TW201642599A - 從天線陣列轉換及結合信號 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種藉由一天線陣列減少信號之一數量之方法及天線陣列，輸出該等信號以用於處理。該方法包括：在複數個天線元件處從至少一個使用者設備接收信號；將該等信號變換至至少一個不同域以產生稀疏信號；組合至少一些該等信號以形成減少數量之信號；及將該減少數量之稀疏信號輸出至信號處理電路。

Description

從天線陣列轉換及結合信號

本發明係關於天線，且特定言之係關於天線陣列，諸如多個輸入多個輸出天線。

諸如多個輸入多個輸出MIMO天線之天線陣列為人知曉且已用於無線通信系統內來改良一網路節點(諸如一基地台)與使用者設備之間的通信中之資料通量。

將瞭解，在一無線電通道上在使用者設備與一網路節點之間傳輸之一信號通常歸因於(例如)在到達一網路節點接收器之前的反射而經歷許多傳播路徑。此等路徑上攜載之信號各按一不同時間、功率及相位到達接收器。類似地，一MIMO內之多個天線元件將從相同源按略微不同之時間、功率及相位接收一信號。

一天線陣列內之天線元件實體分離，且假定所接收之信號並不緊密相關，已習知地解碼到達此一網路節點之信號的解碼。

隨著此等天線陣列之尺寸增加，信號處理及處理各天線元件處所接收之信號所需之收發器之數量亦變較大。此外，隨著天線元件數量增加，所需之收發器之數量增加，且此增加天線之一或多個降低效能中故障之可能性。另外，為減少在不同天線元件處之信號之間的干擾，已習知地使用該等元件之昂貴絕緣材料及外殼來減少增加所接收 信號之間的相關性之耦合。

期望提供具有改良之效能及減少之成本之至少一者之一天線陣列。

本發明之一第一態樣提供對在一天線陣列之複數個元件處接收之信號執行之一方法，該方法包括：將該等信號變換至至少一個不同域以產生稀疏信號；將至少一些該等信號組合以形成減少數量之信號；及輸出該減少數量之稀疏信號。

本發明之發明者認識到，在一天線陣列之各天線元件處接收之該等信號並不彼此獨立，而可經常相當緊密相關。此已習知地視為一問題，然而，其等認識到，若經變換之另一域，此資料可為稀疏的且因而可使用壓縮感測技術來處理該信號資料。能夠使用壓縮感測技術容許使用減少量之資料來找到對未判定系統之解決方案。此認識容許發明者組合且變換從該等天線元件接收之該等信號以產生接著可輸出至處理電路之減少數量之稀疏信號，該等稀疏信號之稀疏性質使其等適用於壓縮感測技術而容許導出通道狀態資訊且根據此，從減少數量之輸入信號判定原始信號。就此而言，一稀疏信號係可藉由一簡要發明內容表示之一信號，其中該信號之許多項或係數可為零。

藉由輸出較少信號以用於處理，可降低處理該等信號之處理單元之尺寸及功率需求。此外，亦可減少該處理單元之前的組件之數量且藉此增加可靠性。由於較少資料推入光纖中，故該網路之容量亦將增加。

關於域之該變換，此可包含從時間域至頻率域及/或角度域之變換。可使用用於組合在該等天線元件處接收之該等信號之電路來完成該變換，該電路經設計以考慮到可在該等天線元件其等自身處發生之域變換。替代地，可對自該等所接收之射頻信號導出之數位信號在收 發器之下游完成該組合及變換。在此一情況中，該等變換及組合步驟可經組態使得隨著系統中發生改變，可改變該等組合及變換以解決此等改變。

應注意，儘管已使用稀疏技術來減少現有無線系統中之硬體及RF鏈複雜度。舉例而言，此已存在於能夠偵測頻率信號中之一超寬頻帶信號稀疏性之窄頻帶接收器之設計中。相似方法亦已用於碼維度(即，CDMA/耙式接收器架構)。

在MIMO之領域中，傳統方法(諸如MIMO及大規模MIMO中之最小平方(LS))假定一豐富散射環境且對具有減少數量之收發器的高解析度信號嚴格限制-使通道估計及資料偵測效能以及硬體成本及複雜度得以妥協。

在一些實施例中，該方法包括使用複數個收發器轉換該等信號之一進一步步驟。

可使用收發器轉換在該天線陣列處所接收之信號。在變換且組合該等信號之該等步驟後發生轉換該等信號之該步驟的情況下，則比一習知天線陣列的情況將存在減少數量之信號發送至該等收發器且因此，所需收發器之該數量減少。

在此領域中未在空間域中使用現有壓縮感測技術來減少收發器之該數量。實施例已藉由使用壓縮感測解決此以利用一(空間上)稀疏散射環境來有效重建經傳輸之信號。

在一些實施例中，組合該等信號之該至少一些信號之該步驟及變換該等信號之該步驟一起作為一單一步驟而執行。

儘管組合及變換該等信號之該等步驟可以任一順序作為單獨步驟而執行，但在許多情況中，其等作為一單一步驟而執行，該組合及該變換一起執行。

在一些實施例中，在該複數個收發器處轉換該等信號之前執行 組合及變換該等信號之該步驟。

在一些情況中，可當該等信號仍為類比RF信號時執行該等信號之該組合及變換，且可使用類比電路執行該組合及變換，該類比電路具有路徑長度及提供該變換以及該組合之組合類型的選擇。在轉換該等信號之前執行組合及變換之該(等)步驟的情況下，則需要減少數量之收發器，且因此，此一配置在減少之硬體需求具有優點。

在其他實施例中，轉換該等信號之該步驟包括將該等信號轉換為數位信號且在此步驟後執行該組合及該變換步驟。在此情況中，所需之收發器之該數量將係較大的。在此情況中，對數位資料執行該組合及變換步驟。

在任一情況中，其可包括將該等信號乘以一變換矩陣，該變換矩陣具有等於天線之該數量之一個維度及等於稀疏信號之該減少之數量之一較小維度。

對數位信號執行且特定言之使用一變換矩陣之該組合及變換步驟之一優點在於：此容許重新組態，使得在判定通道狀態已改變(可能歸因於新的使用者設備之到達或使用者設備之移動或一收發器故障)的情況下，則可更改該變換矩陣，使得可選擇一不同信號組合來改良該通道狀態。由於使用可組態電路(諸如一變換矩陣)來數位地執行信號之該變換及組合，則調適該系統來適應此等改變係直截了當的。

在一些實施例中，該組合步驟包括以一隨機或半隨機方式組合來自該複數個天線元件之信號，使得來自該等天線元件之所有天線元件或實質上所有天線元件之信號各對該減少數量之稀疏信號貢獻一相似量。

為提供可用於一高品質通道狀態估計之減少之信號，當來自各天線元件之信號給定一相似重要性或加權時係有利的。然而，在一些 情形中，一收發器可損失其功能性且因而無法考慮一個或兩個天線元件。在此一情況中，來自其他天線元件之該等信號之組合可考慮到此且可組合該等信號以產生仍可提供一高品質信號估計之一縮減信號集。關於貢獻一相似量，此可結合通道狀態量測而判定，使得選擇提供高品質通道狀態之一組合。

在一些實施例中，該方法進一步包括處理該減少數量之稀疏信號且結合經估計之通道狀態資訊以導出藉由該至少一個使用者設備傳輸之信號。

可使用該處理器其自身可導出之通道狀態資訊自此等稀疏信號導出藉由該使用者設備傳輸之信號，如稍後描述。

在一些實施例中，該方法包括針對來自至少一個使用者設備在該複數個天線元件處接收之至少一個預判定引示信號執行本發明之該第一態樣之該方法之該等步驟；及使用基於壓縮感測技術之一重建演算法來分析輸出至該處理器之該減少數量之稀疏信號及該預判定引示信號以產生該通道狀態資訊。

由於輸出至該處理器之該等信號之該稀疏性質，基於壓縮感測技術之重建演算法可用來產生通道狀態資訊，其中已知在該等天線元件處接收之該信號。一旦已導出此通道狀態資訊，則此可用作一模板，使得可使用此通道狀態資訊分析從該天線陣列輸出之進一步稀疏信號以導出產生其等之該等使用者設備信號。

在一些實施例中，該方法進一步包括藉由週期性地執行該先前實施例中描述之該等步驟而週期性地產生更新之通道狀態資訊。

可使用預判定引示信號來週期性地更新該通道狀態資訊，且如此，隨著情形改變，該通道狀態資訊將反映此且可判定藉由該使用者設備傳輸之信號之一準確估計。

在一些實施例中，該重建演算法對該信號估計傳輸該信號之一 無線通道之一組合效應及天線元件之間的一耦合效應，使得該等耦合效應藉由該通道狀態資訊補償。

從該等引示信號判定之該通道狀態資訊可包含傳輸該信號之該無線通道之該組合效應及在天線元件之間發生之該耦合效應。如此，在該通道狀態資訊中反映該等耦合效應，且因此，不需要如習知情況般減少天線元件之間的耦合。此導致一硬體節省，由於將不再需要先前用於隔離個別元件之任何絕緣材料及外殼。事實上，在一些情況中，該等天線元件之間的該耦合可改良該等通道狀態估計，此係由於其增加該等信號之間的該相關性且因此增加該等變換信號之該稀疏性，此可導致一改良之重建演算法。因此，存在既改良該重建演算法又減少該天線陣列之該成本之雙重優點。

在一些實施例中，該重建演算法進一步估計從該複數個天線元件直至且包含該等收發器之元件中之一缺陷效應，使得該等缺陷藉由該通道狀態資訊補償。

該重建演算法亦可估計該天線之該射頻路徑中之元件中之一缺陷效應，且此又容許使用具有缺陷之較便宜組件而不減小藉由該天線陣列接收之信號之該信號估計之準確度。

在一些實施例中，該方法進一步包括回應於偵測該通道狀態資訊中之一改變而修改該變換及組合步驟之至少一者。

在此通道狀態資訊之該週期性更新中偵測該通道狀態資訊中之一改變的情況下且特定言之在此通道狀態中存在一劣化的情況下，則可有利地修改該等組合及變換步驟，使得執行來自該天線元件之該等信號之一不同組合及變換。可從偵測輸出信號判定此等改變之該效應，而預判定引示信號提供該等輸入信號且可做出改變直至獲得一改良之通道狀態。如此，在使用者設備移動或一收發器不再正確地運作的情況下，則可更新該系統以考慮此且該信號估計之該品質可改良或 至少不因此等效應過度降低。

本發明之一第二態樣提供一電腦程式，其當藉由一電腦執行時可操作以控制該電腦執行根據本發明之一第一態樣之一方法。

本發明之一第三態樣提供一天線陣列，其包括：複數個天線元件，其等經組態以從至少一個使用者設備接收信號；複數個收發器；變換邏輯，其可操作以將該等信號變換至至少一個不同域以產生稀疏信號；組合邏輯，其可操作以組合至少一些該等信號以形成減少數量之信號；及輸出電路，其可操作以輸出該減少數量之稀疏信號。

在一些實施例中，該天線陣列進一步包括信號處理電路，該信號處理電路可操作以使用通道狀態資訊來處理該減少數量之稀疏信號以導出藉由該至少一個使用者設備傳輸之信號。

由於經傳輸至該信號處理電路之該減少數量之稀疏信號，可使用具有一減小尺寸且具有減少之功率需求之信號處理電路。

在一些實施例中，該信號處理電路可操作回應於在該複數個天線元件處接收之預判定引示信號以使用基於壓縮感測技術之一重建演算法來分析輸出至該處理器之該減少數量之稀疏信號及該等預判定引示信號以產生該通道狀態資訊。

在一些實施例中，該變換及組合邏輯經提供為一單一單元，而在其他實施例中，其等形成為不同邏輯單元。就此而言，該邏輯可為軟體或硬體電路。

在一些實施例中，該變換及組合邏輯定位於該等天線元件與該等收發器之間使得該複數個收發器(使得數個收發器)包括對應於該減少數量之信號之該減少之數量。

在一些實施例中，該等天線元件經定位具有該天線之一中心操作頻率之一波長之超過0.75之一間距。

由於該等信號之該稀疏性質，可使用壓縮感測技術，且因而可 使用一減小之感測頻率。此可藉由使用比習知所提供相隔開更遠之天線元件而反映。就此而言，習知天線元件可具有一波長之一半或更小之一間距以便滿足尼奎斯特(Nyquist)需求。

在隨附獨立請求項及附屬請求項中陳述進一步特定及較佳之態樣。該等附屬請求項之特徵可酌情與該等獨立請求項之特徵組合，且為除在申請專利範圍中明確陳述外之組合。

在一裝置特徵描述為可操作以提供一功能的情況下，將瞭解此包含提供該功能或經調適或組態以提供該功能之一裝置特徵。

10‧‧‧多個輸入天線陣列

20‧‧‧天線元件

30‧‧‧組合及變換邏輯

40‧‧‧收發器

50‧‧‧處理單元

T‧‧‧變換矩陣

現將參考隨附圖式進一步描述本發明之實施例，在圖式中：圖1繪示根據一實施例之一MIMO及相關聯處理電路；圖2展示圖1之實施例之一替代實施例；圖3A展示對一大規模MIMO陣列操作且連接至減少數量之收發器之一RF變換矩陣；圖3B展示對經由收發器從一大規模MIMO陣列輸出之數位信號操作之一變換矩陣；圖4示意性展示設置於能夠利用稀疏性之結合角度延遲空間中之一天線陣列之模型化；圖5展示繪示根據一實施例之產生一MIMO之通道狀態資訊之一方法中之步驟之一流程圖；圖6展示繪示根據一實施例之從一MIMO處之減少之稀疏輸出信號導出輸入信號之一方法中之步驟之一流程圖；及圖7展示繪示根據一實施例之週期性更新一MIMO之通道狀態資訊之一方法中之步驟之一流程圖。

在更詳細討論實施例之前，首先將提供一概述。

實施例企圖減少將處理之信號且(在一些情況中)收發器(即，所需硬體鏈)之數量，且因此一天線陣列(諸如一MIMO系統，特定言之一大規模MIMO系統)中之總體硬體複雜度及功率消耗，而不妥協此一大規模MIMO系統之效能。

為實現此，考慮使用稀疏技術來特徵化大規模MIMO無線通道且實現子Nyquist空間取樣且執行具有減少之收發器的通道估計，該通道估計通常需要明顯更多之天線及收發器。

焦點在於兩者：用以減少總體複雜度之硬體設計；以及解碼且重建一信號之一高解析度估計之信號處理演算法。

就此而言，發明者認識到，在諸如MIMO之陣列中之多個天線元件處所接收之信號之間將存在很大相關性且此資料當變換至另一域(諸如從時間域至頻率域)時將提供一稀疏資料集。甚至在存在比方程式更多之未知數的情況下，稀疏資料集可使用壓縮感測技術來求解。因此，使用組合及變換來自不同天線元件之信號之技術，且此等產生減少數量之信號，該等信號係稀疏的且因此可使用壓縮感測技術來分析。如此，將減少數量之信號資料提供至一信號處理器，由於資料之稀疏性質，使用利用資料之稀疏性質之壓縮感測處理技術，該信號處理器仍可用於導出原始信號。

就此而言，為能夠導出原始信號，需要導出信號行進所沿著的通道之通道狀態資訊。使用已知引示信號作為輸入信號且結合來自天線之經組合及變換信號分析此等輸入信號而實現此。使用一重建演算法之壓縮感測技術用來導出通道狀態資訊，在較佳情況中，該通道狀態資訊不僅反映從使用者設備至天線之信號路徑，而且反映天線元件之間的耦合及天線內之射頻信號路徑中之缺陷。此通道狀態資訊接著可用來從藉由天線輸出之減少之稀疏信號導出原始信號。在一些實施例中，週期性地更新通道狀態資訊及(在一些情況中)組合及變換邏輯 以反映環境及天線其自身中之改變。

圖1示意性展示根據一實施例之一多個輸入天線陣列10。在多個天線元件20處接收之射頻信號在組合及變換邏輯30中組合且變換，且輸出減少數量之稀疏信號。組合及變換邏輯以不同方式組合不同之所接收信號，但較佳地，在各天線元件處接收之一信號將貢獻於傳輸至收發器40之減少數量之信號之至少一者。此邏輯可僅包括具有不同路徑長度及不同組合元件之電路或其可經形成以鏡像如在圖3B中展示之一變換矩陣。在此時組合所接收之類比信號減少所需之收發器之數量，節省功率及硬體成本兩者。

就此而言，在一習知系統中，將針對各天線元件需要一收發器，而歸因於組合及變換邏輯組合所接收之輸入信號使得輸出信號之數量小於從各天線元件接收之輸入信號之數量，需要更少之收發器。此外，此導致更少信號被發送至處理單元50，導致信號路徑更少且處理容量需求減小。

圖2展示多個輸入天線之一替代實施例，其中變換及組合邏輯30經配置在收發器40之後。因此，在此情況中，針對各天線元件存在一收發器，且此等收發器將所接收之RF類比信號轉換為數位信號，接著藉由變換及組合邏輯30處理該等數位信號。此邏輯可為電路，或其可為用於在發送減少數量之信號至CPU之前變換及組合信號之一軟體演算法。就此而言，該演算法可採取既變換又組合信號之一變換矩陣T之形式，如下文詳細描述。變換矩陣可為一單一矩陣T，或其可為兩個矩陣，一個矩陣執行至另一域之變換且另一個矩陣執行組合步驟。圖3A示意性展示對從複數個收發器輸出之數位信號操作之一單一變換矩陣。該矩陣變換且組合信號，藉此將數位信號之數量從N減少至P。

圖3B將此矩陣示意性展示為在類似於圖1之配置之一配置中之變 換及組合邏輯，其中該矩陣對RF信號操作且需要減少數量之收發器。

圖4示意性展示利用稀疏性之結合角度延遲空間中之一模型化天線陣列，且示意性展示針對各使用者k之通道H，如在下文中更詳細解釋。

在一項實施例中，提出一P×N RF變換矩陣T，其對N個MIMO天線元件操作且將其等轉換為P個RF信號路徑，其等後續經降頻轉換為數位基頻帶，經取樣且後處理以獲得接收信號y之一P×1向量，如在圖3中展示。通常，N≫P,N 4P。

變換矩陣T可視為將N個信號變換為P個信號之一隨機RF矩陣或饋線網路。實體RF減損(諸如天線之間的耦合以及不同RF組件之間的振幅、頻率及相位偏移)亦使用減少之P個信號解釋且補償。

隨後，吾人提出憑藉壓縮感測工具利用結合角度延遲域中之無線通道之稀疏性質使用P維信號來獲得所接收信號之一高解析度估計。

無線信號之此高解析度估計可用來獲得一高解析度通道狀態資訊(CSI)或改良在具有減少之收發器之大規模MIMO陣列處之弱信號之接收。此設置亦將有助於減少RF及數位鏈之總體能量消耗。

模型：

考慮一大規模MIMO設置，其由透過一頻率選擇及多路徑環境從任意使用者設備或小型基地台之輻射且接收信號之×個天線構成。為簡明起見，UE(使用者設備)使用一個天線元件傳輸。使K為UE之數量且L為歸因於各種多路徑之延遲延展之其等無線通道之順序。為簡明及符號一致，吾人堆疊大規模MIMO天線設置之列或行且將其等表示為一N×1向量。陣列幾何結構可為任意的(即，線性、平面、非均勻等等)且包含於總體天線陣列回應中。

為符號簡明起見，吾人假定傳輸天線為全方位的，此在後續討論中省略。無線通道順序L=Wτmax+1，其中W為頻寬且τ_max對應於最大時間延遲延展。歸因於引入大規模MIMO設置之總體自由度為D=NL。

為特徵化此冗餘度，使用順序L之一N×1向量在一結合角度延遲空間中表示離散時間時空無線通道：

其中A_R為針對一到達角θ_r之接收器處之天線陣列回應。結合角度延遲空間之特徵為空間取樣無線通道之延遲延展版本之解析度R。將天線陣列模型延伸至K個使用者，使用一N×KL矩陣表示總體無線通道： 其中。

來自所有使用者之針對任意數m在時刻t=mT t[0,T)處之傳輸信號在MIMO陣列處接收且堆疊為一N×1向量x[m]： 其中s^(k)[m]=[s ^(k)[m],…s ^(k)[m-L+1]] ^T

且s^(k)[m]對應於在時刻t=mT處之使用者信號且[m]為含有相加雜訊之一N×1向量。

設置：

為減少總體設置之硬體複雜度以及減少收發器之數量，吾人提出引入一P×N RF變換矩陣T，其對N個MIMO天線元件操作且將其等轉換為P個RF信號路徑，其等後續經降頻轉換為數位基頻帶，經取樣且後處理以獲得接收信號y之一P×1向量：

上述變換矩陣T可視為將信號從增加之維度變換為減少之維度之一饋線網路。然而，其未經設計以產生如一巴特勒(Butler)矩陣中之一組正交束或特定束。其為經設計以減少收發器數量同時利用散射環境之稀疏性獲得在天線陣列處之信號之一線性組合之一隨機矩陣。

實際上，當天線元件彼此緊密堆疊時，一大MIMO陣列將引入天線元件之間的明顯耦合。耦合覆蓋角度但非時間中之稀疏性，且為簡明起見可模型化為對總體通道矩陣H操作之一N×N塊三對角矩陣M。在標準系統中，使天線元件絕緣且將其等裝入外殼中以便最小化表面波之傳播且抑制耦合。因此在標準系統中，其等可近似為一單位矩陣：M_標準=I。所有此等改變通常增加MIMO陣列之設計及製造成本。藉由明確考慮總體表達式內之此耦合項且估計總體無線通道+耦合係數，吾人緩解此問題。信號模型可包含耦合矩陣M寫為y[m]=T[H_M]s[m]+z[m]H_M=MH。

藉由RF{.}表示之RF鏈經受缺陷、非線性及損失。通常，在現有系統中此等項必須經估計且校準，且其等複雜度隨N增加而增加。減損可模型化為對變換矩陣T之輸出操作之一P×P對角矩陣R。

為減小硬體複雜度，吾人避免獨立估計此等組件。

方法-基於壓縮感測CS之高解析度通道估計：

當與減小維度之變換T組合使用時，期望本質上估計無線通道之組合效應H、耦合矩陣M及缺陷矩陣R。注意，吾人不必個別估計各項及每一項，且此等項之一組合估計後續足以應用偵測演算法且估計 來自預期使用者之信號。為此目的，吾人假定，大規模MIMO陣列已知曉來自一給定使用者之引示信號且應用其等以估計無線通道。

考慮從使用者k傳輸且在觀察間隔t[0,T)內觀察到之一引示信號。離散樣本s(k)[1]、......、s(k)[M]對應於引示序列。大規模MIMO陣列將來自所有K個使用者之此等序列觀察為

針對整個觀察間隔堆疊此等信號導致

假定引示信號從i.i.d向量之一隨機集成獲取且彼此無關。針對觀察間隔MLK，S為具有完全列秩之一扁胖矩陣。因此，存在S之一有效偽反矩陣，且使用自右乘上述表達式且忽略此時之雜訊項：

施加克洛涅克(Kronecker)積恒等式至上述表達式導致

通常在一基於CS之設置中，稀疏信號於一隨機基礎上投射，且該等信號從此隨機投射重建。在上述表達式中，Φ可視為通常在基礎追蹤或拉索重建或基於丹茲克(Dantzig)選擇器之CS技術中可見之隨機投射矩陣。

使得臨限值。

替代地，其等可用於與貪婪演算法(諸如正交匹配追蹤或在[8]中提及之類似演算法)組合。為簡明起見，上述最佳化表示為=CS(Φ,y, 臨限值=ε)。

吾人之大規模MIMO陣列及變換矩陣設置：TA_R可視為此隨機變換(即，Φ=T)，其對稀疏無線通道H操作。將剩餘項插入上述表達式導致引示

圖5展示示意性繪示用於產生一多個輸入/多個輸出天線之通道狀態資訊之一方法之步驟之一流程圖。在此實施例中，在天線元件處接收預判定引示信號，且此等信號乘以一P x N變換矩陣以產生P個輸出信號，其中P小於N且如此，信號數量減少。此變換矩陣亦變換信號之域，使得所產生之信號為稀疏的。分析輸出及輸入信號以產生信號之路徑(其為無線通道)之組合效應、天線元件之間的耦合及射頻組件中之缺陷之一估計。由此針對各信號通道產生且儲存通道狀態資訊。

圖6展示在一多個輸入/多個輸出天線之處理電路處執行之一方法之步驟，該方法使用藉由圖5之方法判定之狀態資訊從在處理電路處接收之減少之稀疏輸出信號重建輸入信號。

接收來自N個天線元件之信號，且此等信號乘以P x N變換矩陣以產生P個輸出稀疏信號。經儲存之通道狀態資訊接著用來從P個稀疏輸出信號產生輸入信號。

圖7展示用於週期性更新通道狀態資訊以便補償圍繞天線之環境之改變之一方法之步驟。因此，在N個天線元件處週期性地接收預判定之引示信號，且此等信號乘以變換矩陣以產生減少數量之稀疏輸出信號。接著藉由將P個輸出信號與已知輸入信號比較而考慮無線通道之組合效應、天線元件之耦合及無線通道元件中之缺陷，且產生針對 各信號通道之通道狀態資訊。接著判定此通道狀態資訊是否與先前儲存之資訊非常不同。

就此而言，在一些情況中，問題不會係其是否不同而係通道狀態是否惡化，使得較佳之改變不觸發變換矩陣之一修改。若改變視為明顯(或明顯惡化)，則修改變換矩陣，且重複該程序直至找到類似於先前接收之通道狀態資訊或比先前接收之通道狀態資訊更佳之通道狀態資訊。在此時，更新之通道狀態資訊儲存為經修改之變換矩陣。

週期性執行此程序，使得系統能夠回應於環境及天線其自身之改變。就此而言，若收發器之一者(例如)發生故障或其效能劣化，則變換矩陣之修改可容許補償此且天線之效能可保持在與其先前之位準相似之一位準處。

熟習此項技術者將容易認識到，可藉由程式化電腦執行各種上文描述之方法之步驟。在本文中，一些實施例亦意在涵蓋程式儲存器件(例如，數位資料儲存媒體)，其等為機器或電腦可讀的且編碼指令之機器可執行或電腦可執行之程式，其中該等指令執行該等上文描述之方法之一些或所有步驟。程式儲存器件可為(例如)數位記憶體、磁性儲存媒體(諸如一磁碟及磁帶)、硬碟或光學可讀數位資料儲存媒體。實施例亦意在涵蓋經程式化以執行上述方法之該等步驟之電腦。

可透過使用專用硬體以及能夠執行與適當軟體相關聯之軟體之硬體提供在圖中展示之各種元件之功能，其等包含標記為「處理器」或「邏輯」之任何功能方塊。當藉由一處理器提供時，可藉由一單一專用處理器、藉由一單一共用處理器或藉由複數個個別處理器(可共用其等之一些)提供該等功能。再者，術語「處理器」或「控制器」或「邏輯」之明確使用不應被解釋為僅指代能夠執行軟體之硬體，且可隱含地包含(不限於)數位信號處理器(「DSP」)硬體、網路處理器、特定應用積體電路(ASIC)、現場可程式化閘極陣列(FPGA)、用 於儲存軟體之唯讀記憶體(「ROM」)、隨機存取記憶體(「RAM」)及非揮發性儲存器。亦可包含其他硬體(習知及/或客製化硬體)。類似地，在圖中展示之任何開關僅係概念上的。可透過程式邏輯之操作、透過專用邏輯、透過程式控制及專用邏輯之互動或甚至手動執行其等功能，如從內容背景更具體理解，實施者可選擇特定技術。

熟習此項技術者應暸解，本文中之任何方塊圖表示體現本發明之原理之繪示性電路之概念圖。類似地，將暸解，任何流程表、流程圖、狀態變遷圖、偽碼及類似物表示各種程序，其等實質上可表示於電腦可讀媒體中且因此藉由一電腦或處理器執行，無論是否明確展示此電腦或處理器。

描述及圖式僅繪示本發明之原理。因此，將暸解，熟習此項技術者將能夠設計各種配置，其等儘管未在本文中明確描述或展示但體現本發明之原理且包含於其之精神及範疇內。此外，本文中陳述的所有實例原則上旨在僅表達教學目的以幫助閱讀者理解本發明之原理及由(諸)發明者貢獻之概念以增進此項技術，且應被解釋為不限於此等具體陳述之實例及條件。再者，陳述本發明之原理、態樣及實施例以及其等之特定實例之本文中所有陳述意在涵蓋其等之等效物。

T‧‧‧變換矩陣

Claims (15)

1. 一種對在一天線陣列之複數個元件處接收之信號執行之方法，其包括：將該等信號變換至至少一個不同域以產生稀疏信號；組合至少一些該等信號以形成減少數量之信號；及輸出該減少數量之稀疏信號。
2. 如請求項1之方法，其包括使用複數個收發器轉換該等信號之一進一步步驟。
3. 如請求項2之方法，其中在該複數個收發器處轉換該等信號之前將組合及變換該等信號之該等步驟一起作為一單一步驟執行。
4. 如前述請求項中任一項之方法，其中該等組合及變換步驟執行為一單一步驟且包括將該等信號乘以一變換矩陣，該變換矩陣具有等於天線之該數量之一個維度及等於稀疏信號之該減少之數量之一較小維度。
5. 如前述請求項中任一項之方法，其中該組合步驟包括以一隨機或半隨機方式組合來自該複數個天線元件之信號，使得來自該等天線元件之所有天線元件或除一個或兩個天線元件外之所有天線元件之信號各對該減少數量之稀疏信號貢獻一相似量。
6. 如前述請求項中任一項之方法，其進一步包括結合經估計之通道狀態資訊處理該減少數量之稀疏信號以導出藉由該至少一個使用者設備傳輸之信號。
7. 如請求項6之方法，其包括針對來自至少一個使用者設備在該複數個天線元件處接收之至少一個預判定引示信號，執行如請求項1至6中任一項之該方法之該等步驟；及 使用基於壓縮感測技術之一重建演算法分析輸出至該處理器之該減少數量之稀疏信號及該等預判定引示信號以產生該通道狀態資訊。
8. 如請求項7之方法，其包括藉由週期性執行請求項7之該等步驟週期性地產生更新之通道狀態資訊。
9. 如請求項7或8中任一項之方法，其中該重建演算法對該信號估計傳輸該信號之一無線通道之一組合效應及天線元件之間的一耦合效應，使得該等耦合效應藉由該通道狀態資訊補償。
10. 如請求項2及請求項8或9之方法，其中該重建演算法進一步估計從該複數個天線元件直至且包含該等收發器之元件中之一缺陷效應，使得該等缺陷藉由該通道狀態資訊補償。
11. 如請求項8至10中任一項之方法，其包括回應於偵測該通道狀態資訊中之一改變修改該變換及組合步驟之至少一者。
12. 一種電腦程式，其當藉由一電腦執行時可操作以控制該電腦執行如請求項1至11中任一項之一方法。
13. 一種天線陣列，其包括：複數個天線元件，其等經組態以從至少一個使用者設備接收信號；複數個收發器；變換邏輯，其可操作以將該等信號變換至至少一個不同域以產生稀疏信號；組合邏輯，其可操作以組合至少一些該等信號以形成減少數量之信號；及輸出電路，其可操作以輸出該減少數量之稀疏信號。
14. 如請求項13之天線陣列，且其進一步包括信號處理電路，該信號處理電路可操作以使用通道狀態資訊來處理該減少數量之稀 疏信號以導出藉由該至少一個使用者設備傳輸之信號。
15. 如請求項13或14之天線陣列，其中該信號處理電路可操作回應於在該複數個天線元件處接收之預判定引示信號以使用基於壓縮感測技術之一重建演算法來分析輸出至該處理器之該減少數量之稀疏信號及該等預判定引示信號以產生該通道狀態資訊。