专利名称：：Mimo-ofdm系统中结合空间-频率区块编码、空间多任务及波束成形的方法及装置的制作方法
技术领域：
：本发明是关于一种无线通讯系统，尤其是关于在多重输入多重输出(MIMO)正交频分多任务(OFDM)系统中，一种结合空间-频率区块编码(SFBC)、空间多任务(SM)以及波束成形的方法及装置。
背景技术：
：OFDM是一种数据传输机制，其是将数据分成数个小串流，且每个串流使用其频宽比总有效传输频宽还小的子载波来传输。OFDM的有效性是视选择这些互相正交的子载波而定，当每个子载波携带总用户数据的一部份时，其并不会互相影响。一个OFDM系统具有胜过其它无线通讯系统的优势，当用户数据分成由不同载波所携带的串流时，每个子载波的有效数据率就会小很多，因此，符号周期会大很多。一个大的符号周期可容忍较大的延迟展开，因此，其不会受到多重路径的严重影响。因此，OFDM符号可容忍延迟展开，而不需要复杂的接收器设计，然而，典型的无线系统需要复杂的信道等化机制，以便抵抗多重路径的衰退。OFDM的另一个优势便是，在传输器和接收器端所产生的正交子载波可使用反转快速傅立叶转换(IFFT)及快速傅立叶转换(FFT)引擎完成，由于IFFT和FFT已是习知技术，因此，OFDM可以轻易地实施而不需要复杂的接收器。MIMO所参考无线传输和接收机制为传输器和接收器皆使用一个以上的天线。一个MIMO系统所占有的优势在于其空间多样性或是空间多任务，且可以改善信号噪声比(SNR)并增加总处理能力。SFBC是一种用以传输空间多样性编码符号的机制，其是在连续时隙中的邻近子载波上，而非在相同的子栽波上。该SFBC避免了与空间时间区块编码(STBC)有关的快速时间变换的问题，然而，当结合发生时，在子栽波上的信道必须维持稳定。
发明内容本发明是关于一种用以在MIMO-OFDM系统中结合SFBC、SM及波束成形的方法和装置，该系统包含一具有数个传输天线的传输器，以及一具有数个接收天线的接收器。该传输器产生至少一数据串流及数个空间串流，空间串流的产生数量取决于传输天线的数量以及接收天线的数量。该传输器根据SFBC、SM及波束成形中至少其中之一来决定一传输机制，该传输器根据该所选的传输机制，在该数据串流中传输数据至该接收器。通过下文中一较佳实施例的描述、所给予的范例，参照对应的图式，本发明可获得更详细地了解，其中图1所示为一种实施一封闭回路模式的OFDM-MIMO系统方块图，其是根据本发明所配置；以及图2所示为一种实施一开放回路模式的OFDM-MIMO系统方块图，其是根据本发明所配置。具体实施方式本发明的较佳实施方式将参照图式描述，其中，全文中相同的号码皆代表相同的组件。本发明的特征可整合至一集成电路(IC)上，或是配置在一个包含许多互连组件的电路上。本发明提供数个SFBC、SM、FD和波束选择的组合，其是根据有效数据串流和空间串流以及传输和接收天线的数量所选择，该組合可提供设计MIMO-OFSM系统的弹性，以及对任何数量的传输和接收天线配置的解决方案。每该组合在效能、可靠度及数据率之间会交换，因此，可根据某些准则来选择组合，像是强健性、数据率、信道状态或是诸如此类。数据串流的数量较佳地是根据一调制和编码机制所决定，该空间串流的数量则是由传输和接收天线的数量所决定。本系统运作有两种模式封闭回路及开放回路。封闭回路是于当信道状态信息(CSI)可供传输器使用时所使用，而开放回路则是当CSI无法给传输器使用时所使用。可使用一变形传输至遗留STA(legacySTA),并在该处提供多样性的优势。在封闭回路模式中，CSI是用以虚拟地产生独立信道，其通过在传输器端预编码，并更进一步在接收器端进行天线处理，以便分解和对角化信道矩阵来完成，展开无线信道的特征根后，藉由使用SFBC及/或SM便能达成在数据率和强健性间的交易。此机制允许使用简单的接收器实施，其是比最小均方错误(MMSE)接收器还简单。此组合方式与传统技术比较，在较大范围内有较高的总处理能力，此技术允许每子载波功率/位负载，并通过封闭回路运作及CSI回馈来维持一个可接受的强健炼结。本技术的另一个优点便是，其在任何数量的传输器和接收器端都可轻易地实施。CSI可由接收器的回馈或是通过信道相互作用在传输器获得，延迟需求和回馈数据率典型地对继承频率非选择性特征根来说并不显著。此外，需要一个传输天线校正机制，另外，信道质量信息(CQI)亦被用以决定子载波群的每一子载波的一编码率及一调制机制。根据数据串流的数量，该组合是以有效空间串流选择。图1所示为一个实施一封闭回路模式的OFDM-MIMO系统100方块图，其是根据本发明所配置，该系统100包含一传输器110及一接收器130。该传输器110包含一信道编码器112、一多任务器114、一功率负载单元116、数个非必须的SFBC单元118、数个序列至平行(S/P)转换器120、一传输波束成形器122、数个IFFT单元124以及数个传输天线126。该信道编码器112编码数据较佳地是根据一CQI,其是由该接收器130所提供，该CQI是用以决定每子载波或子载波群的一编码率及调制机制，该编码数据串流是由该多任务器114多任务处理成二或多个数据串流115。每该数据串流115的该传输功率等级是由该功率负载单元116所调整，其是根据该接收器130所提供的回馈150，该功率负载单元116是提整关于每个特征波束的数据率的功率等级，以便平衡所有特征波束(或子载波)的总传输功率。该非必要的SFBC单元118在该数据串流115上执行SFBC,SFBC是在传输的每该数据率的特征波束和子载波上执行，特征波束和子载波对是被选择以确保独立信道。OFDM符号是由K子载波所携带，为了搭载SFBC,该子栽波分成L对的子载波(或是子载波群)，每该子载波群的频宽应该小于信道的相干载波，然而，当组合特征波束成形时，此限制会因为该特征波束的频率不敏感性而放宽。由区块编码所使用的子载波群对是独立考虑，下列为Alamouti形式的SFBC用于OFDM符号的一个例子一旦非必要的SFBC单元118建构所有所有子载波的OFDM符号，则该编码区块是由该S/P转换器120多任务处理，且输入至该传输波束成形器122,该传输波束成形器122分配特征波束至该传输天线，而该IFFT单元124则将在频率域的数据转换成为时间域的数据。该接收器130包含数个接收天线128、数个FFT单元132、一接收波束成形器134、数个非必要SFBC译码单元136、一解多任务器138、一信道译码器144、一信道估测器140、一CSI产生器142、以及一CQI产生器146。该FFT单元132将由该天线128在时间域中所接收的样本转换为频率域，该接收波束成形器134、该非必要SFBC译码单元136、该解多任务器138、以及该信道估测器144则继续处理转换为频率域的样本。该信道估测器140产生信道矩阵，其使用由该传输器所传输的一训练序列，并且将该每该子载波(或每该子载波群)的信道矩阵分解成两个波束成形单位矩阵U和V(U为传输而V为接收)，以及一对角矩阵D,其通过奇异值分解法(SVD)或是特征值分解法完成。该CSI产生器142由该信道估测结果产生CSI147,且该CQI产生器根据该解碼结果产生一CQI148,该CSI及该CQI由该接收器130提供回馈150给该传输器110。在nT传输天线及nR接收天线间的信道矩阵H可如下表示<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>该信道矩阵H是由SVD分解如下其中U和V为单一矩阵，而D为对角矩阵，"ecnRx"R而Kecn7Vn7"。接着，在传输符号向量s方面，传输欲编码是简单表示如下该接收信号则变成如下其中n为注入信道的噪声，该接收器使用一匹配滤波器完成分解在正规化特征波束的信道增益后，该传输符号s的估测变为该符号s不需执行连续干扰消除或是MMSE形式侦测器便可侦测。C^D为一对角矩阵，其是由H的特征根乘上对角所形成，因此，该正规化因子"-ir2。U为HHH的特征向量，V为HHH的特征向量，而D为H的奇异值的对角矩阵(HHH的特征根的平方根)。如果非必要SFBC单元118及该非必要SFBC译码单元136分别由该传输器110及该接收器130移除的话，则该传输器110及该接收器130可由SM使用。在开放回路模式中，在该传输器110中空间频率编码及空间展开的组合可提供多样性，而不需要CSM47。该CQM48是用以决定每子载波或子栽波群的一编码率及调制。此编码率及调制机制决定数据串流的数量。根据该数据串流的数量，该组合可以有效空间串流选择。图2所示为一个实施一开放回路模式的系统200方块图，其是根据本发明所配置，该系统200包舍一传输器210以及一接收器230。在该开放回路模式中，在该传输器210中空间频率编码及空间展开的组合便提供了多样向，而不在需要CSI。当运作于遗留IEEE802.11a/g用户设备时，亦可使用此机制的变形。该传输器210包含一信道编码器212、一多任务器214、一功率负载单元216、数个SFBC单元218、数个序列至平行(S/P)转换器220、一波束成形器网络(BFN)222、数个IFFT单元224、以及数个传输天线226。如同在该封闭回路模式一般，该信道编码器212使用CQI以决定每子载波或子载波群的编码率和调制，该编码数据串流213是由该多任务器214多任务处理成二或多个数据串流215。该BFN222在空间中形成N个波束，其中N为天线226的数量，该波束是由该BFN矩阵运算伪随机建构。用于SFBC编码的该独立子载波群是于个别波束中传输。在遗留支持方便，SFBC编码可能无法执行，取而代之的多样性是通过波束的排列所达成，其是改善多样性以及遗留IEEE802.11a/g用户设备的效能。该接受器230包舍数个接收天线231、FFT单元232、一BFN234、一SFBC译码和组合单元236、以及一信道译码器238。该FFT单元232将由该接收天线231在时间域中所接收的样本转换成频率域。该SFBC译码和組合单元236译码并组合子载波群/特征波束所接收的符号，并将其由并行转换为序列，其使用分帧大小的习知技术。符号使用MRC组合，该信道译码器238将该组合符号译码并产生一CQI240。如果该SFBC单元218及该SBC译码和组合单元236的SFBC译码功能分别由该传输器210及该接收器230移除的话，则该传输器210和该接收器230可由SM使用。根据本发明的SFBC、SM、FD及波束选择组合的范例是于下文中解释。Si表示调制符号群，长度则取决于该数据分成多少个子载波群，子载波分成两个群组，每该Si包含长度为数据的子载波数目一半的符号。dn表示该信道矩阵的奇异值，其中A>d2>d3>...>dM,M为奇异值的最大数量(亦即传输天线的数量)。速率=1表示在一OFDM符号期间，每一子载波所发送和复原的M符号，当发送和复原小于M符号，该速率则为少量。在FD中，Si是在子栽波的一半发送，而Si'则在子载波的另一半发送。单一传输天线实施例一单一输入单一输出(SISO)在一SISO实施例中，仅实施一个数据串流及一个空间串流，在不使用FD的情况下，一个符号是由经由一个子载波发送，在使用FD的情况下，一个符号则经由两个子载波发送，其是总结于表1中。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表1两个传输天线实施例由于有两个传输天线，因此便可支持2x1或2x2MIMO-OFDM系统，且亦可支持一或两个数据串流。2x1MIMO-OFDM封闭回路一一个数据串流实施例在一封闭回路模式中，可使用具有或不具有FD及SFBC的波束选择。由于在具有较小奇异值的波束传输的数据会死亡，因此波束选择会通过SVD，会选择具有较大奇异值的该SVD波束。在不具FD的波束选择情况下，一数据符号经由一子载波所发送，而在具有FD的波束选择情况下，一数据符号可经由两个子载波所发送。在具有FD的波束选择情况下，该速率为不具FD的波束选择情况的一半，但可靠度会增加。虽然在具有较小奇异值的波束上传输的数据会死亡，但两个符号可使用SFBC通过两个子载波同时发送，使用此机制的话，一数据符号是由子栽波发送。与波束选择的例子相比，此实施方式的效能将会降低这是因为具有较小奇异值的第二个串流所包含的只有噪声而已。2x1MIMO-OFDM封闭回路的一个数据串流的实施例是总结于表2中。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表22x1IVHMO-OFDM开放回路一一个数据串流实施例在一开放回路模式中，可使用具有或不具有FD及SFBC的SM。对不具有FD的SM(具有固定波束成形矩阵)的情况下，一数据符号使用该固定波束成形及SM的每该空间串流的子载波发送，而在具有FD的SM的情况下，一数据符号使用该固定波束成形及SM的每该空间串流的两个子载波发送。将FD和非FD组合在一起是可行的，在每个实施例中，一符号是在一空间串流的两个子载波上发送，而一符号是在另一个空间串流的一子载波上发送，在不具有FD的SM的案例中，数据率为％。如果使用具有固定波束成形矩阵的SFBC,则该数据串流的两个数据符号使用固定波束成形通过两个天线在两个子载波上发送，该数据率为不具FD的SM案例的一半。2x1MIMO-OFDM开放回路的一数据串流的实施例是总结于表3中。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表32x1MIMO-OFDM(开放回路)一两个数据串流实施例在两个数据串流实施例方面，应该使用一开放回路模式，因为具有较小奇异值的SVD波束除了噪声无法携带其它东西且将会死亡，如同上文所述。在不具FD的情况下，一数据符号经由每空间串流的子载波发送，而在具有FD的情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，组合FD和非FD是可行的。2x1MIMO-OFDM开放回路的两个数据串流实施例是总结于表4中。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表42x2MIMO-OFDM封闭回路一一数据串流实施例在封闭回路模式中，可使用具有或不具有FD的SM,具有或不具有FD和SFBC的波束选择。在封闭回路模式中，可藉由SVD为每个子栽波形成两个空间波束。在不具有FD的SM的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子栽波发送，在具有FD的SM情况下，一数据符号使用一空间串流经由两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。在波束选择方面，在每该子载波的两个波束间选择一SVD波束，其是具有较大的奇异值，每该子栽波的另一个波束便被丟弃。在不具有FD的波束选择方面，一数据符号使用一空间串流经由一子载波发送，在具有FD的波束选择方面，一数据符号使用一空间串流经由两个子载波发送。每该子载波的两个空间串流是根据每该子载波的信道的SVD所产生，且两个数据符号可使用SFBC在两个子载波上发送。2x2MIMO-OFDM封闭回路的一数据串流实施例是总结于表5。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表52x2MIMO-OFDM开放回路一一数据串流实施例在一开放回路中，可支持具有或不具有FD和SFBC的SM，SM是以一固定波束成形矩阵，且可使用每该子载波的两个空间串流。在不具有FD的SM的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一个子载波发送，而在具有FD的SM的情况下，一数据符号使用一空间串流经由两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。该数据串流的两个数据符号使用该固定波束成形及SFBC,在每该空间串流的两个子载波上发送。传输的方法是与2x1系统的方法相同，然而，效能会比较佳，这是因为在一接收器中使用两个接收天线的缘故。2x2MIMO-OFDM开放回路的一数据串流实施例是总结于表6。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>表62x2MIMO-OFDM封闭回路一两数据串流实施例在一封闭回路模式中，可使用具有或不具有FD的SM。SM是以SVD波束成形所执行，而每该子载波是有两个空间串流可供使用。由于有两个数据串流，每该数据串流需要分派一个空间串流，而由于相同的原因，因此无法使用SFBC。在不具有FD的SM的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一个子载波发送，而在具有FD的SM的情况下，一数据符号使用一空间串流经由两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。2x2MIMO-OFDM封闭回路的两数据串流实施例是总结于表7。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表72x2mimo-ofdm开放回路一两数据串流实施例在一开放回路中，SM是以固定波束成形矩阵实施，且每该子载波是有两个空间串流可供使用，如同前文所述，每该数据串流是分派一个空间串流。在不具有FD的SM的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一个子载波发送，而在具有FD的SM的情况下，一数据符号使用一空间串流经由两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。2x2MIMO-OFDM开放回路的两数据串流实施例是总结于表8。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表8三个传输天线实施例有了三个传输天线，便可支持3x1、3x2、以及3x3MIMO-OFDM系统，且亦可支持一、二或三个数据串流。3x1MIMO-OFDM封闭回路一一数据串流实施例在一封闭回路模式中，可使用具有或不具有FD及SFBC的波束选择，波束是以SVD波束成形产生，且在波束选择方面，是选择一空间波束(仅有一个波束可供使用，因为其它两个波束只有噪声且将会死亡)，所选择的是具有最大奇异值的波束。在不具有FD的波束选择情况下，一数据符号经由所选空间串流的一子载波发送，而在具有FD的波束选择情况下，一数据符号经由所选空间串流的两个子载波发送。对具有SVD波束成形的SFBC来说，为每该子载波选择两个空间串流一个对应最大奇异值，而另一个对应剩下的其中之一，然而，即便两个数据符号可通过两个子载波使用SFBC同时发送，效能还是会非常低，这是因为一个空间串流仅包含噪声的缘故。3x1MIMO-OFDM封闭回路的一数据串流实施例是总结于表9。<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表93x1MIMO-OFDM开放回路一一数据串流实施例在一开放回路实施例中，SM及SFBC是以固定波束成形矩阵实施，且三个空间串流可供使用。在不具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的一个子载波发送，而在具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波发送。组合FD和非FD是可行的，一数椐串流在一空间串流上经由一子载波发送而一符号在另两个空间串流上经由一子载波发送，或是，一数据符号在两个空间串流上经由两个子载波发送而一符号在另一个空间串流上经由一子栽波发送。SFBC可在具有或不具有FD的状况下实施。在每该子载波的三个空间串流之间，两个空间串流是由SFBC所使用，而另一个则给独立数据符号所使用，因此，在每一瞬间，每该子载波可发送三个符号。3x1MIMO-OFDM开放回路的一数据串流实施例是总结于表10。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>22/35/62/31/2表103x1MIMO-OFDM(开放回路)一两数据串流实施例在这实施例中，一开;^丈回路结构可用以发送及回复两个数据串流。SM及SFBC是以固定波束成形矩阵实施，且两个数据串流为每该子载波分成三个空间串流。在不具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的一个子载波发送，而在具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波发送。组合FD和非FD是可行的。在具有SFBC的情况下，一数据串流使用SFBC发送和回复，而另一个数据串流并不使用SFBC。在每该子栽波的三个空间串流之间，两个空间串流给SFBC使用，而另一个则给另一个数据串流使用。<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表113x1MIMO-OFDM(开放回路)一三个数据串流实施例一开放回路结构可用以发送及回复三个数据串流。SM及SFBC是以固定波束成形矩阵实施，且三个数据串流为每该子载波分成三个空间串流，而且，在此实施例中无法^f吏用SFBC。在不具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD的SM情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>3x2MIMO-OFDM封闭回路一一数据串流实施例在这实施例中，有两个空间串流可供使用，通过SVD在每该子载波的三个波束间选择两个波束，具有较大奇异值的两个SVD波束会被选择。在不具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD的SM情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。在SFBC方面，是选择每该子载波的两个空间串流，且两个符号是通过两个子载波使用SFBC在同一时间发送，使用此机制，两个数据符号可经由两个子载波回复。3x2MIMO-OFDM封闭回路的一数据串流实施例是总结于表13。空向串流SM(不具FD)SM(具FD)SM(FD+非FD)SFBC串流1(d1)S1,S2S1,S1*S1,S2S1，-S2*串流2(d2).S3,S4S2，S3,S3*S2，sr串流3(d3=0)速率2/31/31/21/3表133x2MIMO-OFDM开放回路一一数据串流实施例3x2开放回路的一数据串流与3x1开放回路的一数据串流相同。3x2MIR/IO-OFDM封闭回路一两数据串流实施例此实施例有两个空间串流可供使用，从通过SVD所产生每该子载波的三个波束间选出两个波束，具有较大奇异值的两个SVD波束会被选择。在不具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD的SM情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。3x2MIMO-OFDM封闭回路的两个数据串流是总结于表14。<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>表143x2MIMO-OFDM开放回路一两数据串流实施例3x2开放回路的两个数据串流与3x1开放回路的两个数据串流相同。3x2MIMO-OFDM—三个数据串流实施例3x2MIMO-OFDM系统的三个数据串流实施例是与3x1MIMO-OFDM系统的三个数据串流实施例相同。3x3MIMO-OFDM封闭回路一一数据串流实施例在一封闭回路实施例中，可使用三个空间串流。在不具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD的SM情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。在SFBC方面，是从三个空间串流间选择两个空间串流，较佳地是，为每该子载波选择两个坏的空间串流，其是具有较小的奇异值，两个符号使用SFBC在两个子载波的两个坏空间串流上同时发送，而在每该载波的另一个好串流方面，一数据符号则不使用SFBC发送。在非SFBC空间串流方面，如果使用FD,则一数据符号经由此空间串流的一子载波发送，而如果不使用FD,则一数据符号经由此空间串流的两个子载波发送。3x3MIMO-OFDM封闭回路的一数据串流实施例是总结于表15。<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>表153x3MIMO-OFDM开放回路一一数据串流实施例在一开放回路实施例中，3x1开放回路的一数据串流实施例的所有选择性都可使用。3x3MIWIO-OFDM封闭回路一两数据串流实施例此实施例中有三个空间串流可供使用，而两个数据串流为每该子载波分成三个空间串流。在一封闭回路中，在不具FD的SM的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。在SFBC方面，是从三个空间串流中选择两个空间串流，较佳地，是选择每该子载波的两个坏空间串流，其是具有较小的奇异值。对于一个数据串流而言，两个符号使用SFBC在两个子载波的两个坏空间串流上同时发送，而对另一个每该载波的好串流而言，另一个数据串流是不使用SFBC发送。对非SFBC空间串流而言，如果不使用FD,—数据符号经由此空间串流的一个子载波发送，而如果使用FD，则一数据符号经由此空间串流的两个子载波发送。3x3MIMO-OFDM封闭回路的两数据串流实施例是总结于表16。<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>表163x3MIMO-OFDM开放回路一两数据串流实施例在一开放回路实施例中，3x1开放回路的两数据串流实施例的所有选择性都可使用。3x3MIMO-OFDM封闭回路一三数据串流实施例此实施例有三个空间串流可供使用，且三个数据串流为每该子载波分成三个空间串流。在一封闭回路中，在不具FD的SM的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波所发送，在具有FD的SM的情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波所发送，结合FD和非FD是可行的。3x3MIMO-OFDM封闭回路的三个数据串流实施例是总结于表17。<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>表173x3MIMO-OFDM开放回路一三数据串流实施例在一开放回路实施例中，3x1开放回路的三数据串流实施例的所有选择性都可使用。四个传输天线实施例有了四个传输天线，便可支持4x1、4x2、4x3、以及4x4MIMO-OFDM系统，且亦可支持一、二、三或四个数据串流。4x1MIMO-OFDM封闭回路一一数据串流实施例此实施例仅有一个空间串流。在一封闭回路实施例中，是从通过SVD所产生的每该子载波的四个波束中选择一个波束，所选择的SVD波束具有最大的奇异值。在不具FD的SM的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子栽波所发送，在具有FD的SM的情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波所发送。对具有SVD波束成形的SFBC来说，为每该子载波从通过SVD所产生的四个波束间选择两个空间串流一个对应最大奇异值，而另一个对应剩下的其中之一，然而，即便两个数据符号可通过两个子载波使用SFBC同时发送，效能还是会非常低，这是因为一个空间串流仅包含噪声的缘故。294x1MIMO-OFDM封闭回路的一数据串流实施例是总结于表18。<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>表184x1MIMO0OFDM开放回路一一数据串流实施例在一开放回路实施例中，SM是以固定波束成形矩阵实施，且四个空间串流可供使用。在不具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的一个子载波发送，而在具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波发送。组合FD和非FD是可行的，其是如表19所示。对一个数据串流而言，这些组合可能不会用来维持所有数据符号的相同质量。SM和具有固定波束成形矩阵的SFBC组合是可行的，第一个选择便是一个2x2SFBC及两个SM。对一数据串流而言，此选择不会用来维持所有数据符号相同的质量，每该子载波的另两个空间串流会给该数据串流的另两个数据符号的SM使用。在不具FD的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波所发送，而在具有FD的情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波所发送。结合FD和非FD是可行的，其是如表20所示。第二个选择便使用两个2x2SFBC。每该子载波的四个空间串流分成两组，每两个串流一组，且每组是被分派给每个SFBC。对每个瞬时而言，四(4)个数据符号使用该固定波束成形及两个2x2SFBCs在两个子载波上发送。<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>表19<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>表204x1MIMO-OFDM(开放回路)一两个数据串流实施例在此实施例中，开放回路应该用以发送和回复两个数据串流。SM是以该固定波束成形矩阵实施，4E14两个数据串流为每该子载波分成四个空间串流。在不具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的一个子载波发送，而在具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波发送。组合FD和非FD是可行的，其是如表21所示，表21中案例1和3的组合不会用来维6301每该数据串流的每该数据符号相同的质量。SM和具有固定波束成形矩阵的SFBC组合是可行的，第一个选择便是一个2x2SFBC及两个SM。一数据串流是分派给该SFBC，而另一个数据串流是由SM发送，每该子载波的两个空间串流细由SFBC使用，而每该子载波的另外两个空间串流则给SM使用。在不具FD的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波所发送，而在具有FD的情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波所发送。结合FD和非FD是可行的，其是如表22所示，此结合不会用于维持该数据串流的每该数据符号的相同质量，其使用SM。第二个选择便使用两个2x2SFBC,每该数据串流是分派给两个分离的2x2SFBC。每该子载波的四个空间串流分成两组，每两个串流一组，且每组是被分派给每个SFBC。对每个瞬时而言，二(2)个数据符号使用该固定波束成形及每该2x2SFBCs在两个子载波上发送。<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>表21<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>表224x1WIIMO-OFDIVI(开放回路)一三数据串流实施例在这实施例中，一开放回路结构可用以发送及回复三个数据串流。SM是以固定波束成形矩阵实施，且三个数据串流为每该子载波分成四个数据符号，表21中的所有组合都可使用。SM和具有固定波束成形矩阵的SFBC组合是可行的，第一个选择便是一个2x2SFBC及两个SM。每该子载波的两个空间串流使用SFBC，一数据串流使用SFBC和该固定波束成形发送，而每该子载波的另两个空间串流族使用另两个数据串流的SM。在不具FD的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波所发送，而在具有FD的情况下，一数据符号经由每该空间串流的两个子载波所发送。结合FD和非FD是可行的，其是如表23所示。SFBC的4x1MIMO-OFDM开放回路的三数据串流实施例是总结于表23。<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>1/25/8表234x1IVIIMO-OFDIVI(开放回路)一四数据串流实施例在这实施例中，一开放回路结构可用以发送及回复四个数据串流。SM是以固定波束成形矩阵实施，且四个数据串流为每该子载波分成四个空间串流，表21中的所有方法都可使用。4x2MIMO-OFDM封闭回路一一数据串流实施例在这实施例中，有两个空间串流可供使用，通过SVD在每该子载波的四个波束间选择两个波束，具有较大奇异值的两个SVD波束会被选择。在不具有FD的SM情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD的SM情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其是如表24所示。在SFBC方面，是选择每该子载波的两个空间串流，其是具有较大的奇异值。两个符号是通过两个子载波使用SFBC在同一时间发送，使用此机制，两个数据符号可经由两个子载波回复。4x2MIMO-OFDM封闭回路的一数据串流实施例是总结于表24。<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>表244x2MIIWO-OFDM开放回路一一数据串流实施例在此实施例中，4x1开放回路的一数据串流实施例的所有选择皆可使用。4x2MIMO-OFDM封闭回路一两数据串流实施例此实施例有两个空间串流可供使用，从通过SVD所产生每该子载波的四个波束间选出两个波束，具有较大奇异值的两个SVD波束会被选择。在不具有FD的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD的情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。4x2MIMO-OFDM封闭回路的两个数据串流是总结于表25。空间串流SM(不具FD)(具FD)SM(FD+非FD)串流1(d1)S1，S2si，srS1，S2串流2(d2=0)S3,S4S2,S2*S3,S3*串流3(d3=0)串流4(d4=0)速率1/21/43/8表254x2MIMO-OFDM开放回路一两数据串流实施例在此实施例中，4x1开放回路的两数据串流实施例的所有选择皆可使用。4x2WllW10-OFDWl开放回路一三数据串流实施例在此实施例中，4x1开放回路的三数据串流实施例的所有选择皆可使用。4x2MIMO-OFDM开放回路一四数据串流实施例在此实施例中，4x1开放回路的四数据串流实施例的所有选择皆可使用。4x3MIMO-OFDM开放回路一一数据串流实施例在此实施例中，SM是以SVD波束成形实施，且三个空间串流可供使用，具有较大奇异值的三个空间串流会被选择。在不具有FD情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其是如表26所示。在SFBC方面，是选择每该子载波的三个空间串流，其具有较大的奇异值。在其间，两个空间串流，较佳地是两个坏的空间串流，是分派给SFBC。两个符号使用SFBC在两个子载波的两个坏的空间穿流上同时发送，且在每该载波的最佳空间串流方面，一数据符号是不使用SFBC发送。对于后者，在不具FD的情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送。4x3MIMO-OFDM封闭回路的一数据串流是总结于表26。<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>表264x3MIMO-OFDM开放回路一一数据串流实施例在此实施例中，4x1的一数据串流的所有选择皆可使用。4x3MIMO-OFDWI封闭回路一两数据串流实施例在此实施例中，SM是以SVD波束成形实施，且三个空间串流可供使用，两个数据串流为每该子载波分成三个空间串流，所有在表26中的方法皆可在此实施例中使用。在SFBC方面，一数据串流使用SFBC发送，且每该子载波的三个空间串流是被选择，其是具有较大的奇异值。在其间，两个空间串流，较佳地是两个坏的空间串流，是分派给SFBC。两个符号使用SFBC在两个子载波的两个坏的空间穿流上同时发送。另一个数据便使用SM发送，所有在表26中的SFBC方法皆可在此实施例中使用。4x3MIMO-OFDM封闭回路的两数据串流实施例是总结于表27。<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>表274x3MIMO-OFDM开放回路一两数据串流实施例在此实施例中，4x1的两数据串流实施例的所有选择皆可使用。4x3MIMO-OFDM封闭回路一三数据串流实施例在此实施例中，SM是以SVD波束成形实施，且三个空间串流可供使用，三个数据串流为每该子载波分成三个空间串流。在不具有FD情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子栽波发送，而在具FD情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的。4x3MIMO-OFDM封闭回路的三数据串流实施例是总结于表28。<table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table>表284x3M1MO-OFDWI开放回路一三数据串流实施例在此实施例中，4x1的三数据串流实施例的所有选择皆可使用。4x3MIMO-OFDM封闭回路一四数据串流实施例在此实施例中，4x1的四数据串流实施例的所有选择皆可使用。4x4MIMO-OFDIVI封闭回路一一数据串流实施例在此实施例中，SM是以SVD波束成形实施，且四个空间串流可供使用，在不具有FD情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其是如表29所示。第一个选择使用一个2x2SFBC及两个SM。藉由每该子载波的奇异值，选择两个空间串流，较佳地是两个坏的空间串流，其是具有较小的奇异值。该数据符号使用SFBC在这两个坏的空间串流上发送，而两个数据符号则使用SM而非SFBC在每该子载波的另两个好的空间串流上发送。在不具有FD情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，而在具FD情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其是如表30所示。第二个选择便使用两个2x2SFBC，每两个数据符号是分派给分离的2x2SFBC。每该子载波的四个空间串流分成两个群组，每个群组有两个空间串流，且每个群组是分派给每个SFBC。在每个瞬时方面，在两个子载波上的该数据串流的四个(4)数据符号使用SVD波束成形及两个2x2SFBC发送。SM的4x4MIMO封闭回路的一数据串流实施例是总结于表29，而SFBC的4x4MIMO封闭回路的一数据串流实施例是总结于表30。<table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table>表29<table>tableseeoriginaldocumentpage41</column></row><table>表304x4MIMO-OFDM开放回路一一数据串流实施例在此实施例中，4x1的一数据串流实施例的所有选择皆可使用。4x4MIMO-OFDM封闭回路一两数据串流实施例在此实施例中，SM是以SVD波束成形实施，且有四个空间串流可供使用。两个数据串流为每该子载波分成四个空间串流。表29及表30中的所有方法都可使用。4x4MIMO-OFDM开放回路一两数据串流实施例在此实施例中，4x1的两数据串流实施例的所有选择皆可使用。4x4MIMO-OFDM封闭回路一三数据串流实施例在此实施例中，SM是以SVD波束成形实施，且有四个空间串流可供使用。三个数据串流为每该子载波分成四个空间串流。表29的所有方法都可使用。在SFBC方面，一个2x2SFBC及两个SM供三个数据串流使用，一数据串流使用该2x2SFBC及SVD波束成形发送。藉由每该子载波的奇异值，选择两个空间串流，较佳地是两个坏的空间串流，其是具有较小的奇异值。两个子载波上的一数据串流的两个数据符号，使用SFBC及波束成形在每该子载波的两个坏的空间串流上发送，另两个数据串流则使用SM及SVD波束成形发送。两个数据符号经由子载波使用每该子载波的另外两个好的空间串流发送，其使用SM而非SFBC发送给另外两个数据串流。在此实施例中，在不具有FD情况下，一数据符号经由每该空间串流的一子载波发送，在具FD情况下，一数据符号经由每空间串流的两个子载波发送，结合FD和非FD是可行的，其是如表31所示。SFBC的4x4MIMO-OFDM封闭回路的三数据串流实施例是总结于表31。<table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table>表314x4MIMO-OFDM开放回路一三数据串流实施例在此实施例中，4x1的三数据串流的所有选择皆可使用。4x4MIMO-OFDM封闭回路一四数据串流实施例在此实施例中，SM是以SVD波束成形实施，且有四个空间串流可供使用。四个数据串流为每该子载波分成四个空间串流。表29的所有方法都可使用。4x4A/IIA/IO-OFDIVI开放回路一四数据串流实施例在此实施例中，4x1的四数据串流的所有选择皆可使用。尽管本发明的特征和组件皆于实施例中以特定组合方式所描述，但实施例中每一特征或组件能独自使用，而不需与较佳实施方式的其它特征或组件组合，或是与/不与本发明的其它特征和组件做不同的组合。尽管本发明已经通过较佳实施例描述，其它不脱附本发明的申请专利范围的变型对熟习此技艺的人士来说还是显而易见的。上述说明书内容是以说明为目的，且不会以任何方式限制特别发明。权利要求1.一种在一包含一传输器以及一接收器的多重输入多重输出MIMO正交频分多任务OFDM系统中用以从该传输器传输数据至该接收器的方法，其中该传输器具有数个传输天线且该接收器具有数个接收天线，该方法包含(a)该传输器产生至少一数据串流；(b)该传输器产生数个空间串流，所产生空间串流的数量是根据该传输天线和该接收天线的数量而决定；(c)该传输器根据下列至少其中之一决定一传输机制空间频率区块编码SFBC、空间多任务SM以及波束成形；以及(d)该传输器根据该所选择的传输机制在该数据串流中传输数据至该接收器。2.如权利要求1所述的方法，其中，传输数据使用频率多样性，由此，子载波分成二个群组，一个群组传输数据符号，而另一个群组传输该数据符号的一共轭复数。3.如权利要求1所述的方法，其中，为该SFBC产生二个以上的空间串流，由此，Alamouti形式的SFBC可用于OFDM符号。4.如权利要求1所述的方法，其中，频率多样性FD和非FD同时用于该空间串流。5.如权利要求4所述的方法，其中，产生二个以上的空间串流，使得SFBC、FD、以及非FD的一组合可用于该空间串流。6.如权利要求1所述的方法，更包含为各子载波获得该传输器和该接收器之间的信道状态信息CSI，由此,该传输机制是根据该CSI决定。7.如权利要求6所述的方法，其中，当使用波束选择时，利用所选择的一信道矩阵的一奇异值分解SVD以获得一具有一最大奇异值的波束。8.如权利要求7所述的方法，其中，该SFBC用于二个具有较低奇异值的空间串流上，其通过一信道矩阵的SVD获得。9.如权利要求6所述的方法，其中，该CSI是从该接收器传回给该传输器。10.如权利要求6所述的方法，其中，该CSI是由该传输器使用信道相互作用获得。11.如权利要求1所述的方法，其中，该传输机制不使用信道状态信息CSI决定，且波束成形是以一固定波束成形矩阵执行。12.如权利要求1所述的方法，其中，该数据串流的数量是由一调制和编码纟几制决定。13.—种在一多重输入多重输出MIMO正交频分多任务OFDM系统中的传输器，包含至少二传输天线；一信道编码器，其配置以在输入数据上执行一信道编码；一波束成形器，其配置以根据信道状态信息CSI执行特征根波束成形，以便分配特征根波束给该传输天线；以及数个反转快速傅立叶转换IFFT单元，通过将该波束成形器的输出转换成时间域的数据执行IFFT以用于传输，由此，乃使用空间多任务SM来传输该输入数据。14.如权利要求13所述的传输器，其中，该输入数据是以频率多样性FD传输，由此，子载波分成二个群组，一个群组传输数据符号，而另一个群組传输该数据符号的一共轭复数。15.如权利要求13所述的传输器，更包含一多任务器，用以产生数个独立数据串流，由此，分开传输数个数据串流。16.如权利要求13所述的传输器，更包含数个空间频率区块编码SFBC单元，其配置以为每对子载波执行该数据串流的SFBC编码。17.如权利要求16所述的传输器，其中，产生二个以上的特征根波束，且二个特征根波束用于SFBC,而剩下的特征根波束则用于SM。18.如权利要求17所述的传输器，其中，该输入数据是以频率多样性FD传输，由此，针对用于SM的特征根波束，子载波分成二个群組，一个群组传输数据符号，而另一个群组传输该数据符号的一共轭复数。19.如权利要求17所述的传输器，其中，根据一信道矩阵的奇异值分解SVD来选择SFBC的特征根波束。20.如权利要求19所述的传输器，其中，为SFBC选择具有较小奇异值的特征根波束。21.如权利要求13所述的传输器，其中，选择一部份具有一较大奇异值的特征根，该奇异值是由奇异值分解SVD所获得，且该输入数据经由所选择的特征根波束所传输。22.—种在一多重输入多重输出MIMO正交频分多任务(OFDM)系统中的传输器，包含至少二传输天线；一信道编码器，其配置以在输入数据上执行一信道编码；一波束成形器网络，其配置以根据一固定波束成形矩阵产生数个波束；以及数个反转快速傅立叶转换IFFT单元，通过将该波束成形器网络的输出转换成时间域的数据而执行IFFT以用于传输，由此，该输入数据使用空间多任务SM传输。23.如权利要求22所述的传输器，其中，该输入数据是以频率多样性FD传输，由此，子载波分成二个群组，一个群组传输数据符号，而另一个群组传输该数据符号的一共轭复数。24.如权利要求22所述的传输器，更包含一多任务器，用以产生数个独立数据串流，由此，分开传输数个数据串流。25.如权利要求22所述的传输器，更包含数个空间频率区块编码SFBC单元，其配置以为每对子载波执行该数据串流的SFBC编码。26.如权利要求25所述的传输器，其中，产生二个以上的波束，且二个波束用于SFBC,而剩下的波束则用于SM。27.如权利要求26所迷的传输器，其中，该输入数据是以频率多样性FD传输，由此，针对用于SM的波束，子载波分成二个群组，其中，一个群组传输数据符号，而另一个群組传输该数据符号的一共轭复数。28.—种集成电路，在一多重输入多重输出MIMO正交频分多任务OFDM系统中，一传输器包含至少二传输天线以及该集成电路IC,该IC包含一信道编码器，其配置以在输入数据上执行一信道编码；一波束成形器，其配置以根据信道状态信息CSI执行特征根波束成形，以便分配特征根波束给该传输天线；以及数个反转快速傅立叶转换IFFT单元，通过将该波束成形器的输出转换成时间域的数据而执行IFFT以用于传输，由此，使用空间多任务SM传输该输入数据。29.如权利要求28所述的IC，其中，该输入数据是以频率多样性FD传输，由此，子载波分成二个群组，一个群组传输数据符号，而另一个群组传输该数据符号的一共轭复数。30.如权利要求28所述的IC，更包含一多任务器，用以产生数个独立数据串流，由此，分开传输数个数据串流。31.如权利要求28所述的IC，更包含数个空间频率区块编码SFBC单元，其配置以为每对子载波执行该数据串流的SFBC编码。32.如权利要求31所述的IC,其中，产生二个以上的特征根波束，且二个特征根波束用于SFBC,而剩下的特征根波束则用于SM。33.如权利要求32所述的IC,其中，该输入数据是以频率多样性FD传输，由此，针对用于SM的特征根波束，子载波分成二个群组，一个群组传输数据符号，而另一个群组传输该数据符号的一共轭复数。34.如权利要求32所述的IC，其中，SFBC的特征根波束是根据一信道矩阵的奇异值分解SVD选择。35.如权利要求34所述的IC,其中，为SFBC选择具有较小奇异值的特征根波束。36.如权利要求28所述的IC,其中，选择一部份具有一较大奇异值的特征根，该奇异值是由奇异值分解SVD所获得，且该输入数据经由所选择的特征根波束传输。37.—种集成电路，在一多重输入多重输出MIMO正交频分多任务OFDM系统中，一传输器包含至少二传输天线以及该集成电路IC,该IC包含一信道编码器，其配置以在输入数据上执行一信道编码；一波束成形器网络，其配置以根据一固定波束成形矩阵产生数个波束；以及数个反转快速傅立叶转换IFFT单元，通过将该波束成形器网络的输出转换成时间域的数据而执行IFFT以用于传输，由此，该输入数据使用空间多任务SM传输。38.如权利要求37所述的IC，其中，该输入数据是以频率多样性FD传输，由此，子栽波分成二个群组，一个群组传输数据符号，而另一个群组传输该数据符号的一共轭复数。39.如权利要求37所述的IC,更包含一多任务器，用以产生数个独立数据串流，由此，分开传输数个数据串流。40.如权利要求37所述的IC,更包含数个空间频率区块编码SFBC单元，其配置以为每对子载波执行该数据串流的SFBC编码。41.如权利要求40所述的IC,其中，产生二个以上的波束，且二个波束用于SFBC，而剩下的波束则用于SM。42.如权利要求41所述的IC,其中，该输入数据是以频率多样性FD传输，由此，针对用于SM的波束，子载波分成二个群组，其中，一个群组传输数据符号，而另一个群组传输该数据符号的一共轭复数。全文摘要本发明是关于一种用以在多重输入(MIMO)正交频分多任务(OFDM)系统中，结合空间-频率区块编码(SFBC)、空间多任务(SM)及波束成形的方法和装置，该系统包含一具有数个传输天线(126)的传输器(110)，以及一具有数个接收天线(128)的接收器(130)。该传输器产生至少一数据串流及数个空间串流，空间串流的产生数量取决于传输天线(126)的数量以及接收天线(128)的数量。该传输器(110)根据空间-频率区块编码、空间多任务及波束成形中至少其中之一来决定一传输机制，该传输器(110)根据该所选的传输机制，在该数据串流中传输数据至该接收器(130)。文档编号H04L1/02GK101120529SQ200580038731公开日2008年2月6日申请日期2005年11月1日优先权日2004年11月12日发明者关杰勇,章修·谷,罗伯特·L·奥勒森,艾库特·波坦,费堤·欧兹鲁特申请人:美商内数位科技公司