TWI517617B - 使用基本與差分碼簿之波束形成技術 - Google Patents

使用基本與差分碼簿之波束形成技術 Download PDF

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Description

使用基本與差分碼簿之波束形成技術 技術領域
本揭露的實施例大體上係有關於無線通訊系統，及更特定地，有關於用以使用基本與差分碼簿之波束形成的方法與設備。
 發明背景
在一閉迴路多輸入及/或多輸出(MIMO)系統中的一行動站一般透過一回饋通路將通道狀況資訊發射至一基地台。通道狀況資訊被用於在基地台利用波束形成來補充目前通道狀況。在一些習知系統中，行動站將一通道共變異數矩陣發射至基地台，藉此基地台決定一被用於在基地台利用波束形成之波束形成矩陣。在一些其它習知系統中，基於通道狀況在行動站產生一波束形成矩陣。所產生的波束形成矩陣接著作為回饋被提供至基地台。然而，將通道共變異數矩陣及/或波束形成矩陣自行動站發射至基地台可能會消耗或許可用於資料流量之相對高的頻寬。
 發明概要
依據本發明之一實施例，係特地提出一種方法，其包含以下步驟：由一行動站基於自一基地台所接收的信號來決定一通道共變異數矩陣；由該行動站至少部分基於該所決定的通道共變異數矩陣來決定一波束形成矩陣；由該行動站自被包括於一第一碼簿中之一第一複數候選矩陣選擇一第一矩陣，其中該第一矩陣表示該波束形成矩陣；由該行動站決定表示該波束形成矩陣與該第一矩陣之間的一差分之一差分矩陣；由該行動站自被包括於一第二碼簿中之一第二複數候選矩陣選擇一第二矩陣，其中該第二矩陣表示該差分矩陣；由該行動站將分別與該第一矩陣及該第二矩陣相關聯的一第一碼字及一第二碼字發射至該基地台。
圖式簡單說明
本發明的實施例將藉由附圖中繪示之示範實施例而非限制來描述，其中類似的參考數字表示類似的元件，及其中：第1圖示意繪示一MIMO系統；第2圖繪示用以決定及量化一波束形成矩陣之一示範方法；第3圖繪示用以基於自一行動站接收的回饋來估計一波束形成矩陣之一示範方法；以及第4圖繪示完全依據本揭露之各不同實施例能夠實施一通訊裝置之一示範系統。
 詳細說明
本發明的例示性實施例包括但不限於，用以使用一基本碼簿與一差分碼簿來估計一波束形成矩陣之方法與設備。
以下使用熟於此技者通常用來向其他熟於此技者表達他們工作成果的要點之詞語，來描述此等例示性實施例的各不同層面。然而，熟於此技者將顯見的是，選替實施例可僅用所述層面中的一些層面來實施。為解釋說明的目的，提出具體數字、材料、及組態以便提供對例示性實施例的一徹底理解。然而，熟於此技者將將顯見的是，選替實施例可在沒有這些特定細節的情況下實施。在其它實例中，習知特徵被忽略或簡化以免模糊例示性的實施例。
此外，各不同操作將依次以最有助於理解例示性實施例的一方式而被描述為多個分離的操作；然而，說明的順序不應被理解為暗示這些操作必然依順序而定。特別地，這些操作不需要按所呈現順序來執行。
詞語「在一些實施例中」被重複使用。此詞語一般不指相同實施例；然而，它可指相同實施例。詞語「包含」、「具有」及「包括」是同義詞，除非脈絡中另有指出。詞語「A及/或B」意為(A)、(B)、或(A與B)。詞語“A/B”與詞語「A及/或B」類似，意為(A)、(B)、或(A與B)。詞語「A、B及C中的至少一者」意為(A)、(B)、(C)、(A與B)、(A與C)、(B與C)或(A、B與C)。詞語“(A)B”意為(B)或(A與B)，亦即，A是可取捨的。
雖然文中已描述了特定實施例，但本技藝中具有通常知識者將瞭解的是，在不背離本發明實施例的範圍的情況下許多種選替及/或等效實施可代替所示及所述特定實施例。此申請案欲涵蓋本文所討論實施例的任何調整或變體。因此，顯然預期，本發明的實施例僅受申請專利範圍及其等效物來限制。
為本揭露的目的及若非提到，可能具有複數項之一m×n矩陣的共軛轉置為一用A*表示的n×m矩陣，其藉由對矩陣A進行轉置並接著對透過對矩陣A進行轉置而形成之矩陣中的每一項取複共軛而獲得。為本揭露的目的及若非提到，一么正矩陣是滿足條件(B*)B=B(B*)=In的n×n複矩陣B，其中In是n維單位矩陣，及B*為B的共軛轉置矩陣。因而，一矩陣B在若且唯若B有一逆矩陣時是么正的，其中B的逆矩陣等於B的共軛轉置矩陣。為本揭露的目的及若非提到，若二向量相互垂直(例如，二向量形成一直角，二向量的點積為0)，二向量正交。為本揭露的目的及若非提到，一赫密特(hermitian)矩陣C是具有可能複數項的方陣，其內每一項等於其自身的共軛轉置(例如，對於所有指數i和j，矩陣C第i列j行的元素等於矩陣C第j列i行元素的複共軛)。因此，若一矩陣C是一赫密特矩陣，則C*=C。為本揭露的目的及若非提到，對於一m×n矩陣M，矩陣M的一單一值分解指M=EΛF*形式的一因式分解，其中E是一m×m單位矩陣，Λ是對角線為非負實數的一m×n對角矩陣，及F*表示矩陣F的共軛轉置矩陣，其中矩陣F是一n×n單位矩陣。
本揭露的實施例可被用於如多載波發射方案所用之利用正交分頻多重進接(OFDMA)通訊的無線進接網路中，多載波發射方案在例如2009年5月13日被核准的電氣電子工程師協會(IEEE) 802.16-2009以及任何修正、更新、及/或修訂(例如，目前在預擬草案階段的802.16m)、第三代合作夥伴計劃(3GPP)長期演進(LTE)計劃、超行動寬頻(UMB)計劃(亦稱為“3GPP2”)等等中出現。在其它實施例中，通訊可與額外/選替通訊標準及/或規範相容。
第1圖依據本揭露的各不同實施例示意說明一通訊系統100。在各不同實施例中，通訊系統100包括透過無線通道130與一行動站140通訊之一基地台104。在各不同實施例中，基地台104及/或行動站140可以是MIMO裝置。在各不同實施例中，通訊系統可以是一閉迴路系統，其利用波束形成來增加基地台104發射至行動站140之信號的信號雜訊比。
在各不同實施例中，基地台104可將一或多個資料串流發射行動站140。舉例而言，第1圖繪示由基地台104發射至行動站140的一資料串流S1，然而在各不同其它實施例中，亦可提供任何其它適當數目的資料串流。在發射之前，資料串流S1可如下文所討論由基地台104的一或多個組件來適當加權。
在各不同實施例中，基地台104可包括一波束形成器模組112，其係用以用一波束形成矩陣來加權資料信號(例如，資料串流S1的資料信號)。波束形成一詞在文中被用來描述在發射之前，將波束形成係數或權數施加於資料串流中的頻域信號上。在各不同實施例中，波束形成係數或權數可由波束形成矩陣決定。
基地台104可包含用以發射經加權資料串流之複數發射天線108a、108b、108c及108d。在第1圖中，繪示了四支發射天線，然而在各不同其它實施例中，任何其它適當數目的發射天線可被包括於基地台104中。
基地台104亦可包括一或多個接收天線(例如，接收天線110)，除其它資訊以外，該一或多個接收天線還可接收來自行動站140之有關通道狀況的回饋。
在各不同實施例中，基地台104亦可包括一波束形成矩陣估計模組116，其可被組配來至少部分基於自行動站140所接收的回饋來估計波束形成矩陣。
波束形成矩陣的階數(列數及/行數)可基於基地台104所發射資料串流的數目與被包括於基地台104中之發射天線的數目。在各不同實施例中，波束形成矩陣可以是Nt×Ns階，其中Nt與Ns分別是基地台104的發射天線數與資料串流數。舉例而言，在第1圖中，是4(因為有四支發射天線108a、108b、108c及108d)及是1(因為有一資料串流)，及因此，一波束形成矩陣B是一4×1向量。在各不同實施例中，基地台104所發射的信號可用下式表示
x=B.S,方程式(1)
其中S表示基地台104的Ns資料串流(例如，第1圖的資料串流S1)，B是波束形成矩陣估計模組116所決定的Nt×Ns波束形成矩陣，及x是與四支發射天線108a、108b、108c及108d所發射的經加權資料信號對應之一Nt×1向量。
在各不同實施例中，基地台104可包括至少與基地台104所發射的資料串流數目一樣多的發射天線，然而，本揭露的範圍可不限於此層面。在這些實施例中，Nt至少與Ns一樣大。
再次參考第1圖，在各不同實施例中，行動站140可包括一或多個接收天線，例如接收天線144a與144b，它們被組配來接收基地台104透過通道130而發射的信號。在第1圖中繪示了二支接收天線，然而在各不同其它實施例中可使用任何其它適當數目的天線。在各不同實施例中，行動站140可包括至少與基地台104所發射的資料串流數目一樣多的接收天線，然而，本揭露的範圍可不限於此層面。
在各不同實施例中，行動站140亦可包括一通道估計模組148，其用以至少部分基於自發射天線108a、...108d中的一或多個天線接收的信號來估計通道130的通道狀況。舉例而言，通道估計模組148可決定描述通道130的目前狀態之一通道矩陣H。在各不同實施例中，通道矩陣H可指示各發射天線108a、...108d與各接收天線144a與144b間次通道的狀況。在各不同實施例中，通道矩陣H可以是Nr×Nt，其中Nr可以是行動站140中接收天線數目。第1圖繪示基地台104的四支發射天線108a、...108d(亦即，Nt=4)與行動站140的二支接收天線144a與144b(亦即，Nr=2)，及因而對於MIMO系統100通道矩陣H可以是一2×4矩陣。
通道估計模組148亦可由通道矩陣H建構一通道共變異數矩陣R。舉例而言，通道共變異數矩陣R可等於：
R=E[(H*)H],　方程式(2)
其中H*為通道矩陣H的共軛轉置矩陣，及E[]為一期望操作。在各不同實施例中，通道矩陣H可表示通道130的瞬時狀況，而通道共變異數矩陣R可表示通道130的相對長期統計。因此，通道矩陣H可隨時間與頻率較通道共變異數矩陣R改變較寬。在各不同實施例中，通道共變異數矩陣R可以是Nt×Nt的赫密特矩陣，其中對於MIMO系統100，Nt(例如，基地台104的發射天線數目)為4。
在各不同實施例中，行動站140亦可包括一分解模組152，其被組配來使用例如奇異值分解法來分解通道共變異數矩陣R。一矩陣的奇異值分解指將矩陣因式分解成三不同矩陣。舉例而言，通道共變異數矩陣R的奇異值分解可為下列形式：
R=UΛV*,　方程式(3)
其中U是一Nt階么正矩陣，Λ是對角線為非負實數的一Nt×Nt對角矩陣，及V*是Nt階么正方陣V的共軛轉置矩陣。在各不同實施例中，矩陣V的行可為矩陣(R*)R的特徵向量，及矩陣Λ的對角線值可為R的奇異值。
在各不同實施例中，矩陣V可包括波束形成矩陣，及矩陣V之表示波束形成矩陣的部分可用來Vb表示。舉例而言，如前所述，對於基地台104之一單一資料串流(例如Ns=1)及四支發射天線(例如Nt=4)(例如，如在第1圖中繪示)，波束形成矩陣是一4×1向量。在此情況中，矩陣V是一4×4方陣，及V的第一行(例如矩陣(R*)R的主特徵向量)可形成波束形成矩陣Vb。亦即在此情況中，波束形成矩陣Vb可由矩陣V的第一行組成。
在另一範例中(未在第1圖中繪示)，對於基地台104之二資料串流(例如Ns=2)及四支發射天線(例如Nt=4)，矩陣V是一4×2方陣，及V的前面二行(例如矩陣(R*)R的二主特徵向量)可形成波束形成矩陣Vb。
在各不同實施例中，行動站140亦可包括一量化模組156。一旦由矩陣V產生波束形成矩陣，量化模組156可使用一基本碼簿Cb來量化波束形成矩陣。在這些實施例中，基本碼簿可被用來填入一流形面來有效編碼或量化波束形成矩陣。基本碼簿Cb可包括複數候選矩陣，每一候選矩陣具有類似於波束形成矩陣的維數。複數候選矩陣中最匹配波束形成矩陣Vb的一候選矩陣可自基本碼簿Cb選擇，及一對應於選定候選矩陣的碼字可由行動站140回饋至基地台104。這裡，選定候選矩陣可表示波束形成矩陣Vb(例如選定候選矩陣可為波束形成矩陣Vb的一量化形態)，及選定候選矩陣在文中可被稱為經量化波束形成矩陣。
舉例而言，再次參考第1圖，量化模組156可如下量化波束形成矩陣Vb：
其中是經量化波束形成矩陣，Cb是基本碼簿，Vi表示基本碼簿Cb中的候選矩陣，是一波束形成矩陣Vb的一複共軛矩陣，及∥∥ F 為Frobenius範數操作。雖然方程式4使用Frobenius範數，但在各不同其它實施例中，亦可使用任何其它適當的矩陣範數或向量範數(例如譜範數、歐幾里德範數等等)。方程式4自被包括於基本碼簿Cb中的複數候選矩陣選擇最佳表示波束形成矩陣Vb之經量化波束形成矩陣。
在各不同實施例中，雖然經量化波束形成矩陣表示波束形成矩陣Vb，但當經量化波束形成矩陣是自基本碼簿中Cb選擇時，可能有量化誤差(例如經量化波束形成矩陣與波束形成矩陣Vb間的差分)。量化誤差可取決於數個因素，數個因素包括但不限於，被包括於基本碼簿Cb中的若干候選矩陣，及波束形成矩陣Vb與來自基本碼簿之選定候選矩陣(例如經量化波束形成矩陣)的匹配程度。
在各不同實施例中，為減小此量化誤差，行動站140可決定表示波束形成矩陣Vb與經量化波束形成矩陣之間的差分之一差分矩陣。舉例而言，一差分矩陣可形成使得
其中[]是Nt×Nt矩陣[]的共軛轉置矩陣。4而且，可為一包括與經量化波束形成矩陣的行正交之行的矩陣，及矩陣的階數可為Nt×(Nt-Ns)。舉例而言，對於Ns=1及Nt=4，是一4×1向量，及可以是一被選擇使得的各行都正交於向量之4×3矩陣。在另一範例中，對於Ns=2及Nt=4，是一4×2矩陣，及可以是一被選擇使得的各行都正交於矩陣的各行之4×2矩陣。在各不同實施例中，可被選擇使得[]是一么正矩陣。在各不同實施例中，差分矩陣D及/或矩陣可由對經量化矩陣的一householder反射運算來計算。差分矩陣可表示波束形成矩陣Vb與矩陣的差分。
在各不同實施例中，可使用一差分碼簿Cd來量化差分矩陣D。差分碼簿Cd可包括複數候選矩陣，每一候選矩陣具有類似於差分矩陣D的維數。舉例而言，再次參考第1圖，量化模組156可如下量化差分矩陣：
其中經量化差分矩陣是對差分矩陣D的一量化，Cd是差分碼簿，Di表示差分碼簿Cd中的候選矩陣，是一波束形成矩陣Vb的一複共軛矩陣，及∥∥ F 為Frobenius範數操作。雖然方程式6使用Frobenius範數，但在各不同其它實施例中，亦可使用任何其它適當的矩陣範數或向量範數。方程式6自差分碼簿Cd選擇最佳表示差分矩陣D之一候選矩陣。
在各不同實施例中，行動站140可透過發射天線160將一第一碼字及一第二碼字發射至基地台104。在各不同實施例中，第一碼字(例如來自基本碼簿Cb)可與經量化波束形成矩陣相關聯及第二碼字(例如，來自差分碼簿Cd)可與經量化差分矩陣相關聯。行動站140可將第一碼字與第二碼字發射至基地台104(例如代替發送實際矩陣與)來使基地台能夠由經發射的第一與第二碼字來估計波束形成矩陣Vb。
舉例而言，如果經量化波束形成矩陣是基本碼簿Cb中複數候選矩陣中的一n階矩陣且如果經量化差分矩陣是差分碼簿Cd中複數候選矩陣中的一m階矩陣，則數n與m可分別為第一與第二碼字。在各不同其它實施例中，與經量化波束形成矩陣及/或經量化差分矩陣相關聯的碼字亦可以任何其它適當的方式來形成。
在各種實施例中，一旦基地台104接收了來自行動站140的第一與第二碼字，基地台104可由所接收的第一與第二碼字使用保存的基本碼簿Cb與差分碼簿Cd的副本來分別決定矩陣與。在各不同其它實施例中，基地台104由所接收的碼字亦能以任何其它適當的方式來決定矩陣與。
一旦基地台104決定了矩陣與，基地台104中的波束形成矩陣估計模組116可估計原始波束形成矩陣Vd。舉例而言，波束形成矩陣估計模組116由所決定的矩陣可產生矩陣。隨後，波束形成矩陣估計模組116可如下決定一經估計波束形成矩陣：
因此，經估計波束形成矩陣可以是對原始波束形成矩陣Vb的一估計。在各不同實施例中，基地台104(例如波束形成器模組112)可用經估計波束形成矩陣來加權資料串流(例如，如就方程式1所討論的)，及基地台104的發射天線108a、...108d可發射經加權資料串流。
第2圖依據本發明的各不同實施例繪示一用以決定及量化一波束形成矩陣的示範方法200。方法200的一或多個操作可由行動站140的一或多個模組來執行。參考第1與2圖，在各不同實施例中，方法200包括，在204(「決定一通道共變異數矩陣R」)，例如由行動站140的通道估計模組148基於自基地台104所接收的信號來決定一通道共變異數矩陣R。在各不同實施例中，如就方程式2所討論，由通道矩陣H可形成通道共變異數矩陣R。如前所討論，通道矩陣H可表示基地台104之一或多個發射天線108a、...108d與行動站140之一或多個接收天線144a、144b之間之次通道的狀況。
方法200可進一步包括，在208(「分解通道共變異數矩陣」)，如前就方程式3所討論，例如由行動站140的矩陣分解模組152使用奇異值分解來將通道共變異數矩陣R分解成一左矩陣U、一對角矩陣Λ、及一右矩陣V的複共軛矩陣。
方法可進一步包括，在212(「決定波束形成矩陣Vb」)，例如由行動站140的矩陣分解模組152決定波束形成矩陣Vb使得波束形成矩陣Vb包含右矩陣V的一或多個行。在各不同實施例中，波束形成矩陣Vb可包含右矩陣V的前面Ns行。
方法200可進一步包括，在216(「選擇一經量化波束形成矩陣」)，例如由行動站140的量化模組156自被包括於基本碼簿Cb中之一第一複數候選矩陣選擇一經量化波束形成矩陣，其中該經量化波束形成矩陣可表示波束形成矩陣Vb。如就方程式4所討論，經量化波束形成矩陣可被選擇使得在基本碼簿Cb內該第一複數候選矩陣中之該經量化波束形成矩陣使波束形成矩陣的一複共軛矩陣與經量化波束形成矩陣之乘積的Frobenius範數最大化。
方法200可進一步包括，在220(「決定一不同矩陣」)，如就方程式5所討論，例如由行動站140的量化模組156決定一不同矩陣D，其表示波束形成矩陣Vb與經量化波束形成矩陣之間的一差分。舉例而言，為決定差分矩陣D，矩陣可以是至少部分基於經量化波束形成矩陣而被形成(例如，使用針對經量化矩陣之householder反射運算)，使得矩陣的一或多行中的各行正交於經量化波束形成矩陣的一或多行中的各行。隨後，可形成矩陣[]，其可以是經量化波束形成矩陣與矩陣的一組合。在各不同實施例中，矩陣可被形成使得[]為一具有與波束形成矩陣Vb的列數相等的階數之么正矩陣。如就方程式5所討論，差分矩陣D可被決定使得差分矩陣D為矩陣[]的一複共軛矩陣與波束形成矩陣Vb的一乘積。
方法200可進一步包括，在224(「選擇一經量化波束形成矩陣」)，例如由行動站140的量化模組156自被包括於差分碼簿Cd中之一第二複數候選矩陣選擇一經量化差分矩陣，其中該經量化差分矩陣可表示差分矩陣D。如就方程式6所討論，經量化差分矩陣可被選擇使得在差分碼簿Cd內所有該第二複數候選矩陣中之該經量化差分矩陣使差分矩陣的一複共軛矩陣與經量化差分矩陣之乘積的Frobenius範數最大化。
方法200可進一步包括，在228(「發射一第一碼字與一第二碼字」)，如前所討論，例如由行動站140的發射天線160將分別與經量化波束形成矩陣與經量化差分矩陣相關聯的一第一碼字與一第二碼字發射至基地台104。
第3圖依據本發明之各不同實施例繪示用以由基地台104基於自行動站140接收的回饋來估計波束形成矩陣之一示範方法。方法300的一或多個操作可由基地台104的一或多個模組來執行。參考第1圖與第3圖，在各不同實施例中，方法300包括，在304(「接收一第一碼字與一第二碼字」)，例如由接收天線110自行動站140(例如自發射天線160)分別接收與經量化波束形成矩陣及經量化差分矩陣相關聯的一第一碼字與一第二碼字。
方法300可進一步包括，在308(「決定經量化波束形成矩陣與經量化差分矩陣」)，例如由波束形成矩陣估計模組116至少部分基於所接收的第一碼字與第二碼字分別決定經量化波束形成矩陣與經量化差分矩陣。
方法300可進一步包括，在312(「估計一波束形成矩陣」)，例如波束形成矩陣估計模組116由所決定的經量化波束形成矩陣與經量化差分矩陣來估計波束形成矩陣(例如經估計波束形成矩陣)。
方法300可進一步包括，在316(「加權一或多個資料串流」)，例如波束形成器模組112使用經估計波束形成矩陣來加權一或多個資料串流(例如資料串流S1)。方法300可進一步包括，在320(「發射經加權資料串流」)，例如基地台104的一或多個發射天線(例如發射天線108a、...108d)將經加權資料串流發射至行動站140。
使用二碼簿Cb與Cd來量化波束形成矩陣相對於使用一單一碼簿來量化一波束形成矩陣具有數個優點。舉例而言，將波束形成矩陣量化成經量化波束形成矩陣與經量化波束形成矩陣可減小一量化誤差。因此，對在基地台104形成的波束形成矩陣的估計可更準確。
在迄今所討論的各不同實施例中，一基本碼簿與一差分碼簿被用來量化波束形成矩陣。然而，在各不同實施例中，亦可使用一個以上的差分碼簿。舉例而言，一旦產生差分矩陣D與經量化差分矩陣，可產生一第二差分矩陣(例如使用至少部分類似於方程式5的一方程式)，該第二差分矩陣可表示差分矩陣D與經量化差分矩陣之間的一差分。接著可使用一第二差分碼簿來量化第二差分矩陣以產生一第二經量化差分矩陣。行動站140除了發射對應於經量化波束形成矩陣及經量化差分矩陣之碼字外還可將一對應於第二經量化差分矩陣之碼字發射至基地台104。基地台104可使用對應於經量化波束形成矩陣、經量化差分矩陣、及第二經量化差分矩陣之碼字來估計波束形成矩陣。
在迄今所討論的各不同實施例中，波束形成矩陣的量化形式(包括經量化波束形成矩陣與經量化差分矩陣)係由行動站140發射至基地台104。在各不同實施例中，行動站140亦可將通道共變異數矩陣R的一經量化形式(例如，代替發射波束形成矩陣的經量化形式或除發射波束形成矩陣的經量化形式之外)發射至基地台104，以使基地台104能夠重建或估計通道共變異數矩陣且隨後藉由分解經估計通道共變異數矩陣而能夠決定波束形成矩陣。舉例而言，行動站140可使用一基本碼簿(使用至少部分類似於方程式4的一方法)來量化通道共變異數矩陣R(例如自方程式2而獲得)以獲得一經量化通道共變異數矩陣。行動站140接著可計算一相對應差分矩陣(使用至少部分類似於方程式5的一方法)，此相對應差分矩陣表示通道共變異數矩陣與經量化通道共變異數矩陣之間的一差分。行動站140可使用一差分碼簿(使用至少部分類似於方程式6的一方法)來量化相對應的差分矩陣以獲得一相對應的差分矩陣。行動站140可將對應於所產生經量化矩陣之碼字發射至基地台104，藉此基地台104可估計通道共變異數矩陣。基地台104接著藉由分解(例如使用奇異值分解)經估計通道共變異數矩陣可估計波束形成矩陣。
文中所述的通訊裝置可被實施到一使用按期望組態的任何適當硬體及/或軟體之系統中。第4圖就一實施例而言繪示一示範系統400，此示範系統400包含一或多個處理器404、耦接至處理器404中的至少一處理器之系統控制邏輯408、耦接至系統控制邏輯408之系統記憶體412、耦接至系統控制邏輯408之非依電性記憶體(NVM)/儲存器416、及耦接至系統控制邏輯408之一或多個通訊介面420。
就一實施例而言的系統控制邏輯408可包括任何適當的介面控制器，其係用以提供任何適當的介面到處理器404中的至少一處理器及/或到與系統控制邏輯408通訊之任何適當的裝置或組件。
就一實施例而言的系統控制邏輯408可包括用以提供到系統記憶體412的一介面之任何適當的介面控制器。系統記憶體412可被用來載入及儲存例如系統400的資料及/或指令。就一實施例而言的系統記憶體412可包括任一適當的依電性記憶體，舉例而言，諸如適當的動態隨機存取記憶體(DRAM)。
就一實施例而言的系統控制邏輯408可包括一或多個輸入/輸出(I/O)控制器，其係用以提供到NVM/儲存器416及通訊介面420的一介面。
NVM/儲存器416舉例而言可被用來儲存資料及/或指令。NVM/儲存器416可包括任何適當的非依電性記憶體，舉例而言，諸如快閃記憶體，及/或可包括任何適當的非依電性儲存裝置，舉例而言，諸如一或多個硬碟機(HDD)、一或多個光碟(CD)機、及/或一或多個數位多功能光碟(DVD)機。
NVM/儲存器416可包括實體上為安裝有系統400之一裝置的一部分的一儲存資源，或它可被該裝置存取但未必是該裝置的一部分。舉例而言，NVM/儲存器416可透過一網路經由通訊介面420存取。
系統記憶體412及NVM/儲存器416可分別包括，尤其，波束形成矩陣邏輯424的時序與持續副本。在各不同實施例中，系統400可以是行動站400的一部分，及波束形成矩陣邏輯424可包括當被處理器404的至少一處理器執行時致使系統400如文中所述產生一波束形成矩陣及/或量化波束形成矩陣(例如使用一基本碼簿與一差分碼簿)之指令。在各不同實施例中，系統400可以是基地台104的一部分，及波束形成矩陣邏輯424可包括當被處理器404的至少一處理器執行時致使系統400如文中所述由來自基本碼簿與差分碼簿之接收到的碼字(例如對應於波束形成矩陣的碼字)來估計一波束形成矩陣之指令。
在一些實施例中，波束形成矩陣邏輯424可額外(可選擇地)位於系統控制邏輯408中。
通訊介面420可提供系統400的一介面，其用以透過一或多個網路通訊及/或與任何適當裝置通訊。通訊介面420可包括任何適當的硬體及/或韌體。就一實施例而言的通訊介面420可包括，舉例而言，一網路配接器、一無線網路配接器、一電話數據機、及/或一無線數據機。對於無線通訊，就一實施例而言的通訊介面420可使用一或多個天線。
就一實施例而言，處理器404的至少一處理器可與系統控制邏輯408之一或多個控制器的邏輯一起封裝在一起。就一實施例而言，處理器404的至少一處理器可與系統控制邏輯408之一或多個控制器的邏輯一起封裝在一起以形成一系統級封裝(SiP)。就一實施例而言，處理器404的至少一處理器可與系統控制邏輯408之一或多個控制器的邏輯整合於同一晶粒上。就一實施例而言，處理器404的至少一處理器可與系統控制邏輯408之一或多個控制器的邏輯整合於同一晶粒上以形成一系統單晶片(SoC)。
在各不同實施例中，系統400可具有或多或少的組件，及/或不同的架構。
雖然本文已描述了示範方法、設備、及製品，但本揭露的涵蓋範圍並不隨之受限。相反，本揭露涵蓋字面上或依據均同理論而完全落入後附申請專利範圍的範圍內之所有方法、設備、及製品。舉例而言，雖然上面揭露了包括(除其它組件外)軟體或在硬體上執行的韌體之示範系統，但應注意的是，此類系統僅僅是例示性的而不應視作限制。特別地，考慮到所揭露硬體、軟體、及/或韌體組件中的任一或全部可專門被實施於硬體中、軟體中、韌體中及/或硬體、軟體、及/或韌體的某一組合中。
100．．．通訊系統
104．．．基地台
108a~108d．．．發射天線
110．．．接收天線
112．．．波束形成器模組
116．．．波束形成矩陣估計模組
130．．．通道
140．．．行動站
144a、144b．．．接收天線
148．．．通道估計模組
152．．．矩陣分解模組
156．．．量化模組
160．．．發射天線
200、300．．．方法
204~228、304~320．．．步驟
400．．．系統
404．．．處理器
408．．．系統控制邏輯
412．．．系統記憶體
416．．．非依電性記憶體/儲存器
420．．．通訊介面
424．．．波束形成矩陣邏輯
第1圖示意繪示一MIMO系統；
第2圖繪示用以決定及量化一波束形成矩陣之一示範方法；
第3圖繪示用以基於自一行動站接收的回饋來估計一波束形成矩陣之一示範方法；以及
第4圖繪示完全依據本揭露之各不同實施例能夠實施一通訊裝置之一示範系統。
100．．．通訊系統
104．．．基地台
108a~108d．．．發射天線
110．．．接收天線
112．．．波束形成器模組
116．．．波束形成矩陣估計模組
130．．．通道
140．．．行動站
144a、144b．．．接收天線
148．．．通道估計模組
152．．．矩陣分解模組
156．．．量化模組
160．．．發射天線

Claims (17)

  1. 一種電腦程式產品，其包含一或更多具有指令之電腦可讀媒體，該等指令當藉由一或更多處理器執行時會導致一基地台進行下列動作：處理來自一行動站的一回饋傳輸用於判定第一與第二碼簿指數，其中該第一碼簿指數是與一第一量化誤差相關聯，該第二碼簿指數是與一第二量化誤差相關聯，且該第二量化誤差係小於該第一量化誤差；基於該第一碼簿指數而判定一第一波束形成矩陣元素；基於該第二碼簿指數而判定一第二波束形成矩陣元素；以及基於該等第一與第二波束形成矩陣元素而判定一波束形成矩陣，用以促進一波束的形成以一或多個串流發射資料至該行動站。
  2. 如請求項1之電腦程式產品，其中當該等指令被執行時會進一步導致該基地台進行下列動作：基於被判定之該波束形成矩陣而施加波束形成係數於該一或多個串流中的頻域信號上。
  3. 如請求項1之電腦程式產品，其中當該等指令被執行時會進一步導致該基地台進行下列動作：藉由該基地台之複數天線發射該一或多個串流。
  4. 如請求項3之電腦程式產品，其中該波束形成矩陣包括複數列，其等各自與該等複數天線對應。
  5. 一種將實施於一基地台之設備，該設備包含：第一邏輯，其用以進行下列動作：於來自一行動站的一回饋傳輸中接收第一與第二碼簿指數的一指示，其中該第一碼簿指數是與一第一量化誤差相關聯，該第二碼簿指數是與一第二量化誤差相關聯，且該第二量化誤差係小於該第一量化誤差；基於該第一碼簿指數而判定一第一波束形成矩陣元素；基於該第二碼簿指數而判定一第二波束形成矩陣元素；基於該等第一與第二波束形成矩陣元素而判定一波束形成矩陣；與第二邏輯，其用以進行下列動作：基於該波束形成矩陣而加權將被發射至該行動站的一資料串流之信號。
  6. 如請求項5之設備，進一步包含：四或多個用以發射該等加權信號之天線。
  7. 如請求項6之設備，其中該波束形成矩陣包括四或多個列，其等各自與該等四或多個天線對應。
  8. 一種用於通訊之方法，其包含以下步驟：於一基地台接收來自一行動站的一回饋傳輸，該回饋傳輸包括一第一碼簿指數與一第二碼簿指數，其中該第一碼簿指數是與一第一量化誤差相關聯，該第二碼簿指數是與一第二量化誤差相關聯，且該第二量化誤差係 小於該第一量化誤差；基於該第一碼簿指數而判定一第一波束形成矩陣元素；基於該第二碼簿指數而判定一第二波束形成矩陣元素；基於該等第一與第二波束形成矩陣元素而判定一波束形成矩陣；基於該波束形成矩陣而加權資料信號；以及發射該等加權資料信號。
  9. 如請求項8之方法，進一步包含：藉由四或多個天線來發射該等加權資料信號。
  10. 一種電腦程式產品，其包含一或更多具有指令之電腦可讀媒體，該等指令當藉由一或更多處理器執行時會導致一行動站進行下列動作：基於通道狀況而判定將由一基地台使用來以一或多個串流發射資料至該行動站的一所欲波束形成矩陣；判定第一與第二碼簿指數，其中該第一碼簿指數是與一第一量化誤差相關聯，該第二碼簿指數是與一第二量化誤差相關聯，該第二量化誤差係小於該第一量化誤差，該第一碼簿指數對應於一第一波束形成矩陣元素，該第二碼簿指數對應於一第二波束形成矩陣元素，且該第一波束形成矩陣元素及該第二波束形成矩陣元素將彼此一起被使用來識別該所欲波束形成矩陣；以及在該等第一與第二碼簿指數的判定之後，發射該等 第一與第二碼簿指數至該基地台。
  11. 如請求項10之電腦程式產品，其中該所欲波束形成矩陣包括將被施加於一或多個串流中的頻域信號上之波束形成係數，該一或多個串流將被發射至該行動站。
  12. 如請求項10之電腦程式產品，其中當該等指令被執行時會進一步導致該行動站進行下列動作：藉由該行動站之一或多個天線接收該一或多個串流。
  13. 一種將實施於一行動站之設備，該設備包含：第一邏輯，其用以進行下列動作：判定用於下行鏈路傳輸之一所欲波束形成矩陣；判定第一與第二碼簿指數，其中該第一碼簿指數是與一第一量化誤差相關聯，該第二碼簿指數是與一第二量化誤差相關聯，且該第二量化誤差係小於該第一量化誤差，該第一碼簿指數對應於一第一波束形成矩陣元素，該第二碼簿指數對應於一第二波束形成矩陣元素，且該第一波束形成矩陣元素及該第二波束形成矩陣元素係用以識別該所欲波束形成矩陣；以及第二邏輯，其用以進行下列動作：於一回饋傳輸中發射該等第一與第二碼簿指數。
  14. 如請求項13之設備，進一步包含：複數天線，其等用以接收基於該所欲波束形成矩陣加權的下行鏈路傳輸。
  15. 如請求項13至14中任一項之設備，進一步包含： 一單晶片系統(system on a chip)，其包括一或多個處理器以及該等第一與第二邏輯。
  16. 一種用於通訊之方法，其包含以下步驟：判定一通道矩陣，其代表在一基地台與一行動站之間之一通道的狀況；基於該通道矩陣而判定一波束形成矩陣；判定第一與第二碼簿指數，其中該第一碼簿指數是與一第一量化誤差相關聯，該第二碼簿指數是與一第二量化誤差相關聯，且該第二量化誤差係小於該第一量化誤差，該第一碼簿指數對應於一第一波束形成矩陣元素，該第二碼簿指數對應於一第二波束形成矩陣元素，且該第一波束形成矩陣元素及該第二波束形成矩陣元素係用以識別該波束形成矩陣；以及發射包括該等第一與第二碼簿指數之一回饋傳輸至該基地台。
  17. 如請求項16之方法，進一步包含：藉由複數天線來接收一或多個串流，其中該一或多個串流係藉基於該波束形成矩陣而形成波束。
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