TWI416888B

TWI416888B - 使用相移式預編碼之資料傳輸與接收方法以及支援相同方法之傳收器

Info

Publication number: TWI416888B
Application number: TW097105194A
Authority: TW
Inventors: Moon Il Lee; Bin Chul Ihm; Jin Young Chun; Wook Bong Lee
Original assignee: Lg Electronics Inc
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2013-11-21
Also published as: TW200901654A; JP2010517463A; ATE539499T1; JP5111524B2

Description

使用相移式預編碼之資料傳輸與接收方法以及支援相同方法之傳收器

本發明係關於一種用於在使用複數副載波之多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output, MIMO)系統中藉由基於一般相移施行預編碼來傳輸及接收資料的方法，以及用於支援相同方法之傳收器。

近來，隨著資訊通訊技術之日漸發展，已發展出各種多媒體服務、及各種高品質服務並引入市場中，因此對於無線通訊服務之需求係遍及全世界迅速地增加。為了積極應付日增之需求，必須增加通訊系統的容量。

已考慮過用於增加無線通訊之通訊容量的許多方法，例如，一種用於在所有頻帶中搜尋新的可用頻帶之方法，及一種用於增加有限資源之效率的方法。至於後一方法的代表性實例，一種包括複數天線以利用資源保證額外空間，以致獲取分集增益之傳收器，或用於藉著經由平行之個別天線傳輸資料來增加傳輸容量的MIMO通訊技術，已由許多公司或開發者發展出。

尤其係，下文中將參考第1圖描述一種自MIMO通訊技術中基於正交分頻多工(Frequency Division Multiplexing, OFDM)之多輸入多輸出(MIMO)系統。

第1圖係說明配有多傳輸/接收(transmission/reception, Tx/Rx)天線之OFDM系統的方塊圖。

參考第1圖，在傳輸端中，一通道編碼器101將一冗餘位元附接至一Tx資料位元，以減少一通道或雜訊之負面影響。一映射器103將資料位元資訊轉換成資料符號資訊。一串列至並行(serial-to-parallel, S/P)轉換器105將資料符號轉換成一平行資料符號，以致平行資料符號可載於若干副載波上。一MIMO編碼器107將平行資料符號轉換成空間時間訊號。

在一接收端中，一MIMO解碼器109、一並列至串列(P/S)轉換器111、一解映射器113及一通道解碼器115具有與傳輸端中之MIMO編碼器107、S/P轉換器105、映射器103及通道編碼器101相反之功能。

MIMO-OFDM系統需求各種技術以提升資料傳輸可靠性。至於用於增加空間分集增益之方案，已有空間時間碼(space-time code, STC)、循環延遲分集(cyclicdelay diversity, CDD)或類似者。至於用於增加訊號雜訊比(signal to noise ratio, SNR)之方案，係有束成形(beamforming, BF)、預編碼或類似者。在此情況下，空間時間碼或循環延遲分集方案通常係用以提供用於一開放迴路之強健性，其中回授資訊由於通道之快速時間更新而無法在傳輸端處使用。相反的，該束成形或預編碼通常係用於一封閉迴路系統，以藉由使用包括一空間通道性質之回授資訊使訊號雜訊比最大。

至於在以上所述方案中一用於增加空間分集增益之方案及一用於增加訊號雜訊比之方案，以下將會詳細解釋循環延遲分集及預編碼。

當一配有多Tx天線之系統傳輸OFDM訊號時，CDD方案允許天線傳輸具有不同延遲或振幅的OFDM訊號，因此一接收端可獲取頻率分集增益。

第2圖係說明一基於CDD方案之MIMO系統的傳輸端之方塊圖。

參考第2圖，一OFDM符號係經由S/P轉換器及MIMO編碼器分配至個別天線，一用於防止一在通道間干擾之循環前綴(Cyclic Prefix, CP)被附接至OFDM符號，且接著具有該CP之產生OFDM符號被傳輸至一接收端。在此情況下，一傳輸至一第一天線之資料序列被應用至接收端而無任何改變，且與第一天線相比，傳輸至一第二天線之其他資料序列係藉由一預定數目的樣本而循環延遲，因此經循環延遲之資料序列被傳輸至第二天線。

同時，若CDD方案在一頻域中實施，循環延遲可藉由相位序列之乘積(或乘法)指示。其詳細說明將會在下文中參考第3圖描述。

第3圖係說明基於習知相移分集(phase shift diversity, PSD)方案之MIMO系統的傳輸端之方塊圖。

參考第3圖，個別天線之不同相位序列(相位序列l至相位序列M)係藉由一頻域中之個別資料序列相乘，一快速傅立葉反轉換(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)係在經相乘結果上施行，且將經IFFT相乘資料傳輸至一接收端。第3圖之以上所述方法係稱為相移式分集方案。

在使用相移式分集方案之情況下，可將一平衰落通道改變成頻率選擇通道，一頻率分集增益可藉由一通道編碼程序獲得，或一多使用者分集增益可藉由一頻率選擇排程程序獲得。

同時，若一封閉迴路系統包括有限回授資訊，則可使用兩預編碼方案，即一碼簿式預編碼方案及一用於量化通道資訊及回授該經量化通道資訊的方案。碼簿式預編碼方案將一預編碼矩陣之索引(其已藉由傳輸/接收端辨識)回授至傳輸/接收端，以致其可獲得SNR增益。

第4圖係說明一基於碼簿式預編碼之MIMO系統的傳輸/接收端之方塊圖。

參考第4圖，傳輸/接收端之各者具有一有限預編碼矩陣(P ₁ 至P _L )。接收端使用通道資訊將一最佳預編碼矩陣索引(l )回授至傳輸端，且該傳輸端將一對應於回授索引之預編碼矩陣應用至傳輸資料(χ₁ 至χ_Mt )。為了參考，下表1顯示當3位元之回授資訊係用於一配有兩Tx天線，以支援空間多工率為2的IEEE 802.16e系統時所使用之範例性碼簿。

以上所述相移分集方案可在一開放迴路中獲取一頻率選擇分集增益，且可在一封閉迴路中獲取一頻率排程增益。由於相移分集方案具有此等優點，許多開發者已在相移分集方案中實行密集研究。然而，相移分集方案之空間多工率為1，以致其無法獲取高傳送率。並且，若資源配置係固定，相移分集方案難以獲取頻率選擇分集增益及頻率排程增益。

碼簿式預編碼方案在使用一高空間多工率的同時，僅需求小量回授資訊(即索引資訊)，因此其可有效地傳輸資料。然而，因為必須保證一用於回授資訊之穩定通道，其不適用於具有突然改變通道的行動環境，而僅可用於一封閉迴路系統。

因此，本發明係關於相移式預編碼方法，以及用於支援相同方法之傳收器，其實質上消除由於相關技術之限制及缺點產生的一或多數問題。

本發明之一目的在於提供一種用於解決相移分集方案及預編碼方案的問題之相移式預編碼方法，及一種用於藉由一般化或延伸一相移式預編碼矩陣依各種方式應用該相移式預編碼方案的方法。

本發明之額外優點、目的及特徵將部分在以下說明中提出，且部分可由熟習此項技術人士自審視下文時瞭解或可自實現本發明時習得。本發明之目的及其他優點可藉由在本發明之書面說明與其申請專利範圍以及附圖中特別指出之結構來實現與達成。

為達成此等目的及其他優點且依據本發明之目的，本發明之一態樣係提供一種用於在使用複數副載波之多輸入多輸出(MIMO)系統中傳輸一資料的方法，該方法包含決定一預編碼矩陣作為一相移式預編碼矩陣之一部分，決定一用於一相移之第一對角矩陣作為該相移式預編碼矩陣之一部分，決定一單位矩陣作為該相移式預編碼矩陣之一部分，且藉由將該相移式預編碼矩陣乘以每資源一傳輸符號來預編碼，其中該相移式預編碼矩陣係藉由將該預編碼矩陣、該第一對角矩陣及該單位矩陣三者相乘來決定。

在本發明之另一態樣中，係提供一種用於在使用複數副載波之多輸入多輸出(MIMO)系統中傳輸一資料的傳收器，該傳收器包含：一預編碼矩陣決策模組，其決定一預編碼矩陣作為一相移式預編碼矩陣之一部分，決定一用於一相移之第一對角矩陣作為該相移式預編碼矩陣之一部分，決定一單位矩陣作為該相移式預編碼矩陣之一部分，且藉由將該預編碼矩陣、該第一對角矩陣及該單位矩陣三者相乘來決定該相移式預編碼矩陣；及一預編碼模組，其係用於藉由將該相移式預編碼矩陣乘以每資源一傳輸符號來預編碼。

在本發明之另一態樣中，係提供一種用於在使用複數副載波之多輸入多輸出(MIMO)系統中接收一資料的方法，該方法包含以下步驟：決定一預編碼矩陣作為一相移式預編碼矩陣之一部分，決定一用於一相移之第一對角矩陣作為該相移式預編碼矩陣之一部分，決定一單位矩陣作為該相移式預編碼矩陣之一部分，且基於該相移式預編碼矩陣將每資源一傳輸符號解碼，其中該相移式預編碼矩陣係藉由將該預編碼矩陣、該第一對角矩陣及該單位矩陣三者相乘來決定。

根據以上所述態樣之傳輸及接收方法及傳收器，預編碼矩陣可加以選擇以根據資源索引(k)在一第一碼簿中循環重複。

該預編碼矩陣可選擇以根據以一預定單位重複之資源索引在一第一碼簿中循環重複。該預定單位可在考慮空間多工率下決定。

該預編碼矩陣可從該第一碼簿之一部分中選擇。或者，預編碼矩陣係從一包含該第一碼簿之一部分的第二碼簿中選出。

該預編碼矩陣可基於從一接收端接收之回授資訊從該第一碼簿中選出。並且該回授資訊可包括一關聯該碼簿之預編碼矩陣索引(precoding matrix index, PMI)。

應暸解本發明之前述一般性說明及以下詳細說明兩者係範例性及說明性，且係意於提供所宣稱的本發明之進一步解說。

本發明提供一種相移式預編碼技術用於解決習知CDD、PSD、及預編碼方法的問題，該方法導致有效通訊的執行。明確言之，相移式預編碼技術係一般化或延伸，傳收器之設計被簡化或通訊效率增加。

現將詳細參考本發明之較佳具體實施例，其實例係於附圖中說明。盡可能在全部圖式中，相同元件符號將用以指相同或相似部分。

在描述本發明之前，應注意係大多數在本發明中揭示之術語對應於此項技術中為人熟知的一般術語，但一些術語已由申請人視需要選擇，及以下將在本發明之以下描述中揭示。因此，較佳係由申請人定義的術語係基於其在本發明中之意義來理解。

為了描述方便及更佳理解本發明，將省略此項技術中為人熟知的一般結構及裝置或由方塊圖或流程圖指示。盡可能全部圖式中使用之相同元件符號將用以指相同或相似部分。

<第一具體實施例> 相移式預編碼矩陣

第5圖係說明一用於根據本發明施行相移式預編碼方案之傳收器的主要組件之方塊圖。

相移式預編碼方案將所有串流乘以具有不同相位之序列，及經由所有天線傳輸經相乘之串流。大體上，從接收器之觀點，若一相位序列係以一小循環延遲值產生，則一通道可具有頻率選擇性，且通道之大小根據一頻域.的部分變得更大或更小。

如從第5圖中可見，一傳輸器將一使用者設備(user equipment, UE)配置給一以一相對較小循環延遲值波動之頻帶的一特定部分，以致其自該特定部分獲取一排程增益，其中一頻率增加以實施一穩定通道狀態。在此情況下為了應用一規則地增加或減少之循環延遲值至個別天線，傳輸器使用相移式預編碼矩陣。

相移式預編碼矩陣(P)可藉由以下方程式1表示：

其中k係一副載波索引或特定頻帶之索引(k=1、2、3、 4、...)或(k=0、1、2、3、...)，θ_i (i=1、2、3、4)，(i=1、...、N_t ，j=1、...、R)係由「k」決定之一複數加權，N_t 係Tx天線的數目，而R係一空間多工率。

在此情況下，該複數加權可根據一藉由天線相乘之OFDM符號或一對應副載波索引而具有不同值。複數加權可藉由一通道狀態及回授資訊之存在或缺乏中至少一者來決定。

同時，較佳係方程式1之相移式預編碼矩陣(P )係以單位矩陣之形式組態，以在MIMO系統中減少通道容量之損失。在此情況下，為了決定單位矩陣之構成條件，可藉由方程式2表示一MIMO開放迴路系統之通道容量：

其中H係一(N_r ×N_t )大小之MIMO通道矩陣，且N_r 係Rx天線的數目。若相移式預編碼矩陣P係應用於方程式2，以下方程式3係成為：

如可從方程式3見到，為了防止通道容量損壞，PP ^H 必須為一單位矩陣，因此相移式預編碼矩陣P必須滿足以下方程式4：[方程式4]PP ^H =I_N

其中I_N 係n×n單位矩陣。

為了依一單位矩陣形式組態相移式預編碼矩陣P，必須同時滿足以下兩條件，即，一功率限制條件及一正交限制條件。功率限制條件允許一矩陣之各行的大小係「1」，及可由以下方程式5表示：

正交限制條件允許個別行在其間具有正交性，及可由以下方程式6表示：

其次，以下將會詳述一(2×2)大小相移式預編碼矩陣之一般化方程式及一用於滿足以上所述兩條件之方程式。

以下方程式7顯示一在2個Tx天線下具有空間多工率為2之相移式預編碼矩陣：

其中α_i 及β_i (i =1、2)為一實數，θ_i (i=1、2、3、4)係一相位值，而k 係一OFDM符號之副載波索引。為了依一單位矩陣之形式組態以上所述預編碼矩陣，必須滿足以下方程式8之功率限制條件及以下方程式9的正交限制條件：

其中「*」係一共軛複數。

滿足方程式8及9之(2x2)大小相移式預編碼矩陣的一實例係由以下方程式10表示：

其中θ₂ 及θ₃ 間之關係由以下方程式11表示：[方程式11]kθ ₃ =-kθ ₂ +π

至少一預編碼矩陣可依一碼簿之形式組態，以致經碼簿格式化預編碼矩陣可儲存在一傳輸端或接收端之記憶體中。碼簿可包括由各種不同有限θ₂ 值產生之預編碼矩陣。

在此情況下，「θ₂ 」可藉由一通道狀態及回授資訊之存在或缺乏適當地建立。若使用回授資訊，則「θ₂ 」係設定至一低值。若回授資訊不使用，則「θ₂ 」被設定至一高值。結果，可得一高頻率分集增益。

同時，可根據應用於相移式預編碼之延遲樣本大小獲取一頻率分集增益或頻率排程增益。

第6圖圖示根據本發明之相移式預編碼或一相移分集的兩應用。

如從第6圖可見，若使用一大值的延遲樣本(或循環延遲)，則一頻率選擇週期變得更短，因此一頻率選擇性增加且一通道碼可獲得一頻率分集增益。因此，較佳係將大值延遲樣本用於一開放迴路系統，其中回授資訊之可靠性由於隨時間之一突然通道變化而惡化。

若使用一小值之延遲樣本，則一其中通道大小變得更大的第一部分及一其中通道大小變得更小之第二部分，會發生在一從平表落通道(flat-fading channel)改變之頻率選擇通道中。因此，通道大小在OFDM訊號之一預定副載波區域中變得更大，且在其他副載波區域中變得更小。

在此情況下，若在一容納多使用者之正交分頻多工存取(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)系統處，一目標訊號係經由一用於各使用者之較大通道大小頻帶進行傳輸，一訊號雜訊比(SNR)可能增加。並且，各使用者極可能經常具有不同之較大通道大小頻帶，因此該系統可獲取一多使用者分集排程增益。從接收端之觀點，其可僅傳輸一副載波區域之通道品質指示符(Channel Quality Indicator, CQI)資訊以配置資源作為回授資訊，因此回授資訊之量係相對地減少。

用於相移式預編碼之一延遲樣本(或循環延遲)可在傳收器中預定，或可從一接收器回授至一傳輸器。

另外，亦可在傳收器中預定空間多工率R。然而，一接收器週期性地辨識一通道狀態，計算空間多工率，及回授經計算空間多工率至一傳輸器。或者，該傳輸器可使用從接收器回授之通道資訊來計算或改變空間多工率。

<第二具體實施例> 一般化相移分集矩陣

在用於一其中天線數係N_t (N_t 係一高於2之自然數)且空間多工率係R之系統中的情況下，以上所述相移式預編碼矩陣可由以下方程式12表示：

方程式12可視為習知相移分集方案之一般化格式，因此方程式12中所示之MIMO方案以下將指一般化相移分集(Generalized Phase Shift Diversity, GPSD)方案。

在方程式12中，係一具有N_t 個Tx天線及一空間多工率為R的MIMO-OFDM訊號之第k個副載波的 GPSD矩陣。並且，係一滿足之單位矩陣(即，第二矩陣)，及經調適以使對應於個別天線之副載波符號間的干擾減至最少。明確言之，為了維持一用於一相移之對角矩陣(即，第一矩陣)無任何變化，較佳係可滿足單位矩陣的條件。在方程式12中，一頻域之相位角θ_i (i=1、..、N_t )及一時域之延遲時間τ_i (i=1、..、N_t )具有預定關係，其係由以下方程式13表示：

其中N_fft 係一OFDM訊號之副載波的數目。

方程式12之一修改實例係顯示在以下方程式14中，因此GPSD矩陣可由方程式14計算出：

若GPSD矩陣係由方程式14造成，則各資料流(或OFDM副載波)之符號係偏移相同相位，因此可易於組態GPSD矩陣。換句話說，方程式14之GPSD矩陣包含具有相同相位的行，而方程式12之GPSD矩陣包含具有相同相位的列，因此個別副載波符號係偏移相同相位。若方程式14被延伸，則

GPSD矩陣可由以下方程式15計算出：

如從方程式15可見，GPSD矩陣之列及行具有獨立相位，因此可獲取各種頻率分集增益。

作為方程式12、14或15之實例，使用兩Tx天線及1位元碼簿之系統的GPSD矩陣方程式可由以下方程式16表示：

在方程式16中，若「α」已決定，則「β」可輕易決定。因此，可將「α」之值固定至兩適當值，且關聯「α」之值的資訊可視需要回授至一碼簿索引。例如，可在一傳輸器及一接收器間規定兩條件，即，若回授索引係「0」則「α」設定至「0.2」的一條件，及若回授索引係「1」則「α」設定至「0.8」的另一條件。

可將一用於獲取SNR增益之預定預編碼矩陣用作方程式12、14或15中之單位矩陣的一實例。可將一Walsh

Hadamard矩陣或一DFT矩陣用作以上所述預編碼矩陣。若使用Walsh Hadamard矩陣，可由以下方程式17表示方程式12之GPSD矩陣的一實例：

方程式17係在一系統具有4個Tx天線及空間多工率為4的假設下造成。在此情況下，第二矩陣係適當地重建，因此可選定一特定Tx天線(即天線選擇)或可調諧空間多工率(即等級調適)。

同時，方程式12、14或15之單位矩陣可依一碼簿之形式組態，因此經碼簿格式化之單位矩陣係儲存在一傳輸或接收端中。在此情況下，傳輸端從接收端接收碼簿索引資訊，從其本身之碼簿中選擇一對應索引的預編碼矩陣，及使用方程式12、14或15組態一相移式預編碼矩陣。

若一(2×2)或(4×4)大小之Walsh碼係用作方程式12、14或15之單位矩陣，則係獲取GPSD矩陣之一實例，如下表2及3所表示：[表2]

<第三具體實施例> 時變一般化相移分集

在方程式12、14或15之GPSD矩陣中，一對角矩陣之相位角(θ_i )及/或一單位矩陣(U)可隨時間改變。例如，方程式12之一時變GPSD可由以下方程式18表示：

其中係一在一特定時間(t)處具有N_t 個Tx天線及一空間多工率為R的MIMO-OFDM訊號之第k副載波的GPSD矩陣。係一滿足之單位矩陣(即第四矩陣)，且係調適以使在對應於個別天線之副載波符號間的干擾減至最少。

明確言之，為了維持一用於相移之對角矩陣(即，第三矩陣)的單位矩陣之特徵沒有任何改變，較佳係可滿足單位矩陣的條件。在方程式18中，一相位角θ_i (t)(i=1、..、N_t )及一延遲時間τ_i (t)(i=1、..、N_t )具有預定關係，其係由以下方程式19表示：

其中N_fft 係一OFDM訊號之副載波的數目。

如從方程式18及19可見，一時間延遲樣本值及一單位矩陣可隨時間改變。在此情況下，可將時間之一單位設定成一OFDM符號或一預定單位時間。

若一用於獲取一時變GPSD之單位矩陣係由一基於(2×2)大小Walsh碼之GPSD矩陣表示，則以下GPSD矩陣可如下表4中所示建立：[表4]

若一用於獲取一時變GPSD之單位矩陣係由一基於(4×4)大小Walsh碼之GPSD矩陣表示，則以下GPSD矩陣可如下表4中所示建立：

雖然以上所述第三具體實施例已揭示關聯方程式12之時變GPSD矩陣，應瞭解該時變GPSD矩陣亦可應用至方程式14及15之對角矩陣及單位矩陣。因此，雖然以下具體實施例將參考方程式12描述，熟習此項人士明暸以下具體實施例之範圍不限於方程式12，且亦可應用至方程式14及15。

<第四具體實施例> 一般化相移分集之延伸

若一對應於一預編碼矩陣之第三矩陣係加至由一對角矩陣及一單位矩陣兩者組成的該GPSD矩陣中，則一延伸GPSD矩陣可如以下方程式20中所示建立：

與方程式12比較，方程式20之延伸GPSD矩陣更包括一位於對角矩陣前之(N_t xR)大小的預編碼矩陣(P)。因此，該對角矩陣之大小係改變成(RxR)大小。

可將所增加預編碼矩陣不同地指定至一特定頻帶或一特定副載波符號。較佳係，在一開放迴路系統之情況下，可將所增加預編碼矩陣設定至一固定矩陣。藉由增加預編碼矩陣，可獲取最佳SNR增益。

一傳輸端或接收端可具有一配有複數預編碼矩陣(P)的碼簿。

同時，在延伸GPSD矩陣中，預編碼矩陣(P)、對角矩陣之相位角(θ)、及單位矩陣(U)中至少一者可隨時間改變。由於此目的，若下一預編碼矩陣P之一索引係以一預定時間單位或預定副載波單位進行回授，則一對應於該索引之特定預編碼矩陣P可從一預定碼簿中選出。

根據第四具體實施例之延伸GPSD矩陣可由以下方程

式21表示：

至於延伸GPSD矩陣之一實例，一包括兩或四個Tx天線之MIMO系統的矩陣方程式係在以下方程式22及23中顯示：

在方程式22及23中，雖然一DFT矩陣係用作一單位矩陣，但本發明之範圍不限於該DFT矩陣，且亦可應用於能滿足一如Walsh Hadamard碼之給定單位條件之其他矩陣。

至於延伸GPSD矩陣之另一實例，一包括四個Tx天線之MIMO系統的矩陣方程式係顯示在以下方程式24中：[方程式24]

與方程式12比較，方程式24之延伸GPSD矩陣更包括一(N_t xN_t )大小對角矩陣(D1)及一(N_t xR)大小預編碼矩陣(P)，其係位於一對角矩陣(D2)之前。因此，對角矩陣(D2)之大小被改變成(RxR)大小。

可將所增加預編碼矩陣不同地指定予一特定頻帶或一特定副載波符號。較佳係，在開放迴路系統之情況下，可將所增加預編碼矩陣設定成一固定矩陣。藉由增加預編碼矩陣，可獲取最佳SNR增益。

較佳係，一傳輸端或一接收端可具有一配有複數預編碼矩陣(P)之碼簿。

在此情況下，藉由對角矩陣D1及D2，一相位角可在單一系統中依兩方式偏移。例如，若一低值相移係由對角矩陣D1使用，則可獲取一多使用者分集排程增益。若一高值相移係由對角矩陣D2使用，則可獲取一頻率分集增益。對角矩陣D1經調適以增加系統性能，而另一對角矩陣D2經調適以平均串流間之一通道。

並且，一高值相移係由對角矩陣D1使用，因此可增加頻率分集增益。一高值相移分集係由對角矩陣D2使用，故可平均串流間之一通道。此增益可從方程式21獲取。

在此情況下，方程式21之矩陣P必須基於一副載波單元或頻率資源單元進行改變，及係接著使用而無回授資訊。此修改格式可由以下方程式25表示：

在方程式25中，係指一特定情況，其中個別資源索引(k)使用不同預編碼矩陣。因而，一頻率分集增益藉由每資源索引(k)使用不同預編碼矩陣來增加，且一在串流間之通道係藉由使用一對角矩陣及一單位矩陣(U)來平均。

<第五具體實施例> 碼簿子集限制方案

碼簿子集限制方案係被限制以使用一碼簿之一些部分。若碼簿之所有預編碼矩陣的數目係N _C ，根據碼簿子集限制方案係僅可用N _restrict 預編碼矩陣。碼簿子集限制方案可用來減少多單元干擾或系統複雜性。在此情況下，必須滿足由N _restrict ≦N _C 指示的預定條件。

例如，若碼簿之所有預編碼矩陣的數目係N _C =6，一所有集之一碼簿及一用於僅允許使用來自6預編碼矩陣中之4預編碼矩陣的特定碼簿可由以下方程式26表示：

在方程式26中，係碼簿的等效碼簿。

<第六具體實施例> 預編碼矩陣循環重複方案

例如，若在Tx/Rx時間期間決定之一預編碼矩陣集係在一特定時間處預定義，則此情況可由以下方程式27表示：

在方程式27中，該預編碼矩陣集包括N _C 預編碼矩陣。

方程式27可依方程式28之形式簡化：

在方程式27及方程式28中，係指示一根據包括在碼簿中之N _C 預編碼矩陣中之一副載波索引或一資源索引k來循環重複的預編碼矩陣。

在方程式28中，係調適以混合資料流，且可稱為一旋轉矩陣。如從方程式28中可見，可根據一空間多工率(R)選出。亦可易於由以下方程式29表示：

此外，在一配有N_c 個預編碼矩陣之碼簿中，若一僅能使用根據節點B或使用者設備(UE)之碼簿的一特定部分之碼簿子集限制方案係應用於以上所述碼簿，則N_c 個預編碼矩陣必須減少至N_restrict 個預編碼矩陣，且接著加以使用。

因此，在使用等效碼簿之情況下，方程式28可由以下方程式30表示：

其中「k」係一副載波索引或一頻率資源索引。在方程式30中，N_restrict 係4。且在方程式30中，係指示根據包括在碼簿或內之N_restrict 個預編碼矩陣中的一副載波索引或一資源索引k來循環重複之預編碼矩陣。

<第六具體實施例-1> 藉由一預定單元之預編碼矩陣循環重複分案

並且，方程式28亦可根據頻率資源之一設置由以下方程式31表示：

在方程式31中，「k」可為一副載波索引或一虛擬資源索引，且可根據開始之索引k為何而在方程式31中於2方式間選出。

在方程式31中，若「k」係副載波索引，一預編碼矩陣係重複用於v 副載波且預編碼矩陣係根據包括在碼簿中之N _C 個預編碼矩陣中的一副載波索引k來循環重複。

每副載波之預編碼矩陣索引的範例性列表係如下：[1122334455 1122334455...]或[000111222333444 000111222333444...]

第一者表示v =2，N _c =5及k=1、2、...、K之情況，且第二者表示v =3，N _c =5，k=0、1、...、K-1的情況。在此，K係一副訊框中之資源數目。

方程式31顯示一預編碼矩陣係在N_c 個預編碼矩陣中不同地建立之特定情況。該v 之值可藉由考慮預編碼矩陣之一空間多工率來決定。例如，v 之值可藉由v =R 指示。

另外，在使用方程式26之碼簿子集限制方案的情況下，預編碼矩陣亦可基於副載波單元之預定數目或頻率資源單元的預定數目來改變。此格式可由以下方程式32表示：

比較方程式31，方程式32之預編碼矩陣亦可藉由v 單元改變。不同於方程式31，方程式32之預編碼矩陣係在預編碼矩陣的N _restrict (≦N _c )數中改變。

同時，頻率分集增益可根據循環重複預編碼矩陣之數目或包括在碼簿中之預編碼矩陣的數目來改變。因此，在碼簿子集限制方案及預編碼矩陣循環重複方案係調適在一起如方程式32中表示之情況下，用於決定碼簿子集之各種方案係描述於下。

<第五具體實施例-1> 根據空間多工率R

碼簿子集可根據空間多工率R不同地決定。例如，在一低空間多工率之情況下，碼簿子集之大小係決定為大，以致頻率分集增益可達到最大。且在一高空間多工率之情況下，碼簿子集之大小係決定為小，以致複雜性可降低而維持性能。

在使用根據空間多工率R所決定之碼簿子集的情況下，該實例方法可由以下方程式33表示：

其中係由根據空間多工率R所決定之碼簿子集的預編碼矩陣數目指示。因此，在一藉由碼簿子集限制方案調適之碼簿的預編碼矩陣係由循環重複使用之情況下，可改進一系統性能及系統複雜性。

<第五具體實施例-2> 根據通道編碼率

碼簿子集可根據通道編碼率不同地決定。例如，大體上，當通道編碼率低時頻率分集增益可增加。因此，在相同空間多工率之環境中，可使用具有不同預編碼矩陣之碼簿子集，較佳係依低通道編碼率的預編碼矩陣，以致可改進系統性能及系統複雜性。

<第五具體實施例-3> 根據再傳輸

碼簿子集可根據再傳輸不同地決定。例如，一在再傳輸處使用之碼簿子集具有之預編碼矩陣，係與已在初始傳輸處所用之碼簿子集的預編碼矩陣不同。即，根據是否再傳輸或再傳輸之數目等等，可使用不同組成的碼簿子集。因而，可增加再傳輸的成功率。

<第七具體實施例> 用於每傳輸天線之功率控制的一般化相移分集之延伸

至於各種預編碼方案，可將每TX天線之不同功率值用於頻率或時間變化中。因而，增加系統性能及有效功率使用係可能。例如，每Tx天線之功率控制係能以方程式28、30、31及32之預編碼方案使用。

尤其，使用一包括N _C 個預編碼矩陣之碼簿的方程式31之實例，係由以下方程式34表示：

在方程式34中，經調適以混合資料流，及亦可稱為一旋轉矩陣，且亦可易於由方程式29表示。且係藉由一功率控制對角矩陣指示，以致使各TX天線根據第m頻率區及/或t時間用不同功率傳輸一資料流。係由一用於第iTx天線、第m頻率區及/或t時間之功率控制元件指示。

使用一包括N _restric (≦N _C )個預編碼矩陣之碼簿的方程式32之實例係由以下方程式35表示：

在方程式35及中，、及之各者與方程式34之相同符號意義相同。

<第八具體實施例> 用於施行相移式預編碼的傳收器

大體上，一通訊系統包括一傳輸器及一接收器。在此情況下，傳輸器及接收器可視為係一傳收器。為了明瞭一回授功能，用於傳輸一般資料之一部分係傳輸器，且用‘於將回授資料傳輸至傳輸器之其他部分係接收器。

在下行鏈路中，傳輸器可為一節點B之一部分，或該接收器可為一使用者設備(UE)的一部分。在一上行鏈路中，傳收器亦可為UE之一部分，或接收器可為節點B的一部分。節點B可包括複數接收器及複數傳輸器。並且，使用者設備(UE)亦可包括複數接收器及複數傳輸器。

第7圖係說明一根據本發明基於相移式預編碼方案的scw OFDM傳輸器的方塊圖。第8圖係說明一根據本發明之MCW OFDM傳輸器的方塊圖。

參考第7及8圖，通道編碼器510及610、交插器520及620，IFFT(快速傅立葉反轉換)單元550及650、及類比轉換器560與660等等係與第1圖之該等相同，因此為了描述方便而在此將省略其詳細描述。下文將僅詳述預編碼器540及640。

預編碼器540包括一預編碼矩陣決策模組541及一預編碼模組542。預編碼器640包括一預編碼矩陣決策模組641及一預編碼模組642。

預編碼矩陣決策模組(541、641)係依方程式12、14及15之一第一群或方程式20及21的第二群組態之形式組態，且決定一相移式預編碼矩陣。一用於決定預編碼矩陣之詳細方法已在第二至第四具體實施例中描述，因此為了描述方便將在此省略其詳述。基於方程式12、14及15的第一群或方程式20及21的第二群之相移式預編碼矩陣，可改變一用於防止副載波間干擾之預編碼矩陣，時間中之一對角矩陣之相位角及/或單位矩陣，係如方程式18中顯示。

預編碼矩陣決策模組(541、641)可基於一接收端之回授資訊選擇預編碼矩陣及單位矩陣中至少之一在此情況下，較佳係該回授資訊可包括一預定碼簿之一矩陣索引。

預編碼模組(542、642)將一OFDM符號乘以經決定相移式預編碼矩陣，及在經相乘結果上施行預編碼。

大體上，一接收器之個別組件具有與傳輸器的該等組件相反之功能。將會描述一使用相移式預編碼矩陣之MIMO-OFDM系統中的接收器。

首先，接收器從傳輸器接收引導訊號及使用接收到引導訊號達成MIMO通道資訊。且接著，接收器藉由將一相移式預編碼矩陣乘以經達成MIMO通道資訊，以達成等效 MIMO通道資訊。相移式預編碼可基於來自傳輸器之空間多工率(或等級)資訊及預編碼矩陣資訊中至少之一決定。

接收器可使用從傳輸器接收之等效MIMO通道資訊及訊號向量擷取資料訊號。且通道解碼係對於所擷取資料訊號施行用於錯誤偵測/校正，接著最後可達成藉由傳輸器傳輸資料。根據MIMO接收方案，預描述操作可重複地使用或可更包含額外解碼操作。

根據本發明基於相移式預編碼方案之接收器可經調適而無須修改以符合MIMO接收方案，因而，MIMO接收方案的進一步細節係節略。

應注意的係，大多數在本發明中揭示之術語係在考慮本發明之功能下定義，且可根據熟習此項技術人士之意圖或通常實施選擇不同的術語。因此，較佳係以上所述術語係基於本發明中揭示的所有內容來理解。

熟習此項技術人士應會瞭解可在在本發明中進行各種修改及變化，而不脫離本發明的精神或範疇。因此，本發明旨於涵蓋由隨附申請專利範圍及其等同者之範疇中提供的本發明之修改及變化。

【工業應用性】

如自以上說明可瞭解，本發明提供一種用於解決習知CDD、PSD之問題的相移式預編碼方案，及預編碼方法，其可實施有效通訊。明確言之，該相移式預編碼方案已經一般化或延伸，一傳收器之設計已簡化或通訊效率增加。

雖然本發明之較佳具體實施例已揭示用於說明性目的，但熟習此項技術人士將會瞭解各種修改、增加及置換係可能，而不脫離隨附申請專利範圍中所揭示的本發明範圍及精神。

101‧‧‧通道編碼器

103‧‧‧映射器

105‧‧‧串列至並行(S/P)轉換器

105‧‧‧MIMO編碼器

109‧‧‧MIMO解碼器

111‧‧‧並列至串列(P/S)轉換器

113‧‧‧解映射器

115‧‧‧通道解碼器

510‧‧‧通道編碼器

520‧‧‧交插器

530‧‧‧映射器

540‧‧‧預編碼器

541‧‧‧預編碼矩陣決策模組

542‧‧‧預編碼模組

550‧‧‧IFFT(快速傅立葉反轉換)單元

560‧‧‧類比轉換器

610‧‧‧通道編碼器

620‧‧‧交插器

630‧‧‧映射器

640‧‧‧預編碼器

641‧‧‧預編碼矩陣決策模組

642‧‧‧預編碼模組

650‧‧‧IFFT(快速傅立葉反轉換)單元

660‧‧‧類比轉換器

本文所包括之附圖提供對本發明之進一步瞭解，其說明本發明之具體實施例且連同該說明用以解說本發明之原理。

圖式中：第1圖係一配有多傳輸/接收(Tx/Rx)天線之OFDM系統的方塊圖；第2圖係說明一基於習知循環延遲分集(CDD)方案之MIMO系統的傳輸端之方塊圖；第3圖係說明一基於習知相移分集(PSD)方案之MIMO系統的傳輸端之方塊圖；第4圖係說明一基於預編碼方案之MIMO系統的傳收器之方塊圖；第5圖係說明一用於根據本發明施行相移式預編碼方案之傳收器的主要組件之方塊圖；第6圖以圖示根據本發明之相移式預編碼或相移分集的兩應用；第7圖係說明一用於根據本發明基於相移式預編碼方案之SCW OFDM傳輸器的方塊圖；及第8圖係說明一根據本發明之MCW OFDM傳輸器的方塊圖。