[发明专利]用于在无线通信系统中生成和发送帧的装置及方法

说明书

本申请是以下专利申请的分案申请：

申请号：200580047927.X

申请日：2005年2月11日

发明名称：用于发送和接收数据以提供高速数据通信的设备及方法

技术领域

本发明涉及用于在无线电数据通信中发送和接收数据的设备。更具体地，本发明涉及与传统无线局域网通信系统兼容的、用于高速发送和接收数据的设备及其方法。此外，本发明涉及用于将数据速率从传统无线局域网通信系统中的最大数据速率54Mbps增加到数百Mbps的无线通信系统。

背景技术

在使用正交频分多路复用方法的传统IEEE 802.11a无线局域网(LAN)系统中，将20MHz带宽划分为64个子载波，并且64个子载波中的52个子载波被用来发送数据和导频码元。即，通过使用单个天线和20MHz带宽，以54Mbps的最大速度来发送数据。

本发明提供了用于发送和接收数据、同时兼容传统的IEEE 802.11a正交频分多路复用(OFDM)方法的设备。该设备使用多个天线和多个20MHz带宽来实现高数据速率。

响应于对高速多媒体数据发送的需求，已开发出请求多于100Mbps吞吐量的各种实践应用。然而，当前无线通信系统中即使具有最大吞吐量的无线LAN系统也不提供25Mbps以上的吞吐量。因而，本发明提出了一种提供四倍于传统IEEE 802.11a系统或更多的数据速率的系统。

具体地，本发明提供了一种配置，其中系统性地控制多个天线和带宽，并根据系统的特性来控制最大数据速率。本发明还提出了用于提供与传统系统的兼容性的方法。

图1示出了表示在传统无线LAN中发送和接收数据的系统的框图。

在图1所示的传统IEEE 802.11a系统中，将20MHz带宽划分为64个子载波。在64个子载波中，48个子载波用于数据发送，4个子载波用于导频码元发送，并且DC子载波和其他11个子载波未被使用。

使用具有1/2、2/3和3/4码率(code rate)的卷积码、二进制相移键控(BPSK)调制、四元(quaternary)相移键控(QPSK)调制、16正交(quadrature)幅度调制(QAM)调制、以及64正交幅度调制(QAM)来发送数据。

在图1所示的系统中，当源单元101生成二进制数据时，将二进制数据提供给用于使得二进制数据的排列随机化的扰码器102。

卷积编码器103根据由期望数据速率确定的码率和调制来执行信道编码，并且映射器105执行调制，以将先前的数据排列映射到复(complex)码元排列上。

在卷积编码器103和映射器105之间配备的交织器104根据预定规则来交织数据排列。映射器105将复数(complex number)排列建立为48的组，并且子载波分配器107形成48个数据分量和4个导频分量。

64逆快速傅立叶变换(64-IFFT)单元108对48个数据和4个导频分量执行逆快速傅立叶变换，以形成OFDM码元。

循环前缀添加器109将作为保护间隔的循环前缀添加到OFDM码元。

射频(RF)发送单元110发送由上述配置在载波频率上形成的传输帧。RF接收单元112通过无线电信道111接收传输信号(在载波频率上发送的传输帧)。无线电信道111包括多经衰减信道和从接收端添加的高斯噪声。

接收端的RF接收单元112接收经过无线电信道111的失真信号，并且以与发送端的RF发送单元110执行的相反方式，将在载波频率上发送的信号下转换为基带信号。

循环前缀去除器113去除在发送器中添加的循环前缀。64快速傅立叶变换(64-FFT)单元114通过执行FFT操作，将所接收的OFDM码元转换为频域信号。

子载波提取器115将64个输出中对应于数据子载波的48个复码元发送到均衡和跟踪单元117，并且将对应于导频信号(pilot)的4个子载波发送到均衡和跟踪参数评估器116。

均衡和跟踪参数评估器116通过使用已知码元来评估由于频率和时间误差引起的相位改变，并将评估结果发送到均衡和跟踪单元117。

均衡和跟踪单元117使用上述评估结果来执行跟踪操作。除了根据处理之外，均衡和跟踪单元117还执行频域信道均衡操作，以均衡频域中的信道失真。