[發明專利]MIMO－OFDM系統中副載波及天線選擇方法及裝置

無效

• 申請號: 200580026966.1
• 申請日: 2005-07-29
• 公開（公告）號: CN101080934A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 費堤·歐茲魯特;菲利普·J·佩特拉斯基;艾庫特·波坦
• 申請（專利權）人: 美商內數位科技公司
• 主分類號: H04Q7/00
• 分類號: H04Q7/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明是關于一種無線通訊系統，本發明尤其是關于在一正交頻分多工(OFDM，orthogonal?frequency?division?multiplexing)通訊系統中使用多天線傳輸一數據串流。

背景技術

OFDM是一種數據傳輸機制，其中數據分成多個較小的串流，且每個串流皆使用副載波傳輸，其具有比總有效傳輸頻寬更小的頻寬，圖1所示即為在OFDM中正交副載波的圖式表示。OFDM的效率取決于選擇這些相互正交的副載波，換句話說，當每一個副載波攜帶一部份的使用者數據時，副載波之間不能互相干擾。

OFDM可說優于其他無線通訊系統，當使用者數據分成由不同副載波攜帶的串流時，每一個副載波的有效數據率便小得多，因此，符號的持續時間就會較大，而較大的符號持續時間可忍受較大的延遲展開，換句話說，其不會嚴重地受到多重路徑的影響。因此，OFDM符號可忍受典型的出現在其他無線通訊系統中的延遲展開，且不需要將接收器設計復雜化以彌補多重路徑延遲。

如圖2所示，將數據串流分成多個平行傳輸串流仍維持一樣的基本使用者數據率，因為每一個符號持續時間成比例的增加，所以任何延遲展開系成比例的縮小，在實作上，副載波數量是從16至2048。

OFDM的另一個優點便是，在傳輸器和接收器的正交副載波的產生，可使用反快速傅立葉變換(IFFT，inverse?fast?Fourier?transform)及快速傅立葉變換(FFT)引擎完成，由于IFFT和FFT為公知技術，因此OFDM可輕易地實施，而且不需要復雜的接收器。

圖3所示為一種OFDM傳輸器和接收器的實施例方塊圖。傳輸器和接收器的核心部分是IFFT和FFT，IFFT和FFT操作在數學上幾乎是一樣的，因此，IFFT和FFT運算典型地可通過一個簡單的運算引擎完成。

由于OFDM所帶來的利益(也即：容易實施、對較大延遲展開的抗性、以及頻譜的有效利用)，OFDM在今天可說是一種較佳的無線傳輸機制，其用于WLAN空氣介面中，例如802.11a、WMAN，例如802.16、且其為許多無線通訊標準的一部份。

多重輸入多重輸出(MIMO，multiple-input?multiple-output)為一種無線傳輸和接受機制的形式，其中傳輸器和接收器皆使用一個以上的天線，圖4所示即為一種MIMO傳輸器和接收器。MIMO系統利用空間多樣性或是空間多工處理，改善了信號雜訊比(SNR)并增加了產量。

MIMO系統主要有兩種形式，一種MIMO系統通過使用以MIMO平行傳輸可將傳輸數據率最大化，一個此種類型MIMO機制的范例為BLAST系統，在此種系統類型中，數據串流分成多個平行串流，并通過空氣介面平行送出，通過使用連續的干擾消除器(SIC，successive?interference?canceller)形式檢測器，接收器會分離和收集所有的平行串留，因此在空中的有效數據率便會增加。

另一種MIMO系統便是空間時間編碼(STC，Space-Time?Coding)，一個STC系統提供更強健的鏈結，且因此可支持較高的信號群集，換句話說，STC通過增加信號發送順序來增加空中發送的數據率，且因此增加在空中的有效數據率，一個2×2MIMO?STC的范例便為Alamouti編碼。

一種增加OFDM效率的技術稱作“灌水”法，且與在OFDM中選擇每個副載波的傳輸功率有關。圖5所示為一個典型的灌水程序，傳輸器獲得信道估測(步驟1)，并反轉他(步驟2)，且分派功率給對應的副載波，其是由最低點開始直到達到總傳輸功率(步驟3)。為了執行灌水法，傳輸器就需要該信道增益信號所遍布的傳輸帶，接收器可以封閉回路方式將信道估測信號發送回給該傳輸器，或是傳輸器可根據另一側所接收的信號來推斷該信道。

圖6為一種現有的MIMO系統方塊圖，例如VBLAST，其中該數據系轉換為平行且通過多個天線傳輸。

圖7和圖8所示為一種現有機制方塊圖，用以控制每一天線基礎的傳輸功率或是調變和編碼機制。在現有技術中，傳輸功率或調變和編碼機制根據平均信道增益或其他尺度決定，此機制通過允許該傳輸器為不同的天線分派不同的傳輸功率或調變和編碼機制而注入了彈性，其基于每一傳輸天線在接收器端所見的信道回應。