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CN1864360B - 用于多载波多输入多输出传输的发射器、接收器、系统及有关方法 - Google Patents

用于多载波多输入多输出传输的发射器、接收器、系统及有关方法 Download PDF

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CN1864360B
CN1864360B CN2004800292979A CN200480029297A CN1864360B CN 1864360 B CN1864360 B CN 1864360B CN 2004800292979 A CN2004800292979 A CN 2004800292979A CN 200480029297 A CN200480029297 A CN 200480029297A CN 1864360 B CN1864360 B CN 1864360B
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spatial
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亚历山大·马尔特塞夫
埃里克·雅各布森
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Abstract

在正交频分复用(OFDM)系统中，发射机和/或接收机在非正交的空间信道上传送分离的数据流。每条空间信道可以用同一套OFDM子载波，并且可以利用空间信道的多径特性，允许传送额外数据而不增加频率带宽。空间频率子载波调制任务可以以每个子载波为基础动态地进行分配，也可以以每条空间信道为基础动态地进行分配，以帮助最大化信道的数据携带能力。在一些实施方案中，空间信道中的每一条都可以与多个空间分集天线中的一个相关联。在其他实施方案中，可以进行波束形成，以允许在空间信道内发送和/或接收信号。

Description

用于多载波多输入多输出传输的发射器、接收器、系统及有关方法
技术领域
本发明的实施方案涉及无线通信。在一些实施方案中，本发明涉及正交频分复用通信，并且在一些实施方案中，本发明涉及无线局域网。
背景技术
很多常规正交频分复用(OFDM)系统的数据率受到可以在OFDM信道的经过符号调制的子载波上有效地传送的最大调制阶数(modulation order)(例如每个符号的位)的限制。因此，存在着对用于传送(communicate)额外数据而不增加频率带宽的装置和方法的一般需求。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种发射机，包括：解析器，所述解析器把表示正交频分复用符号的位块解析成具有可变数目的已编码位的组；子载波调制器，所述子载波调制器根据每一个子载波的空间频率子载波调制任务在正交频分复用子载波上分别地调制所述组，以生成经过符号调制的子载波；以及IFFT电路，所述IFFT电路从所述经过符号调制的子载波为在多条空间信道上进行的后续RF发送生成时域波形，其中所述空间频率子载波调制任务包括用于所述空间信道中每一条的每一个正交频分复用子载波的调制任务，其中所述解析器是空间频率解析器，以把可变尺寸的位块解析成空间频率位组，每个空间频率位组和所述正交频分复用符号的空间分量以及频率分量相关联，所述空间分量与所述空间信道中的一条相关联，所述频率分量与所述正交频分复用子载波中的一个相关联，以及其中所述空间频率子载波调制任务由接收站基于所述空间信道中每一条的所述正交频分复用子载波中的每一个的信道特性来提供的。
根据本发明的另一方面，提供了一种接收机，包括：FFT电路，所述FFT电路生成在多条空间信道的正交频分复用子载波上接收到的符号的频域表示；子载波解调器，所述子载波解调器根据空间频率子载波调制任务解调每个子载波的所述频域表示，以生成位组；以及反解析器，所述反解析器组合所述位组以生成表示所述符号的已编码位块，其中所述符号是正交频分复用符号，其中所述空间频率子载波调制任务被提供给发射站，以发送所述符号，以及其中所述接收机还包括子载波调制任务生成器，所述子载波调制任务生成器基于所述空间信道的信道特性在向所述发射站发送之前确定每个子载波的所述空间频率子载波调制任务。
根据本发明的另一方面，提供了一种由发射站执行的方法，包括：把表示正交频分复用符号的位块解析成具有可变数目的已编码位的组；根据空间频率子载波调制任务在正交频分复用子载波上分别地调制所述位组，以生成经过符号调制的子载波；以及通过在所述经过符号调制的子载波上执行快速傅立叶反变换(IFFT)为在多条空间信道上进行的后续RF发送生成时域波形，其中所述空间频率子载波调制任务包括用于所述空间信道中每一条的每一个正交频分复用子载波的调制任务，其中所述解析器是空间频率解析器，以把可变尺寸的位块解析成空间频率位组，每个空间频率位组和所述正交频分复用符号的空间分量以及频率分量相关联，所述空间分量与所述空间信道中的一条相关联，所述频率分量与所述正交频分复用子载波中的一个相关联，以及其中所述空间频率子载波调制任务由接收站基于所述空间信道中每一条的所述正交频分复用子载波中的每一个的信道特性来提供的。
根据本发明的另一方面，提供了一种由接收站执行的方法，用以接收正交频分复用符号，该方法包括：生成在多条空间信道的正交频分复用子载波上接收到的符号的频域表示；根据空间频率子载波调制任务分别地解调每个子载波的所述频域表示，以生成位组；从所述位组生成所述符号，其中所述空间频率子载波调制任务由所述接收站提供给发射站，以发送所述符号，以及其中所述接收机还包括子载波调制任务生成器，以及其中所述方法还包括所述子载波调制任务生成器基于所述空间信道的信道特性在向所述发射站发送之前确定每个子载波的所述空间频率子载波调制任务。
根据本发明的另一方面，提供了一个系统，包括：多个全向的空间分集发送天线；以及发射机，其中所述发射机包括：解析器，所述解析器把表示发送正交频分复用符号的位块解析成组；子载波调制器，所述子载波调制器根据空间频率子载波调制任务在正交频分复用子载波上分别地调制所述位组，以生成经过符号调制的子载波；以及IFFT电路，所述IFFT电路从所述经过符号调制的子载波为通过所述空间分集发送天线进行的后续RF发送生成时域波形，其中所述空间频率子载波调制任务包括用于所述空间信道中每一条的每一个正交频分复用子载波的调制任务，其中所述解析器是空间频率解析器，以把可变尺寸的位块解析成空间频率位组，每个空间频率位组和所述正交频分复用符号的空间分量以及频率分量相关联，所述空间分量与所述空间信道中的一条相关联，所述频率分量与所述正交频分复用子载波中的一个相关联，以及其中所述空间频率子载波调制任务由接收站基于所述空间信道中每一条的所述正交频分复用子载波中的每一个的信道特性来提供的。
附图说明
所附权利要求书针对本发明的各种实施方案。然而，当与附图一起考虑此详细描述时能呈现对本发明的实施方案更完整的理解。其中，在附图中同样的参考标号表示类似的要素(items)，并且：
图1是根据本发明的一些实施方案的发射机的框图；
图2是根据本发明的一些实施方案的接收机的框图；
图3是根据本发明的一些实施方案的无线通信设备的框图；
图4是根据本发明的一些实施方案的OFDM符号发送过程的流程图；以及
图5是根据本发明的一些实施方案的OFDM符号接收过程的流程图。
具体实施方式
下面的描述和附图示出了本发明的详细实施方案，足以使本领域技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构、逻辑、电气、过程和其他改变。实施例仅仅代表可能的变化。除非明确要求，否则个别的(individual)组件(component)和功能是可选的，并且操作的顺序也可以改变。一些实施方案的部分和特征可以被包括在其他实施方案的部分和特征中，或者可以被其他实施方案的部分和特征所替换。本发明的实施方案的范围涵盖权利要求书的范围，以及这些权利要求所有的可用的等同物。在这里，用术语“发明”来表示本发明的这些实施方案的个别或全体，仅仅是为了方便，而非意图要自动地将本应用的范围限制到任何个别的发明或发明性的概念(如果事实上公开了多于一个的发明)。
图1是根据本发明的一些实施方案的发射机的框图。发射机100可以是无线通信设备的一部分，并且可以发送正交频分复用(例如OFDM)通信信号。发射机100可以在预先确定的频谱内的信道上发送OFDM符号。所述信道可以包括多个正交子载波。在一些实施方案中，信道的正交子载波可以是间隔很近的OFDM子载波。为了达到这些间隔很近的子载波之间的正交性，特定信道的子载波在该信道的其他子载波的基本中心频率处可以为零(null)。
在一些实施方案中，发射机100可以使用多于一个的空间分集(spatially diverse)天线114，以将信道“划分”为一个或更多个空间信道。在一些实施方案中，每个发射天线114可以定义一个空间信道。在一些实施方案中，波束形成操作可以用来将信道“划分”成空间信道。在这些实施方案中，每一条空间信道都可以用来在与其他空间信道相同的子载波上传送分离的(separate)或独立的数据流，允许传送额外的数据而不增加频率带宽。对空间信道的使用可以利用信道的多径特性。在一些实施方案中，空间信道可以是非正交信道，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
根据一些实施方案，发射机100可以根据单独的子载波调制任务(assignment)对每条空间信道的子载波分别地进行符号调制。这可以被称为自适应位加载(ABL)。因此，一个或更多个位可以由子载波上被调制的符号来表示。每条空间信道的调制任务可以是基于该空间信道的信道特性或信道条件的，尽管本发明的范围在此方面不受限制。在一些实施方案中，这些空间频率子载波调制任务可以从每个符号零位多至每个符号十位或更多位。按照调制水平，空间频率子载波调制任务可以包括二进制相移键控(BPSK，每个符号传送一位)、正交相移键控(QPSK，每个符号传送两位)、8PSK(每个符号传送三位)、16-正交幅度调制(16-QAM，每个符号传送四位)、32-QAM(每个符号传送五位)、64-QAM(每个符号传送六位)、128-QAM(每个符号传送七位)和256-QAM(每个符号传送八位)。也可以使用具有更高的每子载波数据传送率的子载波调制任务。
OFDM符号可以被看作在所有的空间信道的个别子载波上经过调制的符号的组合。因为每个经过符号调制的子载波的位的数目和可以使用的空间信道的数目是可变的，所以每个OFDM符号的位的数目可以很不相同。例如，当使用了四个发送天线来提供四条空间信道，当每条空间信道使用多至48个OFDM数据子载波，并且当每个子载波具有范围在每个符号零位和每个符号六位的空间频率子载波调制任务，则每个OFDM符号的位数可以多至1152位(4条空间信道×每条空间信道48个数据子载波×每个符号6位)，除了其他因素外，取决于空间信道的信道条件。
根据一些实施方案，用于在空间信道上发送的数据以位流101的形式被提供给发射机100。编码器102可以向位流101应用前向纠错(FEC)码，以生成包括位流103的已编码位。位交织器104可以在位块上执行交织操作，以生成经过交织的位块105。位块105可以表示OFDM符号。解析器(parser)106可以将位块105解析成具有可变已编码位数目的位组107。一个组中已编码位的可变的数目可以由与特定空间信道的特定子载波相关联的空间频率子载波调制任务来确定。子载波调制器108可以根据空间频率子载波调制任务在每条空间信道的相应OFDM子载波上分别地调制位组107，以生成经过符号调制的子载波109。在一些实施方案中，解析器106可以包括串并转换，以将位组以并行的形式提供给子载波调制器108。
在一些实施方案中，经过符号调制的子载波109可以包括用于每条空间信道的每个子载波的经过符号调制的子载波。OFDM符号可以用所有经过符号调制的子载波109的组合来表示。在这些实施方案中的一些中，多个单独的子载波调制器108(例如每个子载波一个调制器)可以每一个相应地调制一个单独的OFDM子载波。在这些实施方案中，多个子载波调制器108中的每一个可以调制不同空间信道的相同频率子载波的符号。
快速傅立叶反变换(IFFT)电路110可以在经过符号调制的子载波109上执行IFFT，以生成OFDM符号的时域表示。几乎任何形式的离散傅立叶反变换(IDFT)都可以用来执行反变换操作。由IFFT电路110生成的时域采样(sample)的数目可以等于输入到那的频率分量(component)的数目。在一些实施方案中，IFFT电路110可以从每条空间信道的经过符号调制的子载波109的组合为该空间信道生成一个时域波形。
IFFT电路110也可以将IFFT操作生成的时域采样(可以是并行的形式)转换成一个或更多个串行符号流111。IFFT电路110也可以增加周期扩展(或保护时间间隔(guardinterval))，以减少信道中的符号间干扰。在一些实施方案中，由IFFT电路生成的串行符号流111的数目可以与空间信道的数目相对应，尽管本发明的范围在此方面不受限制。射频(RF)电路112可以为串行符号流111中的每一个准备好在相应的一条空间信道上进行RF发送的准备。
在一些实施方案中，空间分集天线114中的每一个都可以与一条空间信道相关联，并且可以从RF电路112中相关联的一个接收RF信号。空间分集天线114可以分离开一定的距离。最小的分离距离可以基于用来通信的频谱的波长。在一些实施方案中，分离开几个厘米就足以帮助保证空间信道间的多径差别。天线114可以包括一个或更多个定向的或全向的天线，包括例如双极天线、单极天线、环路天线、微带天线或适合于发射机100发送RF信号的其他类型的天线。
在一些实施方案中，空间频率子载波调制任务可以基于信道条件，例如在特定空间信道上的特定子载波的信号干扰噪声比(SINR)。在一些实施方案中，空间频率子载波调制任务可以由接收站确定和提供，尽管本发明的范围在此方面不受限制。在一些实施方案中，较高的子载波调制任务(例如每个符号更多位)可以用于具有较好SINR的子载波。
在一些实施方案中，位交织器104可以将可变数目的位流103的已编码位输入到交织器104的交织器矩阵中。在一些实施方案中，所述可变数目的已编码位可以包括一个OFDM符号，并且可以包括每个OFDM符号的已编码位的数目(Ncbps)。在一些实施方案中，系统控制器118可以基于每条空间信道的子载波的空间频率子载波调制任务来计算每个OFDM符号的可变的已编码位数目。在一些实施方案中，每个OFDM符号的已编码位的数目可以由系统控制器118提供给位交织器104。
在一些实施方案中，系统控制器118可以如示出地生成并向发射机100的一个或更多个其他部件(element)提供传输格式参数。传输格式参数可以包括空间频率子载波调制任务以及每个OFDM符号的已编码位的数目。传输格式参数也可以包括其他信息，以指明OFDM符号如何被调制。在一些实施方案中，除了每个OFDM符号的已编码位的数目之外，传输格式参数可以包括每个空间流上要被调制的位的数目。在一些实施方案中，子载波调制任务也可以被提供给交织器104，尽管在本发明的范围此方面不受限制。
在一些实施方案中，解析器106可以将表示OFDM符号的码块解析成具有可变数目的已编码位的组，并且子载波调制器108可以根据空间频率子载波调制任务分别地调制OFDM子载波上的位组，以生成经过符号调制的子载波109。IFFT电路110可以从经过符号调制的子载波为在空间信道上进行的后续RF发送生成时域波形。在这些实施方案中，位组的数目可以等于空间信道数目乘以信道的OFDM子载波数目。
在一些实施方案中，发射机100可以包括用于每条空间信道的RF链(chain)。RF链可以包括用于每条空间信道的RF电路112中的一个和IFFT电路110中相关联的一个。尽管为每个RF链示出了天线114中的一个，但是这不是一个要求。另一方面，调制器108可以与特定的子载波相关联，而不是与空间信道相关联，从而使得任意一个调制器可以调制每一条空间信道的相应子载波(即具有相同子载波频率的子载波)。对于每一个子载波来说，  多个符号可以由调制器108中的一个来进行处理。
在一些实施方案中，存在N个OFDM子载波和M个空间信道，则解析器106可以提供N×M个位组。在一些实施方案中，N和M可以是小于100的正整数。在一些示例性实施方案中，存在四十八个数据子载波和十个空间信道，则可能存在多至480个位组。例如，当使用64 QAM的最大调制时，每个位组可以各自具有多至六个位，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在一些实施方案中，解析器106可以是空间频率解析器，以将可变尺寸的位块解析成空间频率位组。每个空间频率组可以与一条空间信道相关联，并且与所述相关联的空间信道的子载波频率相关联。
在一些实施方案中，交织器104和解析器106的功能可以以与上述不同的顺序执行。例如，解析操作可以在交织操作之前执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。在一些实施方案中，符号交织器可以在解析操作之后使用。在一些实施方案中，可以为每条空间信道分别地执行交织操作，尽管本发明的范围在此方面不受限制。在一些实施方案中，编码器102可以使用一种并非总是需要交织操作的码，如低密度奇偶校验码(LDPC)。
在一些实施方案中，发射机100可以包括空间频率交织器。在这些实施方案中，交织器104和解析器106的功能可以被组合到空间频率交织器中。在这些实施方案中，交织操作可以在解析操作之前、之中、之后执行，并且可以在任何位组上执行，以帮助保证相邻的位被至少两个子载波分离开。
在一些实施方案中，发射机100可以在宽带通信信道上发送OFDM符号。所述宽带信道可以包括一个或更多个子信道。子信道可以是频分复用的(即在频率上分离)，并且可以在预先确定的频谱内。子信道可以包括多于一条的空间信道，并且特定子信道的空间信道可以使用同一套正交数据子载波。在一些实施方案中，宽带信道可以包括多至四条或更多条的子信道，并且每条子信道可以具有多至四十八个或更多个的正交数据子载波。每一条子信道可以具有由RF链的数目确定的数目的空间信道。在这些实施方案的一些中，子信道可以具有约为20MHz的带宽，并且可以为子信道的每条空间信道的每个OFDM子载波分配单独的一个空间频率子载波调制任务，所述空间频率子载波调制任务在每个符号零位和每个符号十位或更多位之间。在这些实施方案中，发射机100可以在包括宽带信道的子信道的空间信道上发送OFDM符号。具有更大或更小带宽的子信道也可以适用。
在一些实施方案中，信道的频谱可以包括5GHz的频谱或2.4GHz的频谱。在这些实施方案中，5GHz的频谱可以包括范围约为4.9到5.9GHZ的频率，而2.4GHz的频谱可以包括范围约为2.3到2.5GHz的频率，尽管本发明的范围在此方面不受限制，其他频谱也同样地适用。
图2是根据本发明的一些实施方案的接收机的框图。接收机200可以是无线通信设备的一部份，并且可以在具有多于一条空间信道的OFDM信道上接收OFDM通信信号。OFDM信号可以已经根据ABL方案发送，所述ABL方案为每条空间信道的每个子载波采用单独的空间频率子载波调制任务。发射机100(图1)是可以发送合适的OFDM符号的发射机的实施例，尽管其他的发射机也可以适用。
接收机200可以包括一个或更多个空间分集天线214和RF电路212，以在多条空间信道上接收OFDM符号。接收机200也可以包括快速傅立叶变换(FFT)电路210，以生成在OFDM子载波上接收到的OFDM符号的频域表示209。接收机200也可以包括子载波解调器208，以根据空间频率子载波调制任务为来自每条空间信道的每个子载波解调频域表示209，从而生成位组207。接收机200也可以包括反解析器206，以组合位组207，从而生成表示OFDM符号的位块205。解交织器204可以在已编码位块205上执行解交织操作，并且译码器202可以译码位块，从而生成已译码位序列201。
在一些实施方案中，接收机200可以包括用于每条空间信道的RF链。RF链可以包括用于每条空间信道的RF电路212中的一个和IFFT电路210中相关联的一个。在一些实施方案中，天线214可以是空间分集天线，并且每一个天线都可以与一条空间信道相关联。尽管为每个RF链示出了天线214中的一个，但是这不是一个要求。另一方面，解调器208可以与特定的子载波相关联，而不是与特定空间信道相关联，从而使得任意一个解调器可以解调每一条空间信道的相应子载波(即具有相同子载波频率的子载波)。对于每一个子载波来说，多个符号可以由解调器208中的一个来进行处理。
解调器可以以各种方式实现。在一些实施方案中，解调器208可以用最小均方差(MMSE)接收机实现。在其他实施方案中，解调器208可以用连续干扰消除(successiveinterference cancellation)算法实现。在其他实施方案中，解调器208可以用最大似然(ML)解调器或者具有完全或减少的搜索空间算法(例如球形译码(sphere decoding))的软输出类最大似然解调器(soft-output ML-like)  (例如差分-最小-差分(difference-min-difference)解调器)来实现。在一些实施方案中解调器208可以传递软的位级别对数似然比(LLR)，所述对数似然比随后可以被解交织并且被传送到译码器202，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在一些实施方案中，接收机200可以向发射站提供空间频率子载波调制任务，以用于向接收机200发送OFDM符号。在这些实施方案中，接收机200还可以包括子载波调制任务发生器，以基于与空间信道相关联的每一个正交频分复用子载波的信道特性确定空间频率子载波调制任务。信道特性可以包括由接收机200从空间信道上测得的信号噪声干扰比(SINR)，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在一些实施方案中，接收站(例如接收机200)可以测量每个子载波的多输入多输出(MIMO)信道。MIMO信道可以包括多个空间分集通道。接收站可以使用这些测量来计算每个子载波的空间子信道的SINR。在这些实施方案中，接收站可以使用包括用于每一个发射-接收天线对的信道项(channel term)的矩阵信道，并且可以用该矩阵来计算每个子载波的SINR，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在一些实施方案中，发射机100(图1)和/或接收机200可以根据具体的通信协议发送和/或接收RF信号，所述通信协议例如用于无线局域网(WLAN)通信的IEEE 802.11(a)、IEEE 802.11(b)、IEEE802.11(g/h)和/或IEEE 802.16标准，尽管发射机100和/或接收机200也适合于根据其他技术发送和/或接收通信。在一些实施方案中，RF信号可以包括OFDM信号，所述OFDM信号包括多个在5GHz频谱或者2.4GHz频谱的经过符号调制的负载波。
在一些实施方案中，发射机100(图1)和/或接收机200可以是无线通信设备的一部分。无线通信设备可以是个人数字助手(PDA)、具有无线通信功能的膝上型或便携式计算机、网络平板机(web tablet)、无线电话、无线手持机、寻呼机、即时消息设备、MP3播放器、数码相机、接入点或其他可以无线地接收和/或发射信息的设备。
尽管发射机100(图1)和接收机200被示为具有几个分离的功能部件(element)，但是这些功能部件的一个或更多个可以被组合，并且可以用经过软件配置的部件的组合来实现，例如包括数字信号处理器(DSP)的处理部件和/或其他硬件部件。例如，一些部件可以包括一个或更多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)，以及用来执行至少此处所描述的功能的各种硬件和逻辑电路的组合。
当发射机100(图1)和接收机200(图2)包括无线通信设备时，不要求用于发送和用于接收的空间分集天线的数目相等。在一些实施方案中，无线通信设备使用一套空间分集天线来进行接收和发送。然而，根据一些实施方案，发射机100(图1)可以包括用来发送的每一条空间信道的RF链，接收机200(图2)可以包括用来接收的每一条空间信道的RF链。在一些实施方案中，接收机200可以包括波束形成电路，以通过单个接收天线接收空间信道，或通过多于一个的接收天线来接收空间信道，其中接收天线的数目不必要与空间信道的数目相对应。
图3是根据本发明的一些实施方案的无线通信设备的框图。无线通信设备300可以包括收发机302、数据处理器302、空间分集发送天线306和空间分集接收天线308。数据处理器304可以生成位流，例如位流101(图1)，用于通过收发机202的发射机部分进行发送。数据处理器304也可以从收发机302的接收机部分接收已译码的位流，例如位流201(图2)。
无线通信设备300可以在OFDM系统中工作，并且可以采用多个天线306和308，以在空间信道上传送分开的数据流。在一些实施方案中，每一条空间信道可以使用一套相同的OFDM子载波(用于发送和/或接收)，并且可以利用空间信道不同的多径特性，允许传送额外的数据而不增加频率带宽。根据一些实施方案，可以在每条空间信道的每个子载波的基础上动态地分配空间频率子载波调制任务，以帮助最大化信道的数据携带能力。
在一些实施方案中，发射机100(图1)和接收机200(图2)适合用作收发机302，尽管其他收发机也可以适用。在这些实施方案的一些中，发射机和接收机可以共享IFFT和FFT电路。在一些实施方案中，收发机302可以工作在时分双工模式下，并且采用单套空间分集天线来发送和接收，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在一些实施方案中，收发机302可以包括发送天线波束形成器，从而为以单个或多个发送天线(例如天线306中的一个或更多个)在空间信道上进行的后续RF发送在时域波形上进行波束形成操作。在一些实施方案中，收发机302可以包括接收天线波束形成器，从而为以单个或多个接收天线(例如天线308中的一个或更多个)在空间信道上进行的后续RF发送在时域波形上进行波束形成操作。在这些实施方案中，天线308和天线306不必要与空间信道相关联。
无线通信设备300被示为MIMO系统。在这些实施方案中，无线通信设备可以采用多于一个的发送天线用于多于一个的输出数据通道，以及多于一个的接收天线用于多于一个的输入数据通道。在其他实施方案中，无线通信设备300可以使用接收天线308中的单独一个接收天线，以及多于一个的空间分集发送天线306。
在一些实施方案中，通过采用波束形成和/或波束控制(beam-steering)技术，可以使用单个发送天线在多于一条的空间信道上进行发送。在这些实施方案中，收发机302的发射机部分可以包括与每条空间信道相关联的RF链。在一些实施方案中，通过采用波束形成和/或波束控制技术，可以使用单个接收天线在多于一条的空间信道上进行接收。在这些实施方案中，收发机302的接收机部分可以包括与每条空间信道相关联的RF链。
在一些实施方案中，接收和发送可以由相同的一个或更多个天线执行，合适的双工(diplexing)或信号分离电路可以用来分离已接收和已发送的信号。
在一些实施方案中，当设备300工作为OFDM通信系统的一部分(例如作为WLAN的一部分)时，传输格式(transport format)在发射站和接收站都可以是已知的。在一些时分双工(TDD)实施方案中，由于信道的互易性(reciprocity)，链路的两端应用相同的传输格式参数选择算法来选择空间频率子载波调制任务。然而，估计错误可能导致在接收站应用的格式与实际发送的格式不同。在其他实施方案中，传输格式参数可以在发射站和接收站之间进行协商。在一些实施方案中，可以使用请求后发送/清除后发送(request-to-send/clear-to-send，RTS/CTS)信令结构，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
图4是根据本发明的一些实施方案的OFDM符号发送过程的流程图。OFDM符号发送过程400可以由例如发射机100(图1)的发射机执行，以生成OFDM符号，并且根据空间频率子载波调制任务在多于一条的空间信道上发送OFDM符号，尽管其他发射机也可以适用。
在操作402中，表示OFDM符号的已编码位块可以被交织。OFDM符号可以包括每个OFDM符号的已编码位数目(Ncbps)403，其中每个OFDM符号的已编码位数目可以由每条空间信道的每个子载波的空间频率子载波调制任务来确定。在一些实施方案中，空间频率子载波调制任务的数目可以等于子载波的数目乘以空间信道的数目。在一些实施方案中，操作402可以由位交织器104(图1)来执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在操作404中，位可以被解析成代表符号的组。在一些实施方案中，操作404的解析操作可以在操作402的交织操作之前执行。在这些实施方案中，交织操作可以在每个经过解析的位组上执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。每单个组中位的数目可以基于相关联的空间信道的每个子载波的空间频率子载波调制任务。组的数目可以等于子载波的数目乘以空间信道的数目。在一些实施方案中，操作404可以由解析器106(图1)执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在操作406中，表示符号的位组被调制到OFDM子载波上，以为每条空间信道生成经过符号调制的载波。调制可以基于每条相关联的空间信道的每个子载波的空间频率子载波调制任务。在一些实施方案中，操作406可以由子载波调制器108(图1)来执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。调制器108(图1)可以与多个单独的子载波相关联。
在操作408中，可以为每条空间信道生成时域波形。时域波形可以从所有与空间信道相关联的OFDM子载波生成。在一些实施方案中，操作408可以由IFFT电路110(图1)执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。在这些实施方案中，可以为每个子载波提供调制器，并且可以为每条空间信道提供IFFT处理器。
在操作410中，包括时域波形的OFDM符号可以在空间信道上被发送。操作410可以由RF电路112(图1)用一个或更多个天线114(图1)来执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。在一些实施方案中，操作408和410可以包括用与每条空间信道相关联的RF链生成RF信号的操作。例如，RF链可以包括用于每条空间信道的RF电路112(图1)中的一个和IFFT 110(图1)电路中相关联的一个。在一些实施方案中，每个RF链可以包括用于发送与相应空间信道相关联的RF信号的天线，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在其他实施方案中，可以使用单个天线或不一定与空间信道数目相关的其他数目的天线。在这些实施方案中，操作410可以包括在RF电路112(图1)的输出上执行波束形成操作，以允许在每条空间信道上、在其他数目的天线中的单个天线上发送RF信号。
图5是根据本发明的一些实施方案的OFDM符号接收过程的流程图。OFDM符号接收过程500可以由例如接收机200(图2)的接收机执行，以在多于一条的空间信道上接收根据空间频率子载波调制任务所发送的OFDM符号。
在操作502中，OFDM符号可以在多条空间信道上被接收。在一些实施方案中，空间信道可以与空间分集天线相关联。在其他实施方案中，空间信道可以用单个天线或不一定与空间信道数目相关的其他数目的天线来接收。操作502可以包括为每条空间信道将接收到的RF信号转换为串行符号流。在一些实施方案中，操作502可以由RF电路212(图2)执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在操作504中，为每条空间信道生成频域表示。在一些实施方案中，FFT电路210(图2)可以执行操作504，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
操作506基于与每个子载波和每条空间信道相关联的空间频率子载波调制任务来调制频域表示。操作506也可以从基于空间频率子载波调制任务在每条空间信道上接收到的每个子载波来生成位组。在一些实施方案中，操作506可以由解调器208(图2)执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
在一些实施方案中，操作502和504可以由每条空间信道的RF链执行。例如，RF链可以包括用于每条空间信道的RF电路212(图2)中的一个和IFFT 210(图2)电路中相关联的一个。尽管为每个RF链示出了天线214(图2)中的一个，但是这不是一个要求。解调器208(图2)可以执行操作506，并且可以与特定子载波相关联，而不是与特定空间信道相关联，从而使得任意一个解调器可以解调每一条空间信道的相应子载波(即具有相同子载波频率的子载波)。
在一些实施方案中，每个RF链可以包括用来接收与相应空间信道相关联的RF信号的天线，尽管本发明的范围在此方面不受限制。在一些其他的实施方案中，可以使用单个天线或不一定与空间信道数目相关的其他数目的天线。在这些实施方案中，操作510可以包括在RF电路212(图2)的输入上执行波束形成操作，以允许为每条空间信道分离RF信号。
操作508可以基于空间频率子载波调制任务按照适当的顺序组合位组，以生成位块。在一些实施方案中，操作508可以由反解析器(deparser)206(图2)执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。
操作510可以解交织块以生成很多表示OFDM符号的已编码位。操作510可以由解交织器204(图2)执行，尽管本发明的范围在此方面不受限制。随后块可以被译码，以生成已译码的位流。在一些实施方案中，解析操作可以在解交织操作之前执行。
尽管过程400(图4)和过程500各自的(individual)操作被示出和描述为分离的操作，但是这些各自的操作中的一个或更多个可以并行地(concurrently)执行，并且不要求这些操作按照示出的顺序执行。
本发明的实施方案可以用硬件、固件和软件之一或它们的组合来实现。本发明的实施方案也可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，这些指令可以由计算平台来读取和执行，以完成这里所描述的操作。机器可读介质可以包括用于存储或传输具有机器(例如计算机)可读形式的信息的任何介质。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、磁盘存储介质、光盘存储介质、闪存器件、电、光、声或其他形式的传播信号(例如载波、红外线信号、数字信号等)等等。
遵守37 C.F.R.1.72(b)节的规定，即使读者可以理解技术公开内容的本质和要旨，提供了说明书摘要。摘要是基于这样的认识提交的，即它将不会被用于限制或解释权利要求书的范围或含义。
在前面详细的说明书中，各种特征被共同组合在单个的实施方案中以使公开更流畅。这一公开方式不应当解释为其反映了这样的意图：本发明所要求保护的实施方案需要比明确记载于每个权利要求中更多的特征。而是，如下面的权利要求书所表现的，发明的主题比单个公开的实施方案的所有特征要少。因此，下面的权利要求书由此被结合于发明具体实施方式中，每个权利要求单独作为一个独立的优选实施方案。

Claims (24)

1.一种用于多载波多输入多输出传输的发射机，包括：
解析器，所述解析器把表示正交频分复用符号的位块解析成具有可变数目的已编码位的组；
子载波调制器，所述子载波调制器根据每一个子载波的空间频率子载波调制任务在正交频分复用子载波上分别地调制所述组，以生成经过符号调制的子载波；以及
IFFT电路，所述IFFT电路从所述经过符号调制的子载波为在多条空间信道上进行的后续RF发送生成时域波形，
其中所述空间频率子载波调制任务包括用于所述空间信道中每一条的每一个正交频分复用子载波的调制任务，
其中所述解析器是空间频率解析器，以把可变尺寸的位块解析成空间频率位组，每个空间频率位组和所述正交频分复用符号的空间分量以及频率分量相关联，所述空间分量与所述空间信道中的一条相关联，所述频率分量与所述正交频分复用子载波中的一个相关联，以及
其中所述空间频率子载波调制任务由接收站基于所述空间信道中每一条的所述正交频分复用子载波中的每一个的信道特性来提供的。
2.如权利要求1所述的发射机，其中所述时域波形一起包括所述正交频分复用符号，以及
其中每个正交频分复用子载波在其他子载波的中心频率处为零，以达到所述子载波之间的基本正交性。
3.如权利要求2所述的发射机，其中多个空间分集天线中的一个与所述空间信道中相应的一个相关联，以分别地发送在所述经过符号调制的子载波上执行IFFT所产生的所述时域波形中的一个，
其中所述空间信道是具有不同的多径特性的非正交空间信道，以及
其中每个组的所述已编码位的可变数目是基于用于所述正交频分复用子载波中相应的一个和所述空间信道中相应的一条的所述空间频率子载波调制任务。
4.如权利要求2所述的发射机，还包括波束形成器，所述波束形成器为以一个以上的天线在所述空间信道上进行的后续RF发送在所述时域波形上进行波束形成操作。
5.如权利要求1所述的发射机，其中：
所述子载波调制器包括子载波调制电路，以分别地调制每个正交频分复用子载波；以及
所述IFFT电路包括与所述空间信道中的每一条相关联的IFFT电路，以基于由子载波调制器提供的已调制符号为所述正交频分复用子载波分别地生成不同的时域波形。
6.如权利要求5所述的发射机，还包括与所述空间信道中的每一条相关联的RF电路，所述RF电路用于对由IFFT电路提供的时域波形进行RF调制，以在所述空间信道中相关的一条上进行发送。
7.如权利要求1所述的发射机，其中所述信道特性包括由所述接收站为所述空间信道测得的信号噪声干扰比(SINR)。
8.如权利要求1所述的发射机，其中空间频率位组的数目等于所述空间信道的数目乘以所述正交频分复用子载波的数目。
9.如权利要求8所述的发射机，其中组的已编码位的所述可变数目包括零位到十位，以及
其中所述正交频分复用子载波包括N个子载波，
其中所述多条空间信道包括M条空间信道，以及
其中所述子载波调制器包括用于每条子载波的单独的子载波调制电路，所述单独的子载波调制电路用来分别地为每条空间信道调制位组，以及
其中所述解析器提供N×M个位组，其中N和M都是小于100的正整数。
10.如权利要求1所述的发射机，其中所述单独的子载波调制任务包括无调制、BPSK调制、QPSK调制、8-PSK调制、16一QAM、32一QAM、64-QAM、128一QAM和256一QAM中的一个，用于所述正交频分复用子载波中的每一个。
11.如权利要求3所述的发射机，其中宽带信道包括四条子信道，每一条子信道包括多条所述空间信道，
其中所述子信道具有约为20MHz的带宽，
其中子信道的每一个子载波被分配了单独的一个包括在每个符号零位和每个符号十位之间的空间频率子载波调制任务，以及
其中每个子载波根据与所述空间信道中相应的一条相关联的所述空间频率子载波调制任务中的一个进行调制，以及
其中所述发射机在所述宽带信道的每条子信道的所述空间信道上发送所述正交频分复用符号。
12.一种用于多载波多输入多输出传输的接收机，包括：
FFT电路，所述FFT电路生成在多条空间信道的正交频分复用子载波上接收到的符号的频域表示；
子载波解调器，所述子载波解调器根据空间频率子载波调制任务解调每个子载波的所述频域表示，以生成位组；以及
反解析器，所述反解析器组合所述位组以生成表示所述符号的已编码位块，
其中所述符号是正交频分复用符号，
其中所述空间频率子载波调制任务被提供给发射站，以发送所述符号，以及
其中所述接收机还包括子载波调制任务生成器，所述子载波调制任务生成器基于所述空间信道的信道特性在向所述发射站发送之前确定每个子载波的所述空间频率子载波调制任务。
13.如权利要求12所述的接收机，其中所述FFT电路从所述空间信道中的每一条生成频域表示，以及
其中每个正交频分复用子载波在其他子载波的中心频率处为零，以达到所述子载波之间基本正交性。
14.如权利要求13所述的接收机，其中多个空间分集天线中的每一个都与所述空间信道中的相应一条相关联，
其中所述空间信道是具有不同的多径特性的非正交空间信道，以及
其中每个组包括已编码位的可变数目，所述已编码位的可变数目是基于用于所述正交频分复用子载波中相应的一个和所述空间信道中相应的一条的空间频率子载波调制任务。
15.如权利要求13所述的接收机，其中所述空间信道的射频信号是通过一个以上的天线接收的，并且其中所述接收机还包括波束形成器，所述波束形成器分离所述空间信道的信号。
16.一种由发射站执行用于多载波多输入多输出传输的方法，包括：
把表示正交频分复用符号的位块解析成具有可变数目的已编码位的组；
根据空间频率子载波调制任务在正交频分复用子载波上分别地调制所述位组，以生成经过符号调制的子载波；以及
通过在所述经过符号调制的子载波上执行快速傅立叶反变换(IFFT)为在多条空间信道上进行的后续RF发送生成时域波形，
其中所述空间频率子载波调制任务包括用于所述空间信道中每一条的每一个正交频分复用子载波的调制任务，
其中所述解析是空间频率解析，以把可变尺寸的位块解析成空间频率位组，每个空间频率位组和所述正交频分复用符号的空间分量以及频率分量相关联，所述空间分量与所述空间信道中的一条相关联，所述频率分量与所述正交频分复用子载波中的一个相关联，以及
其中所述空间频率子载波调制任务由接收站基于所述空间信道中每一条的所述正交频分复用子载波中的每一个的信道特性来提供的。
17.如权利要求16所述的方法，还包括：
生成所述正交频分复用子载波，其中所述正交频分复用子载波在其他子载波的中心频率处为零，以达到所述子载波之间的基本正交性；以及
在所述空间信道中相应的一条上发送所述时域波形，其中所述时域波形一起包括所述正交频分复用符号。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述空间信道具有不同的多径特性，所述空间信道是包括具有相同子载波频率的所述正交频分复用子载波的非正交信道，以及
其中每个组的所述已编码位的可变数目是基于用于所述正交频分复周子载波中相应的一个和所述空间信道中相应的一条的所述空间频率子载波调制任务中的一个。
19.一种由接收站执行用于多载波多输入多输出传输的方法，用以接收正交频分复用符号，该方法包括：
生成在多条空间信道的正交频分复用子载波上接收到的符号的频域表示；
根据空间频率子载波调制任务分别地解调每个子载波的所述频域表示，以生成位组；
从所述位组生成所述符号，
其中所述空间频率子载波调制任务由所述接收站提供给发射站，以发送所述符号，以及
其中所述接收站包括子载波调制任务生成器，以及
其中所述方法还包括所述子载波调制任务生成器基于所述空间信道的信道特性在向所述发射站发送之前确定每个子载波的所述空间频率子载波调制任务。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述符号是正交频分复用符号，并且其中所述方法还包括接收所述正交频分复用子载波，所述子载波在其他子载波的中心频率处为零，以达到所述子载波之间的基本正交性。
21.如权利要求19所述的方法，其中每一条空间信道由多个空间分集天线中的一个提供，每一条空间信道具有不同的多径特性，以及
其中每个组包括可变数目的已编码位，其中所述已编码位的可变数目基于用于所述正交频分复用子载波中相应的一个和所述空间信道中相应的一条的所述空间频率子载波调制任务中的一个。
22.一个用于多载波多输入多输出传输的系统，包括：
多个全向的空间分集发送天线；以及
发射机，其中所述发射机包括：
解析器，所述解析器把表示发送正交频分复用符号的位块解析成组；
子载波调制器，所述子载波调制器根据空间频率子载波调制任务在正交频分复用子载波上分别地调制所述位组，以生成经过符号调制的子载波；以及
IFFT电路，所述IFFT电路从所述经过符号调制的子载波为通过所述空间分集发送天线进行的后续RF发送生成时域波形，
其中所述空间频率子载波调制任务包括用于所述空间信道中每一条的每一个正交频分复用子载波的调制任务，
其中所述解析器是空间频率解析器，以把可变尺寸的位块解析成空间频率位组，每个空间频率位组和所述正交频分复用符号的空间分量以及频率分量相关联，所述空间分量与所述空间信道中的一条相关联，所述频率分量与所述正交频分复用子载波中的一个相关联，以及
其中所述空间频率子载波调制任务由接收站基于所述空间信道中每一条的所述正交频分复用子载波中的每一个的信道特性来提供的。
23.如权利要求22所述的系统，还包括接收站，其中所述接收站包括：
FFT电路，所述FFT电路生成在正交频分复用子载波上通过空间分集接收天线接收到的接收正交频分复用符号的频域表示；
子载波解调器，所述子载波解调器根据接收信道空间频率子载波调制任务解调所述频域表示，以生成位组；以及
反解析器，所述反解析器组合所述位组，以生成表示接收到的正交频分复用符号的已编码位块。
24.如权利要求22所述的系统，其中所述空间分集发送天线中的一个发送所述时域波形中相应的一个，
其中所述时域波形一起包括所述发送正交频分复用符号，以及
其中每一个正交频分复用子载波在其他子载波的中心频率处为零，以达到所述子载波之间基本正交性。
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