利用高吞吐量空間頻率分組碼的多天線系統和方法

專利名稱：利用高吞吐量空間頻率分組碼的多天線系統和方法
技術領域：
本發明的實施例涉及無線通信，并且在一些實施例中，涉及多載波通信系統。
背景為了提高無線通信的數據速率和/或吞吐量，無線信號可以在不止一個利用相同頻率的子載波的空間信道上使用不止一個發射天線來發射。這些系統有時稱為多輸入輸出(MIMO)系統并可以采用天線之間的多徑分集。傳統的MIMO系統可以利用卷積編碼和/或維特比編碼來編碼信號，然而這些技術對天線分隔和天線衰落相關靈敏。
從而普遍需要用于提高無線通信的數據速率和/或吞吐量的設備和方法。
附圖簡短說明所附權利要求針對本發明各種實施例的其中一些。然而，當和附圖一起考慮時，詳細說明給出了本發明實施例的更完全的理解，附圖中相似的附圖標記指相似的單元，以及

圖1是依照本發明一些實施例的多載波發射機的框圖；圖2示出依照本發明一些實施例的預編碼的符號向量；圖3示出依照本發明一些實施例的空間頻率映射；圖4是依照本發明一些實施例的多載波接收機的框圖；
圖5是依照本發明一些實施例的空間頻率符號發射過程的流程圖；以及圖6是依照本發明一些實施例的符號接收和解碼過程的流程圖。
詳細說明接下來的說明和附圖示出的本發明的特定實施例足夠使本領域的技術人員能夠實踐它們。其他實施例可以包括結構的、邏輯的、電氣的、過程的和其他的變化。例子僅代表可能的變化。除非明確要求，各個分量和功能是任選的，并且操作的順序可以變化。一些實施例的部分和特征可以包括在或取代另一些實施例的部分和特征。本發明實施例的范圍包括權利要求的全部范圍和那些權利要求所有可達到的范圍。只是為了方便，本發明的上述實施例在本文可以分別或一起通過術語“發明”來引用，并且在實際上公開多于一個發明或發明概念時，不是意圖自愿地將該申請的范圍局限于任何單個發明或發明概念。
圖1是依照本發明一些實施例的多載波發射機的框圖。多載波發射機100可以是無線通信裝置的一部分，并可以通過多載波通信信道發射多載波通信信號，如正交頻分復用(OFDM)通信信號。
在一些實施例中，多載波發射機100編碼用于在包括不止一個空間信道的多載波通信信道上發射的符號并可以使用發射天線114中的不止一個。在一些實施例中，多載波發射機100使用高吞吐量空間頻率分組碼(block code)并可以不需要使用卷積或糾錯編碼，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，由多載波發射機100使用高吞吐量空間頻率分組碼可以不需要維特比解碼，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，增加的吞吐量和/或增加的范圍可以通過在利用卷積碼的具有相似的比特差錯率和帶寬的系統上使用高吞吐量空間頻率分組碼來實現。
在一些實施例中，多載波發射機100可以包括預編碼器106，通過將每個符號向量105乘以復數域(complex field)矩陣來編碼多個符號向量105以生成預編碼的符號向量107。在一些實施例中，多載波發射機100可以包括分配器108以將預編碼的符號向量107分組到多個組109中。每組109可以有預編碼的符號向量107中的不止一個。在一些實施例中，多載波發射機100還可以包括空間頻率符號映射器110以將預編碼的符號向量107中每個預編碼的符號映射到多載波通信信道的多個子載波之一和多個空間信道之一。在一些實施例中，空間頻率符號映射器110可以至少部分基于符號的組和符號在組內的位置將預編碼的符號映射到子載波之一和空間信道之一，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
在一些實施例中，空間頻率符號映射器110可以至少部分基于符號的組和符號在組內的位置將預編碼的符號映射到子載波之一和發射天線114之一，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在這些實施例中，發射天線114中的每個可以和空間信道之一關聯，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
在一些實施例中，多載波發射機100還可以包括符號映射器102以從輸入串行比特流101生成符號的串行符號流103。在一些實施例中，映射器102可以作為正交幅度調制(QAM)符號映射器以生成QAM符號的串行符號流，盡管本發明的范圍不局限在這個方面。在一些實施例中，多載波發射機100還可以包括串并行轉換器104以從串行符號流生成多個并行符號向量105。符號向量105中的每個可以有不止一個符號。在一些實施例中，并行符號向量105可以是QAM符號向量。
在一些實施例中，多載波發射機100還可以包括快速傅立葉逆變換(IFFT)電路112來從由空間頻率符號映射器110提供的空間頻率映射的符號111生成用于在相應的一個空間信道或相應的一個發射天線114上RF發射的信號113。在一些實施例中，信號113可以是用于發射的打包信號。在一些實施例中，將循環前綴(CP)添加到信號113的電路可以包括在IFFT電路112之后的信號路徑中以幫助減少符號間干擾，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，發射天線114中的每個可以對應空間信道之一，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
在一些實施例中，預編碼器106可以是線性方形(linear-square)預編碼器并且可以分別預編碼并行符號向量105中的每個以生成多個并行的預編碼的符號向量107。在一些實施例中，由預編碼器106使用的復數域矩陣(例如，θ)可以是具有基本按行(row-wise)的范德蒙德結構的方形復數域矩陣，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。范德蒙德矩陣可以指的是出現在拉格朗日插值多項式的多項式最小二乘擬合和來自分布的矩量的統計分布重建中的一種矩陣，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
在一些實施例中，預編碼器106可以編碼數量為M×G個并行符號向量105，并且每個并行符號向量105可以有M×K個符號。在這些實施例中，分配器108可以將預編碼的符號向量107分組到并行符號向量107的G個組109中。這些組109中的每組可以有預編碼的符號向量107中的M個。在這些實施例中，可以選擇M、G和K以滿足方程Nc＝M×K×G，其中Nc可以指多載波信道的數據子載波的數量。M、G和K可以是小于100的正整數，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，M可以對應空間信道和/或發射天線114的數量。例如，當多載波通信信道包括16個數據子載波而發射機使用4個發射天線時，M可以是4，G可以是2而K可以是2。發射的符號的總數可以是每個符號向量的符號數(即，M×K)乘向量數(即，M×G)，它會是64個符號。16個符號(即，這16個數據子載波中每個數據子載波一個符號)可以由各個IFFT電路112調制并由發射天線114中相應的一個發射。在實施例中，尤其可以基于子載波的數量和天線的數量選擇K和G。
圖2示出依照本發明一些實施例的預編碼的符號矢量。在一些實施例中，可以將預編碼的符號向量207的符號與一層符號關聯。預編碼的符號向量207可以對應預編碼的符號向量107(圖1)，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。可以將預編碼的符號向量207分組到兩個或更多組209中。每個預編碼的符號向量207可以包括多個預編碼的符號203。在一些實施例中，對于G個組中的每組可以有M層。在一些實施例中，層的數量M可以至多不超過發射天線的數量。在這些實施例中，空間頻率符號映射器，例如空間頻率符號映射器110(圖1)，可以基于與符號關聯的組和層將預編碼的符號向量207中的每個預編碼的符號203映射到子載波之一和發射天線之一。在這些實施例中，空間頻率符號映射器110(圖1)可以將M×K×G個符號映射到每個發射天線和/或空間信道并且可以以M×K×G個符號的倍數將所映射的符號提供給與發射天線關聯的例如IFFT電路112(圖1)的IFFT電路用于在子載波上調制。圖2示出本發明的實施例，其中，預編碼的符號向量207的這兩個組(即，組109)中的每組包括4層，每層中，預編碼的符號向量207中每個包括預編碼的符號203中的8個。在所示的此例中，多載波通信信道可以有16個數據子載波，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
在一些實施例中，空間頻率符號映射器110(圖1)可以基于預編碼的符號的組和在組內的位置以連續的方式將層中的至少一些預編碼的符號203映射到子載波和發射天線上，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，可以將第一組的第一預編碼的符號映射到第一子載波和第一發射天線上，可以將第一組的第二預編碼的符號映射到第二子載波和第二發射天線上，等等。可以選擇特定的映射以尤其實現增加的分集。
圖3示出依照本發明一些實施例的空間頻率映射。可以基于預編碼的符號層和組將預編碼的符號303映射到發射天線114(圖1)或空間信道302(如行中所示)之一和子載波304(如列中所示)之一上。在圖3中，預編碼的符號303可以對應預編碼的符號203(圖2)并示為Sijk，其中i表示第i層，j表示組號而k表示第k個預編碼的符號。在所示具有16個數據子載波的例子中，可以將第一組的預編碼的符號303映射到子載波1到4和子載波9到12上，同時可以將第二組的預編碼符號303映射到子載波5到8和子載波13到16上。
在一些實施例中，在此圖中可以將某層的預編碼的符號303呈對角線映射。例如，對于第一組的符號，可以將第一層的第一符號306映射到第一子載波和第一發射天線上，可以將第一層的第二符號308映射到第二子載波和第二發射天線上，可以將第一層的第三符號310映射到第三子載波和第三發射天線上，可以將第一層的第四符號312映射到第四子載波和第四發射天線上，可以將第一層的第五符號314映射到到第九子載波和第一發射天線上，可以將第一層的第六符號316映射到第十子載波和第二發射天線上，可以將第一層的第七符號318映射到第十一子載波和第三發射天線上，以及可以將第一層的第八符號310映射到第十二子載波和第四發射天線上。此映射可以類似地應用于其他層和其他組，如圖3示。基于層和組的其他映射也可以由空間頻率符號映射器110(圖1)執行。
參照圖1，在一些實施例中，空間信道可以是相關(例如，頻率非正交)信道。在這些實施例中，每個空間信道可以采用相同頻率符號調制的子載波。在一些實施例中，空間信道之間的不相關(例如，至少部分正交)可以通過天線分隔來實現。在一些實施例中，發射天線114互相之間可以有至少大約發射頻率的半波長的間隔。在一些實施例中，可以選擇間隔使得不同的天線經歷不相關的信道衰落。在一些實施例中，由多載波收發信機100采用的高吞吐量空間頻率分組碼可以對小的天線間隔或分隔不靈敏，并可以對天線衰落相關是健壯的。在一些實施例中，天線分隔可以略微與發射波長有關。在一些實施例中，空間信道之間的不相關可以通過波束形成來實現，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
在一些實施例中，多載波通信信道可以包括多個符號調制的子載波。在一些實施例中，每個符號調制的子載波可以實際上在其他子載波的中心頻率上有零陷(null)以實現多載波通信信道的子載波之間實際的正交。在一些實施例中，多載波通信信道可以是包括多個正交頻分復用(OFDM)子載波的OFDM通信信道，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
在一些實施例中，多載波發射機100可以利用空間分集發射天線114中的不止一個將信道“劃分”成一個或更多空間信道。在一些實施例中，每個發射天線可以確定一個空間發射信道。在其他實施例中，多載波發射機100可以采用波束形成技術將信道“劃分”為空間信道。在這些實施例中，每個空間信道可以用于在與其他空間信道相同的子載波上傳遞單獨的或獨立的數據流，從而允許額外數據的傳遞而不增加頻率帶寬。空間信道的使用可以利用信道的多徑特性。在一些實施例中，空間信道可以是非正交的信道，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
在一些實施例中，串并行轉換器104可以在映射器102之前的信號路徑中操作。依照一些實施例，多載波發射機100的映射器102可以依照單獨的子載波調制指定對子載波進行符號調制。這可以稱為自適應比特加載(ABL)。從而，一個或更多比特可以通過在子載波上調制的符號來表示。用于單獨的子信道的調制指定可以基于該子載波的信道特性或信道條件，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，子載波調制指定范圍可以從每符號0比特直到每符號10個或更多比特。
在一些實施例中，可以將多載波符號認為是在單獨的子載波上調制的符號的組合。由于每符號調制的子載波的比特數可變以及可以組成多載波信道的子信道的數量可變，每多載波符號的比特數可以變化很大。
在一些實施例中，多載波通信信道的頻譜可以包括5GHz頻譜或2.4GHz頻譜中的子載波。在這些實施例中，5GHz頻譜可以包括從大約4.9到5.9GHz范圍的頻率，而2.4GHz頻譜可以包括從大約2.3到2.5GHz范圍的頻率，盡管本發明的范圍不局限于這個方面，因為其他頻譜也同樣是適合的。
圖4是依照本發明一些實施例的多載波接收機的框圖。多載波接收機400可以是無線通信裝置的一部分，并可以通過多載波通信信道接收多載波通信信號，例如OFDM通信信號。在一些實施例中，多載波接收機400可以是通信站的一部分，它還可以包括多載波發射機，例如多載波發射機100(圖1)，盡管其他多載波發射機也可以是適合的。
在一些實施例中，多載波接收機400可以通過多載波通信信道在不止一個空間信道上接收信號并且可以使用接收天線402中的不止一個。在一些實施例中，多載波接收機400解碼也許已經用高吞吐量空間頻率分組碼編碼的信號并且可以不需要使用卷積或糾錯解碼，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，高吞吐量空間頻率分組碼的使用可以不需要維特比解碼，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，增加的吞吐量和/或增加的范圍可以通過在利用卷積碼的具有相似的比特差錯率和帶寬的系統上使用高吞吐量空間頻率分組碼來實現。在一些實施例中，多載波接收機400利用迭代抑制(nulling)過程以連續消除來自各符號層的干擾，解碼通過多載波通信信道接收的用高吞吐量空間頻率分組碼編碼的信號。
在一些實施例中，多載波接收機400可以包括分用器406以通過組合接收的符號向量405的相應的子載波頻率分量生成符號向量407的組。每組符號向量407可以有從不同子載波組合的符號分量。在一些實施例中，符號向量407可以通過分用器406生成G組(圖4中示出兩組)。在一些實施例中，符號向量407中的每個的長度可以為M×K個編碼的符號。在一些實施例中，分用器406可以將行向量整形為列向量以收集并分組來自在所有接收天線402上接收的一些子載波的信息，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
多載波接收機400還可以包括與每組符號向量407關聯的零陷消除器408以基于解碼的符號向量420在每個子載波基礎上為關聯組的符號向量執行零陷消除。零陷消除器408可以生成零陷消除的符號向量409。
多載波接收機400還可以包括與每組關聯的解碼器410以解碼零陷消除的符號向量409。在一些實施例中，解碼器410可以是球解碼器以對關聯組的符號層進行球解碼并且將解碼器410的輸出乘以復數域矩陣(每次一個解碼的層)，它可以稱為θ。這樣，解碼器410可以為零陷消除器408重生成預編碼的符號向量420(例如，以重生成當前層)以便零陷消除器408可以消除當前層的來自符號向量407的貢獻直到所有層都被解碼。在一些實施例中，可以對每個子載波進行一次抑制，而消除可以進行M-1次迭代直到所有層都被解碼，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，解碼器410可以在球或球形范圍內執行最大似然(ML)檢測，不同于窮舉ML檢測。在一些實施例中，解碼器410可以為多載波通信信道的每個子載波生成解碼的QAM符號向量411。
在一些實施例中，零陷消除器408可以對符號抑制，使得第i層仍可以有從第一層到第i-1層的干擾，而對于特定的子載波頻率基本沒有來自符號向量內的第i+1層到第M層的干擾，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，零陷消除器408還可以在基于符號向量420抑制之后消除符號向量407中的一些元素。這可以連續執行直到所有層被解碼。在一些實施例中，這可以是迭代過程。例如，在第一次迭代期間，沒有什么可以消除，所以反饋的解碼的符號向量420可以是0。
在一些實施例中，多載波接收機400還可以包括FFT電路404以解調通過接收天線402接收的多載波通信信道的子載波從而生成與每個接收天線關聯的接收符號向量405。接收符號向量405(即，來自每個天線402)可以包括來自多載波通信信道的每個子載波的符號分量。在一些實施例中，接收天線402的數量可以大于或等于在發射多載波通信信號中使用的發射天線或空間信道的數量，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
在一些實施例中，多載波接收機400還可以包括符號解映射器412來為每組解映射解碼的符號向量111以生成多個并行比特集413。符號解映射器412可以是QAM解映射器，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，多載波接收機400還可以包括并串行轉換器414以從多個并行比特集413生成串行比特流415。
在一些實施例中，可以在FFT電路404之前的信號路徑中包括移除由發射機添加的以幫助減少符號間干擾的循環前綴(CP)的電路(未示出)，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
多載波發射機100(圖1)和/或多載波接收機400可以是個人數字助理(PDA)、帶無線通信性能的膝上型或便攜計算機、web讀寫板、無線電話、無線耳機、呼機、即時消息傳送裝置、數字照相機、接入點或其他可以無線接收和/或發射信息的裝置的一部分。在一些實施例中，依照特定的通信標準，例如包括用于無線局域網(WLAN)的IEEE 802.11(a)、802.11(b)、802.11(g/h)和/或802.11(n)標準和用于無線城域網(WMAN)的802.16標準的電氣和電子工程師協會(IEEE)標準，多載波發射機100(圖1)可以發射而多載波接收機400可以接收射頻(RF)通信，盡管依照包括地面數字視頻廣播(DVB-T)廣播標準和高性能無線電局域網(HiperLAN)標準的其他技術，發射機100(圖1)和/或接收機400也可以適合于發射和/或接收通信。
盡管在例示的802.11x實現(例如，802.11a、802.11g、802.11HT等)的上下文中論述本發明的一些實施例，但是權利要求書不是如此有限。本發明的一些實施例可以實現為利用多載波無線通信信道(例如，正交頻分復用(OFDM)、離散多音調制(DMT)等)的任何無線系統的一部分，例如可以沒有限制地用在無線個人域網(WPAN)、無線局域網(WLAN)、無線城域網(WMAN)、無線廣域網(WWAN)、蜂窩網、第三代(3G)網、第四代(4G)網、通用移動電話系統(UMTS)等通信系統內。
在一些實施例中，發射天線114(圖1)中的每個和接收天線402中的每個可以包括定向或全向天線，包括例如偶極天線、單極天線、環形天線、微帶天線或適合于接收和/或發射RF信號的其他類型天線。
在一些實施例中，多載波發射機100(圖1)和/或多載波接收機400可以是單一多載波通信站的一部分。盡管多載波發射機100(圖1)和/或多載波接收機400作為一個或更多無線通信裝置的一部分示出，多載波發射機100(圖1)和/或多載波接收機400可以是幾乎任何無線或有線通信裝置的一部分，包括通用處理或計算系統。在一些實施例中，多載波發射機100(圖1)和/或多載波接收機400可以是電池供電裝置的一部分。在一些實施例中，當發射機100(圖1)和接收機400是通信站的一部分時，可以共享發射和接收天線，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
盡管多載波發射機100(圖1)和/或多載波接收機400作為具有若干單獨的功能單元示出，可以將功能單元中的一個或更多組合并可以通過軟件配置單元的組合來實現，例如包括數字信號處理器(DSP)的處理單元和/或其他硬件單元。例如，示出的單元可以包括一個或更多微處理器、DSP、專用集成電路(ASIC)和用來執行至少本文所述功能的各種硬件和邏輯電路的組合。
除非另外特別聲明，如處理、計算、運算、判斷、顯示等術語可以指一個或更多處理或計算系統或可以將在處理系統的寄存器和存儲器內表示為物理(例如，電子)量的數據處理并轉換為在處理系統的寄存器或存儲器內同樣表示為物理量的其他數據的類似裝置或其他上述信息存儲、發射或顯示裝置的動作和/或過程。此外，如本文所用，計算裝置包括與可以是易失的或非易失的存儲器或它們的組合的計算機可讀存儲器耦合的一個或更多處理單元。
圖5是依照本發明一些實施例的空間頻率符號發射過程的流程圖。空間頻率符號發射過程500可以由例如多載波發射機100(圖1)的多載波發射機執行，盡管其他多載波發射機也可以是適合的。在一些實施例中，過程500可以編碼用于通過包括不止一個空間信道的多載波通信信道發射的符號并且可以使用不止一個發射天線。
操作502包括從輸入串行比特流生成串行符號流。在一些實施例中，操作502可以由例如映射器102(圖1)的符號映射器執行。
操作504包括從串行符號流生成多個并行符號向量。符號向量中的每個可以有不止一個符號。在一些實施例中，操作504可以由例如串并行轉換器104(圖1)的串并行轉換器執行。
操作506包括通過將符號向量中的每個乘以復數域矩陣來編碼多個符號向量以生成預編碼的符號向量。在一些實施例中，操作506包括用線性方形預編碼器編碼符號向量來分別預編碼多個并行符號向量中的每個以生成多個并行預編碼的符號向量。在一些實施例中，復數域矩陣可以是具有基本按行的范德蒙德結構的方形復數域矩陣，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，操作506可以由例如預編碼器106(圖1)的預編碼器執行。
操作508包括將預編碼的符號向量分組到多個組中。每組可以有預編碼的符號向量中的不止一個。在一些實施例中，操作508可以由例如分配器108(圖1)的分配器執行。
操作510包括至少部分基于預編碼的符號的組及預編碼的符號在組內的位置將預編碼的符號向量中預編碼的符號映射到多載波通信信道的多個子載波之一和多個空間信道之一上。在一些實施例中，操作510可以包括將預編碼的符號向量中預編碼的符號向量映射到多載波通信信道的子載波之一和多個發射天線之一上。每個發射天線可以對應空間信道之一，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，操作510可以由例如空間頻率符號映射器110(圖1)的空間頻率符號映射器執行。
操作512包括執行快速傅立葉逆變換(IFFT)以從在操作510中生成的空間頻率映射的符號生成用于在空間信道中相應的一個上RF發射的調制的信號。
圖6是依照本發明一些實施例的符號接收和解碼過程的流程圖。符號接收和解碼過程600可以由例如多載波接收機400(圖4)的多載波接收機來執行，盡管其他多載波接收機也可以是適合的。可以執行過程600以解碼由例如多載波發射機100(圖1)的多載波發射機發射的信號或解碼由過程500(圖5)生成的多載波信號，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
操作604包括解調通過多個接收天線接收的多載波信號的子載波以生成與每個接收天線關聯的接收符號向量。在一些實施例中，接收符號向量可以包括來自多載波通信信道子載波中的每個的符號分量。在一些實施例中，操作604可以由例如FFT電路404(圖4)的FFT電路來執行。
操作606包括通過組合接收符號向量的相應的子載波頻率分量來生成符號向量的組。在一些實施例中，操作606包括整形和/或分用符號向量。在一些實施例中，每組符號向量可以包括從不同子載波組合的符號分量。在一些實施例中，操作606可以由例如分用器406(圖4)的分用器來執行。
操作608包括基于解碼的符號向量在每個子載波基礎上為關聯組的符號向量執行零陷消除以生成零陷消除的符號向量。在一些實施例中，操作608可以迭代消除來自連續層中符號向量的干擾。在一些實施例中，零陷消除器可以抑制來自符號向量407(圖4)的干擾，使得第i層仍可以有來自第一層到第i-1層的干擾，而可以基本沒有來自第i+1層到第M層的干擾，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。在一些實施例中，操作608可以由例如零陷消除器408(圖4)的零陷消除器來執行。
操作610包括通過每次一層將解碼的輸出乘以復數域矩陣來解碼關聯組的符號層以重生成符號向量用于執行零陷消除。在一些實施例中，操作610可以由例如解碼器410(圖4)的解碼器執行。在一些實施例中，操作610包括球解碼來為多載波通信信道的每個子載波生成解碼的QAM符號向量，盡管本發明的范圍不局限于這個方面。
操作612包括為每組解映射解碼的符號向量以生成多個并行比特集。操作612可以由例如解映射器412(圖4)的符號解映射器執行。
操作614包括從多個并行比特集生成串行比特流。在一些實施例中，操作614可以由例如并串行轉換器414(圖4)的并串行轉換器執行。
盡管將過程500和600的各個操作作為單獨的操作示出和說明，但是可以將各個操作中的一個或更多同時執行，并且不要求操作按照示出的順序執行。
本發明的實施例可以以硬件、固件和軟件之一或其組合實現。本發明的實施例還可以作為存儲在機器可讀介質上的指令來實現，這些指令可以由至少一個處理器讀出和執行以進行本文所述的操作。機器可讀介質可以包括以可由機器(例如，計算機)讀取的形式存儲或發射信息的任何機制。例如，機器可讀介質可以包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁盤存儲介質、光存儲介質、閃存裝置、電的、光的、聲的或其他形式的傳播信號(例如，載波、紅外信號、數字信號等)以及其他。
提供摘要是為了符合要求摘要的37C.F.R第1.72(b)節，這將容許讀者確認技術公開內容的性質和要點。可以理解，提交它不是用來限制或解釋權利要求的范圍和含義。
在前面詳細說明中，為了使公開內容簡單化，偶爾在單個實施例中將各種特征組合在一起。該公開的方法不被解釋為反映主題內容所聲明的實施例比在每個權利要求中明確敘述的需要更多的特征的意圖。此外，如下面的權利要求反映的，發明是少于單個公開實施例的所有特征。從而，下面的權利要求由此結合到詳細的說明中，而每個權利要求獨立地作為單獨的首選實施例。
權利要求
1.一種多載波發射機包括預編碼器，通過將多個符號向量中的每個乘以復數域矩陣來編碼所述符號向量以生成預編碼的符號向量；分配器，將所述預編碼的符號向量分組到多個組中，每組有所述預編碼的符號向量中的不止一個；以及空間頻率符號映射器，至少部分基于所述預編碼的符號的組和所述預編碼的符號在所述組內的位置將所述預編碼的符號向量的預編碼的符號映射到多載波通信信道的多個子載波之一和多個空間信道之一上。
2.如權利要求1所述的發射機，還包括符號映射器，從輸入串行比特流生成串行符號流；以及串并行轉換器，從所述串行符號流生成所述多個并行符號向量，所述符號向量中的每個有不止一個符號。
3.如權利要求2所述的發射機，還包括從由空間頻率符號映射器提供的空間頻率映射的符號生成用于在所述空間信道中相應的一個上射頻(RF)發射的信號的快速傅立葉逆變換(IFFT)電路。
4.如權利要求1所述的發射機，其中所述預編碼器是分別預編碼所述多個并行符號向量中的每個以生成多個并行預編碼的符號向量的線性方形預編碼器。
5.如權利要求4所述的發射機，其中所述復數域矩陣是具有基本按行的范德蒙德結構的方形復數域矩陣。
6.如權利要求1所述的發射機，還包括多個發射天線，每個發射天線對應所述空間信道之一。
7.如權利要求6所述的發射機，其中所述預編碼器編碼數量為MxG個并行符號向量，每個并行符號向量有MxK個符號，所述分配器將所述預編碼的符號向量分組到所述并行符號向量的G個組中，每組有所述預編碼的符號向量中的M個，M、G和K是正整數，MxKxG等于所述多載波通信信道的數據子載波的數量，以及M對應于所述發射天線的數量。
8.如權利要求7所述的發射機，其中所述預編碼的符號向量的符號與符號層關聯，其中對于每組，層的數量是M，所述空間頻率符號映射器基于與所述符號關聯的組和層將所述預編碼的符號向量中每個預編碼的符號映射到所述子載波之一和所述發射天線之一上，以及所述空間頻率符號映射器將MxKxG個符號映射到每個發射天線上并以所述MxKxG個符號的倍數將所映射的符號提供給與所述發射天線關聯的IFFT電路用于在所述子載波上調制。
9.如權利要求7所述的發射機，其中所述空間頻率符號映射器基于所述符號的組和在所述組內的位置將所述層的至少一些符號以連續方式映射到所述子載波和所述發射天線上。
10.如權利要求1所述的發射機，其中所述多載波通信信道包括所述多個空間信道，每個空間信道與所述多個發射天線之一關聯，每個空間信道采用與其他空間信道相同的頻率子載波，所述發射天線互相之間有至少大約發射頻率的半波長的間隔。
11.如權利要求1所述的發射機，其中所述多載波通信信道包括多個符號調制的子載波，以及每個符號調制的子載波可以實際上在所述其他子載波的中心頻率上有零陷以實現在所述多載波通信信道的子載波之間實際的正交。
12.如權利要求1所述的發射機，其中所述發射機是包括所述多載波發射機和多載波接收機的多載波通信站的一部分，其中所述多載波接收機包括分用器，通過組合接收符號向量的相應的子載波頻率分量生成符號向量的組；與符號向量的每組關聯的零陷消除器，基于解碼的符號向量在每個子載波基礎上為所關聯的組的符號向量執行零陷消除，所述零陷消除器生成零陷消除的符號向量；與每組關聯的解碼器，解碼所關聯的組的符號層并且每次一層將所述解碼器的輸出乘以復數域矩陣來為所述零陷消除器重生成符號向量。
13.一種多載波接收機包括分用器，通過組合接收符號向量的相應的子載波頻率分量生成符號向量的組；與符號向量的每組關聯的零陷消除器，基于解碼的符號向量在每個子載波基礎上為所關聯的組的符號向量執行零陷消除，所述零陷消除器生成零陷消除的符號向量；與每組關聯的解碼器，解碼所關聯的組的符號層并且每次一層將所述解碼器的輸出乘以復數域矩陣來為所述零陷消除器重生成符號向量。
14.如權利要求13所述的接收機，其中所述零陷消除器迭代消除來自連續層中的符號向量的干擾。
15.如權利要求13所述的接收機，其中由所述分用器生成的每組符號向量包括從不同子載波組合的符號分量，以及所述解碼器是球解碼器并且為所述多載波通信信道的每個子載波生成解碼的正交幅度調制的符號向量。
16.如權利要求13所述的接收機，還包括FFT電路，解調通過多個接收天線接收的所述多載波通信信號的接收的子載波來生成與每個接收天線關聯的接收符號向量，所述接收符號向量包括來自所述多載波通信信道的多個子載波的符號分量；解映射器，為每組解映射所解碼的符號向量來生成多個并行比特集；以及并串行轉換器，從所述多個并行比特集生成串行比特流。
17.如權利要求13所述的接收機，其中所述接收機是包括所述多載波接收機和多載波發射機的多載波通信站的一部分，其中所述多載波發射機包括預編碼器，通過將多個符號向量中的每個乘以復數域矩陣來編碼所述符號向量以生成預編碼的符號向量；分配器，將所述預編碼的符號向量分組到多個組中，每組有所述預編碼的符號向量中的不止一個；以及空間頻率符號映射器，至少部分基于所述預編碼的符號的組和所述預編碼的符號在所述組內的位置將所述預編碼的符號向量的預編碼的符號映射到多載波通信信道的多個子載波之一和多個空間信道之一上。
18.一種通信站包括多個天線；以及多載波發射機，以空間頻率分組碼來編碼符號用于在多載波通信信道上發射，其中所述空間頻率分組碼包括映射到所述多個發射天線和所述多載波通信信道的子載波上的預編碼的符號。
19.如權利要求18所述的通信站，其中所述多載波發射機包括預編碼器，通過將多個符號向量中的每個乘以復數域矩陣來編碼所述符號向量以生成預編碼的符號向量；分配器，將所述預編碼的符號向量分組到多個組中，每組有所述預編碼的符號向量中的不止一個；以及空間頻率符號映射器，至少部分基于所述預編碼的符號的組和所述預編碼的符號在所述組內的位置將所述預編碼的符號向量的預編碼的符號映射到多載波通信信道的多個子載波之一和多個空間信道之一上。
20.如權利要求18所述的通信站，還包括多載波接收機，利用迭代抑制過程以連續消除來自各符號層的干擾，解碼通過所述多載波通信信道接收的用所述空間頻率分組碼編碼的信號。
21.如權利要求20所述的通信站，其中所述多載波接收機包括分用器，通過組合接收符號向量的相應的子載波頻率分量生成符號向量的組；與符號向量的每組關聯的零陷消除器，基于解碼的符號向量在每個子載波基礎上為所關聯的組的符號向量執行零陷消除，所述零陷消除器生成零陷消除的符號向量；與每組關聯的解碼器，解碼所關聯的組的符號層并且每次一層將所述解碼器的輸出乘以復數域矩陣來為所述零陷消除器重生成符號向量。
22.一種通過多載波通信信道發射的方法包括通過將多個符號向量中的每個乘以復數域矩陣來編碼所述符號向量以生成預編碼的符號向量；將所述預編碼的符號向量分組到多個組中，每組有所述預編碼的符號向量中的不止一個；以及至少部分基于所述預編碼的符號的組和所述預編碼的符號在所述組內的位置將所述預編碼的符號向量的預編碼的符號映射到多載波通信信道的多個子載波之一和多個空間信道之一上。
23.如權利要求22所述的方法包括從輸入串行比特流生成串行符號流；以及從所述串行符號流生成所述多個并行符號向量，所述符號向量中的每個有不止一個符號。
24.如權利要求23所述的方法還包括執行快速傅立葉逆變換(IFFT)，以從通過所述預編碼的符號的映射生成的空間頻率映射的符號生成用于在所述空間信道中相應的一個上射頻(RF)發射的信號。
25.如權利要求22所述的方法，其中編碼包括以分別預編碼所述多個并行符號向量中的每個以生成多個并行預編碼的符號向量的線性方形預編碼器來編碼所述符號向量。
26.如權利要求25所述的方法，其中所述復數域矩陣是具有基本按行的范德蒙德結構的方形復數域矩陣。
27.如權利要求22所述的方法，其中所述映射包括將所述預編碼的符號向量的預編碼的符號映射到所述多載波通信信道的子載波之一和多個發射天線之一上，其中每個發射天線對應所述空間信道之一。
28.如權利要求27所述的方法，其中所述編碼包括編碼數量為MxG個并行符號向量，每個并行符號向量有MxK個符號，所述分組包括將所述預編碼的符號向量分組到所述并行符號向量的G個組中，每組有所述預編碼的符號向量中的M個，M、G和K是正整數，MxKxG等于所述多載波通信信道的數據子載波的數量，以及M對應所述發射天線的數量。
29.如權利要求28所述的方法，其中所述預編碼的符號向量的符號與符號層關聯，其中對于每組，層的數量是M，所述映射還包括基于與所述符號關聯的組和層將所述預編碼的符號向量中每個預編碼的符號映射到所述子載波之一和所述發射天線之一上，以及所述映射還包括將MxKxG個符號映射到每個發射天線上并以所述MxKxG個符號的倍數提供所映射的符號用于在所述子載波上調制。
30.如權利要求28所述的方法，其中所述映射包括基于所述符號的組和在所述組內的位置將所述層的至少一些符號以連續方式映射到所述子載波和所述發射天線上。
31.如權利要求22所述的方法，其中所述多載波通信信道包括所述多個空間信道，每個空間信道與所述多個發射天線之一關聯，每個空間信道采用與其他空間信道相同的頻率子載波，所述發射天線互相之間有至少大約發射頻率的半波長的間隔。
32.如權利要求22所述的方法，其中所述多載波通信信道包括多個符號調制的子載波，以及每個符號調制的子載波可以實際上在所述其他子載波的中心頻率上有零陷以實現在所述多載波通信信道的子載波之間實際的正交。
33.一種通過多載波通信信道接收的方法，包括通過組合接收符號向量的相應的子載波頻率分量生成符號向量的組；基于解碼的符號向量在每個子載波基礎上為所關聯的組的符號向量執行零陷消除以生成零陷消除的符號向量；通過每次一層將解碼的輸出乘以復數域矩陣來解碼所關聯的組的符號層以重生成符號向量用于執行所述零陷消除。
34.如權利要求33所述的方法，其中執行零陷消除包括迭代消除來自連續層中的符號向量的干擾。
35.如權利要求33所述的方法，其中每組符號向量包括從不同子載波組合的符號分量，并且解碼包括球解碼來為所述多載波通信信道的每個子載波生成解碼的正交幅度調制的符號向量。
36.如權利要求35所述的方法，還包括解調通過多個接收天線接收的所述多載波通信信號的接收的子載波來生成與每個接收天線關聯的接收符號向量，所述接收符號向量包括來自所述多載波通信信道的多個子載波的符號分量；為每組解映射所解碼的符號向量來生成多個并行比特集；以及從所述多個并行比特集生成串行比特流。
37.一種系統包括一個或更多基本全向的發射天線；耦合到所述發射天線的多載波發射機，所述多載波發射機包括預編碼器，通過將多個符號向量中的每個乘以復數域矩陣來編碼所述符號向量以生成預編碼的符號向量；分配器，將所述預編碼的符號向量分組到多個組中，每組有所述預編碼的符號向量中的不止一個；以及空間頻率符號映射器，至少部分基于所述預編碼的符號的組和所述預編碼的符號在所述組內的位置將所述預編碼的符號向量的預編碼的符號映射到多載波通信信道的多個子載波之一和多個空間信道之一上。
38.如權利要求37所述的系統，其中所述發射機還包括符號映射器，從輸入串行比特流生成串行符號流；以及串并行轉換器，從所述串行符號流生成所述多個并行符號向量，所述符號向量中的每個有不止一個符號。
39.如權利要求38所述的系統，其中所述發射機還包括從由空間頻率符號映射器提供的空間頻率映射的符號生成用于在所述空間信道中相應的一個上射頻(RF)發射的信號的快速傅立葉逆變換(IFFT)電路。
40.一種機器可讀的提供指令的介質，當它們由一個或更多處理器執行時，使得所述處理器執行的操作包括通過將多個符號向量中的每個乘以復數域矩陣來編碼所述符號向量以生成預編碼的符號向量；將所述預編碼的符號向量分組到多個組中，每組有所述預編碼的符號向量中的不止一個；以及至少部分基于所述預編碼的符號的組和所述預編碼的符號在所述組內的位置將所述預編碼的符號向量的預編碼的符號映射到多載波通信信道的多個子載波之一和多個空間信道之一上。
41.如權利要求40所述的機器可讀介質，其中所述指令，當進一步由所述處理器中的一個或更多執行時，使得所述處理器執行的操作還包括從輸入串行比特流生成串行符號流；以及從所述串行符號流生成所述多個并行符號向量，所述符號向量中的每個有不止一個符號。
42.如權利要求41所述的機器可讀介質，其中所述指令，當進一步由所述處理器中的一個或更多執行時，使得所述處理器執行的操作還包括，執行快速傅立葉逆變換(IFFT)，以從通過所述預編碼的符號的映射生成的空間頻率映射的符號生成用于在所述空間信道中相應的一個上射頻(RF)發射的信號。
全文摘要
多載波發射機使用高吞吐量空間頻率分組碼將發射符號映射到多載波通信信道的某個發射天線和某個子載波上。
文檔編號H04L1/02GK1849769SQ200480026317
公開日2006年10月18日 申請日期2004年9月10日 優先權日2003年9月15日
發明者L·邵 申請人:英特爾公司