专利名称:可用于捕捉发射机分集益处的在多发射ofdm系统中的导频音的制作方法
相关申请的参照本申请要求于2004年7月22日提交的题为“Pilot Tones in a Multi-TransmitOFDM System Usable to Capture Transmitter Diversity Gains(可用于捕捉发射机分集增益的在多发射OFDM系统中的导频音)”的第60/590,615号共同待审的美国临时专利申请的优先权，其内容如在此文献中完全阐述地那样通过引用包括于此。
发明领域本发明一般地涉及无线发射，尤其地涉及使用多空间流和导频音的无线发射。
发明背景使用诸如用于802.11协议发射等的OFDM系统，导频音被用来协助发射和接收。使用MIMO系统或多发射系统，产生了额外的复杂性。MIMO系统能够提供发射分集增益。在单发射天线上使用单发射空间流的简单无线发射机的情况下，并不能获得这些益处，并且即使使用一些导频音方案，也可能不能获得某些益处。
在MIMO系统中，导频音可通过从头至尾循环空间流从而使用多发射空间流来发射，但随之频谱平坦性成为一个问题，如果恰巧此时承载该导频音的空间流上有衰落，那么导频跟踪可能失败。
发明概述一种使用多个发射天线的发射机的实施例提供可用于捕捉发射机分集益处的导频音。
在具有在接收机处可区分的多个空间流、其中数据被编码并和导频音一起通过通信信道被发射以给接收机提供关于通信信道和/或发射机损伤和/或接收机损伤对所发射的空间流的影响的信息的无线发射机中，可通过标识其间将发射代表已编码数据的一部分的码元的多个码元周期；标识这多个码元周期的导频音值，其中所标识的导频音值使得接收机在接收具有所标识的导频音值的导频音的至少一部分时，被提供使接收机能表征通信信道以获得发射流分集益处的信号；以及在这多个码元周期里在这多个空间流上发射码元和导频音来提供诸益处。在一些实施例中，导频音在空-时上或在空-时-频上是正交的，而在其它一些实施例中是半正交的。导频音值可为等幅和相移的，或者也可能有振幅变化，其中对于一个给定的码元周期，空间流的至少两个导频音是非零的。
以下结合附图的详细描述将提供对本发明的特性和优点的更好的理解。
附图简述图1是本发明可用的无线发射机的框图。
图2是本发明可用的无线接收机的框图。
图3是更为详细地示出图1的发射机的一部分的框图。
图4提供了导频音序列矩阵的多个示例；图4(a)为2×2Walsh-Hadamard(WH)矩阵；图4(b)为可用于四个码元周期上的三个发射空间流的3×4矩阵；图4(c)为可用于四个码元周期上的四个发射空间流的4×4矩阵；图4(d)为替换方案的4×4矩阵。
图5示出了接收机接收的信号。
图6是可使用本发明的简单无线网络的框图。
图7是更加详细地示出图6所示网络的一个设备与一个网络连接之间的耦合的框图。
发明详述在MIMO或多发射系统的各实施例中，多个发射机天线被用来传送比特序列。通过在多个发射天线上发射，可获得发射分集的益处。使用导频音的分集，能够更好地适应信号衰落。应该理解的是，除非另有指出，否则在此描述的方法和装置在接收机为单天线接收机或多天线接收机的情况下工作。
贯穿本公开，在一个对象有多个实例并且实例的个数并不严格的情况下，这些实例被从“1”编号到“n”，需要理解的是各使用例之间的“n”值不需要一样。例如，“n”在不同的地方被用作天线的数目，但是该数目在各示例之间可能会有所变化。应该理解的是，这里并不要求所有的实例都被使用。例如，图1所示的发射机可能设计成有10个天线，但是只有其中7个被使用。这可能是出于省电的目的，因为在信道良好时并不需要10个天线。因此，“n”在不同的背景中可能取不同的值。在上例中，如果全部的天线都被计入，则n＝10，而如果只计入有效天线，则n＝7。天线的数目可从1到20，或者大于20。
在一些地方，Nt被用来指示发射天线/发射空间流的数目，而Nr被用来指示接收天线/接收空间流的数目。不失一般性，这里的许多示例都假定从发射机处的空间信息流的数目(Ns)到发射天线的数目(Nt)的直接映射，即Ns＝Nt，并且当一个值被使用时，另一个值也可被使用，除非另有指示。应该理解的是，当Ns不等于时Nt时，仍可通过直接映射(即空间复用)基于Nt个发送天线来应用导频映射，或可通过使用与为将Ns个空间流映射到Nt个发送天线而对数据应用的相同的空间映射来将导频映射应用于这些空间流。
贯穿本公开应该理解的是，图中所示的线条可能是用于传送复值的量的时间序列的数字信号线。应该进一步理解的是，诸如求和符等运算符对象可能为复求和符。在其它情况下，所传送的信号可能为模拟信号、控制信号或一个或多个值的流。
图1为可使用本文所述的导频音方案的无线发射机100的框图。如所示的，无线发射机100包括编码器102，其具有用于接收要向一个无线接收机(或多个无线接收机)发射的数据的输入。编码器102可为FEC、加密、分组和/或其它已知用于无线发射的编码而将数据编码。编码器102的输出被提供给将已编码数据映射到发射机的空-时-频(STF)维度的映射器104。维度代表允许数据被分配的各种构形。给定的一个比特或一集比特(可能仅涉及一组比特，或涉及对应于某群点的一集比特)被映射到各维中的某个特定的地方。一般地，被映射到各维中的不同地方的比特和/或信号以预期它们在接收机处有一定概率可被区分的方式从发射机发射。
空间流以预期不同空间流上的发射在接收机处有一定概率可被区分的方式从发射机被发射。例如，映射到一个空间维的比特被作为一个空间流来发射。该空间流可在其自己的与其它天线空分的天线上、在其自身于多个空分天线上的正交重叠上、在其自身的偏振上等被发射。许多用于空间流分离的技术(涉及在空间上分离天线或其它允许其信号在接收机处可被区分的技术)是已知并可使用的。
在图1所示的示例中，有Nt个空间流(以相同数目的天线示出，但并非总是这种情况)。Nt的示例包括2、3、4、10或其它大于1的数目。在一些实例中，因为其它空间流的无效，可能只有一个空间流可用，但是应该理解的是本文所述的方案的一些益处只有在有1个以上空间流时才会产生。
在发射机使用多个频率副载波来发射的情况下，频率维可能有多个值，从而映射器104可将一些比特映射到一个频率副载波，而将其它比特映射到另一个频率副载波。用于数据的频率副载波可以是由由802.11标准为数据副载波指定的频率副载波。其它频率副载波可被保留作为保护频段、导频音副载波、或不承载(或并不总是承载)数据的副载波。在图1所示的示例中，有Nc个数据副载波。Nc的示例包括52、56、114、116或用于OFDM的其它大于1的数目。可诸如通过将导频音和数据时间复用到各副载波上的空-时导频映射，来将这些技术用于单副载波系统，然而，本文的众多示例假定有多个副载波，并且在空-时-频映射的情形下也预期如此。
时间维是指码元周期，并且不同的比特可被分配给不同的码元周期。在有多个空间流、多个副载波以及多个码元周期的情况下，一个码元周期的发射可被称为一个“OFDM(正交频分复用)MIMO(多输入多输出)码元”。已编码数据的发射速率可由每个简单码元的比特数(log2(所用的群的数目))乘以空间流的数目乘以数据副载波的数目，再除以该码元周期的长度来确定。
因此，映射器104将把比特(或输入数据的其它单位)映射到空间流、数据副载波以及码元周期。如图1所示，分离的空间流沿着分离的路径走。在一些实现中，这Nt条路径用不同的硬件来实现，然而在其它实现中，路径硬件被重用于一个以上的空间流，或者路径逻辑用对一个或以上空间流执行的软件来实现。每个空间流的元件都用参考标号示出，并且类似元件的各实例具有相同的标号，并且实例在括弧中指出。
QAM映射器106将映射器104提供的数据映射到多个群。例如，在使用QAM(正交振幅调制)的情况下，QAM映射器106可每个空间流、每个数据副载波、每个码元周期被提供4比特，并且将为每个码元周期的每个数据副载波的每个空间流输出一个16-QAM群信号(创建串到并(S/P)数据路径)。也可使用诸如将导致每个码元周期、每个数据副载波、每个空间流消费6比特的诸如64-QAM等其它调制。其它变体也是可能的。
如所示的，QAM映射器16的输出在空间和频率维上被扩展。导频音插入器108为导频音副载波插入导频音。这些信号的集合被提供给将数据和所插入的导频音的频率信号转换为时域信号的快速傅里叶逆变换(IFFT)单元110，时域信号由表示码元周期k里空间流上的信号和时域样本的矢量z(k)来表示。
时域信号然后由取IFFT单元110的输出、将其从并行信号转换为串行信号(P/S)、添加循环前缀、保护区间开窗等的格式器112(示为每个空间流一个)进行处理，然后作为信号(由矢量u(n)表示)被提供给数模转换器(DAC)114，数模转换器114进而将模拟信号提供给向天线输出RF信号的发射机射频(TX RF)块，由此通过被合适地配置成便于无线接收机接收的无线介质来发射输入到编码器102的数据。
作为MIMO发射技术领域：
所公知的，发射分集增益是在接收机处使得发射流的分集相对于信噪比(SNR)改善分组出错率(PER)的增益。使用本文中说明的一些技术，接收机能够更好地表征通信信道和/或发射机损伤和/或接收机损伤，诸如相位噪声和频率偏移等，从而使得接收机在面对通信信道和/或发射机损伤和/或接收机损伤所引入的信号畸变的情况下能够更好地解码所发射的数据。
图2是可接收和使用来自如本文所述的无线发射机的信号的无线接收机200的框图。无线接收机200最好能够使用由无线发射机生成的导频音来表征信道和/或发射机损伤和/或接收机损伤，并使用该表征来改善在发射时编码数据的接收。
如所示的，无线接收机200包括馈入向模数转换器(ADC)204输出基带信号的Nr个(Nr表示接收空间流的个数，其可大于、小于或等于发射空间流的个数Nt)接收机射频(RX RF)块202的多个天线。如同发射机的情形，由于可使用各种束流控制、正交化等技术来达到多个接收机流，所以所处理的空间流的数目不需要等于天线的数目，并且每个流并不需要被限定于一个天线。
ADC 204的输出被提供给同步模块206，同步模块206将其输出提供给执行发射机的各元件的逆操作的各种元件。例如，反格式器208(示为每个空间流一个)接收同步模块206的输出、移除前缀等、并将数据并行化以便于FFT处理，FFT单元210进行从时域到频域的转换，并且导频音处理器212拾取每个空间流的频域信号来共同地确定由发射机发射的空间流、频率副载波和各组码元周期上的导频音。由此，检测器214检测和解码各维上的数据并输出接收机对发射机所发送的内容的估计。
如果接收机知道作为总信息序列的一部分发送的发射序列，则接收机能够在这些已知的发射序列的帮助下执行信道估计。为了协助正确的导频音跟踪、处理、及数据检测和解码，信道估计模块216根据来自同步模块206的结果、或者在反格式化和FFT对已知的发射序列和对总信息序列的数据部分而言是一样的情况下根据来自FFT单元210的结果，向导频音处理器212和检测器214提供估计信号。
图3给出更为详细地示出发射机的一部分的示例。如上所述，数据音(来自QAM映射器等)和导频音(来自导频音插入器)被提供给IFFT单元。在数据音和导频音占用不同频率副载波的情况下，它们被施加到IFFT单元的不同抽头并被组合为适当的时域信号。在该示例中，由导频音插入器108插入的特定导频音由导频音生成器300来驱动。导频音生成器300确定每个空间流、每个导频音(在发射机提供多个导频音副载波的情况下)以及每个码元周期的导频音的振幅(并且可能确定其相位)。
导频音的值可从控制信号并且也可能从伪随机数(PN)生成器302得到。因此，在一个码元周期中，导频生成器300将为多个空间流上的一个或多个导频音中的每一个指定振幅(并且可能指定其相位)。在某些情形中振幅可为零，即意味着可不发射特定空间流的特定导频音。一码元周期序列上的一集导频音值在本文中被称为导频音序列。在优选实施例中，给定空间流和导频副载波的导频音值在一个码元周期上被认为是恒定的，并且从一特定码元周期到下一码元周期可以改变也可以不变。在这样的实施例中，这些值可被称为“导频码元”。因此，导频生成器可包括用于为多个空间流和多个导频音副载波确定每个码元周期为这些流和副载波提供哪个导频音码元的逻辑。
这里以及下文具体描述了用于确定导频音序列的各种装置和方法。通过使用可分辨的导频音序列集，每个空间流的相位噪声、频率偏移、和/或发送信道(或其它可能的损伤)能够被分别估计。尤其地，可将时间上正交的矢量集作用于多个空间流，以便于在使能量在各空间流间平均分配的情况下区分不同的空间流，并由此能够从空间流分集获益。尤其地，可将时间上正交的矢量集作用于多个发射机天线，以便于在使能量在各发射机天线之间平均分配的情况下区分不同的发射机天线。
接着是用于生成导频音序列的合适模式的方法(在需要说明的情况下还有其相应的装置)的几个示例。对于某些实现，导频音序列由可用矩阵表达的定义来驱动。导频音序列矩阵的示例在图4中示出。
图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)矩阵。除非另有指示，根据惯例，矩阵的不同行对应于不同的空间流，而不同的列对应于不同的码元周期。因此，Nt＝2的发射机的导频音的模式将为，每个空间流的导频音对于一个码元周期将具有相同极性，然后对于下一个码元周期将具有相反的极性。在一种方法中，该矩阵是循环的，并且导频音模式每两个码元周期重复一次。
图4(b)为在有三个发射空间流并且在四个码元周期上循环的情况下使用的3×4矩阵。
图4(c)为在有四个发射空间流并且在四个码元周期上循环的情况下使用的4×4矩阵。
令xp(n，k)表示MIMO或多发射OFDM码元k的副载波n上第p个发射天线上被发射的导频码元。对于两个流的MIMO系统，p＝{1，2}并且副载波n的导频音值根据表1确定。这提供了合适的空-时(ST)映射。
表1
如上所示，导频音在空间流和时间(例如，码元周期)上变化。正交ST映射能够从MIMO OFDM系统的多维发射中获益，从而使得接收机能够组合正交映射并从空-时分集中获益。为此，xp(n，k)作为p和k的函数最好是正交的。对于部分正交的映射可获得一定程度的改善。
一般地，使用使得不同空间流具有不同的序列并且一个以上的空间流在给定的码元周期里具有导频的映射——其中导频音是诸如可提供正交性但仍经受得住衰落的具有不同相位的非零值——将可提供分集优势。
在每个空间流具有多个导频音的情况下，也可以在空-时-频上进行映射(STF映射)。正交或部分正交的STF映射在MIMO OFDM系统中可提供类似的益处。为此，xp(n，k)作为p、k和n的函数最好是正交的。在一种方法中，频率维的正交性是通过使用相同的映射矩阵、并移换一些列来提供的。在其它方法中，不同的导频音使用不同的矩阵或处理来生成导频音序列。例如，可使用将不同流、不同码元周期及不同导频音副载波的模式的三维矩阵，从而使得导频音之间的差异并不限于二维矩阵中值的时移。使用这些矩阵，它们在码元周期上循环，但也可以在空间流和/或频率上循环，诸如给首两个流提供一2×4矩阵，然后在次两个流上复制该矩阵，这提供了至少二阶分集。
该定义可被一般化地扩展到任何给定数目的发射天线和/或给定数目的导频音。
通过使用可分辨的导频序列集，每个发射机天线的相位噪声、频率偏移、和/或发送信道(或其它可能的损伤)能够被分别估计。尤其地，时间上正交的矢量集可被作用于多个发射机天线以便于在使能量在各发射机天线间平均分配的情况下区分不同的发射机天线，并由此能够从发射机分集获益。通过使一个以上的空间流上的导频音具有非零值，即使在一个流完全衰落时也能够连续地进行导频音跟踪。
为了防止谱线，可将正交导频序列乘以诸如由IEEE 802.11a标准的第17.3.5.9款指定的伪随机数(PN)序列、即具有生成多项式S(x)＝x7+x4+1的PN序列等PN序列。可通过将整个导频映射矩阵乘以PN序列的一个元素或通过将导频映射乘以每个MIMO OFDM码元或每组MIMO OFDM码元的PN序列的一个元素来应用该PN序列。或者，可将每一个MIMO OFDM码元或每组MIMO OFDM码元上的导频乘以来自其它PN序列的相应元素。
作为示例，令n为导频副载波的索引(即，其副载波号)，并且将发射码元乘以一正交集(在此示例中为2×2 WH矩阵)。然后如图5所示，第q个接收天线将观测到信号。在该接收天线处接收到的第一OFDM码元的信号是hq1(n)x1(n，1)+hq2(n)x2(n，1)，而下一OFDM码元的信号是hq1(n)x1(n，2)-hq2(n)x2(n，2)。第q个接收天线接收机的每个MIMO OFDM码元的共同相位噪声误差(CPE)可根据hq1(n)、hq2(n)、x1(n，1)、x2(n，1)、x1(n，2)以及x2(n，2)的知识来确定。该知识可来自知悉x1(n，1)、x2(n，1)、x1(n，2)以及x2(n，2)，并计算接收机处的hq1(n)和hq2(n)。
另外，在假定两个连续码元上的CPE相等的情况下，当x1(n，1)＝x1(n，2)且x2(n，1)＝x2(n，2)、或当x1(n，1)＝-x1(n，2)且x2(n，1)＝-x2(n，2)时，可获得发射机分集增益。需要注意的是，在使用该特定矩阵的情况下，如果信道被反向以使得h1(n)＝-h2(n)，则在导频音相等时它们将抵消，但对于第二个码元将不会抵消，从而允许发射机分集益处。
两个发射天线情况下的接收机处理假设x1(n，1)＝x2(n，1)＝x1(n，2)＝x2(n，2)＝1并且第k个MIMO OFDM码元上的CPE为θ(k)。则在接收机q处接收到的、副载波n上的MIMO OFDM码元1和2的信号将为码元1yq(n，1)＝(hq1(n)+hq2(n))exp(jθ(1)) (式1)码元2yq(n，2)＝(hq1(n)-hq2(n))exp(jθ(2)) (式2)根据此信息，接收机可通过将每个奇数码元乘以(hq1(n)+hq2(n))*、而将每个偶数码元乘以(hq1(n)-hq2(n))*来直接估计每个MIMO OFDM码元的CPE并确定结果的角度，其中*表示相应码元的共轭。当两个连续MIMO OFDM码元的CPE相等时，在CPE的估计中通过确定
hq1*(n)(yq(n，1)+yq(n，2))+hq2*(n)(yq(n，1)-yq(n，2)) (式3)的角度，可从发射天线分集增益获得额外的益处。
上述的接收机处理可用于使用本文中所述的导频来获得共同相位噪声误差(CPE)。该处理也可用于诸如获得或更新信道估计、频率偏移估计等其它目的。
三个/四个天线的推广对于四发射天线，可使用诸如图4(c)中所示的4×4 WH矩阵等4×4矩阵。需要注意的是，这将形成正交集，虽然其它配置也可用。因此，在四个码元的导频上，可获得发射分集增益。在二阶发射机分集已足够的情况下，可将两个2×2 WH矩阵可在空间中堆叠以用于四发射机的情形。
诸如提供正交基的矩阵等其它矩阵也可使用。例如，大小为Nt×Nt(其中Nt为TX天线的数目)的傅立叶矩阵，虽然傅立叶矩阵不能提供WH矩阵的益处，因后者提供映射到BSPK上的良好群点。
在三发射天线的情形中，可简单地选择4×4 WH矩阵的首三行作为基矢量，如图4(b)。在其它变体中，使用了图4(d)的矩阵。在该示例中，当仅有两个空间流时，仅在两个码元后就具有正交性，这比仅在四个码元后才有正交性更早地提供益处，这可能是这两个空间流使用例如第一和第三行的情形。
根据以上所述，导频音可以使频谱平坦性得以保持，诸如在每个导频音都出现但具有相移的情况下那样。
单频信道和多频信道对于单频信道模式，例如20MHz信道模式，在采用多发射机流的情况下，导频音的副载波索引可为副载波-21和21，但是其它定位也可用，并且可使用两个以上的导频。例如，可可在副载波-21、-7、7、以及21上使用四个导频。
对于诸如40MHz等多频信道模式，导频音的副载波索引可以为副载波-42、-14、14、以及42。使用以上标示，WH矩阵之前的值可表达为对于20MHz的情形xp(-21，k)＝1，xp(21，k)＝1 (式4)对于40MHz的情形xp(-42，k)＝1，xp(-14，k)＝1，xp(14，k)＝1，xp(21，k)＝-1(式5)或者，可将该正交基乘以诸如在802.11a标准中指定的包含127个元素的PN序列等PN序列，以避免谱线。这同样适用于诸如6个导频音等4个以上导频音的情况。例如，可在副载波-53、-25、-11、25、以及53上使用六个导频音。在此情形中，可使用较大的矩阵，或者将较小的矩阵循环用于额外的导频音。
在单发射天线的平凡情形下，20MHz单发射机流模式(具有48个数据副载波和4个导频音)可使用常规的802.11a导频方案。
至少由于所发射的导频音之间改变的关系，以上所述允许天线分集。如果对每个导频音使用相同的值，那么如果h1＝-h2，则在接收机处衰落将抹去所有的信号。然而，通过使用2×2WH矩阵，接收机将估得一个OFDM脉冲为零，然后第二OFDM脉冲为h1+h2，由此实现分集。
采用以上方法，频谱平坦性不再是问题，而且完全衰弱的可能性也大大降低。
图6示出了可使用本发明的简单无线网络。例如，可由使用本文中所描述的发射机和接收机的节点形成无线网络。如图6所示，无线网络600包括多个站602，其中每个站602能与无线网络600的至少一个其它站602通信。在具体实现中，无线网络600是可在诸如建筑物、校园、汽车或类似环境中使用的局域无线网络。在一具体实施例中，无线网络600被设计成服从诸如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等IEEE 802.11标准中的一个或多个。然而，应该理解的是，也可使用其它标准和非标准网络来替代以由此来解决诸如衰弱、多径以及需要多个空间流等与在802.11环境中所解决的问题类似的问题。
如所示的，站602中的一些被耦合到客户机设备604，而其它站被耦合到与诸如有线局域网(LAN)连接等分布式系统相接的接入点606。例如，站602(1)被耦合到客户机设备604(1)，而站602(3)被耦合到接入点606。图6旨在作为无线网络的简化和一般化的示图。干扰的信号发生器没有示出，但被假定是存在的。
客户机设备604的示例包括膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、或任何其它需要与别的设备通信的便携式或半便携式电子设备，或者在没有或不容易提供与网络或其它设备的有线连接的情况下需要与其它设备通信的固定电子设备。接入点606将其各个站耦合到分布式系统。这种分布式系统的示例包括因特网、局域网(LAN)、或者与TCP/IP分组交换网络或其它一个或多个分组交换网络的公共或专用连接。
在一般运行中，多个站设备配备了用于实现站602功能的电路和/或软件，并且在无线网络600中设置了一个或多个网络接入点以在这样的站设备和与有线网络接口耦合的网络之间提供接入。耦合到有线网络接口的站被称为“接入点”。这种系统的用途的一个示例是将建筑物内的计算机连接到网络而不要求网线被排设到每台计算机。在该示例中，该建筑物将配备耦合到网络的固定接入点，这些接入点位于耦合到该网络的每个站中的无线网络卡的无线通信范围之内。
图7更为详细地示出了一个设备和一个网络连接之间的耦合。如其所示的，客户机设备604被耦合到客户机站硬件620的设备I/O部分。客户站硬件620包括各自耦合到设备I/O部分的发射部分和接收部分。发射部分通过无线信道622将信号发射到接入点硬件624的接收部分。该接收部分被耦合到网络I/O部分，由此提供从客户机设备604到诸如局域网络等分布式系统626的数据通信路径。通过接入点硬件624的网络I/O部分、接入点硬件624的发射部分、客户机站硬件620的接收部分以及客户站硬件620的设备I/O部分，还提供了从分布式系统626到客户机设备604的路径。无线信道的622的特性取决于诸如客户机站硬件620和接入点硬件624的位置、以及诸如墙壁、建筑物和自然障碍物等干扰物、以及其它设备和发射机与接收机及信号反射面的影响等许多因素。这些站可由专用硬件、运行站代码的通用处理器、或其组合来实现。在上述示例性接收机和发射机中，发射部分和接收部分能够处理多个流，从而实现MIMO系统。
一般地，客户机站硬件620可与客户机设备604集成。例如，在客户机设备604是膝上型计算机的情况下，客户机站硬件620可以是插入膝上型计算机的PCMCIA插槽中的另附的PCMCIA卡。一般地，接入点硬件624被实现为仅被用于将有线网络耦合到无线网络的有线网络接口设备的一部分。虽然这是一般的实现，但是应该理解的是，这里没有任何因素妨碍图7的图示完全对称，即客户机站硬件620和接入点硬件624是几乎相同的硬件设备实例，然而，在许多情况下，在考虑用电、成本、重量和/或尺寸的情况下，接入点将被固定，而不是接入点的站是便携式或移动设备。
本文中所描述的一般机制是对MIMO系统的导频音映射的空-时依存性和/或变化的利用。对于MIMO OFDM系统，该映射还可被扩展到包括频域依存性和/或变化(STF映射)。
如已述的，要发射的导频音码元能够在空间和时间维上、并且有时能在频率维上变化，例如，其中空间维由发射机处的发射天线或空间信息流给定，时间维由时间上的后续码元定义，并且如果应用了OFDM，则频率维由OFDM副载波给定。在优选的实例中，诸如在一个以上的非零导频音出现在一个码元周期中且/或这些导频音在一个或多个维上正交或部分正交的情况下，可通过由这些导频音的使用而可能实现的改善的信道特性来获得发射分集的益处。
通过使用大多数为非零的导频音以及每个码元周期使用多个导频音，可获得分集益处。因此，在有至少一些导频音在一些维上重叠的情况下，通过使用合适的ST或STF映射，提供了分集并且接收机能够更好地表征路径，从而使得通过这些路径发射的数据能被更好地恢复。
需要理解的是，本发明并不局限于本文所示的特定接收机实现。在许多示例中，新颖的装置和方法被示为采用当今无线系统中常见和普遍的元件来实现，然而应该理解的是，除非另有指示，否则本公开的理义也适用于其它现有的、以及今后开发的元件。例如，除了1和-1值以外导频音码元也可使用其它值，即，可使用其它相位以及甚至其它振幅。作为驱动序列的矩阵的替代，也可将方程或序列(复数的或实数的)用作导频音生成器的输入以生成正交或半正交ST或STF映射。导频音可以是QAM群点或非QAM群点、输入等。
虽然已经结合示例性实施例对本发明进行了说明，但是本领域的技术人员将认识到许多修改是可能的。例如，本文中所述的处理可使用硬件组件、软件组件、和/或其任何组合来实现。因此，虽然已经结合示例性实施例对本发明进行了说明，但是还应认识到本发明旨在覆盖落在所附权利要求
的范围内的所有修改和等效方案。
权利要求
书(按照条约第19条的修改)1.一种在具有在接收机处可区分的多个空间流的无线发射机中的方法，在所述无线发射机中，数据被编码并与导频音一起通过通信信道被发射以给所述接收机提供关于所述通信信道或损伤对所发射的空间流的影响的信息，所述方法包括标识其间将发射代表所述已编码数据中的一些的码元的多个码元周期；标识所述多个码元周期的导频音值，其中所述被标识的导频音值使得所述接收机在接收具有所述被标识的导频音值的导频音中的至少一些时，被提供使得所述接收机能表征所述通信信道以获得发射流分集益处的信号，其中在一给定的码元周期中在两个空间流上至少出现两个非零导频音值，并且将所述至少两个非零导频音值选为使得它们作为流和码元周期的函数是正交的；以及在所述多个码元周期里在所述多个空间流上发射所述码元和所述导频音。
2.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述码元包括第一多个频率副载波的群值，所述导频音被承载于第二多个频率副载波中，并且在给定码元周期里发射的信号是所述第一和第二多个频率副载波的信号的组合。
3.如权利要求
2所述的方法，其特征在于，所述导频音值在所述第二多个频率副载波上在至少一个码元周期和空间流中变化，并且将所述至少两个非零导频音值选为使得它们作为副载波的函数是正交的。
4.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述导频音中的至少一些在各码元周期上变化，并且所述导频音中的至少一些在各空间流上变化。
5.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，在一给定码元周期里，至少两个空间流的所述导频音值是非零的。
6.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，通过在分隔开以使其在所述发射机与接收机之间的所述通信信道上有不同信道特性的多个天线上发射所述多个空间流中的至少一些空间流，来提供所述多个空间流在所述接收机处的可区分性。
7.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述空间流的数目为2，所述导频音的数目为2，所述导频音值从一组两个可能非零值中标识，所述方法还包括根据依预先编写的方程为两个码元周期和所述两个空间流中的每一个指示所述两个导频音中的每一个的所述导频音值的2×2矩阵来标识所述导频音值，所述2×2矩阵使得至少一个码元周期上的两个空间流中的所述导频音值都非零。
8.如权利要求
7所述的方法，其特征在于，将所述2×2矩阵重复用于所述两个码元周期之后的码元周期。
9.如权利要求
7所述的方法，其特征在于，根据长于两个元素的序列更改所述导频音值，以使得所述导频音值的模式不是每两个码元周期重复一次。
10.如权利要求
9所述的方法，其特征在于，所述序列是被应用于所述导频音值以达到最终使用的导频音值序列的伪随机序列。
11.如权利要求
10所述的方法，其特征在于，所述伪随机序列由生成多项式S(x)＝x7+x4+1定义。
12.一种具有在接收机处可区分的多个空间流的无线发射机，其中数据被编码并与导频音一起通过通信信道被发射以给所述接收机提供关于所述通信信道或损伤对所发射的空间流的影响的信息，所述无线发射机包括解析器，用于将要编码的所述数据分配到其间将发射代表所述已编码数据中的一些的码元的多个码元周期，并将所述数据在所述多个空间流间分配；导频音值生成器，用于标识所述多个码元周期的导频音值，其中所述被标识的导频音值使得所述接收机在接收具有所述被标识的导频音值的导频音中的至少一些时，被提供使得所述接收机能表征所述通信信道以获得发射流分集益处的信号，其中在一给定的码元周期中的两个空间流上至少出现两个非零导频音值，并且将所述至少两个非零导频音值选为使得它们作为流和码元周期的函数是正交的；以及发射电路，用于在所述多个码元周期里在所述多个空间流上发射所述码元和所述导频音。
13.如权利要求
12所述的无线发射机，其特征在于，所述码元包括第一多个频率副载波的群值，并且所述无线发射机还包括用于将所述导频音插入第二多个频率副载波中的导频音插入器，其中给定码元周期中所发射的信号是所述第一和第二多个频率副载波的组合。
14.如权利要求
13所述的无线发射机，其特征在于，所述导频音值在所述第二多个频率副载波上在至少一个码元周期和空间流中变化，并且将所述至少两个非零导频音值选为使得它们作为副载波的函数是正交的。
15.如权利要求
12所述的无线发射机，其特征在于，所述导频音中的至少一些在各码元周期上变化，并且所述导频音中的至少一些在各空间流上变化。
16.如权利要求
12所述的无线发射机，其特征在于，在一给定码元周期里，至少两个空间流的所述导频音值是非零的。
17.如权利要求
12所述的无线发射机，其特征在于，所述无线发射机还包括分隔开以使其在所述发射机与接收机之间的所述通信信道上有不同信道特性的多个天线，并且所述无线发射机被配置成在所述多个天线上发射所述多个空间流中的至少一些。
18.如权利要求
12所述的无线发射机，其特征在于，所述空间流的数目为2，所述导频音的数目为2，所述导频音值从一组两个可能非零值中标识，所述无线发射机包括用于根据依预先编写的方程为两个码元周期和所述两个空间流中的每一个指示所述两个导频音中的每一个的所述导频音值的2×2矩阵来标识所述导频音值的逻辑或电路，其中所述2×2矩阵使得至少一个码元周期上的两个空间流中的所述导频音值都非零。
19.如权利要求
18所述的无线发射机，其特征在于，所述2×2矩阵被重复用于所述两个码元周期之后的码元周期。
20.如权利要求
18所述的无线发射机，其特征在于，所述导频音值根据长于两个元素的序列被更改，以使得所述导频音值的模式不是每两个码元周期重复一次。
21.如权利要求
20所述的无线发射机，其特征在于，所述序列是被应用于所述导频音值以达到最终使用的导频音值序列的伪随机序列。
22.如权利要求
21所述的无线发射机，其特征在于，所述伪随机序列由生成多项式S(x)＝x7+x4+1定义。
23.一种在具有在包括接收机处可区分的多条路径的通信信道上可传送的一个或多个空间流的无线发射机中的方法，在所述无线发射机中，数据被编码并与导频音一起在所述通信信道上被发射以给所述接收机提供关于所述通信信道或损伤对所发射的一个或多个空间流的影响的信息，所述方法包括标识其间将发射代表所述已编码数据中的一些的码元的多个码元周期；标识所述多个码元周期的导频音值，其中所述被标识的导频音值使得所述接收机在接收所述多条路径中的至少两条上的具有所述被标识的导频音值的导频音中的至少一些时，被提供使得所述接收机能表征所述通信信道以获得发射流分集益处的信号，其中在给定码元周期里，非零导频音值在所述多条路径中的所述至少两条上被发射，并且将所述至少两个非零导频音值选为使得它们作为流和码元周期的函数是正交的；以及在所述多个码元周期里在所述多条路径上发射所述码元和所述导频音。
24.一种配置成在包括接收机处可区分的多条路径的通信信道上发射一个或多个空间流的无线发射机，其中数据被编码并与导频音一起在所述通信信道上被发射以给所述接收机提供关于所述通信信道或损伤对所发射的一个或多个空间流的影响的信息，所述无线发射机包括解析器，用于将要编码的所述数据分配到其间将发射代表所述已编码数据中一些的码元的多个码元周期，并将所述数据在所述一个或多个空间流间分配；导频音值生成器，用于标识所述多个码元周期的导频音值，其中所述被标识的导频音值使得所述接收机在接收所述多条路径中的至少两条上的具有所述被标识的导频音值的导频音中的至少一些时，被提供使得所述接收机能表征所述通信信道以获得发射流分集益处的信号，其中在给定码元周期里，非零导频音值在所述多条路径中的所述至少两条上被发射，并且将所述至少两个非零导频音值选为使得它们作为流和码元周期的函数是正交的；以及发射电路，用于在所述多个码元周期里在所述多条路径上发射所述码元和所述导频音。
权利要求
1.一种在具有在接收机处可区分的多个空间流的无线发射机中的方法，在所述无线发射机中，数据被编码并与导频音一起通过通信信道被发射以给所述接收机提供关于所述通信信道或损伤对所发射的空间流的影响的信息，所述方法包括标识其间将发射代表所述已编码数据中的一些的码元的多个码元周期；标识所述多个码元周期的导频音值，其中所述被标识的导频音值使得所述接收机在接收具有所述被标识的导频音值的导频音中的至少一些时，被提供使得所述接收机能表征所述通信信道以获得发射流分集益处的信号，其中在一给定的码元周期中在两个空间流上至少出现两个非零导频音值；以及在所述多个码元周期里在所述多个空间流上发射所述码元和所述导频音。
2.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述码元包括第一多个频率副载波的群值，所述导频音被承载于第二多个频率副载波中，并且在给定码元周期里发射的信号是所述第一和第二多个频率信道的信号的组合。
3.如权利要求
2所述的方法，其特征在于，所述导频音值在所述第二多个频率副载波上在至少一个码元周期和空间流中而变化。
4.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述导频音中的至少一些在各码元周期上变化，并且所述导频音中的至少一些在各空间流上变化。
5.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，在一给定码元周期里，至少两个空间流的所述导频音值是非零的。
6.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述导频音值在空-时上正交。
7.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述导频音值在空-时-频上正交。
8.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，通过在分隔开以使其在所述发射机与接收机之间的所述通信信道上有不同信道特性的多个天线上发射所述多个空间流中的至少一些空间流，来提供所述多个空间流在所述接收机处的可区分性。
9.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，空间流的数目为2，导频音的数目为2，所述导频音值从一组两个可能非零值中标识，所述方法包括根据依预先编写的方程为两个码元周期和所述两个空间流中的每一个指示所述两个导频音中的每一个的所述导频音值的2×2矩阵来标识所述导频音值，所述2×2矩阵使得至少一个码元周期上的两个空间流中的所述导频音值都非零。
10.右权利要求
9所述的方法，其特征在于，将所述2×2矩阵重复用于所述两个码元周期之后的码元周期。
11.如权利要求
9所述的方法，其特征在于，根据长于两个元素的序列更改所述导频音值，以使得导频音值的模式不是每两个码元周期重复一次。
12.如权利要求
11所述的方法，其特征在于，所述序列是被应用于所述导频音值以达到所述最终使用的导频音值序列的伪随机序列。
13.如权利要求
12所述的方法，其特征在于，所述伪随机序列由所述生成多项式S(x)＝x7+x4+1定义。
14.一种具有在接收机处可区分的多个空间流的无线发射机，其中数据被编码并与导频音一起通过通信信道被发射以给所述接收机提供关于所述通信信道或损伤对所发射的空间流的影响的信息，所述无线发射机包括解析器，用于将要编码的所述数据分配到其间将发射代表所述已编码数据中的一些的码元的多个码元周期，并将所述数据在所述多个空间流间分配；导频音值生成器，用于标识所述多个码元周期的导频音值，其中所述被标识的导频音值使得所述接收机在接收具有所述被标识的导频音值的导频音中的至少一些时，被提供使得所述接收机能表征所述通信信道以获得发射流分集益处的信号，其中在一给定的码元周期中的两个空间流上至少出现两个非零导频音值；以及发射电路，用于在所述多个码元周期里在所述多个空间流上发射所述码元和所述导频音。
15.如权利要求
14所述的无线发射机，其特征在于，所述码元包括第一多个频率副载波的群值，并且包括用于将所述导频音插入第二多个频率副载波中的导频音插入器，其中给定码元周期中所发射的信号是所述第一和第二多个频率信道的组合。
16.如权利要求
15所述的无线发射机，其特征在于，所述导频音值在所述第二多个频率副载波上在至少一个码元周期和空间流中变化。
17.如权利要求
14所述的无线发射机，其特征在于，所述导频音中的至少一些在各码元周期上变化，并且所述导频音中的至少一些在各空间流上变化。
18.如权利要求
14所述的无线发射机，其特征在于，在一给定码元周期里，至少两个空间流的所述导频音值是非零的。
19.如权利要求
14所述的无线发射机，其特征在于，所述导频音值在空-时上正交。
20.如权利要求
14所述的无线发射机，其特征在于，所述导频音值在空-时-频上正交。
21.如权利要求
14所述的无线发射机，其特征在于，所述无线发射机包括分隔开以使其在所述发射机与接收机之间的所述通信信道上有不同信道特性的多个天线，并且被配置成在所述多个天线上发射所述多个空间流中的至少一些。
22.如权利要求
14所述的无线发射机，其特征在于，空间流的数目为2，导频音的数目为2，所述导频音值从一组两个可能非零值中标识，所述无线发射机包括用于根据依预先编写的方程为两个码元周期和所述两个空间流中的每一个指示所述两个导频音中的每一个的所述导频音值的2×2矩阵来标识所述导频音值的逻辑或电路，其中所述2×2矩阵使得至少一个码元周期上的两个空间流中的所述导频音值都非零。
23.如权利要求
22所述的无线发射机，其特征在于，所述2×2矩阵被重复用于所述两个码元周期之后的码元周期。
24.如权利要求
22所述的无线发射机，其特征在于，所述导频音值根据长于两个元素的序列被更改，以使得导频音值的模式不是每两个码元周期重复一次。
25.如权利要求
24所述的无线发射机，其特征在于，所述序列是被应用于所述导频音值以达到所述最终使用的导频音值序列的伪随机序列。
26.如权利要求
25所述的无线发射机，其特征在于，所述伪随机序列由所述生成多项式S(x)＝x7+x4+1定义。
27.一种在具有在包括接收机处可区分的多条路径的通信信道上可传送的一个或多个空间流的无线发射机中的方法，在所述无线发射机中，数据被编码并与导频音一起在所述通信信道上被发射以给所述接收机提供关于所述通信信道或损伤对所发射的一个或多个空间流的影响的信息，所述方法包括标识其间将发射代表所述已编码数据中的一些的码元的多个码元周期；标识所述多个码元周期的导频音值，其中所述被标识的导频音值使得所述接收机在接收所述多条路径中的至少两条上的具有所述被标识的导频音值的导频音中的至少一些时，被提供使得所述接收机能表征所述通信信道以获得发射流分集益处的信号，其中在给定码元周期里，非零导频音值在所述多条路径中的所述至少两条上被发射；以及在所述多个码元周期里在所述多条路径上发射所述码元和所述导频音。
28.一种配置成在包括接收机处可区分的多条路径的通信信道上发射一个或多个空间流的无线发射机，其中数据被编码并与导频音一起在所述通信信道上被发射以给所述接收机提供关于所述通信信道或损伤对所发射的一个或多个空间流的影响的信息，所述无线发射机包括解析器，用于将要编码的所述数据分配到其间将发射代表所述已编码数据中一些的码元的多个码元周期，并将所述数据在所述多个空间流间分配；导频音值生成器，用于标识所述多个码元周期的导频音值，其中所述被标识的导频音值使得所述接收机在接收所述多条路径中的至少两条上的具有所述被标识的导频音值的导频音中的至少一些时，被提供使得所述接收机能表征所述通信信道以获得发射流分集益处的信号，其中在给定码元周期里，非零导频音值在所述多条路径中的所述至少两条上被发射；以及发射电路，用于在所述多个码元周期里在所述多条路径上发射所述码元和所述导频音。
专利摘要
在具有在接收机处可区分的多个空间流、其中数据被编码并和导频音一起通过通信信道被发射以给接收机提供关于通信信道对所发射的空间流的影响的信息的无线发射机中，可通过标识其间将发射代表已编码数据的一部分的码元的多个码元周期；标识这多个码元周期的导频音值，其中所标识的导频音值使得接收机在接收具有所标识的导频音值的导频音的至少一部分时，被提供使接收机能表征通信信道以获得发射流分集增益的信号；以及在这多个码元周期里在这多个空间流上发射码元和导频音来提供众多益处。在一些实施例中，导频音在空－时上或在空－时－频上是正交的，然而在其它一些实施例中它们是半正交的。导频音值可为等幅和相移的，或者也可能有振幅变化，其中对于一个给定的码元周期，空间流的至少两个导频音是非零的。
文档编号H04B7/06GK1998175SQ20058002422
公开日2007年7月11日 申请日期2005年7月22日
发明者A·万泽斯特, V·K·琼斯 申请人:阿尔构网络股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan