TW201931793A - 訊號傳輸方法 - Google Patents

Abstract

一種訊號傳輸方法，適用於行動通訊網路系統。所述的行動通訊網路系統包括基站、中繼器及終端裝置。所述的訊號傳輸方法包括：中繼器接收第一下行訊號，中繼器根據第一下行訊號及一功率放大參數計算第二下行訊號並將此第二下行訊號發送至終端裝置，其中功率放大參數係關聯於一通道矩陣且此通道矩陣係關聯於中繼器至終端裝置之傳輸通道。

Description

訊號傳輸方法

本發明係關於一種從基站傳輸無線訊號至終端裝置的方法，尤指一種基站透過中繼器傳輸訊號至終端裝置的方法。

在細胞式無線通訊系統中，位於細胞邊界的用戶經常因為距離基站較遠而導致所收到的訊號衰減，同時又因為相鄰細胞間的干擾（Inter-cell interference），導致訊號的整體傳輸品質下降。在第三代合作夥伴計畫（3^rd Generation Partnership Project，3GPP）的第八版發布（Release 8）中，提出中繼器技術以增加細胞邊界（Cell edge）的傳輸效能並且擴大通訊系統的覆蓋範圍。中繼器（又稱為增益器，Repeater）根據其通訊協定的支援程度可分為不同種類，其中第一層的中繼器放大從基站接收到的訊號，其功能簡單且架設成本並不昂貴，因此架設中繼器可視為一種提升訊號傳輸品質的方式。

然而，以往的中繼器在訊號的功率放大過程中，不僅放大原本的無線電波，連雜訊（Noise）也一併放大，導致終端裝置接收到的訊號之雜訊過高；換言之，信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）過低，進而影響終端裝置的系統吞吐量（Throughput）。因此，如何調整中繼器的放大參數成為一個亟需解決的問題。

有鑑於此，本發明提出一種訊號傳輸方法，適用於3GPP所定義的第一層中繼器。

依據本發明一實施例所敘述的訊號傳輸方法，適用於行動通訊網路系統。所述的行動通訊網路系統包括基站、中繼器及終端裝置。所述的訊號傳輸方法包括：中繼器接收第一下行訊號；中繼器根據第一下行訊號及一功率放大參數計算第二下行訊號並將此第二下行訊號發送至終端裝置，其中功率放大參數係關聯於一通道矩陣且此通道矩陣係關聯於中繼器至終端裝置之傳輸通道。

綜上所述，本發明所揭露的訊號傳輸方法，針對中繼器提出一個改良式的功率放大方法，其中所採用的功率放大參數係關聯於一通道矩陣，且此通道矩陣係關聯於中繼器與終端裝置之間的傳輸通道，因此優化中繼器放大功率的效能，並且讓終端裝置得以接收到信噪比較高的訊號。此外，本發明所揭露的訊號傳輸方法更包括考量發射端能量損耗與其所能提供的效能，而使得應用本發明的中繼器能夠以較小的發射訊號功率達到相同的效能。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

本發明一實施例所述的訊號傳輸方法，適用於例如長期演進技術（Long Term Evolution，LTE）或進階長期演進技術（LTE Advanced，LTE-A）等行動通訊網路系統。請參考圖1，其係繪示行動通訊網路系統的示意圖，包括基站1、中繼器3及終端裝置5，其中基站1與中繼器3之間具有通訊連線C_SR ，以及中繼器3與終端裝置5之間具有通訊連線C_RD 。

在此行動通訊網路系統中，基站1所發送的原始訊號S₁ 以及經過無線通訊連線C_SR 傳送至中繼器3的第一下行訊號y_R 之間，係具有如下關係式：

y_R =H_SR S₁ +N_R （1式）

其中，H_SR 代表基站1與中繼器3之間的通訊連線C_SR 的通道矩陣，N_R 代表中繼器3接收第一下行訊號y_R 時的背景雜訊。

在中繼器3接收到第一下行訊號y_R 之後，中繼器3根據此第一下行訊號y_R 以及一功率放大參數G計算出第二下行訊號，並將此第二下行訊號透過通訊連線C_RD 以無線方式傳送至終端裝置5。因此，終端裝置5所收到的終端訊號y_D 及前述的第一下行訊號y_R 之間，則具有如下關係式：

y_D =H_RD Gy_R +N_D （2式）

其中，H_RD 代表中繼器3與終端裝置5之間的通訊連線C_RD 的通道矩陣，N_D 代表終端裝置5接收終端訊號y_D 時的背景雜訊。

實務上，功率放大參數G的設定值為一個設計重點，良好的功率放大參數初始設定值可節省後續調整此功率放大參數的時間。在本發明一實施例中，功率放大參數G係關聯於一通道矩陣，且此通道矩陣即係前述中繼器3與終端裝置5之間的通道矩陣H_RD 。詳言之，在本發明一實施例中，中繼器3所採用的功率放大參數G係為。

實務上，通道矩陣H_RD 係由終端裝置5執行通道估測（Channel estimation）所產生。以LTE為例，中繼器3可透過LTE的實體層（Physical layer）取得終端裝置5回傳的通道矩陣H_RD ，並由此計算出相應的通道增益值（Channel Gain）以用於後續第一下行訊號y_R 的增益動作。另外，在中繼器3發送第二下行訊號之後，若終端裝置5移動位置，則終端裝置5產生更新後的另一通道矩陣，中繼器3根據此另一通道矩陣更新功率放大參數G。

在中繼器3採用本發明一實施例所敘述的功率放大參數之後，接下來考慮終端裝置5所接收的終端訊號y_D 品質。一般而言，訊號品質以信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）進行評估，將公式1的第一下行訊號y_R 代入公式2中可得到下式：

y_D =GH_RD H_SR S₁ +GH_RD N_R +N_D （3式）

並根據信噪比的定義可計算得其表示式如下：

（4式）

其中，P₁ 代表基站1發送原始訊號的平均傳輸功率，σ_n ² 代表雜訊的功率（於此將背景雜訊N_R 和N_D 假設為具有相同的功率）。

將4式中的P₁ /σ_n ² 以功率固定比例常數ρ表示之，可將SNR簡化表示如下：

（5式）

因此，將本發明一實施例中所敘述的功率放大參數G以代入5式後，可將終端裝置5接收的終端訊號y_D 的信噪比表示如下：

（6式）

請參考圖2，其係終端裝置5在不同距離下根據所接收的終端訊號y_D 的訊號對干擾與雜訊比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）的比值所繪示的效能比較圖。其中，改良式功率放大參數即為本發明一實施例中所敘述的功率放大參數；作為對照組之一的習知功率放大參數係為，其中E代表通道估測的期望值，P₂ 代表中繼器3的發射功率；另一對照組則為未使用中繼器3放大基站1的原始訊號S₁ 。

如圖2所示，當中繼器3採用本發明一實施例中所敘述的功率放大參數，則在相同的距離下，終端裝置5所接收到的終端訊號y_D 相對於其他兩組對照組所接收到的終端訊號而言具有較高的SINR值。換句話說，基於本發明一實施例所敘述的訊號傳輸方法中所採用的功率放大參數，可有效增進終端裝置5接收到的終端訊號y_D 的品質。

請參考圖3，其係繪示中繼器3採用不同功率放大參數的發射功率比較圖，其中改良式功率放大參數即為本發明一實施例中所敘述的功率放大參數；習知功率放大參數（固定式）係為，習知功率放大參數（變動式）係為，其係根據H_SR 的通道估測結果而有所變動。由圖3可得知，在相同的傳輸功率下，採用本發明一實施例的功率放大參數的中繼器3，可以得到較佳的SINR值。換個角度而言，當以達到相同的SINR值為目標時，採用本發明一實施例的功率放大參數的中繼器3所需的平均傳輸功率較低，因此可節省中繼器3的耗能。

在本發明另一實施例中，將功率放大參數G設置為，亦即除了考量中繼器3至終端裝置5之間的後端通道估測，亦將基站1至中繼器3之間的的前端通道估測一併納入功率放大參數的計算之中，藉此使得中繼器3發送的訊號在終端裝置5接收之後仍能維持良好的訊號品質。

綜合以上所述，本發明之訊號傳輸方法，藉由中繼器取得後端通道估測矩陣作為功率放大參數，相較於習知所採用的功率放大參數可達到較佳的訊號對干擾與雜訊比，同時兼具有節省中繼器傳輸功率的效果。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧基站

3‧‧‧中繼器

5‧‧‧終端裝置

C_SR‧‧‧通訊連線

C_RD‧‧‧通訊連線

圖1係行動通訊網路系統示意圖。 圖2係終端裝置所接收的訊號的訊號對干擾與雜訊比的比較圖。 圖3係中繼器發射功率比較圖。

Claims (5)

1. 一種訊號傳輸方法，適用於一行動通訊網路系統，其中該行動通訊網路系統包括一基站、一中繼器及一終端裝置，所述的訊號傳輸方法包括：以該中繼器接收一第一下行訊號；以及以該中繼器根據該第一下行訊號及一功率放大參數計算一第二下行訊號並將該第二下行訊號發送至該終端裝置，其中該功率放大參數係關聯於一通道矩陣，且該通道矩陣係關聯於該中繼器至該終端裝置之傳輸通道。
2. 如請求項1所述的訊號傳輸方法，其中該功率放大參數係，其中H_RD 係代表該通道矩陣。
3. 如請求項1所述的訊號傳輸方法，其中該通道矩陣係由該終端裝置產生，且當該終端裝置移動位置時，該終端裝置產生另一通道矩陣。
4. 如請求項3所述的訊號傳輸方法，在該中繼器發送該第二下行訊號之後，若該中繼器接收該另一通道矩陣，該中繼器以該另一通道矩陣取代該通道矩陣，並依據該另一通道矩陣更新該功率放大參數。
5. 如請求項1所述的訊號傳輸方法，其中該功率放大參數係，其中H_RD 係代表該通道矩陣，H_SR 係代表另一通道矩陣，且該另一通道矩陣係關聯於該基站至該中繼器之傳輸通道。