專利名稱：用于多輸入多輸出(mimo)通信系統(tǒng)的物理層會(huì)聚協(xié)議(plcp)分組結(jié)構(gòu)的制作方法
用于多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)的物理層會(huì)聚協(xié)議
(PLCP)分組結(jié)構(gòu)本申請(qǐng)要求于2008年3月10日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/035，144號(hào)以及于2009 年3月4日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/157，231號(hào)的利益。本發(fā)明一般涉及多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)，并且尤其涉及用于MIMO通信系 統(tǒng)的前同步碼結(jié)構(gòu)。WiMedia標(biāo)準(zhǔn)定義以多波段正交頻分調(diào)制(MB-OFDM)傳輸為基礎(chǔ)的媒體訪問控制 (MAC)層和物理(PHY)層的規(guī)范。WiMedia標(biāo)準(zhǔn)允許利用低的功耗、速率高達(dá)480Mbps的短 距離多媒體文件傳送。該標(biāo)準(zhǔn)操作于超寬帶(UWB)頻譜的3. IGHz與10. 6GHz之間的頻帶 中。但是，WiMedia標(biāo)準(zhǔn)速率的最高數(shù)據(jù)速率不能滿足未來的無線多媒體應(yīng)用，例如HDTV無 線連接性。正在努力將數(shù)據(jù)速率增至IGpbs以及更高。為此，正在考慮多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)用于未來的以WiMedia為基礎(chǔ)的無線 通信系統(tǒng)。MIMO技術(shù)提供更好的分集增益，并且能夠在豐富散射的情況下顯著增加信道容 量。在包括例如基于802. Iln的無線局域網(wǎng)(WLAN)和WiMax的無線系統(tǒng)中已成功地采用 了 MIMO技術(shù)。也考慮在下一代基于WiMedia的系統(tǒng)中實(shí)施ΜΙΜΟ。

圖1顯示基于ΜΙΜΟ的系統(tǒng)100的示意圖，其中發(fā)射機(jī)130包括M個(gè)發(fā)射天線110-1 到110-Μ，并且接收機(jī)140使用N個(gè)接收天線120-1到120-Ν來接收信號(hào)。通常，在單輸入 單輸出(SISO)系統(tǒng)中，接收機(jī)只估計(jì)標(biāo)量信道參數(shù)‘h’。即，由接收機(jī)使用發(fā)射天線所發(fā)射 的前同步碼來執(zhí)行信道估計(jì)。另一方面，在MIMO系統(tǒng)100中，接收天線120-X(其中X是等 于或大于1的整數(shù))應(yīng)估計(jì)M XN信道矩陣H
A(l,l) K\,2) . . h(l,N) h(2,2) h{2,\)H =.
h(M,l) k(M,2) . . h(M,N)圖2顯示物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP)分組200，其是在基于SISO的UWB通信系統(tǒng)中 使用的物理層分組。PLCP分組200包括前同步碼210、報(bào)頭220以及凈荷數(shù)據(jù)230。前同 步碼210允許接收機(jī)執(zhí)行分組檢測、自動(dòng)增益控制(AGC)調(diào)整、同步(例如，定時(shí)獲取和載 波頻率偏移估計(jì))以及信道估計(jì)的任務(wù)。以此為目的，前同步碼210包括兩個(gè)部分同步 (SYNC) 211和信道估計(jì)(CE) 212。同步部分211利用重復(fù)結(jié)構(gòu)包括OFDM符號(hào)的時(shí)域隨機(jī)序 列。這些序列具有良好的自相關(guān)屬性，并使得UWB接收機(jī)能夠使用基于相關(guān)的方法來執(zhí)行 分組和定時(shí)同步檢測。這些隨機(jī)序列也能夠用于執(zhí)行AGC和頻率偏移估計(jì)。此外，優(yōu)化這 些時(shí)域序列，以滿足FCC功率譜密度掩碼(mask)需求。信道估計(jì)部分212包括使得接收機(jī) 能夠?yàn)槊恳粋€(gè)副載波估計(jì)信道參數(shù)‘h’的訓(xùn)練符號(hào)。PLCP分組200不能直接用于未來的以MIMO為基礎(chǔ)的UWB通信系統(tǒng)。這是由于基 于MIMO的系統(tǒng)要求更多的信道估計(jì)符號(hào)的事實(shí)而引起的，因?yàn)樾枰烙?jì)更多的信道參數(shù)。 此外，一個(gè)以上的天線110-X同時(shí)發(fā)射凈荷數(shù)據(jù)230，由此同步部分211應(yīng)被修改，以允許精細(xì)的AGC調(diào)整。因此，為了在未來的以MIMO為基礎(chǔ)的UWB系統(tǒng)中支持ΜΙΜ0，需要定義新的PLCP 分組結(jié)構(gòu)來至少滿足上述的需求。此外，新的PLCP分組應(yīng)向后兼容當(dāng)前和/或先前版本的 WiMedia標(biāo)準(zhǔn)。該P(yáng)LCP分組也應(yīng)該確保從多個(gè)發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)滿足FCC功率譜掩碼需 求。然而，PLCP分組的超載應(yīng)是盡可能低的，以免降低系統(tǒng)的性能。本發(fā)明的某些實(shí)施例包括在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中發(fā)射的物理層會(huì)聚 協(xié)議(PLCP)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括包含傳統(tǒng)前同步碼和傳統(tǒng)報(bào)頭的傳統(tǒng)部分， 其中傳統(tǒng)前同步碼和傳統(tǒng)報(bào)頭傳送依從(compliant with)至少WiMedia標(biāo)準(zhǔn)的信息；以及 高吞吐量(HT)部分，其包含HT前同步碼和HT報(bào)頭，其中HT前同步碼傳送使得MIMO通信 系統(tǒng)的接收機(jī)能夠解碼接收信號(hào)的信息。本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于在具有多個(gè)發(fā)射天線并具有多個(gè)接收天線的多輸 入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中發(fā)射數(shù)據(jù)的方法。該方法包括生成PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中該 PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括用于傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn)的信息的傳統(tǒng)部分、高吞吐量(HT)部分 以及數(shù)據(jù)部分；從第一發(fā)射天線發(fā)射該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；以及從排除第一發(fā)射天線在外的多 個(gè)發(fā)射天線中發(fā)射該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的HT部分和數(shù)據(jù)部分。本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于在具有多個(gè)發(fā)射天線并具有多個(gè)接收天線的多輸 入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中發(fā)射數(shù)據(jù)的方法。該方法包括生成PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(300)，其 中該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括用于傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn)的信息的傳統(tǒng)部分、高吞吐量(HT) 部分和數(shù)據(jù)部分；以及從多個(gè)發(fā)射天線中發(fā)射該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中每一個(gè)發(fā)射天線發(fā)射 該傳統(tǒng)部分的循環(huán)移位版本。本發(fā)明的某些實(shí)施例包括將在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中發(fā)射的物理層會(huì) 聚協(xié)議(PLCP)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該P(yáng)LCP包括包含傳統(tǒng)前同步碼和傳統(tǒng)報(bào)頭的傳統(tǒng)部分，其中傳 統(tǒng)前同步碼和傳統(tǒng)報(bào)頭傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn)的信息；和高吞吐量(HT)部分，其包含 HT信道估計(jì)(CE)前同步碼和HT報(bào)頭，其中HT CE前同步碼傳送用于估計(jì)由所有的多個(gè)發(fā) 射天線發(fā)射的信號(hào)的信道效應(yīng)的頻域序列。本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于在具有多個(gè)發(fā)射天線并具有多個(gè)接收天線的多輸 入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中發(fā)射數(shù)據(jù)的方法。該方法包括生成PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該P(yáng)LCP 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括用于傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn)的信息的傳統(tǒng)部分、高吞吐量(HT)信道估計(jì) (CE)前同步碼與HT報(bào)頭部分、以及凈荷數(shù)據(jù)部分；和從多個(gè)發(fā)射天線發(fā)射該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)。被看作本發(fā)明的主題在說明書完結(jié)處的權(quán)利要求中特別地指出并且清楚地要求 保護(hù)。本發(fā)明的前述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述中將是顯然的。圖1是基于MIMO的系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)WiMedia標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造的物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP)分組的圖示；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的PLCP分組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖示；圖4是描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)施的音調(diào)分發(fā)處理(tonedistributing process)的流程圖；圖5示出使用音調(diào)分發(fā)處理生成的AGC前同步碼；圖6示出AGC前同步碼的自相關(guān)和互相關(guān)模擬圖表；
圖7示出使用音調(diào)分發(fā)處理生成的CE前同步碼；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的PLCP分組。重要的是注意本發(fā)明公開的實(shí)施例僅僅是本文中的創(chuàng)新教導(dǎo)的眾多有利用途的 示例。一般來說，在本申請(qǐng)的說明書中進(jìn)行的陳述不一定限制任何的各種請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明。 此外，某些陳述可能應(yīng)用于某些創(chuàng)新特征，而不適用于其他特征。一般來說，除非另外指明， 否則在不喪失一般性的情況下，單個(gè)部件可以是多個(gè)，并且反之亦然。在附圖中，相同的數(shù) 字在若干圖中指示相同的部分。圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP)分組300的示例性 且非限制性圖示。PLCP分組300是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其包含傳統(tǒng)前同步碼311與傳統(tǒng)報(bào)頭312、高 吞吐量(HT)前同步碼321與HT報(bào)頭322以及凈荷數(shù)據(jù)部分330。與PLCP分組200相比， 在PLCP分組300中添加新的前同步碼(321)和報(bào)頭(322)。將參考圖1所示的基于MIMO 的通信系統(tǒng)來描述PLCP 300的結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，傳統(tǒng)前同步碼311和報(bào)頭312僅僅通過第一發(fā)射天線110_1進(jìn) 行發(fā)射，以傳送分別包含在標(biāo)準(zhǔn)的PLCP前同步碼210和報(bào)頭220中的信息。在優(yōu)選實(shí)施例 中，傳統(tǒng)前同步碼311和傳統(tǒng)報(bào)頭312如同被定義在WiMedia標(biāo)準(zhǔn)版本1. 0中一樣。這允許 基于MIMO的UWB系統(tǒng)執(zhí)行分組檢測、AGC控制、定時(shí)同步、頻率偏移估計(jì)以及信道估計(jì)的任 務(wù)來解碼報(bào)頭信息。AGC控制和信道估計(jì)僅僅為了發(fā)射傳統(tǒng)前同步碼311和傳統(tǒng)報(bào)頭312 的信道而執(zhí)行。此外，由于只有一個(gè)發(fā)射天線110-1發(fā)射這個(gè)信息，所以滿足FCC功率譜掩 碼。為了允許其他信道的AGC和信道估計(jì)，HT前同步碼321包含AGC前同步碼321_1 和信道估計(jì)(CE)前同步碼321-2 (參見圖3)。每一個(gè)發(fā)射天線110-X(其中X是大于或等 于1的整數(shù))發(fā)射不同的AGC前同步碼321-1，并且所有的發(fā)射天線110-1到110-M同時(shí) 發(fā)射它們自己的AGC前同步碼321-1。為了獲取精確的AGC調(diào)整，來自不同發(fā)射天線110-X 的AGC前同步碼321-1應(yīng)該是不相關(guān)的。以此為目標(biāo)，AGC前同步碼321-1的內(nèi)容使用“音 調(diào)分發(fā)”處理來確定。在優(yōu)選實(shí)施例中，AGC前同步碼321-1包括具有六個(gè)OFDM符號(hào)的短 的前同步碼。圖4顯示描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)施的音調(diào)分發(fā)處理的示例性且非限制性流 程圖400。在S410，定義包含多個(gè)Nfft符號(hào)的頻域序列，該序列可以與在WiMedia標(biāo)準(zhǔn)版本 vl. 0中定義的前同步碼序列之一的相應(yīng)頻域序列相同。參數(shù)Nfft是OFDM符號(hào)中的副載波 的數(shù)量。為此目的，能夠選擇來自QPSK星座的非零符號(hào)，以保證平坦的功率譜。在S420，將 該頻域序列分發(fā)給發(fā)射天線110-1到110-M。在S430，對(duì)于每一個(gè)發(fā)射天線110-X，生成將 被包含在相應(yīng)的AGC前同步碼321-1中的其時(shí)域序列。特別地，將由發(fā)射天線110-X發(fā)射 的時(shí)域AGC前同步碼(Tx)被生成如下Tx = IFFT (Fx)
權(quán)利要求
一種在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中發(fā)射的物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(300)，包括傳統(tǒng)部分，其包含傳統(tǒng)前同步碼(311)和傳統(tǒng)報(bào)頭(312)，其中傳統(tǒng)前同步碼(311)和傳統(tǒng)報(bào)頭(312)傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn)的信息；和高吞吐量(HT)部分，其包含HT前同步碼(321)和HT報(bào)頭(321)，其中HT前同步碼(321)傳送使得MIMO通信系統(tǒng)的接收機(jī)能夠解碼接收信號(hào)的信息。
2.權(quán)利要求1的PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中從MIMO系統(tǒng)的第一發(fā)射天線中發(fā)射傳統(tǒng)部分。
3.權(quán)利要求1的PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中HT前同步碼還包括自動(dòng)增益控制(AGC)前同步 碼(321-1)和信道估計(jì)(CE)前同步碼(321-2)。
4.權(quán)利要求3的PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中利用音調(diào)分發(fā)處理來確定AGC前同步碼的內(nèi)容， 該音調(diào)分發(fā)處理包括確定頻域序列(S410)；將頻域序列分發(fā)到MIMO系統(tǒng)的多個(gè)發(fā)射天線(S420)；和為每一個(gè)發(fā)射天線，生成將被包含在相應(yīng)AGC前同步碼中的時(shí)域序列。
5.權(quán)利要求4的PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中利用音調(diào)分發(fā)處理來確定CE前同步碼的內(nèi)容。
6.權(quán)利要求5的PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中不同的時(shí)域序列和頻域序列用于生成CE前同步 碼和AGC前同步碼。
7.一種用于在具有多個(gè)發(fā)射天線并具有多個(gè)接收天線的多輸入多輸出(MIMO)通信系 統(tǒng)中發(fā)射數(shù)據(jù)的方法，包括生成PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(300)，其中該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括用于傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn) 的信息的傳統(tǒng)部分、高吞吐量(HT)部分和凈荷數(shù)據(jù)部分；從第一發(fā)射天線中發(fā)射該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；和從排除第一發(fā)射天線在外的多個(gè)發(fā)射天線中發(fā)射該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的HT部分和數(shù)據(jù)部分。
8.權(quán)利要求7的方法，其中該傳統(tǒng)部分包括傳統(tǒng)前同步碼(311)和傳統(tǒng)報(bào)頭(312)，并 且其中該HT部分包括HT前同步碼(321)和HT報(bào)頭(322)，該HT前同步碼傳送使得MIMO 通信系統(tǒng)的接收機(jī)能夠解碼接收信號(hào)的信息。
9.權(quán)利要求7的方法，其中該HT前同步碼包括自動(dòng)增益控制(AGC)前同步碼(321-1) 和信道估計(jì)(CE)前同步碼(321-2)，并且其中使用音調(diào)分發(fā)處理來生成AGC前同步碼和CE 前同步碼的內(nèi)容。
10.一種用于在具有多個(gè)發(fā)射天線并具有多個(gè)接收天線的多輸入多輸出(MIMO)通信 系統(tǒng)中發(fā)射數(shù)據(jù)的方法，包括生成PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(300)，其中該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括用于傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn) 的信息的傳統(tǒng)部分、高吞吐量(HT)部分和凈荷數(shù)據(jù)部分；以及從多個(gè)發(fā)射天線中發(fā)射該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中每一個(gè)發(fā)射天線發(fā)射該傳統(tǒng)部分的循 環(huán)移位版本。
11.一種將在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中發(fā)射的物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP)數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)(800)，包括傳統(tǒng)部分，其包含傳統(tǒng)前同步碼(811)和傳統(tǒng)報(bào)頭(812)，其中傳統(tǒng)前同步碼(811)和傳統(tǒng)報(bào)頭(812)傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn)的信息；和高吞吐量(HT)部分，其包含HT信道估計(jì)(CE)前同步碼(821)和HT報(bào)頭(822)，其中 HT CE前同步碼(821)傳送用于估計(jì)由所有的多個(gè)發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)的信道效應(yīng)的頻域 序列。
12.權(quán)利要求11的PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中該傳統(tǒng)前同步碼用于估計(jì)由所有的多個(gè)發(fā)射天 線發(fā)射的信號(hào)的信道效應(yīng)，并且其中每一個(gè)發(fā)射天線只在副載波的子集上發(fā)射，而且不同 的發(fā)射天線在不同子集的副載波上發(fā)射。
13.權(quán)利要求12的PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中使用音調(diào)分發(fā)處理來生成傳統(tǒng)前同步碼和傳統(tǒng) 報(bào)頭。
14.一種用于在具有多個(gè)發(fā)射天線并具有多個(gè)接收天線的多輸入多輸出(MIMO)通信 系統(tǒng)中發(fā)射數(shù)據(jù)的方法，包括生成PLCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(800)，其中該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括用于傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn) 的信息的傳統(tǒng)部分、高吞吐量(HT)信道估計(jì)(CE)前同步碼(821)與HT報(bào)頭部分以及凈荷 數(shù)據(jù)部分(830)；和從多個(gè)發(fā)射天線中發(fā)射該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(800)。
15.權(quán)利要求14的方法，其中使用該傳統(tǒng)前同步碼來估計(jì)由所有的多個(gè)發(fā)射天線在不 同子集的副載波上發(fā)射的信號(hào)的信道效應(yīng)，并且其中該HT CE前同步碼傳送用于估計(jì)在排 除利用該傳統(tǒng)前同步碼估計(jì)的副載波在外的所有副載波上發(fā)射的信號(hào)的信道效應(yīng)的頻域 序列。
全文摘要
一種在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中發(fā)射的物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(300)。該P(yáng)LCP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括傳統(tǒng)部分，其包含傳統(tǒng)前同步碼(311)和傳統(tǒng)報(bào)頭(312)，其中傳統(tǒng)前同步碼(311)和傳統(tǒng)報(bào)頭(312)傳送至少依從WiMedia標(biāo)準(zhǔn)的信息；以及高吞吐量(HT)部分，其包含HT前同步碼(321)和HT報(bào)頭(322)，并且其中HT前同步碼(321)傳送使得MIMO通信系統(tǒng)的接收機(jī)能夠解碼接收信號(hào)的信息。
文檔編號(hào)H04J13/16GK101986800SQ200980108469
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者D·比魯, D·王, J·楊 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司