TW200423596A - Transmission schemes for multi-antenna communication systems utilizing multi-carrier modulation - Google Patents

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200423596 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上關於資料傳 重載波機制之多重天線傳輸 【先前技術】 輪’及更特別地，關於利用多 系統之前導及資料傳輸機制。 傳輪天後° 於前導及資料傳輸的多重（τ個 由^/ ^ 一㈣）接收天線。τ個傳輸天線可用以藉 :自该天線傳輸獨立資料流增加輸貫量。Μ傳輸天線亦可 :以藉由自該過多的天線傳輸—單―資料流而增進可靠 在多重天線通信系統中，必須 义肩5平估Τ個傳輸天線與R個接 收天線間之頻道增益。需要頻 y貝迢°乎估以判定用於資料傳輪 的特別模式，以處理接收的資 J貝行得輸4。典型上會藉由接 收器傳輪前導符號，也就是f知w,(a，執㈣ 逼汗估n接收器可評估頻道增益為純前導符號對 習知前導符號之比。 、 雜訊及干擾兩者通常會損害基於前導傳輸的頻道評估。 雜訊有多樣來源，如，無線頻道，接收器電子設備，等。 典型上’可藉由適當地設計前導信號及/或傳輸前導信號— 間而定址雜訊損害，因而可接收器可獲得特別設計之 品質的頻道評估。 丄對多重天線系統*言，同時由所有了個傳輸天線傳輸前導 L唬έ le成干褕。4疋因為由各天線傳輸之前導信號的作 用如同由其他天線傳輸對前導信號的干擾。

O:\91\91599.DOC 200423596 田τ個傳輸天線用於資料傳輸時，會發生相同的干擾現 象。特別地，若由多重天線冗餘地傳輸相同信號而對干擾 不疋址’則接收器會依頻道條件及接收器的特別位置而發 生信號抹消。同時，不會藉由資料同時由多重天線傳輸而 達到較大的輸貫量及/或可靠性。 因此，多重天線通信系統内存在對可有效定址干擾之傳 輸機制的必要。 、 【發明内容】 本文揭冑利用乡重載波調變之多重天線通信_的前導 及貧料傳輸機制。在一觀點中，子頻帶多工處理用以防止 =同時由多重天線傳輸多個信號所造成的干擾。因子頻帶 多=處理，多重載波變調（例，0FDM)所提供的“個可用: j帶可開始排列以形成多群子頻帶，各群包括含可用子頻 帶的不同子集。會以下述的多樣方式形成子頻帶群。接著: 會指派用於前導傳輸的至少—子頻帶群及典型上用於資料 傳輸的-子頻帶群至每-T個傳輸天線i於料傳輸的子 頻帶群㈣於㈣傳輸的子頻料可能是㈣或不同的。 接著’前導及資料會由各天線在指派至心前及資料傳輸 :子頻帶上傳輸。因子頻帶多工處理，前導及/或資料會同 :由所有T個天線在所有可用子頻帶上傳輸，而不造成干 其他技術亦可用以增進前導及資料傳輸的效能。例如， 對各傳輸天線而言，用於各指派至 吾合鈇丄 人琛之子頻帶的傳輸能 曰車父大’因而所有或幾近於天線可取得之傳輸能量的總

O:\91\91599.DOC 200423596 和會用於傳輸。對多個符號期間發生的前導傳輸而言，指 派至τ個傳輸天線的子頻帶可交換。子頻帶交換允許各天線 使用更多的子頻帶，及防止干擾時仍可獲得增進的頻道評 估。 本發明的種種觀點及實施例詳如以下所述。 【實施方式】 文中使用之字詞「示範性」意指作為一範例，例子，或 況明。文中所述之示範性實施例或設計不必解釋為較佳或 較優的實施例或設計。 文中所述的前導及資料傳輸機制會用於種種多重天線通 #系統及使用種種多重載波調變技術。為了清楚表示，此 樣的傳輸機制會特別針對利用正交分頻多工（〇fdm)的多 重天線系統描述。 圖1A顯示OFDM子頻帶結構1〇〇，其可用於多重天線通信 系統。該系統具有WMHz的全部系統頻寬，其可使用〇fdm 分為N個正交子頻帶。在典型〇FDM系、统巾，只有屬於總和 N個子頻帶中之職子頻帶用於前導及資料傳輸，其中 M<N。剩餘的N_M個子頻帶不用於前導/f料傳輸，及作為 :護子頻帶以允許系統符合光譜罩幕需求。M個可用子頻 帶包括子頻帶，其中F典型上是所選擇的整數， 因而Μ個可用子頻帶集中在操作頻帶中間。 對OFDM而言，在各可用子頻帶上傳輸的資料或前導首 先使用特別調變計劃調變（即，映射至調變符號）。零的信號 值會提供給Ν·Μ個未使用子頻帶的各個。對各〇fdm符號期

O:\91\91599.DOC 200423596 間而言，用於總共N個子頻帶的N個符號（例，_調變符號 及N-M個零）會使用反快速傅立葉轉換（ifft博變為時域以 獲得轉變的符號，其包括關時域樣本。為了對抗頻率選擇 衰退造成的碼間干擾⑽），部份的各轉變符號會重複以來 成對應的OFDM符號，其包括N+c的樣本，其中c是重狀 樣本的數目。重複的部份通常稱作循環前綴。接著，〇麵 符號會在無線頻道間傳輸。在示範設計中，系統頻寬是 W 20MHz ’子頻帶的總數是N=256 ’可用子頻帶的數目是 二=224,及各轉變符號的持續時間是12々sec。— 〇fdm 符號期間(或簡單的，一符號期間)會對應至㈣Μ符

續時間。 U 如上述，子頻帶多工處理用以防止因由多重天線傳輸多 固信號所造成的干擾。使用子頻帶多工處理，前導及/或資 料會同時由Τ個天線在無交集的子頻帶群上傳輪(其中益交 集如下述)’因此可防止干擾。數個前導及資料傳輸機制可 以子頻帶多工處理定義。某些傳輸機制如下述。 圖卿示支援子頻帶多工處理的子頻帶結構15〇。在本實 施例中，Μ個可用子頻帶會開始分為s個無交集組，各组包 Γ個連續子頻帶，其中T.S多接著，各組中T個子頻帶 4派至T群’因而各組中第1子頻帶會指派至第i群。使用 此子頻帶指派機制，各群中的s個子頻帶會平均地分配至Μ ”用子頻帶，及群中的連續子頻帶會以了個子頻帶分隔。 =頻帶的Τ個群會指派至τ個用於前導/資料傳輸的傳輸 大綠。

O:\91\91599.DOC 200423596 、j㊅，在本發明的範圍内，Μ個可用子頻帶可以多樣方 式才曰派至Τ個群。τ個群包括相同或不同數量的子頻帶。再 者，^群中的子頻帶會平均地或不平均地分配至μ個可用 子頻Τ。唯一需求是，丁個子頻帶群會與其他的無交集，因 此可防止干擾。為了簡化，以下敘述假設各Τ個子頻帶群包 括S個子頻帶，各群的子頻帶會平均地分配，及以Τ個子頻 帶分隔（如圖1Β所示），及τ · s=M。 圖2A顯示來自使用子頻帶多工處理之丁個天線的示範前 導/資料傳輸。各T個子頻帶會指派有含子頻帶的個別群。 在圖2A中’子頻帶群1會指派至天線卜子頻帶群2指派至天 線2’、等，及子頻帶群T會指派至天線τ。此τ個子頻帶群會 如上述般形成，見圖1Β。各群包括8個子頻帶，其可藉由陰 影框顯示。來自各天線的前導/f料傳輸只會在指派至天線 的子頻帶上發生。 β 如圖2Α所示，若前導/資料由各天線只在指派至天線的子 頻帶上傳輸，則接著來自Τ個天線的傳輸間之干擾會消失。 因為子頻帶會彼此正交，及用於傳輸的最多—天線會使用 各子頻帶。因A，即使同時由Τ個天線傳送的料會防 止干擾。 在典型無線通信系統中，各天線會盘她丘 曰”…共户_個傳輸能量 相關，其是用於來自天線之前導/資料傳輸的最大傳輸能 量。會藉由用於天線之能量放大器的峰值輸出，或藉 整限制，及/或藉由某些其他需求指示p ^ ^ ^ 日不户咖。可藉由用於來 自各天線的前導/資料傳輸而使用所有或儘可能多的總共 O:\91\91599.DOC -10- 200423596 傳輸能量達成增進的效能。 ^ ^ 特別地，因為只Μ個可用子頻 f中只有S個會指派至各 ^ 於mu , 其中S=M/T，為了簡化，用 於各派至各天線之各s個子 貝π的得輸此ϊ會以係數丁增 加。接著，會允許較高的接收^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 叹°t(i濰比（SNR)達成用於各天線 之S的各個。 2第—前導傳輸機制中，前導會同時由T個天線使用子頻 T夕工處理傳輸。子頻帶群會形成因而各群中的子頻帶數 目會大於系統的最大預期之延遲散佈。用於特定接收器的 延遲散佈在最先與最後到達的信號距離（用於傳輸器傳輸 之信號的接收ϋ)之間會不同。系統的延遲散佈（以預期之 用於系統中所有接收H的最糟狀況延遲散佈，而會分配遍 佈至系統的覆蓋區域。4 了有效地對抗ISI，循環前綴應較 系統的延遲散佈更長（即，C>L，其中延遲散g的單位是樣 本期間）。接著，各群中的子頻帶數目會選擇為大於等於用 於循環前綴的樣本數目（即，S>c)。 基於Μ個子頻帶的子集之前導傳輸的所有M個可用子頻

帶之頻道評估推導詳如以下所述：美國專利案（申請號：[律 師案號第 〇2〇718號]，名稱，，Channel Estimati〇n f〇r 〇FDM

Communication Systems”，申請曰 1/1〇/2〇〇3)，及暫時美國 專利案（申請號第60/427,896號，名稱” Reduced c〇mplexhy Channel Estimation for Wireless Communication Systems^ ^ 申睛日11/19/2002)，兩者皆屬於本申請案之申請人，及在 此併供參考。 對增進的效能而言，用於各T個天線的每個指派之子頻帶

O:\91\91599.DOC -11 - 200423596 ^專輪能量會以⑽係數增加。接著，對各天“言，合迭 =在8個指派之子頻帶上之前導傳輪的總能量相同，㈣所 有Μ個可用子頻帶會用於前導傳輪 於处旦‘ A t 可于頻T的較鬲傳 輸此1會允許接收器獲得較高品質的頻道坪估。 至各天㈣子頻帶數目以或大㈣統的延遲散 二別，接者所有用於天線之Μ個有用子頻帶的頻道 二去 指派至天線之S個子頻帶的前導傳輸而評 合乂健’右用於指派至各天線之各8個子頻帶的傳輸能量 數T增加，則在相同量的傳輸能量時，基於前 在只有S個子頻帶上所獲得的頻道評估品質會約略相等於 基=所有Μ個可用子頻帶上的前導傳輸所獲得的頻道評 估品質。即，藉由維持相同的總和前導能量，接收哭可呼 估用於所有Μ個可用子頻帶的頻道增益，其基於子頻复 品質很少或無損失）之唯一子集上的前導傳輸。 ’、 第一前導傳輸機制允許所有了個天線同時傳輸前導。為了 獲得可比擬之品質的頻道評估，在所有Μ個可用子頻帶上 同時由所有Τ個天線傳輸的前導習用機制需要傳輸持續時 間’其約略較第-前導傳輸機制所需更長玲。例如，若兩 要ΝΡ·Τ前導0FDM符號以使用習用機制而獲得特定品質^ 頻這評估，則可比擬之品質的頻道評估可基於在了個天線上 傳輸的NP前導Ο聰符號而獲得。假設，⑴各天線指派有 足夠的子頻帶數目，其等於或大於循環前綴，及⑺使用能 量規格’因而各天線可取得的總共傳輸能量可用於在指派 子頻帶上之前導傳輸。在上述美國專利案(案號[律郎案號第

O:\91\91599.DOC -12- 200423596 7_])f描述能量規格。因此’第—前導傳輸機制可降 氏則=整理操作大至τ的係數，其是傳輸天線的數目。 j第二前導傳輸機制中，前導會同時由Τ個天線使用子頻 :夕工處理及子頻帶交換而傳輸。前導必須在多個OFDM 符號期間傳輪。可能為一狀況，，若必須令前導在一段 較長時間内平均以獲得適度精確的頻道增益評估。在此狀 況中’額外的頻道增益改進可藉由指派含子頻帶的多個群 至各用於前導傳輸之天線而獲得。 圖2B顯不來自使用子頻帶多工處理及子頻帶交換之τ個 =線的不耗性w導傳輸。例如，在二個〇fdm符號期間發生 則導傳輸。會指派含子頻帶的二群至各丁個天線⑽，群及 ^/2七會彳日派至第z•個天線），各群含有陰影框所顯示之子頻 帶。指派至各天線的二群可選擇，因而群中的子頻帶可以 T/2個子頻帶分隔。再者，該群會指派至τ個天線，因而對 各OFDM们虎期間而言，用於前導傳輸的了天線會使用無交 集君^。特定的子頻帶群會指派至多重天線（例，子頻帶群ι 曰才曰派至天線1及τ/2+1)，但該天線會使用不同符號期間的 子頻帶群。 在圖2Β中，子頻帶群丨及丁/以丨會指派至天線，子頻帶群2 及Τ/2 + 2會扣派至天線2，等，及子頻帶群τ及會指派至 天線Τ。對第一〇FDM符號期間而言，子頻帶群1可用於天 線1子頻可群2可用於天線2，等，及子頻帶群丁可用於天 線τ。對第二0FDM符號期間而言，子頻帶群丁/2+1可用於 天線1，+頻帶群Τ/2+2可用於天線2, #，及子頻帶群τ/2

O:\91\91599.DOC -13 - 200423596 可用於天線τ。 接者，可基於在二群子頻帶中的前導傳輪而評估用於各τ 個天線的頻道增益。使用子頻帶交換，用於各天線的子口頻 帶總數目是2S’而非S’及改進的頻道增討因所有μ個可 用子«而獲得，因較大數目之用於前導傳輸的子頻帶。 為了簡化，圖2Β顯示用於在二個〇FDM符號期間發生之 示範性前導傳輸的子頻帶多工處理及交換。通常，前導傳 輸會發生在Q個0FDM符號期間，其中叹不小於一的整 數。接著，會指派Q個子頻帶群至各天線，各群包括_ = 頻帶。接著，會指派總共S· Q個子頻帶至各天線，s·⑽ 子頻帶平均地以T/Q個子頻帶分隔。若时，則對各天線而 言，各Q個群之子頻帶會交雜其他Q]群中之子頻帶。因交 雜故各Q個指派至特定天線之連續子頻帶會包括在指派至 天線的^個群中。指派至各天線的Q個子頻帶群會用於Q個 OFDM符號期間’其中含詩各符號期間之^個群之不同一 群。對各符號期間而言’可同時使用τ個含 群傳輸Τ個天線。 …X木 圖2Α及2崎示的傳輸機制可如同前導傳輸般地用於資 科傳輸。然而，對資料傳輸而言，通常希望由用於各Μ個 有=子頻γ之多重天線傳輸（取代單一天線）資料。用於各子 頻帶之多重天線的使用可提供傳輸分集，而增加接收器之 測的分集順序。傳輸分集可增進資料傳輸的可靠性 =健性，藉以造成較低的失誤率及/或對路徑損失較高的 早刃度。

O:\91\91599.DOC -14- 200423596 可以多樣分集機制達到傳輸分集。此樣分集機制的些許 浆】G括日守空傳輸分集（STTD)機制及一瓦西_STTD機 制。對STTD機制而言，可處理單一資料流以提供二符號 /；，L八可由一天線傳輸（或以子頻帶多工處理的2組天線）。 =瓦西-STTD機制而言，可處理單—資料流以提供w符號 /；，L 可由W個天線傳輸（或以子頻帶多工處理的w組天 線），其中W是用於瓦西-STTD處理之正交碼的二倍長度 (例，瓦西編碼）。此二分集機制詳如以下所述。 對STTD機制而言，若可取得多對的天線，則由各對天線 傳輸相同對的符號流只會造成接收器的信號抹消。接著， 了由所有天線几餘地傳輸資料而獲得改進的可靠性。 在第一貧料傳輸機制而言，會使用子頻帶多工處理而由 天線對同時傳輸資料。此傳輸機制可用於STTD機制及等效 刀本枝制。對此資料傳輸機制而言，會開始排列Μ個可用 子頻帶以形成Τ/2個含子頻帶的無交集群，各可用子頻帶只 會指派至唯-群。τ/2群包括相同或不同數目的子頻帶。各 群中的子頻帶會平均地或不平均地分配至Μ個可用子頻 帶。因此，在本發明範圍内，Μ個可用子頻帶會以多樣方 式指派至Τ/2個群。在一將於下述的實施例中，各群包括2s 個子頻帶，其會平均地分配，因㈣中的連續子頻帶會以 T/子湧f刀隔。接著，τ/2個子頻帶群會指派至個子頻 帶對，一個子頻帶群指派至各天線對。 圖3A顯示來自使用子頻帶多工處理及傳輸分集之丁個天 線的示範性資料傳輪。了個天線會排置為τ/2個對，其中第/

O:\91\91599.DOC -15- 200423596 對包括一天線，其標示為A/及Bz.。各丁/2個天線對會指派有 個自子頻帶群，其中T/2個子頻帶群會如上述般形成。在圖 3A中，子頻帶群丨會指派至對！，其包括天線ai&bi，子頻 帶群2會指派至對2，其包括天線A2&B2，等，及子頻帶群 丁/2會指派至對τ/2，其包括天線At&Bt(其中t=T/2)。資料 可由各天線對在指派至該天線對之子頻帶上傳輸。 STTD機制可用以提供一對符號流，其可解多工處理以提 供用於各對天線的一對符號子流。因此，可藉由用於τ/2個 天線對的STTD機制產生Τ/2個符號子流對。對於各〇fdm符 號期間而言，用於各天線的符號子流包括用於派至天線之 各子頻帶的一資料符號，及用於各剩餘子頻帶的信號零 值。如圖3 A所示，用於天線對丨的符號子流對會在子頻帶群 1上傳輸，用於天線對2的符號子流對會在子頻帶群2上傳 輸等，及用於天線對T/2的符號子流對會在子頻帶群τ/2 上傳輸。雖然此Τ/2個符號子流對會同時由τ/2個天線對傳 輸，仍不會彼此干擾，因為會在無交集的子頻帶群上傳輸。 因此，可防止因來自不同天線對的傳輸之間的破壞性干擾 所造成的劣化效果。 對改進的效能而言，各符號子流可由相關天線以該天線 可取得的總共傳輸能Ρ咖傳輸。因為Μ個可用子頻帶中只有 2S個可用子頻帶可用於各τ個天線（其中為簡化之故5 S=M/T)，用於各2S個指派至各天線之子頻帶的傳輸能可以 係數T/2增加。接著，允許更高的接收SNR達成用於各“個 子頻帶，其指派至各天線。用於各子頻帶的較高接收snr O:\91\91599.DOC -16- ^支援較高的資料速率 半而接著增進全部的系統輸貫量。 圖3 Α顯示馗個可用子 里 Μ ^ ^ 、咿私派至τ個天線的示範。在本發 明乾圍内，可用子_ 料 線。例如，可指派子頻〜 方式指派至丁個天 於資_ 、贡天線，因而不同的天線對可用 4傳輪。因而可提供額外的分集。 圖3 Β顯示由徒用早相册 分隹 a耶夕工處理的Τ個天線及用於傳輸 刀木的不同天線對之示範性 #、十、加“ 性貝科傳輸。為了簡化，圖；3B的 田述作又设T=4個天線會用於眘 於貝枓傳輸。六個不同天線對可形 2 個天線，該天線對標示扣，化（3,4}，{1，3}， P’4} ’ {1，4}，及{2,3}。 /個可用子頻帶會開始分為M/6個組，各組包括6個子頻 °、且中的6個子頻帶可接著指派至6個不同天線對，一 子頻V對應一對。右ui m由 . 在囷邛中，各組中的第一子頻帶會指派 天線對{1’2} ’各組中的第二子頻帶會指派至天線對 {，}等及各組中的最後子頻帶會指派至天線對{2,3)。 由四天線傳輸的資料流可使用STTD機制處理以獲得二 符號流。第-符號流可由崎中的第—或左天線傳輸，及第 二符號流可由6對中的第二或右天線傳輸。第一及第二符號 流會接著解多工處理以形成四符號子流，一子流用於四天 線之各個。各符號子流包括用於指派至相關天線之各子頻 贡的貧料符號’及用於未指派之各子頻帶的信號零值。 四符號子流可料由四天線傳輸。然而，該符號子流不 會彼此干擾，因其在四個無交集的子頻帶群上傳輸。子頻 帶群是無交集的，因此各卿可用子頻帶會指派至唯一天 O:\91\91599.DOC -17- 線對，如圖3B所示。 天2二資料傳輸中’可由含w個使用子頻帶多工處理之 群傳輸資料’其中W是任-不小於一的整數。此傳 :瓦西·STT糊及其他分嶋卜對此資料 丄：俨制而5 ’ M個可用子頻帶會開始排列以形成τ/w個盔 的子頻帶群，各子頻帶只會指派至-群。τ/w個群包 相同或不同的子頻帶數目。各群中 :平均地分配至M個可用子頻帶。在-下述的實施例中 二群包括S.W個子頻帶（其中靖T)，其會平均地分配， :而群中的連續子頻帶會以T/W個子頻帶分隔。對W>1而 此樣的第二傳輸機制較上述之第—傳輸機制允許更多

的子頻帶指派至夂女娃 P 至口天線。母一天線具有更多的子頻帶有益 於相同的實施。T/w個子頻帶群會指派至T/w個天線群，一 ^頻帶群對應各個天線群，其Μ天線群包括w個天線。 可由各天線在指派至天線的子頻帶上傳輸資料。 圖3C顯不來自使用子頻帶多工處理之w個天線群的示範 資料傳輸。τ個天線會排列為T/w個群，其中第群包括_ 天線，其標示為Az.，m，至…卜各T/w個天線群會指派有 個別的子頻帶群，其中會如上述般形成T/w個子頻帶群。 、古可使用瓦西-STTD機制處理單一資料流以提供w個符號 Μ其中W疋用於處理之正交順序（例，瓦西順序）的二倍長 度。w個付號流可解多工處理以提供T/w個符號子流群，各 群包括W個付號子流。接著，T/w個群共同地包括了個符號 子流。i符號子流群會提供至各天料，及各天線會以

O:\91\91599.DOC -18- 200423596 ^的符號子流提供之。對各〇醜符號期間而言，用於久 線的付號子流包括用於指派至天線之各子㈣的資^ =及詩義之子頻帶的錢零值。⑽會: :τ:，咖。然而，該符號子流不會彼此干擾，：為: :無父集的子頻帶群上傳輸’因而各子頻帶會指派至二 ^ 2歧2狀从至職示示範性子頻帶多卫處理機制，盆 2於前導及資料傳輸。在本發㈣圍内，多個其他子頻 ▼夕工處理機制亦可以是可使用之裝置。例如，在—〇聰 符號期間内可傳輸前導及資料兩者。在此狀況中，Μ個可 用子頻帶中的某些可用於前導傳輸’及剩餘的可用子頻帶 可料資料傳輸。前導子頻帶可（例）如圖2_四般多工處 理。貧料子頻帶可（例）如圖3八，33或3〇般多工處理。 圖4顯示用以傳輸前導及/或資料子頻帶多工處理之程序 1〇〇的實施例流程圖。起先，Μ個可用子頻帶會排列以形成 多個子頻帶群，其中各群包括含Μ個可用子頻帶的不同子 組（步驟412)。可依上述形成子頻帶群。 接著，各天線會指派用於前導及資料傳輸的至少一可能 之子頻帶群（步驟414)。用於前導傳輸的子頻帶群與用於資 料傳輸的子頻帶群可以是相同的，亦可以不同。對前導傳 輸而言，各天線會指派有一不同群的子頻帶（如上述之圖2Α 又）父力曰地’各天線會指派有用於子頻帶交換的至少二群 之子頻帶（如上述之圖2Β般）。對資料傳輸而言，各對天線 可指派有不同群的子頻帶（如上述之圖3Α般），各天線會指 O:\91\91599.doc -19- 200423596 =有不同群的子頻帶（如上述之圖频），各含w個子頻帶之 *可，派有群的子頻帶（如上述之圖％般），等。、 :著會處理前導及/或資料（步驟416)。例如，可使用㈣ 介馬’瓦西-STTD編碼，或某些其他的編碼而處 (=Γ於指派至各τ個天線之各子頻帶的總傳輸能量 於平均“#寸別地，用於各指派之子頻帶的傳輸能量會高 H其為若在所有_可用子頻帶上傳輸時所使 = 見模係數取決於指派至各天線的子頻帶數 頻帶數目。 二圖5顯示在具有多重載波調變（例，OFDM)之多重天線通 信系統中，一傳輪器單位500及二接收器單位550x及550y 施例的方塊圖。傳輸器單位5〇〇會裝配τ個天線，接收 ™單位550χ會I配單一天線，及接收器單位55〇y裝配r個天 線0 1著，會使用多個子頻帶群同時由了個天線傳輸前導及/ 3貝料，且以判定的傳輸能量（步驟420)。會以唯一指派至 天線的子頻帶群（或複數個群）發生來自各天線的傳輸。對前 2輸而t ’典型上對各Μ個可用子頻帶而言，可在任一 :定符號期間使用τ個天線中的唯一天線。對資料傳輸而 3，至少二可能天線典型上可用於各“個可用子頻帶。 在傳輸器單位500，傳輸（丁X)資料處理器510會由一資料 源508接收話務資料及由一控制器53〇接收其他資料。τχ資 料處理态5 1 〇令資料編碼，交錯，及調變以提供調變符號， 其亦可稱為資料符號。ΤΧ空間處理器520接收及多工處理

O:\91\91599.DOC -20- 200423596 具有前導符號的資料符號（例，使用分時多工或子頻帶多工 處理），及可執行用於資料傳輸的空間處理。例如，τχ空間 處理為、520可實施STTD機制，瓦西_STTD機制，或其他機 制。丁X空間處理器52〇提供用於各τ個天線的傳輸符號流。 (在上文敘述中傳輸符號流稱作符號子流。）各調變器 (MOD)522接收及處理個別的傳輸符號流以提供對應的射 頻⑽）調變信號。τ個調變器522a至522t可產生丁個灯調變 信號及分別由T個天線524a至52射傳輸。

^各接收器單位550，至少—天線552會接收傳輸的灯調 變信號，及各天線會提供接收的信號至個別的解調器 (DEM〇D)554。董十调變器522所執行的，各解調器554會補充 執仃亚提供接收的符號。接著，接收（RX)空間處理器56〇 會在來自所有解調器5 5 4之接收符號上執行空間處理以提 供回覆的符E，其為傳冑器單位所傳送之資料符號的評 估。RX資料處理器57〇會再處理（例，解調，解錯，及解碼） 回覆的符號以提供解碼的資料’其可提供至資料沉572以儲 存及/或控制态58〇以再處理。Rx空間處理器亦會基於接 收的可導而評估頻道增益，及提供頻道評估（標示為頻道回 應矩陣H)至控制器580。 控制器530及580分別控制傳輸器單位及接收器單位内之 夕樣處理單位的知作。言己憶單位5 3 2及5 82會儲存控制器別 及5 80分別使用的資料及程式碼。 圖6顯示丁X空間處理器520a的方塊圖，該τχ空間處理器 520a貫施STTD機制，且是圖52Τχ空間處理器52〇的一實施

O:\91\91599.DOC •21 - 200423596 例。來自τχ資料處s器510的資料符號5⑷會提供至解多工 益610，其解多工處理資料符號為⑽個資料符號子流（標示 為…㈨〜⑷，其中川，一對資料符號子流用於 各Μ個可用子頻帶。各資料符號子流包括用於二◦丽符號 :間之各間隔的資料符號。用於Μ個可用子頻帶㈣個資料 符號子流對會提供至_時空編碼器62如至⑽以。 各時空編碼器620接收及處理其資料符號子流對以提供 用於相關子頻帶之-日專处迫民 守玉編碼的符號子流。對二輸入子流 t的各資：符號對(例，—2)而言，時空編碼器620會 ^供-及〜，各向量包括二時空編碼符號（或簡化 為編碼符號），其可：— 一 FDM付號期間内由相關天線 ’剧旦、別地’向量紅1會由-天線在第“固子頻帶傳輸， :向會由另一天線在㈣子頻帶傳輸。在一實施例 中，该向…義為〜ϋ，2]' :=。：另—實施例中，該向量會定義為一 料符號相二二位::量:_ 编石各時空編碼器620提供二 、為碼付號:流至二多卫器/解多卫器咖及6通。 收ί : : 多工器63〇由M個時空編碼器62如至62〇111接 機制而多工處理編碼的符號及前導符號 天線的T/2個傳輪符號流」、用於T/2個 的前導符號及資料傳輪期門❸包括前導傳輪期間 符號會在指派至天=間：碼符號，其中前導及編碼 (，、用以傳輪該傳輸符號流）的子頻帶

O:\91\91599.DOC -22- 200423596 上傳送。 在前導傳輸期間，多工器/解多工器630a及630b會共同提 供用於T個天線的T個傳輸符號流。各傳輸符號流包括用於 指派至相關天線的前導符號及用於未指派子頻帶的信號零 值。對圖2A顯示的傳輸機制而言，該流包括用於群1 之子頻帶的前導符號，〜2〇)包括用於群2之子頻帶的前導 符號，等，及X价(”）包括用於群T之子頻帶的前導符號。

在資料傳輸期間，多工器/解多工器630a及630b各會提供 用於T/2個天線的T/2個傳輸符號流，其中各流包括用於指 派至相關天線之子頻帶的編碼符號及用於未指派子頻帶的 信號零值。對圖3A顯示的傳輸機制而言，該流及χ51(π) 包括用於群1之子頻帶的編碼符號，〜2(^)及〜2(幻包括用於 群2之子頻帶的編碼符號，等，及〜和）及心办）包括用於群 Τ/2之子頻帶的編碼符號。

各調變器522會以下述方式處理個別的傳輸符號流以提 供用於群Τ/2中之子頻帶的編碼符號。 詳如 S.M. Alamouti於前案 f’A Simple Transmit Diversity

Technique for Wireless Communicationsn(IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 16，No. 8，October 1998, 1451-1458頁）中所述之STTD機制在此併供參考。本專 利申請案之申請人之另一美國專利申請案（案號第 10/179,439 號，名稱 ’’Diversity Transmission Modes for ΜΙΜΟ OFDM Communication System”，申請日 2002/6/24) 在此併供參考。 O:\91\91599.DOC 23- 200423596 瓦西-STTD機制會利用以下之結合：（丨）以一對天線達成 正父的STTD ’及（2)於多對天線間達成正交的瓦西分集。瓦 西-STTD機制可用於具有多於二天線（例，4，6，8，等）的 糸統中。 圖7A顯不TX空間處理器52〇b的方塊圖，該τχ空間處理器 實施瓦西-STTD機制且是圖5之τχ空間處理器52〇的另—實 施例。在此實施例中’ 2晶片的瓦西順序會用於處理，: W=4 °貧料符號心）會提供至解多工器71()，其令該符號解 多工為4M個資料符號子流（標示為至〜，1(幻，^中 ，四子流之—用個可用子頻帶之各個。用於μ 個可用子頻帶的Μ個資料符號子流組會提供至μ個瓦西 -S T T D編碼器7 2 〇 a至7 2 〇瓜。 各瓦西-STTD編碼器72〇接收及處理其含四資料符號子 机之組〜，〗〇)至4,4(„)，及提供四個瓦西^丁了^編碼的符號 子流仏及至四個多工器/解多工器73如至73〇d。編 碼器720之處理詳如下述。各多卫器/解多工器73()由以個瓦 ISTTD編碼器72如至72Gm接收前導符號及m個編碼符號 子^ ’基於特別的資料/前導傳輸機制多卫處理編碼的符號 及前導符號，及提供用於τ/4個天線的τ/4個傳輸符號流。 各傳輸符號流包括用於指派至天線（用以傳輸該流）之子頻 帶的前導/編碼符號。 編 碼

圖7_示瓦西-ST™編碼器72〇x的方塊圖，瓦西_則 碼器用於圖7A的各編碼器72如至720m。在瓦西_STTM 器而内’時空編碼器722a接收第_對的資料符號子贫

O:\91\91599.DOC -24> 200423596 〜，ι及〜,2，及時空編碼器722b接收第二對的資料符號子流 气3及从4。對第一對之二子流的各對資料符號而言，時空編 石馬為722a提供二向量^，及紅2=[〜,2 4、1广分 別至多工器724a及724b。同樣地，對第二對之二子流的各 對資料符號而言，時空編碼器722b提供二向量以3 * r 5 s M] ’及以4 =[〜，4 ~V々，3]r分別至多工器724〇及724d。 多工器724a及724b亦各接收第一 2晶片之瓦西順序 1]，及多工器724c&724d亦各接收第二2晶片之瓦西 順序0]。接著，各多工器724會以其瓦西順序多工處 理各符號（其向量Li)以提供二瓦西_STTD編碼符號，其依 序以一連續OFDM符號期間在相關天線之第&個子頻帶上傳 輸。四多工器724a至724d會提供四編碼符號子流分別至四 夕工态/解多工器730a至730d。 可亦貝鈿瓦西-STTD機制，因而只有一對的資料符號子 流气i及气2會提供至各瓦西-STTD編碼器72〇且處理以提供 四編碼的符號子流Zm⑷及以，4⑻。，亦可用以在較低資料速 率即達成更多分集。瓦西-STTD機制亦詳如前述之美國申 請案（案號第10/179,439號）所述。 圖8颁不OFDM调變器522x之實施例的方塊圖，該〇fdm ㈣器可用於圖5之各T個調變器522a至灿。在〇醜調變 器522x内，反快速傅立葉轉換（IFFT)單位812會接收用於第 Η固天線的傳輸符號流咖，並使㈣點反快速傅立葉轉換 而7 N個傳輸符唬的各順序轉變為時域轉變符號，其中n對 應至子頻帶的總共數目個傳輸符號的各順序包括用於指

O:\91\91599.DOC -25- 200423596 派至第Η固天線之子頻帶的資料/前導符號及用於未指派子 頻帶的信號零值。各轉變符號包括關時域樣本。對各轉變 符號而言，循環前綴產生器814重複—部份（或c樣本）的轉 變符號以形成-對應的0FDM符號，其包括n+c個樣本。傳 輸器（TMTR)8 i 6接收及轉換來自產生器8 i 4的〇fdm符號流 為至少-類比信號’及令該類比信號再放大，渡波，及： 率上调以產生用於第z•個天線的RF調變信號。 文中所述之前導及資料傳輸可以多樣方式實施。例如， 可在硬體’軟體，或其組合實作此技術。對硬體實作而言， 用以於傳輸器及接收器單位執行處理的元件可在至少一°以 下所述内或其組合實作：特殊應用積體電路（AWC)，數位 信號處理器（DSP)，數位信號處理裝置（DspD)，可程設邏輯 裝置（PLD)，現場可程設閘陣列（FpGA)，㈣器，微控=， 微處理H，其他設計以執行文中之功用的電子單位。 對軟體實區作而言，用於文中所述之傳輸機制的傳輸器 及接收器單位之處理可以模組（例，製程，絲，等）實作以 執订文中所述之功用。軟體編碼可儲存在記憶單位（例，圖 5之記憶單位532及582)中，及藉由處理器（如，控制器 及580)執行。記憶單位可在處理器之内或外實作，其外罩 内了通^地經多樣習知方式|禺合至處理器。 上文所揭露之實施例可使熟習此技術者製造或使用本發 明。熟習此技術者應了解此實施例的多樣改良，及文中所 的廣泛總則會在本發明的精神及範圍内應用至其他實 施例。因此，本發明不以文中所示之實施例侷限，而應參

O:\91\91599.DOC -26- 200423596 照文中揭露之原則及新特徵之最廣泛範圍。 【圖式簡單說明】 、本發明的特徵，本質及優點將可由下文詳述並參照圖 式更為清楚，圖中及文中的相同參考記號會對等表示： 圖1A顯示〇fdm子頻帶結構； 圖1B顯示支援子頻帶多工處理的子頻帶結構； 圖2A顯示來自使用子頻帶多工處理之τ 前導/資料傳輸； 二顯示來自使用子頻帶多工處理及子頻帶交換之丁個 天線的7F範性前導傳輸； 顯示來自使用子頻帶多工處理及傳輸分集之丁個天 、、泉的不乾性資料傳輸； 圖3Β_示來自使用子頻帶多 妗羊隹+ 贡夕工處理之Τ個天線及用於傳 ''、不同天線對的示範性資料傳輸，· 圖顯示來自使 …頻f多工處理之含W個天線之群的 不把性資料傳輸； 大、，杲之辟的 圖4，、、員示使用子頻帶多工义 流程圖； 处里傳輪别導及/或資料的處理 圖5頌不傳輸器單位及二 圖ό顯示每# 士 按收為早位的方塊圖，·

、男％ 4間傳輸分集（ST 處理器的方塊圖· TD)计刎之傳輸（τχ)空間 圖7 Α ~ ;每 間處理器的方塊 •.、、、、不只麵瓦西-STTD計劃之丁又空 圖 7B% ;= 不瓦西識編碼器的方塊圖，·及

O:\91\9l599.DOC -27- 200423596 圖8顯示OFDM調變器的方塊圖 【圖式代表符號說明】 500 傳輸器單位 508 貢料源 510 傳輸資料處理器 520 TX空間處理器 522 調變器 524 天線 530 控制器 532 記憶單位 550 接收器單位 552 天線 554 解調器 560 接收空間處理器 570 RX資料處理器 572 資料沉 580 控制器 582 記憶單位 610 解多工器 620 時空編碼器 630 多工器/解多工器630 710 解多工器 720 瓦西-STTD編碼器 722 時空編碼器 O:\91\91599.DOC -28- 200423596 724 730 812 814 816 多工器 多工器/解多工器 反快速傅立葉轉換單位 循環前綴產生器 傳輸器 O:\91\91599.DOC -29-

Claims (1)

1. 200423596 拾、申請專利範園： l —種於多重天線通信系統中傳輪之方法，包括. 形成複數個子頻帶群’其具有複數個子頻帶，個群之各群包括含複數個子頻帶之不同子组. 指派複數個群中之不同一群給複數個天線之各個；及 夂使用稷數個子頻帶群由複數個天線同時傳輸，其中由 各天線之傳輸發生於指派至天線之子頻帶群上。、 2申請專利範圍第w之方法，其中從指派至天線 Y群上之各天線傳輸前導。 - Γ請專利範圍第1項之方法，其中複數個群之各群包括 相同之子頻帶數目。 r G括 如申Γ利範圍第1項之方法，其中複數個群之各群中之子頻帶會平均地分佈至複數個子頻帶。 5·如申請專利範圍第1項之方法，其中對各天線而言，用於 指派至天線之各子頻帶群之傳輪能量係高於一平均处 量，其係分佈總傳輸能量至複數個子頻帶而獲得。月匕 如申請專利範圍第1項之方法，其中多重天線通信系统利 用正交分頻多工（ofdm)。 节、、先利 一種於多重天線通信系統中傳輸前導之方法，包括： 形成複數個子頻帶群，其具有複數個子頻帶，其‘ 數個群之各群包括含複數個子頻帶之不同子組； 指派複數個群中之至少一群給複數個天線之各個；及 使用複數個子頻帶群由複數個天線同時傳輸前導，，直 中於指派至天線之至少一 +并鹉 、” 子頻讀上由各天線傳輸前 2 3· 4. 6. 7· O:\91\91599.DOC 200423596 導、，及其中對各前導期間而言，由用於各複數個子頻帶 之複數個天線之一傳輸前導。 8.如申請專利範圍第7項之方法，其中複數個子頻帶之各個 包括於複數個群中之唯一群。 9·如申請專利範圍第7項之方法，其中指派至各天線之至少 群之各君夢之子頻帶係平均土也分佈至複數個子頻帶。 陳如申請專利範圍第7項之方法，|中各天線指派為至少二 群。 化如申請專利範圍第10項之方法，其中指派至各天線之至 少二群之各群之子頻帶係與至少二子頻帶群之剩餘群交 錯。 12.如申請專利範圍第1〇項之方法，其中指派至各天線之至 少二群之子頻帶係平均分隔。 13· —種於多重天線通信系統中傳輸資料之方法，包括·· 形成複數個子頻帶群，其具有複數個子頻帶，其中複 數個群之各群包括含複數個子頻帶之不同子組； 指派複數個群中之至少一群給複數個天線之各個；及 使用複數個子頻帶群由複數個天線同時傳輸資料，其 中於指派至天線之至少一子頻帶群上由各天線傳輸資 料’及其中藉由含至少二天線之特別群於複數個子頻帶 之各個上傳輸資料。 14.如申請專利範圍第13項之方法，其中複數個群之各群包 括相同之子頻帶數目。 !5·如申請專利範圍第13項之方法，其中複數個群之各群之 O:\91\91599.DOC 16 子頻帶係平均地分佈至複數個子頻帶。 •如申凊專利範圍第13項之方、土廿 v ^ ^ 、之方法，其中複數個天線之各個 才曰派為複數個群之不同一群。 17. 18. 19. 如申請專利範圍第13項之方法，其中複數個天線中之各 天線對指派為複數個群之不同一群。 二申請專利範圍第13項之方法，其中藉由含二天線之特 別群於複數個子頻帶上傳輸資料。 如申請專利範圍第13項之方法，尚包括： 使用時空傳輸分集（STTD)編碼處理資料以提供 流；及 ϋ 7 -付#u流解多I以提供複數個符號子流， 於複數個天線之各個，苴中紘夕老 ^ 其中解多工處理係基於指派至各 天線之子頻帶群而執行， 天線所傳輪。 ，、中口付號子流係由一相關 20. 如申請專利範圍第13項之方法，尚包括： ^ 口瓦西蚪工傳輸分集（STTD)編碼處理資料以提供w 個符號流，其中W大於2 ;及 個付#ϋ流解多卫以提供複數個符號子流，一子流用 於複數個天線之各個’其中解多卫處理係、基於指派至各 天線之子㈣群而執行，及其中各符號子流係由一 天線所傳輸。 21. 士申^專利乾圍第13項之方法，其中對各天線而言，用 :私派至天線之各子頻帶群之傳輸能量係高於一平均能 里/、係刀佈總傳輸能量至複數個子頻帶而獲得。 O:\91\91599.DOC 22 22 23· 24. 25. 26. 27. 28. :申請專利範圍第13項之方法，其中多重天線通信系統 冽用正交分頻多工（OFDM)。 —種多重天線通信系統中之裝置，包括·· 久:以指派複數個子頻帶群之至少—群給複數個天線之 Ό 構件其中複數個子頻帶形成複數個子頻帶群， ”中複數個群之各群包括含複數個子頻帶之不同子 組；及 4吏用複數個子頻帶群以由複數個天線同時傳輸之構 件，其中由各天線之傳輸發生於指派至天線之子頻帶群 至夕群上，及以此防止複數個天線間之干擾。 =申請專利範圍第23項之裝置，其中複數個天線之各個 •曰派為含複數個群之不同一群。 ^申請專·圍第23項之裝置，其中複數個天線之各個 指派為含複數個群之至少二群’及其中至少二群之各群 用於不同符號期間。 =申請專利範圍第23項之裝置，纟中對各符號期間而 σ，用於複數個子頻帶之各個之傳輸係由複數個天線之 —發生。 如申请專利範圍第23項之裝置，其中對各天線而言，用 於指派至天線之各子頻帶群之傳輸能量係高於一平均能 星’其係分佈總傳輸能量至複數個子頻帶而獲得。 —種多重天線通信系統中之裝置，包括·· 用以指派複數個子頻帶群之一群給複數個天線之各個 之構件’其中複數個子頻帶形成複數個子頻帶群，及其 O:\91\91599.DOC 4 * 200423596 中後數個群之各群包括含複數個子頻帶之不同子組；及 使用複數個子頻帶群以由複數個天線同時傳輸之構 件’其中於指派至天線册 線之子頻τ群上由各天線傳輸資 1中藉由含至少二天線之複數個群於複數個子頻 f之各個上傳輸資料。 、 I如申請專利範圍第28項之裝置，尚包括： 使用-特別分時編碼機制處理資料以提供至少 流之構件；及 寸風 付現流解多 丄Μ 此 徒供複數個符號子流之構 午，一子流用於複數個天線各 其中解多工處理係 土； 4日派至各天線之子頻帶篆 而執仃，及其中各符號子 /瓜係由一相關天線所傳輸。 30· 一種多重天線通信系統中之傳輸器單位，包括·· —控制器，其可操作俾以複數個子頻帶群之至少 4日派複數個天線之各個，並 子頻帶形成複數個 和群，及其中複數個群之各群包括含複數個子頻帶 之不同子組；及 ::間處理器，其可操作俾處理符號，其使用複數個 t㈣由複數個天線同時傳輸，其中由各天線之傳輸 务生於指派至天線之至少一 、 數個天線間之干擾。子頻讀，及以此可防止複 其中多重天線通 31_如申請專利範圍第30項之傳輸器單元 4系統利用正交分頻多工（〇FDM)。 O:\91\91599.DOC