TW201215013A - Methods for wireless communication in multiple-input multiple-output (MIMO) systems and MIMO systems and receivers thereof - Google Patents

Methods for wireless communication in multiple-input multiple-output (MIMO) systems and MIMO systems and receivers thereof Download PDF

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201215013 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種無線通訊系統及其相關無線通訊 方法,特別是有關於一種可用以降低多輸入多輸出 (multiple-input multiple-out, ΜΙΜΟ)或多輸入單輸出 (multiple-input single-out,MISO)系統中從傳送器傳輸至接 收器時使用一或多個有限碼薄的預編碼操作的量化影響的 無線通訊方法。 【先前技術】 在無線通訊的應用上,多輸入多輸出.(ΜΙΜΟ)的技術包 含同時在傳送器端以及接收器端使用多根天線,以改善通 訊效能。多輸入多輸出技術可透過較高的頻譜效能與鏈結 可靠度或多樣性,在不增加額外的頻寬或傳輸功率的情形 下’有效地增加資料產出量(throughput)以及鏈結的範圍。 多輸入多輸出技術中常用的一種功能為預編碼 (precoding) ’所謂預編碼係為一種用於多輸入多輸出通訊 的訊號處理技術,其主要利用傳送器端的下行通道品質的 相關資訊來執行。透過預編碼操作,傳送器端可使用合適 的預編碼矩陣(precoding matrices)來轉換訊號並且依據鏈 結品質的變化來調適性地進行功率的配置。預編碼操作已 經證明可大大地提昇多輸入多輸出通訊的頻譜效能。 預編碼操作為一種可提昇多輸入多輸出_正交分頻多 工(MIMO-OFDM)系統的效能的有效技術。實際應用時,可 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 4 201215013 預先決定好預編碼矩陣並且回授(feedback)時僅傳送所選 取的預編碼矩陣的預編碼矩陣標號即可。 取決於所採用的鏈結效能量測準則,最佳化預編碼矩 陣的s十鼻可採用不同的目標函數(〇bjective functi〇n)。舉例 來s兒’最小平方誤差(minimum square error, MSE)以及鏈結 能力(link capacity)量測法則即為兩種常用的效能量測方 法0 對多輸入多輸出通訊系統的預編碼操作而言,下行通 道品質的資訊必須由接收器端回授至傳送器端。一般來 說,傳送器端的預編碼操作可能需要關於通道狀態資訊 (channel state information, CSI)的知識。為了 達到最佳化的 效能’完整的下行通道品質資訊或由接收器所計算出的最 佳化預編碼矩陣必須卸授至傳送器端。然而,此類的訊號 處理將會隨著使用的天線數的增加(即多輸入多輪出模式) 而導致可觀的傳輸負擔(overhead)。因此,現有的多輪入多 輸出系統中係採用以碼薄(codebook)為主的預編碼方式以 降低回授負擔。在以碼薄為主的預編碼方式中’在傳輪資 料之前’傳送器端以及接收器端將同時知道數個選定的預 編碼矩陣。之後’接收器可先依據量測的滅結品質以及目 標函數找出可產生最隹效能的最佳化預編鴆矩陣,再透過 回授通道傳送此最佳化預編碼矩陣的預编满矩陣標號至傳 送器端即可。舉例來説’當預編碼矩陣的偶數為2”時,則 回授訊號的長度可為η位元。以碼薄為生的預編碼方式可 大大地降低回授負擔。 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 201215013 理論上,為了降低接收器設計的複雜度以及降低回授 負擔,碼薄的尺寸大小應該要盡可能地小。然而,於這類 例子中,由於具有小尺寸的碼薄的最佳化預編碼矩陣的量 化誤差會增加,因此,採用小尺寸的碼薄將使得鏈結效能 降低。此外,透過增加碼薄的尺寸可增加多輸入多輸出系 統上的預編碼增益。然而,隨著碼薄的尺寸增加,字碼 (codeword)選擇的複雜度以及記憶體的位元數要求也將同 時大量的增加。因此,當設計預編碼器的碼薄時,必須在 兩者之間取得平衡。此外,一些研究也提出關於使用多重 有限尺寸碼薄的應用方式。在使用多重有限尺寸碼薄的應 用方式中,接收器可回授對於每一個所採用的碼薄的最佳 化預編碼矩陣的預編碼矩陣標號給傳送器。傳送器可接著 藉由將接收器所指示的預編碼矩陣進行矩陣相乘運算來建 立(construct)預編碼矩陣。然而,這類的多重碼薄應用方式 牵涉到同時在傳送器端以及接收器端設計以及儲存新產生 的碼簿,且仍遭遇到不可避免的量化誤差,因為預編碼器 的選擇仍受限於對應的碼薄尺寸的乘積。再者,對應於相 對較長回授週期的碼薄的回授誤差結果,可能會嚴重地降 低系統的效能(例如:傳遞誤差)。 【發明内容】 有鑑於此,本發明提供一種可用以降低多輸入多輸出 或多輸入單輸出系統中從傳送器傳輸至接收器時使用至少 一有限碼薄的預編碼操作的量化影響的無線通訊方法,以 解決上述的問題。 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 201215013 本發明實施例提供一種用於多輸入多輸出系統之無線 通訊方法,包括下列步驟。首先,於一接收器端得到下行 通道狀態資訊。接著,於接收器端,依據得到之下行通道 狀態資訊選擇複數有限碼薄中複數預編碼矩陣之一組預編 碼矩陣或複數預編碼矩陣標號之一組預編碼矩陣標號。之 後,將對於每一有限碼薄所選定之該組預編碼矩陣標號以 及一或多個純量係數由接收器傳送至一傳送器。於傳送器 端,依據所有有限碼薄所對應之預編碼矩陣標號以及一或 多個純量係數產生至少一第一預編碼矩陣以及一第二預編 碼矩陣,並且至少依據第一預編碼矩陣以及第二預編碼矩 陣產生一最終預編碼矩陣。最後,利用最終預編碼矩陣, 對傳送器以及接收器之間欲傳送之資料信號進行預編碼, 從而降低預編碼操作之量化影響利用。 本發明實施例另提供一種多輸入多輸出系統,至少包 括一接收器以及一傳送器。接收器用於得到一無線通道之 下行通道狀態資訊,依據所得到之下行通道狀態資訊選擇 複數有限碼薄中複數預編碼矩陣之一組預編碼矩陣或複數 預編碼矩陣標號之一組預編碼矩陣標號,並且傳送對於每 一有限碼薄所選定之預編碼矩陣標號以及一或多個純量係 數。傳送器係耦接至接收器,用以接收所有有限碼薄所對 應之預編碼矩陣標號以及一或多個純量係數,依據所有有 限碼薄所對應之預編碼矩陣標號以及一或多個純量係數產 生至少一第一預編碼矩陣以及一第二預編碼矩陣、至少依 據第一預編碼矩陣以及第二預編碼矩陣產生一最終預編碼 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 201215013 矩陣,並且利用最終預編碼矩陣,對傳送器以及接收器之 間欲傳送之資料信號進行預編碼,從而降低預編碼操作之 量化影響。 本發明實施例更提供一種多輸入多輸出系統之接收 器,其係透過一無線通道耦接至一傳送器且至少包括一解 碼器。其中,解碼器用以得到得到關於無線通道之下行通 道狀態資訊,依據所得到之下行通道狀態資訊選擇複數有 限碼薄中複數預編碼矩陣之一組預編碼矩陣或複數預編碼 矩陣標號之一組預編碼矩陣標號,並且透過無線通道傳送 對於每一有限碼薄所選定之預編碼矩陣標號以及一或多個 純量係數至傳送器,致使傳送器於接收到所有有限碼簿所 對應之該組預編碼矩陣標號以及一或多個純量係數時,依 據所有有限碼簿所對應之該組預編碼矩陣標號以及一或多 個純量係數產生至少一第一預編碼矩陣以及一第二預編碼 矩陣、至少依據第一預編碼矩陣以及第二預編碼矩陣產生 一最終預編碼矩陣,並且利用最終預編碼矩陣,對傳送器 以及接收器之間欲傳送之資料信號進行預編碼,從而降低 預編碼操作之量化影響。 本發明上述方法可以透過程式碼方式存在。當程式碼 被機器載入且執行時,機器變成用以實行本發明之裝置。 為使本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂,下文特舉出較佳實施例,並配合所附圖式,作詳 細說明如下。 【實施方式】 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 8 201215013 第1圖顯示依據本發明實施例之無線通訊系統之示意 來# ’無線通訊系、统1G係可為—多輸入多輸出 糸統’並且其包括至少—傳送器以及—接收器 100接收盗100係無線地連接至傳送器2〇〇,以取得益線 的服務。-般來說,傳送H 可為—祕站台/基地台、 使用者裝置(UE)或一行動站台,而接收器1〇〇可為一使 =者裝置、—订動站台或—網路站台/基地台。舉例來說, =;Γ〇可為一行動站台,傳送器可為此行動站台 :、,土地台。對下行傳輸而言,訊號將由傳送n 200傳 :至接收器100。於傳送器端’傳送器2〇〇(例如:一基地 口)可至少包括-儲存褒置21G、—處理單元22()、一多輪 入多輸出編碼器230、1編碼器(p_der)24G以及多組 ,線25G以及26G ’其中多輸人多輸出編碼器23Q係可對 夕輸入讀^麵行編碼,職碼器24Q則可對編碼後 的訊號執行預編碼操作。於接收端,接收器可至少包 ,一儲存裝置m、-處理單元12〇、.—多輸入多輸出解碼 及多組天線14Q以及⑼,其中多輸人多輸出解 碼益13G係可對多輸人多輸出訊號進行解碼。 員〜的疋對預編碼操作而言,關於下行通道品質 的資訊(例如:通道狀態資訊(charmd state inf贿ation,CSI)) 必須以有限量化的回授方式從接收器1GG回授回傳送器 200,其中這此是& 二里化點可稱為預編碼字碼(precoding —dS)或預編碼矩μ預編碼字碼或預編碼矩陣的組 合形成一預編’薄。預編碼碼薄可由傳送ft 2GG預先定 HTC099184-0/0746-A42876-T\v/Final 201215013 義於儲存裝置210中或由傳送器200所設定。舉例來說, 預編碼碼薄可藉由接收器100或傳送器200透過系統資訊 進行廣播而得到,但本發明不限於此。接收器1〇〇的儲存 裝置110也可儲存具有與預先定義於儲存裝置21〇中的預 編碼碼薄相同的一組預編碼字碼或預編碼矩陣。 接收器100可隨後透過資料訊號或控制訊號傳遞方式 傳送一組的預編碼矩陣或一組的預編碼矩陣標號(indices of precoding matrices)以及一或多個純量係數(scalar coefficients)至傳送器 200。 於一些實施例中,預編碼碼簿可為特定傳送器所使用 或特定接收器所使用。於一實施例中,傳送器2〇〇及/或接 收器100可進一步被設定於一特定的傳輸模式,用以應用 於本發明之預編碼操作。 “ 傳送器200可接收接收器100所送出的該組預編碼矩 陣或該組預編碼矩陣標號以及一或多個純量係數,並且依 據所接收到的該組預編碼矩陣或該組預編碼矩陣掉號以及 純量係數,產生將與-資料訊號結合的-提煉的:碼矩 陣(refined precoding matrix),之後,再將所產生的預編碼 矩陣應用於資料傳輸上,例如:可用以對欲傳輸的資料^ 號進行預編碼。舉例來說’於一實施例中,補、、, , 1 辱:¾器2〇〇可 先依據所接收到的該組預編碼矩陣標號從一有限喝^中身曰 到一組對應的預編碼矩陣集合,再對所得到的預編碼矩陣 集合以及前述一或多個純量係數應用一特定的數、去 (例如:藉由利用前述一或多個純量係數央# i 學 双采對於所得到的 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 201215013 =二=行内插運算),以產生前述預編碼矩陣。於 0他^ 傳送器也可依據通道條件、傳輸功率 或八=、接收器議有關的資訊來產生此預編碼矩陣。 ㈣夕:〒顯示一依據本發明實施例之用於多輸入多輸出 …:訊方法之流程圖,用以降低多輸入多輸出系 傳送轉輸至接收科使用—有限猶的預編碼操 、里化影響。請同時參照第1圖與第2圖。依據本發明 實施例之無線通訊方法可以應用於第1圖的具有多輸入多 輸出的無線通訊系統上。 ;匕貫施例中,接收器1⑻係無線地轉接於傳送器 200、其中傳送器200透過—無線通道初始化一預編碼操 作。首先,如步驟S2〇2,接收器1〇〇透過解碼器13〇得到 ,…線通道的下行通道狀態資訊(化抓此丨inf〇rmati〇n CSI)。 ’ 在得到無線通道的下行通道狀態資訊之後,如步驟 S204,接收器1〇〇透過解碼器13〇,依據所得到的無線通 道的下行通道狀g資訊’選擇有限碼薄中的—組預編碼矩 陣標號並決定一或多個純量係數。須注意的是,接收器i 〇 〇 可同時選擇有限碼薄中的數個預編碼矩陣標號。舉例來 說,接收器100可選擇有限碼薄的所有預編碼矩陣中的兩 個預編碼矩陣標號,其分別表示最佳矩陣以及次佳矩陣所 對應的預編碼矩陣標號。在選取該組預編碼矩陣標號並決 定出一或多個純量係數之後,如步驟S2〇6,接收器1〇〇透 過解碼器130,將所選取的該組預編碼矩陣標號以及所決 HTC099184-0/0746-A42876-T W/Final 201215013 定的純量係數傳送至傳送器200。當傳送器200接收到接 收器100所傳送的所選取的該組預編碼矩陣標號以及所決 定的純量係數之後’如步驟S208 ’傳送器200至少依據該 組預編碼矩陣標號以及所決定的一或多個純量係數,產生 將與一資料訊號結合的一預編碼矩陣。在預編碼矩陣產生 之後,如步驟S210,傳送器200將所產生的預編碼矩陣應 用於接收器100與傳送器200之間欲傳送的資料訊號上, 例如:對資料訊號進行預編碼,以進行後續的資料傳輸。 其中,一或多個純量係數可依據該組預編碼矩陣或該 組預編碼矩陣標號而決定。於一實施例中,該組預編碼矩 陣或該組預編碼矩陣標號可形成一子空間,而前述一或多 個純量係數可利用計算一最佳化矩陣(optimal matrix)於該 組預編碼矩陣或該組預編碼矩陣標號所橫跨的子空間上的 一投影而決定。其中,預編碼矩陣間的一距離,例如矩陣 間的 chordal 距離、projection 2-norm 距離或 Fubini-Study 距離等,可用來獲得此投影。 於一些實施例中’前述一或多個純量係數可藉由直接 執行一數值搜尋(numerical search)來找出可使得預編碼矩 陣以及最佳化矩陣間的矩陣距離為最小的係數而決定。 由於前述提煉的預編碼矩陣為新產生的預期能夠降低 量化誤差的預編碼矩陣,因此,此預編碼矩陣所造成的量 化影響將比有限碼薄中任何單一預編碼矩陣所造成的量化 影響更小。 須提醒的是,該組預編碼矩陣中的預編碼矩陣的個數 HTC099184-0/0746-A42S76-TW/Final 12 201215013 或該組預編碼矩陣標號中的預編碼矩陣標號的個數至少為 一個。前述一或多個純量係數可被表示在資料訊號或控制 訊號格式中一個固定大小的欄位中。於一些實施例中,資 料訊號或控制訊號格式中的至少一個攔位可用以指出該組 預編碼矩陣中的預編碼矩陣的個數或該組預編碼矩陣標號 中的預編碼矩陣標號的個數。類似地,於一些實施例中, 資料訊號或控制訊號格式中的至少一個欄位可用以指出純 量係數中的係數個數。於一些實施例中,該組預編碼矩陣 中的預編碼矩陣的個數或該組預編碼矩陣標號中的預編碼 矩陣標號的個數以及純量係數中的係數個數可被事先定義 好。 以下列舉一些實施例,用以輔助說明依據本發明之用 以降低多輸入多輸出系統中從傳送器傳輸至接收器時使用 一有限碼薄的預編碼操作的量化影響之無線通訊方法細 節,但本發明並不限於此。 第3圖顯示一依據本發明之示範實施例,用以說明如 何依據有限碼薄内的一組預編碼矩陣標號來決定一或多個 純量係數以及如何依據該組預編碼矩陣標號以及所決定的 一或多個純量係數產生一預編碼矩陣。請參照第3圖,於 此實施例中,假設有兩個預編碼矩陣標號以及一個純量係 數提供至傳送器200以產生一預編碼矩陣。於第3圖中, 可經由一特定的通道分析以及效能準則來決定出一給定碼 薄中的最佳預編碼矩陣以及次佳預編碼矩陣且分別以F; 以及馬表示。此外,前述的特定的通道分析以及效能準則 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 13 201215013 所對應的最佳化預編碼矩陣係以^表示。舉例來說,最 佳化預編碼矩陣f印,可藉由計算給定碼薄中所有預編碼矩 陣的最小平方誤差(minimum square error, MSE)或鏈結能 力量測法則來決定。因此,係數〜可以下列方程式來決定: a〇 = argmin^ d ( Fopt, a F} + (\-a) F2)................⑺ 其中火)用以計算兩個矩陣間的距離且a為一個介於〇 與1之間的參數’可將a分別代入不同的值來用以判斷預 編碼矩陣F;、巧以及最佳化預編碼矩陣之間的距離是 否為最小。依據選擇的效能準則以及碼薄設計規則,可採 用各種不同定義的矩陣距離,例如:ch〇rdal距離、projection 2-norm距離或Fubini-Study距離等等。於一實施例中,純 量係數岣可依據該組預編碼矩陣或該組預編碼矩陣標號而 決定。於一實施例中,該組預編碼矩陣、巧或其預編碼 矩陣標號可形成一子空間,而純量係數%可利用計算最佳 化矩陣於其所橫跨的子空間上的一投影而決定。其 中’預編碼矩陣間的一距離,例如矩陣間的chordal距離、 projection 2-norm距離或Fubini-Study距離等,可用來獲得 此投影。 之後’藉由將A、心或其預編碼矩陣標號以及算出的 純量係數傳送至傳送器200,傳送器200可產生一預編 碼矩陣A + (厂%) /τ2來對接收器100與傳送器2〇〇 之間欲傳送的資料訊號進行預編碼,此預編碼矩陣F,所造 成的量化影響將比有限碼薄中最佳預編碼矩陣所造成 的量化影響更小。 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 201215013 綜上所述,依據本發明之多輸入多輸出系統及其相關 用於多輸入多輸出系統之無線通訊方法,可允許接收器同 時回授一有限碼薄中的多個預編碼矩陣標號連同一些與對 應的預編碼矩陣的幾何結構相關的輔助資訊至傳送器,使 得傳送器端可據此產生預期可降低量化誤差的一預編竭矩 陣,因此,可有效降低預編碼操作所產生的量化影響。此 外,依據本發明之用於多輸入多輸出系統之無線通訊方 法’可大大地增加產生預編碼矩陣的自由度,因此即使採 用小尺寸的碼薄也能有效地降低其量化影響。 於一些實施例中,為了進一步增強效能,接收器可藉 由直接執行一數值搜尋來找出可使得建立出的預編碼矩陣 以及最佳化矩陣間的矩陣距離為最小的預編碼矩陣的 最佳組合。 於一實施例中,本發明更進一步提供一種可用以降低 多輸入多輸出或多輸入單輸出系統中從傳送器傳輸至接收 器時使用^個有限碼薄的預編碼操作的量化影響的無線通 δΚ方法,以支援多重碼薄的應用方式。請參照第4圖。 第4圖顯示一依據本發明實施例之用於多輸入多輸出 系統之無線通訊方法之流程圖,用以降低多輸入多輪出系 統中從傳运器傳輸至接收器時使用至少兩個有限碼薄的預 編碼操作的量化影響。依據本發明實施例之無線通訊方法 可以應用於第1圖的具有多輸人多輸出的無線通訊系統1〇 上。類似地,於此實施例中,接收器:丨〇〇係無線地耦接於 傳送器200,其中傳送器2〇〇透過一無線通道初始化一預 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 15 201215013 :碼2 ’並且採用一個第一碼薄以及一個第二碼薄。其 :個Γ竭薄包括數個第一預編碼矩陣,而第二碼薄包括 數個第二預編碼矩陣。 關於二t驟!41)2 ’接收器_透過解瑪11130得到 通道的下二、11 ιτ通道狀態資訊(c s 1)。在得到關於無線 、仃I、狀態資訊之後,如步驟S404,接收n 1()〇 透過解碼器13〇,饮祕ώ 接收益ιυυ 資訊,_祕通㈣了行通道狀態 、 丨從第—石馬薄以及第二碼»中選擇一植預編碼矩 陣=並決定一或多個純量係數,注意的是,接收= :二=固:馬薄中的數個預編碼矩陣標號侧 5 可選擇第一碼薄的所有第一預編碼矩陣中 的兩個預編碼輯標號,其分麻示第-職碼矩陣中所 對應的最佳矩㈣及次佳矩陣所對應的預編碼矩陣標號, 以及選擇第二碼薄的所有第二預編碼矩陣中的兩個預編碼 矩陣標號,其分別表示第二預編碼矩陣中所對應的最佳矩 陣以及次佳矩陣所對應的預編碼矩陣標號。其中,一或多 個純量係數可依據每個碼薄所對應的該組預編碼矩陣或該 組預編碼矩陣標號而決定。於一實施例中,該組預編碼矩 陣或該組預編碼矩陣標號可形成一子空間,而前述一或多 個純:£係數可利用計算相應碼薄的一最佳化預編碼矩陣於 其該組預編碼矩陣或該組預編碼矩陣標號所橫跨的子空間 上的一投影而決定。其中,預編碼矩陣間的一距離,例如 矩陣間的弦距離(chordal distance)、projection 2-norm 距離 或Fubini-Study距離等,可用來獲得此投影。於一些實施 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 16 201215013 ΐ中找ί多個純量係數可藉由直接執行-數值搜 好丨祕*付預編碼矩陣以及最佳化矩陣間的矩陣距離 可被選取來使得至少貫:,前述-或多個純量係數係 ma㈣等於對每一有最,編碼矩陣㈣PreC〇ding 士里y , 方丨艮馬、專的預編碼矩陣使用一矩陣運算 以矩陣乘積所計算出的預編碼矩陣。舉例來 I二:入二夕個純!係數可為純量係數、純量向量或純 董矩陣集合等,但本發明並不限於此。 碼矩ttm—竭薄以及第二碼薄所對應的該組預編 讓,接收器⑽透過二;=量係數之後’如步驟 選取的該組第一預編碼矩:二。及】=:碼簿μ 該組第二預編碼矩陣標號以: 取的 送器。當傳送琴200接/的純里係數傳送至傳 狀益200接收到接收器100所傳送的每一 第-碼薄以及第二碼薄所選取的該组預 ==純量係數之後,如步驟_,傳送器雇至二 康該組第-預編碼矩陣標號以及所決定的—或多個純量, 數產生-第-預編碼矩陣,同時至少依據额第 ; 矩陣標號以及所決定的-或多個純量係數產生=馬 碼矩陣,並且接著如步驟S4I0,再依據所產生的第:= 碼矩陣以及第—預編碼矩陣產生將與—資料訊號結合 最終預編碼矩陣。由於前述最終預編碼矩陣 期能夠降低量健差的_碼料,因此,此最=的預 矩陣所造成的量化影響料每—财限碼科讀 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 17 201215013 編碼矩陣所造成的量化影響更小。 在最終預編碼矩陣產生之後,如步驟S412,傳送器2〇〇 將所產生的最終預編碼矩陣應用於接收器1〇〇與傳送器 200之間欲傳送的資料訊號上’例如:對資料訊號進行^ 編碼,以進行後續的資料傳輸。 於一些實施例中,第一預編碼矩陣以及第二預編碼矩 陣可利用一矩陣運算,例如矩陣乘積來結合在一起來得到 至少一最終預編碼矩陣’用以對至少一資料訊號進行預編 碼以進行後續的資料傳輸。舉例來說,前述的矩陣乘積可 包括克羅内克(Kronecker)矩陣乘積、弗比尼斯(Fr〇benius) 内積或對應於矩陣乘積運算的線性轉換結果等等,但不限 於此。 於一些實施例中,該組預編碼矩陣或該組預編碼矩陣 標號可從一或多個預編碼碼薄中取得。須提醒的是,該組 預編碼矩陣中的預編碼矩陣的個數或該組預編碼矩陣標號 中的預編碼矩陣標號的個數至少為一個。前述一或多個純 量係數可被表示在資料訊號或控制訊號格式中一個固定大 小的欄位中。於一些實施例中,資料訊號或控制訊號格式 中的至少一個攔位可用以指出該組預編碼矩陣中的預編碼 矩陣的個數或該組預編碼矩陣標號中的預編碼矩陣標號的 個數。類似地,於一些實施例中’資料訊號或控制訊號格 式中的至少一個欄位可用以指出純量係數的個數。於一些 實施例中,該組預編碼矩陣中的預編碼矩陣的個數或該組 預編碼矩陣標號中的預編碼矩陣標號的個數以及純量係數
HTC099184-0/0746-A42876-TW/FinaI 201215013 的個數可被事先定義好。 ^些實施例中’每-個預一簡可在—個特定時 間週期中透過資料訊號或㈣訊號方式進行傳送,並且不 同的預編碼碼薄所對應的用以傳送前述資料訊號或控制訊 號的時間週期也可能會不相同。 於一些貫施例中,該組至少一預編碼矩陣或該組至少 一預編碼矩陣標號可藉由直接執行一數值搜尋來找出,使 得一個既定的效能標準條件最佳化。 前述一或多個純量係數可被選取來使得提煉的預編碼 矩陣係等於從一個相同碼簿或不同碼薄中所取出的預編碼 矩陣的矩陣乘積。於一實施例中,前述至少一提煉的預編 碼矩陣可利用該組至少一預編碼矩陣或該組至少一預編碼 矩陣標號以及前述一或多個純量係數,藉由執行線性運算 來加以建立,例如利用公式1 : W = a*Cl +b*C2,其中w 表示所欲求的提煉的預編碼矩陣,Cl與C2分別表示從相 同有限碼薄中取出的預編碼矩陣,a與b則表示前述一或 多個純量係數或其差值(derivation)。舉例來說,a與b可 具有b=l-a的關係,也就是說,前述的公式1將變為W = a*Cl + (l-a)*C2。於一實施例中,可對每一個預編碼碼薄 建立至少一提煉的預編碼矩陣,例如利用公式2-1 :第一預 編碼矩陣W1 = a*Cl+b*C2以及公式2-2 :第二預編碼矩陣 W2 = c*Fl+d*F2,其中,F1以及F2分別表示從與C1以 及C2的有限碼薄不相同的一有限碼薄中取出的預編碼矩 陣’ c與d則表示前述一或多個純量係數或其差值 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 201215013 (derivation)。 於另一實施例中’前述一或多個純量係數可被選取來 使得提煉的預編石馬矩陣係等於從不同碼薄中所取出的預編 碼矩陣的矩陣乘積。例如利用公式3 : w = aJNC1 + bHcC2 = C3*F1,其中’ C3表示從與C1以及C2相同的有限碼薄中 取出的一預編碼矩陣’F1則表示從與C1以及C2不同的一 有限碼薄中取出的一預編碼矩陣。舉例來說,在公式3 : W = a+Cl + = C3‘F1的式子中可使得C3與C1相同 (C3=C1,亦即C3與C1為相同預編碼矩陣)或C3與 C2(C3=C2)相同。類似地,提醒的是,前述的矩陣乘積可 包括例如Kronecker矩陣乘積、Frobenius内積或對應於矩 陣乘積運算的線性轉換結果等等,但不限於此。於一實施 例中’從所提供的有限碼薄的不同有限碼薄中取出以執行 前述矩陣乘積運算的預編碼矩陣可至少包括一對角矩陣 (diagonal matrix)或一單位矩陣(identity matrix)。舉例來 說,在公式3 : W = a*Cl + b*C2 = C3.Fl的式子中,F1可 為一個對角矩陣或一單位矩陣。 於一些實施例中,前述第一預編碼矩陣W1以及第二 預編碼矩陣W2可利用一矩陣運算,例如Kronecker矩陣 乘積、Frobenius内積或對應於矩陣乘積運算的線性轉換結 果等等矩陣乘積來結合在一起來得到最終預編碼矩陣 灰/ϊ⑽/ ’例如:利用公式4 :巧心/ = W1. W2,其中符號.表 示預編碼矩陣W1以及W2的矩陣乘積運算。於另一些實 施例中,前述第一預編碼矩陣W1以及第二預編碼矩陣W2 HTC099184-0/0746-A42876-T W/Final 20 201215013 可利用前述矩陣運算另一公式,例如公式5 : ‘eW1+f*W2=W1‘W2 ’來結合在一起來得到最終預 編碼矩陣%—,其中e與f表示前述—或多個純量係數或 其差值(derivation)。 因此’藉由本發明之多輸入多輸出系統及其相關用於 多輸入多輸出系統之無線通訊方法,可允許接收器同時回 授多個有限碼簿巾的多個預編碼矩卩車·連同—些盘對鹿 的預編碼矩陣的幾何結構相關的輔助資訊至傳送器了使^ 傳送器端可鋪對於每個所採㈣碼薄所對應的至少一提 煉的預編碼矩卩車來產生可降低量化誤差的—最終預編 碼矩陣’因此,可有效降低預編碼操作所產生的量化影響 並且即便採料尺寸的碼薄,也可大大地增加產生預編 矩陣的自由度。 本發明之方法,或特定型態或其部份,可以以程式碼 的型悲存在。程式碼可以包含於實體媒體,如軟碟、光碟 片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存 媒體,亦或不限於外在形式之電腦程式產品,其中,當程 式碼被機器,如電腦載人且執行時,此機器變成用以參與 本發明之t置。程式碼也可透過—些傳送媒體,如電線或 電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送,其中,當程式 碼被機益,如電腦接收、載入且執行時,此機器變成用以 參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時,程式 碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之 特裝置。 HTC099184-0/0746-A42876-T W/Final 201215013 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以 限定本發明,任何熟悉此項技藝者,在不脫離本發明之精 神和範圍内,當可做些許更動與潤飾,因此本發明之保護 * 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示依據本發明實施例之無線通訊系統之示 意圖。 第2圖係顯示一依據本發明實施例之用於多輸入多輸 出系統之無線通訊方法之流程圖,用以降低多輸入多輸出 系統或多輸入單輸出系統中從傳送器傳輸至接收器時使用 一有限碼薄的預編碼操作的量化影響。 第3圖係顯示另一依據本發明之示範實施例,用以說 明如何依據有限碼薄内的一組預編碼矩陣標號來決定一或 多個純量係數以及如何該組預編碼矩陣標號以及所決定的 一或多個純量係數產生一提煉的預編碼矩陣。 第4圖係顯示一依據本發明實施例之用於多輸入多輸 出系統之無線通訊方法之流程圖,用以降低多輸入多輸出 系統或多輸入單輸出系統中從傳送器傳輸至接收器時使用 至少兩個有限碼簿的預編碼操作的量化影響。 【主要元件符號說明】 10〜無線通訊系統; 100〜接收器; HTC099184-0/0746-A42876-TW/Finai 22 201215013 110〜儲存裝置; 120〜處理單元; 130〜解碼器; 140、150〜天線; 200〜傳送器; 210〜儲存裝置; 220〜處理單元; 2 30〜多輸入多輸出編碼器; 240〜預編碼器; 250、260〜天線; S202-S210 〜步驟; A、尸2〜預編碼矩陣; 广最佳化預編碼矩陣; 〜係數; F’〜提煉的預編碼矩陣; S402-S412 〜步驟; HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final

Claims (1)

  1. 201215013 七、申請專利範圍: 1.一種用於多輸入多輸出系統之無線通訊方法,包括 下列步驟: 於一接收器端得到下行通道狀態資訊; 於該接收器端,依據所得到之該下行通道狀態資訊選 擇複數有限碼薄(codebook)中複數預編碼矩陣之一組預編 碼矩陣(precoding matrix)或複數預編碼矩陣標號(index of precoding matrix)之一組預編碼矩陣標號; 將對於每一該等有限碼薄所選定之該組預編碼矩陣標 號以及一或多個純量係數(scalar coefficients)由該接收器 傳送至一傳送器; 於該傳送器端,依據所有該等有限碼薄所對應之該組 預編碼矩陣標號以及該一或多個純量係數產生至少一第一 預編碼矩陣(refined precoding matrix)以及一第二預編碼矩 陣; 於該傳送器端,至少依據該第一預編碼矩陣以及該第 二預編碼矩陣產生一最終預編碼矩陣(final precoding matrix);以及 利用該最終預編碼矩陣,對該傳送器以及該接收器之 間欲傳送之資料信號進行預編碼,從而降低預編碼操作之 量化影響。 2.如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法’其中 該產生該最終預編碼矩陣之步驟更包括對該第一預編碼矩 陣以及該第二預編碼矩陣執行一特定矩陣運算,以產生該 HTC099184-0/0746-A42876-T W/Final 24 201215013 最終預編碼矩陣。 3. 如申請專利範圍第2項所述之無線通訊方法,其中 該一或多個純量係數係被選取以致使該最終預編碼矩陣係 等於對每一該等有限碼薄之該等預編碼矩陣使用一矩陣運 算所計算出之該預編碼矩陣。 4. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法,其中 該第一預編碼矩陣或該第二預編碼矩陣係利用下列公式而 決定: W = a*Cl + b*C2 > 其中,W表示該第一或第二預編碼矩陣,Cl與C2表 示從一相同有限碼薄中取出之該組預編碼矩陣,以及a與 b表示該等純量係數或該等純量係數之差值(derivation)。 5. 如申請專利範圍第4項所述之無線通訊方法,其中 該一或多個純量係數係被選取以致使該第一預編碼矩陣或 該第二預編碼矩陣係等於從該等有限碼薄中之不同有限碼 薄所取出之預編碼矩陣之一矩陣乘積,並且係利用下列公 式而決定: W = a*Cl+b*C2 = C3-F1 » 其中,C3表示從與Cl以及C2相同的有限碼薄中取出 之一預編碼矩陣,以及F1表示從與C1以及C2的有限碼 薄不同的一有限碼薄中取出之一預編碼矩陣。 6. 如申請專利範圍第5項所述之無線通訊方法,其中 C3與C1相同或C3與C2相同。 7. 如申請專利範圍第5項所述之無線通訊方法,其中 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 25 201215013 從該等有限碼薄之不同有限碼薄中取出以執行該矩陣乘積 運算之該等預編碼矩陣至少包括一對角矩陣或一單位矩 陣。 8. 如申請專利範圍第4項所述之無線通訊方法,其中 該第一預編碼矩陣W1以及該第二預編碼矩陣W2係對應 產生給第一有限碼薄以及第二有限碼簿使用,並且其係利 用下列公式而決定: W1 = a*Cl+b*C2 以及 W2 = c*Fl+d*F2, 其中,F1以及F2表示從與Cl以及C2的有限碼薄不 同的一有限碼薄中取出之預編碼矩陣,以及c與d表示該 等純量係數或該等純量係數之差值(derivation)。 9. 如申請專利範圍第8項所述之無線通訊方法,其中 該最終預編碼矩陣灰/ϊ—係利用下列公式而決定: 其中符號·表示該等預編碼矩陣W1以及W2之該矩陣 乘積運算,並且該矩陣乘積係為克羅内克(Kronecker)矩陣 乘積、弗比尼斯(Frobenius)内積或該矩陣乘積運算之線性 轉換結果之其中至少一者。 10. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法,其中 該一或多個純量係數係依據該組預編碼矩陣或該組預編碼 矩陣標號而決定。 11. 如申請專利範圍第10項所述之無線通訊方法,其 中該一或多個純量係數係利用計算一最佳化預編碼矩陣 (optimal matrix)於該組預編碼矩陣或該組預編碼矩陣標號 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 26 201215013 所橫跨(span)之一子空間上之一投影而決定,且其中該投影 係以該等預編碼矩陣間之一距離來表示。 12. 如申請專利範圍第11項所述之無線通訊方法,其 中該一或多個純量係數係藉由直接執行一數值搜尋,以致 使該組預編碼矩陣之間之該矩陣距離為最小而決定。 13. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法,其中 該碼簿係由該傳送器預先定義或由該傳送器所設定,該等 純量係數之個數係為預先定義,以及該組預編碼矩陣之個 數或該組預編碼矩陣標號之個數係為預先定義。 14. 一種多輸入多輸出系統,包括: 一接收器,用於得到一無線通道之下行通道狀態資 訊,依據所得到之該下行通道狀態資訊選擇複數有限碼薄 中複數預編碼矩陣之一組預編碼矩陣或複數預編碼矩陣標 號之一組預編碼矩陣標號,並且傳送對於每一該等有限碼 薄所選定之該組預編碼矩陣標號以及一或多個純量係數; 以及 一傳送器,耦接至該接收器,用以接收所有該等有限 碼薄所對應之該組預編碼矩陣標號以及該一或多個純量係 數,依據所有該等有限碼薄所對應之該組預編碼矩陣標號 以及該一或多個純量係數產生至少一第一預編碼矩陣以及 一第二預編碼矩陣、至少依據該第一預編碼矩陣以及該第 二預編碼矩陣產生一最終預編碼矩陣,並且利用該最終預 編碼矩陣,對該傳送器以及該接收器之間欲傳送之資料信 號進行預編碼,從而降低預編碼操作之量化影響。 HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 27 201215013 5·如申睛專利範圍帛14項所述之多輸人多輸出系 統八中該傳送器係藉由對該第一預編碼矩陣以及該第二 =編碼矩陣執行—特定矩陣運算,以產生該最終預編碼矩 ϋ如申凊專利範圍第14項所述之多輸入多輸出系 統,t中該傳送器係為一網路/基地台或使用者裝置,而該 接收器係為—使用者裝置或網路/基地台。 人 通道nr多f人多輸出純之接收器,其係透過一無線 逋暹耦接至—傳送器,包括: Μ ’用以得到關於該無線通道之下行通道狀離 據所得到之該下行通道狀態資訊選擇複數 :!t複數預編碼矩陣之-組預編碼矩陣或複數預編::: 二:===’並且透過該無線通道傳送對 量係數至該傳送器,致使該傳送器於接收到 "“馬薄所對應之該組預編碼矩陣 馬矩車“紅及該-或多個純量係數 碼矩陣以及-第二預編碼矩陣、至少 二一第一預編 陣以及該第二預編碼矩陣產預編魏 用該最終預編碼矩陣,對該傳送“ ^資料信號進行預編碼’從而降低預編瑪操; HTC099184-0/0746-A42876-TW/Final 28
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