TW200931848A - Fast square root algorithm for MIMO equalization - Google Patents

Description

200931848 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本說明書大體係關於無線通信，且更特定言之係關於便 利於等化在一多重輸入多重輸出（ΜΙΜΟ)操作中所傳達之 一無線信號。 • 本專利申請案主張於2007年10月11曰提出申請之題為

. "LOW-COMPLEXITY IMPLEMENTATION OF FAST SQUARE ROOT ALGORITHM FOR MIMO-MMSE”之美國臨時申請案 〇 第60/979,184號之權益。該案之全文以引用的方式明確併 入本文中。 本專利申請案為於2008年3月3日提出申請之題為"FAST SQUARE ROOT ALGORITHM FOR ΜΙΜΟ EQUALIZATION" 的美國專利申請案第12/041，616號的一部份接績申請案， 其主張於2007年3月21日提出申請之題為"MIMO-MMSE EQUALIZATION USING FAST SQUARE ROOT ALGORITHM" 之美國臨時申請案第60/896,039號之權益。該等申請案之 全文以引用的方式明確併入本文中。 【先前技術】 ， 無線通信系統經廣泛部署以提供各種類型之通信内容， 諸如音訊、視訊、資料等。此等系統可為能夠支持多個終 端機與一或多個基地台之同時通信之多重存取系統。多重 存取通信依賴於共用可用系統資源（例如，頻寬及傳輸功 率）。多重存取系統之實例包括分碼多重存取（CDMA)系 統、分時多重存取（TDMA)系統、分頻多重存取（FDMA)系 135290.doc 200931848 統及正交分頻多重存取（0FDMA)系統。 一無線系統（例如，一多重存取系統）中之一終端機與— 基地台之間的通信係經由在包含一正向鏈路及一反向鏈路 之無線鏈路上之傳輸而實現。此通信鏈路可經由單輸入單 輸出（SISO)系統、多重輸入單輸出（MIS〇)系統或多重輸入 多重輸出（ΜΙΜΟ)系統而建立。一 MIM〇系統由分別配備有 用於資料傳輸之多個（Ντ)發射天線及多個（Nr)接收天線之 發射器及接收器組成。SISO系統及MISO系統為ΜΙΜΟ系統 之特例。由Ντ個發射天線及nr個接收天線形成之ΜΙΜ〇頻 道可分解為Νν個獨立頻道，該等頻道亦稱作空間頻道，其 中Nv^nin{NT，NR}。Νν個獨立頻道中之每一者對應於一 維。若使用由多個發射天線及接收天線建立之額外維度， 則ΜΙΜΟ系統可提供改良效能（例如，更高通量、更大容量 或改良的可靠性）。 在一 ΜΙΜΟ通信系統中，隨1^丁及]^11增加，歸因於計算 中所涉及之增加矩陣尺寸的等化演算之效率降級。因此， 在以ΜΙΜΟ組態進行操作之無線器件與基地台中需要有效 等化。 【發明内容】 以下呈現對一或多個態樣之簡化概述以提供對此等態樣 之基本瞭解。此概述並非所有被涵蓋之態樣之廣泛綜述， 且其既不欲識別所有態樣之關鍵性元素或決定性元素亦不 欲限定任何或所有態樣之範疇。其唯一目的為以一簡化形 式呈現一或多個態樣的一些概念以作為稍後呈現之更詳細 135290.doc 200931848 描述之序部。 根據-或多個態樣及其相應揭示内容，結合便利於等化 描述各種態樣。存取點及終端機可包括多個發射天線及/ 或接收天線且使謂應技術以增強效能。使用mim〇技 術’多個資料流可在-單-載頻調中經傳輸。在等化期 間’接收器將在一載頻調中所接收之資料分離為個别資料 流。大體上’等化方法為計算密集的。使卜等化器函數 為-符號塊（㈣中每-載頻調計算等化器矩陣。此函數通 常使用反運算’肢以可制快速平枝方法計算得 出。然而，該快速平方根方法涉及針對__組轉之大量計 算’其中所涉及之矩陣之尺寸隨發射天線或接收天線之數 目增加而增加。該快速平方根方法之—修改版可用以降低 計算之數目及/或複雜性。在此修改版中，僅更新快速平 方根矩陣之-部分。另彳，可在處理中修改快速平方根矩 陣以降低動態範圍需求。 在-態樣中，#述用於便利於在一無線通信系統中之一 接收器鏈中等化的方法，該方法包含：產生對於一所接收 之信號之載頻調的等化器矩陣，該等化器矩陣為至少部分 基於-快速平方根矩陣之元素之—子集的—部分更新而計 算所得之反矩陣之-函數；及將該載頻調等化為等化器矩 陣之-函數。執行快速平方根矩陣之元素之該子集的該部 为更新可涉及根據—11〇11代}1〇1£^]>反射方法確定一旋轉矩 陣。 在另一態樣中，揭示便利於在一無線環境中對信號等化 135290.doc 200931848 °件1¾器件包含：用於使用—經修改之快速平方根方 法產生f化器矩陣的構件，該經修改之快速平方根方法 在迭代處理期間更新該快速平方根矩陣之一子集；及用於 使用等化器矩陣分離一所接收之信號中之至少一資料流的 構件。在送代處理期間更新快速平方根矩陣之子集可涉及 根據-H〇useh()lder反射方法確i旋轉矩陣。

❹ 心樣中本說明書揭示便利於在一無線通信環境 中等化之裝置’該裝置包含：一處理器，其經組態以至少 部分基於對-快速平方根矩陣之-迭代部分更新而計算一 反矩陣’計算為該反矩陣之函數的一等化器矩陣，及使用 該等化器矩陣自-所接收之信號獲得至少一資料流；及耦 接至該處理器之-記憶體。執行快速平方根矩陣之迭代部 分更新可涉及根據一 H〇useh〇lder&射方法確定一旋轉矩 陣。 在又一態樣中，本說明書描述包含電腦可讀媒體之電腦 程式產品’其包含：㈣使電腦計算對於—所接收信號之 -載頻調的等化器矩陣的程式碼’其中等化器矩陣之計算 係基於對-快速平方根矩陣之迭代部分更新；及用於使電 腦將該所接收之信號等化為該等化器矩陣之函數的程式 碼。執行快速平方根矩陣之元素之子集的部分更新可涉及 根據一Householder反射方法確定—旋轉矩陣。 為達成上述及相關目標，一或多個態樣包含在下文中全 面描述且在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及 附屬圖式詳細陳述某些說明性態樣。然而，此等態樣僅指 135290.doc -10- 200931848 示可使用本文中所描述之原理的各種方式中之幾種且所描 述之態樣意欲包括其等效物。 【實施方式】 現參看圖式描述各種態樣，其中相同參考數字始終用於 指代相同元件。在以下描述中，為達到解釋之目的，闡述 - 諸多特定細節以便提供對一或多個態樣之徹底瞭解。然 ' 而，明顯地，此（等）態樣可在不具備此等特定細節之情況 下實踐。在其他例子中，以方塊圖形式展示眾所熟知之結 ❹ 構及器件以便利於描述一或多個態樣。 如本申請案中所使用，術語"組件"、”系統”及其類似物 欲指代電腦有關實體，硬體、硬體與軟體之組合、軟體或 執行中軟體。舉例而言，—組件可為（但不限於）執行於處 理器上之過程、處理器、物件、可執行碼、執行線緒、程 式及/或電腦。以實例說明，執行於通信器件上之應甩程 式及該器件可為一組件。一或多個組件可駐留於一過程及 φ /或執行線緒中且一組件可位於一電腦上及/或分散於兩個 或兩個以上之電腦之間。此等組件亦可自儲存有各種資料 、’。構之各種電腦可讀媒體執行。該等組件可（諸如）根據具 有或多個貝料封包之信號藉由本地及/或遠端過程而通 • 例如，來自一組件之資料藉由該信號與一本地系統、 刀散式系統中之另一組件相互作用，及/或跨越一網路（諸 如網際網路）與其他系統相互作用）。 另外術吾”或"欲意為包括性之"或"而非排斥性之"或"。 亦p除非另有規定，或本文清楚表明，否則”x使用八或 135290.doc 200931848 B欲意為任何自然包括性排列。亦即，若χ使用a，χ使用 B，或X使用A及B，則"X使用A或在上述例子之任一者 下成立。另外，如本申請案及所附申請專利範圍中所使用 之數巧 應大體被解釋為意謂”一或多個"，除非另有規 定或本文清楚表明其係指示單數形式。 . 此外，本文中結合終端機描述各種態樣。終端機亦可稱 作系統、使用者器件、用戶單元、用戶台、行動台、行動 器件、遠端台、存取點、基地台、遠端終端機、存取終端 ® 機、使用者終端機、終端機、使用者代理或使用者設備 (UE)。終端機可為蜂巢式電話、無繩電話、會話起始協定 (sip)電話、無線區域迴路（WLL)台、pDA、具有無線連接 能力之掌上型器件，或連接至無線數據機之其他處理器 件。 現參看諸圖，圖1說明能夠使用多個接收及/或發射天線 在無線系統中執行對所接收信號之等化之系統100。在使 〇 用MIMO技術之系統中，多個資料流可經由一單一副載波 傳輸，其中每一資料流自一不同天線傳輸。在接收器處， 在本文中稱作等化之方法中資料流可經分離以準備通信。 • #語資料流及層在本文中可互換使用。信號或傳輸之階層 ' 肖傳輸層之數目相等’其中傳輸之最高P皆層與發射天線之 數目或接收天線之數目中的較小者相等。大體上，等化為 頗具计算成本之過程。等化所需之計算次數及複雜性之降 低可減小操作一接收器所需之功率，從而增加使用該接收 器之器件之電池壽命。另外，執行較小或較低複雜操作之 135290.doc 12 200931848 晶片或硬體組件之尺寸可降低，從而為額外硬體提供空間 或使得使用該組件之終端機之尺寸降低。 等化器組件102可用於分離所接收之資料流。特定言 之，等化器組件可為最小均方誤差（MMSE)等化器。儘管 在傳輸層之階層或數目等於一之情況下可使用本文中所描 述之MMSE等化ϋ組件及操作，但在此等情況下效能可為 ' 較低效的。當階層等於一時，等化組件可使用替代方法， 諸如最大比率組合（MRC)等化。或者，可使用分離MRC等 化組件（未圖示）。 對於载頻調或副載波„之所接收信號可表示如下： x(n)=H(n)s(n) + v(n) 此處，為MRxl雜訊向量，其滿足： 〇Ί2 0 〇 〇 ' 〇 L〇 0 ( 〇 孖(以為表示ΜΙΜΟ頻道之一 MRXMT矩陣。可表示如 下： H(n) = _物-Η Μ 尽(《) __ Μ») ^12 (Λ) 办 22(”）·，· ^\MT (η) 、丨⑻ ♦·· · ·.. Khmt («)_ 傳輸符號由Μτ X 1向量《s 表示： 135290.doc 200931848 s,(n) s2(n) s(ri)= … >r(«)_ 正規化頻道矩陣元素&(„)，及經比例縮放之所接收信號 元素天·(《)可表示如下：

,J σ i R σ, 此處’ °^in為跨越所有接收天線之最小干擾方差。對於 一給疋符號塊，cmin為一固定參數。另外，正規化頻道元 素^ («)設定為零，其中）大於傳輸中之]\41]\/10層之階層或數 目。應注意，如本文中所提及之符號塊為包含用於固定數 目之連續OFDM符號的預定數目之連續載頻調的時間頻率 域。舉例而言’符號塊可包括在16個載頻調或頻道上之 128個符號。符號可包括資料符號以及導頻符號，導頻符 號可用作參考以確定效能，例如，頻道估計。 等化器組件102可⑴使用頻道及干擾資訊以等化所接收 之信號及產生經等化之符號；（ii)以每一符號塊為基礎處 理所接收之信號；（iii)為一符號塊中之每一栽頻調產生 等化器矩陣，其中可使用該等化器矩陣將一載頻調之戶斤# 收信號分離為個別資料流。經等化之信號可表示如下. s(n) = G(n)x(n) 此處，？(《)表示載頻調《之經正規化之經等化彳古缺 丨°琬，為 等化器矩陣，且句y?)為載頻調《之所接收信號。 135290.doc • 14- 200931848 等化器組件102包括產生等化器矩陣之等化器矩陣 組件104，及產生為該等化器矩俾之函數之經等化符號的 等化組件106。等化器矩陣組件1〇4可使用與所考慮之符號 塊相關之頻道及干擾資訊（例如，頻道及干擾估計）以產生 等化器矩陣。如本文中所使用，頻道估計為對發射器至接 • 收器之無線頻道之回應進行的估計。頻道估計通常藉由在 ' 践塊中傳輸由發射器及接收器已知為先驗之導頻符號而 執行。干擾可由同時傳輸其導頻信號之多個發射器產生。 〇 &等發射器可位於無線環境中之不同存取點，或可為相同 存取點之不同天線。導頻干擾降級頻道估計之品質。估計 時間頻率域或符號塊之干擾之功率，且在本文中將其稱作 干擾估什。等化組件106可使用所得等化器矩陣以處理所 接收之信號及產生經等化之符號。 大體上，所需用於產生等化器矩陣之計算係複雜的且 其隨發射天線或接收天線之數目增加而迅速增加。等化器 ❹ 為一Μτ x 矩陣，其中Μτ為存取點處之發射天線之有效 數目，且MR為在存取終端機處之接收天線之數目。對於載 頻調Λ，等化器矩陣可表示如下： G(n) = Λ(«)-' 々〇)* 々⑻ + σ: 1"⑻· L· 等化器矩陣可重寫如下： G(n) = Λ(η)-' Ρ(η)Η(ηΥ 尸Γ⑻表示反矩陣，其定義如下： 135290.doc 200931848 其中卵)對應於-正規化响矩陣。項如)為信號對干擾 加雜訊之比值（SINR)之矩陣，且可表示如下： 4⑻ 0 Λ⑻ 〇 义2(«) 〇 弋(《) 其中以iYW之對角矩陣元素來定義七⑻： 七⑻=1-户力⑻ ❹ 通常’使用快速平方根方法計算反矩陣响。快速平方 根方法使用-組矩陣（於下文詳細描述）以執行可用於獲得 反矩陣之遞5十算。然而，普通快速平方根方法中所用之 矩陣含有反矩陣之計算所不必要之項。因此，可使用經修 改之快速平方根方法以有效執行矩陣反演，因此使用經修 改之矩陣及遞迴以降低或最小化所需計算之數目。等化器 矩陣組件104可使用此經修改之快速平方根方法以降低計 算費用（例如’執行時間、記憶體）及便利於等化器矩陣產 生:以下討論經修改之快速平方根方法之細節。 等化器組件102亦可包括記錄經解調變之符號及額外資 訊之登錄組件1()8。登錄封包可包括額外資料，諸如用於 產生該登錄封包之硬體區塊之識別符、一正向鏈路系統訊 才編號#服扇區之識別符、登錄於該封包中之符號塊之 數目符號塊指數、經登錄用於一符號塊之符號的數目、 層之數目#—層之複雜估計符號輸出及每層之SINR。在 樣中資料可每正向鏈路訊框登錄一次。 現便利於一經傳輸之符號塊之等化之實例方法200 135290.doc • 16 - 200931848 的流程圖。在步驟202處，獲得一符號塊之頻道及干擾資 料。特定言之，頻道估計可基於包括於一符號塊中之導頻 符號產生。分離頻道矩陣片(《)經產生用於每一所接收之載 頻調《。因此，對於每一調變符號，獲得對應於該所接收 之符號塊之一頻道矩陣向量。類似地，獲得對應於該所接 收之符號塊之干擾資訊。 在204處，可確定傳輸之階層是否等於一。若等於一， ❹ 則MMSE等化可能並非用於等化之最有效方法。因此，可 使用一替代方法等化信號，諸如在2〇6處之等化。若 不等於一，則在208處可使用經修改之快速平方根方法產 生一載頻調之等化器矩陣。經修改之快速平方根方法可使 用標準快速平方根方法之矩陣。然而，僅需更新矩陣之元 素之一子集。因此，對於遞迴計算之每一迭代，執行普通 快速平方根方法計算之-部分，從而產生顯著減小的計 算。在210處可使用所產生之等化器矩陣產生該載 經等化的符號。 =驟,處’確定該符號塊中之是否存在額外載頻調 传等化右存在，則過程返回208，其中為下一截= :等:器矩：。若不存在，則該過程對於該特定符= 止。在214處，可登錄經解調變之資料符號。特定+ MMSE登錄封包可包括來自相同 之’ 〜 4夕個符號Μ夕 MMSE經解調變（經估計）資料符號。在一離、 ^ . ’一、樣中，資料可 每正向鏈路訊框登錄-次。登錄封包可包括額外 如產生該登錄封包之硬體區塊之識別符、—正 — 向鍵路系統 135290.doc 】7· 200931848 訊框編號、伺服扇區之識別符、登錄於該封包中之符號塊 之數目、符號塊指數、經登錄用於一符號塊之符號的數 目、層之數目、每一層之複雜估計符號輸出及每層之 SINR。方法200可重複用於多個所接收之符號塊。 圖3說明使用簡化有效等化程序之等化器組件1〇2。等化 器組件102可包括反矩陣組件3〇〇，如此項技術中所知，其 使用普通快速平方根方法之修改版計算反矩陣尸。快速 平方根方法使用本文中稱作快速平方根矩陣或前陣列矩陣 及後陣列矩陣之一組矩陣。反矩陣組件3〇〇可包括執行初 始化快速平方根方法矩陣之運算之初始化組件3〇2 ^陣列 更新組件3 0 4可在迭代處理期間修改或更新前陣列或後陣 列之元素。特定言之，僅有一元素子集必需用於反矩陣計 算。因此’陣列更新組件304可更新前陣列矩陣及後陣列 矩陣之一子集。反矩陣更新組件306可根據經修改之快速 平方方法產生反矩陣。所產生之等化器矩陣可由等化組件 106使用’且結果由登錄組件1〇8進行登錄。 考慮以最小干擾方差及單位矩陣^進行擴增之頻道矩 陣之QR分解： ^ =Q{n)R{ri)=

’」 iQi («) J 此處，仏具有維數且0具有維數^^^ + My。 使用QR分解’等化器矩陣可寫為如下： G(«) = λ⑻-丨λ⑻-1 ρ:⑻ 其中邮广〗⑻的且^:⑻二户⑻μ片⑻·。此等式亦可表達如 135290.doc •18- 200931848 下： G⑻=Λ⑻户⑻1"尸⑻M/2泠⑻· 此表達式可比前述等式更有效地得到計算。此處，尸 可計算如下： ΡΜ («)'7 2 = Σ (w)^7 («)*+〇iin i

Ly=i _ 其中片7⑻為兮⑻之第j列。可使用以下快速平方根矩陣之 遞迴處理獲得矩陣P(„)"2及Q:⑻。

1 ⑻邶-,(n)l/2 Ά2 0 0 P,-Mn Θ,= 〜w,/2 re> 乓-】⑻ -e, ⑻

•^0 (”) - $ ’a/txa/t， B0(ri) = QMRxMT Ο)經初始化為單位矩陣/ΜΤχΜΤ(具有維數^^从^與1/σ 相乘。仏⑻經初始化為具有維數M/?xA/V之零矩陣。此處， e,·為維數之第i單位向量且矻⑻為及⑻之第i列。 可藉由產生及更新矩陣（/ = 1，2,3·.·ΜΛ)來計算P⑻的。在仏個 迭代之後，p("),/2=⑻1/2且α(«)=化»。 ❹ 更具計算嚴格性地計算/及么⑻以用於等化器表達 式： g⑻=λ⑻-χα·⑻ 實情為僅需計算Ρ(«)1/2，且可使用經重寫之等化器表達 式： G(«)=八⑻―1 Ρ(«)1/2Ρ⑻ *"2 片㈨· 所需計算亦可藉由減小計算之動態需求而減少。通常， 在快速平方根方法之初始化期間，單位矩陣〜一與^相 135290.doc -19- 200931848 乘， Ο) = 士 Λ/ΤχΑ/Γ 此運算可導致產生用於初始化之相對較大的&目及動態 範圍。此大的動態範圍可需要額外位元以保持資料及執行 計算。動態範圍可藉由與干擾之簡單相乘而避免。特定言 之，前陣列矩陣及後陣列矩陣可使用以下表達式更新： Α ⑻1/2 = w丨 初始化組件302及陣列更新組件3〇4可使用所描述之修改 版來便利處理。以下對經修改之快速平方根方法之描述使 用此特徵以降低動態範圍。然而，在不使用此特徵之情況 下可執行使用快速平方根矩陣之部分更新之經修改之快速 平方根方法的計算。 快速平方根矩陣之一子集可經更新以計算$⑻"2。特定 言之’在迭代處理期間僅更新部分快速平方根矩陣：

σ—々,〇)為-丨⑻丨/2 Wn 〇 ' 〇 0 4-.(»)1/2 Θ,= pm12 (n)~^MTxMT 此處，'⑻1/2=矸⑻W2〜n。此處，以2⑻經初始化為單位矩 陣7ΜΤχΜΤ。在遞迴過程中所使用之快速平方根矩陣： ΗΜΑΜ12' Χ= 〇 4»丨/2 被稱作前陣列矩陣Ζ。而第二快速平方根矩陣： 135290.doc • 20- 200931848 Κ^ηύη 〇 1 叫d⑻1/2 被稱作後陣列矩陣^^可使用此等經修改之快 矩陣或陣列而遞迴式地計算反矩陣g,(n)|/2。、、平方根 圖4描繪用於前陣列矩陣之初始化方法之表示。 列矩陣初始化期严曰，，可使用卩下等式計算向量^在前陣 α = ^(η)ήΜ(η)1/2 ❹

可使用以下實例假碼執行此計算： fork = l:MT, accc = 〇 form = l:MT> accc=acccμ(π) end; ak =accc; end; 圖400描繪計算向量β之實例運算。初始化組件3〇2亦可 將⑻初始化為單位矩陣/mtxmt。另外，初始化組件3〇2 可將後陣列初始化為前陣列，如下： Υ = Χ= 0 h(n)U2 此處，々為可以右移運算實施之兩個縮放因數之輸入功 率。 陣列更新組件3 〇 4可在平方根方法之迭代處理期間更新 岫陣列矩陣、旋轉矩陣Θ,,及後陣列矩陣。特定言之，在 處理期間’對於每一接收天線沁1，2".]^11，可計算前陣列 135290.doc 21 · 200931848 矩陣，可更新旋轉⑨陣及後陣列矩陣且可產生反矩陣之一 元素陣列更新組件可計算+1)旋轉矩陣Θ，且 可將後陣列矩陣更新為旋轉矩陣及前陣列之一函數， Υ = ° 旋轉矩陣Α可根據H〇useh〇lder反射方法確定。此可涉及 執行以下運算： =I ~2ζζ* 卜I，…，太叫+丨]* ⑴ (2) cc = |w| (3) t-u^ae] v ⑷ 7 SZ 一·· Ivl (5) 1為該迭代中之前陣列尤之第一列。 反矩陣更新組件306可基於後陣列矩陣之迭代計算更新 反矩陣，如下： 4⑻'/2=心,满 陣列更新組件304可使用經計算之反矩陣以更新前陣列 〇 矩陣之選定部分。等化器產生器組件104可使用反矩陣以 計算等化器矩陣，該矩陣由等化組件1〇6用於執行對所接 收信號之等化。 圖5說明用於計算反矩陣之實例方法500。可使用降低計 • 算複雜性之快速平方根方法之變體。在步驟502處，前陣 列矩陣及後陣列矩陣經初始化以便為反矩陣之計算作準 備。另外’表示接收天線之計數變數i可經初始化（例如， 1)。可基於對向量α之計算而初始化前陣列矩陣： 135290.doc -22· 200931848 α=矻⑻4-丨㈨丨/2 後陣列矩陣可經初始化為前陣列矩陣。 初始化之後，後陣列矩陣及前陣列矩陣經迭代更新達接 收天線數目的次數。在504處’一旋轉矩陣經計算用於迭 代。該旋轉矩陣θ可根據如上所描述之細心。如反射方 * 法計算得到。 • 在步驟506處可基於該旋轉矩陣及該前陣列矩陣更新後 陣列(例如…螞)。在步驟508處，反矩陣可更新為一後 P車列矩陣之函數（例> ‘一）。前陣列矩陣之元 素在步驟510處基於該反矩陣被更新。 在步驟512處，確定是否已完成對於每—接收天線（例 如/<M/?)之處理。若處理未完成，則在步驟5 14處遞增接 收天線之變數ζ·，且處理在步驟504處繼續，其中為下一接 收天線計算該旋轉矩陣。若對於每一接收天線之處理完 成，則反矩陣已計算得出且可將其用於產生等化器矩陣以 ρ 執行信號之等化。 現參看圖6、圖7及圖8，其描繪說明對經等化之符號進 行之計算的圖。經等化之符號可表示如下： ^(n) = G(n)x(n) 此處列η)表示載頻調„之正規化之經等化符號，為等化 器矩陣，且私n)為載頻調„之經比例縮放之所接收信號。圖 6〇〇說明按比例縮放輸入信號私η)之運算。以下實例假碼可 用於藉由縮放向量α·.正規化所接收之信號： 135290.doc 23· 200931848 fori = \ .Mr> ^i(n)= xi(n)y，ai end: 此處 ’ 可表示如下： a> =^->ΐ = 1,2,3...Μη 示如下： 如上所討論，等化器矩陣可表 G⑻=八⑻-丨户⑻丨/2户⑻·丨/2細· 產生以下等式以獲取經等化之符號： ❹ 咖)=八(〇〇(„)”1⑻•办） 可分階段計算經等化之游雜 特 — 寸亿之孖唬，如圓6、圖7及圖8所示 疋δ之，在第一階段，向量何計算如下： d = Η{ηΥ χ(η) 圖002說明可用於產生向量 度玍Π篁d之運算。以下實例假碼可 產生d : ^ for j = l:MT, accc = 〇 f〇ri = l：MR, accc=acCe end; dj = accc end; 在第二階段期間，；向量e可計算如下 sf 此處，V為一縮放因數且U為一正規化因數 可用於產生向量^之運算。正規化 If min 圖604說明 因數 丫 min可計算如下： 135290.doc -24- 200931848 6描％用於計算γ2·之位元精確（bit exact)實施方案 以下運算可每符號塊執行一次： ” 圖6〇8描繪用於計算amn之位元精確實施方案。以下實例假 碼可用於產生e :

f〇rj = l:MT, accc = 〇 form = l： j, accc=accc +conj'[pmj(n)1/2]*dm end; sf end; 在第三階段期間，丨向量/可計算如下 / =丄；^⑻ sf 此處，"為一縮放因數且Ymin為一正規化因數。正規化因 數Ymin可如上所描述計算得出。圖702描繪可用於產生向量y 之運算。以下實例假碼亦可用於產生y : for j = l: Μτ, ace。= 0 form = j:MT, acCc=accc +gra⑼丨' end; sf ;«ccc><rmi„x· end; 在最後階段期間，經等化信號之1向量可產生如 135290.doc -25- 200931848 下：

Sj = Pjfj J = 圖704描繪用於計算經等化之符號勾之運算且以下實例 假碼可用於產生此等經等化之符號： for j = 1: Μτ，

Sj = Pj *fj end; Ο

此處’ h可用於偏差修正，其中0』可獲自户(w)之對角矩 陣元素，其計算如下： w*| 圖800描繪計算忠⑻之運算。以下例示性假碼可用於獲 得對角元素： f〇rk = l: Μτ， accc = 0 for m = 1: Μγ, accc=accc⑻ end; ak =accc; end; 其中巧可表達如下： 圖802描繪用於計算&之運算。]^1^託後處理811^11可用 於加權對數概擬比（LLR)且容易自計算所得之P矩陣之對角 元素獲得： 135290.doc -26- 200931848

Aj =min ---1,255 j = 1,2,..R 圖804描繪用於計算；1;之運算。 現轉向圖9，其說明使用經修改之快速平方根方法之等 化之模擬的結果。使用四個發射天線及接收天線，可執行 初步模擬以證實位元寬度。雜訊方差可關於範圍為0 dB至 3 0 dB之均值SNR而變化（例如，0，-3，-6,及-10 dB)。假定頻 道矩陣孖元素為具有零之均值及一之方差的IID高斯。假定 頻道元素之輸入及所接收之信號被縮放1/4。在位元精確 輸出及浮點輸出之間的正規化均方誤差（MSE)可計算如 下： NMSE[s(n)] = EJn ^|| " 入 βοαί ( a " 2 NMSE[A(n)] = Ejn l-\\.. 7 || 圖900可使用固定點模擬（例如，使用Matlab固定點工具 © 箱）產生。此處，X軸902表示信雜比（SNR)，而y軸904表示 正規化MSE。應注意每層SINR(在一 MMSE接收器輸出處） 低於每天線之接收SNR至少6 dB。舉例而言，在3 0 dB SNR時，每層SINR小於24 dB。通常，對於IID頻道、 ΜΙΜΟ頻道，每層SINR可比24 dB小很多。因此，-25 dB之 正規化MSE為可接受的。 應暸解可關於終端機分類等進行推斷。如本文中所使 用，術語”推斷"大體上係指自經由事件及/或資料所俘獲之 135290.doc -27- 200931848 一組觀察對系統、環境及/或使用者之狀態進行推理或推 斷的過程。舉例而言，推斷可詩識㈣定情境或行為， 或可產生狀態機率分布。推斷可為機率性的，即其為基於 對資料及事件之考慮對相關狀態之機率分布進行的計算。、 推斷亦可指用於自—組事件及/或f料組成更高階事件之 技術。此推斷導致自一組觀察到之事件及/或所儲存之事 件資料構成新事件或行為’不管事件是否為時間緊密相

關’且不管事件及資料是來自—個事件及f料源還是幾個 事件及資料源。 圖10為根據各種態樣之在通信環境中便利於等化之系統 1000之說明。系統1000包含具有接收器1〇1〇之存取點 1002，接收器1 ο 10經由一或多個接收天線丨〇〇6自一或多個 終端機1004接收信號，且經由一或多個發射天線1〇〇8將信 號傳輸至一或多個終端機1004。在一或多個態樣中，可使 用一單一組天線實施接收天線1006及發射天線1〇〇8。接收 器1010可自接收天線1006接收資訊且在操作上與解調變所 接收之資訊之解調變器1012相關聯。如熟習此項技術者將 瞭解，接收器1010可為基於MMSE之接收器，或用於將經 指配給其之終端機分開之某一其他適合接收器。根據各種 態樣，可使用多個接收器（例如，每一接收天線一個），且 此等接收器可彼此通信以提供對使用者資料之改良估計。 存取點1002進一步包含等化器組件1〇22，其可為不同於接 收器1010之處理器或整合至接收器1〇1〇之處理器。等化器 組件1022可使用上文中所描述之經修改之快速平方根方法 135290.doc •28- 200931848 以降低等化所接收之信號所需的計算的複雜性β 經解調變之符號由處理器1〇M分析。處理器1〇14耦接至 儲存與等化有關之資訊（諸如等化器函數、等化器矩陣及 任何其他與等化有關之資料）的記憶體1016。應瞭解本文 中所描述之資料儲存（例如，記憶體）組件可為揮發性記憶 體或非揮發性記憶體，或可包括揮發性記憶體及非揮發性 S己憶體兩者。以實例說明（且並非限制），非揮發性記憶體 可包括唯讀記憶體（ROM)、可程式化r〇m(PR〇]VI)、電可 程式化ROM(EPROM)、電可擦r〇M(eepr〇m)或快閃記憶 體。揮發性記憶體可包括隨機存取記憶體（Ram)，其擔當 外部快取記憶體。以實例說明（且並非限制），RAM可為許 多形式’諸如同步RAM(SRAM)、動態RAM(DRAM)、同步 DRAM(SDRAM)、雙資料速率 SDRAM(DDR SDRAM)、增 強 SDRAM(ESDRAM)、同步鏈路 DRAM(SLDRAM)及直接 Rambus RAM(DRRAM)。本發明系統及方法之記憶體丨〇 j 〇 意欲包含（但不限於）此等及任何其他適合類型之記憶體。 每一天線之接收器輸出可由接收器⑺⑺及/或處理器1〇14 共同處理。調變器1018可多工用於藉由發射器1〇2〇經由發 射天線1008傳輸至終端機1〇〇4之信號。 參看圖11，其說明在多重存取無線通信系統中之發射器 及接受器之一實施例，1100。在發射器系統111〇處，許多 資料流之訊務資料自資料源1112經提供至發射（τχ)資料處 理器1114。在一實施例中，每一資料流經由各別發射天線 傳輸。TX資料處理器1114基於選定用於一資料流之特定編 135290.doc -29· 200931848 碼方案格式化、編碼及交錯該資料流之訊務資料以提供經 編碼之資料。在一些實施例中，TX資料處理器1114基於資 料流之符號所傳輸自之使用者及天線施加預編碼權重至該 等符號。在一些實施例中’預編碼權重可基於產生於收發 器1154處之一碼薄之指數而產生，且作為反饋提供至瞭解 該碼薄及其指數之收發器1122。另外，在經排程傳輸之該 等情況下，TX資料處理器1114可基於自使用者傳輸之階層 資訊選擇封包格式。 每一資料流之經編碼資料可使用OFDM技術與導頻資料 一起多工。導頻資料通常為一已知資料樣式，其以一已知 方式加以處理且可用於接收器系統以估計頻道回應。每一 資料流之經多工之導頻資料及編碼資料接著基於選定用於 此資料流之特定調變方案（例如，BPSK、QPSK、M-PSK或 M_QAM)調變（例如，符號映射）以提供調變符號》每一資 料流之資料速率、編碼及調變可由處理器113〇所執行之指 令來確定。如以上所討論，在一些實施例中，用於一或多 個流之封包格式可根據自使用者傳輸之階層資訊而變化。 接著將所有資料流之調變符號提供至τχ ΜΙΜΟ處理器 1120 ’其可進一步處理調變符號（例如，〇fdm)。τχ ΜΙΜΟ處理器1丨20接著提供Ντ個調變符號流至Ντ個收發器 (TMTR)1122a至1122t。在某些實施例中，ΤΧ ΜΙΜΟ處理 器11 20基於資料流之符號所傳輸至之使用者及來自該使用 者頻道回應資訊之符號所傳輸自之天線而施加預編碼權重 至該等符號。 135290.doc -30- 200931848 每一收發器1122接收並處理各別符號流以提供一或多個 類比仏號，且進一步調節（例如，放大、濾波及增頻轉換） 類比信號以提供適合於經由ΜΙΜΟ頻道傳輸的經調變信 號。來自收發器1122a至1122t之Ντ個經調變之信號接著分 別自Ντ個天線1124a至1124t傳輸。 在接收器系統11 50處，經傳輸之調變信號由Nr個天線 1152&至11521*接收，且來自每一天線1152之所接收信號提 供至各別收發器（RCVR) 1154。每一收發器254調節（例如， 濾波、放大及降頻轉換）各別所接收信號，數位化經調節 之信號以提供樣本，且進一步處理該等樣本以提供相應的 "所接收"符號流。 RX資料處理器11 60接著基於特定接收器處理技術接收 並處理來自NR個收發器i1542Nr個所接收之符號流以提供 Ντ個"經偵測"之符號流。以下進一步詳細描述由RX資料 處理器11 60進行之處理。每一經偵測之符號流包括為針對 相應資料流所傳輸之調變符號的估計的符號。RX資料處 理器1160接著解調變、解交錯及解碼每一經偵測之符號流 以恢復資料流之訊務資料。由rX資料處理器丨丨6〇進行之 處理與在發射器系統1110處由TX MIM〇處理器112〇及丁乂 資料處理器1114·執行之處理互補。 由RX處理器1160產生之頻道回應估計可用於在接收器 處執行空間、空間/時間處理，調整功率位準，改變調變 速率或方案，或其他行為。Rx處理器丨16〇可進一步估計 經债測符號流之信號對干擾加雜訊比（SINR)，及可能的其 135290.doc •31 · 200931848 他頻道特徵’且提供此等量至處理器1170。汉父資料處理 器11 60或處理器117〇可進一步導出對系統之"操作"SINR2 估計。處理器1170接著提供估計（CSI)，其可包含關於通信 鏈路及/或所接收之資料流之各種類型的資訊。舉例而 言，csi可僅包含操作SINR。該CSI接著由亦自資料源 1176接收許多資料流之訊務資料的丁父資料處理器丨丨”處 理，由調變器1180調變，由收發器115钧至11541>調節，且 經傳輸回發射器系統111 〇。 ❹

在發射器系統1110處，來自接收器系統115〇之經調變信 號由天線1124接收，由接收器1122調節，由解調變器114〇 解調變，且由RX資料處理器1142處理以恢復由接收器系 統報告之csi。所報告之量化資訊（例如，CQI)接著提供至 處理器1130且用於（1)確定將用於該等資料流之資料速率及 編碼與調變方案，及（2)產生對TX資料處理器1114及丁又 ΜΙΜΟ處理器1120之各種控制。 本文中所描述之技術可由各種構件實施。舉例而言，此 等技術可在硬體、軟體或其組合中實施。對於硬體實施方 案，此等技術之處理單元（例如，控制器112〇及116〇、τχ 等）可實施於一或多個特 處理器及RX處理器1114及1142， 殊應用積體電路（ASIC)、數位信號處理器（DSp)、數位信 號處理器件（DSPD)、可程式化邏輯器件（pLD)、場可程式 化閘陣列_Α)、處理器、控制器、微控制_、微處理 器、經設計以執行本文中所描述之功能的其他電子單元或 其組合中。 135290.doc -32· 200931848 現參看圖12，其說明根據本文中所描述之態樣之使用經 修改之快速平方根方法使得能等化所接收之信號的實例系 統1200。系統1200包括電子組件之邏輯分組121〇，其可協 同作用以達成該等化。在一態樣中，邏輯分組121〇包括電 子組件1215，其可產生對於一所接收之信號之每一載頻調 或副載波之等化器矩陣。使用至少部分基於反矩陣之等化 器函數產生等化器矩陣。可使用快速平方根方法之修改版

計算該反矩陣’其中在迭代處理期間僅更新快速平方根矩 陣之一部分。此部分更新減少所需計算且改良效能。另 外，處理之動態需求可藉由將快速平方根方法之初始化修 改為干擾方差之聽而降低。$外，邏輯分組121〇包括電 子組件1225，其可使用所產生之等化器矩陣分離包括在該 所接收之信號之副冑波中之一或多㈣資料&。可使用相應 等化器矩陣等化每-副載波…旦被分離，個別資料流可 單獨經處理以獲得資料符號。此外，當信號含有一單一資 料流時’電子組件1235可使用最大比率組合等化以等化該 所接收之信號。 系統120G亦可包括§己憶體124()，其保持執行與電子組件 1215、1225及1235相關聯之功能的指令，以及在執行此等 功能期間可產生之量測所得f料及計算所得資料^儘管被 展示為位於記憶體124〇之外部，但應理解電子組件1215、 1225及1235巾之-或多個可駐留在記憶體⑽中。 化之方法（圖2及圖5)。應注 將該等方法展示及描述為一 本描述案中說明用於執行等 意儘管為達到解釋簡化之目， 135290.doc •33· 200931848 系列動作，但應理解及瞭解料方法不受動作次序之限 制，因為根據-或多個態樣，一些動作可以不同於本文中 所展示及所描述之動作之次序的次序發生及/或與來自本 文中職示及所描述之動作的其他動作同時發±。舉例而 言’熟習此項技術者應理解及瞭解一方法可替代地表示為 . —系列相關狀態或事件’諸如以-狀態圓形式。此外，並 • 料有所說明之動作均可用於實施根據-或多1態樣之一 方法。 © 對於軟體實施方案，本文中所描述之技術可藉由執行本 文中所描述之功能之模組（例如，程序、函數等）實施。軟 體碼可儲存在記憶體單元中且可由處理器執行。記憶體單 元可實施於處理器内或處理器外，在後者情況下，記憶體 單元可經由此項技術中已知之各種構件通信地耦接至處理 器。 此外，本文中所描述之各種態樣或特徵可實施為使用標 Φ 準程式設計及/或工程技術之方法、裝置或製品。如本文 中所使用之術語"製品"意欲涵蓋可自任何電腦可讀器件、 載體或媒體存取之電腦程式。舉例而言，電腦可讀媒體可 包括（但不限於）磁性儲存器件（例如，硬碟、軟性磁碟、磁 條…）、光碟（例如，緊密光碟（CD)、數位化通用光碟 (DVD)..·)、智慧卡，及快閃記憶體器件（例如，記憶卡、 記憶棒、隨身碟…）。 以上描述包括一或多個態樣之實例。當然，不可能描述 組件或方法之每一可構想組合來達到描述前述態樣之目 135290.doc •34- 200931848 的’但一般熟習此項技術者可認識到各種態樣之進一步組 合及排列為可能的。因此，所描述之態樣意欲包含落在所 附申請專利範圍之精神及範疇内的所有此等變更、修改及 變化。此外，就術語”包括"或其任何變體用於【實施方 式】或【申請專利範圍】中之程度而言，此術語意欲以類 似於將術語"包含"在一請求項中用作一過渡詞時所解釋之 方式而為包括性的。 【圖式簡單說明】 ❹

圖1為根據本文中所呈現之一或多個態樣之等化信號之 實例系統的方塊圖。 圖2說明根據本文中所呈現之一或多個態樣之用於等化 所接收之信號的實例方法。 圖3為根據本文令所呈現之—或多個態樣之使用經修改 之快速平方根演算之等化器的方塊圖。 圖1為根據本文中所呈現之一或多個態樣之快速平方根 方法前陣列矩陣之初始化方法的方塊圖。 -圖5說明根據本文中所呈現之—或多個態樣之用於使用 經修改之快速平方根方法等化所接收之信號的實例方法。 圖6描繪根據本文中所呈現之一或多個態樣之等化方法 之方塊圖。 圖7描繪根據本文中所呈現之一或 方法之方塊圖。 多個態樣之額外 等化 或多個態樣之另一等化 圖8描繪根據本文中所呈現之一 方法之方塊圖。 135290.doc •35- 200931848 圖9呈現描繪根據本文中所呈現之一或多個態樣之使用 經修改之快速平方根方法之等化之結果的曲線圖。 圖10為根據本文中所呈現之一或多個態樣之實例無線通 信系統之說明。 圖11為可結合本文中所描述之各種系統及方法使用之實 例無線通信環境之說明。 圖12為根據本文中所呈現之一或多個態樣之便利於等化 之實例系統的說明。

【主要元件符號說明】 ❹ 100 系統 102 等化器組件 104 等化器矩陣組件 106 等化組件 108 登錄組件 300 反矩陣組件 302 初始化組件 304 陣列更新組件 306 反矩陣更新組件 902 X轴 904 y軸 1000 系統 1002 存取點 1004 終端機 1006 接收天線 135290.doc -36- 200931848

1008 發射天線 1010 接收器 1012 解調變器 1014 處理器 1016 記憶體 1018 調變器 1020 發射器 1022 等化器組件 1110 發射器系統 1112 資料源 1114 TX資料處理器 1120 ΤΧ ΜΙΜΟ處理器 1130 處理器 1132 記憶體 1140 解調變器 1142 RX資料處理器 1122a-1122t 收發器 1124a-1124t 天線 1150 接收器系統 1152a-1152r 天線 1154a-1154r 收發器 1160 RX資料處理器 1170 處理器 1172 記憶體 135290.doc -37- 200931848 1176 1178 1180 1200 1210 1215 1225 ❹ 1235 1240 資料源 TX資料處理器 調變器 系統 電子組件之邏輯分組 可產生對於一所接收之信號之每一載頻 調或副载波之等化器矩陣的電子組件 可使用所產生之等化器矩陣分離包括在 該所接收之信號之副載波中之一或多個 資料流的電子組件 使用最大比率組合等化以等化該所接收 之信號的電子組件 記憶體 ❹ I35290.doc -38-

Claims (1)

1. 200931848 十、申請專利範園： 1. 一種用於促進在一無線通信系統之一接收器鏈中之等化 的方法’該方法包含： 產生對於一所接收之信號之一栽頻調之一等化器矩 陣，其中該等化器矩陣為-至少部分基於—快速平方根 • 矩陣之元素之-子集的—部分更新而計算所得之反矩陣 的函數；及 將該載頻調等化為該等化器矩陣之一函數； 2. 其中執行該快速平方根矩陣之元素之該子集的該部分 更新包含根據一Householder反射方法確定一旋轉矩陣。 如請求項1之方法，其中該快速平方根矩陣為一前陣列 矩陣。 3.如》月求項1之方法，其中該快速平方根矩陣為—後陣列 4.如請求項1之方法，進一步包含佟汝诗 7匕3修改該快速平方根矩陣 ❹ 以便降低動態範圍需求。 5· 項1之方法’進一步包含將該快速平方根矩陣修 文為一干擾方差之函數。 6.如請求項丨之方法，進一步 所接收之仁妹“ 〜含^早-資料流含於該 ▲收之k唬中時，執行最大比率組合等化。 月求項1之方法，進一步包含 一 錄封自生登錄封包，該登 一匕匕括導出自該經等化之載頻調之符號。 8· 一種促進一無線通信帛 ^ 含： 哥化灸衷置，該裝置包 135290.doc 200931848 -處理器’其經組態以至少部分基於對—快速平方根 =陣之—迭代部分更新而計算—反矩陣，計算為該反矩 函數之-等化器矩陣，及使用該等化器矩陣以自 一所接收之信號獲得至少一資料流；及 一記憶體，其耦接至該處理器； 其中執行該快速平方根矩陣之該迭代部分更新包含根 據一 HoUsehQlder反射方法確定—旋轉矩陣。 如明求項8之裝置’其中該快速平方根矩陣為—前陣列 矩陣或一後陣列矩陣中之至少一者。 -如請求項8之裝置’其中該處理器經進一步組態以降低 該快速平方根矩陣之一動態範圍需求。 如叫求項1G之裝置’其中該快速平方根矩陣經規定為一 干擾方差之一函數。 12. 如請求項8之裝置，其中盘 、以處理器經進一步組態以當該 所接收之信號包括一單一眘枓 入^ 料’執行-最大比率組 ❹ 合等化。 13. —種促進在一無線環 件包含: W之專化之器件，該器 用於使用一經修改之快速平 迷千方根方法產生一等化器矩 陣之構件’該經修改之快 s 迷千方根方法在送代處理期間 更新該快速平方根矩陣之一子集，·及 用於使用該等化器矩陣分離 咨一 平刀離所接收之信號中之至少 一資料流的構件，· 集 其中在迭代處理期間更新該快速平方根矩睁之該子 I35290.doc •2- 200931848 包含根據一 Householder反射方法確定一旋轉矩陣。 14.如請求項13之器件，其中該快速平方根矩陣為一前陣列 矩陣或一後陣列矩陣中之至少一者。 15·如請求項13之器件，其中該快速平方根矩陣經初始化為 干擾方差之一函數，以便降低動態範圍需求。 - I6.如請求項13之器件，進一步包含用於當該信號含有一單 • 一資料流時，使用一最大比率組合等化來等化該所接收 之信號的構件。 ® I7. 一種包括一電腦可讀媒體之電腦程式產品，其包含： 用於使一電腦計算一所接收之信號之一載頻調之一等 化器矩陣的程式碼，其中對該等化器矩陣之計算係基於 對一快速平方根矩陣之迭代部分更新；及 用於使一電腦將該所接收之信號等化為該等化器矩陣 之一函數的程式碼； 其中執行該快速平方根矩陣之元素之該子集之該部分 參更新包含根據一 Householder反射方法確定一旋轉矩陣。 18.如請求項17之電腦程式產品，其中該快速平方根矩陣為 一前陣列矩陣或—後陣列矩陣中之至少一者。 .I9.如印求項17之電腦程式產品，該電腦可讀媒體進一步包 含用於使一電腦將該快速平方根矩陣初始化為干擾方差 之一函數以便降低動態範圍需求之程式碼。 20.如請求項17之電腦帛式產品，肖電腦可讀媒體進一步包 含用於使-f腦在該信號含有_單—資料流時使用一最 大比率組合等化來等化該所接收之信號的程式碼。 135290.doc