专利名称：用于多输入多输出的无线局域网系统的长训练序列的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无线通讯系统，尤其涉及无线通讯系统内部的下一代与遗留版本的无线终端之间的互用性。
背景技术：
众所周知，通讯系统支持无线和有线通讯设备之间的无线和有线通讯。这些通讯系统的范围从国家和/或国际的移动电话系统，到国际互联网，到家庭内部的点对点无线网络。各种不同类型的通讯系统的组建和运行都遵循一个或者多个通讯标准。例如，无线通讯系统运行需要符合一个或者多个标准，包括但不仅限于以下标准，IEEE 802.11(无线局域网络WLANs)、蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS、全球移动通讯系统(GSM)、码分多址(CDMA)、局部多点分布系统(LMDS)，多通道多点分布系统(MMDS)和/或其中的变种。
根据无线通讯系统的类型，一个无线设备，如移动电话、双向无线接收装置、个人数字助理(PDA)、个人电脑(PC)、膝上型电脑、家庭娱乐设备等等直接或者间接和其他无线通讯设备通讯。对于直接通讯(如已知的点对点通讯)，参与无线通讯的设备把接收器和发射器调整到相同的信道(例如，无线通讯系统的多个射频(RF)载波中的一个)，并在该信道上通讯。对于间接无线通讯，各个无线通讯设备直接通过指定的信道和相关的基站(例如，如移动服务)和/或相关的接入点(例如家庭或者建筑内的无线网络)通讯。为了完成无线通讯设备之间的通讯连接，相关的基站和/或相关的接入点通过系统控制器、公用的电话交换网络、互联网或者其他的广域网络直接相互通讯。
对每个参与无线通讯的无线通讯设备，包含内置的无线收发器(也就是接收器和发射器)，或者和连接的关联的无线收发器(例如家庭或者建筑内无线通讯网络的基站，RF调制解调器等)。为大家所知的，发射器包括数据调制级、一个或者多个中频级和功率放大器。数据调制级根据特定无线通讯标准将原始数据转换成基带信号。一个或者多个中频级将基带信号与一个或者多个本地振荡混频来产生RF信号。功率放大器在通过天线发送之前放大RF信号。
为大家所知的，接收器连接着天线，并包括低噪声放大器、一个或者多个中频级、滤波级和一个数据恢复级。低噪声放大器收到从天线进入的RF信号，然后放大。一个或者多个中频级将放大的射频信号与一个或多个本地的振荡混频来转换放大的RF信号为基带信号或者中频(IF)信号。滤波级滤波基带信号或者IF信号，以削弱信号带外的不想要的信号，产生滤波信号。数据恢复级根据特定的无线通讯标准将滤波信号恢复成原始数据。
更进一步的，数据恢复级在将滤波信号转换成恢复的数据时进行了大量的操作。这些操作包括对遵循IEEE 802.11a或者IEEE 802.11g的接收器、防护间隔移除、快速傅立叶变换，去映射和限幅、反交错处理(de-interleaving)和解码。解码利用一个信道估计(channel estimation)从反交错处理的数据中产生被恢复的数据。按照IEEE 802.11a和/或者IEEE 802.11g标准，一个帧包括一个短训练序列(STS)，一个长训练序列(LTS)，信号域和多个数据域。IEEE 802.11a和/或者IEEE 802.11g还进一步指出信道估计在长训练序列过程中完成。一旦信道估计确定，就被剩余的帧所使用。
目前，下一代的WLANs在IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和/或者IEEE 802.11g基站(STAs)和接入点(APs)共存的情况下发展。一个预期的下一代系统将包括一个多输入多输出(MIMO)接口(802.11n)。下一代系统的MIMO接口必须能和遗留版本的STAs和基站共同使用。互用性要求遗留的设备能够识别新一代的传送，并作出相应的响应。这些共同使用至少包括两种特定的操作。在第一种操作中，一个接入点能支持遗留版本的和下一代的STAs。在第二个操作中，遗留版本的和下一代的STAs能共享信道，如联合信道/重叠(overlapping)BSS。在每一上述情况下，物理层的会聚程序(PLCP)报头必须允许802.11a/b/g的STA识别下一代传送，分离信道空闲评估(CCA)指示信息或者使用保护机制如发送请求/清除发送(RTS/CTS)或者清除发送发送(CTS-to-sent)步骤来避免传送过程中的冲突。在每一这些情形下，下一代导言信息必须向后兼容以保证遗留版本的设备能识别下一代设备传送。
因此，下一代设备的导言信息存在一种需求，需要保证遗留版本的设备能识别，同时支持下一代设备的需要。
发明内容
本发明的MIMO的WLAN系统的长训练序列充分满足这些及其他需求。在一个实施例中，提供配置多输入多输出(MIMO)无线通讯的方法，产生对多个传送天线的多个导言信息。多个导言信息中的每一个包括在遗留版本传送速率下的载波检序列、第一信道探测、信号域，和在MIMO传送速率下的Z-1信道探测。该方法然后通过多传送天线同时传送多个导言。
在另一个实施例中，一种为多输出OFDM的RFIC的产生训练符号序列的方法，首先产生M+1 OFDM符号，这里M表示RF的输出数目。该方法然后选择在第一时刻在第二个到第M个天线上的符号作为第一时刻在第一天线上发送的与一个实数标量值与M×M一元矩阵的第一列的相乘的第一个符号。该方法接着选择在第三到第(M+1)时刻在第一到第M天线上发送的符号作为第一时刻在第一天线上发送的与同样的一元矩阵的第二到第M列相乘的第一符号。该方法接着选择第二时刻在第一到第M天线上发送的符号，作为在第一到第M个天线上发送的第一个符号。
又一个实施例，一种为多输出的OFDM的RF接收器产生训练符号序列的方法，该方法首先产生p*M的OFDM符号，在这里，M是RF输出的数目，p是大于1的整数。该方法然后选择在第一时刻在第二个到第M个天线上发送的符号作为在第一时刻在第一天线上发送的与一个实数标量值与M×M一元矩阵的第一列相乘的第一个符号。该方法接着选择在第二到第M时刻在第一到第M天线上发送的符号作为在第一时刻在第一天线发送的与同样的一元矩阵的第二到第M列相乘的第一符号。该方法接着选择在第(M+1)到第p*M时刻在各个天线上发送的符号作为在M个天线上发送的前M个符号的(p-1)份拷贝。
在进一步的实施例中，一种计算用于接收到OFDM发送信息的每一个J副载波中的评估N×M信道矩阵的方法，N是期望发送的天线号码，M是接收天线的号码，该方法首先移除I+K的每个块中的最初K个采样，I＞＝J采样。该方法接着在余下的每个块的I个采样上应用离散傅立叶变换。该方法然后从I个采样的每个输出块选择在发射器上识别的使用非零符号激活的J副载波。该方法接着在J副载波上的每个输出上形成N×M的矩阵，矩阵的每一列对应从接受器天线上M个连续时刻上的第J个副载波的输出，矩阵的每一行对应从所有的N个接收天线上的输出的第j个副载波。该方法接着通过用于乘以在第一发送天线上发送的符号的M×M的一元矩阵的哈密特调换自右乘(post-multiplying)该矩阵。该方法接着通过在第一个发送天线上发送获得的第一符号的共轭复数乘以因而发生的N×M矩阵。
在更进一步的实施例中，一种射频集成电路(RFIC)发射器，包括基带处理模块和一个射频发送器部分。基带处理模块可操作的连接产生多个导言信息。射频(RF)发射器部分通过多个天线可操作的连接以射频发送多个导言信息。基带处理模块产生多个导言信息，其包括遗留版本的发送速率上的载波检测序列、遗留版本发送速率上的第一信道探测、遗留版本发送速率上的信号域和MIMO发送速率上的L-1信道探测，这里L对应信道探测的数目。
根据本发明的一方面，提供一种配置多输入多输出(MIMO)的无线通讯的方法，该方法包括产生用于多个发送天线的多个导言信息，其中的每个导言信息包括在遗留版本发送速率上的载波检测序列；在遗留版本发送速率上的第一个信道探测；在遗留版本发送速率上的信号域；和在MIMO发送速率上的多个信道探测；和同时通过多个发送天线发送该多个导言信息。
有利的，该MIMO传送速率包括遗留版本传送速率。
有利的，该方法进一步包含产生信号域，通过指明MIMO无线通讯的帧长度，这样遗留版本的无线通讯设备在MIMO无线通讯的持续时间内设置避免冲突；和设置保留位来指明MIMO无线通讯。
有利的，该方法进一步包含产生使用保留位的信号域，通过使用信号域中的速率比特位来指明发送天线的配置和导言信息配置。
有利的，该方法进一步包括产生使用保留位的信号域，通过在速率比特位和信号域的长度位内指定虚构的速率，其中虚构速率指明MIMO无线通讯的帧长度，发送天线的配置和导言信息的配置。
有利的，该方法进一步包括，使用保留位的设置使用一个默认的速率来指定MIMO无线通讯的帧长度，发送天线的配置和导言信息的配置。
有利的，遗留版本的发送速率包含在第一个信道探测和信号域的每一个上应用一个权重因子。
有利的，产生多个信道探测包括选择符号在第一时刻在多个天线的第一个到第M个天线上发送作为在第一时刻在多个天线中的第一天线上发送的乘以实数标量值乘以N×M一元矩阵的第一列的第一个符号；和选择另一个符号在第二到第M时刻在多个天线的第一到第M天线上发送，作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以N×M一元矩阵的第二到第M列的符号。
有利的，发送多个导言信息包括在基本相等的能级上发送每一L-1信道探测的基调。
有利的，产生多个导言信息包括使用权重因子矩阵在多个导言信息中的至少一个的基调用于天线波束赋形(beam forming)。
有利的，该方法进一步包括下面的至少一项为权重因子矩阵使用已知的天线波束赋形系数；和在至少一个导言信息上发送天线波束赋形系数，以建立权重因子矩阵。
根据本发明的一方面，提供一种产生用于多输出OFDM的RFIC的训练符号序列的方法，该方法包括生成M+1个OFDM符号，其中M为RF输出的数目；选择在第一时刻在第二个到第M个天线上发送的符号作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以实数标量值乘以M×M一元矩阵的第一列的第一个符号；选择在第三到第(M+1)时刻在第一到第M天线上发送的符号作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以同样的一元矩阵的第二到第M列的第一符号；和选择在第二时刻在第一到第M天线上发送的符号作为在第一时刻在第一到第M个天线上发送的第一个符号。
有利的，在第一到第(M+1)时刻发送的M个符号的每一个矢量，都和对角矩阵相乘，该对角矩阵的每一非零单元都是不同的根元。
有利的，对角矩阵的左上方单元为1。
有利的，实数标量值乘以一元矩阵等于离散的傅立叶变换矩阵。
有利的，如M＝2，实数标量值乘以一元矩阵，得到第一行等于1，-1，和第二行等于11。
根据本发明的一个方面，提供一种产生用于多输出OFDM的RF收发器的训练序列的方法，该方法包括生成p*M的OFDM符号，其中M是RF输出的数目，p是大于1的整数；选择在第一时刻在第二个到第M个天线上发送的符号作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以实数标量值乘以M×M一元矩阵的第一列的第一个符号；选择在第二到第M时刻在第一到第M天线上发送的符号，作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以同样的一元矩阵的第二到第M列的第一符号；和选择第(M+1)到第p*M时刻在各个天线上发送的符号，作为在每一M个天线上发送的前M个符号的(p-1)份拷贝。
根据本发明的一方面，提供一种计算用于接收到OFDM发送信息的每一个J副载波中的评估N×M信道矩阵的方法，N是期望发送的天线号码，M是接收天线的号码，该方法包括移除I+K的每个块中的最初K个采样，I＞＝J采样；在余下每个块的I个采样上应用离散傅立叶变换；从I个采样的每个输出块选择在发射器上识别的使用非零符号激活的J副载波；在J副载波上的每个输出上形成N×M的矩阵，矩阵的每一列对应从接受器天线上M个连续时刻上的第J个副载波的输出，矩阵的每一行对应从所有的N个接收天线上的输出的第j个副载波；通过用于乘以在第一发送天线上发送的符号的M×M的一元矩阵的哈密特调换自右乘(post-multiplying)该矩阵；和通过因而发生的N×M矩阵乘以在第一个发送天线上发送获得的第一符号的共轭复数。
根据本发明的一方面，提供一种射频集成电路(RFIC)发射器包括可操作的连接产生多个导言信息的基带处理模块；和通过多个天线在一定射频上发送多个导言信息的可操作连接的射频(RF)发射器部分，其中，基带处理模块产生多个导言信息，其包括在遗留版本的发送速率上的一个载波检测序列；在遗留版本的发送速率上的第一个信道探测；在遗留版本的发送速率上的信号域；和在MIMO发送速率上的L-1信道探测，这里L对应信道探测的数目。
有利的，MIMO发送速率包含遗留版本的发送速率。
有利的，基带处理模块进一步的功能为产生信号域，通过指明MIMO无线通讯的帧长度，从而遗留版本的无线通讯设备就可以在MIMO无线通讯的持续时间内设置避免冲突；和设置保留位来指明MIMO无线通讯。
有利的，基带处理模块进一步的功能为产生使用保留位的信号域，通过使用信号域中的速率比特位来指明发送天线的配置和导言信息配置。
有利的，基带处理模块进一步的功能为产生使用保留位的信号域，通过在速率比特位和信号域的长度位内指定虚构的速率，其中虚构速率指明MIMO无线通讯的帧长度，发送天线的配置和导言信息的配置。
有利的，基带处理模块进一步的功能为具有保留位的设置使用一个默认的速率来指定MIMO无线通讯的帧长度，发送天线的配置和导言信息的配置。
有利的，遗留版本的发送速率包含在第一个信道探测和信号域的每一个上应用一个权重因子。
有利的，基带处理模块进一步功能为产生L-1信道探测包括选择符号在第一时刻在多个天线的第一个到第M个天线上发送作为在第一时刻在多个天线中的第一天线上发送的乘以实数标量值乘以N×M一元矩阵的第一列的第一个符号；和选择另一个符号在第二到第M时刻在多个天线的第一到第M天线上发送，作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以N×M一元矩阵的第二到第M列的符号。
有利的，RF发射器部分的功能为发送多个导言信息，通过在基本相等的能级上发送每一L-1信道探测的基调。
有利的，基带处理模块进一步的功能为产生多个导言信息，包括使用权重因子矩阵在多个导言信息中的至少一个的基调用于天线波束赋形。
有利的，应用权重因子包括下面的至少一项为权重因子矩阵使用已知的天线波束赋形系数；和在至少一个导言信息上发送天线波束赋形系数，以建立权重因子矩阵。
根据本发明的一方面，提供一种在无线通讯的导言信息中生成信号域的方法，该方法包括
在信号域中指明多输入多输出MIMO无线通讯的帧长度，从而遗留版本的无线通讯设备可以在MIMO无线通讯的持续时间内设置避免冲突；和在信号域内设置保留位来指明MIMO无线通讯。
有利的，该方法进一步包括产生使用保留位设置的信号域，通过使用信号域中的速率比特位来指明发送天线的配置和导言信息的配置。
有利的，该方法进一步包括产生使用保留位设置的信号域，通过在速率比特位和信号域的长度位内指定虚构的速率，其中虚构速率指明MIMO无线通讯的帧长度，发送天线的配置和导言信息的配置。
有利的，该方法进一步包括，使用保留位设置使用一个默认的速率来指定MIMO无线通讯的帧长度，发送天线的配置和导言信息的配置。
根据本发明的一方面，提供一种射频集成电路(RFIC)发射器包括可操作的连接产生多个导言信息的基带处理模块；和通过多个天线在一定射频上发送多个导言信息的可操作连接的射频(RF)发射器部分，其中，基带处理模块在每个导言信息上生成信号域在信号域中指明多输入多输出MIMO无线通讯的帧长度，从而遗留版本的无线通讯设备就可以在MIMO无线通讯的持续时间内设置避免冲突；和在信号域内设置保留位来指明MIMO无线通讯。
有利的，基带处理模块进一步的功能为产生使用保留位的信号域，通过使用信号域中的速率比特位来指明发送天线的配置和导言信息的配置。
有利的，基带处理模块进一步的功能为产生使用保留位的信号域，通过在速率比特位和信号域的长度位内指定虚构的速率，其中虚构速率指明MIMO无线通讯的帧长度，发送天线的配置和导言信息的配置；有利的，基带处理模块进一步的功能为使用保留位使用一个默认的速率来指定MIMO无线通讯的帧长度，发送天线的配置和导言信息的配置。
图1是根据本发明的无线通讯系统的示意框图；图2是根据本发明的无线通讯设备的示意框图；图3是根据本发明的无线通讯设备的示意框图图4是根据本发明的图2的无线通讯设备的接收器部分的示意框图；图5是根据本发明的图3的无线通讯设备的基带处理模块的一个实施例的示意框图；图6是根据本发明的图3所示无线通讯设备的基带处理模块另一实施例的示意框图；图7是根据本发明的图3的无线通讯设备的基带处理模块又一实施例的示意框图；图8是根据本发明的图2所示无线通讯设备的基带处理模块的一个实施例的示意框图；图9-11是可以被图8的基带处理模块处理的各种帧格式的示意图；图12A是可以被图7和8的基带处理模块处理的各种帧格式的示意图图12B是图12A的信号帧格式的接收信号模型的示意图；图13是可以和图7和8中基带处理模块兼容的在多个天线上发送的导言信息的示意图；图14是图12中的帧格式的发送模型的示意图；图15是用于下一代MIMO发射器特别是两天线的下一代MIMO发射器形成的图12A的导言信息的帧格式的组成方式的示意图；图16是用于三天线的下一代MIMO发射器形成图12A的导言信息的帧格式的组成方式的示意图；图17是用于四天线的下一代MIMO发射器形成图12A的导言信息的帧格式的组成方式的示意图；图18是遗留版本设备和下一代设备解释包含向后兼容的帧头部的方式的示意框图。
具体实施例方式
图1是一个示意框图，示出了一个通讯系统10，包括多个基站和/或接入点12和16，多个无线通讯设备18-32，以及网络硬件组件34。无线通讯设备18-32可以是膝上主机电脑18和26，个人数字助理主机20和30，个人电脑主机24和32，和/或移动电话22和28。至少部分的无线通讯设备将参考图2进行更详细的阐述。
基站或接入点12-16通过局域网连接36、38、40可操作的连接到网络硬件34。网络硬件34，可以是路由器、交换机、网桥、调制解调器、系统控制器等等，为通讯系统10提供广域网连接42。每一个基站或者接入点12和16具有联合的天线或者天线阵列在管辖区域内与无线通讯设备通讯，这就是通常提及到的基本服务组(BSS)11，13。典型的，无线通讯设备注册到一个特定的基站或者接入点12或16来从通讯系统10中获取服务。
典型的，基站用于移动电话系统或者类似的系统，而接入点则使用于家庭或者建筑内建的无线网络。不考虑特殊的通讯类型，每个无线通讯设备都包括一个内置的无线电收发装置或者和与一个无线电收发装置连接。该无线电收发装置包括一个高线性放大器，和/或可编程的多级放大器，如在这里揭示的来提高性能，降低成本，减小体积，和/或增强宽带应用。
无线通讯设备22、23、24位于没有和任何的接入点相连的通讯系统10中的区域。在该区域，通常成为独立基本服务组(IBBS)15，无线通讯设备通过分配的信道来生成一个真实的(ad-hoc)网络直接通讯(如点到点或者点到多点)。
图2是无线通讯设备的示意框图，其包括主机设备18-32和相关的无线电收发装置或基站60。对移动电话主机，无线电收发装置60是一个内置的元件。对于个人数字助理主机，膝上电脑主机和/或个人电脑主机，无线电收发装置60可以是内置的，也可以是一个外部连接的元件。在本实施例中，基站可能遵从多个无线局域网(WLAN)协议，包括但并不仅限于此，如IEEE 802.11n。图2中的设备是一个多输入多输出(MIMO)设备。在这里提及IEEE 802.11n设备是指下一代WLAN设备；同时提及的IEEE 802.11a/b/g设备是多输入单输出(MISO)设备，被称为遗留版本设备。但是，将参考图3详细说明的MISO设备，必须和图2中的MIMO设备共同工作。
如图所示的，主机设备18-32包含处理模块50、存储器52、无线收发装置接口54、输入接口58和输出接口56。处理模块50和存储器52执行主机设备日常操作相关的指令。例如，对于移动电话主机设备，处理模块50按照特定的移动电话标准执行相应的通信功能。
无线电收发装置接口54允许从无线电收发装置60接收和发送数据。对于从无线电收发装置60接收的数据(例如，接入的数据)，无线电收发装置接口54将数据提供给处理模块50进行进一步的处理，和/或路由至输出接口56。输出接口56提供与诸如显示器、监视器、扬声器等的输出显示设备的连接，从而接收到的数据就可以被显示出来。无线电收发装置接口54也提供来自处理模块50的数据给无线电收发装置60。处理模块50可以通过输入接口58接收来自诸如键盘、数字按键键盘、麦克风等的输入设备的输出数据或自己产生数据。对于通过输入接口58接收到的数据，处理模块50可以对数据执行相应的主机功能，和/或通过无线收发装置接口54路由数据到无线收发设备60。
无线电收发装置或者基站60，包括一个主机接口62、基带处理模块64、存储器66、多个射频(RF)发射器68-72、收/发(T/R)模块74、多个天线82-86、多个RF接收器76-80和本地振荡模块100。基带处理模块64结合存储在存储器66的运行指令，分别执行数字接收器功能和数字发射器功能。数字接收器功能包括，但不仅限于，数字中频到基带的变换、解调、星座去映射、解码、反交错处理、快速傅立叶变换、循环前缀移除、时空解码和/或反不规则变换。数字发射器功能包括，但不仅限于，不规则变换、编码、交错处理、星座映射、调制、反向快速傅立叶变换、循环前缀加入、时空编码、和/或数字基带到中频转换。基带处理模块64可以使用一个或多个处理设备实现。这些处理设备，可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任何基于操作指令的信号(模拟和/或数字)处理设备。存储器66可以是独立的存储器设备或者多个存储器设备。该存储器设备，可以是一个只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存和/或者可以存储数字信息的设备。注意到的，当处理模块64通过状态机、模拟电路、数字电路和或者逻辑电路实现其一个或者多个功能，存储相应操作指令的存储器也被嵌入到包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路中。
在运行过程中，无线收发装置60通过主机接口62接收来自主机设备的输出数据88。基带处理模块64接收输出数据88和，基于模式选择信号102，产生一个或者多个输出符号流90。模式选择信号102指示在模式选择表中的特定的模式，将在本详细讨论最后的模式选择表中描述。例如，模式选择信号102可以指示频带为2.4GHz、信道带宽为20或者22MHz，最大比特率为54Mb/s或者更大，例如122MBPS。在这种一般类型下，模式选择信号将进一步指定一种特定的速率。另外，模式选择信号可以指明一个特定的调制模式，包括但不仅限于此，Barker编码调制、BPSK、QPSK、CCK、16QAM和/或64QAM。
基带处理模块64，按照模式选择信号102从输出数据88产生一个或者多个输出符号流90。例如，如果模式选择信号102指示选中模式下只有单个发送天线被使用，则基带处理模块64产生一个输出符号流90。作为选择的，如果模式选择信号指明2、3或者4个天线，则基带处理模块64将从输出数据88产生与天线数量相应的2、3或者4个输出符号流90。
根据基带处理模块64产生的输出流90的数量，相应数量的RF发射器68-72能将输出符号流90转换成输出RF信号92。发送/接收模块74到输出RF信号92，并将每个发送信号提供给相应的天线82-86。
当无线收发装置60处于接收模式，发送/接受模块74通过天线82-86接收一个或者多个接入的RF信号。T/R模块74将接入的RF信号94提供给一个或者多个RF接收器76-80。参考图4进行更详细的解释的RF接收器76-80，将接入的RF信号94转换成相应数量的接入符号流96。接入的符号流96将和接受到的数据的特定模式相对应。基带处理模块60接收接入的符号流90，并将其转换成接入的数据98，通过主机接口62提供给主机设备18-32。为了进一步讨论无线电收发装置或者基站60的实现，可以查阅标题为“具有高数据吞吐量的无限局域网发射机(WLAN TRANSMITTER HAVING HIGH DATATHROUGHPUT)”的联合未决专利申请，代理机构编号为BP3516，临时申请日期为2/19/04和“具有重复解码器的无限局域网接收机(WLAN RECEIVERHAVING AN ITERAGTIVE DECODER)”的联合未决专利申请，代理机构编号为BP3529，临时申请日期为2/19/04。
所述技术领域的普通技术人员可以知道，图2的无线通讯设备可以使用一个或者多个集成电路实现。例如，主机设备可以使用一个集成电路实现，基带处理模块64和存储器66可以用第二个集成电路实现，无线收发装置60的余下组件除了天线82-86，可以在第三个集成电路实现。作为一个替换的实例，无线收发装置60可以在一个集成电路上实现。另外一个例子，在主机上的处理模块50和基带处理模块64可能是一个通用的处理设备，使用一个单一的集成电路实现。更进一步的，存储器52和存储器66也可能在一个集成电路上实现，和/或集成在处理模块50和基带处理模块64的通用的处理模块上。
图3的结构框图显示了包含主机设备18-32和相关的无线收发装置61的无线通讯系统。对于移动电话主机，无线接收装置61是一个内置的元件。对于个人数字助理主机、膝上型电脑主机和/或个人电脑主机，无线收发装置61可以是内置的或者外部连接的元件。主机设备18-32按照参考图1讨论的运行。图3的WLAN设备将符合IEEE 802.11a/b/g中的一个或多个标准运行。和图2所示的MIMO设备相不同的是，图3所示的设备是MISO设备。
无线收发装置61包括主机接口52、基带处理模块64、模拟-数字转换器111、滤波器模块109、IF混合降频转换级107、接收器滤波器101、低噪声放大器103、发射器/接收器开关73、本地振荡器模块74、存储器66、数字发射器处理模块76、数字模拟转换器78、滤波器模块79、IF混合升频转换级81、功率放大器83、发射器滤波器模块85和天线86。天线86可能是一个单独的天线，通过调整Tx/Rx开关73来被发射路径和接收路径共享，或者包括用于发射路径和接收路径的分离的天线。天线的执行将取决于无线通讯设备所遵循的通讯特定标准。基带处理模块64的功能和上面相同，在图5-19中将对执行的一个或多个功能进行阐述。
在运行过程中，无线收发设备61通过主机接口62从主机设备接收输出数据88。主机接口62路由输出数据88到基带处理模块64，该基带处理模块64按照特定的无线通信标准(例如IEEE 802.11a/b/g，蓝牙等)处理输出数据88，来产生输出时域基带(BB)信号。
数字模拟转换器77将输出时域基带信号从数字域转换到模拟域。滤波器模块79在将模拟信号提供给IF升频转换模块81之前对模拟信号进行滤波。IF升频模块基于本地振荡模块100提供的发射器本地振荡83转换模拟基带或低IF信号为RF信号。功率放大器83放大RF信号来产生输出RF信号92，该输出RF信号92通过发射器滤波器模块85滤波。天线86将输出RF信号92发送给目标设备如基站、接入点和/或其他无线通讯设备。
无线收发设备61还通过天线86接收由基站、接入点或其他无线通讯设备发送的接入RF信号94。天线86通过Tx/Rx开关73将接入的RF信号94提供给接收器滤波器模块101。Rx滤波器71带通滤波接入的RF信号94，并将滤波后的RF信号提供给低噪声放大器103，对RF信号94放大来产生放大的接入RF信号。低噪声放大器72将放大的接入RF信号提供给IF降频转换器模块107，根据本地振荡模块100提供的接收器本地振荡81直接将放大的接入信号转换成接入的低IF信号或者基带信号。降频转换模块70提供接入的低IF信号或基带信号给滤波/增益模块68。滤波模块109滤波接入的低IF信号或者接入的基带信号来生成滤波的接入信号。
模拟-数字转换器111将滤波的接入信号转换成接入的时域基带信号。基带处理模块64解码、不规则变换、去映射、和/或解调接入的时域基带信号为符合无线收发装置61执行的特定无线通讯标准的取回的接入数据98。主机接口62通过无线收发装置接口54将取回的接入数据提供给主机设备18-32。
所述技术领域的普通技术人员可以知道，图3所示的无线通讯设备可以使用一个或者多个集成电路实现。例如，主机设备可以使用一个集成电路实现，基带处理模块64和存储器66可以使用第二个集成电路实现，无线收发装置61的其余组件除了天线86可以用第三个集成电路实现。作为替换的实例，无线收发装置61可以使用一个集成电路实现。另外一个例子，主机设备的处理模块50和基带处理模块64可以是通用的处理设备，使用一个集成电路就可以实现。更进一步，存储器52和存储器6可以在一个集成电路上实现，和/或在处理模块50和基带处理模块64的通用处理模块的同一集成电路上实现。
图4是每个RF接收器76-80的示意框图。在本实施例中，每个RF接收器76-80包括RF滤波器101、低噪声发放大器(LNA)103、可编程的增益放大器(PGA)105、降频转换模块107、模拟滤波器109、模拟-数字转换模块111和数字滤波器和向下采样模块113。RF滤波器101可以是高频带通滤波器，接收接入的RF94信号94，并对其滤波来生成滤波的接入RF信号。低噪声放大器103基于设定的增益放大滤波的接入RF信号94，并把放大的信号提供给可编程的增益放大器105。可编程增益放大器在提供信号给降频转换模块107之前进一步放大接入RF信号。
降频转换模块107包括一对混合器、求和模块和滤波器，来将接入RF信号和由本地振荡模块提供的本地振荡(LO)混合产生的模拟基带信号。模拟滤波器109滤波模拟基带信号，将此提供给模拟-数字转换模块111，将其转换成数字信号。数字滤波器和向下采样模块113滤波数字信号，然后调整采样率来生成接入符号流96。
图5是图3的基带处理模块64的实现的功能示意框图。在本实施例中，基带处理模块64的实现包括防护间隔清除模块130、快速傅立叶变换模块132、去映射/分段模块134、反交错处理模块136、解码模块138、和信道评估模块120。在本实施例中，信道评估模块120包括编码模块140、交错处理模块142、映射模块144、信道评估模块146和信道评估更新模块148。更进一步示出了，遵循IEEE 802.11a和/或IEEE802.11g的帧155，包括一个短训练序列(STS)157，两个长训练序列(LTS)159、161，一个信号域(SIG)163和多个数据有效载荷区域165-169。
基带处理模块64顺序处理帧155的各个部分。众所周知，基带处理模块64处理短训练序列157来识别帧的存在，来开始判断帧155是不是有效，和建立无线收发装置接收部分的初始增益设置(例如LNA增益、可编程增益放大器的增益、模拟-数字增益等等)。
基带处理模块64然后处理长训练序列159和161来进一步建立帧155的有效性，并通过防护间隔(GI)清除模块130移除隔长训练序列159和161的防护间隔。快速傅立叶变换模块132将用长训练序列表示的时域信号转换成多个时域基调(time domain tones)150。去映射/分段模块134去映射多个频域基调150来生成去映射的基调152。交错处理模块136反交错处理去映射的基调152来生成反交错处理数据154。解码模块138解码反交错处理数据154来生成接入的解码数据98。
例如，如果基带处理模块64配置成遵循IEEE 802.11a和/或802.11g，接入的时域基带信号就是在5GHz频带和/或2.4GHz频带的正交分频多元(OFDM)调制信号。FFT模块132将时域信号转换成多个频域基调。每一个频域基调表示信道的一个副载波。众所周知，在802.11a和/或802.11g标准中，有48个数据副载波信号和4个导频副载波信号，在一个信道中总共52个非零的副载波。信道中的其余12个副载波信号均为零来提供至少一部分的防护间隔。每一个基调代表了符合PBSK、QPSK、16QAM和/或64QAM的调制数据。去映射确定与相应基调对应的特定符号矢量，将随后通过反交错处理模块136反交错处理。解码模块138，可以是一个VITERBI解码器，接收代表调制数据的符号矢量，并根据通过星座映射符号代表的取回比特数据进行解码。
信道评估模块120基本复制基带发送功能，来将解码模块138生成的解码数据生成重新映射的频域基调。如图所示的，编码模块140，可以是使用1/2速率的卷积编码器，将接入的解码数据比特位98编码成重新编码数据156。编码模块140基本上是执行的解码模块138的反向操作，执行与正在进行发送操作的无线通讯设备发送到特定接收器的编码相同操作的编码功能。
交错处理模块142交错处理重新编码数据156来产生再交错处理数据158。映射模块144将再交错处理数据158映射成多个再映射的频域基调160。这些功能与去映射/分段模块134和反交错处理模块136执行的功能相反。
信道评估模块146使用多个再映射的频域基调160和多个频域基调150来产生信道评估162，用来处理帧155的特定部分。因此，信道评估162可以为长训练序列159和161生成一个易受影响的(yielding)LTS信道评估171。更进一步，信道评估可以对指示帧信息部分的信号域163执行评估，来生成一个服务域信道评估173。再进一步，信道评估可以对大量的数据负载域165-169执行评估来生成数据信道评估。
信道评估更新模块148接收帧155的特定部分的信道评估162，并更新以前的信道评估，产生一个更新的信道评估163。所述技术领域普通技术人员可以知道，LTS信道评估171来自遵循802.11a和/或802.11g的无线WLAN接收器现有的信道评估。
参考帧155，信道评估模块120根据LTS信道评估171产生一个对该帧初始的信道评估。当接收到服务或者信号域163，信道评估模块120为服务域产生一个服务域信道评估173。信号评估模块120接着根据初始的信道评估和新确定的服务域信道评估173更新信道评估163。当收到第一个数据域有效载荷，信道评估模块120产生一个为数据载荷产生一个相应的信道评估。先前更新的信道评估接着与第一个载荷信道评估而更新。信道评估模块120将为每个收到的数据有效载荷确定相应的信道评估，相应更新当前的信道评估163。作为选择的，信道评估模块120可以仅使用一组数据有效载荷部分来确定信道评估163的更新。哪一部分数据有效载荷被使用可以是提前确定的(例如，使用每隔4个的数据有效载荷)或多个取决于相关数据有效载荷的功率，在这里，能级需要超过一个极限用来更新信道评估。
作为信道评估模块146和信道评估更新模块148的运行示例，使收到的FFT在第K基调上输出为Yk＝ZkHk+Vk
去掉任意基调的下标k，方程可以重写为Y＝ZH+V≈CN(0，σ2)在这里，Y表示收到的帧的信息部分和/或有效载荷部分，H表示相应的信道评估，V表示收到的帧的信息部分和/或有效载荷部分的噪声部分，和Z表示收到的帧的信息部分和/或有效载荷部分的多个去映射频域基调，在这里，Z可以表达为Z＝KMODX，因此Y＝(Zi+jZq)(Hi+jHq)+(Vi+jVq)＝(ZiHi-ZqHq)+j(ZqHi+ZiHq)+(Vi+jVq)因此Yi＝ZiHi-ZqHq+ViYq＝ZqHi+ZiHq+Vq所以ZiYi+ZqVq＝(Zi2+Zq2)Hi+ZiVi+ZqVq，从而信道评估可以表示为H^DNi=Hi^=ZiYi+ZqVqZi2+Zq2]]>H^i=Hi+ZiVi+ZqVqZi2+Zq2]]>=Zi2σ2+Zq2σ2(Zi2+Zq2)2]]>=σ2(Zi2+Zq2)2]]>=σ2KMOD2(Xi2+Xq2)]]>进一步的示例，高能的星座点(constellation points)可以用来减小评估噪声。例如，考虑64QAM，其中Kmod=142]]>σ2KMOD2(Xi2+Xq2)=42σ2(Xi2+Xq2)]]>在这个例子中，信道评估更新仅仅在星座能量大于42才进行。在这个前提下，以下的星座坐标可以提供如下能级
(Xi，Xq) Xi2+Xq2I1，I7 50I3，I7 58I5，I7 74I7，I7 98I5，I5 50图6是基带处理模块64的另一种替代实现。在本实施例中，基带处理模块64包括防护间隔移除模块130、FFT模块132、去映射/分段模块134、反交错处理模块136、解码模块138和信道评估模块120。在本实施例中，信道评估模块120包括交错处理模块142、映射模块144、信道评估模块146和信道评估更新模块148。模块130-138的功能可以参考图5对应的描述，将接入的时域基带信号转换成接入的解码数据98。
在本实施例中，信道评估模块120通过交错处理模块142从模块136处接收反交错处理数据154。交错处理模块142再交错处理该数据产生再交错处理数据158。映射模块144将再交叉数据158映射成多个去映射频域基调160。信道评估模块146和信道评估更新模块148的功能如图5描述来产生更新的信道评估163。
图7是基带处理模块64的另一种实施例示意框图。在本实施例中，基带处理模块64配置成包括防护间隔移除模块130、FFT模块132、去映射/分段模块134、反交错处理模块136、解码模块138和信道评估模块120。在本实施例中，信道评估模块120包括映射模块144、信道评估模块146和信道评估更新模块148。模块130-138如图5对应的描述的运作，将接入的时域基带信号转换成接入的解码数据98。
在本实施例中，信道评估模块120通过映射模块144接收去映射的基调152。映射模块144映射基调152成OFDM调制基调，来生成多个再映射的频域基调160。信道评估模块146和信道评估更新模块148的功能如图5描述来产生更新的信道评估163。
图8示出了根据图2的无线通讯设备的接收器的基带处理。基带处理包括空间/时间解码器294、多个快速傅立叶变化(FFT)/循环前缀移除模块296-300、多个符号去映射模块302-306、多路复用器308、反交错处理器310、信道解码器312、反不规则变换模块314和信道评估模块120。基带处理模块还可以进一步包括模式管理模块175来从运行模式选择输入313产生设置315和速率选择311。空间/时间解码模块294从接收器路径上接收P路输入319，生成M路输出317。在本实施例中，空间/时间解码模块294将各个路径上的输入符号与如下形式的解码矩阵相乘C1C2C3···C2M-1-C2*C1*C4···C2M]]>注意到的解码矩阵的行对应输入路径的数目，列对应输出路径的数目。注意到的空间和时间解码的M路输出路径317的数目可以等于空间和时间解码的P路输入318路径的数目或者输入路径P可以等于M+1。
FFT/循环前缀移除模块296-300将M路符号流从时域转换成频域符号，生成M路频域符号流。在一个实施例，前缀移除功能基于一个特定前缀移除干扰的交互符号。注意到的，一般来说，64点FFT可用于20MHz信道，而128点FFT可用于40MHz信道。
符号去映射模块302-306将频域符号转换成比特流数据。在一个实施例中，每个符号去映射模块映射正交放大调制的QAM符号(如BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM等等)为比特流数据。注意到的，为了IEEE 802.11(a)向后兼容，可以使用双灰编码(double gray coding)。复合器308将去映射的符号流联合到一个单一的路径。反交错处理器310反交错处理该单一路径。
重复解码器312解码反交错处理的数据生成解码数据，该重复解码器312可以在标题为“具有重复解码器的无限局域网接收器(WLAN RECEIVERHAVING AN ITERATIVE DECODER)”的联合未决专利申请，代理机构编号为BP3529，临时申请日期为2/20/04中有更详细的描述。反不规则变换器314反不规则变换数据产生接入数据98。在一个实施例中，反不规则变换器314从解码数据中移除(在GF2中)伪随机序列(pseudo random sequence)。伪随机序列可以是由具有多项式S(x)＝x7+x4+1的发生器来产生不规则数据的移位寄存器的反馈而产生的。
信道评估模块120可以与反交错处理模块310的输出相连，接收反交错处理数据，或者和信道解码器312的输出相连，接收解码数据。如果信道评估模块120连接于接收解码数据，则其功能和前面参考图5描述的一致。如果信道评估模块120接收反交错处理数据，其功能和前面参考图6描述的一致。
图9示出了根据IEEE 802.11n构造的帧200，当且仅当符合802.11n的设备在最接近范围内用于无线通讯。如图所示，帧200包括短训练序列(STS)517、多个补充长训练序列(suppl LTS)201-203和多个数据有效载荷部分205-207。对于这种类型的帧，图8的信道评估模块120将基于LTS信道评估产生一个最初的信道评估，，如参照图5所描述的。信道评估模块120然后为每个信道评估更新该信道评估，其产生用于数据有效载荷部分。如图所示，第一个数据有效载荷具有用来更新LTS信道评估的相应的信道评估，产生更新的信道评估。下一个数据有效载荷也产生一个相应的信道评估，该相应的信道评估用来更新先前更新的信道评估。
图10示出了符合IEEE 802.11n标准的帧202，其中通讯领域包括802.11n、802.11a和/或802.11g设备。在这个例子中，帧202包括短训练序列(STS)157、根据802.11a和/或802.11g标准的长训练序列(LTS)159和161、根据802.11a和/或802.11g标准的服务域(SIG)163、补充长训练序列(suppl LTS)201-203、高数据服务域211和多个的数据有效载荷部分205-209。如图示的帧202，包括两个帧信息域服务域163和高数据服务域211。
图8的信道评估模块120通过第一个确定的LTS信道评估产生信道评估，然后根据对应的服务域的信道评估更新信道评估。信道评估模块然后确定用于补充长训练序列的信道评估，和用来更新先前的更新的信道评估。接着对高数据服务域211和一个或多个数据有效载荷部分205-209进行信道评估的更新。
图11示出了另一个遵循IEEE 802.11n标准的帧204，用于包括802.11n设备、802.11a设备、802.11b设备和/或802.11g设备的通讯。在这个例子中，帧204包括短训练序列(STS)157、遗留版本的长训练序列1和2(LTS)159和161、遗留版本服务域(SIG)163、MAC分离域(partitioning field)213、补充长训练序列(suppl LTS)201-203、高数据服务域211和多个数据有效载荷部分205-209。图8的信道评估模块120通过利用LTS信道评估确定最初的信道评估。信道评估模块120然后确定对帧204的每个域和/或部分的信道评估，并使用该信道评估来更新先前的信道评估。在这个示例中，帧204包括遗留的服务域163、MAC分离域213和高数据服务域211作为帧的信息部分。
图12A是可以由图7和8的基带处理模块处理的帧221的一部分的示意图。帧221包括短训练序列(STS)157、防护间隔(GI)223、两个信道探测(CS)245和247和信号域(SIG)163。在一个实施例中，帧221的持续时间为20微秒(μS)，其中，STS消耗4Ms、GI消耗1.6μS、每个CS占用3.2μS，信号域占用4μS。在STS中，每个符号消耗0.8μS。
STS157包括10个短训练符号(S1-S10)225-243。帧221的信道探测245和247(举例如IEEE 802.11a中的长训练)满足以下两个标准遗留版本(802.11a/g)基站能使用，并解码信号域，获得帧的长度，设置信道空闲评估(clear channel assessment，CCA)指示；下一代802.11n基站能使用，用于(部分)MIMO信道评估。
满足上述标准，在指定数量的费用(overhead)下信道评估错误可以被减少，序列将更具能效。在不改变在遗留基站解码的信号域，在发射器天线输入中采用现有的长训练和信号符号的线性权重，这里相同权重在最初的两个长训练符号和遗留的信号域中使用，用于由遗留版本基站解码。
图12B是图12A的信号帧格式的接收信号模型的示意图。如图所示，接收的信号(Xk)255包括被发送的信道检测信号(Sk)253、信道评估(Hk)251和噪声矩阵(Nk)257。实际上，接收的信号Xk＝Sk*Hk+Nk，在这里，Sk、Hk和Nk都是矩阵。在本一个实施例中，信道评估Hk251和发送的信道探测信号Sk都可以表达成下面的形式
Xk＝Sk·Hk+Nk 根据这种信号模型，零强制(ZF)的MIMO信道评估可以这样计算H^k=(SkH·Sk)-1·SkH·Xk=1M·SkH·Xk]]>如果长训练序列已经定义好了，则Sk变成一个实数标量次的一元矩阵。在这种情况下，最小均方(minimum mean-square，MMSE)信道评估可以被计算为H^k=(SkH·Sk+ση2·I)-1·SkH·Xk=ρ·SkH·Xk]]>ρ=1M+ση2]]>在这里，为了简化，nk被假定为一个独立的同一分布(i.i.d)高斯(individuallyidentically distributed Gaussian)，和被选定为一个“好的长训练选择”。注意到的，由于慎重的选择了S，所以没有理由对序列进行MMSE对零强制(ZF)的估计。
图13是可以和图7和8中基带处理模块兼容的在多个天线(TX1到TXM)上发送的导言信息261-265的示意图。在一个实施例中，每个导言信息261-265包括载波检测(CD)域267、277、287，第一个信道探测(CS M，1)269、279和289，信号域(SIG)271、281、291和L-1个余下的信道探测(CSM，L)。在该实施例中，信道检测CD 267、277、287，第一个信道探测269、279、289，和信号域271、281、291可以对应于遗留版本无线协议(如IEEE802.11a，b，和/或g)中的短训练序列、长训练序列和信号域。
根据本发明的教导，导言能量将被IEEE 802.11n的STA或者AP对所有的L探测序列使用所有基调或者接近所有基调在所有的天线或者几乎所有天线上发送。当L＝M时，从每个M个天线发送的L探测的能量是2s2/M。当L＝M时矩阵信道评估的总能量是2Ms2。因此，传送的能量是在任何时候传送单个基调时的M倍。
图14是图12中的帧格式的发送模型的示意图。对这种发送格式，为了满足向后兼容的目的，同时为满足下一代信道评估的需求，选择适当的W以保证W或者W-1都比较简单实现。更进一步，通过[w11...w1M]来自MIMO发射器(下一代设备)天线波束赋形可以被遗留的802.11a/g设备很好的接收。
在这个实施例中，信道探测(SK)253与多个权重因子(Wk，m)68-72相乘，其中，k对应信道探测的号码，其范围从1到1，m对应发送天线82-86的号码。通过发射器68-72，经过权重计算的信道探测信号被转换成RF信号，然后通过天线82-86发送出去。在这个实施例中，权重因子矩阵可以如下 根据在所有时刻在所有天线上一直发生的发送，可以形成空讯号。通过选择的权重序列补偿该空讯号作为波速形成器，这样空讯号就保持在一个特定的方向上。例如，对于矢量w1＝[11](对2个TX情况下的上面的W矩阵中的一行)的情况下，空讯号会保持在-90度和+90度上。因此，与其他的遗留版本的WLAN设备的信号输入接收器相比，在一些特定的方向上就不是很有利了。
根据本发明，不同的合成权重可以应用到M-1个发送天线上的每个副载波。这样就在每个副载波上形成不同的传送方案，这样可以导致在最差的方向上减少能量和容量的丢失。
图15用于下一代MIMO发射器特别是两天线的下一代MIMO发射器形成的图12A的导言信息的帧格式的组成方式的示意图。在图示中，产生了两个导言信息，对应每个激活的天线。通过第一个天线发送的第一个导言信息311，包括一个双重防护间隔(GI2)313、第一个信道探测(CS0，0)315、第二个信道探测(CS0，1)317、防护间隔(GI)319、信号域(SIG)321、另一个防护间隔(GI)323和第三个信道探测(CS0，2)325。通过第二个天线发送的第二个导言信息327，包括一个双重防护间隔(GI2)329、第一个信道探测(CS1，0)331、第二个信道探测(CS1，1)333、防护间隔(GI)335、信号域(SIG)337、另一个防护间隔(GI)339和第三个信道探测(CS1，2)341。
在本实施例中，不同的信道探测采用以下方式s01＝s00s10,k=-s00,k·ei·θk]]>s11＝s10s02＝s00s12,k=s00,k·ei·θk]]>对上面的信道探测，将使用如下的权重因子Sk=s10,ks11,ks20,ks21,k=s00,k·1-111·100ei·θk=s00,k-s00,k·ei·θks00,ks00,k·ei·θk]]>信道检测的第一个数字下标对应天线的编号，第二个数字下标对应符号的编号。K对应信道探测的编号。例如，S10，K对应第一个天线发送的用于第k信道探测的第一个符号。
为每个副载波获得不同的传送方式，使用下面的方式θk=π·k/6,k=-Nsubcarriers2··Nsubcarriers2]]>图16是用于三天线的下一代MIMO发射器形成图12A的导言信息的帧格式的组成方式的示意图。在图中所示，生成了三个导言信息，一一对应每个激活的天线。通过第一个天线发送的第一个导言信息351，包括一个双重防护间隔(GI2)353、第一个信道探测(CS0，0)355、第二个信道探测(CS0，1)357、防护间隔(GI)359、信号域(SIG)361、另一个防护间隔(GI)363、第三个信道探测(CS0，2)365、第三个防护间隔(GI)367和第四个信道探测(CS0，3)369。通过第二个天线发送的第二个导言信息371，包括一个双重防护间隔(GI2)373、第一个信道探测(CS1，0)375、第二个信道探测(CS1，1)377、防护间隔(GI)379、信号域(SIG)381、另一个防护间隔(GI)383、第三个信道探测(CS1，2)385、第三个防护间隔(GI)387和第四个信道探测(CS1，3)389。通过第三个天线发送的第三个导言信息391，包括一个双重防护间隔(GI2)393、第一个信道探测(CS2，0)395、第二个信道探测(CS2，1)397、防护间隔(GI)399、信号域(SIG)401、另一个防护间隔(GI)403、第三个信道探测(CS2，2)405、第三个防护间隔(GI)407和第四个信道探测(CS2，3)409。
对于不同的信道探测，可以使用如下的权重因子矩阵Sk=s10,ks11,ks12,ks20,ks21,ks22,ks30,ks31,ks32,k=s00,ks00,k·ei·θks00,k·ei·φks00,ks00,k·ei·(θk-4·π3)s00,k·ei·(φk-2·π3)s00,ks00,k·ei·(θk-2·π3)s00,k·ei·(φk-4·π3)]]>为了对每个副载波获得不同的传送方式，使用如下方式θk＝π·k/6φk＝π·(k+4)/6图17是用于四天线的下一代MIMO发射器形成图12A的导言信息的帧格式的组成方式的示意图。在图中所示，生成了四个导言信息，一一对应每个激活的天线。通过第一个天线发送第一个导言信息411，包括一个双重防护间隔(GI2)413、第一个信道探测(CS0，0)415、第二个信道探测(CS0，1)417、防护间隔(GI)419、信号域(SIG)421、另一个防护间隔(GI)423、第三个信道探测(CS0，2)425、第三个防护间隔(GI)427、第四个信道探测(CS0，3)429、防护间隔(GI)431和第五个信道探测(CS0，4)435。通过第二个天线发送第二个导言信息441，包括一个双重防护间隔(GI2)443、第一个信道探测(CS1，0)445、第二个信道探测(CS1，1)447、防护间隔(GI)449、信号域(SIG)451、另一个防护间隔(GI)453、第三个信道探测(CS1，2)455、第三个防护间隔(GI)457、第四个信道探测(CS1，3)459、防护间隔(GI)461和第五个信道探测(CS1，4)465。通过第三个天线发送第三个导言信息471，包括一个双重防护间隔(GI2)473、第一个信道探测(CS2，0)475、第二个信道探测(CS2，1)477、防护间隔(GI)479、信号域(SIG)481、另一个防护间隔(GI)483、第三个信道探测(CS2，2)485、第三个防护间隔(GI)487、第四个信道探测(CS2，3)489、防护间隔(GI)491和第五个信道探测(CS2，4)495。通过第四个天线发送第四个导言信息501，包括一个双重防护间隔(GI2)503、第一个信道探测(CS3，0)505、第二个信道探测(CS3，1)507、防护间隔(GI)509、信号域(SIG)511、另一个防护间隔(GI)513、第三个信道探测(CS3，2)515、第三个防护间隔(GI)517、第四个信道探测(CS3，3)519、防护间隔(GI)521和第五个信道探测(CS3，4)525。
对图17的实施例θk＝π·k/6φk＝π·(k+2)/6ψk＝π·(k+4)/6在图15-17的运行过程中，通过设置θk、φk、和ψk来形成在每个副载波上不同的传送方式。因为需要传送更多的能量，通过下一代的802.11n设备确定更好的信道评估。进一步的，对这种信号格式，下一代接收器将执行简单的零强制(ZF)或者MMSE信道评估。
通过分别对于两天线、三天线和四天线使用以下矩阵，可以执行这样的信道评估操作WT=+1-1+1+1⇒WT-1=12+1+1-1+1]]>WT=1111-1-i·32-1+i·321-1+i·32-1-i·32⇒WT-1=13·1111-1+i·32-1-i·321-1-i·32-1+i·32]]>WT=-1+1+1+1+1-1+1+1+1+1-1+1+1+1+1-1⇒WT-1=14-1+1+1+1+1-1+1+1+1+1-1+1+1+1+1-1]]>采用这些技术，在第一实施例中，信道可以按照现有的每个副载波天线波束赋形系数被评估，然后这些系数不需要应用到余下的传送符号。这个实施例提供的优势是不需要在发送方进行额外的乘法操作，这样就可以简单的在表格中查找LTRN序列了。
第二实施例，可以在不知道每个副载波天线波束赋形系数的情况下进行信道评估。按照这个实施例，系数必须在剩余的发送符号中应用。这种实施例的好处是接收器信道评估很简单(少量的乘法操作)，但发射器需要进行附加的乘法操作了。
对于第一实施例，可以使用下面的方程(使用前面的定义，并且L＝M)H^k=1M·s00,k*·WB,kH·WTH·Xk]]>WB,k=diag(1ei·π·I16···ei·π·IM-16)]]>对于第二实施例，可以使用下面的方程(使用前面的定义，并且L＝M)H^k=1M·s00,k*·WTH·Xk]]>通过复制整个M长度的序列p次，更进一步的提炼信道评估是可能的。这种提炼采用简单的平均方式。开销和在第10页对相应的单一激活发射器的方法所描述的相同，但是性能很高。
为了向后兼容导言信息的情况，其中长训练符号数目是M+1，更长训练序列由p*M+1长训练符号组成。这样就有P个相同的M符号块，和在天线的第一个和第二个符号是一样的。
图18是遗留版本设备和下一代设备解释包含向后兼容的帧头部的方式的示意框图。为了减少接收器计算的复杂性，发送天线和导言信息531的配置需要编码成遗留版本的信号域533。另一种选择的，就是让接收器计算4个不同的信道评估，然后选择天线/导言信息的配置535，从而匹配校验位和在SIGNAL2(MIMO扩展)域的唯一合法值。
根据本发明的一个方面，如果在信号域中的保留位被设置，用“MIMO解释”539重新解释传输比特率537。对于MIMO接收器，该速率是确定为固定的，它不再指定任何实际的速率。作为替换的，他们可以结合唯一表示在符号内的帧的长度的长度字段和天线/导言信息配置共同指定一个虚构的速率。
例如，对于54Mbps，在长度字段中有27可能数字的字节产生用符号表示相同帧的持续时间。这27个可能性可以编码TX天线/导言信息配置。在下表1中，示出了三种编码。注意到的我们可以简单的使用“6Mbps”速率来唯一指定所有长度和tx天线/导言信息的配置。在这种情况下，如果设置了保留位，其他速率编码将不使用。这种做法的缺陷是我们失去对编码其他导言信息选择的能力。
表1-速率字段解释
所属技术领域人员可理解的，在这里使用“充分地”和“大约”，以与业界可以接受的对应标准。工业界可以接受的公差范围从小于1％到小于20％，与这些公差对应的项目，但不仅限于这些，组件值、继承电路处理变化、温度变化、升降次数和/或热噪声。所属技术领域人员可进一步理解的，在文中经常使用的一个词语，“可操作连接连接”包括直接的连接或者通过其他组件、元件、电路或者模块间接连接。对于直接连接，介入的组件、元件、电路、或者模块不修改信号、但可以调整电流水平、电压水平和/或功率水平。所属技术领域人员可进一步理解的，另外一个词汇，推断连接(例如，一个元件通过推论和别的元件连接)包括采用类似于“可操作连接”的方式连接的两个元件之间直接或者间接。所属技术领域人员更进一步可以理解的，，另一个词汇，“可以比较(compares favorably)”可能会被用到，用来指示两个或者多个元素、条目、信号等之间的比较，提供期待的关系。例如，当期待的关系是信号1比信号信号2大一个数量级时，当信号1的数量级大于信号2或者当信号2的数量级小于信号1的时候，有利的比较结果可以得到。
通过讨论已经揭示了基于信号帧的有效载荷来更新信道评估的方法和设备。所属技术普通技术人员可以理解的，其他的实施例都可以不超过本权利要求范围外的讨论获得。
权利要求
1.一种配置多输入多输出无线通讯的方法，该方法包括产生用于多个发送天线的多个导言信息，其中的每个导言信息包括在遗留版本发送速率上的载波检测序列；在遗留版本发送速率上的第一个信道探测；在遗留版本发送速率上的信号域；和在MIMO发送速率上的多个信道探测；和同时通过多个发送天线发送所述多个导言信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述MIMO传送速率包括遗留版本的传送速率。
3.根据权利要求1所述的方法进一步包括产生所述信号域，通过指明所述MIMO无线通讯的帧长度，从而遗留版本的无线通讯设备可以在MIMO无线通讯的持续时间内设置避免冲突；和设置保留位来指明所述MIMO无线通讯。
4.一种用于为多输出的OFDM的RFIC产生训练符号序列的方法，该方法包括生成M+1个OFDM符号，其中M为RF输出的数目；选择在第一时刻在第二个到第M个天线上发送的符号作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以实数标量值乘以MxM一元矩阵的第一列的第一个符号；选择在第三到第“M+1”时刻在第一到第M天线上发送的符号作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以同样的一元矩阵的第二到第M列的第一符号；和选择在第二时刻在第一到第M天线上发送的符号作为在第一时刻在第一到第M个天线上发送的第一个符号。
5.一种产生用于多输出OFDM的RF收发器的训练序列的方法，该方法包括生成p*M的OFDM符号，其中M是RF输出的数目，p是大于1的整数；选择在第一时刻在第二个到第M个天线上发送的符号作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以实数标量值乘以MxM一元矩阵的第一列的第一个符号；选择在第二到第M时刻在第一到第M天线上发送的符号，作为在第一时刻在第一天线上发送的乘以同样的一元矩阵的第二到第M列的第一符号；和选择第(M+1)到第p*M时刻在各个天线上发送的符号，作为在每一M个天线上发送的前M个符号的“p-1”份拷贝。
6.一种计算用于接收到OFDM发送信息的每一个J副载波中的评估NxM信道矩阵的方法，N是期望发送的天线号码，M是接收天线的号码，该方法包括移除I+K的每个块中的最初K个采样，I＞＝J采样；在余下每个块的I个采样上应用离散傅立叶变换；从I个采样的每个输出块选择在发射器上识别的使用非零符号激活的J副载波；在J副载波上的每个输出上形成NxM的矩阵，矩阵的每一列对应从接受器天线上M个连续时间上的第J个副载波的输出，矩阵的每一行对应从所有的N个接收天线上的输出的第j个副载波；通过用于乘以在第一发送天线上发送的符号的MxM的一元矩阵的哈密特调换自右乘该矩阵；和通过因而发生的NxM矩阵乘以在第一个发送天线上发送获得的第一符号的共轭复数。
7.一种射频集成电路发射器包括可操作的连接产生多个导言信息的基带处理模块；和通过多个天线在一定射频上发送多个导言信息的可操作连接的射频发射器部分，其中，基带处理模块产生的多个导言信息包括在遗留版本的发送速率上的一个载波检测序列；在遗留版本的发送速率上的第一个信道探测；在遗留版本的发送速率上的信号域；和在MIMO发送速率上的L-1信道探测，其中L对应信道探测的数目。
8.根据权利要求7所述的射频集成电路发射器，其中所述MIMO发送速率包括遗留版本的发送速率。
9.一种在无线通讯的导言信息中生成信号域的方法，该方法包括在信号域中指明多输入多输出MIMO无线通讯的帧长度，从而遗留版本的无线通讯设备可以在MIMO无线通讯的持续时间内设置避免冲突；和在信号域内设置保留位来指明MIMO无线通讯。
10.一种射频集成电路发射器包括可操作的连接产生多个导言信息的基带处理模块；和通过多个天线在一定射频上发送多个导言信息的可操作连接的射频发射器部分，其中，基带处理模块在每个导言信息上生成信号域在信号域中指明多输入多输出MIMO无线通讯的帧长度，从而遗留版本的无线通讯设备就可以在MIMO无线通讯的持续时间内设置避免冲突；和在信号域内设置保留位来指明MIMO无线通讯。
全文摘要
一种用于配置多输入多输出(MIMO)的无线通讯的方法，首先通过在多个天线上产生多个导言信息。每个导言信息包括在遗留版本发送速率上的载波检测序列、在遗留版本的发送速率上的第一信道探测、在遗留版本的发送速率上的信号域和在MIMO发送速率上的L－1信道探测，其中L对应信道探测的数目。该方法接着通过在多个发送天线上同时发送多个导言信息。
文档编号H04L27/26GK1738311SQ20051006740
公开日2006年2月22日 申请日期2005年4月14日 优先权日2004年4月14日
发明者贾森·A·切思戈, 瑞贾得·特伯·慕塔, 克里斯多佛·詹姆士·哈森 申请人:美国博通公司