TWI269549B - Method, base station and terminal in a multiple-access multiple-input multiple-output communication system - Google Patents

Description

1269549 ⑴ 坎、發明說明 (發明說明應㈣：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、f施方式賴式簡單說明) 發明背景 發明領域

本發明係大體上關於資料通信，更明確係關於—種多向 近接多重輸入多重輸出通信系統。 π·發明背景

典在通信系統係廣泛地發展以提供各種通信型式，例女 語音、資料等等。這些系、统可為多向近接系統，其藉由在 享可用之系統資源（如頻寬及傳輸功率）而能支援與多^ 使用者之通信（相繼或同時）。此系統可架構於分碼多向交 接（CDMA)、分時多向近接（TDMA)、分頻多向近接 或其他多向近接技術。 在無線通信系統中（如一蜂巢式系統、一廣播系統、一 多重通道多點分佈系統（MMDS)及其他），來自一發射器單 元之射頻調變信號可經由許多傳播路徑達到一接收器單 元。傳播路徑之特徵通常因為許多因子而隨時間改變，例 如漸弱與多重路徑。 為提供分集以因應不利的路徑影響及改進性能，可使用 多重傳送與接收天線。如果介於傳送與接收天線間之傳播 路徑係線性獨立（意即在一路徑上之傳輸不形成其他路經 上傳輸之一線性組合）’至少大體上在某些程度上係屬實 的，則正確接收一資料傳輸之可能性將隨天線數目之增加 而增加。隨著傳送與接收天線數目之增加，大體上可達成 分集增加與性能改進。 1269549

一多重輸入多重輸出（ΜΙΜΟ)通信系統使用多重（Ντ)傳 送天線與多重（Nr)接收天線用於資料通信。使用Ντ傳送與 nr接收天線形成之一多重輸入多重輸出通道可分解成Nc 獨立通道，其中S min {NT，NR}。每一個Nc獨立通道代 表ΜΙΜΟ通道的一空間子通道且對應於一範圍。如果藉由 使用多重傳送與接收天線產生額外之範圍，ΜΙΜΟ系統將 可提供經改進之性能（如增加傳輸容量）。 一已知通信系統之資源通常受限於各種控制束制與要 求’以及其他實際上之考量。然而，該系統可能需要支援 許多終端機、提供各種服務、達成某些性能目標等等。 因此需求用於一多向近接ΜΙΜΟ系統之技術，能彈性操 作及提供改進之系統性能。 發明概要 本發明一特點提供可用以使一無線通信系統内之上行 鍵路與下行鏈路達成較佳利用可用資源（如傳送功率與頻 寬）與健全性能之技術。這些技術有利於使用在一 ΜΙμ〇系 、一夕向近接系統（如CDMA、TDMA或FDMA系統）、一 OFDM系統或使用上述之任何組合的一通信系統（如一多 向近接ΜΙΜΟ系統、使用QFDMi MIM〇系統等等）。 一特點提供技術以適於在傳輸前依據通道狀態資訊處 理貝料，以較嚴密地匹配資料傳輸與通道容量。隨著適應 陘傳迗處理，可依據通信通道之特徵（可藉由通道狀態資 訊(CSI)加以量化選定用於資料傳輸之編碼及調變方案。 CSI可在一接收器單元處（如一終端機）決定而提送至一發 (3) 1269549 射器單元（如一基地台）。發射器單元於是可依據提報之 c S I調整資料傳輸之編碼與調變。

在另一特點，提供技術以在一接收器單元處理經由多重 天線接收的一資料傳輸。各種接收器處理技術在此經描 述’包括一通道關聯矩陣反轉（CCMI)技術、最小均方誤差 (MMSE)技術、MMSE線性等化器（MMSE-LE)技術、一決策 回授等化器（DFE)技術及一連續消除接收器處理技術。這 些接收器處理技術可有利地用以與適應性傳送處理結合 以達到南性能。 在又一特點中，提供技術以操作系統内之細胞，使其進 一步增加系統之空間效率。經由適應性再使用方案與功率 退痕’在下行鏈路及/或上行鏈路上傳送之功率可被限制 於一經架構之方式以減低干擾、改進覆蓋率與維持高通 量 。 在又一特點，提供技術以有效排程在下行鏈路與上行鏈 路上之資料傳輸。這些排程方案經設計以使單一或多個終 端機傳輸最佳化（例如使通量增至最高），以符合各種限制 與要求（例如請求需求、載入、公平性標準、資料傳輸率 能力、通道條件等等）。系統之部份性質（如多使用者變 化、接收器處理技術等等）也可供利用以提供經改進之性 能。 有關本發明上述及其他特點、具體實施例及特徵將在下 文中進一步詳述。本發明進一步提供可實施本發明各種特 點、具體實施例及特徵之方法、發射器單元、肖收器單元 1269549 _ (ΑΛ 發竭說艰續頁 基地台、終端機、系統、裝置、程式產品等等，如下文中 進一步之詳述。 圖式簡單說明 配合圖式，從下面提出的詳細說明中將會更清楚本發明 的特徵、特性及優點，在各圖式中，相同的元件符號將代 表相同的元件，其中： 圖1係可實施本發明各種特點與具體實施例之多向近接 通信系統圖式； 圖2A與2B係分別供下行鏈路與上行鏈路資料傳輸的一 基地台與二終端機方塊圖； 圖3 A係具有依據部份可用之部分CSI調整其處理方式 的一具體實施例之ΜΙΜΟ發射器單元方塊圖； 圖3Β係具有依據選定通道回轉調整其處理方式的一具 體實施例之發射器單元方塊圖； 圖3C係具有依據整體CSI調整其處理方式的一具體實 施例之發射器單元方塊圖； 圖3 D係具有為各組傳輸通道獨立編碼與調變的一具體 實施例之發射器單元方塊圖； 圖3 Ε係具有為OFDM之各頻率子通道獨立處理資料的一 具體實施例之發射器單元方塊圖； 圖4A係在一接收器單元内之RX ΜΙΜΟ/資料處理器的具 體實施例之方塊圖； 圖4Β、4C、4D與4Ε係分別具有能實施CCMI技術、MMSE 技術、D F Ε技術及持續消去接收器處理技術的四具體實施 1269549 發瞵說_續頁 (5) 例之空間-時間處理器之方塊圖。 圖4F係在一接收器單元内之通道ΜΙΜΟ/資料處理器的 具體實施例之方塊圖； 圖4 G係在一干擾消除器的具體實施例之方塊圖； 圖5係顯示持續消去接收器處理技術的流程圖； 圖6 Α顯示依據許多再使用模式在系統内之終端機達成 信號雜訊比之累積分佈函數（CDF)的範例；

圖6B顯示在單細胞再使用模式的一細胞内之終端機達 成信號雜訊比（SNR)之CDF的範例； 圖6 C顯示三細胞再使用模式之資源劃分與佈置之具體 實施例的圖形， 圖7係適應再使用規劃之程序的一具體實施例流程圖； 圖8 A係依據權限排程終端機進行資料傳輸之程序的一 具體實施例流程圖； 圖8B係依據權限指定終端機通道之程序的一具體實施 例流程圖；

圖8 C係依據權限升級終端機至較佳通道之程序的一具 體實施例流程圖； 圖9 A與1 0 A係排程終端機分別進行下行鏈路與上行鏈 路資料傳輸時程之程序的一具體實施例流程圖； 圖9B係指定傳送天線予終端機使用最大-最大標準用於 下行鏈路資料傳輸的一具體實施例流程圖； 圖9C與10B係排程一組Ντ最高權限之終端機分別進行 下行鏈路與上行鏈路資料傳輸時程之程序的一具體實施 -10- 1269549 發·醜縛頁 (6) 例流程圖； 圖1 1 A顯示在許多操作模式中每一終端機具四傳送天 線與四接收天線之ΜΙΜΟ系統的平均下行鏈路通量； 圖1 1 Β顯示有關四接收天線與各種數目之單一天線終 端機的平均上行鏈路通量；及 圖11C顯示模擬具有1、2與4傳送天線終端機同時傳送 之細胞網路的細胞通量。

發明詳細說明 I.整體系統 圖1顯示支援數名使用者且能夠實施本發明具體實施例 之無線通信系統100的圖式。系統100提供用於許多覆蓋範 圍102a至102g之通信，其各個均藉由對應之基地台104(其 可代表一近接點、節點B或某些術語）提供服務。各個基地 台覆蓋範圍的定義可例如終端機能達到特定服務程度 (Go S)之範圍。基地台及或其覆蓋範圍通常被統稱為「細 胞」。

如圖1所示，各種終端機106係分集在系統中，而各終端 機可為固定（即回定點）或行動端。各終端機可在任何時間 在下行鏈路及/或上行鏈路上與一或多個基地台進行通 信，取決於其是否在開機狀態、是否「軟交遞」使用中等 等。下行鏈路（正向鏈路）代表從基地台至終端機的傳輸， 而上行鏈路（反向鏈路）代表從終端機至基地台的傳輸。 圖1中，基地台104a與終端機106a通信、基地台104b與終端 機106b、106c與106d通信、基地台104c與終端機106e、106f -11 - 1269549

⑺ 與106g通信等等。 系統1 0 0也可經設計以實施任何數量之標準，且經設計 用於CDMA、TDMA、FDMA與其他多向近接系統。cDMa 標準包括 IS_95、Cdma2000、IS-856、W-CDMA 與 TS_CDMA伊 準，而TDMA標準包括全球行動通信系統（GSM)標準。這 些標準係已知的技術，並且本文中以引用方式併入這些標 準 〇 系統100可為使用多重（Ντ)傳送天線與多重（Nr)接收天 線供資料傳輸之多重輸入多重輸出（MIMO)系統。由％傳 送與nr接收天線形成之多重輸入多重輸出通道可分解成 Nc獨立通道，其中nc S min {NT，Nr}。每一個Nc獨立通道 也代表ΜΙΜΟ通道的一空間子通道。ΜΙΜΟ系統可提供改進 性能（如增加傳輸容量），如果可使用藉由多重傳送與接收 天線產生之空間子通道。 系統1 0 0可具選擇性或額外地使用正交分頻多工器 (OFDM)，其有效地劃分操作頻寬成為多數（Nf)頻率子通道 (即頻率箱）。在各時槽處（其係取決於頻率子通道之頻寬 的一特定時間間隔），可在N F頻率子通道上傳送一調變符 號。 系統1 0 0可經操作以經由許多「傳輸」通道傳送資料。 對於未使用〇FDM之ΜΙΜΟ系統，其通常只有一頻率子通道 且各空間子通道可當作傳輪通道。對使用OFDM之ΜΙΜΟ系 統’各頻率子通道之2間子通道可當作傳輸通道。且對未 使用ΜΙΜΟ之OFDM系統，只具一空間子通道而各頻率子通

1269549 _ ⑻ I發嗎說明續買 道可當作一傳輸通道。 下列通道與子通道可由系統加以支援： • 通道-一傳輸單元，在一 TDMA系統可為一時槽，在 一 FDMA或OFDM系統一為頻率子通道或在一 CDMA系 統中為一編碼通道； •通信通道-介於傳送與接收天線間之射頻傳播通 道； •傳輸通道-一空間子通道、一頻率子通道或一頻率 子通道之空間子通道，其中可傳送獨立之資料流； •空間子通道-在傳送與接收天線間由通信通道之空 間範圍形成之獨立通道；及 • 頻率子通道-在OFDM系統内的一頻率箱。 在發射器單元與接收器單元（即NR X Ντ ΜΙΜΟ)二處使用 多重天線係一用於增強多向近接系統（即蜂巢式、PCS、 LAN等等）之容量的有效技術。使用ΜΙΜΟ，一發射器單元 可在同一通信通道内藉由耦合傳送與接收天線之通信通 道的空間範圍發送多重獨立資料流至單一或多重接收器 單元。 系統1 0 0可經設計以支援多數操作模式。在系統中，各 基地台可配備多重傳送與接收天線用於資料傳輸與接

A 收，而各終端機可配備單一傳送/接收天線或多重傳送/ 接收天線用於資料傳輸與接收。用於各型終端機之天線數 目取決於各種因子，例如需由終端機支援之服務（如語 音、資料或二者）、成本限制、管理上之限制、安全問題 -13 - 1269549 _ (9) 發_鎳_續頁 等等。表1综整了可支援系統100之操作模式矩陣。 表1 傳送 天線 接收天線 1 Nr 1 SISO SIMO Ν τ MISO ΜΙΜΟ 下文簡要說明表1之操作模式：

• SISO (單一輸入/單一輸出）-該射頻鏈路之特徵為單 一傳送天線與單一接收天線。 • SIMO (單一輸入/多重輸出）-該射頻鏈路之特徵為 單一傳送天線與多重接收天線。此操作模式可用於分 集接收。 • MISO (多重輸入/單一輸出）-該射頻鏈路之特徵為 多重傳送天線與單一接收天線。此操作模式可用於分 集傳送。

• ΜΙΜΟ (多重輸入/多重輸出）-該射頻鏈路之特徵為 多重傳送天線與多重接收天線。 當使用ΜΙΜΟ時，系統1 0 0可進一步經設計以支援下列操 作模式： •只具分集-使用多重傳送與接收天線（即傳送與接 收分集）以達到高度可靠地傳輸單一資料流。 • 空間多工處理、單一使用者（單一使用者ΜΙΜΟ模式）-使用多重傳送與接收天線以藉由利用通信通道之空 間範圍產生之多重平行傳輸通道而使單一終端機達 -14 - 1269549 (丨 〇) 到高資料傳輸率。 鲁處理，多數使用者（多數使用考MTMO模式 使用多重傳送與接收天線以提供與目前在相同通道 上之多數終端機進行通信。 • -使用多重傳送與接收天線以提供與目前 在相同通道上之SIMO與ΜΙΜΟ組合的多數終端機進 行通信 。 上述操作模式可視為ΜΙΜ〇模式之子類型。

由各基地台與各終端機支援之特定操作模式部份取決 於基地台與終端機處可用之傳送與接收天線之數目。配備 夕重傳送天線與多重接收天線之一基地台能夠支援前面 所列之操作模式。一終端機可設計為具有任何數目之傳送 天線與接收天線。在下行鏈路上，具單一接收天線之一終 端機（如經設計專用於語音服務）可支援SIS〇與MIS〇模 式’而具多重接收天線之終端機可支援SIMO與ΜΙΜΟ模 式。傳送分集之某些型式（即MIS 0)可利用於單一接收天 線終端機之部份傳輸。在上行鏈路中，單一傳送天線終端 機可支援SISO與SIMO模式，而多重傳送天線終端機可支 援MISO與ΜΙΜΟ模式。 多向近接網路内之空間多工處理 結合ΜΙΜΟ之空間多工模式提供相當大之系統彈性且進 一步支援混合型式之終端機。系統設置以用於下行鏈路與 上行鏈路可能因各種因子而有所不同，例如不同服務需 求、成本限制與不同型式終端機之能力。 -15- 1269549

(ii) 依多重使用者ΜΙΜΟ模式，可支援多重平行通道，其中 各個此類通道可用作SIMO、ΜΙΜΟ或某些組合。在下行鏈 路，基地台處多重傳送天線可使用平行傳輸通道發送資料 至不同終端機。在此情況下，各終端機可利用多重接收天 線協同空間處理以排除其他終端機之信號，而解調其本身 之信號。在上行鏈路中，基地台之接收器單元使用多重接 收天線協同空間處理以分開解調來自各自的終端機之傳

輸。

多重-使用者ΜΙΜΟ模式類似於空間區分多向近接 (SDMA)。依SDMA，與不同終端機關連之「空間簽署」 可利用以允許多重終端機在同一通道同時操作。一空間簽 署構成傳送天線與接收天線間之傳播路徑的完整射頻特 徵。在下行鏈路，空間簽署可在終端機處推導出而後提報 至基地台。該基地台可接著處理這些空間簽署以選定終端 機用於在同一通道進行資料傳輸，且衍生共同「正交」操 縱向量用於各獨立資料流以傳送至各選定之終端機。在上 行鏈路中，基地台可衍生出不同終端機之空間簽署。基地 台可接著處理這些空間簽署以排程終端機資料傳輸之程 序，且進一步處理由選定終端機之傳輸以分別解調各傳 輸。 如該終端機配備多重接收天線，則基地台無須終端機之 空間簽署以獲得SDMA之助益。基地台處所需僅係當終端 機解調後，少量來自終端機指明「後處理」SNR與來自基 地台傳送天線信號之關連的資訊。SNR預估程序可實施藉 -16- (12) 1269549

由各基地台傳译工Μ 專运天線週期性傳送-先導，如下文說明。 否二上行鏈路而言，基地台可藉由分配資源與 使用者，資1子取（例如一請求之架構上）。當資源分配予 、#^ τ經由—控制通道提供予使用者以指示使用 <特足操作模式。^ 性处产量之，料’系統可依據系統負載及/或某些 ，.且合碉整各種操作參數（例如操作模式、通 :、：：傳：率、傳送天線、傳送功率等等)…之: 怨，如下又說明。 土 2. 方塊圖 圖2A係供下行鏈路資料傳輪用之系統刚内的— 台⑽與二二端機106的方塊圖。在基地台1〇4處，資料來源 2〇8提供貝料（即資訊位元）至一傳送資料處理器 21〇。對各傳送天線而言，τχ資料處i器2iq⑴依據特: 編碼万案將資料解碼，⑺依據特定之交錯方案交錯(即重 新組合)經編碼之位元’與(3)映射經交錯之位元至調變符 號供經選定用於資料傳輸的_或多個傳輸通道使用。該編 碼可增加該資料傳輸的可靠度。該交錯提供時間分集供編 碼位元使用’允許該資料依據傳輸通道的平均魏傳送、 對抗強弱不一之情形、移除用以形成各調變符號之編碼位 元間的關連，且如果經編碼位元係透過多重頻率子通道傳 送時可進一步提供頻率分集。在一特點中，編碼與調變（即 符號映射）可依據控制器230提供之控制信號而進行。 一 ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220接收與解除來自於τχ資料處理器 2 10之調變符號的多工處理，以及提供用於各傳輸通道（例 -17- 1269549 (13) 舞解瞻續頁 如各傳送天線）的一調變符號流，每一時槽一調變符號。 ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220可進一步預調整該調變符號用於各傳 輸通道，如果完整之C S I (例如一通道響應矩陣江）係可 用。ΜΙΜΟ與完整之CSI處理將於下文中進一步詳細說明。 、 如未運用OFDM，ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220將提供一調變符號 、 流供用於資料傳輸之各傳送天線使用。而如果運用 OFDM，ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220提供調變符號向量流供用於資 料傳輸之各傳送天線使用。且如果進行完整CSI處理（說明 於下），ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220提供預調整之調變符號流或已 · 调整之調變符號向量供用於資料傳輸之各天線用。各資料 流經接收且藉由分別之調變器（M〇D) 222加以調變且經由 相關之天線2 2 4傳送。 在資料傳輸到達之各終端機1〇6處，一或多個天線25 2接 收傳送到之信號，而各接收天線提供接收到之信號至各自 的解调器（DEMOD) 254。各解調器（或前端單元）254實施與 調變器222互補之處理。來自各解調器254之調變符號接著 被提供至一接收（RX) MIM〇/資料處理器26〇而後經處理以 _ 回k傳送至遠終端機的一或多個資料流。RX MIM0/資料 處理态260實施與Τχ資料處理器21〇與τχ MIM〇處理器22〇 互補之處理，且提供解碼資料至一資料槽262。經由終端 機106之處理將進一步詳述於後。 _ 在有效的終端機106處，RXMIM〇/資料處理器26〇進一步 〜 預估下行鏈路之情況，且提供通道狀態資訊（csi)(例如後 處理SNR或通道增益預估）指明預估鏈路情況。控制器27〇 -18- 1269549

(14) 接收且可進一步轉換下行鏈路CSI (DL CST)成為某些其他 型式（例如資料傳輸率、編碼/調變方案等等）。一 TX資料 處理器280接著接收與處理下行鏈路CSI，且提供下行鏈 路CSI (直接或經由一 τχ μίμο處理器282)至一或多個調 變器2 5 4 °碉變器（s) 254進一步調整例經處理之資料且傳 送該下行鏈路C S I經由一相反通道回至基地台1〇4。下行鏈 路CSI可如下文說明由終端機使用各種發信技術提報。 在基地台104處，經傳送之回授信號係由天線224接收， 由解調器22 2解調變，而後提供至一 rx ΜΙΜΟ/資料處理器 24 0 ° RX ΜΙΜΟ/資料處理器240實施與經ΤΧ資料處理器280 與ΤΧ ΜΜ Ο處理器2 8 2 (如經使用）互補之處理，而後回復經 提送之CSI至控制器230與排程器234。 排程器2 3 4使用下行鏈路C S I以實施許多功能，例如（1) 選定最佳終端機組用於資料傳輸及（2)指定可用之傳送天 線至選定之終端機。排程器2 3 4或控制器2 3 0進一步使用經 提報之下行鏈路CSI以決定將供各傳送天線使用之編碼 與調變方案。排程器2 3 4可如下文說明排程終端機以達到 高通量及/或依據其他性能標準或度量。 圖2 Β係用於上行鏈路資料傳輸的一基地台1〇4與二終端 機1 0 6之方塊圖。在經排程用於上行鏈路資料傳輸之終端 機106處，一資料來源278提供資料至ΤΧ資料處理器280， 其編碼、交錯與映射資料成為調變符號。如果使用多重傳 送天線用於資料傳輸，ΤΧ ΜΙΜΟ處理器282接收與進一步 處理調變符號以提供一調變符號流 '預調整之調變符號、 -19- 1269549

(15) 調^付號向量或預調整之調變符號向量 — 資料傳輸。各資料流接著藉各自的調變器2 5 4接收與調 變，以及經一相關之天線252傳送。 在基地台104處，許多天線224接收經傳送之信號而各天 線提供接收之信號至各自的解調器2 2 2。各解調器2 2 2實施 與調變器254互補之處理。來自所有解調器222之調變符號 接著提供至RX ΜΙΜΟ/資料處理器240而後經處理以回復 、’二由被排足之終端機傳送的資料流。rx μιμ〇 /資料處理 器實施與ΤΧ資料處理器28〇與ΤΧ ΜΙΜ〇處理器2 82 (如 經使用）互補之處理，而後提供解碼資料至一資料槽242。 對於需要在一上行傳輸間隔傳送之各終端機106，RX ΜΙΜΟ/耷料處理器24〇進一步預估供上行鏈路之通道情況 且推導上行鏈路CSI (UL CSI)，其將被提供至控制器。 排程器234也可接收與使用該上行鏈路csi以實^少 ⑺决义來自選定終端機之信號的特定處理順 足供各經排定終端機的各傳送天線使用之 ' 案。對各傳輸間隔，排程器234提供一上、、、與調變万 被選定用於資料傳輸之終端機及指定二路：程指明 场機的傳輸參數。經排定之各終端機的各傳、、：定之各、、、 參數可包括將使用的資料傳輸率與編碼鐵、'泉 < 傳輸 TX資料處理器210接收與處理上行鏈路T万案。 明排疋至一或多個調變器222排程的處：且提供指 進一步啪效a 士 、·欠μ '料。調變器222 调整經處理之資料且經由無線鐽故福 鍵路傳送上行鏈路 -20- 1269549 (16)

排程至終端機。可使用各種發信與傳訊技術將該上行鏈路 排程發送至終端機。 在各有效終端機106處，經傳送之信號係由天線252接 收、由解調器254解調，而後提供至RX ΜΙΜΟ /資料處理器 260。處理器26〇實施與ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220與ΤΧ資料處理

器210互補之處理，而後回復用於該終端機（如有需要）之 該上行鏈路排程，而後供至控制器2 7 〇且用以控制經由該 終端機之上行鏈路傳輸。 在圖2Α與2Β中所示之排程器234係位於基地台1〇4。在 其他實施中，排程器2 3 4可位於系統1 〇 〇之某些其他元件内 (例如耦合於且與某些基地台有介面的一基地台控制器）。 II· 發射器單元

一種ΜΙΜΟ系統，如果使用由多重傳送與接收天線產生 之增加範圍，將可供改進之性能。增加系統效率與性能係 可能，如果該發射器單元具有描述由傳送天線至接收天線 之傳輸特徵的C S I (雖然此並非絕對需要）。C S I可以分類 為「完整CSI」或「部份CSI」。 完整C SI包括橫跨整個系統頻寬（即各頻率子通道）足夠 之特徵（例如幅度與相位），供（Ντ X NR) ΜΙΜΟ矩陣内各傳送 -接收天線對間之傳播路徑用。完整之C SI處理意味著（1) 通道特徵可用於發射器單元與接收器單元兩者，（2)發射 器單元推導ΜΙΜΟ通道之固有模式（說明於後）、決定將在 固有模式上傳送之調變符號、線性預調（過濾）該調變符號 及傳送該預調整調變符號，及（3)接收器單元依據通道特 -21 - (17) 1269549 微實施一與線性傳送處理互補之處理（如空間匹配過 遽），以#導供各傳輸通道（即各固有模式）之（空間匹配 慮係數。完整之CSI處理進-步負責依據供依據通道之 特徵值（說明於後）選^之各傳輸通道使用的適#編碼及 调變方案，以推導出調變符號。 部份⑶可包括例如傳輸通道之信號對雜訊加干擾比 (SMR)。特定傳輪通道之SNR可藉由偵測—資科流或在傳 輪道上傳送之導向器而推導出。部份⑶處埋意味著依據 供依據通道之81^汉值選定之各傳輸通道用的適當編碼及 ，變方案而處理。 在下行鏈路與上行鏈路二者上，完整或部份⑶可用以 调整各種系統之操作參數。在下行鏈路上，該終端機可推 導出供各傳輸通道用之SNR與經由相反之通道提報下行 鏈路CSI至基地台。基地台接著將使用此資訊以排程至2 瑞機之下行鏈路傳輸，及決定將使用之通道與天線指定、 操作模式、資料傳輸率及傳送功率。在上行鏈路上，基地 台可推導有關各自的終端機之SNR且接著運用此資訊排 程上行鏈路傳輸。相關資訊（例如排程、資科傳輸率、編 碼與調變方案、傳送功率等等)可經由下行鏈路上之控制 通道傳訊至受影響之終端機。 L [部份-CS丄處理之ΜΙΜΟ發射器單上 圖3八係麵〇發射器單元·卜纟體實施例之方塊圖， 其係圖2A與2B中基地台1〇4或終端機1〇6之發射器部份的 一具體實施例。發射器單元300a能依據可用之部份csi (例 -22- 1269549

(18) 如由接收器單元提報者）調整其處理。發射器單元3〇〇a包 括（1) 一 TX資料處理器2 1 Oa，可接收與處理資訊位元以提 供調變符號，及（2) — ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220a，可解調變符號 之多工處理用於Ντ傳送天線。

TX資料處理器210a係圖2A與2B中之TX資料處理器210 與2 8 0的一具體實施例。在圖3 A所示之特定具體實施例 中，TX資料處理器210a包括一編碼器3 12，一通道交錯器 3 1 4與一符號映射元件3 1 6。編碼器3 1 2接收與依據一特定 編碼方案編碼資訊位元以提供經編碼之位元。編碼方案可 包含一迴旋碼、一加速碼、一方塊碼、一循環冗餘碼 (CRC)、一併置碼或其他碼或上述碼之組合。通道交錯器 3 1 4依據一特定交錯方案交錯經編碼之位元以提供分集。 而符號映射元件3 1 6映射經編碼之位元成為調變符號供一 或多個傳輸通道用於傳送資料。

雖然為簡化而未顯示於圖3 A中，前導碼（例如一已知模 式之資料）也可經編碼與經處理之資訊位元多工處理。經 處理之前導碼可在用以傳送資訊位元之所有傳輸通道或 其子集内傳送（例如依一分時多工處理（TDM)或一分碼多 工處理（CDM)方式）。前導碼可在接收器處使用以實施通道 預估、頻率與定時預估、相關資料解調變等等。 如圖3A中所示，可依據可用之部份CSI調整編碼與調 變，如在編碼與調變控制中所反映。在一具體實施例中， 適應性編碼係藉由使用一固定基本碼（例如一比率1 / 3加 速麟）以達成，及當由傳輸通道之SNR支援用以傳送資料 -23 - 1269549 發嗎鎳_續頁 (19) 時，調整穿透以達成該需求編碼率。對於此編碼方案，穿 透可在通道交錯後實施。在另一具體實施例中，可依據可 用之部份C S I使用不同編碼方案（例如各資料流可依一獨 立碼進行編碼）。

對於各傳輸通道，符號映射元件3 1 6可經設計以群集交 錯位元組以形成非二進位符號，而映射各非二進位符號至 一對應該選定傳輸通道的一特定調變方案（例如QPSK、 M-PSK、M-QAM或某些其他方案）之信號群中的一點。每個 映射的信號點對應於一調變符號。 可經傳送用於一特定性能程度（例如百分之一封包錯誤 率（PER))之各調變符號的資訊位元數目係視傳輸通道之 SNR而定。因此用於各傳輸通道之編碼方案與調變方案可 依據可用的部份CSI而加以選定。通道交錯亦可如虛線所 示進入方塊3 1 4之編碼控制而依據可用之部份C S I加以調 整。

表2列出各種可用於許多SNR範圍之編碼率與調變方案 的組合。支援各傳輸通道之位元率可藉由任何可能之編碼 率與調變方案之一而達成。例如，每一調變符號一資訊位 元之達成可使用（1) 1/2與QPSK調變之編碼率，（2) 1/3與 8-PSK調變之編碼率，（3) 1/4與16-QAM之編碼率，或某些 其他編碼率調變方案之組合。在表2中，QPSK、16-QAM與 64-QAM係用於表列SNR範圍。其他調變方案例如8-PSK、 32-QAM、128-QAM等等也可使且落入本發明之範圍。 -24- 1269549 _ (20) I發螞說明續:頁 表2 SNR 資訊位元/ 調變 經編碼位元/ 編碼率 範圍 符號之號碼 符號 符號之號碼 1.5 - 4.4 1 QPSK 2 1/2 4.4 - 6.4 1.5 QPSK 2 3/4 6.4-8.35 2 16-QAM 4 1/2 8.35-10.4 2.5 16-QAM 4 5/8 10.4-12.3 3 16-QAM 4 3/4 12.3 - 14.15 3.5 64-QAM 6 7/12 14.15 -15.55 4 64-QAM 6 2/3 15.55 -17.35 4.5 64-QAM 6 3/4 >17.35 5 64-QAM 6 5/6

來自TX資料處理器210a之調變符號將提供至一 TX ΜΙΜΟ處理器220a，其係圖2A與2B中之ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220 與282的一具體實施例。在一 ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220a中，一多 路分配器3 24將接收之調變符號多路分配處理成為許多 (Ντ)調變符號流，一符號流供各天線用以傳送調變符號。 各調變符號流將提供至各自的調變器2 2 2。各調變器2 2 2 轉換該調變符號成為一或多個類比信號，且進一步放大、 過濾、、正交調變與上轉換信號以產生一適於經由相關天線 2 2 4透過無線鍵結傳輸的一調變信號。 如果空間子通道之數目少於可用之傳送天線（即Nc < Ντ) ，即各種方案可用於一資料傳輸。在一方案中，Nc調變 符號流經產生與在一可用之傳送天線子集（即N c)上傳 送。剩餘之（NT - Nc)傳送天線將不用於資料傳輸。在另一 方案中，由（NT - Nc)之額外傳送天線提供之額外自由度將 用以改進資料傳輸之可靠度。對於此一方案，各個一或多 -25 - 1269549 發嗎說瞵續買 (21) 個資料流可經編碼、可能經交錯，而後透過多重傳送天線 傳送。使用多重傳送天線於一給定之資料流可針對不利的 之路徑效應增加分集與改進可靠度。 2. 具選擇性通道回轉之ΜΙΜΟ發射器單元

圖3 Β係發射器單元300b —具體實施例之方塊圖，其能依 據選擇性通道回轉處理資料。為簡化發射器與接收器單元 二處之資料處理，一共同編碼與調變方案可用於所有經選 擇用於資料傳輸之傳輸通道。在此情況下，發射器單元將 使用單一（例如迴旋或加速）碼與解碼率將資料編碼，且接 著使用單一（例如PSK或QAM)調變方案將產生之編碼位 元映射至調變符號。為支援此單一編碼與調變方案，用於 各選定傳輸通道之傳送功率位準可加以設定或調整以在 接收器單元處達到一特定之SNR。功率控制之達成可藉由 「回轉」選定之傳輸通道與適當地分佈可用的傳送功率於 所有選定之通道。

如果用於所有可用傳輸通道之傳送功率均相等，且所有 通道之雜訊變異σ2均相等，則接收到有關傳輸通道（j，k)之 SNR，Y(j，k)可表示為： τϋΛ)

σ2ΝτΝΡ 方程式（1 ) 其中Prx(j，k)係用於傳輸通道（j，k)之接收功率（即第k頻率子 通道之第j空間子通道），Ptx係發射器單元處可用之整體傳 送功率，而H(j，k)係複合通道增益（如未使用ΜΙΜΟ，j=l， 而如未使用OFDM，k=l)。 -26- 1269549

(22) 用以在選定之傳輸通迢中分佈整體傳送功率之常態化 因子β可表示為： β=~Στΰ^ 方程式（2) 广(/，太»决 其中hh係用以選擇傳輸通适的一 SNR臨界值。如方程式（2) 中所示，常態化因子β係依據所有選定傳輸通道之SNR (與 其和之倒數）而計算出。 要達到類似之接收S N R用於所有經選定之傳輪通道，各 選定傳輸通道（J，k)之調變符號可使用有關該通道snr之加 權量W(j，k)予以加權，其可以表示為： W{jfk) 方程式（3) 各傳輸通道經加權之傳送功率於是可表示為 βΡα< Λ八J，k) ，其中/C/，允）之4 ，其他 方程式（4)

如 臨 專 利 請 信 置 方程式（4)中所示，只有經接收之s N R大 界值（即Y(j，k) 2 Yth)之傳輸通道才會被選定 選擇性通道回轉係經詳述於2001年5月1 7 利申請序號〇9/860,274，與2001年6月14日 申請序號09/881,6 10與2001年6月26曰申請 序號09/892,379中，上述三件標題均為r 系統中使用選擇性通道回轉用於處理資 」轉讓渡於本申請案之受讓人且以引用方 # <等於SNR ^吏用。 曰 中 之 +請之美國 $ <美國專 ^國專利申 在多 重通道通 式在此併入。 -27- 1269549

(23) 如圖3B中所示’發射器單元300b包括一 τχ資料處理器 2 合至一 τχ ΜΙΜΟ處理器220b。ΤΧ資料處理器21〇b包 括編碼器312、通道交錯器314與符號映射元件316，其操 作如上述。TX資料處理器210b進一步包括一符號加權元 件318,可依據一各自的加權值為各選定之傳輸通道加權 ’變符號’以提供經加權之調變符號。各選定傳輸通道之 加權值可如上述依據該通道之到達的S N R，與其他經選定 傳輸通道之SNR而加以決定。SNR臨界值Yth，可依前述美 國專利申請序號09/860,274、09/881，61〇與〇9/892,379中所述 加以決定。 3. 具完整CS1處理之Μ IMO發射器軍免 圖3 C係發射器單元300c之具體實施例的方塊圖，其能依 據由接收器單元提供完整CSI而處理資料。發射器單元 300c包括一 TX資料處理器210c耦合至一 ΤΧ ΜΙΜΟ處理器 220c。ΤΧ資料處理器21 Ob包括編碼器312、通道交錯器314 與符號映射元件3 16，其操作如上述。ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220c 包括一通道ΜΙΜΟ處理器322與多路分配器324。 通道ΜΙΜΟ處理器3 2 2解經接收之調變符號的多工成為 許多（Nc)調變符號流，用於各空間子通道（即固有模式）之 一符號流將用以傳送該調變符號。對於完整C S1處理’通 道ΜΙΜΟ處理器3 22在各時槽預調節該Nc調變符號以產生 Ντ預調節調變符號如下： 、丨， 公12， ^1NC ^2 Μ = 彡21， e2Sc jVr” βΝτ2» eNTNc.

• b'· b2 M 方程式（5) -28- 1269549

(24) 其中bi、b2、...與bNc分別為空間子通道1、2、... Nc之調 變符號，其中各Nc調變符號可使用例如 M-PSK、M-QAM或某些其他調變方案產生； 係有關由傳送天線至接收天線之傳輸特徵的一特 徵向量矩陣1的元件；及 xi、x2、...xNT係經預調節之調變符號。

特徵向量矩陣可由發射器單元加以計算或提供予發射 器單元（例如藉由接收器單元）。

對於完整CSI處理，各預調節之調變符號（Xi)用於一特 定傳送天線代表一線性組合（經加權）調變符號用於多達 Nc空間子通道。用於各調變符號之調變方案係依據固有 模式之有效SNR而加以選定，且係正比於特徵值(說明 如後）。用以產生各預調節調變符號之各個Nc調變符號可 關連至一不同之信號群。對於各時槽，由通道ΜΙΜΟ處理 器3 22產生之Ντ預調節調變符號係由一多路分配器3 24解 除多工處理與提供至Ντ調變器222。 完整CSI處理可依據可用的CSI與供所有或傳送天線之 子集而實施。完整C S I處理也可以是選擇性地及/或動態地 使用或不使用。例如，完整C S I處理可以對一特定資料傳 輸係可用而對某些其他資料傳輸係不可用。完整CSI處理 也可在某些條件下係可用，例如當通信鏈路具有適當之 SNR 時。 4. 具獨立處理之ΜΙΜΟ發射器單元 圖3 D係發射器單元300d的一具體實施例之方塊圖，其能 -29 - 1269549

(25) 夠依據為該組選定之特定編碼與調變方案，而為各組傳輸 通道獨立編碼與調變資料。在—具體實施例中，各組對應 至一傳送天線，而在各組中之傳輸通道可對應至該傳送天 線 < 頻率子通道。在另一具體實施例中，各組對應至一資 料傳輪1指向的一各自的接收器單元。通常，各組可包括許 多傳輸通道，其中資料係以一共同編碼與調變方案加以編 碼與調變。 發射器單元300d包括一 TX資料處理器21〇d耦合至_τχ ΜΙΜΟ處理器220d。ΤΧ資料處理器21〇d包括許多子通道資 料處理器3 10a至3 10t、一資料處理器3 1〇供各組之傳輸通 道用以獨立編碼與調變。在圖3 D所示之具體實施例中， 各資料處理器310包括編碼器312、通道交錯器3 14與符號 映射元件316，其操作如上述。 在圖3D所示之具體實施例中，來自各資料處理器31〇之 調變符號將提供至ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220d内各自的組合器 3 26。如果各組中包括為一特定傳送天線選定之頻率子通 道’則組合為j 2 6結合經選足頻率子通道之調變符號以形 成各時槽之調變符號向量，接著將其提供至一各自的調變 器222。由各調變器222產生一調變信號之處理將說明如 後。在某些其他具體實施例中，ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220d可包 括組合器及/或多路分配器用以結合調變符號及/或將該 調變符號多路分配至其適當之調變器222。 5. 具OFDM之ΜΙΜΟ發射器簞元 圖3 Ε係發射器單元3 0 0 e —具體實施例之方塊圖，其使用 -30 - 1269549

(26)

OFDM且能夠獨立為各頻率子通道處理資料。在一 τχ資料 處理器210e中，供各頻率子通道用於資料傳輸之資訊位元 流將提供至一各自的頻率子通道資料處理器3 3 0。各資料 處理器3 3 0為0 FDM系統之各自的頻率子通道處理資料，且 可實施類似TX資料處理器21〇a、210b或210d，或某些其他 之設計。在一具體實施例中，資料處理器3 3 0多路分配頻 率子通道資料流成為許多資料支流，一資料支流用於選定 用於該頻率子通道之各空間子通道。各資料支流於是經編 碼、交錯與符號映射以產生供該資料支流用之調變符號。 各頻率子通道資料流或各資料支流之編碼與調變，可依據 該編碼與調變控制信號加以調整。各資料處理器3 3 0提供 多達Nc之調變符號流供經選定用於該頻率子通道之Nc空 間子通道。

對於使用OFDM之ΜΙΜΟ系統，調變符號可從多重傳送天 線及在多重頻率子通道上傳送。在一 ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220e 中，來自各資料處理器3 3 0多達Nc之調變符號流將提供至 一各自的空間處理器3 3 2，其依據該通道控制及/或可用的 C S I處理經接收之調變符號。如果完整C S I處理未實施 時，各空間處理器332可簡單地實施一多路分配器（如圖 3 A中所示），或可在一 ΜΙΜΟ處理器後實施一多路分配器 (如圖3 C中所示），如果完整C S I處理係經實施。對於使用 OFDM的一 ΜΙΜΟ系統，完整CSI處理（即預調節）可實施於 各頻率子通道。 各空間處理器3 3 2多路分配各時槽多達N c調變符號成 -31-

1269549 (27) 為多達Ντ調變符號供經選定用於該頻率子通道之傳送天 線使用。對於各傳送天線，一組合器3 3 4接收多達N F頻率 子通道之調變符號經選定用於該傳送天線’結合供各時槽 之符號成為調變符號向量V，且提供該調變符號向量至各 自的調變器222。

ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220e因此接收及處理調變符號以提供多 達Ντ之調變符號（Vi至VNt)，一調變符號向量供經選定用 於資料傳輸之各傳送天線使用。各調變符號向量V涵蓋一 單一時槽，而該調變符號向量V之各元件係連結至具有可 在其上傳送調變符號之獨一次載子的一特定頻率子通遒。 圖3E也顯示OFDM之調變器222的一具體實施例。來自 TX通道處理器220e之調變符號向量Vi至VNt將分別提供至 調變器222a至222t。在圖3E所示之具體實施例中，各調變 器222包括一反向快速傅立葉轉換器（IFFT) 340、一循環字 首產生器342及一上轉換器344。 IFFT 340使用IFFT將各個經接收之調變符號向量轉換成 為其時域指示（其稱為OFDM符號）。IFFT 340可設計在任何 數目之頻率子通道（如8、16、32、...、NF)上實施該IFFT。 在一具體實施例中，由於各調變符號向量轉換成一 OFDM 符號，循環字首產生器342重複OFDM符號之時域指示的一 部分以便為一特定傳送天線形成一「傳輸符號」。該循環 字首可保證該傳輸符號在存有多重路徑延遲展開下維持 其正交特性，藉此改進防止不利的路徑效應之效能。IFFT 340與循環字首產生器342之實施係先前已知之技術，因而 -32 - 1269549

(28) 未及在此詳述。 來自循環字首產生器342之時域指示（即各天線之傳輸 符號）接著由上轉換器3 4 4處理（如轉換成一類比信號、經 肩’支、放大及過）慮）以產生一調變信號，其接著藉由一個 別之天線2 2 4傳送。 使用0 FDM之ΜΙΜΟ系統的一範例經揭示於2〇〇〇年3月3 0 曰申請之美國專利申請序號09/532,492中，其標題為「利 用多重載子調變之高效率、高性能通信系統」，其經讓渡 與本發明受讓人且以引用方式在此併入。〇FDM調變也經 描述於一標題為「用於資料傳輸之多重載子調變：其創見 已然來臨」，由John A.C· Bingham於1990年5月IEEE通信雜 洁所發表的文獻中，以引用方式在此併入。 圖3 A至3 E顯示某些編碼與調變方案之範例，其可有利 地被連同完整或部份C S I以提供改進之性能（例如較高之 通量）。部份此類編碼與調變方案係經進一步詳述於美國 專利申請案序號09/826,48 1與09/956,449中，二者之標題均 為「在無線通信系統中使用通道狀態資訊之方法與裝 置」。分別於2001年3月23日與2001年9月18日申請，以及 申請曰期為2001年5月11日之美國專利申請案序號 09/854,235 ’標題為「在一多重輸入多重輸出（MIM〇)通信 系統中使用通道狀態資訊供資料處理之方法與裝置」，某 些其他編碼與調變方案之範例經描述於2〇〇1年2月1日申 請之美國專利申請案序號09/776,075，標題為「用於無線 通k系統之編碼方案」。這些申請案均讓渡與本發明受讓 1269549 (29) 人且以引用方式在此併入。又另外的編碼與調變方案也可 使用，且此係落入本發明之範圍内。 6. 操作方式 可被使用於依據該可用的c S I而運用適應性發射器處理 技術於一 ΜΙΜΟ及/或一 0 FDM系統的各種操作方式均在此 詳述。下面將簡述其中幾項優點。

在一操作方式中，各傳輸通道之編碼與調變方式係依據 該通道之傳輸能力加以選定，如由該通道之可用C SI (例 如SNR)所指明。特別是當與下文中說明之持續消去接收 器處理技術結合使用時，此方式可提供性能之改進。當有 一大差異介於最差條件與最佳條件之傳輸通道間時，編碼 可經選擇以引進足夠之冗餘，以允許該接收器單元能回復 初始之資料流。例如，該最差傳輸通道可接收器輸出處經 連結至一不佳SNR。正向糾錯（FEC)碼則可經選定以有效 地允許該符號在最差條件之傳輸通道上傳送，而由接收器 單元正確地接收。 當發射器係於每一個經回復之傳送信號上均具有 SNR，不同之編碼及/或調變方式將可被用於各傳送信 號。例如依據其S N R，一特定編碼與調變方式可經選定予 各傳送信號，以致有關該等傳送信號之錯誤率係接近相 等。在此方式中，該等傳送信號之通量係由其各自的SNR 支配，而不是藉由最差條件之傳送信號的SNR。 在另一操作方式中，該發射器並非每一傳輸通道均具有 C S I，但可具有一單一值指明其所有傳輸通道之平均特徵 -34- 1269549 (30) _魏賴續頁 ::毅:麵 (例如平均S N R)，或某些可能指明那一個傳送天線將被用 於資料傳輸之資訊。在此方式中，該發射器可利用相同之 編碼與調變方案在所有用於資料傳輸之傳送天線上，其可 以是Ντ可用傳送天線的一子集。

如果該編碼與調變方案係用於所有或多數傳送信號，則 附有最差SNR之經回復傳送信號將具有最高之解碼錯誤 率。此可極度地限制ΜΙΜΟ系統之性能，因為編碼與調變 方案係經選定，致使有關最差條件傳送信號之錯誤率符合 整體錯誤率要求。為改進效率，額外之接收天線可用以提 供在經回復之傳送信號上錯誤率性能之改進。藉此利用比 傳送天線較多之接收天線，第一回復傳送信號之錯誤率具 有之變異度為（NR - NT + 1)，且可靠度係增加。

在又一操作方式中，該傳送資料流係「循環地」橫跨所 有可用之傳送天線。此方式改進各個經回復之傳送信號的 SNR統計值，因為該傳送資料並非關於最差條件傳輸通 道，而是為所有傳輸通道。有關一特定資料流之解碼器係 有效地以「軟決策」來表示，其係代表橫跨所有傳送-接 收天線對之平均值。此操作方式係進一步描述於歐洲專利 申請案序號99302692.1，標題為「在發射器與接收器二處 利用多重元件天線而具有空間時間架構之無線通信系 統」’且以引用方式在此併入。 7. 傳送天線 基地台處之傳送天線組可以是實際上不同之「開孔」 組，其個別均可用以直接傳送各自的資料流。各開孔可以 -35- 1269549 發畴酬賴 (31) 由一或多個天線元件之集合形成，其分佈在2間中（例如 實際上位於一單一位置或分佈在多個位置）。另一選擇 是，天線開孔可在一或多個（固定）波束形成矩陣之前，其 中各矩陣係用以合成一與該組開孔不同組之天線波束。在 此情況下，上述傳送天線之說明可同樣地應用在轉換天線 束。

多數固定束形成矩陣可事先加以定義，而該終端機可為 各可能之矩陣（天線波束組）評估該後處理，而後將S N R向 量發送至基地台。通常不同轉換天線波束組可達到不同之 性能（即後處理SNR)，而此可在經提報之SNR向量内反映 出。基地台於是可為各個可能之波束形成矩陣實施排程與 天線指定（使用經提報之SNR向量），且選擇一特定之波束 形成矩陣以及一組終端機與其指定天線以達到可用資源 的最佳使用。

波束形成矩陣之使用提供在排程終端機時額外之彈 性，且可進一步提供性能之改進。如範例中，下列狀態可 以充分適合於波束形成之轉換： • ΜΙΜΟ通道内之關連性很高，以致少量資料流即可達 到最佳性能。然而，只以可用傳送天線之子集（且只 使用其相關之傳送放大器）傳送，將產生較小之傳送 功率。可選定一轉換以使用所有之傳送天線（及其放 大器）用於發送該資料流。在此情況下，可達到較高 之傳送功率用於傳送資料流。 •實質上分集之終端機可依其位置在某些程度上加以 -36- 1269549 發嚷戴明續Μ (32) 隔開。在此情況下，終端機之功用可藉由一標準F F Τ 型式轉換將水平分置的開孔轉成一組指向不同方位 角的波束。 III. 接收器單元

本發明一特點提供在一 ΜΙΜΟ系統中處理接收信號以回 復該傳送資料之技術，及預估ΜΙΜΟ通道之特徵。指明通 道特徵之C S I接著被提報回至發射器單元，且用以調整信 號處理（例如編碼、調變等等）。以此方式，可依據經決定 之通道條件而達到高性能。 如果接收天線之數目等於或超過傳送天線之數目（即Nr 之Ντ)，則數種接收器處理技術可被用於單一使用者與多 重使用者ΜΙΜΟ模式。這些接收器處理技術可群集成二種 主要類型： •空間與空間時間接收器處理技術（也稱之為同等化技 術），及

• 「持續無效/同等化與干擾消除」接收器處理技術（或 簡稱「持續消除」接收器處理技術）。 通常，空間與空間時間接收器處理技術期望在接收器單 元隔開傳送信號，而各個經隔開之傳送信號可進一步經處 理以回復包括在信號内之資料。持續消除接收器處理技術 期望（逐次地）回復傳送信號與消除各回復信號所致之干 擾，使得較後回復次信號經歷較少之干擾與較高之SNR。 持續消除接收器處理技術大體上勝過（即具有較大通量） 空間/空間時間接收器處理技術。 -37- 1269549 發螨讜磁:绩賀 (33) 持續消除接收器處理技術之使用可受限於某些情況。特 別是干擾消除只有在一回復信號產生之干擾可被準確地 估計時才有效，其將需要零誤差偵測（即解調變與解碼） 該回復信號。

在下行鏈路上，如果使用單一使用者ΜΙΜΟ模式而終端 機配備有多重接收天線，則持績消除接收器處理技術將可 使用。如果使用多重使用者ΜΙΜΟ模式，一具備ΜΙΜΟ能力 之終端機可使用空間/空間時間接收器處理技術（即無持 續消除）。此因該具備ΜΙΜΟ能力之終端機可能無法回復預 定供另一終端機用之傳送信號（由於選定用於此經傳送信 號之編碼與調變方式可能係依據其他終端機之後處理 SNR)而因而可能無法消除對此傳送信號之干擾。

對下行鏈路而言，最簡單就是當利用多重使用者ΜΙΜΟ 模式時，使所有終端機均使用空間/空間時間接收器處理 技術。在終端機處推導出各傳送信號之後處理SNR可提報 至基地台，其於是可使用該資訊以便最佳地排程終端機用 於資料傳輸、指定傳送天線予終端機與適當編碼與調變資 料。 在上行鏈路上，在基地台處的一單一接收器單元回復由 自一或多個終端機傳送來之信號，而該持續消除接收器處 理技術大體上可用於單一使用者與多數使用者ΜΙΜΟ模 式。在單一使用者ΜΙΜΟ模式中，基地台接收器單元推導 出各傳送信號之後處理SNR，而後此資訊可用於排程以及 與編碼與調變。在多重使用者ΜΙΜΟ模式中，基地台接收 -38- (34) _ 1269549 可推導出驅動終端機（即 垤SN^，而德+欠H田 而求貝科傳輸者）之後處 阳傻此資訊可用以選摇具 、 輸，以5 、 佳（.、且終端機供資料傳 、及用於各傳送天線之編碼與調變方式。 依據吣M0通道之特徵， 射，其牿料π 彳供收器處理技

破可區分為非散佈性或散一 通遒經厣 非欢佈性MIMC 少），而千哀退（即檢跨整個系統頻寬幾乎等量之減 )而—散佈性腦0通道經歷頻率.選擇性衰退（如即橫 #正個系統頻寬有不相同之減少量）。

、對於—非散佈性ΜΙΜ0通道，線性空間處理技術（例如下 又中進一步詳加說明之通道關聯矩陣反轉（CCM”技術、最 小均方誤差（MMSE)技術與完整CSI技術可用以在解調= 與解碼前處理該接收信號。還可使用其他接收器處理技 術’並且均屬於本發明的範疇。可在接收器單元處利用这 些空間處理技術以去除不需要之信號，或在出現來自其他 信號之雜訊與干擾時最大化各構成信號之接收。有效 去除不需要信號或最大化SNR之能力，取決於描述傳$與 接收天線間之通道響應的通道係數矩陣EL之關聯作用。 對於一散佈性ΜΙΜΟ通道，通道内時間散亂引發符號間 之干擾（IS I)。為改進性能，企圖回復一特定傳送資料流 的一接收器單元將需要改善來自於其他傳送信號之「交互 干擾」，以及來自於其他傳送信號之符號間干擾等二者。 要處理交互干擾與符號間干擾，該空間處理（其可妥善處 理交互千擾但無法有效處理符號間之干擾）可用空間時間 處理來替代 -39- 1269549 _ (35) I發嗎戴烟續ΐ 在，具體實施例中，MMSE線性等化器（MMSE-LE)可用於 空間時間處理一散佈性通道。以MMSE-LE技術，空間時間 處理假定一與非散佈性通道之空間處理類似的型式。然而 如下文中將進一步詳加說明，空間處理器内之各「過濾指 定」包栝不只一指定。當通道估計值（即通道係數矩陣江) 準確時，使用MMSE-LE技術於空間時間處理將更為有效。 在另，具體實施例中，一決策回授等化器（DFE)可用於 該空間時間處理。D F E係一非線性等化器，其對於嚴重幅 度失真之通道具有功能且使用決策回授以消除已被偵測 出之符號的干擾。如果資料流可被無誤差地解碼（或具有 最少誤差）’則由對應於解碼資料位元之調變符號產生的 符號間千擾可被有效地消除。 在又，具體實施例中，一最大可能性順序估算器（MLSE) 可用於該空間時間處理。 當通道估計值並非如此準確時，DFE與MLSE技術可減低 或可能消除性能之退化。DFE與MLSE技術將進一步詳加 說明於S.L. Ariyavistakul等之文獻中，其標題為「具散佈性 干擾之最佳空間時間處理器：整體性分析與需求過濾器研 發」，1999年7月號IEEE通信月刊第7卷，且以引用方式在 此併入。 圖4A係RX ΜΙΜΟ/資料處理器260a—具體實施例之方塊 圖，其係圖2A與2B之基地台104或終端機106之接收器部 份的一具體實施例。來自（多達）Ν τ傳送天線所傳送之信 號係由各N r天線252a至25 2r所接收，而後分配路徑至各自 1269549 發嗎說敏績頁 (36) 的解調器2 5 4 (亦稱前端處理器）。各解調器2 5 4調節（例如 過濾與放大）各自的接收信號，各下轉換經調節之信號至 一中繼頻率或基頻，而後數位化經向下轉換之信號以提供 資料樣本。各解調器2 5 4可進一步以回復先導解調變該資 料樣本以產生一接收之調變符號流，其將提供予一空間/ 空間時間處理器4 1 0。

如果利用OFDM於資料傳輸，各解調器254進一步實施與 圖3 E中所示之調變器2 2 2所實施互補之處理。在此情況 下，各解調器254包括一 FFT處理器（未顯示），可產生資料 樣本之轉換指示且提供一調變符號向量流。各向量包括供 NF頻率子通道之NF調變符號，而一向量係供一各時槽。 來自於所有NR解調器之FFT處理器的調變符號向量流，則 提供予一多路分配器/組合器（未顯示於圖4A中），其首先 「通道化」來自各FFT處理器之調變符號向量流成為多數 (多達NF)調變符號流。對於各頻率子通道係獨立處理的一 傳送處理方案，該多路分配器/組合器提供各個（多達）Nf 調變符號流至各自的空間/空間時間處理器4 1 0。 對於未使用OFDM的一 ΜΙΜΟ系統，空間/空間時間處理 器4 1 0可被用以對來自於NR接收天線之調變符號實施 ΜΙΜΟ處理。而對於一使用OFDM之ΜΙΜΟ系統，空間/空間 時間處理器410可被用以對來自於供各NF頻率子通道用 於資料傳輸之NR接收天線的調變符號實施ΜΙΜΟ處理。另 一選擇是，空間/空間時間處理器4 1 0可被用以對用於所有 NF頻率子通道之調變符號實施ΜΙΜΟ處理，例如以一時間 -41 - 1269549 (37) 發嗎鍊瞒續屬<: ::¾¾毅:;發:;翔毅毅:?毅毅$;: 多工處理方式。 1. CCM1技術（空間處理） 在附有Ν τ傳送天線與N R接收天線之ΜΙΜΟ系統中，在N R 接收天線輸出處之接收信號可表示為： r - Hx + η 方程式（6)

其中L係接收符號向量（即輸出自ΜΙΜΟ通道之NR χ 1向量， 在接收天線處量測），Η係在一特定時間表示Ν τ傳送天線 與N R接收天線通道反應之NR X Ντ通道係數矩陣，&係傳送 符號向量（即輸入至ΜΙΜΟ通道之Ντ X 1向量），而η係代表 雜訊加干擾的一 NR X 1向量。接收符號向量L包括在一特定 時槽處經過>^接收天線接收之號内的NR調變符號。 同樣地，傳送符號向量2L包括在一特定時槽處經過Ντ傳送 天線傳送之Ντ信號内之Ντ調變符號。 對於CCMI空間處理技術，接收器單元首先對接收符號 向量L實施一通道匹配過遽操作。經過滤之輸出可表示為： HHr - HhHx + HHn 方程式（7) 其中上標” Ηπ代表移項與共軛複數。一方形矩陣I可被用以 表示通道係數矩陣Η與其共軛移項KH之乘積（即K=iLHiD。 通道係數矩陣£L可由例如隨同交流資料傳送之前導碼 傳送。為實施「最佳」接收與預估傳輸通道之SNR，通常 慣於插入已知之前導碼（例如所有順序）至該傳送資料流 與透過一或多個傳輸通道傳送該前導碼。依據一先導信號 及/或資料傳輸預估單一傳輸通道之方法可在有關先前技 -42 - 1269549 (38) 術的許多可用文獻中獲知。其中一通道預估方便係經F. Ling描述於標題為「最佳接收、性能範圍與截斷率分析參 考輔助共生CDMA通信與應用」，IEEE通信月刊1999年10 月號。此一或其他通道預估技術可引申為矩陣型式以推導 出該通道係數矩陣ϋ。

傳送符號向量（I)預估值之獲得可藉由預先將匹配過濾 向量ilH L乘以方形矩陣Ε_之倒數（或虛-倒數），其可表示 為：

i - R-1HHL =2L + 方程式（8) =x. + iLf 由上述方程式可觀測到傳送符號向量1可回復，係藉由匹 配過濾（即先乘以矩陣ilH)接收符號向量L而後將過濾結杲 先乘以方形矩陣1之倒數。

傳輸通道之SNR可經決定如下：一雜訊向量il之自動關 聯矩陣inn首先由接收信號計算出。通常inn係一 Hermitian 矩陣，即其係對稱共軛複數。如果通道雜訊之成份未關聯 且進一步獨立而相等地分佈（iid)，該雜訊向量il之自動關 聯矩陣Inn可表示為：

Inn = ，及 方程式（9) tnn 〇； 其中U系單位矩陣（即沿對角為1否則為0)而σ =係接收信號 之雜訊變異量。後處理之雜訊向量iL’的自動關聯矩陣ln，n， -43 - 1269549 (39) (即經匹配過濾與預乘以矩陣BJ1後）可表示為：

In n =E[|L’iL’H] 發嗎锶瞵績買 方程式（10) 由方程式（1 0)中，後處理雜訊iL’之第i元件的雜訊變異量σ 係等於σ丨r，其中r係1之第i個斜角線元件。對於未使用 a a OFDM之ΜΙΜΟ系統，第i元件代表第i接收天線。而如果使 用OFDM，則下標「i」可分解成下標「jk」，其中「j」 代表第j空間子通道而「k」代表第k頻率子通道。 對於CCMI技術，接收符號之第i元件之SNR在處理後之 向量（即i之第i元件）可表示為：

2 方程式（11) 如果第i傳送符號|4_|2之變異量平均等於（1.0)，則接收符號 向量之SNR可表示為： 雜訊變異量可以用一 1/ ^常態化接收符號向量的第i元 件。 如果複製一調變符號流且透過多重傳送天線傳送，則這 些調變符號可加總在一起以形成组合調變符號。例如，如 果一資料流經由所有天線傳送，則對應於所有Ντ傳送天 線之調變符號將被加總，而該組合調變符號可表示為： 方程式（12) ί=*1 rii -44- 1269549 (40) I國讀買

或者，發射器單元可經操作以在許多傳輸通道上傳送一 或多個資料流，或在部份或所有傳送天線上使用相同之編 碼與調變方案。在此情況下，所有傳輸通道只需要一 S N R (例如平均SNR)。例如，如果應用相同之編碼與調變方案 於所有傳送天線上（例如使用選擇性通道逆轉），則組合調 變符號SNRtQtal之SNR可被推導出。此SNRtQtal於是將具有一 最大結合之SNR，其等於來自NR接收天線之信號的SNR之 總和：經組合之SNR可經表示為：

,=Λς：7 方程式（13) ση /-1

圖4B係一空間/空間時間處理器4 10b —具體實施例之方 塊圖，其能夠實施CCMI技術。在空間/空間時間處理器410b 内，來自於NR接收天線之接收調變符號向量l流將提供予 一匹配過濾器412且由其過濾，其將各向量l預先乘以其共 軛-移項通道係數矩陣iiH，如方程式（7)所示。藉由乘算器 4 1 4將經過濾之向量經進一步預乘以一方形矩陣gj1之倒 數以形成傳送調變符號向量2L的之預估值i，如上述方程 式（8)所示。 預估之調變符號玄經提供予可預估通道係數矩陣Η (例 如，依據類似於習知先導輔助單一與多重載子系統之先導 信號，如此技術中已知。）的一通道估算器4 1 8。通常，通 道係數矩陣ϋ可依據有關前導碼或交流資料或二者之調 變符號加以預估。該通道係數矩陣Η隨後提供至一矩陣處 理器420，其可依據Κ二『Η導出如上述之方形矩陣R。 -45 - 1269549

(41) 遠預估调變符號J及/或組合調變符號呈，也將提供予一 CSI處理器448’其決定完整或部份CSI將用於傳輸通道。 例如’ CSI處理器448可依據接收之先導信號預估第i傳輸 通逍的一雜訊協方差矩陣虻η而後計算SNR。傳輸通道之 SNR包含可回報至發射器單元的部份CSI。 對於某些傳送處理方案，來自所有或多數天線用於傳輸 一資料流之符號流可提供予組合器4 i 6，其組合橫跨時 間、空間與頻率之冗餘資訊。該組合調變符號左隨後即提 供予RX資料處理器4 8 0。對於其他通信模式，預估調變符 號i可直接提供予RX資料處理器480(未顯示於圖4B中）。

空間/空間時間處理器4 1 0因而產生一或多個對應於一 或多個傳送資料流的獨立符號流。各符號流包括後處理之 調變符號，其發射器單元在處理完整/部份C S I前對應於調 變符號且為其預估值。該（後處理）符號流於是提供至RX 資料處理器480。

圖4A顯示RX資料處理器480的一具體實施例。在此具體 實施例中，一選擇器4 8 2由空間/空間時間處理器4 1 0接收 一或多個符號流且抽取對應於將被回復之需求資料流的 調變符號。在另一具體實施例中，RX資料處理器480係具 有調變符號流對應於需求之資料流，而調變符號抽取藉由 可在空間/空間時間處理器4 1 0中之組合器4 1 6而實施。任 何情況下，抽取出之調變符號流將提供予解調變元件484。 對於各傳輸通道之資料流係獨自編碼與調變（例如依據 通道之S N R)的一具體實施例，經選定傳輸通道之回復調 -46 - 1269549 發畴__ (42)

變符號係依據一與用於傳輸通道之調變方案互補的解調 變方案（例如M-PSK、M-QAM)而加以解調變。來自於解調 變元件484之解調變資料於是藉由一解交錯器486以與在 發射器單元之實施互補的方式解交錯，而後該解交錯之資 料將進一步藉由一解碼器488以與在發射器單元之實施互 補的方式加以解碼。例如，如果加速碼或迴旋碼被分別實 施於傳送器單元處時，一加速解碼器或威特比（Viterbi)解 碼器可用作解碼器48 8。來自於解碼器48 8之該解碼資料流 代表被回復之傳送資料流的估計值。 2. MMSE技術（空間處理） 對於MMSE技術，接收器單元實施將一接收符號向量l 預先乘以一矩陣以導出傳送符號向量2L的一初始MMSE 預估至，表示為： X = Mr 方程式（14)

矩陣經選定使得介於初始MMSE預估i與傳送符號向量 2L(即，間的一誤差向量L之均方誤差為最小。該矩陣 Μ可表示為： Μ = ΗΗ(ΗΗΗ + inn)·1 方程式（15) 依據方程式（14)與（15)，傳送符號向量2L初始MMSE預估 X可定為： 方程式（16) X == Mr -Ηη(ΗΗη + φηη)-1Γ -47-

1269549 (43) I的一未偏離最小均方誤差預估值（幻，可藉由將初始預估 X預先乘以一對角矩陣D；；1而獲得，如下式： X - D :1!, 方程式（17) \ 其中 ·

Dv—^ diag(l/vu，l/v22,…，1/vNrN) 而v i i係矩陣之斜角線元件，其可表示為： V - Hh + Η^Η)-1 處理後之接收符號向量的（即i之第i元件）可表示為： SNR/=feil 方程式（18) uu 其中Un係一誤差向量S之第i元件的變異量，其定義為 e = 2L* £ ?而該矩陣LL可表示為：

辽=i- 1 方程式（19) 如果第i傳送符號Xi之變異量（@)之平均等於1(1.0)，而 由方程式（19)化=丄-1，該接收符號向量之SNR可表示 為： SNRi=-^- 方程式（20) 1 - 預估調變符號（g)可經組合以獲得組合調變符號左，如上述 關於CCM1技術。 -48 - 1269549

(44) 圖4 C顯示空間/空間時間處理器4 1 0 c —具體實施例，其 能夠實施MMSE技術。類似於CCMI技術，矩陣ϋ與Inn可首 先依據接收到之先導信號及/或資料傳輸加以估算。加權 係數矩陣胜則將依據方程式（1 5)加以計算。 在空間/空間時間處理器410c中，來自於NR接收天線之 接收調變符號向量L流，將藉由一乘算器422預先乘以矩陣

以形成一傳送符號向量之初始預估至，如上述方程式 (I6)。初始預估茎係進一步藉由一乘算器424預先乘以斜角 線矩陣以形成傳送符號向量£的一未偏離預估至，如上 述方程式（1 7 )中所示。

再次，對於某些傳送處理方案，多個對應於用以傳送資 科成（许多傳送天線的預估調變符號i流可提供至一組 合器4 2 6，其組合橫跨時間、空間與頻率之冗餘資訊。該 組合調變符號坌於是將被提供至rX資料處理器4 8 〇。而對 於某些其他傳送處理方案，該預估調變符號|可直接提供 予RX資料處理器480。RX資料處理器480解調變、解交錯 與解碼對應於被回復之資料流的調變符號流，如上述。 預估調變符號i及/或組合調變符號i，也將提供予CSI處 理器448’其決定芫整或部份csi用於傳輸通道。例如， CSI處理器448可依據方程式（18)至（20)預估第i傳送信號 之SNR。用於傳送信號之SNR包含回報至發射器單元之部 份 C S I 〇 預估調變符號i將進一步提供予一適應性處理器42 8可 依據方程式（1 5 )與（1 7)分別地推導出矩陣Μ與斜角線矩陣 -49- 1269549 (45)

3. mmse-le技術（空間時間處理、 多個芝間時間處理技術可用以處理經由一時間-散佈性 通道接收之信號。這些技術包括使用時域通道同等化技 術’例如MMSE-LE、DFE、MLSE與其他可能之技術，結合 上述用於非散佈性通遒之空間處理技術。空間時間處理係 在RX ΜΙΜΟ/資料處埋器260之處於Nr輸入信號上實施。 在時間散佈性出現時，通道係數矩陣氐可在一延遲範圍 取得，而矩陣ϋ之各元件作為一線性轉換函數而非一係 數。在此情況下，通道係數矩陣Η可被寫成一通道轉換函 數矩陣ϋ(τ)之型式，其可表示為： H⑴叫hg(T)}用於1 si SNR，與1 SNt 方程式（21) 其中心⑴係由第j傳送天線至第i接收天線的一線性轉換 函數。如線性轉換函數心⑴的結果，接收信號向量£(〇係 通道轉換函數矩陣ϋ(τ)與傳送信號向量χ⑴的迴旋，其可 表示為·· r(t) = \Urmt-r)dr 方程式（22) 作為解調變函數的一部份（由圖4A中之解調器254所 實施），該接收信號經取樣以提供接收樣本。在不失通用 性下，時間-散佈性通道與接收信號可在下文說明中以一 離散時間表示法加以表示。首先，有關第』傳送天線在延 遲k之通道轉換函數向量b(k)可表示為： -50 - 1269549 (46) PP輝續頁 kj(k) = [hdk) h2j(k) Λ h〜(k)]T 用於 OSkSL 方程式（23) 其中h^k)係通道轉換函數之第k tap加權，有關第j傳送天 ^ 線與第i接收天線間之路徑，而L係通道時間分集之最大範 ^ 圍（在樣本區間内）。其次，延遲k之NRxNT通道轉換函數 、 矩陣可表示為： ii(k) = [kKk) 3b(k) Λ h 〜(k)]用於 OSkSL 方程式（24) 在樣本時間η之接收信號向量t(n)可表示為： · r(n) = 2]H(A：)x(/7-k) + n(n) = Ηχ(τ?) + n(n) 方程式（25) k=0 其中g係一 NR x (L+1)NT方塊構形矩陣，代表經取樣本之通 道矩陣轉換函數迁(k)，且可表示為： g = ⑼ S(1)AH(L)] 而l(n)係在L+ 1樣本區間抓取之接收樣本的L+ 1向量的序

列，其中各向量包含相對於N r接收天線之N r樣本，且可 » 表TF為 · l(n) 办-1) Μ _x(n - L) 傳送符號向量在時間η的一初始預估值至（η)，可藉由實 施接收信號向量L(n)之序列與2Κ+1序列、N R X Ν τ加權矩 陣MX k)的一迴旋而推導出，如下列： -51 - 1269549 (47) 發嗎第_•績·Κ X㈨=㈨咖-幻= 方程式（26) 其中这= [ΜΧ-Κ)八M(o) Λ Μ(κ)]，Κ係決定等化器過濾器延遲 範圍的參數，且 >(η + Κ) Μ一 r(«)= L(n) Μ U(卜Κ)」

加權矩陣Kk)之序列係經選定以最小化均方誤差。 MMSE之解答可說明為加權矩陣M_(k)之序列，其滿足下 列線性限制： 女=-κ 〇, Η^(-λ),〇， - Κ$λ< - L -L<X<0 0<λ<Κ 方程式（27) 其中K(k)係一 NR χ NR空間時間關聯矩陣之序列，其可表示 為： R(k) = E{r(n - k)rH (η)} = ^

min( L,L—A) m-riwx(0,，*) -L^k<L 方程式（28) 其他 其中cpnn(k)係雜訊自動關聯函數，其可表示為： ^n(k) = Ε{η(λ-^)ηΗ(λ)} 方程式（29)' 對於白色（暫時未關聯之）雜訊，ln(k) = ιηδ(1〇，其中 在此情況下只代表空間關聯矩陣。對於空間地與暫時地未 關聯之雜訊而各接收天線處之功率相等時，必^(k)= -52- 1269549 (48) 發碼巍瞒續頁·· σ2[δ(1〇。 方程式（2 7)可進一步表示為： 昼'或重"a；1 方程式（30) 其中E=係托布利（Toeplitz)方塊而方塊j，k係由K(j - k)給定，而 H(L)

S(L，1)

Μ H(〇)

Qk.NrxNt 其中Lmxn，係一 mxn零矩陣。 傳送信號向量在時間n的一未偏離MMSE-LE預估值i(n) 可表示為： x(«) = DvX(^) = DvMr(^) 方程式（3 1 ) 其中

D；1 =diag(\/vu ,1/ν22 ?Λ,1/νΝτΝτ) 方程式（32) 其中νυ係矩陣V第i個對角元件〇“係一純量），其可以表 示為： V-MH^R Η 方程式（33) 該誤差協方差矩陣有關該未偏離MMSE-LE可表示為： L = Π = [ί⑻一5ν Mr(zz)][x(/z)-r^^M^Dy]} 方程式（34) = I-D"vY-VDv +DyVDy -53 - 1269549 (49) 有關在第i傳送天線上傳送之符號的預估S Ν R最後可表示 為： 方程式（35) MMSE-LE技術可藉由圖4C中之空間/空間時間處理器 410c加以實施。在此情況下，乘算器4 2 2實施接收信號向 量L(n)之序列與加權矩陣M_(k)之序列的迴旋，以獲得初始 預估i(n)，如方程式（26)中所示。乘算器424實施將初始 預估至（η)預先乘以對角矩陣以獲得未偏離mmSE-LE預 估盒（η) ’如方程式（3 1)中所示。適應性處理器428推導出 方程式（30)中所示之加權矩陣虹(k)，與方程式（32)中所示 I對角矩陣。隨後之處理可依上述MMSE技術之類似方 式而達成。由第1傳送天線傳送之符號流的Snr可藉CSI處 理器448依據方程式（35)預估。 4· D F E技術（空間時間處挪j 圖4D係空間/空間時間處理器41〇d一具體實施例之方塊 圖其把夠男施DFE技術。在空間/空間時間處理器41〇d 中，來自於&接收天線之接收調變符號向量L(n)流，係藉 由正向接收處理器4 3 2處理以提供將回復之資料流的預 估調變符號。正向接收處理器432可實施上述CCMI或 MMSE技術’或者是某些其他線性空間同等化技術。加總 杏434隨後結合由一回授處理器44〇提供之預估失真成份 以及來自正向接收處理器43 2之預估調變符號，以提供使 失真成份幾乎移除之「同等化」調變符號。初始，預估失 -54- 1269549 發瞵辉银黌買 (50) 真成份係零而同等化調變符號僅等於預估調變符號。來自 加總器4 3 4之同等化調變符號係傳送符號向量2L之預估值 X 〇

對於某些傳送處理方式，對應於多數用於傳送一資料流 之傳送天線的多數之預估調變符號i流，可被提供予一組 合器4 3 6，其組合橫跨時間、空間與頻率之冗餘資訊。組 合之調變符號支於是被提供予RX資料處理器4 8 0。而對於 某些其他傳送處理方式，預估調變符號i可直接提供予RX 資料處理器4 8 0。RX資料處理器4 8 0解調變、解交錯與解 碼關於將回復之資料流的該調變符號流，如上文圖4 A所 述 °

經解碼之資料流也藉由通道資料處理器4 3 8，再予編碼 與再調變以「再調變」符號，其係於發射器處之調變符號 的預估值。通道資料處理器4 3 8對該資料流實施與在發射 器處相同之處理（例如編碼、交錯與調變）。來自通道資料 處理器43 8之再調變符號經提供予回授處理器440,其處理 該符號以推導出該預估失真成份。回授處理器440可實施 一線性空間等化器（例如一線性截線等化器）。 對於DFE技術，經解碼之資料流係用以推導出由已解碼 資訊位元產生之失真的一預估。如果資料流經解碼而無誤 差（或具最小誤差），則可準確地預估失真成份，而由已解 碼資訊位元產生之符號間干擾可被有效地消除。由正向接 收處理器43 2與回授處理器440實施之處理，通常係同時加 以調整以最小化同等化調變符號内符號間干擾之均方誤 -55 - 1269549 _— (51) I發霞轉頁 差（MSE)。DFE處理進一步詳加說明於前述Ariy avistakul等 之文獻中。 對於DFE技術，傳送符號在時間η的一初始預估i(n)向 量可表示為： X⑻=+ -免） 方程式（36) 其中L(n)係如上述方程式（25)中之接收調變符號向量，χ(η) 係由RX資料處理器480提供符號決策向量，Mf(k)，S k S 0 係由正向接收處理器43 2使用之（Κβΐ) (NT x NR)前授係數 矩陣之序列，而Mb(k)，1 S k S K2係由回授處理器440使用之 反2-(>^\1^)回授係數矩陣之序列。方程式（36)也可表示為： 方程式（37)

x(n) = r(n) + \{n) 其 中

Μ/ =咝(-κ,) Μ(-K, +1)八 M(0)]，Μ广[Μ⑴ Μ(2) λ M(K2)]， 办-1) _ "Κη + Κ,)" ί(π-2) ，且 £(勺= rO + Ki-i) Μ Μ 步-κ2)_ _ r⑻ , 如果使用MMSE標準以尋找係數矩陣，則最小化均方誤 差It、與M=b 之解答即可使用。供前授過濾之MMSE解答於 是可表示為： 二I"S_1 方程式（38) -56 - 1269549 _ (52) I發瞵說_續頁 其中 Η: Q(Kt-L)NaxMT H(L) H(L-l) M H(0) 而I係一由NR X NR方塊組成之（Ki + 1)NR X (Ki + 1)NR矩陣。昼 内第（i，j)方塊係定為： κ,-/+ι Ι(〇·)= Σ Η⑽+ /-7Ησ2ί的-/) 方程式（39)

回授過濾器之MMSE解答係： μ#)=- ΣΑωιι(卜力，i<k<K2y—κ, 方程式（40) 如上述之MMSE-LE，一未偏離預估|(n)可表示為： X(n) = Dvdfc x(n) ~ + 方程式（41) 其中 iVdfc ·

Wag(Vdfc l!，V吮，22，Λ，Vdfc，"r/Vr ) 方程式（42) 且VdtwHI、Y_dfe第i個對角元件，其可表示為 方程式（43) 〜〜Μ\〜

Yafc=MrH = H R Η 其合成誤差協方差矩陣係定為： -57- 1269549

(53) =Ϊ -SvarcXafc - VdfcD-ldfc 、和斗m、 万程式（44) 有關在第i傳送天線上傳送之符號的預估之SNR可表示 為： SNR- —= --^ 方程式（45)

Wdlb,7 1-Vdfcj/

5. 完整CSI技術（空間處理） 對於完整CSI技術，在凡1^接收天線之輸出處的接收信號 可表示於方程式（6)，其係： r = Hx + η 由通道矩陣與其共轭移項之乘積形成之漢密遜（Hermitian) 矩陣的特徵向量分解可表示為： Ηη Η = ΕΛΕη 方程式（46)

其中艮係特徵向量矩陣，而Α係特徵值的一對角矩陣，二 者之次元均為Ντ X Ντ。發射器使用該特徵向量矩陣E預調 節一組Ντ調變符號k，如上述方程式（5)中所示。由Ντ傳送 天線傳送來之預調節調變符號因而可表示為： X = 方程式（47) 由於2^过_係漢密遜，特徵向量矩陣係單位矩陣。因此，如 果k之元件具有相等之次方，2L之元件也具有相等之次方。 -58- 1269549 發瑪锶祕續頁 (54) 接收信號則可表示為： r - HEb + a 方程式（48) 接收器實施一通道-匹配-過濾操作，隨後以正確特徵向 量預先相乘。接收器實施一通道-匹配-過濾與預先相乘之 操作結果為一向量1，其可表示為： 方程式（49) z - EH HH HEb + EH ΗH n =AbL + n1

其中新雜訊項具有之協方差可表示為： 方程式（50) Ε{ήήΗ) = E(Eh Hh nnH HE) = ΕΗ Ηη HE = Λ 即雜訊成份與由特徵值給定之變異量不相關。I之第i成份 之SNR係 λ,，其係i之第i個對角元件。 完整CSI處理係進一步詳加說明於美國專利申請案序號 09/532,492 中 °

圖4B中所示之空間/空間時間處理器具體實施例可被用 以實施完整C S I技術。接收調變符號向量係經由匹配過濾 器4 1 2加以過濾，其將各向量[先乘以共軛移項通道係數矩 陣ϋΗ，如上述方程式（4 9)所示。過濾向量經進一步由乘算 器4 1 4先乘以正確特徵向量，以形成調變符號向量L之ι 的一預估值，如上述方程式（49)所示。對於完整CSI技術， 矩陣處理器420可被組態以提供正確特徵向量ΚΗ。隨後之 處理（例如由組合器4 1 6與RX資料處理器4 8 0)可如上述加 以實施。 對於完整C S I技術，發射器單元可依據特徵值給定之 -59- (55) 1269549

S N R選擇編碼方案與一調變方案（即一信號群）用於各 特徵向量。限制條件為通道條件並未在c s丨於接收器單元 處測f與提報之時間，與其用以在發射器單元處預調節該 傳輸之時間一者間之間隔有明顯改變，通信系統之性能可 等於一組具有已知SNR之獨立AWGN通道。 6· 收器處理 對於持、$/肖除接收器處理技術，初始N R接收信號經處 理以持々地在〜時間回復一傳送信號。隨著各傳送信號經 回k 〃將在回復下一個傳送信號前由接收信號處移除 (即消除）如果傳送資料流可被無誤差地解碼（或具最小 誤差）且如果通遒反應預估係合理地準確，則可有效地消 除接收L 5虎由於先前經回復之傳送信號之干擾，而各個將 被持績回復之各傳送信號之SNR將獲得改善。依此方式， 所有傳迗k號址可達到較高之性能（可能除了第一個將被 回復之傳送信號）。 圖5係"員不持續消除接收器處理技術處理N R接收信號 以回復Ν τ傳送作*站a %, τ坪疋仏唬的一流程圖。為求簡化，下列圖5之說

明假設（1)傳輸通道之數目等於傳送天線之數目（即NC=NT ’而傳輸通道係未使用OFDM之ΜΙΜΟ系統之空間子通 道）’及（2)每一傳送天線傳送一獨立資料流。 一開始在步騾5 1 2，接收器單元在N R接收信號上實施空 間及/或空間時間處理意圖隔開包括於接收信號内之該多 重傳送信號。空間處理可在該接收信號上實施，如果該 ΜΙΜΟ通道係非散佈性。其可能需要或需求在接收信號上 -60- 1269549 發瑪戴濟績荑 (56) 實施線性或非線性暫態處理（即空間時間處理），如果該 ΜΙΜΟ通道係時間-分集。該空間處理可依據CCMI、MMSE 或某些其他技術，而空間時間處理可依據MMSE-LE、 DFE、MLSE或某些其他技術。可達成信號隔離之數目取 決於傳送信號間關聯之數目，而如果傳送信號間具有較少 之關聯，則可以有較多之信號隔離。

空間或空間時間處理提供Ντ「後處理」信號，其係Ντ 傳送信號之預估。在步騾5 14，Ντ後處理信號之SNR則將 決定。在一具體實施例中，在步騾5 16SNR係由最高至最 低SNR依序加以分級，而具有最高SNR之後處理信號經選 定且進一步處理（即「經偵測」）以獲得一解碼資料流。此 偵測通常包括解調變、解交錯與解碼該經選定之後處理信 號。解碼資料流係在此疊代過程回復之傳送信號上的資料 流之預估。將被偵測之特定後處理信號也可依據某些其他 方案加以選定（例如藉由一排程或發射器單元明確地辨 識）。 在步驟5 1 8中，所有傳送信號是否已被回復將在此確 定。如果所有傳送信號均已回復，則接收器處理將終止。 否則，由於解碼資料流所致之干擾將被預估，而由接收信 號移除以產生「經修改」之信號用於下一疊代以回復下一 個傳送信號。 在步驟5 2 0，解碼資料流係用以形成由於在各接收信號 上之傳送信號（有關剛被解碼之資料流）所致干擾之預 估。干擾之預估可藉由首先再編碼該已解碼之資料流，交 -61 - 1269549 發嗎說_續頁 (57)

錯該再編碼資料與符號映射該交錯資料（對此資料流使用 與用於發射器單元處相同之解碼、交錯與調變方式）以獲 得一 「再調變」符號流。該再調變符號流係先前由Ν τ傳 送天線傳送而由NR接收天線接收之調變符號流的一預 估。該再調變符號流於是由預估通道反應向量I内之各N R 元件以推導出N R由於第j個已回復傳送信號所致之干擾信 號。在步騾522，該向量kj係（NR X Ντ)通道係數矩陣Η的特 定一行。該>^干擾信號於是由關接收信號減去以推 導出N R經修改信號。這些修改之信號代表接收天線處之 信號，如果由於解碼資料流之成份未被傳送（即假設已有 效實施干擾消除）。 在步騾512至5 16之處理實施於是將在NR修改信號上重 複（而非收信號）以回復另一傳送信號。步騾5 12至5 16 因此將對各個將回復之傳送信號重複，而如果有另一個傳 送信號將被回復則步騾520與5 22將實施。

對於第一次疊代，輸入信號係來自於Nr接收天線之Nr 接收信號。而對於持續之各疊代，輸入信號係來自於前次 疊代由干擾消除器來之改信號。各次疊代之處理係 以一類似方式適當地替代輸入信號而進行。更明確言之， 在第一次疊代之後之各次疊代，在先前疊代偵測之信號假 設將被消除，因此在隨後之各疊代通道係數矩陣之範圍將 減小。 持續消除接收器處理技術因而實施多次疊代，每一將回 復之傳送信號一次疊代。各次疊代（除最後）實施一兩部份 -62 - 1269549 發螞說_績買 (58) 發嗎缵頁 處理以回復一傳送信號與產生下一疊代所需之修改信 號。在第一部份中，空間處理或空間時間處理係在N R接 收信號上實施以提供Ν τ後處理信號，而該後處理信號之 一係經偵測以回復對應此傳送信號之資料流。在第二部份 (其在最後疊代將不需要被實施），由於該解碼資料流所致 之干擾將從接收信號中消除以推導出回復成份已被移除 之修改信號。 一開始，第一疊代之輸入信號L1係接收信號L，其可表 示為 ： η Μ 方程式（51) 這些輸入信號為線性或線性處理以提供Ντ後處理信號 I1，其可表示為： f m I txl 1¾ Μ l^r ______」 方程式（52) 後處理信號之SNR可加以預估，其可表示為： 方程式（53) 該後處理信號之一經選定用於進一步處理（例如具有最 高SNR之後處理信號）以提供一解碼資料流。此解碼資料 流於是將用以預估由該回復信號產生之干擾i1，其可表示 為： -63 - 1269549 (59) 1 " Μ 方程式（5 4) 义 於是在此次疊代，干擾i1將由輸入信號向量Li中減去，以 推導出包含用於下次疊代之輸入信號向量L2的修改信 號。干擾消除作用可表示為：

方程式（55)

相同之處理於是將在下一疊代重複，而該向量包含用 於此疊代之輸入信號。 以持續消除接收器處理方案’每一次疊代將回復一傳送 信號，而第j個傳送信號之SNR將在第k次疊代回復，而 <可 被提供作為使用於此回復信號之傳輸通道的C S I。舉例而 言’如果第一後處理信號X丨係在第一次疊代中回復，第二 後處理信號X〗係在第二次疊代中回復等等，而％後處理信 號V將在最後疊代中回復，則可被提報用於這些回復信 號之CSI可表示為：r = 〇;，，22,.，以]。 圖4E係能夠實施持續消除接收器處理技術之RX ΜΙΜΟ/ 資料處理器260e的方塊圖。由（多達）Ντ傳送天線傳送之信 號係由各NR天線252a至252r接收且分配路徑至各自的解 調器2 5 4。各解調器2 5 4處理各自的接收信號與提供一接收 調變符號流至RX ΜΙΜΟ/資料處理器26〇e。 對於使用OFDM之ΜΙΜΟ系統，RX MIM〇/資科處理器260e -64 - 1269549

(60) 可用以處理來自供各NF頻率子通遒用於資料傳輸之^接 收天線的該NR调變符號流。而對於未使用〇FDM之ΜΙΜΟ . 系統’ RX ΜΙΜΟ/資料處理器26〇e可被用以處理來自Nr接收 ： 天線之NR調變符號流。 < 在圖4E中所不的一具體實施例，mM〇/資料處理器 260e包括許多持續的（即串聯的）接收器處理階段45〇，每 一個各傳送信號一階段用於回復。在一傳送處理方式中， 資料流係在各傳輸通道上傳送，而各資料流係獨立處理 · (例如使用其自有之編碼與調變方案）且由各自的傳送天 線傳送。對於此傳送處理方案，資料流之數目係等於傳送 信號之數目’也等於供資料傳輸之傳送天線的數目（其可 為可用（傳送天線的子集）。為求明確表示此傳送處理方 案，RX ΜΙΜΟ/資料處理器260e特此說明。 各接收器處理階段450 (除了最後階段45〇n)包括一通道 ΜΙΜΟ/資料處理器460耦合至一干擾消除器47〇，而最後階 段450η只包括通道ΜΙΜΟ/資料處理器46〇η。對於第一接收 參 器處理階段450a ’通道ΜΙΜΟ/資料處理器46〇a接收與處理 來自解調器254a至25打之NR調變符號流，以提供第一傳送 7[吕號一解碼資料流。而對於各個第二至最後階段450b至 450η，該階段之通道ΜΙΜΟ/資料處理器46〇接收與處理來 : 自前一階段之干擾消除器的〜^經修改之符號流，以推導 ： 出由該階段回復供該等傳送信號用的一解碼資料流。各通 道ΜΙΜΟ/資料處理器460進一步提供csi (例如SNR)用於相 關之傳輸通道。 -65 - (61) 1269549

對於第— 、一接收器處理階段450a，干擾消除器470a接收來 自所有Μ ^ 調器254s之NR調變符號流。而對於第二至最後 · I ^ 器、 ’干擾消除器4 7 〇接收來自前一階段之千擾消除 ' R、、二修改之符號流。各干擾消除器4 7 0也接收來自相 ，‘ Θ階段士、s _ * 、u 、遒MIM0/資料處理器460之解碼資料流，與實 施處理（存,1 4 如編碼、交錯、調變、通道反應等等）以推導出 Y系^1U ^ ^ ^ < 預估的nr再調變符號流，由於接收調變符 二4對應於此解碼資料流。再調變符號流於是將由接收調 _ 又#號：μ中減去’以推導出包括所有除了減去的（即經消 除）< 干擾成份的Nr修改符號流。該Nr經修改符號流於是 將提供至下一階段。 在圖4£中’經顯示的一控制器2 7 〇係耦合至RX μίμο/資 料處理器26〇e且可被用以主導持續消除接收器處理内之 各步騾。 圖4E顯不當各資料流傳送透過各自的傳送天線，可用 於直接万式的一接收器構造（即對應於各傳送信號的一資 料流）。在此情況下，各接收器處理階段45 0可經操作以回 復傳送信號之一，與提供對應於該回復傳送信號之解碼資 料流。 對於某些其他傳送處理方案，一資料流可透過多重傳送 天線、頻率子通遒及/或時間區間傳送，以分別提供空間、 頻率與時間分集。對於這些方案，接收器處理開始先推導 出在各來、率子通遒之各傳送天線上傳送之信號的接收調 變付唬流。用於多重傳送天線、頻率子通道及/或時間區 -66 - 1269549

(62) 間之調變符號，可依與在發射器單元處實施之解多工互補 之方式加以組合。組合調變符號之流於是經處理以提供相 對之解碼資料流。 圖4F係通道ΜΙΜΟ /資料處理器460x的一具體實施例的 方塊圖，其可用於圖4E中之各通道ΜΙΜΟ/資料處理器460a 至460η。在此具體實施例中，處理器46〇χ包括一空間/空間 時間處理器410χ耦合至RX資料處理器480。

空間/空間時間處理器41 Οχ在N r輸入信號上實施空間或 空間時間處理。空間/空間時間處理器410χ可實施非散佈 性通道之CCMI、MMSE或某些其他空間處理技術，且可實 施用於一散佈性通道之MMSE-LE、DFE、MLSE或某些其他 空間時間處理技術。 圖4G係一干擾消除器470x—具體實施例的方塊圖，其可 經使用於圖4E中之各干擾消除器470。在干擾消除器47〇χ 中，來自於相同階段内之通道ΜΙΜΟ/資料處理器46〇之解 碼資料流（k)，經由一ΤΧ資料處理器210χ再編碼、交錯與 再調變以提供再調變符號，其係在MIM〇處理與通道失真 前在發射器處之調變符號的預估。τχ資料處理器21〇乂實 施與在發射器單元處對該資料流相同之處理（例如解碼、 交錯與調變）。該再調變符號於是被提供予一通道模擬器 4 7 2 ’其以預估之通道反應處理該符號俾提供由於解碼資 料流所致千擾之預估。 對於一非散佈性通遒，通道模擬器47 2將有關第j傳送天 線之調變符號流乘以該向量匕，其係介於該資料流經回復 -67- 1269549

(63) 之第j傳送天線與各N R接收天線間之通道反應的預估。該 向量L可表示為：

方程式（56)

A 且係通道反應矩陣產之預估的一行，其可表示為：

方程式（57) H =

Κι (2 A \nt h 八 石2,NT Μ MO Μ

^Nk,2 ^ ^Nft.NT 矩陣i可在相同階段内由通道ΜΙΜΟ/資料處理器460加以 提供。 如果關於第j傳送天線之再調變符號流係表示為χ』，則 由於第j回復傳送信號之預估干擾成份P可表示為： K)

Μ 方程式（58)

KrxJ 基於在第j傳送天線傳送的符號流，干擾向量内之N R 元件對應於各N R接收天線處接收信號的成份。各向量之 元件代表由於在相關接收調變符號流内之解碼資料流的 一預估成份。這些成份係對>^&接收調變符號流（即向量Lk) 内其餘（尚未經偵測出）之傳送信號的干擾，且係藉一加總 器4 74由接收信號向量Lk減去（即消除），以提供已移除來 -68 - 1269549

(64) 自解碼資料流之成份的一修改向量f+i。此消除可表示如 方裎式（55)中所示。經修改之向量Lk+1經提供為下一接收 M 器處理階段之輸入向量，如圖4 E中所示。 * 對於一散佈性通道，向量i係由定義於一方程式（23)中 ： 之通道轉換函數向量（i(k)，0 S k S L)的預估所取代。於 是在時間η之預估干擾向量p (η)可表示為：

方程式（5 9) ^Kj{k)Xj{n-k)

Jt=S〇 iA 卿

Ic^Q M .*=〇 其中xj(n)係時間n之再調變符號。方程式（59)有效地以用 於各傳送-接收天線對之通道反應預估以迴旋再調變符 號。 為求簡化，圖4E中所示之接收器架構提供（接收或經修 改）之凋變符號流予各接收器處理階段4 5 〇，而這些流中由 於先前解碼資料流所致之干擾成份已移除（即消除）。在圖 4E所不的一具體實施例中，各階段移除由於先前解碼資 料流所致之干擾成份。在某些其他設計中，可將接收調變 符號流提供至所有階段，而各階段可實施消除來自所有先 前解碼資料流之干擾成份（其可由前一階段提供"干擾消 除可掠過一或多個階段（如果資料流之SNR較高）。可對圖 4E中所示接收器架構進行各種修改而仍落入本發明之範 圍。 -69- 1269549

(65) 持續消 國申請專 等在標題 資料傳輸 其以引用 7. HJ 完整或 訊。可當 於下。 在一具 號功率除 輸通道用 SNR也可 體實施例 SNR指標 在另一 加雜訊功 輸通道或 在又另 功率與雜 通道或一 在又另 上一串列 除接收器處理技術經進一步詳加說明於前述美 利案序號09/854,235中，以及在由p w w〇lniansky 為「V-衝擊：透過廣泛分集無線通道達成極高 率之架構」，義大利比薩發行ISSSE-98之文獻中， 方式在此併入。

提報完整或部份C 5U 部份CSI可包含任何型式表示通信鏈路特徵之資 作完整或部份CSI提供之各種型式資訊範例達述

部份C SI 體實施例中，部份CSI包含SNR，其經推導為信 以雜訊加干擾功率。S NR通常經預估且提供各傳 於資料傳輸（例如各傳送資料流），雖然，累計之 提供予多數之傳輸通道。SNR之預估在又另一具 中，在一具體實施例中，SNR之預估將映射至一 ，例如使用一查詢表。 具體實施例中，部份CSI包含一信號功率與干擾 率。這二成份可分開地加以推導，且提供予各傳 一組用於資料傳輸之傳輸通道。 一具體實施例中，部份CSI包含信號功率、干擾 訊功率。這三個成份可經推導出以提供予各傳輸 組用於資料傳輸之傳輸通道。 一具體實施例中，部份c S I包含信號對雜訊比加 各可觀測之干擾的干擾功率。此資訊可經推導出 1269549 (66) 而供各傳輸通道或一組用於資料傳輸之傳輸通道。

在又另一具體實施例中，部份c s I包含矩陣型式之信號 成份（例如NR X Ντ複合輸入供所有傳送-接收天線對），與 矩陣型式之雜訊加干擾成份（例如Nr χ Ντ複合輸入）。發 射器單元於是可正確地組合信號成份與雜訊加上干擾成 份並且適當之傳送-接收天線對推導出各傳輸通道用於資 料傳輸之品質（例如在接收器單元處接收之各傳送資料流 的後處理SNR)。 在又另一具體實施例中

流的一資料傳輸率指標。將使用於資料傳輸之傳輸通道』 貝可在開始加以決定（例如依據傳輸通道之S ν r預估），$ 有關經決定通道品質之資料傳輸率於是可經辨識（例如食 據一查詢表）。經辨識之資料傳輸率係最大資料傳輸率々 指示，其可在傳輸通道上傳送需求之性能位準。該資料詞 輸率可被映射至一資料傳輸率指標（DRI)且由其代表，其 可有效地予以編碼。例如，㈤果(多達)七個可用之资料傳 輸率係由發射器單元的各傳送天線加以支援，則一 3 _位元

值將可被用以代表七玄D 以DRI其中例如零可表示零資料傳 率（即不使用該傳送天毺、，^ , 迗天，'泉）叩1至7可用以表示七個不同的 資料傳輸率。在一典型之每放士 ^ ]的

褚#、 ，、土乏κ她中，通道品質量度（例如SNI 預估)可依據例如-查詢表直接映射至㈣。 -在又另-具體實施例中，部份csi包含將用於發 各傳送資料流之特定處理方案的-指標。在此具體實 列中，指標可辨識將用於傳送資料流之該特定編碼與調 -71-

1269549 (67) 辦方案’以達成^ ^ <十生能位* $ ° 在又另一具體實施例中，部份C s 1包含用於傳輸通道之· 特定品質量度之不同指標。一開始，傳輸通遒之SNR或DRI ' 成某些其他品質量度經決定與提報如同一參考量度值。隨 r 後，持續監控傳輸通道之品質，而後決定上次提報量度與 現行量度間之差異。該差異於是可量化成一或多個位元， 而經量化之差異經映射至且由差分指標所代表，其隨後被 加以提報。差分指標可以一特定等級大小表示上次提報量 鲁 度值增加或減少（或維持上次提報之量度值）。例如，差分 指標可表示（1)用於一特定傳輸通道之可觀剛SNR已增加 或減少一特定等級大小’或（2)應調整一特定量之資料傳 輸率，或某些其他改變。該參考量度值可經迥期性傳送以 確保在差分指標内之誤差及/或這些指標之誤差接收不合 累積。

完整CSI 在一具體實施例中，完整CSI包含固有楔式加上任何表 示或等於SNR之其他資訊。例如，SNR相關次： 、— 貝訊可為母^一 固有模式之資料傳輸率指示、將使用於每— 母 固有模式之編 碼與調變方案的指示、每一固有模式之幹％ 仏竣與干擾功率、 每一固有模式之信號對干擾比等等。上 上途部份CSI之資訊 也可經提供為SNR相關資訊。

在另一具體實施例中，完整C S I包厶 ,c . H ^ 口 一矩陣！=迁η迀。此 矩陣Α足以決定通道之固有模式與特 啊攸值，且可為通道之 更有效表示（例如可需要較少位元以傳适完整csi)。 -72- 1269549 (68) pwmmm 差異更新技術也可被用於所有之完整c s i資料型式。例 如，完整c s I特徵之差異更新可被定期發送，當通道改變 某些數等等。 其他型式之完整或部份CSI也可被使用而落入本發明之 範圍。通常，完整或部份CSI包括可被用以在發射器單元 處調整處理之任何型式的足夠資訊，以致可達成傳送資料 流所需求之性能位準。

推導與提報CSI 可依據由發射器單元傳送與在接收器單元接收之信號 推導出CSI。在一具體實施例中，CSI係依據包括於傳送 信號内的一先導推導出。另一選擇或额外地，可依據包括 傳送信號内之資料推導出CSI。

在另一具體實施例中，CSI包含一或多個在由接收器單 元至發射器單元之反向鏈路上傳送之信號。在某些系統 中，關聯作用可存在於下行鏈路與上行鏈路間（例如分時 雙工（TDD)系統，其中上行鏈路與下行鏈路以一分時多工 方式分享相同系統頻寬）。在這些系統，下行鏈路之品質 可依據上行鏈路之品質加以預估（至一必要之準確程 度），其可依據由接收器單元傳送之信號（例如先導信號） 加以預估。在上行鏈路上傳送之先導信號於是將代表一平 均值，發射器單元可藉以預估在接收器單元處可觀測到之 CSI。在TDD系統中，發射器單元能推導出通道係數矩陣 H (例如依據在上行鏈路上傳送之先導）、說明傳送與接收 陣列副本間之差異與在接收器單元接收雜訊變異量之預 -73 - 1269549

(69) 估。陣列副本間之差異可藉一可涉及在接收器單元與發射 器單元間回授之定期校準步驟加以解決。 * 信號品質可在接收器單元依據各種技術加以預估。某些 這種技術係在以下的專利中說明，其皆讓渡予本發明受讓 -人，在此以引用方式併入： • 1998年8月25日頒行之美國專利第5,799,005號，標題為 「用於在一 CDMA通信系統中決定接收先導功率與路 徑損耗之系統與方法」； φ • 1999年5月1 1曰頒行之美國專利第5,903,554號，標題為 「用於在一展頻通信系統中測量鏈路品質之方法與 裝置」； •分別於1991年10月8日與1993年1 1月23日頒行之美國 專利第5,056，109，與5,265，119號，標題均為「用於在 CDMA蜂巢式行動電話系統中控制傳輸功率之方法與 裝置」：及

• 2000年8月1曰頒行之美國專利第6,097,972號，標題為 「用於在CDMA行動電話系統中處理功率控制信號之 方法與裝置」。 C S I可使用各種C S I傳輸方案回報至發射器單元。例 如，C SI可以完整、差別地或其組合加以發送。在一具體 實施例中，完整或部份C S I係定期地提報，而差異更新則 依據先前傳送之CSI發送。如完整CSI之範例中，更新資 料可為經提報之固有模式的修正（依據一誤差信號）。該特 徵值通常不如固有模式改變地那麼快，因此這些可以一較 -74 - (70) 1269549

低之速率更新。在另一具體實施例中，CSI只有在有改變 時才發送（例如當該改變超過一特定之臨界值），其可能降 * 低回授通道之有效速率，如部份cs；[之範例，該SNR只有r· 在改變時才被送回（例如差別地）。對於一 〇FDm系統（具或， 不具ΜΙΜΟ)、可採用頻率域之關聯以允許減低將被回授之 csi數量。如同使用部份cs;[之0FDM系統的範例，如果對 應於用於nm頻率子通道的特定空間子通道之snr係類 似，該SNR與當其此條件為真時之第一與最後頻率子通道 φ 可被提報。其他減低CSI資料回授量之壓縮與回授通道誤 差回復技術也可使用且落入本發明之範圍。 各種用於CSI之資訊型式與各種CS][提報機制係經說明 於1997年11月3曰申請之美國專利申請案序號〇8/963,386 中，標題為「用於高速率封包資料傳輸之方法與裝置」， 其讓渡予本申請案之受讓人，以及在「TIE/ELA/IS_856 cdma2000高速率封包資料無線界面規格」中，其均在此以

使用在此說明之部份CSI (例如CCMI、MMSE、MMSE-LE 與DFE)技術或者是完整CSI技術中之一，可獲得用於接收 信號之各傳輸通道的完整或部份CSI。用於傳輸通道之經 決定完整或部份CSI於是可經由反向通道被回報至發射 器單元。對於部份C SI技術，一適應性處理可無須完整之 CSI而達成。對於完整CSI技術，足夠資訊（且無須顯性特 徵值與固有模式）將回授至發射器單元以有助於計算各頻 率子通遒使用之特徵值與固有模式。藉回授該CSI，將可 -75- 1269549

(71) 能實施適應性處理（例如適應性編碼與調變）以改善ΜΙΜΟ 通道之使用性。 請回顧圖2 A，在下行鏈路上，由rX ΜΙΜΟ處理器2 6 0決 \ 定之完整或部份CSI (例如通道SNR)將提供至一 ΤΧ資料處 ， 理器2 8 0，其處理c S I且提供經處理之資料至一或多個調 變器2 5 4。碉變器2 5 4進一步調節經處理之資料且將c s I經 上行鏈路傳回基地台。 在基地台104處，經傳送之回授信號由天線224接收、由 解調器222解調變與提供至一 rX ΜΙΜΟ/資料處理器240。 RX ΜΙΜΟ/資料處理器240實施與在ΤΧ資料處理器280處之 實施互補的處理，且回復經提報之完整/部份C S I，其接著 將提供至ΤΧ資料處理器210與ΤΧ ΜΙΜΟ處理器220且由其 用以調整該處理。 基地台104可依據來自終端機106之完整或部份CSI調整 (即適應）其處理。例如，用於各傳輸通道之解碼可經調整 使該資訊位元率匹配由通道S N R支援之傳輸能力。此外， 傳輸通道之調變方案可依據通道SNR加以選定。其他處理 (例如交錯）也可加以調整而落入本發明之範圍。依據經決 定之通道SNR對各傳輸通道處理之調整允許ΜΙΜΟ系統達 成高性能（即達到特定性能位準之高通量或位元率）°適應 性傳送處理可被應用至單一載子ΜΙΜ0系統或多重載子基 礎ΜΙΜΟ系統（例如一使用0FDM之ΜΙΜ0系統）。 在發射器單元處編碼之調整與調變方式之選擇可依據 許多技術而達成’某些此技術係在上述美國專利申請案序

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(72) 號 09/776,975，09/532,492，與 09/854,235 中說明。 部份CSI技術（例如CCMI、MMSE、MMSE-LE與DFE技術） · 與完整CSI技術係一接收器處理技術，其允許一 ΜΙΜΟ系統 ^ 使用藉利用多重傳送與接收天線產生之額外範圍，其係利 1 用ΜΙΜΟ的一主要優勢。部份CSI技術可允許使用與完整 CSI之MEMO系統相同數目之調變符號用於各時槽内傳 送。然而，接收器處理技術也可與在此說明之完整/部份 C S I技術結合使用而仍落入本發明之範圍。類似地，圖4 B 至4 E代表接收器單元的四個具體實施例，其能處理ΜΙΜΟ 之傳輸、決定傳輸通道之特徵（例如SNR)與提報完整或部 份C S I回到發射器單元。其他依據在此出現與其他接收器 處理技術而設計之技術可視為在本發明之範圍。 IV. 適應拄再使用 本發明一特點提供技術以（i)在系統之細胞間劃分與分 配可用之系統資源（例如頻譜），及（2)分配各細胞内之資 源予終端機供資料傳輸。動態地及/或適應地分配資源至 細胞之能力與細胞能具智慧地分配資源至終端機之能 力，可使系統達成高位準之效率與性能。 在修〃丁-再使用系統中，在一細胞中可由一終端機使用 之「通道」只有當另一細胞也具有相同通道再使用模式 時’才可被另一細胞再使用。例如，考慮一含有細胞1、2 與3之3 -細胞再使用群集。在此方案中，不同通道組經分 配至位於此第一再使用群集之各細胞。各通道可為TDM系 統内的一時槽、CDM系統内的一編碼通道、FDM/OFDM系

-77- 1269549 _ (73) I爹明鎳明續買 統内的一頻率子通道等等。分配至一再使用群集内之任何 細胞之該組的通道，係正交於分配至群集内其他細胞之其 他組的通道。再使用群集係以某些指定方式在整個網路中 重複。此策略降低或消除由在一再使用群集中之終端機造 成的共同干擾。雖然修訂-再使用方式可被用以使終端機 能符合最小需求SNR之百分比最大，其大體上仍有所不足 因為其利用一高再使用因子。

圖6A顯示一系統中之終端機達到SNR的累積分佈函數 (CDF)之範例，其依據由模擬終端機隨機分佈於整個覆蓋 範圍所獲得之許多再使用模式。水平軸之X代表SNR，而 垂直軸代表一特定終端機之S NR達到少於水平軸中所示 值，即P(SNR < X)之或然率。如圖6A中所示，實際上無終 端機達到低於0 dB之SNR。圖6A也顯示較大SNR之或然率 隨著較大之再使用而增加。因此7 -細胞再使用模式之 P(SNR > X)係大於1 -細胞再使用模式之P(SNR > X)。

圖6 A中之SNR CDF可被用以特徵化系統之潛在性能。如 範例中，假設需要至少10 dB之SNR以在99.99%之時間中符 合1 Mbps之最小瞬間位元率。使用再使用因子為一（即 N R E U S E = 1，每一細胞均再使用相同通道），未達成需求性 能之然率（即中斷之或然率）將近12%。類似地，細胞再使 用因子為3、4與7對應之中斷或然率分別為5.4%、3.4%與 1.1%。因此為使99%之終端機達成10 dB之SNR，在此範例 中需要再使用因子至少為柒（NREUSE 2 7)。 圖6 B顯示1 -細胞再使用模式之細胞内的終端機達到 -78 - 1269549 _ (74) I發秀愈辞缓頁

SNR CDF的範例。對於上行鏈路，圖6B内之SNR CDF係在 基地台處達成，供各細胞内各通道上以全功率傳送的一終 端機。而對於下行鏈路，所有細胞均以全功率傳送時SNR CDF可在終端機處達到。在二情況下，終端機係不均勻地 分佈（即隨機定位）於細胞内。該SNR CDF提供表示細胞内 終端機具有之SNR大於一特定SNR值的百分比。由圖6B， 可看出細胞内具有不同的SNR特徵與可能達到不同性能 位準或特定性能位準之終端機，可能需要以不同的功率位 準傳送。具有至服務細胞之路徑損耗較小的終端機，通常 具有較高之SNR，其意味著將能夠達成較高之通量。 在一典型之系統中，系統中較大百分比之終端機能夠達 到使SNR等於或超過設定點。該設定點係需要達成需求性 能位準的一特定SNR，其可經量化為如在1% BER或0.01% 中斷或然率或某些其他標準時的一特定平均資料傳輸

率。對於這些終端機，一再使用模式為一（NREUSE = 1)可被 用以達到系統之高效率。系統中只有一部分之終端機通常 係隨時處於不利之狀態。對於該部分SNR達到低於設定點 之終端機，某些其他再使用方案及/或技術將可被利用以 提供需要之性能。 適應性再使用方式將在此提供以動態地及/或適應性劃 分與分配可用的系統資源至細胞，依據許多因子例如可觀 測到之載入條件、系統需要等等。再使用計劃係在一開始 即經定義，而各細胞係分配一部份之整體可用的系統資 源。分配可使各細胞同時使用整個可用資源的大部份，如 -79 - 1269549 (75) 需求的或必須的。隨著系統改變，再使用計劃可被重新定 義以便在系統中反映改變。以此方式，適應性再使用計劃 可達到一極低效率之再使用因子（例如接近1 )，而能滿足 其他系統需求。

系統資源也可經劃分使得各細胞可分配到一組具有不 同性能位準之通道。對於例如輕度分享通道及/或結合鄰 近細胞低傳送功率位準，可達成較高之性能。相反地，較 低性能可起因於例如通道之低傳送功率位準。藉由定義通 道不同的退讓因子，可獲得具有不同性能位準之通道，詳 如下文。 在上行鏈路上，各細胞内之終端機依據終端機之干擾容 許誤差位準與通道之性能被指定至通道。例如，需要較佳 之防止干擾的不佳終端機可被指定至可提供較多保護之 通道。相反地，具有利傳播條件之優勢終端機可被指定至 較重度共用及/或使用時具有相對較大干擾位準之通道。

圖6C係一 3 -細胞再使用模式（即NREUSE = 3)的資源劃分 與分配之具體實施例圖式。在此範例中，系統資源經劃分 成1 2片段。區分可實施於時間、頻率或編碼域或其組合。 因此，圖6C中之水平軸可代表時間或頻率中之一，取決 於係利用TDM或FDM/OFDM。例如，該12片段可代表一 TDM 基本方案之12個分時多工時槽對或一 FDM基本方案之12 個頻率帶。各個片段在此也可稱為一「通道」，而各通道 係正交於其他通道。 對於3 -細胞再使用模式，系統資源可藉由聚集可用通道 -80- 1269549 (76) _曝說《續頁 成為3組而加以劃分，而一 3 -細胞群集内之各細胞可分配 一通道組。各通道組包括部份或所有12可用通道，取決於 被利用之特定再使用方案。對於圖6 C中所示之具體實施 例，各細胞經分配一相等數目之通道，細胞1被分配通道1 至4、細胞2被分配通道5至8，而細胞3被分配通道9至1 2。 在一些其他具體實施例中，各細胞可被分配各自可包括任 何數目之通道的通道組，其中部份也可分配予其他細胞。

1. 適應性再使用方案 適應性再使用方案可經設計以採用通信系統之某些特 徵，以達到高系統性能。這些系統特徵包括負載效應與終 端機對不同干擾的容許誤差。

細胞處之負載影響系統之整體性能（例如通量）。在低負 載下，可用的系統資源可被劃分成「正交」通道組，其於 是可被指定予細胞，在一再使用群集中每一細胞一通道。 因為在各組中之通道係正交於其他組之通道，在這些正交 通道上之干擾較低，而高C/Ι值即可達成。隨著負載增加， 各組中之正交通道數目可能不足以符合需求，而細胞可經 允許以脫離只使用該正交通道之限制。在非正交通道上之 傳輸增加了在使用通道内可觀測到之平均干擾位準。然 而，藉適當控制非正交通道上之傳輸位準，即使在較高負 載時干擾量仍可被控制而達成高性能。 隨著負載增加，要求資料傳輸之現用終端機的數目也增 加，而一細胞可能選擇排程用於資料傳輸與指定予通道之 不良終端機也增加。各不良之終端機呈現對系統内其他終 -81 - 1269549 _ (77) I發嗎說艇讀页

端機之干擾，而該干擾位準可（部份）取決於終端機對服務 中之細胞，與對其他鄰近細胞與終端機之相對位置。具有 較大鏈路限度之終端機對干擾有較大之容許誤差。該終端 機之不同干擾特徵可被採用於排程終端機與指定通道，以 達成緊湊地再使用（即接近1 )。特別是當負載增加，具對 干擾有較高容許誤差之終端機可被指定至具有較大接收 高干擾位準可能性之通道。

圖7係一適應性再使用方案之程序700的一具體實施例 之流程圖。再使用計劃之產生與再使用計劃對系統條件改 變之適應性，可與系統正常操作併同實施。

一開始，在步騾7 1 0系統依一或多個參數且根據為系統 收集而可被儲存在一資料庫7 3 0之資訊加以分類。例如， 隨著在各細胞（對於上行鏈路）處所觀測，或在各終端機 (對於下行鏈路）處所觀測，可加以決定終端機所經歷之干 擾，而一干擾特徵分類即可產生。干擾特徵分類可在一細 胞基準上實施，且可參與產生干擾位準的一統計特徵分 類，例如功率分佈。用於特徵分類之資訊可定期予以更 新，以考慮到新細胞與終端機，且可反映系統内之改變。 在步驟7 1 2，可使用產生之系統特徵分類與其他系統限 制與考量加以定義再使用計劃。再使用計劃包含各種成 份，例如一特定再使用因子NREUSE與依據再使用因子 NreuSE的一特定再使用細胞配置。例如，再使用因子可符 合一卜細胞、3 -細胞、7 -細胞或，1 9 -細胞再使用模式或 群集。再使用因子之選擇與再使用細胞配置之設計，可依 -82- 1269549 (78) 赘瑪說敏績頁 據在步驟7 1 0產生之資料與任何其他可用的資料達成。該 再使用計劃提供用於操作系統的一體制。

在步驟7 1 4，額外的系統參數及/或操作條件也可加以定 義。此通常包括劃分整個可用系統資源成為通道，以該通 道對應至時間單元、頻率子通道、編碼通道或某些其他單 元。將利用之通道Nch數目可依據在步騾712定義之再使用 計劃加以決定。可用的通道於是將關連至各組而各細胞經 分配一各自的通道組。該組可包括重疊通道（即一特定通 道可被包括於一個以上之組内）。資源劃分與分配將進一 步詳述於下。 其他參數也可在步騾7 1 4中定義，例如傳輸間隔、系統 内細胞之設定點、關連至分配通道之退讓因子、退讓因子 界限、調整退讓因子之步騾大小與其他。退讓因子決定通 道峰值傳送功率位準之減低。將進一步詳述於後之這些參 數與條件，係在正常操作下細胞將遵循的一組操作規則。

系統接著依據經定義之再使用計劃與細胞及/或終端機 傳送資料加以操作（例如排程）。在操作中，系統性能在步 驟7 1 6中將依經定義之再使用計劃加以評估。此評估可包 括例如決定介於各終端機與數個鄭近細胞間之有效路徑 損耗，以及相關鏈路限度、通量、中斷或然率與其他性能 之量度。例如，各細胞各通道内經排程之各終端機的有效 鏈路限度可藉以決定。依據計算出之鏈路限度，系統平均 通量以及終端機個別性能的一預估即可產生。 一旦系統性能經評估出，在步騾7 1 8中將可做出經定義 -83 - 1269549 (79)

之再使用計劃之效率（即性能）的相關決定。如果系統性能 未被接受，則該處理將回復至步驟7 1 2而該再使用計劃將 再行定義。系統性能可不被接受，如果其不符合一組系統 需求及/或未達成需求的性能位準。再行定義之再使用計 劃可包括各種操作參數之改變，且甚至可包括選擇另一再 使用模式及/或再使用細胞配置。例如，如果遭受過量之 干擾，該再使用模式可予以增加（例如由3 -細胞至7 -細 胞）。步騾7 1 2至7 1 8可交替地實施直到系統目標達成（例如 最大化通量而同時滿足在覆蓋範圍内之終端機的最小性 能需求）。步騾7 1 2至7 1 8也代表系統操作時的一進行中之 處理。 如果系統性能係可接受（即符合系統需求），則將在步騾 7 2 0做出一決定而不論系統是否已改變。如果未改變，處 理將終止。否則，資料庫73 0將在步騾724更新，以反映系 統内之改變而後該系統將再行分類。

圖7中所示之處理可定期或在偵測出系統改變時實施。 例如，處理可在系統成長或改變時實施，例如當新細胞與 終端機加入以及當現有細胞與終端機被移除或經修改。此 程序允許系統適應改變（例如在終端機分佈、拓樸法、地 形法上）。 2. 功率退讓 依據本發明一特點，一通道構造可由系統加以定義與利 用，以致當負載增加時，可以較大百分比之時間使用通道 以達成可靠之性能。對於一特定細胞，可能某些終端機比 -84- 1269549 (80) pmmMm 其他終端機對其他細胞或其他終端機之干擾更具免疫 力。藉提供具有此優勢的一通道構造，系統通量與性能之 改進將可實現。

對於該通道構造，在再使用群集内之各細胞被分配一各 自的通道組，其可隨後被指定在其覆蓋範圍内之終端機。 各細胞經進一步指定一組退讓因子用於一組分配通道。用 於各分配通道之退讓因子代表可用於通道之全傳送功率 的最大百分比。該退讓因子可為任何介於零（〇·〇)至一（1.0) 之值，其中零表示沒有資料被允許在通道上傳輸，而一表 示在高達全傳送功率下傳輸資料。該退讓因子導致通道能 達到不同的性能位準。

來自全傳送功率之退讓可應用至一或多個經選定之通 道、在一或多個選定時槽、由一或多個選定細胞或任何上 述之組合。退讓可外加地或具選擇地應用至細胞内選定之 終端機。在一具體實施例中，各細胞應用一退讓供各指定 通道用於資料傳輸，其中用於退讓之特定值係依據細胞之 操作條件，其使得需求的性能得以達成而限制與其他細胞 内終端機之干擾。 用於指定予各細胞之通道退讓因子，可依據許多因子例 如終端機之特徵、細胞處之負載條件、需求性能等等而加 以決定。指定予各細胞之該組退讓因子可為獨一，或可在 系統内不同細胞間共用。通常，分配予各細胞之通道與經 指定之退讓因子可依據例如操作條件（如系統負載）動態 地及/或適應地改變。 -85 - 1269549 _ (81) I發瞵說_續頁^ 在一具體實施例中，各細胞之退讓因子係依據細胞内整 體（現用中）終端機之可達到s N R值之分佈而加以決定。這 些終端機不一致加權可如下文描述依據其輪廓加以應 用。此加權可為適應地及/或動態地，例如時間-日期相依。

特定終端機之SNR取決於各種因子，包括（1)介於終端 機與服務（或來源）細胞間之路徑損耗及（2)其他細胞或其 他終端機之干擾位準。在一修訂-終端機系統中，一終端 機之路徑損耗並不明顯地改變而可準確地預測終端機之 信號位準。在下行鏈路上，干擾位準取決於由其他干擾細 胞至終端機之路徑損耗，以及來自服務細胞之路徑損耗。 而在上行鏈路中，干擾位準取決於由其他干擾終端機至其 服務細胞之路徑損耗，以及由這些終端機至其關注之細胞 的路徑損耗。準確地預估干擾位準通常需要那一個細胞或 終端機正傳送中與其功率位準之瞬間知識。

可以做出許多假設以簡化下行鏈路與上行鏈路上之干 擾特徵。在下行鏈路，可假設干擾細胞以全功率操作。在 上行鏈路，可允許各細胞中之一終端機在分配予該細胞之 各通道上傳送，在最差情況下其他-終端機之干擾位準可 依據該終端機將以全功率傳送之假設加以決定。相對地， 各細胞内各終端機最差情況下之SNR可在最差情況下其 他-終端機之干擾位準可依據此終端機與其他干擾終端機 將以全功率傳送之假設加以預估。各細胞内之終端機的 SNR值可加以收集與用以特徵化細胞的一有效SNR CDF。 為推導出通道之退讓因子，各細胞内之終端機可依據其 -86 - 1269549 (82) 發嗎鱗明t頁 鏈路限度加以分類，而退讓因子於是可依據鏈路限度類型 加以選定。使用圖6 B中所示S N R分佈之範例，終端機之總 數可分類成組，其中各組包括經歷類似干擾位準（即具有 在一範圍值内之SNR)之終端機。如一範例中，圖6B中所 示之C D F可被劃分成Neh組，其中Nch係分配予每細胞之通 道總數。這些組可經選定為相同大小（即各組包括相同百 分比之終端機），然而也可定義不相同大小之組的劃分。

表3代表Neh=12終端機之組而（欄位2)表列各個12終端 機組中終端機之最小S N R。由於有1 2個終端機組且各组係 相同大小，各組包括細胞内將近8.3%之終端機。第一組包 括之終端機具有10 dB或更少之SNR，第二組包括之終端機 具有介於10 dB至13 dB之SNR，第三組包括之終端機具有 介於13 dB至15 dB間之SNR等等，而最後一組包括之終端 機具有大於34.5 dB之SNR。

表3 終端機組 最小SNR範圍 _ s(n) (dB) /3(η) 1 <10 < -5 1.0000 2 10 -5 1,0000 3 13 -2 1.0000 4 15 0 1.0000 5 17 2 0.6310 6 18.5 3.5 0.4467 7 20.5 5.5 0.2818 8 22 7 0.1995 9 24 9 0.1259 10 26 11 0.0794 -87 - 1269549 (83)

_蹲鎳_讀買I :::::::::::::¾¾¾¾¾¾¾¾^ 11 29.5 14.5 0.0355 12 > 34.5 > 19.5 0.0112

細胞可經設計以支援一特定設定點Ysp (或操作點），其係 能在一可接受誤差率下以需求的資料傳輸率操作的最小 需求S N R。在典型的系統中，設定點係經終端機選定之瞬 時資料傳輸率的一函數，且因此可在一終端機與另一終端 機間變化。如一簡單範例，其假設一 15 dB之設定點係細 胞内所有終端機必需具備的。 各組終端機之最小鏈路限度s(n)，於是可計算為： s(n) = min{SNR(n)} - γ5ρ 其中 η = 1，2，…，Nch 方程式（60)

各組終端機之最小鍵路限度s(n) ’係介於該組中終端機 最小SNR與設定點Ysp間之差異。依據系統内所有終端機均 為全傳送功率之假設，最小鏈路限度s(n)代表需求傳送功 率偏離設定點之值。一正鏈路限度表示SNR係大於需要達 成由設定點所定義之需求性能位準。因此，這些終端機之 傳送功率可正比於鏈路限度加以減量（即退讓）而仍能提 供需求的性能位準。 各細胞之退讓因子於是可依據介於終端機與細胞間之 路徑損耗以及干擾位準之特徵等消息而推導出。如果最大 傳送功率位準經常態化為1.0，則各組終端機經過常態化 之退讓因子可表示為： β(η) = min(1.0, 10·0 1 s(n))其中 η = 1, 2,…，Nch 方程式（61) 有關一特定終端機組退讓因子代表傳送功率之減量，其 -88- 1269549

(84) 可應用至該組終端機而仍能維持需求的設定點Ysp及需求 的性能位準。在傳送功率之退讓係可行，因為這些終端機 能夠達成較佳之s N R。藉由依退讓因子減低終端機之傳送 功率，由於此終端機對其他終端機之干擾量可減低而不衝 擊此終端機之性能。

表3列出設定點γ5ρ為15 dB時各組終端機之最小鏈路限 度s(n)(欄位3)與退讓因子（欄位4)。如表3中所示，通道1 至4具有之鏈路限度為OdB或更少，與通道5至12具有漸佳 之鏈路限度。因此，通道1至4係在全功率下操作，而通道 5至1 2係在漸減之功率下操作。退讓因子可用於相關終端 機組之終端機的傳輸上。例如，既然第5組終端機具有17 dB或更佳之SNR且最小鏈路限度s(n)為2 dB，則這些終端 機之傳送功率可退讓至63.1%之峰值傳送功率。

對於SNR低於設定點γ5ρ之終端機，有許多選擇可加以運 用。由這些終端機傳輸之資料傳輸率可減低至其可由SNR 加以支援。另一選擇是，可要求造成低SNR之干擾終端機 或細胞（暫時）減低其傳送功率或停止在其影響之通道上 傳送，直到該低SNR終端機可提供符合需求之服務。 在一具體實施例中，一旦決定在再使用模式之細胞的退 讓因子，在再使用模式之其他細胞的退讓因子可加以錯 開，例如對於一以1 2通道操作之Ν R E U S Ε = 3 (即3 -細胞）再使 用模式且使用Nch = 4通道偏移，細胞2之退讓因子可偏移4 模數-Neh，而細胞3之退讓因子可偏移8模數-Nch。對於此 再使用模式，細胞1應用退讓因子連結第1通道組（其包括 -89- 1269549 發嗎說明績頁 (85) 通道與如表3中攔位4所示之退讓因子），細胞2應用退讓因 子連結第2通道組（其包括通道與如表3中欄位4所示之退 讓因子，但向下移4通道且線回），而細胞3應用退讓因子 連結第3通道組（其包括通道與如表3中襴位4所示之退讓 因子但向下移8通道而線回）。一 4 -通道偏移係運用於此範 例中，但其他之偏移也可使用。

表4表列細胞1至3之退讓因子，其使用表3中所示之退讓 因子與一 4 -通道偏移。例如，對於通道1，細胞1應用結合 第1組之通道1的退讓因子，細胞2應用結合第1組通道9之 退讓因子，而細胞3應用結合第1組通道5之退讓。 表4 通道η βι(η) 細胞1 βι(η) 細胞2 βι(η) 細胞3 1 1.0000 0.1259 0.6310 2 1.0000 0.0794 0.4467 3 1.0000 0,0355 0.2818 4 1.0000 0.0112 0.1995 5 0.6310 1.0000 0.1259 6 0.4467 1.0000 0.0794 7 0.2818 1.0000 0.0355 8 0.1995 1.0000 0.0112 9 0.1259 0.6310 1.0000 10 0.0794 0.4467 1.0000 11 0.0355 0.2818 1.0000 12 0.0112 0.1995 1.0000

在低負載時，各細胞指定「較佳的」分配通道予終端機。 對於表4中所示之通道分配，細胞1内之終端機被指定通道 -90 - 1269549

(86)

1至4，細胞2内之終端機被指定通道5至8，而細胞3内之終 端機被指定通道9至1 2。當各細胞内之負載係4終端機或較 少時，並無來自鄰近細胞之終端機的通道相互干擾（由於 1 2通道係彼此正交），而各終端機均應能達成其用於下行 鏈路與上行鏈路傳輸之設定點。當一細胞内之負載超過4 終端機時，則該細胞可指定某些終端機予那些與其他細胞 非正交之通道。由於該負載通常在各細胞内單獨變化，很 可能所指定之非正交通道將不會被任何鄰近細胞所占 用。此情況之或然率（即π無碰撞”之或然率）係各鄭近細胞 負載的一函數。

具退讓之通道構造可導致在系統内所有終端機均可觀 測到之有效限度的增加。表4中所示之退讓因子初始係依 據圖6Β中所示之SNR CDF而推導出，其係依據其他細胞以 全功率（用於下行鏈路）傳送，或其他細胞中之終端機以全 功率（用於上行鏈路）傳送之假設而產生。然而，當退讓因 子配合如表4中所示之錯開通道再使用方式應用時，由各 細胞内之終端機實際達成之SNR值可能大於表3攔位2所 提供之最小SNR值，由於來自其他細胞或其他細胞内之終 端機的可藉由應用退讓因子而減低。 一實際系統通常不符合上述理想化系統模型。例如，非 均勻分佈之終端機、非均句分佈之基地台佈置、多變的地 形與形態等等，全都可造成在各細胞内可觀測之干擾位準 的變化。細胞之特徵化與細胞性能之常態化通常較上述要 更複雜（即細胞之SNR CDF不可能相同）。再者，在各細胞 -91 - 1269549 _ (87) I發嗎說磁續冥 内終端機觀測之干擾位準通常與在其他細胞内之終端機 所觀測的不同。因此，可能需要較多之計算以常態化該有 效限度，使其進入橫越系統内各細胞的一特定臨界值位準 之内。

推導出供各細胞用之退讓因子可因此不同且可不為在 該再使用群集内之其他細胞的模數-偏移型式退讓因子。 此外如果需要的話，細胞及/或通道不同的設定點也可被 用以達成經過常態化之性能位準。設定點也可加以改變以 達成不一致系統性能。不同C/I CDF在退讓因子上之影響 與調整退讓因子以改進系統性能經詳述於2000年3月3 0曰 申請之美國專利申請案序號09/539,157中，其標題為「用 於控制通信系統傳輸之方法與裝置」，在此以引用方式將 其併入。

許多不同方案可用以決定細胞之退讓因子。在一方案 中，決定退讓因子之程序係經多次之疊代，而在每次疊代 時可調整退讓因子使所有通道符合可達到之最大設定 點。在一具體實施例中，在決定初始退讓因子時係假設最 差情況下之干擾位準。在另一具體實施例中，可使用其他 值以取代最差情況之干擾位準。例如，平均、中間或百分 之95的干擾分佈可用以決定初始退讓因子。在又一具體實 施例中，該干擾位準係經適應性預估，而退讓因子定期地 經調整以反映預估之干擾位準。各細胞使用之退讓因子可 或不可與鄰近細胞通信。 在某些具體實施例中，一細胞中經分配通道之子集可具 -92- 1269549

(88)

有某些形式之「保護」。該保護可藉由在一週期架構上保 留一或多個通道供該細胞内之終端機專用而達成。該專用 性也可定義為只有在需要時才可運用，且其程度只需滿足 不佳終端機之需求。經保護之通道可藉由各種方法讓鄰近 之細胞辨識出。例如，一細胞可將受保護通道之清單傳訊 予其鄰近細胞。鄰近細胞於是可減低或避免其覆蓋範圍内 之終端機在被保護頻道上之資料傳輸。通道保護可被用以 服務因為來自其他細胞或其他終端機之過度干擾而無法 達成需求SNR的不佳終端機。在這些情況下，一旦這些不 佳終端機使用時通道保護可被移除。

在某些具體實施例中，一細胞可使用「阻擋」（即在其 覆蓋範圍内不使用終端機傳輸）在一些通道上，如果該通 道條件降低至一不可接受之位準（例如萬一 F E R係在某一 百分比之上，或該中斷或然率超過一特定臨界值）。各細 胞可量度通道之性能與自行阻擋不良之實施通道，直到能 合理的確定該通道條件業經改進且可達成可靠的通信量。 該通道保護與阻擋可依據例如細胞之條件動態地及/或 具適應性地實施。 用於下行鏈路與上行鏈路之適應性再使用與功率退讓 分別進一步詳述於前述美國專利申請案號09/539,157與 2001年5月3曰申請之美國專利申請案序號09/848,937中，標 題為「用於控制無線通信系統之上行鏈路傳輸的方法與裝 置」，其讓渡與本發明受讓人且以引用方式在此併入。 V·排程 -93 - 1269549 發嗎說噚續頁 (89)

藉由排程與指定終端機至經分配之通道以支援這些通 道同時傳輸資料，各種排程方案可設計且用以最大化系統 之通量。一排程器可針對任何系統限制與需求，評估那些 終端機之特定組合可提供最佳系統性能（例如最高通 量）。藉由採用多重使用者分集，該排程器可發現「相容」 終端機之組合，用於同時在經分配之通道上傳輸資料。對 於一 ΜΙΜΟ系統，藉由採用個別終端機之「空間簽署」（及 可行之頻率簽署）（即其通道反應預估），平均系統通量也 可增加。

可依據各種因子排程終端機用於傳輸資料。一組因子可 關連至系統限制與需求，例如需求的服務品質（QoS)、最 大潛在因素、平均資料傳輸率等等。某些或所有這些因子 可能需要滿足在一多向近接系統内之每一終端機架構上 (即用於各終端機）另一組因子可關連至系統性能，其以可 藉由平均系統通量率或某些其他性能之指示加以量化。這 些各種因子將進一步詳述於後。 該排程可實施於各傳輸區間，其可經定義為任何時間間 隔（例如一訊框或多數訊框）。 系統内之細胞可依據適應性再使用計劃操作（依上述方 式程式化）且依據指定之規則與條件。在正常操作下，各 細胞由細胞内許多終端機處接收需求用於資料傳輸。細胞 於是排程終端機用於資料傳輸，以符合目標與需求。可於 各細胞處實施排程（即用於分佈式排程方案），藉一中央排 程器（即用於集中式排程方案）或一混合式方案，其中一些 -94- v 1269549

(90) 細胞排程其自身之傳輸而一中央排程器排程用於一組細 胞之傳輸。 在下文中，初始描述之排程用於一系統，其中該終端機 以SISO模式操作。用於單一使用者與多重使用者ΜΙΜΟ模 式與混合模式之排程將詳述於後。 1 · 用於排程終端機與指定通道之參數

在排程終端機用於資料傳輸與指定通道予終端機時，可 考慮各種因子。這些因子包括（1) 一或多個通道度量，（2) 指定現用中終端機之權限，（3)相關標準與其他因子。 一或多個通道度量可被用以排程終端機及/或指定通 道。此通道度量可包括依據通量、干擾、中斷或然率或某 些其他測量之度量。表示「優點」之通道度量的範例詳述 於下。然而，應暸解其他通道度量也可被程式化且落於本 發明之範圍。

用於一已知終端機之通道度量可依據各種因子，例如（1) 終端機之路徑損耗，（2)全部可用的傳送功率，（3)干擾之 特徵，（4)退讓因子與其他可能。在一具體實施例中，一 用於現用中終端機之通道度量dm(n，k)可經定義如下： 其中：

Pm (η)係有關細胞m之通道η的退讓因子，其中0<β€1。 (當β m(n) = 0，即等於避免細胞m使用通道η); Pmax(k)係用於終端機k之最大傳送功率；

Gm(k)係介於終端機k與細胞m間之路徑損耗； -95 - 1269549

(91)

Im(n)係在細胞m之通道η處可觀測之干擾功率；及 f(x)係描述引數X之「優點」的一函數，其中X係正比於 SNR。

對於上行鏈路，正確計算干擾Im (η)需要由各干擾終端 機（即經指定至相同通道η)至其服務細胞間，以及在考量 下至細胞m之路徑損耗之資料。如果使用功率控制，則至 服務細胞之路徑損耗決定了將由干擾終端機傳送之功率 量。而至細胞m之路徑損耗決定由干擾終端機傳送之功率 量，其將被接收之細胞m視為干擾。直接計算其他-細胞 之干擾Im(n)通常是不實際，由於有關干擾終端機之資訊通 常不具可用性（例如這些終端機係經由其他細胞在幾乎相 同之時間内排程與指定），且用於這些終端機之路徑損耗 特徵通常係不準確地（例如可能依據平均值且無法反映衰 退）。

因此可依據各種方案預估干擾Im(n)。在一干擾預估方案 中，各細胞維持接收干擾功率之統計用於各通道。細胞m 處對於通道η之全部接收功率1。，“11)包含功率Ck(n)，接收用 於通道η内經排程之終端機k，以及由其他細胞内其他干擾 終端機接收之干擾功率（加上溫度與其他背景雜訊）。因 此，其他-細胞干擾可預估為： /m(n) - I〇,m(n)-Ck(n) 方程式（63) 其中/ m(n)係經預估對於通道η内之細胞m之其他-細胞干 擾。該其他-細胞干擾/ m(n)可被預估對於各通道且在各傳 輸區間處以形成各通道之其他-細胞干擾分佈。此分佈之 -96 - 1269549

(92) 平均值、最差情況或某些百一分段值於是可在方程式（62) 中用作其他-細胞干擾Im(n)。 各種函數f(x)可被用於通道度量。在一具體實施例中， 通道度量dm(n，k)代表通道η内細胞m中之終端機k的中斷或 然率。在另一具體實施例中，通道度量dm(n，k)代表可被可 靠地維持在SNR = x之最大資料傳輸率。其他函數也可用 於通道度量且落入本發明之範圍内。

通道度量dm(n，k)可被用以排程終端機用於資料傳輸或 指定通道予終端機，或二者皆是。在排程終端機及/或指 定通道時，通道度量可用於細胞内各通道之各現用終端機 計算。各終端機可關連至多達Nch值，其表示多達Nch可用 於指定之通道的預期性能。對於一特定終端機，具有最佳 度量之通道可為指定予終端機之最佳通道。例如，如通道 度量dm(n，k)代表中斷或然率，則具有最低中斷或然率之通 道係將指定予終端機之最佳通道。

通道度量dm(n，k)可依據參數之預估計算至一信賴程 度，包含函數f (X)(例如終端機k至細胞m之路徑損耗、由 細胞m觀測之干擾功率Im(n)等等）。dm(n，k)之值可對一時段 加以平均以增進準確性。dm(n，k)值之波動將可能發生，由 於信號與干擾二者之小信號衰退，干擾源處的改變造成干 擾功率之改變與可能偶爾之遮蔽（例如阻擋主要信號路 徑）。為說明該波動，具較大退讓因子之通道可被選定以 提供某限度，而該資料傳輸率也可依據操作條件之改變而 加以適應。 -97 - 1269549

(93) 終端機可依據其優先順序排程資料傳輸與指定通道，使 得較高優先順序之終端機大體上在較低優先順序之終端 機前先適用。優先化通常產生一簡單之終端機排程與通道 指定程序，而也可用以確保終端機間一相當程度之公平 性，如下文中詳述。各細胞内之終端機可依據許多標準加 以優先化，例如平均通量、終端機之延遲歷程等等。某些 此標準將詳述於後。

在一終端機優先化方案中，終端機係依據其平均通量按 優先順序處理。在此方案中，維持的一「評分」係針對各 現用將排程於資料傳輸之終端機。一細胞可維持此評分予 其服務之現用終端機（即於一散佈控制方案），或一中央控 制器可對所有現用終端機維持該評分（即以一集中控制方 案）。終端機之現用狀態可被建立在通信系統之較高層。

在一具體實施例中，表示平均通量之評分⑴係維持於 各現用終端機中。在一實施中，終端機k在訊框i處之評分 (K(i)係計算成一指數之平均通量，且可表示為： 方程式（64) 么(/)=闪 * & (卜 1) + & (/) / rr 其中（j>k(i) = 0，對於 i < 0， rk(i)係終端機k在訊框i之資料傳輸率（單元位元/訊 框），及 _ α〇與a i係用於指數平均之時間常數。 通常rk(i)係限制在一特定最大可達到之資料傳輸率rma: 與一特定最小資料傳輸率（例如零）間。一較大之α ^值（相 對於α 〇)對應至較長之平均時間常數。例如，如α 〇與a i均 -98 - 1269549

(94) 係0.5，則現行資料傳輸率rk(i)係給定相等加權如來自先前 傳輸區間之評分φ“ι-1)。評分（t>k(i)係接近正比於終端機之 常態化平均通量。 資料傳輸率rk(i)對於終端機k可為一「可實現的」（即「可 行的」）資料傳輸率，依據針對此終端機已達成（即經測量） 或可達到的（即經預估）之SNR。終端機k之資料傳輸率可 表_ TF為 · rk (0 = ck ^ ^°S2 0 + ) 方程式（65)

其中ck係反映理論容量之片段的一正常數，可藉由經選定 用於終端機k之編碼與調變方案而達成。資料傳輸率rk(i) 也可為在現行排程期間將被指定之實際資料傳輸率，或某 些其他可量化之資料傳輸率。可實現資料傳輸率的使用在 通道指定處理中導入一「曳步」效應，其可增進某些不佳 終端機之性能，詳述如下。

在一其他實施中，終端機k在訊框i之評分φ“〇用於經計 算為一線性平均通量，在某時間區間内達成且可表示為：

1 I ⑽=7 方程式（66) 終端機平均（可實現或實際的）通量可涵蓋一特定數目之 訊框而計算（例如涵蓋至少1 0訊框而作為該評分。可預期 有其他針對現用終端機而用於評分（|)k(i)之公式，且落入本 發明之範圍。 當一終端機需求資料傳輸時，其評分開始係設為零，而 -99- 1269549

(95) 隨後在各訊框内更新。只要一終端機係未經排程在一訊框 内傳輸，其用於該訊框之資料傳輸率係設為零（即rk⑴二〇) ，而其評分係據以更新。如果訊框係誤由一終端機接收， 則該終端機用於該訊框之有效資料傳輸率可被設為零。該 訊框誤差可能不會立即獲知（例如由於一用於資料傳輸之 確認/否認（Ack/Nak)方式之來回延遲），但一旦此資訊係可 用的，評分將據以調整。

一排程器可使用該評分以按優先順序處理終端機用於 排程及/或通道指定。在一特定具體實施例中，該組現用 終端機係按優先順序處理，使得具最低評分之終端機被指 定予最高優先順序’而具最南評分之終端機被指定予最低 優先順序。在實施按優先順序處理時，排程處理器也可指 定非均勻加權因子至終端機評分。在決定終端機之優先順 序時，此非均句加權因子可考量其他因子（例如下文中說 明）。

終端機之優先順序也可為各種其他因子之函數，例如酬 載需求、可達到之SNR與需求之設定點、終端機之延遲經 歷、中斷或然率、對鄰近細胞之干擾、來自其他細胞之干 擾、資料傳輸率、最大傳輸功率、傳輸資料型式、提供資 料服務型式等等。一較大之酬載可被指定具較大退讓因子 之通道，且可被指定予一較高之優先順序，由於其通常係 較難以排程較大酬載之資料傳輸。具較高達成SNR之終端 機可被指定予一較高之優先順序，如果需求較高平均系統 通量。經歷較長延遲之終端機之優先順序可升級以確保一 -100- 1269549

(96) 最低服務位準。較高之優先順序可被指定予時間係關鍵之 資料（如再傳送之資料）。以上並非無遣漏之列舉。其他因 子也可預期且落入本發明之範圍。 該因子可被加權與組合以推導出終端機之優先順序。不 同的加權方式可被使用，取決於最佳化系統目標之設定。 如一範例，要最佳化細胞之平均通量，可給予較大之加權 至終端機的可達到SNP。

一公平性標準可被採用於排程終端機與指定通道以確 保（或甚至保證）一最低服務等級（Go S)。該公平性標準係 通常應用至所有系統内之終端機，儘管一特定子集之終端 機（例如特製之終端機）也可被選定用於公平性標準之應 用〇

對於上述終端機優先化方案，資源之分配可依據評分比 而進行。在此情況下，所有現用終端機之評分可被關聯至 最大之終端機評分，以形成一經修改之評分gk(i)，其可表 示為： ^(0 = ^(〇/max{^(〇} 方程式（6 7 ) 分配資源至一特定終端機則可依據其經修改之評分。例 如，如果終端機1具有之評分係二倍於終端機2，則排程器 可分配一通道（或多數通道）具有之容量需要使此二終端 機之資料率相等（此通道係可用的）。基於公平性之考量。 排程器將企圖常態化可用於各傳輸區間之資料傳輸率。其 他公平性標準也可被採用且落入本發明之範圍。 2. 以適應性再使用排程 -101 - 1269549 發嗎戴_續頁 (97) 排程方案可被實施以併入經結構之通道功率界限，其可 被採用於上行鏈路與下行鏈路通道上，如上述用於功率退 讓上。在下行键路上’終端機可被指定具有最大功率界限 之通道，其係符合其選定之操作模式、資料傳輸率與設定 點。在上行鏈路上，類似之排程方案可被使用當具有類似 鏈路限度之終端機，被指定符合其選定之操作模式、資料 傳輸率與峰值功率限制之通道。

該系統可經設計以使得功率控制以及流率控制。對於下 行鏈路與上行鏈路，最大化通量涉及使用已知之設定點用 於不同的操作模式與相關資料傳輸率。在分配資源時，排 程方案可決定需要支援一已知資料傳輸率與操作模式之 最小傳送功率。在下行鏈路，功率調整可在每一使用者基 礎上。在上行鏈路，此資訊可被顯示地或隱示地傳送至終 端機（例如藉由指定附有已知最大功率界限之特定通道）。

圖8 A係依據優先順序為基礎之排程方案供排程終端機 於資料傳輸之程式8 0 0的一具體實施例流程圖。此優先順 序為基礎之排程方案可被用於下行鏈路或上行鏈路，且進 一步依據終端機優先順序排程現用終端機用於資料傳 輸。該可被排程用於在各傳輸區間傳輸資料之特定數目的 終端機，可受限於可用通道之數目。例如，每一細胞多達 Nch終端機可被排程在Neh可用通道上傳輸。 _ 初始，用於排程終端機之參數先於步驟8 1 0更新。這些 參數可包括退讓因子、干擾特徵、用於終端機之路徑損耗 與其他的可能。該參數可如上述被用以決定用於終端機之 -102- 1269549

(98) 通道度量。

在步驟8 1 2，終端機於是按優先順序排程及分級。大體 上，只是需求資料傳輸之現用終端機被考慮列入排程’而 後這些終端機按優先順序排程及分級。終端機之優先化處 理可使用任何許多終端機-評等方案之一加以實施，且可 依據一或多個因子（例如平均通量、酬載等等）。現用終端 機於是據以基於終端機優先順序進行分級，由最高優先順 序至最低優先順序。 在步騾814，可用通道於是經指定予現用終端機。通道 之指定通常涉及許多步驟。首先，一或多個通道度量可依 據更新之參數針對各可用通道之各終端機加以計算。任何 數目之通道度量均可使用，例如方程式（62)中所示之一。 該終端機於是依據終端機優先順序、計算出之通道度量與 其他可能的因子（例如請求規格）指定可用通道。該通道之 指定可依據各種通道指定方案（一些將詳述如下）而實施。

通道之指定可意味著一特定通道被指定於資料傳輸，以 及將被使用之資料傳輸率。各可行之資料傳輸率可關聯至 各自的編碼與調變方案。各經排程之終端機依據指定之資 料傳輸率可明暸（例如先前已知）將使用適當之編碼與調 變方案。或者，該編碼與調變方案可被傳送至經排程之終 端機。 _ 系統參數於是在步騾8 1 6被更新，以反映通道之指定。 將更新之系統參數可包括例如，針對該細胞内通道調整退 讓因子，依據（1)對於此細胞中經排程之終端機其通道之 -103 - 1269549 (99) 賊續買 指定，（2)來自其他細胞用於調整退讓因子等等。該細胞 也可要求鄰近細胞調整退讓因子。

在步騾8 1 8，資料於是經由指定通道傳送至或接收自經 排程之終端機。由資料傳輸中，各種數量可被預估且用於 一未來之傳輸區間，例如在各通道上觀測到之干擾。大體 上，步驟810至818係在正常操作細胞時實施。在步騾820 將做出一決定，不管另一傳輸區間是否存在。如果答案係 是，於是程序回復至步騾8 1 0，而後該終端機經排程用於 下一之傳輸。否則，程序在步騾820暫停。某些這些步騾 將詳述於後。 通道指定 依據各種方案與考慮各種因子，該可用通道可被指定予 現用終端機。這些通道指定方案包括（1)以優先順序為基 礎之通道指定方案，（2)以要求為基礎之通道指定方案， (3)具有升級方案的一通道指定與其他。

在以一優先順序為基礎之通道指定方中，在一時間内係 實施通道指定於一終端機上，具最高優先順序之終端機被 考慮首先指定通道，而具最低優先順序之終端機被考慮最 後指定通道。所有細胞内之現用終端機係依據許多因子 (例如上文中說明者）開始優先順序處理。 圖8 B係用於以優先順序為基礎之通道指定方案的程序 8 3 0之具體實施例的流程圖。一開始在步騾8 3 2，通道度量 係針對現用終端機與可用的通道加以計算。各種通道度量 可被使用，例如上文中說明者。在步驟8 3 4，現用終端機 -104- 1269549 (100)

於是依據上文中說明之因子按優先順序處理與分級。優先 順序處理也可依據在步驟8 3 2中計算出之通道度量。終端 機優先順序與通道度量於是被用以實施通道之指定。

在步驟8 3 6，最高優先順序之終端機係由現用終端機之 清單中加以選定，且經在步騾8 3 8中被指定一可用的通 道。在一具體實施例中，經選定終端機係給予第一優先選 擇通道且被指定一具最佳通道度量之可用通道。在另一具 體實施例中，經選定之終端機被指定一具最差度量的可用 通道而仍能符合終端機之需求。在步騾840，經選定終端 機也被指定一特定之資料傳輸率，依據（1)該終端機所需 最大速率，（2)關於該指定通道之可用傳送功率與退讓因 子，及（3)該終端機之需求（例如中斷標準）。

在步騾8 4 2，經指定之終端機於是被從現用終端機之清 單中移走。接著在步騾844中將決定現用終端機清單是否 已空白，如果清單並非空白，則程序回至步騾8 3 6且一具 高優先順序而最未經指定之終端機將被選定用於通道指 定。否則，如果所有現用終端機均被指定通道，則程序終 止0 在一具體實施例中，如果在通道指定時有發生平手之情 形（例如多個終端機具有相同或類似通道度量），則通道並 未立即被指定。反而是那些造成平手之通道被加以標註， 而繼續評估其他較低優先順序之終端機。如果下一個終端 機之最大度量關聯至任何被標註之通道，則該通道可被指 定予該終端機且從可用通道清單中移走。當用於一特定終 -105 - (101)1269549

端機之經 予最高優 如果通 具有額外 於設定點 十生能位準 該退讓因 加終端機 加終端機 料傳輸率 各經排程 如果一 通道，則 資料傳輸 傳輸區間 終端機視 終端機之 間被提早 在一要 系統可用 需求將被 需求之終 多可用通 要較高之· 標註通道的清單減少至 先順序之終端機。 道指足導致一終端機對需 @ M 、和疋資料傳輸率 的鏈路限度（即在指定 ,、 疋通迢上終瑞機之SNIU$大 )’則（1)終端機之資料傳輸率 A r、、隹4 竹傅m羊了 ~加至滿足需求 的-位準’或⑺傳送功率可被減低(例如藉降低 子)至達鏈路限度的量以減低系统内之干擾。增 之資料傳輸率(如由有效鏈路限度所支援心 以及系統之通量。藉由依據其通道指定而調整； 及/或退讓因子，功率控制因而可有效地行使於 之終端機。 終端機係指定予一未能支援需Φ + 丁 不文谈而农資料傳輸率的 (1)該終端機可排程於以一減低（「 、 較弱的」）之 率傳送’或（2)該終端機之資料傳輪可掠過現行 (「空白化」），在該情況下該通道可被另一現用 為可用’或可實施某些其他動作。較弱或空白化 優先順序可被增加，增進該終端機在下一傳輸區 考慮的機會。 求為基礎之通道指定方案中，當通遒之指定可使 的資源被較佳地使用時，該終端機之要求或酬載 考量。對於一組特定的可用通道，具有較小酬載 端機（其可滿足於較低之資料傳輪率）可接受許 道之服務，而具有較大酬載需求之終端機（其需 賢料傳輸率）可被較少量之可用通遒服務。

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(102) 用於以要求為基礎之通道指定方案之流程圖可依類似 圖8B顯示用於以優先順序為基礎之通道指定方案而實 施。在一具體實施例中，選用於通道指定之各終端機被指 定一具有最差度量的可用通道而仍能符合該終端機之需 求。在另一具體實施例中，終端機之優先順序可經修改以 使具較大酬載之終端機被考慮提早被指定。許多其他變更 也屬可行且係落入本發明之範圍。

在一具升級方式之通道指定中，現用終端機係先指定通 道（如上文中說明依據終端機優先順序或要求）而之後再 升級至一較佳通道，如果有任何可用的。在某些上述方案 之具體實施例中，較高優先順序之終端機可先被指定一最 差通道而仍能符合其需求，而較佳通道係保留用於較低優 先順序終端機如果其需要時。這些方案可導致持續地使較 低優先順序之終端機被指定較佳之通道，其相關之較大退 讓因子係接近一（即較大傳送功率）。

如果現用終端機之數目少於可用通道之數目，其可讓終 端機升級至較佳之通道。一終端機可被升級至另一比初始 指定通道具較高限度之未經指定通道。升級該終端機之原 因係可增加可靠性及/或降低支援傳輸所需之有效傳送功 率。由於許多未經指定之通道滿足終端機之需求，重新指 定該終端機至具較高限度之通道允許減低傳送功率達到 該限度之量。 各種方案均可被用以升級通道，部份詳述於後。各種其 他更新機制均可實施，且落入本發明的範圍。 -107- 1269549

(103) 在一通道升級方案中，終端機被重新指定予較佳可用通 道，如果這些通道符合該終端機之需求且能提供較大鏈路 限度。如果通道係可使用，通道升級之實施係依據優先順 序使較高優先順序之終端機首先升級，而較低優先順序之 終端機較後升級。此升級方案可允許部份或所有現用終端 機得享具有較高鏈路限度之較佳通道。

圖8 C依據終端機優先順序而升級終端機至較佳通道之 程序8 5 0的具體實施例之流程圖。在著手通道升級程序 前，現用終端機被指定至其初始通道指定，其可使用圖8 B 中說明之通道指定方案達成。在步騾852中之決定，將不 論所有可用通道是否已被指定予現用終端機。如果所有通 道已被指定，則無通道係可用於升級而程序前進至步騾 8 7 0。否則，該終端機將升級至可用的通道，如果這些通 道係比原先指定之通道較佳（即關聯至較佳通道度量）。

在步騾854，來自現用終端機清單之最高優先順序終端 機被選用於可能之通道升級。對於經選定之終端機，來自 未指定通道清單之「最佳」通道係在步騾8 5 6選定。最佳 通道可對應於具有最佳通道度量可用於經選定之終端機 的通道。 在步驟8 5 8所作之決定，將不論升級是否可能用於經選 定之終端機。如果最佳可用通道之通道度量係劣於該終端 機原先指定之通道，將不實施升級而程序將前進至步騾 866。否則經選定之終端機將在步驟860升級至最佳可用通 道。其隨後將在步驟862自可用通道清單中移走。原先指 -108 - 1269549

(104) 定予經選定終端機之通道可被置於可用通道清單之後’可 在步騾8 6 4用於指定至某些其他較低優先順序之終端機。 經選定之終端機於是係在步驟8 6 6中從現用終端機清單中 移走，不管通道升級是否在實施。

在步騾868中所作之決定，將不論現用終端機之清單是 否係空白。如果終端機清單不是空白，程序回至步驟8 5 2 而清單上最高優先順序將被選用於可能的通道升級。否 則，如果沒有通道可用於升級或如果所有現用終端機已被 考慮過。則程序前進至步騾8 70，而用於所有通道之退讓 因子均被調整以減低經排程與指定終端機之傳送功率。程 序於是終止。

圖8 C中之升級程序有效地升級現用終端機至較可能提 供改進性能之可用通道。圖8 C中所示升級方案之通道可 被修改以提供改進之通道升級。例如，對於一特定終端 機，可能由一較低優先順序終端機脫離之通道係較適合此 終端機。然而該終端機未被指定此通道，係因為其在較低 優先順序終端機被考慮選定時已被由終端機清單中移 走。圖8 C之程序因此被疊代許多次，或將實施其他測試 以針對此情況。 在另一其他通道升級方案中，經指定之終端機係依可用 通道之數目而升級。例如，如果有三個可用通道，各經排 程與指定之終端機移至三時槽。此升級方案允許大多數 (如果非全部）終端機可分享較佳通道。 在一其他通道指定方案中，與該通道關聯之通道度量間 -109 - 1269549

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之差異可在通道指定中被列入考慮。在其他例子中，最好 不要將具最佳通道度量之通道指定予最高優先順序終端 機。例如，許多通道可將幾乎類似之度量關聯至一特定終 端機，或許多通道可提供需要之SNR。在這些例子中，終 端機可被指定予數通道之一而仍能正確地操作。如果一較 低優先順序終端機使其最佳通道與較高優先順序之終端 機所選定的相同，且如果在較低優先順序終端機之最佳與 次佳通道間具有較大之差距不同，則最理想是指定次佳通 道予較高優先順序之終端機而指定最佳通道予較低優先 順序終端機。 在又一通道指定方案中，最高優先順序終端機標註提供 需求性能之可用通道（類似如上述標註造成平手之通 道）。次一較低優先順序終端機則標註其可接受之通道。 通道指定於是實施而使得較低優先順序終端機首先被指 定通道，但由較高優先順序終端機需要之通道係被保留。

在又一通道指定方案中，藉由考慮在細胞内現用終端機 之群組間較大數目之換置，通道將更理想地被指定予細胞 内之現用終端機。在此情況下，對於一特定終端機通道指 定之決定並非僅以終端機之度量與優先順序為基礎。在一 實施中，終端機之優先順序可轉換成一加權，用以於計算 細胞内之通道指定時排列該度量。 排程終端機用於資料傳輸與指定通道時，其他因子也可 列入考慮。首先，一特定終端機可被指定至多重通道如果 此通道係可用與如果一通道係不具備符合該終端機之需 -110- 1269549 發辨魏釀續頁 (106)

求。其次，一特定終端機可被指定至不同傳輸的不同通道 以提供「曳步」效應，其可提供某些情況下之干擾平均且 可改進不佳終端機之性能。第三，其他終端機在一特定通 道上傳送之或然率也可列入考量。如果許多通道具有接近 相等之通道度量而無須考量佔用或然率，則具有最低被使 用在其他細胞之或然率的通道即可被指定。第四，過度之 中斷或然率可通道指定時被列入考慮。如果一終端機對一 特定通道之預期中斷或然率係超過標準，則很有可能在該 通道上的整體傳輸將會劣化而將需要被重新傳送，且最好 完全不要指定該通道或指定該通道至另一可較適合使用 其之終端機。

可用通道也可被指定予具大約沒有條件或限制用途之 終端機。此條件可包括例如（1)資料傳輸率之限制，（2)最 大傳送功率，（3)設定點之限制等等。最大傳送功率限制 可置於某些指定通道上。如果系統内之細胞有在其他細胞 之通道的功率資料，則干擾位準可被就近以較高程度之確 定性計算，且可以較佳地計劃與排程。 一特定設定點可運用於一指定通道上，例如在高度負載 情況下。一（例如低優先順序）之終端機可被指定不符合需 求最小中斷或然率之通道（即該指定之通道具有之預期 SNR係低於需要）。在此情況下，終端機將需要使用該指 定之通道在滿足該需要性能標準之較低設定點下操作。該 使用之設定點可為靜態或可隨系統負載調整。同時，該設 定點可用於每一通道基礎上。 -111 - (107) 1269549 β 3. 用於ΜΙΜΟ系統之下行鍅

本發明-特點提供技術以増心〇系統之下行鏈路容 量（例如多向近接蜂巢式系統）。資料可如上述使用一或多 個不同操作模式由基地台傳送至—或多個終端機。在單一 使用者ΜΙΝΟ模式’可用的下行鏈路資源可被分配至一單 一 ΜΙΜΟ終端機。在多重使用者ΜΙΜΟ模式（其也稱之為 Ν-SΙΜΟ模式），該下行鏈路資源可被分配至許多（Ν )不同之 SIMO終端機，其中各終端機解調變一單一資料流。而在 混合模式中，下行鏈路資源可被分配至SIMO與ΜΙΜΟ終端 機之組合，其中二型式之終端機同時由相同通道支援。 多重獨立資料流可以ΜΙΜΟ經由多重傳送天旅由基地台 傳送至一或多個經排程之終端機。如果傳播環境有足夠之 散射，ΜΙΜΟ接收器處理技術可被用於終端機以有效開發 ΜΙΜΟ通道之空間範圍以增加傳輸容量。依終端機之觀 點，相同接收器處理技術可被用以處理預期用於終端機之 Ντ不同的信號（例如一單一 ΜΙΜΟ終端機）或只在Ντ信號 (即siM〇終端機）中之一。 如圖1中所示，終端機可被隨機分佈於細胞内或可共 位。對於一無線通仏系統，由於許多因子例如衰退與多重 路徑，其鏈路特徵通常隨時間改變。在一特定瞬間，介於 一基地台之NT傳送天線陣列與單一終端機通道之Nr接收 天線間之通道反應可被特徵化成通道反應矩陣氐，其元件 構成獨立高斯（Gaussian)隨機變數，如下列： -112 - 1269549 (108)

ϋ — [Ml Il2 &NT] = Κλ Κ,2 八 At.NT 厶 2,2 Λ 六 2，ΝΤ Μ Μ Μ 八 ^nr.n 方程式（68) ^ *v 其中hu係耦合於基地台之第j傳送天線與終端機之第i接 收天線間（即（i，j)傳送-接收天線對）。為求簡化，方程式（68) 依據一平衰退通道模式描述一通道之特徵（即用於整個系 統頻寬的複數個值）。在一實際操作環境，該通道可為具 頻率選擇性，而且可使用一較詳細之通道特徵（例如矩陣 iL之各元件可包括一組用於不同頻率子通道或時間延遲 之值）。 在ΜΙΜΟ系統中之現用終端機（即需求在一預定將傳輸 區間傳輸資料者）定期地預估各傳送-接收天線對之通道 反應與提報預估之通道反應CSI指示至基地台。由現用終 端機之集合接收之累積C S I可被用以（1)選擇最佳的一或 多個終端機組用於資料傳輸，（2)指定可用的傳送天線至 選定之終端機，及（3)選擇適當之編碼與調變方案用於各 傳送天線。以可用的C SI，各種排程方案可被設計以最大 化下行鏈路性能，係藉由針對任何系統限制與需要評估那 一個終端機與天線指定之特定組合可提供最佳系統性能 (例如最高通量）。藉由採用個別終端機之「空間簽署」（及 可行之頻率）簽署（即其通道預估），也可增加平均系統通 量 0 為求簡化，對於一 ΜΙΜΟ無OFDM之系統的各種下行鏈路 排程案將詳述於後，其中一獨立資料流可被基地台從各傳

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(109) 送天線傳送。在此情況下，（多達）Ντ獨立資料流可同時被 基地台從Ν τ傳送天線傳送至一或多數個各自配備有N R接 收天線之終端機（即Ντ X NR ΜΙΜΟ)，其中NR 2 Ντ。 為求簡化，在下文大多數說明中係假設接收天線之數目 等於傳送天線之數目（即N r = Ν τ)。此並非必要條件，由 於所有分析均係應用於NR 2 ΝΤ之情況。

在ΜΙΜΟ系統下行鏈路之資料傳輸排程包含二部份：（1) 選定一或多個組終端機用於評估，及（2)指定可用之傳送 天線至選定之終端機。所有或一子集合之現用終端機可被 考慮排程，而這些終端機可被組合以形成將被評估的一或 多個組（即假說上）。對於各個假設，可用的傳送天線可依 據任何多數天線指定方案之一，被指定至假設中之終端 機。在最佳假設中之終端機於是可經排程在一預定將傳輸 區間傳輸資料。具有在選擇最佳終端機組用於資料傳輸與 指定傳送天線予經選定終端機二者的彈性，允許排程器使 多重使用者分集環境最佳化其性能。 為決定「最佳化」傳輸至一組終端機，SNR或某些其他 足夠之統計資料將提供用於各終端機與各空間子通道。如 果該統計值係SNR，則對於各組將被評估用於在一預定將 傳輸區間傳輸資料之終端機，用於此終端機組的一後處理 SNR假設矩陣Γ可表示為： Γ /丨“ ,t，2 Λ ,1·ΝΤ Ύιλ Yi.1 八 ^2,ΝΤ Μ Μ Μ ’Νγ，1 ^Ντ>2 Λ ^ΝΤ,ΝΤ- 方程式（69) -114- 1269549

(110) 其中係用於一由第j傳送天線至第i終端機的傳送資料 流之後處理SNR (假設地）。

在多重使用者ΜΙΜΟ模式，對於Ν τ不同的終端機，矩陣Γ 之對應於SNR之Ντ向量。在此模式中，假設矩陣Γ中 之各列代表用於一終端機之各傳送資料流的SNR。而在混 合-模式中，對於一設計以接收二個以上資料流之特定 ΜΙΜΟ終端機，該終端機之SNR向量可被複製以使得該向 量出現在如將被由該終端機傳送之資料流數目的各列中 (即每一資料流一列）。另一選擇是，假設矩陣Γ内的一列 可被用於各SIMO或ΜΙΜΟ終端機，而排程器可被據以設計 以便註記與評估這些不同型式的終端機。

對於各組内將被評估之終端機，Ντ (假設地）傳送資料流 係由終端機之NR接收天線所接收，而>^接收信號可如上 述經空間或空間時間處理以隔開Ντ傳送資料流。一後處 理資料流之SNR (即在空間/空間時間處理後）可被預估與 包含用於資料流之後處理SNR。對於各終端機，一組Ντ 後處理SNR可被提供至可被終端機接收之Ντ資料流。 如果持續消除接收器處理技術係用於一終端機以處理 該接收信號，則用於各傳送資料流之後處理SNR到達該終 端機取決於傳送資料流被偵測（即解調變與解碼）之順 序，以便如上述回復該傳送資料。在此情況下，許多組 S N R可以多種可能之偵測順序被提供用於各終端機。多重 假設矩陣於是可形成與經評估以決定那一個特定組合之 終端機與偵測順序可提供最佳系統性能。 -115 - 1269549 _ (111) 發卿· 在任何情況下，各假設矩陣Γ包括用於一或多個組將被 評估之特定終端機（即假設）的後處理s N R。這些後處理 SNR代表可由終端機達到之SNR與將用以評估該假設。

圖9 Α係排程終端機用於在一 ΜΙΜΟ系統之下行鏈路傳輸 資料之程序9 0 0的具體實施例之流程圖。一開始在步驟 9 1 2，被用以選擇用於資料傳輸之最佳終端機組的度量先 經初始化。各種性能度量均可被用以評估終端機組而其部 份將進一步詳述於後。例如，可使用最大化系統通量的一 性能度量。

在步騾9 1 4，數量為一或多數個的一組（新）現用終端機 接著由所有被考慮用於排程之現用終端機加以選定，此組 終端機形成一將被評估之假設。各種技術可被用以限制被 考慮用於排程的現用終端機之數目，其將減低將被評估之 假設中的數目，詳述於後。對於假設中之各終端機，SNR 向量（例如li = [YU，Yi,2，係在步驟9 1 6中被擷取。在 假設中對於所有終端機之SNR向量形成方程式（69)中所 示之假設矩陣Γ。 對於Ντ傳送天線與Ντ終端機之假設矩陣Γ，可有Ντ階乘 個可能之傳送天線至終端機之指定的組合（即Ν τ !子假 設）。因此在步騾9 1 8中，一特定（新）的天線/終端機指定組 合經選定用於評估。此特定組合之天線/終端機指定形成 一將被評估之子假設。 該子假設於是可在步驟9 2 0評估，而對應於此子假設之 俾能度量（例如系統通量）將被決定（例如依據用於子假設 -116 - 1269549

(112) 之SNR)。此性能度量於是將在步驟922中用以更新對應於 現行最佳子假設之性能度量。明確言之，如果用於此子假 設之性能度量較佳於現行最隹子假設，則此子假設將成為 最新之最佳子假設，而該性能度量與其他對應於此子假設 之終端機度量將被儲存。該性能與終端機度量詳述於後。

在步騾9 2 4所作之決定，將不論所有用於現行子假設之 所有子假設是否已被評估。如果並非所有子假設均被評 估，則程序回至步驟9 1 8，而一不同且未被評估之天線/ 終端機的指定組合將被選定用於評估。步騾9 1 8至924將重 複用於將被評估之各子假設。 如果所有用於一特定假設的子假設均在步驟9 2 4中被評 估，在步騾926中所作之決定將不論所有假設均已被考 慮。如果並非所有假設均已考慮，則程序回至步驟9 1 4， 而一不同且未被評估之終端機組將被選定用於評估。步騾 9 14至926將重複用於將被考慮之各假設。

如果在步驟9 2 6中所有假設均獲考慮，則經排程在該預 定將傳輸區間用於資料傳輸之特定終端機組與其指定之 傳送天線將得知。對應於此組終端機之後處理SNR與其天 線指定可被用以選擇適當之編碼與調變方案用於將被傳 送終端機之資料流。該排程、天線指定、編碼與調變方案、 其他資訊，或任何前述之組合因而可在步騾928被傳送至 經排程之終端機（例如經由一控制通道）。另一選擇是，該 終端機可實施”無目的地”偵測且預期偵測所有傳送資料 流，以決定那一（如有）資料流將被使用。 -117- 1269549

(113) 如果該排程方案需求維持其他系統與終端機之度量（例 如橫跨過去K個傳輸區間之平均資料傳輸率、用於資料傳 輸之潛在因素等等），則這些度量將在步驟93 0。該終端機 度量可被用以評估個別終端機之性能，且將詳述於後。該 排程通常實施於各傳輸區間。

對於一給定之假設矩陣Γ，排程器評估各種傳送天線與 終端機對之組合（即子假設），以決定用於該假設之最佳指 定。各種指定方案可被用以指定傳送天線至終端機以達成 各種系統目標，例如公平性、性能等等。 在一天線指定方案中，所有可能之子假設係依據一特定 性能度量加以評估，而具有最佳性能度量之子假設將被選 定。對於各假設矩陣Γ，將有Ντ因子階乘（即Ντ!)可能之子 假設可被評估。各子假設係對應於各傳送天線至特定終端 機的一特定指定。各子假設因此以一後處理SNR向量表 示，其表示為： 丄 sub-hyp ：a%l>Ybt27…r,NT]

其中YU係第j傳送天線至第i終端機後處理SNR，而下標{a, b，...與r}指明用於子假設中傳送天線/終端機對之特定終 端機。 各子假設將可進一步結合一性能度量Rsub_hyp，其可為各 種因子的一函數。例如，依據後處理S N R的一性能度量可 表為： ^•sub-hyp 其中f(·)係括弧中之引數值（S)的一正實數函數。 -118- 1269549

(114) 各種函數均可被用於公式化該性能度量。在一具體實施 例，可使用關於該子假設所有Ν τ傳送天線之可達成通量 的一函數，其可表為：

Db) 方程式（7〇) Μ 其中係關聯至子假設中第j傳送天線之通量，其可表為： rj^Cj^log^l + Yj) 方程式（71) 其中Cj係一正常數，其可反映由經選定用於在第j傳送天 線傳送資料流的編碼與調變方案所達成之理論容量的一 片段，而γ」係用於第j資料流之後處理SNR。

圖9 A中所示與如上述之第一天線指定方案，代表評估 所有可能之傳送天線至終端機組合的指定之特定方案。各 假設將被排程器評估的可能子假設之總數係Ντ !。由於將 有大量之假設需要評估，其將為一大考量。第一排程方案 實施一無遺漏地搜尋以決定提供「最佳」系統性能之子假 設，藉由用以選擇最佳子假設之性能度量加以量化。 許多技術可用於減低指定傳送天線之處理的複雜度。這 些技術之一將詳述於後，而其他技術也可實施且係落入本 發明之範圍。這些技術也提供高系統性能，而能減低需要 用以指定傳送天線至終端機之處理的量。 在一第二天線指定方案中，一最大對最大（「max-max」） 之標準係用以在將被評估之假設中指定傳送天線至終端 機。使用此最大對最大之標準，各傳送天線被指定一可達 到用於該傳送天線之最佳S N R的特定終端機。該天線之指 -119 -

1269549 (115) 定係在同j間實施於一傳送天線。， 圖9B係使用最大對最大標準以指疋傳送天線至終端機— 之2序940的具體實施例之流程圖。圖^中所示之處理對、 於一特定假設實施，其對應至〆特疋組戈—或多數個終端‘ 機。一開始在步驟942，在假設雉陣Γ θ之最大後處理SNR 先被決定，此最大S N R對應於’特定之傳送天線/終端機 對，而該傳送天線係在步騾944指足予此終端機。此傳送 天線與終端機於是由矩陣r中移走’而後矩陣減低至（Ντ -1) φ X (Ντ -1)之規模，係藉由在步騾946移走對應於傳送天線之 行與對應於剛被指定之終端機的列 在步騾948中所作之決定，將不管假設中所有傳送天線 是否已被指定。如果所有傳送天線址被指定，則該天線指 定將在步驟9 5 0中被提供，而後該程序將終止。否則’該 程序回至步騾9 4 2而另一傳送天線將以類似方式加以指 定。 一旦完成已知假設矩陣Γ之天線指定’對應於此假設之 鲁 性能度量（例如系統通量）將可被決定（例如依據對應於天 線指定之SNR)，如方程式（70)與（71)中所示。此性能度量 將針對各假設加以更新。當所有假設均被評估過，終端機 與天線指定之最佳組合將被選定在預定將傳輸區間内用 ·· 於傳輪資料。 - 表5顯示由一 4x4 ΜΙΜΟ系統内終端機推導出後處理SNR 〈矩陣Γ的一範例，其中該基地台包括4傳送天線而各終 %機包括4接收天線。對於依據最大對最大標準之天線指 -120 - 1269549 發嘱β (116) 定方案，在原始矩陣中最佳SN R ( 1 6分貝）係由傳送天線3 且指定予終端機1而達成，如表中第3列與第4欄之陰影欄 所示。傳送天線3與終端機1於是由矩陣中移除。在縮減之 3x3矩陣中最佳SNR (14分貝）係由二傳送天線1與4達成， 其被分別指定至終端機3與2。剩餘傳送天線2於是被指定 予終端機4。 表5

SNR(分貝） 傳送天線 終端機 1 2 3 4 1 7 9 鐵丨靈 liliiilll 1鋈削 2 8 10 12 丨翻爨圓圓 3 1關關丨曜圈 兹驗 綴綴 兹驗 i猫_驗驗 兹綴 綴驗 7 6 9 4 12 Sfi! SfifiQSfifi 7 5 _ίΙ自 圓P

圖9A與9B中描述之排程方案代表一特定方案，其評估 對應於各種需求在預定將傳輸區間傳輸資料之現用終端 機的可能組合之各種假設。將由排程器評估之假設總數可 能十分龐大，即使現用終端機數目較小。事實上，假設之 總數Nhyp可表為：

N 卜）_ Nu! 丁广(比 - Ντ)!Ντ! 方程式（72) 其中N u係將被考慮用於排程之現用終端機數目。例如， 如果Nu = 8而NT = 4，則Nhyp = 70。一無遣漏之搜尋可用以 決定提供最佳化系統性能之該特定假設（及該特定天線指 定），藉由用以選擇最佳假設與天線指定之性能度量加以 量化。 -121 - 1269549 (117) 其他具有 發明之範圍 南系統性能 之處理的量 在另一其 順序被排孝呈 據一或多個 潛在需求）、 預定將進行* 終端機需求 化（例如至戈 加以更新。 移出。 對於各訊 排程。可依： 實施例，只 在另一其他 機將被考慮、 圖9 C係用 一具體實施 機將被考慮 檢查清單中 南優先順序 排程。針對 減低複雜度士 & '^排程方案也可實施且係落入本 。此排程方鸯、 <一詳述於後。這些方案也提供 ’而能減低需I '、 而要用以排程終端機用於資料傳輸 〇 他排程方案φ T ’現用終端機係依據終端機優 於資料傳輪。久μ 碼货先 , 各終端機之優先順序可如上述依 度量（例如平私 量）、系統限制與需求（例如 其他因子或甘 、· _ 、、'且合而推導出。所有需求在一 之資料傳輪的 4的現用終端機清單將被維持。冬— 資料傳輸時，何田一 匕”清單 ，、將被加入清單而其度量將初始 ^旧早各終端機之度量隨後將針對各傳蛤 一旦終端機不雨也丄 ^ 再需求資料傳輸，其將由清單中 框’ π早_戶斤彳終端冑或其丨集可孝皮考慮用於 據各種因子考慮特定數目之終端機。在一具體 有ΝΤ最高優先終端機被選定用於資料傳輸。 具體實施例中，清單中最高Ν χ優先順序終端 用於排程，其中Νχ > Ντ。 於一優先順序為基礎之排程方案程序96〇的 例之流程圖，其中一組Ν τ最高優先順序終端 於排程。在步驟962，排程器在各傳輸區間中 所有現用終端機之優先順序與選擇該組Ντ最 終端機。清單中剩餘之終端機將不被考慮用於 各個被選定終端機之通道預估則在步驟964中 -122- 1269549

(118) 顯取。例如，針對經選定終端機之後處理S N R可被擴取且 用以形成假設矩陣Γ。 該Ντ傳送天線於是在步驟966依據通道預估與使用任 何多數天線指定方案之一被指定予經選定之終端機。例如 該天線指定可如上述依據一無遺漏之搜尋或最大對最大 標準。在另一天線指定方案中，該終端機度量被更新後，

傳送天線將被指定予終端機使終端機優先順序係經常態 化而儘可能地接近。 終端機之資料傳輸率以及編碼與調變方案接著在步驟 968中依據該天線指定加以決定。排程與資料傳輸率可被 提報^經#程之終端機。清單中經排程（與未排幻終端機 之度量被更新，以反映經排程之資料傳輸(與未傳輸），而 後在步騾970中系統度量也被更新。 ΜΙΜΟ系統 下行鏈路排程經進一步詳述於2〇〇1年5月 曰 多 申請之美國專利申請案序號 重輸入多重輪出（ΜΙΜΟ)通信 〇9/859,345中，其標題為「在 系統中分配下行鏈路資源 之方法與裝置」’其讓渡予本發明受讓人且在此以引用方 式併入0

4. 之上行鏈路 本發明-特點提供增加MIM〇系統上行鍵路容量之技 術。.提供排程方案以排程由SIM〇終端機之上行鏈路資料 傳輸’其利用單—天線及/或利用多重天線之ΜΙΜΟ終端 機。二種型式之終端機可同時在相同通道上獲得支援。 圆〇接收器處理技術可用以處理由SIMmm細終端機 -123 - 1269549 (119) 之任何組合傳送的信號。從基地台之觀點，由單一 MIM0 終端機處理N個不同信號與由各個不同s I Μ 0終端機處理 單一信號之間，並沒有明顯之差異。 為求簡化，假設細胞内各終端機均配備一單一天線。在 一特定瞬間，介於各終端機之天線與基地台之NR接收天 線陣列間之通道反應經特徵化為一向量kj，其元件構成獨 立高斯隨機變數如下列：

h- M 式（73) 其中hi，』係由第j終端機至基地台第i接收天線之通道反應 預估。

同樣為求簡化，假設來自各終端機之平均接收功率係在 基地台處信號處理後經常態化以達成一共同設定點 ysp。該共同設定點可被達成，係藉由調整各傳送終端機 傳送功率的一封閉迴路功率控制機制（例如依據來自基地 台之功率控制命令）。另一選擇是，一獨一設定點也可用 於各終端機而在此描述之技術可被通用化以涵蓋此操作 模式。同時假設來自不同的終端機之傳輸皆同步化，以致 該傳輸在一指定時間窗口内到達基地台。 基地台定期預估現用終端機之通道反應。依據該可用通 道預估，可設計各種排程方案以最大化上行鏈路通量，係 藉由排程與指定終端機予可用的傳輸通道使其允許同時 傳送。排程器評估那一種特定終端機組合可提供相對任何 -124- 1269549

(120) 系統限制與需求之最佳系統性能（例如最高通量）。藉由採 用個別終端機之空間（及可行之頻率）簽署，平均系統通量 相對於以單一終端機所達成將可增加。再者，藉由採用多 重使用者分集，排程器可以找到”相容”終端機之組合而可 被允許在同一時間於相同通道上傳送，相較於單一使用者 排程或用於多重使用者之隨機排程，可有效加強系統容 量 °

上行鏈路排程方案係設計以選擇終端機之最佳組合，用 於在可用的傳輸通道上同時傳輸，以使系統性能達最大化 而仍符合系統限制與需求。如果Ντ終端機經選定用於傳 輸而各個終端機均利用一天線，則對應於經選定之終端機 組{ϋ = {ua，ub，…，U%} }之通道反應矩陣ϋ可表為： H = [fei …1ιντ ]= Κι 八 V Kr Λ \ντ Μ Μ Μ ^Nr-2 Λ 方程式（74)

在一具體實施例中，持續消除接收器處理技術可用於基 地台以接收與處理來自終端機之傳輸。當使用此接收器處 理技術以處理接收信號時，關聯至各傳送終端機之SNR係 終端機在基地台内處理之特定順序的一函數。上行鏈路排 程方案在選擇用於資料傳輸之終端機組時，將此列入考 量 。 圖10Α係排程終端機用於在上行鏈路上傳輸之程序1000 的一具體實施例之流程圖。一開始，在步驟1012，用以選 擇用於資料傳輸之最佳終端機組的度量先經初始化。如上 -125 - 1269549 (121)

聲嗎戴瞵續頁I 述，可使用各種性能度量以評估終端機之選擇。 在步驟1014，數量為一或多個的一組（新）現用終端機接 著由所有現用終端機選定，以在預定將進行之傳輸中傳送 資料。各種技術可用以限制被考慮用於排程的現用終端機 數目，如上述。經選定之特定終端機組（例如u = {ua，ub，..·，ιι〜}) 形成將被評估的一假設。對於在該組中各個被選定之終端 機h，通道預估向量 ^係在步騾1016中被擷取。

當使用持續消除接收器處理技術於基地台時，終端機被 處理之順序直接衝擊其性能。因此在步騾1018中，一特定 (新）順序被選定以處理在該組内之終端機。此特定順序形 成將被評估的一子假設。

該子假設接著可在步騾1020被評估而該子假設之終端 機度量將被提供。該終端機度量可為來自該組内之終端機 而用於信號假設傳輸之後處理SNR。步騾1020可依據上述 之持續消除接收器處理技術而達成。在步驟1022，對應於 此子假設之性能度量（例如系統通量）接著被決定（例如依 據該終端機之後處理SNR)。此性能度量於是也在步騾 1022被用以更新對應於現行最佳子假設之性能度量。明確 言之，如果用於此子假設之性能度量係較佳於現行最佳子 假設，則此子假設將成為最新之最佳子假設，而對應於此 子假設之性能與終端機度量將被儲存。 在步騾1024所作之決定，將不論所有用於現行假設之所 有子假設是否已被評估。如果並非所有子假設均被評估， 則程序回至步驟1018，而該組終端機内一個不同且未被評 -126 - (122) 1269549 估之順序的將被選定供評估。步驟1〇18至1〇24將重複於將 被評估之各子假設。 如果所有關於一特定假設的子假設均在步驟1〇24中被 評估’在步騾1026中所作之決定將不論所有假設是否均被 考慮。如果並非所有假設均已考慮’則程序回至步騾 1014，而一不同且未被評估之終端機組將被選定供評估。 步騾1014至1026將重複用於將被考慮之各假設。 如果在步驟1026中所有關於現用終端機之假設均獲考 慮’則關於最佳子假設之結果將被錯存，最佳子假設内關 於，、场機之貝料傳輸率將被決定（例如依據其SNR)，而後 排程與資料傳輸阜辦^ A丰 号W丰將在步騾1028於排定之傳輸前傳訊予 、、、场機如果邊排程万案需求維持其他系統與終端機之度 量（例如横跨過^次傳輸之平均資料傳輸率、關於資料 傳輸之潛在因去鋈竺、 t 、 、寺）’則這些度量將在步騾1030予以更 新。終端機庶香I m . 量了用以評估個別終端機之性能。 在步驟1020中早你r Μ、、 又？又 < 評估將依據圖5中描述之持續消 除接收器處理技併無、Α ^灵她，如果此技術係用於基地台。對於 此接收器處理枯淋 、、，、 ^ ’處理傳送信號之特定順序將影響結 果。因此使闱山a 收器處理技術，對於將被評估之Ντ終 场機的各假設， 如I M 將有Ντ因子階乘之可能順序（例如Ντ! = 24 如果Ντ = 4 }對雇、人 假設對應於一 ：iNT因子階乘之子假設用於該假設。各子 該持續消除接收器：：〈終騎機組11 ={Ua，Ub，…，V ’而 機（即終端機u第—於是將以指定之順序處理該終端 a ，隨後為終端機ub，等等）。 -127- 1269549 發嗔戴明績買 (123) 對於各子假設，持續消除接收器處理提供一組S N R用於 用於該終端機之後處理信號，其可表為： 其中γ」係當接收器處理子假設中關於第j終端機後之SNR。 各子假設將進一步結合一性能度量Rhyp^rdu，其可為各 種因子的一函數。例如，依據終端機之S N R的一性能度量 可表為：

khyp，order 一 f^lkyp.ordj 其中f(·)係括弧中之引數的一正實數函數。 各種函數均可被用於公式化該性能度量。在一具體實施 例，可使用關於該子假設所有Ντ傳送天線之可達成通量 的一函數，其可示如方程式（70)與（71)中所示。

對於將被評估之各子假設，該組由持績消除接收器處理 提供之SNR可用以推導關於該子假設之性能度量，例如方 程式（7 0)與（7 1)中所示。關於各子假設所計算出之性能度 量將與現行最佳子假設比較。如果用於一現行子假設之性 能度量係較佳，則該子假設與相關之性能度量與SNR將儲 存作為關於最新最佳子假設之度量。 一旦所有子假設均已被評估，最佳子假設將被選定而子 假設内之終端機將被排程用於在一預定程序中傳輸。最佳 子假設將關聯至一特定終端機組。如果持續消除接收器處 理係用於基地台處，最佳子假設將進一步與在基地台處的 一特定接收器處理順序產生關聯。在任何情況下，該子假 設將進一步與該終端機可達到之SNR關聯，其可依據經選 -128 - 1269549 說痛買· (124) 定之處理順序加以決定。 關於該終端機之資料傳輸率於是可依據其達成之s N R · 加以計算，如方程式（7 1)中所示。部份c S I (其可包含資料 、 傳輸率或該s N R)可被提報至經排程之終端機，其接著使 用該部份C S I據以調整（即改寫）其資料處理以達成需求之 性能位準。

圖10A中描述之上行鏈路排程方案代表一特定方案，其 可評估需求在預定將進行之傳輸中傳送資料之各可能的 現用終端機組之所有可能順序。將由排程器許估之可能的 假設總數可能會十分龐大，即使現用終端機數目較小。實 際上，子假設之總數可表示為：

NTJ—(Νυ-Ντ)! 方程式（75)

其中Νυ係將被考慮用於排程之現用終端機數目。例如， 如果Nu = 8而ΝΤ = 4，則Nsub-hyp = 1680。一無遺漏之搜尋可 用以決定提供最佳化系統性能之該子假設，藉由用以選擇 最佳子假設之性能度量加以量化。 各種具有在處理排程終端機時減少複雜度之其他上行 鏈路排程方案也可使用。在此上行鏈路排程方案中，包括 於各假設之終端機將以依據特別定義規則而決定的一特 定順序加以處理。在一具體實施例中，對於每一次疊代， 持續消除接收器處理技術回復在同等化後具有最佳SNR 之傳送信號。在此情況下，該順序將依據假設中之終端機 -129 - 1269549 (125) g嗎說明绩買 的後處理SNR加以決定。在另一具體實施例中’各假設中 之終端機係依據一特定之順序加以處理。該處理順序可依 據假設中之終端機的優先順序（例如最低優先順序之終端 機首先處理，次低優先順序之終端機接著處理等等’而最 高優先順序之終端機最後處理）、使用者酬載、潛在需求、 緊急服務優先順序等等。

在另一上行鏈路排程方案中，終端機之排程係依據終端 機優先順序。對於各訊框，清單上一特定數目之終端機可 被考慮用於排程。在一具體實施例中，只有該Ν τ最高優 先順序之終端機經選定在Ντ可用傳輸通道上傳送。在另 一具體實施例中，清單上該Nx最高優先順序之終端機將 被考慮用於排程’其中Νυ〉Νχ > Ντ。

圖1 OB係關於一優先順序為基礎之排程方案程序1040的 一具體實施例之流程圖，其中NT最高優先順序之終端機 係經排程於上行鏈路上傳輸。對於各傳輸區間，排程器在 步騾1042檢查清單上所有現用終端機之優先順序且選擇 Ντ最高優先順序之終端機。在此具體實施例中，清單上 剩餘之（Nu - Ντ)終端機將不考慮用於排程。關於各經選定 終端機之通道預估 係在步騾1044 中擷取。由Nτ經選定 終端機形成之該假設的各子假設將被評估，而關於各子假 設的後處理SNR之對應向量hypider，係在步驟1046推導 出。最佳子假設經選定，且對應於最佳子假設S N R之資料 傳輸率將在步騾1048中決定。再次，該排程與資料傳輸率 可被提報至假設中之終端機。清單中終端機之度量與系統 -130- 1269549 發碼锟-續頁 (126) 度量於是在步驟1050中更新。在一具體實施例中’最佳子 假設可對應於在其度量被更新後最接近該終端機之常態 化優先順序者。

ΜΙΜΟ系統之上行鏈路排程經進一步詳述於2001年5月 16曰申請之美國專利申請案序號09/859,346中，其標題為 「在多重輸入多重輸出（ΜΙΜΟ)通信系統中分配上行鏈路 資源之方法與裝置」，其讓渡予本發明受讓人且在此以引 用方式併入。

對於其中終端機係依據終端機優先順序選定與經排程 用於傳輸（下行鏈路或上行鏈路）的一排程方案，可能偶爾 會發生不良終端機群集。一「不良」終端機組係指其在該 假設通道反應矩陣Η中導致強烈線性相依，於是導致該組 内各終端機之較低整體通量。當其發生時，在數個訊框中 此終端機實質上可不改變。在此方式中，排程器可能無法 擺脫此特定終端機，直到終端機優先順序之改變足夠改變 在該組中之資格。 為避免上述「群集」效應，排程器可設計以在指定終端 機予可用傳輸通道前確認此條件，及/或萬一其發生時偵 測其條件。許多不同的技術可用以決定在假設矩陣iL線性 相依之程度。這些技術包括解出ii之特徵值、解出後處理 信號之SNR，係使用持續消除接收器處理技術或線性空間 同等化技術及其他。偵測此群集條件通常易於實施。在群 集條件經偵測之情況下，排程器可重新排程終端機之順序 (例如以隨機方式）在嘗試減低矩陣ϋ内之線性相依度。一 -131 - (127) 1269549

曳步万案也被設計以強制排程器選擇導致「優良」假設矩 陣EL (即一具有最小程度之線性相依）之終端機組。 VI. 性能

」吏：在此描述之技術可提供經改進之系統性能(例如較 高通^)。已實施模擬以量化可能因部份這類技術而在系 統通量上之改進。在模擬中，耦合傳送天線之陣列與接收 天線之通遒反應矩陣氐係假設由相等_變異量、零·平均高 斯隨機變數（即「獨立複合高斯假設」）所構成。用於隨機 選擇NT (1 x Nr)通道之平均通量係經評量。請注意通量係 足為通道i量之5〇%，如由shann〇n理論容量限度所決定。

圖11A顯示平均下行鏈路通量，係關於一 mim〇系統每一 終端機具有4傳送天線（即Ντ = 4)與4接收天線（即心=4)用 於單一使用者ΜΙΜΟ模式與多重使用者MIM〇模式（即 N-SIMO模式）。關聯至各操作模式之模擬通量係具有以平 均後處理SNR的一函數。單一使用者MIM〇模式之平均通 量係顯不於圖形1110，而多重使用者ΜΙΜΟ模式之平均通 量係顯示於圖形1112。 如圖1 1 Α中所示，關聯至使用最大-最大標準天線指定之 多重使用者ΜΙΜΟ模式的模擬通量，顯示出比單一使用者 ΜΙΜΟ模式之達成更佳的性能。在單一使用者ΜΙΜΟ模式 中，ΜΙΜΟ終端機受益於使用持續消除接收器處理以達成 較高之後處理SNR。在多重使用者ΜΙΜΟ模式中，排程方 案能夠採用多重使用者選擇分集以達成改進之性能（即較 高通量），即使各終端機使用線性空間（例如MMSE)處理技 -132 - 1269549

(128) 術。事實上，多重使用者ΜΙΜΟ模式中之多重使用者分集 導致的一平均下行鏈路通量，超過由劃分一傳輸區間成為 ， 4個相等部份子槽且指定各ΜΙΜΟ終端機至各自的子槽所 ， 達成之通量。 在模擬關於單一使用者與多重使用者ΜΙΜΟ模式所使用 之排程方案，並未設計以提供相適的公平性，而某些終端 機將可觀察到比其他終端機較高之平均通量。當採用一公 平性標準，關於二操作模式之通量差異可能會縮減。然 而，調和單一使用者與多重使用者ΜΙΜΟ模式二者之能 力，提供在無線資料服務上附加的彈性。 圖1 1 Β顯示平均上行鍵路通量關聯至4接收天線（即N r = 4)與各種數目之單一天線終端機（即NT = 1、2與4)關於一 獨立複合高斯假設在一干擾-限制環境（即干擾功率係遠 大於熱雜訊功率）。4傳送天線（即Ντ = 4)之情況比1傳送天 線（即Ντ = 〇之情況具有較大容量，增益隨著SNR增加。 在SNR極高時，Ντ == 4情況之容量將近四倍於Ντ = 1之情況 。在SNR極低時，這二情況間之增益減低且成為可忽略。 在較低或無干擾之環境中（例如熱雜訊-限制），Ντ = 4情 況之通量甚至更大於圖11Β中所示。在熱雜訊·限制環境 中，干擾功率係較低（例如接近零）而達成之SNR係6分 貝，實質上大於圖1 1Β中關於Ντ = 4之情況。如一範例中， 當一單一終端機在SNR為10分貝接收時，此終端機達成之 平均通量係2,58 bps/Hz。當允許4終端機同時傳送時，整體 達成之通量等於Ντ = 4曲線中之SNR = 1〇分貝+ 10.1og10(4)=

• 133 - 1269549 纖 (129) 16刀貝。因此，在熱雜訊·限制環境中，關於4終端機之整 體通量係8,68 bps/Hz或接近3.4倍於單一終端機傳送。

在干擾-限制系統（例如一蜂巢式網路）中，具有多重 S IΜ 0傳輸結合基地台處之持續消除接收器處理的每一細 胞提供之通量，係經選定用於終端機設定點的一函數。例 如在10分貝之SNR，當四個1x4 SIMO終端機允許同時傳送 時’該容量將是二倍以上。在20分貝之SNR，容量比單一 1x4終端機所達成要增加2 6倍之因子。然而，較高之操作 設定點通常意味著一較大頻率之再使用因子。那即是，同 時使用相同頻率通道之細胞的片段可能需要減低以達成 對應於較高操作設定點之需求S N R，其於是可能降低整體 之頻譜效率（以bp s/Hz/細胞加以度量）。在最大化此方案之 網路容量時，因此將有在選擇特定操作設定點與需求頻率 再使用因子之間二者選其一之衡量。

圖1 1 c顯示有關一細胞之模擬網路的細胞通量，其他Ντ =1、2與4個同時存在之終端機。各細胞利用Nr = 4接收天 線。所有終端機係功率控制以達到一給定之設定點。檢測 顯示存在一定範圍之SNR設定點，其中關於Ντ = 4終端機 之細胞通量係二倍於只有一單一終端機允許進行傳送。 發射器與接收器單元之元件可被實施附有一或多個數 位信號處理器（DSP)、專用積體電路（ASIC)、處理器。微 處理器、控制器、微控制器、場可程式閘陣列（FPGA)、可 程式邏輯裝置 '其他電子單元或其任何之組合。此處所述 的某些功能及處理亦可利用在一處理器上實施的軟體來 -134- 1269549 (130) 參瑪說锻續買 實施。

本發明某些特點亦可利用一軟體及硬體的組合來實 施。例如空間處理、空間時間處理、持續消除接收器處理、 完整- CSI處理、CSI之推導（例如通道SNR)、排程等可依 據在處理器（在圖2A與2B中之控制器230及/或270)執行之 程式碼而加以實施。軟體程式碼可被儲存在記憶體單元 (例如，記憶體2 3 2或2 7 2 )内並由處理器實施（例如，功率 控制處理器23 0或270)。記憶體單元可實施在處理器内部 或處理器外部，在此情況下，記憶體單元可經由技術中熟 知的各種裝置以通信方式耦合至處理器。 此處所包含用於參考的標題係用來輔助定位某些段 落。這些標題並不是要限制此處所述之觀念的範圍，而這 些觀念可以應用到整個說明文件的其它段落。

本發明揭示之具體實施例的前述說明係提供以使任何 熟習本技術者製成或使用本發明。這些具體實施例的各種 修改對熟習本技術者更易於明瞭，而在此界定之通用原理 可被應用至其他具體實施例，而不脫離本發明之精神或範 圍。因此，本發明並不受限於本文所示的具體實施例中， 而是涵蓋與本文所揭露之原理及新穎特點相符的最廣範 圖式代表符號說明 100 通信系統 102a 覆蓋區 102b 覆蓋區 -135 - 1269549 (131) 102c 覆蓋區 102d 覆蓋區 102e 覆蓋區 102f 覆蓋區 l〇2g 覆蓋區 104a 基地台 104b 基地台 106a 基地台 106 終端機 106b 終端機 106c 終端機 106d 終端機 106e 終端機 106f 終端機 106g 終端機 132 記憶體 208 資料來源 210 資料處理器 210d 資料處理器 2 lOx 資料處理器 220 ΤΧ ΜΙΜΟ處理器 220a ΤΧ ΜΙΜΟ處理器 220d ΤΧ ΜΙΜΟ處理器 222 調變器 發瑪識顿續買

-136 - 1269549 (132) 224 天線 230 控制器 234 排程器 252 天線 254 解調器 260 RX ΜΙΜΟ資料處理器 260e RX ΜΙΜΟ資料處理器 270 控制器1 272 記憶體 278 資料來源 280 ΤΧ處理器 282 ΤΧ資料處理器 300 發射器 300a 發射器 300b 發射器 300c 發射器 300d 發射器 300e 發射器 312 編碼器 314 交錯器 316 映射單元 318 加權元件 322 通道ΜΙΜΟ處理器 324 解多工器

-137- 1269549 绔嗎說_續頁 (133) 326 組合器 330 資料處理器 340 反向快速傅立葉轉換器 342 循環字首產生器 344 上轉換器 410 空間/空間時間處理器 410c 空間/空間時間處理器 410e 空間/空間時間處理器 412 過濾器 414 乘算器 416 組合器 420 矩陣處理器 422 乘算器 424 乘算器 428 適應性處理器 432 正向接收處理器 434 加總器 436 組合器 438 通道資料處理器 440 回授處理器 448 CSI處理器 450 接收處理階段 450 第一階段 450η 最後階段 -138- 1269549

(134) 460 通道ΜΙΜΟ資料處理 460a 通道ΜΙΜΟ資料處理 470 干擾消除器 470a 干擾消除器 472 通道模擬器 480 RX處理器 484 解調元件 486 解交錯器 488 解碼器 730 資料庫 器 器

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Claims (1)

1. 或多個所選 ;及 調變 2. 1269549 拾、申請專利範圍 K —種用於在一多向近接乡重^多重輸出 系統中傳送資料之方法，其包含： 選擇用於資料傳輸的一或多個終端機； 接收該等-或多個所選定终端機之通道 狀態資訊（CSI)指示； 依據該接收CSI處理該等〜 貪料，以提供複數個調變信號 經由複數個傳送天線將該等複數個 遠等一或多個所選定終端機。 如申請專利範圍第1項之方法’其中該系統 經由複數個操作模式傳送資料。 3.如申請專利範圍第2項之方法，其中該等複 式包括一單一使用者ΜΙΜΟ模式，其特徵為 數個傳送天線用於資料傳輸至一具有複數 的單一終端機。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該以 ΜΙΜΟ模式資料傳輸至該單一終端機包含 個調變信號上傳送的複數個資料流。 5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該等複 式包括一多重使用者ΜΙΜΟ模式，其特徵為 數個傳送天線用於資料傳輸至共同具有複 線的複數個終端機。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中一調變 (ΜΙΜΟ)通信 條件的通道 定終端機的 信號傳送至 可被組態以 數個操作模 使用該等複 個接收天線 單一使用者 在該等複數 數個操作模 使用該等複 數個接收天 信號係設計 1269549

   用於該多重使用者ΜΙΜΟ模式之該等複數個終端機之 每個終端機。 7. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該等複數個操作模 式包括一混合模式，其特徵為使用該等複數個傳送天 線用於資料傳輸至一 SIMO與ΜΙΜΟ終端機之一組合，其 中一調變信號係設計成用於各S IΜ Ο終端機，而多重調 變信號係設計成用於各ΜΙΜΟ終端機。 8. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該等複數個操作模 式包括一分集模式，其特徵為使用該等複數個傳送天 線用於可靠地傳輸一單一資料流至一具有複數個接收 天線之單一終端機。 9·如申請專利範圍第2項之方法，其中該等複數個操作模 式包括一傳适分集模式，其特徵為使用該等複數個傳 送天線用於資料傳輸至一具有一單一接收天線之單一 終端機。 10·如申請專利範圍第1項之方法，其中依據該等複數個傳 送天線達成之預估訊雜干擾比（SNR)來選定用於資料 傳輸之終端機。 11·如申請專利範圍第1〇項之方法，其中該SNR係在該等終 端機處依據包含於該等複數個調變信號中之前導碼所 推導出。 12·如申請專利範圍第i項之方法，其中會依據一由該等終 端機之複數個傳送天線與複數個接收天線所構成之 ΜΙΜΟ通道的射頻特徵來選定用於資料傳輸的終端機。 1269549 _ 申諸多利轉寧續頁 13. 如申請專利範圍第1 2項之方法’其中該射頻特徵係在 該等終端機處依據包含於該等複數個調變信號中之前 導信號所推導出。 14. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括： 依據該接收C S I將複數個傳送天線指派給該等一或 多個所選定終端機。 15. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括： 將各選定之終端機指派給該等一或多個傳送天線。 16. 如申請專利範圍第1項之方法，其中會依據一或多個度 量來選定用於資料傳輸的終端機。 17. 如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該等一或多個度 量之一係該等選定終端機可達到之通量的指示。 18. 如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該等一或多個度 量之一係一以該等選定終端機達到之SNR為基礎的函 數。 19. 如申請專利範圍第1項之方法，其中會依據終端機優先 順序來選定用於資料傳輸的終端機。 20. 如申請專利範圍第1 9項之方法，其中一特定終端機之 優先順序係依據該終端機的一平均通量而決定。 21. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該處理包括： 依據該接收C S I來編碼與調變該等一或多個所選定 終端機的資料。 22. 如申請專利範圍第1 0項之方法，進一步包括： 在該終端機處依據該調變信號之一預估的S NR來編 1269549 _ Ipl專利旅戶續頁 碼與調變各調變信號的資料。 23. 如申請專利範圍第1 2項之方法，進一步包括： 依據一由該等一或多個所選定終端機的該射頻特徵 構成之特徵向量矩陣來預調節調變符號。 24. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該處理包括： 依據該接收C S I調整該等一或多個所選定終端機的 資料傳輸率。

   25. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括： 接收來自於該等一或多個所選定終端機之回授；及 依據該接收回授來調整該等調變信號之至少一特 徵。 26. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該等調1信號之 傳送功率係依據該接收回授加以調整。 27. 如申請專利範圍第2 5項之方法，其中該等調變信號之 資料傳輸率係依據該接收回授加以調整。

   28. 如申請專利範圍第2 5項之方法，其中該等調變信號之 該資料編碼與調變係依據該接收回授加以調整。 29. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等複數個調變信 號係以部份藉由最大允許功率位準之一或多個功率退 讓因子所決定之功率位準傳送。 30. 如申請專利範圍第2 9項之方法，其中該等一或多個功 率退讓因子係選定以減低對鄭近細胞之干擾。 31. 如申請專利範圍第2 9項之方法，其中該等一或多個功 率退讓因子係依據系統負載而選定。

   1269549 32如申請專利範圍第2 9項之方法，其中該等一或多個功 率退讓因子係依據系統内終端機可達到之性能而選 定。 33. 如申請專利範圍第1項之方法’其中該C S 1包含預估之 訊雜干擾比（SNR)用於複數個用於資料傳輸之傳輸通 道。 34. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該C S I包含用於資 料傳輸之複數個傳輸通道所支援之資料傳輸率的指 示。 35. 如申請專利範圍第3 3項之方法，其中該SNR係在該等終 端機處依據空間處理所推導出。 36. 如申請專利範圍第3 5項之方法，其中在一終端機處之 該空間處理包含一通道關聯矩陣反轉（CCMI)技術或一 最小均方誤差（MMSE)技術。 37. 如申請專利範圍第3 3項之方法，其中該SNR係在該等終 端機處依據空間時間處理所推導出。 38·如申請專利範圍第3 7項之方法，其中該空間時間處理 包含一 MMSE線性等化器（MMSE-LE)技術或一決策回授 等化器（DFE)技術。 39.如申請專利範圍第3 3項之方法，其中該SNR係在該等終 端機處依據持續消除接收器處理所推導出。 4〇.如申請專利範圍第1項之方法，其中該系統實施正交分 頻多工（OFDM)。 41·如申請專利範圍第1項之方法，其中該系統實施分碼多 1269549

   向近接（CDMA)。 42. —種用於在一多向近接多重輸入多重輸出（mim〇)通信 系統中之一下行鏈路上傳送資料之方法，其包含： 在複數個終端機處接收複數個傳送天線所達成的預 估訊雜干擾比（SNR); 依據該預估SNR選定用於資料傳輸的一或多個終端 機； 依據該預估SNR處理該等一或多個所選定終端機的 資料，以提供複數個調變信號；及 經由複數個傳送天線將該等複數個調變信號傳送至 該等一或多個所選定終端機，及 其中該系統可被組態以經由複數個操作模式傳送資 料，該模式包含一單一使用者ΜΙΜΟ模式、一多重使用 者ΜΙΜΟ模式與一混合模式。 43· —種用於在一多向近接多重輸入多重輸出（μιμ〇)通信 系統中傳送資料之方法，其包含： 接收複數個終端機之通道條件的通道狀態資訊（csI) 指不， 選擇用於上行鏈路資料傳輸的一或多個終端機· 將至少一傳輸參數之資訊指示發送至該等一或多個 所選定終端機； 經由複數個接收天線接收來自該等一或多個所選定 終端機的複數個調變信號；及 處理複數個接收信號以回復該等一或多個所選定終 1269549 申繚專利範議續頁’ 端機所傳送的資料。 44. 如申請專利範圍第4 3項之方法，其中會依據複數個可 用傳送通道的預估訊雜干擾比（SNR)來選定用於資料 傳輸的終端機。 45. 如申請專利範圍第4 3項之方法，其中會依據一由該等 終端機之複數個傳送天線與複數個接收天線所構成之 ΜΙΜΟ通道的射頻特徵來選定用於資料傳輸的終端機。

   46. 如申請專利範圍第4 3項之方法，其中會部份依據最大 允許功率位準之一或多個功率退讓因子來選定用於資 料傳輸的終端機。 47. 如申請專利範圍第44項之方法，其中該SNR係依據空間 處理而推導出。 48. 如申請專利範圍第44項之方法，其中該SNR係依據空間 時間處理而推導出。

   49. 如申請專利範圍第44項之方法，其中該SNR係依據持續 消除接收器處理而推導出。 50. 一種在一多向近接多重輸入多重輸出（ΜΙΜΟ)通信系統 中之基地台，其包含： 一排程器，其運作以選擇用於資料傳輸的一或多個 終端機； 一控制器，其運作以接收該等一或多個所選定終端 機之通道條件的通道狀態資訊（CSI)指示，及依據該接 收CSI提供一或多個控制項； 一 ΤΧ資料處理器，其運作以依據該等一或多個控制 1269549 _ 申_專利範菌續頁 項來處理該等一或多個所選定終端機的資料，以提供 複數個調變符號流； 一調變器，其運作成可產生複數個用於該等複數個 調變信號流之調變信號；及 複數個傳送天線，其設置成用以傳送該等調變信號 至該等一或多個所選定終端機。 51. —種在一多向近接多重輸入多重輸出（ΜΙΜΟ)通信系統 中之基地台，其包含： 選擇用於資料傳輸的一或多個終端機之構件； 接收通道狀態資訊（CSI)之構件，用於接收該等一或 多個所選定終端機之通道條件的通道狀態資訊（CSI)指 示，及依據該接收CSI提供一或多個控制項； 處理資料之構件，用於依據該等一或多個控制項來 處理該等一或多個所選定終端機的資料，以提供複數 個調變符號流； 產生該等複數個調變符號流之複數個調變信號之構 件；及 傳送該等調變信號至該等一或多個所選定終端機之 構件。 52. —種在一多向近接多重輸入多重輸出（ΜΙΜΟ)通信系統 中之終端機，其包含： 至少一前端處理器，其運作以接收與處理至少一接 收信號，以提供所接收調變符號； 一 RX ΜΙΜΟ/資料處理器，其運作成用以依據一接收 1269549

   器處理技術來接收與處理該等接收調變符號，以在該 等傳送信號中提供預估之調變符號，其中該RX ΜΙΜΟ/ 資料處理器係進一步運作以提供該等複數個傳送信號 之通道條件的通道狀態資訊（CSI)指示；及 一 ΤΧ資料處理器，其被組態成用以接收與處理用於 從該終端機之傳輸的該C SI。 53. —種在一多向近接多重輸入多重輸出（ΜΙΜΟ)通信系統 中之終端機，其包含： 處理至少一已接收的信號以提供已接收的調變符號 之構件； 處理該等接收到的調變符號之構件，其係依據一接 收器處理技術以在該等傳送信號中提供預估之調變符 號； 推導該等複數個傳送信號之通道條件之通道狀態資 訊（CSI)指示之構件；及 處理用於從該終端機之傳輸之該CSI之構件。