TWI337028B - Broadband multicarrier transmitter with subchannel frequency diversity for transmitting a plurality of spatial streams - Google Patents

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九、發明說明： I：發明戶斤屬之技術領域】 發明領域 若干本發明之實施例係有關多載波無線通訊，若干實 5 施例係有關透過多個空間頻道之多個資料串流的發射。 【先前技術]I 發明背景 若干多載波通訊系統將多載波通訊頻道劃分成為數個 副載波。各個副載波可使用多載波頻道之副載波子集。此 10 等多載波通訊系統部分係採用天線分集，經由透過由多天 線所定義的若干空間頻道之一來發射若干子頻道之各個子 頻道。使用此種多載波系統之一項問題為於各空間頻道中 子頻道係使用相同頻率副載波。如此缺乏頻率分集，可能 降低特殊子頻道的效能，特別當有一個或多個有問題的副 15 載波頻率時尤為如此。如此缺乏頻率分集也可能影響某個 使用者多於其它使用者。如此一般需要於多載波ΜΙΜΟ系統 中增加不同空間頻道的子頻道間的頻率分集。 【發明内容】 依據本發明之一較佳實施例，係特地揭露一種多載波 20 發射器，其包含有：一調變器，用來基於與多個頻率子頻 道中之各個子頻道相關聯的數個副載波，對多個資料串流 中之各個串流，來產生用於該等多個頻率子頻道中之各個 子頻道之一星狀分佈圖符號集合；以及用於多個空間頻道 中各空間頻道之副載波映射電路，用來分派該等星狀分佈 1337028 圖符號集合予各個子頻道之該等副載波’其中該副載波映 射電路欲於若干空間頻道的該等副載波間改變分派狀況， 以使得相對應之子頻道使用不同副載波集合於若干空間頻 道上。 5 圖式簡單說明 第1圖為根據本發明之若干實施例，一種多栽波發射器 之方塊圖； 第2 A和2B圖顯示根據本發明之若干貫施例之空間頻 道結構； 1〇 第2C圖顯示根據本發明之若干實施例，邏輯副載波指 標映射至實體副載波指標；以及 第3圖顯示根據本發明之若干實施例，多栽波頻道之時 間與頻率之映射圖。 t貨式j 15較佳實關之詳細說明 後文說明和附圖充分顯示本發明之特定實施例，讓熟 諳技藝人士可實施該等實施例。其它實施例可結合結構、 邏輯、電氣、處理程序和其它變化。實例只舉出多種典型 的可能變化。除非另行明白要求，否則個別組件和功能皆 20可視需要使肖，且操作順序可改變。乡干實施例之部分及 特徵可含括於此等實施例或取代其它實施例。申請專利範 圍中列舉之本發明之實施例涵蓋申請專利範圍之全部可利 用的相當變化。本發明之實施例於此處可個別或集合以「發 明」—詞說明，單純為方便，若實際上揭示多於一種發明 6 或發明構想，絕非將本案範圍囿限於任何單一發明或發明 構想。 第1圖為根據本發明之若干實施例，多載波發射器之方 塊圖。多載波發射器100透過來自於輸入位元串流101的寬 頻多載波通訊頻道而產生發射信號。於此等實施例中，多 載波發射器100可使用兩根或更多根發射天線122透過多個 空間頻道123而發射多載波信號，諸如正交分頻多向進接 (OFDMA)信號。 多載波通訊頻道可為寬頻多載波通訊頻道，可包含一 個或多個時槽以及多載波寬頻通訊頻道的副載波集合，可 能包括全部副載波。於若干實施例中，寬頻頻道可包含高 達1024或更多個副載波’但本發明之範圍非僅囿限於此一 方面。副載波可包含寬頻頻道副載波的時槽和副載波子集 中之一者或多者’允許該頻寬頻道被劃分成為多個子頻 道。使用兩個或更多個接續時槽的子頻道可稱作為鏈接的 子頻道。 於若干實施例中’子頻道可被分派予一個特定接收站 台或使用者’或與該特定接收站台或使用者相關聯。於若 干實施例中’特定接收站台係接收由多載波發射器1〇〇於通 過各個空間頻道所分派的子頻道之副載波上所發射的多載 波信號。 於若干實施例中’各個子頻道可有不同數目的副載 波，但非必要。於若干實施例中，子頻道之副載波可為相 鄰副載波；但#必要’如同於其它實施例中，子頻道之副 載波並非連續。子頻道可於多於一個空間頻道發射。各個 二間頻道123可使用相同的副載波頻率，且可與不同發射天 線122或不同波束形成權值155相關聯，來利用與不同發射 天線122相關聯的天線分集。於若干實施例中，空間串流係 指指定藉單一發射天線來發射的信號。於其它實施例中， 空間串流係指由多根天線藉應用波束形成權值來指定發射 的信號。子頻道數目及子頻道頻寬（亦即與各個子頻道使用 的副載波數目相關）可隨使用者數目及其頻寬要求而改變。 多載波發射器100可包含編碼器102來編碼輸入位元串 流101且產生編碼的位元1〇3。於若干實施例中，編碼器〖ο】 可為正向誤差校正（FEC)編碼器且可產生經過FEC編碼之 位元區塊。 多載波發射器100也包含解多工器（demux) 104來將編 碼的位元103分配予多個資料串流105之一。於若干實施例 中，解多工器104可循序分派經FEC編碼之位元區塊予各個 資料串流105。雖然第1圖顯示資料串流1〇5,但本發明之範 圍並非受此方面所限。於若干實施例中，發射器1〇〇包括處 理兩個或更多個資料串流105之電路；於若干實施例中，發 射器100可包括處理多達四個或更多個資料串流105之電 路。 多載波發射器100也包含與各個資料串流105相關聯之 交插器106來於經編碼之位元103執行交插操作。於若干實 施例中，各個交插器106可於經FEC編碼之位元區塊執行區 塊交插操作。 1337028 多載波發射器100也包含與各個資料串流105相關聯的 調變器108來對多載波通訊頻道的各個資料副載波產生星 狀分佈圖符號，諸如正交調幅(QAM)符號。多載波通訊頻 道可為寬頻多載波通訊頻道。於若干實施例中，調變器可 5 基於分派不同的調變位準（亦即每個星狀分佈圖符號之經 編碼的位元數目）予不同的資料串流105。容後詳述。 多載波發射器100也包含與各個空間頻道相關聯的副 載波映射電路1〗0,來映射星狀分佈圖符號至各個空間頻道 之各個子頻道之副載波和時槽。至於其輸出，各個副載波 ίο 映射電路1 ίο可對各個副載波或一個空間頻道的時槽來提 供星狀分佈圖符號。副載波映射電路110可根據副載波映射 資訊15 3而於空間頻道間旋轉或位移副載波指標及/或時槽 指標，但本發明之範圍非僅限於此一方面。副載波映射電 路110之操作詳述如後。 15 於若干實施例中，從QAM符號分開映射至實體副載波 及/或映射至實體時槽係對各個空間頻道而產生。分開映射 的產生可經參數化。舉例言之，於若干實施例中，各個空 間頻道之映射圖可適量循環位移來產生下一個空間頻道的 映射圖。映射參數可為位移量。舉例言之，於若干其它實 20 施例中，可採用交插操作來改變映射圖。於此等實施例中， 映射圖對第一頻道可為1、2、3、4映射至1、2、3、4，對 第二空間頻道可採用交插器（例如2、4、1、3)。第一頻道之 映射輸出順序（例如1、2、3、4)可藉交插器置換為2、4、1、 3。如此，第二頻道的映射為1、2、3、4映射至2、4、1、3。 9 1337028 於若干實施例中，第二頻道之映射圖之輸出順序可進一步 藉交插器交插，來產生第三頻道的映射圖，此處參數為交 插器。如此第三頻道之映射為1、2、3、4至4、3、2、1。 映射圖的產生於前述兩個實例可視為迭代。換言之，下一 5 個頻道的映射可經由目前頻道映射的恒定轉換而產生。本 發明之若干其它實施例可使用其它參數方式來迭代（及/或 同時)產生分開的映射圖。 於若干實施例中，藉映射電路110所產生的映射圖可為 接收器所已知，及/或可提供予接收器。於若干實施例中， 10 映射圖可於封包的標頭諸如回復封包的標頭送至接收器， 可於單輸入單輸出頻道對接收器設定，但本發明之範圍非 僅囿限於此一方面。例如於若干實施例中，二相鄰串流間 的相對旋轉/移位量可為恆定（例如24副載波）。例如，於若 干實施例中，旋轉/位移量可為接收器已知的若干參數之函 15 數。舉例言之，除了第（i-Ι)串流之位移量以外之第i串流的 位移量可為於第i子頻道（鏈接子頻道）的副載波數目。於若 干IEEE 802.16(d)和（e)實施例中，各個子頻道之副載波數目 可為調變位準和FEC碼率之函數。於若干其它實施例中， 額外位移量可為子頻道中實體副載波的最大數目，該實體 20 副載波數目係依據FEC碼率、調變位準、和頻道置換體系 決定。頻道置換體系的若干實例包括部分使用子頻道 (PUSC)利用、完全使用子頻道(FUSC)利用和先進調變與編 碼(AMC)，但本發明之範圍非僅囿限於此一方面。於送至 接收器之封包之標頭中，可含括切換位元來指示是否採用 10 1337028 位移或分開映射圖。 於若干實施例中，一個資料串流可通過多個空間頻道 送出’各個空間頻道可有分開映射圖。調變器1〇8與副載波 映射圖110間不要求一對一的對應關係，於若干實施例中， 5副載波映射圖no的數目可大於調變器108的數目。但當不 同映射圖應用至各個空間頻道時，可由一個空間頻道發送 一個資料串流。當一個資料串流係由多個空間頻道發送 時，多個空間頻道各自的映射圖可相同。 於若干實施例中，不同資料串流可載有不同碼位元。 10各個空間頻道可由一根發射天線或有波束形成權值的多根 發射天線所形成。 多載波發射器100也包含空間-時間-編碼器（STC)編碼 器112 ’其可於副載波映射電路110所提供的星狀分佈圖符 號上進行編碼操作。於若干實施例中，STC編碼器112可增 15 加冗餘資訊至輸入符號109 ;於若干實施例f，輸出串流數 目可大於輸入串流數目。於若干實施例中’STC編碼器112 避開不添加冗餘資訊至輸入符號1〇9,可未經任何處理而發 送由映射電路110所提供的符號。於若干實施例中，一個資 料串流係由一個空間頻道發送；但STC碼可用來增加冗餘 20 資訊，且增加串流數目。舉例言之，可使用阿拉慕提 (Alamouti)密碼’其取一輸入資料串流，而產生二輸出資料 串流，該二輸出係使用二空間頻道來發射。藉此方式，資 料串流數目可能並非必然係等於空間頻道數目。但於若干 實施例中，使用STC編碼器112，對二空間頻道之密碼發揮 11 功忐，可能要求映射圖不變。 於右干實施例中’ STC編碼器112可增加冗餘資訊至輸 入QAM符號’可產生比輸入QAM符號更多的符號。舉例言 之’對—輸入資料串流和四根發射天線而言，STC編碼器 112可對各個輸入符號產生四個符號。可稱作為碼率4 STC 編碼。於另一個實例中，有四輸入資料串流109和四根發射 天線122。STC編碼器112可不改變輸入符號，將輸入符號 达出至四串流。如此可稱作為碼率1 STC編碼。於另一個實 例中’其中有三個輸入資料串流1〇9和4根發射天線122， STC編碼器112對三個輸入符號各自可產生四個符號。可稱 作為碼率3 STC編碼。當有一輸入串流和有多輸出串流時， 可稱作為純粹分集模式。當有多於一輸入串流，而STC對 輸入符號不改變時，可稱作為純粹空間多工模式。 多載波發射器100也包含多輸入多輸出（ΜΙΜΟ)預編碼 電路114 ’其可呈頻域波束形成器，應用於頻域的波束形成 器權值155至各個副載波來允許波束形成。 多載波發射器100也包含關聯各個空間頻道123的反相 快速富利葉轉換(IFFT)電路116，來從與各個副載波相關聯 的頻域星狀分佈圖符號產生時域信號。於若干實施例中， 各個IFFT電路116可從多載波通訊頻道的副載波，對各個時 槽產生OFDM符號。 多載波發射器1〇〇也包含各個空間頻道的數位/類比轉 換(DAC)電路118’來從IFFT電路116所提供的時域數位信號 產生類比信號。 1337028 多載波發射器100也包含關聯各個空間頻道123的射頻 (RF)發射器電路120，來由相關聯的一根天線〗22而產生發 射信號。 多載波發射器100也包含處理電路15〇，其可對各個空 5間頻道產生調變位準151，可對副載波映射圖〖丨〇產生副載 波映射資訊153,且可提供波束形成器權值155予MlM〇預編 碼電路114。於若干實施例中，處理電路15〇可包括一個或 多個高位準層（亦即高於實體層（ΡΗγ層）之層），但本發明之 範圍非僅囿限於此一方面。 於右卞見頻系統中 ww 丨叫幻標準操作 之右干系統中，星狀分佈圖符號映射至實際實體副載波對 全部空間串流或全部空間頻道皆相同。換言之，相同的副 載波係映射至各個空間頻道的相同子頻道。結果，子頻道 15 20 全Γ空間頻道而言為相同，空間頻道為副载波和時 槽的4或群組。於垂直Mm〇模式令，接續碼位元可 填補於頻率空間和時間的子頻道内部。舉例言之+ 頻道1具有子_、2、…N，空間頻道^間 構（亦即子葙、# 7 . 、八虿洽相问區隔結 、、、·，，Ν)時，接續碼位元將以 Γ頻道：㈣㈣之规卜空_道2之= 工間頻道1之子頻道2、空間頻道2之子頻道2等= 配送相鄰碼仞； 由於期望 大化頻率和空門_=副載波和不同空間頻道，來補助最 礴—者的分集，舸述星狀 波的映射圖無法輔助此種分集的最大化。4對副載 後文說明若干本發明之實施例經由允許映射圖跨空間 <9! 13 變來輔助最大化分集増益。例如空間頻道2之全部資 蔣：波之映射可由子頻道1中的副載波數目而循環位 雖然子财之填獅料如前文朗，但於填補順序 、目鄰子頻道實體上係位在不同副載波集合。 *右干本發明之實關由糾玲料顿道可使用於不 冋空間頻道内部的副載波頻率來提供接料位元間的額外 頻率分開，因此可對接續碼位元提纽㈣鮮分集。若 干本發明之實施例可提供改良之空間分集。 於若干實施例中，調變器108可基於與各個子頻道相關 的副載波數目，來對多個頻率子頻道之各個子頻道，對多 個食料串流1G5各自產生-星狀分佈圖符號集合。副載波映 射電路110對多個空間頻道122之各個頻道可分派星狀分 佈圖符號集合予各個子頻道之㈣波。副載波映射電路ιι〇 可於若干空義道之㈣波_毅轉分派，故相應子頻 道可於若干空間頻道使用不同的副載波集合。 於若干實施例中，副載波映射電路11〇作為循環旋轉的 —部分，副載波映射電路110可藉增量而於空間頻道内部位 移至少部分空間頻道但少於全部空間頻道之副載波分派。 於此等實施例中，增量至少係等於組成第一子頻道之副載 波數目，但本發明之範圍非僅囿限於此❶於若干實施例中， 各個子頻道可包含多載波通訊頻道之頻率副載波子集，各 個子頻道可為包含二或更多個時槽之鏈接子頻道，各個時 槽係與正交分頻多向進接(OFDMA)符號時間相對應。於此 等實施例中，副載波映射電路可分派各個子頻道的星狀分 佈圖符號科槽，來增加於相關子頻道内部的時槽分集。 —於若干IEEE 802.16(e)實施例申，—個子頻道包含多個 ^載波(可能於全頻帶並非實體上相鄰），且對各個副載波包 含恆定數目的時槽。於此等實施例中，恆定數目可以頻道 置換體系改變（例如將剛⑶pusc，數目分別為i和2)。 第2A圖和第2B圖所示，子頻道於頻域和時域可視為一個 矩形。用於頻帶AMC頻道置換，如第2B圖所示，子頻道包 3時間上相鄰的兩個矩形。分派予一行動站的發射資源可 為夕個副載波和多個時槽，可視為一個矩形。對各個空間 頻道而&，資源(偶爾稱作為行動站區段)可被區隔成為一個 子頻道或多個子頻道。子頻道大小無需為恆定，原因在於 某些子頻道可能具有比其它子頻道更多的副載波。子頻道 的填補順序可為首先頻率、第二為空間及最後為時間。於 —個空間頻道内部的填補順序於第2A圖以空間頻道1舉例 說明。第2A圖之二空間頻道之矩形區塊標示於子頻道上。 第2A圖的全部副載波不要求為連續。 於實例1中，第2A圖以元件符號201標示，經由相對於 空間頻道1，對空間頻道2旋轉於頻域中的副載波，可增加 頻域分集且可能最大化頻域分集。空間頻道1中的子頻道 1(以元件符號204標示）係採用與空間頻道2之子頻道1不同 的副載波，其係以元件符號206標示。於實際實施例中，兩 個空間頻道中的相對應的（亦即填補順序相鄰的）子頻道可 能無法順序填補，可能因旋轉而亂序。但如第2C圖所示， 兩個空間頻道間仍然有重疊，此處二空間頻道之子頻道1和 子頻道2於頻率副載波重疊。相對應副載波之重疊愈少，則 頻率分集愈佳。於實例2中，以第2A圖之元件符號2〇2標示， 頻率分集和時間分集可能增加也可能最大化。於實例2中， 有兩次旋轉，一次旋轉係於頻域，其係與實例丨相同；另一 次旋轉係於時域。於實例2的各列係相對於實例丨之相對應 列而旋轉。 於若干實施例中，對可於時槽間改變的快速衰減頻 道，可能期望於使用者區段内部使用時槽分集。於此等實 施例中，副載波映射電路11〇可分派第一空間頻道之第一子 頻道之星狀分佈圖符號予第一時槽，可分派第二空間頻道 之第—子頻道之隨後星狀分佈圖符號予非為第一時槽之一 時槽。於若干實施例中，當頻道被測定為第一衰減頻道時， 資料處理電路15〇經由測定何時頻道估值跨時槽改變，來判 义何時多載波通訊頻道為快速衰減頻道。於此等實施例 中’ Μ載波映射電路11〇可將不同空間頻道之相對應子頻道 之星狀分佈圖符號分派予多於一個時槽。 _於若干實施例中’各個副載波可關聯一個實體指標。 ^栽;皮映射電路可將子頻道之副載波的邏輯指標映射至副 栽’皮的實體指標之―，讓子頻道可使用於各個空間頻道中 的不同貫體副載波集合。 於右干實施例中，調變器1〇8可響應於調變位準輸入 根據多個調變位準之一來調變各個空間頻道的副載 ^某些情況下，調變器108可對各個空間頻道應用不同調 夂位準，但本發明非僅限於此一方面。 1337028 於若干此等實施例中，波束形成電路114可應用於頻域 的波束形成器權值155至空間頻道的副載波。於此等實施例 中，不同調變位準可藉調變器108而應用至不同空間頻道， 由發射天線122所發射的信號具有各個空間頻道的方向 5 性。舉例言之，各個空間頻道之波束形成器權值155允許於 各個空間頻道内部的子頻道被導向特定方向或用戶站或使 用者，但本發明之範圍非僅囿限於此一方面。 雖然多載波發射器100係以有多個分開的功能元件舉 例說明，但該等功能元件中之一者或多者可組合，且可藉 10 軟體組配元件的組合來實作，諸如包括數位信號處理器 (DSP)之處理元件及/或其它硬體元件。舉例言之，若干元 件包含一個或多個微處理器、DSP、特殊應用積體電路 (ASIC)、和多種硬體電路和邏輯電路的組合用來執行至少 於本文所述之功能。於若干實施例中，多載波發射器100之 15 功能元件可指於一個或多個處理元件上處理的一或多項處 理程序。 於若干實施例中，子頻道數目可少至1，可多達10或10 以上。於若干實施例中，空間頻道數目可與發射天線122之 數目相對應，且係於少至2至多達10或更多之範圍。於若干 20 實施例中，發射天線122之數目可等於4，且使用四個空間 頻道，但本發明之範圍非僅囿限於此一方面。 第2C圖顯示根據本發明之若干實施例，邏輯副載波指 標映射至實體副載波指標之映射圖。於第2C圖中，邏輯副 載波指標係以^至心顯示，此處N係與副載波數目相對應， 17 1337028 實體副載波指標係以^至抓顯示。於若干實施例中，於各個 子頻道内部的副載波之邏輯指標維持不變，但邏輯指標對 實體指標之映射可改變。如此允許對不同空間頻道有相同 指標的子頻道駐在分開的實體副載波集合上。 5 於若干實施例中，可藉適量循環旋轉實體指標進行， 其中該等指標用於一特定空間頻道的全部資料副載波，且 分派予一特定用戶。舉例言之，於空間頻道1之子頻道1可 採用邏輯指標1、2、...24。為了避免重疊空間頻道1，且輔 助最大化頻率分集，於空間頻道2的子頻道1可採用邏輯指 10 標25、26、...48。如第2C圖所示’如此等於於空間頻道2 中，邏輯指標對實體指標的映射循環位移達24。於此等實 施例中，隨著空間頻道指標的增加，位移量可線性增加。 於本實例中，空間頻道2之位移量為24，藉副載波映射圖之 第一子頻道位移器對第三空間頻道所實作之空間頻道3之 15 位移量為48。 於若干IEEE 802.16(d)和IEEE 802.16(e)實施例中，對不 同頻道置換體系，於最小子頻道内部之副載波數目為9、 18、24和48。於若干此等實施例中，對相對應之頻道置換 體系（例如PUSC、FUSC及頻帶AMC)，此等數目之一可被 20 選用作為第二空間頻道之位移大小，但本發明之範圍非僅 囿限於此。於若干其它IEEE 802.16(d)和IEEE 802.16(e)實施 例中，對全部頻道置換體系而言，此等數目之一（例如24) 可選用作為第二空間頻道之位移大小，但本發明之範圍非 僅囿限於此一方面。 18 1337028 於若干實施例中，旋轉時的最佳位移大小可依據被分 派的時槽數目、藉編碼器102(第1圖）實作的編碼體系、調變 順序（例如16 QAM相對於64 QAM)、和頻道置換體系決定。 於本發明之若干其它實施例中，第二空間頻道之位移 5 大小可為於空間頻道1中之子頻道1的副載波數目。於此等 實施例中，位移大小可對其餘頻道線性增高，但本發明之 範圍非僅囿限於此一方面。 於本發明之若干其它實施例中，第二空間頻道之位移 大小可為於全部有效子頻道之最大副載波數目（有或無諸 10 如編碼體系、調變順序和頻道置換體系等限制），但本發明 之範圍非僅囿限於此一方面。 於若干其它實施例中，映射可維持相同，但子頻道的 填補順序可改變。舉例言之，於空間頻道1之子頻道1可首 先填補，然後填補空間頻道2的子頻道2。由於此二子頻道 15 採用不同的副載波集合，故可增加頻率分集。於此等實施 例中，調變器108(第1圖）之一的輸出可耦接多於一個副載波 映射圖11〇(第1圖）。 於若干快速衰減頻道情況下，頻道狀況可跨不同時槽 而改變。於若干實施例令，時槽指標也可對各個空間頻道 20 旋轉。舉例言之，副載波映射圖和時槽映射圖可旋轉，故 於空間頻道2之子頻道1實體上係位在與空間頻道1之子頻 道1不同的頻率和時槽上。於此等實施例中，時槽維度的大 位移可提供改良的時間分集；但受到分派的時槽數目和解 碼潛伏期延遲等要求的限制。 19 1337028 於若干其它實施例中，可採用對各個空間頻道的分開 交插器，來改變邏輯對實體映射，來置換實體副載波指標。 第3圖顯示根據本發明之若干實施例，一種多載波頻道 之時間和頻率結構之映射圖。第3圖顯示兩個空間頻道，亦 5 即空間頻道1 312和空間頻道2 314。各個空間頻道包含於X 方向所示時槽、和於y方向顯示的副載波。於空間頻道1 312，第一子頻道使用元件符號304指示的副載波和時槽， 第二子頻道使用元件符號306指示的副載波和時槽。於空間 頻道2 314中，第一子頻道可使用由元件符號304指示的副 10 載波和時槽，第二子頻道可使用由元件符號306指示的副載 波和時槽，但於本實例中，於空間頻道2之各個子頻道之副 載波係從其於空間頻道1之所在位置循環位移一個副載波 頻率。雖然第3圖顯示一個副載波頻率的位移，但本發明之 範圍非僅囿限於此一方面。 15 回頭參考第1圖，於若干實施例中，多載波發射器100 可為寬頻通訊站的一部分，其透過多載波通訊頻道而發射 正交分頻多向進接(OFDMA)通訊信號。多載波通訊頻道可 於預定頻譜内部，可包含多個正交副載波。於若干實施例 中，正交副載波可為間隔緊密的OFDMA副載波。為了輔助 20 達成間隔緊密之副載波間的正交性，各個副載波於其它副 載波的實質上中心頻率具有填補位元。於若干實施例中， 為了輔助達成間隔緊密副載波間的正交性，各個副載波於 一個符號週期内部可有整數週期，但本發明之範圍非僅囿 限於此一方面。 20 1337028 於若干實施例中，多栽波通訊信號之頻譜包含5 GHz 頻譜或2.4 GHz頻譜。於此等實施例中，5 GHz頻譜包括由 約4.9 GHz至5.9 GHz之頻率範圍；和2.4 GHz頻譜包括由約 2.3 GHz至2.5 GHz之頻率範圍，但本發明之範圍非僅囿限 5 於此一方面，原因在於其它頻譜也同等適合。於若干寬頻 和WiMax實施例中，通訊頻譜包含2 GHz至11 GHz之頻率， 但本發明之範圍非僅囿限於此一方面。 於若干實施例中，多載波發射器100可根據特定通訊標 準發射RF通訊，該等標準諸如美國電機和電子工程師學會 1〇 (IEEE)標準包括無線都會區域網路（WMAN)用之IEEE 802.16(d)及/或(e)標準，但多載波發射器100也適合根據其 它技術發射。於若干實施例中，多載波發射器1〇〇可為可攜 式無線通訊裝置的一部分，該等通訊裝置諸如個人數位助 理器（PDA)、具有無線通訊能力的膝上型電腦或可攜式電 15 腦、網路平板電腦、無線電話、無線耳機、呼叫器、即時 傳訊裝置、數位相機、存取點、電視或其它可無線接收及/ 或發射資訊之裝置。於若干寬頻和WiMax實施例中，多載 波發射器1〇〇可構成WiMax發射站之一部分。 天線122可包含方向性天線或全向天線，包括例如偶極 20 天線、單極天線、補片天線、迴路天線、微長條天線或其 它型別之適合發射RF信號之天線。天線122之數目可由少至 2至多達10或更多。 根攄若干實施例，多載波發射器1〇〇(第1圖）可根據個別 副載波調變分派（稱作為適應性位元載荷（A B L))來調變副 21 ' ^ 1337028 載波。如此，可變位元數目可以符號表示，且於副載波上 調變。對個別子頻道提供予調變器1〇8(第1圖）之調變分派 151可基於該副載波的頻道特性或頻道狀況，但本發明之範 圍非僅囿限於此一方面。於若干實施例中，副載波調變分 5 派可由每個符號零位元至每個符號高達10或更多個位元。 以調變位準表示，副載波調變分派可包含二進制相移鍵控 (BPSK)其每個符號通訊一個位元；正交相移鍵控(qpsk)其 每個符號通訊2位元；8PSK其每符號通訊3位元；16正交調 幅（16-QAM) ’其每個符號通訊4個位元；32-QAM，其每個 10符號通訊5個位元；64-QAM，其每個符號通訊6個位元； 128-QAM，其每個符號通訊7個位元；及256_QAM，其每個 付號通讯8個位元。也可使用每個副栽波有更高資料通訊率 的調變位準。

OFDM A符號可視為於各個空間頻道之個別副載波上 調變的多個符號的組合。由於每個經符號調變副載波之位 元數目可變、和組成一空間頻道之子頻道數目可變，故每 個OFDMA符號之位元數目有重大改變。 本發明之實施例可於硬體、韌體和軟體中之一者或其 組合實作。本發明之實施例也可作為储存於機器可讀取媒 體上的指令來實作，其可藉至少-個處理器讀取與執行來 進行本文所職作。機H可讀取親可包細㈣（例如電 腦)可讀取形式來儲存資訊或發射資訊的任何機構。舉例言 之’機器可讀取媒體可包括唯讀記憶體(r〇m)、隨機存取 記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學健存媒體、快閃記憶 22 1337028 體元件、電學、光學、聲學或其它形式的傳播信號(例如載 波、紅外光信號、數位信號等）等。 遵照37 C.F.R.章節1.72(b)要求摘要允許讀者可確定技 術揭示的本質和主旨而提供摘要說明。摘要說明僅供瞭解 5 本發明之用而非意圖限制或解譯如下申請專利範圍之範圍 或定義。

前文詳細說明中，各項特徵偶爾結合於單一實施例内 以便讓揭示内容變流暢。本揭示方法絕非解譯為反映出請 求專利之本主旨實施例要求比申請專利範圍各項所明白引 10 述之更多特徵。反而如下申請專利範圍反映，本發明可有 少於單一揭示實施例的全部特徵。如此，如下申請專利範 圍係併入詳細說明部分，申請專利範圍各項本身係表示一 個分開的較佳實施例。 L圖式簡單說明3 15 第1圖為根據本發明之若干實施例，一種多載波發射 器之方塊圖； 第2 A和2 B圖顯示根據本發明之若干實施例之空間頻 道結構； 第2C圖顯示根據本發明之若干實施例，邏輯副載波指 20 標映射至實體副載波指標；以及 第3圖顯示根據本發明之若干實施例，多載波頻道之時 間與頻率之映射圖。 【主要元件符號說明】 100…多載波發射器 101…輸入位元串流 23 1337028

102.. .編碼器 103.. .經編碼之位元 104.. .解多工器(demux) 105.. .資料串流 106.. .交插器 108.. .調變器 109.. .輸入符號 110.. .副載波映射電路 112…空間-時間-編解碼器(STC) 編碼器、STC編碼器 114.. ·多輸入多輸出(ΜΙΜΟ)預 編碼電路、波束形成電路 116.. .反相快速富利葉轉換 (IFFT)電路 118.. .數位/類比轉換(DAC)電路 120…射頻(RF)發射器電珞 122.. .發射天線 123、123Α-Μ...空間頻道 150·.·處理電路 151…調變位準輸入 153·.·副載波映射資訊 155…波束形成權值 201…實例1 202.. .實例 2 204…空間頻道1中之子頻道1 206…空間頻道2中之子頻道1 304…子頻道1中之副載波和時槽 306…子頻道2中之副載波和時槽 312…空間頻道1 314…空間頻道2 24

Claims (1)

1337028 十、申請專利範圍： 1. 一種多載波發射器，包含： -調變器’用來基於與多個頻率子頻道中 頻道相關聯的數個副載波，對多個資料流中之各個串

流’來產生用於該等多個頻率子頻道中之各個子頻道之 一星狀分佈圖符號集合；以及 用於多個空間頻道中各空間頻道之副載波映射電

路’用來分派該等星狀分佈圖符號集合予各個子頻道之 該等副載波， 其中該副載波映射電路欲於若干空間頻道的該等 副載波間改變分派狀況，以使得相對應之子頻道使用不 同副載波集合於若干空間頻道上。 15 2. 如申請專利範圍第丨項之多載波發射器其中該副載波 映射電路欲於少於全部之至少若干空間頻道中的該等 空間頻道内使副載波之分派狀況位移一遞增量，該遞增 量至少與包含一第一子頻道之副載波數目相等。 3. 如申请專利範圍第1項之多載波發射器，其中各個子頻 道包含一多載波通訊頻道之一頻率副載波子集， 20 其中各個子頻道為進一步包含兩個時槽或更多個 時槽之一鏈接子頻道，各個時槽係與一正交分頻多向進 接符號時間相對應，以及 其中該副載波映射電路進一步將各個子頻道之該 等星狀分佈圖符號分派予該等時槽，來增加一相關聯子 頻道内之時槽分集。 Μ 如申請專利範圍第3項之多載波發射器，其中該副載波 映射電路用來分派一第一空間頻道之—第—子頻道之 星狀分佈圖符號予一第一時槽，以及用來分派一第二空 間頻道之該第一子頻道的後續星狀分佈圖符號予另一 時槽。 如申請專利範圍第4項之多載波發射器，其進一步包含 資料處理電路，用以藉由測定頻道估值何時跨時槽發生 改隻，來判定何時該多載波通訊頻道為一快速衰減頻 道， 其中該副載波映射電路係用來分派不同空間頻道 之相對應子頻道之該等星狀分佈圖符號予一個以上時 槽。 如申請專利範圍第丨項之多載波發射器，其中各個副載 波具有一實體指標，以及 其中該副載波映射電路係用來映射一子頻道之副 載波之一邏輯指標至該等副載波之實體指標之一，讓諸 子頻道於各個空間頻道使用不同的實體副載波集合。 如申請專利範圍第1項之多載波發射器，其中該等調變 裔係響應於一調變位準輸入，來根據多個調變位準之一 而調變各個空間頻道之該等副載波，以及 其中該等調變器係適合對該等空間頻道各自施用 —不同調變位準。 如申請專利範圍第7項之多載波發射器，其進_步包含： 波束形成電路，用來應用頻域之波束形成器權值至 1337028 該等空間頻道之該等副載波；以及 與各空間頻道相關聯之一發射天線， 其中當該等波束形成器權值係應用於不同空間頻 道時，該等空間頻道之子頻道即顯現方向性。 5 9.如申請專利範圍第1項之多載波發射器，其中該發射器 為WiMax多載波多輸出發射器，且係屬於一寬頻通訊站 台之一部分。 10. —種發射多載波通訊信號之方法，包含有下列步驟： 基於與多個頻率子頻道中之各個子頻道相關聯之 10 數個副載波，對該等多個頻率子頻道中之各個子頻道產 生一星狀分佈圖符號集合；以及 對多個空間頻道中各空間頻道分派該等星狀分佈 圖符號集合予各子頻道之該等副載波，其中若干空間頻 道之星狀分佈圖符號改變，而使得諸子頻道針對至少若 15 干空間頻道使用不同副載波集合。 11. 如申請專利範圍第10項之方法，其進一步包含以一增量 位移少於全部之至少部分空間頻道之該等子頻道的副 載波分派狀況，該增量係至少與包含一第一子頻道之副 載波數目相等。 20 12.如申請專利範圍第11項之方法，其中各個子頻道包含一 多載波通訊頻道之一頻道副載波子集， 其中各個子頻道為進一步包含兩個或更多個時槽 之一鏈接子頻道，各個時槽係與一正交分頻多向進接符 號時間相對應，以及 27 叫〇28 5

10 15 其中該分派步驟進一步包含分派各個子頻道之該 等星狀分佈圖符號予該等時槽，來增加一相關聯子頻道 内的時槽分集。 13.如申請專利範圍第12項之方法，其進一步包含： 分派一第一空間頻道之一第—子頻道之星狀分佈 圖符號予一第一時槽；以及 分派一第二空間頻道之該第一子頻道之後續星狀 刀佈圖符號予另一時槽。 14·如申請專利範圍第13項之方法，其進一步包含： 藉由測定頻道估值何時跨時槽發生改變，來判定何 時"玄多載波通訊頻道為一快速衰減頻道；以及 分派不同空間頻道之相對應子頻道之該等星狀分 佈圖符號予一個以上時槽。 .如申4專利粑圍第1〇項之方法，其中各個副載波具有一 貫體指標，以及

其中該方法進—步包含映射-空間頻道之副載波 之一邏輯指標H相紐之實·日標之-，讓不同空 ]頻道之相對應子頻道針對各個空間頻道使用不同副 載波集合。 20 6.如申請專利範圍第H)項之方法，其進一步包含根據多個 調變位準之-來·各個空咖道找㈣載波，其中 對各個空間頻道係施用_不_變位準。 17.=申料利第16奴方法，其進-步包含應用頻域 、波束形成㈣值至該等空間頻道之該等副載波，其中 28 1337028 其中該副載波映射電路進一步將各個子頻道之該 等星狀分佈圖符號分派予該等時槽，來增加一相關聯子 頻道内之時槽分集。 20.如申清專利範圍第19項之系統，其中該副載波映射電路 -5 用來分派一第一空間頻道之一第一子頻道之星狀分佈 圖符號予一第一時槽，以及用來分派一第二空間頻道之 該第—子頻道的後續星狀分佈圖符號予另一時槽，以及 肇 其中該多載波發射器進一步包含資料處理電路，用 以藉由測定頻道估值何時跨時槽發生改變，來判定何時 °玄夕載波通訊頻道為一快速衰減頻道，以及 其中β玄β彳載波映射電路係用來分派不同空間頻道 之相對應子頻道之該等星狀分佈圖符號予一個以上時 槽。 15 20 ,粑囷昂項之系統，其中各個副載波 實體指標，以及 ’ 其中該副載波映射電路係用來映射_子_ 載波之一邏輯指標至該等副載波之實體指桿之一 子頻道於各個空_道使用不同 世 22.-種提供指令之機器可存 胃1載波集' 會造成-機器執行包含下列動作之=指令在被' 基於與多個頻率子頻道 數個副載波，對該等多個之各個子頰道相取 生一星狀分佈圖符號集合；以及頻道中之各個子步 對多個空間頻道中各★ 二礤頻道分派該等星壯 30 圖符號集合予各子頻道之該等副載波，其中若干空間頻 道之星狀分佈圖符號改變，而使得諸子頻道針對至少若 干空間頻道使用不同副載波集合。 23. 如申請專利範圍第22項之機器可存取媒體，其中該等指 令在進一步被存取時會造成該機器執行更包含下列動 作之操作：以一增量位移少於全部之至少部分空間頻道 之該等子頻道的副載波分派狀況，該增量係至少與包含 一第一子頻道之副載波數目相等， 其中各個子頻道包含一多載波通訊頻道之一頻道 副載波子集， 其中各個子頻道為進一步包含兩個或更多個時槽 之一鏈接子頻道，各個時槽係與一正交分頻多向進接符 號時間相對應，以及 其中該分派動作進一步包含分派各個子頻道之該 等星狀分佈圖符號予該等時槽，來增加一相關聯子頻道 内的時槽分集。 24. 如申請專利範圍第23項之機器可存取媒體，其中該等指 令在進一步被存取時會造成該機器執行進一步包含下 列動作之操作_· 分派一第一空間頻道之一第一子頻道之星狀分佈 圖符號予一第一時槽； 分派一第二空間頻道之該第一子頻道之後續星狀 分佈圖符號予另一時槽； 藉由測定頻道估值何時跨時槽發生改變，來判定何 1337028 時該多載波通訊頻道為一快速衰減頻道；以及 分派不同空間頻道之相對應子頻道之該等星狀分 佈圖符號予一個以上時槽。

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