TWI403134B - 用於無線多載波通信系統中多重資料流之多工及傳輸之方法及裝置 - Google Patents

用於無線多載波通信系統中多重資料流之多工及傳輸之方法及裝置 Download PDF

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Description

用於無線多載波通信系統中多重資料流之多工及傳輸之方法及裝置
本揭示案大體而言係關於通信，且更具體言之，係關於用於在無線多載波通信系統中對多重資料流進行多工及傳輸之技術。
多載波通信系統將多個載波用於資料傳輸。此等多個載波可藉由正交分頻多工(OFDM)、一些其他多載波調變技術或某一其他構造提供。OFDM有效地將整個系統頻寬分割成多個正交子頻帶。此等子頻帶亦被稱為載頻調(tone)、載波、副載波、頻率組(bin)及頻道。在使用OFDM的情況下，使每一子頻帶與一可以資料調變之各別副載波相關聯。
多載波系統中之基地台可同時傳輸多重資料流以用於廣播、多播及/或單播服務。資料流為對於無線器件而言可具有獨立接收興趣的資料之流。廣播傳輸被發送至一指定涵蓋區內之所有無線器件，多播傳輸被發送至一組無線器件，且單播傳輸被發送至一特定無線器件。舉例而言，基地台可經由地面無線電鏈路廣播用於多媒體(例如，電視)程式之許多資料流以由無線器件接收。此系統可使用習知之多工及傳輸方案，諸如地面數位視訊廣播(DVB-T)或地面整合服務數位廣播(ISDB-T)。該方案可首先對待在單一高速率複合流上傳輸之所有資料流進行多工且接著處理(例如，編碼、調變及升頻轉換)複合流以產生調變信號以經由無線電鏈路廣播。
基地台之涵蓋區內之無線器件可對接收由複合流載運之多重資料流中的僅一個或少數特定資料流感興趣。無線器件可必須處理(例如，降頻轉換、解調變及解碼)接收信號以獲得高速率解碼資料流，且接著對此流進行解多工以獲得感興趣的一個或少數特定資料流。此類型之處理對於意欲始終通電之接收器單元(諸如，家中所使用的接收器單元)而言可不成問題。然而，許多無線器件係攜帶型的且由內部電池供電。連續解調變及解碼高速率複合流以恢復僅一個或少數感興趣之資料流消耗大量電能。此可極大地縮短無線器件之"接通"時間，吾人並不希望此情形(undesirable)。
因此，此項技術中需要一種在多載波系統中傳輸多重資料流以使該等資料流由無線器件可在消耗最小功率的情況下接收之技術。此外，需要在OFDM系統內使用各種數量之子頻帶(亦即，FFT大小)有效地傳輸資料流，藉此提供射頻之寬範圍及網路部署之靈活性。
本文中描述用於以促進無線器件對個別資料流之功率有效且穩定之接收的方式對多重資料流進行多工及傳輸之技術。基於為每一資料流選擇之編碼及調變方案(例如，外碼、內碼及調變方案)來單獨地處理該資料流，以產生相應之資料符號流。此允許由無線器件個別地恢復該等資料流。亦為每一資料流分配一定數量之資源以用於傳輸該資料流。在時間-頻率平面上在"傳輸單元"中給出分配之資源，其中每一傳輸單元對應於一個符號週期中的一個子頻帶且可用於傳輸一個資料符號。將用於每一資料流之資料符號直接映射至分配給該資料流之傳輸單元上。此允許無線器件在無需處理同時傳輸之其他資料流的情況下獨立地恢復每一資料流。
在一態樣中，多重資料流之傳輸在"超訊框"中發生，每一超訊框具有預定持續時間(例如，大約一秒或幾秒)。進一步將每一超訊框分成多個(例如，兩個、四個或某一其他數目)訊框。對於每一資料流，處理(例如，外部編碼)每一資料區塊以產生相應之碼區塊。將每一碼區塊分割成多個子區塊，且進一步處理(例如，內部解碼及調變)每一子區塊以產生調變符號之相應子區塊。在一個超訊框中傳輸每一碼區塊，且在該超訊框之多個訊框中傳輸該碼區塊之多個子區塊，每一訊框中傳輸一個子區塊。藉由將每一碼區塊分割成多個子區塊、在多個訊框上傳輸此等子區塊及在該碼區塊之子區塊上使用區塊編碼，在隨時間緩慢變化之衰落頻道中提供穩定之接收效能。
視超訊框中流之有效負載、超訊框中之傳輸單元之可用性及可能的其他因素而定，可在每一超訊框中為每一資料流"分配"可變數目之傳輸單元。亦使用一指派方案向每一資料流"指派"特定每一超訊框內之傳輸單元，該指派方案試圖：(1)儘可能有效地封裝用於所有資料流之傳輸單元，(2)減少用於每一資料流之傳輸時間，(3)提供足夠之時間分集，及(4)最小化用以指示指派給每一資料流之特定傳輸單元的傳訊數量。可在每一超訊框之前傳輸用於資料流之各種參數(例如，用於每一資料流之編碼及調變方案、指派給每一資料流之特定傳輸單元等)之額外負擔傳訊，且亦可將其嵌入每一資料流之資料有效負載內。此允許無線器件判定每一所要資料流在即將到來的超訊框中之時間-頻率位置。僅當使用嵌入之額外負擔傳訊來傳輸所要資料流時可給無線器件供電，且藉此最小化功率消耗。
另外，本揭示案之態樣能夠使用(例如)1K、2K及8K之FFT大小來操作以補充現有的4K FFT大小。在不同RF頻帶中可使用不同的FFT大小，以便支援不同的小區大小及都普勒(Doppler)頻率要求。然而，請注意，前述FFT大小僅為各種OFDM系統之說明性實例，且本揭示案不限於僅1K、2K、4K及8K之FFT大小。
下文進一步詳細地描述本揭示案之各種態樣。
本揭示案之特徵及特性將自下面結合圖式陳述之詳細描述變得更明顯，圖式中相同參考字符始終識別對應元件。
詞語"例示性"在本文中用於表示"充當實例、例子或說明"。本文中描述為"例示性"之任何態樣或設計未必理解為相比其他態樣或設計更佳或有利。
本文中所描述之多工及傳輸技術可用於各種無線多載波通信系統。此等技術亦可用於廣播、多播及單播服務。為清晰起見，針對一例示性多載波廣播系統描述此等技術。
圖1 展示一無線多載波廣播系統100。系統100包括分散於整個系統中之許多基地台110。基地台通常為固定台且亦可被稱為存取點、傳輸器或某一它術語。相鄰基地台可廣播相同或不同內容。無線器件120位於該系統之整個涵蓋區中。無線器件可為固定或行動的且亦可被稱為使用者終端機、行動台、使用者設備或某一其他術語。無線器件亦可為攜帶型單元，諸如蜂巢式電話、掌上型器件、無線模組、個人數位助理(PDA)等。
每一基地台110可同時將多重資料流廣播至在其涵蓋區內之無線器件。此等資料流可用於多媒體內容，諸如視訊、音訊、電傳視訊(tele-text)、資料、視訊/音訊短片等。舉例而言，可在用於視訊、音訊及資料之三個單獨資料流中發送單一多媒體(例如，電視)程式。單一多媒體程式亦可具有(例如)用於不同語言之多個音訊資料流。為簡單起見，在單獨之實體層頻道(PLC)上發送每一資料流。因此，在資料流與PLC之間存在一對一的關係。亦可將PLC稱為資料頻道、訊務頻道或某一其他術語。
圖2 展示一可用於廣播系統100之例示性超訊框結構。資料傳輸以超訊框210為單位而發生。每一超訊框具有一預定持續時間，其可基於各種因素(諸如，用於資料流之所要統計多工、時間分集之所要數量、用於資料流之獲取時間、對無線器件之緩衝要求等)而選擇。較大超訊框大小提供更多時間分集及所傳輸之資料流之較好統計多工，使得在基地台處對於個別資料流可需要較少緩衝。然而，較大超訊框大小亦導致用於新資料流之獲取時間較長(例如，在供電時或當在資料流之間切換時)，在無線器件處需要較多緩衝器且亦具有較長之解碼潛時或延遲。約一秒之超訊框大小可提供上述各種因素之間的良好折衷。然而，亦可使用其他超訊框大小(例如，四分之一秒、半秒、兩秒或四秒)。進一步將每一超訊框分成多個大小相等之訊框220。對於圖2中所示之態樣，將每一超訊框分成四個訊框。
基於一為每一PLC選擇之編碼及調變方案編碼及調變用於該PLC之資料流。一般而言，編碼及調變方案包含待對資料流執行之所有不同類型之編碼及調變。舉例而言，一編碼及調變方案可包含一特定編碼方案及一特定調變方案。該編碼方案可包含錯誤偵測編碼(例如，循環冗餘檢查(CRC))、前向錯誤校正編碼等，或其組合。該編碼方案亦可指示基碼之特定碼率。在下述之一態樣中，使用包含外碼及內碼之串接碼(concatenated code)編碼用於每一PLC之資料流，且基於一調變方案進一步調變該資料流。如本文中所使用，"模式"指代內碼率與調變方案之組合。
圖3A 說明在一超訊框中在PLC上傳輸一資料區塊。在資料區塊中處理待在PLC上發送的資料流。每一資料區塊含有特定數目之資訊位元且首先使用外碼編碼每一資料區塊以獲得一相應碼區塊。將每一碼區塊分割成四個子區塊，且使用內碼進一步編碼每一子區塊中之位元，且接著基於為PLC選擇之模式將該等位元映射至調變符號。接著在一個超訊框之四個訊框中傳輸調變符號之四個子區塊，每一訊框一個子區塊。在四個訊框內傳輸每一碼區塊在隨時間緩慢變化之衰落頻道中提供時間分集及穩定之接收效能。
圖3B 說明在一超訊框中在PLC上傳輸多個(Nbl 個)資料區塊。使用外碼單獨編碼該Nbl 個資料區塊中之每一者以獲得一相應碼區塊。進一步將每一碼區塊分割成四個子區塊，基於為PLC選擇之模式內部編碼及調變該等子區塊且接著在一個超訊框之四個訊框中傳輸該等子區塊。對於每一訊框，在該訊框之已分配給PLC之一部分中傳輸該Nbl 個碼區塊之Nbl 個子區塊。
可以各種方式編碼及調變每一資料區塊。下文描述一例示性串接編碼方案。為簡化向PLC分配及指派資源，可將每一碼區塊分成四個大小相等之子區塊，接著在一個超訊框中的四個訊框之相同部分或位置中傳輸該等子區塊。在此情況下，向PLC分配超訊框相當於向PLC分配訊框。因此，每一超訊框可向PLC分配資源一次。
視每一PLC所載運之資料流之特性而定，可以連續或非連續方式傳輸該PLC。因此，可在任何給定之超訊框中傳輸或不傳輸PLC。對於每一超訊框，一"作用中"PLC係一正在該超訊框中傳輸之PLC。每一作用中PLC可在該超訊框中載運一個或多個資料區塊。
返回參看圖2，在每一超訊框210之前存在一導頻及額外負擔區段(section)230。在一態樣中，區段230包括(1)由無線器件使用以用於訊框同步、頻率獲取、時序獲取、頻道估計等的一或多個導頻OFDM符號，及(2)用以載運用於關聯之(例如，緊跟著的)超訊框之額外負擔傳訊資訊的一或多個額外負擔OFDM符號。額外負擔資訊指示(例如)在關聯之超訊框中傳輸之特定PLC、該超訊框之用以針對每一PLC發送該(該等)資料區塊之特定部分、用於每一PLC之外碼率及模式等。額外負擔OFDM符號載運用於在超訊框中發送的所有PLC的額外負擔傳訊。以分時多工(TDM)方式傳輸導頻及額外負擔資訊允許無線器件以最小接通(ON)時間處理此區段。另外，關於在下一個超訊框中之每一PLC傳輸的額外負擔資訊可嵌入於在當前超訊框中之PLC傳輸資料區塊中之一者中。嵌入之額外負擔資訊允許無線器件在無需檢查在下一個超訊框中發送的額外負擔OFDM符號的情況下恢復在該超訊框中之PLC傳輸。因此，無線器件最初可使用額外負擔OFDM符號來判定每一所要資料流之時間-頻率位置，且隨後可僅在使用嵌入之額外負擔傳訊來傳輸所要資料流的時間期間通電。此等信號傳輸技術可在功率消耗上提供顯著之節省且允許無線器件使用標準電池來接收內容。因為用於每一PLC之外碼率及模式通常不隨超訊框改變，所以可在單獨的控制頻道上發送外碼率及模式且無需在每一超訊框中發送外碼率及模式。
圖2展示一特定超訊框結構。一般而言，可將超訊框定義為具有任何持續時間且可將超訊框分成任何數目之訊框。亦可以不同於圖2中所示之方式的其他方式發送導頻及額外負擔資訊。舉例而言，可使用分頻多工(FDM)在專用子頻帶上發送額外負擔資訊。
圖4 在時間-頻率平面中展示一個訊框之結構。水平軸線表示時間，且垂直軸線表示頻率。每一訊框具有以OFDM符號週期(或簡言之，符號週期)為單位給出之預定持續時間。每一OFDM符號週期為傳輸一個OFDM符號(如下所述)之持續時間。每一訊框之符號週期之特定數目(Nspf )係由訊框持續時間及符號週期持續時間判定，訊框持續時間及符號週期持續時間則係由諸如總體系統頻寬、子頻帶之總數(Ntsb )及循環前置項長度(下文描述)之各種參數判定。在一態樣中，每一訊框具有297個符號週期(或Nspf =297)之持續時間。請注意，用於訊框之時間單元由MAC(或分配)層處之MAC時間單元及PHY層處之OFDM符號週期組成。因此，描述之其餘部分中之"符號週期"可指代PLC分配情況下之MAC時間單元或子頻帶分配情況下之OFDM符號週期。結果，術語"符號週期"應基於上下文來解譯。
每一訊框亦涵蓋Ntsb 個全部子頻帶，賦予該等子頻帶指標1至Ntsb 。
在使用OFDM的情況下，可在每一符號週期中之每一子頻帶(亦即，每一傳輸單元)上發送一個調變符號。對於Ntsb 個全部子頻帶，可將Ndsb 個子頻帶用於資料傳輸且將該等子頻帶稱為"資料"子頻帶，可將Npsb 個子頻帶用於導頻且將該等子頻帶稱為"導頻"子頻帶，且可將剩餘之Ngsb 個子頻帶用作為"保護"子頻帶(亦即，無資料或導頻傳輸)，其中Ntsb =Ndsb +Npsb +Ngsb 。"可使用"子頻帶之數目等於資料子頻帶及導頻子頻帶之數目，或Nusb =Ndsb +Npsb 。在一態樣中，廣播系統100使用一具有4096個全部子頻帶(Ntsb =4096)、3500個資料子頻帶(Ndsb =3500)、500個導頻子頻帶(Npsb =500)及96個保護子頻帶(Ngsb =96)的OFDM結構。亦可使用具有不同數目之資料子頻帶、導頻子頻帶、可使用子頻帶及全部子頻帶之其他OFDM結構。在每一OFDM符號週期中，可在Ndsb 個資料子頻帶上發送Ndsb 個資料符號，可在Npsb 個導頻子頻帶上發送Npsb 個導頻符號，且可在Ngsb 個保護子頻帶上發送Ngsb 個保護符號。如本文中所使用，"資料符號"係資料之調變符號，"導頻符號"係導頻之調變符號，且"保護符號"係為零之信號值。導頻符號係無線器件事先已知的。每一OFDM符號中之Ndsb 資料符號可用於一個或多個PLC。
一般而言，可在每一超訊框中傳輸任何數目之PLC。對於一給定之超訊框，每一作用中PLC可載運一個或多個資料區塊。在一態樣中，對每一作用中PLC使用一特定模式及一特定外碼率，且根據此外碼率及模式編碼及調變用於該PLC之所有資料區塊，以分別產生調變符號之相應碼區塊及子區塊。在另一態樣中，可根據一特定外碼率及模式編碼及調變每一資料區塊，以分別產生調變符號之相應碼區塊及子區塊。在任一情況下，每一碼區塊含有特定數目之資料符號，該數目係由用於該碼區塊之模式判定。
為一給定超訊框中之每一作用中PLC分配特定數量之資源，以在該超訊框中傳輸該PLC。分配給每一作用中PLC之資源之數量取決於：(1)在超訊框中待在PLC上發送的碼區塊之數目，(2)每一碼區塊中之資料符號之數目，及(3)待在其他PLC上發送的碼區塊之數目以及每個碼區塊之資料符號之數目。可以各種方式分配資源。下文描述兩個例示性分配方案。
圖5A 展示一叢發TDM分配方案。對於此方案，在一或多個OFDM符號週期中為每一作用中PLC分配所有Ndsb 個資料子頻帶。對於圖5A中所示之實例，在符號週期1至3中為PLC 1分配所有資料子頻帶，在符號週期4及5中為PLC 2分配所有資料子頻帶，且在符號週期6至9中為PLC 3分配所有資料子頻帶。對於此方案，每一OFDM符號含有用於僅一個PLC之資料符號。在一訊框內對用於不同PLC之OFDM符號之叢發進行分時多工。
若將連續之OFDM符號指派給每一作用中PLC，則叢發TDM可最小化PLC之傳輸時間。然而，每一PLC之短傳輸時間亦導致較少時間分集。因為將整個OFDM符號分配給一個PLC，所以每一訊框之資源分配之粒度(亦即，可分配給一PLC之最小單元)為一個OFDM符號。可在一個OFDM符號中發送的資訊位元之數目取決於用以處理該等資訊位元之模式。對於叢發TDM方案，分配之粒度則取決於模式。對於每個資料符號能夠載運較多資訊位元之較高階模式，粒度較大。一般而言，較大粒度不利地影響"封裝"效率，該"封裝"效率指代實際上用以載運資料之訊框的百分率。若一作用中PLC不需要整個OFDM符號之資料載運能力，則會浪費過剩能力並降低封裝效率。
圖5B 展示一循環TDM分配方案。對於此方案，將超訊框中之作用中PLC配置成L組，其中L>1。亦將一訊框分成L個區段，且將每一PLC組指派給該訊框之一各別區段。對於每一組，循環經過該組中之該等PLC，且在指派之區段中在一或多個OFDM符號週期中為每一PLC分配所有Ndsb 個資料子頻帶。對於圖5B中所示之實例，在符號週期1中為PLC 1分配所有資料子頻帶，在符號週期2中為PLC 2分配所有資料子頻帶，在符號週期3中為PLC 3分配所有資料子頻帶，在符號週期4中為PLC 1分配所有資料子頻帶，等。與叢發TDM相比，循環TDM方案可提供更多時間分集，減少接收器緩衝要求及峰值解碼率，但會增加接收器用以接收一給定PLC之接通時間。
圖5C 展示一叢發TDM/FDM分配方案。對於此方案，在一或多個符號週期中為每一作用中PLC分配一或多個資料子頻帶。對於圖5C中所示之實例，在符號週期1至8中為PLC 1分配資料子頻帶1至3，在符號週期1至8中為PLC 2分配資料子頻帶4及5，且在符號週期1至8中為PLC 3分配資料子頻帶6至9。對於叢發TDM/FDM方案，每一OFDM符號可含有用於多個PLC之資料符號。在一訊框內對用於不同PLC之資料符號之叢發進行分時多工及分頻多工。
因為可在時間以及頻率上分布每一PLC之有效負載，所以叢發TDM/FDM方案可增加PLC之傳輸時間。然而，此亦提供更多時間分集。可藉由將更多子頻帶分配給PLC來減少每一PLC之傳輸時間。對於叢發TDM/FDM方案，可基於封裝效率與額外負擔傳訊之間的折衷來選擇資源分配之粒度。一般而言，較小粒度導致較佳封裝效率但亦需要更多額外負擔傳訊來指示分配給每一PLC之資源。在較大粒度之情況下，通常相反。以下描述假定使用叢發TDM/FDM方案。
在一態樣中，將Nusb 個可使用子頻帶分成Ngr 組之可使用子頻帶。該Ngr 組中之一者則可含有導頻子頻帶。對於剩餘組，一組中之資料子頻帶之數目判定資源分配之粒度。可以各種方式將該Nusb 個可使用子頻帶配置成Ngr 組。在一個子頻帶分組方案中，每一組含有Nspg 個連續可使用子頻帶，其中Nusb =Ngr ．Nspg 。在另一子頻帶分組方案中，每一組含有偽隨機地分布在Nusb 個可使用子頻帶上之Nspg 個可使用子頻帶。在又一子頻帶分組方案中，每一組含有在Nusb 個可使用子頻帶上均勻間隔之Nspg 個可使用子頻帶。
圖6 展示一可用於叢發TDM/FDM方案之交錯之子頻帶結構600。將Nusb 個可使用子頻帶配置成Ngr 個不相交組，將該等組標記為子頻帶組1至Ngr 。因為該Ngr 個可使用子頻帶中之每一者僅屬於一組，所以該Ngr 個子頻帶組不相交。每一子頻帶組含有Nspg 個可使用子頻帶，其均勻地分布在Nusb 個全部可使用子頻帶上，以使該組中之該等連續子頻帶間隔Nsp 個子頻帶。在一態樣中，將4000個可使用子頻帶(Nusb =4000)配置成八組(Ngr =8)，每一組含有500個可使用子頻帶(Nspg =500)，且每一組之該等可使用子頻帶間隔八個子頻帶(Nsp =8)。因此，每一組中之該等可使用子頻帶與其他Ngr -1組中之該等可使用子頻帶交錯。每一子頻帶組亦被稱為"交錯集(interlace)"。
該交錯之子頻帶結構提供各種優點。第一，達成了更好的頻率分集，因為每一組包括來自整個系統頻寬上之可使用子頻帶。第二，無線器件可藉由執行"部分"(例如，512點)快速傅立葉轉換(FFT)而非執行全部(例如，4096點)FFT來恢復在每一子頻帶組上發送的資料符號，此可減少由無線器件消耗之功率。用於執行部分FFT之技術係於2004年2月9日申請之標題為"Subband-Based Demodulator for an OFDM-based Communication System"的共同讓渡之美國專利申請案第10/775,719號中描述。以下描述假定使用圖6中所示之交錯之子頻帶結構。
可逐個超訊框為每一PLC分配資源。在每一超訊框中分配給每一PLC之資源的數量係取決於用於該超訊框的PLC之有效負載。PLC可載運固定速率之資料流或可變速率之資料流。在一態樣中，即使每一PLC所載運之資料流之資料速率變化，亦將相同模式用於該PLC。此確保不管資料速率如何，資料流之涵蓋區保持大致恆定，使得接收效能不取決於資料速率。藉由改變在每一超訊框中分配給PLC之資源的數量來處置資料流之可變速率特性。
為每一作用中PLC分配來自時間-頻率平面之資源，如圖4中所示。用於每一作用中PLC之分配資源可以"傳輸時槽"(或簡言之，"時槽")為單位給出。一時槽對應於(例如，500個)資料子頻帶的一組，或等效地對應於一個符號週期中之調變符號的一組。每一符號週期中有Ngr 個時槽可用且可為其指派時槽指標1至Ngr 。可基於時槽至交錯集映射方案在每一符號週期中將每一時槽指標映射至一個子頻帶組。一或多個時槽指標可用於一FDM導頻，且剩餘之時槽指標可用於PLC。時槽至交錯集映射可使得用於FDM導頻之子頻帶組(或交錯集)具有與用於每一時槽指標之子頻帶組的變化距離。此允許用於PLC之所有時槽指標達成類似效能。
雖然先前態樣已假定4K之FFT大小，但請注意，本揭示案之態樣能夠在具有各種FFT大小之OFDM系統中對多重資料流進行多工及傳輸。對於一具有4K FFT大小之OFDM系統，將一組500個調變符號(形成一時槽)映射至一個交錯集中。
然而，請注意，時槽在不同FFT大小上係固定的。此外，交錯集之大小為作用中子頻帶之數目的八分之一，且時槽將基於FFT大小而映射至部分的或多個(包括一個)交錯集中。指派給一時槽之該(該等)交錯集可駐留在多個OFDM符號週期中。舉例而言，對於2K之FFT大小，一時槽(亦即，500個調變符號)在2個連續2K之OFDM符號上映射至2個交錯集中。類似地，對於1K之FFT大小，一時槽在4個連續1K之OFDM符號上映射至4個交錯集中。另外，作為一實例，用於1K、2K、4K及8K FFT大小的可使用子頻帶之數目可分別為1000、2000、4000及8000，因為該等可使用子頻帶可不包括(例如)保護子頻帶。亦即，1K之FFT大小含有1024個子頻帶，其中(例如)該等子頻帶中的24個可用作為保護子頻帶。舉例而言，保護子頻帶之數目可隨FFT大小而成比例地增加。
由此可見，對8K之FFT大小，一時槽在一半的8K OFDM符號上映射至一半的交錯集中。請注意，不管FFT大小如何，MAC時間單元包含8個時槽。下表展示1K、2K、4K及8K之FFT大小與其各自的每個MAC時間單元之OFDM符號之數目、每個交錯集之子頻帶之數目及每個時槽之交錯集之數目之間的關係：
MAC時間單元對OFDM符號；時槽對交錯集
因此，依賴MAC時間單元與OFDM符號之間的關係及時槽與交錯集之間的關係，得出以下結論：不管OFDM系統之FFT大小如何，本揭示案之態樣能夠在MAC時間單元及時槽上進行MAC層多工。針對各種FFT大小，實體層將MAC時間單元及時槽分別映射至OFDM符號及交錯集。
雖然以上實例僅涉及1K、2K、4K及8K之FFT大小，但本揭示案不限於此等特定FFT大小，且可在不脫離主張的發明之範疇的情況下實施其他FFT大小。
在一超訊框中為每一作用中PLC分配至少一個時槽。亦在該超訊框中為每一作用中PLC指派特定時槽。"分配"過程為每一作用中PLC提供資源之數量或量，而"指派"過程為每一作用中PLC提供超訊框內之特定資源。為清晰起見，可將分配及指派視為單獨過程。實務上，通常共同地執行分配及指派，因為分配可受指派影響，且反之亦然。
在任一情況下，可以一方式執行指派以達成以下目標：
1.最小化每一PLC之傳輸時間以減少由無線器件用以恢復PLC之接通時間及功率消耗；
2.最大化每一PLC之時間分集以提供穩定之接收效能；
3.限制每一PLC使其在一指定的最大位元率內；及
4.最小化無線器件之緩衝要求。
最大位元率指示可在每一OFDM符號中傳輸的用於一個PLC之資訊位元之最大數目。最大位元率通常由無線器件之解碼及緩衝能力來設定。限制每一PLC使其在最大位元率內確保該PLC可由具有規定解碼及緩衝能力的無線器件來恢復。
以上列出的目標中之一些相互衝突。舉例而言，目標1與目標2衝突，且目標1與目標4衝突。一資料分配/指派方案試圖達成衝突目標之間的平衡且可考慮到優先權之設定的靈活性。
基於PLC之有效負載為超訊框中之每一作用中PLC分配特定數目之時槽。可為不同PLC分配不同數目之時槽。可以各種方式判定指派給每一作用中PLC之特定時槽。下文描述一些例示性時槽指派方案。
圖7A 展示根據一第一時槽指派方案以矩形圖案向PLC之指派時槽。為每一作用中PLC指派配置成二維(2-D)矩形圖案之時槽。矩形圖案之大小由分配給PLC之時槽之數目判定。矩形圖案之垂直尺度(或高度)由諸如最大位元率之各種因素判定。矩形圖案之水平尺度(或寬度)由分配之時槽之數目及垂直尺度判定。
為最小化傳輸時間，可在與最大位元率一致的同時為作用中PLC指派儘可能多的子頻帶組。可使用不同模式解碼及調變可在一個OFDM符號中發送的資訊位元之最大數目以獲得不同數目之資料符號，該等資料符號接著需要不同數目之資料子頻帶來傳輸。因此，可用於每一PLC之資料子頻帶之最大數目可取決於用於PLC之模式。
在一態樣中，用於每一作用中PLC之矩形圖案包括(在指標上)相鄰的子頻帶組及相鄰的符號週期。此類型之指派減少指定矩形圖案所需之額外負擔傳訊之數量且進一步使用於PLC之時槽指派更緊湊，其接著簡化訊框內PLC之封裝。矩形圖案之頻率尺度可由用於該矩形圖案之起始子頻帶組及子頻帶組之總數目來指定。矩形圖案之時間尺度可由用於該矩形圖案之起始符號週期及符號週期之總數目來指定。因此，可使用四個參數來指定用於每一PLC之矩形圖案。
對於圖7A中所示之實例，以2×4矩形圖案712為PLC 1指派8個時槽，以4×3矩形圖案714為PLC 2指派12時槽，且以1×6矩形圖案716為PLC 3指派6個時槽。可將該訊框中之剩餘時槽指派給其他作用中PLC。如圖7A中所示，不同的矩形圖案可用於不同的作用中PLC。為改良封裝效率，可為作用中PLC指派一訊框中之時槽，一次為一個PLC指派，且以一由分配給每一PLC之時槽數目判定之順序次序進行指派。舉例而言，可首先將訊框中之時槽指派給具有最大數目之分配時槽的PLC，接著指派給具有第二大數目之分配時槽的PLC等，且接著最後指派給具有最小數目之分配時槽的PLC。亦可基於諸如PLC之優先權、PLC之間的關係等其他因素來指派該等時槽。
圖7B 展示根據一第二時槽指派方案以"正弦"或"Z形"片段向PLC指派時槽。對於此方案，將一訊框分成Nst 個"條帶"。每一條帶涵蓋至少一個子頻帶組且進一步橫跨相鄰數目之符號週期(至多一訊框中之最大數目之符號週期)。Nst 個條帶可包括相同或不同數目之子頻帶組。基於各種因素將作用中PLC中之每一者映射至Nst 個條帶中之一者。舉例而言，為最小化傳輸時間，可將每一作用中PLC映射至具有對於該PLC所允許之最多數目之子頻帶組的條帶。
為用於每一條帶之作用中PLC指派該條帶中之時槽。可(例如)使用垂直Z形圖案以特定次序將時槽指派給PLC。此Z形圖案自低子頻帶組指標至高子頻帶組指標(一次一個符號週期)且自符號週期1至Nspf 選擇時槽。對於圖7B中所示之實例，條帶1包括子頻帶組1至3。為PLC 1指派一含有自符號週期1中之子頻帶組1至符號週期4中之子頻帶組1的10個時槽之片段732。為PLC 2指派一含有自符號週期4中之子頻帶組2至符號週期5中之子頻帶組2的4個時槽之片段734。為PLC 3指派一含有自符號週期5中之子頻帶組3自符號週期7中之子頻帶組2的6個時槽之片段736。可將條帶1中之剩餘時槽指派給映射至此條帶之其他作用中PLC。
第二時槽指派方案有效地將二維(2-D)條帶中之所有時槽映射至一維(1-D)條帶上且接著使用一個維度來執行2-D時槽指派。為每一作用中PLC指派該條帶內之一片段。指派之片段可由兩個參數指定：該片段之起始(其可由起始子頻帶及符號週期給出)及該片段之長度。一額外參數用於指示PLC將映射至的特定條帶。一般而言，指派給每一作用中PLC之片段可包括任何數目之時槽。然而，若將片段大小限制在多個(例如，2或4個)時槽中，則需要更少額外負擔傳訊來識別指派之片段。
第二時槽指派方案可以簡單方式將時槽指派給作用中PLC。同樣，因為可將條帶內之時槽連續地指派給PLC，所以可對每一條帶達成緊密封裝。可定義Nst 個條帶之垂直尺度以匹配超訊框中之所有作用中PLC之輪廓，使得(1)使用PLC所允許之最大數目之資料子頻帶來發送儘可能多的PLC且(2)儘可能充分地封裝Nst 個條帶。
圖7A及圖7B展示兩個例示性時槽指派方案。此等方案促進每一訊框中PLC之有效封裝。此等方案亦減少指示指派給每一作用中PLC之特定時槽所需之額外負擔傳訊的數量。亦可使用其他時槽指派方案，且此在本揭示案之範疇內。舉例而言，一時槽指派方案可將訊框分割成條帶，可將用於訊框之作用中PLC映射至可用條帶，且可為用於每一條帶之PLC指派該條帶中之矩形圖案。此等條帶可具有不同高度(例如，不同數目之子頻帶組)。每一條帶之指派給PLC之矩形圖案可具有與該條帶之高度相同的高度但可具有不同寬度(例如，不同數目之符號週期)，該等寬度由分配給該等PLC之時槽的數目判定。
為簡單起見，圖7A及圖7B展示向個別PLC指派時槽。對於一些服務，多個PLC可由無線器件共同地解碼且被稱為"接合"PLC。舉例而言，若將多個PLC用於單一多媒體程式之視訊及音訊分量且將其共同解碼以恢復該程式，則可為此情況。視接合PLC之有效負載而定，可在每一超訊框中為其分配相同或不同數目之時槽。為最小化接通時間，可在連續之符號週期中為接合PLC指派時槽，使得無線器件無需在一訊框內"喚醒"多次以接收此等PLC。
圖7C 展示基於第一時槽指派方案向兩個接合PLC 1及PLC 2指派時槽。在一第一態樣中，以水平或並排堆疊之矩形圖案為接合PLC指派時槽。對於圖7C中所示之實例，以2×4矩形圖案752為PLC 1分配8個時槽，且以2×3矩形圖案754為PLC 2分配6個時槽，圖案754直接位於圖案752的右邊。此態樣允許儘可能快地解碼每一PLC，此可減少無線器件處的緩衝要求。
在一第二態樣中，以垂直堆疊之矩形圖案為接合PLC指派時槽。對於圖7C中所示之實例，以2×4矩形圖案762為PLC 3分配8個時槽，且以2×3矩形圖案764為PLC 4分配6個時槽，圖案764直接位於圖案762之上。用於接合PLC之子頻帶組之總數可使得此等接合PLC全體與最大位元率一致。對於第二態樣，無線器件可將用於接合PLC之接收的資料符號儲存於單獨之緩衝器中，直至其準備好解碼為止。相對於第一態樣，第二態樣可減少用於接合PLC之接通時間。
一般而言，可共同地解碼任何數目之PLC。用於接合PLC之矩形圖案可橫跨相同或不同數目之子頻帶組，數目可由最大位元率限制。矩形圖案亦可橫跨相同或不同數目之符號週期。可水平堆疊用於接合PLC之一些集合的矩形圖案，同時可垂直堆疊用於接合PLC之其他集合的矩形圖案。
亦可為接合PLC指派Z形片段。在一態樣中，為將被共同解碼之多個PLC指派同一條帶中之連續片段。在另一態樣中，為該多個PLC指派不同條帶中之片段，且該等片段儘可能在時間上重疊以便減少用以恢復此等PLC之接通時間。
一般而言，可以各種方式編碼每一資料流。在一態樣中，使用一包含外碼及內碼之串接碼來編碼每一資料流。外碼可為諸如里德-所羅門(Reed-Solomon；RS)碼或一些其他碼之區塊碼。內碼可為渦輪碼(例如，並行串接式回旋碼(PCCC)或串行串接式回旋碼(SCCC)、回旋碼、低密度同位元檢查(LDPC)碼，或一些其他碼)。
圖8 展示一使用里德-所羅門碼之例示性外部編碼方案。將用於PLC之資料流分割成若干資料封包。在一態樣中，每一資料封包含有預定數目之(L個)資訊位元。作為一特定實例，每一資料封包可含有976個資訊位元。亦可使用其他封包大小及格式。將用於資料流之資料封包寫入記憶體之若干列中，每列一個封包。在已將K個資料封包寫入K列中之後，逐行執行區塊編碼，一次一行。在一態樣中，每一行含有K個位元組(每列一個位元組)且使用(N,K)里德-所羅門碼編碼以產生一含有N個位元組之相應碼字。碼字之最初K個位元組為資料位元組(其亦被稱為系統位元組)且最後N-K個位元組為同位元位元組(其可由無線器件用於錯誤校正)。里德-所羅門編碼為每一碼字產生N-K個同位元位元組，該等位元組寫入至記憶體中的在K列資料之後的列K+1至N中。RS區塊含有K列資料及N-K列同位元。在一態樣中，N=16且K為一可組態參數，例如，K{12,14,16}。當K=N時，禁用里德-所羅門碼。接著將CRC值(例如，長度為16位元)附加至RS區塊之每一資料封包(或列)，其後添加(例如，8個)零(尾部)位元，以將內部編碼器重設為已知狀態。隨後藉由由內碼編碼所得較長(例如，1000個位元)封包以產生一相應之內部編碼封包。碼區塊含有用於N列RS區塊之N個外部編碼封包，其中每一外部編碼封包可為一資料封包或一同位元校驗封包。將碼區塊分成四個子區塊，且若N=16，則每一子區塊含有四個外部編碼封包。
在一態樣中，可使用或不使用分層編碼來傳輸每一資料流，其中術語"編碼"在本文中指代頻道編碼而非傳輸器處之源編碼。資料流可包含兩個子流，其被稱為基礎流及增強流。在一態樣中，基礎流可載運發送至在基地台之涵蓋區內之所有無線器件的資訊。增強流可載運發送至觀察到更好頻道條件之無線器件的額外資訊。使用分層編碼，根據第一模式編碼及調變基礎流以產生第一調變符號流，且根據第二模式編碼及調變增強流以產生第二調變符號流。第一模式與第二模式可為相同或不同的。接著組合兩個調變符號流以獲得一個資料符號流。
表1展示可由系統支援之8個模式之一例示性集合。假設m表示模式，其中m=1,2,…,8。每一模式與一特定調變方案(例如，QPSK或16-QAM)及一特定內碼率Rin (m)(例如，1/3、1/2或2/3)相關聯。最初5個模式用於僅具有基礎流之"常規"編碼，且最後3個模式用於具有基礎流及增強流之分層編碼。為簡單起見，針對每一分層編碼模式，將相同調變方案及內碼率用於基礎流及增強流兩者。
表1亦展示用於每一模式之各種傳輸參數。表1之第四行指示針對每一模式傳輸一個封包所需之時槽數目，其假定一約1000個資訊位元之封包大小且每個時槽500個資料子頻帶。第五行指示針對每一模式傳輸一個具4個封包之子區塊所需之時槽數目。對於所有模式，不同數目之子頻帶組可用於PLC。使用更多子頻帶使得傳輸時間更短，但亦提供更少時間分集。
作為模式1之一實例，可編碼一個具有K個資料封包之資料區塊以產生16個編碼封包。每一資料封包含有1000個資訊位元。因為模式1使用碼率Rin (1)=1/3，所以每一編碼封包含有3000個碼位元且可使用QPSK在1500個資料子頻帶(或3個子頻帶組)上來傳輸，資料子頻帶可在每個資料符號上載運兩個碼位元。可在12個時槽中發送用於每一子區塊之4個編碼封包。可以(例如)尺度為4×3、3×4、2×6或1×12之矩形圖案傳輸每一子區塊，其中尺度P×Q中之第一值P係子頻帶組之數目且第二值Q係用於矩形圖案之符號週期之數目。
表1展示一例示性設計，提供該設計以展示可影響子頻帶分配及指派之各種參數。一般而言，系統可支援許多任何數目之模式，且每一模式可對應於一不同的編碼及調變方案。舉例而言，每一模式可對應於調變方案與內碼率之不同組合。為簡化無線器件之設計，系統可利用單一內碼(例如，基碼率為1/3或1/5)，且可藉由對由內碼產生之一些碼位元打孔或將其刪除來達成不同碼率。然而，系統亦可利用多個內碼。用於每一模式的子頻帶組之最大可允許數目可不同且可能基於最大位元率。
一般而言，可在每一超訊框中在作用中PLC上發送一個或多個資料區塊。每一超訊框待發送的資料區塊之數目取決於在PLC上發送的資料流之資料速率。每個訊框分配給PLC之時槽的數目(Nslot )等於在超訊框中在PLC上發送的資料區塊之數目(Nbl )乘以一個子區塊需要之時槽的數目，或Nslot =Nbl ．Nsps (m)，其中Nsps (m)取決於用於PLC之模式。若PLC在一個超訊框中載運較大數目之資料區塊(對於高速率資料流)，則需要使用儘可能多的子頻帶組，以便最小化PLC之傳輸時間。舉例而言，若PLC在一個超訊框中載運16個資料區塊，則使用模式1的每個訊框之傳輸時間在使用一個子頻帶組的情況下為192=16．12個符號週期(此為訊框持續時間的65%)且在使用四個子頻帶組的情形下僅為48=192/4個符號週期(此為訊框持續時間的16.25%)。因此，可藉由使用更多子頻帶組來實質上縮短PLC之傳輸時間。
圖9A 展示使用一個子頻帶組為一個碼區塊(Nbl =1)指派在一超訊框中之時槽，其相當於在一訊框中為一個子區塊指派時槽。對於上述態樣，每一子區塊含有在圖9A中標記為1、2、3及4之四個封包。針對表1中之模式1至5中之每一者，在不同數目之時槽中傳輸每一封包。可針對模式1在12個符號週期中、針對模式2在8個符號週期中、針對模式3在6個符號週期中、針對模式4在4個符號週期中及針對模式5在3個符號週期中，在一個子頻帶組上傳輸用於一個子區塊的四個封包1至4。對於模式3及模式5，兩個封包可共用同一時槽。一接收到整個封包便可解碼每一封包。
圖9B 展示對於模式m=1、2、3、4及5分別使用4、4、3、2及1個子頻帶組為一個碼區塊(Nbl =1)指派在一超訊框中之時槽。一個子區塊中的四個封包可針對模式1在4×3矩形圖案932中、針對模式2在4×2矩形圖案934中、針對模式3在3×2矩形圖案936中、針對模式4在4×2矩形圖案938中及針對模式5在1×4矩形圖案940中發送。
在一態樣中，以矩形圖案內之垂直Z形圖案942傳輸一個子區塊中之四個封包，如圖9B中所示。因為每一封包係在儘可能少的符號週期中傳輸且在任何給定之符號週期中僅存在一個部分封包，所以此態樣減少緩衝要求。在另一態樣中，以水平Z形圖案944傳輸四個封包。因為每一封包係在儘可能多的符號週期上傳輸，所以此態樣提供更多時間分集。然而，最大位元率可限制可使用的子頻帶組之數目，或可能需要額外緩衝，因為可使用水平Z形圖案在相同符號週期中完全接收多達兩個封包。
圖9C 展示使用四個子頻帶組為六個碼區塊(Nbl =6)指派在一超訊框中之時槽。在此實例中，將模式2用於PLC，在兩個時槽中發送每一封包，在每一訊框中為六個碼區塊發送24個封包，且對於每一訊框以4×12矩形圖案952為PLC分配48個時槽。可以各種方式在矩形圖案952內發送24個封包。
在圖9C中所示之第一態樣中，藉由循環經過六個碼區塊而以矩形圖案發送封包。對於經過六個碼區塊之每一循環，自每一碼區塊選擇一個封包，且使用垂直Z形圖案發送用於六個碼區塊之六個封包。在方框(box)954a中發送用於碼區塊之六個封包1，在方框954b中發送用於碼區塊之六個封包2，在方框954c中發送用於碼區塊之六個封包3，且在方框954d中發送用於碼區塊之六個封包4。將用於第i個碼區塊之第j個封包在圖9C中標記為Bi Pj。
因為在更多符號週期上發送用於碼區塊之四個封包，所以此第一態樣在每一碼區塊上提供更多時間分集。在一個符號週期中發送的封包可能遭受相關抹除。舉例而言，符號週期期間之深度衰落可導致錯誤地解碼在該符號週期中發送的所有封包。藉由在相同符號週期中發送來自不同碼區塊之封包，相關(封包)抹除將分布在多個碼區塊上。此增強區塊解碼器校正此等抹除之能力。第一態樣亦使每一碼區塊之四個封包在時間上儘可能遠地隔開，其改良碼區塊上的時間分集。舉例而言，用於碼區塊1之四個封包係在符號週期1、4、7及10中發送且被隔開3個符號週期。因為在儘可能少的符號週期上發送每一封包，所以第一態樣亦減少緩衝要求。
在圖中未展示之第二態樣中，藉由循環經過Nbl 個碼區塊來選擇封包(類似於第一態樣)，但在方框954內使用水平Z形圖案發送每一循環之Nbl 個封包。此態樣可在每一封包上提供更多時間分集。在第三態樣中，首先發送用於一個碼區塊之四個封包，接下來發送用於另一碼區塊之四個封包，等。此態樣允許先恢復一些碼區塊。因此，可以各種方式在PLC上發送多個碼區塊。
如上所述，可能希望共同解碼多個PLC。視在PLC上發送的資料流之資料速率而定，接合PLC中之每一者可載運每個超訊框任何數目之碼區塊。用於接合PLC之子頻帶組之總數可受最大位元率限制。
圖9D 展示使用水平堆疊之矩形圖案向兩個接合PLC指派在一超訊框中之時槽。在此實例中，PLC 1使用模式4(例如，對於視訊流)載運兩個碼區塊，且在用於每一訊框之8個時槽中發送8個封包。PLC 2使用模式2(例如，對於音訊流)載運一個碼區塊，且在用於每一訊框之8個時槽中發送4個封包。藉由循環經過兩個碼區塊及使用垂直Z形圖案以2×4矩形圖案962發送用於PLC 1之8個封包，如上文關於圖9C所述。使用垂直Z形圖案以2×4矩形圖案964發送用於PLC 2之4個封包。圖案962堆疊至圖案962的右邊。
圖9E 展示使用垂直堆疊之矩形圖案向兩個接合PLC指派在一超訊框中之時槽。藉由循環經過兩個碼區塊及使用垂直Z形圖案以1×8矩形圖案972發送用於PLC 1之8個封包，但僅使用一個子頻帶組。使用垂直Z形圖案以2×4矩形圖案974發送用於PLC 2之4個封包。圖案974堆疊在圖案972之上。將1×8之矩形圖案用於PLC 1確保在每一符號週期中僅發送兩個封包，其可為由最大位元率強加之限制。若最大位元率允許，則可將2×4之矩形圖案用於PLC 1，以減少用於PLC 1及PLC 2兩者之總傳輸時間。
圖9D及圖9E中所示之實例可擴展以涵蓋任何數目之接合PLC、用於每一PLC之任何數目碼區塊及用於每一PLC之任何模式。可將時槽指派給接合PLC，以使在符合最大位元率的同時用於此等PLC之總傳輸時間最小。
對於圖8中所示之外部編碼方案，每一碼區塊之最初K個封包用於資料，且最後N-K個封包用於同位元檢查位元。因為每一封包包括CRC值，所以無線器件可藉由使用封包之接收之資訊位元重新計算CRC值及比較重新計算之CRC值與接收之CRC值來判定每一封包是被正確解碼還是錯誤解碼。對於每一碼區塊，若最初K個封包經正確解碼，則無線器件無需處理最後N-K個封包。舉例而言，若N=16，K=12，且在第四個訊框中發送碼區塊之最後四個封包，若在最初三個訊框中發送的12個資料封包經正確解碼，則無線器件無需在最後的訊框中喚醒。此外，可藉由里德-所羅門(Reed-Solomon)解碼器校正多達N-K個錯誤(內部)解碼之封包之任何組合。
為清晰起見，以上描述係基於包含外碼及內碼之串接編碼方案且針對表1中給出之參數。亦可將其他編碼方案用於該系統。此外，可將相同或不同參數用於該系統。可使用本文中所描述之技術且根據可應用於該系統之特定編碼方案及參數來執行子頻帶分配及指派。
圖10 展示一用於使用本文中所描述之多工及傳輸技術廣播多重資料流之過程1000的流程圖。可針對每一超訊框執行過程1000。
最初，識別用於當前超訊框之作用中PLC(步驟1012)。對於每一作用中PLC，根據為該PLC選擇之外碼(及速率)處理至少一個資料區塊以獲得至少一個碼區塊，每一資料區塊對應一個碼區塊(步驟1014)。基於用於當前超訊框之PLC之有效負載為每一作用中PLC分配特定數目之傳輸單元(步驟1016)。一般而言，可將當前超訊框中之傳輸單元以任一粒度級分配給作用中PLC。舉例而言，可在時槽中將傳輸單元分配給作用中PLC，每一時槽含有500個傳輸單元。接著將當前超訊框之每一訊框中的特定傳輸單元指派給每一作用中PLC(步驟1018)。步驟1016判定為每一作用中PLC分配的資源量。步驟1018為每一作用中PLC提供特定資源分配且可基於指派方案來執行。舉例而言，指派矩形圖案之方案或指派條帶內之Z形片段之方案可用於步驟1018。因為分配可視藉由指派達成之封裝效率而定，所以亦可共同地執行傳輸單元之分配及指派。
將用於每一作用中PLC之每一碼區塊分割成多個子區塊，每一訊框對應一個子區塊(步驟1020)。接著藉由內碼編碼每一子區塊中之每一封包且將封包映射至調變符號(步驟1022)。由為PLC選擇之模式判定用於每一PLC之內碼率及調變方案。接著在當前超訊框之多個訊框中發送用於每一碼區塊之多個子區塊以達成時間分集。對於當前超訊框之每一訊框，將該(等)子區塊中待在用於每一作用中PLC之訊框中發送的資料符號映射至指派給該PLC之傳輸單元上(步驟1024)。接著用(1)用於所有作用中PLC之經多工資料符號及(2)導頻、額外負擔及保護符號形成複合符號流(步驟1026)。複合符號流進一步經處理(例如，OFDM調變及調節)且廣播至系統中之無線器件。
本文中所描述之多工及傳輸技術允許在每一超訊框中發送的資料流可由無線器件獨立地恢復。感興趣之給定資料流可藉由以下步驟恢復：(1)對所有子頻帶或僅對用於資料流之子頻帶執行OFDM解調變，(2)對用於資料流之經偵測之資料符號進行解多工，及(3)解碼用於資料流之經偵測之資料符號。無需完全或部分地解碼其他資料流以便接收所要資料流。視經選擇使用之分配及指派方案而定，無線器件可執行另一資料流之部分解調變及/或部分解碼以便恢復感興趣之資料流。舉例而言，若多重資料流共用相同OFDM符號，則選定資料流之解調變可導致未選擇資料流之部分解調變。
圖11 展示基地台110x之方塊圖，基地台110x為系統100中之基地台中之一者。在基地台110x處，一傳輸(TX)資料處理器1110自一或多個資料源1108(例如，用於不同服務之多個資料源，其中每一服務可於一或多個PLC中載運)接收多個(Nplc 個)資料流(表示為{d 1 }至)。TX資料處理器1110根據為每一資料流選擇之模式處理該流以產生一相應之資料符號流且提供Nplc 個資料符號流(表示為{s 1 }至)至一符號多工器(Mux)/頻道化器1120。TX資料處理器1110亦自一控制器1140接收額外負擔資料(其表示為{d O })，根據用於額外負擔資料之模式處理額外負擔資料，且提供一額外負擔符號流(表示為{s O })至頻道化器1120。額外負擔符號為用於額外負擔資料之調變符號。
頻道化器1120將Nplc 個資料符號流中之該等資料符號多工至其經指派的傳輸單元上。頻道化器1120亦提供導頻子頻帶上之導頻符號及保護子頻帶上之保護符號。頻道化器1120進一步多工在每一超訊框之前的導頻及額外負擔區段中之導頻符號及額外負擔符號(見圖2)。頻道化器1120提供一在適當之子頻帶及符號週期上載運資料、額外負擔、導頻及保護符號之複合符號流(表示為{sC })。OFDM調變器1130對該複合符號流執行OFDM調變且提供一OFDM符號流至傳輸器單元(TMTR)1132。傳輸器單元1132調節(例如，類比轉換、濾波、放大及升頻轉換)該OFDM符號流且產生一接著將自一天線1134傳輸之調變信號。
圖12 展示無線器件120x之方塊圖，無線器件120x為系統110中之無線器件中之一者。在無線器件120x處，天線1212接收由基地台110x傳輸之調變信號且提供一接收信號至接收器單元(RCVR)1214。接收器單元1214調節、數位化及處理該接收信號且提供一樣本流至OFDM解調器1220。OFDM解調器1220對該樣本流執行OFDM解調變且(1)提供接收之導頻符號至頻道估計器1222且(2)提供接收之資料符號及接收之額外負擔符號至偵測器1230。頻道估計器1222基於該等接收之導頻符號導出對基地台110x與無線器件120x之間的無線電鏈路之一頻道回應估計。偵測器1230使用該頻道回應估計對接收之資料及額外負擔符號執行偵測(例如，等化或匹配濾波)。偵測器1230向符號解多工器(Demux)/解頻道化器1240提供"偵測到之"資料及額外負擔符號，該等資料及額外負擔符號分別為所傳輸資料及額外負擔符號之估計。可由用於形成資料/額外負擔符號的碼位元之對數概似比(LLR)或由其他表示法來表示偵測到之資料/額外負擔符號。頻道估計器1222亦可提供時序及頻率資訊至OFDM解調器1220。
控制器1260獲得待恢復之一或多個特定資料流/PLC之一指示(例如，對於一或多個特定資料流/PLC之使用者選擇)。控制器1260接著判定用於每一選定PLC之資源分配及指派。若無線器件120x係第一次獲取該信號(例如，初始獲取)，則傳訊資訊係自由接收(RX)資料處理器1250解碼之額外負擔OFDM符號獲得。若無線器件120x在超訊框中成功接收資料區塊，則該傳訊資訊可經由作為在每一超訊框中發送的至少一個資料區塊之部分的嵌入之額外負擔傳訊而獲得。此嵌入之額外負擔傳訊指示在下一個超訊框中相應資料流/PLC之分配及指派。控制器1260提供一MUX_RX控制至解頻道化器1240。解頻道化器1240基於該MUX_RX控制執行每一符號週期的偵測到之資料或額外負擔符號之解多工，且分別提供一或多個偵測到之資料符號流或一偵測到之額外負擔符號流至RX資料處理器1250。在額外負擔OFDM符號之情況下，RX資料處理器1250根據用於額外負擔傳訊之模式處理偵測到之額外負擔符號流且提供經解碼之額外負擔傳訊至控制器1260。針對資料符號流，RX資料處理器1250根據用於每一偵測到之感興趣之資料符號流之模式處理該流，且提供一相應之經解碼資料流至資料儲集器1252。一般而言，無線器件120x處進行之處理與基地台110x處進行之處理互補。
控制器1140及1260分別指導基地台110x及無線器件120x處之操作。記憶體單元1142及1262分別為由控制器1140及1260使用之程式碼及資料提供儲存。控制器1140及/或排程器1144將資源分配給作用中PLC且進一步將傳輸單元指派給每一作用中PLC。
圖13 展示基地台110x處的TX資料處理器1110、頻道化器1120及OFDM調變器1130之一態樣之方塊圖。TX資料處理器1110包括用於Nplc 個資料流之Nplc 個TX資料流處理器1310a及1310p及一用於額外負擔資料之資料流處理器1310q。每一TX資料流處理器1310獨立編碼、交錯及調變一各別資料流{d i }以產生一相應資料符號流{s i }。
圖14 展示TX資料流處理器1310i之方塊圖，TX資料流處理器1310i可用於圖13中之TX資料流處理器1310中之每一者。TX資料流處理器1310i處理用於一個PLC之一個資料流。資料流處理器1310i包括一基礎流處理器1410a、一增強流處理器1410b及一位元至符號映射單元1430。處理器1410a處理用於PLC之一基礎流，且處理器1410b處理用於PLC之一增強流(若存在)。
在基礎流處理器1410a內，外部編碼器1412a根據(例如)里德-所羅門碼編碼基礎流資料之每一資料區塊以產生RS碼區塊。RS碼區塊由N個外部編碼封包組成。編碼器1412a亦將CRC值附加至每一外部編碼封包。此CRC值可由無線器件用於錯誤偵測(例如，判定該封包是正確地還是錯誤地解碼)。外部交錯器1414a將每一碼區塊分割成子區塊，在不同子區塊間交錯(例如，重新排序)封包(該等不同子區塊係在每一訊框中傳輸)，且緩衝在一超訊框之不同訊框中傳輸之子區塊。內部編碼器1416a接著根據(例如)渦輪碼編碼一子區塊之每一外部編碼封包以產生內部編碼封包。內部位元交錯器1418a交錯每一內部編碼封包中之位元以產生相應之交錯封包。藉由外部編碼器1412a及內部編碼器1416a進行編碼增加了基礎流之傳輸的可靠性。藉由外部交錯器1414a及內部交錯器1418a進行交錯分別為基礎流傳輸提供時間及頻率分集。擾碼器1420a用PN序列使每一編碼封包及位元交錯封包中之位元隨機化且將經擾碼位元提供至映射單元1430。
增強流處理器1410b類似地對PLC之增強流(若存在)執行處理。處理器1410b可使用與用於處理器1410a之內碼、外碼及調變方案相同的內碼、外碼及調變方案或不同的內碼、外碼及調變方案。處理器1410b將增強流之經擾碼位元提供至映射單元1430。
映射單元1430接收基礎流及增強流之經擾碼位元、用於基礎流之增益Gbs ，及用於增強流之增益Ges 。增益Gbs 及Ges 判定分別用於基礎流及增強流之傳輸功率量。可藉由以不同功率位準傳輸基礎流及增強流來為基礎流及增強流達成不同涵蓋區。映射單元1430基於選定之映射方案以及增益Gbs 及Ges 將接收之經擾碼位元映射至資料符號。符號映射可藉由以下步驟達成：(1)分組具有B個經擾碼位元之多個集合以形成B位元二進位值，其中；及(2)將每一B位元二進位值映射至一資料符號，其為用於選定調變方案之信號星象圖中之一點的複值。若不使用分層編碼，則每一資料符號對應於信號星象圖中之一點，諸如M-PSK或M-QAM，其中M=2B 。若使用分層編碼，則每一資料符號對應於複合信號星象圖中之一點，其可由或可不由兩個經縮放的信號星象圖之疊加而形成。對於上述態樣而言，基礎流及增強流針對每一超訊框載運相同數目之碼區塊。可同時傳輸(如圖14中所示)或使用TDM及/或FDM傳輸基礎流及增強流之碼區塊。
返回參看圖13，用多工器1320來實施頻道化器1120，多工器1320接收Nplc 個資料符號流、額外負擔符號流、導頻符號及保護符號。多工器1320基於來自控制器1140之MUX_TX控制將資料符號、額外負擔符號、導頻符號及保護符號提供至適當之子頻帶及符號週期上，且輸出複合符號流{sc }。在將調變符號指派給子頻帶組時，可藉由以偽隨機方式將調變符號指派給每一子頻帶組中之子頻帶來執行更深等級之(符號)交錯。如上所述，為簡化子頻帶之指派，可為PLC指派時槽。可接著(例如)以偽隨機方式自一個符號週期至下一個符號週期將時槽映射至不同子頻帶組。此時槽至子頻帶組映射確保與特定時槽指標相關聯之調變符號對於不同符號週期距導頻子頻帶具有不同距離，其可改良效能。
OFDM調變器1130包括反快速傅立葉轉換(IFFT)單元1330及循環前置項產生器1332。對於每一符號週期，IFFT單元1330使用Ntsb 點IFFT將用於Ntsb 全部子頻帶之Ntsb 個符號之每一集合轉換至時域，以獲得一含有Ntsb 個時域碼片之"經轉換"符號。為了抗擊由頻率選擇性衰落導致之符號間干擾(ISI)，循環前置項產生器1332重複每一經轉換符號之一部分以形成一相應OFDM符號。重複部分通常被稱為循環前置項或保護間隔。循環前置項產生器1332提供用於複合符號流{sc }之資料碼片流(表示為{c})。
可藉由各種手段實施本文中所描述之多工及傳輸技術。舉例而言，此等技術可以硬體、軟體或其組合實施。對於硬體實施而言，用以在基地台處執行多工及/或傳輸之處理單元可實施於下列各物內：一或多個特殊應用積體電路(ASIC)、數位信號處理器(DSP)、數位信號處理器件(DSPD)、可程式化邏輯器件(PLD)、場可程式化閘陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器，經設計以執行本文中所描述之功能的其他電子單元，或其組合。用以執行無線器件處之補充處理之處理單元亦可實施於一或多個ASIC、DSP等內。
對於軟體實施而言，本文中所描述之技術可用執行本文中所描述之功能的模組(例如，程序、函數等)來實施。軟體碼可儲存於記憶體單元(例如，圖11中之記憶體單元1142或1262)中且由處理器(例如，控制器1140或1260)來執行。記憶體單元可實施於處理器內或處理器外部，在後種情況下，記憶體單元可經由此項技術中已知之各種手段通信地耦接至處理器。
提供對所揭示態樣之先前描述以使任何熟習此項技術者能夠進行或使用本揭示案。對於熟習此項技術者而言，對此等態樣之各種修改將易於瞭解，且在不脫離本揭示案之範疇的情況下，本文中定義之一般原理可應用於其他態樣。因此，本揭示案不欲限於本文中所展示之態樣，而應符合與本文中所揭示之原理及新穎特徵相一致之最寬範疇。
100．．．無線多載波廣播系統
110．．．基地台
110x．．．基地台
120．．．無線器件
120x．．．無線器件
210．．．超訊框
220．．．大小相等之訊框
230．．．導頻及額外負擔區段
600．．．交錯之子頻帶結構
712．．．矩形圖案
714．．．矩形圖案
716．．．矩形圖案
732．．．片段
734．．．片段
736．．．片段
752．．．矩形圖案
754．．．矩形圖案
762．．．矩形圖案
764．．．矩形圖案
932．．．矩形圖案
934．．．矩形圖案
936．．．矩形圖案
938．．．矩形圖案
940．．．矩形圖案
942．．．垂直Z形圖案
944．．．水平Z形圖案
952．．．矩形圖案
954a．．．方框
954b．．．方框
954c．．．方框
954d．．．方框
962．．．矩形圖案
964．．．矩形圖案
972．．．矩形圖案
974．．．矩形圖案
1108．．．資料源
1110．．．傳輸(TX)資料處理器
1120．．．符號多工器(MUX)/頻道化器
1130．．．OFDM調變器
1132．．．傳輸器單元(TMTR)
1134．．．天線
1140．．．控制器
1142．．．記憶體單元
1144．．．排程器
1212．．．天線
1214．．．接收器單元(RCVR)
1220．．．OFDM解調器
1222．．．頻道估計器
1230．．．偵測器
1240．．．符號解多工器(Demux)/解頻道化器
1250．．．接收(RX)資料處理器
1252．．．資料儲集器
1260．．．控制器
1262．．．記憶體單元
1310a．．．TX資料流處理器
1310i．．．TX資料流處理器
1310p．．．TX資料流處理器
1310q．．．TX資料流處理器
1320．．．多工器
1330．．．IFFT單元
1332．．．循環前置項產生器
1410a．．．基礎流處理器
1410b．．．增強流處理器
1412a．．．外部編碼器
1412b．．．編碼器
1414a．．．外部交錯器
1414b．．．交錯器
1416a．．．內部編碼器
1416b．．．內部編碼器
1418a．．．內部交錯器
1418b．．．內部交錯器
1420a．．．擾碼器
1420b．．．擾碼器
1430．．．位元至符號映射單元
圖1展示一無線多載波系統；
圖2展示一例示性超訊框結構；
圖3A及圖3B分別說明一個資料區塊及多個資料區塊在一超訊框中在一實體層頻道(PLC)上之傳輸；
圖4在時間-頻率平面中展示一訊框結構；
圖5A展示一叢發TDM(分時多工)方案；
圖5B展示一循環TDM方案；
圖5C展示一叢發TDM/FDM(分頻多工)方案；
圖6展示一交錯之子頻帶結構；
圖7A展示以矩形圖案向PLC指派時槽；
圖7B展示以"Z形"片段向PLC指派時槽；
圖7C展示以矩形圖案向兩個接合PLC指派時槽；
圖8說明使用外碼對資料區塊進行編碼；
圖9A及圖9B分別展示使用一個子頻帶組及最大可允許數目之子頻帶組來為一個資料區塊指派時槽；
圖9C展示為六個資料區塊指派時槽；
圖9D及圖9E展示分別以水平堆疊及垂直堆疊之矩形圖案向兩個接合PLC指派時槽；
圖10展示一用於廣播多重資料流之過程；
圖11展示一基地台之方塊圖；
圖12展示一無線器件之方塊圖；
圖13展示基地台處之傳輸(TX)資料處理器、頻道化器及OFDM調變器之方塊圖；及
圖14展示一用於一個資料流之資料流處理器之方塊圖。
(無元件符號說明)

Claims (23)

  1. 一種在一無線多載波通信系統中藉由使用各種數量之子頻帶來廣播及多播資料之方法，其包含：處理複數個資料流以獲得複數個資料符號流，每一資料流對應一個資料符號流；將傳輸單元分配給該複數個資料流中之每一者，每一傳輸單元對應於一個符號週期中的一個子頻帶且可用於傳輸一個資料符號；將每一資料符號流中之資料符號映射至分配給該相應資料流之各別傳輸單元；及藉由對應該複數個資料流的映射至各別分配之傳輸單元之資料符號形成一複合符號流，其中一接收器基於包括於該資料流之該複合符號流中之該等資料符號而判定獨立地恢復該複數個資料流中之哪些資料流，其中該映射步驟包括針對一使用X/N個可使用子頻帶之系統在YN/X個連續的X個正交分頻多工(OFDM)符號上將一含有Y個可使用子頻帶之時槽映射至YN/X個交錯集中，其中X和Y為正整數，且N為一偶數整數。
  2. 如請求項1之方法，其中T個全部子頻帶可用於在用於廣播之每一符號週期中傳輸資料符號且可分配給多重資料流，其中T>1。
  3. 如請求項2之方法，其中在用於廣播及多播之每一符號週期中為多重資料流分配子頻帶之不同組。
  4. 如請求項3之方法，其中使每一組中之該等子頻帶分布 在該T個全部子頻帶上，且其中使每一組中之該等子頻帶與同一符號週期中的其他組中之該等子頻帶交錯。
  5. 如請求項1之方法，其中藉由一為每一資料流選擇之編碼及調變方案獨立處理該資料流以獲得該相應資料符號流。
  6. 如請求項1之方法，其中使用為該複數個資料流中之每一者選擇之一基礎內碼及一內碼率獨立地編碼該資料流。
  7. 如請求項1之方法，其中基於每一資料流之一資訊資料速率將傳輸單元分配給該資料流。
  8. 如請求項1之方法，其中在具有一預定持續時間之每一超訊框中將傳輸單元分配給該複數個資料流。
  9. 如請求項1之方法，其中該多載波通信系統利用正交分頻多工(OFDM)。
  10. 如請求項1之方法，其進一步包含：選擇至少一個資料流進行恢復；判定用於每一選擇之資料流之該等傳輸單元；由該接收器獲得每一選擇之資料流之偵測之資料符號，每一偵測之資料符號係一由一傳輸器廣播之一相應資料符號之估計；將來自用於每一選擇之資料流之傳輸單元的偵測之資料符號解調變至該選擇資料流之一偵測之資料符號流上，其中為該經選擇要恢復的至少一個資料流獲得至少一個偵測之資料符號流；及 處理該至少一個偵測之資料符號流中之每一者以獲得一相應之解碼資料流。
  11. 一種在一無線多載波廣播通信系統中使用各種數量之子頻帶之裝置，其包含：一資料處理器，其操作以處理複數個資料流以獲得複數個資料符號流，每一資料流對應一個資料符號流；一控制器，其操作以將傳輸單元分配給該複數個資料流中之每一者，每一傳輸單元對應於一個符號週期中的一個子頻帶且可用於傳輸一個資料符號；及一多工器，其操作以將每一資料符號流中之資料符號映射至經分配至該相應資料流之各別傳輸單元，且藉由對應該複數個資料流之映射至各別分配的傳輸單元之資料符號形成一複合符號流，其中一接收器基於包括於該資料流之該複合符號流中之該等資料符號而判定獨立地恢復該複數個資料流中之哪些資料流，其中該多工器係進一步可操作以針對一使用X/N個可使用子頻帶之系統在YN/X個連續的X個正交分頻多工(OFDM)符號上將一含有Y個可使用子頻帶之時槽映射至YN/X個交錯集中，其中X和Y為正整數，且N為一偶數整數。
  12. 如請求項11之裝置，其中T個全部子頻帶可用於在用於廣播之每一符號週期中傳輸資料符號且可分配給多重資料流，其中T>1。
  13. 如請求項12之裝置，其中在用於廣播及多播之每一符號 週期中為多重資料流分配子頻帶之不同組。
  14. 如請求項13之裝置，其中每一組中之該等子頻帶分布在該T個全部子頻帶上，且其中每一組中之該等子頻帶與同一符號週期中的其他組中之該等子頻帶交錯。
  15. 如請求項11之裝置，其中藉由一為每一資料流選擇之編碼及調變方案獨立處理該資料流以獲得該相應資料符號流。
  16. 如請求項11之裝置，其中使用為該複數個資料流中之每一者選擇之一基礎內碼及一內碼率獨立地編碼該資料流。
  17. 如請求項11之裝置，其中基於每一資料流之一資訊資料速率將傳輸單元分配給該資料流。
  18. 如請求項11之裝置，其中在具有一預定持續時間之每一超訊框中將傳輸單元分配給該複數個資料流。
  19. 如請求項11之裝置，其中該多載波通信系統利用正交分頻多工(OFDM)。
  20. 如請求項11之裝置，其中該接收器經組態以：選擇至少一個資料流進行恢復；判定用於每一選擇之資料流之該等傳輸單元；獲得每一選擇之資料流之偵測之資料符號，每一偵測之資料符號係一由一傳輸器廣播之相應資料符號之一估計；將來自用於每一選擇之資料流之傳輸單元的偵測之資料符號解調變至該選擇資料流之一偵測之資料符號流 上，其中為該經選擇要恢復的至少一個資料流獲得至少一個偵測之資料符號流；及處理該至少一個偵測之資料符號流中之每一者以獲得一相應之解碼資料流。
  21. 一種在一無線多載波通信系統中藉由使用各種數量之子頻帶來廣播及多播資料之裝置，其包含：用於處理複數個資料流以獲得複數個資料符號流之構件，每一資料流對應一個資料符號流；用於將傳輸單元分配給該複數個資料流中之每一者之構件，每一傳輸單元對應於一個符號週期中的一個子頻帶且可用於傳輸一個資料符號；用於將每一資料符號流中之資料符號映射至分配給該相應資料流之各別傳輸單元之構件；及用於藉由對應該複數個資料流之映射至各別分配之傳輸單元之資料符號形成一複合符號流之構件，其中一接收器基於包括於該資料流之該複合符號流中的該等資料符號而判定獨立地恢復該複數個資料流中之哪些資料流，其中該用於映射之構件包括用於針對一使用X/N個可使用子頻帶之系統在YN/X個連續的X個正交分頻多工(OFDM)符號上將一含有Y個可使用子頻帶之時槽映射至YN/X個交錯集中之構件，其中X和Y為正整數，且N為一偶數整數。
  22. 一種在一無線多載波通信系統中使用各種數量之子頻帶 之電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體上儲存有指令，該等指令包含：用以處理複數個資料流以獲得複數個資料符號流之指令，每一資料流對應一個資料符號流；用以將傳輸單元分配給該複數個資料流中之每一者之指令，每一傳輸單元對應於一個符號週期中之一個子頻帶且可用以傳輸一個資料符號；用以將每一資料符號流中之資料符號映射至分配給該相應資料流之各別傳輸單元之指令；及用以藉由對應該複數個資料流之映射至各別分配之傳輸單元的資料符號形成一複合符號流之指令，其中一接收器基於包括於該資料流之該複合符號流中的該等資料符號而判定獨立地恢復該複數個資料流中之哪些資料流，其中該用以映射之指令包括用以針對一使用X/N個可使用子頻帶之系統在YN/X個連續的X個正交分頻多工(OFDM)符號上將一含有Y個可使用子頻帶之時槽映射至YN/X個交錯集中之指令，其中X和Y為正整數，且N為一偶數整數。
  23. 一種執行用於在一無線多載波通信系統中藉由使用各種數量之子頻帶廣播及多播資料之指令的處理器，該等指令包含：處理複數個資料流以獲得複數個資料符號流，每一資料流對應一個資料符號流； 將傳輸單元分配給該複數個資料流中之每一者，每一傳輸單元對應於一個符號週期中的一個子頻帶且可用於傳輸一個資料符號；將每一資料符號流中之資料符號映射至分配給該相應資料流之各別傳輸單元；及藉由對應該複數個資料流之映射至各別分配之傳輸單元之資料符號形成一複合符號流，其中一接收器基於包括於該資料流之該複合符號流中之該等資料符號而判定獨立地恢復該複數個資料流中之哪些資料流，其中該映射步驟包括針對一使用X/N個可使用子頻帶之系統在YN/X個連續的X個正交分頻多工(OFDM)符號上將一含有Y個可使用子頻帶之時槽映射至YN/X個交錯集中，其中X和Y為正整數，且N為一偶數整數。
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