专利名称：正交分频多功的多输入多输出系统循环传输装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通讯，尤其涉及一种含有多数个传输及接收天线的多输入多输出(MIMO)系统循环传输。
背景技术：
一种多输入多输出系统，其优点为使用多个复数个传输及接收天线以同时传输及(或)接收多复数个数据流，多输入多输出系统因而可在相同时间内将数据总处理的总速率增加数倍。一多输入多输出系统的系统功能性能可借由传输高斯分布数据流进行优化。这一多个传输的数据流必须为独立且有零相关。一种达到这一独立性的方法为当传输数据流时，试着利用所有可利用的分集多样性，也即频率，时间及空间的分集。多样性。
因此，一多输入多输出系统性能的优化，可由利用传输数据流于频率，时间及空间中的最大随机性(或最小关连性)来实现。
由于设备大小限制，天线时常必须紧密排列。不幸的是，这一紧密排列造成传输及接收数据流具有高度关连性，从而降低系统性能。因此，有必要将传输数据流的关连性最小化，由此增进多输入多输出系统的性能。
发明内容
经由对频率，时间及/或空间分集的较佳利用，本发明提供增进多输入多输出系统性能的具体方法。举例来说，依据本发明其中一具体实施例，一多输入多输出系统可利用循环传输，使传输数据流关连性最小化，由此增进此多输入多输出系统的性能。
其中一具体实施例，本发明为一种使用于无线系统的装置。该装置包含一回旋码(又名卷积码)编码器，用以输入数据及输出编码数据位；及一交错器(又名交织器)，用以输入编码数据位及输出交织后叉数据位。该交错器交织借由将回旋编码输出的编码位且由进行有效进行交织，使紧邻的编码位，经过交织后，尽量间的分离开来增加多样性分集性。一或多个正交调幅映像器(又名对映器)对映将交织后的叉编码位对映至复数多个子(次)载波。多复数个反快速傅立叶转换处理器连结从根据子(次)载波的调制产生正交分频多任务讯号符号。此正交分频多任务符号，经由循环传输处理器，来尽量提高分集。本发明的另一个具体实施例，该循环传输处理器完成以正交分频多任务符号为基础的循环。本发明的另一个实施例，该循环传输处理器完成以子(次)载波为基础的循环，多个天线用来传输此分集优化后的数据流。
另一个实施例，本发明为一种无限通讯系统传输信息的方法。本方法包含将输入数据编码成输出编码数据位及交织该输出编码位。该方法进一步包含对映交织编码位至多数个子载波及从子载波产生正交分频多任务符号。另外，根据本发明一些具体实施例的方法包含传输子载波及符号以便将时间、空间及频率的分集优化。
为让本发明的上述何其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1a根据本发明一具体实施例的流程图说明一种使用于正交分频多任务符号为基础的循环传输无线通讯的多输入多输出传输器；图1b根据本发明一具体实施例的流程图说明一种使用于子载波为基础的循环传输无线通讯的多输入多输出传输器；图2根据本发明一具体实施例说明一个示范多输入多输出系统从3个传输天线传输18个正交分频多任务符号；图3a根据本发明一具体实施例的流程图说明在一种多输入多输出传输系统中使用讯号循环；图3b根据本发明一具体实施例的流程图说明在一种多输入多输出传输系统中使用子载波循环；图4a根据本发明一具体实施例说明一种S_BC系统至一种Sub_BC系统的循环参数；图4b为提供关于图4a说明的系统的循环参数数量及交错器大小；图5a根据本发明一具体实施例的一种示范2(3)S_BC系统概要图示；图5b为一说明图5a的一种示范2(3)S_BC系统示范循环参数表；图6a根据本发明一具体实施例的一种示范Sub_BC2(3)系统概要图示；
图6b为根据本发明一交错器具体实施例对映的一种示范交错器表；图6c为根据本发明一具体实施例的每一个子载波#s的一种示范Sub_BC循环参数表；图6d为说明根据一第6a图系统具体实施例交织间隔的表；图7a根据本发明一具体实施例使用阿拉木提(Alamouti)码的一种2(3)S_BC多输入多输出系统概要图示；图7b根据本发明一具体实施例使用阿拉木提(Alamouti)码的一种2(3)Sub_BC多输入多输出系统概要图示；图8a为提供根据本发明最佳具体实施例包含可被图7a及7b循环单位使用的循环参数的表；图8b为提供根据本发明具体实施例可被使用的交错器大小的表。
具体实施例方式
虽然本发明可表现为不同形式的实施例，但附图所示的及于下文中说明的，是为用以了解本发明的较佳实施例，并请了解本文所揭示的是考虑为本发明的一范例，且并非意图用以将本发明限制于图示及/或所描述的特定实施例中。
专有名词下列解释将适用于整份说明书L从回旋码编码器输出的正交分频多任务符号数N1每一个立体结合交错器的正交分频多任务符号数NOFDM同时传输的正交分频多任务符号数M传输天线数(M≥NOFDM)NOFDM(M)系统一种同时传输NOFDM讯号的多输入多输出系统(含有M个传输天线)N接收天线数M×N系统一种有M个传输及N个接收天线的多输入多输出系统NOFDM(M)×N系统一种同时传输NOFDM讯号的多输入多输出系统(含有M个传输及N个接收天线)NCBPS每一个正交分频多任务符号的编码位数NSC每一个正交分频多任务符号所含的子载波数
NBPSC每一个子载波编码位数图1a为根据本发明一具体实施例的说明一种使用于无线通讯的多输入多输出传输器流程图。尽管有多个传输及接收天线，一般一个多输入多输出系统不会同时传输及接收数据。因此，很多多输入多输出系统被设计分享相同天线来传输及接收数据。如图1a所示，一个回旋码编码器(CE)将数据块编码，如1000位的数据。一个交错器将回旋码编码后的数据位作交织处理。一个平行的正交调幅(QAM)映像器将交织后的位对映至子载波。在图1a说明的多输入多输出系统，正交调幅映像器的输出端接到一个平行反向快速傅利叶转换(IFFT)处理器。该反向快速傅利叶转换处理器处理其输入，以产生正交分频多任务符号。为了提供空间分集，一个正交分频多任务符号循环器(详细描述于下)在平行反向快速傅利叶转换组输出端完成正交分频多任务符号循环。一组天线传输经过循环后的数据。
图1b为根据本发明另一具体实施例的一种多输入多输出传输器流程图。于图1b说明的多输入多输出系统中，空间分集由子载波循环器提供。如下所述，子载波循环器于正交调幅映像器组输出端操作，且提供循环数据至反向快速傅利叶转换处理器。该数据接着朝向天线传输。
因为回旋编码器将输入数据位，以延迟和加法逻辑进行编码操作，其输出有高度关连性。尤其是相邻的编码位。因此，增加任何两个编码位间的间隔可降低彼此间的关连性。伴随着充足的间隔，关连性可以被忽略。构成充足间隔以忽略关连性取决于回旋编码器程序选择。该交错器将所有编码后原本临近的位的间隔最大化，特别是编码后紧邻的位。
另一个多输入多输出系统考虑点，为多个天线不能够保证同时从所有天线成功传输及接收数据流。举例，若在接受器前端的讯号噪声比(SNR)不足时，可成功传输及接收数据流数小于可利用的天线总数。举例，当一个四天线多输入多输出系统的讯号噪声比太低时，其可能仅传输一个，两个或三个独立的数据流至接收器。
信息论预测一个多输入多输出系统可从全部可利用的天线传输相同的数据以达到最佳性能。因此，在一个四天线多输入多输出系统中，理论上最好使用四个天线传输数据流而不是使用二个天线。此特别为使用于无线通讯的多输入多输出系统，其传输数据流，在被目标的(多输入多输出)接收器接收时，数据常先得通过多径传播通道及遭遇空气中其它无线讯号的干扰。在此一案例中，从全部可利用的天线传输相同数据可再次提供最大的传输分集(多样性)。为增进空间分集(多样性)，所有可利用的天线，由少于天线数的数据流轮流循环用于传输。举例，图1a及1b说明二个根据本发明具体实施例可被使用的示范性循环传输。图1a说明一个正交分频多任务符号循环传输的范例。图1b说明一个子载波循环传输的范例。
在一个正交分频多任务符号多输入多输出系统，一般有M个反向快速傅利叶转换器，每一个天线上有一个。实际上，一般每一个反向快速傅利叶转换器有多个频域输入及时域输出。举例，如图1a及1b所示，每一个反向快速傅利叶转换器，就有多个频域输入端，每一个对映到一个子载波的正交调幅调制。
通常全部可利用频宽，会被等分分开成多个频道，每个频道可用于传输多个子载波。虽然一个多输入多输出系统可使用每一个子载波(SC)以传输正交调幅对映讯号，但是为了避免邻近频道干扰(ACI)，通常数个靠频道边缘的子载波不会被使用来传输数据。此外，一小部分子载波会被保留为用来同步的导频讯号。举例，一个特别的实例，一个使用64个反向快速傅利叶转换器的多输入多输出系统可仅使用48个子载波传输数据。
图2为一多输入多输出系统200示范例的概要图示，其包含三个可以使用正交分频多任务符号循环传输的传输天线202a，202b及202c。多输入多输出系统200包含一编码器(FEC)204。在一个多输入多输出系统200范例中，该编码器204输出18个正交分频多任务符号。一交错器206交织由该前向纠错码(FEC 1/2&puncture)204输出的18个正交分频多任务符号。举例，该交错器206可交织18个正交分频多任务符号3次，每次6个正交分频多任务符号。已交织的正交分频多任务符号输入至一组正交调幅映像器208a，208b及208c。为了避免邻近频道干扰，和提供导频子载波(同步性)，64个可利用子载波仅48个被使用来传输数据。除了数据及导频子载波外，未使用的子载波归零。因此，这些正交调幅映像器208a，208b及208c控制交织数据进入48个子载波反向快速傅利叶转换器210a，210b及210c可操作这些正交调幅映像器208a，208b及208c输出的数据。天线202a，202b及202c传输由这些反向快速傅利叶转换器210a，210b及210c输出的数据。
如图2所示，在该多输入多输出系统200范例中，3个可利用天线仅2个可同时使用来传输数据。剩下的1个天线完全关闭。因为并非所有的天线都可以同时使用循环传输被使用来提供空间多样性。如图2所示，总传输需要9倍正交分频多任务符号时间。一个示范正交分频多任务符号为正交分频多任务符号212。其可以观察到一个固定的参数被应用来从总M个可用天线选择NOFDM来传输。
每一个正交分频多任务符号包含从回旋码编码器来的NCBPS编码位如前向纠错码FEC204。举例，在该多输入多输出系统200中，NCBPS＝48。正交分频多任务符号依靠被正交调幅映像器调整对映。举例，在二元调制中，如BPSK，1位可对映1个BPSK讯号。在正交振幅调制，如QPSK，2位可对映1个QPSK讯号。同样的，在较高阶调制，如16正交振幅调制及64正交振幅调制，4及6位分别对映一个关于16正交振幅调制及64正交振幅调制的讯号。总结，1个BPSK调制的正交分频多任务符号包含从交错器来的48×1编码位。同样的，1个QPSK调制的正交分频多任务符号包含从交错器来的48×2编码位。1个16正交振幅调制的正交分频多任务符号包含从交错器来的48×4编码位。1个64正交调幅调整的正交分频多任务符号包含从交错器来的48×6编码位。每一个结果对映构成一个反向快速傅利叶转换器的一个输出(子载波)。
一个正交分频多任务多输入多输出系统有M个传输天线可以同时传输M个正交分频多任务符号，每1个传输天线1个正交分频多任务。为最大的多样性，交错器必须随机与所有传输讯号相关连，即NCBPS×NOFDM位。举例，若4个BPSK调制的正交分频多任务符号同时传输48×4位随机化可以多样性增加。因此，交错器大小(N1)必须为一个同时(NOFDM)传输多个整数正交分频多任务符号。
在该多输入多输出系统200范例中，总编码位包含18个正交分频多任务符号。理论上，若所有编码位被交织和传输，可获预期中最理想的性能被预期若所有编码位被传输，也即理想的交错器大小为18个正交分频多任务符号。话虽如此，在一些案例中，这一交错器的大小会导致太长的接收器迟延及太大的解码缓冲区。该接收器在解码之前必须接收及去交织所有18个正交分频多任务符号。一个多输入多输出系统，每秒传输数百百个每秒百万个字节(Mbps)，这一设计难以执行。一个选择，可试着任意排列全部同时传输的数据，也即N1＝NOFDM正交分频多任务符号。另一个选择为增加交错器大小至多个(整数倍)NOFDM正交分频多任务符号，因此包含更多排列及多样性。在图2，举例，2个正交分频多任务符号同时传输且交错器大小为6个正交分频多任务符号，即三倍NOFDM值。
如图2所示正交分频多任务的多输入多输出系统的一些可能的优点，说明于下。
举例，其具有48×NOFDM个自由度可用来提供较佳的空间与频率分集(多样性)。其具有3个可用传输天线来提供较佳的空间分集(多样性)。当讯号传输于不同的时间点(图2的t1至t9)，可用来提供较佳的时间分集(多样性)。额外的时间分集(多样性)由传输器及接收器间多径传播通道提供，其在接收器前端提供延迟传输讯号。
尽管循环传输提供增加时间、空间及频率上的多样性的优点，一个多输入多输出系统还可进一步进行优化。举例，从回旋编码器输出讯号具有高度关连性，特别在紧邻编码位间。而且，在相同正交分频多任务符号的紧邻子载波也有高度关连性。此外，因为所有天线紧密设立在一个相同的设备上，每一个天线的传输及接收讯号可有高度关连性。举例，若所有天线设立在一个1英吋宽的设备上，且2个多输入多输出系统间的距离约10或20公尺，所有天线的讯号传输或接收在频率及空间上可能有高度关连性。如此一来，虽然这个正交分频多任务多输入多输出系统看起来有相当多可利用的频率、空间及时间分集(多样性)，但是所有接收到的讯号，在频率及空间上有高度关连性。此时，增加一个多输入多输出系统的频率或空间分集(多样性)的好处便不能够如愿完全实现。然而，使用方法将关连性最小化可以恢复多样性的好处。举例，本发明具体实施例提及的循环传输可提供一个方法来分开高度关连性编码位至全部可利用的多样性。此交错器及循环传输处理器具体实施例详细描述于下。
除了上述的交错器结构外，系统性能也可以由循环传输(CT)改善。在此介绍2个循环传输方法。进一步，一多输入多输出系统在有或没有上述交错器下皆可进行循环传输。然而，改善的系统性能可以于同时采用1个交错器及循环传输完成。
如上，有多个天线不能保障能从所有天线同时成功传输及接收数据流。即，若数据流由全部天线传输及接收则系统性能能被改善。在案例中，若同时传输的数据流数(NOFDM)少于传输的天线数(M)，循环传输可用以达到最佳系统性能。在案例中循环传输被施用，交错器大小可相当于NOFDM或整数倍的NOFDM正交分频多任务符号。
图3a-b说明本发明具体实施例提及的1种环状空间多任务(此后提及如环状SMX)多输入多输出系统的循环传输(NOFDM＝2及M＝3)方法，2(3)环状SMX。图3a的系统呈现一种称以正交分频多任务符号循环(S_BC)为基础的循环传输形式。其将详细描述于下，在S_BC，每1个正交分频多任务符号有自己的1种循环模示。图3b的系统呈现1种称为子载波循环(Sub_BC)的循环传输形式。其将详细描述于下，在Sub_BC，每1个子载波有其自己的一种循环模示。
在图3a，3个天线中仅2个天线同时传输2个正交分频多任务符号。然而，不同天线对可以选择在不同的时间传输不同的正交分频多任务符号对。举例，第1，2正交分频多任务符号(#0及#1)由#0及#1天线传输，#2及#3正交分频多任务符号由#0及#2天线传输，且#4及#5正交分频多任务符号由#1及#2天线传输。虽然仅有2个正交分频多任务符号同时传输，但是其令人满意的选择1个含有6个正交分频多任务符号的交错器，即在1个多输入多输出系统中全部传输天线平均的变换编码位。
与从2个固定天线传输2个正交分频多任务符号的多输入多输出系统比较，使用这一循环传输可以改善系统性能。然而，为得到此好处，其代价为将交错器大小从2个增加到6个正交分频多任务符号。另外，需要更大的储存空间，1个较大的交错器，一般带来较长的解码延迟时间，因为接收器必须等到其接收足够的正交分频多任务符号后，才能执行去交织过程(本范例为6个)。这一延迟可能对1个高速数据数率传输(数百个Mbps)的多输入多输出系统造成影响甚至问题。
先前描述使用1个固定天线循环模示的S_BC循环传输范例，即天线#0及#1，#0及#2，#1及#2。该模示重复直到最后一对正交分频多任务符号被传输。在一范例中，1个完整的天线循环模示需要3对传输或6个正交分频多任务符号。正交分频多任务符号总数不必要刚好为6个正交分频多任务符号的整数倍，即传输动作可以在传送最后1对正交分频多任务符号后停止。此外，正交分频多任务符号总数也不必要为偶数。在此例中，最后1个正交分频多任务符号可由最后1对天线中的任1个天线传输。
图3b为根据本发明一具体实施例，以子(次)载波循环传输增加分集(多样性)的一个多输入多输出系统概要图示。从交织(错)器输出的2个正交分频多任务符号，将经由子(次)载波循环传输，将每一个子(次)载波重新映射到3个可以用来传输的路径中的一个，由此产生3个正交分频多任务符号，交由3个传输器发射。换言之，2×48个子(次)载波编码位可同时利用3×48个子载波传输，即3个天线。在本发明具体实施例中，对于重新映像过的每个正交分频多任务符号，有三分之一的子载波的调制为0(也即没有用来传输数据)。在图3a及3b说明的系统中同时传输的编码位数(或非0子(次)载波数)是相同的。然而，在图3b子(次)载波系统中，交错器大小从6个降低至2个正交分频多任务符号。此外，所有天线同时传输，充分利用天线分集(多样性)。
一个示范性的计算机仿真(仿真)显示，与从2个固定天线传输2个正交分频多任务符号的多输入多输出系统比较时，以图3为根据的循环传输，包含正交分频多任务符号的循环传输(S_BC)及子(次)载波的循环传输(Sub_BC)的系统性能均有显著改善。此外，在大多数的案例中，S_BC及Sub_BC的性能从计算机仿真(仿真)是非常接近，即该2种方法达到近乎相同的传输分集(多样性)。
图4a说明根据本发明具体实施例的1个S_BC系统及1个Sub_BC系统示范循环模示(circulation pattern)。图4b提供图4a所示的相关系统循环模示及交错器大小。在图4a及4b中，该多输入多输出系统视为NOFDM(M)。举例，1个2(3)多输入多输出系统，用3个天线来传输相当于未经循环传输处理过之前的2个正交分频多任务符号所含的数据量。
从总M个天线中选择NOFDM个天线，因此所有可能的循环模示总数为，Npattern=MNOFDM=M!NOFDM!(M-NOFDM)!]]>根据本发明的一具体实施例，欲保证一个交织(错)器可以平均的利用所有传输天线，1个采用S_BC的多输入多输出系统的交织(错)器必须至少为Npattern×NOFDM个正交分频多任务符号。而1个采用Sub_BC的多输入多输出系统的交织(错)器，仅须NOFDM正交分频多任务符号，即可提供和1个采用S_BC多输入多输出系统相同的传输分集(多样性)。对一个NOFDM(M)的S_BC多输入多输出系统，用#0，#1，……#(Npattern-1)来表示一个NOFDM个天线选择模示。举例，这里有3种选择(Npattern＝3)的天线(每一次选择NOFDM个天线)为1种2(3)环状SMX系统。这些模示为模示#0天线#0及#1模示#1天线#2及#1；及模示#2天线#2及#0。
1个S_BC环状SMX系统，便以NOFDM个正交分频多任务符号为单位，轮流使用环状模示#0，#1，……#(Npattern-1)，来同时传输该NOFDM个正交分频多任务符号。该传输可停止在对应于传输最后的正交分频多任务符号的任意模示#i，(i＝0，1，……Npattern-1)。最后的传输可不必要正好是NOFDM个的正交分频多任务符号，而可以是j个(i＝1，…，NOFDM)正交分频多任务符号。交织(错)器大小为Npattern×NOFDM正交分频多任务符号，从交织(错)器来看，最后的传输大小为(i×NOFDM+j)个正交分频多任务符号，因此交织(错)器在最后的传输时，通常不会刚好填满。一个数据包最后的传输大小，可以由每一个数据包的讯息表头列出的位总数及数据调制方式等相关数据计算出。因此，传输器及接收器均可以在开始传或收一个数据包时，计算出最后的传输大小，使相关的交织器或去交织器可以正常操作。
图5a为本发明一具体实施例，使用如图4a表格的示范2(3)S_BC环状SMX系统。1个回旋码(卷积码)编码器(未显示在图中)将数据传给1个交织(错)器2002。该交织后的数据由映像器(又名对映器)2004对映到子(次)载波。对映后的数据通过1个IFFT组2006。以正交分频多任务符号为基础的循环传输，由循环单位2008根据图5b的循环模示提供。
交织(错)器大小为Npattern×NOFDM或6个正交分频多任务符号如图4b表中所示。这6个正交分频多任务符号分别根据图5b中的模示#0，#1及#2在3个时间点t0，t1及t2传输。
根据本发明一具体实施例，图6a提及一种Sub_BC2(3)环状SMX系统。一个回旋码(卷积码)编码器将数据传给一个交织(错)器2102。根据本发明一具体实施例，图6b提及一种交织(错)器2102的示范交织(错)器对映表。该交织位由对映(映像)器2104对映至子(次)载波。在图6a说明的示范具体实施例，该对映(映像)器2104为一BPSK对映(映像)像器。在图6a说明的具体实施例中，此BPSK映像器输出2个正交分频多任务符号，C0(s)及C1(s)，其中s为子(次)载波指数。子(次)载波循环由循环单位Sub_BC2106提供。在第6a图说明的具体实施例中，循环单位2106将2个BPSK映像器2104的输出，根据子(次)载波循环模式，产生3个IFFT的子(次)载波输入，即D0(s)，D1(s)及D2(s)。此处3个IFFT输出，代表同时传输3个正交分频多任务符号。
对于每一个子(次)载波#s，Sub_BC将2个输入的BPSK对映值，即C0(s)及C1(s)，根据显示于第4a图中可用于一个2(3)系统的循环模示，产生1个输出模式。该输出模示的选择，P(s)，为子(次)载波指数s的函数，如下方程序定义P(s)＝[floor(s/Ncarrier)+(s mod Ncarrier)]mod NPattern，(7)其中S＝0，1，2…，NSC-1，且floor(x)为小于或等于x的最大整数。
根据本发明一具体实施例，图6c提及1种子载波循环模示的方式。如图6c所示，每1个选择的模示仅列出2个数字，也即在以下3(M＝3)个可用的IFFT途径，D0(s)，D1(s)及D2(s)，被选中用来传送#s子(次)载波的2个(NOFDM＝2)IFFT途径。相比之下，一个NOFDM(M)的S_BC系统，将NOFDM个正交分频多任务符号，根据循环模示，轮流使用M个天线其中的NOFDM个来传输。而一个NOFDM(M)的Sub_BC系统，将对应于同一个子(次)载波的NOFDM个正交调幅样品，根据子(次)载波的循环模示，将其轮流分配给M个可能用来传输的途径，再由M个IFFT，根据所分配到的正交调幅样品(其中有的为0)，产生给M个正交分频多任务符号。当图6a的系统，采用图6b的交织器，和图6c的子(次)载波的循环模示，便可得到如图6d的传输结果。
上述P(s)方程式的物理意义说明如下。在全部子(次)载波中，将每Ncarrier个子(次)载波看成一组来轮流循环使用包含所有传输天线的Npattern个环状循环模示。当进入下一组Ncarrier子(次)载波时，第一个模数操作，使的这组Ncarrier子(次)载波，第一个用到的模式会与前一组不同。这样可以保证经过编码后原本相邻的位，如图6d中的A(0)及A(1)，在传输时的不会用同一个天线。这里一组子(次)载波数量，Ncarrier为1个设计参数。上述范例中Ncarrier选择3，以保证经过编码后原本相邻的位，如图6d中的A(0)及A(1)，在传输时的频域间隔不小于3个子(次)载波。
当同时传输的正交分频多任务符号数少于总传输天线数时，S_BC及Sub_BC还与各式时空块码(Space Time Block Code，STBC)共同应用。1个著名的STBC为阿拉木提(Alamouti)码。图7a为一个根据本发明具体实施例，使用阿拉木提码的2(3)S_BC多输入多输出系统概要图示。图7b为一个根据本发明具体实施例，使用阿拉木提码的2(3)Sub_BC多输入多输出系统概要图示。如图7a-b所示，2个经过阿拉木提编码后的正交分频多任务符号，经由循环后同时传输。在图7a中，循环功能由S_BC循环单位2202提供。在图7b中，循环功能由Sub_BC循环单位2204提供。图8a为包含根据本发明最佳具体实施例可被循环单位2202及2204使用的循环模示表。图8b为根据本发明具体实施例可被使用的交错器大小表。
下列关系可适用于图7a-b及图8a-b的循环传输阿拉木提码系统 NI＝NOFDM×Npattern(S_BC的CALA系统)NI＝NOFDM(Sub_BC的CALA系统)NI为交织(错)器大小，较大的交织(错)器意味一个较大的设备及较长的编码迟延。由上可见，不论是环状SMX或环状阿拉木提的多输入多输出系统，两者的交织(错)器大小及循环模示都一样。其它采用非阿拉木提码的时空块码的传输正交分频多任务符号的多输入多输出系统，均可利用S_BC或Sub_BC以达到优化分集的目的。
总之，根据本发明一具体实施例，一种子(次)载波循环传输(Sub_BC)可以参考图4a-b及图8a-b。当NOFDM≤M时，NOFDM个正交分频多任务符号，可用一M个传输天线的多输入多输出系统同时传输。在经过子(次)载波循环传输处理之前的一个正交分频多任务符号，对映于每一个子(次)载波，均有一个调制值不为0的一个正交调幅样品(为正交调幅对映器的输出)作为其输入值。此每一个正交分频多任务符号包含NSC个子(次)载波，s＝0，1，2…NSC-1。子(次)载波循环传输将NOFDM个正交分频多任务符号的输入讯号(如C0，C1，…CNOFDM-1)，转换成M个正交分频多任务(NOFDM＜M)符号的输入讯号(如D0，D1，…DM-1)。以下提供范例叙述。
在经过子(次)载波循环传输处理之前，有NOFDM个正交分频多任务符号，也即对每一个子(次)载波s，有NOFDM个不为0的正交调幅样品，C0(s)，C1(s)，……CNOFDM-1(s)。当传输天线(也即传输途径)M＞NOFDM时，利用子(次)载波循环传输处理，可产生供M个传输途径所需的M个正交分频多任务符号。此时，在M个传输天线(也即传输途径)中，按照子(次)载波循环模式所指定，选出NOFDM个天线，将第i个天线的Di(s)值，设为第j个Cj(s)(以上假设子(次)载波循环模式这样指定)。之后，再将剩下的M-NOFDM个传输天线的D(s)值设为0。当意义明确时，以下将用C′s及D′s来简化我们的讨论。
图4a定义可选择的子(次)载波循环模示，用以从将处理前的NOFDM个正交调幅样品的C′s值，对映至处理后的M个正交调幅样品的D′s值。根据图4a定义选择的模示#，P(s)，可由下列方程式定义P(s)＝s mod Npattern(8)其中s＝0，1，2，……NSC-1，为子(次)载波指数。
换言之，每一个子(次)载波s的选择P(s)，由方程式(8)确定。该选择P(s)在0，1，2，……，M-1中，指定NOFDM个不同的数字。根据每一个子(次)载波s选择的P(s)，将处理前的NOFDM个正交调幅样品的C′s对映到指定的处理后的NOFDM个正交调幅样品的D′s。剩下的(M-NOFDM)个不在指定的P(s)指定内，将其D值设为0。在完成所有子(次)载波对映后，(s＝0，1，2，……NSC-1)，M个正交分频多任务符号所需的D′s值，由处理前的NOFDM个正交分频多任务符号的C′s值构成。因为以上方程序(8)中Npattern模数的操作，P(s)的值，从0至Npattern-1，随着s值增大不断循环。
1个NOFDM(M)系统的所有可能的模示数，Npattern，由下列方程式给予NPattern=MNOFDM=M!NOFDM!(M-NOFDM)!---(9)]]>1个完整的循环模示包含所有可能的模示，模示#0，#1，…，#Npattern-1。在1个完整模示后，相当数量的非0及0值的子(次)载波平均分布于NOFDM(M)多输入多输出系统中的每个正交分频多任务符号所需D′s。该选择的模示数P(s)从0至Npattern-1循环重复。举例，若Npattern＝3，子载波指数s＝0，1，2，3，4，5，….则P(s)＝0，1，2，0，1，2，…0，1，2，…。
方程式(8)可以修改如下Pattern(s)＝[floor(s/Ncarrier)+(S mod Ncarrier)]mod NPattern(10)于方程式(10)中，s为子载波指数且Ncarrier为1设计参数。方程式(10)基本上将每Ncarrier个子载波归为一群组。经此修改后，选择的模示数仍为从0至Npattern-1循环重复，但从一个子载波组至另一组时，会先采用下一个模示(也即跳过一个模式)。举例，若Ncarrier＝3且Npattern＝3，该3个子载波为1组且循环模示数P(s)为0，1，及2。若使用方程式(10)，子载波指数s＝0，1，2，3，4，5，6，7，8…的替换循环模示变成P(s)＝0，1，2，1，2，0，2，0，1…。上例中可以看到，在每3个子载波后，会先跳过一个模式，采用下一个模示。
本发明其它具体实施例，为执行上述系统的变化。举例，本发明可替换的具体实施例可包含1个或多个下列设备(I)方程式(7)中“floor()”函数，提供每Ncarrier个子载波组间的模示平移，任何对此“floor()”函数或组间的的模示平移的修改。
(II)1循环模示数可以使用部分或全部可能的Npattern个模示。举例，1个2(4)多输入多输出系统，Npattern为6(即有模示#0，#1，…，#5)。举例，根据本发明一具体实施例，可仅采用部分模示，如模示#0，#1，及#2。完整模示的部分包含从总Npattern模示的小部分模示。1种以方程式(7)，(8)及(10)修饰的方程式如下Pattern(s)＝[Nshift×floor(s/Ncarrier)+Noffset×(s mod Ncarrier)]mod NPartial(11)其中Nshift定义模示数变化，Noffset为子载波偏移量，及NPartial指从可能的模示中包含部分或全部模示的循环模示。
(III)NOFDM正交分频多任务符号C′s“平均的”传输入M个正交分频多任务符号D′s，该全部C′s及D′s非0子载波总数相同。额外的，(III)中每1个正交分频多任务符号D′s非0子载波总数相同。
虽然本发明已以前述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与修改。如上述的解释，都可以作各型式的修正与变化，而不会破坏此发明的精神。因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种使用三个传输天线于正交分频多任务多输入多输出系统传输二个正交分频多任务符号的方法，包含一个第一正交分频多任务符号C0及一个第二正交分频多任务符号C1，及一个第一，第二及第三传输天线其中每一个天线有48个子载波，以S＝0，1，2，…，47标出，且每一个正交分频多任务符号有48个与48个子载波有关的正交调幅对映样品C0(s)及C1(s)，分别以C0(0)，C0(1)，C0(2)，…，C0(47)及C1(0)，C1(1)，C1(2)，…，C1(47)标出，其特征在于，该方法包含形成三输出正交分频多任务符号，D0，D1及D2，每一个有相当于48个子载波s以2个正交分频多任务符号C0及C1的正交调幅对映样品D0(s)，D1(s)为基础的48个正交调幅对映样品D0(s)，D1(s)及D2(s)，其中D0正交调幅对映样品设计为C0(0)，C0(1)，…，C0(47)，D1正交调幅对映样品设计为C1(0)，C1(1)，…，C1(47)，且D2正交调幅对映样品设计为C2(0)，C2(1)，…，C2(47)；以及该三个输出正交分频多任务符号D0，D1及D2同时由三天线传输。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成该三个输出正交分频多任务符号进一步包含针对每一个次通道s，s＝0，1，2，…，47，从D0(s)，D1(s)及D2(s)中选择一个第一部分；指定D0(s)至该选择的第一部分；从D0(s)，D1(s)及D2(s)中选择一个该第一部分不同的一个第二部分；指定C1(s)至该选择的第一部分；以及指定一个0数字至D0(s)，D1(s)及D2(s)的第三部分。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成该三个输出正交分频多任务符号进一步包含针对每一个次通道s，s＝0，1，2，…，47，指定C0(s)至D0(s)，D1(s)及D2(s)中选择的一个第一部分；指定C1(s)至D0(s)，D1(s)及D2(s)中二个未选择部分的一个部分；以及指定一个0数字至D0(s)，D1(s)及D2(s)的第三部分。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成该三个输出正交分频多任务符号进一步包含形成三组g(0)，g(1)，及g(2)分别为三个正交调幅对映样品，其中g(0)＝{C0(s)，C1(s)，0}，g(1)＝{0，C1(s)，C0(s)}，及g(2)＝{C1(s)，0，C0(s)}，且其中0指定为正交调幅对映样品0值；形成一48群组p(k)，k＝0，1，2，…，47的序列，其中p(k)＝g(k mod 3)；以及针对每一个次通道s，s＝0，1，2，…，47，指定三个相当于输出正交分频多任务符号D0(s)，D1(s)及D2(s)的正交调幅对映样品的正交调幅对映样品于p(s)群组，根据群组序列其中p(s)为g(0)，g(1)，及g(2)之一，其中p(s)第一位置指定到D0(s)，p(s)第二位置指定到D1(s)，且p(s)第三位置指定到D2(s)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成该三个输出正交分频多任务符号进一步包含形成三组正交调幅对映样品，g(m)，m＝0，1，2，其中每一个g(m)为一个独特序列包含C0(s)，C1(s)及0的三正交调幅对映样品，且其中0指定为0正交调幅对映样品；形成一48群组p(k)，k＝0，1，2，…，47的序列，其中p(k)择自g(m)，m＝0，1，2；以及针对每一个次通道s，s＝0，1，2，…，47，指定三个相当于输出正交分频多任务符号D0(s)，D1(s)及D2(s)的正交调幅对映样品的正交调幅对映样品于p(s)群组，根据群组序列其中p(s)为g(0)，g(1)，及g(2)之一，其中p(s)第一位置指定到D0(s)，p(s)第二位置指定到D1(s)，且p(s)第三位置指定到D2(s)。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，形成三组正交调幅对映样品，g(m)，m＝0，1，2进一步包含指定g(0)＝{C0(s)，C1(s)，0}，g(1)＝{0，C1(s)，C0(s)}，及g(2)＝{C1(s)，0，C0(s)}。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，形成三组正交调幅对映样品，g(m)，m＝0，1，2进一步包含指定g(0)＝{C0(s)，C1(s)，0}，g(1)＝{0，C0(s)，C1(s)}，及g(2)＝{C1(s)，0，C0(s)}。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，形成一48群组p(k)，k＝0，1，2，…，47的序列，进一步包含指定p(s)＝g(s mod 3)。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，形成一48群组p(k)，k＝0，1，2，…，47的序列，进一步包含p(k)＝g([floor(k/3)+(k mod 3)]mod 3)。
10.一种在包含三个传输天线正交分频多任务多输入多输出系统中传输二个输入正交分频多任务符号的方法，其中每一个天线有48个子载波且每一个输入正交分频多任务符号有与48个子载波有关的48个正交调幅对映样品，其特征在于，该方法包含从该二个输入正交分频多任务符号的正交调幅对映样品形成三个输出正交分频多任务符号，其中每一个输出正交分频多任务符号有与48个子载波有关的48个正交调幅对映样品，且其中每一个输出正交分频多任务符号包含从每一个输入正交分频多任务符号的复数个正交调幅对映样品；以及从该三个天线同时传输三个输出正交分频多任务符号。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，形成该三个输出正交分频多任务符号进一步包含48个子载波的每一个，选择该三个输出正交分频多任务符号中的二个；指定该二个输入正交分频多任务符号的该二个正交调幅对映样品至该二个选择的输出正交分频多任务符号；以及指定一个0正交调幅对映样品至该一个存留的输出正交分频多任务符号。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，选择该三个输出正交分频多任务符号中的二个，进一步包含形成该三个输出正交分频多任务符号中的二个的三个区间组合；从该三个区间组合形成二输出正交分频多任务符号一48组合的序列；以及根据该序列指定一个组合模示至子载波。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成该序列进一步包含在一个固定指令下重复该三个区间组合。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成该序列，如p(s)标示，s＝0，1，2，…，47，进一步包含指定p(s)＝g(m)，m＝0，1，及2，其中g(m)为从该三个输出正交分频多任务符号选择的二个输出正交分频多任务符号的该三个区间组合，且其中m＝s(mod 3)。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成该序列，如p(s)标示，s＝0，1，2，…，47，进一步包含指定p(s)＝g(m)，m＝0，1，及2，其中g(m)为从该三个输出正交分频多任务符号选择的二个输出正交分频多任务符号的该三个区间组合，且其中m＝[floor(s/3)+(s mod 3)]mod 3。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，指定该二个输入正交分频多任务符号的二个正交调幅对映样品至该二个选择的输出正交分频多任务符号进一步包含从该第一输出正交分频多任务符号指定该正交调幅对映样品至该第一选择输出正交分频多任务符号；以及从该第二输出正交分频多任务符号指定该正交调幅对映样品至该第二选择输出正交分频多任务符号。
17.一种在一个包含M个传输天线的正交分频多任务符号多输入多输出系统中传输NOFDM输入正交分频多任务符号的方法，其中NOFDM＜M且其中该M个天线每一个有NSC个子载波且每一个该NOFDM个输入正交分频多任务符号有符合NSC个子载波的NSC个正交调幅对映样品，其特征在于，该方法包含从该NOFDM个输入正交分频多任务符号的正交调幅对映样品形成M个输出正交分频多任务符号，其中每一个该M个输出正交分频多任务符号有符合NSC个子载波的NSC个正交调幅对映样品，且一个该M个输出正交分频多任务符号包含复数个从该NOFDM个输入正交分频多任务符号的正交调幅对映样品；以及从该三个天线同时传输该三个输出正交分频多任务符号。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，形成M个输出正交分频多任务符号进一步包含针对NSC个子载波中的每一个，选择该M个输出正交分频多任务符号的NOFDM个；指定该NOFDM个输入正交分频多任务符号的该NOFDM个正交调幅对映样品至该NOFDM个选择的输出正交分频多任务符号；以及指定一个0正交调幅对映样品至该M-NOFDM个存留的输出正交分频多任务符号。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，选择该M个的NOFDM个输出正交分频多任务符号进一步包含形成NPattern=MNOFDM=M!NOFDM!(M-NOFDM!)]]>个区间组合该M个的NOFDM个输出正交分频多任务符号；形成一个NSC个组件序列其中每一个组件为该Npattern区间组合之一；以及根据该序列指定一个组合模示至该子载波。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，形成该序列进一步包含在一个固定指令下重复该NPattern=MNOFDM=M!NOFDM!(M-NOFDM!)]]>个区间组合。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，形成该序列，如p(s)标示，s＝0，1，2，…，NSC-1，进一步包含指定p(s)＝g(m)，m＝0，1，…，Npattern，其中g(m)为从该M个输出正交分频多任务符号选择的NOFDM个输出正交分频多任务符号的该Npattern个区间组合，且其中m＝s(mod Npattern)。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，形成该序列，如p(s)标示，s＝0，1，2，…，NSC-1，进一步包含指定p(s)＝g(m)，m＝0，1，2，…，Npattern，其中g(m)为从该M个输出正交分频多任务符号选择的NOFDM个输出正交分频多任务符号的该NOFDM个区间组合，且其中m＝[floor(s/Npattern)+(s mod Npattern)]mod Npattern。
23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，形成该序列，如p(s)标示，s＝0，1，2，…，NSC-1，进一步包含指定p(s)＝g(m)，m＝0，1，2，…，Npattern，其中g(m)为从该M个输出正交分频多任务符号选择的NOFDM个输出正交分频多任务符号的该Npattern个区间组合，且其中m＝[Nshift×floor(s/Ncarrier)+(s mod Ncarrier)]mod NPartial，其中Nshift定义模示数改变且NPartial指示一个周期模示位置仅包含全部可能模示的整数个模示。
24.一种正交分频多任务符号多输入多输出系统循环传输方法，其特征在于，包含使用比该同时传输正交分频多任务符号(NOFDM)多的传输天线(M)；对映NOFDM个正交分频多任务符号C′s至M个输出正交分频多任务符号D′s，如此全部正交分频多任务C′s的全部数据讯号包含于输出正交分频多任务D′s中；以及从M个传输天线同时传输M个正交分频多任务符号。
25.如权利要求24所述的正交分频多任务符号多输入多输出系统循环传输方法，其特征在于，NOFDM个正交分频多任务符号的总数据讯号平均分散至M个输出正交分频多任务符号，其中每一个输出正交分频多任务符号D′s的数据讯号数相同且其中一个模型数据讯号被使用来填满该M个正交分频多任务符号D′s。
26.一种使用于正交分频多任务符号多输入多输出无线系统的装置，其特征在于，该装置包含一个回旋编码器以输入数据及输出编码数据位；一个交错器用以输入该编码数据位及输出交织数据位；一个或多个正交调幅映像器来对映该交织数据位至复数个子载波；复数个反向快速傅利叶转换处理器连结从该子载波产生讯号；复数个天线；以及一个循环传输器持续多样性进行信息讯号传输。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，该循环传输器结合至该复数个反向快速傅利叶转换处理器及该复数个天线，且其中该循环传输器在天线间循环该讯号用以传输。
28.如权利要求26所述的装置，其特征在于，该循环传输器结合该映像器及该复数个反向快速傅利叶转换处理器，且其中在传输过程前该循环传输器于将讯号传送至反向快速傅利叶转换处理器前重新排列该讯号。
全文摘要
无线通讯系统性能可由增加时间，空间及频率分集来改进。于正交分频多任务为基础的多输入多输出系统中，每一个天线可同时传输一个正交分频多任务符号。当天线数M大于欲同时传输的正交分频多任务符号数N时，本发明的循环传输可增加讯号分集(diversity，又名“多样性”)。循环传输包含以符号为基础的循环传输，和以子载波为基础的循环传输两种。在以符号为基础的循环传输中，由M个可利用天线，根据一循环模示，选择N个天线，每一个被选的天线同时传输一个正交分频多任务符号，来达成同时传输N个正交分频多任务符号的目的。在以子载波(Sub－carrier，又名“次载波”)为基础的循环传输中，也是一次处理N个正交分频多任务符号，根据一循环模示，每一个正交分频多任务符号中的子载波会重新对映到M个正交分频多任务符号中的一个符号。这M个重新对映过的正交分频多任务符号，由M个天线同时传输，每一个天线传输一个正交分频多任务符号。
文档编号H04B7/06GK101079861SQ20061014043
公开日2007年11月28日 申请日期2006年10月8日 优先权日2005年10月6日
发明者陈政宏, 金判燮 申请人:创杰科技股份有限公司