CN111064554A - 无线传送装置、参考信号传输方法及覆码产生装置 - Google Patents

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Abstract

一种无线传送装置、参考信号传输方法及覆码产生装置被公开。该方法包含：决定用以生成第一向量子空间的第一向量集合，第一向量子空间包含了与一子载波对应的信道频率响应向量；计算第二向量集合，该第二向量集合包含第一向量集合中每一个第一向量的一共轭与第一向量集合中每一个第一向量点乘后的多个第二向量；计算由第二向量集合所生成的第二向量子空间的零空间，并从该零空间中决定一覆码；以及由该无线传送装置在该子载波上传送第一参考信号及第二参考信号至一无线接收装置，第二参考信号是第一参考信号与该覆码的一点乘。

Description

无线传送装置、参考信号传输方法及覆码产生装置
技术领域
本发明与通信装置及通信方法有关。更具体而言，本发明与覆码产生装置、包含该覆码产生装置的无线传送装置及产生并使用该覆码的参考信号传输方法有关。
背景技术
各种无线通信系统中的数据解码通常需要藉由信道估测(Channel Estimation，CE)以达成相干(coherent)解码的状态。常见的信道估测一般是由无线传送装置送出已知无线接收装置已知的参考信号(reference signal)，而由无线接收装置基于接收到的参考信号估测出无线信道的信道频率响应(channel frequency response，CFR)。
为了增加通信容量(capacity)，无线传送装置可能以重叠(superimposed)的方式将多个参考信号分配在相同的子载波，并使用多根天线来传送这些参考信号。因多个参考信号是在相同的子载波上传送，故在这些重叠的参考信号之间将会存在干扰，这也使得无线接收装置无法从接收的信号中区隔出这些参考信号，进而无法根据各自的参考信号进行信道估测。已知可以采用覆码(cover code)来解决上述问题。覆码(cover code)是指利用特定的码来覆盖某一参考信号，以降低因该参考信号与另一参考信号重叠所产生的干扰。以第五代新无线电(5th Generation New Radio，5G NR)通信系统为例，采用的覆码为交错码(alternative sequence)向量，例如表示为[1,-1,1,-1,1,…,1,-1]的向量。然而，受到无线信道的影响，这样的交错码可能无法降低重叠的多个参考信号之间的干扰，这也使得无线接收装置无法有效地从接收的信号中将这些参考信号区隔开来。在此情况下，将导致信道估测出现不可避免的错误溢位(error floor)，进而影响无线接收装置的解码效能。
有鉴于此，如何让无线接收装置能够更有效地从接收的信号中将在相同子载波上传输的多个参考信号区隔开来，于本发明所属技术领域中是相当重要的。
发明内容
为了至少解决上述的问题，本发明提供了一种无线传送装置。该无线传送装置可包含一处理器以及与该处理器电性连接的一存储器与一收发器。该处理器可用以决定用以生成一第一向量子空间的一第一向量集合。该第一向量子空间包含了与一子载波相对应的一信道频率响应向量，且该第一向量集合是一非满秩矩阵。该处理器还可用以计算一第二向量集合，该第二向量集合包含该第一向量集合中每一个第一向量的一共轭与该第一向量集合中每一个第一向量点乘后的多个第二向量。该处理器还可用以计算由该第二向量集合所生成的一第二向量子空间的一零空间。该处理器还可用以从该零空间中决定一覆码。该存储器可用以存储该覆码。该收发器可用以在该子载波上传送一第一参考信号及一第二参考信号至一无线接收装置，其中该第二参考信号是该第一参考信号与该覆码的一点乘。
为了至少解决上述的问题，本发明还提供了一种参考信号传输方法。该参考信号传输方法可包含：
由一无线传送装置决定用以生成一第一向量子空间的一第一向量集合，该第一向量子空间包含了与一子载波相对应的一信道频率响应向量，且该第一向量集合是一非满秩矩阵；
由该无线传送装置计算一第二向量集合，该第二向量集合包含该第一向量集合中每一个第一向量的一共轭与该第一向量集合中每一个第一向量点乘后的多个第二向量；
由该无线传送装置计算由该第二向量集合所生成的一第二向量子空间的一零空间；
由该无线传送装置从该零空间中决定一覆码；以及
由该无线传送装置在该子载波上传送一第一参考信号及一第二参考信号至一无线接收装置，该第二参考信号是该第一参考信号与该覆码的一点乘。
为了至少解决上述的问题，本发明还提供了一种覆码产生装置。该覆码产生装置可包含一处理器以及与该处理器电性连接的一存储器。该处理器可用以决定用以生成一第一向量子空间的一第一向量集合。该第一向量子空间包含了与一子载波相对应的一信道频率响应向量，且该第一向量集合是一非满秩矩阵。该处理器还可用以计算一第二向量集合，该第二向量集合包含该第一向量集合中每一个第一向量的一共轭与该第一向量集合中每一个第一向量点乘后的多个第二向量。该处理器还可用以计算由该第二向量集合所生成的一第二向量子空间的一零空间。该处理器还可用以从该零空间中决定一覆码。该存储器可用以存储该覆码。
只要让无线传送装置在相同子载波上发射的多个参考信号在通过无线信道后彼此呈现正交，亦即，让通过无线信道后的多个参考信号彼此之间的内积为零，则无线接收装置就可以有效地从接收的信号中将这些参考信号区隔开来。经由后文说明可知，只要覆码的内容是来自于上述第二向量子空间的零空间，就可以让通过无线信道后的第一参考信号与第二参考信号彼此之间的内积为零。在此情况下，无线接收装置也就能够有效地从接收的信号中将上述第一参考信号与上述第二参考信号区隔开来。
以上内容并非为了限制本发明，而只是概括地叙述了本发明欲解决的技术问题、可采用的技术手段以及可达到的技术功效，以让本发明所属技术领域中的技术人员初步地了解本发明。根据检附的附图及以下的实施方式所记载的内容，本发明所属技术领域中的技术人员将可进一步了解本发明的各种实施例。
附图说明
图1例示了根据某些实施例的无线通信系统的一示意图。
图2例示了根据某些实施例的覆码的产生流程的一示意图。
图3例示了根据某些实施例的参考信号传送方法的一示意图。
附图标记：
1：无线通信系统
11：覆码产生装置
111：处理器
113：存储器
13：收发器
2：覆码的产生流程
201、203、205、207、209：操作
3：参考信号传输方法
301、303、305、307、309：步骤
CC：覆码
CDM：信道描述矩阵
IDX：覆码索引
NS：零空间
RX：无线接收装置
RS：接收信号
RS_1：第一参考信号
RS_2：第二参考信号
SC：子载波
TX：无线传送装置
VS_1：第一向量集合
VS_2：第二向量集合
VSS_1：第一向量子空间
VSS_2：第二向量子空间
具体实施方式
以下所述各种实施例并非用以限制本发明只能在所述的环境、应用、结构、流程或步骤方能实施。与本发明的实施例非直接相关的组件皆于附图中省略，但隐含于附图中。于附图中，各组件的尺寸以及各组件之间的比例仅是范例，而非用以限制本发明。除了特别说明之外，在以下内容中，相同(或相近)的组件符号可对应至相同(或相近)的组件。在可被实现的情况下，如未特别说明，以下所述的每一个组件的数量是指一个或多个。
图1例示了根据某些实施例的无线通信系统的一示意图。然而，图1所示内容仅是为了说明本发明的实施例，而非为了限制本发明。
参照图1，一无线通信系统1中可包含一无线传送装置TX与一无线接收装置RX。无线传送装置TX可基本上包含一覆码产生装置11与一收发器13，且覆码产生装置11可基本上包含一处理器111与一存储器113。处理器111与存储器113以及收发器13电性连接。处理器111可以不透过其他组件而分别与存储器113以及收发器13电性连接(即，直接电性连接)。处理器111也可以透过其他组件而分别与存储器113以及收发器13电性连接(即，间接电性连接)。
存储器113可用以存储覆码产生装置11所产生的各种数据。存储器113可包含第一级存储器(又称主存储器或内部存储器)，且处理器111可直接读取存储在第一级存储器内的指令集，并在需要时执行这些指令集。存储器113可选择性地包含第二级存储器(又称外部存储器或辅助存储器)，且此存储器可透过数据缓冲器将存储的数据传送至第一级存储器。举例而言，第二级存储器可以是但不限于：硬盘、光盘等。存储器113可选择性地包含第三级存储器，亦即，可直接插入或自计算机拔除的存储装置，例如随身硬盘。
收发器13可用以与无线接收装置RX进行通信。收发器13包含一传送器(transmitter)和一接收器(receiver)。举例而言，收发器13可包含但不限于：天线、放大器、调变器、解调变器、侦测器、模拟至数字转换器、数字至模拟转换器等通信组件。
在某些实施例中，收发器13可包含多根天线，以增加数据传输量或达到多笔数据同时传送/接收的功效。因此，收发器13可将一第一参考信号RS_1及一第二参考信号RS_2重叠至一子载波SC上，且使用二根天线同时于子载波SC上将这两个参考信号传送至无线接收装置RX。在某些实施例中，收发器13也可将第一参考信号RS_1及第二参考信号RS_2重叠至子载波SC上，但使用单一根天线同时于子载波SC上将这两个参考信号传送至无线接收装置RX。
处理器111可以是具备信号处理功能的微处理器(microprocessor)或微控制器(microcontroller)等。微处理器或微控制器是一种可程序化的特殊集成电路，其具有运算、存储、输出/输入等能力，且可接受并处理各种编码指令，藉以进行各种逻辑运算与算术运算，并输出相应的运算结果。处理器111可被编程以在无线传送装置TX中执行各种运算或程序。
以同时于子载波SC上传送第一参考信号RS_1以及第二参考信号RS_2为例处理器111可用以产生一覆码，并决定第一参考信号RS_1与第二参考信号RS_2的形式(patterns)，其中第二参考信号RS_2是第一参考信号RS_1与该覆码的一点乘(dot product)结果。存储器113可用以存储处理器111所产生的该覆码。
在产生第一参考信号RS_1及第二参考信号RS_2之后，收发器13可将参考信号RS_1及第二参考信号RS_2重叠至子载波SC并传送至无线接收装置RX。无线接收装置RX所接收到的接收信号RS可表示如下：
RS＝H1.*RS_1+H2.*RS_2 (第1式)其中：
「H1」代表与第一参考信号RS_1相对应的一第一信道频率响应向量H1(图中未示出)；
「H2」代表与第二参考信号RS_2相对应的一第二信道频率响应向量H2(图中未示出)；以及
「.*」代表点乘运算。
由于第二参考信号RS_2是第一参考信号RS_1与一覆码CC的点乘结果，故第1式可改写成：
RS＝H1.*RS_1+H2.*RS_1.*CC (第2式)
第一参考信号RS_1为已知的向量，故不影响后续推导。因此，为了简化说明，假设第一参考信号RS_1为一单位向量，即[1,1,1,…,1]。据此，第2式可被简化成：
RS＝H1+H2.*CC (第3式)
为了让无线接收装置RX能够从接收信号RS中将「H1」以及「H2.*CC」区隔开来(第一参考信号RS_1为单位向量)，可令「H1」以及「H2.*CC」的内积为零，即表示如下：
<H2.*CC,H1>＝0 (第4式)
为了将覆码CC与第一信道频率响应向量H1以及第二信道频率响应向量H2区隔开来，第4式中的内积运算可以等效替换为：
CC+·(H2*.*H1)＝0 (第5式)其中：
「CC+」代表覆码CC的共轭转置向量，即覆码CC的埃尔米特转换(HermitianConversion)；
「·」代表矩阵乘法；以及
「H2*」代表第二信道频率响应向量H2的共轭向量。
由第5式可看出，覆码CC的共轭转置向量，即「CC+」，可使「H2*.*H1」所生成的子空间中的元素于对应至到达域(codomain)中元素「0」，亦即，该子空间的零空间(null space)可包含「CC+」。相应地，该子空间的零空间也会包含「CC+」的共轭转置向量，即覆码CC。换言之，只要覆码CC是来自于「H2*.*H1」所生成的子空间的零空间，则可满足「H1」以及「H2.*CC」的内积为零，亦即，满足第4式与第5式。
图2例示了根据某些实施例的覆码的产生流程2的一示意图。然而，图2所示内容仅是为了说明本发明的实施例，而非为了限制本发明。
同时参照图1与图2，在某些实施例中，首先处理器111可决定用以生成(span)一第一向量子空间VSS_1(未示于附图中)的一第一向量集合VS_1(即，操作201)。举例而言，处理器111可根据一默认的信道模型界定一信道描述矩阵CDM，然后根据信道描述矩阵CDM来决定第一向量集合VS_1，其中第一向量集合VS_1来自于信道描述矩阵CDM中的列向量(columnvector)。信道描述矩阵CDM是任何可用来描述一参考信号由无线传送装置TX传送到无线接收装置RX所经过的一无线信道的一矩阵。
于某些实施例中，假设无线通信系统1是一正交分频复用(Orthogonalfrequency-division multiplexing，OFDM)系统，则信道描述矩阵CDM可以是一离散傅里叶变换矩阵(Discrete Fourier Transform Matrix，DFT Matrix)。
根据不同的系统设计及/或不同的无线信道的特性，在离散傅里叶变换矩阵中，与第一信道频率响应向量H1以及第二信道频率响应向量H2有关的元素也会有不同。换言之，在离散傅里叶变换矩阵中，并非所有的元素都会与第一信道频率响应向量H1以及第二信道频率响应向量H2有关。因此，在某些实施例中，处理器111可从该离散傅里叶变换矩阵中舍去与第一信道频率响应向量H1以及第二信道频率响应向量H2较无关的元素，藉此产生一分割矩阵，并以此分割矩阵而不是整个离散傅里叶变换矩阵来作为信道描述矩阵CDM。举例而言，处理器111可以从一个512×512的离散傅里叶变换矩阵中，选出一个6×4的低秩矩阵(Low-Rank Matrix)来作为信道描述矩阵CDM。
在某些实施例中，处理器111还可针对该离散傅里叶变换矩阵或该分割矩阵进行一奇异值分解(Singular Value Decomposition，SVD)转换，并将转换后所产生的左奇异矩阵选作为信道描述矩阵CDM。或者，在某些实施例中，处理器111还可根据该离散傅里叶变换矩阵或该分割矩阵的奇异值来进一步缩小左奇异矩阵的尺寸。举例而言，若经奇异分解后的中间矩阵的对角元素的前「L」个已经占全部对角元素的一预定比例(例如：95％)时，则处理器111可从左奇异矩阵中撷取前「L」个列向量来作为信道描述矩阵CDM，而不是以整个左奇异矩阵来作为信道描述矩阵CDM。
能够生成第一向量子空间VSS_1的第一向量集合VS_1本质上相当于就是第一向量子空间VSS_1的一组基底(basis)。在此情况下，与子载波SC相对应的任一信道频率响应向量(例如第一信道频率响应向量H1或第二信道频率响应向量H2)均可被表示为第一向量子空间VSS_1中的一组向量，且可由第一向量集合VS_1来合成。其中，第一向量集合VS_1包含了多个向量，而这些向量可表示成一矩阵，且该矩阵是一非满秩矩阵(non-full-rankmatrix)，亦即，第一向量集合VS_1不是一个满秩矩阵。当第一向量集合VS_1是非满秩矩阵时，第二向量子空间VSS_2将存在零空间NS。
以同时于子载波SC上传送第一参考信号RS_1以及第二参考信号RS_2为例，处理器111可计算一第二向量集合VS_2(即，操作203)。第二向量集合VS_2包含了第一向量集合VS_1中每一个第一向量的一共轭与第一向量集合VS_1中每一个第一向量点乘后的多个第二向量，亦即，第5式中的「(H2*.*H1)」的运算结果。然后，处理器111可计算由第二向量集合VS_2所生成的一第二向量子空间VSS_2(即，操作205)，并计算第二向量子空间VSS_2的一零空间NS(即，操作207)。最后，处理器111可从零空间NS中决定一或多个覆码CC(即，操作209)。如上所述，因覆码CC是来自于「H2*.*H1」所生成的子空间的零空间，故可满足「H1」以及「H2.*CC」的内积为零，亦即，满足第4式与第5式。
在某些实施例中，无线接收装置RX可依据其需求，或者因应其所身处的环境条件(例如但不限于：信道模型、延迟传播(delay spread)、过滤带宽(filter bandwidth)、无线通信系统1的子载波间距(subcarrier spacing)等)，传送一覆码索引IDX给无线传送装置TX的收发器13。然后，处理器111可根据收发器13接收到的覆码索引IDX，从该零空间的多个零向量中选出一个来作为覆码CC。另外，在某些实施例中，无线接收装置RX也可传输无线信道的各种信息至无线传送装置TX，使得无线传送装置TX可根据这样的信息去界定信道描述矩阵CDM。
图3例示了根据某些实施例的参考信号传送方法的一示意图。然而，图3所示内容仅是为了说明本发明的实施例，而非为了限制本发明。
参照图3，一种参考信号传输方法3可包含以下步骤：
由一无线传送装置决定用以生成一第一向量子空间的一第一向量集合，该第一向量子空间包含了与一子载波相对应的一信道频率响应向量，且该第一向量集合是一非满秩矩阵(标示为步骤301)；
由该无线传送装置计算一第二向量集合，该第二向量集合包含该第一向量集合中每一个第一向量的一共轭与该第一向量集合中每一个第一向量点乘后的多个第二向量(标示为步骤303)；
由该无线传送装置计算由该第二向量集合所生成的一第二向量子空间的一零空间(标示为步骤305)；
由该无线传送装置从该零空间中决定一覆码(标示为步骤307)；以及
由该无线传送装置在该子载波上传送一第一参考信号及一第二参考信号至一无线接收装置，该第二参考信号是该第一参考信号与该覆码的一点乘(标示为步骤309)。
图3所示的步骤301～步骤309的顺序并非限制。在仍可实施的情况下，图3所示的步骤301～步骤309的顺序可以被任意调整。
在某些实施例中，参考信号传输方法3还可包含以下步骤：由该无线传送装置根据一信道模型界定一信道描述矩阵；其中该第一向量集合来自于该信道描述矩阵中的列向量。
在某些实施例中，参考信号传输方法3还可包含以下步骤：由该无线传送装置根据一信道模型界定一信道描述矩阵；其中该第一向量集合来自于该信道描述矩阵中的列向量。除此之外，该信道描述矩阵可以是一离散傅里叶变换矩阵。
在某些实施例中，参考信号传输方法3还可包含以下步骤：由该无线传送装置根据一信道模型界定一信道描述矩阵；其中该第一向量集合来自于该信道描述矩阵中的列向量。除此之外，该信道描述矩阵可以是一离散傅里叶变换矩阵的一分割矩阵。
在某些实施例中，参考信号传输方法3还可包含以下步骤：由该无线传送装置根据一信道模型界定一信道描述矩阵；其中该第一向量集合来自于该信道描述矩阵中的列向量。除此之外，该信道描述矩阵可以是一离散傅里叶变换矩阵的一分割矩阵的一左奇异矩阵。
在某些实施例中，参考信号传输方法3还可包含以下步骤：由该无线传送装置接收来自于该无线接收装置的一覆码索引；其中该无线传送装置是根据该覆码索引从该零空间中决定该覆码。
在某些实施例中，参考信号传输方法3的上述全部步骤可以由无线传送装置TX来执行。除了上述步骤之外，参考信号传输方法3还可以包含与无线传送装置TX的上述所有实施例相对应的其他步骤。因本发明所属技术领域中的技术人员可根据上文针对无线传送装置TX的说明而了解这些其他步骤，于此不再赘述。
上述实施例只是举例来说明本发明，而非为了限制本发明。任何针对上述实施例进行修饰、改变、调整、整合而产生的其他实施例，只要是本发明所属技术领域中的技术人员不难思及的，都已涵盖在本发明的保护范围内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (18)

1.一种无线传送装置，其特征在于，该无线传送装置包含：
一处理器，用以：
决定用以生成一第一向量子空间的一第一向量集合，该第一向量子空间包含了与一子载波相对应的一信道频率响应向量，且该第一向量集合是一非满秩矩阵，
计算一第二向量集合，该第二向量集合包含该第一向量集合中每一个第一向量的一共轭与该第一向量集合中每一个第一向量点乘后的多个第二向量，
计算由该第二向量集合所生成的一第二向量子空间的一零空间，以及
从该零空间中决定一覆码；
一存储器，与该处理器电性连接，且用以存储该覆码：以及
一收发器，与该处理器电性连接，且用以在该子载波上传送一第一参考信号及一第二参考信号至一无线接收装置，该第二参考信号是该第一参考信号与该覆码的一点乘。
2.如权利要求1所述的无线传送装置，其特征在于，该处理器还用以根据一信道模型界定一信道描述矩阵，且该第一向量集合来自于该信道描述矩阵中的列向量。
3.如权利要求2所述的无线传送装置，其特征在于，该信道描述矩阵是一离散傅里叶变换矩阵。
4.如权利要求2所述的无线传送装置，其特征在于，该信道描述矩阵是一离散傅里叶变换矩阵的一分割矩阵。
5.如权利要求2所述的无线传送装置，其特征在于，该信道描述矩阵是一离散傅里叶变换矩阵的一分割矩阵的一左奇异矩阵。
6.如权利要求1所述的无线传送装置，其特征在于，该收发器还用以接收来自于该无线接收装置的一覆码索引，且该处理器是根据该覆码索引从该零空间中决定该覆码。
7.一种参考信号传输方法，其特征在于，该参考信号传输方法包含：
由一无线传送装置决定用以生成一第一向量子空间的一第一向量集合，该第一向量子空间包含了与一子载波相对应的一信道频率响应向量，且该第一向量集合是一非满秩矩阵；
由该无线传送装置计算一第二向量集合，该第二向量集合包含该第一向量集合中每一个第一向量的一共轭与该第一向量集合中每一个第一向量点乘后的多个第二向量；
由该无线传送装置计算由该第二向量集合所生成的一第二向量子空间的一零空间；
由该无线传送装置从该零空间中决定一覆码；以及
由该无线传送装置在该子载波上传送一第一参考信号及一第二参考信号至一无线接收装置，该第二参考信号是该第一参考信号与该覆码的一点乘。
8.如权利要求7所述的参考信号传输方法，其特征在于，该参考信号传输方法还包含：由该无线传送装置根据一信道模型界定一信道描述矩阵；其中该第一向量集合来自于该信道描述矩阵中的列向量。
9.如权利要求8所述的参考信号传输方法，其特征在于，该信道描述矩阵是一离散傅里叶变换矩阵。
10.如权利要求8所述的参考信号传输方法，其特征在于，该信道描述矩阵是一离散傅里叶变换矩阵的一分割矩阵。
11.如权利要求8所述的参考信号传输方法，其特征在于，该信道描述矩阵是一离散傅里叶变换矩阵的一分割矩阵的一左奇异矩阵。
12.如权利要求7所述的参考信号传输方法，其特征在于，该参考信号传输方法还包含：由该无线传送装置接收来自于该无线接收装置的一覆码索引；其中该无线传送装置是根据该覆码索引从该零空间中决定该覆码。
13.一种覆码产生装置，其特征在于，该覆码产生装置包含
一处理器，用以：
决定用以生成一第一向量子空间的一第一向量集合，该第一向量子空间包含了与一子载波相对应的一信道频率响应向量，且该第一向量集合是一非满秩矩阵，
计算一第二向量集合，该第二向量集合包含该第一向量集合中每一个第一向量的一共轭与该第一向量集合中每一个第一向量点乘后的多个第二向量，
计算由该第二向量集合所生成的一第二向量子空间的一零空间，以及
从该零空间中决定一覆码；以及
一存储器，与该处理器电性连接，且用以存储该覆码。
14.如权利要求13所述的覆码产生装置，其特征在于，该处理器还用以根据一信道模型界定一信道描述矩阵，且该第一向量集合来自于该信道描述矩阵中的列向量。
15.如权利要求14所述的覆码产生装置，其特征在于，该信道描述矩阵是一离散傅里叶变换矩阵。
16.如权利要求14所述的覆码产生装置，其特征在于，该信道描述矩阵是一离散傅里叶变换矩阵的一分割矩阵。
17.如权利要求14所述的覆码产生装置，其特征在于，该信道描述矩阵是一离散傅里叶变换矩阵的一分割矩阵的一左奇异矩阵。
18.如权利要求13所述的覆码产生装置，其特征在于，该处理器是根据一覆码索引从该零空间中决定该覆码。
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