專利名稱：可用于捕捉發射機分集益處的在多發射ofdm系統中的導頻音的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及無線發射，尤其地涉及使用多空間流和導頻音的無線發射。
背景技術：
使用諸如用于802.11協議發射等的OFDM系統，導頻音被用來協助發射和接收。使用MIMO系統或多發射系統，產生了額外的復雜性。MIMO系統能夠提供發射分集增益。在單發射天線上使用單發射空間流的簡單無線發射機的情況下，并不能獲得這些益處，并且即使使用一些導頻音方案，也可能不能獲得某些益處。
在MIMO系統中，導頻音可通過從頭至尾循環空間流從而使用多發射空間流來發射，但隨之頻譜平坦性成為一個問題，如果恰巧此時承載該導頻音的空間流上有衰落，那么導頻跟蹤可能失敗。
發明概述一種使用多個發射天線的發射機的實施例提供可用于捕捉發射機分集益處的導頻音。
在具有在接收機處可區分的多個空間流、其中數據被編碼并和導頻音一起通過通信信道被發射以給接收機提供關于通信信道和/或發射機損傷和/或接收機損傷對所發射的空間流的影響的信息的無線發射機中，可通過標識其間將發射代表已編碼數據的一部分的碼元的多個碼元周期；標識這多個碼元周期的導頻音值，其中所標識的導頻音值使得接收機在接收具有所標識的導頻音值的導頻音的至少一部分時，被提供使接收機能表征通信信道以獲得發射流分集益處的信號；以及在這多個碼元周期里在這多個空間流上發射碼元和導頻音來提供諸益處。在一些實施例中，導頻音在空-時上或在空-時-頻上是正交的，而在其它一些實施例中是半正交的。導頻音值可為等幅和相移的，或者也可能有振幅變化，其中對于一個給定的碼元周期，空間流的至少兩個導頻音是非零的。
以下結合附圖的詳細描述將提供對本發明的特性和優點的更好的理解。
附圖簡述

圖1是本發明可用的無線發射機的框圖。
圖2是本發明可用的無線接收機的框圖。
圖3是更為詳細地示出圖1的發射機的一部分的框圖。
圖4提供了導頻音序列矩陣的多個示例；圖4(a)為2×2Walsh-Hadamard(WH)矩陣；圖4(b)為可用于四個碼元周期上的三個發射空間流的3×4矩陣；圖4(c)為可用于四個碼元周期上的四個發射空間流的4×4矩陣；圖4(d)為替換方案的4×4矩陣。
圖5示出了接收機接收的信號。
圖6是可使用本發明的簡單無線網絡的框圖。
圖7是更加詳細地示出圖6所示網絡的一個設備與一個網絡連接之間的耦合的框圖。
發明詳述在MIMO或多發射系統的各實施例中，多個發射機天線被用來傳送比特序列。通過在多個發射天線上發射，可獲得發射分集的益處。使用導頻音的分集，能夠更好地適應信號衰落。應該理解的是，除非另有指出，否則在此描述的方法和裝置在接收機為單天線接收機或多天線接收機的情況下工作。
貫穿本公開，在一個對象有多個實例并且實例的個數并不嚴格的情況下，這些實例被從“1”編號到“n”，需要理解的是各使用例之間的“n”值不需要一樣。例如，“n”在不同的地方被用作天線的數目，但是該數目在各示例之間可能會有所變化。應該理解的是，這里并不要求所有的實例都被使用。例如，圖1所示的發射機可能設計成有10個天線，但是只有其中7個被使用。這可能是出于省電的目的，因為在信道良好時并不需要10個天線。因此，“n”在不同的背景中可能取不同的值。在上例中，如果全部的天線都被計入，則n＝10，而如果只計入有效天線，則n＝7。天線的數目可從1到20，或者大于20。
在一些地方，Nt被用來指示發射天線/發射空間流的數目，而Nr被用來指示接收天線/接收空間流的數目。不失一般性，這里的許多示例都假定從發射機處的空間信息流的數目(Ns)到發射天線的數目(Nt)的直接映射，即Ns＝Nt，并且當一個值被使用時，另一個值也可被使用，除非另有指示。應該理解的是，當Ns不等于時Nt時，仍可通過直接映射(即空間復用)基于Nt個發送天線來應用導頻映射，或可通過使用與為將Ns個空間流映射到Nt個發送天線而對數據應用的相同的空間映射來將導頻映射應用于這些空間流。
貫穿本公開應該理解的是，圖中所示的線條可能是用于傳送復值的量的時間序列的數字信號線。應該進一步理解的是，諸如求和符等運算符對象可能為復求和符。在其它情況下，所傳送的信號可能為模擬信號、控制信號或一個或多個值的流。
圖1為可使用本文所述的導頻音方案的無線發射機100的框圖。如所示的，無線發射機100包括編碼器102，其具有用于接收要向一個無線接收機(或多個無線接收機)發射的數據的輸入。編碼器102可為FEC、加密、分組和/或其它已知用于無線發射的編碼而將數據編碼。編碼器102的輸出被提供給將已編碼數據映射到發射機的空-時-頻(STF)維度的映射器104。維度代表允許數據被分配的各種構形。給定的一個比特或一集比特(可能僅涉及一組比特，或涉及對應于某群點的一集比特)被映射到各維中的某個特定的地方。一般地，被映射到各維中的不同地方的比特和/或信號以預期它們在接收機處有一定概率可被區分的方式從發射機發射。
空間流以預期不同空間流上的發射在接收機處有一定概率可被區分的方式從發射機被發射。例如，映射到一個空間維的比特被作為一個空間流來發射。該空間流可在其自己的與其它天線空分的天線上、在其自身于多個空分天線上的正交重疊上、在其自身的偏振上等被發射。許多用于空間流分離的技術(涉及在空間上分離天線或其它允許其信號在接收機處可被區分的技術)是已知并可使用的。
在圖1所示的示例中，有Nt個空間流(以相同數目的天線示出，但并非總是這種情況)。Nt的示例包括2、3、4、10或其它大于1的數目。在一些實例中，因為其它空間流的無效，可能只有一個空間流可用，但是應該理解的是本文所述的方案的一些益處只有在有1個以上空間流時才會產生。
在發射機使用多個頻率副載波來發射的情況下，頻率維可能有多個值，從而映射器104可將一些比特映射到一個頻率副載波，而將其它比特映射到另一個頻率副載波。用于數據的頻率副載波可以是由由802.11標準為數據副載波指定的頻率副載波。其它頻率副載波可被保留作為保護頻段、導頻音副載波、或不承載(或并不總是承載)數據的副載波。在圖1所示的示例中，有Nc個數據副載波。Nc的示例包括52、56、114、116或用于OFDM的其它大于1的數目。可諸如通過將導頻音和數據時間復用到各副載波上的空-時導頻映射，來將這些技術用于單副載波系統，然而，本文的眾多示例假定有多個副載波，并且在空-時-頻映射的情形下也預期如此。
時間維是指碼元周期，并且不同的比特可被分配給不同的碼元周期。在有多個空間流、多個副載波以及多個碼元周期的情況下，一個碼元周期的發射可被稱為一個“OFDM(正交頻分復用)MIMO(多輸入多輸出)碼元”。已編碼數據的發射速率可由每個簡單碼元的比特數(log2(所用的群的數目))乘以空間流的數目乘以數據副載波的數目，再除以該碼元周期的長度來確定。
因此，映射器104將把比特(或輸入數據的其它單位)映射到空間流、數據副載波以及碼元周期。如圖1所示，分離的空間流沿著分離的路徑走。在一些實現中，這Nt條路徑用不同的硬件來實現，然而在其它實現中，路徑硬件被重用于一個以上的空間流，或者路徑邏輯用對一個或以上空間流執行的軟件來實現。每個空間流的元件都用參考標號示出，并且類似元件的各實例具有相同的標號，并且實例在括弧中指出。
QAM映射器106將映射器104提供的數據映射到多個群。例如，在使用QAM(正交振幅調制)的情況下，QAM映射器106可每個空間流、每個數據副載波、每個碼元周期被提供4比特，并且將為每個碼元周期的每個數據副載波的每個空間流輸出一個16-QAM群信號(創建串到并(S/P)數據路徑)。也可使用諸如將導致每個碼元周期、每個數據副載波、每個空間流消費6比特的諸如64-QAM等其它調制。其它變體也是可能的。
如所示的，QAM映射器16的輸出在空間和頻率維上被擴展。導頻音插入器108為導頻音副載波插入導頻音。這些信號的集合被提供給將數據和所插入的導頻音的頻率信號轉換為時域信號的快速傅里葉逆變換(IFFT)單元110，時域信號由表示碼元周期k里空間流上的信號和時域樣本的矢量z(k)來表示。
時域信號然后由取IFFT單元110的輸出、將其從并行信號轉換為串行信號(P/S)、添加循環前綴、保護區間開窗等的格式器112(示為每個空間流一個)進行處理，然后作為信號(由矢量u(n)表示)被提供給數模轉換器(DAC)114，數模轉換器114進而將模擬信號提供給向天線輸出RF信號的發射機射頻(TX RF)塊，由此通過被合適地配置成便于無線接收機接收的無線介質來發射輸入到編碼器102的數據。
作為MIMO發射技術領域所公知的，發射分集增益是在接收機處使得發射流的分集相對于信噪比(SNR)改善分組出錯率(PER)的增益。使用本文中說明的一些技術，接收機能夠更好地表征通信信道和/或發射機損傷和/或接收機損傷，諸如相位噪聲和頻率偏移等，從而使得接收機在面對通信信道和/或發射機損傷和/或接收機損傷所引入的信號畸變的情況下能夠更好地解碼所發射的數據。
圖2是可接收和使用來自如本文所述的無線發射機的信號的無線接收機200的框圖。無線接收機200最好能夠使用由無線發射機生成的導頻音來表征信道和/或發射機損傷和/或接收機損傷，并使用該表征來改善在發射時編碼數據的接收。
如所示的，無線接收機200包括饋入向模數轉換器(ADC)204輸出基帶信號的Nr個(Nr表示接收空間流的個數，其可大于、小于或等于發射空間流的個數Nt)接收機射頻(RX RF)塊202的多個天線。如同發射機的情形，由于可使用各種束流控制、正交化等技術來達到多個接收機流，所以所處理的空間流的數目不需要等于天線的數目，并且每個流并不需要被限定于一個天線。
ADC 204的輸出被提供給同步模塊206，同步模塊206將其輸出提供給執行發射機的各元件的逆操作的各種元件。例如，反格式器208(示為每個空間流一個)接收同步模塊206的輸出、移除前綴等、并將數據并行化以便于FFT處理，FFT單元210進行從時域到頻域的轉換，并且導頻音處理器212拾取每個空間流的頻域信號來共同地確定由發射機發射的空間流、頻率副載波和各組碼元周期上的導頻音。由此，檢測器214檢測和解碼各維上的數據并輸出接收機對發射機所發送的內容的估計。
如果接收機知道作為總信息序列的一部分發送的發射序列，則接收機能夠在這些已知的發射序列的幫助下執行信道估計。為了協助正確的導頻音跟蹤、處理、及數據檢測和解碼，信道估計模塊216根據來自同步模塊206的結果、或者在反格式化和FFT對已知的發射序列和對總信息序列的數據部分而言是一樣的情況下根據來自FFT單元210的結果，向導頻音處理器212和檢測器214提供估計信號。
圖3給出更為詳細地示出發射機的一部分的示例。如上所述，數據音(來自QAM映射器等)和導頻音(來自導頻音插入器)被提供給IFFT單元。在數據音和導頻音占用不同頻率副載波的情況下，它們被施加到IFFT單元的不同抽頭并被組合為適當的時域信號。在該示例中，由導頻音插入器108插入的特定導頻音由導頻音生成器300來驅動。導頻音生成器300確定每個空間流、每個導頻音(在發射機提供多個導頻音副載波的情況下)以及每個碼元周期的導頻音的振幅(并且可能確定其相位)。
導頻音的值可從控制信號并且也可能從偽隨機數(PN)生成器302得到。因此，在一個碼元周期中，導頻生成器300將為多個空間流上的一個或多個導頻音中的每一個指定振幅(并且可能指定其相位)。在某些情形中振幅可為零，即意味著可不發射特定空間流的特定導頻音。一碼元周期序列上的一集導頻音值在本文中被稱為導頻音序列。在優選實施例中，給定空間流和導頻副載波的導頻音值在一個碼元周期上被認為是恒定的，并且從一特定碼元周期到下一碼元周期可以改變也可以不變。在這樣的實施例中，這些值可被稱為“導頻碼元”。因此，導頻生成器可包括用于為多個空間流和多個導頻音副載波確定每個碼元周期為這些流和副載波提供哪個導頻音碼元的邏輯。
這里以及下文具體描述了用于確定導頻音序列的各種裝置和方法。通過使用可分辨的導頻音序列集，每個空間流的相位噪聲、頻率偏移、和/或發送信道(或其它可能的損傷)能夠被分別估計。尤其地，可將時間上正交的矢量集作用于多個空間流，以便于在使能量在各空間流間平均分配的情況下區分不同的空間流，并由此能夠從空間流分集獲益。尤其地，可將時間上正交的矢量集作用于多個發射機天線，以便于在使能量在各發射機天線之間平均分配的情況下區分不同的發射機天線。
接著是用于生成導頻音序列的合適模式的方法(在需要說明的情況下還有其相應的裝置)的幾個示例。對于某些實現，導頻音序列由可用矩陣表達的定義來驅動。導頻音序列矩陣的示例在圖4中示出。
圖4(a)是第一行具有元素(1，1)、第二行具有元素(1，-1)的2×2Walsh-Hadamard(WH)矩陣。除非另有指示，根據慣例，矩陣的不同行對應于不同的空間流，而不同的列對應于不同的碼元周期。因此，Nt＝2的發射機的導頻音的模式將為，每個空間流的導頻音對于一個碼元周期將具有相同極性，然后對于下一個碼元周期將具有相反的極性。在一種方法中，該矩陣是循環的，并且導頻音模式每兩個碼元周期重復一次。
圖4(b)為在有三個發射空間流并且在四個碼元周期上循環的情況下使用的3×4矩陣。
圖4(c)為在有四個發射空間流并且在四個碼元周期上循環的情況下使用的4×4矩陣。
令xp(n，k)表示MIMO或多發射OFDM碼元k的副載波n上第p個發射天線上被發射的導頻碼元。對于兩個流的MIMO系統，p＝{1，2}并且副載波n的導頻音值根據表1確定。這提供了合適的空-時(ST)映射。
表1
如上所示，導頻音在空間流和時間(例如，碼元周期)上變化。正交ST映射能夠從MIMO OFDM系統的多維發射中獲益，從而使得接收機能夠組合正交映射并從空-時分集中獲益。為此，xp(n，k)作為p和k的函數最好是正交的。對于部分正交的映射可獲得一定程度的改善。
一般地，使用使得不同空間流具有不同的序列并且一個以上的空間流在給定的碼元周期里具有導頻的映射——其中導頻音是諸如可提供正交性但仍經受得住衰落的具有不同相位的非零值——將可提供分集優勢。
在每個空間流具有多個導頻音的情況下，也可以在空-時-頻上進行映射(STF映射)。正交或部分正交的STF映射在MIMO OFDM系統中可提供類似的益處。為此，xp(n，k)作為p、k和n的函數最好是正交的。在一種方法中，頻率維的正交性是通過使用相同的映射矩陣、并移換一些列來提供的。在其它方法中，不同的導頻音使用不同的矩陣或處理來生成導頻音序列。例如，可使用將不同流、不同碼元周期及不同導頻音副載波的模式的三維矩陣，從而使得導頻音之間的差異并不限于二維矩陣中值的時移。使用這些矩陣，它們在碼元周期上循環，但也可以在空間流和/或頻率上循環，諸如給首兩個流提供一2×4矩陣，然后在次兩個流上復制該矩陣，這提供了至少二階分集。
該定義可被一般化地擴展到任何給定數目的發射天線和/或給定數目的導頻音。
通過使用可分辨的導頻序列集，每個發射機天線的相位噪聲、頻率偏移、和/或發送信道(或其它可能的損傷)能夠被分別估計。尤其地，時間上正交的矢量集可被作用于多個發射機天線以便于在使能量在各發射機天線間平均分配的情況下區分不同的發射機天線，并由此能夠從發射機分集獲益。通過使一個以上的空間流上的導頻音具有非零值，即使在一個流完全衰落時也能夠連續地進行導頻音跟蹤。
為了防止譜線，可將正交導頻序列乘以諸如由IEEE 802.11a標準的第17.3.5.9款指定的偽隨機數(PN)序列、即具有生成多項式S(x)＝x7+x4+1的PN序列等PN序列。可通過將整個導頻映射矩陣乘以PN序列的一個元素或通過將導頻映射乘以每個MIMO OFDM碼元或每組MIMO OFDM碼元的PN序列的一個元素來應用該PN序列。或者，可將每一個MIMO OFDM碼元或每組MIMO OFDM碼元上的導頻乘以來自其它PN序列的相應元素。
作為示例，令n為導頻副載波的索引(即，其副載波號)，并且將發射碼元乘以一正交集(在此示例中為2×2 WH矩陣)。然后如圖5所示，第q個接收天線將觀測到信號。在該接收天線處接收到的第一OFDM碼元的信號是hq1(n)x1(n，1)+hq2(n)x2(n，1)，而下一OFDM碼元的信號是hq1(n)x1(n，2)-hq2(n)x2(n，2)。第q個接收天線接收機的每個MIMO OFDM碼元的共同相位噪聲誤差(CPE)可根據hq1(n)、hq2(n)、x1(n，1)、x2(n，1)、x1(n，2)以及x2(n，2)的知識來確定。該知識可來自知悉x1(n，1)、x2(n，1)、x1(n，2)以及x2(n，2)，并計算接收機處的hq1(n)和hq2(n)。
另外，在假定兩個連續碼元上的CPE相等的情況下，當x1(n，1)＝x1(n，2)且x2(n，1)＝x2(n，2)、或當x1(n，1)＝-x1(n，2)且x2(n，1)＝-x2(n，2)時，可獲得發射機分集增益。需要注意的是，在使用該特定矩陣的情況下，如果信道被反向以使得h1(n)＝-h2(n)，則在導頻音相等時它們將抵消，但對于第二個碼元將不會抵消，從而允許發射機分集益處。
兩個發射天線情況下的接收機處理假設x1(n，1)＝x2(n，1)＝x1(n，2)＝x2(n，2)＝1并且第k個MIMO OFDM碼元上的CPE為θ(k)。則在接收機q處接收到的、副載波n上的MIMO OFDM碼元1和2的信號將為碼元1yq(n，1)＝(hq1(n)+hq2(n))exp(jθ(1))(式1)碼元2yq(n，2)＝(hq1(n)-hq2(n))exp(jθ(2))(式2)根據此信息，接收機可通過將每個奇數碼元乘以(hq1(n)+hq2(n))*、而將每個偶數碼元乘以(hq1(n)-hq2(n))*來直接估計每個MIMO OFDM碼元的CPE并確定結果的角度，其中*表示相應碼元的共軛。當兩個連續MIMO OFDM碼元的CPE相等時，在CPE的估計中通過確定
hq1*(n)(yq(n，1)+yq(n，2))+hq2*(n)(yq(n，1)-yq(n，2))(式3)的角度，可從發射天線分集增益獲得額外的益處。
上述的接收機處理可用于使用本文中所述的導頻來獲得共同相位噪聲誤差(CPE)。該處理也可用于諸如獲得或更新信道估計、頻率偏移估計等其它目的。
三個/四個天線的推廣對于四發射天線，可使用諸如圖4(c)中所示的4×4 WH矩陣等4×4矩陣。需要注意的是，這將形成正交集，雖然其它配置也可用。因此，在四個碼元的導頻上，可獲得發射分集增益。在二階發射機分集已足夠的情況下，可將兩個2×2 WH矩陣可在空間中堆疊以用于四發射機的情形。
諸如提供正交基的矩陣等其它矩陣也可使用。例如，大小為Nt×Nt(其中Nt為TX天線的數目)的傅立葉矩陣，雖然傅立葉矩陣不能提供WH矩陣的益處，因后者提供映射到BSPK上的良好群點。
在三發射天線的情形中，可簡單地選擇4×4 WH矩陣的首三行作為基矢量，如圖4(b)。在其它變體中，使用了圖4(d)的矩陣。在該示例中，當僅有兩個空間流時，僅在兩個碼元后就具有正交性，這比僅在四個碼元后才有正交性更早地提供益處，這可能是這兩個空間流使用例如第一和第三行的情形。
根據以上所述，導頻音可以使頻譜平坦性得以保持，諸如在每個導頻音都出現但具有相移的情況下那樣。
單頻信道和多頻信道對于單頻信道模式，例如20MHz信道模式，在采用多發射機流的情況下，導頻音的副載波索引可為副載波-21和21，但是其它定位也可用，并且可使用兩個以上的導頻。例如，可可在副載波-21、-7、7、以及21上使用四個導頻。
對于諸如40MHz等多頻信道模式，導頻音的副載波索引可以為副載波-42、-14、14、以及42。使用以上標示，WH矩陣之前的值可表達為對于20MHz的情形xp(-21，k)＝1，xp(21，k)＝1(式4)對于40MHz的情形xp(-42，k)＝1，xp(-14，k)＝1，xp(14，k)＝1，xp(21，k)＝-1(式5)或者，可將該正交基乘以諸如在802.11a標準中指定的包含127個元素的PN序列等PN序列，以避免譜線。這同樣適用于諸如6個導頻音等4個以上導頻音的情況。例如，可在副載波-53、-25、-11、25、以及53上使用六個導頻音。在此情形中，可使用較大的矩陣，或者將較小的矩陣循環用于額外的導頻音。
在單發射天線的平凡情形下，20MHz單發射機流模式(具有48個數據副載波和4個導頻音)可使用常規的802.11a導頻方案。
至少由于所發射的導頻音之間改變的關系，以上所述允許天線分集。如果對每個導頻音使用相同的值，那么如果h1＝-h2，則在接收機處衰落將抹去所有的信號。然而，通過使用2×2WH矩陣，接收機將估得一個OFDM脈沖為零，然后第二OFDM脈沖為h1+h2，由此實現分集。
采用以上方法，頻譜平坦性不再是問題，而且完全衰弱的可能性也大大降低。
圖6示出了可使用本發明的簡單無線網絡。例如，可由使用本文中所描述的發射機和接收機的節點形成無線網絡。如圖6所示，無線網絡600包括多個站602，其中每個站602能與無線網絡600的至少一個其它站602通信。在具體實現中，無線網絡600是可在諸如建筑物、校園、汽車或類似環境中使用的局域無線網絡。在一具體實施例中，無線網絡600被設計成服從諸如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等IEEE 802.11標準中的一個或多個。然而，應該理解的是，也可使用其它標準和非標準網絡來替代以由此來解決諸如衰弱、多徑以及需要多個空間流等與在802.11環境中所解決的問題類似的問題。
如所示的，站602中的一些被耦合到客戶機設備604，而其它站被耦合到與諸如有線局域網(LAN)連接等分布式系統相接的接入點606。例如，站602(1)被耦合到客戶機設備604(1)，而站602(3)被耦合到接入點606。圖6旨在作為無線網絡的簡化和一般化的示圖。干擾的信號發生器沒有示出，但被假定是存在的。
客戶機設備604的示例包括膝上型計算機、個人數字助理(PDA)、或任何其它需要與別的設備通信的便攜式或半便攜式電子設備，或者在沒有或不容易提供與網絡或其它設備的有線連接的情況下需要與其它設備通信的固定電子設備。接入點606將其各個站耦合到分布式系統。這種分布式系統的示例包括因特網、局域網(LAN)、或者與TCP/IP分組交換網絡或其它一個或多個分組交換網絡的公共或專用連接。
在一般運行中，多個站設備配備了用于實現站602功能的電路和/或軟件，并且在無線網絡600中設置了一個或多個網絡接入點以在這樣的站設備和與有線網絡接口耦合的網絡之間提供接入。耦合到有線網絡接口的站被稱為“接入點”。這種系統的用途的一個示例是將建筑物內的計算機連接到網絡而不要求網線被排設到每臺計算機。在該示例中，該建筑物將配備耦合到網絡的固定接入點，這些接入點位于耦合到該網絡的每個站中的無線網絡卡的無線通信范圍之內。
圖7更為詳細地示出了一個設備和一個網絡連接之間的耦合。如其所示的，客戶機設備604被耦合到客戶機站硬件620的設備I/O部分。客戶站硬件620包括各自耦合到設備I/O部分的發射部分和接收部分。發射部分通過無線信道622將信號發射到接入點硬件624的接收部分。該接收部分被耦合到網絡I/O部分，由此提供從客戶機設備604到諸如局域網絡等分布式系統626的數據通信路徑。通過接入點硬件624的網絡I/O部分、接入點硬件624的發射部分、客戶機站硬件620的接收部分以及客戶站硬件620的設備I/O部分，還提供了從分布式系統626到客戶機設備604的路徑。無線信道的622的特性取決于諸如客戶機站硬件620和接入點硬件624的位置、以及諸如墻壁、建筑物和自然障礙物等干擾物、以及其它設備和發射機與接收機及信號反射面的影響等許多因素。這些站可由專用硬件、運行站代碼的通用處理器、或其組合來實現。在上述示例性接收機和發射機中，發射部分和接收部分能夠處理多個流，從而實現MIMO系統。
一般地，客戶機站硬件620可與客戶機設備604集成。例如，在客戶機設備604是膝上型計算機的情況下，客戶機站硬件620可以是插入膝上型計算機的PCMCIA插槽中的另附的PCMCIA卡。一般地，接入點硬件624被實現為僅被用于將有線網絡耦合到無線網絡的有線網絡接口設備的一部分。雖然這是一般的實現，但是應該理解的是，這里沒有任何因素妨礙圖7的圖示完全對稱，即客戶機站硬件620和接入點硬件624是幾乎相同的硬件設備實例，然而，在許多情況下，在考慮用電、成本、重量和/或尺寸的情況下，接入點將被固定，而不是接入點的站是便攜式或移動設備。
本文中所描述的一般機制是對MIMO系統的導頻音映射的空-時依存性和/或變化的利用。對于MIMO OFDM系統，該映射還可被擴展到包括頻域依存性和/或變化(STF映射)。
如已述的，要發射的導頻音碼元能夠在空間和時間維上、并且有時能在頻率維上變化，例如，其中空間維由發射機處的發射天線或空間信息流給定，時間維由時間上的后續碼元定義，并且如果應用了OFDM，則頻率維由OFDM副載波給定。在優選的實例中，諸如在一個以上的非零導頻音出現在一個碼元周期中且/或這些導頻音在一個或多個維上正交或部分正交的情況下，可通過由這些導頻音的使用而可能實現的改善的信道特性來獲得發射分集的益處。
通過使用大多數為非零的導頻音以及每個碼元周期使用多個導頻音，可獲得分集益處。因此，在有至少一些導頻音在一些維上重疊的情況下，通過使用合適的ST或STF映射，提供了分集并且接收機能夠更好地表征路徑，從而使得通過這些路徑發射的數據能被更好地恢復。
需要理解的是，本發明并不局限于本文所示的特定接收機實現。在許多示例中，新穎的裝置和方法被示為采用當今無線系統中常見和普遍的元件來實現，然而應該理解的是，除非另有指示，否則本公開的理義也適用于其它現有的、以及今后開發的元件。例如，除了1和-1值以外導頻音碼元也可使用其它值，即，可使用其它相位以及甚至其它振幅。作為驅動序列的矩陣的替代，也可將方程或序列(復數的或實數的)用作導頻音生成器的輸入以生成正交或半正交ST或STF映射。導頻音可以是QAM群點或非QAM群點、輸入等。
雖然已經結合示例性實施例對本發明進行了說明，但是本領域的技術人員將認識到許多修改是可能的。例如，本文中所述的處理可使用硬件組件、軟件組件、和/或其任何組合來實現。因此，雖然已經結合示例性實施例對本發明進行了說明，但是還應認識到本發明旨在覆蓋落在所附權利要求的范圍內的所有修改和等效方案。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種在具有在接收機處可區分的多個空間流的無線發射機中的方法，在所述無線發射機中，數據被編碼并與導頻音一起通過通信信道被發射以給所述接收機提供關于所述通信信道或損傷對所發射的空間流的影響的信息，所述方法包括標識其間將發射代表所述已編碼數據中的一些的碼元的多個碼元周期；標識所述多個碼元周期的導頻音值，其中所述被標識的導頻音值使得所述接收機在接收具有所述被標識的導頻音值的導頻音中的至少一些時，被提供使得所述接收機能表征所述通信信道以獲得發射流分集益處的信號，其中在一給定的碼元周期中在兩個空間流上至少出現兩個非零導頻音值，并且將所述至少兩個非零導頻音值選為使得它們作為流和碼元周期的函數是正交的；以及在所述多個碼元周期里在所述多個空間流上發射所述碼元和所述導頻音。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述碼元包括第一多個頻率副載波的群值，所述導頻音被承載于第二多個頻率副載波中，并且在給定碼元周期里發射的信號是所述第一和第二多個頻率副載波的信號的組合。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述導頻音值在所述第二多個頻率副載波上在至少一個碼元周期和空間流中變化，并且將所述至少兩個非零導頻音值選為使得它們作為副載波的函數是正交的。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述導頻音中的至少一些在各碼元周期上變化，并且所述導頻音中的至少一些在各空間流上變化。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在一給定碼元周期里，至少兩個空間流的所述導頻音值是非零的。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過在分隔開以使其在所述發射機與接收機之間的所述通信信道上有不同信道特性的多個天線上發射所述多個空間流中的至少一些空間流，來提供所述多個空間流在所述接收機處的可區分性。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述空間流的數目為2，所述導頻音的數目為2，所述導頻音值從一組兩個可能非零值中標識，所述方法還包括根據依預先編寫的方程為兩個碼元周期和所述兩個空間流中的每一個指示所述兩個導頻音中的每一個的所述導頻音值的2×2矩陣來標識所述導頻音值，所述2×2矩陣使得至少一個碼元周期上的兩個空間流中的所述導頻音值都非零。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，將所述2×2矩陣重復用于所述兩個碼元周期之后的碼元周期。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，根據長于兩個元素的序列更改所述導頻音值，以使得所述導頻音值的模式不是每兩個碼元周期重復一次。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述序列是被應用于所述導頻音值以達到最終使用的導頻音值序列的偽隨機序列。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述偽隨機序列由生成多項式S(x)＝x7+x4+1定義。
12.一種具有在接收機處可區分的多個空間流的無線發射機，其中數據被編碼并與導頻音一起通過通信信道被發射以給所述接收機提供關于所述通信信道或損傷對所發射的空間流的影響的信息，所述無線發射機包括解析器，用于將要編碼的所述數據分配到其間將發射代表所述已編碼數據中的一些的碼元的多個碼元周期，并將所述數據在所述多個空間流間分配；導頻音值生成器，用于標識所述多個碼元周期的導頻音值，其中所述被標識的導頻音值使得所述接收機在接收具有所述被標識的導頻音值的導頻音中的至少一些時，被提供使得所述接收機能表征所述通信信道以獲得發射流分集益處的信號，其中在一給定的碼元周期中的兩個空間流上至少出現兩個非零導頻音值，并且將所述至少兩個非零導頻音值選為使得它們作為流和碼元周期的函數是正交的；以及發射電路，用于在所述多個碼元周期里在所述多個空間流上發射所述碼元和所述導頻音。
13.如權利要求12所述的無線發射機，其特征在于，所述碼元包括第一多個頻率副載波的群值，并且所述無線發射機還包括用于將所述導頻音插入第二多個頻率副載波中的導頻音插入器，其中給定碼元周期中所發射的信號是所述第一和第二多個頻率副載波的組合。
14.如權利要求13所述的無線發射機，其特征在于，所述導頻音值在所述第二多個頻率副載波上在至少一個碼元周期和空間流中變化，并且將所述至少兩個非零導頻音值選為使得它們作為副載波的函數是正交的。
15.如權利要求12所述的無線發射機，其特征在于，所述導頻音中的至少一些在各碼元周期上變化，并且所述導頻音中的至少一些在各空間流上變化。
16.如權利要求12所述的無線發射機，其特征在于，在一給定碼元周期里，至少兩個空間流的所述導頻音值是非零的。
17.如權利要求12所述的無線發射機，其特征在于，所述無線發射機還包括分隔開以使其在所述發射機與接收機之間的所述通信信道上有不同信道特性的多個天線，并且所述無線發射機被配置成在所述多個天線上發射所述多個空間流中的至少一些。
18.如權利要求12所述的無線發射機，其特征在于，所述空間流的數目為2，所述導頻音的數目為2，所述導頻音值從一組兩個可能非零值中標識，所述無線發射機包括用于根據依預先編寫的方程為兩個碼元周期和所述兩個空間流中的每一個指示所述兩個導頻音中的每一個的所述導頻音值的2×2矩陣來標識所述導頻音值的邏輯或電路，其中所述2×2矩陣使得至少一個碼元周期上的兩個空間流中的所述導頻音值都非零。
19.如權利要求18所述的無線發射機，其特征在于，所述2×2矩陣被重復用于所述兩個碼元周期之后的碼元周期。
20.如權利要求18所述的無線發射機，其特征在于，所述導頻音值根據長于兩個元素的序列被更改，以使得所述導頻音值的模式不是每兩個碼元周期重復一次。
21.如權利要求20所述的無線發射機，其特征在于，所述序列是被應用于所述導頻音值以達到最終使用的導頻音值序列的偽隨機序列。
22.如權利要求21所述的無線發射機，其特征在于，所述偽隨機序列由生成多項式S(x)＝x7+x4+1定義。
23.一種在具有在包括接收機處可區分的多條路徑的通信信道上可傳送的一個或多個空間流的無線發射機中的方法，在所述無線發射機中，數據被編碼并與導頻音一起在所述通信信道上被發射以給所述接收機提供關于所述通信信道或損傷對所發射的一個或多個空間流的影響的信息，所述方法包括標識其間將發射代表所述已編碼數據中的一些的碼元的多個碼元周期；標識所述多個碼元周期的導頻音值，其中所述被標識的導頻音值使得所述接收機在接收所述多條路徑中的至少兩條上的具有所述被標識的導頻音值的導頻音中的至少一些時，被提供使得所述接收機能表征所述通信信道以獲得發射流分集益處的信號，其中在給定碼元周期里，非零導頻音值在所述多條路徑中的所述至少兩條上被發射，并且將所述至少兩個非零導頻音值選為使得它們作為流和碼元周期的函數是正交的；以及在所述多個碼元周期里在所述多條路徑上發射所述碼元和所述導頻音。
24.一種配置成在包括接收機處可區分的多條路徑的通信信道上發射一個或多個空間流的無線發射機，其中數據被編碼并與導頻音一起在所述通信信道上被發射以給所述接收機提供關于所述通信信道或損傷對所發射的一個或多個空間流的影響的信息，所述無線發射機包括解析器，用于將要編碼的所述數據分配到其間將發射代表所述已編碼數據中一些的碼元的多個碼元周期，并將所述數據在所述一個或多個空間流間分配；導頻音值生成器，用于標識所述多個碼元周期的導頻音值，其中所述被標識的導頻音值使得所述接收機在接收所述多條路徑中的至少兩條上的具有所述被標識的導頻音值的導頻音中的至少一些時，被提供使得所述接收機能表征所述通信信道以獲得發射流分集益處的信號，其中在給定碼元周期里，非零導頻音值在所述多條路徑中的所述至少兩條上被發射，并且將所述至少兩個非零導頻音值選為使得它們作為流和碼元周期的函數是正交的；以及發射電路，用于在所述多個碼元周期里在所述多條路徑上發射所述碼元和所述導頻音。
權利要求
1.一種在具有在接收機處可區分的多個空間流的無線發射機中的方法，在所述無線發射機中，數據被編碼并與導頻音一起通過通信信道被發射以給所述接收機提供關于所述通信信道或損傷對所發射的空間流的影響的信息，所述方法包括標識其間將發射代表所述已編碼數據中的一些的碼元的多個碼元周期；標識所述多個碼元周期的導頻音值，其中所述被標識的導頻音值使得所述接收機在接收具有所述被標識的導頻音值的導頻音中的至少一些時，被提供使得所述接收機能表征所述通信信道以獲得發射流分集益處的信號，其中在一給定的碼元周期中在兩個空間流上至少出現兩個非零導頻音值；以及在所述多個碼元周期里在所述多個空間流上發射所述碼元和所述導頻音。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述碼元包括第一多個頻率副載波的群值，所述導頻音被承載于第二多個頻率副載波中，并且在給定碼元周期里發射的信號是所述第一和第二多個頻率信道的信號的組合。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述導頻音值在所述第二多個頻率副載波上在至少一個碼元周期和空間流中而變化。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述導頻音中的至少一些在各碼元周期上變化，并且所述導頻音中的至少一些在各空間流上變化。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在一給定碼元周期里，至少兩個空間流的所述導頻音值是非零的。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述導頻音值在空-時上正交。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述導頻音值在空-時-頻上正交。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過在分隔開以使其在所述發射機與接收機之間的所述通信信道上有不同信道特性的多個天線上發射所述多個空間流中的至少一些空間流，來提供所述多個空間流在所述接收機處的可區分性。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，空間流的數目為2，導頻音的數目為2，所述導頻音值從一組兩個可能非零值中標識，所述方法包括根據依預先編寫的方程為兩個碼元周期和所述兩個空間流中的每一個指示所述兩個導頻音中的每一個的所述導頻音值的2×2矩陣來標識所述導頻音值，所述2×2矩陣使得至少一個碼元周期上的兩個空間流中的所述導頻音值都非零。
10.右權利要求9所述的方法，其特征在于，將所述2×2矩陣重復用于所述兩個碼元周期之后的碼元周期。
11.如權利要求9所述的方法，其特征在于，根據長于兩個元素的序列更改所述導頻音值，以使得導頻音值的模式不是每兩個碼元周期重復一次。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述序列是被應用于所述導頻音值以達到所述最終使用的導頻音值序列的偽隨機序列。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述偽隨機序列由所述生成多項式S(x)＝x7+x4+1定義。
14.一種具有在接收機處可區分的多個空間流的無線發射機，其中數據被編碼并與導頻音一起通過通信信道被發射以給所述接收機提供關于所述通信信道或損傷對所發射的空間流的影響的信息，所述無線發射機包括解析器，用于將要編碼的所述數據分配到其間將發射代表所述已編碼數據中的一些的碼元的多個碼元周期，并將所述數據在所述多個空間流間分配；導頻音值生成器，用于標識所述多個碼元周期的導頻音值，其中所述被標識的導頻音值使得所述接收機在接收具有所述被標識的導頻音值的導頻音中的至少一些時，被提供使得所述接收機能表征所述通信信道以獲得發射流分集益處的信號，其中在一給定的碼元周期中的兩個空間流上至少出現兩個非零導頻音值；以及發射電路，用于在所述多個碼元周期里在所述多個空間流上發射所述碼元和所述導頻音。
15.如權利要求14所述的無線發射機，其特征在于，所述碼元包括第一多個頻率副載波的群值，并且包括用于將所述導頻音插入第二多個頻率副載波中的導頻音插入器，其中給定碼元周期中所發射的信號是所述第一和第二多個頻率信道的組合。
16.如權利要求15所述的無線發射機，其特征在于，所述導頻音值在所述第二多個頻率副載波上在至少一個碼元周期和空間流中變化。
17.如權利要求14所述的無線發射機，其特征在于，所述導頻音中的至少一些在各碼元周期上變化，并且所述導頻音中的至少一些在各空間流上變化。
18.如權利要求14所述的無線發射機，其特征在于，在一給定碼元周期里，至少兩個空間流的所述導頻音值是非零的。
19.如權利要求14所述的無線發射機，其特征在于，所述導頻音值在空-時上正交。
20.如權利要求14所述的無線發射機，其特征在于，所述導頻音值在空-時-頻上正交。
21.如權利要求14所述的無線發射機，其特征在于，所述無線發射機包括分隔開以使其在所述發射機與接收機之間的所述通信信道上有不同信道特性的多個天線，并且被配置成在所述多個天線上發射所述多個空間流中的至少一些。
22.如權利要求14所述的無線發射機，其特征在于，空間流的數目為2，導頻音的數目為2，所述導頻音值從一組兩個可能非零值中標識，所述無線發射機包括用于根據依預先編寫的方程為兩個碼元周期和所述兩個空間流中的每一個指示所述兩個導頻音中的每一個的所述導頻音值的2×2矩陣來標識所述導頻音值的邏輯或電路，其中所述2×2矩陣使得至少一個碼元周期上的兩個空間流中的所述導頻音值都非零。
23.如權利要求22所述的無線發射機，其特征在于，所述2×2矩陣被重復用于所述兩個碼元周期之后的碼元周期。
24.如權利要求22所述的無線發射機，其特征在于，所述導頻音值根據長于兩個元素的序列被更改，以使得導頻音值的模式不是每兩個碼元周期重復一次。
25.如權利要求24所述的無線發射機，其特征在于，所述序列是被應用于所述導頻音值以達到所述最終使用的導頻音值序列的偽隨機序列。
26.如權利要求25所述的無線發射機，其特征在于，所述偽隨機序列由所述生成多項式S(x)＝x7+x4+1定義。
27.一種在具有在包括接收機處可區分的多條路徑的通信信道上可傳送的一個或多個空間流的無線發射機中的方法，在所述無線發射機中，數據被編碼并與導頻音一起在所述通信信道上被發射以給所述接收機提供關于所述通信信道或損傷對所發射的一個或多個空間流的影響的信息，所述方法包括標識其間將發射代表所述已編碼數據中的一些的碼元的多個碼元周期；標識所述多個碼元周期的導頻音值，其中所述被標識的導頻音值使得所述接收機在接收所述多條路徑中的至少兩條上的具有所述被標識的導頻音值的導頻音中的至少一些時，被提供使得所述接收機能表征所述通信信道以獲得發射流分集益處的信號，其中在給定碼元周期里，非零導頻音值在所述多條路徑中的所述至少兩條上被發射；以及在所述多個碼元周期里在所述多條路徑上發射所述碼元和所述導頻音。
28.一種配置成在包括接收機處可區分的多條路徑的通信信道上發射一個或多個空間流的無線發射機，其中數據被編碼并與導頻音一起在所述通信信道上被發射以給所述接收機提供關于所述通信信道或損傷對所發射的一個或多個空間流的影響的信息，所述無線發射機包括解析器，用于將要編碼的所述數據分配到其間將發射代表所述已編碼數據中一些的碼元的多個碼元周期，并將所述數據在所述多個空間流間分配；導頻音值生成器，用于標識所述多個碼元周期的導頻音值，其中所述被標識的導頻音值使得所述接收機在接收所述多條路徑中的至少兩條上的具有所述被標識的導頻音值的導頻音中的至少一些時，被提供使得所述接收機能表征所述通信信道以獲得發射流分集益處的信號，其中在給定碼元周期里，非零導頻音值在所述多條路徑中的所述至少兩條上被發射；以及發射電路，用于在所述多個碼元周期里在所述多條路徑上發射所述碼元和所述導頻音。
全文摘要
在具有在接收機處可區分的多個空間流、其中數據被編碼并和導頻音一起通過通信信道被發射以給接收機提供關于通信信道對所發射的空間流的影響的信息的無線發射機中，可通過標識其間將發射代表已編碼數據的一部分的碼元的多個碼元周期；標識這多個碼元周期的導頻音值，其中所標識的導頻音值使得接收機在接收具有所標識的導頻音值的導頻音的至少一部分時，被提供使接收機能表征通信信道以獲得發射流分集增益的信號；以及在這多個碼元周期里在這多個空間流上發射碼元和導頻音來提供眾多益處。在一些實施例中，導頻音在空－時上或在空－時－頻上是正交的，然而在其它一些實施例中它們是半正交的。導頻音值可為等幅和相移的，或者也可能有振幅變化，其中對于一個給定的碼元周期，空間流的至少兩個導頻音是非零的。
文檔編號H04B7/06GK1998175SQ200580024222
公開日2007年7月11日 申請日期2005年7月22日 優先權日2004年7月22日
發明者A·萬澤斯特, V·K·瓊斯 申請人:阿爾構網絡股份有限公司