Иерархическое кодирование с использованием множества антенн в системе радиосвязи

Иерархическое кодирование с использованием множества антенн в системе радиосвязи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ

Заявитель испрашивает приоритет согласно предварительной заявке на патент США № 60/506466 от 25 сентября 2003 г., полностью включенной в данное описание посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

I. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в основном к связи и более конкретно к способам для выполнения иерархического кодирования в системе радиосвязи.

II. Уровень техники

Широкое развертывание систем радиосвязи обеспечивает различные услуги связи, такие как речевая связь, связь с коммутацией пакетов, широковещательная передача и так далее. Эти системы могут быть выполнены с возможностью обеспечения связи для множества пользователей одновременно посредством совместного использования доступных ресурсов системы. Некоторые возможные варианты таких систем включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) и системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA).

Система радиосвязи может обеспечивать услугу широковещательной передачи, которая обычно связана с широковещательной передачей данных пользователям в указанной зоне широковещания вместо передачи данных определенным пользователям. Так как широковещательная передача предназначена для приема множеством пользователей в зоне широковещания, скорость широковещательной передачи данных обычно определяется пользователем с наихудшими условиями канала. Обычно пользователь "наихудшего случая" находится далеко от передающей базовой станции и имеет низкое отношение сигнал-шум (SNR).

Пользователи в зоне широковещания обычно воспринимают различные условия канала, реализуют различные отношения SNR и могут принимать данные на различных скоростях передачи данных. Тогда может использоваться иерархическая передача для улучшения услуги широковещательной передачи. При иерархической передаче данные широковещательной передачи разделяются на "основной поток" и "расширенный поток". Основной поток передается так, что этот поток могут восстановить все пользователи в зоне широковещания. Расширенный поток передается так, что этот поток может восстанавливаться пользователями, испытывающими более хорошие условия канала. Иерархическая передача также определяется как иерархическое кодирование, где термин "кодирование" в этом контексте относится скорее к канальному кодированию, чем к кодированию данных в передатчике.

Обычным способом реализации иерархического кодирования является использование неравномерной модуляции. В этом способе данные для основного потока модулируются с использованием первой схемы модуляции и данные для расширенного потока модулируются с использованием второй схемы модуляции, которая накладывается на первую схему модуляции. Первой схемой модуляции обычно является схема модуляции более низкого порядка, такая как QPSK (квадратурная фазовая манипуляция), а второй схемой модуляции может быть также QPSK. В этом случае результирующие модулированные данные для обоих потоков могут иметь сходство с данными, модулированными с использованием 16-QAM (квадратурная амплитудная модуляция). Все пользователи в зоне широковещания могут восстанавливать основной поток с использованием демодуляции QPSK. Пользователи с более хорошими условиями канала также могут восстанавливать расширенный поток посредством удаления модуляции, обусловленной основным потоком. Иерархическое кодирование с использованием неравномерной модуляции реализуют некоторые обычные системы, такие как система стандарта DVB-T (прямой широковещательной передачи видеоданных).

Иерархическое кодирование обычно используется для системы с одним входом и одним выходом (SISO). Система SISO использует одну антенну в передатчике и одну антенну в приемнике. Иерархическое кодирование для системы SISO может быть реализовано, например, с использованием неравномерной модуляции, как описано выше.

Система радиосвязи может использовать множество антенн в передатчике или в приемнике или и в передатчике и в приемнике. Множество антенн может использоваться для обеспечения разнесения для снижения вредных воздействий в тракте и/или для улучшения пропускной способности, и то и другое является предпочтительным. В технике существует потребность в способах для выполнения в системе радиосвязи иерархического кодирования с использованием множества антенн.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предложены способы для выполнения иерархического кодирования в системе связи с множеством антенн. Эта система может быть системой со множеством выходов и одним входом (MISO) с множеством антенн в передатчике, системой с одним входом и множеством выходов (SIMO) с множеством антенн в приемнике или системой со множеством входов и множеством выходов (MIMO) с множеством антенн в передатчике и приемнике. Эти способы могут использоваться для передачи множества потоков данных (например, основного потока и расширенного потока) к различным принимающим объектам, обеспеченные возможностью реализации различных отношений сигнал/шум (SNR).

В передатчике в системе MISO или MIMO основной поток и расширенный поток кодируются и модулируются отдельно для получения первого и второго потоков символов данных соответственно. Первый поток символов данных обрабатывается в соответствии с первой схемой пространственной обработки (например, схемой разнесения передачи или схемой пространственного мультиплексирования) для получения первого набора подпотоков символов. Второй поток символов данных обрабатывается в соответствии со второй схемой пространственной обработки (например, схемой разнесения передачи или схемой пространственного мультиплексирования) для получения второго набора подпотоков символов. Ниже описаны различные схемы разнесения передачи и пространственного мультиплексирования. Первый набор подпотоков символов объединяется со вторым набором подпотоков символов для получения множества потоков символов передачи для передачи множеством передающих антенн. Объединение может быть получено посредством мультиплексирования с разделением времени (TDM) первого набора подпотоков символов со вторым набором подпотоков символов для получения множества потоков символов передачи. В виде варианта, объединение может быть получено суперпозицией посредством (1) масштабирования первого набора подпотоков символов с использованием первого масштабного коэффициента, (2) масштабирования второго набора подпотоков символов с использованием второго масштабного коэффициента и (3) суммирования первого набора масштабированных подпотоков символов со вторым набором масштабированных подпотоков символов для получения множества потоков символов передачи. Первый и второй масштабные коэффициенты определяют величину мощности передачи, которая должна использоваться для основного потока и расширенного потока соответственно.

Для восстановления основного потока и расширенного потока могут использоваться различные архитектуры приемника в зависимости от того, передаются ли эти потоки с использованием TDM или суперпозиции. Если использовалось TDM, то приемник в системе SIMO или MIMO первоначально демультиплексирует с разделением времени множество принятых потоков символов, которые получены через множества приемных антенн для обеспечения первого набора принятых подпотоков символов для основного потока и второго набора принятых подпотоков символов для расширенного потока. Первый набор принятых подпотоков символов обрабатывается в соответствии с первой схемой пространственной обработки для получения первого восстановленного потока символов данных, который дополнительно демодулируется и декодируется для получения декодированного основного потока. Второй набор принятых подпотоков символов обрабатывается в соответствии со второй схемой пространственной обработки для получения второго восстановленного потока символов данных, который дополнительно демодулируется и декодируется для получения декодированного расширенного потока.

Если использовалась суперпозиция, то приемник в системе SIMO или MIMO первоначально обрабатывает несколько принятых потоков символов в соответствии с первой схемой пространственной обработки для получения первого восстановленного потока символов данных, который демодулируется и декодируется для получения декодированного основного потока. Помеха, обусловленная декодированным основным потоком, оценивается и подавляется в принятых потоках символов для получения модифицированных потоков символов. Затем модифицированные потоки символов обрабатываются в соответствии со второй схемой пространственной обработки для получения второго восстановленного потока символов данных, который демодулируется и декодируется для получения декодированного расширенного потока. Восстановление расширенного потока также может происходить в несколько этапов, при этом на каждом этапе восстанавливается декодированный расширенный подпоток для одной из передающих антенн.

Ниже более подробно описаны различные аспекты и варианты осуществления изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки, сущность и преимущества представленного изобретения станут более ясны из подробного описания, приведенного ниже, при рассмотрении совместно с чертежами, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены сходные элементы.

Фиг.1 изображает систему SISO.

Фиг.2A-2C изображают систему SIMO, систему MISO и систему MIMO соответственно.

Фиг.3 изображает передатчик и приемник в системе MIMO.

Фиг.4A изображает процессор данных передачи (TX) и TX-процессор пространственной обработки в передатчике.

Фиг.4B изображает блок-схему параллельного каскадного сверточного кодера.

Фиг.5A и 5B изображают процессор разнесения передачи и процессор пространственного мультиплексирования для TX-процессора пространственной обработки.

Фиг.6A иллюстрирует блок-схему TX-процессора пространственной обработки, в котором основной поток и расширенный поток мультиплексируются во времени и передаются с использованием разнесения передачи.

Фиг.6B иллюстрирует блок-схему TX-процессора пространственной обработки, в котором основной поток и расширенный поток мультиплексируются во времени, основной поток передается с использованием разнесения передачи и расширенный поток использует пространственное мультиплексирование.

Фиг.6C иллюстрирует блок-схему TX-процессора пространственной обработки, в котором основной поток и расширенный поток объединяются и объединенный поток передается с использованием разнесения передачи.

Фиг.6D иллюстрирует блок-схему TX-процессора пространственной обработки, в котором основной поток и расширенный поток объединяются и основной поток передается с использованием разнесения передачи, а расширенный поток использует пространственное мультиплексирование.

Фиг.6E иллюстрирует блок-схему TX-процессора пространственной обработки, в котором основной поток и расширенный поток объединяются и объединенный поток передается с использованием пространственного мультиплексирования.

Фиг.6F иллюстрирует блок-схему TX-процессора пространственной обработки, в котором основной поток и расширенный поток передаются с использованием разнесения передачи без TDM или объединения.

Фиг.6G иллюстрирует блок-схему TX-процессора пространственной обработки, в котором основной поток передается одной передающей антенной и расширенный поток передается второй передающей антенной.

Фиг.7A и фиг.7B изображают временные диаграммы для схем TDM и суперпозиции соответственно.

Фиг.8A и фиг.8B изображают две схемы приемника для схемы TDM.

Фиг.8C изображает блок-схему турбодекодера.

Фиг.9A и фиг.9B изображают две схемы приемника для схемы суперпозиции.

Фиг.10 изображает процесс, выполняемый передатчиком для иерархического кодирования.

Фиг.11A и фиг.11B изображают процессы, выполняемые приемником для иерархического кодирования с использованием схем TDM и суперпозиции соответственно.

Фиг.12 изображает график областей скоростей для иерархического кодирования в системе SISO.

Фиг.13 изображает график областей скоростей для иерархического кодирования в системах SIMO и MIMO.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ

Слово "возможный" используется здесь в значении "служащий в качестве возможного варианта, образца или иллюстрации". Любой вариант осуществления или схема, описанные здесь как "возможные", не должны рассматриваться обязательно как предпочтительные или имеющие преимущество перед другими вариантами осуществления или схемами.

Описанные здесь способы для выполнения иерархического кодирования могут использоваться для различных видов систем радиосвязи, включая системы связи с множеством несущих и с одной несущей. Возможные варианты систем с множеством несущих включают в себя систему связи множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), систему мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM) и так далее. Для ясности указанные способы, в частности, описаны ниже для системы связи с одной несущей.

1.Иерархическое кодирование в системе SISO

Фиг.1 изображает систему 100 SISO с передатчиком 110 и двумя приемниками 120a и 120b для двух пользователей A и B. В общем система SISO может содержать произвольное количество передатчиков и произвольное количество приемников для произвольного количества пользователей. Для простоты на фиг.1 изображены и рассматриваются ниже только один передатчик и два приемника для двух пользователей. Для системы 100 SISO передатчик 110 оборудован одной антенной и каждый из приемников 120a и 120b также оборудован одной антенной. Канал связи между передатчиком 110 и приемником 120a имеет комплексное усиление канала h_a и дисперсию шума σ_a. Канал связи между передатчиком 110 и приемником 120b имеет комплексное усиление канала h_b и дисперсию шума σ_b с σ_b > σ_a. Соответственно, пользователь A достигает более высокого SNR, чем пользователь B.

Может быть реализована двухуровневая услуга широковещательной передачи, в соответствии с чем данные широковещательной передачи разделяют на основной поток и расширенный поток. Основной поток передается на скорости, на которой могут осуществлять прием оба пользователя A и B. Расширенный поток передается на скорости, на которой может осуществлять прием пользователь с лучшим отношением SNR. Пользователи A и B являются представительными для двух различных групп пользователей, у которых могут быть реализованы два различных диапазона отношений SNR. Два потока могут передаваться с использованием схемы мультиплексирования с разделением по времени (TDM) или схемы суперпозиции.

Для схемы мультиплексирования с разделением по времени основной поток передается за долю времени, а расширенный поток передается за оставшееся время. Модель сигнала для пользователей A и B для схемы TDM в системе 100 SISO может быть выражена следующим образом:

y_a = s + n_a, и Уравнения (1)

y_b = s + n_b,

где s является символом данных, передаваемым передатчиком, который может быть символом для основного потока или для расширенного потока;

y_a и y_b являются символами, принимаемыми пользователями A и B соответственно;

и n_a и n_b являются независимыми случайными Гауссовыми переменными с дисперсиями σ_a ² и σ_b ² соответственно для шума, воспринимаемого пользователями A и B соответственно.

Набор (1) уравнений предполагает канал с аддитивным белым Гауссовым шумом (AWGN) для каждого из пользователей A и B. Основной характеристикой канала AWGN является то, что он имеет постоянное усиление канала, которое в наборе (1) уравнений предполагается равным единице (т.е. h_a = h_b = 1).

Максимальные скорости для пользователей A и B могут быть выражены следующим образом:

где P является мощностью передачи, используемой для символов данных; и

C_a и C_b являются максимальными скоростями для пользователей A и B соответственно.

Набор (2) уравнений основывается на Шенноновской функции пропускной способности, которая дает теоретическую максимальную скорость передачи данных, на которой с большой вероятностью может осуществляться передача по каналу связи с заданным откликом канала и заданной дисперсией шума. Шенноновская пропускная способность предполагает модель канала AWGN и неограниченный алфавит, при этом символы данных не ограничены определенными точками на совокупности сигналов. Шенноновская пропускная способность также определяется как безусловная пропускная способность. Пропускная способность также определяется как спектральная эффективность и обе задаются в единицах битов в секунду на Герц (б/с/Гц).

Из набора (2) уравнений канал связи может поддерживать скорость C_b для пользователя B, на которой также может осуществлять прием пользователь A. Канал связи может также поддерживать скорость C_a для пользователя А, которая больше скорости C_b для пользователя B, так как σ_b > σ_a. Скорость обычно задается в битах в секунду (б/с). Для простоты в последующем описании скорость задана в нормированных единицах (б/с/Гц).

Для схемы TDM основной поток передается за долю времени и должен приниматься обоими пользователями A и B, при этом пользователь B имеет худшее отношение SNR, так как σ_b > σ_a. Расширенный поток передается за оставшееся время и должен приниматься только пользователем А, т.e. не принимая во внимание пользователя B. Полные скорости, которые могут быть реализованы для пользователей A и B для схемы TDM, могут быть выражены следующим образом:

R_b = _b, и Уравнения (3)

где α является долей времени, за которую передается основной поток, с 1 α 0;

является долей времени, за которую передается расширенный поток;

R_b и R_e являются скоростями для основного потока и расширенного потока соответственно; и

R_a и R_b являются полными скоростями для пользователей A и B соответственно.

Набор (3) уравнений указывает, что скорость R_b для пользователя B равна скорости для основного потока. Скорость R_a для пользователя A равна скорости R_b для основного потока плюс скорость R_e для расширенного потока.

Для схемы суперпозиции основной поток и расширенный поток объединяются и передаются одновременно. Мощность передачи P делится между двумя потоками. Модель сигнала для пользователей A и B для схемы суперпозиции в системе 100 SISO может быть выражена в виде:

где s_b и s_e являются символами данных для основного потока и расширенного потока соответственно;

α является долей мощности передачи, используемой для основного потока; и

является долей мощности передачи, используемой для расширенного потока.

В приемнике сначала из принятого сигнала восстанавливается основной поток путем обработки расширенного потока как аддитивного шума. Когда основной поток восстановлен, оценивается помеха, обусловленная основным потоком, и удаляется из принятого сигнала. Затем при удаленном основном потоке восстанавливается расширенный поток. Полные скорости, которые могут быть реализованы для пользователей A и B для схемы суперпозиции, могут быть выражены в виде:

Набор (5) уравнений также основывается на Шенноновской функции пропускной способности и соответствует предположению модели канала AWGN и неограниченного алфавита.

В уравнении (5a) скорость R_b для основного потока определяется на основе мощности передачи для основного потока и полного шума где член соответствует помехе, обусловленной расширенным потоком. В уравнении (5b) скорость R_e для расширенного потока определяется на основе мощности передачи для расширенного потока и полного шума σ_a ², где помеха, обусловленная основным потоком, предполагается полностью подавленной. Скорость R_b для пользователя B равна скорости для основного потока, и скорость R_a для пользователя A равна скорости R_b для основного потока плюс скорость R_e для расширенного потока.

Фиг.12 изображает график областей скоростей для схем TDM и суперпозиции для системы SISO с каналом AWGN. Вертикальная ось представляет скорость R_b для пользователя B, которая является скоростью для основного потока. Горизонтальная ось представляет скорость R_a для пользователя А, которая является объединенной скоростью для основного потока и для расширенного потока. На фиг.12 обе скорости R_a и R_b заданы в б/с/Гц. Рабочая характеристика задана на фиг.12 для канала с замираниями Релея. Хотя описанные здесь способы иерархического кодирования могут использоваться для различных видов канала, рабочая характеристика может зависеть от статистики для вида канала.

График 1210 изображает достижимые скорости R_a и R_b для различных значений α для схемы TDM. Эти скорости вычисляются с использованием уравнений (2) и (3) при P/σ_a ² = 20 дБ и P/σ_b ² = 5 дБ. Для передается только основной поток и R_a = R_b = 2,06 б/с/Гц, а R_e = 0. Для передается только расширенный поток и R_a = R_e = 6,66 б/с/Гц и R_b = 0. Скорости R_a и R_b для других значений для схемы TDM заданы графиком 1210.

График 1220 изображает достижимые скорости R_a и R_b для различных значений для схемы суперпозиции. Эти скорости вычисляются с использованием уравнений (5) при P/σ_a ² = 20 дБ и P/σ_b ² = 5 дБ.

Областью скоростей для схемы TDM является зона под графиком 1210. Областью скоростей для схемы суперпозиции является зона под графиком 1220. Более предпочтительна большая область скоростей. Фиг.12 иллюстрирует, что схема суперпозиции имеет большую область скоростей и, соответственно, лучшую рабочую характеристику, чем схема TDM.

В приведенном выше описании для схем TDM и суперпозиции предполагается канал AWGN. Для канала с равномерными замираниями комплексное усиление канала от передатчика до каждого пользователя может быть представлено переменной h канала, как изображено на фиг.1. Эта переменная канала предполагается комплексной Гауссовой случайной переменной с нулевым средним значением, дисперсией в единицу, и распределенной одинаково для двух пользователей.

Полные скорости, которые могут быть реализованы для пользователей A и B для канала с равномерными замираниями для схемы суперпозиции в системе 100 SISO, могут быть выражены как:

где E{ν} обозначает ожидаемое значение ν. Набор (6) уравнений основывается на эргодической функции пропускной способности, которая дает ожидаемую максимальную скорость передачи данных, заданную переменной h канала. Скорости, которые могут быть реализованы для пользователей A и B для схемы TDM в канале с равномерными замираниями, также могут быть получены подобным образом.

2. Иерархическое кодирование в Системе SIMO

Фиг.2A изображает систему 200a SIMO с передатчиком 210a и двумя приемниками 220a и 220b для двух пользователей A и B. Для системы SIMO (1, N_R) передатчик оборудован одной антенной и приемник оборудован N_R антеннами, где N_R > 1. Для простоты фиг.2A изображает систему SIMO (1,2), в связи с чем каждый из приемников 220a и 220b оборудован двумя антеннами. Канал связи между передатчиком 210a и приемником 220a имеет вектор отклика канала h_a и дисперсию шума σ_a. Канал связи между передатчиком 210a и приемником 220b имеет вектор отклика канала h_b и дисперсию шума σ_b с σ_b > σ_a. Вектор отклика канала h для каждого пользователя содержит N_R элементов для комплексных усилений канала между одной передающей антенной и каждой из N_R приемных антенн пользователя, т.е. h = [h₁h₂ ... ]^T, где "T" обозначает транспонирование.

Для системы SIMO в приемнике может использоваться множество антенн для достижения большего разнесения. Модель сигнала для пользователей A и B в системе 200a SIMO может быть выражена в виде:

y_a = h_as + n_a, и Уравнения (7)

y_b = h_bs + n_b,

где h_a и h_b являются векторами отклика канала для пользователей A и B соответственно;

n_a и n_b являются векторами шума для пользователей A и B соответственно и

y_a и y_b являются векторами с N_R принятыми символами для N_R приемных антенн для пользователей A и B соответственно.

Приемник для пользователя i может восстанавливать переданный символ s данных следующим образом:

где G_simo является общим усилением канала для пользователя i;

s является оценкой символа s данных, переданного передатчиком; и

с_i является шумом по окончании обработки для пользователя i.

Общее усиление канала G_simo = |h₁|² + |h₂|² + ... + ||² для N_R приемных антенн. Для системы SIMO (1,2) с N_R = 2, G_simo является хи-квадратной переменной с двумя степенями свободы, что предполагает канал с замираниями Релея и достигается разнесение второго порядка. Описанные здесь способы иерархического кодирования не зависят от какой-либо определенной статистической модели для канала и могут применяться к другим видам канала. Уравнение (8) демонстрирует обработку в приемнике для совокупностей сигнала многоуровневой фазовой манипуляции (М-PSK). Подобная обработка приемника может выполняться для совокупностей сигнала квадратурной амплитудной модуляции (М-QAM). Более подробно обработка в передатчике и приемнике для основного потока и расширенного потока описана ниже.

Скорости, которые могут быть реализованы для пользователей A и B для схемы TDM в системе SIMO с каналом с равномерными замираниями, могут быть выражены в следующем виде:

Скорости, которые могут быть реализованы для пользователей A и B для схемы суперпозиции в системе SIMO с каналом с равномерными замираниями, могут быть выражены в виде:

3. Иерархическое кодирование в системе MISO

Фиг.2B изображает систему 200b MISO с передатчиком 210b и двумя приемниками 220c и 220d для двух пользователей A и B. Для системы MISO (N_T, 1) передатчик оборудован N_T антеннами и приемник оборудован одной антенной, где N_T > 1. Для простоты фиг.2B изображает систему MISO (2,1), в связи с чем передатчик 210b оборудован двумя антеннами и каждый из приемников 220c и 220d оборудован одной антенной. Канал связи между передатчиком 210b и приемником 220c имеет вектор отклика канала h_a ^T и дисперсию шума σ_a. Канал связи между передатчиком 210b и приемником 220d имеет вектор отклика канала h_b ^T и дисперсию шума σ_b с σ_b > σ_a.

Для системы MISO в передатчике могут использоваться несколько антенн для достижения большего разнесения. В частности, основной поток и расширенный поток могут передаваться несколькими передающими антеннами с использованием схемы разнесения передачи, как описано ниже. Модель сигнала для пользователей A и B в системе 200b MISO может быть выражена в виде:

y_a = h_a ^Tx + n_a, и Уравнения (11)

y_b = h_b ^Tx + n_b,

где x является вектором из N_T символов передачи, переданных из N_T антенн в передатчике;

h_a ^T и h_b ^T являются векторами отклика канала для пользователей A и B соответственно;

n_a и n_b являются шумом, наблюдаемым пользователями A и B соответственно; и

y_a и y_b являются принятыми символами для пользователей A и B соответственно.

Вектор x символов передачи получают посредством выполнения пространственной обработки на символах данных. Более подробно пространственная обработка в передатчике и в приемнике для системы MISO описана ниже.

4. Иерархическое кодирование в системе MIMO

Фиг.2C изображает систему 200c MIMO с передатчиком 210c и двумя приемниками 220e и 220f для двух пользователей A и B. Для системы MIMO (N_T, N_R) передатчик оборудован N_T антеннами и приемник оборудован N_R антеннами, где N_T > 1 и N_R > 1. Для простоты фиг.2C изображает систему MIMO (2,2), в которой передатчик 210c оборудован двумя антеннами, а каждый из приемников 220e и 220f также оборудован двумя антеннами.

Фиг.3 изображает блок-схему передатчика 210x и приемника 220x. Передатчик 210x является вариантом осуществления передатчика 210b на фиг.2B и передатчика 210c на фиг.2C. Приемник 220x является вариантом осуществления приемников 220a и 220b на фиг.2A и приемников 220e и 220f на фиг.2C.

В передатчике 210x TX-процессор 310 данных принимает, кодирует, перемежает и модулирует данные для основного потока {d_b} и обеспечивает поток символов модуляции {s_b}. TX-процессор 310 данных также принимает, кодирует, перемежает и модулирует данные для расширенного потока {d_e} и обеспечивает поток символов модуляции {s_e}. Символы модуляции здесь также определены как символы данных. TX-процессор 320 пространственной обработки выполняет пространственную обработку на двух потоках символов данных {s_b} и {s_e}, мультиплексирует в символы пилот-сигнала и обеспечивает два потока символов передачи {x₁} и {x₂}. Блоки 322a и 322b передатчика (TMTR) принимают и обрабатывают два потока символов передачи {x₁} и {x₂} соответственно для получения двух модулированных сигналов, которые затем передаются с антенн 324a и 324b.

В приемнике 220x два модулированных сигнала, переданных передатчиком 210x, принимаются антеннами 352a и 352b. Блоки 354a и 354b приемника (RCVR) преобразуют, оцифровывают и обрабатывают сигналы, принятые антеннами 352a и 352b соответственно и обеспечивают два потока принятых символов {y₁} и {y₂}. Затем RX-процессор 360 пространственной обработки обрабатывает два принятых потока символов {y₁} и {y₂} для получения двух восстановленных потоков символов данных {s_b} и {s_e}, которые являются оценками двух потоков символов данных {s_b} и {s_e}, переданных передатчиком 210x. RX-процессор 370 данных демодулирует, осуществляет обращенное перемежение и декодирует восстановленный поток символов данных {s_b} для получения декодированного основного потока {}. RX-процессор 370 данных также демодулирует, осуществляет обращенное перемежение и декодирует восстановленный поток символов данных {s_e} для получения декодированного расширенного потока {}. Более подробно процессоры в передатчике 210x и приемнике 220x описаны ниже.

Контроллеры 330 и 380 управляют функционированием в передатчике 210x и приемнике 220x соответственно. Блоки памяти 332 и 382 обеспечивают хранение кодов программы и данных, используемых контроллерами 330 и 380 соответственно.

Фиг.4A изображает блок-схему варианта осуществления TX-процессора 310 данных и TX-процессора 320 пространственной обработки в передатчике 210x. В TX-процессоре 310 данных кодер 412a принимает и кодирует данные {d_b} основного потока в соответствии с выбранной схемой кодирования для обеспечения битов кода. Ниже описана возможная конструкция кодера 412a. Кодирование повышает надежность передачи данных. Выбранная схема кодирования может содержать сверточный код, турбо-код, код CRC, блочный код или их комбинацию. Канальный перемежитель 414a осуществляет перемежение (т.е. переупорядочивание) битов кода из кодера 412a на основе определенной схемы перемежения. Перемежение обеспечивает разнесение по времени, по частоте и/или по пространству битов кода. Затем модулятор 416a модулирует (т.е. отображает символы) перемеженные данные из перемежителя 414a в соответствии с одной или большим количеством схем модуляции для обеспечения символов модуляции. Модуляция может быть получена посредством (1) группирования наборов B перемеженных битов для формирования B-битовых двоичных значений, где B 1, и (2) отображения каждого B-битового двоичного значения в комплексное значение для точки в констелляции сигналов для выбранной схемы модуляции. Модулятор 416a обеспечивает поток символов модуляции (т.е. символов данных), где каждый символ данных является комплексным значением. Кодирование, канальное перемежение и модуляция могут выполняться на каждом пакете данных для основного потока.

Данные расширенного потока {d_e} кодируют кодером 412b, перемежают канальным перемежителем 414b и отображают в символы модуляции модулятором 416b. Схемы кодирования, перемежения и модуляции расширенного потока могут быть идентичны схемам для основного потока или отличны от них. Для упрощения некоторых схем передачи, описанных ниже, расширенный поток может быть демультиплексирован в два подпотока данных для двух передающих антенн. Каждый подпоток данных может кодироваться, перемежаться и модулироваться отдельно, так чтобы два подпотока данных могли восстанавливаться приемником отдельно. Для простоты на фиг.4A это не изображено.

На фиг.4B показана блок-схема параллельного каскадного сверточного кодера 412x, который может использоваться для каждого из кодеров 412a и 412b на фиг.4A. Кодер 412x содержит два компонентных сверточных кодера 452a и 452b, кодовый перемежитель 454 и мультиплексор (MUX) 456. Кодовый перемежитель 454 осуществляет перемежение информационных битов {d} для основного потока или расширенного потока в соответствии с определенной схемой кодового перемежения.

Компонентный кодер 452a принимает и кодирует информационные биты {d} с использованием первого компонентного кода и обеспечивает первые биты контроля по четности {c_p1}. Подобным образом компонентный кодер 452b принимает и кодирует перемеженные информационные биты из кодового перемежителя 454 с использованием второго компонентного кода и обеспечивает вторые биты контроля по четности {c_p2}. Компонентные кодеры 452a и 452b могут реализовывать два рекурсивных систематических компонентных кода со скоростями кода R₁ и R₂ соответственно, где R₁ может быть равным R₂ или неравным. Мультиплексор 456 принимает и мультиплексирует информационные биты {d}, которые также обозначены как {c_data}, первые биты контроля по четности {c_p1} из кодера 452a и вторые биты контроля по четности {c_p2} из кодера 452b и обеспечивает биты кода {c} для основного потока или расширенного потока. Кодирование обычно выполняется на одном пакете данных одновременно.

Фиг.4B изображает возможную схему кодера. Также могут использоваться другие виды кодера, что входит в объем изобретения. Кроме того, для основного потока и расширенного потока могут использоваться идентичные или различные виды кодеров.

Другие возможные схемы кодеров 412, канальных перемежителей 414 и модуляторов 416 описаны в совместно переуступленной предварительной заявке на патент США № 60/421309 на "MIMO WLAN System", поданной 25 октября 2002 г.

В TX-процессоре 320 пространственной обработки TX-процессор 420a разнесения передачи/пространственного мультиплексирования (Div/SM) выполняет пространственную обработку на сим