TWI323986B - Rate adaptive transmission scheme for mimo systems - Google Patents

Description

1323986 玫、發明說明： 【相關申請案之交叉參考】 本申請案主張2002年1〇月16日提出申請的臨時美國專利 申請案序號第60/419,319號之權利，標題為「MIM〇 Signaling Schemes foi: Rate Adaptive Systems」，該案已受讓與本申請 案之受讓人，本文以引用的方式將其全部併入。 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於資料通信，更明確地說，係關於多入 多出（ΜΙΜΟ)通信系統的速率可適性傳輸架構。 【先前技術】 多入多出系統會運用多根（Ντ)傳輸天線以及多根（nr)接 收天線來進行資料傳輸。可將由Ντ根傳輸天線以及Nr根接 收天線所组成的多入多出頻道分解成仏個獨立頻道，其中 Ns $ min{NT、NR}。每個該等仏個獨立頻道對應於一個維 度。如果使用由該等多根傳輸天線以及接收天線所製造的 額外維度的話，該多入多出系統便可提供改良的效能（例如 更高的處理_能力及/或更高的可靠度）。 於一無線通信系統中，通常可對欲傳輸的資料進行處理 (例如編碼及調變）’以提供資料符號串。就一多入多出系統 而言，可從一傳輸器發送一個以上的資料符號串給一接收 器。利用空間多工處理便可從多根傳輸天線平行地傳輸多 個資料符號串，其運用該多入多出頻道的額外維度。為# 得高處理能力’吾人希望盡可能地平行傳輸越多的資科符 號串越好。不過，可傳輸的資料符號串的數量以及款此〜 88699 -6- 1323986 號串可使用的速率通常與頻道條件相依。目前有各種傳輪 架構可供空間多工處理使用’其包括（1)「天線多工處理 架構’其可從每根天線傳輸一資料符號串，以及（2)「固有 模式多工處理」架構，其可於該多入多出頻道的每個獨立 頻道上傳輸一資料符號串。 或者’可以利用傳輸多樣性從多根傳輸天線來傳輸單— 個資料符號串，以提高資料傳輸的可靠度。利用多根傳輸 天線及多根接收天線提供數條傳導路徑供該資料符號申使 用，便可達到多樣性的目的。如果吾人希望有更大的可靠 度的話，或是如果該頻道條件太差得用所有可用的傳輸功 率來傳輸一個資料符號串的話，那麼便可使用傳輸多樣 性。傳輸多樣性目前有各種的傳輸架構可用，其包括（1)S μ Alamouti於1998年10月在IEEEJSAC中所發表的論文，標題 為「A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless

Communications」中所述的「空間_時間多樣性」架構，以 及（2) B. Raghothaman 等人於 2000 年在第 34 屆 Asli〇mar 信 號、系統及電腦研討會中所發表的論文，標題為 r Performance of Closed Loop Transmit Diversity with Feedback Delay」中所述的「延遲多樣性」架構。 為達咼效能；可將多入多出系統設計成用以支援空間多 工處理的一種以上的傳輸架構以及傳輸多樣性的一種以上 的傳輸架構。就此種多入多出系統而言，於任一特定傳輸 間隔中’可以依照該頻道條件以及預期的結果（例如更高的 處理能力或更大的可靠度）來選用一特定的傳輸架構。不 88699 1323986 二：：夕工處理的慣用傳輸架構的設計方式大不同於傳 ^樣性的慣用傳輸架構。因此，如果需要支援空間多工 處：與傳輸多樣性的多種(且不相同的)傳輸架構的話，那麼 :系統：的傳輸器與接收器的複雜度便會大幅地提高。再 五效能而言，不論欲傳輸的資料符號串數量為何， -人望都能夠使用該系統可用的總傳輸 天線中每—根可用的全部功率來進行資料傳輸。寺心根 、本技術中靖要一種傳輸架構，其能夠支援空間多 工處理、提供傳輸多樣性、並且完全運用多 可用的傳輸功率。 无中 【發明内容】 本文提供的係可支援多人多出系統的空間多工處理以及 ’樣&的速率可適性傳輸架構。該速率可適性傳輸 :具有數項預期特徵’其包括：⑴支援可變數量資料符號 ^傳輸，使其適祕速率可適性系統，⑺提供每個資料 ^虎串的傳輸多樣性，（3)無論被傳輸之資料符號串的數量 ·、、何’皆可利用每根傳輸天線可用的全部功率來進行資科 ^丄因而使其能有效地運用功率。該速率可適性傳 適用於單載體的多人多出系統中，亦可使用於 隨的多入多出系統中。 夕於其中-具體實施例中’其提供一種方法用以於—多入 ^出系統中來處理傳輸資料。根據該方法’可從複數根傳 天線處接收至少—個資料符號串用以進行傳輸。可以對 應於每個資料符號串所分配到之傳輸功率量的個別權值來 88699 i323986 ===。所有至少一資科符號串所分配到之總 傳輸力丰量小於等於該系統可使用之總傳輸功率。經過縮 放後的資料符號申可乘以—傳輸基底料，用以提供複數 個傳輸付號串’每根傳輸天線—個傳輸符號串。 ㈣輸基歧P㈣定義方式料讓⑴每個料符號串從 孩寺複數根天線被傳輸以及⑺以該相關聯天線的全部（或 趨近全部）功率來傳輸每個傳輸m該傳輸基底矩陣可

能是瓦西-哈達瑪矩陣、離散傅立葉轉換（dft)矩陣、或其 它矩陣。 下文將更詳細地說明本發明的各項觀點與具體實施例。 【實施方式】 本文提供-種多入多出系、、统的速率可適性#輸架構。就 夕載體多入多出系統而言，可供資料傳輸的每個該等多載 體皆可使用該傳輸架構。為簡化起見，下文將針對單載體 多入多出系統來說明該速率可適性傳輸架構。

就一單載體多入多出系統而言，可將由Ντ根傳輸天線以 及nr根接收天線所組成的多入多出頻道分解成^個獨立頻 道’其中Ns s min{NT、Nr}。獨立頻道的數量係取決於該多 入多出頻道的固有模式的數量，其又會與用以描述該子頻 帶之該等Ντ根傳輸天線以根接收天線之間的響應的頻 道響應矩陣Η相依。為簡化起見，下文中的說明作如下假 設：Nt$Nr且該頻道響應矩陣过係一全秩矩陣（即Ns= Nts Nr) °利·用該些假設’就每個符號週期而言，可從該等Ντ 根傳輸天線平行傳輸高達化個符號。. 88699 可以下面來表示一單載體多入多出系統的模型： 父=也+11， 公式（1) 其中，2L係一具有欲從該等Ντ根傳輸天線中被傳輸的Ντ個資 料符號登錄項的{NTxl}「資料」向量； 3L係一具有透過該等NR根接收天線被接收到的Nr個符 號登錄項的{NRxl}「接收」向量； ϋ係{NRxNT}頻道響應矩陣；以及 a係相加式白高斯雜訊（AWGN)向量。 吾人假5又資料向量及為E[2^h]=I，其中E為期望值運算，"Η" 為共軛轉秩，而i為單位矩陣，其對角線中的值為丨，其餘 為零。C»人假设向f江具有零平均值且斜方差矩陣An= g 2j ? 其中σ2為雜訊的變異數。 於典型的系統中，具有下面的條件限制：〇)所有Ντ根傳 輸天線可使用的總傳輸功率Pt〇t，（2)每根傳輸天線的最大或 全部功率Pant。一般來說，每根天線的功率Pant為

Pant=PtQt/NT。該等條件限制會受到下面的约束：（1)用於驅 動每根傳輸天線的功率放大器的限制，（2)管理規定，以及 (3)其它可能因素。接著 可以下面公式來表示具備該些條 件限制的多入多出系統的模型

Hx+n 公式（2) 其中’ yjPtct ’ Ντ為解釋該等總功率盘矣姑不始M u n p Δ， 千"、母报天線條件限制的縮 放係數。 於并ri用的傳輸架構中，可利用天線多工處理， 時從該等叫根傳輸天線來傳輸科符號_，其中& 88699 -10· T的正數（即Nt2 U。就此慣用的傳輸架構而言， 於任何特疋的符號週期中，可同時從該等知根天線來傳輸 〜個資料符號，（Nt_Nd)根剩餘的天線則不使用。如果如上 逑般地限制總傳輸功率和每根天線的功率的話那麼如果 使用不及NT根天線來進行資料傳輸的話（也就是，Ν〇<Ντ)， :麼此傳輸架構將會呈現出功率損失1為每根天線的功 條件限制’當Nd<Nt時，便會有許多的總傳輸功率Ptot 揉法❹配到用㈣行資料傳輸叫根天線中。再者，如 -等知個資料符號串為冗餘（即才目同的）符號串的話，那 麼於接收器處便會有消除該些符號串的風險。 傳輸的資料符號串的特^數量與各項因素相依，舉例 來說’頻道條件、欲傳輸的資料量等。如上所述，不同的 獨互頻道會碰料同㈣道條件，並iL達到不同的信號雜 矾比(SNR)。對一等級缺陷的多入多出頻道而言，最佳的策 略係傳輸不到Ντ個資料符號串，但卻分配較多的總傳輸功 率^給該等資料符號串，以達到更高的SNR。不過，就上 :泉多工處理傳輸架構以從其中-根天線來傳輸每個 >料4號串而έ ’因為每根天線的功率的條件限制的關 係，並無法達到總傳輸功率的最佳分配。因此，將會損失 部份效能。 本文所述的速率可適性傳輸架構可支援空間多工處理、 提供傳輸多樣性，並且具有下面的特點： 二用相同的傳輸和接收$間處理來支援可變數量的資料 付號串的傳輸(從—個至NrfgJ)，同時保持關键特徵。 88699 -II· 1323986 •透過從所有化根傳輸天線來進行傳輸，提供優於單一資 料符號串之空間-時間多樣性架構的效能。 •不論被傳輸的資料符號串數量為何，皆可使用每根該等 NT根傳輸天線的全部功率Pant來進行資料傳輸，使其在傳 輸不及Ντ個資料符號申時亦能有效地運用功率而不會有 任何的功率損失β •允許將總傳輸功率Pt()t彈性地分配於該等被傳輸的資料 符號串之間。 下又將更詳細地說明該速率可適性傳輸架構即其優點。 單載體多入多出系統且可套用於速率可適性傳輸架構的 一般模型可以下面的公式來表示： y.=HMAx+n=HeffAx+n= +η » 公式（3) 其中，Μ為一 {ΝτχΝτ}的傳輸基底矩陣，其係一單位矩陣； Α為一 {ΝτχΝτ}的對角矩陣； X為一具有£欲從該等Ντ根傳輸天線中被傳輸的Ντ個傳 輸符號的Ντ個登錄項的{ντχ 1}「傳輸」向量；以及

Eeff為一「有效的」頻道響應矩陣，其定義為过也=醒。 單位矩陣U的特徵其表示該單位矩陣中的每一行 皆正交於該矩陣的所有其它行，而該單位矩陣中的每一列 亦正叉於該矩陣的所有其它列。對角矩陣4於其對角線中含 有非負的貫數值，其餘為零。該些對角的登錄項表示的係 被分配到欲被傳輸之ND個資料符號串的傳輸功率量。 如下文更詳細地說明般，可利用對角矩陣4來分配不同的 傳輸功率給該等ND個資料符號串，同時亦符合卩⑻的總傳輸 88699 -12- 1323986 2條件限制。傳輸基底矩魄允許從〜根傳輸天線來傳 ^母個資科符號串’並且進―步允許利用每根傳輸天線的 王4功率pant來進行資料傳輸。 從公式（3)中便可以下面的公式來表示傳輸向量呈： Ε~ΜΛχ. 〇 公式（4) 可以下面的公式來表示第k根傳輸天線的傳輸符號以即傳 輸向量g的第k個元素）： Ί·κ，Χί ， 公式(5) 其中Α4,,.為傳輸基底矩陣Μ中第k列、第i行的元素； 几i,i為矩陣A中第i個對角元素； A為資料向量圣中第i個元素； 4為傳輸向量g中第k個元素；以及 尤為所有傳輸天線組（即K={1、2、…、Ντ丨）。 公式（3)代表的係一般模型，其涵蓋公式（丨）與（？）。藉由定 義傳輸基底矩陣Μ和對角矩陣4便可正確地達到此目的。舉 例來說，於下面的情況中公式（3)便等於公式（2): 〇)將傳輸 基底矩陣Μ定義為放^[奶、胆…幽τ]，其中肋為μ之第丨行中 的{NTxl}「指標」向量，其定義為於第丨個位置為「丨」，其 於位置為「0」，以及（2)將4定義為4Ρ^/Ντ\。不過，如下 文所述般，以其它方式來定義傳輸基底矩陣M和對角矩陣心 則可獲得其它有利特徵。 就下面的分析來說，吾人考慮的係一任意傳輸基底矩陣 和一非負對角登錄項的對角矩陣4。向量及的傳輸功率等 於A中對角元素的平方和。接著，可以下面的公式來表示總 88699 •13- 丄奶986 傳輸功率條件限制： trace(42)^P^. 從公式（5)中則可表示每根 A式（6) 率： ^ T根傳輸天線的傳輸功 Ε[κ】=“尤， 其中「* : 公式⑺ 、甲」表示複數共輛。接著，可以 報天線的功率條件限制： 式來表π母

SKf-4^pant=^L , ksK

ksK 公式（8) 因為如公式（6)所示trace(42) ^ ‘，所以公式⑻中每 、、泉的功率條件限制滿足符合下面公式的任意全秩矩_

Kr=i,/e^^ 公式:） 公式（9)表示-合法矩陣M的強度等於j /具。公式⑼代表的 係滿足每報天線的功率條件限制所需的充份條件（但並非 必要條件）。 可以各種方式來定義矩陣Μ且同時滿足每根天線的功率 條件限制。於其中一具體實施例，矩陣坠定義如下： ~ 公式（10) 其中，W為一瓦西·哈達瑪矩陣。以Ντ：=4為例，瓦西_哈達瑪 矩陣Υ^4χ4的表示如下， W4 x4' -1 1 M 1-1-1 -1-1 1 公式（11) 88699 -14- 1323986 更大的瓦西-哈達瑪矩陣1nx2N的表示如下， W2Nx2N =

公式（12) 於另一具體實施例中，矩陣Μ定義如下：

公式（13) 其中Q_為離散傅立葉轉換（DFT)矩陣。以Ντ=4為例，DFT矩 陣 Q4x4的表示如下， 0.4 x4: 0->4π/4 ^-；'4ίτ/4 ^->8λ：/4 β->12^/4 公式（14) 一般來說，ΝχΝ的DFT矩陣仏⑽的定義中，第（k，i)個登錄項 〇下： 公式（15) q^j = e j2ir " ’ k= {1 …N}且 i= { 1 …N}

其中，k為矩陣QnxN的列指標，而i為行指標。亦可以各種其 它矩陣來定義矩陣Μ，而且亦涵蓋於本發明的範疇中。 利用適當的傳輸基底矩陣Μ和對角矩陣Δ/ί更可同時滿足 總傳輸功率條件限制和每根天線的功率條件限制。明確地 說，定義△的對角元素使其滿足公式（6)便可滿足總傳輸功 率條件限制。定義Μ的元素使其滿足公式（9)便可滿足每根 天線的功率條件限制。Λ中的每個對角元素λ,.,,.表示的係用 於相關聯之資料符號串X,.的傳輸功率量。因為除了 4 S Pt〇t 之外，Λ中的任何個別對角元素數值皆無條件限制，所以可 88699 -15- 1323986 式將總傳輸功率〜分配給該等4個資料符號 产件_足總傳輸功率條件限制和每根天線的功率 =:Γ如此便能提供極大的彈性用以分配亀 個貝科付唬串<間可用的傳輸功率。 2率可隸傳財射料傳輪任隸量的資料符號 韋沾數田U h不論欲被傳輸的資料符號 二、^f何’傳輸器皆會實施公式⑷所示的空間多工處 理。資料向量仏括該等勒資料符號串中勒非零登錄項 以竭·〜個零登㈣。每個該等〜個資料符號串皆與矩陣 4中一個別的非零對角元紊鈿關 Μ中的一個別列來進步素處= 二顧 母個孩寺％個資料符號串， 用以：一個別的空間頻道上進行傳輸，該頻道可以該有效 頻道響應矩陣~中的—料行或固有向量來加以定義。 吾人可以發現’該速率可適性傳輪架構能夠提供優於慣 用傳輸多樣性架構的改良效能。舉例來說，通常可利用s Μ A1脚此所述之空間·相多樣性架構從單對的傳輸天線中 來傳輸單-個資料符號串，用以達料輸多樣性的目的。 不過，吾人可以發現’該速率可適性傳輸架構能夠提供用 於單一個資料符號串之傳輸的改良效能。可以下面的 來表㈣用具有―之最佳行的速率可適性傳輸架構來傳 輸該資料符號串時所接收到的SNR，SNR〜： 鼠啊·{(MD q『 μ⑽ 其中’「cc J表示比例；以及 II心,II2為該有效頻道響應矩陣也办之第i行或第i個固有向量 88699 -16· heff，i的 2-norm。 公式(16)表示利用該速率可適性傳輸架構的單一最佳資料 符號串的SNR與^之最佳固有向量的2·_成正比。為取 仔么式（16)的SNR ’接收器必須送回表示讓該傳輸器使用之 IL//之最佳行的資訊。 可以下面的公式來表示利用空間-時間多樣性架構來傳 輸該單一 f料符號串時所接收到的SNR，SNRst: 獄公式⑼ 式（17)表不利用孩空間·時間多樣性架構的單一資料符號 串的SNR# k(該等^個固有向量的2__的平均值成正 比a式（16)與（17)皆假設以全速來進行傳輸（即沒有速率損 二T過咨因為空間-時間多樣性架構僅利用兩根天線來傳 3 :料符號串，所以，當〜>2時’便將有速率損失。 11^,1 小所熟知的係下面的表示式必定為真： 公式（18a) 因而 SNRrag SNR". =:)與⑽)表示相較於空間-時間多樣性 =輸架構可提供相同甚至更佳的效能。再者，二 ::::NT根天線來傳輸該資料符號串，所以，速㈣ 射提供較大㈣輸多樣性。相反地，空間-時間 夕才取性架構則僅能從一對傳輸夭续t 串。當_… 線來傳触單—資料符號 —間-時間多樣性架構也有可能於多對天線來傳輸 88699 -17· 1323986 孩单一資料符號串，不過卻會造成速率損失或是喪失部份 其它效能。 71 同樣應蔌注意的係，不論欲被傳輸的資料符號串的數量 為何，以速率可適性傳輸架構使用傳輸基底矩陣級便允許 同時利用總傳輸功率‘和每根天線的功率^^來進行資科 傳輸。如果未使用傳輸基底矩陣M(即如果Μ=ΰ且利用天線 多工處理從琢單-最#天線來傳輸一單一資料符號串的 話，那麼便可利用下面的公式來表示針對此資料符號串所 接收到的SNR : SNRamxmaxi{(fef) 公式（19) 吾人還可發現下面的表示式也必定為真： maxa|^,f}^-LmaXi.{fen> 公式(20) 因此，該速率可適性傳輸架構同樣優於天線多工處理傳輪 架構。 u 圖1為使用該速率可適性傳輸架構用以從馬根天線來傳 輸轴料符㈣的處㈣㈣具时關的餘圖。如上 所述，％可為1至中的任意數（即…u。 剛開始可將總傳輸功率户⑻分配給該等^個資料符號串 (以2L來表不）(步驟112)。用於傳輸的資料符號串的特定數量 和分配給每個資料符號串的功率量可能皆取決於頻道條 件舉例來說，可以利用「水填充」程序來決定用於傳輸 的資料符號串的特定數量和每個資料符號串使用的功率 量，以便最大化總處理能力。於⑼⑽年丨月23日提出申請之 88699 •18· 1323986 共同受讓的美國專利申請案序號第l〇/〇56,275號，標題為 Reallocation of Excess Power for Full Channel-State

Information (CSI) Multiple-Input, Multiple-Output (ΜΙΜΟ)

Systems」以及Robert G.Gallager於 1968年發表，John Wiley and Sons 出刊的「information Theory and Reliable Communication」之中皆詳細地說明水填充處理，本文以引 用的方式將兩者併入。

被分配給每個資料符號串Χί的傳輸功率量可以個別的權 值λΜ.來表示。矩陣i中的^個對角元素係由該等％個資料 付號串中的TV/)個摧值和個零所組成的。被分配給該 等％個資料符號串的總傳輸功率量小於等於該系統之全部 傳輸功率（即艺4$/^)。 ί=1

接著可選用傳輸基底矩陣逆(步驟i 14)。可將傳輸基底矩 陣Μ定義成從所有的％根天線來傳輸每個資料符號串且利 用每根天線的全部功率來進行資料傳輸。可將傳輸基底矩 陣Μ定義成（1)如公式（10)至（12)所述的瓦西_哈達瑪矩陣 ―，⑺如公式（13)至（15)所述的DFT矩陣，或（3)其它矩陣。 而後可以對角矩陣iL中與其相關聯的權值λ,·,來縮放每 個資料符號串a (步驟η 6)。縮放之後便可以其所分配到的 功率來傳輸每個資料符號串。而後可將該等個縮放資料 符號串乘以該傳輸基底矩陣Μ,用以取得該等心根傳輸天 線的化個傳輸符號串（以£來表示）（步騾118)。以該對角矩陣 Α_來孩等個資料符號串進行縮放以及以該傳輸基底矩陣 Μ來進行乘法皆如公式（4)所示。可進一步處理每個傳輸符 88699 •19- 1323986 號串& ’而後便可從一根相關聯的天線來進行傳輸（步驟 120)。 圖2為多入多出系統200中之一傳輸器系統210及一接收 器系統250的具體實施例的方塊圖。於傳輸器系統21 〇中， 係由一資料源212來提供個符號串的資料，該等資料會經 過一傳輸（TX)資料處理器214編碼且調變，以提供複數個調 變符號，該等調變符號亦稱為資料符號。每個符號串的資 料速率、編碼方式及調變方式係取決於控制器230所提供的 控制信號。而後TX空間處理器220便可利用該對角矩陣么_來 進一步縮放且利用傳輸基底矩陣以來進行空間處理，以提 供複數個傳輸符號。可利用該等傳輸符號來對複數個前導 符號（其可作為頻道預估）進行多工處理。可將一多工處理傳 輸及前導符號串送至每個傳輸器（TMTR) 222，且由其加以 處理，用以提供一對應的射頻調變信號。接著，可^根 傳輸天線224a至224t來傳輸源自傳輸器222&至222t的該等 ~個調變信號。 在接收器系統250中，會由根天線2523至252]：來接收該 等馬個被傳輸信號。每個接收器（RCVR) 254都會處理來自 —相關天線252的接收信！！，用〃提供—對應的接收符號 串。接著，接收（RX)空間處理器26〇便會處理來自馬個接收 器254a至2541*的馬個被接收的符號串，用以提供心個「還 原」符號串，其為該傳輸器系統所傳輸之％個資科符號串 的預估值。RX資料處理器27〇可進一步地處理該等心；還 原符號串，以取得解碼資料，其為該傳輸器系統所傳輪之 88699 -20- 1323986 資料的預估值。 RX空間處理器260亦可推導出（例如以該等前導符號為基 礎）該等W根傳輸天線及該等馬根接收天線之間的頻道響 應預估值。2003年1月7曰提出申請的美國專利申請案序號 第 6〇/438,601號，標題為「Pilot Transmission Schemes for Wireless Multi-Carrier Communication Systems」中便詳細說 明頻道預估法’其已受讓予本申請案的受讓人，本文以引 用的方式將其併入。可以利用頻道響應預估值坌於接收器 處實施空間處理或等化處理《RX空間處理器260可進一步預 估該等還原符號串及/或該等接收符號串的SNR。控制器28 〇 會接收該頻道響應預估值坌以及該等已接收的SNR，並且提 供關於該多入多出頻道及/或該等符號串的回授信號。舉例 來說.，該回授信號可能表示用於傳輸的資料符號串的數 量、哪幾個空間頻道或固有向量可用於進行資料傳輸、以 及每個符號串的接收SNR或速率。可以τχ資料處理器288 來處理該回授信號，並且由一 TX空間處理器29〇作進一步處 理，由傳輸器254a至254r來加以調整，並且送回傳輸器系统 210。 於傳輸器系統210中，會由複數根天線224來接收源自接 收器系統250的傳輸調變信號，由接收器222&至2221來進行 調整，由RX空間處理器240來解調變，並且由尺乂資料處理 器242進行處理，用以還原該接收器系統所發送的回授信 號。而後便可將該回授信號送給控制器23〇，並且用以完成 下面工作：（1)決定用於傳輸的資料符號串數量，（2)決定每 88699 -21· 個資料符號串所使用料4、編碼以及調變架構，以及⑺ 產生TX資料處理器214及TX空間處理器220的各種控制信 號。 控制器230及280會分別指導傳輸器系統及接收器系統處 的作業情形。記憶體單元232及282則會分別儲存控制器23〇 及280所使用的程式碼及資料。 圖3為該速率可適性傳輸架構之傳輸器系統和接收器系 統中的空間處理的方塊圖。於傳輸器系統21〇的τχ$間處理 益220内，單兀310會利用對角矩陣^先乘以該資料向量及， 而單元312會則利用傳輸基底矩陣μ進一步地相乘，用以取 得該傳輸向量至。接著，傳輸器314便會處理該向量至，並且 於孩多入多出頻道上傳輸至接收器系統250。單元312可實 知该傳輸器系統的空間處理。 於接收器系統250中，可以接收器354來處理該等被傳輸 的k號’用以取得接收向量父。於RX空間處理器26〇内，單 元3 5 6會利用矩陣先乘以該接收向量L。利用沒欲=_便 \取得一有效頻導響應矩陣这$，这&為这说的共輛轉置。. 垒说亦稱為該速率可適性傳輸架構的匹配過濾矩陣。單元 358可以倒置對角矩陣y來進一步地縮放單元356所生成的 向量，用以取得向量g，其為資料向量κ的預估值。單元356 及358可貫施該接收器系統的空間處理（即匹配過濾處理）。 圖4為一 ΤΧ空間處理器220χ的方塊圖，其為圖2中之丁父空 間處理器220的具體實施例。ΤΧ空間處理器220χ包括數個資 料符號串空間處理器410a至410t ’每個該等欲被傳輸的^^ 88699 -22- 1323986 個資料符號串各一個處理器。每個處理器4l〇會接收一指定 資料符號串〜、該指定符號_的權值λ,·,,·、以及一來自傳輸 基底矩陣Μ的對應向量坦；。 於每個處理器410内，乘法器412會利用權值；先對該指 定資料符號串X,·中的資料符號進行縮放。馬個乘法器414a 至414t會分別利用來自該向量匹.中的個元素，至从"進 一步乘以該等縮放資料符號。因此，可從所有馬根天線來 傳輸每個資料符號串A，並且可以向量~來表示，可以下面 的公式來表示： 公式（21) L=Wj •Xij ·χ,· 接著可將來自乘法器414a至414t的複數個輸出符號分別 送至個加法器420a至42〇t，每根傳輸天線各一個加法器。 每個加法器420會接收其指定天線的該等輸出符號，其係來 自被指足用以處理該等勒資料符號串的^個處理器4ι〇 内的勒乘法器414。接著，每個加法器咖便會將該等輸 出符號加在一起’並且為其指定天線提供該等傳輸符號。 可以下"面的.公式來表示每個加法器42〇所實施的加法： 、 公式(22) 其中Α為料i個資料符號串之向量Μ的第_元素；以及 \為第k根天線的傳輸符號串。 來=每個加法器·的該等傳輸符號會被送至—個別的多 工备430,並且利用複數個前導符號來進行多工處理，以提 供孩相關聯天線的多工處理傳輸與前導符號串。 88699 -23 - 丄323986 本文所述的速率可適性傳輪架射使用於單載體多入多 =系統以及多載體多入多出系統。對角矩陣八多載體多入 多出系，來說，可將能運用於資科傳輸的每個該等多載體 看作-單載體多入多出系統。可將總傳輸功率户⑻和每根天 線的功率~均分至（亦可能不等分個載財，使得 户加_£^-/^/心且/><^_£^=/^/7^。而後便可將該速率可適性 傳輸架構應用於具有每個載體總傳輸功率條件限制户“ 和每根天線/每個《的㈣條件限狀〜的該等心個載 體中。 可於傳輸器及接收器處湘各種方式來設計本文所述的 速率可適性傳輸架構。舉例來說，可以硬體、敕體或其組 合方式來設計速率可適性傳輸架構中的處理。就硬體設計 万式而舌，可將用於實施傳輸器及接收器處的處理的元件 又十在下面之中.一個以上的特定應用積體電路（ASic)、 數位#號處理器（DSP)、數位信號處理裝置（DspD)、可程式 邏輯裝置（PLD)、電場可程式閘陣列（FpGA)、處理器、控制 器、微控射器、微處理器、其它被設計成用以實施本文所 述功能的其它電子單元、或其组合。 就軟體設計方式而言，可將速率可遠性傳輸架構的處理 設計成能夠實施本文所述功能的模組（例如程序、函數等卜 可將該等軟體碼儲存於一記憶體單元（例如圖2中的記憶體 單元232和282)中，並且由一處理器（例如控制器23〇和28〇) 來執行。每個記憶體單元皆可被設計在處理器内部或其外 部，任一情形中皆可透過本技術熟知的各種方法將其通信 88699 -24- 1323986 耦合至該處理器。 前面關於本文所揭示之各具體實施例的說明可讓任何熟 習本技術的人士來製造或運用本發明。熟習本技術的人士 將可輕易地對該些具體實施例進行各種修正，而本文所定 義的一般性原理亦可應用於其它具體實施例中，並不脫離 本發明的精神與範疇。因此，本發明並不僅限於本文所示 的具體實施例，相反地，其涵蓋本文所揭示之原理和新穎 特點的最廣範嘴。 ' 【圖式簡單說明】 從上面提出的詳細說明且配合圖式將可更清楚本發明的 特點、本質、以及優點，其中，所有圖式中相同的元件符 號表示相應的元件，其中： 圖1為使用該速率可適性傳輸架構用以從心根天線來 輸％個資料符號串的處理流程圖； 圖2為夕入多出系統中之一傳輸器系統及 的方塊圖； 任收益系統 該接收 的方塊 。圖3為該速率可適性傳輸架構之該傳輸器系統與 器系統中的空間處理示意圖；以及 、 圖4為孩傳輸器系統内之一傳輸（τχ)空間處理器 【圖式代表符號說明】 200 多入多出系統 傳輸益系統 資料源 210 88699 -25 - 212 1323986 214 TX資料處理器 220 TX空間處理器 220x ΤΧ空間處理器 222a-222t 傳輸器/接收器 224a-224t 天線 230 控制器 232 記憶體 240 RX空間處理器 242 RX資料處理器 244 資料槽 250 接收器系統 252a-252r 天線 254a-254r 接收器/傳輸器 260 RX空間處理器 270 RX資料處理器 272 資料槽 280 控制器 282 記憶體 286 資料源 288 Τ X資料處理器 290 ΤΧ空間處理器 310 〇〇 — 早兀 312 早兀 314 傳輸器 -26- 88699 1323986 354 接收器 356 — 早兀 358 早兀 410a-410t 資料符號串空間處理器 412 乘法器 414a-414t 乘法器 420a-420t 加法器 430a-430t 多工器 88699 -27 -

Claims (1)

1. 拾、申請專利範園： 1. 一種用以處理於多入多出系統（MIM0)通信系統中進行傳 輸之資料的方法，其包括： 從複數根傳輸天線處接收至少一個資料符號串用以進 行傳輸； 以對應於該資料符號串所分配到之傳輸功率量的個別 權值來縮放每個該至少一資料符號串，其中該至少一資 料符唬串所分配到之總傳输功率量小於等於該系統可使 用之總傳輸功率；以及 利用一傳輸基底矩陣來處理該至少一資料符號串，用 以提供複數個傳輸符號串，每根該等複數根天線各一個 傳輸符號串，其中該傳輸基底矩陣的定義方式係可讓每 個該至少一資料符號串從該等複數根天線被傳輸並且以 該相關聯天線可使用之全部或趨近全部的功率來傳輸每 個傳輸符號串。 2 ·如申睛專利範圍第1項之方法’其中該傳輸基底矩陣係— 瓦西-哈達瑪矩陣。 3 •如申請專利範圍第1項之方法’其中該傳輸基底矩陣係一 離散傅立葉轉換（DFT)矩陣。 4·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括： 將該總傳輸功率分配給該至少一資料符號串，以及其 t每個資料符號串的權值係取決於被分配給該資料符號 串的傳輸功率量。 5 如申凊專利範圍第4項之方法，其中被分配給每個該至少 88699 -資料符號串㈣㈣率量絲料 如申請專利範圍第1項之方法， τ 天線可使用之全部或趨近全，功可场根这等複數根 輸單-資料符號串。邵功率自該等複數根天線傳 :申請專利範圍第"之方法，其中可於與—最高接收信 ‘號品質相關聯的空間頻道上來傳輪該單—資料符號事。 ..如申請專利範圍第4之方法，其中可以每根該等純天 線可使用（全邵或趨近全部功率從〜根天線來傳麟個 資料符號串，其中％為大於—的整數。 4申叫專la圍第1项〈方法，其中可以每根該等^根天 泉可使用之全部或趨近全部功率從^根天線來傳輸^個 資料付號串’其中為大於_的整數而^為小於等於^ 的整數。 10.如申請專利範圍第丨項之方法，其中可以頻道條件為基礎 來傳輸資料符號串的可變數量。 1.如申凊專利範圍第丨項之方法，其中每個該至少一資料符 就串皆與-一至少部份依照該資料符號串之接收信號品質 所決定的特殊速率有關。 12·如申請專利範圍第丨項之方法，進一步包括： 多工處理每個該等複數個傳輸符號串中的複數個前導 符號。 1 〇 •—種用以處理於單載體多入多出系統（ΜΙΜΟ)通信系統中 進行傳輸之符號的方法，其包括： 從複數根傳輸天線處接收至少一個資料符號串用以進 S8699 1323986 行傳輸； 將該系統可使用之總傳輸功率分配給該至少一資料符 號串，其中被分配給該至少一資料符號串的總傳輸功率 量小於等於該總傳輸功率； 以對應於該資料符號串所分配到之傳輸功率量的個別 權值來縮放每個該至少一資料符號串；以及 利用一傳輸基底矩陣來處理該至少一經縮放之資料符 . 號串’用以提供複數個傳輸符號串，每根該等複數根天 線各一個傳輸符號串’其中該傳輸基底矩陣的定義方式 f 係可讓每個該至少一資料符號串從該等複數根天線被傳 輸並且以該相關聯天線可使用之全部或趨近全部的功率 來傳輸每個傳輸符號串。 14. 一種用以處理於多入多出系統（ΜΙΜΟ)通信系統中被接收 到之符號的方法，其包括：

   取得複數根接收天線之複數個接收符號串，其中該等 複數個接收符號串包括至少一資料符號串，其經過一傳 輸基底矩陣處理後可形成複數根傳輸天線的複數個傳輸 符號串’其中該傳輸基底矩陣的定義方式係可讓每個該 至少一資料符號串從該等複數根天線被傳輸並且以該相 關聯天線可使用之全部或趨近全部的功率來傳輸每個傳 輸符號串；以及 處理該等複數個接收符號串’用以還原該至少一資料 符號串。 1 5 ·如申請專利範圍第14項之方法，其中該處理包括： .88699 1323986 等化該等複數個接收符號串，用以取得該至少一資料 符號串之預估值；以及 解碼該至少一資料符號串的預估值。 16. 17. 18. 如申請專利範圍第15項之方法，其中可以含有該傳輸基 底矩陣的匹配過濾矩陣為基礎來實施該等化處理。 如申請專利範圍第14項之方法，進一步包括： 預估每個該至少一資料符號串的接收信號品質；以及 以該預估的接收信號品質為基礎來決定每個該至少一 資料符號串的速率。 一種位於多入多出系統（ΜΙΜΟ)通信系統中的傳輸器設 備，其包括： 接收構件’用以接收源自複數根天線用於傳輸的至少 一資料符號串； 縮放構件’用以利用對應於該資料符號串所分配到之 傳輸功率量的個別權值來縮放每個該至少一資料符號 串，其中該至少一資料符號串所分配到之總傳輸功率量 小於等於該系統可使用之總傳輸功率；以及 處理構件，用以利用一傳輸基底矩陣來處理該至少一 資料符號串，用以提供複數個傳輸符號串，每根該等複 數根天線各一個傳輸符號串，其中該傳輸基底矩陣的定 義方式係可讓每個該至少一資料符號串從該等複數根天 線被傳輸並且以該相關聯天線可使用之全部或趨近全部 的功率來傳輸每個傳輸符號串。 19. 如申請專利範圍第18項之傳輸器設備，其中該傳輸基底 88699 矩陣係一瓦西·哈達瑪矩陣或一離散傅立葉轉換（DFT)矩 陣。 20. —種多入多出系統（Mim〇)通信系統中的傳輸器單元，其 包括： 一傳輸（TX)資料處理器，其可運作於處理資料以提供 源自複數根天線用於傳輸的至少一資料符號串；以及 TX空間處理器，其可運作用以利用對應於該資料符 號串所刀配到之傳輸功率量的個別權值來縮放每個該至 少一資料符號串，以及利用一傳輸基底矩陣來處理該至 少一資料符號串，用以提供複數個傳輸符號串，每根該 寺複數根天線各—個傳輸符號串’其中該傳輸基底矩陣 的疋我方式係可讓每個該至少一資料符號串從該等複數 根天線被傳輸並且以該相關聯天線可使用之全部或趨近 全部的功率來傳輸每個傳輸符號串。 21‘如申請專利範園第20項之傳輸器單元，進一步包括： 與孩等複數根天線相關聯的複數個傳輸器，每個傳輸 器皆可運作用以處理源自該相關聯天線用於傳輸的一個 別傳輸符號串。 種夕入多出系統（ΜΙΜΟ)通信系统中的接收器設備，其 包括： 、 :接收（RX)空間處理器，其可運作用以處理複數個接 收符號串，用以提供該至少一資科符號串的預估值其 十可利用一傳輸基底矩陣來處理該至少一資料符號_， 用以形成複數根傳輸天線的複數個傳輸符號串以及其 88699 -5- 中該傳輸基底矩陣的定義方式係可讓每個該至少一資料 符號串從該等複數根天線被傳輸並且以該相關聯傳輸天 線可使用纟全部或趨近全㈣功率來傳肖每個傳輸符號 串；以及 一 RX資料處理器，其可運作用以處理該至少一資料符 號串的預估值，用以提供解碼資料。 88699