專利名稱：超寬帶通信裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要地涉及超寬帶通信，并且具體地涉及使用超寬帶技術(shù)的通信系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在廣域網(wǎng)(WAN)級(jí)、局域網(wǎng)(LAN)級(jí)和專用網(wǎng)(PAN)級(jí)，無(wú)線通信系統(tǒng)正在激增。這些無(wú)線通信系統(tǒng)使用各種允許同時(shí)接入到多個(gè)用戶的技術(shù)。這些技術(shù)中最普遍的技術(shù)是將特定頻率分配給每個(gè)用戶的頻分多址(FDMA)、將特定時(shí)隙分配給每個(gè)用戶的時(shí)分多址(TDMA)和將特定代碼分配給每個(gè)用戶的碼分多址(CDMA)。但是這些無(wú)線通信系統(tǒng)和各種調(diào)制技術(shù)受困于對(duì)提供給用戶的服務(wù)的容量和質(zhì)量造成限制的許多問(wèn)題。出于說(shuō)明的目的，以下段落簡(jiǎn)潔地描述這些問(wèn)題中的少數(shù)幾個(gè)。
在無(wú)線通信系統(tǒng)中可能存在的一個(gè)問(wèn)題是多徑干擾。多徑干擾或者多徑之所以出現(xiàn)是因?yàn)樗鶄鬏敓o(wú)線信號(hào)中的一些能量在信號(hào)從源行進(jìn)到目的地時(shí)被比如建筑物或者山脈這樣的障礙物反彈。障礙物實(shí)際上造成傳輸信號(hào)的反射，而障礙物越多，它們所生成的反射就越多。這些反射然后沿著它們自己的傳輸路徑行進(jìn)到目的地(或者接收器)。這些反射將包含與原始信號(hào)相同的信息；然而，由于傳輸路徑長(zhǎng)度不同，所以反射信號(hào)將與原始信號(hào)異相。結(jié)果，它們將常常在接收器中破壞性地與原信號(hào)相組合。這被稱為衰落。為了應(yīng)對(duì)衰落，當(dāng)前的系統(tǒng)通常嘗試估計(jì)多徑效應(yīng)，然后使用均衡器在接收器中對(duì)多徑效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。然而在實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn)有效的多徑補(bǔ)償?？赡苡绊憻o(wú)線通信系統(tǒng)的操作的第二問(wèn)題是來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)相鄰?fù)ㄐ判^(qū)的干擾。在FDMA/TDMA系統(tǒng)中，通過(guò)頻率再使用計(jì)劃來(lái)防止此類干擾。在頻率再使用計(jì)劃之下，可用的通信頻率被分配給通信系統(tǒng)內(nèi)的通信小區(qū)，從而不會(huì)在相鄰小區(qū)中使用同一頻率。實(shí)質(zhì)上，可用頻率被分成組。組的數(shù)目被稱為再使用因子。然后通信小區(qū)被分組成群，每個(gè)群包含與頻率組數(shù)目相同的小區(qū)。每個(gè)頻率組然后被分配給每個(gè)群中的小區(qū)。因此，如果例如使用頻率再使用因子7，則特定通信頻率將在每七個(gè)通信小區(qū)中僅使用一次。結(jié)果，在任一七個(gè)通信小區(qū)的組中，每個(gè)小區(qū)僅可以使用可用頻率的1/7，即每個(gè)小區(qū)僅能夠使用可用帶寬的1/7。
在CDMA通信系統(tǒng)中，每個(gè)小區(qū)使用同一寬帶通信信道。為了避免與相鄰小區(qū)的干擾，每個(gè)通信小區(qū)使用特定的擴(kuò)頻代碼集將小區(qū)內(nèi)的通信區(qū)別于那些源于小區(qū)以外的通信。因此，CDMA系統(tǒng)在它們避免常規(guī)再使用計(jì)劃所固有的限制這一意義上保持帶寬。但是正如將要討論的，還有限制CDMA系統(tǒng)中的帶寬的其它問(wèn)題。因此，在克服干擾時(shí)，常常犧牲系統(tǒng)帶寬。隨著無(wú)線通信系統(tǒng)由于增加越來(lái)越多的用戶而持續(xù)擴(kuò)張，帶寬正在變成很寶貴的商品。因此，以帶寬換取系統(tǒng)性能是在所有無(wú)線通信系統(tǒng)中雖然必要卻又代價(jià)不菲的提議。上文僅僅是可能影響常規(guī)無(wú)線通信系統(tǒng)的諸類問(wèn)題中的兩個(gè)例子。這些例子也說(shuō)明無(wú)線通信系統(tǒng)性能的許多方面可以通過(guò)例如減少干擾、增加帶寬或者兼?zhèn)溥@二者的系統(tǒng)和方法來(lái)改進(jìn)。
超寬帶(UWB)通信系統(tǒng)盡管在某種程度上更能抗御多徑但是也受到其效應(yīng)的困擾。一類UWB是脈沖式通信形式，其中傳統(tǒng)通信的連續(xù)載波為電磁能量的離散脈沖所取代。一些UWB通信系統(tǒng)利用了通過(guò)精確的脈沖時(shí)序來(lái)攜帶數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)。如上所述，反射能量沿不同路徑從發(fā)送器行進(jìn)到接收器。路徑長(zhǎng)度還造成反射能量在不同時(shí)間到達(dá)接收器。由于一些UWB系統(tǒng)使用時(shí)序來(lái)傳達(dá)數(shù)據(jù)，所以脈沖的反射副本可能干擾UWB信號(hào)的解調(diào)。
不但常規(guī)無(wú)線通信系統(tǒng)受到比如在先前段落中所述那樣的問(wèn)題所影響，而且不同類型的系統(tǒng)也以不同方式和在不同程度上受影響。無(wú)線通信系統(tǒng)可以分成三類1)視線系統(tǒng)，可以包括點(diǎn)到點(diǎn)或者點(diǎn)到多點(diǎn)的系統(tǒng)；2)室內(nèi)非視線系統(tǒng)；以及3)室外系統(tǒng)，比如無(wú)線WAN。視線系統(tǒng)受上述問(wèn)題影響最小，而室內(nèi)系統(tǒng)例如由于信號(hào)從建筑物墻壁反彈而所受影響較大。室外系統(tǒng)迄今為止是這三種系統(tǒng)中最受影響的。由于這些類型的問(wèn)題在無(wú)線發(fā)送器和接收器的設(shè)計(jì)中是限制性的因素，所以這樣的設(shè)計(jì)必須針對(duì)它將在其中操作的具體系統(tǒng)類型來(lái)定制。在實(shí)踐中，每類系統(tǒng)實(shí)施特有的通信標(biāo)準(zhǔn)，這些通信標(biāo)準(zhǔn)解決特定系統(tǒng)類型所特有的問(wèn)題。例如即使室內(nèi)系統(tǒng)使用與室外系統(tǒng)相同的通信協(xié)議和調(diào)制技術(shù)，接收器設(shè)計(jì)仍然會(huì)不同，因?yàn)槎鄰胶推渌鼏?wèn)題是給定的系統(tǒng)類型所特有的并且必須以特有的解決方案來(lái)解決。如果可以開發(fā)既成本高效又有效的如下方法來(lái)應(yīng)對(duì)如上所述那樣的問(wèn)題，則上述情況將并非必然，這些方法內(nèi)建了可編程性以使得設(shè)備可以針對(duì)不同類型的系統(tǒng)來(lái)重新配置而仍然保持優(yōu)良的性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了應(yīng)對(duì)以上問(wèn)題，這里描述的裝置、系統(tǒng)和方法提供一種去除新穎的前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，超寬帶發(fā)送器包括配置用以生成用于以多個(gè)超寬帶脈沖或者信號(hào)的形式來(lái)發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理器。發(fā)送器包括基于該數(shù)據(jù)生成代碼字的FEC編碼器。FEC包括配置用來(lái)接收和處理該數(shù)據(jù)的多個(gè)循環(huán)移位寄存器、在多個(gè)循環(huán)移位寄存器中的每個(gè)循環(huán)移位寄存器之間的多個(gè)固定連接、以及與該多個(gè)固定連接進(jìn)行通信的多個(gè)XOR門。在一個(gè)實(shí)施例中，固定連接被布置為使得第一固定連接與多個(gè)XOR門中的第一XOR門進(jìn)行通信、第二固定連接與多個(gè)XOR門中的第二XOR門進(jìn)行通信，依此類推，直至固定連接中的最后一個(gè)固定連接與多個(gè)XOR門中的最后一個(gè)XOR門進(jìn)行通信。
一般而言，F(xiàn)EC編碼器將數(shù)據(jù)字編碼成包含奇偶矩陣的代碼字。在一個(gè)實(shí)施例中，基于奇偶矩陣的性質(zhì)來(lái)優(yōu)化編碼器以便減少路由開銷和尺寸。在另一實(shí)施例中，解碼器被優(yōu)化用以在面臨當(dāng)通過(guò)物理信道傳輸代碼字時(shí)所引入的噪聲之時(shí)對(duì)代碼字進(jìn)行接收和解碼。
通過(guò)考察以下的具體實(shí)施方式
部分和附圖可以理解本發(fā)明的這些以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中相似的參考標(biāo)號(hào)用來(lái)描述這些圖中數(shù)幅示圖內(nèi)的相同、相似或者對(duì)應(yīng)部分。


在附圖的各圖中通過(guò)例子而不以限制性的方式來(lái)圖示這里所教導(dǎo)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中圖1是圖示了根據(jù)本發(fā)明劃分成多個(gè)子信道的寬帶信道的示例性實(shí)施例的圖；圖2是圖示了無(wú)線通信系統(tǒng)中多徑效應(yīng)的圖；圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明劃分成多個(gè)子信道的寬帶通信信道的另一示例性實(shí)施例的圖；圖4是圖示了將滾降因子應(yīng)用到圖1、圖2和圖3的子信道的圖；圖5A是圖示了根據(jù)本發(fā)明為寬帶通信信道分配子信道的圖；圖5B是圖示了根據(jù)本發(fā)明為寬帶通信信道分配時(shí)隙的圖；圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線通信的示例性實(shí)施例的圖；圖7是圖示了根據(jù)本發(fā)明在圖6的無(wú)線通信系統(tǒng)中使用同步代碼的圖；圖8是圖示了可以用來(lái)在圖6的無(wú)線通信系統(tǒng)中對(duì)同步代碼進(jìn)行相關(guān)的相關(guān)器的圖；圖9是圖示了根據(jù)本發(fā)明的同步代碼相關(guān)的圖；圖10是圖示了根據(jù)本發(fā)明而配置的同步代碼的互相關(guān)特性的圖；圖11是圖示了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線通信系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施例的圖；圖12A是圖示了根據(jù)本發(fā)明可以如何對(duì)根據(jù)本發(fā)明的寬帶通信信道的子信道進(jìn)行分組的圖；
圖12B是圖示了根據(jù)本發(fā)明來(lái)分配圖12A的子信道組的圖；圖13是圖示了在時(shí)域中圖12B的組分配的圖；圖14是圖示了根據(jù)本發(fā)明在圖11的無(wú)線通信系統(tǒng)中基于SIR(信干比)測(cè)量來(lái)分配子信道的流程圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明所配置的發(fā)送器的示例性實(shí)施例的邏輯框圖；圖16是用于在圖15的發(fā)送器中使用的根據(jù)本發(fā)明所配置的調(diào)制器的示例性實(shí)施例的邏輯框圖；圖17是圖示了用于在圖16的調(diào)制器中使用的根據(jù)本發(fā)明所配置的速率控制器的示例性實(shí)施例的圖；圖18是圖示了用于在圖16的調(diào)制器中使用的根據(jù)本發(fā)明所配置的速率控制器的另一示例性實(shí)施例的圖；圖19是圖示了用于在圖16的調(diào)制器中使用的根據(jù)本發(fā)明所配置的頻率編碼器的示例性實(shí)施例的圖；圖20是用于在圖16的調(diào)制器中使用的根據(jù)本發(fā)明所配置的TDM/FDM塊的示例性實(shí)施例的邏輯框圖；圖21是用于在圖16的調(diào)制器中使用的根據(jù)本發(fā)明所配置的TDM/FDM塊的另一示例性實(shí)施例的邏輯框圖；圖22是用于在圖16的調(diào)制器中使用的根據(jù)本發(fā)明所配置的頻移器的示例性實(shí)施例的邏輯框圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明所配置的接收器的邏輯框圖；圖24是用于在圖23的接收器中使用的根據(jù)本發(fā)明所配置的解調(diào)器的示例性實(shí)施例的邏輯框圖；圖25是用于在圖24的解調(diào)器中使用的根據(jù)本發(fā)明所配置的均衡器的示例性實(shí)施例的邏輯框圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明所配置的無(wú)線通信設(shè)備的示例性實(shí)施例的邏輯框圖；圖27是圖示了根據(jù)本發(fā)明用于在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中回收帶寬的示例性方法的流程圖；
圖28是圖示了圖27的方法可以實(shí)施于其中的示例性無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的圖；圖29是圖示了可以在圖28的網(wǎng)絡(luò)中用來(lái)實(shí)施圖27的方法的示例性發(fā)送器的邏輯框圖；圖30是圖示了可以在圖28的網(wǎng)絡(luò)中用來(lái)實(shí)施圖27的方法的另一示例性發(fā)送器的邏輯框圖；圖31是圖示了圖27的方法可以實(shí)施于其中的另一示例性無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的圖；圖32是圖示了示例性FEC編碼器和示例性FEC解碼器的圖；圖33是圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例配置的示例性FEC編碼器的圖；圖34是圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例配置用以根據(jù)輸入數(shù)據(jù)生成代碼字的FEC編碼器的圖；圖35是更具體地圖示了圖34的編碼器的圖；圖36是圖示了圖34的編碼器的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的圖；圖37是圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在解碼器中可以包括的示例性奇偶節(jié)點(diǎn)處理器的圖；圖38是圖示了圖37的奇偶節(jié)點(diǎn)處理器的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的圖；圖39是更具體地圖示了圖37的奇偶節(jié)點(diǎn)處理器的圖；圖40是圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例配置的奇偶節(jié)點(diǎn)處理器的圖；圖41是不同通信方法的圖示；以及圖42是兩個(gè)超寬帶脈沖或者信號(hào)的圖示。
將認(rèn)識(shí)到一些或者所有圖是用于說(shuō)明目的的示意性表示而并非必然地描繪所示單元的實(shí)際相對(duì)尺寸或者位置。提供這些圖是為了圖示本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例，明確理解它們并不用來(lái)限制權(quán)利要求的范圍或者含義。
具體實(shí)施例方式
在以下段落中，將參照附圖通過(guò)例子來(lái)具體地描述本發(fā)明。盡管此發(fā)明能夠以許多不同形式來(lái)實(shí)施，但是在附圖中示出并且這里將具體地描述特定的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本公開將被視為本發(fā)明原理的例子而本意不在于將本發(fā)明限制于所示和所述的特定實(shí)施例。也就是說(shuō)，在整個(gè)本說(shuō)明書中應(yīng)當(dāng)將所示實(shí)施例和例子看作范例而不是對(duì)本發(fā)明的限制。如這里所用，“本發(fā)明”是指這里描述的本發(fā)明的任一實(shí)施例及其等效。另外，在整個(gè)文檔中對(duì)“本發(fā)明”的各種特征的提及并不意味著所有要求保護(hù)的實(shí)施例或者方法都必須包括所提及的一個(gè)或者多個(gè)特征。
1.引言為了提高無(wú)線通信系統(tǒng)性能并且允許單個(gè)設(shè)備在從一類系統(tǒng)移動(dòng)到另一類系統(tǒng)的同時(shí)仍然保持優(yōu)良性能，這里描述的系統(tǒng)和方法提供如下各種通信方法，這些通信方法針對(duì)困擾這些系統(tǒng)的各種普遍問(wèn)題來(lái)增強(qiáng)發(fā)送器和接收器的性能、并且允許在各種系統(tǒng)中重新配置發(fā)送器和/或接收器以求最佳性能。因而，這里描述的系統(tǒng)和方法定義一種將公共寬帶通信信道用于所有通信小區(qū)的信道接入?yún)f(xié)議。然而，該寬帶信道于是劃分成多個(gè)子信道。不同子信道然后被分配給每個(gè)小區(qū)內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)用戶。但是每個(gè)小區(qū)內(nèi)的基站或者服務(wù)接入點(diǎn)發(fā)送一個(gè)占用寬帶信道整個(gè)帶寬的消息。每個(gè)用戶的通信設(shè)備接收整個(gè)消息，但是僅對(duì)該消息中駐留于分配給該用戶的子信道中的那些部分進(jìn)行解碼。對(duì)于例如點(diǎn)到點(diǎn)的系統(tǒng)，單個(gè)用戶分配有所有子信道并且因此具有可為它們所用的全寬帶信道。另一方面，在無(wú)線WAN中，可以在多個(gè)用戶之中劃分子信道。在下文對(duì)示例性實(shí)施例的描述中，將在盡可能的程度上指出與不同類型的系統(tǒng)有關(guān)的實(shí)施差異或者特有的側(cè)重。但是應(yīng)當(dāng)理解這里描述的系統(tǒng)和方法可適用于任何類型的通信系統(tǒng)。此外，諸如通信小區(qū)、基站、服務(wù)接入點(diǎn)等術(shù)語(yǔ)可以互換地用來(lái)指代網(wǎng)絡(luò)在這些不同級(jí)別的共同方面。
為了開始說(shuō)明這里描述的系統(tǒng)和方法的優(yōu)點(diǎn)，可以先開始考慮對(duì)于如圖1中所示帶寬為B的單個(gè)寬帶通信信道100的多徑效應(yīng)。在傳統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)中通過(guò)信道100所發(fā)送的通信將包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)符號(hào)或者被編碼和調(diào)制到RP載波上的的符號(hào)，該RP載波中心頻率為fc并且占用帶寬B。一般而言，符號(hào)的寬度(或者符號(hào)持續(xù)時(shí)間)T被定義為1/B。因此，如果帶寬B等于100MHz，則符號(hào)持續(xù)時(shí)間T按照如下等式來(lái)定義T＝1/B＝1/100MHZ＝10ns.(1)當(dāng)接收器接收通信、對(duì)它進(jìn)行解調(diào)、然后對(duì)它進(jìn)行解碼時(shí)，接收器將重新創(chuàng)建如圖2中所示數(shù)據(jù)符號(hào)106的流104。但是接收器也將接收同一數(shù)據(jù)流的多徑版本108。由于多徑數(shù)據(jù)流108相對(duì)于數(shù)據(jù)流104在時(shí)間上延遲了例如延遲d1、d2、d3和d4，所以它們可能破壞性地與數(shù)據(jù)流104相組合。延遲擴(kuò)展ds被定義為從數(shù)據(jù)流104的接收到對(duì)數(shù)據(jù)流104的接收有干擾的最后多徑數(shù)據(jù)流108的接收之間的延遲。因此，在圖2所示例子中，延遲擴(kuò)展ds等于延遲d4。延遲擴(kuò)展ds將根據(jù)不同環(huán)境而變化。具有大量障礙物的環(huán)境將產(chǎn)生大量多徑反射。因此，延遲擴(kuò)展ds將較長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明對(duì)于室外WAN型環(huán)境，延遲擴(kuò)展ds可以長(zhǎng)達(dá)20μs。使用等式(1)的10ns符號(hào)持續(xù)時(shí)間，這變換成2000個(gè)符號(hào)。因此，對(duì)于很大的帶寬如100MHz，多徑干擾可能在符號(hào)級(jí)造成顯著數(shù)量的干擾，很難為之實(shí)現(xiàn)足夠補(bǔ)償。這即使對(duì)于室內(nèi)環(huán)境也是成立的。對(duì)于室內(nèi)LAN型系統(tǒng)，延遲擴(kuò)展ds明顯地較短，通常約為1μs。對(duì)于10ns的符號(hào)持續(xù)時(shí)間，這相當(dāng)于100個(gè)符號(hào)，這就更容易管理但是仍然顯著。通過(guò)將帶寬B分段成多個(gè)子信道200，如圖3中所示，并且為每個(gè)子信道生成截然不同的數(shù)據(jù)流，多徑效應(yīng)可以減少到管理起來(lái)容易得多的水平。例如，如果每個(gè)子信道200的帶寬B是500KHz，則符號(hào)持續(xù)時(shí)間是2μs。因此，對(duì)于每個(gè)子信道的延遲擴(kuò)展ds相當(dāng)于僅10個(gè)符號(hào)(室外)或者半個(gè)符號(hào)(室內(nèi))。因此，通過(guò)將占用整個(gè)帶寬B的消息分解成各占用子信道200的帶寬B的離散消息，產(chǎn)生受到相對(duì)較小的多徑效應(yīng)困擾的真正寬帶信號(hào)。
在對(duì)使用被分段成所述多個(gè)子信道的寬帶通信信道的更多特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行討論之前，將更具體地說(shuō)明子信道的某些方面?；氐綀D3，總帶寬B被分段成中心頻率為f0至fN-1的N個(gè)子信道。因此，緊靠于fC以右的子信道200從fC偏移b/2，其中b是每個(gè)子信道200的帶寬。下一子信道200偏移3b/2，再下一子信道偏移5b/2，依此類推。在fC以左，每個(gè)子信道200偏移-b/2、-3b/2、-5b/2等。優(yōu)選地，子信道200不重疊，因?yàn)檫@允許在接收器中獨(dú)立地處理每個(gè)子信道。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，優(yōu)選地在脈沖整形步驟中將滾降因子應(yīng)用于每個(gè)子信道中的信號(hào)。通過(guò)每個(gè)子信道200中脈沖的非矩形形狀在圖3中圖示這種脈沖整形步驟的效果。因此，每個(gè)子信道的帶寬B可以按照比如以下這樣的等式來(lái)表示b＝(1+r)/T； (2)其中r＝滾降因子，而T＝符號(hào)持續(xù)時(shí)間。在無(wú)滾降因子即b＝1/T時(shí)，脈沖形狀在頻域中將是矩形的，這對(duì)應(yīng)于時(shí)域中的函數(shù)(sin x)/x^2。在圖4中示出對(duì)于信號(hào)((sin x)/x)^2信號(hào)400的時(shí)域信號(hào)以便說(shuō)明與矩形脈沖形狀相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題和使用滾降因子的必要。正如所見，主瓣402包含幾乎所有的信號(hào)400。但是該信號(hào)的一些也駐留于從主瓣402在兩個(gè)方向無(wú)限地伸展的旁瓣404中。旁瓣404使處理信號(hào)400困難得多，這增加了接收器的復(fù)雜度。應(yīng)用如等式(2)中所示的滾降因子使信號(hào)400衰減得更快，減少了旁瓣404的數(shù)目。因此，增大滾降因子會(huì)減少信號(hào)400的長(zhǎng)度，即信號(hào)400在時(shí)間上變得更短。但是包含滾降因子也減少了每個(gè)子信道200中的可用帶寬。因此，必須選擇r以便將旁瓣404的數(shù)目減少到充分的數(shù)目如15，同時(shí)仍然使每個(gè)子信道200中的可用帶寬最大化。因此，對(duì)于通信信道200的總帶寬B按照以下等式來(lái)給出B＝N(1+r)/T； (3)OrB＝M/T； (4)其中M＝(1+r)N. (5)出于有關(guān)于發(fā)送器設(shè)計(jì)的效率的目的，優(yōu)選的是選擇r使得等式(5)中的M為整數(shù)。選擇r使得M為整數(shù)會(huì)允許使用例如逆傅立葉變換(IFFT)技術(shù)的發(fā)送器設(shè)計(jì)更為高效。由于M＝N+N(r)且N總為整數(shù)，這意味著必須選擇r使得N(r)為整數(shù)。一般而言，優(yōu)選的是r在0.1與0.5之間。因此，如果N例如是16，則可以選擇r為0.5使得N(r)為整數(shù)。可選地，如果在上例中選擇r的值使得N(r)不為整數(shù)，則可以使B略寬于M/T以求補(bǔ)償。在這一情況下，仍然優(yōu)選的是選擇r使得N(r)近似地為整數(shù)。
2.無(wú)線通信系統(tǒng)的示例性實(shí)施例在上文所述了然于心的情況下，圖6圖示了包括多個(gè)小區(qū)602的示例性通信系統(tǒng)600，每個(gè)小區(qū)使用公共寬帶通信信道來(lái)與每個(gè)小區(qū)602內(nèi)的通信設(shè)備604通信。該公共通信信道是如上所述的寬帶通信信道。每個(gè)通信小區(qū)602被定義為小區(qū)內(nèi)基站或者服務(wù)接入點(diǎn)606的覆蓋區(qū)域。在圖6中示出一個(gè)這樣的基站606作為說(shuō)明。出于本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書的目的，術(shù)語(yǔ)基站將被用來(lái)一般地指代一種為多個(gè)通信設(shè)備提供到無(wú)線通信系統(tǒng)的無(wú)線接入的設(shè)備，無(wú)論該系統(tǒng)是視線、室內(nèi)或者室外系統(tǒng)都是如此。由于每個(gè)小區(qū)602使用同一通信信道，所以一個(gè)小區(qū)602中的信號(hào)必須可區(qū)別于相鄰小區(qū)602中的信號(hào)。為了區(qū)別來(lái)自一個(gè)小區(qū)602的信號(hào)和來(lái)自另一小區(qū)602的信號(hào)，相鄰的基站606根據(jù)代碼重用規(guī)劃來(lái)使用不同的同步代碼。在圖6中，系統(tǒng)600使用同步代碼重用因子4，然而重用因子可以根據(jù)應(yīng)用而變化。優(yōu)選地，同步代碼如圖7中所示定期地插入到從基站606到通信設(shè)備604的通信中。在預(yù)定數(shù)目(在這一情況下為兩個(gè))的數(shù)據(jù)分組702之后，將特定的同步代碼704插入到每個(gè)基站606所正在發(fā)送的信息中。同步代碼是基站606和它正在與之通信的任何通信設(shè)備604這二者所已知的數(shù)據(jù)位序列。同步代碼允許這樣的通信設(shè)備604將自己的時(shí)序同步到基站606的時(shí)序，該時(shí)序又允許設(shè)備604對(duì)數(shù)據(jù)恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行解碼。因此，在例如小區(qū)1(參見圖6中的淺陰影小區(qū)602)中，同步代碼1(SYNC1)在每?jī)蓚€(gè)分組702之后被插入到小區(qū)1中的基站606所生成的數(shù)據(jù)流706中；在小區(qū)2中，SYNC2在每?jī)蓚€(gè)分組702之后被插入；在小區(qū)3中，SYNC3被插入；而在小區(qū)4中，SNYC4被插入。下文更具體地討論對(duì)同步代碼的使用。
在圖5A中，用于在通信系統(tǒng)600中使用的示例性寬帶通信信道500劃分成中心頻率為f0至f15的16個(gè)子信道502。在每個(gè)通信小區(qū)602的中央處的基站606發(fā)送占用寬帶信道500的全部帶寬B的單個(gè)分組。這樣的分組在圖5B中以分組504來(lái)圖示。分組504包含利用與子信道502之一相對(duì)應(yīng)的頻移來(lái)編碼的子分組506。子分組506實(shí)際上定義了分組504中的可用時(shí)隙。類似地，可以認(rèn)為子信道502定義了通信信道500中的可用頻率倉(cāng)。因此，通信小區(qū)602中的可用資源是可以分配給每個(gè)小區(qū)602內(nèi)不同通信設(shè)備604的時(shí)隙506和頻率倉(cāng)502。因此，如圖5B中所示，例如頻率倉(cāng)502和時(shí)隙506可以分配給小區(qū)602內(nèi)的4個(gè)不同通信設(shè)備604。每個(gè)通信設(shè)備604接收整個(gè)分組504，但是僅處理給它分配的那些頻率倉(cāng)502和/或時(shí)隙506。優(yōu)選地，如圖5B中所示，每個(gè)設(shè)備604分配有非相鄰的頻率倉(cāng)502。這樣，如果干擾破壞了通信信道500的一部分中的信息，則這些效應(yīng)擴(kuò)展遍及小區(qū)602內(nèi)的所有設(shè)備604。有希望的是，通過(guò)以此方式擴(kuò)展開干擾效應(yīng)，可以使效應(yīng)最小化，而且仍然可以根據(jù)在其它頻率倉(cāng)中接收的未受影響的信息來(lái)重新創(chuàng)建向每個(gè)設(shè)備604發(fā)送的完整信息。例如，如果比如衰落這樣的干擾破壞了倉(cāng)f0-f4中的信息，則每個(gè)用戶1-4丟失一個(gè)數(shù)據(jù)分組。但是每個(gè)用戶潛在地從給它們分配的其它倉(cāng)接收三個(gè)未受影響的分組。有希望的是，在其它三個(gè)倉(cāng)中的未受影響的數(shù)據(jù)提供用于為每個(gè)用戶創(chuàng)建整個(gè)消息的足夠信息。因此，頻率分集可以通過(guò)將非相鄰的倉(cāng)分配給多個(gè)用戶中的每個(gè)用戶來(lái)實(shí)現(xiàn)。確保給一個(gè)用戶分配的倉(cāng)的間隔大于相干帶寬就確保了頻率分集。正如上文所討論的，相干帶寬近似地等于1/ds。對(duì)于ds通常為1μs的室外系統(tǒng)，1/ds＝1/1μs＝1兆赫(MHz)。因此，給用戶分配的非相鄰頻帶優(yōu)選地間隔以至少1MHz。然而，甚至更為優(yōu)選的是，如果相干帶寬加上某一保護(hù)頻帶則確保充分的頻率分集將分配給每個(gè)用戶的非相鄰倉(cāng)分離開。例如，在某些實(shí)施中優(yōu)選的是確保至少5倍于相干帶寬或者在上例中為5MHz將非相鄰倉(cāng)分離開。另一種用以提供頻率分集的方式是在間隔大于相干帶寬的向特定用戶分配的頻率倉(cāng)中重復(fù)數(shù)據(jù)塊。換而言之，如果4個(gè)子信道200分配給用戶，則可以在第一和第三子信道200中重復(fù)數(shù)據(jù)塊a，而可以在第二和第四子信道202中重復(fù)數(shù)據(jù)塊b，這里假設(shè)子信道在頻率上充分地相分離。在這一情況下，可以認(rèn)為該系統(tǒng)使用分集長(zhǎng)度因子2。該系統(tǒng)可以類似地被配置用以實(shí)施其它分集長(zhǎng)度，例如3，4，....1。
應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)實(shí)施例也可以包括空間分集?？臻g分集可以包括發(fā)送空間分集、接收空間分集或者這二者。在發(fā)送空間分集中，發(fā)送器使用多個(gè)分立發(fā)送器和多個(gè)分立天線來(lái)發(fā)送每個(gè)消息。換而言之，每個(gè)發(fā)送器并行地發(fā)送同一消息。然后在接收器中從發(fā)送器接收并且組合這些消息。由于并行發(fā)送沿不同路徑行進(jìn)，所以如果一個(gè)路徑受衰落影響，則其它路徑將可能不受影響。因此，當(dāng)在接收器中組合它們時(shí)，即使其它傳輸路徑中的一個(gè)或者多個(gè)傳輸路徑經(jīng)歷嚴(yán)重的衰落卻仍然應(yīng)當(dāng)可以恢復(fù)消息。接收空間分集使用多個(gè)分立接收器和多個(gè)分立天線來(lái)接收單個(gè)消息。如果足夠的距離將天線分離開，則天線所接收的信號(hào)的傳輸路徑將不同。同樣，傳輸路徑的這一差異將在來(lái)自接收器的信號(hào)被組合時(shí)提供不受衰落影響的性質(zhì)。發(fā)送和接收空間分集也可以在比如系統(tǒng)600這樣的系統(tǒng)內(nèi)組合，從而兩個(gè)天線用來(lái)發(fā)送而兩個(gè)天線用來(lái)接收。因此，每個(gè)基站606的發(fā)送器可以包括用于發(fā)送空間分集的兩個(gè)天線，而每個(gè)通信設(shè)備604的接收器可以包括用于接收空間分集的兩個(gè)天線。如果僅發(fā)送空間分集實(shí)施于系統(tǒng)600中，則它可以實(shí)施于基站606中或者通信設(shè)備604中。類似地，如果僅接收空間分集包含于系統(tǒng)600中，則它可以實(shí)施于基站606中或者通信設(shè)備604中。每個(gè)小區(qū)602中分配有頻率倉(cāng)502和/或時(shí)隙506的通信設(shè)備604的數(shù)目?jī)?yōu)選地是可實(shí)時(shí)編程的。換而言之，面對(duì)有變化的外部條件即多徑或者相鄰小區(qū)干擾以及有變化的要求即對(duì)于小區(qū)內(nèi)各種用戶的帶寬要求，通信小區(qū)602內(nèi)的資源分配優(yōu)選地是可編程的。因此，例如如果用戶1要求整個(gè)帶寬來(lái)下載大型視頻文件，則可以調(diào)整倉(cāng)502的分配以向用戶1提供更多甚至所有倉(cāng)502。一旦用戶1不再要求如此大數(shù)量的帶寬，則可以在所有用戶1-4之中重新調(diào)整倉(cāng)502的分配。也應(yīng)當(dāng)注意，給特定用戶分配的所有倉(cāng)可以用于前向鏈路和反向鏈路?？蛇x地，根據(jù)具體實(shí)施，可以分配一些倉(cāng)502作為前向鏈路，而可以分配一些倉(cāng)用于在反向鏈路上使用。為了增加容量，優(yōu)選地在每個(gè)通信小區(qū)602中重用整個(gè)帶寬B，其中每個(gè)小區(qū)602通過(guò)唯一同步代碼(參見下文的討論)來(lái)區(qū)分。因此，系統(tǒng)600提供了對(duì)多徑和衰落有所提高的抗擾性并且由于消除頻率重用要求而提供了增加的頻帶寬。
3.同步圖8圖示了同步代碼相關(guān)器800的示例性實(shí)施例。當(dāng)例如小區(qū)1中的設(shè)備604(參見圖6)從小區(qū)1的基站606接收傳入通信時(shí)，它在相關(guān)器800中將傳入數(shù)據(jù)與SYNC1進(jìn)行比較。實(shí)質(zhì)上，該設(shè)備掃描傳入數(shù)據(jù)，試圖將數(shù)據(jù)與在這一情況下為SYNC1的已知同步代碼相關(guān)。一旦相關(guān)器800將傳入數(shù)據(jù)匹配到SYNC1，它就在輸出處生成相關(guān)峰804。數(shù)據(jù)的多徑版本也將生成相關(guān)峰806，雖然這些峰806一般小于相關(guān)峰804。該設(shè)備然后可以使用相關(guān)峰來(lái)執(zhí)行信道估計(jì)，這允許該設(shè)備使用例如均衡器針對(duì)多徑進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，在小區(qū)1中，如果相關(guān)器800接收包含SYNC1的數(shù)據(jù)流，則它將生成相關(guān)峰804和806。另一方面，如果數(shù)據(jù)流包含例如SYNC2，則將不生成峰而該設(shè)備將實(shí)質(zhì)上忽略傳入通信。
即使包含SYNC2的數(shù)據(jù)流將不創(chuàng)建任何相關(guān)峰，但是它仍可能在相關(guān)器800中引起可能防止對(duì)相關(guān)峰804和806的檢測(cè)的噪聲?？梢圆扇?shù)個(gè)步驟來(lái)防止這一點(diǎn)發(fā)生。一種用以最小化來(lái)自相鄰小區(qū)602的信號(hào)在相關(guān)器800中引起的噪聲的方式是配置系統(tǒng)600使得每個(gè)基站606同時(shí)發(fā)送。這樣，同步代碼可以優(yōu)選地以如下方式來(lái)生成相對(duì)于在例如流708、710和712這樣的相鄰小區(qū)數(shù)據(jù)流內(nèi)的分組702而言，只有這些相鄰小區(qū)數(shù)據(jù)流內(nèi)的同步代碼704才會(huì)干擾對(duì)正確同步代碼704如SYNC1的檢測(cè)。于是可以進(jìn)一步配置同步代碼以消除或者減少干擾。例如，不正確的同步代碼所引起的噪聲或者干擾是那一同步代碼相對(duì)于正確代碼的互相關(guān)的函數(shù)。這二者之間的互相關(guān)越良好，噪聲電平就越低。當(dāng)互相關(guān)理想時(shí)，噪聲電平將事實(shí)上為零，如圖9中噪聲電平902所示。因此，系統(tǒng)600的優(yōu)選實(shí)施例使用表現(xiàn)出理想互相關(guān)即零的同步代碼。優(yōu)選地，同步代碼的理想互相關(guān)覆蓋如下時(shí)段1，該時(shí)段足以允許對(duì)多徑相關(guān)峰906以及相關(guān)峰904進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。這一點(diǎn)如此重要以至于可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的信道估計(jì)和均衡。在時(shí)段1以外，噪聲電平908上升，因?yàn)榉纸M702中的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的并且將表現(xiàn)出與同步代碼如SYNC1的較低互相關(guān)。優(yōu)選地，時(shí)段1實(shí)際上略長(zhǎng)于多徑長(zhǎng)度以便確?？梢詸z測(cè)多徑。
a.同步代碼生成常規(guī)系統(tǒng)使用正交代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)器800中的互相關(guān)。在例如系統(tǒng)600中，分別與小區(qū)1-4(參見圖6的淺陰影小區(qū)602)相對(duì)應(yīng)的SYNC1、SYNC2、SYNC3和SYNC4將全部需要以它們將具有與彼此之間的理想互相關(guān)這樣的方式來(lái)生成。在一個(gè)實(shí)施例中，如果涉及到的數(shù)據(jù)流包含高數(shù)據(jù)位和低數(shù)據(jù)位，則值“1”可以分配給高數(shù)據(jù)位而“-1”可以分配給低數(shù)據(jù)位。因此正交數(shù)據(jù)序列是當(dāng)它們?cè)谙嚓P(guān)器800中一起異或時(shí)產(chǎn)生“0”輸出的數(shù)據(jù)序列。下例針對(duì)正交序列1和2說(shuō)明了這一點(diǎn)序列11 1-1 1序列21 1 1-11 1-1-1＝0因此，當(dāng)每個(gè)位對(duì)的異或結(jié)果相加時(shí)結(jié)果為“0”。但是在例如系統(tǒng)600中，每個(gè)代碼必須具有與在相鄰小區(qū)602中使用的每個(gè)其它代碼之間的理想或者零互相關(guān)。因此，在用于生成表現(xiàn)出上述性質(zhì)的同步代碼的方法的一個(gè)示例性實(shí)施例中，該過(guò)程開始于選擇將要作為用于這些代碼的基礎(chǔ)的“理想序列”。理想序列是在與本身相關(guān)時(shí)產(chǎn)生與序列中位的數(shù)目相等的數(shù)字的序列。例如理想序列11 1-1 11 1-1 11 1 1 1＝4但是每當(dāng)理想序列循環(huán)地移位一位時(shí)，新序列與原始序列正交。因此，例如如果理想序列1循環(huán)地移位一位、然后與原始序列相交，則該相關(guān)會(huì)如下例中那樣產(chǎn)生“0”理想序列11 1-1 11 1 1-11 1-1-1＝0如果理想序列再次循環(huán)地移位一位并且再次與原始序列相關(guān)，則它將產(chǎn)生“0”。一般而言，可以將理想序列循環(huán)地移位最多可達(dá)其長(zhǎng)度的任意多個(gè)位，并且將移位的序列與原始序列相關(guān)以獲得“0”。一旦選擇了正確長(zhǎng)度的理想序列，在一個(gè)實(shí)施例中優(yōu)選地通過(guò)將序列重復(fù)4次來(lái)生成第一同步代碼。因此，如果使用理想序列1，則第一同步代碼y將如下所示y＝11-11 11-11 11-11 11-11.
或者一般形式y(tǒng)＝x(0)x(1)x(2)x(3)x(0)x(1)x(2)x(3)x(0)x(1)x(2)x(3)x(0)x(1)x(2)x(3).
對(duì)于長(zhǎng)度為L(zhǎng)的序列y＝x(0)x(1).x(L)x(0)x(1).x(L)x(0)x(1).x(L)x(0)x(1)...x(L).
重復(fù)理想序列會(huì)允許相關(guān)器800有用以檢測(cè)同步代碼的更佳機(jī)會(huì)，并且還允許生成其它非相關(guān)頻率。重復(fù)具有在頻域中采樣的效果。此效果通過(guò)圖10中的曲線來(lái)圖示。因此，在與同步代碼y相對(duì)應(yīng)的跡線1中，每第四采樣倉(cāng)1000就生成采樣1002。每個(gè)采樣倉(cāng)的間隔是1/(4LxT)，其中T是符號(hào)持續(xù)時(shí)間。因此在L＝4的上例中，每個(gè)采樣倉(cāng)在頻域中的間隔是1/(16xT)。跡線2-4圖示了接下來(lái)的三個(gè)同步代碼。正如所見，用于每個(gè)后續(xù)同步代碼的采樣相對(duì)于用于前一序列的采樣移位一個(gè)采樣倉(cāng)。因此，序列都互不干擾。為了生成與跡線2-4相對(duì)應(yīng)的后續(xù)序列，序列y必須在頻率上移位。這一點(diǎn)就r＝1至L(序列的編號(hào))和m＝0至4*L-1(時(shí)間)而言可以使用如下等式來(lái)實(shí)現(xiàn)zr(m)＝y(tǒng)(m)*exp(j*2*π*r*m/(n*L))， (6).
其中zr(m)＝每個(gè)后續(xù)序列；y(m)＝第一序列；n＝序列被重復(fù)的次數(shù)。將理解到在時(shí)域中與exp(j2π(r*m/N))因子相乘會(huì)在頻域中產(chǎn)生移位，其中N等于序列被重復(fù)的次數(shù)(n)與基本理想序列L的長(zhǎng)度的乘積。等式(6)為每個(gè)同步代碼2-4產(chǎn)生如圖10中所示相對(duì)于同步代碼1的所需移位。在生成每個(gè)同步代碼中的最后步驟是將最后M個(gè)采樣的副本附加到每個(gè)代碼的前方，其中M為多徑的長(zhǎng)度。完成這一點(diǎn)是為了進(jìn)行與多徑循環(huán)的卷積并且允許多徑檢測(cè)更容易。
應(yīng)當(dāng)注意，可以使用同一方法從多個(gè)理想序列生成同步代碼。例如，可以生成和多次重復(fù)理想序列、然后生成第二理想序列并對(duì)其進(jìn)行四次重復(fù)以獲得等于八的因子n。所得序列然后可以如上所述那樣移位以創(chuàng)建同步代碼。
b.使用同步代碼的信號(hào)測(cè)量因此，當(dāng)通信設(shè)備在小區(qū)的邊緣處時(shí)，它將從多個(gè)基站接收信號(hào)，因此將同時(shí)對(duì)數(shù)個(gè)同步代碼進(jìn)行解碼。這可以借助圖11來(lái)圖示，該示了無(wú)線通信系統(tǒng)1100的另一示例性實(shí)施例，該無(wú)線通信系統(tǒng)1100包括通信小區(qū)1102、1104和1106以及通信設(shè)備1108，該通信設(shè)備與小區(qū)1102的基站1110通信、但是也分別從小區(qū)1104的基站1112和小區(qū)1106的基站1114接收通信。如果來(lái)自基站1110的通信包含同步代碼SYNC1，而來(lái)自基站1112和1114的通信分別包含SYNC2和SYNC3，則設(shè)備1108將有效地接收這三個(gè)同步代碼之和。這是因?yàn)榛?110、1112和1114如上所述那樣被配置為同時(shí)進(jìn)行發(fā)送。另外，同步代碼幾乎同時(shí)到達(dá)設(shè)備1108，因?yàn)樗鼈兪歉鶕?jù)上文所述來(lái)生成的。同樣如上所述，同步代碼SYNC1、SYNC2和SYNC3表現(xiàn)出理想的互相關(guān)。因此，當(dāng)設(shè)備1108將代碼SYNC1、SYNC2與SYNC3之和x相關(guān)時(shí)，后二者將不干擾設(shè)備1108對(duì)SYNC1的恰當(dāng)檢測(cè)。重要的是，和x也可以用來(lái)確定重要的信號(hào)特征，因?yàn)楹蛒根據(jù)如下等式而等于同步代碼信號(hào)之和x＝XYNC1+SYNC2+SYNC3. (7)因此，當(dāng)去除SYNC1時(shí)留下SYNC2與SYNC3之和，如下所示x-SYNC1＝SYNC2+SYNC3. (8)根據(jù)和(SYNC2+SYNC3)所計(jì)算的能量等于設(shè)備1108所見噪聲或者干擾。由于在設(shè)備1106中將同步代碼進(jìn)行相關(guān)的目的在于提取SYNC1中的能量，所以設(shè)備1108也具有來(lái)自基站1110的信號(hào)中的能量，即SYNC1所代表的能量。因此，設(shè)備1106可以使用SYNC1的和(SYNC2+SYNC3)的能量以針對(duì)它正在用來(lái)與基站1110通信的通信信道來(lái)執(zhí)行信號(hào)-干擾測(cè)量。該測(cè)量的結(jié)果優(yōu)選地是信干比(SIR)。出于下文將討論的目的，SIR測(cè)量結(jié)果然后可以傳送回到基站1110以便根據(jù)相關(guān)器800所產(chǎn)生的相關(guān)來(lái)執(zhí)行對(duì)信道沖激響應(yīng)(CIR)或者信道估計(jì)的極為準(zhǔn)確的確定。這允許使用低成本、低復(fù)雜度的均衡器來(lái)實(shí)現(xiàn)高度準(zhǔn)確的均衡，由此克服常規(guī)系統(tǒng)的顯著缺點(diǎn)。
4.子信道分配如上所述，如設(shè)備1108所確定的SIR可以傳送回基站1110以供在分配時(shí)隙502時(shí)使用。在一個(gè)實(shí)施例中，由于獨(dú)立地處理每個(gè)子信道502這一事實(shí)，可以測(cè)量每個(gè)子信道502的SIR并且將其傳送回基站1110。因此，在這樣的實(shí)施例中，子信道502可以被劃分成組，而對(duì)于每個(gè)組的SIR測(cè)量結(jié)果可以被發(fā)送回基站1110。在圖12A中圖示了這一點(diǎn)，該圖示出了分段成子信道f0至f15的寬帶通信信道1200。子信道f0至F15然后分組成8個(gè)組G1至G8。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備1108和基站1110通過(guò)比如信道1200這樣的信道來(lái)通信。同一組中的子信道優(yōu)選地間隔以盡可能多的子信道以便確保分集。例如在圖12A中，同一組內(nèi)的子信道間隔以7個(gè)子信道，例如組G1包括f0和f8。設(shè)備1102報(bào)告對(duì)于每個(gè)組G1至G8的SIR測(cè)量結(jié)果。這些SIR測(cè)量結(jié)果優(yōu)選地與閾值做比較以確定哪些子信道組可為設(shè)備1108所用。此比較可以出現(xiàn)在設(shè)備1108或者基站1110中。如果它出現(xiàn)在設(shè)備1108中，則設(shè)備1108可以向基站1110簡(jiǎn)單地報(bào)告哪些子信道組可為設(shè)備1108所用。SIR報(bào)告將同時(shí)針對(duì)小區(qū)1102內(nèi)的多個(gè)設(shè)備而出現(xiàn)。因此，圖12B圖示了如下情形與用戶1和用戶2相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)通信設(shè)備報(bào)告了在用于組G1、G3、G5和G7的閾值以上的SIR水平。然后基站1110優(yōu)選地基于如圖12B中所示的SIR報(bào)告將子信道組分配給用戶1和用戶2。當(dāng)將“良好”子信道組分配給用戶1和用戶2時(shí)，基站1110也優(yōu)選地基于頻率分集的原理來(lái)分配它們。因此，在圖12B中，用戶1和用戶2交替地分配有每隔一個(gè)的“良好”子信道。子信道在頻域中的分配等效于時(shí)隙在時(shí)域中的分配。因此，如圖13中所示，用戶1和用戶2這兩個(gè)用戶接收通過(guò)通信信道1200來(lái)傳輸?shù)姆纸M1302。圖13也圖示了圖12B的子信道分配。盡管圖12和圖13圖示了為兩個(gè)用戶基于SIR來(lái)分配子信道/時(shí)隙，但是所示原理也可以延及任何數(shù)目的用戶。因此，在小區(qū)1102內(nèi)的分組可以由3個(gè)或者更多用戶接收。不過(guò)，隨著可用子信道的數(shù)目由于高的SIR而減少，可用帶寬也減少。換而言之，隨著可用子信道減少，可以獲得對(duì)通信信道1200的接入的用戶數(shù)目也減少。
不良的SIR可能由于各種原因而造成，但是它常常歸因于設(shè)備在小區(qū)的邊緣處從相鄰小區(qū)接收通信信號(hào)。由于每個(gè)小區(qū)在使用同一帶寬B，所以相鄰小區(qū)信號(hào)將對(duì)于某些子信道最終地升高噪聲電平并且使SIR降級(jí)。因此，在一些實(shí)施例中，可以在比如圖11中的小區(qū)1102、1104和1106這樣的小區(qū)之間協(xié)調(diào)子信道分配，以便防止來(lái)自相鄰小區(qū)的干擾。因此，如果通信設(shè)備1108在小區(qū)1102的邊緣附近而設(shè)備1118在小區(qū)1106的附近，則這兩個(gè)設(shè)備可能相互干擾。結(jié)果，設(shè)備1108和設(shè)備1118分別向基站1110和1114報(bào)告回的SIR測(cè)量結(jié)果將指示干擾電平過(guò)高。因此通過(guò)協(xié)調(diào)方式，基站1110可以被配置用以僅給設(shè)備1108分配奇數(shù)組，即G1、G3、G5等，而基站1114可以被配置用以給設(shè)備1118分配偶數(shù)組。于是兩個(gè)設(shè)備1108和1118由于子信道組的協(xié)調(diào)式分配而不會(huì)相互干擾。以這一方式分配子信道就減少了分別可為設(shè)備1108和1118所用的總帶寬。在這一情況下，帶寬按照因子二而減少。但是應(yīng)當(dāng)記住，分別更靠近每個(gè)基站1110和1114來(lái)操作的設(shè)備如果需要?jiǎng)t將仍然能夠使用所有子信道。因此，只有在小區(qū)的邊緣附近的比如設(shè)備1108這樣的設(shè)備才會(huì)使可用帶寬減少。例如，將這一點(diǎn)與CDMA系統(tǒng)相對(duì)比，在CDMA系統(tǒng)中所有用戶的帶寬由于在這些系統(tǒng)中使用的擴(kuò)頻技術(shù)總是按照約為10的因子減少。因此可以看出，使用多個(gè)子信道的在寬帶信道上進(jìn)行無(wú)線通信的系統(tǒng)和方法不僅提高服務(wù)質(zhì)量而且可以顯著地增加可用帶寬。
當(dāng)有三個(gè)設(shè)備1108、1118和1116在它們的相應(yīng)相鄰小區(qū)1102、1104和116的邊緣附近時(shí)，子信道可以一分為三。因此，例如設(shè)備1108可以分配有組G1、G4等等，設(shè)備1118可以分配有組G2、G5等，而設(shè)備1116可以分配有組G3、G6等。在這一情況下，用于這些設(shè)備(即在小區(qū)1102、1104和1106的邊緣附近的設(shè)備)的可用帶寬按照因子3而減少，但是這仍然優(yōu)于例如CDMA系統(tǒng)。子信道的這種協(xié)調(diào)式分配能夠起作用的方式通過(guò)圖14中的流程圖來(lái)圖示。首先在步驟1402中，通信設(shè)備如設(shè)備1108報(bào)告對(duì)于所有子信道組G1至G8的SIR。然后在步驟1404中將所報(bào)告的SIR與閾值相比較以確定SIR對(duì)于每個(gè)組是否充分地低?？蛇x地，設(shè)備1108可以進(jìn)行該判斷并且簡(jiǎn)單地報(bào)告哪些組在SIR閾值以下或者以上。如果SIR水平對(duì)于每個(gè)組均是良好的，則基站1110可以在步驟S1406中使每個(gè)組可為設(shè)備1108所用。以定期方式，設(shè)備1108優(yōu)選地測(cè)量SIR水平并且更新基站1110以防SIR惡化。例如，設(shè)備1108可以從在小區(qū)1102的中央附近朝著邊緣移動(dòng)，其中來(lái)自相鄰小區(qū)的干擾可能影響對(duì)于設(shè)備1108的SIR。如果在步驟1404中的比較表明SIR水平不佳，則基站1110可以被預(yù)先編程用以僅給設(shè)備1108分配奇數(shù)組或者偶數(shù)組，它將在步驟S1408中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。設(shè)備1108然后報(bào)告對(duì)于它在步驟1410中分配有的奇數(shù)組或者偶數(shù)組的SIR測(cè)量結(jié)果，并且在步驟1412中再次將它們與SIR閾值進(jìn)行比較。假設(shè)不良的SIR水平歸因于設(shè)備1108在小區(qū)1102的邊緣處操作并且因此受比如設(shè)備1118這樣的設(shè)備所干擾這一事實(shí)。但是設(shè)備1108將同時(shí)干擾設(shè)備1118。因此，在步驟中分配奇數(shù)組或者偶數(shù)組優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于基站1114給設(shè)備1118分配相對(duì)的組。因而，當(dāng)設(shè)備1108報(bào)告對(duì)于給它分配的無(wú)論是奇數(shù)組還是偶數(shù)組的SIR測(cè)量結(jié)果時(shí)，在步驟1410中的比較應(yīng)當(dāng)表明SIR水平現(xiàn)在在閾值水平以下。因此，基站1110在步驟1414中使分配的組可為設(shè)備1108所用。同樣，通過(guò)返回到步驟1402，設(shè)備1108優(yōu)選地定期地更新SIR測(cè)量結(jié)果。步驟1410的比較有可能表明SIR水平仍然在閾值以上，這應(yīng)當(dāng)指示第三設(shè)備如設(shè)備1116仍然在干擾設(shè)備1108，在這一情況下基站1110可以被預(yù)先編程用以在步驟1416中將每第三組分配給設(shè)備1108。這應(yīng)當(dāng)分別對(duì)應(yīng)于基站1114和1112將非干擾信道對(duì)應(yīng)地分配給設(shè)備1118和1116。因此，設(shè)備1108應(yīng)當(dāng)能夠在分配的子信道組即G1、G4等上操作而無(wú)不適當(dāng)?shù)母蓴_。同樣，通過(guò)返回到步驟1402，設(shè)備1108優(yōu)選地定期地更新SIR測(cè)量結(jié)果。任選地，第三比較步驟(未示出)可以在步驟1416后實(shí)施以確保分配給設(shè)備1408的組擁有用于恰當(dāng)操作的足夠SIR水平。另外，如果有更多相鄰小區(qū)，即如果在第4或者甚至第5相鄰小區(qū)中的設(shè)備有可能干擾設(shè)備1108，則圖14的過(guò)程將繼續(xù)下去，而子信道組甚至將進(jìn)一步被劃分以在給設(shè)備1108分配的子信道上確保足夠的SIR水平。
即使圖14的過(guò)程減少可為小區(qū)1102、1104和1106的邊緣處的設(shè)備所用的帶寬，仍然能夠以這樣一種方式使用SIR測(cè)量結(jié)果以便增加數(shù)據(jù)速率并且因此回收或者甚至增加帶寬。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，分別在基站1102、1104和1106中以及在與之通信的設(shè)備如設(shè)備1108、1114和1116中使用的發(fā)送器和接收器必須能夠動(dòng)態(tài)地改變用于一些或者所有子信道的符號(hào)映射方案。例如，在一些實(shí)施例中，符號(hào)映射方案可以在BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM等之中動(dòng)態(tài)地改變。隨著符號(hào)映射方案變得更高，即朝著32QAM改變，恰當(dāng)操作所需SIR水平變得更高，即可以經(jīng)受越來(lái)越少的干擾。因此，一旦為每個(gè)組確定SIR水平，例如基站1110這樣的基站就可以確定對(duì)于每個(gè)子信道組可以支持什么符號(hào)映射方案，并且相應(yīng)地改變調(diào)制方案。設(shè)備1108必須也改變符號(hào)映射方案以對(duì)應(yīng)于基站的符號(hào)映射方案。該改變可以針對(duì)所有的組統(tǒng)一地來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者它可以針對(duì)單獨(dú)的組來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，符號(hào)映射方案可以根據(jù)實(shí)施例而僅在前向鏈路上、僅在反向鏈路上或者在這二者上改變。因此，通過(guò)保持用以動(dòng)態(tài)地分配子信道和動(dòng)態(tài)地改變用于所分配的子信道的符號(hào)映射方案這一能力，這里描述的系統(tǒng)和方法相較于常規(guī)系統(tǒng)提供了用于以更高的性能水平保持更高的可用帶寬的能力。然而，為了完全實(shí)現(xiàn)上述益處，迄今為止所述系統(tǒng)和方法必須能夠以既成本有效又便利的方式來(lái)實(shí)施。另外，該實(shí)施必須包括可重新配置性，從而根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法單個(gè)設(shè)備可以在不同類型的通信系統(tǒng)之間移動(dòng)而仍然保持最佳性能。以下描述具體舉例說(shuō)明被配置用于以提供上文剛描述過(guò)的能力這一方式根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法來(lái)操作的硬件實(shí)施的高級(jí)實(shí)施例。
5.采樣發(fā)送器實(shí)施例圖15是圖示了根據(jù)上述系統(tǒng)和方法配置用于無(wú)線通信的發(fā)送器1500的示例性實(shí)施例的邏輯框圖。該發(fā)送器例如可以在比如基站606這樣的基站內(nèi)或者比如設(shè)備604這樣的通信設(shè)備內(nèi)。提供發(fā)送器1500以圖示在根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法所配置的發(fā)送器中可以包含的邏輯部件。本意不在于將使用多個(gè)子信道在寬帶信道進(jìn)行無(wú)線通信的系統(tǒng)和方法限制于任何特定發(fā)送器配置或者任何特定無(wú)線通信系統(tǒng)。
在了解了這一點(diǎn)的情況下，可以看出發(fā)送器1500包括串行到并行轉(zhuǎn)換器1504，該轉(zhuǎn)換器被配置用以接收包含數(shù)據(jù)速率R的串行數(shù)據(jù)流1502。串行到并行轉(zhuǎn)換器1504將數(shù)據(jù)流1502轉(zhuǎn)換成N個(gè)并行數(shù)據(jù)流1520，其中N是子信道200的數(shù)目。應(yīng)當(dāng)注意，盡管以下討論假設(shè)了使用單個(gè)串行數(shù)據(jù)流，但是如果需要或者希望則也可以使用多個(gè)串行數(shù)據(jù)流。在任何情況下，每個(gè)并行數(shù)據(jù)流1502的數(shù)據(jù)速率于是為R/N。每個(gè)數(shù)據(jù)流1520然后被發(fā)送到擾頻器、編碼器和交織器塊1506。擾頻、編碼和交織是在許多無(wú)線通信發(fā)送器中實(shí)施的普遍技術(shù)并且有助于提供魯棒、安全的通信。將出于說(shuō)明性的目的而簡(jiǎn)短地說(shuō)明這些技術(shù)的例子。擾頻分解將要發(fā)送的數(shù)據(jù)以便平滑發(fā)送數(shù)據(jù)的譜密度。例如，如果數(shù)據(jù)包含長(zhǎng)串的“1”，則在譜密度中將有尖峰。此尖峰可能在無(wú)線通信系統(tǒng)中造成較大干擾。通過(guò)分解該數(shù)據(jù)，可以平滑譜密度以避免任何這樣的尖峰。經(jīng)常通過(guò)將數(shù)據(jù)與隨機(jī)序列異或來(lái)實(shí)現(xiàn)擾頻。對(duì)并行位流1520進(jìn)行編碼，例如可以提供前向糾錯(cuò)(FEC)。FEC的目的在于通過(guò)將一些悉心設(shè)計(jì)的冗余信息添加到通過(guò)通信信道所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來(lái)提高該信道的容量。添加此冗余信息的過(guò)程稱為信道編碼。卷積編碼和塊編碼是兩種主要的信道編碼形式。卷積代碼每次對(duì)一位或者數(shù)位的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。塊代碼對(duì)相對(duì)大的(通常多至兩百個(gè)字節(jié))消息塊進(jìn)行操作。有各種有用的卷積代碼和塊代碼，并且有各種算法用于對(duì)接收的編碼信息序列進(jìn)行解碼以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。例如，具有Viterbi解碼的卷積編碼或者Turbo編碼是對(duì)于傳輸信號(hào)在其中主要受添加性白高斯噪聲(AWGN)所破壞的信道或者甚至僅經(jīng)歷衰落的信道特別適合的FEC技術(shù)。卷積代碼通常使用兩個(gè)參數(shù)來(lái)描述代碼速率和約束長(zhǎng)度。代碼速率k/n被表達(dá)為在給定的編碼器循環(huán)中進(jìn)入卷積編碼器中的位的數(shù)目(k)與卷積編碼器所輸出的信道符號(hào)的數(shù)目(n)之比。公共代碼速率是1/2，這意味著對(duì)于輸入到編碼器中的每1位產(chǎn)生2個(gè)符號(hào)。約束長(zhǎng)度參數(shù)K表示卷積編碼器的“長(zhǎng)度”，即有多少k-位級(jí)可用來(lái)饋給產(chǎn)生輸出符號(hào)的組合邏輯。與K密切有關(guān)的是參數(shù)m，該參數(shù)指示了在輸入位首次在對(duì)卷積編碼器的輸入處出現(xiàn)之后在多少編碼器循環(huán)中保留該輸入位并且將它用于編碼。m參數(shù)可以被考慮為編碼器的存儲(chǔ)器長(zhǎng)度。交織被用來(lái)減少衰落效應(yīng)。交織混淆數(shù)據(jù)的次序，從而如果衰落干擾了傳輸信號(hào)的一部分，則整個(gè)消息將不受影響。這是因?yàn)橐坏┰诮邮掌髦袑?duì)該消息進(jìn)行解交織和解碼，丟失的數(shù)據(jù)將包含整個(gè)消息的非鄰接部分。換而言之，衰落將干擾該交織消息的鄰接部分，但是當(dāng)對(duì)該消息進(jìn)行解交織時(shí)，受干擾的部分?jǐn)U展遍布整個(gè)消息。使用比如FEC這樣的技術(shù)，則可以填充遺失的信息，或者丟失數(shù)據(jù)的影響恰是可以忽略的。
在塊1506之后，每個(gè)并行數(shù)據(jù)流1520被發(fā)送到符號(hào)映射器1508。符號(hào)映射器1508將諸如BPSK、QPSK等必要符號(hào)映射應(yīng)用到每個(gè)并行數(shù)據(jù)流1520。符號(hào)映射器1508優(yōu)選地是可編程的，從而可以例如響應(yīng)于針對(duì)每個(gè)子信道202而報(bào)告的SIR來(lái)改變對(duì)并行數(shù)據(jù)流所應(yīng)用的調(diào)制。也優(yōu)選的是，每個(gè)符號(hào)映射器1508可分別地編程為使得可以選擇用于每個(gè)子信道的最佳符號(hào)映射方案并且將之應(yīng)用于每個(gè)并行數(shù)據(jù)流1520。在符號(hào)映射器1508之后，并行數(shù)據(jù)流1520被發(fā)送到調(diào)制器1510。下文描述調(diào)制器1510的示例性實(shí)施例的重要方面和特征。在調(diào)制器1510之后，并行數(shù)據(jù)流1520被發(fā)送到求和器1512，該求和器被配置用以將并行數(shù)據(jù)流求和并且由此生成包含每個(gè)單獨(dú)處理的并行數(shù)據(jù)流1520的單個(gè)串行數(shù)據(jù)流1518。串行數(shù)據(jù)流1518然后被發(fā)送到無(wú)線電發(fā)送器1514，它在這里根據(jù)已知技術(shù)利用RF載波來(lái)調(diào)制、加以放大并且經(jīng)由天線1516來(lái)發(fā)送。下文描述可以與這里描述的系統(tǒng)和方法結(jié)合使用的無(wú)線電模塊實(shí)施例。傳輸信號(hào)占用通信信道100的整個(gè)帶寬B，并且包含如下每個(gè)離散并行數(shù)據(jù)流1520，這些數(shù)據(jù)流被編碼到它們?cè)趲払內(nèi)的相應(yīng)子信道102上。將并行數(shù)據(jù)流1520編碼到適當(dāng)?shù)淖有诺?02上要求每個(gè)并行數(shù)據(jù)流1520在頻率上被移位適當(dāng)?shù)钠啤＿@是在調(diào)制器1510中實(shí)現(xiàn)的。
圖16是根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法的調(diào)制器1600的示例性實(shí)施例的邏輯框圖。重要的是，調(diào)制器1600獲取并行數(shù)據(jù)流1602，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)流1602執(zhí)行時(shí)分調(diào)制(TDM)或者頻分調(diào)制(FDM)，使用濾波器1612對(duì)它們進(jìn)行濾波，然后使用頻移器1614在頻率上對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行移位，從而它們占用適當(dāng)?shù)淖有诺?。濾波器1612應(yīng)用所需的脈沖急變(snapping)，即它們應(yīng)用在部分1中描述的滾降因子。經(jīng)頻移的并行數(shù)據(jù)流1602然后被求和并且發(fā)送。調(diào)制器1600也可以包括速率控制器1604、頻率編碼器1606和插補(bǔ)器1610。圖6中所示的所有部件都在以下段落中并且結(jié)合圖17-23來(lái)具體地描述。
圖17圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法的速率控制器1700的一個(gè)示例性實(shí)施例。速率控制器1700被用來(lái)控制每個(gè)并行數(shù)據(jù)流1602的數(shù)據(jù)速率。在速率控制器1700中，例如通過(guò)重復(fù)數(shù)據(jù)流d(0)至d(7)將數(shù)據(jù)速率減半從而產(chǎn)生其中a(0)與a(8)相同、a(1)與a(9)相同等的流a(0)至a(15)。圖17圖示了以這種方式重復(fù)數(shù)據(jù)流的效果是獲取被編碼到前8個(gè)子信道1702上的數(shù)據(jù)流，并且在接著8個(gè)子信道1702上復(fù)制它們。正如所見，7個(gè)子信道對(duì)包含相同或者復(fù)制的數(shù)據(jù)流的子信道1702進(jìn)行分離。因此，例如如果衰落影響一個(gè)子信道1702，則攜帶相同數(shù)據(jù)的其它子信道1702可能不會(huì)受影響，即在復(fù)制的數(shù)據(jù)流之間有頻率分集。因此通過(guò)犧牲數(shù)據(jù)速率，在這一情況下是將數(shù)據(jù)速率減半，來(lái)實(shí)現(xiàn)更魯棒的傳輸。另外，通過(guò)復(fù)制數(shù)據(jù)流d(0)至d(8)來(lái)提供的魯棒性可以通過(guò)經(jīng)由擾頻器1704向復(fù)制的數(shù)據(jù)流施加擾頻來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)。應(yīng)當(dāng)注意，數(shù)據(jù)速率可以減少一半以上，例如減少四或者更多。可選地，數(shù)據(jù)速率也可以按照除一半以外的數(shù)量而減少。例如n個(gè)數(shù)據(jù)流的信息被編碼到m個(gè)子信道上，其中m＞n。因此，為了將速率減少2/3，來(lái)自一個(gè)數(shù)據(jù)流的信息可以在第一子信道上被編碼，來(lái)自第二數(shù)據(jù)流的信息可以在第二數(shù)據(jù)信道上被編碼，而兩個(gè)數(shù)據(jù)流之和或者之差可以在第三信道上被編碼。在這一情況下，需要對(duì)第三信道中的功率應(yīng)用恰當(dāng)?shù)目s放。否則，第三信道中的功率可以例如兩倍于前兩個(gè)信道中的功率。優(yōu)選地，速率控制器1700是可編程的，從而可以響應(yīng)于某些操作因子來(lái)改變數(shù)據(jù)速率。例如，如果針對(duì)子信道1702而報(bào)告的SIR較低，則速率控制器1700可以被編程用于以重復(fù)的方式來(lái)提供更魯棒的傳輸以確保沒(méi)有數(shù)據(jù)因干擾而丟失。此外，例如室內(nèi)、室外、視線這樣不同類型的無(wú)線通信系統(tǒng)可能要求改變魯棒性的等級(jí)。因此，速率控制器1700可以被調(diào)節(jié)用來(lái)為特定類型的通信系統(tǒng)提供最小的所需魯棒性。此類可編程性不但確保魯棒的通信，它也可以用來(lái)允許單個(gè)設(shè)備在通信系統(tǒng)之間移動(dòng)并且保持優(yōu)良的性能。
圖18圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法的速率控制器1800的可選示例性實(shí)施例。在速率控制器1800中增加而不是減少數(shù)據(jù)速率。這是使用串行到并行轉(zhuǎn)換器1802將例如每個(gè)數(shù)據(jù)流d(0)至d(15)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)數(shù)據(jù)流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。延遲電路1804然后將每個(gè)串行到并行轉(zhuǎn)換器1802所生成的兩個(gè)數(shù)據(jù)流之一延遲1/2個(gè)符號(hào)時(shí)段。因此，數(shù)據(jù)流d(0)至d(15)被變換成數(shù)據(jù)流a(0)至a(31)。特定串行到并行轉(zhuǎn)換器1802和關(guān)聯(lián)延遲電路1804所生成的數(shù)據(jù)流然后必須被求和并且編碼到適當(dāng)?shù)淖有诺郎?。例如，?shù)據(jù)流a(0)和a(1)必須被求和并且編碼到第一子信道上。優(yōu)選地，這些數(shù)據(jù)流在每個(gè)數(shù)據(jù)流由濾波器1612脈沖整形之后被求和。因此，速率控制器1604優(yōu)選地是可編程的，從而如特定類型的無(wú)線通信系統(tǒng)所要求的那樣，或者如通信信道條件或者子信道條件所要求的那樣，可以如在速率控制器1800中那樣增加數(shù)據(jù)速率或者如在速率控制器1700中那樣減少數(shù)據(jù)速率。在增加數(shù)據(jù)速率的情況下，濾波器1612也優(yōu)選地是可編程的，從而它們可以被配置用以向例如數(shù)據(jù)流a(0)至a(31)應(yīng)用脈沖整形，然后對(duì)適當(dāng)?shù)牧髑蠛鸵陨蛇m當(dāng)數(shù)目的并行數(shù)據(jù)流以便發(fā)送到頻移器1614。以圖18中所示方式來(lái)增加數(shù)據(jù)速率的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)質(zhì)上可以實(shí)現(xiàn)較高的符號(hào)映射速率而不改變符號(hào)映射器1508中使用的符號(hào)映射。一旦對(duì)數(shù)據(jù)流求和，就在頻率上對(duì)求和的流進(jìn)行移位，從而它們駐留于適當(dāng)?shù)淖有诺乐小５怯捎诿恳粋€(gè)符號(hào)的位的數(shù)目已經(jīng)加倍，所以符號(hào)映射速率已經(jīng)加倍。因此，例如4QAM符號(hào)映射可以被轉(zhuǎn)換成16QAM符號(hào)映射，即使SIR對(duì)于以別的方式所應(yīng)用的16QAM符號(hào)映射而言過(guò)高仍然如此。換而言之，對(duì)速率控制器1800進(jìn)行編程以便以圖18中所示方式來(lái)增加數(shù)據(jù)速率可以增加符號(hào)映射，即使在信道條件在別的情況下不允許這一點(diǎn)時(shí)仍然如此，這又可以允許通信設(shè)備無(wú)論通信系統(tǒng)的類型如何都保持足夠的或者甚至優(yōu)良的性能。如圖18中所示那樣增加數(shù)據(jù)速率的缺點(diǎn)在于增加干擾和接收器復(fù)雜度。前者歸因于增加的數(shù)據(jù)數(shù)量。后者歸因于每個(gè)符號(hào)由于1/2符號(hào)重疊而不能獨(dú)立地加以處理這一事實(shí)。因此，在實(shí)施比如速率控制器1800這樣的速率控制器時(shí)必須針對(duì)增加的符號(hào)映射能力來(lái)權(quán)衡這些問(wèn)題。
圖19圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法的頻率編碼器1900的一個(gè)示例性實(shí)施例。類似于速率編碼，頻率編碼優(yōu)選地用來(lái)提供增加的通信魯棒性。在頻率編碼1900中，多個(gè)數(shù)據(jù)流之和或者之差被編碼到每個(gè)子信道上。這通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)使用加法器1902分別將數(shù)據(jù)流d(0)至d(7)與數(shù)據(jù)流d(8)至d(15)求和，而加法器1904分別從數(shù)據(jù)流d(8)至d(15)中減去數(shù)據(jù)流d(0)至d(7)。因此，加法器1902和1904所生成的數(shù)據(jù)流a(0)至a(15)包含與多個(gè)數(shù)據(jù)流d(0)至d(15)有關(guān)的信息。例如，a(0)包含d(0)與d(8)之和，即d(0)+d(8)，而a(8)包含d(8)-d(0)。因此，例如如果a(0)或者a(8)由于衰落而未收到，則仍然可以從數(shù)據(jù)流a(8)中取回?cái)?shù)據(jù)流d(0)和d(8)這二者。實(shí)質(zhì)上，數(shù)據(jù)流d(0)至d(15)與a(0)至a(15)之間的關(guān)系是矩陣關(guān)系。因此，如果接收器知道所要應(yīng)用的正確矩陣，則它可以從a(0)至a(15)中恢復(fù)d(0)至d(15)之和以及之差。優(yōu)選地，頻率編碼器1900是可編程的，從而可以在需要時(shí)啟用和禁用它以便提供魯棒性。優(yōu)選地，加法器1902和1904也是可編程的，從而可以向d(0)至d(15)應(yīng)用不同矩陣。在頻率編碼(如果包括它)之后，數(shù)據(jù)流1602被發(fā)送到TDM/FDM塊1608。TDM/FDM塊1608如特定實(shí)施例所要求的那樣對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行TDM或者FDM。圖20圖示了配置用以對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行TDM的TDM/FDM塊2000的示例性實(shí)施例。提供TDM/FDM塊2000以說(shuō)明在配置用以對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行TDM的TDM/FDM塊中可以包括的邏輯部件。根據(jù)實(shí)際的實(shí)施，可以包括或者可以不包括這些邏輯部件中的一些邏輯部件。TDM/FDM塊2000包括子塊重復(fù)器2002、子塊擾頻器2004、子塊終止器2006、子塊重復(fù)器2008和SYNC插入器2010。子塊重復(fù)器2002被配置用以接收數(shù)據(jù)子塊，比如包含例如位a(0)至a(3)的塊2012。子塊重復(fù)器然后被配置用以重復(fù)塊2012以提供重復(fù)，這又促成更魯棒的通信。因此，子塊重復(fù)器2002生成包含2個(gè)塊2012的塊2014。子塊擾頻器2004然后被配置用以接收塊2014并且對(duì)它擾頻，由此生成塊2016。一種擾頻方法可以是如在塊2016中所示那樣反轉(zhuǎn)塊2014的一半。但是根據(jù)實(shí)施例也可以實(shí)施其它擾頻方法。子塊終止器2006獲取子塊擾頻器2004所生成的塊2016，并且將終止塊2034添加到塊2016的前方以形成塊2018。終止塊2034確?？梢栽诮邮掌髦歇?dú)立地處理每個(gè)塊。沒(méi)有終止塊2034，一些塊可能例如由于多徑而延遲，而它們將因此與下一數(shù)據(jù)塊的部分重疊。但是通過(guò)包含終止塊2034，可以防止所延遲的塊與下一塊中的任何實(shí)際數(shù)據(jù)重疊。終止塊2034可以是循環(huán)前綴終止2036。循環(huán)前綴終止2036簡(jiǎn)單地重復(fù)塊2018的最后數(shù)個(gè)符號(hào)。因此，例如如果循環(huán)前綴終止2036長(zhǎng)為三個(gè)符號(hào)，則它將簡(jiǎn)單地重復(fù)塊2018的最后三個(gè)符號(hào)?？蛇x地，終止塊2034可以包含發(fā)送器和接收器均已知的符號(hào)序列。對(duì)使用什么類型的塊終止2034的選擇可以影響在接收器中使用什么類型的均衡器。因此，當(dāng)確定在TDM/FDM塊2000中使用什么類型的終止塊2034時(shí)必須考慮接收器復(fù)雜度和均衡器的選擇。在子塊終止器2006之后，TDM/FDM塊2000可以包括配置用以執(zhí)行第二塊重復(fù)步驟的子塊重復(fù)器2008，在該步驟中重復(fù)塊2018以形成塊2020。在某些實(shí)施例中，子塊重復(fù)器可以被配置用以還執(zhí)行第二塊擾頻步驟。在子塊重復(fù)器2008(如果包括)之后，TDM/FDM塊2000包括SYNC插入器2010，該SYNC插入器2010被配置用以在預(yù)定數(shù)目的塊2020之后定期地插入適當(dāng)?shù)耐酱a2032和/或?qū)⒁阎?hào)插入到每個(gè)塊中。在部分中討論同步代碼2032的目的。
另一方面，圖21圖示了配置用于FDM的TDM/FDM塊2100的示例性實(shí)施例，該TDM/FDM塊2100包括子塊重復(fù)器2102、子塊擾頻器2104、塊編碼器2106、子塊變換器2108、子塊終止器2110和SYNC插入器2112。子塊重復(fù)器2102重復(fù)塊2114并且生成塊2116。子塊擾頻器然后對(duì)塊2116進(jìn)行擾頻從而生成塊2118。子塊編碼器2106獲取塊并且生成符號(hào)b。這要求接收器中更魯棒但是更復(fù)雜的聯(lián)合解調(diào)。子塊變換器2108然后對(duì)塊2120執(zhí)行變換從而生成塊2122。優(yōu)選地，該變換是對(duì)塊2120進(jìn)行的IFFT，這允許在接收器中使用更高效的均衡器。接著，子塊終止器2110終止塊2122從而生成塊2124，而SYNC插入器2112在某一數(shù)目的塊2124之后定期地插入同步代碼2126和/或?qū)⒁阎?hào)插入到每個(gè)塊中。優(yōu)選地，子塊終止器2110僅使用如上所述的循環(huán)前綴終止。這同樣允許更高效的接收器設(shè)計(jì)。提供TDM/FDM塊2100以說(shuō)明在配置用以對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行FDM的TDM/FDM塊中可以包括的邏輯部件。根據(jù)實(shí)際的實(shí)施，可以包括或者可以不包括這些邏輯部件中的一些邏輯部件。另外，TDM/FDM塊2000和2100優(yōu)選地是可編程的，從而可以如特定實(shí)施所要求的那樣包括適當(dāng)?shù)倪壿嫴考?。這允許一種并入有塊2000或者2100之一的設(shè)備在具有不同要求的不同系統(tǒng)之間移動(dòng)。另外，優(yōu)選的是，圖16中的TDM/FDM塊1608是可編程的，從而它可以被編程用以如特定通信系統(tǒng)所要求的那樣執(zhí)行比如結(jié)合塊2000所述那樣的TDM或者比如結(jié)合塊2100所述那樣的FDM。在圖16中的TDM/FDM塊1608之后，并行數(shù)據(jù)流優(yōu)選地被傳遞到插補(bǔ)器1610。在插補(bǔ)器1610之后，并行數(shù)據(jù)流被傳遞到濾波器1612，這些濾波器應(yīng)用了結(jié)合第1部分中等式(2)的滾降因子所述的脈沖急變。然后，并行數(shù)據(jù)流被發(fā)送到頻移器1614，該頻移器1614被配置用以將每個(gè)并行數(shù)據(jù)流移位與特定并行數(shù)據(jù)流所關(guān)聯(lián)到的子信道相關(guān)聯(lián)的頻率偏移。
圖22圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法的頻移器2200的示例性實(shí)施例。正如所見，頻移器2200包括乘法器2202，該乘法器2202被配置用以將每個(gè)并行數(shù)據(jù)流乘以適當(dāng)?shù)闹笖?shù)以實(shí)現(xiàn)所需頻移。每個(gè)指數(shù)的形式為exp(j2πfcnT/nM)，其中c是對(duì)應(yīng)的子信道，例如c＝0至N-1，而n是時(shí)間。優(yōu)選地，圖16中的頻移器1614是可編程的，從而可以針對(duì)各種不同系統(tǒng)來(lái)提供各種信道/子信道配置。可選地，IFFT塊可以取代頻移器1614，而濾波可以在IFFT塊之后完成。此類實(shí)施可以根據(jù)實(shí)施而更加高效。在并行數(shù)據(jù)流被移位之后，例如在圖15的求和器1512中對(duì)它們求和。然后使用所用通信信道的整個(gè)帶寬B來(lái)傳輸求和的數(shù)據(jù)流。但是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流也包含每個(gè)如下并行數(shù)據(jù)流，這些并行數(shù)據(jù)流在頻率上被移位為使得它們占用適當(dāng)?shù)淖有诺?。因此，每個(gè)子信道可以分配給一個(gè)用戶，或者每個(gè)子信道可以攜帶去往不同用戶的數(shù)據(jù)流。在第3b部分中描述了對(duì)子信道的分配。然而，無(wú)論如何分配子信道，每個(gè)用戶將接收包含所有子信道的整個(gè)帶寬，但是將僅對(duì)分配給該用戶的那些子信道進(jìn)行解碼。
6.采樣接收器實(shí)施例圖23圖示了可以根據(jù)本發(fā)明來(lái)配置的接收器2300的示例性實(shí)施例。接收器2300包括配置用以接收比如發(fā)送器1500這樣的發(fā)送器所發(fā)送的消息的天線2302。因此，天線2302被配置用以接收寬帶消息，該寬帶消息包含被劃分成帶寬B的子信道的寬帶信道的整個(gè)帶寬B。如上所述，該寬帶消息包含各自編碼到每個(gè)對(duì)應(yīng)子信道上的多個(gè)消息。所有子信道可以分配給或者可以不分配給包括接收器2300的設(shè)備；因此，可以要求或者可以不要求接收器2300對(duì)所有子信道進(jìn)行解碼。在該消息由天線2300接收之后，它被發(fā)送到無(wú)線電接收器2304，該接收器被配置用以去除與寬帶通信信道相關(guān)聯(lián)的載波并且提取包含發(fā)送器所發(fā)送的數(shù)據(jù)流的基帶信號(hào)。下文具體地描述示例性無(wú)線電接收器實(shí)施例?；鶐盘?hào)然后被發(fā)送到相關(guān)器2306和解調(diào)器2308。相關(guān)器2306被配置用以與如在第3部分中所述那樣在數(shù)據(jù)流中插入的同步代碼相關(guān)。它也優(yōu)選地被配置用以執(zhí)行如在第3(b)部分中所述的SIR和多徑估計(jì)。解調(diào)器2308被配置用以從分配給包括接收器2300的設(shè)備的每個(gè)子信道中提取并行數(shù)據(jù)流并且從中生成單個(gè)數(shù)據(jù)流。
圖24圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法的解調(diào)器2400的示例性實(shí)施例。解調(diào)器2400包括頻移器2402，該頻移器2402被配置用以將頻率偏移施加到基帶數(shù)據(jù)流，從而包含基帶數(shù)據(jù)流的并行數(shù)據(jù)流可以在接收器2300中獨(dú)立地被處理。因此，頻移器2402的輸出是多個(gè)并行數(shù)據(jù)流，其然后優(yōu)選地由濾波器2404進(jìn)行濾波。濾波器2404向每個(gè)并行數(shù)據(jù)流應(yīng)用與在例如發(fā)送器1500這樣的發(fā)送器中應(yīng)用的脈沖整形相對(duì)應(yīng)的濾波器?？蛇x地，F(xiàn)FT塊可以取代頻移器2402，而濾波可以在FFT塊之后完成。此類實(shí)施可以根據(jù)實(shí)施而更加高效。接著，解調(diào)器2400優(yōu)選地包括被配置用以抽取并行位流的數(shù)據(jù)速率的提取器(decimator)2406。以較高速率進(jìn)行采樣有助于確保對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確的重新創(chuàng)建。但是數(shù)據(jù)速率越高，均衡器2408就變得越大和越復(fù)雜。因此，采樣率以及因此采樣數(shù)目可以由提取器2406減少到允許較小和較廉價(jià)的均衡器2408的適當(dāng)水平。均衡器2408被配置用以減少接收器2300中的多徑效應(yīng)。下文將更完全地討論它的操作。在均衡器2408之后，并行數(shù)據(jù)流被發(fā)送到解擾頻器、解碼器和解交織器2410，其執(zhí)行擾頻器、編碼器和交織器1506的相對(duì)操作以便再現(xiàn)發(fā)送器中生成的原始數(shù)據(jù)。并行數(shù)據(jù)流然后被發(fā)送到從并行數(shù)據(jù)流生成單個(gè)串行數(shù)據(jù)流的并行到串行轉(zhuǎn)換器2412。均衡器2408使用相關(guān)器2306所提供的多徑估計(jì)來(lái)均衡接收器2300中的多徑效應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，均衡器2408包括在解調(diào)器2400中對(duì)每個(gè)并行數(shù)據(jù)流進(jìn)行操作的單入單出(SISO)均衡器。在這一情況下，包括均衡器2408的每個(gè)SISO均衡器接收單個(gè)輸入并且生成單個(gè)均衡輸出。可選地，每個(gè)均衡器可以是多入多出(MIMO)或者多入單出(MISO)均衡器。例如當(dāng)在發(fā)送器中包括頻率編碼器或者速率控制器如頻率編碼器1900時(shí)可能要求多個(gè)輸入。由于頻率編碼器1900將來(lái)自多個(gè)并行數(shù)據(jù)流的信息編碼到每個(gè)子信道上，所以包括均衡器2408的每個(gè)均衡器需要均衡多個(gè)子信道。因此，例如如果解調(diào)器2400中的并行數(shù)據(jù)流包含d(1)+d(8)，則均衡器2408將需要一起均衡d(1)和d(8)。均衡器2408然后可以生成與d(1)或者d(8)相對(duì)應(yīng)的單個(gè)輸出(MISO)，或者它可以生成d(1)和d(8)這二者(MIMO)。均衡器2408也可以根據(jù)實(shí)施例而是時(shí)域均衡器(TDE)或者頻域均衡器(FDE)。一般而言，如果發(fā)送器中的調(diào)制器對(duì)并行數(shù)據(jù)流執(zhí)行TDM則均衡器2408是TDE，而如果調(diào)制器執(zhí)行FDM則均衡器2408是FDE。但是即使在發(fā)送器中使用TDM，均衡器2408仍然可以是FDE。因此，在判決在發(fā)送器中使用什么類型的塊終止時(shí)應(yīng)當(dāng)將優(yōu)選的均衡器類型納入考慮之中。鑒于功率要求，經(jīng)常優(yōu)選的是在無(wú)線通信系統(tǒng)中在前向鏈路上使用FDM而在反向鏈路上使用TDM。與發(fā)送器1500一樣，包括解調(diào)器2400的各種部件優(yōu)選地是可編程的，從而單個(gè)設(shè)備可以在多個(gè)不同系統(tǒng)中操作而仍然保持優(yōu)良性能，這是這里描述的系統(tǒng)和方法的主要優(yōu)點(diǎn)。因而，上文的討論提供了用于實(shí)施信道接入?yún)f(xié)議的系統(tǒng)和方法，該信道接入?yún)f(xié)議允許發(fā)送器和接收器硬件根據(jù)通信系統(tǒng)來(lái)稍加重新編程。因此，當(dāng)設(shè)備從一個(gè)系統(tǒng)移動(dòng)到另一系統(tǒng)時(shí)，它優(yōu)選地按照要求重新配置硬件即發(fā)送器和接收器，并且切換到與新系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的協(xié)議棧。重新配置接收器的一個(gè)重要部分是對(duì)均衡器重新配置或者進(jìn)行編程，因?yàn)槎鄰绞轻槍?duì)各類系統(tǒng)的主要問(wèn)題。然而，多徑根據(jù)系統(tǒng)類型而變化，這在前文中已經(jīng)意味著對(duì)于不同類型的通信系統(tǒng)而言要求不同的均衡器。然而，在先前部分中描述的信道接入?yún)f(xié)議允許使用只需針對(duì)在各種系統(tǒng)中的操作來(lái)稍加重新配置的均衡器。
a.采樣均衡器實(shí)施例圖25圖示了一種說(shuō)明了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法配置均衡器2506的方式的接收器2500的示例性實(shí)施例。在討論接收器2500的配置之前，應(yīng)當(dāng)注意，一種用以配置均衡器2506的方式是簡(jiǎn)單地對(duì)于每一信道包括一個(gè)均衡器(對(duì)于這里描述的系統(tǒng)和方法，信道等效于如上所述的子信道)。比如相關(guān)器2306(圖23)這樣的相關(guān)器然后可以為均衡器2506提供對(duì)存在的任何多徑直至某一最大數(shù)目的多徑的數(shù)目、幅度和相位的估計(jì)。這也稱為信道沖激響應(yīng)(CIR)。多徑的最大數(shù)目基于對(duì)于特定實(shí)施的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。CIR中所含多徑越多，接收器所具有的路徑分集就越多而系統(tǒng)中的通信就越魯棒。下文更完全一些地討論路徑分集。如果對(duì)于每一信道有一個(gè)均衡器2506，則優(yōu)選地從相關(guān)器(未示出)直接地向均衡器2506提供CIR。如果使用這樣的相關(guān)器配置，則均衡器2506可以慢速地運(yùn)行，但是整個(gè)均衡過(guò)程相對(duì)快速。對(duì)于信道數(shù)目相對(duì)少的系統(tǒng)，這樣的配置因此是優(yōu)選的。然而，問(wèn)題在于在不同類型的通信系統(tǒng)中使用的信道的數(shù)目有很大差異。例如，室外系統(tǒng)可以具有多達(dá)256個(gè)信道。這將要求256個(gè)均衡器2506，這會(huì)使得接收器的設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜和昂貴。因此，對(duì)于具有大量信道的系統(tǒng)，圖25中所示配置是優(yōu)選的。在接收器2500中，多個(gè)信道共用每個(gè)均衡器2506。例如，每個(gè)均衡器可以由4個(gè)信道共用，例如如圖25中所示為CH1-ch4、Ch5-CH8等。在這一情況下，接收器2500優(yōu)選地包括被配置用以存儲(chǔ)在每個(gè)信道上到達(dá)的信息的存儲(chǔ)器2502。存儲(chǔ)器2502優(yōu)選地被劃分成子部分2504，各子部分2504被配置用以存儲(chǔ)用于特定信道子集的信息。用于每個(gè)子集中每個(gè)信道的信息然后交替地被發(fā)送到適當(dāng)?shù)木馄?506，該均衡器2506基于針對(duì)那一信道所提供的CIR來(lái)均衡該信息。在這一情況下，每個(gè)均衡器必須比其在每一信道僅有一個(gè)均衡器時(shí)運(yùn)行得快得多。例如，與1個(gè)信道相較而言，均衡器2506將需要運(yùn)行4倍或者更多倍那樣快以便有效地均衡4個(gè)信道。此外，要求額外的存儲(chǔ)器2502以緩存信道信息。但是總而言之，由于有較少的均衡器，所以接收器2500的復(fù)雜度減少。這應(yīng)當(dāng)也降低用以實(shí)施接收器2500的總成本。優(yōu)選地，存儲(chǔ)器2502以及向特定均衡器所發(fā)送的信道的數(shù)目是可編程的。以這一方式，可以重新配置接收器2500以求對(duì)于給定系統(tǒng)的最佳操作。因此，如果將接收器2500從室外系統(tǒng)移動(dòng)到具有較少信道的室內(nèi)系統(tǒng)，則可以優(yōu)選地重新配置接收器2500，從而對(duì)于每一均衡器有較少信道、甚至少至1個(gè)信道。均衡器2506運(yùn)行的速率也優(yōu)選地是可編程的，從而可以在對(duì)于所均衡的信道的數(shù)目而言最佳的速率來(lái)運(yùn)行均衡器250。此外，如果每個(gè)均衡器2506在均衡多個(gè)信道，則對(duì)于那些多個(gè)路徑的CIR必須交替地提供給每個(gè)均衡器2506。因此優(yōu)選地，也包括存儲(chǔ)器(未示出)以緩存用于每個(gè)信道的CIR信息。適當(dāng)?shù)腃IR信息然后在對(duì)應(yīng)的信道信息被均衡時(shí)從CIR存儲(chǔ)器(未示出)發(fā)送到每個(gè)均衡器。CIR存儲(chǔ)器(未示出)也優(yōu)選地是可編程的，以便無(wú)論接收器2500正在其中進(jìn)行操作的系統(tǒng)類型如何都確保最佳操作。
回到路徑分集這一問(wèn)題，均衡器2506所用路徑的數(shù)目必須考慮到系統(tǒng)中的延遲擴(kuò)展ds。例如，如果系統(tǒng)是在5GHz范圍中工作的室外系統(tǒng)，則通信信道可以包含125MHz的帶寬，即該信道可以從5.725GHz延伸到5.85GHz。如果該信道被劃分成滾降因子r為.125的512個(gè)子信道，則每個(gè)子信道將具有約215KHz的帶寬，這提供約4.6μs的符號(hào)持續(xù)時(shí)間。由于最差情況的延遲擴(kuò)展ds是20μs，所以均衡器2504所用路徑的數(shù)目可以設(shè)置為最大值5。因此將在0μs有第一路徑P1、在4.6μs有第二路徑P2、在9.2μs有第三路徑P3、在13.8μs有第四路徑P4和在接近延遲擴(kuò)展ds的18.4μs有第五路徑P5。在另一實(shí)施例中，可以包括第六路徑以便完全地覆蓋延遲擴(kuò)展ds；然而20μs是最差情況。事實(shí)上，3μs的延遲擴(kuò)展ds是更典型的值。因此在多數(shù)實(shí)例中，延遲擴(kuò)展ds將實(shí)際上較短并且不需要額外路徑?？蛇x地，可以使用較少的子信道，由此提供較大的符號(hào)持續(xù)時(shí)間而不是使用額外路徑。但是這同樣通常將是不需要的。如上所述，均衡器2506是優(yōu)選地可配置的，從而可以針對(duì)各種通信系統(tǒng)來(lái)重新配置它們。因此，例如所用路徑的數(shù)目無(wú)論通信系統(tǒng)如何都必須充足。但是這也依賴于所用子信道的數(shù)目。例如如果接收器2500從在上述室外系統(tǒng)中操作變?yōu)樵谘舆t擴(kuò)展ds為1μs量級(jí)的室內(nèi)系統(tǒng)中操作，則可以優(yōu)選地針對(duì)32個(gè)子信道和5個(gè)路徑來(lái)重新配置接收器2500。假設(shè)相同的125MHz總帶寬，每個(gè)子信道的帶寬約為4MHz而符號(hào)持續(xù)時(shí)間約為250ns。因此，將在零有第一路徑P1以及分別在250ns、500ns、750ns和1μs有后續(xù)路徑P2至P5。因此，對(duì)于室內(nèi)環(huán)境應(yīng)當(dāng)覆蓋延遲擴(kuò)展ds。同樣1μs ds是最差情況，因此在上例中提供的1μs ds將經(jīng)常多于實(shí)際所需。然而，這對(duì)于室內(nèi)系統(tǒng)是優(yōu)選的，因?yàn)樗梢栽试S操作延及室內(nèi)環(huán)境以外，例如恰在室內(nèi)環(huán)境在其中進(jìn)行操作的建筑物以外。對(duì)于用戶有可能在建筑物之間行進(jìn)的校園型環(huán)境，這可以是有利的。
7.無(wú)線通信設(shè)備的采樣實(shí)施例圖26圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法的無(wú)線通信設(shè)備的示例性實(shí)施例。設(shè)備2600例如是配置用于在多個(gè)室內(nèi)和室外通信系統(tǒng)中操作的便攜式通信設(shè)備。因此，設(shè)備2600包括用于通過(guò)無(wú)線通信信道2618來(lái)發(fā)送和接收無(wú)線通信信號(hào)的天線2602?？梢园p工器2604或者開關(guān)，從而發(fā)送器2606和接收器2608可以在相互隔離的同時(shí)均使用天線2602。用于這一目的的雙工器或者開關(guān)是眾所周知的并且將不在這里加以說(shuō)明。發(fā)送器2606是配置用以實(shí)施上述信道接入?yún)f(xié)議的可配置發(fā)送器。因此，發(fā)送器2606能夠?qū)Π鄠€(gè)子信道的寬帶通信信號(hào)進(jìn)行發(fā)送和編碼。另外，發(fā)送器2606被配置為使得可以如在第5部分中所述那樣對(duì)包括發(fā)送器2606在內(nèi)的各種子部件重新配置或者進(jìn)行編程。類似地，接收器2608被配置用以實(shí)施上述信道接入?yún)f(xié)議，并且因此也被配置為使得可以如在第6部分中所述那樣對(duì)包括接收器2608在內(nèi)的各種子部件重新配置或者重新編程。發(fā)送器2606和接收器2608與可以包括各種處理控制器和/或數(shù)字信號(hào)處理(DSP)電路的處理器2610進(jìn)行對(duì)接。處理器2610控制設(shè)備2600的操作，包括對(duì)發(fā)送器2606所要發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行編碼和對(duì)接收器2608所接收的信號(hào)進(jìn)行解碼。設(shè)備2610也可以包括存儲(chǔ)器2612，該存儲(chǔ)器可以被配置用以存儲(chǔ)由處理器2610用來(lái)控制設(shè)備2600的操作的操作指令，例如固件/軟件。處理器2610也優(yōu)選地被配置用以如設(shè)備2600在其中進(jìn)行操作的無(wú)線通信系統(tǒng)所要求的那樣分別地經(jīng)由控制接口2614和2616對(duì)發(fā)送器2606和接收器2608進(jìn)行重新編程。因此，例如設(shè)備2600可以被配置用以定期地查明優(yōu)選通信系統(tǒng)的可用性。如果檢測(cè)到該系統(tǒng)，則處理器2610可以被配置用以從存儲(chǔ)器2612加載對(duì)應(yīng)的操作指令并且重新配置發(fā)送器2606和接收器2608以便在優(yōu)選系統(tǒng)中操作。例如，可以優(yōu)選的是將設(shè)備2600切換到室內(nèi)無(wú)線LAN(如果它是可用的)。因此設(shè)備2600可以在無(wú)線LAN不可用的無(wú)線WAN中操作，同時(shí)定期地搜尋適當(dāng)無(wú)線LAN的可用性。一旦檢測(cè)到無(wú)線LAN，處理器2610將加載用于無(wú)線LAN環(huán)境的操作指令，例如適當(dāng)?shù)膮f(xié)議站，并且將相應(yīng)地對(duì)發(fā)送器2606和接收器2608進(jìn)行重新編程。以這一方式，設(shè)備2600可以從一類通信系統(tǒng)移動(dòng)到另一類通信系統(tǒng)，同時(shí)保持優(yōu)良的性能。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)這里的系統(tǒng)和方法所配置的基站將以與設(shè)備2600相似的方式操作；然而，由于基站沒(méi)有從一類系統(tǒng)移動(dòng)到另一類系統(tǒng)，所以通常無(wú)需配置處理器2610以重新配置發(fā)送器2606和接收器2608以便根據(jù)用于不同類型的系統(tǒng)的操作指令來(lái)操作。但是處理器2610仍然可以被配置用以如與基站通信的通信設(shè)備所報(bào)告的系統(tǒng)內(nèi)的操作條件所要求的那樣對(duì)發(fā)送器2606和/或接收器2608的子部件進(jìn)行重新配置或者重新編程。另外，這樣的基站可以根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法來(lái)配置用以實(shí)施多個(gè)操作模式。在這一情況下，控制器2610可以被配置用以對(duì)發(fā)送器2606和接收器2608進(jìn)行重新編程以實(shí)施適當(dāng)?shù)牟僮髂Ｊ健?br> 8.帶寬恢復(fù)如上文結(jié)合圖11-14所述，當(dāng)比如設(shè)備1118這樣的設(shè)備在通信小區(qū)1106的邊緣附近時(shí)，它可能經(jīng)歷來(lái)自相鄰?fù)ㄐ判^(qū)1104的基站1112的干擾。在這一情況下，設(shè)備1118將向基站1114報(bào)告低的SIR，這將造成基站1114減少給設(shè)備1118分配的子信道的數(shù)目。如結(jié)合圖12和圖13所述，此減少可以包括基站1114向設(shè)備1118僅分配偶數(shù)子信道。優(yōu)選地，基站1112對(duì)應(yīng)地向設(shè)備1116僅分配奇數(shù)子信道。以這一方式，基站1112和114執(zhí)行給設(shè)備1116和1118分配的信道的互補(bǔ)性減少以便防止設(shè)備1116和1118的干擾并且提高這些設(shè)備的性能。分配信道的減少會(huì)減少可為設(shè)備1116和1118所用的總帶寬。但是如上所述，一種實(shí)施這種子信道互補(bǔ)性減少的系統(tǒng)仍然將保持高于常規(guī)系統(tǒng)的帶寬。仍然優(yōu)選的是響應(yīng)于報(bào)告的低SIR來(lái)回收因子信道的減少而產(chǎn)生的未用子信道或者未用帶寬。在圖27的流程圖中描述一種用于回收未用帶寬的方法。首先在步驟2702中，基站1114如上所述那樣從設(shè)備1118接收對(duì)于不同子信道組的SIR報(bào)告。如果組SIR報(bào)告良好，則基站1114可以在步驟2704中給設(shè)備1118分配所有子信道。然而，如果在步驟2702中接收的一些組SIR報(bào)告不良，則基站1114可以在步驟S2706中例如通過(guò)僅分配偶數(shù)子信道來(lái)減少給設(shè)備1118分配的子信道的數(shù)目。同時(shí)，基站1112優(yōu)選地例如通過(guò)僅分配奇數(shù)子信道來(lái)執(zhí)行給設(shè)備1116分配的子信道的互補(bǔ)性減少。在這一點(diǎn)，每個(gè)基站就設(shè)備1116和1118而言具有未用帶寬。為了回收此帶寬，基站1114可以在步驟2708中將未用的奇數(shù)子信道分配給相鄰小區(qū)1104中的設(shè)備1116。應(yīng)當(dāng)注意，即使小區(qū)1102、1104和1106被圖示為在地理上成形的非重疊覆蓋區(qū)，但是實(shí)際的覆蓋區(qū)并不類似于這些形狀。這些形狀實(shí)質(zhì)上是用來(lái)規(guī)劃和描述無(wú)線通信系統(tǒng)1100的虛構(gòu)。因此，基站1114實(shí)際上可以與設(shè)備1116進(jìn)行通信，即使設(shè)備1116是在相鄰小區(qū)1104中。一旦基站1114已經(jīng)在步驟2708中給設(shè)備1116分配奇數(shù)子信道，基站1112和1114就在步驟2710中同時(shí)地通過(guò)這些奇數(shù)子信道來(lái)與設(shè)備1116進(jìn)行通信。優(yōu)選地，基站1112也給設(shè)備1118分配未用的偶數(shù)子信道以便也回收小區(qū)1104中的未用帶寬。
實(shí)質(zhì)上，通過(guò)使基站1114和1112這二者通過(guò)同一子信道與設(shè)備1116(和1118)進(jìn)行通信來(lái)實(shí)現(xiàn)空間分集。當(dāng)同時(shí)通過(guò)在統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立的通信路徑向同一接收器傳輸同一消息時(shí)出現(xiàn)空間分集。兩個(gè)路徑的獨(dú)立性提高了系統(tǒng)對(duì)衰落的總抗擾性。這是因?yàn)閮蓚€(gè)路徑將經(jīng)歷不同的衰落效應(yīng)。因此，如果接收器由于衰落而不能通過(guò)一個(gè)路徑接收信號(hào)，則它將可能仍然能夠通過(guò)另一路徑接收信號(hào)，因?yàn)橛绊懙谝宦窂降乃ヂ鋵⒉粫?huì)影響第二路徑。結(jié)果，空間分集通過(guò)提高接收器中的誤碼率(BER)來(lái)提高總的系統(tǒng)性能，這有效地增加了可遞送到接收器的數(shù)據(jù)速率，即增加了帶寬。為求有效的空間分集，基站1112和1114理想地通過(guò)同一子信道同時(shí)發(fā)送相同信息。如上所述，系統(tǒng)1100中的每個(gè)基站被配置為同時(shí)進(jìn)行發(fā)送，即系統(tǒng)1100是具有同步基站的TDM系統(tǒng)。基站1112和1114也在步驟2708中給設(shè)備1106分配相同的子信道。因此，剩下的就是確?；?112和1114發(fā)送相同信息。因而，由基站1112和1114向設(shè)備1116傳送的信息優(yōu)選地被協(xié)調(diào)為使得同時(shí)發(fā)送相同信息。下文更完全地討論用于實(shí)現(xiàn)此協(xié)調(diào)的機(jī)制。然而，這樣的協(xié)調(diào)也允許如下編碼，該編碼可以在系統(tǒng)1100內(nèi)提供更多性能增強(qiáng)并且允許回收較大比例的未用帶寬。就與設(shè)備1116進(jìn)行的通信而言可以在基站1112與1114之間實(shí)施的一種示例性協(xié)調(diào)式編碼方案是空間-時(shí)間-編碼(STC)分集。通過(guò)圖28中的系統(tǒng)2800來(lái)圖示STC。在系統(tǒng)2800中，發(fā)送器2802通過(guò)信道2808發(fā)送消息到接收器2806。同時(shí)，發(fā)送器2804通過(guò)信道2810發(fā)送消息到接收器2806。由于信道2808和2810是獨(dú)立的，所以系統(tǒng)2800就從發(fā)送器2802和2804到接收器2806的通信而言將具有空間分集。然而除此之外，可以對(duì)每個(gè)發(fā)送器2802和2804所發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以便也提供時(shí)間分集。以下等式說(shuō)明了在比如系統(tǒng)2800這樣的STC系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼的過(guò)程。首先，信道2808可以記作hn而信道2810可以記作gn，其中hn＝αhejθh；和(1)gn＝αgejθg。
(2)其次，如圖28中所示可以看到兩個(gè)數(shù)據(jù)塊2812a和2812b要由發(fā)送器2802發(fā)送。塊2812a包含記作a0，a1，a2，…，aN-1或者a(0N-1)的N個(gè)符號(hào)。塊2812b發(fā)送記作b(0N-1)的N個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)。發(fā)送器2804同時(shí)發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù)塊2814a和2814b。塊2814a是塊2812b的負(fù)逆共軛并且因此可以描述為-b*(N-10)。塊2814b是2812a的逆共軛并且因此可以描述為a*(N-10)。應(yīng)當(dāng)注意，前述中的每個(gè)數(shù)據(jù)塊將優(yōu)選地包含上文所述的循環(huán)前綴。當(dāng)在接收器2806中接收塊2812a、2812b、2814a和2814b時(shí)，以如下方式對(duì)它們進(jìn)行組合和解碼。首先，在丟棄循環(huán)前綴之后，將在接收器中組合這些塊以形成以下塊Block1＝An*Hn-Bn**Gn；和 (3)Block2＝b(0-N-1)hn+a*(N-10)gn. (4)其中符號(hào)代表循環(huán)卷積。其次，通過(guò)獲取塊的IFFT，這些塊可以描述為Block1＝An·Hn-Bn*·Gn；和(5)Block2＝Bn·Hn-An*·Gn. (6)其中n＝0至N-1。在等式(5)和(6)中，Hn和Gn將是已知的或者可以估計(jì)。但是為了求解這兩個(gè)等式并且確定An和Bn，優(yōu)選的是將等式(5)和(6)轉(zhuǎn)換成具有兩個(gè)未知項(xiàng)的兩個(gè)等式。這可以使用估計(jì)信號(hào)Xn和Yn實(shí)現(xiàn)如下Xn＝An*Hn-Bn*·Gn；和 (7)Yn＝Bn*Hn+An*·Gn(8)為了生成兩個(gè)等式和兩個(gè)未知項(xiàng)，Yn的共軛可以用來(lái)生成以下兩個(gè)等式Xn＝An*Hn-Bn*·Gn；和 (9)Yn*＝Bn*·Hn*+An·Gn*. (10)因此，這兩個(gè)未知項(xiàng)是An和Bn*，而等式(9)和(10)就這些未知項(xiàng)而言定義矩陣關(guān)系如下XnYn*=Hn-GnGn*Hn**AnBn*---(11)]]>這可以改寫成AnBn*=1|Hn|2+|Gn|2*Hn*Gn-Gn*Hn*XnYn*---(12)]]>信號(hào)An和Bn可以使用等式(12)來(lái)確定。應(yīng)當(dāng)注意，剛描述的過(guò)程并不是用以實(shí)施STC的唯一方式。根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法也可以實(shí)施其它方法。然而重要的是，通過(guò)向使用基站1112和1114同時(shí)與設(shè)備1116進(jìn)行通信所已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的空間分集添加比如在先前等式中所述那樣的時(shí)間分集，可以甚至進(jìn)一步減少BER以回收甚至更多帶寬。在圖29中圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法配置用來(lái)使用STC進(jìn)行通信的示例性發(fā)送器2900。發(fā)送器2900包括塊存儲(chǔ)設(shè)備2902、串行到并行轉(zhuǎn)換器2904、編碼器2906和天線2908。之所以在發(fā)送器中包括塊存儲(chǔ)設(shè)備2902是因?yàn)?個(gè)塊延遲對(duì)于實(shí)施圖28中所示編碼是必要的。這是由于發(fā)送器2804先發(fā)送bn*(n＝N-1至0)。但是bn是第二個(gè)塊，所以如果發(fā)送器2900要先發(fā)送-bn*，則它必須存儲(chǔ)兩個(gè)塊如an和bn，然后生成塊2814a和2814b(參見圖28)。串行到并行轉(zhuǎn)換器2904從塊an和bn的位生成并行位流。編碼器2906然后按照要求對(duì)位流進(jìn)行編碼，例如編碼器2906可以生成-bn*和an*(參見圖28中的塊2814a和2814b)。編碼的塊然后如上所述那樣組合進(jìn)單個(gè)發(fā)送信號(hào)并且經(jīng)由天線2908來(lái)發(fā)送。發(fā)送器2900優(yōu)選地使用TDM來(lái)發(fā)送消息到接收器2806。發(fā)送器3000也包括被配置用于以與發(fā)送器2900中的對(duì)應(yīng)部件相同的方式來(lái)執(zhí)行操作的塊存儲(chǔ)設(shè)備3002、串行到并行轉(zhuǎn)換器3004、編碼器3006和天線3008。但是除此之外，發(fā)送器3000包括用以獲取編碼器2906所生成的塊的IFFT的IFFT 3010。因此，發(fā)送器3000相對(duì)于-bn*和an*而言發(fā)送-Bn*和An*，這提供了空間分集、頻率分集和時(shí)間分集。
圖31圖示了也使用FDM但是消除與發(fā)送器2900和3000相關(guān)聯(lián)的一個(gè)塊延遲的可選系統(tǒng)3100。在系統(tǒng)3100中，發(fā)送器3102通過(guò)信道3112向接收器3116進(jìn)行發(fā)送。發(fā)送器3106通過(guò)信道3114向接收器3116進(jìn)行發(fā)送。與發(fā)送器2802和2804一樣，發(fā)送器3102和3106實(shí)施一種被設(shè)計(jì)用來(lái)回收系統(tǒng)3100中的帶寬的編碼方案。然而在系統(tǒng)3100中，在符號(hào)級(jí)而不是塊級(jí)出現(xiàn)協(xié)調(diào)式編碼。因此，例如發(fā)送器3102可以發(fā)送包含符號(hào)a0，a1，a2和a3的塊3104。在這一情況下，發(fā)送器3106將發(fā)送包含符號(hào)-a1*，a0*，-a3*和a2*的塊3108。正如所見，這是發(fā)送器2082和2804所用同一編碼方案，但是在符號(hào)級(jí)而不是塊級(jí)實(shí)施的。這樣就無(wú)需在發(fā)送之前延遲一個(gè)塊。然后可以獲取每個(gè)塊3104和3108的IFFT并且使用FDM來(lái)發(fā)送該IFFT。出于說(shuō)明的目的而在圖31中示出塊3104的IFFT 3110。信道3112和3114可以分別通過(guò)Hn和Gn來(lái)描述。因此，在接收器3116中將形成以下符號(hào)(A0·H0)-(A1*·Gn)(A1·H1)+(A0*·G1)(A2·H2)-(A3*·G2)(A3·H3)+(A2*·G3)在時(shí)間上，每個(gè)符號(hào)an(n＝0至3)占用略有不同的時(shí)間位置。在頻率上，每個(gè)符號(hào)An(n＝0至3)占用略有不同的頻率。因此，每個(gè)符號(hào)An通過(guò)略有不同的信道即Hn(n＝0至3)或者Gn(n＝0至3)來(lái)發(fā)送，這造成上述組合。正如所見，在接收器中形成的符號(hào)組合具有與等式(5)和(6)相同的形式，并且因此可以用同一方式來(lái)求解但是沒(méi)有一個(gè)塊延遲。
為了實(shí)施如上所述的STC或者空間頻率編碼(SFC)分集，基站1112和1114必須能夠協(xié)調(diào)對(duì)向比如設(shè)備1116或者1118同時(shí)發(fā)送的符號(hào)的編碼。幸運(yùn)的是，基站1112和1114優(yōu)選地與公共網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)器進(jìn)行對(duì)接。例如在LAN中，基站1112和1114(它們?cè)贚AN的情況下將實(shí)際上是服務(wù)接入點(diǎn))與將LAN連接到較大網(wǎng)絡(luò)如公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PTSN)的公共網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)器進(jìn)行對(duì)接。類似地，在無(wú)線WAN中，基站1112和1114通常與公共基站控制中心或者移動(dòng)交換中心進(jìn)行對(duì)接。因此，可以經(jīng)由與網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)器的公共連接來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)編碼的協(xié)調(diào)?；?112和1114然后可以被配置用以通過(guò)這一與在小區(qū)1104和1106的邊緣處的設(shè)備的通信有關(guān)的公共連接來(lái)共享信息。信息的共享又允許如上所述的時(shí)間或者頻率分集編碼。應(yīng)當(dāng)注意，在根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法所設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)中也可以將比如極化分集或者延遲分集這樣其它形式的分集與空間分集相組合。目的在于將形式可選的分集與空間分集相組合以便回收較大數(shù)量的帶寬。應(yīng)當(dāng)注意，無(wú)論涉及到的基站、設(shè)備和通信小區(qū)的數(shù)目如何都可以應(yīng)用所述系統(tǒng)和方法。簡(jiǎn)而言之，延遲分集可以優(yōu)選地根據(jù)這里所述的系統(tǒng)和方法通過(guò)對(duì)所發(fā)送的塊進(jìn)行循環(huán)移位來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，一個(gè)發(fā)送器可以發(fā)送依次包含A0，A1，A2和A3的塊，而其它發(fā)送器以A3，A0，A1和A2這樣的次序發(fā)送這些符號(hào)。因此，可以看出第二發(fā)送器發(fā)送第一發(fā)送器所發(fā)送的塊的循環(huán)移位版本。另外，被移位的塊可以被循環(huán)地移位特定實(shí)施所需的多個(gè)符號(hào)。
9.前向糾錯(cuò)前向糾錯(cuò)(FEC)用來(lái)控制通信系統(tǒng)中的錯(cuò)誤。當(dāng)包括FEC時(shí)，額外的位與數(shù)據(jù)一起發(fā)送，這些位可以由接收器用來(lái)檢驗(yàn)收到的數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。根據(jù)實(shí)施，如果檢測(cè)到過(guò)多錯(cuò)誤，則接收器然后可以要求重發(fā)數(shù)據(jù)?？蛇x地，接收器可以包括某種機(jī)制，它利用該機(jī)制嘗試糾正檢測(cè)到的錯(cuò)誤。因而，正如圖32中可見，F(xiàn)EC編碼器3202向輸入數(shù)據(jù)流3204添加位以創(chuàng)建輸出數(shù)據(jù)流3206，該輸出數(shù)據(jù)流3206必然地由于添加的位而具有較高的數(shù)據(jù)速率。在圖32的例子中，F(xiàn)EC編碼器3202是1/2速率的FEC編碼器，這意味著對(duì)于每一輸入位dn，F(xiàn)EC編碼器3202添加可以在數(shù)據(jù)流3206被解碼時(shí)用來(lái)檢測(cè)錯(cuò)誤的位。因此，輸出3206的數(shù)據(jù)速率兩倍于輸入3204的數(shù)據(jù)速率。數(shù)據(jù)流3206然后可以被調(diào)制和發(fā)送到接收器。在接收器中，F(xiàn)EC解碼器3208可以用來(lái)去除額外的位并且檢測(cè)原始數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。因此在上例中，F(xiàn)EC解碼器3208應(yīng)當(dāng)匹配于FEC編碼器3202，即FEC解碼器3208應(yīng)當(dāng)是1/2速率的FEC解碼器。常規(guī)FEC編碼器和解碼器的問(wèn)題在于數(shù)據(jù)速率對(duì)于常規(guī)技術(shù)而言可能過(guò)高。這一點(diǎn)例如在數(shù)據(jù)速率可能極高的超寬帶應(yīng)用中可能尤其成立。在描繪了發(fā)送器鏈3300的一部分的圖33中圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法來(lái)克服此問(wèn)題的一種方式。在圖33的例子中，具有數(shù)據(jù)速率(R)的數(shù)據(jù)流3302首先在串行到并行轉(zhuǎn)換器3304中分成各自具有較低數(shù)據(jù)速率(R/n)的多個(gè)并行數(shù)據(jù)流3306，其中n是并行數(shù)據(jù)流3306的數(shù)目。然后使用多個(gè)FEC編碼器對(duì)并行數(shù)據(jù)流3306進(jìn)行編碼。這里圖示了兩個(gè)編碼器3308和3310。因此，每個(gè)FEC編碼器3308和3310可以根據(jù)實(shí)施來(lái)處理一半數(shù)量的數(shù)據(jù)并且以比在常規(guī)系統(tǒng)中所需更低的速度進(jìn)行操作。一般而言，F(xiàn)EC編碼器3308和3310可以被配置為彼此輔助進(jìn)行FEC編碼并且減少系統(tǒng)中各FEC編碼器的總負(fù)荷。當(dāng)然，這要求在兩個(gè)FEC編碼器之間的一些協(xié)調(diào)和消息傳遞。FEC編碼器3308和3310的輸出然后可以例如通過(guò)并行到串行轉(zhuǎn)換器3312和3314來(lái)傳遞，并且經(jīng)由組合器3316組合成具有FEC編碼的單個(gè)數(shù)據(jù)流。然后可以在調(diào)制和發(fā)送之前經(jīng)由例如任選塊3318來(lái)可選地對(duì)該單個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波和/或脈沖整形。
在根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法所配置的FEC編碼器的另一示例性實(shí)施例中，如圖34中所示，通過(guò)向輸入數(shù)據(jù)字添加奇偶位來(lái)根據(jù)該輸入數(shù)據(jù)字生成代碼字。在這一示例性實(shí)施例中，稱為L(zhǎng)DPC的FEC編碼器3402獲取數(shù)據(jù)字3404并且生成輸出代碼字3406。正如所見，以矩陣形式圖示了數(shù)據(jù)字和代碼字。由此，例如，數(shù)據(jù)字是包括箭頭和1列的矩陣。在LDPC 3402的一個(gè)實(shí)施例中，可以使用如以下等式所示的生成器矩陣來(lái)生成代碼字CN×1＝GN×K*dK×1(13)其中GN×K是生成器矩陣；N＝M+k；R＝k/N；如果R＝1/2，則M＝k。又可以如以下等式中所示根據(jù)恒等矩陣和奇偶校驗(yàn)矩陣來(lái)生成生成器矩陣G＝[I；P](14)其中I＝恒等矩陣；而P是奇偶矩陣。可選地，奇偶矩陣H可以用來(lái)根據(jù)以下等式生成代碼字CHM×N*CN×1＝0M×1(15)奇偶矩陣H然后可以定義如下HM×N＝[HPM×MHDM×K](16)因而，為求簡(jiǎn)潔而略去下標(biāo)[HPHD]*[p‾d‾]=0,or---(17)]]>(HP*P)+(HD·d)＝0(18)由于d已知，即它是輸入數(shù)據(jù)，所以現(xiàn)在的目標(biāo)是求解P。在一個(gè)實(shí)施例中為了便于找到P，HP被配置為M行和M列的雙對(duì)角線矩陣。雙對(duì)角線矩陣是眾所周知的并且將不在這里對(duì)其進(jìn)行描述，然而下面例示了一個(gè)示例性的雙對(duì)角線矩陣HP=1100...00110...00011...00001...1000...01---(19)]]>另外，根據(jù)實(shí)施例，可以根據(jù)矩陣中的一個(gè)矩陣來(lái)形成HD。在一個(gè)實(shí)施例中，此矩陣中的一個(gè)矩陣本身是塊循環(huán)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以如下所示使用4個(gè)矩陣A、B、C和DHD=ABCDBCDACDABDABC---(20)]]>這里，每個(gè)矩陣A、B、C和D將具有k/4行和k/4列。因此，如下所述，可以針對(duì)雙對(duì)角線HP和塊循環(huán)HD來(lái)優(yōu)化根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法所配置的編碼器和解碼器。許多方法可以用來(lái)生成與這里描述的方法和系統(tǒng)相一致的矩陣A、B、C和D。然而，將在以下段落中描述一個(gè)示例性方法。此示例性方法將暫時(shí)假設(shè)k＝16并且因此k/4＝4。然后，可以使用比如以下所示的恒等矩陣II=1000010000100001---(21)]]>然后可以根據(jù)此恒等矩陣來(lái)生成每個(gè)矩陣A、B、C和D。例如，在這一例子中長(zhǎng)度為4的排列矢量可以用來(lái)生成A。當(dāng)然，用于生成矩陣A、B、C和D的其它方法可以與這里所描述的系統(tǒng)和方法相一致地加以使用。因此，一旦使用適當(dāng)?shù)呐帕惺噶縼?lái)修改恒等矩陣I，矩陣A就可以例如具有以下形式
A=0001100000100100---(22)]]>基本上正如所見，排列矢量可以用來(lái)將恒等矩陣I中1的位置移位。在一個(gè)實(shí)施例中，可以需要單個(gè)排列矩陣。一旦使用單個(gè)排列矢量來(lái)生成第一矩陣A，就可以通過(guò)將矩陣A移位來(lái)生成其它矩陣B、C和D。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)從A開始將前一矩陣移位90°來(lái)生成每個(gè)后續(xù)矩陣B、C和D。因此，B將如下所示B=1000001000010100---(23)]]>但是正如所見，在如上所述用于生成矩陣A、B、C和D的示例性實(shí)施例中，每行僅有單個(gè)1。在一個(gè)實(shí)施例中，伽羅瓦域代數(shù)(GF(2))可以用來(lái)定義用于在求解P時(shí)使用的以下等式1+1＝0；1-1＝0；1+0＝1；0+1＝1；0+1＝1；and0-1＝-1＝1. (24)因此，偶數(shù)結(jié)果等于0，而奇數(shù)結(jié)果等于1?，F(xiàn)在回到討論中的如下等式(HP*P)+(HD*d)＝0 (18)這可以改寫成(HP*P)＝(HD*d)(25)但是使用等式(24)，-1＝1，因此(HP*P)＝(HD*d) (26)在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用以下等式(HD*d)＝u (27)因而(HP*P)＝u (28)如果可以高效地生成u，則可以有效地實(shí)施等式(28)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于上述例子，如果k＝6，則可以確定u如下
110000011000001100000110000011000001*p5p4p3p2p1p0=u5u4u3u2u1u0---(29)]]>這將獲得以下等式p0＝u0；p1+p0＝u1；p2+p1＝u2；(30)p3+p2＝u3；p4+p3＝u4；p5+p4＝u5；等式(30)定義如下通式pn＝un-pn-1(31)此等式然后暗示了用于LDPC編碼器3500的配置，比如圖35中所示。正如所見，u值被饋送到異或(XOR)3502中，其輸出通過(guò)延遲器3504饋送并回到XOR 3502的另一輸入。然而，余留的問(wèn)題是u項(xiàng)的生成。換而言之，也應(yīng)當(dāng)以可能的最高效方式來(lái)實(shí)現(xiàn)如塊3506所實(shí)施的等式(HP*P)＝u。在上例中，HD被以4s來(lái)分割，因此也應(yīng)當(dāng)如下所示以4分割du‾=ABCDDABCCDABBCDA*d‾Ad‾Bd‾Cd‾D---(32)]]>例如使用比如圖36中所示的示例性電路那樣的電路來(lái)高效地實(shí)施以上等式。針對(duì)其中k＝128這一最現(xiàn)實(shí)的情形將圖36的電路一般化；然而，將認(rèn)識(shí)到這里所描述的示例性實(shí)施例不限于任何特定的長(zhǎng)度或者配置。正如所見，圖36的電路使用成組的循環(huán)移位寄存器3606來(lái)實(shí)施d。移位寄存器3606的輸出然后可以如圖所示被傳遞到多個(gè)XOR 3602。因此，XOR 3202收集來(lái)自移位寄存器3606的適當(dāng)輸出以便生成u項(xiàng)。但是由于在上例中已知每個(gè)循環(huán)移位寄存器的輸出將由于A、B、C和D在每行中僅有一個(gè)1的事實(shí)而僅有一個(gè)1，所以循環(huán)移位寄存器3606的輸出可以被重排和固定為使得例如各第一輸出去往第一XOR 3202、第二輸出去往第二XOR 3202等。因而，高效的固定連接3608可以用來(lái)減少LDPC 3500的復(fù)雜度。u項(xiàng)然后可以如圖所示被寄存和饋送到XOR 3502。
因而，如果如上例中所示以4s對(duì)所有項(xiàng)和矩陣進(jìn)行分段，則循環(huán)移位寄存器3606可以被移位k/4次。在每個(gè)時(shí)鐘循環(huán)，將生成該求解的k/4，從而需要k/4個(gè)循環(huán)來(lái)獲得整個(gè)求解。對(duì)于高速操作，這可以獲得比如圖36中所示那樣的高度并行編碼器。其結(jié)果也可以是低成本的編碼器，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)部件的再使用將所需硬件減少到常規(guī)電路所需的1/4。數(shù)字3600的LDPC編碼器因此可以用來(lái)生成可加以調(diào)制和發(fā)送的代碼字C。但是接收器將接收如下所示受噪聲破壞的Cx＝(1-2C)+(noise)(33)解碼器的工作然后是從等式(33)所代表的信號(hào)中提取d。在一個(gè)實(shí)施例中，這一點(diǎn)可以這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行關(guān)于x的值的軟判決，并且將它與涉及符號(hào)x的的硬判決相組合，從而然后可以準(zhǔn)確地確定d。軟判決可以基于多級(jí)可能性。例如，如果在2進(jìn)制補(bǔ)碼(complement)中使用4位，則可以有多至16級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，這些級(jí)例如可以從-8到7?？蛇x地，使用偏移2進(jìn)制補(bǔ)碼，這些級(jí)可以從-7.5到7.5。后者的優(yōu)點(diǎn)在于這些級(jí)并未例如朝著負(fù)數(shù)偏置。然而，前者的優(yōu)點(diǎn)在于它包括0級(jí)。當(dāng)然，可以使用任何級(jí)方案，只要它允許對(duì)d的準(zhǔn)確確定即可。這些級(jí)可以用來(lái)確定x的值的概率并且最終確定d的值的概率。例如，如果為x所確定的級(jí)是7或者7.5，則解碼器可以被配置為將此看成值為1的高概率。如果為x所確定的級(jí)是-8或者-7.5，則這可以被看成值為-1的高概率。然后根據(jù)下式來(lái)生成奇偶檢驗(yàn)等式1100...00110...00011...00001...1000...01*ABCDBCDACDABDABC*x0x1x2xn-1---(34)]]>
這將是奇偶等式集，其中基于上例，除末項(xiàng)之外將有6項(xiàng)，因?yàn)樵贏、B、C和D的每行中恰有一個(gè)1。基于上例，這些奇偶等式中的第一個(gè)然后例如將具有以下形式S0＝x0+x1+x2+x3+x4+x5(35)然后，如果S0＝+1，則運(yùn)算可以視為通過(guò)。另一方面，如果S0是-1，則它可以視為失敗。奇偶節(jié)點(diǎn)處理器3702可以用來(lái)實(shí)施等式(35)，如圖37中所描繪的示例性實(shí)施例所示。消息傳遞算法可以用來(lái)允許每個(gè)這樣的節(jié)點(diǎn)3702進(jìn)行最終估計(jì)。圖39是圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法來(lái)配置多個(gè)奇偶節(jié)點(diǎn)處理器3702的示例性實(shí)施例的圖。因此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)3702接收與值x0、x1、…xN被認(rèn)為是何值有關(guān)的信息。給定的節(jié)點(diǎn)3702然后可以處理此信息，并且產(chǎn)生與該節(jié)點(diǎn)認(rèn)為其它節(jié)點(diǎn)的輸出應(yīng)當(dāng)為何有關(guān)的估計(jì)，而且以對(duì)于向其它節(jié)點(diǎn)的后續(xù)輸入進(jìn)行修改這樣的方式來(lái)反饋此信息。因此應(yīng)當(dāng)注意，在這樣的實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)沒(méi)有產(chǎn)生將要向它自己的輸入進(jìn)行反饋的與它認(rèn)為它自己的輸出應(yīng)當(dāng)為何有關(guān)的信息。在圖38中針對(duì)在時(shí)間＝0處的單個(gè)節(jié)點(diǎn)處理器圖示了這一點(diǎn)。正如所見，向節(jié)點(diǎn)3702提供對(duì)于每一位的信息，該節(jié)點(diǎn)3702處理該信息并且產(chǎn)生與它確定每一位應(yīng)當(dāng)為何有關(guān)的信息。這些輸入和輸出可以稱為沿(edge)(E)。每個(gè)輸出沿被反饋到相關(guān)的輸入位。節(jié)點(diǎn)處理器3702因此將包括用于存儲(chǔ)向它饋送的并且根據(jù)要求來(lái)處理的信息的存儲(chǔ)器。結(jié)果，存儲(chǔ)器開銷和路由開銷都有可能過(guò)量。例如，當(dāng)關(guān)于位x0的信息被饋送到節(jié)點(diǎn)S0時(shí)，來(lái)自每個(gè)其它節(jié)點(diǎn)的關(guān)于x0的信息也被添加到向S0提供的信息中。
這通過(guò)下式來(lái)說(shuō)明xD+E1+1(s1→x0)+E1-1(S2→x0)+... (36)同樣如上所述，在這一實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)S0所產(chǎn)生的沿沒(méi)有反饋回到位x0。圖40是圖示了根據(jù)這里描述的系統(tǒng)和方法的一個(gè)實(shí)施例可以配置用來(lái)減少存儲(chǔ)器開銷和路由開銷的示例性解碼器4000的圖。在解碼器4000背后的基本前提是，可以添加從奇偶節(jié)點(diǎn)處理器4002產(chǎn)生的所有沿，然后可以針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)減去由該節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的末沿。因此，在圖40的右手側(cè)，可以針對(duì)所有沿來(lái)更新給定的行，然后在移位寄存器4004中將該行移位。然后，可以使用從寄存器4014提供的數(shù)據(jù)，針對(duì)各行來(lái)減去適當(dāng)?shù)难?，與操作各行相對(duì)，存儲(chǔ)結(jié)果并且以來(lái)自其它節(jié)點(diǎn)的信息來(lái)更新它。應(yīng)當(dāng)注意，可以重排和固定移位寄存器4004的輸出以減少路由開銷。也應(yīng)當(dāng)注意，此過(guò)程提供了對(duì)正確數(shù)據(jù)的近似；然而，這些結(jié)果收斂并且最終提供同一答案。在解碼器4000的左手側(cè)，每個(gè)移位寄存器4008例如經(jīng)由寄存器4010和4012僅從兩個(gè)節(jié)點(diǎn)3702獲得信息。
參照?qǐng)D41和圖42，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的附加實(shí)施例。下文所述實(shí)施例利用超寬帶通信技術(shù)。參照?qǐng)D41和圖42，一類超寬帶(UWB)通信技術(shù)利用了例如以納秒或者皮秒的間隔(持續(xù)時(shí)間一般為數(shù)十皮秒至數(shù)百納秒)發(fā)射的電磁能量離散脈沖。出于這一原因，此類超寬帶常常稱為“沖激無(wú)線電”。也就是說(shuō)，與常規(guī)載波通信技術(shù)不同的是，UWB脈沖可以不經(jīng)調(diào)制地發(fā)送到正弦波或者正弦曲線載波上。因此，UWB一般既不要求分配的頻率也不要求功率放大器。
在圖41中圖示了正弦曲線載波通信技術(shù)的另一例子。IEEE802.11a是無(wú)線局域網(wǎng)(LAN)協(xié)議，該協(xié)議發(fā)送中心頻率為5GHz、射頻擴(kuò)展約為5MHz的正弦曲線射頻信號(hào)。正如這里定義的，載波是由無(wú)線電發(fā)射器發(fā)射以便攜帶信息的具有指定頻率和幅度的電磁波。802.11協(xié)議是載波通信技術(shù)的一個(gè)例子。載波包含其持續(xù)時(shí)間范圍可能從秒到分鐘的具有特定窄射頻(5MHz)的基本上連續(xù)的正弦曲線波形。
在圖41中圖示了正弦曲線載波通信技術(shù)的另一例子。IEEE802.11a是無(wú)線局域網(wǎng)(LAN)協(xié)議，該協(xié)議發(fā)送中心頻率為5GHz、射頻擴(kuò)展約為5MHz的正弦曲線射頻信號(hào)。正如這里定義的，載波是由無(wú)線電發(fā)射器發(fā)射以便攜帶信息的具有指定頻率和幅度的電磁波。802.11協(xié)議是載波通信技術(shù)的一個(gè)例子。載波包含其持續(xù)時(shí)間范圍可能從秒到分鐘的具有特定窄射頻(5MHz)的基本上連續(xù)的正弦曲線波形。
不同的是，超寬帶(UWB)脈沖可以如圖示了兩個(gè)典型UWB脈沖的圖42中所示那樣具有2.0GHz的中心頻率、約4GHz的頻率擴(kuò)展。圖42圖示了UWB脈沖在時(shí)間上越短，它的頻譜的擴(kuò)展就越寬。這是因?yàn)閹捙c脈沖的持續(xù)時(shí)間成反比。600皮秒的UWB脈沖可以具有約1.8GHz的中心頻率、約1.6GHz的頻率擴(kuò)展，而300皮秒的UWB脈沖可以具有約3GHz的中心頻率、約3.2GHz的頻率擴(kuò)展。因此，UWB脈沖一般如圖41中所示那樣不在特定頻率內(nèi)操作。此外，圖42中所示任一脈沖都可以例如通過(guò)使用外差來(lái)頻移以具有實(shí)質(zhì)上相同但是居中于任何所需頻率的帶寬。另外由于UWB脈沖擴(kuò)展遍布極寬的頻率范圍，所以UWB通信系統(tǒng)允許以比如100兆位每秒或者更大的很高數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信。
另外，由于UWB脈沖擴(kuò)展遍布極寬的頻率范圍，所以例如在一兆赫帶寬中采樣的功率很低。例如，一納秒持續(xù)時(shí)間和一毫瓦平均功率(0dBm)的UWB脈沖在脈沖所占用的整個(gè)一兆赫頻帶之上擴(kuò)展功率。所得功率密度因此是1毫瓦除以1,000MHz脈沖帶寬或者0.001毫瓦每赫茲(-30dBm/MHz)。
一般而言，在無(wú)線通信的情況下，可以在相對(duì)低的功率密度(毫瓦/兆赫)發(fā)送多個(gè)UWB脈沖或者信號(hào)。然而，可選的UWB通信系統(tǒng)也可以以較高功率密度發(fā)送。例如，可以在30dBm到-50dBm之間發(fā)送UWB脈沖或者信號(hào)。
已經(jīng)提出數(shù)種不同的超寬帶(UWB)通信方法。就美國(guó)的無(wú)線UWB通信而言，所有這些方法都必須滿足聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)在它們于2002年4月22日發(fā)布的Report and Order(ET摘要號(hào)98-153)中最近建立的約束。目前，F(xiàn)CC正在允許有限的UWB通信，但是隨著UWB系統(tǒng)的部署以及對(duì)于這一新技術(shù)的額外經(jīng)驗(yàn)的獲得，F(xiàn)CC可以拓展對(duì)UWB通信技術(shù)的使用。將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以應(yīng)用于當(dāng)前各種形式的UWB通信以及UWB通信技術(shù)的將來(lái)變體和/或種類。
例如，4月22日的Report and Order要求UWB脈沖或者信號(hào)占用大于在20％的部分帶寬或者500兆赫這二者中的較小者。部分帶寬被定義為高10dB截止頻率與低10dB截止頻率之差除以高10dB截止頻率與低10dB截止頻率之和的商的2倍。然而，在美國(guó)對(duì)于無(wú)線UWN通信的這些要求在將來(lái)可以變化。
與國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)相關(guān)聯(lián)的通信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)正在考慮多種滿足FCC所建立的當(dāng)前約束的超寬帶(UWB)無(wú)線通信方法。一種UWB通信方法可以發(fā)送在7.5GHz FCC分配(從3.1GHz到10.6GHz)內(nèi)占用500MHz頻帶的UWB脈沖或者信號(hào)。在這一通信方法的一個(gè)實(shí)施例中，UWB脈沖具有與約500MHz帶寬相對(duì)應(yīng)的約2納秒持續(xù)時(shí)間?？梢愿淖僓WB脈沖的中心頻率以將它們置于7.5GHz分配內(nèi)的任何所需位置處。在這一通信方法的另一實(shí)施例中，對(duì)并行數(shù)據(jù)執(zhí)行逆傅立葉變換(IFFT)以產(chǎn)生122個(gè)載波，每個(gè)約4.125MHz寬。在也稱為正交頻分復(fù)用(OFDM)的這一實(shí)施例中，所得UWB脈沖或者信號(hào)約506MHz寬并且具有242納秒持續(xù)時(shí)間。它之所以滿足針對(duì)UWB通信的FCC規(guī)則是因?yàn)樗窃S多相對(duì)窄頻帶載波的聚集而不是因?yàn)槊總€(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間。
IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)所正在評(píng)估的另一UWB通信方法包括發(fā)送占用大于500MHz頻率譜的離散UWB脈沖。例如，在這一通信方法的一個(gè)實(shí)施例中，UWB脈沖持續(xù)時(shí)間可以從占用約500MHz帶寬的2納秒變化到占用約7.5GHz帶寬的約133皮秒。也就是說(shuō)，單個(gè)UWB脈沖可以占用基本上所有的整個(gè)通信分配(從3.1GHz到10.6GHz)。
IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)所正在評(píng)估的又一UWB通信方法包括發(fā)送可以在持續(xù)時(shí)間上約為0.7納秒或者更少而碼片速率約為每秒1.4千兆個(gè)脈沖的脈沖或者信號(hào)序列。使用稱為DS-UWB的直接序列調(diào)制技術(shù)來(lái)調(diào)制這些脈沖或者信號(hào)。預(yù)想了在兩個(gè)頻帶中的操作，一個(gè)頻帶居中于4GHz附近、具有1.4GHz寬的信號(hào)，而第二頻帶居中于8GHz附近、具有2.8GHz寬的UWB信號(hào)。可以在任一或者兩個(gè)UWB頻帶進(jìn)行操作。預(yù)想了在約28兆位/秒到多達(dá)1,320兆位/秒之間的數(shù)據(jù)速率。
由此在上文中描述了三種不同的無(wú)線超寬帶(UWB)通信方法。將認(rèn)識(shí)到可以使用上述方法、上述方法的變體或者有待開發(fā)的其它UWB通信方法中的任何方法來(lái)運(yùn)用本發(fā)明。
本發(fā)明的某些特征可以在超寬帶(UWB)通信系統(tǒng)中用來(lái)提供前向糾錯(cuò)(FEC)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，超寬帶發(fā)送器包括配置用以生成用于以多個(gè)超寬帶脈沖或者信號(hào)的形式來(lái)發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理器。發(fā)送器包括基于該數(shù)據(jù)生成代碼字的FEC編碼器。FEC包括配置用來(lái)接收和處理該數(shù)據(jù)的多個(gè)循環(huán)移位寄存器、在多個(gè)循環(huán)移位寄存器中的每個(gè)循環(huán)移位寄存器之間的多個(gè)固定連接、以及與多個(gè)固定連接進(jìn)行通信的多個(gè)XOR門。在一個(gè)實(shí)施例中，固定連接被布置為使得第一固定連接與多個(gè)XOR門中的第一XOR門進(jìn)行通信、第二固定連接與多個(gè)XOR門中的第二XOR門進(jìn)行通信，依此類推，直至固定連接中的最后一個(gè)固定連接與多個(gè)XOR門中的最后一個(gè)XOR門進(jìn)行通信。一般而言，F(xiàn)EC編碼器將數(shù)據(jù)字編碼成包含奇偶矩陣的代碼字。在一個(gè)實(shí)施例中，基于奇偶矩陣的性質(zhì)來(lái)優(yōu)化編碼器以便減少路由開銷和尺寸。
本發(fā)明可以運(yùn)用于任一類型網(wǎng)絡(luò)中，該網(wǎng)絡(luò)可以是無(wú)線、有線或者是有線介質(zhì)和無(wú)線部件的混合。也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)可以既使用有線介質(zhì)如同軸線纜又使用無(wú)線設(shè)備如衛(wèi)星或者蜂窩天線。正如這里所定義的，網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)通信路徑來(lái)連接的點(diǎn)或者節(jié)點(diǎn)的群組。通信路徑可以使用有線或者它們可以是無(wú)線的。如這里所定義的網(wǎng)絡(luò)可以與其它網(wǎng)絡(luò)互連并且包含子網(wǎng)絡(luò)。如這里所定義的網(wǎng)絡(luò)可以將空間距離作為其特征，除其它網(wǎng)絡(luò)之外例如還有局域網(wǎng)(LAN)、專用網(wǎng)(PAN)、城域網(wǎng)(MAN)、廣域網(wǎng)(WAN)和無(wú)線專用網(wǎng)(WPAN)。如這里所定義的網(wǎng)絡(luò)可以將該網(wǎng)絡(luò)所用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的類型作為其特征，除其它網(wǎng)絡(luò)之外例如還有傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。如這里所定義的網(wǎng)絡(luò)可以以其所傳送的是語(yǔ)音信號(hào)、是數(shù)據(jù)信號(hào)還是這兩種類型的信號(hào)來(lái)作為其特征。如這里所定義的網(wǎng)絡(luò)可以將該網(wǎng)絡(luò)的用戶作為其特征，除其它網(wǎng)絡(luò)的用戶之外例如還有公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PTSN)或者其它類型的公共網(wǎng)絡(luò)以及專有網(wǎng)絡(luò)(比如在單個(gè)房間或者住宅)的用戶。如這里所定義的網(wǎng)絡(luò)可以將它的連接的通常性質(zhì)作為其特征，除其它網(wǎng)絡(luò)之外例如還有撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)、交換網(wǎng)絡(luò)、專用網(wǎng)絡(luò)和非交換網(wǎng)絡(luò)。如這里所定義的網(wǎng)絡(luò)也可以將它所用物理鏈路的類型作為其特征，除其它物理鏈路類型之外例如還有光纖、同軸線纜、這二者的混合、無(wú)屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線。本發(fā)明可以運(yùn)用于比如無(wú)線PAN、LAN、MAN或者WAN這樣的任一類型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中。此外，本發(fā)明可以運(yùn)用于有線介質(zhì)中，因?yàn)楸景l(fā)明顯著地增加了比如混合型光纖-同軸線纜網(wǎng)絡(luò)或者CATV網(wǎng)絡(luò)這樣利用有線介質(zhì)的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)的帶寬，卻仍然可以用低廉的成本對(duì)它進(jìn)行部署而無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的有線介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)有大范圍的修改。
因此了解到提供了超寬帶通信系統(tǒng)和方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以通過(guò)除上述實(shí)施例以外的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)，在本說(shuō)明書中提出上述實(shí)施例是為了進(jìn)行說(shuō)明而沒(méi)有限制性。說(shuō)明書和附圖的本意不在于限制本專利文件的排他范圍。注意到在本說(shuō)明書中討論的特定實(shí)施例的各種等效實(shí)施例也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。也就是說(shuō)，盡管已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明，但是不言而喻，許多替代、修改、置換和變化在先前描述的啟發(fā)下對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯然的。因而，本意在于使本發(fā)明涵蓋所有這樣落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的替代、修改和變化。產(chǎn)品、過(guò)程或者方法表現(xiàn)出與一個(gè)或者多個(gè)上述示例性實(shí)施例有所不同這一事實(shí)并不意味著該產(chǎn)品或者過(guò)程在所附權(quán)利要求的范圍(文字范圍和/或其它在法律上認(rèn)可的范圍)以外。
權(quán)利要求
1.一種超寬帶發(fā)送器，包括處理器，配置用以生成要由所述發(fā)送器以超寬帶信號(hào)的形式來(lái)發(fā)送的數(shù)據(jù)；以及前向糾錯(cuò)編碼器，配置用以基于所述數(shù)據(jù)生成代碼字，所述前向糾錯(cuò)編碼器包括配置用以接收和處理所述數(shù)據(jù)的多個(gè)循環(huán)移位寄存器；在所述多個(gè)循環(huán)移位寄存器中的每個(gè)循環(huán)移位寄存器之間的多個(gè)固定連接；與所述多個(gè)固定連接進(jìn)行通信的多個(gè)XOR門，所述固定連接被布置為使得第一固定連接與所述多個(gè)XOR門中的第一XOR門進(jìn)行通信，第二固定連接與所述多個(gè)XOR門中的第二XOR門進(jìn)行通信，依此類推，直至所述固定連接中的最后一個(gè)固定連接與所述多個(gè)XOR門中的最后一個(gè)XOR門進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶發(fā)送器，其中所述超寬帶信號(hào)的持續(xù)時(shí)間的范圍可以從約10皮秒到約1微秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶發(fā)送器，其中所述超寬帶信號(hào)占用射頻頻譜中的至少500兆赫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶發(fā)送器，其中所述超寬帶信號(hào)包含具有大于20％的部分帶寬的基本上連續(xù)的載波。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶發(fā)送器，還包括配置用以存儲(chǔ)所述多個(gè)XOR門中的每個(gè)XOR門的輸出的寄存器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超寬帶發(fā)送器，還包括與所述寄存器進(jìn)行通信的寄存器XOR門，所述寄存器XOR門被配置用以將所述寄存器的輸出與所述寄存器的所述輸出的延遲版本相異或。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶發(fā)送器，其中所述代碼字使用奇偶矩陣來(lái)生成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超寬帶發(fā)送器，其中所述奇偶矩陣包括雙對(duì)角線矩陣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超寬帶發(fā)送器，其中所述奇偶矩陣包括循環(huán)矩陣的矩陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超寬帶發(fā)送器，其中所述循環(huán)矩陣中的每個(gè)循環(huán)矩陣根據(jù)恒等矩陣和排列矢量來(lái)生成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超寬帶發(fā)送器，其中所述循環(huán)矩陣中的第一循環(huán)矩陣根據(jù)恒等矩陣和排列矢量來(lái)生成，而每個(gè)后續(xù)循環(huán)矩陣通過(guò)旋轉(zhuǎn)前一循環(huán)矩陣來(lái)生成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶發(fā)送器，其中所述多個(gè)固定連接基于雙對(duì)角線矩陣和循環(huán)矩陣來(lái)布置。
全文摘要
提供了超寬帶(UWB)通信裝置和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，超寬帶發(fā)送器包括配置用以生成用于以多個(gè)超寬帶脈沖或者信號(hào)的形式來(lái)發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理器。發(fā)送器包括基于該數(shù)據(jù)生成代碼字的FEC編碼器。FEC包括配置用來(lái)接收和處理該數(shù)據(jù)的多個(gè)循環(huán)移位寄存器、在該多個(gè)循環(huán)移位寄存器中的每個(gè)循環(huán)移位寄存器之間的多個(gè)固定連接、以及與多個(gè)固定連接進(jìn)行通信的多個(gè)XOR門。提供本摘要僅僅是為了符合如下對(duì)摘要的要求規(guī)定，即讓讀者快速查明這里所含公開的主題內(nèi)容。提交本摘要之時(shí)有如下明確理解，即本摘要將不用來(lái)解釋或者限制權(quán)利要求的范圍或者含義。
文檔編號(hào)H04B1/10GK101057221SQ200580038661
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
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