用于低功率無線網(wǎng)絡(luò)中的通信的方法和設(shè)置的制作方法
【專利摘要】實(shí)施例可包括在1GHz和更低頻帶中操作的正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)。在許多實(shí)施例中，物理層邏輯可實(shí)現(xiàn)用例如二十個(gè)數(shù)據(jù)子載波、四個(gè)導(dǎo)頻子載波、七個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流（DC）子載波的32個(gè)子載波編碼的正交頻分復(fù)用符號(hào)。許多實(shí)施例可用32點(diǎn)快速傅里葉變換或快速傅里葉逆變換在頻域和時(shí)域之間變換正交頻分復(fù)用符號(hào)。一些實(shí)施例可使在一兆赫具有正交頻分復(fù)用符號(hào)的通信信號(hào)上變頻并且傳送它。另外的實(shí)施例可接收并且檢測在一兆赫具有正交頻分復(fù)用符號(hào)的通信信號(hào)。
【專利說明】用于低功率無線網(wǎng)絡(luò)中的通信的方法和設(shè)置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)施例屬于無線通信的領(lǐng)域。更特定地，實(shí)施例屬于無線發(fā)射器與接收器之間的通信協(xié)議的領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0002]圖1描繪包括多個(gè)通信裝置(包括多個(gè)固定或移動(dòng)通信裝置)的示例無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例；
圖1A-D描繪對(duì)于圖1中的收發(fā)器的I MHz操作的OFDM符號(hào)的備選實(shí)施例；
圖2描繪用于在無線網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生并且傳送基于正交頻分復(fù)用(OFDM)的通信的設(shè)備的實(shí)施例；
圖2A-D描繪在圖2中的收發(fā)器的I MHz操作中用于使數(shù)據(jù)交織的具有行和列的參數(shù)的表格的備選實(shí)施例；
圖3描繪用如在圖2中圖示的發(fā)射器傳送通信的流程圖的實(shí)施例；以及 圖4描繪用如在圖2中圖示的接收器接收通信的流程圖的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0003]下面是在附圖中描繪的新穎實(shí)施例的詳細(xì)描述。然而，提供的細(xì)節(jié)量不意在限制描述的實(shí)施例的預(yù)期變化；正相反，權(quán)利要求和詳細(xì)描述要涵蓋落入如由附上的權(quán)利要求限定的本教導(dǎo)的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同和備選。下文的詳細(xì)描述設(shè)計(jì)成使這樣的實(shí)施例能被具有本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)的人所理解。
[0004]實(shí)施例可包括在IGHz和更低的頻帶操作的正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)。在IGHz及更低的頻帶中，可用帶寬有限，從而使用20、40、80和160MHz帶寬的IEEE 802.lln/ac型系統(tǒng)在一些地理區(qū)域中可能是不可行的。在許多實(shí)施例中，系統(tǒng)具有近似I至IOMHz數(shù)量級(jí)的帶寬。在若干實(shí)施例中，802.lln/ac型系統(tǒng)可被降低時(shí)鐘速率來實(shí)現(xiàn)更低的帶寬。例如，許多實(shí)施例可被降低時(shí)鐘速率為1/N，例如20、40、80和160MHz除以N，其中N可以呈現(xiàn)例如10的值，從而提供2、4、8和16MHz帶寬操作。實(shí)施例還可通過另一個(gè)方法實(shí)現(xiàn)IMHz帶寬。在一些實(shí)施例中，對(duì)于2、4、8和16MHz帶寬的音計(jì)數(shù)可基于IEEE 802.1lac系統(tǒng)中的那些。在其他實(shí)施例中，音計(jì)數(shù)可與那些IEEE 802.1lac系統(tǒng)不同，去除了例如在較低帶寬并不多余的音計(jì)數(shù)。
[0005]在許多實(shí)施例中，物理層邏輯可對(duì)IMHz操作實(shí)現(xiàn)特定的音計(jì)數(shù)。例如，在IMHz操作中，正交頻分復(fù)用符號(hào)可包括二十個(gè)數(shù)據(jù)子載波(音)、四個(gè)導(dǎo)頻子載波、七個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波。在其他實(shí)施例中，正交頻分復(fù)用符號(hào)可包括二十四個(gè)數(shù)據(jù)子載波(音)、兩個(gè)導(dǎo)頻子載波、五個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波。在其他實(shí)施例中，正交頻分復(fù)用符號(hào)可包括二十二個(gè)數(shù)據(jù)子載波(音)、四個(gè)導(dǎo)頻子載波、五個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波。在再其他實(shí)施例中，正交頻分復(fù)用符號(hào)可包括二十二個(gè)數(shù)據(jù)子載波(音)、兩個(gè)導(dǎo)頻子載波、七個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波。[0006]這樣的實(shí)施例可在頻域和時(shí)域之間用32點(diǎn)快速傅里葉變換或快速傅里葉逆變換來變換正交頻分復(fù)用符號(hào)。一些實(shí)施例可使在一兆赫具有正交頻分復(fù)用符號(hào)的通信信號(hào)上變頻并且傳送它。另外的實(shí)施例可接收并且檢測在一兆赫具有正交頻分復(fù)用符號(hào)的通信信號(hào)。
[0007]一些實(shí)施例可提供例如戶內(nèi)和/或戶外“智能”電網(wǎng)和傳感器服務(wù)。例如，一些實(shí)施例可提供傳感器來計(jì)量對(duì)于特定區(qū)域內(nèi)的家庭或多個(gè)家庭的電、水、氣和/或其他公用事業(yè)的使用并且將這些服務(wù)的使用無線傳送到儀表變電站。另外的實(shí)施例可利用用于家庭健康護(hù)理、診所或醫(yī)院的傳感器用于對(duì)患者監(jiān)視健康護(hù)理相關(guān)事件和生命體征，例如跌倒檢測、藥瓶監(jiān)測、體重監(jiān)測、睡眠呼吸暫停、血糖水平、心律及類似物。為這樣的服務(wù)設(shè)計(jì)的實(shí)施例大體上需要比在IEEE 802.11n/ac系統(tǒng)中提供的裝置低得多的數(shù)據(jù)速率和低得多(超低)的功耗。
[0008]一些實(shí)施例重新使用具有滿足這些較低數(shù)據(jù)速率和超低功耗要求的新特征的IEEE 802.lln/ac系統(tǒng)來重新使用硬件實(shí)現(xiàn)并且降低實(shí)現(xiàn)成本。另外的實(shí)施例適應(yīng)多個(gè)流。若干實(shí)施例未實(shí)現(xiàn)遺留訓(xùn)練字段和遺留簽名并且未實(shí)現(xiàn)多用戶多輸入多輸出(ΜΜ0)。并且一些實(shí)施例采用波束形成。
[0009]本文描述的邏輯、模塊、裝置和接口可執(zhí)行可在硬件和/或代碼中實(shí)現(xiàn)的功能。硬件和/或代碼可包括設(shè)計(jì)成完成功能性的軟件、固件、微代碼、處理器、狀態(tài)機(jī)、芯片集或其組合。
[0010]實(shí)施例可促進(jìn)無線通信。一些實(shí)施例可整合低功率無線通信，像Bluetooth?、無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線城域網(wǎng)(WMAN)、無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)和/或電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE) IEEE 802.11-2007 (信息技術(shù)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)-系統(tǒng)之間的電信和信息交換-局域和城域網(wǎng)-特定要求-部分11:無線LAN媒體訪問控制(MAC)和物理層(PHY)規(guī)范(http: //standards, ieee.0rg/getieee802/download/802.11-2007.pdf ))、在網(wǎng)絡(luò)、消息發(fā)送系統(tǒng)和智能裝置中用于促進(jìn)這樣的裝置之間的交互的通信。此外，一些無線實(shí)施例可包含單個(gè)天線，而其他實(shí)施例可采用多個(gè)天線。
[0011]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，示出有無線通信系統(tǒng)1000的實(shí)施例。該無線通信系統(tǒng)1000包括是導(dǎo)線或無線連接到網(wǎng)絡(luò)1005的通信裝置1010。該通信裝置1010可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)1005與多個(gè)通信裝置1030、1050和1055無線通信。這些通信裝置1010、1030、1050和1055可包括傳感器、站、接入點(diǎn)、集線器、交換機(jī)、路由器、計(jì)算機(jī)、膝上型電腦、筆記本電腦、蜂窩電話、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)或其他有無線能力的裝置。從而，通信裝置可以是移動(dòng)或固定的。例如，通信裝置1010可包括對(duì)于家庭社區(qū)內(nèi)的水消耗的計(jì)量變電站。社區(qū)內(nèi)的家庭中的每個(gè)可包括例如通信裝置1030等通信裝置并且通信裝置1030可與水表使用儀表集成或耦合于它。通信裝置1030可定期發(fā)起與計(jì)量變電站的通信來在IMHz帶寬信道上傳送與用水有關(guān)的數(shù)據(jù)。通信裝置1030可采用二十個(gè)數(shù)據(jù)子載波、四個(gè)導(dǎo)頻子載波、七個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流子載波對(duì)符號(hào)編碼并且將這些符號(hào)從頻域變換到時(shí)域來創(chuàng)建通信信號(hào)。此外，計(jì)量站或其他通信裝置可定期在IMHz帶寬信道上發(fā)起與通信裝置1030的通信，從而對(duì)具有五列乘4倍Nbpscs (每單個(gè)編碼符號(hào)N個(gè)位)的符號(hào)交織以例如更新通信裝置1030的固件。在其他實(shí)施例中，通信裝置1030可僅對(duì)通信作出響應(yīng)并且可不包括發(fā)起通信的邏輯。
[0012]在其他實(shí)施例中，通信裝置1030可采用二十四個(gè)數(shù)據(jù)子載波(音)、兩個(gè)導(dǎo)頻子載波、五個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波對(duì)符號(hào)編碼并且將這些符號(hào)從頻域變換到時(shí)域來創(chuàng)建通信信號(hào)。在其他實(shí)施例中，通信裝置1030可用二十二個(gè)數(shù)據(jù)子載波(音)、四個(gè)導(dǎo)頻子載波、五個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波對(duì)符號(hào)編碼并且將這些符號(hào)從頻域變換到時(shí)域來創(chuàng)建通信信號(hào)。在再其他實(shí)施例中，通信裝置1030可用二十二個(gè)數(shù)據(jù)子載波(音)、兩個(gè)導(dǎo)頻子載波、七個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波對(duì)符號(hào)編碼并且將這些符號(hào)從頻域變換到時(shí)域來創(chuàng)建通信信號(hào)。
[0013]在另外的實(shí)施例中，通信裝置1010可促進(jìn)數(shù)據(jù)卸載。例如，是低功率傳感器的通信裝置可包括數(shù)據(jù)卸載方案，用于例如經(jīng)由W1-F1、另一個(gè)通信裝置、蜂窩網(wǎng)絡(luò)或類似物通信以用于減少在等待訪問例如計(jì)量站時(shí)消耗的功耗和/或提高帶寬可用性的目的。從例如計(jì)量站等傳感器接收數(shù)據(jù)的通信裝置可包括數(shù)據(jù)卸載方案，用于例如經(jīng)由W1-F1、另一個(gè)通信裝置、蜂窩網(wǎng)絡(luò)或類似物通信以用于減少網(wǎng)絡(luò)1005的擁擠的目的。
[0014]網(wǎng)絡(luò)1005可代表許多網(wǎng)絡(luò)的互連。例如，網(wǎng)絡(luò)1005可與例如因特網(wǎng)等廣域網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)耦合并且可使經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)集線器、路由器或交換機(jī)有線或無線互連的本地裝置互連。在本實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)1005使通信裝置1010、1030、1050和1055通信耦合。
[0015]通信裝置1010和1030分別包括存儲(chǔ)器1011和1031以及媒體訪問控制(MAC)子層邏輯1018和1038。例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)等存儲(chǔ)器1011、1031可存儲(chǔ)幀、前導(dǎo)碼和前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)或其部分。幀(也稱為MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU))和前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)可建立并且維持傳送裝置與接收裝置之間的同步通信。
[0016]MAC子層邏輯1018、1038可產(chǎn)生幀并且物理層邏輯1019、1039可產(chǎn)生物理層數(shù)據(jù)單元(prou)。更具體地，幀構(gòu)造器1012和1032可產(chǎn)生幀并且數(shù)據(jù)單元構(gòu)造器1013和1033可產(chǎn)生PPDU。數(shù)據(jù)單元構(gòu)造器1013和1033可通過將包括由幀構(gòu)造器1012和1032產(chǎn)生的幀的有效載荷封裝以對(duì)有效載荷加前綴而產(chǎn)生PPDU以分別經(jīng)由天線陣列1024和1044通過一個(gè)或多個(gè)RF信道傳送。
[0017]通信裝置1010、1030、1050和1055可每個(gè)包括收發(fā)器(RX/TX)，例如收發(fā)器(RX/TX) 1020和1040。在許多實(shí)施例中，收發(fā)器1020和1040實(shí)現(xiàn)正交頻分復(fù)用(OFDM)。OFDM是在多個(gè)載波頻率上對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼的方法。OFDM是用作數(shù)字多載波調(diào)制方法的頻分復(fù)用方案。大量緊密間隔的正交子載波信號(hào)用于將數(shù)據(jù)作為OFDM符號(hào)輸送。OFDM符號(hào)分成若干并行數(shù)據(jù)流或信道(每個(gè)子載波一個(gè))并且用子載波(例如二十個(gè)數(shù)據(jù)子載波、七個(gè)保護(hù)子載波、四個(gè)導(dǎo)頻子載波和一個(gè)DC子載波)來編碼，由此將OFDM符號(hào)傳送到接收裝置。每個(gè)子載波用調(diào)制方案以低符號(hào)速率來調(diào)制，從而維持與相同帶寬中常規(guī)的單載波調(diào)制方案相似的總數(shù)據(jù)速率。
[0018]OFDM系統(tǒng)使用若干載波或“音”用于包括數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻、保護(hù)和歸零的功能。數(shù)據(jù)音用于經(jīng)由信道中的一個(gè)在發(fā)射器與接收器之間傳輸信息。導(dǎo)頻音用于維持信道并且可提供關(guān)于時(shí)間/頻率的信 息和信道跟蹤。保護(hù)音可在傳送期間插入例如短訓(xùn)練字段(STF)和長訓(xùn)練字段(LTF)符號(hào)等的符號(hào)之間來避免符號(hào)間干擾(ISI)，其可能產(chǎn)生于多路徑失真。這些保護(hù)音還幫助信號(hào)遵循頻譜掩蔽。直流分量(DC)的歸零可用于簡化直接轉(zhuǎn)換接收器設(shè)計(jì)。
[0019]每個(gè)收發(fā)器1020、1040包括RF發(fā)射器和RF接收器。RF發(fā)射器包括OFDM模塊1022，其將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(用音編碼的OFDM符號(hào))加在RF頻率(也稱為子載波)上，用于通過電磁輻射傳送數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，OFDM模塊1022可將作為用音編碼的OFDM符號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)加在子載波上以用于傳送。對(duì)于I MHz帶寬，在一些實(shí)施例中，OFDM符號(hào)可包括20個(gè)數(shù)據(jù)音、七個(gè)保護(hù)音、四個(gè)導(dǎo)頻音和一個(gè)DC音。在另外的實(shí)施例中，OFDM符號(hào)可包括:24個(gè)數(shù)據(jù)音、兩個(gè)導(dǎo)頻音、五個(gè)保護(hù)音和一個(gè)DC音；22個(gè)數(shù)據(jù)音、四個(gè)導(dǎo)頻音、五個(gè)保護(hù)音和一個(gè)DC音；或22個(gè)數(shù)據(jù)音、兩個(gè)導(dǎo)頻音、七個(gè)保護(hù)音和一個(gè)DC音。
[0020]圖1A圖示OFDM符號(hào)1060的實(shí)施例。對(duì)于例如圖1的收發(fā)器等收發(fā)器(對(duì)應(yīng)于32點(diǎn)傅里葉逆變換)，OFDM模塊1022可對(duì)例如2MHz、4MHz、8MHz和16MHz等不同的帶寬產(chǎn)生不同的OFDM符號(hào)并且可對(duì)于IMHz帶寬信道產(chǎn)生OFDM符號(hào)1060。OFDM符號(hào)1060包括32個(gè)音(也稱為子載波)，從-16編索引到15。這32個(gè)音包括20個(gè)數(shù)據(jù)音、七個(gè)保護(hù)音、四個(gè)導(dǎo)頻音和一個(gè)直流(DC)音。四個(gè)最低頻率音是為濾波器傾斜上升(filter ramp up)和濾波器傾斜下降提供的保護(hù)音。索引零頻率音是DC音并且為減輕射頻干擾而提供。DC音可包括在載波頻率(例如，IMHz)的音。并且數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻音在索引-12至-1與索引I至12之間提供。
[0021]RF接收器包括OFDM模塊1042，其接收在RF頻率的電磁能量并且從其處提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。對(duì)于I MHZ操作，OFDM 1042可提取包括20個(gè)數(shù)據(jù)音、七個(gè)保護(hù)音和一個(gè)DC音的OFDM符號(hào)，例如在圖1A中圖示的OFDM符號(hào)1060。在其他實(shí)施例中，OFDM符號(hào)可編碼為OFDM符號(hào)1062、1064或1066，如分別在圖1B-D中圖示的，其中交織器配置分別在表格252、254或256中描述。
[0022]圖1可描繪許多不同的實(shí)施例，其包括具有例如四個(gè)空間流的多輸入多輸出(MMO)系統(tǒng)，并且可描繪簡并系統(tǒng)，其中通信裝置1010、1030、1050和1055中的一個(gè)或多個(gè)包括具有單個(gè)天線的接收器和/或發(fā)射器，包括單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)、單輸入多輸出(SMO)系統(tǒng)和多輸入 單輸出(MISO)系統(tǒng)。圖1的無線通信系統(tǒng)1000意在代表電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE) 802.1lah系統(tǒng)。相似地，裝置1010、1030、1050和1055意在代表1EEE802.1lah 裝置。
[0023]OFDM模塊1022、1032將信息信號(hào)變換成要施加于天線陣列1024的元件的信號(hào)。該天線陣列1024是個(gè)體獨(dú)立可激發(fā)天線元件的陣列。施加于天線陣列1024的元件的信號(hào)促使天線陣列1024輻射一至四個(gè)空間信道。這樣形成的每個(gè)空間信道可輸送信息到通信裝置1030、1050和1055中的一個(gè)或多個(gè)。相似地，通信裝置1030包括收發(fā)器1040，用于從通信裝置1010接收信號(hào)并且將信號(hào)傳送到通信裝置1010。收發(fā)器1040可包括天線陣列1044并且能夠與IEEE 802.1lah裝置通信。
[0024]圖2圖示用于在無線網(wǎng)絡(luò)中傳送基于正交頻分復(fù)用(OFDM)的通信的設(shè)備的實(shí)施例。該設(shè)備包括收發(fā)器200，其與媒體訪問控制(MAC)子層邏輯201和物理層邏輯202耦合。該MAC子層邏輯201可產(chǎn)生幀并且該物理層邏輯202可使幀(MPDU)與前導(dǎo)碼封裝來產(chǎn)生物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(ProU)以經(jīng)由收發(fā)器200傳送。例如，幀構(gòu)造器可產(chǎn)生這樣的幀，其包括:類型字段，該類型字段規(guī)定幀是管理、控制還是數(shù)據(jù)幀；和子類型字段，用于規(guī)定幀的功能?？刂茙砂?zhǔn)備發(fā)送幀或清除發(fā)送幀。管理幀可包括信標(biāo)、探測響應(yīng)、關(guān)聯(lián)響應(yīng)和重新關(guān)聯(lián)響應(yīng)幀類型。并且數(shù)據(jù)類型幀設(shè)計(jì)成傳送數(shù)據(jù)。
[0025]收發(fā)器200包括接收器204和發(fā)射器206。該發(fā)射器206可包括編碼器208、交織器209、調(diào)制器210和OFDM模塊212中的一個(gè)或多個(gè)。發(fā)射器206的編碼器208從物理層邏輯202接收預(yù)計(jì)要傳送的數(shù)據(jù)。物理層邏輯202可采用塊或符號(hào)(例如，數(shù)據(jù)字節(jié))向收發(fā)器200呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。編碼器208可使用現(xiàn)在已知或要開發(fā)的許多算法中的任何一個(gè)來對(duì)數(shù)據(jù)編碼?？蛇M(jìn)行編碼來實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同目的中的一個(gè)或多個(gè)。例如，可執(zhí)行編碼來使必須被發(fā)送以傳輸要傳送的信息的每個(gè)符號(hào)的位的平均數(shù)量減小。可執(zhí)行編碼來使接收器處的符號(hào)檢測中的錯(cuò)誤概率減小。從而，編碼器可對(duì)數(shù)據(jù)流引入冗余。添加冗余使傳送信息所需要的信道帶寬增加，但促使較少的錯(cuò)誤并且使信號(hào)能夠以較低的功率傳送。編碼還可包括用于安全的加密。
[0026]在本實(shí)施例中，編碼器208可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制卷積編碼(BCC)或低密度奇偶校驗(yàn)編碼(LDPC)，以及其他編碼。編碼器210的輸出作為數(shù)據(jù)流被饋送到交織器209。在一些實(shí)施例中，流解析器可駐存在編碼器208與交織器209之間來將數(shù)據(jù)解析成多個(gè)數(shù)據(jù)流。
[0027]交織器209可使數(shù)據(jù)流(在該階段通常稱為空間流)的位交織來防止長序列的相鄰嘈雜位進(jìn)入接收器處的解碼器。交織器209可通過將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在例如緩沖器、高速緩存等存儲(chǔ)器或其他存儲(chǔ)器的行中而使數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)位交織。交織器209然后輸出數(shù)據(jù)的列。這些列可包括來自存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)行中的每個(gè)行的數(shù)據(jù)位。行和列的數(shù)量取決于子載波的數(shù)量以及對(duì)于每個(gè)空間流的每單個(gè)載波的編碼位的數(shù)量(Nbpscs)。
[0028]圖2A圖示對(duì)于I MHz帶寬交織的表格250。該表格250描述可在使用32個(gè)子載波(其包括20個(gè)數(shù)據(jù)子載波、七個(gè)保護(hù)子載波、四個(gè)導(dǎo)頻子載波和一個(gè)DC子載波)時(shí)對(duì)于IMHz帶寬信道經(jīng)由例如交織器209交織所實(shí)現(xiàn)的行和列的數(shù)量。例如，表格250的第一行示出l*Nbpscs行乘2列。Nbpscs可等于每符號(hào)的編碼位的數(shù)量(Ncbps)乘以數(shù)據(jù)子載波的數(shù)量(Nsd),或(Nbpscs= Ncbps* Nsd)。Ncbps 可等于 Nsd 乘以調(diào)制階數(shù)(M),即(Ncbps=Nsd*M)，其中M對(duì)于BPSK等于1、對(duì)于QPSK等于2、對(duì)于16-QAM等于4、對(duì)于64 QAM等于
6、對(duì)于256 QAM等于8并且對(duì)于1024 QAM等于10。因此，對(duì)于IMHz帶寬和BPSK調(diào)制以及表格250的第一行中的20個(gè)數(shù)據(jù)子載波的行數(shù)(Nrows)是Nrows=I* (20*1) *20，其中Npscs=400> Ncbps=20 并且 M=I。
[0029]表格250中的另外的條目還包括5*Nbpscs行乘4列和4*Nbpscs行乘5列，其比表格250中的其他條目更接近正方形。行的實(shí)際數(shù)量可以如在上文對(duì)于表格250的第一行的計(jì)算中說明的那樣確定。圖2B-D分別描述基于對(duì)應(yīng)的OFDM符號(hào)1062、1064和1066而使表格252、254和256交織的備選實(shí)施例。
[0030]發(fā)射器206的調(diào)制器210從交織器209接收數(shù)據(jù)。調(diào)制器210的目的是將從編碼器208接收的每塊二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換成唯一連續(xù)時(shí)間波形，其在上變頻和放大時(shí)可以由天線傳送。調(diào)制器210將接收的數(shù)據(jù)塊加在具有選擇的頻率的正弦曲線上。更具體地，調(diào)制器210將數(shù)據(jù)塊映射到正弦曲線的對(duì)應(yīng)離散幅度集或正弦曲線的離散相位集或相對(duì)于正弦曲線的頻率的離散頻移集內(nèi)。調(diào)制器210的輸出可以是帶通信號(hào)。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)制器210可實(shí)現(xiàn)正交幅度調(diào)制(QAM)，其將來自信息序列的兩個(gè)獨(dú)立的k位符號(hào)加在兩個(gè)正交載波cos (2 JI ft)和sin(2Jift)上。QAM通過使用幅移鍵控(ASK)數(shù)字調(diào)制方案來改變(調(diào)制)兩個(gè)載波的幅度而運(yùn)送兩個(gè)數(shù)字位流。這兩個(gè)載波彼此異相90°并且從而叫作正交載波或正交分量。將調(diào)制波加和，并且所得的波形可以是相移鍵控(PSK)和幅移鍵控(ASK)兩者的組合?？墒褂糜邢迶?shù)量的至少兩個(gè)相位和至少兩個(gè)幅度。[0032]在一些實(shí)施例中，調(diào)制器210映射從編碼器208接收的數(shù)據(jù)塊，使用星座上的四個(gè)點(diǎn)(繞圓均布)，其稱為正交相移鍵控(QPSK)。利用這四個(gè)相，QPSK可以對(duì)每符號(hào)編碼兩個(gè)位。
[0033]在另一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)制器210將從編碼器208接收的數(shù)據(jù)塊映射到載波的離散相位集內(nèi)來產(chǎn)生相移鍵控(PSK)信號(hào)。N相PSK信號(hào)通過將輸入序列的k=log2N個(gè)二進(jìn)制數(shù)字的塊映射到N個(gè)對(duì)應(yīng)相位θ=2(η-1)/η中的一個(gè)(對(duì)于η，是小于或等于N的正整數(shù))而產(chǎn)生。所得的等效低通信號(hào)可表示為




UC1
Μ(?) = g(1- nT)
其中g(shù)(t-nT)是基本脈沖，其形狀可以優(yōu)化以通過例如減少符號(hào)間干擾而提高在接收器處的準(zhǔn)確檢測的概率。這樣的實(shí)施例可使用二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)(相移鍵控(PSK)的最簡單形式)。BPSK使用分開180°的兩個(gè)相位并且因?yàn)樗扇∽罡咴肼暬蚴д嫠絹硎菇庹{(diào)器達(dá)成不正確的決定而是所有PSK中最魯棒的。在BPSK中，對(duì)于信號(hào)相位存在兩個(gè)狀態(tài):0和180度。數(shù)據(jù)通常在調(diào)制之前被不同地編碼。
[0034] 在再另一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)制器210將從編碼器208接收的數(shù)據(jù)塊交替地在叫作I信道(對(duì)于“同相”)和Q信道(“相位正交”)的兩個(gè)信道或流上映射，這稱為錯(cuò)列正交相移鍵控(SQPSK)。SQPSK是相移鍵控的一種方法，其中信號(hào)載波相位轉(zhuǎn)變每次是90度或1/4周期。90度的相移稱為相位正交。單相轉(zhuǎn)變未超出90度。在SQPSK中，存在四個(gè)狀態(tài):0、+90、-90 和 180 度。
[0035]調(diào)制器209的輸出被饋送到正交頻分復(fù)用(OFDM)模塊212。該OFDM模塊212可包括空時(shí)塊編碼(STBC)模塊211、數(shù)字波束形成(DBF)模塊214和快速傅里葉逆變換(IFFT)模塊215。STBC模塊211可從調(diào)制器209接收對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)空間流的星座點(diǎn)并且可使這些空間流散布到更大數(shù)量的空時(shí)流(大體上也稱為數(shù)據(jù)流)。在一些實(shí)施例中，STBC 211可被控制成對(duì)于其中例如空間流的數(shù)量是空時(shí)流的最大數(shù)量的情形穿過空間流。另外的實(shí)施例可省略STBC。
[0036]OFDM模塊212將形成為OFDM符號(hào)的調(diào)制數(shù)據(jù)加在或映射到多個(gè)正交子載波上，因此OFDM符號(hào)用子載波或音來編碼。在一些實(shí)施例中，OFDM符號(hào)被饋送到數(shù)字波束形成(DBF)模塊214。可采用數(shù)字波束形成技術(shù)來提高無線系統(tǒng)的效率和容量。大體上，數(shù)字波束形成使用數(shù)字信號(hào)處理算法，其操作于由天線元件陣列接收和從其中傳送的信號(hào)。例如，可形成多個(gè)空間信道并且可獨(dú)立操縱每個(gè)空間信道來使傳送到多個(gè)用戶終端中的每個(gè)以及從其接收的信號(hào)功率最大化。此外，可應(yīng)用數(shù)字波束形成來使多路徑衰落最小化并且拒絕同信道干擾。
[0037]OFDM模塊212還可包括傅里葉逆變換模塊，其對(duì)OFDM符號(hào)執(zhí)行離散傅里葉逆變換(IDFT)0在本實(shí)施例中，IDFT可包括IFFT模塊215，用于對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行IFFT。對(duì)于I MHz帶寬操作，IFFT模塊215對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行32點(diǎn)逆FFT。
[0038]IFFT模塊215的輸出可上變頻到更高的輸送頻率或可與上變頻整體地執(zhí)行。使信號(hào)在傳送之前移到高得多的頻率實(shí)現(xiàn)具有實(shí)用尺寸的天線陣列的使用。即，傳送頻率越高，天線可以越小。從而，上變頻器使調(diào)制波形乘以正弦曲線來獲得具有是波形的中心頻率與正弦曲線的中心頻率的總和的載波頻率的信號(hào)。運(yùn)算基于三角恒等式:
【權(quán)利要求】
1.一種方法，其包括: 由發(fā)射器基于調(diào)制和編碼方案調(diào)制數(shù)據(jù)流； 由所述發(fā)射器將所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)映射到傳送鏈上作為用子載波編碼的正交頻分復(fù)用符號(hào)，所述子載波包括二十個(gè)數(shù)據(jù)子載波、四個(gè)導(dǎo)頻子載波、七個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波；以及 由所述發(fā)射器將具有所述正交頻分復(fù)用符號(hào)的子載波從頻域變換到時(shí)域來創(chuàng)建通信信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括使所述通信信號(hào)上變頻到I兆赫信道。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括由天線傳送所述通信信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括由所述發(fā)射器通過使五列和四倍每單載波編碼位數(shù)量(4*NBPSK)的行的數(shù)據(jù)交織而產(chǎn)生若干數(shù)據(jù)流。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中由所述發(fā)射器通過使四列和五倍每單載波編碼位數(shù)量(5*NBPSK)的行的數(shù)據(jù)交織而產(chǎn)生若干數(shù)據(jù)流；其中交織包括將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的行中并且從所述存儲(chǔ)器輸出列中的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)制所述數(shù)據(jù)流包括用從調(diào)制格式組中選擇的調(diào)制格式來調(diào)制所述數(shù)據(jù)流， 所述調(diào)制格式組包括:二進(jìn)制正交相移鍵控；64點(diǎn)星座、正交幅度調(diào)制；256點(diǎn)星座、正交幅度調(diào)制和錯(cuò)列正交相移鍵控。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)制所述數(shù)據(jù)流包括用從包括1/2、3/4、2/3和5/6的編碼速率組選擇的編碼速率來調(diào)制所述數(shù)據(jù)流。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中變換所述子載波包括對(duì)所述子載波執(zhí)行32點(diǎn)傅里葉逆變換來產(chǎn)生所述通信信號(hào)。
9.一種裝置，其包括: 調(diào)制器，用于基于調(diào)制和編碼方案調(diào)制所述數(shù)據(jù)流； 正交頻分復(fù)用模塊，用于將所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)映射到傳送鏈上作為用子載波編碼的正交頻分復(fù)用符號(hào)，所述子載波包括二十個(gè)數(shù)據(jù)子載波、四個(gè)導(dǎo)頻子載波、七個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波；以及 傅里葉逆變換模塊，用于將具有所述正交頻分復(fù)用符號(hào)的子載波從頻域變換到時(shí)域來創(chuàng)建通信信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其進(jìn)一步包括上變頻模塊，用于使所述通信信號(hào)上變頻到一兆赫信道。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其進(jìn)一步包括與所述裝置耦合來傳送所述通信信號(hào)的天線。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其進(jìn)一步包括交織器，所述交織器包括存儲(chǔ)器，用于將所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的行中并且從所述存儲(chǔ)器輸出列中的數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中交織器包括邏輯，用于通過使五列與四倍每單載波編碼位數(shù)量(4*NBPSK)的行的數(shù)據(jù)交織而產(chǎn)生若干數(shù)據(jù)流。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中交織器包括邏輯，用于通過使四列和五倍每單載波編碼位數(shù)量(5*NBPSK)的行的數(shù)據(jù)交織而產(chǎn)生若干數(shù)據(jù)流。
15.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述調(diào)制器配置成用從調(diào)制格式組選擇的調(diào)制格式來調(diào)制所述數(shù)據(jù)流，所述調(diào)制格式組包括:二進(jìn)制正交相移鍵控；64點(diǎn)星座、正交幅度調(diào)制；256點(diǎn)星座、正交幅度調(diào)制和錯(cuò)列正交相移鍵控。
16.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述調(diào)制器配置成用從包括1/2、3/4、2/3和5/6的編碼速率組選擇的編碼速率來調(diào)制所述數(shù)據(jù)流。
17.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述傅里葉逆變換模塊包括邏輯，用于對(duì)所述子載波執(zhí)行32點(diǎn)傅里葉逆變換來產(chǎn)生所述通信信號(hào)。
18.—種方法,其包括: 由接收器將具有所述正交頻分復(fù)用符號(hào)的子載波從時(shí)域變換到頻域來創(chuàng)建數(shù)據(jù)流； 由所述接收器提取用子載波編碼的正交頻分復(fù)用符號(hào)作為數(shù)據(jù)，所述子載波包括二十個(gè)數(shù)據(jù)子載波、四個(gè)導(dǎo)頻子載波、七個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波；以及 由所述接收器基于調(diào)制和編碼方案解調(diào)數(shù)據(jù)流。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括使所述通信信號(hào)從I兆赫信道下變頻。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括由天線接收所述通信信號(hào)。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括由所述接收器通過存儲(chǔ)五列并且輸出四倍每單載波編碼位數(shù)量(4*Nbpscs )的行的數(shù)據(jù)而對(duì)若干空間流解交織。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括由所述發(fā)射器通過使四列與五倍每單載波編碼位數(shù)量(5*NBPSK)的行的數(shù)據(jù)交織而產(chǎn)生若干空間流；其中解交織包括使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的列中并且從所述存儲(chǔ)器輸出行中的數(shù)據(jù)。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其中解調(diào)所述數(shù)據(jù)流包括用從調(diào)制格式組選擇的調(diào)制格式來解調(diào)所述數(shù)據(jù)流，調(diào)制格式組包括:二進(jìn)制正交相移鍵控；64點(diǎn)星座、正交幅度調(diào)制；256點(diǎn)星座、正交幅度調(diào)制和錯(cuò)列正交相移鍵控。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，其中解調(diào)所述數(shù)據(jù)流包括用從包括1/2、3/4、2/3和5/6的編碼速率組選擇的編碼速率來解調(diào)所述數(shù)據(jù)流。
25.如權(quán)利要求18所述的方法，其中變換所述子載波包括對(duì)所述子載波執(zhí)行32點(diǎn)傅里葉變換。
26.一種裝置，其包括: 傅里葉變換模塊，用于將具有正交頻分復(fù)用符號(hào)的子載波從時(shí)域變換到頻域； 正交頻分復(fù)用模塊，用于從用子載波編碼的正交頻分復(fù)用符號(hào)提取數(shù)據(jù)流，所述子載波包括二十個(gè)數(shù)據(jù)子載波、四個(gè)導(dǎo)頻子載波、七個(gè)保護(hù)子載波和一個(gè)直流(DC)子載波；以及 解調(diào)器，用于基于與所述正交頻分復(fù)用符號(hào)關(guān)聯(lián)的調(diào)制和編碼方案調(diào)制所述數(shù)據(jù)流。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其進(jìn)一步包括下變頻模塊，用于使所述通信信號(hào)從I兆赫信道下變頻。
28.如權(quán)利要求26所述的裝置，其進(jìn)一步包括與所述裝置耦合來接收所述通信信號(hào)的天線。
29.如權(quán)利要求26所述的裝置，其進(jìn)一步包括交織器，所述交織器包括存儲(chǔ)器，用于將數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的四倍每單載波編碼位數(shù)量(4*Nbp%)的行中并且從所述存儲(chǔ)器輸出五列中的數(shù)據(jù)。
30.如權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述傅里葉變換模塊包括邏輯，用于對(duì)所述子載波執(zhí)行32點(diǎn)傅里葉變換。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK103907324SQ201180074605
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月7日
【發(fā)明者】T.J.肯尼, E.佩拉西亞 申請(qǐng)人:英特爾公司