TWI397271B - 使用髒紙編碼之ｍｉｍｏ空氣介面 - Google Patents

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Description

使用髒紙編碼之MIMO空氣介面 【發明領域】
本發明係有關於無線通訊系統。特別是，本發明係有關於利用髒紙編碼(DPC)以增加無線通訊之資料處理能力。
【發明背景】
現代無線通訊系統係支援下列部署，其中，單一來源之端點係用以通訊各種類型之資訊至複數端點。這種部署之一種範例係包括：行動通訊系統，諸如：通用行動電信系統(UMTS)，其中，基地台(BS)係與複數使用者端點進行通訊。除此以外，這種部署之另一種範例係包括：無線網路基地台(AP)，並且，無線網路基地台係傳輸各種類型之資訊至無線區域網路系統(WLAN)系統之複數端點。一般而言，單一來源至複數端點類型之部署係稱為”廣播”、”多重傳播”、或更普遍地稱為”點對多點(PtM)”通訊。
傳統之點對多點通訊係可以分為下列兩種類別。第一種類別係包括下列部署，其中，通往各種接收器之傳輸係容許彼此干擾。第一種類別之點對多點部署之一種範例係包括：傳統之分碼多重存取(CDMA)系統，其中，在進行傳輸以前，偽隨機碼(pseudo－random code)係用以編碼各種通訊。在收到編碼傳輸同時，使用者端點係同步各種傳輸之編碼，藉以回復通訊資料。雖然傳輸來源之偽隨機編碼係有助於緩和相互干擾，緩和相互干擾之實際重擔仍將落於接收端點。
在第二種類別、更常用之點對多點部署中，干擾係經由正交傳輸之利用而一併避免。這種點對多點部署之各種範例係包括：全球行動通訊系統(GSM)標準指定之各種部署，諸如：分頻多重存取(FDMA)系統及分時多重存取(TDMA)系統。在這些類別之點對多點通訊系統中，傳輸端點係利用數學上正交或非干擾之”空間”以傳輸各種通訊訊號。這些正交或非干擾空間係可以定義為頻率範圍(諸如：在分頻多重存取系統中)、時槽(諸如：在分時多重存取系統中)、或沃爾什碼(Walsh code)(諸如：在正交碼分碼多重存取系統中)。不同於第一種類別之點對多點通訊系統，第二種類別之點對多點通訊系統之傳輸端點係獨自負責避免訊號干擾。有鑑於此，一般而言，第二種類別之點對多點通訊系統之接收端點並不會比基本點對點(P2P)通訊系統之接收端點更為複雜。雖然第二種類別之點對多點通訊系統係更為優越，然而，應該瞭解的是，第二種類別之點對多點通訊系統之系統效能仍會受限於可用正交空間及/或維度之數目。
現在，請參考第1圖，其係表示，在點對多點通訊系統中，通往兩種接收器RX A及RX B之可達資料傳輸速率101至105之圖表100。應該瞭解的是，第1圖僅提供於說明用途，並且，第1圖並非表示真實測試結果。
若第1圖所示點對多點通訊系統之全部可用傳輸頻寬係設置給，舉例來說，接收器RX A，則接收器RX A將會利用最高可達資料傳輸速率C1接收服務，並且，接收器RX B將不會接收任何資料。若第1圖所示點對多點通訊系統之全部可用傳輸頻寬係設置給，舉例來說，接收器RX B，則接收器RX B將會利用最高可達資料傳輸速率C2接收服務，並且，接收器RX A將不會接收任何資料。
若接收器RX A及RX B係操作於，舉例來說，分時多重存取系統(分時多重存取系統係等效於時間分享)，則接收器RX A及R XB將能夠達成第1圖所示圖表100之實線101左邊(包含實線101)之資料傳輸速率。雖然時間分享係代表正交多工之一種特別情況，類似資料傳輸速率亦可以利用任何點對多點通訊系統達成，只要這種點對多點通訊系統能夠維持傳輸訊號間之正交性。
在不能夠維持傳輸訊號間之正交性之點對多點通訊系統中，通往任何數目之接收器之傳輸效能係可能受損，相較於正交系統(舉例來說，分時多重存取系統)之傳輸效能。為方便說明起見，請再度參考第1圖。虛線102，舉例來說，係可能代表利用標準雷克(RAKE)接收器之典型隨機碼分碼多重存取系統之可達資料傳輸速率。虛線103係可能代表利用更先進最小均方差(MMSE)多重使用者偵測器之典型隨機碼分碼多重存取系統之可達資料傳輸速率。如圖表100所示，虛線103所示之可達資料傳輸速率係優於虛線102所示之可達資料傳輸速率。然而，虛線102及虛線103兩者均無法提供實線101之傳輸效能，並且，如先前所述，實線101係代表彼此維持正交之傳輸訊號之可達傳輸效能速率。
由資訊理論可知，優於正交編碼(舉例來說，分時多重存取)之可能資料傳輸速率之資料傳輸速率係可以利用點對多點通訊系統達成。這些優越之資料傳輸速率係可能，舉例來說，利用第1圖所示圖表100之虛線104及虛線105代表。然而，達成這些優越之資料傳輸速率104、105卻需要加入下列接收器，其利用之接收器結構係顯著先進於典型接收器利用之接收器結構。為方便說明起見，資訊理論連續干擾刪除(IT－SIC)係可以改善分碼多重存取系統之系統效能，藉此，分碼多重存取系統之實際系統效能係可以優於分時多重存取系統之實際系統效能。雖然這種結果一開始係違反直覺，然而，應該注意的是，分時多重存取系統之實際系統效能仍將受限於正交或非干擾空間或時槽之可提供性。資訊理論連續干擾刪除結構係容許干擾(但須以照控制方式)、並移轉干擾刪除至接收器。經由資訊理論連續干擾刪除結構之利用，分碼多重存取系統係可以達成優於分時多重存取系統之可達資料傳輸速率之資料傳輸速率，諸如：第1圖所示圖表100之虛線104代表之可達資料傳輸速率。
資訊理論連續干擾刪除手段係存在幾個問題。首先，資訊理論連續干擾刪除手段係需要高度複雜之接收器。特別是，在現代行動通訊系統中，其中，接收器必須能夠內嵌於僅具有限電池生命之相對徵小及便宜之終端單元，提供這種高度複雜之接收器係容易產生問題。除此以外，這種高度複雜之接收器必須能夠同時擁有自身之通訊通道及無線通訊系統中全部其他使用者之通訊通道之相關資訊。在實際行動通訊系統中，這種通道資訊之散佈係具有高度挑戰性。
先前所述之問題係可以利用稱為髒紙編碼之技術加以克服。由理論可知，髒紙編碼之系統效能至少不劣於資訊理論連續干擾刪除手段，並且，在許多情況中，髒紙編碼係可以最佳化第1圖所示圖表100之虛線105代表之資料處理能力。除了提供優越之系統效能以外，髒紙編碼亦具有做為傳輸側邊(事先編碼)技術之附加利益。換句話說，如同傳統之分時多重存取及分頻多重存取系統，干擾刪除之負擔及複雜度係可以處理於傳輸端點，而不需要受到正交空間之限制。有鑑於此，接收器僅需要擁有其特定通訊所關連之詳細資料。除此以外，因為各種接收器係可以最佳化地處理，而不需要擁有其他接收器所想要之傳輸細節，髒紙編碼亦可以提供一種方法以對非想要之接收器隱匿各種傳輸，有鑑於此，髒紙編碼亦可以適於資料隱匿、浮水印、及其他安全應用之支援。
在本發明說明書中，術語”事先編碼”係指複數資料串流於傳輸器之相互編碼，藉以事先刪除資料串流可能對彼此造成之任何干擾，並且，術語”事先編碼”係相對於嘗試刪除干擾於個別接收器點之後傳輸。應該瞭解的是，事先編碼並不特別暗示會有進一步編碼步驟，雖然進一步編碼功能亦有其可能。
雖然髒紙編碼之近期分析已經獲致在理論上瞭解這種技術之顯著進展，然而，如何建立具有髒紙編碼之實際無線通訊系統卻少有提及。
有鑑於此，本發明之目的係提供一種方法及裝置，並且，這種方法及裝置係利用髒紙編碼，藉以最佳化系統效能並改善傳輸訊號之訊號品質。除此以外，本發明之目的係提供一種方法及裝置，並且，這種方法及裝置係利用髒紙編碼，藉以支援安全導向應用，諸如：資料隱匿及浮水印。
已知，多重天線之利用係可以提供資料處理能力之增加(經由多工)及傳輸訊號之訊號品質改善(經由多樣性及/或波束成型)。除此以外，多重天線之實施方式，諸如：多重輸入多重輸出(MIMO)及/或智慧型天線系統所見之多重天線，亦使傳輸訊號可以分離於空間域(space domain)(舉例來說，空間分割多重存取(SDMA))。為應用多重天線之好處，多重輸入多重輸出技術，舉例來說，係可以組合訊號處理技術(諸如：前進錯誤偵測(FEC)編碼)及/或無線空氣界面(諸如：分碼多重存取)。然而，迄今為止，市面上仍未存在任何裝置，藉以進一步改善利用髒紙編碼之多重天線系統。
有鑑於此，本發明之目的係提供一種方法及裝置，並且，這種方法及裝置係組合髒紙編碼及多重天線之實施方式，藉以同時改善系統效能及安全加強。
【發明概述】
本發明係有關於一種方法及裝置，並且，這種方法及裝置係利用髒紙編碼及/或多重天線以支援安全導向應用(諸如：資料隱匿及浮水印)，藉以最佳化系統效能。一種收發器係包括：一資料處理模組、一安全處理模組、一媒體存取控制模組、一髒紙編碼模組、及一智慧型天線處理器。資料處理模組係提供使用者資料串流至媒體存取控制模組，以及，資料處理模組係提供通道狀態資訊至智慧型天線處理器。安全處理模組係產生符記(token)或金鑰(key)形式之安全資料、並提供安全資料至媒體存取控制模組。除此以外，安全處理模組係提供安全政策資料至智慧型天線處理器。媒體存取控制模組係決定使用者資料串流及安全資料之資料傳輸速率。除此以外，媒體存取控制模組係設置資料串流及安全資料至傳輸通道以進行傳輸。髒紙編碼模組係編碼安全資料於使用者資料串流、並提供編碼之資料串流至智慧型天線處理器。智慧型天線處理器係產生事先編碼(pre－coding)係數以提供髒紙編碼模組利用、並傳輸安全編碼資料串流。
【較佳實施例之詳細說明】
在本發明說明書中，術語”無線傳輸/接收單元”係包括、但不限於使用者設備(UE)、行動工作站、固定或行動用戶單元、傳呼器、或能夠操作於無線環境之任何其他類型裝置。除此以外，在本發明說明書中，術語”基地台”係包括、但不限於B節點、位置控制器、無線網路基地台、或無線環境之任何其他類型界面裝置。
現在，請參考第2圖，其係表示一種方塊圖200，並且，這種方塊圖200係呈現髒紙編碼致能收發器之四種主要元件。這四種主要元件係包括：(1)髒紙編碼模組205；(2)資料處理模組201；(3)安全處理模組203；以及(4)智慧型天線處理器207。髒紙編碼模組205係包括低階媒體存取控制子模組205a及髒紙編碼元件205b。安全處理模組203係包括符記產生子模組203a。除了第2圖所描繪之四種主要元件201、203、205、207以外，基於這種髒紙編碼致能收發器之特定要求，髒紙編碼致能收發器亦可以進一步包括複數其他元件及子模組(圖中未示)。
資料處理模組201係提供使用者資料串流至低階媒體存取控制子模組205a。除此以外，低階媒體存取控制子模組205a亦接收符記產生子模組203a所產生之安全符記及金鑰(基於點對多點通訊系統之各個使用者而言)。在收到這些資料同時，低階媒體存取控制子模組205a係同時決定使用者資料及符記/金鑰之資料傳輸速率。隨後，低階媒體存取控制子模組205a係設置安全資料及使用者資料串流至特定通道或波束以進行傳輸。應該注意的是，第2圖及後續圖式之髒紙編碼模組並不需要區別源自於資料處理模組之資料及源自於安全處理模組之資料。相同之髒紙編碼處理係應用於兩種類型之資料串流，並且，髒紙編碼處理之本性係完全取決於資料之目的地、事先編碼順序、資料速率、及服務品質(QoS)目標，誠如媒體存取控制模組所決定。
在這種方塊圖200中，髒紙編碼模組205之髒紙編碼元件205b係利用來自智慧型天線處理器207之事先編碼係數、並利用髒紙編碼演算法編碼或浮水印安全資料77A於使用者資料串流。隨後，符記內嵌之資料串流係提供至智慧型天線處理器207以在進行傳輸以前進一步處理。
在智慧型天線處理器207中，高階安全政策資料及使用者通道狀態及位置資訊係分別經由安全處理模組203及資料處理模組201接收。利用這種資訊，智慧型天線處理器207係提供波束導引、事先等化、特徵波束導引、及其他智慧型天線功能，藉以傳輸符記內嵌之使用者資料串流。
現在，請參考第3圖，其係表示整合第2圖所述四種主要元件之一種髒紙編碼致能收發器300。如圖中所示，這種髒紙編碼致能收發器300係根據各個傳輸波束之基礎而實施髒紙編碼處理。除了先前所述之四種主要元件以外，這種髒紙編碼致能收發器300更包括複數子模組。這種髒紙編碼致能收發器300之資料處理模組301及安全處理模組303係對應於第2圖所示之資料處理模組201及安全處理模組203。除此以外，安全處理模組303係包括符記及金鑰產生子模組303A，藉以根據各個使用者之基礎而產生安全符記及金鑰。
這種髒紙編碼致能收發器300之媒體存取控制模組305及髒紙編碼之波束編碼器3071 至307N 係對應於第2圖所示之媒體存取控制模組205，但卻描繪為分離模組。如先前所述，這些模組係可以包括單一元件(如第2圖所描繪)或複數元件(如這種髒紙編碼致能收發器300所示)。應該注意的是，這種髒紙編碼致能收發器300之髒紙編碼之編碼功能係利用複數髒紙編碼之編碼器3071 至307N 實施，其中，每個傳輸波束係利用單一髒紙編碼之編碼器實施，而非利用單一髒紙編碼元件實施。
除此以外，這種髒紙編碼致能收發器300亦包括複數事先失真天線模組3091 至309N 、傳輸及接收天線311及313、及接收處理模組321，其係可以集合地視為這種髒紙編碼致能收發器300之智慧型天線元件。其餘模組(也就是說，通道預測模組325、事先失真濾波器計算模組327、特徵分解模組331、及波束識別模組333)係這種髒紙編碼致能收發器300之額外元件，其係可以集合地包括智慧型天線元件之部分。
來自資料處理模組301之使用者資料串流及來自符記產生子模組303a之安全符記及金鑰係提供至媒體存取控制模組305。媒體存取控制模組305係計算適當資料傳輸速率、並設置安全及使用者資料於傳輸波束以進行傳輸。這些傳輸波束係利用波束識別模組333識別並提供至媒體存取控制模組305。隨後，使用者及安全資料、資料傳輸速率、及波束設置資訊係根據各個波束之基礎而輸出至複數髒紙編碼之編碼器3071 至307N 。也就是說，將會傳輸於特定波束之全部資訊係輸出至特定髒紙編碼之編碼器3071 至307N 以進行編碼。應該注意的是，使用者資料係可以設置於複數波束以進行傳輸，進而達成多工增益。有鑑於此，若使用者資料係設置於複數波束，這些資訊將會利用對應數目之髒紙編碼之編碼器以實施髒紙編碼處理。
在收到媒體存取控制模組305之輸出同時，各個髒紙編碼之編碼器3071 至307N 係編碼提供之安全資料於使用者資料，藉以形成符記內嵌之資料串流，其將會利用先前指派之傳輸波束進行傳輸。如先前所述，各個髒紙編碼之編碼器3071 至307N 僅處理單一特定傳輸之資料。隨後，符記內嵌之資料串流係經由髒紙編碼之編碼器3071 至307N 輸出至複數事先失真天線模組3091 至309N ，藉以在進行傳輸以前進一步處理。各個事先失真天線模組3091 至309N 係經由單一髒紙編碼之編碼器3071 至307N 接收輸入。
除此以外，各個事先失真天線模組3091 至309N 亦經由事先失真濾波器計算模組327接收事先失真濾波器係數。各個事先失真天線模組3091 至309N 係應用(相乘)事先失真濾波器係數於各個髒紙編碼之編碼器3071 至307N 輸出之符記內嵌之資料串流，藉以產生符記內嵌之資料串流之縮放版本。特別是，事先失真濾波器係數係可以利用，進而做為空間領域、時間領域、及頻率領域之零強制(zero－forcing)及最小均方差(MMSE)線性等化器。由於事先失真濾波器係數最好是複數(complex value)，各個事先失真天線模組3091 至309N 之縮放輸出亦可能是複數。隨後，各個事先失真天線模組3091 至309N 之縮放或濾波輸出係經由事先失真天線模組3091 至309N 傳送至傳輸天線311及313以進行無線傳輸。應該注意的是，若各個事先失真天線模組3091 至309N 之架構亦加入符號間干擾(ISI)事先失真，事先失真濾波器計算模組327亦可以提供符號間干擾資訊至各個事先失真天線模組3091 至309N 。
傳輸/接收天線311及313係接收經由波束接收接收器(圖中未示)傳輸之導引訊號。這些導引訊號係利用接收器處理模組321處理、並輸入至通道預測模組325，其中，這些導引訊號係可以用於通道預測。
通道預測模組325係輸出通道預測至事先失真濾波器計算模組327，其中，這些通道預測係可以用來推導濾波器係數。如先前所述，這些濾波器係數係提供至各個事先失真天線模組3091 至309N ，其中，各個事先失真天線模組3091 至309N 係分別應用於各個符記內嵌之資料串流。除此以外，事先失真濾波器計算模組327亦提供其輸出至特徵分解模組331。
在特徵分解模組331中，多重輸入多重輸出通道之特徵分解係根據H＝USVH 分解而實施，其中，S係對角矩陣(diagonal matrix)，並且，U及V係多重輸入多重輸出通道之左側特徵向量(特徵模式)及右側特徵向量(特徵模式)之單位矩陣(unitary matrix)。這種特徵分解係可以將接收天線311及313所觀察之”糾結(intertwined)”多重輸入多重輸出通道有效分解為等效非干擾或正交(或接近正交)子通道，並且，等效非干擾或正交(或接近正交)子通道之通道增益係可以利用S之項目表示。應用於傳輸/接收天線311及313之係數係可以利用特徵向量提供，藉以確實”形成”正交通道。每當這種特徵分解完成後，特徵分解模組331係提供其輸出至波束識別模組333。
波束識別模組333係取得特徵分解模組331所輸出之正交子通道、並將這些正交子通道成為使用者資料得以傳輸之波束。各個組成波束係可以包括這些正交子通道之單個或數個。就這一點而言，波束成型係用來分離使用者群組。對於並非完全正交之波束而言，也就是說，接近正交之波束，任何相互波束干擾係可以不予理會。如先前所述，媒體存取控制模組305係計算各個波束可以支援之使用者資料數值，且隨後，媒體存取控制模組305係得以因應地設置資料於波束。應該注意的是，使用者資料係可以設置於不止單一波束，藉以達成多工增益。任何得到之符號間干擾係可以利用通道失真加以消除，雖然部分之符號間干擾刪除亦可以利用，舉例來說，湯林森－哈勒西碼(Tomlinson－Harashima)類型之事先編碼而整合至髒紙編碼之編碼器。
在這種較佳實施例中，媒體存取控制模組305係實施幾種複雜操作，其包括：傳輸波束間之使用者設置，其中，空間簽章高度對準之使用者係設置於相同波束，並且，空間簽章接近正交之使用者係設置於適當及不同波束。由於各個使用者可以具有多重特徵模式，這些特徵模式係可以設置於數種不同波束。有鑑於此，類似地，給定使用者之資料訊號係可以設置於不同波束。媒體存取控制模組305所實施之其他複雜操作係包括：決定如何形成傳輸波束及使用者應該如何設置於這些波束。舉例來說，在系統傳輸器之動作即像是非具波束成型之髒紙編碼致能傳輸器之例子中，媒體存取控制模組305係可以決定單一波束為適當的。或者，在不需要髒紙編碼且這種髒紙編碼致能接收器300等同於非具髒紙編碼之波束成型致能傳輸器之例子中，媒體存取控制模組305係可以決定需要波束之數目應該等於同步主動資料串流之數目。
可預見地，空間簽章並非充分對準於任何傳輸波束之使用者將可能存在，並且，傳輸波束係適當設置於這些波束。在這種情境中，媒體存取控制模組305係發展數種替代波束組合，並且，這些替代波束組合係按照時間分享方式加以利用。隨後，使用者係根據相容於空間簽章之波束圖案加以分離、並利用適當時間傳輸。
總而言之，這種較佳實施例之媒體存取控制模組305最好能夠進行架構，藉以：(1)識別全部需要使用者簽章；(2)發展適當波束圖案、並組織這些波束圖案為相容群組；(3)設置使用者於適當波束；以及(4)考量利用髒紙編碼於各種波束，進而決定設置於各個使用者之資料傳輸速率。
現在，請參考第4圖，其係表示一種髒紙編碼致能收發器400之替代較佳實施例。如圖中所示，這種髒紙編碼致能收發器400係利用單一QR基礎髒紙編碼之事先編碼器407，藉以集合地實施髒紙編碼之事先編碼器處理於全部傳輸波束。這種髒紙編碼致能收發器400係包括資料處理模組401及安全處理模組403。安全處理模組403係包括符記及金鑰產生子模組403a，藉以產生安全符記及金鑰。
除此以外，這種髒紙編碼致能收發器400亦包括複數事先失真天線模組4091 至409N 、傳輸及接收天線411及413、及接收器處理模組481，其係可以集合地視為這種髒紙編碼致能收發器400之智慧型天線元件。其餘模組(也就是說，通道預測模組485、事先失真濾波器計算模組487、特徵分解模組491、及波束識別模組493)係這種髒紙編碼致能收發器400之額外元件，其係可以集合地包括智慧型天線元件之部分。
來自資料處理模組401之使用者資料串流及來自符記產生子模組403a之安全符記及金鑰係提供至媒體存取控制模組405。媒體存取控制模組405係計算適當資料傳輸速率、並設置安全及使用者資料於傳輸波束以進行傳輸。這些傳輸波束係利用波束識別模組493識別並提供至媒體存取控制模組405。隨後，使用者及安全資料、資料傳輸速率、及波束設置資訊係根據各個波束之基礎而輸出至QR基礎髒紙編碼之事先編碼器407。經由媒體存取控制模組405傳輸至QR基礎髒紙編碼之事先編碼器407之輸出係包括單一特徵模式之虛擬資料串流，並且，單一特徵模式之虛擬資料串流係提供各個使用者之資料。雖然來自特定使用者之資料係可能出現於多重波束，因為利用單一QR基礎髒紙編碼之事先編碼器407，資料路徑係相同。
不同於先前所述之髒紙編碼致能收發器300之媒體存取控制模組305，這種較佳實施例之媒體存取控制模組405並不需要設置訊號傳輸至不同髒紙編碼之編碼器模組。相對於此，QR基礎手段(QR基礎手段係利用單一QR基礎髒紙編碼之事先編碼器407)係利用，並且，這種QR基礎手段係特別有用於單一天線之無線傳輸/接收單元(WTRU)及多重天線之基地台。這種QR基礎手段係根據下列處理而延伸至多重天線無線傳輸/接收單元。首先，各個多重天線之無線傳輸/接收單元之通道係分解，藉以決定其特徵模式及這些特徵模式所關連之奇異數值(singular value)(也就是說，通道功率)。接著，各個特徵模式係視為通往”虛擬”單一天線之無線傳輸/接收單元之通道。隨後，QR基礎分解手段係應用於通往這些”虛擬”無線傳輸/接收單元之傳輸排程。各個無線傳輸/接收單元係”想像”為包括數個虛擬無線傳輸/接收單元，並且，各個虛擬無線傳輸/接收單元係等同於單一特徵模式。有鑑於此，控制媒體存取控制係控制如第3圖所述之髒紙編碼致能收發器300之分解。
應該注意的是，在這種部署中，基地台可以傳輸之同步虛擬單一天線之無線傳輸/接收單元數目係受限於基地台之傳輸天線數目。有鑑於此，媒體存取控制係需要，藉以根據各種參數而時間分享無線傳輸/接收單元之傳輸。這種參數係包括通道(也就是說，特徵模式)及虛擬無線傳輸/接收單元之相對功率及其相互干擾，其若最佳化，則任何給定時槽所傳遞之整體傳輸資料速率係可以最大化。除此以外，媒體存取控制亦應用一組”公平條件”以進行傳輸排程，其係考量下列因素，諸如：虛擬無線傳輸/接收單元之資料傳輸速率及服務品質要求、特定無線傳輸/接收單元之先前利用資料傳輸速率、給定特徵模式之訊號雜訊比(SNR)等等。
在收到媒體存取控制模組405之輸出同時，QR基礎髒紙編碼之事先編碼器407係編碼提供之安全資料於使用者資料，藉以形成符記內嵌之資料串流，其將會利用先前指派之傳輸波束進行傳輸。如先前所述，QR基礎髒紙編碼之事先編碼器407係集合地處理全部傳輸波束之資料。隨後，符記內嵌之資料串流係經由QR基礎髒紙編碼之事先編碼器407輸出至複數事先失真天線模組4091 至409N ，藉以在進行傳輸以前進一步處理。
除此以外，各個事先失真天線模組4091 至409N 亦經由事先失真濾波器計算模組487接收事先失真濾波器係數。事先失真濾波器計算係聯合地實施於全部天線及波束。隨後，各個事先失真天線模組3091 至309N 係應用計算之濾波器係數於QR基礎髒紙編碼之事先編碼器407輸出之符記內嵌之資料串流，藉以產生符記內嵌之資料串流之縮放版本。特別是，計算之濾波器係數係可以利用，進而做為空間領域、時間領域、及頻率領域之零強制(zero－forcing)及最小均方差(MMSE)線性等化器。髒紙編碼係利用通道矩陣之QR分解。由於計算之濾波器係數最好是複數，各個事先失真天線模組4091 至409N 之縮放輸出亦可能是複數。隨後，各個事先失真天線模組4091 至409N 之縮放或濾波輸出係經由事先失真天線模組4091 至409N 傳送至傳輸天線411及413以進行無線傳輸。應該注意的是，若各個事先失真天線模組4091 至409N 之架構亦加入符號間干擾事先失真，事先失真濾波器計算模組487亦可以提供符號間干擾資訊至各個事先失真天線模組4091 至409N 。
傳輸/接收天線411及413係接收經由波束接收接收器(圖中未示)傳輸之導引訊號。這些導引訊號係利用接收處理模組481處理、並輸入至通道預測模組485，其中，這些導引訊號係可以用於通道預測。
通道預測模組485係輸出通道預測至事先失真濾波器計算模組487，其中，這些通道預測係可以用來推導濾波器係數。如先前所述，這些濾波器係數係提供至各個事先失真天線模組4091 至409N ，其中，各個事先失真天線模組4091 至409N 係分別應用於各個符記內嵌之資料串流。除此以外，事先失真濾波器計算模組487亦提供其輸出至特徵分解模組491。
在特徵分解模組491中，多重輸入多重輸出通道之特徵分解係根據H＝USVH 分解而實施，其中，S係對角矩陣(diagonal matrix)，並且，U及V係多重輸入多重輸出通道之左側特徵向量(特徵模式)及右側特徵向量(特徵模式)之單位矩陣(unitary matrix)。這種特徵分解係可以將接收天線411及413所觀察之”糾結(intertwined)”多重輸入多重輸出通道有效分解為等效非干擾或正交(或接近正交)子通道，並且，等效非干擾或正交(或接近正交)子通道之通道增益係可以利用S之項目表示。應用於傳輸/接收天線411及413之係數係可以利用特徵向量提供，藉以確實”形成”正交通道。每當這種特徵分解完成後，特徵分解模組491係提供其輸出至波束識別模組493。
波束識別模組493係取得特徵分解模組491所輸出之正交子通道、並將這些正交子通道成為使用者資料得以傳輸之波束。各個組成波束係可以包括這些正交子通道之單個或數個。就這一點而言，波束成型係用來分離使用者群組。對於並非完全正交之波束而言，也就是說，接近正交之波束，任何相互波束干擾係可以不予理會。如先前所述，媒體存取控制模組405係計算各個波束可以支援之使用者資料數值，且隨後，媒體存取控制模組405係得以因應地設置資料於波束。
雖然本發明較佳實施例之先前說明係根據與複數無線傳輸/接收單元進行通訊之基地台為脈絡而加以表現，然而，應該注意的是，一般而言，本發明說明書所述之裝置及技術亦可以應用於通訊複數資料串流至單一或複數接收器之單一多重天線傳輸器，其分別具有單一或複數接收天線。
除此以外，本發明說明書所述之各種髒紙編碼波束成型及事先等化致能收發器係支援各種資料服務及安全/浮水印服務。這些髒紙編碼波束成型及事先等化致能收發器係利用媒體存取控制，並且，媒體存取控制係支援將經由訊號傳遞點出現之無線傳輸/接收單元視為具有複數虛擬無線傳輸/接收單元，並且，各個虛擬無線傳輸/接收單元係等同於單一特徵模式。利用這種方式，媒體存取控制係操作於虛擬無線傳輸/接收單元。除此以外，媒體存取控制係致能，藉以利用一組”公平條件”於通往虛擬無線傳輸/接收單元之傳輸排程。
本發明之各個特徵係可以整合於單一積體電路(IC)，或者，本發明之各個特徵係可以架構為具有複數互連元件之電路。
雖然本發明之各個特徵及元件係利用較佳實施例之特定組合詳細說明如上，然而，本發明較佳實施例之各個特徵及元件亦可以單獨利用，而不需要本發明較佳實施例之其他特徵及元件，或者，本發明較佳實施例之各個特徵及元件亦可以構成其他組合，而不需要本發明較佳實施例之其他特徵及元件。
101、102、103、104、105．．．資料傳輸速率
C1、C2．．．最高可達資料傳輸速率
311、313、411、413．．．接收天線
本發明之更精密理解係可以配合較佳實施例之詳細說明(舉例來說)、並參考所附圖式進一步闡釋如下，其中：第1圖係表示一種圖表，並且，這種圖表係描繪，在不同事先編碼(pre－coding)手段中，通往兩種接收器之可達資料速率區域；第2圖係表示一種方塊圖，並且，這種方塊圖係呈現髒紙編碼致能收發器之四種主要元件；第3圖係表示一種髒紙編碼致能收發器，並且，這種髒紙編碼致能收發器係利用複數髒紙編碼之編碼器，進而編碼資料於波束以進行傳輸；以及第4圖係表示一種髒紙編碼致能收發器，並且，這種髒紙編碼致能收發器係利用單一QR基礎(QR－based)髒紙編碼之事先編碼器，進而編碼資料於波束以進行傳輸。

Claims (11)

  1. 一種具有多重輸入多重輸出功能的無線傳輸/接收單元(WTRU)，其中該多重輸入多重輸出功能包括複數傳輸波束，該無線傳輸/接收單元包含：一資料處理模組，其經配置以提供至少一使用者資料串流及一通道狀態資訊；一安全處理模組，其經配置以提供一安全資料；以及至少一髒紙編碼模組，其經配置以利用一髒紙編碼模組演算法將該安全資料編碼於一使用者資料串流。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸/接收單元，其中該髒紙編碼模組在該無線傳輸/接收單元多重輸入多重輸出的各傳輸波束將該安全資料編碼於一使用者資料串流。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸/接收單元，更包含用於各傳輸波束的一髒紙編碼模組。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸/接收單元，更包含：一媒體存取控制模組，其經配置以決定該使用者資料串流的一資料傳輸速率以及將該使用者資料串流配置於該傳輸波束。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸/接收單元，更包含：一智慧型天線處理器，其經配置以產生並提供一事先編碼係數至該髒紙編碼模組以及傳輸該經安全編碼的使用者資料串流。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸/接收單元，其中該安全處理模組更包含一符記產生子模組，用以產生一安全符記及一金鑰。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之無線傳輸/接收單元，其中該智慧型天線處理器經配置用於利用通道狀態資訊及該安全資料，以將一波束導引、一事先等化及一特徵波束導引功能提供至該無線傳輸/接收單元。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之無線傳輸/接收單元，其中該媒體存取控制模組更經配置以識別預期接收器的一空間簽章、發展一波束圖案及組織該波束圖案為相容群組、將該預期的接收器配置給該傳輸通道、以及決定各預期使用者的該資料傳輸速率。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之無線傳輸/接收單元，其中該髒紙編碼模組係一QR基礎髒紙編碼之事先編碼器，其配置以於複數使用者資料串流上集合地實施一髒紙編碼之編碼功能。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之無線傳輸/接收單元，其中該QR基礎髒紙編碼之事先編碼器係利用一傳輸矩陣之一分解，以實施髒紙編碼功能。
  11. 如申請專利範圍第1－10項任一項所述之無線傳輸/接收單元，其經配置作為一基站。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004024716D1 (de) * 2004-01-07 2010-01-28 Nxp Bv Amr-sensorelement für winkelmessungen
KR100946924B1 (ko) * 2005-06-24 2010-03-09 삼성전자주식회사 제로 포싱 빔포밍 알고리즘에서의 사용자 단말 선택 방법
EP1981198B1 (en) * 2006-02-02 2017-06-28 Fujitsu Limited Radio transmitting method, radio transmitter and radio receiver
US7984356B2 (en) * 2006-12-07 2011-07-19 Nokia Siemens Networks Oy Acknowledgments or negative acknowledgments by relay stations and subscriber stations
WO2008073335A2 (en) * 2006-12-07 2008-06-19 Nokia Siemens Networks Gmbh & Co. Kg Cooperative relaying using dirty paper coding
US8699554B2 (en) * 2006-12-08 2014-04-15 Texas Instruments Incorporated Scaling to reduce wireless signal detection complexity
WO2008076682A2 (en) * 2006-12-14 2008-06-26 Texas Instruments Incorporated Scaling to reduce wireless signal detection complexity
KR101329012B1 (ko) * 2007-10-11 2013-11-12 삼성전자주식회사 Ｍｉｍｏ 수신장치 및 그 장치의 신호검출방법
WO2009088328A1 (en) * 2008-01-08 2009-07-16 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Zero-forcing linear beamforming for coordinated cellular networks with distributed antennas
US8098750B2 (en) * 2008-07-10 2012-01-17 Infineon Technologies Ag Method and device for transmitting a plurality of data symbols
US8320510B2 (en) * 2008-09-17 2012-11-27 Qualcomm Incorporated MMSE MIMO decoder using QR decomposition
EP2342832B1 (en) * 2008-10-27 2016-06-22 Novelsat Ltd High-performance faster-than-nyquist (ftn) signaling schemes
US8254484B2 (en) * 2009-01-13 2012-08-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of dirty paper coding using nested lattice codes
US8351534B2 (en) * 2009-04-17 2013-01-08 Raytheon Company Distributed maximal ratio combining receiver architecture
US8498350B2 (en) * 2009-04-17 2013-07-30 Raytheon Company Communication system incorporating physical layer waveform structure
WO2012031098A1 (en) * 2010-09-01 2012-03-08 Interdigital Patent Holdings, Inc. Iterative nonlinear precoding and feedback for multi-user multiple -input multiple-output (mu-mimo) with channel state information(csi) impairments
US8509194B2 (en) 2010-10-26 2013-08-13 Qualcomm Incorporated Dirty paper coding and reference signal design
US8837652B2 (en) 2010-12-31 2014-09-16 Raytheon Company Receiver synchronization in radio communication systems employing transmit diversity
US10270478B2 (en) 2015-07-27 2019-04-23 Northrop Grumman Systems Corporation Non-linear transmitter pre-coding
EP3381129B1 (en) * 2015-11-27 2020-08-05 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Linearization of active antenna array
US10778300B2 (en) 2018-12-03 2020-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd Method and apparatus for high rank multiple-input multiple-output (MIMO) symbol detection
US11658692B2 (en) 2021-05-10 2023-05-23 Qualcomm Incorporated Beam dependent digital pre-distortion

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6862271B2 (en) * 2002-02-26 2005-03-01 Qualcomm Incorporated Multiple-input, multiple-output (MIMO) systems with multiple transmission modes

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6006174A (en) 1990-10-03 1999-12-21 Interdigital Technology Coporation Multiple impulse excitation speech encoder and decoder
US7248841B2 (en) 2000-06-13 2007-07-24 Agee Brian G Method and apparatus for optimization of wireless multipoint electromagnetic communication networks
US8634481B1 (en) 2000-11-16 2014-01-21 Alcatel Lucent Feedback technique for wireless systems with multiple transmit and receive antennas
US6785341B2 (en) * 2001-05-11 2004-08-31 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for processing data in a multiple-input multiple-output (MIMO) communication system utilizing channel state information
US20030014641A1 (en) 2001-07-16 2003-01-16 Delanghe Brad Albert System for providing secure access to secure information
EP1449275A4 (en) 2001-11-29 2010-05-05 Interdigital Tech Corp MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM EFFICIENT FOR MULTIFRAJECT CHANNELS SUBJECT TO GETAWAY
US7154936B2 (en) 2001-12-03 2006-12-26 Qualcomm, Incorporated Iterative detection and decoding for a MIMO-OFDM system
US6937843B2 (en) 2001-12-05 2005-08-30 Lucent Technologies Inc. Wireless communication system with interference compensation
US6760388B2 (en) 2001-12-07 2004-07-06 Qualcomm Incorporated Time-domain transmit and receive processing with channel eigen-mode decomposition for MIMO systems
US7263132B2 (en) 2002-08-13 2007-08-28 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Adaptive space-time transmit diversity coding for MIMO systems
KR100790092B1 (ko) 2003-08-18 2007-12-31 삼성전자주식회사 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 자원 스케쥴링 장치 및 방법
KR100598601B1 (ko) 2003-08-21 2006-07-07 한국전자통신연구원 다중 송수신 안테나를 가진 폐루프 시공간 블록 부호화시스템의 송수신 장치 및 그 방법과, 그 시스템에서의송신 전력 할당 방법
US20050138421A1 (en) * 2003-12-23 2005-06-23 Fedronic Dominique L.J. Server mediated security token access
US7555053B2 (en) * 2004-04-14 2009-06-30 Broadcom Corporation Long training sequence for MIMO WLAN systems

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6862271B2 (en) * 2002-02-26 2005-03-01 Qualcomm Incorporated Multiple-input, multiple-output (MIMO) systems with multiple transmission modes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JINDAL ET AL., 'Dirty Paper Coding vs. TDMA for MIMO Broadcast Channels," Submitted to IEEE Trans. On Information Theory (June 10, 2004). *

Also Published As

Publication number Publication date
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