TWI435559B - 產生成束向量的方法及提供用以產生成束向量之資訊的方法 - Google Patents

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Description

產生成束向量的方法及提供用以產生成束向量之資訊的方法
本發明是有關於一種產生成束向量的方法及提供用以產生成束向量之資訊的方法，且特別是有關於一種考量鄰近細胞(cell)間之干擾的產生成束向量的方法及提供用以產生成束向量之資訊的方法。
多輸入多輸出通訊系統(MIMO communication system)係為一可執行多輸入及多輸出的天線系統，透過增加基地台(base station)及終端機(terminal)，可傳送資料給服務路由(several route)並可偵測從發送端發射至每台路由的訊號，以降低干擾及傳輸速度。
應用多天線的終端機使用成束向量(beamforming vector)來控制資料的傳輸方向。然而，因為成束向量會干擾鄰近細胞。因此，依據干擾狀況來產生成束向量的方法有必要存在。
以上所揭露的技術內容僅用於了解發明的背景，因此可能包括本技術領域熟悉此技藝者所了解的先前技術以外的資訊。
本發明係有關於一種產生成束向量的方法及提供用以產生成束向量之資訊的方法，係將鄰近細胞間的干擾考量進去，可提高通訊品質。
根據本發明之第一方面，提出一種透過一終端機產生成束向量的方法。包括以下步驟。從一服務基地台(serving base station)，接收一第一預編碼矩陣(precoding matrix)及一第二預編碼矩陣的資訊；透過第一預編碼矩陣與第二預編碼矩陣之一線性組合產生一成束向量。其中，第一預編碼矩陣為一將終端機與服務基地台之間的傳輸功率(transmission power)最大化的編碼矩陣，而第二預編碼矩陣為一將終端機與一鄰近基地台之間的干擾功率(interference power)最小化的編碼矩陣。
根據本發明之第二方面，提出一種提供資訊的方法，用以產生一服務基地台至一終端機的成束向量。包括以下步驟。指示數個編碼矩陣至終端機的一組合；以及傳輸第一預編碼矩陣及第二預編碼矩陣的資訊，以組合編碼矩陣與終端機。其中，第一預編碼矩陣係為一將終端機與服務基地台之間的傳輸功率最大化的編碼矩陣，而第二預編碼矩陣為一將終端機與一鄰近基地台之間的干擾功率最小化的編碼矩陣。
根據本發明之第三方面，提出一種透過一終端機產生一成束向量的方法。包括以下步驟。選擇一第一預編碼矩陣及一第二預編碼矩陣；以及藉由第一預編碼矩陣與第二預編碼矩陣的線性組合，產生一成束向量。其中，第一預編碼矩陣為一將終端機與服務基地台間之頻道的SINR最大化的編碼矩陣，而第二預編碼矩陣為一將終端機與一鄰近基地台間之頻道零化(nulling)的編碼矩陣。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
以下係提出較佳實施例作為本發明之說明，然而實施例所提出的內容，僅為舉例說明之用，而繪製之圖式係為配合說明，並非作為限縮本發明保護範圍之用。再者，實施例之圖示亦省略不必要之元件，以利清楚顯示本發明之技術特點。
在說明書中，除非有相反的表示，否則「包括」意指包含其它未描述的元件。
以下將配合圖示說明依照本發明實施例之產生成束向量的方法及提供用以產生成束向量之資訊的方法。
第1圖繪示依照本發明一實施例之通訊系統的示意圖，第2圖繪示依照本發明一實施例之決定成束向量的方法流程圖。
如第1圖及第2圖所示，本發明一實施例之通訊系統包括一終端機100、一服務基地台200及複數個鄰近基地台300_1,300_2,…300_n。
於步驟S201中，服務基地台200依據一接收自終端機100的訊號偵測一頻道並依據偵測到的頻道決定是否執行一PMI(precoding matrix index)組合。
在此步驟S201中，PMI組合意指終端機100結合編碼表(codebook)({Wj})中數個預編碼矩陣(precoding matrices)之一部份，以產生一成束向量。
服務基地台200可應用干擾量來決定是否執行PMI組合。亦即，當干擾量大於或等於一預設干擾值，服務基地台200測定受終端機200的干擾係大的，因此而執行PMI組合。
如同干擾量，可使用loT(interference over thermal)、訊號干擾雜訊比(signal to interference plus noise ratio,SINR)、載波比(carrier to interface ratio,CINR)等。
於步驟S202中，若要執行PMI組合，服務基地台200傳輸一指示PMI組合的訊息至終端機100。如同該訊息，一地圖管理訊息(map management message)可被使用。
終端機100接收訊息並測定出數個鄰近基地台300_1,300_2,…300_n中，受到終端機100干擾最大之一鄰近基地台。
受到終端機100干擾最大的鄰近基地台可藉由多種方法決定出來。例如，可應用式(1)決定出受到終端機100干擾最大的鄰近基地台。式(1)係應用訊號強度值(received signal strength indication,RSSI)。
在式(1)中，p係代表鄰近基地台300_1,300_2,…300_n的索引指標(index)，q係代表服務基地台200的索引指標，i係代表終端機100的索引指標，RSSIp,i 係表示從鄰近基地台p到終端機i的訊號強度值，RSSIq,i 係表示從服務基地台q到終端機i的訊號強度值。終端機100計算出RSSIp,i 減去RSSIq,i 的最大值所對應的鄰近基地台300_P，該鄰近基地台300_P受到終端機100的干擾最大。
然後，在步驟S203中，終端機100傳輸一資訊至服務基地台200，該資訊係為對應至鄰近基地台300_P的索引指標P。透過式(1)算出鄰近基地台300_P係為受到干擾最大的基地台。在步驟S204中，服務基地台200傳輸一訊息至鄰近基地台300_P，該訊息係表示鄰近基地台300_P為受終端機100的干擾最大的鄰近基地台。
然後，在步驟S205中，服務基地台200由接收自終端機100的訊號，例如是聲音訊號而偵測到一終端機100與服務基地台200之間的頻道(HS )，並應用式(2)選擇一PMIMax ，該PMIMax 使終端機100與服務基地台200之間的傳輸功率最大化。終端機100與服務基地台200間之頻道的SINR最大化的矩陣例如是一使終端機100與服務基地台200之間傳輸功率最大化的矩陣。
然後，服務基地台200從編碼表({Wj})內的數個預編碼矩陣中，選擇積(Wj ‧HS )中最大值所對應的預編碼矩陣。其中，HS 係為終端機100與服務基地台200之間的頻道矩陣。在本實施例中，Wj ‧HS 矩陣的值可應用式(2)計算Wj ‧HS 矩陣的二次範數(square of norm)而得知。
在式(2)中，Wj 表示編碼表{Wj}內的每個預編碼矩陣。
應用式(1)，鄰近基地台300_P被測定出受到終端機100的干擾最大，且鄰近基地台300_P透過接收自終端機100的訊號，例如是聲音訊號而偵測到終端機100與鄰近基地台300_P之間的頻道(Hl )並應用式(3)選擇一PMIMIN ，該PMIMIN 使終端機100與鄰近基地台300_P之間的干擾最小。在一實施例中，透過一使終端機100與鄰近基地台300_P間的頻道零化(nulling)的矩陣，預編碼矩陣使終端機100與鄰近基地台300_P之間的干擾最小。
然後，鄰近基地台300_P從編碼表({Wj})內的數個預編碼矩陣中選擇積(Wj ‧Hl )中最小值所對應的預編碼矩陣。其中，Hl 為終端機100與鄰近基地台300_P之間的頻道矩陣。在本實施例中，Wj ‧Hl 矩陣的值可應用式(3)計算Wj ‧Hl 矩陣的二次範數得知。
鄰近基地台300_P應用式(3)選擇PMIMin ，該PMIMin 為終端機100與鄰近基地台300_P之間的頻道矩陣(Hl )與編碼表({Wj })內的數個預編碼矩陣的最小積(product)值。
然後，於步驟S207中，鄰近基地台300_P傳輸被選擇的PMIMin 至服務基地台200。於步驟S208中，服務基地台200在接收PMIMin 後，再傳輸PMIMin 及PMIMax 至終端機100。
於步驟S209中，終端機100接收PMIMin 及PMIMax 後，應用式(4)，將每一PMIMin 及PMIMax 進行線性組合，以產生成束向量(W)。
在式(4)中，α係表示及的組合比(combination ratio)的係數(coefficient)。其中是PMIMax 的預編碼矩陣，而是PMIMin 的預編碼矩陣，α係依據RSSIp,i 減去RSSIq,i 的結果來決定，如式(5)所示。
在式(5)中，T1,T2,K1,K2及K3為經驗值。
如式(5)所示，當終端機100位於服務基地台200的中心部位，由於RSSIp,i 減去RSSIq,i 的結果小於T1，組合比α為K1。
換句話說，當終端機100位於服務基地台200與鄰近基地台300_P的邊界部位時，由於RSSIp,i 減去RSSIq,i 的結果大於T2時，組合比α為K3。
此外，若RSSIp,i 減RSSIq,i 的結果介於T1與T2之間時，組合比α為K2。
第3圖繪示依照本發明之一實施例之終端機的示意圖。終端機100包括一調變器(modulator)110、一成束向量產生器120、一乘算器(multiplier)130及數個天線140_1,140_2,…140_n。
調變器110用以調變輸入資料及輸出資料。
成束向量產生器120應用式(1)，測定出鄰近基地台300_1,300_2,…300_n中受到終端機100的干擾最大的鄰近基地台300_P，並傳輸鄰近基地台300_P至服務基地台200。
此外，成束向量係依據接收自服務基地台200的PMIMax 及PMIMin 加上應用式(4)及(5)而產生。
乘算器130將產生自成束向量產生器120的成束向量應用至產生自調變器110的符號輸出(symbol output)，並將之傳輸至數個天線140_1,140_2,…140_n。
雖然本發明實施例以終端機100從服務基地台200接收PMIMax 及PMIMin 為例作說明，終端機100亦可直接選擇PMIMax 及PMIMin 。換句話說，終端機可選擇終端機100與服務基地台200之間的頻道中最大SINR所對應的預編碼矩陣作為PMIMax ，並選擇用以零化終端機100與鄰近基地台之間的頻道的預編碼矩陣作為PMIMin 。
此外，雖然式(4)及(5)描述二預編碼矩陣的組合比係依據接收的訊號強度值所決定，然組合比可依據干擾量，例如是loT決定。舉例來說，當鄰近基地台的loT係高時，即當鄰近基地台有較大影響力時，用以零化的矩陣的比例係增加。當loT係低時，矩陣的比例係高，以最大化終端機100與服務基地台200之間的頻道的SINR。
在另一實施例中，終端機100可依據干擾量，例如是loT來產生成束向量。
鄰近基地台300_1,300_2,…300_n依據一集合於服務基地台200的子頻道(subchannel)的方法去量測每個子頻道或任何地區的loT並傳輸具有較高loT的子頻道或區域的索引指標至服務基地台200。
然後，服務基地台200傳輸表示高loT的訊息至終端機。
當終端機應用具有較高loT的子頻道或地區並產生適用於目前訊框(frame)的成束向量時，移除之前使用的成束向量。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．終端機
110．．．調變器
120．．．成束向量產生器
130．．．乘算器
140_1、140_2、140_3、140_n．．．天線
200．．．基地台
300_1、300_2、300_3、300_4、300_n、300_P．．．鄰近基地台
第1圖繪示依照本發明一實施例之通訊系統的示意圖。
第2圖繪示依照本發明一實施例之決定成束向量的方法流程圖。
第3圖繪示依照本發明一實施例之終端機的示意圖。
100．．．終端機
200．．．基地台
300_P．．．鄰近基地台
S201-S209．．．鄰近基地台

Claims (14)

  1. 一種透過一終端機產生成束向量的方法，該方法包括：從一服務基地台(serving base station)，接收一第一預編碼矩陣(precoding matrix)的資訊及一第二預編碼矩陣的資訊；及該終端機透過該第一預編碼矩陣與該第二預編碼矩陣之一組合產生一成束向量；其中，該第一預編碼矩陣為一將從該終端機傳輸至該服務基地台的傳輸功率(transmission power)最大化的一預編碼矩陣，而該第二預編碼矩陣為一將從該終端機傳輸至一鄰近基地台的干擾功率(interference power)最小化的一預編碼矩陣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一預編碼矩陣係一預編碼矩陣，該預編碼矩陣最大化該終端機與該服務基地台之間的一頻道矩陣之積(product)的範數(norm)，各複數個該預編碼矩陣包括一編碼表(code book)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二預編碼矩陣係一預編碼矩陣，該預編碼矩陣最小化該終端機與該鄰近基地台之間的頻道矩陣之積(product)的範數(norm)，各複數個該預編碼矩陣包括一編碼表。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括：從該鄰近基地台提供該第二預編碼矩陣的資訊至該服務基地台。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一預編碼矩陣的資訊及該第二預編碼矩陣的資訊分別為包括複數個預編碼矩陣之一編碼表內之該第一預編碼矩陣之一索引指標(index)及該第二預編碼矩陣的一索引指標。
  6. 一種提供一資訊的方法，用以藉由一終端機產生一服務基地台至該終端機的成束向量，該方法包括：傳輸一第一預編碼矩陣的資訊至該終端機；傳輸一第二預編碼矩陣的資訊至該終端機；其中，一成束向量藉由該終端機根據該第一預編碼矩陣及該第二預編碼矩陣的組合而產生；其中，該第一預編碼矩陣係為一將從該終端機傳輸至該終端機的傳輸功率最大化的一預編碼矩陣，而該第二預編碼矩陣為一將從該終端機傳輸至一鄰近基地台的干擾功率最小化的一預編碼矩陣。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，更包括：從該鄰近基地台接收該第二預編碼矩陣之該資訊。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第一預編碼矩陣係一預編碼矩陣，該預編碼矩陣最大化該終端機與該服務基地台之間的一頻道矩陣之積的範數，各複數個該預編碼矩陣包括一編碼表。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第二預編碼矩陣係一預編碼矩陣，該預編碼矩陣最小化該終端機與該鄰近基地台之間的頻道矩陣之積的範數，各複數個該預編碼矩陣包括一編碼表。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第一預編碼矩陣的資訊及該第二預編碼矩陣的資訊係分別包括複數個預編碼矩陣之一編碼表內之該第一預編碼矩陣之一索引指標及該第二預編碼矩陣的一索引指標。
  11. 一種透過一終端機產生一成束向量的方法，該方法包括：從一服務基地台，接收一第一預編碼矩陣的一索引指標及一第二預編碼矩陣的一索引指標；以及藉由該第一預編碼矩陣與該第二預編碼矩陣之組合，產生一成束向量；其中，該第一預編碼矩陣的該索引指標係”i”，用以最大化∥(W i ．H s )∥2 ；該第二預編碼矩陣的該索引指標係”i”，用以最大化∥(W i ．H l )∥2 ；該H s 係該終端機與該服務基地台之間的一頻道；H l 係該終端機與一鄰近基地台之間的一頻道；以及，W i 係包括複數個預編碼矩陣之一編碼表內的第i個預編碼矩陣。
  12. 一種從一服務基地台提供產生一成束向量之資訊至一終端機的方法，該方法包括：傳輸一第一預編碼矩陣的一索引指標至該終端機；以及傳輸一第二預編碼矩陣的一索引指標至該終端機；其中，一成束向量藉由該第一預編碼矩陣及該第二預編碼矩陣的組合而產生；該第一預編碼矩陣的該索引指標係”i”，用以最大化∥(W i ．H s )∥2 ；該第二預編碼矩陣的該索引指標係”i”，用以最大化∥(W i ．H l )∥2 ；該H s 係該終 端機與該服務基地台之間的一頻道；H l 係該終端機與一鄰近基地台之間的一頻道；以及，W i 係包括複數個預編碼矩陣之一編碼表內的第i個預編碼矩陣。
  13. 一種用以產生一成束向量的終端機，該終端機包括：一成束向量產生器，從一服務基地台接收一第一預編碼矩陣的資訊及一第二預編碼矩陣的資訊以及藉由該第一預編碼矩陣與該第二預編碼矩陣的組合產生一成束向量而配置；以及一乘算器，應用該成束向量到一輸入訊號以產生一訊號傳輸到複數個天線而配置；其中，該第一預編碼矩陣為一將從該終端機傳輸至該服務基地台的傳輸功率(transmission power)最大化的一預編碼矩陣，而該第二預編碼矩陣為一將從該終端機傳輸至一鄰近基地台的干擾功率最小化的一預編碼矩陣。
  14. 一種用以藉由一終端機產生一成束向量的裝置，該裝置包括：一成束向量產生器，從一服務基地台接收一第一預編碼矩陣的一索引指標及一第二預編碼矩陣的一索引指標以及藉由該第一預編碼矩陣與該第二預編碼矩陣的組合產生一成束向量而配置；以及一乘算器，應用該成束向量到一輸入訊號以產生一訊號傳輸到複數個天線而配置；其中，該第一預編碼矩陣的該索引指標係”i”，用以 最大化∥(W i ．H s )∥2 ；該第二預編碼矩陣的該索引指標係”i”，用以最大化∥(W i ．H l )∥2 ；該H s 係該終端機與該服務基地台之間的一頻道；H l 係該終端機與一鄰近基地台之間的一頻道；以及，W i 係包括複數個預編碼矩陣之一編碼表內的第i個預編碼矩陣。
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