專利名稱：具有自適應調制的射頻收發(fā)器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信領域，更具體地說，涉及多輸入多輸出(MIMO)無線通信的自適應調制。
背景技術：
通信系統(tǒng)能夠支持無線/有線通信設備之間的無線和有線通訊。所述的通信系統(tǒng)包括國內和/或國際蜂窩電話系統(tǒng)、因特網(wǎng)以及點對點家用無線網(wǎng)絡。每一個通信系統(tǒng)都根據(jù)一種或多種通信標準構建和運行。例如，無線通信系統(tǒng)可按一種或多種標準運行，這些標準包括但不限于下列各項IEEE802.11、藍牙、高級移動電話服務(AMPS)、數(shù)字AMPS、移動通信全球系統(tǒng)(GSM)、碼分多址(CDMA)、本地多點分布系統(tǒng)(LMDS)、多信道多點分布系統(tǒng)(MMDS)及其各種版本。
根據(jù)無線通信系統(tǒng)的類型，無線通信設備如蜂窩電話、雙向無線電、個人數(shù)字助手(PDA)、個人電腦(PC)、筆記本電腦、家庭娛樂設備等等，直接或間接地與其他無線通信設備通訊。對于直接通信(即所謂點對點通信)，參與通信的無線通信設備將它們的接收器與發(fā)射器調到相同的一個或多個信道(例如無線通信系統(tǒng)的多個射頻子載波中的一個)并通過這些信道進行通信。對于間接通信，每個無線通信設備與相關的基站(如對于蜂窩服務)或相關的接入點(如對于室內或建筑內無線網(wǎng)絡)通過設定的信道直接通信。為完成無線通信設備之間的連接，所述的相關基站和相關接入點通過系統(tǒng)控制器、通過公眾交換電話網(wǎng)絡、通過因特網(wǎng)，以及通過其他廣域網(wǎng)彼此直接相連。
每個參與無線通信的無線通信設備包括有內置的無線收發(fā)器(即發(fā)射器和接收器)或者與相關的無線收發(fā)器連接(如用于室內或建筑內無線網(wǎng)絡的工作站、RF調制解調器等)。根據(jù)現(xiàn)有技術，接收器與天線連接且包括低噪聲放大器、一個或多個中間頻率級、濾波級和數(shù)據(jù)恢復級。所述的低噪聲放大器接收通過天線接收的入站RF信號并將其放大。所述的一個或多個中間頻率級將放大的RF信號和一個或多個本地振蕩進行混頻，將放大的RF信號轉換為基帶信號或中間頻率信號。濾波級對基帶信號或IF信號進行濾波，將無用信號衰減出基帶信號以產生濾波后的信號。數(shù)據(jù)恢復級根據(jù)特定的無線通信標準從濾波后的信號中恢復出原始數(shù)據(jù)。
根據(jù)現(xiàn)有技術，發(fā)射器包括數(shù)據(jù)調制級、一個或多個中間頻率級和功率放大器。數(shù)據(jù)調制級根據(jù)特定的無線通信標準將原始數(shù)據(jù)轉換為基帶信號。所述的一個或多個中間頻率級將基帶信號與一個或多個本地振蕩混頻以產生RF信號。功率放大器在信號經(jīng)天線發(fā)送之前對其進行放大。
在許多系統(tǒng)中，發(fā)射器將包括一個用來發(fā)送RF信號的天線，所述RF信號由接收器的一個或多個天線接收。當接收器包括2個或更多的天線時，接收器將從中選擇一個對入站RF信號進行接收。在這種情況下，盡管接收器包括多個不同的天線(即從中選擇一個來接收入站RF信號)，發(fā)射器和接收器之間的無線通信是單輸入單輸出(SISO)通信。對SISO無線通信，一臺收發(fā)機包括一個發(fā)射器和一個接收器。目前，多數(shù)的無線局域網(wǎng)(WLAN)采用SISO無線通信，如IEEE802.11、802.11a、802.11b或802.11g。
其他類型的無線通信包括單輸入多輸出(SIMO)、多輸入單輸出(MISO)和多輸入多輸出(MIMO)。在SIMO無線通信中，單個發(fā)射器將數(shù)據(jù)處理成為發(fā)送給接收器的射頻信號。接收器包括2個或多個接收天線以及兩個或多個的接收通道。每個天線接收RF信號并將它們提供給相應的接收通道(例如，LNA、下變頻模塊、濾波器和ADC)。每個接收通道對接收到的RF信號進行處理并生成數(shù)字信號，將這些數(shù)字信號結合處理以重新獲得發(fā)送的數(shù)據(jù)。
對于多輸入單輸出(MISO)無線通信，發(fā)射器包括2個或多個發(fā)送通道(如數(shù)模轉換器、濾波器、上變頻模塊和功率放大器)，每個發(fā)送通道將基帶信號的相應部分轉換為RF信號，并通過相應的天線發(fā)送到接收器。接收器包括一個接收通道，接收來自發(fā)射器的多個射頻信號。
對于多輸入多輸出(MIMO)無線通信，發(fā)射器和接收器均包括多條通道。在這樣的通信中，發(fā)射器使用空間和時間編碼函數(shù)并行處理數(shù)據(jù)，產生兩個或多個數(shù)據(jù)流。發(fā)射器包括多個發(fā)送通道，將每個數(shù)據(jù)流轉換為多個RF信號。接收器通過多個接收通道接收多個RF信號，使用空間和時間解碼函數(shù)重新獲得數(shù)據(jù)流。將重新獲得的數(shù)據(jù)流結合起來并進行處理后恢復原始數(shù)據(jù)。
為了進一步改善無線通信，收發(fā)器可結合采用“波束賦形(beamforming)”技術。一般說來，波束賦形技術是一種產生集中的天線波束的處理技術，通過對信號在時間或相位上進行移位來提供期望方向上的信號增益并削弱其他方向上的信號。為使發(fā)射器能適當?shù)貓?zhí)行波束賦形，必須知道無線通信的信道特征。因此，接收器必須給發(fā)射器提供反饋信息以確定信道的特征。如果可以確定奇異值分解，則該反饋信息以接收器確定的波束賦形矩陣(V)的形式發(fā)送，否則就以信道矩陣(H)的形式發(fā)送?，F(xiàn)有技術參考文獻如下(1)Digital beamforming basics(antennas)by Steyskal，Hans，Journal ofElectronic Defence，7/1/1996；(2)Utilizing Digital Downconverters for Efficient Digital Beamforming，byClint Schreiner，Red River Engineering，no publication date；(3)Interpolation Based Transmit Beamforming for MIMO-OFDM withPartial Feedback，by Jihoon Choi and Robert W.Heath，University of Texas，Department of Electrical and Computer Engineering，Wireless Networking andCommunication Group，September，13，2003.
發(fā)射器接收作為反饋的估計的信道矩陣(H)或接收器確定的波束賦形矩陣(V)以調整發(fā)射波束賦形處理。然而，這些信息不用于通過校正每個信道和/或每個子載波的調制方案來優(yōu)化數(shù)據(jù)吞吐量。
因此，需要一種通過調整每個信道和/或每個子載波的調制方案以及調整對應的解調方案來優(yōu)化MIMO和/或MISO無線通信數(shù)據(jù)吞吐量的方法和設備。

發(fā)明內容
本發(fā)明的設備和操作方法將在下文結合發(fā)明內容、附圖、實施例和權利要求做進一步說明。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種具有自適應調制的射頻(RF)收發(fā)器，所述RF收發(fā)器包括RF前端，用來將多個出站基帶信號流轉換為出站RF信號以及將入站RF信號流轉換為多個入站基帶信號流；基帶接收器部分，所述基帶接收器部分包括多個快速傅立葉變換模塊，用來將所述多個入站基帶信號流中對應的一個從時域變換到頻域以產生多個頻域入站基帶符號流；去波束賦形(de-beamforming)模塊，用于將所述多個頻域入站基帶符號流與去波束賦形酉矩陣(unitary matrix)相乘以產生多個去波束賦形后的入站基帶符號流；均衡模塊，用于根據(jù)信道估計對所述多個去波束賦形后的入站基帶符號流進行均衡以生成多個均衡后的去波束賦形入站基帶符號流；多個解映射(de-mapping)模塊，用來根據(jù)多個解調控制信號對所述多個均衡后的去波束賦形入站基帶符號流進行解映射以生成多個入站基帶信號流；解交錯(deinterleaving)模塊，用來對所述多個入站基帶信號流進行解交錯以生成解調后的入站基帶信號；以及解碼模塊，用來對來自多個基帶解調通道中每個基帶解調通道的所述解調后入站基帶信號進行解碼，以生成入站數(shù)據(jù)；基帶發(fā)射器部分，所述基帶發(fā)射器部分包括編碼模塊，對出站數(shù)據(jù)進行編碼以生成編碼數(shù)據(jù)；交錯(interleaving)模塊，將所述編碼數(shù)據(jù)交錯處理為多個交錯后的編碼數(shù)據(jù)流；多個符號映射模塊，根據(jù)多個調制控制信號將所述多個交錯后的編碼數(shù)據(jù)流映射為多個符號流；波束賦形模塊，將所述多個符號流乘以波束賦形酉矩陣以生成多個波束賦形后的符號流；以及多個快速傅立葉逆變換模塊，將所述多個波束賦形后的符號流從頻域變換到時域以生成所述多個出站基帶信號流；調制控制模塊，基于多通道信道估計信息生成所述多個解調控制信號和所述多個調制控制信號。
優(yōu)選地，所述調制控制模塊通過解釋接收自另一RF收發(fā)器的幀的信號域來生成所述多個解調控制信號。
優(yōu)選地，所述調制控制模塊通過以下方法生成所述多個調制控制信號從另一RF收發(fā)器接收所述多通道信道估計信息；對每個所述符號映射模塊，基于所述多通道信道估計信息中的對應部分確定所述所個調制控制信號中對應的一個。
優(yōu)選地，所述多通道信道估計信息包括基于使用奇異值分解的本征波束賦形的對角化信道(H)，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*+n，其中U對應去波束賦形酉矩陣，V對應波束賦形酉矩陣，V*對應波束賦形酉矩陣的共軛(conjugate)，y對應所述多個頻域入站基帶符號流，x對應所述多個符號流，n對應噪聲。
優(yōu)選地，所述對每個符號映射模塊確定所述多個調制控制信號中對應的一個包括對于2×N的多輸入多輸出(MIMO)無線通信，令z＝Vx；確定所述去波束賦形酉矩陣乘以所述多個頻域入站基帶符號流后的共軛，使得U*y＝U*UDVz+U*n＝Dz+N，其中D對應對角陣D＝[s10；0 s2]，N對應噪聲功率，且其中s1和s2表示第一和第二信號分量；確定MIMO無線通信的每個傳輸通道的信噪比(SNR)，其中SNR1＝s12/N0，SNR2＝s22/N0，其中SNR1表示MIMO無線通信的第一傳輸通道的SNR，SNR2表示MIMO無線通信的第二傳輸通道的SNR；基于SNR1和SNR2中的至少一個確定所述多個調制控制信號中的對應一個。
優(yōu)選地，所述確定所述多個調制控制信號中的對應一個進一步包括對MIMO無線通信的OFDM(正交頻分復用)幀的子載波上的每個MIMO無線通信傳輸通道確定其信噪比的幾何平均值(SNRgeo)，其中SNRgeo＝prod(1+SNRi)1/N-1；基于Aslanis公式確定每個傳輸通道指定的位數(shù)(b)，其中b＝log2(1+SNR/G)，其中G對應裕量，使得b1≤log2(1+SNRgeo1/G1)且b2≤log2(1+SNRgeo2/G2)；將所述每個傳輸通道的指定位數(shù)與調制協(xié)議相對應，生成所述多個調制控制信號中的對應一個。
優(yōu)選地，所述將每個傳輸通道的指定位數(shù)與調制協(xié)議相對應進一步包括基于bi＝floor(log2(1+SNRgeoi/Gi)/2)*2限定所述指定位數(shù)中的一個，使得最大bi包括8個位/音調/流；令marg in(G)為0dB；使值為2的bi對應4QAM(正交幅度調制)調制協(xié)議，值為4的bi對應16QAM調制協(xié)議，值為6的bi對應64QAM調制協(xié)議，值為8的bi對應256QAM調制協(xié)議。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種基帶發(fā)射處理模塊，包括編碼模塊，對出站數(shù)據(jù)進行編碼以生成編碼數(shù)據(jù)；交錯模塊，對所述編碼數(shù)據(jù)進行交錯處理以生成多個交錯后編碼數(shù)據(jù)流；多個符號映射模塊，根據(jù)多個調制控制信號，將所述多個交錯后編碼數(shù)據(jù)流映射為多個符號流；波束賦形模塊，將所述多個符號流乘以波束賦形矩陣，以生成多個波束賦形后符號流；多個快速傅立葉逆變換模塊，將所述多個波束賦形后符號流從頻域變換到時域，產生多個出站基帶信號流；以及調制控制模塊，基于多通道信道估計信息產生所述多個調制控制信號。
優(yōu)選地，所述調制控制模塊執(zhí)行以下操作產生多個解調控制信號；將所述多個解調控制信號包含在一幀的信號域內。
優(yōu)選地，所述調制控制模塊通過以下方法產生所述多個調制控制信號
從另一RF收發(fā)器接收所述多通道信道估計信息；對每個所述符號映射模塊，基于所述多通道信道估計信息中的對應部分確定所述多個調制控制信號中的對應一個。
優(yōu)選地，所述多通道信道估計信息包括基于使用奇異值分解的本征波束賦形的對角化信道(H)，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*+n，其中U對應去波束賦形酉矩陣，V對應波束賦形酉矩陣，V*對應波束賦形酉矩陣的共軛(conjugate)，y對應所述多個頻域入站基帶符號流，x對應所述多個符號流，n對應噪聲。
優(yōu)選地，所述對每個符號映射模塊確定所述多個調制控制信號中對應的一個包括對于2×N的多輸入多輸出(MIMO)無線通信，令z＝Vx；確定所述去波束賦形酉矩陣乘以所述多個頻域入站基帶符號流后的共軛，使得U*y＝U*UDVz+U*n＝Dz+N，其中D對應對角陣D＝[s10；0s2]，N對應噪聲功率，且其中s1和s2表示第一和第二信號分量；確定MIMO無線通信的每個傳輸通道的信噪比(SNR)，其中SNR1＝s12/N0，SNR2＝s22/N0，其中SNR1表示MIMO無線通信的第一傳輸通道的SNR，SNR2表示MIMO無線通信的第二傳輸通道的SNR；基于SNR1和SNR2中的至少一個確定所述多個調制控制信號中的對應一個。
優(yōu)選地，所述確定所述多個調制控制信號中的對應一個進一步包括對MIMO無線通信的OFDM(正交頻分復用)幀的子載波上的每個MIMO無線通信傳輸通道確定其信噪比的幾何平均值(SNRgeo)，其中SNRgeo＝prod(1+SNRi)1/N-1；基于Aslanis公式確定每個傳輸通道指定的位數(shù)(b)，其中b＝log2(1+SNR/G)，其中G對應裕量，使得b1≤log2(1+SNRgeo1/G1)且b2≤log2(1+SNRgeo2/G2)；將所述每個傳輸通道的指定位數(shù)與調制協(xié)議相對應，生成所述多個調制控制信號中的對應一個。
優(yōu)選地，所述將每個傳輸通道的指定位數(shù)與調制協(xié)議相對應進一步包括基于bi＝floor(log2(1+SNRgeoi/Gi)/2)*2限定所述指定位數(shù)中的一個，使得最大bi包括8個位/音調/流；令marg in(G)為0dB；使值為2的bi對應4QAM(正交幅度調制)調制協(xié)議，值為4的bi對應16QAM調制協(xié)議，值為6的bi對應64QAM調制協(xié)議，值為8的bi對應256QAM調制協(xié)議。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種調制控制模塊，包括處理模塊；以及存儲器，與所述處理模塊連接，其中所述存儲器儲存的操作指令使得所述處理模塊執(zhí)行如下操作接收多通道信道估計信息；以及對多輸入多輸出(MIMO)無線通信的每個傳輸通道，基于所述多通道信道估計信息的對應部分確定調制控制信號。
優(yōu)選地，所述多通道信道估計信息包括信道特征描述(H)，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*+n，其中U對應去波束賦形酉矩陣，V對應波束賦形酉矩陣，V*對應波束賦形酉矩陣的共軛(conjugate)，y對應所述多個頻域入站基帶符號流，x對應所述多個符號流，n對應噪聲。
優(yōu)選地，所述存儲器進一步包括有操作指令使得所述處理模塊對每個傳輸通道確定所述調制控制信號包括對于2×N的多輸入多輸出(MIMO)無線通信，令z＝Vx；確定所述去波束賦形酉矩陣乘以所述多個頻域入站基帶符號流后的共軛，使得U*y＝U*UDVz+U*n＝Dz+N，其中D對應對角陣D＝[s10；0s2]，N對應噪聲功率，且其中s1和s2表示第一和第二信號分量；確定MIMO無線通信的每個傳輸通道的信噪比(SNR)，其中SNR1＝s12/N0，SNR2＝s22/N0，其中SNR1表示MIMO無線通信的第一傳輸通道的SNR，SNR2表示MIMO無線通信的第二傳輸通道的SNR；基于SNR1和SNR2中的至少一個確定所述多個調制控制信號中的對應一個。
優(yōu)選地，所述存儲器進一步包括有操作指令使得所述處理模塊通過以下方法確定所述多個調制控制信號中的對應一個對MIMO無線通信的OFDM(正交頻分復用)幀的子載波上的每個MIMO無線通信傳輸通道確定其信噪比的幾何平均值(SNRgeo)，其中SNRgeo＝prod(1+SNRi)1/N-1；基于Aslanis公式確定每個傳輸通道指定的位數(shù)(b)，其中b＝log2(1+SNR/G)，其中G對應裕量，使得b1≤log2(1+SNRgeo1/G1)且b2≤log2(1+SNRgeo2/G2)；將所述每個傳輸通道的指定位數(shù)與調制協(xié)議相對應，生成所述多個調制控制信號中的對應一個。
優(yōu)選地，所述存儲器進一步包括有操作指令使得所述處理模塊將每個傳輸通道的指定位數(shù)與調制協(xié)議相對應進一步包括基于bi＝floor(log2(1+SNRgeoi/Gi)/2)*2限定所述指定位數(shù)中的一個，使得最大bi包括8個位/音調/流；令marg in(G)為0dB；使值為2的bi對應4QAM(正交幅度調制)調制協(xié)議，值為4的bi對應16QAM調制協(xié)議，值為6的bi對應64QAM調制協(xié)議，值為8的bi對應256QAM調制協(xié)議本發(fā)明的其他特點和有益效果將結合附圖和本發(fā)明的實施例在下文進行說明。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)的方框示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的無線通信設備的方框示意圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個無線通信設備的方框示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的基帶發(fā)送處理的方框示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的基帶接收處理的方框示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的波束賦形無線通信的方框示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的的自適應調制的示意圖。
具體實施例方式
圖1是通信系統(tǒng)10的方框示意圖，包括多個基站和/或接入點12、16，多個無線通信設備18-32和一個網(wǎng)絡硬件部分34。這里網(wǎng)絡硬件34可以是路由器、交換機、橋接器、調制解調器、系統(tǒng)控制器等等，為通信系統(tǒng)10提供廣域網(wǎng)連接42。無線通信設備18-32可以是筆記本電腦主機18和26、個人數(shù)字助理主機22和28、個人電腦主機24和32和/或蜂窩電話主機22和28。無線通信設備的細節(jié)將結合圖2和/或圖3進行更詳細地說明。
無線通信設備22、23和24位于獨立基本服務集(IBSS)區(qū)域之內并直接通信(即點對點)。在這種配置下，設備22、23和24只能彼此之間進行通信。為了和系統(tǒng)10中的其它無線通信設備或系統(tǒng)10之外的設備進行通信，設備22、23和24需要連接一個基站或接入點12或16。
基站或接入點12、16分別位于基本服務集區(qū)域11和13內，并通過局域網(wǎng)連接36、38連接到網(wǎng)絡硬件34。這樣的連接提供了基站或接入點12、16與系統(tǒng)10中的其它設備的連通性，也提供了通過WAN連接42與其它網(wǎng)絡的連通性。為了與處于其BSS 11或13中的其它無線設備進行通信，每個基站或接入點12-16有相關的天線或天線陣列。例如，基站或接入點12與無線通信設備18和20進行無線方式的通信，而基站或接入點16與無線通信設備26-32進行無線方式的通信。一般，無線通信設備注冊到一個特定的基站或接入點12、16以從系統(tǒng)10接收服務。
典型地，基站用于蜂窩電話系統(tǒng)和類似系統(tǒng)，接入點用于家庭或樓宇無線網(wǎng)絡(如IEEE 802.11及其各種版本、藍牙和/或其它基于射頻的網(wǎng)絡協(xié)議類型)。無論通信系統(tǒng)的具體類型如何，每個無線通信設備都含有內置的無線電設備或和/或與無線電設備相連。
圖2是無線通信設備的方框示意圖，包括主機設備18-32和相關聯(lián)的無線電設備60。對于蜂窩電話主機，無線電設備60為內置的部件。對于個人數(shù)字助理主機、筆記本主機和個人電腦主機，無線電設備60可以是內置的部件，或者是外部連接的部件。
如圖所示，主機設備18-32包括處理模塊50、存儲器52、無線電接口54、輸入接口58和輸出接口56。處理模塊50和存儲器52執(zhí)行相應的主機設備指令。例如，對于蜂窩電話主機設備，處理模塊50根據(jù)特定的蜂窩電話標準執(zhí)行相應的通信功能。
無線電接口54實現(xiàn)到無線電設備60的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。對于從無線電設備60接收的數(shù)據(jù)(如入站數(shù)據(jù))，無線電接口54將數(shù)據(jù)提供給處理模塊50以進行進一步的處理和/或路由至輸出接口56。輸出接口56提供與輸出顯示設備的相連，如顯示器、監(jiān)視器、揚聲器等，以使接收到的信號可以顯示出來。無線電接口54還可將數(shù)據(jù)從處理模塊50提供到無線電設備60。處理模塊50可以通過輸入接口58從輸入設備如標準鍵盤、小鍵盤、麥克風等接收出站數(shù)據(jù)，也可以自己產生數(shù)據(jù)。對于通過輸入接口58接收的數(shù)據(jù)，處理模塊50可以對其執(zhí)行一些相應的主機功能或/和將數(shù)據(jù)通過無線電接口54路由至無線電設備60。
無線電設備60包括主機接口62、數(shù)字接收處理模塊64、模數(shù)轉換器66、高通和低通濾波器模塊68、IF混頻下行轉換級70、接收濾波器71、低噪聲放大器72、發(fā)送/接收轉換器73、本地振蕩模塊74、存儲器75、數(shù)字發(fā)送處理模塊76、數(shù)模轉換器78、濾波/增益模塊80、IF混頻上行轉換級82、功率放大器84、發(fā)射濾波模塊85、信道帶寬調整模塊87和天線86。天線86可以是由發(fā)送和接收通道共享的單個天線，通過發(fā)送/接收轉換器73控制，或者包括分別用于發(fā)送通道和接收通道的單獨的天線。天線的實現(xiàn)取決于無線通信設備遵從的特定標準。
數(shù)字接收處理模塊64和數(shù)字發(fā)送處理模塊76根據(jù)存儲于存儲器75的操作指令，分別執(zhí)行數(shù)字接收功能和數(shù)字發(fā)送功能。數(shù)字接收功能包括但不限于數(shù)字中頻到基帶的變換、解調、星座解映射、解碼和/或解擾。數(shù)字發(fā)送功能包括但不限于加擾、編碼、星座映射、調制和數(shù)字基帶到IF(中頻)變換。數(shù)字接收和發(fā)送處理模塊64和76可以使用共享的處理設備、單獨的處理設備或多個處理設備來實現(xiàn)。這樣的處理設備可以是微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器、微型計算機、中央處理單元、現(xiàn)場可編程門陣列、可編程邏輯器件、狀態(tài)機、邏輯電路、模擬電路、數(shù)字電路和/或任何基于操作指令進行信號(模擬和/或數(shù)字信號)處理的設備。存儲器75可以是單個存儲設備或多個存儲設備。這樣的存儲設備可以是只讀存儲器、隨機訪問存儲器、易失性存儲器、非易失性存儲器、靜態(tài)存儲器、動態(tài)存儲器、閃速存儲器和/或任何存儲數(shù)字信息的設備。要注意的是，當處理模塊64和/或76通過狀態(tài)機、模擬電路、數(shù)字電路和/或邏輯電路實現(xiàn)其一個或多個功能時，儲存相應操作指令的存儲器是嵌入到包括狀態(tài)機、模擬電路、數(shù)字電路和/或邏輯電路電路在內的電路之中的。
在運行中，無線電設備60通過主機接口62從主機設備接收出站數(shù)據(jù)94。主機接口62將出站數(shù)據(jù)94路由至數(shù)字發(fā)送處理模塊76，由該模塊根據(jù)特定的無線通信標準(如IEEE 802.11、藍牙等)對出站數(shù)據(jù)94進行處理，產生出站基帶信號96。出站基帶信號96可以是數(shù)字基帶信號(即具有零IF)或者是數(shù)字低IF信號，其中低IF一般的頻率范圍為100千赫到幾兆赫。
數(shù)模轉換器78把出站基帶信號96從數(shù)字域轉換到模擬域。濾波/增益模塊80在模擬信號提供給IF混頻級82之前對其進行濾波和/或增益調整。IF混頻級82基于本地振蕩模塊74提供的發(fā)射器本地振蕩83將模擬基帶或低IF信號轉換成RF信號。功率放大器84將RF信號進行放大產生出站RF信號98，并通過發(fā)送濾波模塊85進行濾波。天線86將出站RF信號發(fā)送到目標設備，如基站、接入點或其他無線通信設備。
無線電設備60同樣通過天線86接收入站RF信號88，該信號由基站、接入點或其他無線通信設備發(fā)送。天線86通過Tx/Rx轉換器73將入站RF信號88提供給接收濾波模塊71，Rx濾波器71對入站RF信號88進行帶通濾波。Rx濾波器71將濾波后的RF信號送至低噪聲放大器72，放大信號88生成放大后的入站RF信號。低噪聲放大器72將放大后的入站RF信號送至IF混頻模塊70，在那里基于本地振蕩模塊74提供的接收器本地振蕩81直接將放大后的入站RF信號轉換成入站低IF信號或基帶信號。下行轉換模塊70將入站低IF信號或基帶信號送至濾波/增益模塊68。高通和低通濾波模塊68根據(jù)信道帶寬調整模塊87提供的設置，對入站低IF信號或入站基帶信號進行濾波，產生濾波后的入站信號。
模數(shù)轉換器66將濾波后的入站信號從模擬域轉換到數(shù)字域，產生入站基帶信號90，這里入站基帶信號90是數(shù)字基帶信號或數(shù)字低IF信號，其中低IF一般指頻率范圍位于100千赫到幾兆赫之間。數(shù)字接收處理模塊64，基于信道帶寬調整模塊87提供的設置，根據(jù)無線電設備60采用的特定無線通信標準，對入站基帶信號90進行解碼、解擾、解映射和解調，以獲得入站數(shù)據(jù)92。主機接口62將獲得的入站數(shù)據(jù)92通過無線接口54提供給主機設備18-32。
本領域的普通技術人員可知，圖2中的無線通信設備可使用一個或多個集成電路來實現(xiàn)。例如，主機設備可以用一個集成電路實現(xiàn)，數(shù)字接收處理模塊64、數(shù)字發(fā)送處理模塊76和存儲器75可以用第二個集成電路實現(xiàn)，無線電設備60剩余的其它部件，除了天線86，可以用第三個集成電路實現(xiàn)。另一個可選的例子中，無線電設備60可以整體在單個集成電路上實現(xiàn)。再一個可選的例子中，主機設備的處理模塊50和數(shù)字接收和發(fā)送處理模塊64和76可以是實現(xiàn)在同一個集成電路上的公共處理設備。進一步，存儲器52和57可以實現(xiàn)在單個集成電路上，和/或與處理模塊50以及數(shù)字接收和發(fā)送處理模塊64和76實現(xiàn)在同一個集成電路之中。
圖3是一個無線通信設備的方框示意圖，該無線通信設備包括主機設備18-32和相關聯(lián)的無線電設備60。對于蜂窩電話主機，無線電設備60為內置的部件。對個人數(shù)字助理主機、筆記本主機或個人電腦主機，無線電設備60可以是內置的也可以是外接的部件。
如圖所示，主機設備18-32包括處理模塊50、存儲器52、無線電接口54、輸入接口58和輸出接口56。處理模塊50和存儲器52執(zhí)行相應的主機設備指令。例如，對于蜂窩電話主機設備，處理模塊50根據(jù)特定的蜂窩電話標準執(zhí)行相應的通信功能。
無線電接口54實現(xiàn)到無線電設備60的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。對于從無線電設備60接收的數(shù)據(jù)(如入站數(shù)據(jù))，無線電接口54將數(shù)據(jù)提供給處理模塊50以進行進一步的處理或路由至輸出接口56。輸出接口56與輸出顯示設備相連，如顯示器、監(jiān)視器、揚聲器等，以使接收到的信號可以顯示出來。無線電接口54還可將數(shù)據(jù)從處理模塊50提供給無線電設備60。處理模塊50可以通過輸入接口58從輸入設備如標準鍵盤、小鍵盤、麥克風等接收出站數(shù)據(jù)，也可以自己產生數(shù)據(jù)。對于通過輸入接口58接收的數(shù)據(jù)，處理模塊50可以對其執(zhí)行一些相應的主機功能和/或將數(shù)據(jù)通過無線電接口54路由至無線設備60。
無線電設備60包括主機接口62、基帶處理模塊100、存儲器65、多個射頻(RF)發(fā)射器106-110、發(fā)送/接收(T/R)模塊114、多個天線81-85、多個RF接收器118-120、信道帶寬調整模塊87和本地振蕩模塊74?；鶐幚砟K100，結合存儲器65中儲存的操作指令，分別執(zhí)行數(shù)字接收器功能和數(shù)字發(fā)射器功能。數(shù)字接收功能包括但不限于數(shù)字中頻到基帶的變換、解調、星座解映射、解碼、解交錯、快速傅立葉變換、去除循環(huán)前綴、空時解碼和解擾。數(shù)字發(fā)送功能包括但不限于加擾、編碼、交錯、星座映射、調制、快速傅立葉逆變換、添加循環(huán)前綴、空時編碼和數(shù)字基帶到IF(中頻)的變換。基帶處理模塊100可由一個或多個處理設備實現(xiàn)。這樣的處理設備可以是微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器、微型計算機、中央處理單元、現(xiàn)場可編程門陣列、可編程邏輯器件、狀態(tài)機、邏輯電路、模擬電路、數(shù)字電路和/或任何基于操作指令進行信號(模擬和/或數(shù)字信號)處理的設備。存儲器65可以是單獨的存儲設備或多個存儲設備。這樣的存儲設備可以是只讀存儲器、隨機存取存儲器、易失性存儲器、非易失性存儲器、靜態(tài)存儲器、動態(tài)存儲器、閃速存儲器和/或任何存儲數(shù)字信息的設備。要注意的是，當處理模塊100通過狀態(tài)機、模擬電路、數(shù)字電路和/或邏輯電路實現(xiàn)其一個或多個功能時，儲存相應操作指令的存儲器是嵌入到包括狀態(tài)機、模擬電路、數(shù)字電路和/或邏輯電路電路在內的電路之中的。
在運行中，無線電設備60通過主機接口62從主機設備接收出站數(shù)據(jù)94?；鶐幚砟K64接收出站數(shù)據(jù)88并根據(jù)模式選擇信號102產生一個或多個出站符號流。模式選擇信號102指定一種特定的操作模式，所述操作模式符合多個IEEE802.11標準中的一個或多個特定模式。例如，模式選擇信號102可以指定頻帶為2.4GHz，信道帶寬為20到22MHz，最大比特率為每秒54兆比特。在這個總類別中，模式選擇信號可以進一步指定特定的范圍從每秒1兆比特到每秒54兆比特的特定速率。此外，模式選擇信號也指定了特定的調制形式，所述調制形式包括但不限于巴克(Barker)碼調制、BPSK、QPSK、CCK，16QAM，64QAM和/或256QAM。模式選擇信號102還可以包括編碼率、每個子載波的編碼位數(shù)(NBPSC)、每個OFDM符號的編碼位數(shù)(NCBPS)和/或每個OFDM符號的數(shù)據(jù)位數(shù)。模式選擇信號102還可以對相應的模式指定特定的信道化，提供信道的數(shù)量和中心頻率。模式選擇信號102可以進一步指定功率譜密度掩碼值(mask value)和最初用于MIMO通信的天線數(shù)量。
基帶處理模塊100，根據(jù)模式選擇信號102，從出站數(shù)據(jù)94產生一個或多個出站符號流104。例如，如果模式選擇信號102指定了對于選擇的特定模式使用單個發(fā)送天線，則基帶處理模塊100將產生單個出站符號流104。相應地，如果模式選擇信號102指定了2、3或4個天線，則基帶處理模塊100將從出站數(shù)據(jù)94產生2、3或4個出站符號流104。
根據(jù)基帶模塊10產生的出站數(shù)據(jù)流的數(shù)量，相應數(shù)量的RF發(fā)射器106-110被激活以將出站符號流104變換成出站RF信號112。每個RF發(fā)射器106-110包括數(shù)字濾波和上升采樣(upsampling)模塊、數(shù)模轉換模塊、模擬濾波模塊、頻率上升變換模塊、功率放大器和射頻帶通濾波器。射頻發(fā)射器106-110將出站RF信號112送至發(fā)送/接收模塊114，該模塊將每個出站RF信號送至對應的天線81-85。
當無線電設備60處于接收模式時，發(fā)送/接收模塊114通過天線81-85接收一個或多個入站RF信號116并將之提供給一個或多個RF接收器118-122，這部分將結合圖4給出更詳細地說明。RF接收器118-122根據(jù)信道帶寬調整模塊87提供的設置，將入站RF信號116變換成為對應數(shù)量的入站符號流124。入站符號流124的數(shù)量將與特定的數(shù)據(jù)接收模式相對應?；鶐幚砟K100將入站符號流124變換為入站數(shù)據(jù)94并通過主機設備接口62提供給主機設備18-32。
本領域的普通技術人員可知，圖3中的無線通信設備可以使用一個或多個集成電路實現(xiàn)。例如，主機設備可在一個集成電路上實現(xiàn)，基帶處理模塊100和存儲器65可在第二個集成電路上實現(xiàn)，無線電設備60的剩余其它部件，除了天線81-86，可以在第三個集成電路上實現(xiàn)。一個可選的例子中，無線電設備60可以整體在單個集成電路上實現(xiàn)。另一個可選的例子中，主機設備的處理模塊50和基帶處理模塊100可以是實現(xiàn)在同一個集成電路上的公共處理設備。進一步，存儲器52和65可以實現(xiàn)在一個單獨的集成電路上，和/或與作為公共處理模塊與處理模塊50和基帶處理模塊100實現(xiàn)在同一個集成電路上。
圖4是基帶處理模塊100中的基帶發(fā)送處理100-TX的示意圖，包括編碼模塊121、收縮模塊(puncture module)123、交錯模塊125、多個符號映射模塊128、130、波束賦形模塊(V)132、調制控制模塊135以及多個快速傅立葉逆變換(IFFT)模塊134、136，用來將出站數(shù)據(jù)94轉換成為出站符號流104。在一個實施例中，交錯模塊125包括轉換模塊和多個交錯器127、126。本領域的普通技術人員可知，基帶發(fā)送處理100-TX可包括兩個或多個的交錯器126、127、符號映射模塊128、130和IFFT模塊134、136，其中每個模塊的數(shù)量與MIMO無線通信的傳輸通道的數(shù)量相對應。此外，本領域的普通技術人員進一步可知，編碼模塊121、收縮模塊123、交錯模塊127、126、符號映模塊128、130以及快速傅立葉逆變換(IFFT)模塊134、136可以根據(jù)一個或多個無線通信標準設置功能，這些標準包括但并不限于IEEE 802.11a、b、g、n。
在本發(fā)明的一個實施例中，編碼模塊121根據(jù)一個或多個無線通信標準將出站數(shù)據(jù)94轉換成為編碼數(shù)據(jù)。收縮模塊123對編碼數(shù)據(jù)進行收縮處理，產生收縮后的編碼數(shù)據(jù)。多個交錯器127、126將收縮后的編碼數(shù)據(jù)交錯處理為多個數(shù)據(jù)交錯流。多個符號映射模塊128、130根據(jù)調制模塊135提供的多個調制控制信號139將多個數(shù)據(jù)交錯流映射為多個數(shù)據(jù)符號流。波束賦形模塊132使用具有極坐標的酉矩陣對多個數(shù)據(jù)符號流進行波束賦形處理，使其成為多個波束賦形后符號流。多個IFFT模塊124、136將多個波束賦形后符號流轉換為多個出站符號流。
波束賦形模塊132將波束賦形酉矩陣(V)與由多個星座映射模塊128、130提供的基帶信號相乘。波束賦形模塊132所使用的波束賦形酉矩陣V滿足條件“V*V＝VV*＝I”，其中“I”為單位矩陣，對于2×2的MIMO無線通信I為[10；01]，對于3×3的MIMO無線通信I為[100；010；001]，對于4×4的MIMO無線通信I為[1000；0100；0010；0001]。在所述方程中，V*V表示“V的共軛乘以V”，VV*表示“V乘以的V的共軛”。對于2×2的MIMO無線通信，V為2×2的酉矩陣；對于3×3的MIMO無線通信，V為3×3的酉矩陣；對于4×4的MIMO無線通信，V為4×4的酉矩陣。對于V的每一列，極坐標的第一行包括引用實際值，極坐標第二行包括相移值。
在一個實施例中，符號映射模塊128、130根據(jù)IEEE802.11x標準之一工作，產生OFDM(正交頻分復用)頻域基帶信號，該信號包括多個用以傳送數(shù)據(jù)的音調或子載波。每個數(shù)據(jù)傳送音調代表映射到與調制有關的星座圖上的一個點的符號。例如，16QAM(正交幅度調制)包括16個星座點，每一個都對應不同的符號。在每個傳輸通道、每個子載波或其組合上使用的特定調制方案由調制控制模塊135通過調制控制信號規(guī)定。例如，若基于每個傳輸通道調整調制方案，調制控制模塊135可確定一個傳輸通道使用16QAM調制方案而另一個傳輸通道使用64QAM調制方案，而再一傳輸通道可以使QPSK調制方案。另一個例子中，若基于每個載波調整調制方案，每個傳輸通道的每個子載波可具有不同的調制方案。例如，某些子載波使用16QAM調制方案，另一些子載波使用64QAM調制方案，而其它子載波可以使用QPSK調制方案。
調制控制模塊135基于多通道信道估計信息137確定調制控制信號139。在一個實施例中，調制控制模塊135從另一RF收發(fā)器接收多通道信道估計信息137。據(jù)此，調制控制模塊135基于所述多通道信道估計信息的相應部分為每個符號映射模塊確定所述多個調制控制信號中對應的一個。例如，調制控制模塊135接收的多通道信道估計信息可以是基于使用奇異值分解的本征波束賦形的對角信道(H)，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*+n，其中U對應去波束賦形酉矩陣，V對應波束賦形酉矩陣，V*對應波束賦形酉矩陣的共軛，y對應多個頻域入站基帶符號流，x對應多個符號流，n對應噪聲。
對于2×N的多輸入多輸出(MIMO)無線通信，調制控制模塊為對角信道H確定對應的調制控制信號，其方法為首先令z＝Vx，其中V對應波束賦形酉矩陣，x對應多個符號流。之后由調制控制模塊135確定去波束賦形酉矩陣乘以多個頻域入站基帶符號流后的共軛，使得U*y＝U*UDVz+U*n＝Dz+N，其中，D對應對角陣D＝[s10；0s2]，N對應噪聲功率，其中s1和s2表示第一和第二信號分量。在各種實施例中，s1和s2表示第一和第二信號分量，其中信號分量可以是傳輸通道子載波的信號表征和/或傳輸通道的信號表征。
隨后，調制控制模塊135確定MIMO無線通信每個傳輸通道的信噪比(SNR)，SNR1＝s12/N0，SNR2＝s22/N0，其中SNR1表示MIMO無線通信的第一傳輸通道的SNR，SNR2表示MIMO無線通信的第二傳輸通道的SNR。之后，調制控制模塊135根據(jù)SNR1和SNR2中的至少一個確定對應的調制控制信號。例如，對于第一傳輸通道，如果SNR位于第一和第二閾值之間(如位于79dB和90dB之間)，則使用64QAM調制方案；對于第二傳輸通道，如果SNR位于不同的閾值組之間(如位于60dB和74dB之間)，則使用16QAM調制方案。進一步地，調制控制模塊135可以確定每個傳輸通道的子載波的SNR，并基于該SNR為每個子載波確定調制方案。
另一個例子中，調制控制模塊135可以通過如下方式確定調制控制信號首先對MIMO無線通信OFDM(正交頻分復用)幀的子載波上的每個MIMO無線通信傳輸通道，確定其信噪比的幾何平均值(SNRgeo)，其中SNRgeo＝prod(1+SNRi)(1/N-1)。之后，調制控制模塊135基于Aslanis公式，確定每個傳輸通道的指定位數(shù)(b)，其中b＝log2(1+SNR/G)，其中G對應裕量，使得b1≤log2(1+SNRgeo1/G1)，b2≤log2(1+SNRgeo2/G2)。然后調制控制模塊135將每個傳輸通道的指定位數(shù)與一調制協(xié)議相對應，生成所述多個調制控制信號中對應的一個。
作為前述實施例的擴展，調制控制模塊135可通過以下方式將每個傳輸通道的指定位數(shù)與一調制協(xié)議相對應首先，根據(jù)bi＝floor(log2(1+SNRgeoi/Gi)/2)*2限定指定位數(shù)中的一個，使得最大的bi包括8個位/音調/流。之后，調制控制模塊135令marg in(G)為0dB。然后，調制控制模塊135將值為2的bi對應4QAM(正交幅度調制)調制協(xié)議，值為4的bi對應16QAM(正交幅度調制)調制協(xié)議，值為6的bi對應64QAM(正交幅度調制)調制協(xié)議，值為8的bi對應256QAM(正交幅度調制)調制協(xié)議。
一個實施例中，調制控制模塊135產生的調制控制信號作為模式選擇信號102的一部分，包括但不限于編碼率、每個子載波的編碼位數(shù)(NBPSC)、每個OFDM符號的編碼位數(shù)(NCBPS)和每個OFDM符號的數(shù)據(jù)位數(shù)(NDBPS)。
圖5是基帶發(fā)送處理100-RX的示意圖，包括多個快速傅立葉變換(FFT)模塊140、142、去波束賦形模塊(U)144、均衡模塊145、多個解映射模塊146、148、解交錯模塊155、解收縮(depuncture)模塊154和解碼模塊156，用來將多個入站符號流124轉換成為入站數(shù)據(jù)92。在一個實施例中，解交錯模塊155包括轉換模塊和多個解交錯器150、152。本領域的普通技術人員可知，基帶接收處理100-RX可包括兩個或多個解交錯器150、152、解映射模塊146、148和FFT模塊140、142，其中每個模塊的數(shù)量與MIMO無線通信接收通道(即接收天線)的數(shù)量相對應。此外，本領域的普通技術人員進一步可知，解碼模塊156、解收縮模塊154、解交錯器150、152、解映射模塊146、148以及快速傅立葉變換(FFT)模塊140、142，可以根據(jù)一個或多個無線通信標準設置功能，這些標準包括但并不限于IEEE 802.11a、b、g、n。
在本發(fā)明的一個實施例中，多個FFT模塊140、142將多個入站數(shù)據(jù)流124轉換成為多個頻域入站符號流。去波束賦形模塊144使用具有極坐標的酉矩陣，對多個波束賦形后的符號流執(zhí)行逆波束賦形，生成多個去波束賦形后的入站符號流。均衡模塊145根據(jù)信道估計信息147對去波束賦形后的入站基帶符號流進行均衡，產生多個均衡后的去波束賦形入站基帶符號流。信道估計信息147可以采用一種或多種已知的確定信道響應的方法導出。
多個解映射模塊146、148根據(jù)多個解調信號159對多個均衡后的去波束賦形入站基帶信號流進行解映射，生成多個入站基帶信號流。解交錯器150、152對多個入站基帶信號流進行解交錯，產生解調后的入站基帶信號。解碼模塊156將解調后的入站基帶信號轉換為入站數(shù)據(jù)92。
在一個實施例中，去波束賦形模塊144將去波束賦形酉矩陣(U)與由多個FFT模塊140、142提供的基帶信號相乘。去波束賦形模塊144所使用的去波束賦形酉矩陣U滿足條件“U*U＝UU*＝I”，其中“I”為單位矩陣，對于2×2的MIMO無線通信，I為[10；01]；對于3×3的MIMO無線通信，I為[100；010；001]；對于4×4的MIMO無線通信，I為[1000；0100；0010；0001]。在所述方程中，U*U表示“U的共軛乘以U”，UU*表示“U乘以U的共軛”。對于2×2的MIMO無線通信，U為2×2的酉矩陣；對于3×3的MIMO無線通信，U為3×3的酉矩陣；對于4×4的MIMO無線通信，U為4×4的酉矩陣。對于U的每一列，極坐標的第一行包括引用實際值，極坐標第二行包括相移值。
在一個實施例中，F(xiàn)FT模塊140、142根據(jù)IEEE 802.11x標準之一工作，產生OFDM(正交頻分復用)頻域基帶信號，該信號包括多個用于傳送數(shù)據(jù)的音調或子載波。每個數(shù)據(jù)傳送音調代表一個映射到與調制有關的星座圖上的一個點的符號。
調制控制模塊135基于多通道信道估計信息生成解調控制信號159。在一個實施例中，調制控制模塊135通過解釋從另一RF收發(fā)器接收的幀的信號域來生成所述多個解調控制信號。
圖6是無線通信發(fā)送設備(TX)和無線通信接收設備(RX)之間的MIMO無線通信的示意圖。如圖所示，該MIMO無線通信是M×N的MIMO無線通信(即發(fā)射器包括M個發(fā)送天線和N個接收天線)。多通道信道可以用矩陣H表示，它是各個信道通道H1_1，H1_n，Hm_1，Hm_n的函數(shù)。接收器RX按照公式H＝UDV*計算多通道信道矩陣H(H表示信道，U對應接收器去波束賦形酉矩陣，V*對應發(fā)射器波速賦形酉矩陣的共軛)。H＝UDV*，y＝Hx+n，y為接收的信號，x對應發(fā)送的信號，n對應噪聲。若z＝Vx，則U*y＝U*UDVx+U*n＝Dz+N，其中D對應對角陣D＝[s10；0s2]，N對應噪聲功率，其中s1和s2表示第一和第二信號分量。在各種實施例中，s1和s2表示第一和第二信號分量，其中信號分量可以是傳輸通道子載波的信號表征和/或傳輸通道的信號表征。
在確定多通道信道矩陣H和發(fā)射器波束賦形酉矩陣的共軛V*之后，接收器RX向發(fā)射器TX提供反饋信號160。反饋信號160可以是信道矩陣H和/或者發(fā)射器波束賦形酉矩陣的共軛V*。發(fā)射器TX可以根據(jù)任何一種形式的反饋確定調制和解調控制信號。
圖7是MIMO無線通信的示意圖。如圖所示，當發(fā)射器向接收器發(fā)送訓練序列(方框162)時，MIMO無線通信開始。該訓練序列可遵循一個或多個無線通信標準(如IEEE 802.11a、b、g、n等等)。接收器接收訓練序列時，計算(方框164)信道矩陣H并還確定發(fā)射器波束賦形酉矩陣的共軛V*。一旦接收器完稱該計算，就將反饋160發(fā)送至發(fā)射器。反饋160可以是信道矩陣H和/或發(fā)射器波束賦形酉矩陣的共軛V*。注意，反饋160可進一步包括對角陣D。
發(fā)射器TX接收到反饋160后，確定調制和解調控制信號166。這一過程可以參考前述圖4進行。之后發(fā)射器生成包括有信號域168和多個數(shù)據(jù)域170的幀。信號域168包含解調控制信號，數(shù)據(jù)域170包含已根據(jù)調制控制信號調制后的數(shù)據(jù)。
本領域普通技術人員可以理解，術語“基本上”或“大約”，正如這里可能用到的，對相應的術語提供一種業(yè)內可接受的公差。這種業(yè)內可接受的公差從小于1％到20％，并對應于，但不限于，組件值、集成電路處理波動、溫度波動、上升和下降時間和/或熱噪聲。本領域普通技術人員還可以理解，術語“可操作地連接”，正如這里可能用到的，包括通過另一個組件、元件、電路或模塊直接連接和間接連接，其中對于間接連接，中間插入組件、元件、電路或模塊并不改變信號的信息，但可以調整其電流電平、電壓電平和/或功率電平。本領域普通技術人員可知，推斷連接(亦即，一個元件根據(jù)推論連接到另一個元件)包括兩個元件之間用相同于“可操作地連接”的方法直接和間接連接。本領域普通技術人員還可知，術語“比較結果有利”，正如這里可能用的，指兩個或多個元件、項目、信號等之間的比較提供一個想要的關系。例如，當想要的關系是信號1具有大于信號2的振幅時，當信號1的振幅大于信號2的振幅或信號2的振幅小于信號1振幅時，可以得到有利的比較結果。
前面的論述提出了一種優(yōu)化MIMO無線通信的數(shù)據(jù)吞吐量的方法和設備。本領域的普通技術人員可知，根據(jù)本申請的教導還可以導出其他實施例而不脫離本發(fā)明權利要求的范圍。例如，使用SVD(奇異值分解)的自適應調制可實現(xiàn)在較好的空間模式信道設定較多的位而在較差的空間模式信道設定較少的位，這樣降低了信號的錯誤檢測概率，從而增加了裕量。需要注意的是，在本發(fā)明的一個實施例中，第一奇異值大于第二奇異值，這樣的話，通過第一空間模式的傳輸比通過第二空間模式的傳輸更可靠。
本專利申請要求申請?zhí)枮?0/673,451、申請日為2005年4月21日的美國臨時專利申請“減少用于無線通信內的波束賦形的反饋”的優(yōu)先權。
權利要求
1.一種具有自適應調制的射頻收發(fā)器，其特征在于，所述射頻收發(fā)器包括射頻前端，用來將多個出站基帶信號流轉換為出站射頻信號以及將入站射頻信號流轉換為多個入站基帶信號流；基帶接收器部分，所述基帶接收器部分包括多個快速傅立葉變換模塊，用來將所述多個入站基帶信號流中對應的一個從時域變換到頻域以產生多個頻域入站基帶符號流；去波束賦形模塊，用于將所述多個頻域入站基帶符號流與去波束賦形酉矩陣相乘以產生多個去波束賦形后的入站基帶符號流；均衡模塊，用于根據(jù)信道估計對所述多個去波束賦形后的入站基帶符號流進行均衡以生成多個均衡后的去波束賦形入站基帶符號流；多個解映射模塊，用來根據(jù)多個解調控制信號對所述多個均衡后的去波束賦形入站基帶符號流進行解映射以生成多個入站基帶信號流；解交錯模塊，用來對所述多個入站基帶信號流進行解交錯以生成解調后的入站基帶信號；以及解碼模塊，用來對來自多個基帶解調通道中每個基帶解調通道的所述解調后入站基帶信號進行解碼，以生成入站數(shù)據(jù)；基帶發(fā)射器部分，所述基帶發(fā)射器部分包括編碼模塊，對出站數(shù)據(jù)進行編碼以生成編碼數(shù)據(jù)；交錯模塊，將所述編碼數(shù)據(jù)交錯處理為多個交錯后的編碼數(shù)據(jù)流；多個符號映射模塊，根據(jù)多個調制控制信號將所述多個交錯后的編碼數(shù)據(jù)流映射為多個符號流；波束賦形模塊，將所述多個符號流乘以波束賦形酉矩陣以生成多個波束賦形后的符號流；以及多個快速傅立葉逆變換模塊，將所述多個波束賦形后的符號流從頻域變換到時域以生成所述多個出站基帶信號流；調制控制模塊，基于多通道信道估計信息生成所述多個解調控制信號和所述多個調制控制信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的射頻收發(fā)器，其特征在于，所述調制控制模塊通過解釋接收自另一射頻收發(fā)器的幀的信號域來生成所述多個解調控制信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的射頻收發(fā)器，其特征在于，所述調制控制模塊通過以下方法生成所述多個調制控制信號從另一射頻收發(fā)器接收所述多通道信道估計信息；對每個所述符號映射模塊，基于所述多通道信道估計信息中的對應部分確定所述所個調制控制信號中對應的一個。
4.根據(jù)權利要求3所述的射頻收發(fā)器，其特征在于，所述多通道信道估計信息包括基于使用奇異值分解的本征波束賦形的對角化信道H，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*+n，其中U對應去波束賦形酉矩陣，V對應波束賦形酉矩陣，V*對應波束賦形酉矩陣的共軛，y對應所述多個頻域入站基帶符號流，x對應所述多個符號流，n對應噪聲。
5.一種基帶發(fā)射處理模塊，其特征在于，包括編碼模塊，對出站數(shù)據(jù)進行編碼以生成編碼數(shù)據(jù)；交錯模塊，對所述編碼數(shù)據(jù)進行交錯處理以生成多個交錯后編碼數(shù)據(jù)流；多個符號映射模塊，根據(jù)多個調制控制信號，將所述多個交錯后編碼數(shù)據(jù)流映射為多個符號流；波束賦形模塊，將所述多個符號流乘以波束賦形矩陣，以生成多個波束賦形后符號流；多個快速傅立葉逆變換模塊，將所述多個波束賦形后符號流從頻域變換到時域，產生多個出站基帶信號流；以及調制控制模塊，基于多通道信道估計信息產生所述多個調制控制信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的基帶發(fā)射處理模塊，其特征在于，所述調制控制模塊執(zhí)行以下操作產生多個解調控制信號；將所述多個解調控制信號包含在一幀的信號域內。
7.根據(jù)權利要求5所述的基帶發(fā)射處理模塊，其特征在于，所述調制控制模塊通過以下方法產生所述多個調制控制信號從另一射頻收發(fā)器接收所述多通道信道估計信息；對每個所述符號映射模塊，基于所述多通道信道估計信息中的對應部分確定所述多個調制控制信號中的對應一個。
8.一種調制控制模塊，其特征在于，包括處理模塊；以及存儲器，與所述處理模塊連接，其中所述存儲器儲存的操作指令使得所述處理模塊執(zhí)行如下操作接收多通道信道估計信息；以及對多輸入多輸出無線通信的每個傳輸通道，基于所述多通道信道估計信息的對應部分確定調制控制信號。
9.根據(jù)權利要求8所述的調制控制模塊，其特征在于，所述多通道信道估計信息包括信道特征描述(H)，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*+n，其中U對應去波束賦形酉矩陣，V對應波束賦形酉矩陣，V*對應波束賦形酉矩陣的共軛，y對應所述多個頻域入站基帶符號流，x對應所述多個符號流，n對應噪聲。
10.根據(jù)權利要求9所述的調制控制模塊，其特征在于，所述存儲器進一步包括有操作指令使得所述處理模塊對每個傳輸通道確定所述調制控制信號包括對于2×N的多輸入多輸出無線通信，令z＝Vx；確定所述去波束賦形酉矩陣乘以所述多個頻域入站基帶符號流后的共軛，使得U*y＝U*UDVz+U*n＝Dz+N，其中D對應對角陣D＝[s10；0 s2]，N對應噪聲功率，且其中s1和s2表示第一和第二信號分量；確定MIMO無線通信的每個傳輸通道的信噪比，其中SNR1＝s12/N0，SNR2＝s22/N0，其中SNR1表示MIMO無線通信的第一傳輸通道的信噪比，SNR2表示MIMO無線通信的第二傳輸通道的信噪比；基于SNR1和SNR2中的至少一個確定所述多個調制控制信號中的對應一個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于射頻收發(fā)器的調制控制模塊，所述調制控制模塊包括處理模塊和存儲器。所述存儲器與所述處理模塊連接，其中所述存儲器儲存操作指令，使得所述處理模塊接收多通道信道估計信息，以及對多輸入多輸出無線通信的每個傳輸通道，基于所述多通道信道估計信息的對應部分確定調制控制信號。
文檔編號H04B1/40GK1855798SQ20061007484
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月19日 優(yōu)先權日2005年4月21日
發(fā)明者喬薩克·金, 克里斯多佛·J·哈森 申請人:美國博通公司