專利名稱：用于實現(xiàn)高吞吐量無線通信系統(tǒng)的設備和相關方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例通常涉及無線通信系統(tǒng)，更特別地，本發(fā)明涉及一種在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)空間-頻率編碼的設備和相關方法。
背景 例如像正交頻分復用(OFDM)、離散多頻音(DMTDiscreteMulti-tone)等等的多載波通信系統(tǒng)通常特征在于與通信信道相關聯(lián)的頻帶被劃分為許多較小的子頻帶(在這里是副載波)。通過將信息內(nèi)容劃分為多個片斷(例如，比特、字節(jié)、符號等等)、然后使用許多分離的副載波可能并行地發(fā)射該片斷來執(zhí)行多載波通信系統(tǒng)中設備之間的信息(例如，數(shù)據(jù)、音頻、視頻等等)通信。當通過副載波發(fā)射的符號周期比信道中的最大多路徑延時更長時，副載波之間的符號間干擾(ISI)的影響可大大降低。
為了提高無線通信的數(shù)據(jù)速率和/或吞吐量，可以使用不止一個天線通過不止一個利用相同頻率副載波的空間信道來發(fā)射和或接收無線信號。這些系統(tǒng)有時被稱為多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，并且可以在天線之間利用多路分集。傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)可以使用卷積編碼和/或維特比譯碼技術來編碼用于傳輸?shù)男盘?，然而，這些技術對天線間隔和天線衰落相關很敏感。
附圖簡述 通過例子而不是以限定方式來舉例說明本發(fā)明的實施例，在附圖中的所有圖中同樣的參考標號指相似的單元，這些附圖中

圖1是根據(jù)一個示例實現(xiàn)結合了本發(fā)明教導的示例收發(fā)信機結構的框圖；圖2是根據(jù)一個示例實施例的預編碼符號示例序列的框圖；圖3是根據(jù)一個示例實施例的示例全速率空間-頻率分組碼結構的框圖；圖4是圖示根據(jù)一個示例實施例的用于產(chǎn)生發(fā)射內(nèi)容的示例方法的流程圖；圖5是圖示根據(jù)一個示例實施例用于接收內(nèi)容的示例方法的的流程6是僅僅根據(jù)一種示例實施可在其內(nèi)實施本發(fā)明實施例的示例通信環(huán)境的框圖；和圖7是一種示例制造產(chǎn)品的框圖，其中該制造產(chǎn)品包括當由訪問機器執(zhí)行時會促使該機器實現(xiàn)本發(fā)明實施例(或多個實施例)的一個或多個方面的內(nèi)容。
詳細描述 結合多輸入和/或多輸出天線(MIMO、SIMO、MISO等等)使用多個音調(tone)實現(xiàn)全速率空間頻率分組碼編碼結構以提高在無線通信系統(tǒng)中一個或多個信道特性的設備和相關方法的實施例。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，全速率、空間頻率分組碼基本上實現(xiàn)了用于頻率選擇性衰落信道的具有高的分集和編碼增益的全速率(每個副載波M個未編碼符號)。
為了提高低復雜度接收機結構的接收性能，分組碼結構的不同層可以接收不同的功率分配，以促進接收機上的有序檢測?；陔S后的描述，將會理解的是，在使用這里公開的分組碼結構時發(fā)射設備不需要具有任何對信道狀態(tài)的預先了解，即，它支持開環(huán)編碼范例。
根據(jù)一個實施例，發(fā)射設備可以使用預編碼器來產(chǎn)生線性復數(shù)域(LCF)預編碼符號，這些符號被映射到不相關的音調和天線，以提高有效的分集增益。全速率空間頻率分組碼結構的引入可減輕對消耗帶寬的前向差錯控制(FEC)碼的需要。將會理解的是，本發(fā)明的一個或多個方面也可用于電子設備范圍內(nèi)，以支持依照許多無線通信平臺中任意一個平臺的無線通信，這些無線通信平臺例如是無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)、無線城域網(wǎng)、蜂窩電話網(wǎng)、WiMAX網(wǎng)等等。
在整個說明書中提到的“一個實施例”和“一種實施例”意味著結合該實施例描述的特定的特征、結構或特性包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。這樣，術語“在一個實施例中”或“在一種實施例中”在整個說明書中不同地方的出現(xiàn)不必都指同一實施例。此外，這些特定的特征、結構或特性可以以任意的適當方式結合進一個或多個實施例中。其它實施例可以結合結構、邏輯、電子、過程和其它變化。例子僅僅代表可能的變形。如果沒有明確要求，各個組件和功能是可選擇的，并且在不偏離所要求保護的本發(fā)明精神和范圍的情況下，各種公開操作的順序可以改變。
示例結構(或多個結構) 轉到圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例提出了示例發(fā)射機結構和示例接收機結構的框圖。為了在兩個電子設備之間的通信信道的背景下圖示這些結構，描述了來自一個設備的發(fā)射機100和來自與通信信道122相關聯(lián)的另一設備的接收機150。雖然本發(fā)明的范圍在這一點上沒有被限定，但是本領域技術人員將會理解在任一設備中的收發(fā)信機還可以包括一個或多個如圖1中詳細示出的發(fā)射機結構100和/或接收機結構150結構。應當理解的是，仍能實現(xiàn)這里描述的本發(fā)明的這種新的全速率、空間頻率分組碼結構的具有更大或更小復雜度的發(fā)射機和/接收機結構由請求保護的本發(fā)明的范圍和精神來預見。
根據(jù)圖1的示例實施例，發(fā)射機100被描述為包括一個或多個串-并轉換器102、合并了本發(fā)明實施例的多個單元的編碼代理104、離散傅立葉逆變換單元(或多個單元)106、循環(huán)前綴(或者，保護間隔)插入單元(或多個單元)108、射頻(RF)處理單元(或多個單元)110、和兩個或更多個天線120A…M，每一個都如所描述的相連接。根據(jù)一個實施例，發(fā)射機結構100可以在主電子設備的收發(fā)信機內(nèi)實現(xiàn)。雖然描述為許多單獨的功能單元，但是本領域技術人員將會理解，發(fā)射機結構100的一個或多個單元也可以結合為多功能單元、并且，相反地，在不偏離本發(fā)明的情況下功能單元可以拆分為多個功能單元。
如這里所使用的，串-并(S/P)轉換器102可以從主電子設備(或在其上執(zhí)行的應用，例如，電子郵件、音頻、視頻、數(shù)據(jù)處理等等)接收用于通信處理和隨后通過通信信道122發(fā)射的信息(例如，比特、字節(jié)、幀、符號等等)。根據(jù)一個實施例，從主設備/應用接收的信息可以是正交幅度調制(QAM)符號形式的(即，其中每一個符號狀表兩個比特bi和bj)，雖然本發(fā)明不限制于這一點。換句話說，根據(jù)一個實施例，接收的內(nèi)容被調制為符號(例如，QAM、BPSK、QPSK、8-PSK、16-PSK、128-PsK、256-PSK等等)。在一替換實施例中，符號發(fā)生器(例如，QAM0調制器)(未特別示出)可以在串-并轉換器102之前從接收的比特流中生成符號。
如所示出的，串-并轉換器102可以生成許多并行的符號子流，這些符號子流被傳送到編碼代理的一個或多個實例。雖然描述為單獨的功能單元，但串-并轉換器102也能包含在編碼代理104的實施例或發(fā)射機100的另一單元內(nèi)、或者包括它們。
僅僅根據(jù)一個實施例，編碼代理104被描述為包括一個或多個預編碼器112A…Z和空間頻率編碼器(或多個編碼器)114，每一個都如所描述的相連接，盡管本發(fā)明不限制于這一點。根據(jù)一個實施例，預編碼器的功能也能集成進空間頻率編碼器114內(nèi)。在這一點上，仍能產(chǎn)生已編碼符號的全速率、空間頻率矩陣的那些具有更大或更小復雜度的編碼代理(或多個代理)104由這里公開的內(nèi)容來預見。
根據(jù)某些實施例，預編碼器112可通過將每個符號矢量與復數(shù)域矩陣相乘以生成預編碼符號矢量來編碼多個符號矢量。在一些實施例中，編碼代理104還可以包括分割器(未特別示出)，以把預編碼的符號矢量分為一個或多個符號矢量的多個小組。根據(jù)一個示例實施例，每一個小組可以包括多于一個的預編碼符號矢量。
根據(jù)一個實施例，預編碼器112可以是線性-方形預編碼器，并可以獨立地預編碼來自S/P102的許多并行符號矢量中的每一個，以生成多個預編碼的符號矢量。在一些實施例中，由預編碼器112使用的復數(shù)域矩陣(例如，θ)可以是大小為MK×MK的具有行式(row-wise)范德蒙(Vandermonde)結構的方形復數(shù)域矩陣，盡管本發(fā)明的范圍不限制于這一點。如這里所使用的，范德蒙矩陣可以指一種從拉格朗日插值多項式的多項式最小平方擬合以及分布距的統(tǒng)計分布的重建中形成的矩陣，盡管本發(fā)明不限制于這一點。
在一些實施例中，預編碼器112可以編碼M×G數(shù)量的并行符號矢量，其中每一個并行符號矢量可以具有M×K個符號。在這樣的實施例中，預編碼器(或者，空間-頻率編碼器、或者上面介紹的分割器)112可以將預編碼的符號矢量分為并行符號矢量的G個小組。根據(jù)一些實施例，該G個小組中的至少一個子集可以具有M個預編碼符號矢量。在這些實施例中，可以選擇M、G和K，以滿足等式Nc＝M×K×G，其中Nc可以指多載波通信信道中的數(shù)據(jù)副載波的數(shù)量。M、G和K可以是正整數(shù)，盡管本發(fā)明的范圍不限于此，其中M是空間信道和/或發(fā)射天線的數(shù)量，G是小組的數(shù)量，K是與信道順序(order)有關的設計參數(shù)。在某些實施例中，K和G可以至少部分上基于在其它標準中所希望副載波的數(shù)量和天線的數(shù)量來選擇。根據(jù)一個實施例，設計參數(shù)K可用于預測信道抽頭的數(shù)量L，只要為每一層選擇大于或等于L的長度K，獲得空間-頻率分集增益(N-M+1)*L。
在一些實施例中，空間-頻率編碼器114可以從預編碼器112接收預編碼的符號，并將預編碼符號矢量的預編碼符號映射到多載波通信信道的多個副載波之一、并映射到多個空間信道之一。在一些實施例中，空間-頻率編碼器114可以至少部分上基于該符號的小組和在該小組內(nèi)的該符號的位置將預編碼符號映射到副載波之一和空間信道之一，盡管本發(fā)明的范圍不限于這一點。
在一些實施例中，除了將小組映射到信道和/或天線上之外，空間-頻率編碼器114還可以例如在逐個層、逐個小組等等的基礎上確定功率分配，盡管本發(fā)明的范圍不限于此。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，為了提高檢測的可靠性，并降低誤差傳播的影響，空間-頻率編碼器114可以使用不等的功率分配，其中，具有最大發(fā)射功率的層將首先被檢測。根據(jù)一個實施例，通過將不同層的單元乘以與該層相關聯(lián)的系數(shù)(例如，功率系數(shù))將不等功率機制應用到這些層。根據(jù)一個實施例，產(chǎn)生的系數(shù)可以表示為 其中，對于第m層sum=Σm=1M2m-1.]]>假定對于m＝1…M，E|sm|2＝Es。在Σm=1M|2m-1Msumsm|2=Σm=1MM2m-1sumEs=MEs=Σm=1ME|sm|2]]>的情況下，清楚的是，雖然在全速率、空間頻率分組碼矩陣的不同層中被不同地劃分，但是總發(fā)射功率與在等功率分配情況中的相同。但是與等功率分配情況不同的是，發(fā)射機能夠控制檢測順序，因為將在接收機上首先檢測具有最大發(fā)射功率的層，以減輕誤差傳播并提高接收性能。
根據(jù)圖示的示例實施例，編碼代理104的空間-頻率編碼器114將空間-頻率編碼的矢量傳送到一個或多個離散傅立葉逆變換(IDFT)單元(或多個單元)106，以生成適于經(jīng)由一個或多個相應的空間信道或發(fā)射天線(或多個發(fā)射天線)120A…M進行RF發(fā)射的時域信號。根據(jù)一個實施例，IDFT(或多個IDFT)106可以是快速傅立葉逆變換(IFFT)單元，雖然本發(fā)明不限于這一點。根據(jù)一個實施例，IDFT單元106的數(shù)目可以與發(fā)射天線(或多個發(fā)射天線)的數(shù)目M相當，但本發(fā)明并不限于此。
來自IDFT單元(或多個單元)106的時域內(nèi)容可被傳送到CPI單元(或多個單元)108，CPI單元108可以在信號(或多個信號)中引入循環(huán)前綴或保護間隔，以提高ISI性能，雖然本發(fā)明的范圍不限于這一點。發(fā)射機100還可以包括射頻(RF)前端110，例如用于在隨后的經(jīng)由相關聯(lián)的一個或多個天線120A…M發(fā)射之前進行放大和/或濾波。這樣，根據(jù)本發(fā)明的一個示例實施例，多載波通信信道122的實施例產(chǎn)生了。
為了提取由遠端發(fā)射機(例如，100)處理的內(nèi)容，引入一種示例的接收機結構150。在一些實施例中，接收機150可通過多載波通信信道(例如，122)接收多載波通信信號，例如，OFDM和/或DMT信號。在一些實施例中，接收機150對那些可能已經(jīng)使用全速率空間頻率分組碼編碼的信號進行解碼，并且可以不要求使用卷積和糾錯解碼，雖然本發(fā)明的范圍不限于這一點。在一些實施例，接收機150使用迭代趨零(nulling)處理對在多載波通信信道上接收的用全速率空間頻率分組碼編碼的信號進行解碼，以成功消除來自該符號層的干擾。
根據(jù)一個示例實施例，接收機150被描述為包括一個或多個射頻(RF)前端154、循環(huán)前綴(或保護間隔)去除單元(或多個單元)156、離散傅立葉變換單元(或多個單元)158、增強型球面解碼單元(或多個單元)160、和并串轉換單元(或多個單元)162，每一個都如所描述的相連以產(chǎn)生最初發(fā)射信息(I)的表示(I’)。
如所示出的，RF前端154可以接收在一個或多個接收天線152A…N上碰撞的多個信號。根據(jù)一個實施例，每個接收天線具有專用的接收鏈路，其中接收前端單元154、CPR單元156、和DFT單元158的數(shù)量與接收天線(或多個天線)的數(shù)量(N)相當，雖然本發(fā)明不限于此。
在一些初始的RF和(可選的)循環(huán)前綴(或保護間隔)處理之后，該內(nèi)容被提供到離散傅立葉變換(DFT)單元(或多個單元)158。根據(jù)一個實施例，DFT單元158可以將快速傅立葉變換應用到所接收的信號，以將所接收的信號從時域轉換到頻域。在這一點上，代表該接收信號(或多個信號)的多個已編碼符號矢量被提供到增強型球面解碼器(或多個解碼器)160。
在一些實施例中，增強型球面解碼器(或多個解碼器)160可以包括一個或多個解復用單元(或多個單元)、零位(null)消除單元(或多個單元)以及球面解碼器單元(或多個單元)，雖然本發(fā)明不限于此。根據(jù)一個示例實施例，增強型球面解碼器(或多個解碼器)160在解復用器單元(或多個單元)上接收內(nèi)容以通過組合所接收符號矢量的相應副載波頻率分量來產(chǎn)生多組符號矢量107。每一組的符號矢量可以具有從不同副載波組合的符號分量。在一些實施例中，符號矢量107可以由G個小組內(nèi)的解復用器產(chǎn)生。在一些實施例中，符號矢量中的每一個可以具有M×K長度的編碼符號。在一些實施例中，增強型球面解碼器(或多個解碼器)160的解復用器單元可以將行矢量重新整形為列矢量，以收集并聚合在所有接收天線152上接收到的來自一些副載波的信息，雖然本發(fā)明不限于此。
增強型球面解碼器160還可以包括與每一組符號矢量107相關聯(lián)的零位消除器，以便為基于解碼符號矢量117的相關聯(lián)小組的符號矢量在每一副載波的基礎上執(zhí)行零位消除，雖然本發(fā)明不限于這一點。在一些實施例中，零位消除器單元(或多個單元)可以生成消除了零位的符號矢量109。
如所示出的，許多球面解碼器單元可以由與每一組消除了零位的符號矢量相關聯(lián)的增強型球面解碼器160使用。在一些實施例中，使用球面解碼器單元(或多個單元)檢測來自相同層內(nèi)同一小組的預編碼符號，以便獲得ML的分集性能。如上面所介紹的和以下更充分描述的，在對其它層中的符號進行檢測之前，將檢測到的符號從接收到的符號矢量中消除，以去除它們對其它層的干擾影響。
根據(jù)一個實施例，增強型球面解碼器160可以將球面解碼器的輸出與復數(shù)域矩陣(例如，在編碼過程中使用的θ)相乘。通過這種方式，增強型球面解碼器(或多個解碼器)160可以為零位消除器再生預編碼符號矢量(例如，再生當前的層)117，這樣零位消除器可以從符號矢量中消除當前層的影響，一直到所有的層都被解碼了。在一些實施例中，可以為每一個副載波進行一次趨零，而消除可以重復做M-1次，直到所有層被解碼為止，雖然本發(fā)明的范圍不限于這一點。
在一些實施例中，增強型球面解碼器(或多個解碼器)160的解碼器單元可以在球面內(nèi)或在球形界限內(nèi)執(zhí)行最大似然(ML)檢測，而不像窮舉型ML檢測機制。在一些實施例中，增強型球面解碼器160的解碼器單元可以為多載波通信信道的每一個副載波產(chǎn)生解碼的QAM符號矢量。根據(jù)一些實施例，，QAM符號矢量在并-串轉換162之前傳送通過QAM解映射器(為特別詳述)。并-串轉換162輸出最初發(fā)射內(nèi)容(I)的表示(I’)。
在一些實施例中，增強型球面解碼器(或多個解碼器)160的零位消除器可以使符號趨零，這樣在用于特定副載波頻率的符號矢量內(nèi)，第i層仍然受到來自第1層到第i-1層的干擾，而基本上不受第i+1層到第M層的干擾，雖然本發(fā)明的范圍不限于此。在一些實施例中，零位消除器單元(或多個單元)可以基于從球面解碼器單元(或多個單元)接收的符號矢量117消除在趨零之后從解復用器接收的符號矢量107的一些元素。
根據(jù)一個實施例，增強型球面解碼器160的球面解碼器單元(或多個單元)可以使用算法來提高性能，(在ML的意義上)，使其具有MK方面的多項式復雜性(例如，對于長度為MK的實數(shù)塊為O(MK3)，對于復數(shù)值塊為O((2MK)3)，而不管星座大小是多少，這是非常有用的，尤其是對于高速率傳輸而言。根據(jù)一個實施例，零位消除是低復雜度的(例如，對于塊長度M是O(M3))。在這一點上，接收機150實現(xiàn)了一種新的通用QR，該新的通用QR考慮在該QR分解中的噪聲影響以提高性能。
多載波發(fā)射機100和/或接收機150可以是在這里廣泛定義的電子設備的一部分，其中，廣泛定義的電子設備包括，但不局限于，個人數(shù)字助理(PDA)、具有無線通信功能的膝上型電腦或便攜式電腦、萬維網(wǎng)輸入板、數(shù)碼相機、接入點、或可以無線接收和/或發(fā)射信息的其它設備。在一些實施例中，發(fā)射機100和/或接收機150可以一個或多個演化出的通信標準進行操作。這些標準的例子包括，但不局限于包括用于無線局域網(wǎng)(WLAN)的IEEE802.11(a)、IEEE802.11(b)、802.11(g/h)和/或802.11n標準、和/或用于無線城域網(wǎng)(WMAN)的802.16標準的電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)標準，但是發(fā)射機100和/或接收機150也可以適于根據(jù)其它技術發(fā)射和/或接收通信，其中，這些技術包括，但不局限于數(shù)字視頻廣播陸地(DVB-T)廣播標準、和/或高性能無線局域網(wǎng)(HiperLAN)標準。
雖然本發(fā)明的一些實施例可以在802.X實現(xiàn)(例如，802.11x、802.16、802.18、802.20等)的背景下討論，但是權利要求不限于此。本發(fā)明的一些實施例可以實現(xiàn)為任何使用多載波通信信道的無線通信系統(tǒng)的一部分，例如，WLAN、WPAN、WMAN、蜂窩電話/數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、第三代(3G)通信網(wǎng)絡、第四代(4G)通信網(wǎng)絡等等。
圖2圖示根據(jù)本發(fā)明一些實施例的預編碼符號矢量的一個例子。在一些實施例中，預編碼符號矢量207的符號可以與符號的離散層相關聯(lián)、或者被劃分為符號的離散層。預編碼符號矢量207可以與圖1中預編碼器112產(chǎn)生的預編碼符號矢量相對應，但是本發(fā)明不限于此。這樣的預編碼符號矢量207可以分成兩個或更多個小組209。每一個預編碼符號矢量207可包括多個預編碼符號203。
在一些實施例中，對于G個小組中的每一個小組可以有M個層。在一些實施例中，層M的數(shù)量至多可以是不多于發(fā)射天線數(shù)目M的數(shù)量。在這些實施例中，空間-頻率編碼器114可以基于與符號相關聯(lián)的小組和層將預編碼符號矢量207的每一個預編碼符號203映射到副載波之一和發(fā)射天線之一。在這樣的實施例中，空間頻率編碼器114可以將M×K×G個符號映射到每一個發(fā)射天線和/或空間信道，并可將在多個M×K×G個符號內(nèi)的映射符號提供給IDFT單元106。
根據(jù)一個實施例，在圖2中圖示的方框結構對于兩個(2)小組的預編碼符號矢量207中的每一個小組包括四個(4)層，其中，每一個預編碼符號矢量207包括8個(8)預編碼符號。在這個實施例中，多載波通信信道可以有16個數(shù)據(jù)副載波。如上面所介紹的，空間頻率編碼器114在每一層的基礎上執(zhí)行功率分配以提高接收機內(nèi)的檢測可靠性。
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的空間頻率映射?？梢曰陬A編碼符號的層(1-4)和小組(1或2)將預編碼符號映射到發(fā)射天線120A…M或空間信道(以行圖示的)中的一個和副載波中的一個(以列圖示的)。在圖3中，預編碼符號可以與預編碼符號203(圖2)相對應并圖示為Sijk，其中i表示第i層，j表示第j小組，和k表示第k個預編碼符號。在這個例子中具有16個(16)副載波，第一小組的預編碼符號可以被映射到副載波1-4和副載波9-12，而第二小組的預編碼符號可被映射到副載波5-8和13-16。
在一些實施例中，例如這里公開的實施例，可以以對角線方式方式映射特定層的預編碼副載波。例如，對于第一小組的符號，第一層的第一個符號可以映射到第一個副載波和第一個發(fā)射天線，第一層的第二個符號可以映射到第二個副載波和第二個發(fā)射天線，第一層的第三個符號可以映射到第三個副載波和第三個發(fā)射天線，第一層的第四個符號可以映射到第四個副載波和第四個發(fā)射天線，第一層的第五個符號可以映射到第九個副載波和第一個發(fā)射天線，第一層的第六個符號可以映射到第十個副載波和第二個發(fā)射天線，第一層的第七個符號可以映射到第十一個副載波和第三個發(fā)射天線，和第一層的第八個符號可以映射到第十二個副載波和第四個天線。這些映射可以同樣應用于圖3中顯示的其它層和其它小組。其它基于層和小組的映射也可以通過空間頻率編碼器114來執(zhí)行，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
示例的發(fā)射機/接收機操作 轉到圖4，提供一種僅僅根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示例的發(fā)射操作方法的流程圖。為了容易闡述并且沒有限定，將參考上文中介紹的發(fā)射機、接收機和分細碼結構進行討論，但是本發(fā)明的范圍不限于此。
根據(jù)圖4中圖示的例子，發(fā)射方法開始于塊402，其中發(fā)射機100從主設備/應用接收用于通過多載波無線通信信道(122)發(fā)射到遠端設備的內(nèi)容(I)。如上面所介紹的，如果輸入是串行比特流，則發(fā)射機100可以包括調制器(例如，QAM調制器)以從接收的比特流中生成符號流。
在塊404，發(fā)射機100可以將接收到的符號流劃分為多個并行的符號矢量。根據(jù)一個實施例，每一個符號矢量可以具有不止一個符號。根據(jù)一個實施例，串-并轉換器102從接收的符號流中生成多個并行流。
在塊406，從串-并轉換器102接收的多個符號流被編碼。根據(jù)一個實施例，在預編碼器112中使用線性復數(shù)域矩陣對符號矢量進行編碼。在一些實施例中，該復數(shù)域矩陣可以是基本上具有行式范德蒙結構的方形復數(shù)域矩陣，但是本發(fā)明的范圍不限于此。
在塊408，在預編碼器112中生成的預編碼符號流然后被傳送到空間-頻率編碼器114，其中預編碼符號矢量被分成幾個小組并重新整形為幾個層。每一個小組可以具有不止一個的預編碼符號矢量。如上面所闡述的，該符號矢量將線性復數(shù)域(LCF)的預編碼符號分配到不相關的音調和天線，以便提高信道的有效分集增益。
在塊410，空間-頻率編碼器114可以在逐層的基礎上產(chǎn)生功率系數(shù)并將功率系數(shù)應用到符號矢量。如上面所闡述的，功率系數(shù)改變分配到層的至少一個子集上的功率，從而確保了接收機上適當?shù)臋z測順序。根據(jù)一個實施例，空間-頻率編碼器114使用的不等功率分配機制保證了分配的總功率與傳統(tǒng)的等功率分配方案相當。
在塊412，空間-頻率編碼器114至少部分上基于預編碼符號的小組和預編碼符號在該小組內(nèi)的位置將預編碼符號矢量的預編碼符號映射到多載波通信信道的多個副載波之一和多個空間信道之一。在一些實施例中，操作412可以包括將預編碼符號矢量的預編碼符號映射到多載波通信信道的副載波之一和多個發(fā)射天線之一。每一個發(fā)射天線可以與空間信道之一相對應，盡管本發(fā)明不限于此。
在塊414，編碼符號流被應用到離散傅立葉逆變換單元(或多個單元)，以從空間-頻率編碼器114生成的空間-頻率映射符號產(chǎn)生用于在相對應的一個空間信道上RF發(fā)射的調制信號。如上面所介紹的，該調制信號可以被處理以包括循環(huán)前綴或保護間隔，以提高接收機上的糾錯能力，盡管本發(fā)明的范圍不限于這一點。
轉到圖5，一種用于接收使用這里介紹的全速率空間頻率分組碼結構編碼的內(nèi)容的方法開始于塊502，其中接收機150通過許多(N)個接收天線接收多載波通信信道122的單元。信號被傳送通過RF前端和可選的循環(huán)前綴去除電路，以去除在發(fā)射處理中引入的任何循環(huán)前綴或保護間隔。RF前端將這些初始處理的信號傳送到離散傅立葉變換(DFT)單元158。
在塊504，通過每一個天線接收的信號被解調，以產(chǎn)生接收的與每一個天線相關聯(lián)的符號矢量。在一些實施例中，接收的符號矢量可以包括來自多載波通信信道的每一個副載波的符號部分。根據(jù)一個實施例，符號矢量由離散傅立葉變換158(例如，F(xiàn)FT)產(chǎn)生，其將接收的信號從時域轉變到頻域。
在塊506，例如在增強型球面解碼器160的解復用器單元中通過組合所接收符號矢量的對應的副載波頻率部分來產(chǎn)生多個小組的符號矢量。在一些實施例中，塊506包括重新整形和/或解復用這些符號矢量。
在塊508，增強型球面解碼器160在每副載波的基礎上基于解碼的符號矢量為相關聯(lián)小組的符號矢量執(zhí)行零位消除，以產(chǎn)生消除了零位的符號矢量。根據(jù)一個實施例，增強型球面解碼器160的零位消除單元(或多個單元)以迭代方式執(zhí)行零位消除操作，以便迭代地消除來自連續(xù)層中符號矢量的干擾，正如上面所描述的。
塊510包括通過將一個層上每次的解碼輸出與復數(shù)域矩陣相乘來解碼相關小組的多個層的符號，以再生用于執(zhí)行零位消除的符號矢量。根據(jù)一個實施例，有利的是，在符號矢量再生中可以乘以適當?shù)墓β氏禂?shù)。根據(jù)一個實施例。使用球面解碼器來檢測來自同一層內(nèi)相同小組的預編碼符號。根據(jù)一個實施例，球面解碼器檢測與指定層相關的多個小組的符號，這具有近似的ML性能，但是在其它層的影響被零位消除器抑制之后只有多項式復雜性。
在塊512，對于每一個小組將解碼符號解映射以生成多個并列的比特集。根據(jù)一個實施例，解映射可以由諸如QAM解調器之類的解調器來執(zhí)行。
在塊514，并行比特流被饋送到并-串轉換器162，其產(chǎn)生最初處理的用于由發(fā)射機100發(fā)射的內(nèi)容(I)的串行比特流表示(I’)。
示例通信環(huán)境 暫時轉到圖6，該圖顯示了根據(jù)一個實施例在其中可以實施本發(fā)明的示例通信環(huán)境的框圖。根據(jù)圖6圖示的實施例，系統(tǒng)100被描述為包括經(jīng)由多載波通信信道606與遠端設備604通信的第一設備602。如所示出的，一個或多個設備602、604還可以連接到另一(例如，有線的)網(wǎng)絡620，例如，互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)等等。
根據(jù)該圖示的實施。設備602被描述為包括連接到存儲系統(tǒng)610的收發(fā)信機608。根據(jù)一個實施例，收發(fā)信機608包括發(fā)射機，該發(fā)射機包括執(zhí)行上面描述的編碼的全速率空間頻率分組碼編碼器。根據(jù)一個實施例，還可以使用發(fā)射機100。另外，收發(fā)信機608可以包括例如圖1中表示為150的接收機結構。
設備604還可以包括收發(fā)信機結構614，該收發(fā)信機結構614包括全速率、空間-頻率分組碼編碼器616，盡管本發(fā)明不限于此。收發(fā)信機614可以如所描述的連接到存儲器618，盡管本發(fā)明的范圍不限于這一點。
根據(jù)一個實施例，根據(jù)上面的圖1-5描述了設備602內(nèi)的發(fā)射機與設備604內(nèi)的接收機之間通信的特征。
替換實施例(或多個實施例) 圖7圖示了一種示例存儲介質的框圖，其中該存儲介質包括一種當被調用時可促使訪問機器實現(xiàn)健壯的全速率、空間-頻率編碼器、解碼器和/或相關方法400和500中的一個或多個方面的內(nèi)容。在這一點上，存儲介質700包括內(nèi)容702(例如，指令、數(shù)據(jù)、或它們的結合)，當執(zhí)行內(nèi)容702時，該內(nèi)容促使訪問設備實現(xiàn)上面描述的本發(fā)明實施例的一個或多個方面。
機器可讀(存儲)介質700可以包括，但不局限于軟盤、光盤、CD-ROM、和磁光盤、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、閃存、或適于存儲電子指令的其它類型的媒體/機器可讀介質。此外，本發(fā)明還可以作為計算機程序產(chǎn)品被下載，其中該程序可以經(jīng)由通信鏈路(例如，調制解調器、無線或網(wǎng)絡連接)通過包含在載波或其它傳播介質中的數(shù)據(jù)信號從遠端計算機傳送到請求計算機。如這里所使用的，所有這些媒體是廣泛認為的存儲媒體。
本發(fā)明包括各種操作。本發(fā)明的操作可通過例如圖1和/或圖2中示出的那些硬件組件來執(zhí)行，或者可以嵌入在機器可讀內(nèi)容(例如，指令)702中，該內(nèi)容702可用于促使通用或專用處理器或用該指令編程的邏輯電路執(zhí)行這些操作。可替換地，該操作可通過軟件和硬件的結合來執(zhí)行。
在上面的描述中，為了解釋的目的，闡述了許多具體細節(jié)，以便提供對本發(fā)明徹底的理解。然而，對本領域技術人員顯而易見的是，在沒有這些具體細節(jié)中的一些細節(jié)的情況也可以實施本發(fā)明。在其它情況下，熟知的結構和設備以框圖形式示出。本發(fā)明思想的任何數(shù)量的改變預期將落在本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。在這一點上，提供特別圖示的示例實施例不是限定本發(fā)明，而僅僅是為了圖示本發(fā)明。因此，本發(fā)明的范圍不是由上面提供的特定的示例實施例來確定的，而是僅僅通過下列權利要求的簡單語言來確定。
權利要求
1.一種方法，包括將符號流轉換為兩個或更多個小組的許多層的編碼符號，代表分配到通過兩個或多個發(fā)射天線建立的多載波通信信道的一個或多個副載波和天線；和產(chǎn)生用于應用到該層的小組內(nèi)每一個符號的功率系數(shù)，其中該層的至少一個子集的功率系數(shù)與其它層不同。
2.根據(jù)權利要求1的方法，所述轉換單元包括使用線性復數(shù)域矩陣預編碼所述符號流。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其中，所述復數(shù)域矩陣包括基本上具有行式范德蒙結構的方形復數(shù)域矩陣。
4.根據(jù)權利要求2的方法，所述轉換單元包括將預編碼符號分成小組并重新整形為多個層。
5.根據(jù)權利要求4的方法，其中，每一個小組包括兩個或多個預編碼符號矢量。
6.根據(jù)權利要求3的方法，所述轉換單元包括將線性復數(shù)域(LCF)預編碼符號分配到不相關的音調和天線。
7.根據(jù)權利要求6的方法，其中，應用到指定層的功率系數(shù)表示為 其中，對于第m層sum=Σm=1M2m-1.]]>
8.根據(jù)權利要求7的方法，進一步包括在逐層的基礎上將功率系數(shù)應用到符號矢量。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其中，功率系數(shù)改變分配到層的至少一個子集的功率，以改善遠端接收機上的檢測。
10.根據(jù)權利要求8的方法，其中，應用到所有層的集合上的總功率基本上與等量功率分配到所有層上的情況相等。
11.根據(jù)權利要求8的方法，進一步包括至少部分上基于預編碼符號的小組和該預編碼符號在該小組內(nèi)的位置將預編碼符號矢量的預編碼符號映射到多載波通信信道的多個副載波之一和多個空間信道之一。
12.根據(jù)權利要求11的方法，其中，每一個發(fā)射天線可以與空間信道中的一個相對應。
1 3.根據(jù)權利要求11的方法，進一步包括轉換編碼符號矢量，以從空間-頻率映射的符號生成用于在相對應的一個空間信道上進行RF發(fā)射的調制信號。
14.根據(jù)權利要求13的方法，進一步包括將生成的調制RF信號發(fā)射到遠端接收機。
15一種包括內(nèi)容的存儲介質，該內(nèi)容當被訪問設備執(zhí)行時促使該設備將符號流轉換為兩個或更多個小組的多層的編碼符號，代表分配到通過兩個或多個發(fā)射天線建立的多載波通信信道的一個或多個副載波和天線，并產(chǎn)生用于應用到該層的小組內(nèi)每一個符號的功率系數(shù)，其中該層的至少一個子集的功率系數(shù)與其它層不同。
16.根據(jù)權利要求15的存儲介質，其中，所述促使所述設備轉換符號的內(nèi)容包括促使該設備使用線性復數(shù)域矩陣預編碼該符號流的內(nèi)容。
17.根據(jù)權利要求16的存儲介質，其中，所述復數(shù)域矩陣包括基本上具有行式范德蒙結構的方形復數(shù)域矩陣。
18.根據(jù)權利要求16的存儲介質，所述轉換單元包括將預編碼符號分成小組并重新整形為多個層。
19.根據(jù)權利要求18的存儲介質，所述轉換單元進一步包括將線性復數(shù)域(LCF)預編碼符號分配到不相關的音調和天線。
20.根據(jù)權利要求15的存儲介質，其中，應用到指定層的功率系數(shù)表示為 其中，對于第m層sum=Σm=1M2m-1.]]>
21.根據(jù)權利要求20的存儲介質，進一步包括當被執(zhí)行時促使訪問機器在逐層的基礎上將功率系數(shù)應用到符號矢量的內(nèi)容。
22.根據(jù)權利要求19的存儲介質，進一步包括當被執(zhí)行時促使訪問機器至少部分上基于預編碼符號的小組和該預編碼符號在該小組內(nèi)的位置將預編碼符號矢量的預編碼符號映射到多載波通信信道的多個副載波之一和多個空間信道之一的內(nèi)容。
23.根據(jù)權利要求22的存儲介質，其中，每一個發(fā)射天線可以與空間信道中的一個相對應。
24.根據(jù)權利要求22的存儲介質，進一步包括當被執(zhí)行時促使訪問機器轉換編碼符號矢量以從空間-頻率映射的符號生成用于在相對應的一個空間信道上進行RF發(fā)射的調制信號的內(nèi)容。
25.一種設備，包括編碼代理，響應于通過該設備接收到的內(nèi)容，將符號流轉換為兩個或更多個小組的多層的已編碼符號，代表分配到通過兩個或多個發(fā)射天線建立的多載波通信信道的一個或多個副載波和天線，并產(chǎn)生用于應用到該層的小組內(nèi)的每一個符號的功率系數(shù)，其中該層的至少一個子集的功率系數(shù)與其它層不同。
26.根據(jù)權利要求25的設備，所述編碼代理包括預編碼器，將符號流轉換為兩個或更多個小組的許多層的編碼符號。
27.根據(jù)權利要求25的設備，其中，所述預編碼器使用線性復數(shù)域矩陣編碼所述符號流。
28.根據(jù)權利要求27的設備，其中，線性復數(shù)域矩陣包括基本上具有行式范德蒙結構的方形復數(shù)域矩陣。
29.根據(jù)權利要求26的設備，其中，預編碼器將預編碼符號分成小組并重新整形為多個層。
30.根據(jù)權利要求26的設備，所述編碼代理進一步包括空間-頻率編碼器，通過與該設備相關聯(lián)的多個天線的至少一個子集將線性復數(shù)域(LCF)預編碼符號分配到正交頻分復用(OFDM)通信信道的不相關音調。
31.根據(jù)權利要求30的設備，其中，空間-頻率編碼器在逐層的基礎上生成應用于預編碼符號的功率系數(shù)，其中與多個層的至少一個子集相關聯(lián)的功率系數(shù)與其它層的不同。
32.根據(jù)權利要求31的設備，其中，生成的功率系數(shù)可表示為 其中，對于第m層sum=Σm=1M2m-1.]]>
33.根據(jù)權利要求30的設備，進一步包括一個或多個實質偶極天線，該設備通過這些天線能夠建立與一個或多個遠端設備的OFDM通信信道。
34.一種系統(tǒng)，包括預編碼器，將符號流轉換為兩個或更多個小組的許多層的編碼符號；空間-頻率編碼器，將預編碼符號的至少一個子集分配到通過兩個或多個發(fā)射天線建立的多載波通信信道的許多副載波和天線中的一個或多個，并產(chǎn)生用于應用到該層的小組內(nèi)的每一個符號的功率系數(shù)，其中該層的至少一個子集的功率系數(shù)與其它層不同；和一個或多個實質上的偶極天線，該設備通過這些天線能夠建立與一個或多個遠端設備的OFDM通信信道。
全文摘要
本發(fā)明通常提供一種實現(xiàn)高吞吐量無線通信系統(tǒng)的設備和相關方法。
文檔編號H04B7/02GK1871807SQ200480026461
公開日2006年11月29日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權日2003年9月15日
發(fā)明者L·邵 申請人:英特爾公司