頻率範圍大約從四十九億(4·9 GHz)至五 十九億赫兹(5.9 GHz)，而該二十四億赫兹(2.4 GHz)頻譜可 包含之頻率範圍大約從二十三億(2·3 GHz)至二十五億赫茲 (2_5 GHz)，軸本發明之範料侷限減方面，而其他頻 2〇率頻譜亦同樣適用。 某些實施例中，多載祕射器刚(第1圖）及/或多載波 接收器2GG(第2圖）可以是—無線通訊裝置之部分。例如，該 無線通訊裝置可以是具有無線通訊能力之—個人數位助理 (PDA)、-膝上型電腦或可攜式電腦、—網頁輪人板、一無 14 1294226 96.4.27 1 - 年月日修正本 .— ‘ 線電話、一無線耳機、一呼叫器、一即時通信裝置、一數 ， 位相機、一存取點或其他可無線接收及/或發射資訊之裝 : 置。某些實施例中，雖然該無線通訊裝置根據其他包括數 仅視訊廣播地面（DVB-Τ)廣播標準及高效能無線電區域網 5 路HiPerLAN)標準的技術，亦適合來發射及/或接收通訊， 該無線通訊裝置可根據特定的通訊標準來發射及/或接 收射頻通訊，該標準諸如包括無線區域網路(WLAN)之IEEE _ 如2·11^)、802.11(b)、802.11(g/h)及/或802·11(η)標準，以 及/或者無線都會區網路(WMAN)之802.16標準的電機電子 10 工程師學會(IEEE)標準。 天線114(第1圖）及天線2〇2(第2圖）可包含定向或全向 • 天線，包括，例如，偶極天線、單極天線、迴路天線、微 ' 帶天線或其他類型適合接收及/或發射射頻信號之天線。 雖然本發明之某些實施例於一8〇2·11χ(例如，802.11a、 15肋2·1。、802·1! HT，等等）實施之上下文中討論，但本發 Φ 明之範噚並不侷限於此方面。本發明之某些實施例可實施 為任何使用多載波無線通訊頻道（例如，正交分頻多工 (OFDM)、離散多音調變(DMT)，等等）之無線系統的部分， 諸如無限制下，可用於一無線個人區域網路(WPAN)、一無 20線區域網路(WLAN)、一無線都會區網路(WMAN)、一無線 廣域網路(WWAN)、一胞狀網路、一第三代(3G)網路、一第 四代(4G)網路、一全球行動通訊系統(UMTS)、以及相同之 通訊系統中。 雖然多載波發射器1〇〇(第1圖）及/或多載波接收器 15
.1294226 舉 曰 ^I 1--—_i 200(苐2圖）繪不為具有數個分離功能之元件，但一或更多功 • 能元件可被組合並可藉由組合組配軟體之元件，諸如包括 ^ 數位信號處理器（DSP)，及/或其他硬體元件的處理元件來 • 實施。例如，某些元件可包含一或更多微處理器、DSP、 5特定應用積體電路(ASIC)、以及各種硬體與邏輯電路之組 合，來實行本文敘述之最少功能。 第2圖是一根據本發明之某些實施例的多載波接收器 ^ 之方塊圖。多載波接收器200可以是一無線通訊裝置之部 分，並可接收包含多個諸如0FDM通訊信號之副載波的多 10載波通訊信號，雖然本發明之範疇不侷限於此方面。 某些實施例中，多載波接收器200可以是一接收站之部 - 分，並可於一多載波通訊頻道上與一發射站通訊。該發射 、 站可包括一多載波發射器，諸如多載波發射器100(第1圖）。 其他實施例中，多載波接收器200可以是一多載波通訊 站之部分，该通訊站亦包括一多載波發射器，諸如多載波 • 發射器100。該等實施例中，該多載波通訊站可與其他作為 網路一部分之多載波通訊站通訊，諸如一區域網路，雖然 本發明之範疇不侷限於此方面。 根據本發明之某些實施例，多載波接收器2〇〇產生 2〇 _ 副栽波之量化傳送波束形成器矩陣(v~)，以供一發射站使用 來於該多載波通訊頻道上傳送封包至接收器2〇〇。該等實施 例中，多載波接收器200估計每一副載波之頻道轉換矩陣 (H)，並從該頻道轉換矩陣(H)來產生每一副載波之量化傳 送波束形成器矩陣(V)。多載波接收器2〇〇亦可產生該每一 16 1294226 96. 4. 27 ~ 年月日修正本 副載波之接收器波東彤士 久果$成态矩陣(UH)，以將星狀圖分佈信 號從信號之每一空間頻道中分離，該信號從使用該量化傳 送波束形成器矩陣(V)來傳送之發射站接收。 某些實施例中，多載波接收器200包含-頻道估計器 ^0來估4每^載波之頻道轉換矩陣⑻，以及波束形成 為矩陣4算電路222，從該相關聯之頻道轉換矩陣⑻來產 生每-副載波之量化傳送波束形成器矩陣(v>
某些實施例中，多載波接收器200包含多個接收器波束 形成器208，並根據每一副載波之接收器波束形成器矩陣 10 (uH)來結合輸入副載波信號2。7,以將星狀圖分佈信號從每 -空間頻道中分離。如本文所使用，ϋΗ表示如下討論之口 的共軛轉換。計算電路222可從該頻道轉換矩陣(η)及該量 化傳送波束形成矩陣(V)，來計算該接收器波束形成器矩陣 (ϋΗ)。某些實施例中，接收器波束形成器2〇8可基於一相關 15聯之副載波的接收器波束形成器矩陣(ϋ)之接收器波束形 成器係數218，於頻率領域中結合輸入副載波信號207。苇 些實施例中，輸入副載波信號207可藉由在從一發射站接收 之資料封包的信號上實行一FFT來產生，該發射站於傳輪之 前施加該量化傳送波束形成矩陣(▽)至副載波。 20 某些實施例中，由電路222產生之每一副載波的量化傳 送波束形成矩陣(V)包含具有位元之預定數量的量化傳送 波束形成係數，指出傳送副載波波束形成器1〇8(第1圖）之矣φ 量於頻率領域來加權一相關聯副載波之振幅以及移位其才目 位。 17 1294226 —96· 年月日修正本 某些實施例中，頻道估計器220可基於從該發射站傳送 之一目前封包的前置信號（例如，一PLCP標頭）來測量頻 道，估計該多載波通訊頻道之每一副載波的頻道轉換矩陣 (Η)，雖然本發明之範疇不侷限於此方面。 5 某些實施例中，計算電路222可於該頻道轉換矩陣(Η) 上對每一副載波實行一奇異值分解(SVD)，來產生一初始接 收器波束形成矩陣(UH)及一初始（亦即，非量化)傳送波束形 _ 成矩陣(V)。該等實施例中，計算電路222可於每一副載波 之初始傳送波束形成矩陣(V)實行一量化，來產生每一副載 10 波之量化傳送波束形成矩陣(V)。該量化可基於該振幅及相 位構件之位元的預定數量，並基於位元之預定數量來選擇 • 該量化傳送波束形成矩陣(▽)的預定值。該等實施例中，計 算電路222可基於該頻道轉換矩陣(η)及該量化傳送波束形 成矩陣(▽)之估計來產生一等效頻道轉換矩陣(ί|)。該等實 15施例中，計算電路222亦可基於該等效頻道轉換矩陣(II)來 _ 產生該“修正”之接收器波束形成器矩陣。該等實施例 中，該等效頻道轉換矩陣(!|)可等於ΗΫ(亦即，該頻道轉換 矩陣(H)乘上該量化傳送波束形成矩陣(▽))。 某些實施例中，使用量化（亦即，有限)波束形成係數可 20降低介於該副載波及/或空間頻道間之正交，並可導致之間 的串音。串音可造成每一空間頻道之輸出的信號對干擾比 (SINR)退化。使用“修正，，之接收器波束形成器矩陣巾，可 使信號從一使用該量化傳送波束形成矩陣(V)之發射站接 收，並可協助降低串音效應。 18 1294226
月日修正本 初始 某些實她例中，該頻道轉換矩陣(H)可實質等於該 接收器波束形成矩陣(u)乘上一偽對角矩陣(D)乘上該初始 (亦即，非量化)傳送波束形成矩陣(v)之共輛轉換。該偽對 角矩陣(D)可包含實數、非負數奇異值。某些實施例中，計 5算電路222可基於該等效頻道轉換矩陣田）、藉由實行零強 制、根據下列表示法來產生該修正之接收器波束形成器矩 陣(II): υΗ(Κ) = (Η (Κ)Η Η (Κ))1 Η (Κ)Η 其中k表示一特定副載波，而ϋ(Κ)Η*副載波k之修正接 10收器波束形成器矩陣ϋ的共扼轉換。一般而言，接收器副載 波波束形成器208施加該接收器波束形成器矩陣(ϋ)之共軛 轉換的係數（亦即，ϋΗ)至副載波信號207，雖然本發明之範 驁不侷限於此方面。某些實施例中，每一接收器副載波波 束形成器208可與一多載波通訊頻道之一副載波相關聯。 15 某些實施例中，多載波接收器200亦可包含多個接收器 天線202,用來於該多載波通訊頻道之多個對應的空間頻道 上接收多個空間流。某些實施例中，該空間流之數量可能 小於或等於該接收器天線202之數量，雖然本發明之範疇不 侷限於此方面。 20 某些實施例中，每一副載波之接收器波束形成矩陣(ϋΗ) 可包含具有數個與用於接收該空間流之接收天線數量相同 之縱行，及數個與該空間流數量（或該空間頻道之數量）相同 之橫列的單式矩陣。 某些實施例中，多載波接收器200亦可包含類比數位轉 19 1294226 I Π7 曰#!^ 換(ADC)及射頻處理電路204，來從每一天線202接收之信號 產生時間領域樣本205。某些實施例中，多載波接收器200 亦可包含FFT電路206。FFT電路206可從時間領域樣本205 移除任何循環擴張，並可於時間領域樣本205上實行一 5 FFT，產生每一副載波之頻率領域信號207。接收器波束形 成器電路208可根據該相關聯副載波之一接收器波束形成 器矩陣(ϋΗ)的係數218，來組合從每一天線接收之特定副載 波的頻率領域信號207。以此方式，可分離來自每一空間頻 > 道之星狀圖分佈符號，以造成分離之調變符號副載波信號 10 209。 某些實施例中，多載波接收器200亦可包含解對映器 210。解對映器210可解對映分離之調變符號副載波信號 209，從每一空間頻道及每一副載波來產生位元區塊211。 某些實施例中，解對映器21〇可使用對數似然比(LLR)來產 15生該位元，雖然本發明之範疇不侷限於此方面。某些實施 例中，多載波接收器200亦可包含解交叉器及多工器電路 > 212，基於解交叉器參數221來置換及多工輸入位元以產生 編碼位元流213。某些實施例中，多載波接收器2〇〇亦可包 含解碼器214，基於編碼率226及/或FEC類型資訊產生解碼 2〇位元流201，來將編碼位元流213解碼。 處理電路216可產生及/或指派多載波接收器2〇〇之各種 元件的接收器參數。例如，處理電路216可提供FFT尺寸資 汛224至FFT電路206、可提供接收器波束形成器矩陣(0Η) 之元素至接收器副載波波束形成器2〇8、並可提供副載波調 20 1294226 I—96~〇? 一— 年月日修正本 變準位219至解對映器210，雖然本發明之範疇不侷限於此 方面。 某些實施例中，位於頻率領域之初始傳送波束形成矩 陣(V)，可於量化前藉由該接收器之IFFT電路來轉變至時間 5領域。該時間領域傳送波束形成矩陣之元素的大小及相位 格式，可以一複數陣列來表示。該等實施例中，電路222可 畺化该時間領域傳送波束形成矩陣之元素以傳輸至該發射 站。 第3A圖及第3B圖繪示根據本發明之某些實施例的量 1〇化方案。第3A圖繪不一副載波之傳送波束形成矩陣(▽)的量 化，該副載波之振幅子攔位的位元預定數量是零位元（亦 即，na=〇)，而包含一相位子攔位之位元預定數量是二位元 (亦即，ηφ=2)。振幅位元繪示於圖式中放射方向，而相位位 元繪示於圖式中周圍方向。此實施例中，該量化傳送波束 15形成矩陣(▽)在振幅不作任何改變下，可提供高達四個可能 的相位調整。第3Β圖緣示一副載波之傳送波束形成矩陣⑺ 的量化，該副載波之振幅子欄位的位元預定數量是一位元 (亦即，na=l)，而包含相位子攔位之位元預定數量是三位元 (亦即’ ηφ=3)。此實施例中，該量化傳送波束形成矩陣⑺ 2〇可提供高達八個可能的相位調整及兩個振幅設定。 第4Α圖及第4Β圖緣示根據本發明之某些實施例的量 化波束形成係數之振幅及相位子攔位。第4Α圖繪示一範例 為振幅子欄位402之位元預定數量是三位元（亦即，〜=3)， 允許高達八個可能的振幅設定列於攔位4〇3中。某些實施例 21 1294226 9|· 4. 27 *年月 日修正本 中，該振幅設定其中之一可由電路222(第2圖）選擇一特定副 載波之量化傳送波束形成器矩陣(Ϋ)的子攔位。 某些實施例中，會使用傳送波束形成係數之方波振幅 的一致量化。量化之某些範例位準顯示於第4人圖之欄位4〇1 5中。對於一傳送波束形成矩陣(V)而言，調變副載波符號可 乘上量化方波振幅之平方根，其值顯示於攔位4〇3中。於一 回應封包中，欄位401之值可被傳送，並從欄位使用發 射器之詢查表來取得矩陣Ϋ相關聯之波束形成係數。 第4B圖繪示一範例為相位子欄位4〇4之位元預定數量 1〇是四位元（亦即，ηφ=4)，允許高達十六個可能的相位設定列 於襴位405中。某些實施例中，該相位設定其中之一可由電 路222(弟2圖）選擇一特定副載波之量化傳送波束形成器矩 陣(V)的子欄位。 例如，參照第4Α圖及第4Β圖，當一特定副載波之量化 15傳送波束形成器矩陣(▽)包含子欄位001、0001時，該相關 聯之傳送副載波波束形成器1〇8(第丨圖）可加權(例如，乘上) 該相關聯副載波信號1〇7(第1圖）之振幅V0.1875，並可移動 相位-7π/8。 某些實施例中，包含振幅子欄位4〇2及/或相位子攔位 20 404之位元預定數量，在介於一發射站及一接收站間之封包 交換的初始部分期間可能較少（亦即，於一粗糙量化模式期 間）。某些實施例中，包含振幅子欄位402及/或相位子攔位 404之位元預定數量，在該封包交換之隨後部分期間可能較 多（亦即，於一精細量化模式期間）。某些實施例中，該接收 22 1294226 年月日修正本 站可傳遞使用於該發射站之位元數量。 某些實施例中，該封包交換之初始部分期間，該發射 站及該接收站於-粗糖量化模式中操作，其中包含該振幅 子攔位之位元的預定數量範圍從零位元至二位元，而包含 5相位子攔位之位元的預定數量範圍從一位元至三位元，雖 然本發明之範疇不侷限於此方面。某些實施例中，該封包 父換之隨後部分期間，該發射站及該接收站可於一精細量 化模式中操作，其中包含該振幅子欄位之位元的預定數量 範圍從二位元至四位元，而包含相位子欄位之位元的預定 1〇 數1範圍從三位元至五位元。 第5圖繪示根據本發明之某些實施例，用於產生副載波 群組之量化波束形成器係數的頻道測量技術。該等實施例 中，該等傳送副載波波束形成器1〇8(第1圖）可施加該量化波 束形成器係數至副載波群組。某些實施例中，頻道回應5〇2 15可由頻道估計器220(第2圖）判定，用於產生該多載波通訊頻 道之每一副載波504的頻道轉換矩陣(H)。電路222(第2圖） 可基於副載波群組之頻道加權向量506來計算副載波群組 之一里化傳送波束形成矩陣(V)。依此方式，可降低量化 傳送波束形成器矩陣(V)之數量。第5圖中，四十八個副載 20波504可分為六群組。每一群組具有八個相鄰副載波。此範 例中，一傳送波束形成器矩陣(▽)可提供該八個相鄰副載波 之母一群組使用。 第6A圖及第6B圖繪示根據本發明之某些實施例的量 化傳送波束形成係數。該等實施例中，一接收站及一發射 23 1294226 站可於不同信號模式中操作，其中一量化波束形成矩陣(v) 之兀素表示與先前接收之波束形成係數的差異。該等實施 例中，該多載波通訊頻道之一特定副載波的量化傳送1束 形成器矩陣⑺，可包含指出一總量來從一習知的波束形成 5設定中調整振幅及相位之位元預定數量。第6A圖所繪示之 範例中，-特定副載波之量化傳送波束形成器矩陣⑺可包 含四位元（顯示於欄位繼），其可指出與該位元相關聯之搁 位604中該發射站的動作。此範例中，每個副載波只有四個 位兀用來調整振幅及相位。某些實施例中，該位元亦可指 10示關閉一特定副載波(例如，位元等於1000)，雖然本發明之 範疇不侷限於此方面。 某些實施例中，該接收站可傳送一指示器至該發射站 來指出於不同信號模式中之操作。例如，頻道回授資訊 11 〜5(第1圖）可包含-指不器來指示，該量化波束形成矩陣 I5 (V)之元素是否表示與先前產生之波束形成器元素的差 異，或表示絕對的波束形成器係數。 第6B圖繪示於不同信號模式中，量化波束形成係數之 調整。該位元與對應至攔位602(第6A圖）之位元的各種點相 關聯。此繪示圖中，先前之量化波束形成係數位於點6〇6。 2〇當接收其他量化波束形成係數會造成如繪示之相位及/或 振幅改變時，接收一“0100”不會造成先前量化波束形成係 數改變。 第7圖是一根據本發明之某些實施例的多載波信號傳 輸轾序之流程圖。多載波信號傳輸程序7〇〇可由一多載波發 24
1294226 5 10 15 I6· V7日修正本 射杰實仃’諸如多載波發射器議(第1圖），雖然亦可使用其 他多載波發射器來實行程序700。 一細作702包含從-接收站接收—多載波通訊頻道之一 或夕個W載波的量化傳送波束形成器矩陣⑺。該量化傳送 =束形成器矩轉)可包含每—副載波之位元的預定數 θ扣出相關聯副載波之加權振幅以及移位相位的總量。 …操作7〇4包含施加每一量化傳送波束形成器矩陣⑺至 /載波信號。某些實施例中’操作7G4包含於頻率領域中 ^加—量化傳送波束形成器矩陣(v~)至-調變符號副載 |皮 '某些實施例中，操作7〇4可由傳送副載波波束形成器 〇8(第1圖）來實行。某些實施例中，操作7〇4是針對每一副 栽波及母-空間頻道來實行，以形成每一天線之頻率領域 的信號。如發射器_(第9圖)之波束形成器91〇(第9圖)所實 仃，此操作之範例於以下更詳細敘述。 20 —操作706包含於該副載波信號上實行-IFFT，以產生每 1發射天線之時間領域樣本。某些實施例中 由咖電糊(第嘯行。 ㈣寫叮 」=〇8包含從操作7〇6產生之時間樣本的 就。某些實施例中，操作可由電路Μ(第^實行％ 例中，射頻信號可針對每-發射天線來產生。某 A S疋根據本發明之某些實施例的多戟波 收程序之流程圖。多載波信號接收程序8GG可由—夕:接 收器實仃，諸如多載波接收器2GG(第2圖）。 皮接 操作802包含估計該多似通㈣道之每1頻道的 25 1294226 I ^^7----j 丨年月日修正本 頻道轉換矩陣(H)。某些實施例中，操作802可基於從一發 射站接收之目前封包或封包標頭。某些實施例中，操作8〇2 可由頻道估計器220(第2圖）來實施。 操作804包含攸一相關聯之副載波的頻道轉換矩陣(η) 5產生每一副載波之量化傳送波束形成矩陣(V)。該每一量化 傳送波束形成器矩陣(λ〇之位元的預定數量可基於操作模 式。例如，當於一粗糙量化模式操作時，可比於一精細量 似莫式操作時使用較少位元。此外，當於—不同信號模式 #作時’該量化傳送波束形成器矩陣(ν·)可表示差異性。某 二實苑例中，一量化傳送波束形成器矩陣可針對副載波 群組來產生。 操作806包含傳送該量化傳送波束形成器矩陣(ν)至一 發射站。操作806亦可包含傳送其他包括該操作模式之指示 的頻道回授資訊。 15 操作麵包含從該發射站接收-封包。該接收封包可使 用操作804中之接收站產生的量化傳送波束形成器矩陣⑺ 來傳送。 操作810包含施加接收器波束形成器矩陣(ϋΗ)至該接 收L唬$些貝％例中，操作81〇包含根據將星狀圖分佈信 扣號從每-空間頻道中分離之每一副载波的接收器波束形成 讀陣(UH)’來組合輪入副載波信號207(第2圖）。某些實施 例中祕收③波束形成||料(ϋ)可從操作_中之頻道 轉換矩陣(Η)及量化傳送波束形成矩陣(V)來計算。 某些實施例中，操作謝包含對每一副载波於該頻道轉 1294226 96. 4. 27 〜 年月日修正本 ' ^--II | 換矩陣(H)上實行一奇異值分解(SVD)，來產生一初始傳送 波束形成矩陣(V)，於每一副載波之初始傳送波束形成矩陣 (V)上實行量化，來產生每一副載波之量化傳送波束形成矩 陣(V)。某些實施例中，操作8〇4更包含基於該量化傳送波 5束形成矩陣(▽)來產生一等效頻道轉換矩陣(Ιί)，以及基於 該等效頻道轉換矩陣(II)來產生一“修正，，之接收器波束形 成器矩陣(ϋΗ)。 雖然程序700(第7圖）及8〇〇(第8圖）之個別操作是以分 離之操作來繪示及敘述，但該一或多個個別操作可共同實 10行，而不再有其他步驟需要緣示次序中實行之操作。 第9圖是一繪示根據本發明之某些實施例，一 4χ2多輸 入多輸出（ΜΙΜΟ)正交分頻多工(0FDM)發射器之操作的功 能圖。第10圖是一繪示根據本發明之某些實施例，一多輸 入多輸出（ΜΙΜΟ)正交分頻多工(0FDM)接收器之操作的功 I5能圖。該等範例實施例中，發射器9〇〇(參照為第1站）及接收 器1000(參照為第2站）可包含一 4X2 ΜΙΜΟ OFDM系統，發 射器900可使用四個發射天線914A-914D來傳送兩資料流， 而接收器1000可以兩接收天線1〇〇2A及1002B來接收該兩 資料流。該兩資料流之每一個可於透過傳送波束形成器 20 9〇8A-908D之傳送波束形成矩陣(V)的應用產生之_對應空 間頻道上傳送。 發射器900繪示發射器100(第1圖）之特定實施例，其中 卷積編碼器902對應至編碼器1〇2(第i圖），位元分流器 904A、交叉器904B、及交叉器9〇4C對應至位元解多工器及 27 1294226 年 日修正本 交叉器電路104(第1圖），對映符號電路906A及906B對應至 對映符號電路1〇6(第1圖），傳送波束形成器908A-908H對應 至波束形成器1〇8(第1圖），IFFT電路910A-910D對應至IFFT 電路110(第1圖），DAC及射頻電路912A-912D對應至DAC及 5射頻電路U2(第1圖），發射天線914A-914D對應至發射天線 114，而指令產生器916可對應至傳送參數指定器116(第i 圖）。 該等實施例中，位元分流器904A可將從編碼器902接收 之編碼位元流分為兩位元流。每一位元流可對應至該兩空 10間流其中之一，以便於一對應之空間頻道上傳輸。基於指 令產生器916提供之參數，交叉器904B可於該第一位元流上 實行一交又操作，而交叉器904C可於該第二位元流上實行 一交叉操作。對映符號電路906A可對映該第一位元流之位 元來產生一第一符號流，而對映符號電路9〇6B可對映該第 15 二位元流之位元來產生一第二符號流。每一傳送波束形成 菇908A、908C、908E及908G可從對映符號電路906B接收 該第一符號流。每一傳送波束形成器9〇8B、908D、908F及 908H可從對映符號電路9〇6C接收該第二符號流。 傳送波束形成器908A及908B可與一第一射頻鏈或包 20括1FFT電路91〇A、DAC及射頻電路912A、及發射天線914A 之單一頻道管線(SCP 1)相關聯。傳送波束形成器908C及 908D可與包括ifft電路910B、DAC及射頻電路912B、及發 射天線914B之第二射頻頻道(SCP2)相關聯。傳送波束形成 器908E及908F可與包括^^丁電路910C、DAC及射頻電路 28 1294226
曰修正本 912C、及發射天線914C之第三射頻頻道(scp3)相關聯。傳 送波束形成器908G及908H可與包括丨砰了電路91〇d dac 及射頻電路912D、及發射天線914d之第四射頻頻道(scp4) 相關聯。 5 #於該第—射頻鏈而言，傳送波束形成H9G8A施加與 每一副載波頻率相關聯之量化波束形成矩陣至該第一 符號流，而#送波束形成器908B施加該量化波束形成矩陣 (V)至該第二符號流。此範例中，每一量化波束形成矩陣⑺ 藉由空間頻道之數量(例如，兩個）可具有發射天線之數量 H)(例如，四個）的維度qFFT電路91〇a從傳送波束形成器9〇8a 及傳送波束形成器908B接收該加權信號(例如，每一副載波 之頻率領域信號），並實行一IFFT來產生DAC及射頻電路 912A之時間領域樣本。於是，天線9Ma發射一具有來自該 兩空間資料流之每-個的構件之信號。該相同操作可實行 15於其他二個射頻鏈，以允許該四個天線來產生兩空間頻道 而與該兩空間流通訊。 該等4x2 ΜΙΜΟ實施例中，使用四個發射天線可傳送多 達兩個空間資料流，雖然本發明之範嘴不偈限於此方面。 雖然第9圖以使用四個發射天線914來傳送兩空間流敛述， 2〇但此並非是一需求；可使用與兩個發射天線一樣少之數量。
參照第10圖，接收器1000繪示接收器2〇〇(第2圖）之特定 實施例，其中接收天線1002Α及1002Β對應至接收天線 2〇2(第2圖），射頻處理電路1004Α及1004Β對應至ADC及射 頻處理電路2〇4(第2圖），FFT電路1006Α及1006Β對應至FFT 29 1294226 96ΓΤΤ^^~~ 年月日修正本 電路206(第2圖）及頻道估計器22〇(第2圖），接收波束形成器 1008Α至1008D對應至接收波束形成器2〇8(第2圖），解對映 器1010A及1010B對應至解對映器21〇(第2圖），而解交叉器 1012A及1012B對應至電路212(第2圖）。為簡化起見，繪示 5接收器200(第2圖）之方塊圖並不繪示對應至頻道等化器 1022A及1022B，以及組合器1〇2〇八及1〇2〇6之元件。 接收器1000中’至少可共同使用兩接收天線10〇2A及 1002B來接收發射器900傳送之兩空間流。每一接收天線 > 1002A及1002B接收具有從每一發射天線914A至914D傳送 10之構件的多載波信號。接收器1〇〇〇包含一含有接收天線 1002A、射頻電路1004A、FFT電路1006A以及接收波束形
成器1008A及1008B之第一射頻鏈。接收器1〇〇〇亦包含一含 有接收天線1002B、射頻電路i〇〇4B、FFT電路1006B以及接 收波束形成器1008C及1008D之第二射頻鏈。當符號組合器 15 1020B、等化器1022B、解對映器1010B及解交叉器1012B > 可與該空間頻道或第一空間資料流相關聯時，符號組合器 1020A、等化器i〇22A、解對映器ιοιοΑ及解交叉器1012a 可與該弟一空間頻道或第一空間資料流相關聯。 該第一射頻鏈之案例中，FFT電路1006A產生提供至接 20收波束形成器1008A及1〇〇8Β之每一副載波的頻率領域調 k符唬副載波，該接收波束形成器施加一接收波束形成器 矩陣(ϋΗ)至每一副載波之符號。接收波束形成器1〇〇8A產生 與该第一空間頻道相關聯之符號，而接收波束形成器1008B 產生與該第二空間頻道相關聯之符號。類似操作可實行於 30
1294226 該第二射頻鏈。 符號組合器1020A將從接收波束形成器1〇〇8Α接收之 第一空間頻道的符號，以及從接收波束形成器l〇〇8C接收之 第一空間頻道的符號組合。符號組合器1〇2〇B將從接收波束 5 10 15 20 形成器1008B接收之第二空間頻道的符號，以及從接收波束 形成器1008D接收之第二空間頻道的符號組合。該第一空間
’員C之組口符就由等化器1022A來均衡、由解對映器1〇1〇A 解對映、以及由解交叉器1G12A來解交又。該第二”頻道 =组合符號由等化議2B來均衡、由解對映謂嶋對 映、以及由解交又器1012B來解交 頻道/空間流之位元解碼。以。解碼器刪可對空間 =聲明，否則諸如處理、計算、估算、判定、 裝:==參照:或多個處理或計算系統或類似 I a系統或裝置可調處及將於-處理 存器或記憶體中表示為物理(例如，電子)量:資 料，變換成於該處理系統之暫存 ）里之貝 次丄丨以‘ 斋或記憶體、或其他該類 貝料儲存、傳輸或顯示裝置 祖娟似表不為物理量之其他資 枓。此外，如本文所使用，處理 、 ^ 置包括一或多個與電腦 了项4體耦合之處㈣件，該電腦可讀記憶體 電性或非依電性記憶體或是其組合。 ， 疋又 本發明之實施例可以硬體、知體及軟體立中之 組合來實施。本發明之實施例亦可 ’二 或/、 讀媒體之指令，其至少可由存於1腦可 + 來讀取及執行，以實 仃本文敘述之操作。一電腦可讀媒 實 /、體可包含用於儲存或傳 31 1294226 曰修正本 送由-機_如，電腦)可讀之型式的f 如，-機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(R0M)、隨機/ 記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快子取 體裝置、電氣、光學、音響或其他傳播信號之型式(例^憶 載波、紅外線“號、數位信號、等等）、以及其他。 摘要說明是提供來遵守37 CRR_⑺⑻節，其需要一 摘要說明使讀者確定該技術揭露内容之本質及主旨:提出
本案需了解到並不是絲侷限纽釋該帽專利範 嘴或意義。 牵
以上詳細敘述中，爲了簡化該揭露内容，偶爾會將各 種特徵共同聚集於一單一實施例中。該揭露内容之方法並 不言全釋為反映該主題要求之實施例需較每一申請專利範圍 A:明確列舉的特徵更多之意圖。反而是，如下列申請專利 乾圍所反映，本發明之特徵較單一揭示之實施例的所有特 15徵少。於是下列申請專利範圍藉此可併入該詳細敘述，而 每一申睛專利範圍可獨立成為一分離的較佳實施例。 【圖式簡單説明】 第1圖是一根據本發明之某些實施例的多載波發射器 之方塊圖； 20 第2圖是一根據本發明之某些實施例的多載波接收器 之方塊圖； 第3A圖及第3B圖繪示根據本發明之某些實施例的量 化方案； 第4A圖及第4B圖繪示根據本發明之某些實施例的量 32 I294226
化波束形成係數之振幅及相位子攔位； 第5圖繪示根據本發明之某些實施例，用於產 群組之量化波束形成器係數的頻道測量技術；生Μ載波 第6Α圖及第6Β圖繪示根據本發明之某此 化傳送波束形成係數； 實&例的 量 第7圖是一根據本發明之某些實施例的多、 輪程序之流程圖； 栽凌信 第8圖是一根據本發明之某些實施例的多 收程序之流程圖； 栽攻信 號傳 號接 10 15 第9圖是一繪示根據本發明之某些實施例 入多輸出（ΜΙΜΟ)正交分頻多工(0FDM)發射器之 能圖；以及 第10圖是一繪示根據本發明之某些實施例，〜夕 多輸出（ΜΙΜΟ)正交分頻多工（0FDM)接收 夕輸入 ΐϋ。 ° ^作的功能 4x2多輸 梯作的功
【主要元件符號說明】 100··.多載波發射器 101.. .位元流 102.. .編碼器 103.. .編碼位元流 104···電路位元解多工器、交又 器電路 105···空間頻道多工位元流 106、906Α、906Β···對映符號 電路 107、109···调變符號畐彳栽波 108···傳送副載波波束形成器 110、 910A-910D···反快速傅立 葉變換電路 111、 205···時間領域樣本 112、 912A_912D···射頻電路 114、914A-914D··.發射天線 115···頻道回授資訊 116…處理電路、傳送參數指定器 33 1294226 118…量化傳送波束形成係數 120…交又參數 122、219··.副載波調變準位 124…反快速傅立葉變換尺寸 資訊 126…編碼率資訊 200…多載波接收器 201···解碼位元流 _ 202···天線 204、1004A、1004B··.射頻處 理電路 206、1006A、1006B···快速傅 立葉變換電路 207輸入副載波信號 208…接收器波束形成器 209…調變符號副載波信號 210、1010A、1010B···解對映器 > 211...位元區塊 212···多工器電路 213.. .編碼位元流 214.. .解碼器 216.. .處理電路 220…頻道估計器 221.. .解交叉參數 222.. .計算電路 224…快速傅立葉變換尺寸資訊 yd 4· 27~—η 年月日修正本 226···編碼率 401、403、405、602、604…縱行 402···振幅子欄位 404· ··相位子搁位 502···頻道回應 504···副載波 506···頻道加權向量 606···點 700···多載波信號傳輸程序 800…多載波信號接收程序 702、704、706、708、802、804、 806、808、810···操作 900…發射器 902··.卷積編碼器 904Α··.位元分流器 904Β、904C···交叉器 908Α-908Η···傳送波束形成器 910…波束形成器 916.. .指令產生器 1000.. .接收器 1002Α、1002Β…接收天線 1008A-1008D· · ·接收波束形成器 1012Α、1012Β···解交又器 1020Α、1020Β·.·組合器 1022Α、1022Β···頻道等化器 34

Claims (1)

1294226 96. 4. 27—一—— 年为 日修正本 十、申請專利範圍： 1. 一種多載波發射器，包含： 多個傳送副載波波束形成器，用以在對一信號路徑 中的多個符號調變副載波執行一反傅立葉變換(IFFT) 5 前，施加多個量化傳送波束形成係數給該等多個符號調 變副載波， 其中該等量化傳送波束形成係數包含為該等副載 波指出用以將一或多個相關聯副載波之一振幅加權以 及將其相位移位的總量的預定數量的位元。 10 2.如申請專利範圍第1項之發射器，其中每一個傳送副載 波波束形成器與一個多載波通訊頻道之一個副載波相 關聯。 3.如申請專利範圍第2項之發射器，更包含用以經由一個 多載波通訊頻道而在相對應多個空間頻道上傳送多個 15 空間流之多個發射天線， 其中該等空間流之數目少於或等於該等發射天線 之數目，而且 其中用於每一副載波之該等量化傳送波束形成係 數對應於用於每一副載波之一量化傳送波束形成矩陣 20 (V)，該矩陣是具有數目與該等發射天線數量相同之多 個橫列、及數目與該等空間流數量相同之多個縱行的一 個單式矩陣， 其中該量化傳送波束形成矩陣(V)之元素包含一振 幅子搁位及一相位子搁位’每一子搁位具有一預定數量 35 1294226 96. 4. 2广- 年月日修正本 之位元。 4·如申請專利範圍第2項之發射器，其中該發射器是一發 射站之部分，並從一接收站接收包含用於每一副載波之 一量化傳送波束形成矩陣(V)的頻道回授資訊，而且 5 其中該接收站測量從該發射站接收之信號，以估計 用於該多載波通訊頻道之每一副載波的一頻道轉換矩 陣(Η) ’並產生用於每一副載波之該量化波束形成矩陣 (▽)以於一回應封包中傳輸至該發射站。 5·如申請專利範圍第4項之發射器，其中該接收站測量從 10 該發射站接收之一封包的一前置信號，以估計用於該多 載波通訊頻道之每一副載波的該頻道轉換矩陣(Η)。 6.如申睛專利範圍第4項之發射器，其中該接收站對該頻 道轉換矩陣(Η)執行一奇異值分解(SVD)，來產生用於每 一副載波之該量化波束形成矩陣(▽)。 15 7·如申請專利範圍第4項之發射器，其中包含該振幅子欄 位及該相位子欄位之該等位元的預定數量，在該發射站 及一接收站間之一封包交換的初始部分期間較少，而在 該封包交換之隨後部分期間較多。 8·如申請專利範圍第7項之發射器，其中在該封包交換之 20 該等初始部分期間，該發射站及該接收站以一粗糙量化 模式操作，其中包含該振幅子欄位之該等預定數量的位 元的範圍從零位元至二位元，而包含相位子攔位之該等 預定數量的位元的範圍從一位元至三位元，而且 其中在該封包交換之該等隨後部分期間，該發射站 36 1294226
T接收站以一精細量化模式操作，其 . 冑疋数里的位几的範圍從二位元至四仿 Γ元㈣w帆的範圍從 如申請專利範圍第4項之發射器，其中 :_之元素表示與先前接收之波束形成係= 異’而且 其中該頻道回授資訊包含—指示符，用以指出 量化波束形成矩陣⑺之該等元素是否表示與該等先前 1〇 產生之元素的差異，或表示絕對的波束形成器係數 10.如申請專利範圍第i項之發射器，其中該等多個傳送副 載波波束形成器施加該等量化波束形成器係數予 副載波群組。 11·如申請專利範圍第丨項之發射器，更包含： 15 用以從一量化波束形成矩陣(V)提供該等量化波束 形成係數之處理電路，該量化波束形成矩陣(V)係從一 接收站接收並作為頻道回授資訊之一部分； 用以從用於該等多個傳送副載波波束形成器之办 間頻道多工位元流來產生該等符號調變副載波之符號 20 對映電路；以及 用於每一發射天線之反快速傅立葉變換(IFFT)電 路，用以在由該等多個傳送副載波波束形成器施加該等 量化傳送波束形成係數後，對該等符號調變副戴波執行 一個快速傅立葉變換(FFT)。 37 1294226 96. 4.车月日修正本 12. 如申請專利範圍第1項之發射器，其中該發射器是一第 一通訊站之一部分，而其中該等量化傳送波束形成係數 是用來傳送一資料封包至一第二通訊站， 其中該第二通訊站包含用以從該第一通訊站送出 5 之一目前封包來估計用於每一副載波之一頻道轉換矩 陣(Η)的一頻道估計器，以及用以產生該等量化傳送波 束形成器矩陣(V)供該第一通訊站使用的波束形成器矩 陣計算電路。 13. 如申請專利範圍第12項之發射器，其中該第二通訊站根 ίο 據用於每一副載波之一接收器波束形成器矩陣(ϋΗ)來 組合從該資料封包之接收所產生之輸入副載波信號，以 將星狀圖分佈信號從每一空間通道中分離， 其中該波束形成器矩陣計算電路會從該頻道轉換 矩陣(Η)及該量化傳送波束形成器矩陣(▽)來計算該等 15 接收器波束形成器矩陣(ϋΗ)。 14. 如申請專利範圍第1項之發射器，其中該發射器是更包 含一個多載波接收器之一個多載波通訊站的一部分，該 多載波接收器包含： 用以從另一個多載波通訊站送出之一目前封包來 20 估計用於每一副載波之一頻道轉換矩陣(Η)的一頻道估 計器； 用以產生用於每一副載波的量化傳送波束形成器 矩陣(V)以供其他通訊站使用之波束形成器矩陣計算電 路；以及 38 1294226 96.4.2Τ~~ 年月 日修正本 用以於頻率領域執行組合之多個接收器波束形成 器，用於根據供每一副載波用的一接收器波束形成器矩 陣(ϋΗ)，來組合從接收來自其他通訊站之一資料封包所 產生之副載波信號，以將星狀圖分佈信號從每一空間頻 5 道中分離； 其中該波束形成器矩陣計算電路更從該頻道轉換 矩陣(Η)及該量化傳送波束形成器矩陣(▽)來計算該接 收器波束形成器矩陣(ϋΗ)。 > 15.—種多載波接收器，包含： 10 一頻道估計器，用以估計用於一個多載波通訊頻道 之一或多個副載波的一頻道轉換矩陣(Η); 波束形成器矩陣計算電路，用以從該頻道轉換矩陣 (Η)中之一相關聯者，來產生用於每一副載波的一量化 傳送波束形成器矩陣(V);以及 15 多個接收器波束形成器，用以根據用於每一副載波 的一接收器波束形成器矩陣(ϋΗ)，來組合輸入副載波信 號，以將星狀圖分佈信號從每一空間頻道中分離； 其中該計算電路從用於該等副載波中之一相關聯 者的該頻道轉換矩陣(Η)及該量化傳送波束形成器矩陣 20 (▽)來計算該等接收器波束形成器矩陣(ϋΗ)。 16.如申請專利範圍第15項之接收器，其中用於每一副載波 之該量化傳送波束形成矩陣(V)包含具有預定數量的位 元的量化傳送波束形成係數，指出傳送副載波波束形成 器之總量來加權一相關聯副載波之振幅以及移位其相 39 1294226 舉· 4#7日修正本 位， 其中該頻道估計器基於來自一目前封包之一前置 信號的頻道測量結果，來估計用於該多載波通訊頻道之 每一副載波的該頻道轉換矩陣(H)。 5 I7·如申請專利範圍第15項之接收器，其中該計算電路為每 一副載波針對該頻道轉換矩陣(H)執行一奇異值分解 (SVD)，來產生一初始傳送波束形成矩陣(v)， 其中該計算電路對用於每一副載波之該初始傳送 波束形成矩陣(V)執行一量化處理，以產生用於每一副 載波之該量化傳送波束形成矩陣(V)，而且 其中該計算電路基於該量化傳送波束形成矩陣(▽) 來產生一等效頻道轉換矩陣(J|)，以及 其中該計算電路基於用於一相關聯副載波之該等 效頻道轉換矩陣讲）來產生接收器波束形成器矩 5 (ϋΗ)。 18·如申=專利範圍第15項之接收器，其中每—接收器波束 化成器係與該多載波通訊頻道之—副載波相關聯。 19.如申請專利範圍第18項之接收器，更包含多個接收器天 0 4用⑽由—個多載波通訊頻道於相對應多個空間頻 道上接收多個空間流； 其中該等空間流之數目少於或等於該等接收器天 線之數目，而且 /、中用於每—㈣波之該接收器波束形成矩陣(口 H) 匕含-個單式矩陣，其具有與用於接收該等空間流之接 40 1294226 4 · 2 7、 月曰修正本I ::量相同之多個縱行、及與該等 之夕個檢列； 其中該量化傳送波束形成矩陣(v~)之 幅子攔位及一相位子襯朽卜1 〒匕3振 才目位子攔位，母-子襴位具有-預定數量 之位兀。 20.如申請專利範圍第19項之接收器 位及該相位子攔位之料付1 “亥振巾田子搁 卞斕位之該專位几的預定數量，在一發射站 接收站間之-封包交換的初始部分㈣較少，而在 該封包交換之隨後部分期間較多。 10 15 21_如申請專利範圍第2G項之接《，其中于該封包交換之 ST:部分期間，該發射站及該接收站以-刪化 -果ir ’其中包含該振幅子欄位之該等預定數量的位 圍從零位元至二位元，而包含相位子欄位之該等 預疋數1的位元的範圍從_位元至三位元，而且 射該封包交換之該等隨後部分期間，該發射站及 位m二精細量化模式操作’其中包含該振幅子攔 Μ .數量的位元的範圍從二位元至四位元，而 匕3相位子棚位之該等預定數量的位元的範圍從三位 7L至五位元。 20 22.==Γ範圍第19項之接收器，其中該量化傳送波束 # v)之凡素表示與先前產生之波束形成係數的 差異，而 =中該接收器送出包含一指示符之頻道回授資訊 4射站’該指示符指出該量化傳送波束形成矩陣(V) 41 1294226 ΙΤ2Γ7^—— 月 日修正本 之该等元素是否表示與該等先前產生之元素的差異，或 表示絕對.的波束形成器係數。 23.如申请專利範圍第ι5項之接收器，其中該等多個接收器 波束形成器把係數從該接收器波束形成器矩陣(ϋ η )施 5 加至鄰近的副載波群組。 24·種經由多載波通訊頻道傳遞信號之方法，包含有下列 步驟： 施加量化傳送波束形成係數至多個符號調變副載 波；以及 1〇 施加該等量化傳送波束形成係數後，對該等符號調 變副載波執行一個反快速傅立葉變換， 其中該等量化傳送波束形成係數包含用於一個多 載波通訊頻道之每一副載波的預定數量的位元，指出欲 將一相關聯副載波之一振幅加權以及將其一相位移位 15 的總量。 25. 如申請專利範圍第24項之方法，更包含從一接收站接收 用於每一副載波之一量化傳送波束形成器矩陣(Ϋ)，其 中該接收站測量從一發射站接收之信號以估計用於每 一副載波之一頻道轉換矩陣(Η)，並產生用於每一副載 2〇 波之該量化波束形成矩陣(Ϋ)以供傳輸至該發射站，其 中該接收站對該頻道轉換矩陣(Η)執行一奇異值分解 (SVD)，來產生用於每一副載波之該量化波束形成矩陣 26. 如申請專利範圍第25項之方法，其中包含該等量化傳送 42 1294226 挚4·|7曰修正本 波束形成矩陣之該等位元的預定數量，在該發射站及該 接收站間之一封包交換的初始部分期間較少，而在該封 包交換之隨後部分期間較多。 27· —種經由多載波通訊頻道傳遞多載波通訊信號之方 法，包含有下列步驟： 估計用於該多載波通訊頻道之每一副載波的一頻 道轉換矩陣(Η); 從該等頻道轉換矩陣(Η)中之一相關聯者產生用於 每一副載波之一量化傳送波束形成器矩陣(Ϋ);以及 根據用於每一副載波之一接收器波束形成器矩陣 (ϋΗ)來組合輸入副載波信號，以將星狀圖分佈信號從每 一空間頻道中分離， 15 其中用於一副載波之該接收器波束形成器矩陣(ϋΗ) 疋從用於該相關聯副載波之該頻道轉換矩陣(Η)以及該 量化傳送波束形成器矩陣(v〜)來計算；而且 其中該等輸入副載波信號使用該量化傳送波束形 成器矩陣(V~)來傳送至一發射站。 28.如申請專利範圍第27項之方法，更包含下列步驟： 20 為每-副載波針對該頻道轉換 值分fVD)，來產生-初始料波束形成矩陣(V) 執行一量化處理，以產生用於每成矩陣(v) 波束形成矩陣⑺。 田載波之该置化傳送 29·如申請專利制第28項之方法，更包含下列步驟： 43 基於該量化傳送波束形成矩陣(V)來產生一等效頻 道轉換矩陣(ΙΪ);以及 基於該等效頻道轉換矩陣田)來產生修正之接收器 波束形成器矩陣(ϋΗ)。 30. —種通訊系統，包含： 用以透過一個多載波通訊頻道來接收信號之一或 多個實質全向天線； 用以估計用於該多載波通訊頻道之一或多個副載 波的一頻道轉換矩陣(Η)之一頻道估計器； 波束形成器矩陣計算電路，用以從該等頻道轉換矩 陣(Η)中之一相關聯者來產生用於每一副載波之一量化 傳送波束形成器矩陣(V);以及 多個接收器波束形成器，用以根據用於每一副載波 之一接收器波束形成器矩陣(ϋΗ)來組合輸入副載波信 號，以將星狀圖分佈信號從每一空間頻道中分離， 其中該計算電路會從用於該等副載波中之一相關 聯者的該頻道轉換矩陣(Η)及該量化傳送波束形成器矩 陣(▽)，來計算該等接收器波束形成器矩陣(ϋΗ)。 31. 如申請專利範圍第30項之系統，其中用於每一副載波之 該量化傳送波束形成矩陣(V)包含具有預定數量的位元 的量化傳送波束形成係數，該等位元指出供傳送副載波 波束形成器欲把一相關聯副載波之一振幅加權以及將 其一相位移位之總量， 其中該頻道估計器基於來自一目前封包之一前置 1294226 96. 4. 27~~~ ---—I 年月日修正本 錢的頻道測量結果，來估計驗該多載波通訊頻道之 母一副載波的該頻道轉換矩陣(H)。 32. _請專利範圍第31項之系統，其中該計算電路針對每 一4載波對該頻道轉換矩陣(H)執行一奇異值分解 (SVD) ’來產生—初始傳送波束形成矩陣(V)，
读2Γ亥計算電路對用於每一副載波之該初始傳送 /厂矩P車(V)執行一量化處理，以產生用於每 載波之該量化傳送波束形成矩陣(v)，而i " ，其中該計算電路基於該量化傳送波束形成矩陣(v) 來產生一等效頻道轉換矩陣田），以及 、、其中該計算電路基㈣於—彳目波之該等效 員c轉換矩陣⑻來產生接㈣;皮束形成器矩陣⑴h)。 15 33. -餘供指令的_可讀雜，料料在由—或多個 處理器執行時，會使該等處理輯行包含有下列動作之 十用於個多載波通訊頻道之每一副載波的— 頻道轉換矩陣(H); —從該等頻道轉換矩陣(H)中之—相襲者來產生用 於母一副紐之-量化傳送波束形成驗陣(▽);以及 〜Η才據用於每-¾彳載波之—接收器波束形成器矩陣 (U )來組合輸W餘㈣m㈣分佈信號從每 一空間頻道中分離， 少/、中用於田彳載波之該接收器波束形成器矩陣(〇Η) 係從用於軸關制餘的_道轉換矩_)及該量 45 上“4226 年月日销…ΓΡ 化傳送波束形成器矩陣(V)來計算， 其中該等輸入副載波作 π Λ、w 〜 反1σ唬係使用該量化傳送波束 形成器矩陣(V)來傳送至-發射站。 束 34·如申請專利範圍 m ^ 機$可讀，其中該等指令 在更由一或多個該等處理哭 行更包含下列動作之操作Γ 會使該等處理器執 道轉換矩陣(H)執行一奇異 — 始傳送波束形成矩陣(V)， 10 對祕母1 域波之該初始傳送波束形成矩陣⑺ =一量化處理，以產生用於每-_波之該量化傳送 波束形成矩陣(V)。 ^ 35.如申請專利範圍第34項之機器可讀媒體，其中該等指令 更由或夕個4等處理ϋ執行時，會使該等處理器執 行更包含下列動作之操作·· 15 而且 針對每一副載波對該頻 值分解(SVD)，來產生一初 基於4里化傳送波絲成矩陣⑺來產生—等效頻 道轉換矩陣(Η)，以及 基於該等效頻道轉換矩輔)來產生修正之接收器 波束形成器矩陣(|JH)。 46 、ί 1294226 7/11
lm 先前量.化
1294226 8/11 96. 4. 27 —~ 年月日修正替換頁 m
1294226 9/11 96. 4； 57 ~ 年月日修正替換頁
96· 4· 年月 日修正本 )圖。 1294226 七、指定代表圏： (一) 本案指定代表圖為：第（1 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明 111.. .時間領域樣本 112.. .射頻電路 114…發射天線 115···頻道回授資訊 116…處理電路、傳送參數指定器 118…量化傳送波束形成係數口 120…交叉參數 122.··副載波調變準位 124···反快速傅立葉變換尺寸資訊 126…編碼率資訊 - 励…多載波發射器 ‘ 101···位元流 102···編碼器 103· ··編碼位元流 104···電路位元解多工器、交叉器電路 105··.空間頻道多工位元流 106··.對映符號電路 ^07、109···調變符號副載波 _ 1〇8_ · ·傳送副載波波束形成器 uo. · ·反快速傅立葉變換電路 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 4
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