TWI519091B - Ｍｉｍｏ-ｏｆｄｍ系統中結合空間一頻率區塊編碼、空間多工及波束成形之方法及裝置 - Google Patents

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Description

MIMO-OFDM系統中結合空間-頻率區塊編碼、空間多工及波束成形之方 法及裝置
本發明是關於一種無線通訊系統，尤其是關於在多重輸入多重輸出(MIMO)正交頻分多工(OFDM)系統中，一種結合空間-頻率區塊編碼(SFBC)、空間多工(SM)以及波束成形的方法及裝置。
OFDM是一種資料傳輸機制，其係將資料分成複數個小串流，且每個串流係使用其頻寬比總有效傳輸頻寬還小的子載波來傳輸。OFDM的有效性是視選擇這些互相正交的子載波而定，當每個子載波攜帶總使用者資料的一部份時，其並不會互相影響。
一個OFDM系統具有勝過其他無線通訊系統的優勢，當使用者資料分成由不同載波所攜帶的串流時，每個子載波的有效資料率就會小很多，因此，符號週期會大很多。一個大的符號週期可容忍較大的延遲展開，因此，其不會受到多重路徑的嚴重影響。因此，OFDM符號可容忍延遲展開，而不需要複雜的接收器設計，然而，典型的無線系統需要複雜的頻道等化機制，以便抵抗多重路徑的衰退。
OFDM的另一個優勢便是，在傳輸器和接收器端所產生的正 交子載波可使用反轉快速傅立葉轉換(IFFT)及快速傅立葉轉換(FFT)引擎完成，由於IFFT和FFT已是習知技術，因此，OFDM可以輕易地實施而不需要複雜的接收器。
MIMO所參考無線傳輸和接收機制係為傳輸器和接收器皆使用一個以上的天線。一個MIMO系統所佔有的優勢在於其空間多樣性或是空間多工，且可以改善信號雜訊比(SNR)並增加總處理能力。
SFBC是一種用以傳輸空間多樣性編碼符號的機制，其係在連續時槽中的鄰近子載波上，而非在相同的子載波上。該SFBC避免了與空間時間區塊編碼(STBC)有關的快速時間變換的問題，然而，當結合發生時，在子載波上的頻道必須維持穩定。
本發明是關於一種用以在MIMO-OFDM系統中結合SFBC、SM及波束成形的方法和裝置，該系統包含一具有複數個傳輸天線的傳輸器，以及一具有複數個接收天線的接收器。該傳輸器產生至少一資料串流及複數個空間串流，空間串流的產生數量取決於傳輸天線的數量以及接收天線的數量。該傳輸器根據SFBC、SM及波束成形中至少其中之一來決定一傳輸機制，該傳輸器根據該所選的傳輸機制，在該資料串流中傳輸資料至該接收器。
100‧‧‧實施一封閉回路模式的OFDM-MIMO系統
110‧‧‧傳輸器
115、215‧‧‧資料串流
126、226‧‧‧傳輸天線
128、231‧‧‧接收天線
130‧‧‧接收器
150‧‧‧回饋
200‧‧‧實施一開放回路模式的系統
CQI‧‧‧頻道狀態資訊
CSI‧‧‧頻道品質資訊
FFT‧‧‧快速傅立葉轉換
IFFT‧‧‧反轉快速傅立葉轉換
MIMO-OFDM‧‧‧多重輸入多重輸出-正交頻分多工
SFBC‧‧‧空間-頻率區塊編碼
SM‧‧‧空間多工
S/P‧‧‧序列至平行
第1圖所示為一種實施一封閉回路模式的OFDM-MIMO系統方塊圖，其係根據本發明所配置；以及第2圖所示為一種實施一開放回路模式的OFDM-MIMO系 統方塊圖，其係根據本發明所配置。
本發明之較佳實施方式將參照圖式描述，其中，全文中相同的號碼皆代表相同的元件。
本發明之特徵可整合至一積體電路(IC)上，或是配置在一個包含許多互連元件之電路上。
本發明提供複數個SFBC、SM、FD和波束選擇的組合，其 係根據有效資料串流和空間串流以及傳輸和接收天線的數量所選擇，該組合可提供設計MIMO-OFSM系統的彈性，以及對任何數量的傳輸和接收天線配置的解決方案。每該組合在效能、可靠度及資料率之間會交換，因此，可根據某些準則來選擇組合，像是強健性、資料率、頻道狀態或是諸如此類。資料串流的數量較佳地是根據一調變和編碼機制所決定，該空間串流的數量則是由傳輸和接收天線的數量所決定。
本系統運作有兩種模式：封閉回路及開放回路。封閉回路係於當頻道狀態資訊(CSI)可供傳輸器使用時所使用，而開放回路則是當CSI無法給傳輸器使用時所使用。可使用一變形傳輸至遺留站台(legacy STA)，並在該處提供多樣性的優勢。
在封閉回路模式中，CSI是用以虛擬地產生獨立頻道，其係藉由在在傳輸器端預編碼，並更進一步在接收器端進行天線處理，以便分解和對角化頻道矩陣來完成，展開無線頻道之特徵根後，藉由使用SFBC及/或SM便能達成在資料率和強健性間的交易。此機制允許使用簡單的接收器實施，其係比最小均方錯誤(MMSE)接收器還簡單。此組合方式與傳統技術 比較，在較大範圍內有較高的總處理能力，此技術允許每子載波功率/位元負載，並透過封閉回路運作及CSI回饋來維持一個可接受的強健鍊結。本技術的另一個優點便是，其在任何數量的傳輸器和接收器端都可輕易地實施。
CSI可由接收器的回饋或是透過頻道相互作用在傳輸器獲得，延遲需求和回饋資料率典型地對繼承頻率非選擇性特徵根來說並不顯著。此外，需要一個傳輸天線校正機制，另外，頻道品質資訊(CQI)亦被用以決定子載波群的每一子載波之一編碼率及一調變機制。根據資料串流的數量，該組合係以有效空間串流選擇。
第1圖所示為一個實施一封閉回路模式的OFDM-MIMO系統100方塊圖，其係根據本發明所配置，該系統100包含一傳輸器110及一接收器130。該傳輸器110包含一頻道編碼器112、一多工器114、一功率負載單元116、複數個非必須的SFBC單元118、複數個序列至平行(S/P)轉換器120、一傳輸波束成形器122、複數個IFFT單元124以及複數個傳輸天線126。該頻道編碼器112編碼資料較佳地係根據一CQI，其係由該接收器130所提供，該CQI係用以決定每子載波或子載波群之一編碼率及調變機制，該編碼資料串流係由該多工器114多工處理成二或多個資料串流115。
每該資料串流115之該傳輸功率等級係由該功率負載單元116所調整，其係根據該接收器130所提供的回饋150，該功率負載單元116係提整關於每個特徵波束的資料率之功率等級，以便平衡所有特徵波束(或子載波)之總傳輸功率。
該非必要的SFBC單元118在該資料串流115上執行SFBC，SFBC係在傳輸的每該資料率之特徵波束和子載波上執行，特徵波束和子載 波對係被選擇以確保獨立頻道。OFDM符號係由K子載波所攜帶，為了搭載SFBC，該子載波係分成L對的子載波(或是子載波群)，每該子載波群的頻寬應該小於頻道的相干載波，然而，當組合特徵波束成形時，此限制會因為該特徵波束的頻率不敏感性而放寬。
由區塊編碼所使用的子載波群對係獨立考慮，下列為Alamouti形式的SFBC用於OFDM符號的一個例子：
一旦非必要的SFBC單元118建構所有所有子載波的OFDM符 號，則該編碼區塊係由該S/P轉換器120多工處理，且輸入至該傳輸波束成形器122，該傳輸波束成形器122分配特徵波束至該傳輸天線，而該IFFT單元124則將在頻率域的資料轉換成為時間域的資料。
該接收器130包含複數個接收天線128、複數個FFT單元132、一接收波束成形器134、複數個非必要SFBC解碼單元136、一解多工器138、一頻道解碼器144、一頻道估測器140、一CSI產生器142、以及一CQI產生器146。
該FFT單元132將由該天線128在時間域中所接收的樣本轉換為頻率域，該接收波束成形器134、該非必要SFBC解碼單元136、該解多工器138、以及該頻道估測器144則繼續處理轉換為頻率域的樣本。
該頻道估測器140產生頻道矩陣，其係使用由該傳輸器所傳輸之一訓練序列，並且將該每該子載波(或每該子載波群)之頻道矩陣分解成兩個波束成形單位矩陣U和V(U為傳輸而V為接收)，以及一對角矩陣D，其 係藉由奇異值分解法(SVD)或是特徵值分解法完成。該CSI產生器142由該頻道估測結果產生CSI 147，且該CQI產生器根據該解碼結果產生一CQI 148，該CSI及該CQI由該接收器130提供回饋150給該傳輸器110。
在nT傳輸天線及nR接收天線間的頻道矩陣H可如下表示： 該頻道矩陣H係由SVD分解如下：H=UDV H 其中U和V係為單一矩陣，而D係為對角矩陣，U C nRxnR 而V C nTxnT 。接著，在傳輸符號向量s方面，傳輸欲編碼係簡單表示如下：x=Vs該接收信號則變成如下：y=HVs+n其中n係為注入頻道的雜訊，該接收器使用一匹配濾波器完成分解：V H H H =V H VD H U H =D H U H 在正規化特徵波束之頻道增益後，該傳輸符號s之估測變為： 該符號s不需執行連續干擾消除或是MMSE形式偵測器便可偵測。D H D係為一對角矩陣，其係由H的特徵根乘上對角所形成，因此，該正規化因子α=D -2。U係為HHH之特徵向量，V係為HHH之特徵向量，而D係為H之奇異 值的對角矩陣(HHH之特徵根的平方根)。
如果非必要SFBC單元118及該非必要SFBC解碼單元136分別由該傳輸器110及該接收器130移除的話，則該傳輸器110及該接收器130可由SM使用。
在開放回路模式中，在該傳輸器110中空間頻率編碼及空間展開的組合可提供多樣性，而不需要CSI 147。該CQI 148係用以決定每子載波或子載波群之一編碼率及調變。此編碼率及調變機制決定資料串流的數量。根據該資料串流之數量，該組合可以有效空間串流選擇。
第2圖所示為一個實施一開放回路模式的系統200方塊圖，其係根據本發明所配置，該系統200包含一傳輸器210以及一接收器230。在該開放回路模式中，在該傳輸器210中空間頻率編碼及空間展開的組合便提供了多樣向，而不在需要CSI。當運作於遺留IEEE 802.11a/g使用者設備時，亦可使用此機制之變形。
該傳輸器210包含一頻道編碼器212、一多工器214、一功率負載單元216、複數個SFBC單元218、複數個序列至平行(S/P)轉換器220、一波束成形器網路(BFN)222、複數個IFFT單元224、以及複數個傳輸天線226。如同在該封閉回路模式一般，該頻道編碼器212使用CQI以決定每子載波或子載波群之編碼率和調變，該編碼資料串流213係由該多工器214多工處理成二或多個資料串流215。該BFN 222在空間中形成N個波束，其中N係為天線226之數量，該波束係由該BFN矩陣運算偽隨機建構。用於SFBC編碼的該獨立子載波群係於個別波束中傳輸。
在遺留支援方便，SFBC編碼可能無法執行，取而代之的多 樣性係透過波束的排列所達成，其係改善多樣性以及遺留IEEE 802.11a/g使用者設備的效能。
該接受器230包含複數個接收天線231、FFT單元232、一BFN 234、一SFBC解碼和組合單元236、以及一頻道解碼器238。該FFT單元232將由該接收天線231在時間域中所接收的樣本轉換成頻率域。該SFBC解碼和組合單元236解碼並組合子載波群/特徵波束所接收的符號，並將其由平行轉換為序列，其係使用叢集大小的習知技術。符號係使用MRC組合，該頻道解碼器238將該組合符號解碼並產生一CQI 240。
如果該SFBC單元218及該SBC解碼和組合單元236之SFBC解碼功能分別由該傳輸器210及該接收器230移除的話，則該傳輸器210和該接收器230可由SM使用。
根據本發明之SFBC、SM、FD及波束選擇組合的範例係於下文中解釋。Si表示調變符號群，長度則取決於該資料分成多少個子載波群，子載波係分成兩個群組，每該Si包含長度為資料之子載波數目一半的符號。dn表示該頻道矩陣之奇異值，其中d1>d2>d3>…>dM，M係為奇異值之最大數量(亦即：傳輸天線的數量)。速率=1表示在一OFDM符號期間，每一子載波所發送和復原的M符號，當發送和復原小於M符號，該速率則為少量。在FD中，Si係在子載波的一半發送，而Si *則在子載波的另一半發送。
單一傳輸天線實施例一單一輸入單一輸出(SISO)在一SISO實施例中，僅實施一個資料串流及一個空間串流，在不使用FD的 情況下，一個符號係由經由一個子載波發送，在使用FD的情況下，一個符號則經由兩個子載波發送，其係總結於表1中。
兩個傳輸天線實施例
由於有兩個傳輸天線，因此便可支援2x1或2x2 MIMO-OFDM系統，且亦可支援一或兩個資料串流。
2x1 MIMO-OFDM封閉回路-一個資料串流實施例
在一封閉回路模式中，可使用具有或不具有FD及SFBC之波束選擇。由於在具有較小奇異值之波束傳輸的資料會死亡，因此波束選擇會透過SVD，會選擇具有較大奇異值之該SVD波束。在不具FD之波束選擇情況下，一資料符號係經由一子載波所發送，而在具有FD之波束選擇情況下，一資料符號可經由兩個子載波所發送。在具有FD之波束選擇情況下，該速率係為不具FD之波束選擇情況之一半，但可靠度會增加。
雖然在具有較小奇異值的波束上傳輸之資料會死亡，但兩個符號可使用SFBC透過兩個子載波同時發送，使用此機制的話，一資料符號係由子載波發送。與波束選擇的例子相比，此實施方式的效能將會降低這是因為具有較小奇異值的第二個串流所包含的只有雜訊而已。
2x1 MIMO-OFDM封閉回路之一個資料串流的實施例係總結於表2中。
2x1 MIMO-OFDM開放回路-一個資料串流實施例
在一開放回路模式中，可使用具有或不具有FD及SFBC之SM。對不具有FD之SM(具有固定波束成形矩陣)的情況下，一資料符號係使用該固定波束成形及SM之每該空間串流之子載波發送，而在具有FD之SM的情況下，一資料符號係使用該固定波束成形及SM之每該空間串流之兩個子載波發送。
將FD和非FD組合在一起是可行的，在每個實施例中，一符號係在一空間串流之兩個子載波上發送，而一符號係在另一個空間串流之一子載波上發送，在不具有FD之SM的案例中，資料率係為¾。
如果使用具有固定波束成形矩陣的SFBC，則該資料串流的兩個資料符號係使用固定波束成形透過兩個天線在兩個子載波上發送，該資料率係為不具FD之SM案例的一半。
2x1 MIMO-OFDM開放回路之一資料串流的實施例係總結於表3中。
2x1 MIMO-OFDM開放回路之兩個資料串流實施例係總結於表4中。
2x2 MIMO-OFDM封閉回路-一資料串流實施例
在封閉回路模式中，可使用具有或不具有FD的SM，具有或不具有FD和SFBC的波束選擇。在封閉回路模式中，可藉由SVD為每個子載波形成兩個空間波束。
在不具有FD的SM的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，在具有FD的SM情況下，一資料符號係使用一空間串流經由兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
在波束選擇方面，在每該子載波之兩個波束間選擇一SVD 波束，其係具有較大的奇異值，每該子載波的另一個波束便被丟棄。在不具有FD的波束選擇方面，一資料符號係使用一空間串流經由一子載波發送，在具有FD的波束選擇方面，一資料符號係使用一空間串流經由兩個子載波發送。
每該子載波之兩個空間串流係根據每該子載波之頻道的SVD所產生，且兩個資料符號可使用SFBC在兩個子載波上發送。
2x2 MIMO-OFDM封閉回路之一資料串流實施例係總結於表5。
2x2 MIMO-OFDM開放回路-一資料串流實施例
在一開放回路中，可支援具有或不具有FD和SFBC的SM，SM係以一固定波束成形矩陣，且可使用每該子載波之兩個空間串流。
在不具有FD之SM的情況下，一資料符號係經由每該空間串 流之一個子載波發送，而在具有FD之SM的情況下，一資料符號係使用一空間串流經由兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
該資料串流之兩個資料符號係使用該固定波束成形及SFBC，在每該空間串流之兩個子載波上發送。
傳輸的方法係與2x1系統的方法相同，然而，效能會比較佳，這是因為在一接收器中使用兩個接收天線的緣故。
2x2 MIMO-OFDM開放回路之一資料串流實施例係總結於表6。
2x2 MIMO-OFDM封閉回路-兩資料串流實施例
在一封閉回路模式中，可使用具有或不具有FD的SM。SM係以SVD波束成形所執行，而每該子載波係有兩個空間串流可供使用。由於有兩個資料串流，每該資料串流需要分派一個空間串流，而由於相同的原因，因此無法使用SFBC。
在不具有FD之SM的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一個子載波發送，而在具有FD之SM的情況下，一資料符號係使用一空間串流經由兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
2x2 MIMO-OFDM封閉回路之兩資料串流實施例係總結於表7。
2x2 MIMO-OFDM開放回路-兩資料串流實施例
在一開放回路中，SM係以固定波束成形矩陣實施，且每該子載波係有兩個空間串流可供使用，如同前文所述，每該資料串流係分派一個空間串流。
在不具有FD之SM的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一個子載波發送，而在具有FD之SM的情況下，一資料符號係使用一空間串流經由兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
2x2 MIMO-OFDM開放回路之兩資料串流實施例係總結於表8。
三個傳輸天線實施例
有了三個傳輸天線，便可支援3x1、3x2、以及3x3 MIMO-OFDM系統，且亦可支援一、二或三個資料串流。
3x1 MIMO-OFDM封閉回路-一資料串流實施例
在一封閉回路模式中，可使用具有或不具有FD及SFBC之波束選擇，波束係以SVD波束成形產生，且在波束選擇方面，係選擇一空間波束(僅有一個波束可供使用，因為其他兩個波束只有雜訊且將會死亡)，所選擇的是具有最大奇異值之波束。
在不具有FD的波束選擇情況下，一資料符號係經由所選空間串流之一子載波發送，而在具有FD之波束選擇情況下，一資料符號係經由所選空間串流之兩個子載波發送。
對具有SVD波束成形的SFBC來說，係為每該子載波選擇兩個空間串流：一個對應最大奇異值，而另一個對應剩下的其中之一，然而，即便兩個資料符號可透過兩個子載波使用SFBC同時發送，效能還是會非常低，這是因為一個空間串流僅包含雜訊的緣故。
3x1 MIMO-OFDM封閉回路之一資料串流實施例係總結於表9。
3x1 MIMO-OFDM開放回路-一資料串流實施例
在一開放回路實施例中，SM及SFBC係以固定波束成形矩陣實施，且三個空間串流可供使用。
在不具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一個子載波發送，而在具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之兩個子載波發送一。組合FD和非FD是可行的，一資料串流在一空間串流上經由一子載波發送而一符號在另兩個空間串流上經由一子載波發送，或是，一資料符號在兩個空間串流上經由兩個子載波發送而一符號在另一個空間串流上經由一子載波發送。
SFBC可在具有或不具有FD之狀況下實施。在每該子載波之三個空間串流之間，兩個空間串流係由SFBC所使用，而另一個則給獨立資料符號所使用，因此，在每一瞬間，每該子載波可發送三個符號。
3x1 MIMO-OFDM開放回路之一資料串流實施例係總結於表10。
3x1 MIMO-OFDM(開放回路)-兩資料串流實施例
在這實施例中，一開放回路結構可用以發送及回復兩個資料串流。SM及SFBC係以固定波束成形矩陣實施，且兩個資料串流係為每該子載波分成三個空間串流。
在不具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一個子載波發送，而在具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之兩個子載波發送一。組合FD和非FD是可行的。
在具有SFBC之情況下，一資料串流係使用SFBC發送和回復，而另一個資料串流並不使用SFBC。在每該子載波之三個空間串流之間，兩個空間串流給SFBC使用，而另一個則給另一個資料串流使用。
3x1 MIMO-OFDM開放回路之兩個資料串流係總結於表11。
3x1 MIMO-OFDM(開放回路)-三個資料串流實施例
一開放回路結構可用以發送及回復三個資料串流。SM及SFBC係以固定波束成形矩陣實施，且三個資料串流係為每該子載波分成三個空間串流，而且，在此實施例中無法使用SFBC。
在不具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD之SM情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
3x1 MIMO-OFDM開放回路之三個資料串流實施例係總結於表12。
3x2 MIMO-OFDM封閉回路-一資料串流實施例
在這實施例中，有兩個空間串流可供使用，透過SVD在每該子載波之三個波束間選擇兩個波束，具有較大奇異值的兩個SVD波束會被選擇。
在不具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD之SM情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
在SFBC方面，係選擇每該子載波之兩個空間串流，且兩個符號係透過兩個子載波使用SFBC在同一時間發送，使用此機制，兩個資料符號可經由兩個子載波回復。
3x2 MIMO-OFDM封閉回路之一資料串流實施例係總結於表13。
3x2 MIMO-OFDM開放回路-一資料串流實施例
3x2開放回路之一資料串流與3x1開放回路之一資料串流相同。
3x2 MIMO-OFDM封閉回路-兩資料串流實施例
此實施例有兩個空間串流可供使用，從透過SVD所產生每該子載波之三個波束間選出兩個波束，具有較大奇異值的兩個SVD波束會被選擇。
在不具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD之SM情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
3x2 MIMO-OFDM封閉回路之兩個資料串流係總結於表14。
3x2 MIMO-OFDM開放回路-兩資料串流實施例3x2開放回路之兩個資料串流與3x1開放回路之兩個資料串流相同。
3x2 MIMO-OFDM-三個資料串流實施例 3x2 MIMO-OFDM系統之三個資料串流實施例係與3x1 MIMO-OFDM系統之三個資料串流實施例相同。
3x3 MIMO-OFDM封閉回路-一資料串流實施例
在一封閉回路實施例中，可使用三個空間串流。在不具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD之SM情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
在SFBC方面，係從三個空間串流間選擇兩個空間串流，較佳地是，為每該子載波選擇兩個壞的空間串流，其係具有較小的奇異值，兩個符號係使用SFBC在兩個子載波之兩個壞空間串流上同時發送，而在每該載波之另一個好串流方面，一資料符號則不使用SFBC發送。
在非SFBC空間串流方面，如果使用FD，則一資料符號係經由此空間串流之一子載波發送，而如果不使用FD，則一資料符號係經由此空間串流之兩個子載波發送。
3x3 MIMO-OFDM封閉回路之一資料串流實施例係總結於表15。
3x3 MIMO-OFDM開放回路-一資料串流實施例
在一開放回路實施例中，3x1開放回路之一資料串流實施例的所有選擇性都可使用。
3x3 MIMO-OFDM封閉回路-兩資料串流實施例
此實施例中有三個空間串流可供使用，而兩個資料串流係為每該子載波分成三個空間串流。在一封閉回路中，在不具FD之SM的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
在SFBC方面，係從三個空間串流中選擇兩個空間串流，較佳地，係選擇每該子載波之兩個壞空間串流，其係具有較小的奇異值。對於一個資料串流而言，兩個符號係使用SFBC在兩個子載波之兩個壞空間串流上同時發送，而對另一個每該載波之好串流而言，另一個資料串流係不使用SFBC發送。
對非SFBC空間串流而言，如果不使用FD，一資料符號係經由此空間串流之一個子載波發送，而如果使用FD，則一資料符號係經由此 空間串流之兩個子載波發送。
3x3 MIMO-OFDM封閉回路之兩資料串流實施例係總結於表16。
3x3 MIMO-OFDM開放回路-兩資料串流實施例
在一開放回路實施例中，3x1開放回路之兩資料串流實施例的所有選擇性都可使用。
3x3 MIMO-OFDM封閉回路-三資料串流實施例
此實施例有三個空間串流可供使用，且三個資料串流係為每該子載波分成三個空間串流。在一封閉回路中，在不具FD之SM的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波所發送，在具有FD之SM的情況下，一資料符 號係經由每該空間串流之兩個子載波所發送，結合FD和非FD是可行的。
3x3 MIMO-OFDM封閉回路之三個資料串流實施例係總結於表17。
3x3 MIMO-OFDM開放回路-三資料串流實施例
在一開放回路實施例中，3x1開放回路之三資料串流實施例的所有選擇性都可使用。
四個傳輸天線實施例
有了四個傳輸天線，便可支援4x1、4x2、4x3、以及4x4 MIMO-OFDM系統，且亦可支援一、二、三或四個資料串流。
4x1 MIMO-OFDM封閉回路-一資料串流實施例
此實施例僅有一個空間串流。在一封閉回路實施例中，係從透過SVD所產生的每該子載波之四個波束中選擇一個波束，所選擇的SVD波束具有最大的奇 異值。
在不具FD之SM的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波所發送，在具有FD之SM的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之兩個子載波所發送。
對具有SVD波束成形的SFBC來說，係為每該子載波從透過SVD所產生的四個波束間選擇兩個空間串流：一個對應最大奇異值，而另一個對應剩下的其中之一，然而，即便兩個資料符號可透過兩個子載波使用SFBC同時發送，效能還是會非常低，這是因為一個空間串流僅包含雜訊的緣故。
4x1 MIMO-OFDM封閉回路之一資料串流實施例係總結於表18。
4x1 MIMO0OFDM開放回路-一資料串流實施例
在一開放回路實施例中，SM係以固定波束成形矩陣實施，且四個空間串流可供使用。
在不具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流 之一個子載波發送，而在具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之兩個子載波發送一。組合FD和非FD是可行的，其係如表19所示。對一個資料串流而言，這些組合可能不會用來維持所有資料符號的相同品質。
SM和具有固定波束成形矩陣的SFBC組合是可行的，第一個選擇便是一個2x2 SFBC及兩個SM。對一資料串流而言，此選擇不會用來維持所有資料符號相同的品質，每該子載波的另兩個空間串流會給該資料串流之另兩個資料符號的SM使用。在不具FD的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波所發送，而在具有FD的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之兩個子載波所發送。結合FD和非FD是可行的，其係如表20所示。
第二個選擇便是使用兩個2x2 SFBC。每該子載波之四個空間串流係分成兩組，每兩個串流一組，且每組係被分派給每個SFBC。對每個瞬時而言，四(4)個資料符號係使用該固定波束成形及兩個2x2 SFBCs在兩個子載波上發送。
4x1 MIMO-OFDM(開放回路)-兩個資料串流實施例
在此實施例中，開放回路應該用以發送和回復兩個資料串流。SM係以該固定波束成形矩陣實施，4E14兩個資料串流係為每該子載波分成四個空間串流。
在不具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一個子載波發送，而在具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之兩個子載波發送一。組合FD和非FD是可行的，其係如表21所示，表21中案例1和3的組合不會用來維6301每該資料串流之每該資料符號相同的品質。
SM和具有固定波束成形矩陣的SFBC組合是可行的，第一個選擇便是一個2x2 SFBC及兩個SM。一資料串流係分派給該SFBC，而另一個資料串流係由SM發送，每該子載波之兩個空間串流細由SFBC使用，而每該子載波之另外兩個空間串流則給SM使用。在不具FD的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波所發送，而在具有FD的情況下，一資料符 號係經由每該空間串流之兩個子載波所發送。結合FD和非FD是可行的，其係如表22所示，此結合不會用於維持該資料串流之每該資料符號之相同品質，其係使用SM。
第二個選擇便是使用兩個2x2 SFBC，每該資料串流係分派給兩個分離的2x2 SFBC。每該子載波之四個空間串流係分成兩組，每兩個串流一組，且每組係被分派給每個SFBC。對每個瞬時而言，二(2)個資料符號係使用該固定波束成形及每該2x2 SFBCs在兩個子載波上發送。
4x1 MIMO-OFDM(開放回路)-三資料串流實施例
在這實施例中，一開放回路結構可用以發送及回復三個資料串流。SM係以固定波束成形矩陣實施，且三個資料串流係為每該子載波分成四個資料符號，表21中的所有組合都可使用。
SM和具有固定波束成形矩陣的SFBC組合是可行的，第一個選擇便是一個2x2 SFBC及兩個SM。每該子載波之兩個空間串流係使用SFBC，一資料串流係使用SFBC和該固定波束成形發送，而每該子載波之另兩個空間串流族使用另兩個資料串流之SM。在不具FD的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波所發送，而在具有FD的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之兩個子載波所發送。結合FD和非FD是可行的，其係如表23所示。
SFBC之4x1 MIMO-OFDM開放回路之三資料串流實施例係總結於表23。
4x1 MIMO-OFDM(開放回路)-四資料串流實施例
在這實施例中，一開放回路結構可用以發送及回復四個資料串流。SM係以固定波束成形矩陣實施，且四個資料串流係為每該子載波分成四個空間串流，表21中的所有方法都可使用。
4x2 MIMO-OFDM封閉回路-一資料串流實施例
在這實施例中，有兩個空間串流可供使用，透過SVD在每該子載波之四個波束間選擇兩個波束，具有較大奇異值的兩個SVD波束會被選擇。在不具有FD之SM情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD之SM情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的，其係如表24所示。
在SFBC方面，係選擇每該子載波之兩個空間串流，其係具有較大的奇異值。兩個符號係透過兩個子載波使用SFBC在同一時間發送，使用此機制，兩個資料符號可經由兩個子載波回復。
4x2 MIMO-OFDM封閉回路之一資料串流實施例係總結於表24。
4x2 MIMO-OFDM開放回路-一資料串流實施例
在此實施例中，4x1開放回路之一資料串流實施例的所有選擇皆可使用。
4x2 MIMO-OFDM封閉回路-兩資料串流實施例
此實施例有兩個空間串流可供使用，從透過SVD所產生每該子載波之四個波束間選出兩個波束，具有較大奇異值的兩個SVD波束會被選擇。在不具有FD之情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD之情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
4x2 MIMO-OFDM封閉回路之兩個資料串流係總結於表25。
4x2 MIMO-OFDM開放回路-兩資料串流實施例
在此實施例中，4x1開放回路之兩資料串流實施例的所有選擇皆可使用。
4x2 MIMO-OFDM開放回路-三資料串流實施例
在此實施例中，4x1開放回路之三資料串流實施例的所有選擇皆可使用。
4x2 MIMO-OFDM開放回路-四資料串流實施例
在此實施例中，4x1開放回路之四資料串流實施例的所有選擇皆可使用。
4x3 MIMO-OFDM開放回路-一資料串流實施例
在此實施例中，SM係以SVD波束成形實施，且三個空間串流可供使用，具有較大奇異值的三個空間串流會被選擇。在不具有FD情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的，其係如表26所示。
在SFBC方面，係選擇每該子載波之三個空間串流，其具有較大的奇異值。在其間，兩個空間串流，較佳地是兩個壞的空間串流，係分派給SFBC。兩個符號係使用SFBC在兩個子載波之兩個壞的空間穿流上同時發送，且在每該載波之最佳空間串流方面，一資料符號係不使用SFBC發 送。對於後者，在不具FD的情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送。
4x3 MIMO-OFDM封閉回路之一資料串流係總結於表26。
4x3 MIMO-OFDM開放回路-兩資料串流實施例
在此實施例中，4x1之一資料串流之所有選擇皆可使用。
4x3 MIMO-OFDM封閉回路-兩資料串流實施例
在此實施例中，SM係以SVD波束成形實施，且三個空間串流可供使用，兩個資料串流係為每該子載波分成三個空間串流，所有在表26中的方法皆可在此實施例中使用。
在SFBC方面，一資料串流係使用SFBC發送，且每該子載波之三個空間串流係被選擇，其係具有較大的奇異值。在其間，兩個空間串 流，較佳地是兩個壞的空間串流，係分派給SFBC。兩個符號係使用SFBC在兩個子載波之兩個壞的空間穿流上同時發送。
另一個資料便使用SM發送，所有在表26中的SFBC方法皆可在此實施例中使用。
4x3 MIMO-OFDM封閉回路之兩資料串流實施例係總結於表27。
4x3 MIMO-OFDM開放回路-兩資料串流實施例
在此實施例中，4x1之兩資料串流實施例的所有選擇皆可使用。
4x3 MIMO-OFDM封閉回路-三資料串流實施例
在此實施例中，SM係以SVD波束成形實施，且三個空間串流可供使用，三個資料串流係為每該子載波分成三個空間串流。在不具有FD情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD情況下，一資料符 號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的。
4x3 MIMO-OFDM封閉回路之三資料串流實施例係總結於表28。
4x3 MIMO-OFDM開放回路-三資料串流實施例
在此實施例中，4x1之三資料串流實施例的所有選擇皆可使用。
4x3 MIMO-OFDM封閉回路-四資料串流實施例
在此實施例中，4x1之四資料串流實施例的所有選擇皆可使用。
4x4 MIMO-OFDM封閉回路-一資料串流實施例
在此實施例中，SM係以SVD波束成形實施，且四個空間串流可供使用，在不具有FD情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的，其係如表29所示。
第一個選擇是使用一個2x2 SFBC及兩個SM。藉由每該子載波之奇異值，選擇兩個空間串流，較佳地是兩個壞的空間串流，其係具有較小的奇異值。該資料符號係使用SFBC在這兩個壞的空間串流上發送，而兩個資料符號則使用SM而非SFBC在每該子載波的另兩個好的空間串流上發送。在不具有FD情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，而在具FD情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的，其係如表30所示。
第二個選擇便是使用兩個2x2 SFBC，每兩個資料符號係分派給分離的2x2 SFBC。每該子載波之四個空間串流係分成兩個群組，每個群組有兩個空間串流，且每個群組係分派給每個SFBC。在每個瞬時方面，在兩個子載波上之該資料串流之四個(4)資料符號係使用SVD波束成形及兩個2x2 SFBC發送。
SM之4x4 MIMO封閉回路之一資料串流實施例係總結於表29，而SFBC之4x4 MIMO封閉回路之一資料串流實施例係總結於表30。
4x4 MIMO-OFDM開放回路-一資料串流實施例
在此實施例中，4x1之一資料串流實施例的所有選擇皆可使用。
4x4 MIMO-OFDM封閉回路-兩資料串流實施例
在此實施例中，SM係以SVD波束成形實施，且有四個空間串流可供使用。 兩個資料串流係為每該子載波分成四個空間串流。表29及表30中的所有方法都可使用。
4x4 MIMO-OFDM開放回路-兩資料串流實施例
在此實施例中，4x1之兩資料串流實施例的所有選擇皆可使用。
4x4 MIMO-OFDM封閉回路-三資料串流實施例
在此實施例中，SM係以SVD波束成形實施，且有四個空間串流可供使用。三個資料串流係為每該子載波分成四個空間串流。表29的所有方法都可使用。
在SFBC方面，一個2x2 SFBC及兩個SM供三個資料串流使用，一資料串流係使用該2x2 SFBC及SVD波束成形發送。藉由每該子載波之奇異值，選擇兩個空間串流，較佳地是兩個壞的空間串流，其係具有較小的奇異值。兩個子載波上之一資料串流之兩個資料符號，係使用SFBC及波束成形在每該子載波的兩個壞的空間串流上發送，另兩個資料串流則使用SM及SVD波束成形發送。兩個資料符號經由子載波使用每該子載波之另外兩個好的空間串流發送，其係使用SM而非SFBC發送給另外兩個資料串流。在此實施例中，在不具有FD情況下，一資料符號係經由每該空間串流之一子載波發送，在具FD情況下，一資料符號係經由每空間串流之兩個子載波發送，結合FD和非FD是可行的，其係如表31所示。
SFBC之4x4 MIMO-OFDM封閉回路之三資料串流實施例係總結於表31。
4x4 MIMO-OFDM開放回路-三資料串流實施例
在此實施例中，4x1之三資料串流的所有選擇皆可使用。
4x4 MIMO-OFDM封閉回路-四資料串流實施例
在此實施例中，SM係以SVD波束成形實施，且有四個空間串流可供使用。四個資料串流係為每該子載波分成四個空間串流。表29的所有方法都可使用。
4x4 MIMO-OFDM開放回路-四資料串流實施例
在此實施例中，4x1之四資料串流的所有選擇皆可使用。
儘管本發明之特徵和元件皆於實施例中以特定組合方式所描述，但實施例中每一特徵或元件能獨自使用，而不需與較佳實施方式之其他特徵或元件組合，或是與/不與本發明之其他特徵和元件做不同之組合。儘管本發明已經透過較佳實施例描述，其他不脫附本發明之申請專利範圍之變型對熟習此技藝之人士來說還是顯而易見的。上述說明書內容係以說明為目的，且不會以任何方式限制特別發明。
100‧‧‧實施一封閉回路模式的OFDM-MIMO系統
110‧‧‧傳輸器
115‧‧‧資料串流
126‧‧‧傳輸天線
128‧‧‧接收天線
130‧‧‧接收器
150‧‧‧回饋
CQI‧‧‧頻道狀態資訊
CSI‧‧‧頻道品質資訊
FFT‧‧‧快速傅立葉轉換
IFFT‧‧‧反轉快速傅立葉轉換
MIMO-OFDM‧‧‧多重輸入多重輸出-正交頻分多工
SFBC‧‧‧空間-頻率區塊編碼
S/P‧‧‧序列至平行

Claims (3)

  1. 一種傳輸裝置，包括：一電路，該電路被配置以使用空間頻率區塊編碼(SFBC)而傳輸使用一第一組的正交頻分多工(OFDM)子載波的第一資料符號；其中該等第一資料符號的每一對被SFBC編碼成要被傳輸於4個天線的其中兩個上，而不被傳輸於該4個天線的其它兩個上；以及該電路更被配置以從一接收裝置接收頻道狀態資訊(CSI)；其中該CSI包括針對複數組的子載波之每一組的針對該複數組的子載波之每一組的一頻道品質資訊(CQI)；其中該電路更被配置以針對該複數組的子載波的每一組而確定使用多重輸入多重輸出(MIMO)空間多工之傳輸的串流的一數量以及用於該複數組的子載波的每一組的一調變與編碼，以回應該組的該CQI；其中該複數組的至少其中兩個具有串流的一不同數量以及不同調變與編碼方案；其中該電路被配置以使用MIMO空間多工而傳輸使用該複數組的第二資料符號，該複數組具有串流之該所確定分別數量。
  2. 一種藉由一傳輸裝置而使用的方法，該方法包括：使用空間頻率區塊編碼(SFBC)而藉由該傳輸裝置傳輸使用一第一組的正交頻分多工(OFDM)子載波的第一資料符號；其中該等第一資料符號的每一對被SFBC編碼成要被傳輸於4個天線的其中兩個上，而不被傳輸於該4個天線的其它兩個上；以及藉由該傳輸裝置從一接收裝置接收頻道狀態資訊(CSI)；其中該CSI包括針對複數組的子載波之每一組的針對該複數組的子載波之每一組的一頻道品質資訊(CQI)；針對該複數組的子載波的每一組而確定使用多重輸入多重輸出(MIMO)空間多工之傳輸的串流的一數量以及用於該複數組的子載波的每一組的一調變與編碼，以回應該組的該CQI；其中該複 數組的至少其中兩個具有一不同數量的串流以及不同調變與編碼方案；以及藉由該傳輸裝置而使用MIMO空間多工來傳輸使用該複數組的第二資料符號，該複數組具有串流之該所確定分別數量。
  3. 一種接收裝置，包括：一電路，該電路被配置以從一傳輸裝置接收第一資料符號與第二資料符號的至少其中之一，並從該至少一第一資料符號與第二資料符號復原資料；其中該等第一資料符號使用一第一組的正交頻分多工(OFDM)子載波而被傳輸，該第一組的正交頻分多工(OFDM)子載波使用空間頻率區塊編碼；其中該等第一資料符號的每一對被SFBC編碼成要被傳輸於4個天線的其中兩個上，而不被傳輸於該4個天線的其它兩個上；以及該電路被配置以將頻道狀態資訊(CSI)傳輸到該傳輸裝置；其中該CSI包括針對複數組的子載波之每一組的針對該複數組的子載波之每一組的一頻道品質資訊(CQI)；其中該電路更被配置以針對該複數組的子載波的每一組而確定使用多重輸入多重輸出(MIMO)空間多工之傳輸的串流的一數量以及用於該複數組的子載波的每一組的一調變與編碼；其中該複數組的至少其中兩組具有一不同數量的串流以及不同調變與編碼方案；以及其中該等第二資料符號使用具有串流之該所確定分別數量之該複數組而被傳輸，該等串流使用多輸入多輸出(MIMO)空間多工。
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