專利名稱：用于多天線通信系統(tǒng)中的前同步碼訓(xùn)練的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及多天線無(wú)線通信系統(tǒng)，尤其涉及用于多天線通信系統(tǒng)的前同步碼訓(xùn)練技術(shù)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出多種發(fā)射和接收天線，用于在下一代無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)中提供增加的魯棒性和容量。增加的魯棒性可以通過(guò)采用在具有多天線的系統(tǒng)中引入的空間分集和附加增益的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。增加的容量可以利用帶寬有效的多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)在多徑衰落環(huán)境中來(lái)實(shí)現(xiàn)。多天線通信系統(tǒng)通過(guò)在多個(gè)發(fā)射天線上發(fā)送單獨(dú)的數(shù)據(jù)流來(lái)增加在給定的信道帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù)速率。每個(gè)接收機(jī)在多個(gè)接收天線上接收這些數(shù)據(jù)流的組合。
為了正確地接收不同的數(shù)據(jù)流，在多天線通信系統(tǒng)中的接收機(jī)必須通過(guò)訓(xùn)練獲得信道矩陣。這一般通過(guò)使用特定的訓(xùn)練符號(hào)或者前同步碼進(jìn)行同步和信道估計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。希望多天線通信系統(tǒng)和傳統(tǒng)的單天線通信系統(tǒng)(一般被稱為“單輸入單輸出(SISO系統(tǒng))”共存。因而，傳統(tǒng)的(單天線)通信系統(tǒng)必須能夠解釋由多天線通信系統(tǒng)發(fā)送的前同步碼?；贠FDM調(diào)制的大多數(shù)傳統(tǒng)的無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)遵從IEEE 802.11a或IEEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn)(下文稱為“IEEE 802.11a/g”)。一般地說(shuō)，由傳統(tǒng)的設(shè)備看到的前同步信號(hào)對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備需要理解的分組的部分應(yīng)當(dāng)慮及精確的同步和信道估計(jì)。先前的MIMO前同步碼格式重新使用傳統(tǒng)的訓(xùn)練前同步碼，以減少開(kāi)銷和改善效率。一般地說(shuō)，所提出的MIMO前同步碼格式包括傳統(tǒng)訓(xùn)練前同步碼和附加的長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)，使得擴(kuò)展的MIMO前同步碼格式包括用于每個(gè)發(fā)射天線或空間流的至少一個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)。
對(duì)于發(fā)展中的多天線通信系統(tǒng)例如MIMO-OFDM系統(tǒng)，提出了許多幀格式?，F(xiàn)有的幀格式對(duì)MIMO系統(tǒng)提供不精確的估計(jì)，例如不精確的功率測(cè)量或過(guò)時(shí)的頻率偏差和定時(shí)偏差信息，或者對(duì)于一些銷售商的傳統(tǒng)設(shè)備不能提供完全向后的兼容性。在提出的一種MIMO格式中，每個(gè)發(fā)射天線順序地發(fā)送一個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)，使得在某時(shí)只有一個(gè)發(fā)射天線是有效的。然而，隨著這些發(fā)射天線被接通和切斷，對(duì)應(yīng)的功率放大器的溫度將分別增加和減少。一般地說(shuō)，功率放大器的這種發(fā)熱和冷卻將導(dǎo)致“呼吸”效應(yīng)，其使得發(fā)送的信號(hào)相位相對(duì)于所需的信號(hào)具有相位偏移或幅值偏移。
因此，需要具有從所有的發(fā)射天線進(jìn)行的連續(xù)發(fā)送，以避免與溫度有關(guān)的信號(hào)“呼吸”。因而，在提出的另一種MIMO幀格式中，使用不同發(fā)射天線上的循環(huán)延遲分集(CDD)或單音交錯(cuò)(tone-interleaving)。不過(guò)，CCD短訓(xùn)練符號(hào)不能以足夠的精度測(cè)量接收的信號(hào)功率。因而在RF鏈中需要附加的補(bǔ)償(backoff)，并且在數(shù)字化處理中需要附加的動(dòng)態(tài)范圍。同樣，單音交錯(cuò)的設(shè)計(jì)不能對(duì)許多現(xiàn)有的使用短訓(xùn)練進(jìn)行定時(shí)同步或使用時(shí)域信道估計(jì)的802.11a/g設(shè)備完全向后兼容。
因此，需要一種方法和系統(tǒng)，用于在和當(dāng)前的IEEE 802.11a/g標(biāo)準(zhǔn)(SISO)系統(tǒng)兼容的MIMO-OFDM系統(tǒng)中進(jìn)行信道估計(jì)和訓(xùn)練，從而允許基于MIMO-OFDM的WLAN系統(tǒng)有效地和SISO系統(tǒng)共存。還需要能夠提供改進(jìn)的自動(dòng)增益控制的MIMO前同步格式和訓(xùn)練技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
一般地說(shuō)，本發(fā)明提供用于在具有N個(gè)發(fā)射天線的多天線通信系統(tǒng)中傳遞數(shù)據(jù)的方法和裝置。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，披露的一種標(biāo)頭格式包括在N個(gè)發(fā)射天線的每個(gè)上的傳統(tǒng)前同步碼和擴(kuò)展部分，該傳統(tǒng)前同步碼具有至少一個(gè)傳統(tǒng)長(zhǎng)訓(xùn)練字段，該擴(kuò)展部分具有至少N個(gè)附加的長(zhǎng)訓(xùn)練字段。N個(gè)附加的長(zhǎng)訓(xùn)練字段可以在N個(gè)發(fā)射天線上被單音交錯(cuò)，并用于MIMO信道估計(jì)。擴(kuò)展部分可以包括用于功率估計(jì)的短訓(xùn)練字段。短訓(xùn)練字段可以在N個(gè)發(fā)射天線上被單音交錯(cuò)，并具有延長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間以支持射束控制(beam steering)。
通過(guò)參看下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，可以更完全地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是示例的MIMO發(fā)射機(jī)的示例的方塊圖；圖2是示例的MIMO接收機(jī)的示例的方塊圖；圖3表示按照IEE 802.11a/g標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)的幀格式；圖4表示使用CDD的一種示例的可向后兼容的前同步碼設(shè)計(jì)；圖5表示CCD信號(hào)的產(chǎn)生；圖6表示基于單音交錯(cuò)的另一種前同步碼設(shè)計(jì)；圖7表示具有RTS/CTS保護(hù)的MIMO前同步碼設(shè)計(jì)；圖8表示包括本發(fā)明的特征的前同步碼設(shè)計(jì)，其可對(duì)802.11a/g傳統(tǒng)設(shè)備向后兼容；圖9表示圖8的短訓(xùn)練符號(hào)的一個(gè)示例的設(shè)計(jì)，用于測(cè)量MIMO的功率(AGC)；圖10表示用于在圖1的發(fā)射機(jī)產(chǎn)生圖8的短訓(xùn)練符號(hào)的一種示例的體系結(jié)構(gòu)；圖11表示在示例的兩個(gè)發(fā)送分支實(shí)現(xiàn)(或兩個(gè)空間流的情況)中圖8的第一長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)的示例的設(shè)計(jì)；圖12表示在示例的兩個(gè)發(fā)送分支實(shí)現(xiàn)(或兩個(gè)空間流的情況)中圖8的第二長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)的示例的設(shè)計(jì)；
圖13和圖14表示包括本發(fā)明的特征的分別用于示例的3個(gè)和4個(gè)發(fā)射天線實(shí)現(xiàn)的前同步碼設(shè)計(jì)；圖15表示另一種可向后兼容的前同步碼設(shè)計(jì)；圖16表示包括本發(fā)明的特征的用于減少前同步碼的長(zhǎng)度的另一種前同步碼設(shè)計(jì)；圖17表示用于SVD-MIMO的擴(kuò)展本發(fā)明的前同步碼格式的發(fā)射機(jī)的示意的方塊圖；圖18表示用于SVD-MIMO的前同步碼格式；以及圖19表示混和的前同步碼設(shè)計(jì)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供用于MIMO系統(tǒng)進(jìn)行前同步訓(xùn)練的前同步碼格式和技術(shù)。MIMO發(fā)送的訓(xùn)練階段包括兩階段。第一訓(xùn)練階段是尤其適合于例如WLAN OFDM傳統(tǒng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)訓(xùn)練階段，第二階段尤其適合于多天線系統(tǒng)，例如MIMO系統(tǒng)。為了克服現(xiàn)有系統(tǒng)中的問(wèn)題，接收機(jī)的自動(dòng)增益控制(AGC)將在第一訓(xùn)練階段期間進(jìn)行一個(gè)訓(xùn)練，在第二訓(xùn)練階段期間接收機(jī)的AGC將重新訓(xùn)練。這將使接收機(jī)能夠在MIMO階段期間重新訓(xùn)練其功率測(cè)量，以便確保精度，同時(shí)還使得接收機(jī)能夠?qū)Σ换贛IMO的WLAN系統(tǒng)向后兼容。
圖1是MIMO發(fā)射機(jī)100的示意的方塊圖。如圖1所示，示例的2天線發(fā)射機(jī)100編碼從媒體訪問(wèn)控制(MAC)層接收的信息位，并在級(jí)105把編碼的位變換成不同的頻率音調(diào)(子載波)。對(duì)于每個(gè)發(fā)送分支，然后通過(guò)IFFT 115(逆快速傅立葉變換)把信號(hào)變換成時(shí)域波形式。在示例的實(shí)現(xiàn)中，由級(jí)120在每個(gè)OFDM符號(hào)之前加上800納秒的防護(hù)間隔，由級(jí)125加上32μs的前同步碼，以完成分組。然后在級(jí)128對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，在RF級(jí)135在相應(yīng)的天線140上發(fā)送該數(shù)字信號(hào)之前由變換器130把該數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào)。
圖2是MIMO接收機(jī)200的示意的方塊圖。如圖2所示，示例的2天線接收機(jī)200在相應(yīng)的RF級(jí)260-1、260-2處理在兩個(gè)接收天線255-1、255-2上接收的信號(hào)。然后由相應(yīng)的變換器265把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。接收機(jī)200處理前同步碼以檢測(cè)分組，然后在同步級(jí)270提取用于兩個(gè)分支的頻率和定時(shí)同步信息。在級(jí)275除去防護(hù)間隔。然后在級(jí)280通過(guò)FFT把信號(hào)變換到頻域。在級(jí)285使用長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)獲得信道估計(jì)。信道估計(jì)被應(yīng)用于解變換器/解碼器290，并且信息位被恢復(fù)。
圖3表示按照IEEE 802.11a/g標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)幀格式300。如圖3所示，幀格式300包括10個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)t1-t10，被統(tǒng)稱為短前同步碼。此后，具有長(zhǎng)前同步碼，由保護(hù)性防護(hù)間隔(GI2)以及兩個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)T1和T2構(gòu)成。信號(hào)字段被包含在第一實(shí)OFDM符號(hào)中，在信號(hào)字段中的信息是用于發(fā)送一般參數(shù)例如分組的長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)速率所需的。短前同步碼、長(zhǎng)前同步碼以及信號(hào)字段構(gòu)成傳統(tǒng)的標(biāo)頭310。承載數(shù)據(jù)的OFDM符號(hào)在信號(hào)字段之后。
前同步碼包括兩部分，訓(xùn)練部分和信號(hào)字段。訓(xùn)練部分使接收機(jī)200能夠進(jìn)行分組檢測(cè)、用于自動(dòng)增益控制(AGC)的功率測(cè)量、頻率同步、定時(shí)同步和信道估計(jì)。信號(hào)字段將以最低的速率被發(fā)送，并且給出例如關(guān)于數(shù)據(jù)速率和分組長(zhǎng)度的信息。在MIMO系統(tǒng)中，信號(hào)字段還應(yīng)當(dāng)表示空間流的數(shù)量和發(fā)射天線140的數(shù)量。
接收機(jī)200使用前同步碼得到前同步碼中的所有的上述信息。根據(jù)這些信息，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，接收機(jī)200除去GI，并使用FFT把數(shù)據(jù)變換到頻域，進(jìn)行解交錯(cuò)并對(duì)數(shù)據(jù)解碼。
如前所述，在MIMO系統(tǒng)中，除去這些功能之外，最好使前同步碼對(duì)傳統(tǒng)的802.11a/g設(shè)備向后兼容，即，傳統(tǒng)設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠得到關(guān)于分組的持續(xù)時(shí)間的正確信息，以使得其可以正確地補(bǔ)償，并且不中斷MIMO HT傳輸。
應(yīng)當(dāng)注意，在多天線系統(tǒng)中具有3種技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)正交。具體地說(shuō)，可以使用(i)時(shí)間分集，(ii)循環(huán)延遲分集(CDD)，或(iii)單音交錯(cuò)(在頻率上)實(shí)現(xiàn)正交。圖4表示一種基于CDD的示例的可向后兼容的前同步碼設(shè)計(jì)。如圖4所示，傳統(tǒng)的短訓(xùn)練、長(zhǎng)訓(xùn)練、傳統(tǒng)的信號(hào)字段和高吞吐量(HT)信號(hào)字段都以CDD方式被發(fā)送，如下面結(jié)合圖5所述的那樣。
圖5表示通過(guò)把OFDM符號(hào)的最后的Δ個(gè)抽樣放置在開(kāi)頭來(lái)產(chǎn)生CDD信號(hào)。不同的天線具有不同的循環(huán)延遲。于是，在信號(hào)字段之后是MIMO訓(xùn)練字段。在這種設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的訓(xùn)練字段被重新使用用于MIMO目的，于是，只需要MIMO長(zhǎng)訓(xùn)練。MIMO長(zhǎng)訓(xùn)練字段也是按這樣的方式構(gòu)成的CDD，即，使得不同的發(fā)射天線對(duì)信號(hào)附加不同的相移。
在圖5的實(shí)施例中，在第二發(fā)送分支上的抽樣被周期地移動(dòng)，并且對(duì)應(yīng)的防護(hù)間隔(GI)被加到發(fā)送分支Tx-1和Tx-2上。如圖5所示，這種周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)例如可以通過(guò)把一個(gè)OFDM符號(hào)(仍然沒(méi)有防護(hù)間隔GI)的持續(xù)時(shí)間D的最后的抽樣置于該符號(hào)的其余部分之前來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，便重新使用新產(chǎn)生的符號(hào)(如圖5中的A’所示)中的最后的G個(gè)抽樣(在802.11a OFDM中0.8μs)添加了防護(hù)間隔。這個(gè)周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)在包括前同步碼的每個(gè)OFDM符號(hào)的整個(gè)分組上對(duì)所有的OFDM符號(hào)進(jìn)行。
應(yīng)當(dāng)注意，在IEEE 802.11a OFDM中的短前同步碼沒(méi)有顯式的(explicit)防護(hù)間隔，因此，周期性轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)對(duì)形成短前同步碼的所有10個(gè)短前同步碼符號(hào)進(jìn)行，并且不需要GI隨后的添加步驟。或者，對(duì)10個(gè)短訓(xùn)練分段(由于周期性，沒(méi)有差別)的每一個(gè)可以單獨(dú)地進(jìn)行。對(duì)于長(zhǎng)前同步碼，應(yīng)當(dāng)對(duì)兩個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練序列的每一個(gè)或者同時(shí)對(duì)兩個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，其中也沒(méi)有差別。這樣，(長(zhǎng))GI將基于新構(gòu)成的長(zhǎng)訓(xùn)練序列。
圖4的設(shè)計(jì)400的問(wèn)題是和MIMO訓(xùn)練以及數(shù)據(jù)接收的功率相比，傳統(tǒng)的短訓(xùn)練的AGC功率測(cè)量不精確。一般具有6分貝的測(cè)量誤差，這需要使A/D 265的動(dòng)態(tài)范圍增加1位。這不僅增加A/D成本，而且增加所有模擬和數(shù)字電路的動(dòng)態(tài)范圍。應(yīng)當(dāng)注意，圖4的前同步碼格式400使用傳統(tǒng)標(biāo)頭中的第一長(zhǎng)前同步碼用于MIMO信道估計(jì)。
圖6表示重新使用基于單音交錯(cuò)的傳統(tǒng)前同步碼的另一種前同步碼設(shè)計(jì)600。在這種設(shè)計(jì)中，前同步碼在天線上不以CDD方式發(fā)送(如圖4所示)，而是使用單音交錯(cuò)被發(fā)送。傳統(tǒng)前同步碼的不同的單音與傳統(tǒng)和HT信號(hào)字段被在不同的發(fā)射天線上發(fā)送，使得副載波(單音)在某時(shí)只在一個(gè)發(fā)送分支上是有效的。在MIMO長(zhǎng)訓(xùn)練部分中，單音在天線上被交替，使得利用MIMO長(zhǎng)訓(xùn)練和傳統(tǒng)的長(zhǎng)訓(xùn)練對(duì)所有的單音進(jìn)行訓(xùn)練。這種設(shè)計(jì)600解決了功率測(cè)量的精度問(wèn)題。不過(guò)，其對(duì)使用某種接收機(jī)算法的一些現(xiàn)存的供應(yīng)商不完全向后兼容。應(yīng)當(dāng)注意，圖6的前同步碼格式600使用傳統(tǒng)標(biāo)頭中的第一長(zhǎng)前同步碼進(jìn)行MIMO通路估計(jì)。
然而，如果MIMO前同步碼不能向后兼容，則必須使用MAC層保護(hù)機(jī)制，例如請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送(RTS/CTS)。如果是這種情形，則可以設(shè)計(jì)一種專用的MIMO前同步碼，只用于優(yōu)化MIMO系統(tǒng)性能。本發(fā)明提供了向后兼容的前同步碼設(shè)計(jì)和具有RTS/CTS的前同步碼設(shè)計(jì)。
具有RTS/CTS保護(hù)的MIMO前同步碼圖7表示具有RTS/CTS保護(hù)的MIMO前同步碼設(shè)計(jì)700。如圖7所示，前同步碼格式700包括10個(gè)單音交錯(cuò)的短訓(xùn)練符號(hào)，在示例的實(shí)施例中每個(gè)為0.8μs，用于分組檢測(cè)、AGC和粗略頻率偏移估計(jì)。然后，單音交錯(cuò)的長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)用于精細(xì)定時(shí)同步、精細(xì)頻率同步和通路估計(jì)。在第一長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)之后是高吞吐量信號(hào)字段。該信號(hào)字段例如用于表示空間流的數(shù)量和天線的數(shù)量。然后，如果需要?jiǎng)t發(fā)送附加的長(zhǎng)訓(xùn)練字段。長(zhǎng)訓(xùn)練字段的數(shù)量等于空間流的數(shù)量或發(fā)射天線的數(shù)量。在所有的長(zhǎng)訓(xùn)練字段之后發(fā)送數(shù)據(jù)。圖7的前同步碼格式700不能向后兼容(因?yàn)槠洳缓袀鹘y(tǒng)信號(hào)字段)。
可向后兼容的前同步碼格式圖8表示包括本發(fā)明的特征的前同步碼設(shè)計(jì)800，其可以對(duì)802.11a/g傳統(tǒng)設(shè)備向后兼容。前同步碼設(shè)計(jì)800提供有專用傳統(tǒng)部分810，其具有向后兼容的信號(hào)字段，以及用于MIMO系統(tǒng)的性能的專用的MIMO訓(xùn)練部分820。
在前同步碼設(shè)計(jì)800中，發(fā)射機(jī)100首先使用CDD發(fā)送傳統(tǒng)的802.11a/g前同步碼810。傳統(tǒng)的前同步碼810進(jìn)行分組檢測(cè)和粗略頻率偏移估計(jì)。這兩個(gè)功能的結(jié)果還將用于MIMO傳輸。除去這兩個(gè)功能之外，傳統(tǒng)前同步碼810還用于進(jìn)行傳統(tǒng)的AGC、定時(shí)和頻率同步以及通路估計(jì)。然后接收機(jī)200解碼后面的傳統(tǒng)和HT字段。HT信號(hào)字段還使用CDD被傳送。如圖8所示，在傳統(tǒng)的和HT信號(hào)字段的后面是MIMO短訓(xùn)練字段830，然后是MIMO長(zhǎng)訓(xùn)練字段。MIMO短訓(xùn)練字段830只用于調(diào)整AGC設(shè)置，其長(zhǎng)度可以比傳統(tǒng)的短訓(xùn)練字段短得多。如圖所示，MIMO短訓(xùn)練字段包括0.8μs的防護(hù)間隔和1.6μs的用于精確的功率測(cè)量的訓(xùn)練符號(hào)。
應(yīng)當(dāng)注意，圖8的前同步碼格式800不使用在傳統(tǒng)標(biāo)頭中的第一長(zhǎng)前同步碼用于MIMO通路估計(jì)。專用的短訓(xùn)練符號(hào)830允許以較高的前同步碼開(kāi)銷為代價(jià)(額外9.6μs)進(jìn)行用于MIMO的精確的功率測(cè)量。因而，前同步碼格式800提供低的動(dòng)態(tài)范圍要求(10位ADC)。
圖8的MIMO長(zhǎng)訓(xùn)練字段在和數(shù)據(jù)相同的頻率柵格(grid)上被傳送，如下面結(jié)合圖11所述。因而，可以進(jìn)行頻域通路估計(jì)(FDE)。
圖8的短訓(xùn)練字段830以單音交錯(cuò)方式構(gòu)成，如圖9所示。圖9表示用于測(cè)量MIMO功率(AGC)的短訓(xùn)練符號(hào)830的一種示例的設(shè)計(jì)900。雖然具有12個(gè)單音的OFDM符號(hào)(即0.8μs長(zhǎng))對(duì)于提供4個(gè)天線上的精確功率是足夠的，但是以略微較大的開(kāi)銷為代價(jià)，24個(gè)單音的OFDM符號(hào)(即1.6μs)提供更高的精度。對(duì)于兩個(gè)天線的情況，提供的單音在發(fā)射天線上被交錯(cuò)，如圖9所示。虛線單音被從1#天線發(fā)送，實(shí)線單音被從2#天線發(fā)送。
因?yàn)槎逃?xùn)練符號(hào)830只有1.6μs長(zhǎng)，只有24個(gè)單音被使用(總共有64個(gè)單音可用)。這些單音的指標(biāo)都是4的倍數(shù)，以便結(jié)果的時(shí)域信號(hào)具有1.6μs的周期。在示例的兩個(gè)天線的情況下，只有一半的單音在每個(gè)發(fā)射天線上被發(fā)送，即，每一個(gè)其它被使用的單音在第一天線上被發(fā)送，其余的單音在第二天線上被發(fā)送。此外，這個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)830可以被進(jìn)一步縮短到0.8μs，其只使用12個(gè)單音，以減小開(kāi)銷。
圖10表示用于在發(fā)射機(jī)100產(chǎn)生圖8的短訓(xùn)練符號(hào)830的體系結(jié)構(gòu)。如圖10所示，有效的虛線單音從天線1(TX-1)被發(fā)送，實(shí)線單音從天線2(TX-2)被發(fā)送。對(duì)于每個(gè)發(fā)送分支，有效的單音在1010通過(guò)IFFT(逆快速傅立葉變換)被變換成時(shí)域波形式，然后把時(shí)域信號(hào)在級(jí)1020轉(zhuǎn)換成串行流，在從每個(gè)天線(TX)發(fā)送之前，在級(jí)1030數(shù)字信號(hào)被上變換為RF信號(hào)。
圖8的MIMO長(zhǎng)訓(xùn)練字段在短訓(xùn)練符號(hào)830之后被發(fā)送。在前同步碼格式800中，因?yàn)锳GC被重新調(diào)整，傳統(tǒng)的長(zhǎng)訓(xùn)練字段不能重新用于MIMO目的。長(zhǎng)訓(xùn)練字段的數(shù)量等于空間流的數(shù)量或發(fā)射天線的數(shù)量。每個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練字段以單音交錯(cuò)的方式被構(gòu)成，在示例的實(shí)施例中，具有使用偶數(shù)/奇數(shù)單音的第一長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)和使用奇數(shù)/偶數(shù)單音的第二長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)。
圖11表示在示例的兩個(gè)發(fā)送分支的實(shí)現(xiàn)(或兩個(gè)空間流的情況)中圖8的第一長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)的一種示例的設(shè)計(jì)1100。示例的設(shè)計(jì)1100使用48個(gè)單音。在第一長(zhǎng)訓(xùn)練字段中，偶數(shù)單音被在第一發(fā)射天線上發(fā)送，奇數(shù)單音被在第二發(fā)射天線上發(fā)送。
圖12表示在示例的兩個(gè)發(fā)送分支的實(shí)現(xiàn)(或兩個(gè)空間流的情況)中圖8的第二長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)的一種示例的設(shè)計(jì)1200。示例的設(shè)計(jì)1200使用48個(gè)單音。在第二長(zhǎng)訓(xùn)練字段中，奇數(shù)單音被在第一發(fā)射天線上發(fā)送，偶數(shù)單音被在第二發(fā)射天線上發(fā)送。
用這種方式，在所有發(fā)射天線上的所有的單音或空間流在所有的長(zhǎng)訓(xùn)練字段之后被覆蓋。在更多的發(fā)射天線或空間流的情況下，在同一個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練字段中，不同的天線發(fā)送不同的單音。在不同訓(xùn)練字段中各單音在天線當(dāng)中被交替，以確保所有單音被訓(xùn)練覆蓋。MIMO長(zhǎng)訓(xùn)練字段被用于精細(xì)定時(shí)同步、精細(xì)頻率同步和信道估計(jì)。
圖13和圖14表示包括本發(fā)明的特征的前同步碼設(shè)計(jì)1300、1400，分別用于示例的3個(gè)和4個(gè)發(fā)射天線的實(shí)現(xiàn)。一般地說(shuō)，對(duì)于每個(gè)附加的發(fā)射天線(或空間流)，前同步碼格式被擴(kuò)展，以包括附加的防護(hù)間隔和長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)(由兩個(gè)3.2μs長(zhǎng)的OFDM符號(hào)構(gòu)成)。
可進(jìn)一步向后兼容的設(shè)計(jì)圖15表示另一種可向后兼容的前同步碼設(shè)計(jì)1500。前同步碼格式1500具有兩部分，具有和MIMO訓(xùn)練部分1520連接的傳統(tǒng)前同步碼1510。不同之處在于，長(zhǎng)訓(xùn)練字段只使用1個(gè)OFDM符號(hào)，但在20MHz帶內(nèi)具有128個(gè)單音，或者在40MHz帶內(nèi)具有256個(gè)單音(在每種情況下符號(hào)時(shí)間保持6.4μs)。對(duì)于示例的兩個(gè)發(fā)射天線的實(shí)現(xiàn)，只需要一個(gè)這種長(zhǎng)訓(xùn)練字段(具有兩個(gè)OFDM符號(hào))(對(duì)于3個(gè)和4個(gè)發(fā)射天線的實(shí)現(xiàn)則需要兩個(gè)這種長(zhǎng)訓(xùn)練字段)。在前同步碼設(shè)計(jì)1500中，根據(jù)這一個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練字段估計(jì)所有的MIMO通路。必須使用時(shí)域通路估計(jì)或其它的頻域內(nèi)插通路估計(jì)。這種通路估計(jì)方法的缺點(diǎn)是性能的魯棒性。這種通路估計(jì)方法可能對(duì)通路延遲分布是敏感的。
一般地說(shuō)，前同步碼設(shè)計(jì)1500通過(guò)把兩個(gè)64點(diǎn)OFDM符號(hào)連接成1個(gè)128點(diǎn)的符號(hào)來(lái)減少前同步碼開(kāi)銷。由于兩個(gè)128點(diǎn)FFT，前同步碼設(shè)計(jì)1500不包括0.8μs的防護(hù)間隔(因而需要時(shí)域通路估計(jì)，其比進(jìn)行頻域通路估計(jì)(FDE)更復(fù)雜)。應(yīng)當(dāng)注意，因?yàn)閿?shù)據(jù)符號(hào)處于64點(diǎn)的頻率柵格上，所以不能進(jìn)行FDE，而在示例的實(shí)施例中，長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)處于128點(diǎn)的頻率柵格上。如果數(shù)據(jù)在128點(diǎn)的FFT柵格上，則需要0.8μs的GI。
在具有4個(gè)發(fā)射天線的實(shí)現(xiàn)中，128點(diǎn)FFT被256點(diǎn)的FFT替代，并且OFDM符號(hào)時(shí)間增加到12.8μs。這將節(jié)省前同步碼中的2.4μs(假定數(shù)據(jù)為64點(diǎn))。
圖16表示包括本發(fā)明的特征的另一種前同步碼設(shè)計(jì)1600，其減少前同步碼的長(zhǎng)度。在前同步碼設(shè)計(jì)1600中，只發(fā)送一個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練字段(具有兩個(gè)OFDM符號(hào))。用這種方式，只有一些單音被訓(xùn)練覆蓋，因而必須插入其它的單音。雖然這種設(shè)計(jì)1600的性能不是魯棒的，但對(duì)于某些應(yīng)用可能是有幫助的，例如通過(guò)IP傳輸話音(VoIP)，其中當(dāng)分組短時(shí)性能要求是低的。
SVD前同步碼設(shè)計(jì)圖17是用于SVD-MIMO(奇異值分解MIMO)的擴(kuò)展本發(fā)明的前同步碼格式的發(fā)射機(jī)1700的示意的方塊圖。在SVD方式中，應(yīng)用操縱矩陣(steering matrix)把空間流映射到發(fā)射天線，如圖17所示。除去引入在空間域中改變信號(hào)的空間操縱矩陣之外，圖17的操作方式和圖1的類似。
圖18表示用于SVD-MIMO的包括本發(fā)明的特征的前同步碼格式1800。一般地說(shuō)，前同步碼1800需要更多的調(diào)節(jié)，以便維持系統(tǒng)性能。在前同步碼1800中，MIMO短訓(xùn)練需要長(zhǎng)得多，這是因?yàn)樵赟VD方式中每個(gè)單音具有不同的功率定標(biāo)。在圖18所示的示例的格式1800中，使用3.2μs的前同步碼進(jìn)行AGC測(cè)量，其使用所有的52個(gè)單音。這52個(gè)單音被在所有的空間流上交錯(cuò)，并且對(duì)每個(gè)單音應(yīng)用對(duì)應(yīng)的操縱矩陣(來(lái)自圖17)，以便形成被發(fā)送到發(fā)射天線上的訓(xùn)練符號(hào)。根據(jù)性能要求和通路延遲分布，可能需要一個(gè)以上的這種短訓(xùn)練符號(hào)。在長(zhǎng)訓(xùn)練字段中的單音將首先在空間流上被交錯(cuò)，如在下面結(jié)合圖13和圖14所述，然后應(yīng)用操縱矩陣以映射到發(fā)射天線。
混和的前同步碼設(shè)計(jì)圖19表示包括本發(fā)明的特征的混和前同步碼設(shè)計(jì)1900?；旌颓巴酱a設(shè)計(jì)1900認(rèn)識(shí)到在上面結(jié)合圖4、13-16以及18討論的前同步碼設(shè)計(jì)都具有公共傳統(tǒng)前同步碼部分，其后跟隨傳統(tǒng)信號(hào)字段和HT信號(hào)字段。它們的區(qū)別在于隨后的MIMO訓(xùn)練部分。因而，可以使用HT信號(hào)字段表示MIMO訓(xùn)練格式，如圖19所示。對(duì)于較長(zhǎng)的分組，例如和視頻傳輸有關(guān)的分組，可以使用圖13和圖14的前同步碼設(shè)計(jì)，其具有較長(zhǎng)的前同步碼，但是表現(xiàn)出較好的性能。對(duì)于較短的分組，例如和VoIP相關(guān)的分組，可以使用圖16的前同步碼設(shè)計(jì)，其具有較短的前同步碼和開(kāi)銷。對(duì)于這種設(shè)計(jì)，在HT信號(hào)字段只需要1位或2位用于表示前同步碼訓(xùn)練格式，如圖19所示。
應(yīng)當(dāng)理解，此處所述的實(shí)施例及其改變僅僅說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)各種實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種在具有N個(gè)發(fā)射天線的多天線通信系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟在所述N個(gè)發(fā)射天線的每一個(gè)上發(fā)送傳統(tǒng)前同步碼和擴(kuò)展部分，所述傳統(tǒng)前同步碼具有至少一個(gè)傳統(tǒng)長(zhǎng)訓(xùn)練字段，所述擴(kuò)展部分具有至少N個(gè)附加的長(zhǎng)訓(xùn)練字段。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳統(tǒng)前同步碼還包括至少一個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)和一個(gè)信號(hào)字段。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述N個(gè)附加長(zhǎng)訓(xùn)練字段是在所述N個(gè)發(fā)射天線上單音交錯(cuò)的字段。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述擴(kuò)展部分還包括用于功率估計(jì)的短訓(xùn)練字段。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述擴(kuò)展部分還包括識(shí)別前同步碼格式的信號(hào)字段。
6.一種在多天線通信系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)，包括N個(gè)發(fā)射天線，用于在所述N個(gè)發(fā)射天線的每一個(gè)上發(fā)送傳統(tǒng)前同步碼和擴(kuò)展部分，所述傳統(tǒng)前同步碼具有至少一個(gè)傳統(tǒng)長(zhǎng)訓(xùn)練字段，所述擴(kuò)展部分具有至少N個(gè)附加的長(zhǎng)訓(xùn)練字段。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)射機(jī)，其中所述傳統(tǒng)前同步碼還包括至少一個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)和一個(gè)信號(hào)字段。
8.一種用于在多天線通信系統(tǒng)中在至少一個(gè)接收天線上接收由具有N個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟在所述N個(gè)發(fā)射天線的每個(gè)上接收傳統(tǒng)前同步碼和擴(kuò)展部分，所述傳統(tǒng)前同步碼具有至少一個(gè)傳統(tǒng)長(zhǎng)訓(xùn)練字段，所述擴(kuò)展部分具有至少N個(gè)附加的長(zhǎng)訓(xùn)練字段。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述N個(gè)附加長(zhǎng)訓(xùn)練字段是在所述N個(gè)發(fā)射天線上單音交錯(cuò)的字段。
10.一種在具有至少一個(gè)包括N個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射機(jī)的多天線通信系統(tǒng)中的接收機(jī)，包括至少一個(gè)接收天線，用于在所述N個(gè)發(fā)射天線的每個(gè)上接收傳統(tǒng)前同步碼和擴(kuò)展部分，所述傳統(tǒng)前同步碼具有至少一個(gè)傳統(tǒng)長(zhǎng)訓(xùn)練字段，所述擴(kuò)展部分具有至少N個(gè)附加的長(zhǎng)訓(xùn)練字段。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于在具有N個(gè)發(fā)射天線的多天線通信系統(tǒng)中傳遞數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，在所述N個(gè)發(fā)射天線的每個(gè)上，標(biāo)頭格式包括傳統(tǒng)前同步碼，所述傳統(tǒng)前同步碼具有至少一個(gè)傳統(tǒng)長(zhǎng)訓(xùn)練字段和擴(kuò)展部分，所述擴(kuò)展部分具有至少N個(gè)附加的長(zhǎng)訓(xùn)練字段。其中所述N個(gè)附加長(zhǎng)訓(xùn)練字段可以是在所述N個(gè)發(fā)射天線上單音交錯(cuò)的，并用于MIMO通路估計(jì)。所述擴(kuò)展部分可以包括用于功率估計(jì)的短訓(xùn)練字段。所述短訓(xùn)練字段可以是在所述N個(gè)發(fā)射天線上單音交錯(cuò)的，并具有延長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間以支持波束控制。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1918818SQ200580005036
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者賽德·A.·姆塔巴, 王曉文 申請(qǐng)人:艾格瑞系統(tǒng)有限公司