TWI323098B - Method and apparatus for generating weights for transmit diversity in wireless communication - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示案大體上係關於通信，且更特定言之，係關於在 無線通信系統中產生用在傳送分集之加權之技術。 【先前技術】 在無線通信系統中，一傳送器調變一具有資料之射頻（RF) 載波訊號並產生一更適於在無線通道上傳送之RF調變訊 號。該傳送器接著經由無線通道將該RF調變訊號傳送至一 接收益。經傳送之訊號可經由許多傳播路徑到達該接收 范。歸因於諸如衰減、多路徑、干擾等等之各種因素，該 等傳播路徑之特性可隨時間流逝而改變。因此，經傳送之 訊號隨時間流逝可經歷不同之通道條件且可經接收為具有 不同的振幅及相位。 傳送分集可用於提供對抗有.害路徑效應之分集並改良可 靠性。傳送分集利用多個傳送天線來進行資料傳送。一傳 播通道形成於每一傳送天線與接收天線之間。若用於不同 傳达天線之傳播通道為線性獨立的（至少在某一程度上一 般ίτ、如此）’則隨著傳送天線數目的增加，分集增加且正確 地接收資料傳送之可能性改良。 傳U刀本，在自多個傳送天線傳送至接收天線之多個 RF 周又6fl 上冗餘地發送資料。RF調變訊號通常經歷不同 的通道條件’且可與不同的複合通道增益(complex channel g )相關^。因此，此等訊號可以*同的振幅及相位到達 線且可建°又性或破壞性地相加。可維持一控制迴

Il2039.doc 1323098 路以判定在傳送器處應用於RF調變訊號的適當加權，使得 此等訊號在接收器處建設性地相加。因此一挑戰為如何產 生該等加權以使得可達成良好效能。 術 因此，在此項技術中需要產生用於傳送分集之加權的技 【發明内容】 根據本發明之一實施例，描述一種包括至少一處理器及 -記憶體之裝置，(等)處理器為一在多個傳送天線與：少 一接收天線之間的通信通道獲得通道估計。該（等）處理器基 於該等通道估計及-用於自多個傳送天線至接收天線之^ 料傳送的等化器來為多個傳送天線得到多個加權。 根據另-實施例，提供—種方法，其中為—在多個傳送 天線與至少一接收天線之間的通信通道獲得通道估計。基 於έ玄專通道估言+另—m jla / ^ 用於—自夕個傳送天線至接收天線.之 資料傳送的等化器而為多個傳送天線得到多個加權。 根據又-實施例，描述一種裝置’其包括用於為—在多 個傳送天線與至少—接收天線之間的通信通道獲得通道估 6十之構件，及用於基於兮笙 、〜尋、、估計及—用於自多個傳送 天線至接收天線之資料傳。 到加權之構件。 寺化以❹㈣送天線得 根據又-實施例，描述 體之裝置，等)處理，為一自：：^一處理…記憶 接收天線之資料傳送&…傳送天線發送至至少- 並為多個傳送天線J 在頻域中處理該等符號， 疋穴綠侍到多個加權。

Il2039.doc 根據又-實施例’提供_種方法 二線發送至至少-接收天線之資料傳二二：多個傳送 根據又_實二；：個傳送天線得到多個加權。 貫她例，描述一種裝置，复 個傳送Λ線發送至至少 帛於為—自多 構件、用於在頻域中严理;之資料傳送獲得符號的 牡茨碘〒處理έ玄等符號的 傳送天線得到多個加權的構件。 及用於為多個 【實施方式】 詞語"例示性，，用於本文中咅 干"r “充當—實例、例子，或例 不。不必將在本文中描述為"例示性， 比其他實施例較佳或_何貫施例理解為 為清楚起見，在下文之描述的 ., 丨刀τ使用下列命名 法。時域純量由小寫文字（Iower ca 田认主-说丄 木表不’指標η 用…樣本週期，例如h(n)。頻域純量由大寫文字表示，‘ 指標k用於表示頻率槽’例如’ H(k)。向量由黑體小寫文字 表不’例如k’且矩陣由黑體大寫文字表示，例如，心 圖】展示在通信系統刚中之傳送器11〇及接收器15〇之方 塊圖。在圖！所示之實施例中’傳送器11〇配備有多個⑺天 線ma至⑽，且接收器15〇配備有—或多個（r)天線仙 至仙，其中以且⑵。對於下行鏈路/前向鏈路傳送而 言，傳送器110為基地台之部分’且接收器15〇為無線設備 之部分。對於上行鏈路/反向鏈路傳送而言，傳送器丨10為 無設備之部分’且接收器150為基地台之部分。基地台通常 為與無線設備通信之固定台’且亦可被稱為節點B、存取 M2039.doc 1323098 :用：等。無線設備可為固定或行動設備，且亦可被稱為 〜&裝備(UE)、行動台、使用者終端機、用戶單元，等 撼-、友叹備可為仃動電話、個人數位助理（PDA)、無線數 據機卡’或—些其他設備或裝置。 專^ U〇處，傳送（TX)資料處理器120處理訊務資料 馬片速率（chip rate)提供傳送碼片。由處理器丨進行 ""取决於系統，且可包括編碼、交錯、符號映射、展

、丰^ #等。丁個乘法器】30a至130t分別接收且用加權 〜至a 丁來換算該等傳送碼p τ個傳送器單元（TMTR)i32a 至丨功分別接收且調節(例如，轉換為類比，放大、過濾， 及增=換）來自乘法器咖至！地的經換算之傳送碼片。 傳运益早疋132a至132t產生分別經由τ個天線⑽至i34t被 傳送之T個RF調變訊號。 在接收器15〇處，R個天線_152r經由各種傳播路徑 接收經傳送之訊號，且將R個經接收之訊號分別提供至反個 接收器單it (RCVRWW 154r。每—接收器單元154調節 (例如，過濾、放大，及降頻變換）其所接收之訊號，以—等 於或高於碼片速率之取樣速率來將經調節之訊號數位化， 且提供時域輸入樣本。 圖1展示一實施例’其中接收器1 50在頻域中執行等化。 在此實施例中，R個快速傅立葉變換/離散傅立葉變換 (FFT/DFT)單元160a至160r分別自R個接收器單元15钧至 154r接收輸入樣本。每一單元160將其輸入樣本變換為頻 域’將用於訊務資料之頻域輸入付號提供至等化写丨7 〇且 ll2039.doc 將用於導頻（pilot)之輸入符號提供至一通道及雜訊估計器 162。估計器162基於用於導頻及/或資料之輸入符號來估計 通道回應及雜訊。等化器！ 7〇如下所述基於該等通道及雜訊 估計而得到等化器係數，用等化器係數過濾來自所個接 收天線之輸入符號，在空間及/或頻率上組合經過濾之符 號且將輸出符號提供至&向FFT/反向叩FFT/idf丁）單 凡I 72 °單1 72將輸出樣本變換為時域，且提供輸出樣本。 接收（RX)資料處理器！ 8〇以_補充由τχ資料處理器⑽進 行之處理的方式來處理輸出樣本，且提供解碼資料。 一般而言’接收器15〇可使用各種結構之等化器來執行等 化’諸如⑴在時域或頻域中執行等化而沒有回饋之線性等 化器，及⑺在時域及/或頻域中執行等化且有回饋之決策回 饋等化器（DFE)。不同的莖。。k 个Π的4化裔結構可能夠達成不同的 ⑽。如下所述’依據如何實施等化器，給定之等化器結 構（例如，線性等化器哎決笛 窃次决朿回饋等化器）亦可達成不同之 的下文中描述在頻域中運作的線性等化器及決策回饋 寻化器。 控制器/處理器14〇及19〇公幻丨—由 士 ，. y〇刀別在傳送器110及接收器150 处指導各種處理單元之運作。 。。 Ύ 6己隐體142及192分別為傳送 态1 1 0及接收器1 5 〇碼储存資料 〇〇 、’十及私式。如下所述，加權產 生器1 64基於通道及雜訊估叶 十 ' 卞及在接收器處使用之等化器 來為T個傳送天線產生加權 _ 權丨至打。儘管在圖1中沒有展 不，但傳送天線加權a至 ， 工& T』被發迗回傳送器U0且在經由 天線134a至134t傳送之前猝由 错由尤法益13〇a至I30t應用於傳 112039.doc ^23098 送碼片。 在傳送器U0處之T個天線與接收器150處之R個天線之間 的通k通道包括T.R個單輸入單輸出（SIS〇)通道，—通 C用於母傳送/接收天線對。每一 SISO通道可以時域通道 脈衝回應h(n)或頻域通道頻率回應H(k)為特徵。 可用K點FFT或K點DFT將時域表示轉換為頻域表示，此 可表示為： H(k)=客 h(n). e-灿丨你， 等式（1) 其中指數（exponent)中之”-1"係歸因於指標11及1<以1而不是 以〇開始。 可用K點IFFT或K點IDFT將頻域表示轉換為時域表示，此 可表示為： 等式（2) h(n) = — ^H(k)*ej2n2^'Xn'I)/K K rri 圖2展示用於自傳送器11〇至接收器15〇之資料傳送的訊 喊流200。圖2屐示具有自每一接收天線接收的訊號之兩倍 (2 X)超取樣的實施例。圖2亦展示在頻域中執行等化的微小 間隔線性等化器的使用。術語"微小間隔"係指以比奈奎斯 特取樣定理（Nyquist sampling theorem)所需之速率更高的 速率進行取樣。 傳送器處理訊務資料且以碼片速率產生傳送碼片χ(η)。傳 送器可將一循環前置項附加至Κ/2個傳送碼片之每一區 塊。循環前置項係資料區塊之重複部分，且用於對抗由頻 H2039.doc •10·

ifyQ :=性衰減所引起的符號間干擾(ISI)，頻率選擇性衰減 =糸統頻寬上不平之頻率回應。在實際系統中傳送器 將傳适碼片序列發送至接收器。對於訊號流 ^ 228在每—傳送碼片之後插入—零，且以取樣速率提供 达樣本，取樣速率係用於2x超取樣之碼片速率的兩倍。丁 個乘法$23Ga至23Gt分別用加權3|至〜來換算傳送樣本，且 分別為⑽傳送天線提供經換算之傳送樣本一)至^(小 經換算之傳送樣本自T個傳送天線經由通信通道發送至r 個接收天線。通信通道包括藉由方塊2術⑴他r模擬之 T MSISISO通道。在傳送天線t與接收天線Γ之間的s通道 由通道脈衝回狀»來模擬，其包括在傳送器處之脈衝整 形慮波器、傳播通道、在接收器處之前端遽波器等等之效 應。對於S -接收天線而言，加法器242a對方塊240心至 240ta之输出求和，且加法器以牦對加法器242a之輸出與附 加雜訊η,⑷求和。以與第一接收天線類似之方式，組合其 他接收天線之每_者的SIS〇通道（若存在）且為其添加雜 til 。 接收器150以兩倍碼片速率將自每一接收天線接收之訊 號數位化，且以取樣速率獲得輸入樣本（未展示於圖2中）。 接收器可移除由傳送器附加於每一資料區塊中的循環前置 項（若存在）。藉由單元26〇a用κ點FFT/DFT^來自第一接收 天線之時域輸入樣本ri(n)變換為頻域，以獲得頻域輸入符 號Mk) ’ k = ι，.·.，κ。如在下文中圖3中所示，2><超取樣產 生對於每一接收天線可用之訊號頻譜之兩個複本。對於每

Il203y.doc 1323098 一接收天線在超取樣頻譜中的兩個冗餘訊號複本被稱為一 • 較低複本（乙）及_較高複本（u)。訊號複本亦可被稱為頻譜複 本或一些其他術語。最初K/2個輸入符號R|(k)，k二 1，·.·，Κ/2 ’係用於較低複本，被表示為R| L(k)，k = l ,κ/2， 且被提供至一等化器270a。最後κ/2個輸入符號Rjk)，k = Κ/2+1，..·，Κ，係用於較高複本，被表示為Ri u(k)，k = 丨，·，·，κ/2，且被提供至一等化器272a。以與第一接收天線之 _ 輸入樣本相似之方式來處理其他接收天線之輸入樣本（若 存在）。 等化器270及272之每一者用其係數^㈨過濾其輸入符號 Rr.c(k)，且提供經過濾之符號Yre(k)，其中r =丨，，r係接收 天線之指標，且Ce{L，U}係訊號複本之指標。加法器”仏對 分別來自等化器27〇a至27〇Γ的經過濾之符號Uk)至 Yr.l(1〇求和，且為較低複本提供輸出符號Y^k)。加法器 27仆對分別來自等化器”以至27。的經過濾之符號 # 至YRU(k)求和，且為較高複本提供輸出符號Yu(k)。單元276 對輸出符號YL(k)&Yu(k)執行kswft/ mFT，且以取樣速 率提供輸出樣本。降取樣器2 7 8丟棄每隔—輸出樣本且以碼 片速率提供輸出樣本y(n)。 圖3展不具有2χ超取樣的尺個接收天線之例示性頻譜圖。 2送碼片Χ(η)處於碼片速率fc。相應之頻譜具有fc/2之頻 覓，及由傳送器處之脈衝整形濾波器所判定之滾邊 (roll :ff)。取樣速率匕將自每一接收天線接收之訊號數位 化。玄取樣速率為兩倍瑪片速率或fs= &。對於每一接收 H2039.doc 1323098 天線而言，較低複本覆蓋對應於槽指標k =丨至κ/2的dc至 fs/2之頻率範圍，且較高複本覆蓋對應於槽指標k=k/2+i至 K的fs/2至fs之頻率範圍。為簡單起見，圖3為R個接收天線 展示相似的頻譜圖。一般而言，每一接收天線r之頻譜圖具 有一由彼天線之頻率回應Hr(k)所判定之形狀。 如圖3中所示，接收器自來自尺個接收天線之冗餘因數r 及來自2x超取樣之冗餘因數二獲得2R個訊號複本。圖3亦展 不應如何組合在該等2R個訊號複本中之冗餘訊號分量。每 一接收天線之兩個冗餘訊號分量由fs/2或κ/2個頻率槽之距 離隔開。 空間頻率等化器可用於每一頻率槽k，k=1，…，k/2。用於 頻率槽k之空間頻率等化器可為所有尺個接收天線在槽让及 k + k/2上組合冗餘訊號分量。為清楚起見，在下文中描述對 一頻率槽k之處理。可為κ/2個頻率槽之每一者或k = 1，.· _，k/2執行相同處理。 圖4展示一微小間隔線性等化器之頻域訊號流4 〇 〇。訊號 流400等效於圖2中之訊號流2〇〇,且用於〜超取樣之情況。 傳送器處理訊務資料且以碼片速率產生傳送碼片χ(η)。在 貫際系統中，傳送器將傳送碼片序列發送至接收器，且不 執行任何FFT/DFT。然而，對於訊號流4〇〇而言，單元428 對傳送碼片執行K/2點FFT/DFT，且提供頻域傳送符號 X(k)，k = l，...，k/2。丁個乘法器430a至430t分別用加權至 aT來換算傳送符號χ(]〇，且分別為丁個傳送天線提供經換算 之傳送樣本X,(k)至xT(k)。 ll^〇39.d〇c 13 經換算之傳送符號X,⑻至XT(k)自丁個傳送天線經由通信 H 通道發送至R個接收天線。由用於較低複本之頻率回應 ㈨及用於較高複本之頻率回應Htru(k)來模擬在傳送 天線t與接收天線r之間的SIS0通道。對於第一接收天線而 P加法H 442a為較低複本對方塊物⑽至輪3之輸出求 和。加法器446a對加法器442a之輸出與附加雜訊& μ)求 和’且為較低複本提供所接收之符號RiUk)。加法器4仏 為較高複本對方塊4m4()ta之輸出求和。加法器條 對加法器444a之輸出與附加雜訊Niu(k)求和，且為較高複 本提供所接收之符號R| u(k)。單元45Qa變換時域雜訊 ι(η)且刀別為較低及較馬複本提供頻域雜訊Ni L(k)及

Ni.uOO。以相似之方式模擬其他接收天線之sis〇通道及雜 訊（若存在）。 在接收器150處，等化器47〇a&472a為第一接收天線之較 低及較高複本接收頻域輸入符號R| L(k)及R| u(k卜其他接 收天線之等化器（若存在）類似地為其天線接收輸入符號。等 化器470及472之每一者用其係數^㈨過濾其輸入符號

Rr_c(k)，且提供經過濾之符號Yr c(k)。加法器474對來自所 有2R個等化器470及472的經過濾之符號Yl L(k)及Υι⑷^至 Yr.l(1〇及YR.u(k)求和。增益元件476以1/2之增益來換算加 法器474之輸出，且提供輸出符號Y(k)。單元48〇對輸出符 號Y(k)執行K/2點IFFT/IDFT，且以碼片速率提供時域輪出 樣本y(n)。 比較訊號流200與400，在圖2中由升取樣器228對傳送碼 H2039.doc 14 1323098 片執行2χ升取樣之後執行K點FFT/DFT係等效於在圖4中由 單元428對x(n)執行K/2點FFT/DFT且為較低及較高複本複 製乂（1〇。在圖2中由加法器2743將丫|丄(1〇至^“1〇相加，由 加法器274b將Υ,,υβ)至YRU(k)相加，且由單元276執行尺點 FFT/IDFT之後，由抽取器（decimator)278執行以因數二進行 抽取等效於在圖4中由加法器474將γ〗L(k)及Y| u(k)至 YR.L(k)及Υκ，υ(1〇相加’以單元476以1/2進行換算，且由單 元 480執行 Κ/2點 IFFT/IDFT。 對於訊號流400而言，在接收器處之頻域輸入符號可表示 r(k) =Xh,(k) a, X(k) +n(k), 1 = 1 =H(k) * a · X(k) + n(k), 等式（3 ) = hen (k) X(k) + n(k) 5 其中 r(k) = [R|,L(k)".RR.L(k) Ri，u(k)”.RR,u(k)]T 為輸入符號之 2Rxl 向 量，

!^〇〇 = [ΗΙΛΙ_〇〇···Η丨，RL(k) H·，丨u(k)".HlRu(k)]T 為傳送天線 t 之通道增 益之2Rxl向量，，·丁}， H(k) = []}| (k)…hT (k)]為2RxT通道回應矩陣， § = [a丨..七^為用於Τ個傳送天線之加權之Τχ1向量， bdT (k) - ϋΟΟ 為2RxT有效通道回應向量， = 雜訊向量，且 n表示轉置。 如圖3中所不’用於每一接收天線之較低及較高複本分別

Il2039.doc 由：铋L及U表示’且由κ/2個頻率槽隔開。 二：於最小均方誤差(MMSE)、逼零(ZF)、最大比率組合 MMSE# ^ —些其他偵測技術來實施線性等化器。線性 E4化器之係數可表示為· ^^k)=s(k).hrff(k).[S(k).heff(k).h：ff(k)+E(k)rl5 等式（4) 、（k)~E{lX(k)l2)為傳送碼片χ(η)之功率譜， 跳)=£{_)』>)}為2Rx2R雜訊協方差矩陣， ()[Wi’LGO... WRL(k) W,’).··< Jk)]為頻率槽 等化器 之列向量，且 ’、 "Η "主 _ 表不共軛轉置。 等式（4)最小化線性等化器之輸出誤差之方差。 矩陣求逆引理可應用於等式（4)。等化器係數接著可表示 為· wH(k) S(k) S(k) hSrC^-R-'ik), 等式（5) T7s(k)·aH ·HH(k)·R(ίφΗ(ϊφ7'~H 'MH(k)'E_，(k) · 等式（5)具有用於每一頻率槽k之2Rx2R矩陣求逆&、)。若 經超取樣頻譜之較低及較高複本具有不相關的雜訊或可勿、 略的雜tM目關性，則可簡巧式(5)。在此種情況下，雜訊 "ΤΙΓ Lt· r?i. — , h. .«. »i. _ „ . r\ . IL· Λ A ^ 協方差矩陣可給出為R(k) RL(k) 〇 0 Eu(k) ，其中l㈨為較低複 本之RxR雜訊協方差矩陣，且Eu(k)為較高複本之RxR雜訊協 方差矩陣。若雜訊在每一頻率槽内與共同方差在空間上及 頻譜上不相關，則可進一步簡化等式(5)。在此種情況下， 雜訊協方差矩陣可，給出為咖= σ2(1φι，其巾〇2(k)為雜訊之方 H2039.doc * 16 * 1323098 差，且i為單位矩陣。 來自線性等化器之頻域輸出符號可表示為： Y(k) =wH(k)r(k), = wH(k)-hefT(k).X(k) + wH(k)-n(k), 等式（6) =X(k) + [B(k) -1 ] - X(k) + V(k), = X(k) + T(k), 其中 B(k) = 2H(k)_]ieff(k)為X(k)之換算比例（scaling)， V(k) = zH(k)_n(k)為X(k)之已過濾雜訊，且 Ψ(1〇 = [B(k)-〗]· X(k) + V⑻為殘餘誤差及雜訊。 V(k)之方差可表示為： 〇l(k) =E{|V(k)|2}, 等式（7) =wH(k) R(k)-w(k), '[1 + aH · S(k) - H H (k) · R-' (k) · H(k) · a]2 Ψ(1〇之方差可表示為： 〇Uk) =Ε{|Ψ(Κ)|2}, 等式（8) = |B(k)-l|2 S(k) + o2v(k), _ S(k) "l + S(k) aH-〇(k) a # 其中 Q(k) =HH(k) R-'(k) H(k), ··· hr(k)-^''(k)-hT(k) • ♦ , = ： .· · · j2；(k)-R''(k) h,(k) ·· 可用IFFT/IDFT來將頻域輸出符號變換為時域以獲得時 n2039.doc 域輸出樣本，此可表示為： y(n) = b(n) ® x(n) + v(n), = x⑻ + ψ⑻， 專式（9) 其中 y(n)、x(n)、b(n)、v(n)及 ψ(η)分別為 Y(k)、x(k)、B(k)、 V(k)及ψ(1<；)之時域表示，且 0表示卷積（conv〇luti〇n)運算。 等式（6)及（9)分別提供X(k)及χ(η)之有偏 差MMSE估計。 可將輸出符號Y(k)或輸出樣本y(n)乘以換算因數F，以獲得 無偏差估計。換算因數F可給出為： F=[HB(k)]。 等式(10) Ψ(η)之方差可表示為： σ2ψ =Ε{|ψ⑻丨2}， _ 1 y S(k)— 等式（11) K2/4 tx l+S(k)-aH ·Ω(ϊ^。 在無偏差運算之前，碼片速率輸出樣本y(n)之SNR可表示 為： ] K/2 Ε{|Χ⑻丨2} iT^Is(k) SNR麵= ——。 等式（12) K'/4 k.i l + S(k) aH -£7(k) a 在無偏差運鼻之後的碼片SNR可表示為： SNR unbiased =SNRcb^d -1 〇 因為無偏差之碼片SNR藉由

等式（13) 一常數與有偏差之碼片SNR 相關，所以最大化無偏差之碼片SNR等效於最大化有偏差

Il2039.doc 丄：^ 之碼片SNR。 可假定傳送碼片x(n)為不相關的或白的。在此種情況下 S(k)等於恆定功率譜密度Sx，或抑) = lS, ’ λ = 1，2，_·.，Κ/2。 可基於等式（12)中之碼片SNR來定義SNR量度，如下： SNR, KJ2 Σ 1 等式（14) ^ 1 (14)中之SNR量度為對於K/2個頻率槽之項 [l + A .a" .QdVal ——的調和平均值 出為：___ϋ --1- §1 §2

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Sl，g2，··.，gK之調和平均值給 έ周和平均值係對應於K/2個頻率槽之 SNR值之平均值。 1最Η匕刀母，可相對於傳送加權向量这來最大化等式 0 4)中之碼片snr。 · D(a) κα•Σ _______ 分母的最小化可受 ,. !傳送加權向量之單位標準 (unit-n〇rm)的束缚，單 得第-元素為固定的(例：=> 送加權向量之每_元素的相I )且僅允許取佳化傳 可為D⑷定義一目標函數，如下： KJ2 Λ Jh(a) = V - 1 _ k = i 1+ SX-aH-Q(k).a+λ'^H a-])9 其中λ為拉格朗曰乘數，且 等式（15) 等式（16) 人⑻為等式⑽中所kySNR的目標函數

Il2039.doc 1SZ3U98 在丨3丨2=】之束縛下在 等式（】6)中最小化目標函數最小化分母刚等效於在 6藉由⑴相對於5•及λ來得^⑷ 心為零’可獲得為目標函數 ⑺將該導數設 閉形式解不可用於該導數。此生#取小值之解。然而，封 擇的-有限集合可為可用的 f於傳迗天線加權之選 加權向量估叶$ < n 此，可為不同的候選傳送 J里1古〇t #式（15)。為以荖 向量可選擇如下： — '、值之候選傳送加權 專式（1 7) 5 = arg min/y_\_ ) s_eA 冶 其中A為候選傳送加權向量之集合，且 I為在集合A中之第_候選傳送加權向量。 在等式（16)中之目標函數 量度，其可應用於圖2及4中所一之^式〇4)中所示之遍 而言，可為不同的接收及::_Ε等化器。-般 標函數。 收’、，，。構及不同的系統得到不同的目 5。。圖：二微小間隔決策回饋等化器(_)之頻域訊號流 型。 5〇。係對具有2X超取樣之頻域等化之處理的模 =於訊號流·而言’在傳送器處，fft/df 了單元似變 '运碼片X⑻’且乘法器53()a至53()t分別用加權〜至&來 矣异傳送碼片X(n)，從而為丁個傳送天線獲得經換算之符號 X叫至XT(k)。自T個傳送天線且經由通信通道將經換管: 傳送符號發送U個接收天線。在實際系統中，傳送器料 H2039.doc -20· 1323098 ϋ碼片x(n)發送至接收器，且不執行任何。實情 • 為頻域等化器之前端在接收器中執行FF丁/DF丁。 • 在接收益處，2R個前饋濾波器570a及572a至570r及572r 刀別接收輸入苻號R丨，L(k)& Ri，u(k)至RR,L(k)及RR，u(k)。前饋 遽波器570及572之每一者用其滤波器回應過遽其輸入符 •號。加法器574對所有2R個前饋濾波器57〇及572之輸出求 彳且粍元件5 %以1 /2對其進行換算，以獲得經過濾之 φ 付唬F(k)。加法器578自經過濾之符號F(k)減去回饋符號 G(k) ’且提供經等化之符號z(k)。IFF丁單元$⑽將經 等化之符號變換至時域，且以碼片速率提供經等化之樣本 办）。截剪器（sli叫582截剪經等化之樣本讀供輸出樣本 y⑻。FFT/DF 丁單元584將輸出樣本變換至頻域，且提供輸 出付號Y(k)回饋渡波器5 %用其遽波器回應來過渡輸出符 號，且提供回饋符號。可以此項技術中已知之方式得到前 饋及回饋濾波器回應。 • DFf(諸如圖5中所示之_)之效能取決於輸出樣本丫⑻ 之可靠性，該等輸出樣本係經回饋用於等化之暫定決策。 若該等決策為可靠的，則可精確地估計且除去符號間干擾 (ISI) ’且可達成良好之效能。決策誤差會導致對ISI的不精 確估計’且導致效能降級。 對於具有可忽略決策誤差之DFE的SNR量度可定義為： | K/2 SNRg = i g log丨。D + sx · _ 十 等式（1 8) 等式（18)中之SNR以分貝（dB)為單位而給出且係對於κ/2

Il2039.doc 1323098 :頻率槽之項[US'·,Η侧._幾何平均值。g……，以之 4平均值以線形單位給出為：m 可為等式（18)中之SNR量度定義曰和 又弋我目榦函數Jg(§)，如下：

K Λ- (a) = Σ log,〇 [1 + 5, · aw · Q(k) · a] + Λ · (aw · a -1) m 等式（19) 可错由最大化等式Π9)中夕B4a，止 )之目“函數Jg(§)來最大化等式

(18)中之SNR量度。 DFE通常遭遇到—些使效能降級的決策誤差。由DFE達成 之隨因此存在於具有等式（18)中之幾何平均值的㈣量 度與具有等式（14)中之調和平均值之㈣量度之間。 一系統可使用將整個系統頻寬劃分為多個(K)頻率槽之 正交分頻多工⑽叫每一頻率槽與可用資料加以獨立調 變之子載波相關聯。在_系統中之接收器通常在頻域中 為K個頻率槽之每一者執行等化。如等式⑷中所示〇咖

接收器可基於MMSE技術來為每—頻率槽得到等化器係 數然而，右傳送零值子載波而不是冗餘頻譜訊號分量， 則來自每—接收天線僅有—訊號複本。在此種情況下，r(k)' 請H她）’及y㈨為Rx】向量，删為RxT矩陣且刚 為RXR矩陣。如在等式⑻中所示，〇FDMM器可接著為每 一頻率槽執行等化。 若接收器使用MMSE技術，則在等式（18)中之讀量度及 在等式（】9)中之目標函數⑽可用於〇_系統。若接收器 使用趣零4 #其他谓測技術’則對應於頻率槽乂之可 M2039.doc 22· 1323098 小於丨+ S、§H.创<).s。 ,,接收器可此夠達成接近算術平均值之平均SNR，該算術 平均值為相匹配濾波器之上限。㈣量度可接著定義如 1 K/2 •OCk) SNRa =J-.Vc aH a K/2 等式（20) •S. K/2 (KJ2 lHH(k).r丨㈨侧 L· - t 在等式(20)中之SNR量度為對於K/2個頻率槽之項 [S、·§Η ·0(!<).的算術平均值。 片 §2，…，gK之异術平均值給出 為：（g丨 + g2 + …+ gK)/K。 可為等式㈣中之SNR量度定義目標函數⑽，如下： j“料，[|HV).r(k)侧。等式⑺） 可藉由最大化等式（21)中夕曰4&去 甲之目標函數Ja⑷來最大化等式 (20)中之SNR量度。 藉由估計不同候選傳送加權向量及選擇為⑽及⑽之 :一 左邊的項)產生最大值之候選傳送加 權向ϊ來後得對於等式（丨9)中之 T之目私函數JB(S)及等式（21)中 之目標函數Ja(§)之解。經選擇， 评 < 得达加權向夏將接著最大化 SNR量度，其又最大化流 κ*2 里 亦可藉由判定R X R拓P鱼 Σηη(κ).κ-丨〇〇.馳）之最大（歸—化疋 矩車 k = l 化）特徵向1來後得對於等式 (2〗）中之目標函數Ja(§)的解介 鮮亦可以其他方式來判定該等目 標函數之解。 n2039.doc 23 上文中已描述一些關於SNR之例示性目標函數。其他目 標函數亦可經定義且用於加權產生。一般而言，目標函數 可就SNR、流量、容量及/或效能之其他量測來量化效能。 目標函數亦可為傳送天線加權、通道估計、雜訊估計，及/ 或其他數量之函數。 —般而言’具有算術平均值之平均Snr比具有幾何平均 值之平均SNR更難以達成，具有幾何平均值之平均SNR比具 有調和平均值之平均SNR更難以達成。不同的接收器結構 可能夠達成不同的SNR ◊舉例言之，線性等化器可能夠達 成接近具有調和平均值之平均SNR的SNR。具有可忽略之決 策誤差之DFE或OFDM收發器可能夠達成接近具有幾何平 岣值之平均SNR的SNR。除非運算資料效率嚴格地低於通道 之容量，否則實際接收器在頻率選擇性通道中可能不達成 接近具有算術平均值之平均SNR的SNR。 給疋之接收器結構亦可為不同實施例達成不同Snr。舉 例言之，線性MMSE等化器可能夠達成高於線性逼零等化器 之SNR的SNR。在空間及頻率維度上組合訊號分量之線性空 間頻率等化器可能夠達成比僅在空間維度上組合訊號分量 之線性等化器更高的SNR。MMSE DFE亦可能夠達成比逼零 DFE更高的SNR。 給定之接收器結構亦可為不同運作條件達成不同的 SNR。舉例言之’具有可忽略的決策誤差之dfe可達成接近 具有幾何平均值之平均SNR的SNR ^具有更多決策誤差之 DFE可達成接近具有調和平均值之平均SNR的SNR。因此， H2039.doc •24· 1323098 DFE可為不同量的決策誤差達成落在幾何平均值與調和平 均值之間的不同SNR。 在上文中已對於具有多個接收天線及超取樣之接收器來 _ #述傳送加權產生技術。該等技術亦可用於具有訊號天線 之接收器。在此種情況下，對於上述等式而言R等於一。該 等技術亦可用於以碼片速率來取樣所接收之訊號（即，沒有 超取樣）之接收器。在此種情況下，自每一接收天線可得到

# # 一訊號複本’上述向量之大多數為W向量，削為RxT 矩陣’且区㈨為RxR矩陣。 圖6展示產生用於傳铥公隹 得达刀集之加權之過程600的實施例。 為一自多個傳送天線發送至至少一接收天線之資料傳送獲 :付幻方塊612)。為一在多個傳送天線與接收天線之間的 ，信通道得到通道估計及雜訊估計（方塊614)。用等化器， 例如’線性等化器或決策。 6m〜 ㈣饋4化5來處理該等符號（方塊 6 1 6)。可在頻域中執行等 ^ 例如，如圖4或5中所示。基 齡於寺化杰、通道估計及雜訊估 個加權(方塊618)。 “夕個傳送天線得到多 對於方塊618，可估計用於等化哭 權。曰持T； ▲ °。之目&函數以得到加

目軚函數可關於等化器之SNR量度 B 可用於不同的等化器姓構 Η的目標函數 化器。給定結構之等化器仏“ 寺化及決朿回饋等 仆、τΤ 〇 ’線性等化器或決Μ ®浐笙 化益）亦可為各種類型。舉例言之 ^朿回饋專 化器、空間等化器、W㈣f ;可為空間頻率等 叫等化器、逼零等化 。、试小間隔等化器' H2039.doc —適备的目標函數可用於給定的等化哭沾 等式（1 6)中之目彳》7 γ ^ 。。、、，°構。舉例言之， ；之目軚函數可用於線性等斗„ 目標函數可用於決策回饋等化 ^且等式(19)中之 類型之等化器定義目標函數中之項二同方式來為不同 方式來為MMSE及逼零等化^ 之，可以不同 數的項丨丨+ S aH ·« 4 專式（16)中之目標函 貝U + •公(1〇.§]。目標函數中 天線之赵日B 。里及矩陣依據接收 天冰之數目及超取樣比率亦可具有不同的維度。

本文中所描述的傳送加權產生拮又 铋，啤上γ 玍技術可用於各種通信系 、.先诸如为碼多重存取（CDMA)系 ^ 7凡刀時多重存取（TDMA) 二先…刀頻多重存取(FDMA)系統、正交分頻多重存取 (〇_A)系，統、訊號載波_A(SC _Α)系統，等等。 ⑶MA系統可實施一或多個無線電存取技術（rat)，諸如寬 頻 CDMA(W-CDMA)、Cdma2000 等等。cdma2〇〇〇 覆蓋

心2_、IS.856 ’及IS_95標準。丁dma系統可實施諸如全 球行動通信系統（GSMRRATe各種RAT及標準在此項技術 中為已知的。OFDMA系統在頻域中使用〇FDM在正交子載 波上傳送調變符號。SC-FDMA系統在時域中在正交頻率子 載波上傳送調變訊號。 熟習此項技術者應瞭解，可使用各種不同科技及技術之 任一者來表示資訊及訊號。舉例言之，在上文描述中可通 篇引用的資料、指令、命令、資訊、訊號、位元、符號及 碼片可藉由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或 光粒子’或其任何組合加以表示。 熟習此項技術者應進一步瞭解，結合本文中所揭示之實 ! I203y.doc -26· 1323098 她例來榀述之各種說明性邏輯塊、模組、電路及演算步驟 可實施為電子硬體'電腦軟體，或兩者之組合。為了清楚 地S兒明硬體及軟體之此互換性，各種說明性組件、方塊、 模組、电路及步驟已在上文中就其功能性加以大致描述。 έ亥功能性實施為硬體還是軟體係取決於實際應用及強加於 整個系統上之設計束缚。技術人員可為每—特別應用以不 同方法來實施所指述之功能性，但不應認為該等實施決策 會導致脫離本發明之範_。 結合本文所揭示之實施例加以描述之各種說明性邏輯 塊模，，且及電路可用通用處理器、數位訊號處理器（DSp)、 特殊應用積體電路（ASIC)、場可程式閘極陣列（FpGA)或其 他可程式邏輯設備、離散閘極或電晶體邏輯、離散硬體組 件’或其經設計用以執行本文中所描述之功能的任何組合 加以實施或執行。通用處理器可為微處理$，但在替代實 施例中，處理器可為任何習知之處理器、控制器、微控制 器’或狀態機。處理器亦可實施為計算設備之組合，例如， DSP及微處理器之組合、複數個微處理器、與DSP芯結合之 一或多個微處理器，或任何其他此種組態。 〇 結合本文中所揭示之實施例加以描述之方法或演算法之 步驟可直接實施於硬體、由處理器執行之軟體模組，或兩 者之組合中。軟體模组可存在於RAM記憶體、快閃記憶體、 ROM記憶體、EPR()Mfe憶體、eepr〇m記憶體、暫存哭、 硬碟、抽取切碟、CD._，或此項技術中已知的任何 其他形式之_媒體中。例示性儲存媒體純至處理器， M2039.doc •27- 1323098 使得處理器可自儲存媒體讀取資訊並向儲存媒體寫入資 . 讯。在替代實施例中，储存媒體可與處理器成一體。處理 • 益及儲存媒體可存在於ASIC中。ASIC可存在於使用者終端 機中。在替代實施例t，處理器及儲存媒體可作為離散組 件存在於使用者終端機中。 提供所揭示之實施例的先前描述以使得任何熟習此項技 術者可製作或使用本發明。對此等實施例之各種修正對於 φ 熟S此項技術者而言係顯而易見的，且在不脫離本發明之 精神f範缚的情況下可將本文中所定義的一般原理應用於 其他實施例。因此，本發明不希望限於本文中所示之實施 例而希望符合與本文中所揭示之原理及新穎特徵一致的 最廣泛範鳴。 【圖式簡單說明】 圖1展示一傳送器及一接收器之方塊圖。 圖2展示自傳送器至接收器之傳送的訊號流。 • 圖3展示具有2x超取樣的R接收天線之頻譜圖。 圖4展示一微小間隔線性等化器之訊號流。 圖5展示一微小間隔決策回饋等化器之訊號流。 【主要元件符號說明】 圖6展示產生用於傳送分集之加權之過程。 1 00 通信系統 110 傳送器 120 資料處理器 13〇a-13〇t 乘法器 M2039.doc -28- 1323098 132a-132t 傳送器單元 134a-134t 天線 140 控制器/處理器 142 記憶體 150 接收器 152a-152r 天線 154a-154r 接收器單元 160a-160r FFT/DFT 單元 162 估計器 164 加權產生器 1 70 等化器 1 72 FFT/IDFT 單元 1 80 RX資料處理器 190 控制器/處理器 1 92 記憶體 200 訊號流 228 升取樣器 230a-230t 乘法器 240aa-240ar 方塊 240ta-240tr 方塊 242a 加法器 244a 加法器 260a pO 一 早兀 270a-270r 等化器 I12039.doc -29- 1323098 272a-272r 等化器 274a 加法器 274b 加法器 276 — 早兀 278 降取樣器 400 頻域訊號流 428 〇〇 早兀 430a-430t 乘法器 440aa-440ar 方塊 440ta 方塊 442a 加法器 444a 加法器 446a 加法器 448a 加法器 450a 〇0 —· 早7L 470a,472a 等化器 474 加法器 476 增益元件 480 ασ — 早兀 500 頻域訊號流 528 FFT/DFT 單元 530a-530t 乘法器 570a-570r 前饋濾波器 572a-572r 前饋滤波器

Il2039.doc •30- 5741323098 576 578 580 582 584 586 加法器 增益元件 加法器 IFFT/IDFT 單元 截剪器 FFT/DFT 單元 回饋濾波器

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Claims (1)

1323098 第095121038號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(98年8月） 十、申請專利範圍： 1. 一種於無線通信中產生用在傳送分集之多個加權之裝 置，其包含： 至少一處理器，其用於為一在多個傳送天線與至少一 接收天線之間的通信通道獲得多個通道估計，且基於該 等通道估計及一用於一自該等多個傳送天線至該至少一 接收天線之資料傳送的等化器來為該等多個傳送天線得 到多個加權；及 一記憶體’其經耦接至該至少一處理器， 其中5玄至少一處理器基於一用於节蓉仆+。加 叩7、忑寻化态之目標函數 來得到該等多個加權。 2.如請求項丨之裝置，其中該目標函數係關於一可由該等化 器達成之訊雜比（SNR)。 3‘如請求項i之裝置，其中該目標函數係該等多個加權及該 等通道估計之一函數。

4. 如凊求項！之裝置，其中該目標函數係該等多個加權、該 等通道估計及一雜訊估計之一函數。 Λ 5. 如請求们之裝置，其中該目標函數描述一具有調和平均 值之平均訊雜比（SNR)。 6. 如請求们之裝置，其中該目標函數描述一具有幾何平均 值之平岣訊雜比（SNR)。 7. 如請求们之裝置，其中該目標函數描述一具有算術 值之平均訊雜比（SNR)。 8. 如請求们之裝置，其中該等化器為—線性等化器，且該 112039-980807.doc 1323098 二，述—具有調和平均值之平均訊雜比叫 且二：項1之裝置’其中該等化器為一決策回饋等化器， (SNR) 〇 4 -㈣何平均值之平均訊雜比 1〇·如請求項1之裝置，其中該資料傳送係使用正交分頻多工 =FDM)被發送’且其中該目標函數描述-具有幾何平均 值之平均訊雜比（SNR)。 11 ·如請求項i之裝置，1中 小 — 八以至v 一處理器估計多個加權集 s之母—者，且提供一 ^ ^ 八有最好效能之加權集合作為該 等夕個傳送天線之該等多個加權。 ^月求項1之裝置’其中該至少—處理器將該等多個加權 4达至一傳送器以應用於該等多個傳送天線。 13_ 一種於無線通信中產生用在傳送分集之多、個加權之裝 置，其包含： 至夕-處理益，其用於為一在多個傳送天線與至少一 接收天線之間的通信通道獲得多個通道估計且基於該 等通道估計及一用於一自該等多個傳送天線至該至少一〆 接收天線之資料傳送的等化器來為該等多個傳送天線得 到多個加權；及 一記憶體，其經耦接至該至少一處理器， 其中該至少一處理E , 15為自忒至少一接收天線獲得且超 取樣之多個訊號複本得到多個等化器係數，且用該等等 化器係數來執行等化以組合該等多個訊號複本。 Μ.一種於無線通信中產生用在傳送分集之加權之方法，其包 I12039-980S07.doc 1323098 含： 為一在多個傳送天線與至 ^ 接收天線之間的通信通 道獲得多個通道估計；及 基於該等通道估計及一用μ ▲ τ及用於一自該等多個傳送天線至 3玄至少一接收天線之資料值找认枯 傳运的等化器來為該等多個傳 送天線得到多個加權， 其中該得到該等多個加權之步驟包含： 雜tr用於料化11且表示—可由料化器達成之訊 雜比（SNR)之目標函數來得到該等多個加權。 15. —種於無線通信令產夺 T屋生用在傳送分集之多個加權之方 法，其包含： 二:ί多個傳送天線與至少-接收天線之間的通信通 道獲仵多個通道估計；及 基於該等通道估計及—用 _ ^ , 用於—自該等多個傳送天線至 6玄至 >、一接收天線之資料 '傳运的等化器來為該等多個傳 送天線得到多個加權， 其中該得到該等多個加權之步驟包含 估計多個加權集合的每—者，及 長:供一具有最好效能 線之該等多個加權。㈣合作為該等多個傳送天 :、線通仏中產生用在傳送分集之多個加 置’其包含： 為一在多個傳送天線與至 道獲得多個通道估計之構件；及 從π々 接收天線之間的通信通 112039-980807.doc 1323098 基於該等通道估計及_用於— ^ 目孩等多個傳送天線至 該至少一接收天線的資料值 , )貝针得送的等化器來為該等多個傳 送天線得到多個加權之構件， 其中該用於得到該等多個加權之構件包含： 基於一用於該等化器且 地L 表不—可由該等化器達成之訊 雜比（SNR)之目標函數來得到 τ〜"茨等多個加權之構件。 17. —種於無線通信中產生用在 ^ 送刀集之夕個加權之裝 置’其包含： 為一在多個傳送天線與至少_ 道獲得多個通道估計之構件；及 接收天線之間的通信通 基於S玄專通道估計及—用於 ,, W, 肖於-自該等多個傳送天線至 該至少一接收天線的資料傳 、、， 矛泛的4化盗來為該等多個傳 送天線得到多個加權之構件， 其中該用於得到該等多個加權之構件包含： 用於估計多個加權集合之每-者的構件，及 用於知·供一具有最好效能A , 紙之加栺集合作為該等多個傳 运天線之該等多個加權的構件。 1 8. —種於無線通信中產生用在 人· 專送刀集之加權之裝置，其包 S · 至少一處理器，其用於A ..y 於為—自多個傳送天線發送至至 少一接收天線之資料僂访僅〜々 得迗獲得多個符號，在頻域中處理 该等符號，且為該等多個傳译 傳送天線得到多個加權；及 -記憶體，其經耦接至該至少一處理器， 其中該至少一處理器為自嗲、— Μ至^ —接收天線獲得且超 II2039-980807.doc 取樣之多個訊號複本得到等化器係、數，且㈣等等化器 係數來對該等符號執行等化以組合該等多個訊號複本。 9. 7種於無線通信中產生用在傳送分集之多個加權之方 法’其包含： 為一自多個傳送天線發送至至少一接收天線 送獲得多個符號； 得 在頻域中處理該等符號；及 為該等多個傳送天線得到多個加權， 其中該得到該等多個加權之步驟包含： 2。Ϊ於—等化器之一目標函數來得到該等多個加權。 20. —種於無線通 箸〇 生用在傳送分集之多個加權之裝 置’其包含： 用於為自多個傳送天線發送至至少-接收天線之資 料傳送獲得多個符號之構件； 接收天線之貝 用於在頻域中處理該等符號之構件；及 用於為該等多個值 其中該用於得==得到多個加權之構件， 基於一等化器之β之構件包含： 件。 目軚函數來得到該等多個加權之構 112039-980807.doc