TWI602399B - 用於多輸入多輸出通訊系統之接收器裝置及其控制方法 - Google Patents

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Description

用於多輸入多輸出通訊系統之接收器裝置及其控制方法
本發明係有關於接收器裝置，特別是有關於具有可編程精度類比數位轉換器之接收器裝置。
在無線通訊系統中，為了避免量化誤差所造成的效能損失，在現有電子通訊裝置之接收器架構之中，大都採用高解析度類比數位轉換器。相對先前無線通訊技術，下一代無線通訊技術(例如行動電話移動通訊技術第五代(5G))使用更大的無線傳輸頻寬和更多的接收天線進行通訊傳輸。
然而，在增加無線傳輸頻寬的情形下，需要倍數增加高解析類比數位轉換器的取樣頻率，進而提高高解析度類比數位轉換器的功耗。提高高解析度類比數位轉換器的功耗意謂著電子通訊裝置耗電變得更快。再者，接收天線數目增加(例如，巨量天線多輸入多輸出系統(massive multi-input multi-output system,massive MIMO system))亦需要相對增加高解析度類比數位轉換器的數目，這大大提昇接收器架構的硬體成本。有鑑於此，本發明提出一種具有可編程精度類比數位轉換器之接收器裝置。
本發明之一實施例提供一種用於一多輸入多輸出通訊系統之接收器裝置，該接收器裝置包括複數接收天線、複數射頻接收器、一開關裝置、一可編程精度類比數位轉換器、一基頻處理器、以及一類比數位轉換控制器。該等接收天線用以接收一第一數目之複數射頻類比訊號。該等射頻接收器分別耦接至該等接收天線，用以處理該第一數目之該等射頻類比訊號，並對應產生該第一數目之複數基頻類比訊號。該開關裝置電性連接至該等射頻接收器，其中該開關裝置接收一第一數目之該等基頻類比訊號，並依據一映射資訊輸出大於該第一數目之一第二數目之複數基頻類比訊號。該可編程精度類比數位轉換器電性連接至該開關裝置，接收該第二數目之該等基頻類比訊號，並對應產生小於該第二數目之一第三數目之複數第一基頻數位訊號，其中該可編程精度類比數位轉換器包括複數第一類比數位轉換器和一位元組合器。該等第一類比數位轉換器用以將該第二數目之該等基頻類比訊號對應轉換成該第二數目之複數第二基頻數位訊號，其中該可編程精度類比數位轉換器依據一轉換器配置資訊將該等第一類比數位轉換器中之至少兩者組合成至少一第二類比數位轉換器，使該至少一第二類比數位轉換器和所剩之該第一類比數位轉換器之總數目等於該第三數目；且每一該第二類比數位轉換器之解析度大於每一該第一類比數位轉換器之解析度。該位元組合器用以依據該轉換器配置資訊將該等第二基頻數位訊號轉換為該等第一基頻數位訊號。該基頻處理器電性連接至該可編程精度類比數位轉換器，用以處理該等第一基頻數位訊號，並依據該等第一基頻數位訊號輸出一通道資訊。該類比數位轉換控制器分別電性連接至 該開關裝置、該可編程精度類比數位轉換器、以及該基頻處理器，其中該類比數位轉換控制器依據所接收之該通道資訊決定該映射資訊和該轉換器配置資訊；以及其中該類比數位轉換控制器分別輸出該映射資訊和該轉換器配置資訊至該開關裝置和該可編程精度類比數位轉換器。
本發明之一實施例提供一種應用於上述接收器裝置之控制方法。該控制方法包括下列步驟：依據該通道資訊判定該類比數位轉換控制器是否得到該多輸入多輸出通訊系統之完整通道統計資訊；依據得到該完整通道統計資訊與否，通知該接收器裝置進入一第一模式或一第二模式；若尚未得到該完整通道統計資訊，則通知該接收器裝置進入該第一模式，其中當該接收器裝置在該第一模式時，透過該類比數位轉換控制器週期性改變該映射資訊，使每一該第二類比數位轉換器輪流輸出每一該接收天線所對應之該第一基頻數位訊號；以及其中該基頻處理器依據該至少一第二類比數位轉換器所對應之該等第一基頻數位訊號得到該通道資訊。
10‧‧‧接收器裝置
11‧‧‧傳送器裝置
101~10n‧‧‧接收天線
111~11n‧‧‧射頻接收器
120‧‧‧開關裝置
130‧‧‧可編程精度類比數位轉換器
131~13m‧‧‧第一類比數位轉換器
1301~1303‧‧‧第二類比數位轉換器
140‧‧‧基頻處理器
150‧‧‧類比數位轉換控制器
20‧‧‧巨量天線接收器裝置
201~20L‧‧‧接收天線群組
211~21L‧‧‧射頻接收器群組
220~22L‧‧‧開關裝置
230~23L‧‧‧可編程精度類比數位轉換器
240‧‧‧基頻處理器
250‧‧‧類比數位轉換控制器
h1~hN‧‧‧通道訊號
x1~xN‧‧‧射頻類比訊號
y1~yN‧‧‧基頻類比訊號
z1~zM‧‧‧基頻類比訊號
r1~rS‧‧‧第一基頻數位訊號
z’1~z’M‧‧‧第二基頻數位訊號
CI‧‧‧通道資訊
MI‧‧‧映射資訊
ACI‧‧‧轉換器配置資訊
第1圖係依據本發明之一第一實施例舉例說明本發明之一接收器裝置10之區塊圖。
第2圖係依據本發明之一第二實施例舉例說明開關裝置120和可編程精度類比數位轉換器130之一示意圖。
第3圖係依據本發明之一第三實施例說明第二類比數位轉換 器1301之一配置圖。
第4圖係依據本發明之一第四實施例說明基頻處理器140之一配置圖。
第5圖至第7圖舉例說明在一訓練模式(第一模式)下開關裝置120與可編程精度類比數位轉換器130之配置關係。
第8圖至第9圖舉例說明在該非訓練模式(第二模式)下開關裝置120與可編程精度類比數位轉換器130之配置關係。
第10圖係依據本發明之一第六實施例實現適用於可編程精度類比數位轉換器130之一控制方法之流程圖。
第11圖係依據本發明之一第七實施例舉例說明適用於巨量天線多輸入多輸出系統之一接收器裝置20之區塊圖。
本揭露所附圖示之實施例或例子將如以下說明。本揭露之範疇並非以此為限。習知技藝者應能知悉在不脫離本揭露的精神和架構的前提下，當可作些許更動、替換和置換。在本揭露之實施例中，元件符號可能被重複地使用，本揭露之數種實施例可能共用相同的元件符號，但為一實施例所使用的特徵元件不必然為另一實施例所使用。
第1圖係依據本發明之一第一實施例舉例說明用於一多輸入多輸出(MIMO)通訊系統之一接收器裝置10之區塊圖。在本發明第一實施例中，接收器裝置10透過無線傳輸通道接收來自一傳送器裝置11之無線訊號，其中各個無線子通道伴隨的通道效應以通道訊號h1~hn表示。在本發明第一實施例中，接收器裝置10 包括複數接收天線101~10n、複數射頻接收器111~11n、一開關裝置120、一可編程精度類比數位轉換器130、一基頻處理器140、以及一類比數位轉換控制器150。
在本發明第一實施例中，該等接收天線101~10n用以接收一第一數目(N)之複數射頻類比訊號x1~xN。該等射頻接收器分別耦接至該等接收天線，用以處理第一數目(N)之該等射頻類比訊號x1~xN，並對應產生第一數目(N)之複數基頻類比訊號y1~yN。在本發明第一實施例中，開關裝置120電性連接至該等射頻接收器111~11n，其中開關裝置120接收第一數目(N)之該等基頻類比訊號y1~yN，並依據一映射資訊(Mapping vector Information,MI)輸出大於第一數目(N)之一第二數目(M)之複數基頻類比訊號z1~zM。
在本發明第一實施例中，可編程精度類比數位轉換器130電性連接至開關裝置120。可編程精度類比數位轉換器130接收第二數目(M)之該等基頻類比訊號z1~zM，並對應產生小於第二數目(M)之一第三數目(S)之複數第一基頻數位訊號r1~rS。基頻處理器140電性連接至可編程精度類比數位轉換器130。基頻處理器140用以處理該等第一基頻數位訊號r1~rS，並依據該等第一基頻數位訊號r1~rS輸出一通道資訊(Channel Information,CI)至類比數位轉換控制器150。該通道資訊(CI)包括MIMO通訊系統之同調時間(coherence time)、通道相關系數(channel correlated coefficient)、或各子通道之通道響應(channel response)等通道資訊。類比數位轉換控制器150分別電性連接至開關裝置120、可編程精度類比數位轉換器130、以及基頻處理器140。類比數位轉換控制器150依據所接收之該通道資訊(CI)決定該映射資訊(MI)和 一轉換器配置資訊(ADC Configuration Information,ACI)，並將該映射資訊(MI)和該轉換器配置資訊(ACI)分別輸出至開關裝置120和可編程精度類比數位轉換器130。
第2圖係依據本發明之一第二實施例舉例說明開關裝置120和可編程精度類比數位轉換器130之一示意圖。在本發明第二實施例中，可編程精度類比數位轉換器130包括複數第一類比數位轉換器131~13m和一位元組合器1310。該等第一類比數位轉換器131~13m用以將第二數目(M)之該等基頻類比訊號z1~zM對應轉換成第二數目(M)之複數第二基頻數位訊號z’1~z’M。
在本發明第二實施例中，可編程精度類比數位轉換器130依據該轉換器配置資訊(ACI)將該等第一類比數位轉換器131~13m中之至少兩者(例如131~13k)組合成至少一第二類比數位轉換器1301，使至少一第二類比數位轉換器1301和所剩之第一類比數位轉換器13(k+1)~13m之總數目等於第三數目(S)。例如，當可編程精度類比數位轉換器130依據該轉換器配置資訊(ACI)將九個第一類比數位轉換器131~139中之至少兩者(131、132、133、134)組合成一第二類比數位轉換器1301時，第三數目(S)=9-4+1=6。例如，當可編程精度類比數位轉換器130依據該轉換器配置資訊(ACI)將九個第一類比數位轉換器131~139中之第一類比數位轉換器131~133和134~136組合成兩第二類比數位轉換器1301和1302時，第三數目(S)=9-6+2=5。透過上述配置方式，可編程精度類比數位轉換器130藉由該轉換器配置資訊(ACI)動態調整所需第一和第二類比數位轉換器之比例。
在本發明第二實施例中，該等第一類比數位轉換器 131~13m係低解析度類比數位轉換器。由於第二類比數位轉換器1301係由多個第一類比數位轉換器131~13k組合而成之高解析度類比數位轉換器，第二類比數位轉換器1301之解析度大於每一第一類比數位轉換器131~13m之解析度。另外，值得注意的是該等第一類比數位轉換器131~13m可為不同解析度之低解析度類比數位轉換器。例如，第一類比數位轉換器131~135為三位元解析度之低解析度類比數位轉換器，而第一類比數位轉換器136~13m則為二位元解析度之低解析度類比數位轉換器。
在本發明第二實施例中，位元組合器1310依據該轉換器配置資訊(ACI)將該等第二基頻數位訊號z’1~z’M轉換為該等第一基頻數位訊號r1~rS，其中位元組合器1310係將從每一第二類比數位轉換器所輸出之所有第二基頻數位訊號整合為單一第一基頻數位訊號。例如，位元組合器1310將從第二類比數位轉換器1301所輸出之該等第二基頻數位訊號z’1~z’K整合為單一第一基頻數位訊號r1。
第3圖係依據本發明之一第三實施例說明第二類比數位轉換器1301之一配置圖。在本發明第三實施例中，第一類比數位轉換器131~13k之每一者接收來自類比數位轉換控制器150之該轉換器配置資訊(ACI)，其中該轉換器配置資訊(ACI)可為決定第一類比數位轉換器是否與其他第一類比數位轉換器相結合之一控制訊號。在本發明第三實施例中，第二類比數位轉換器1301係由第一類比數位轉掛器131~13k構成之一虛擬高精度類比數位轉換器(Pseudo HADC)。第二類比數位轉換器1301透過該轉換器配置資訊(ACI)調整每一第一類比數位轉換器131~13k的判別準位 和位元關係，以將每一第一類比數位轉換器131~13k的輸出訊號組合成高精度類比數位轉換器輸出訊號。因此，類比數位轉換控制器150得以透過該轉換器配置資訊(ACI)將K個第一類比數位轉換器131~13k組合成第二類比數位轉換器1301。
在本發明第三實施例中，第二類比數位轉換器1301用以將K個基頻類比訊號z1~zK對應轉換成K個第二基頻數位訊號z’1~z’K，其中上述K個基頻類比訊號z1~zK可以皆為同一射頻接收器(例如射頻接收器111)輸出之基頻類比訊號(例如基頻類比訊號y1)。因此，第二類比數位轉換器1301可對特定射頻接收器輸出之基頻類比訊號提供高解析度的類比數位轉換功能。
在本發明第三實施例中，位元組合器1310將第二類比數位轉換器1301輸出之K個第二基頻數位訊號z’1~z’K整合為單一第一基頻數位訊號r1。由於基頻處理器140進行通道估測(channel estimation)需要高解析度的基頻數位訊號，上述第一基頻數位訊號r1適用於提供給基頻處理器140進行通道估測(channel estimation)。因此，第二類比數位轉換器1301所輸出之第一基頻數位訊號r1適用於對特定接收天線所接收之射頻類比訊號(例如接收天線101接收之射頻類比訊號x1)進行通道估測。
在本發明第三實施例中，接收器裝置10可依據通道估測上的需求決定第二類比數位轉換器1301之解析度，亦即調整K值大小。例如，當接收器裝置10需要得到更高解析度的第一基頻數位訊號r1時，類比數位轉換控制器150改變該轉換器配置資訊(ACI)使第二類比數位轉換器1301所包含之第一類比數位轉換器之數目由3個提高為5個。
第4圖係依據本發明之一第四實施例說明基頻處理器140之一配置圖。在本發明第四實施例中，基頻處理器140包括一通道估測單元141、一資料檢測單元142、一解調單元143、以及一解碼器144。資料檢測單元142分別連接至通道估測單元141和解調單元143。解調單元143連接至解碼器144。在本發明第四實施例中，通道估測單元141用以接收來自第二類比數位轉換器1301和1302之第一基頻數位訊號r1、r2。通道估測單元141處理第一基頻數位訊號r1、r2以得到該通道資訊(CI)，並將該通道資訊(CI)輸出至類比數位轉換控制器150。資料檢測單元142則使用通道估測單元141最近一次估測得到的所有通道訊號h1~hN對可編程精度類比數位轉換器130所輸出之所有第一基頻數位訊號r1~rS進行信號處理。
一般而言，基頻處理器140在進行資料檢測時所需類比數位轉換器之解析度低於在進行通道估計時所需類比數位轉換器之解析度。例如，假設若解調單元143正在解調64-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)之數位調變訊號，資料檢測單元142需要用到6位元解析度之類比數位轉換器。但相對地，通道估測單元141卻需要用到12位元解析度之類比數位轉換器去估測上述64-QAM之數位調變訊號上的通道效應。
因此，在本發明第四實施例中，資料檢測單元142進行資料檢測同時使用第一和第二類比數位轉換器之輸出訊號(亦即資料檢測單元142進行資料檢測時不需考量到類比數位轉換器之解析度)。然而，通道估測單元141進行通道估計時僅使用到高解析度之類比數位轉換器(即第二類比數位轉換器)之輸出訊號。 因此，在不同的傳輸情形之下，如何配置可編程精度類比數位轉換器130之中第二類比數位轉換器的數目及其解析度成為本發明很重要的議題。
第5圖至第9圖係依據本發明之一第五實施例舉例說明開關裝置120和可編程精度類比數位轉換器130之配置圖。在本發明第五實施例中，類比數位轉換控制器150依據不同的通道資訊(CI)調整開關裝置120和可編程精度類比數位轉換器130。為了方便理解，在本發明第五實施例中，第一數目(N)和第二數目(M)分別為5和9，亦即接收器裝置10具有五個接收天線111~115和九個第一類比數位轉換器131~139。但本領域具有通常知識者應理解到他們可輕易地以本發明做為基礎，改變接收天線之數目和第一類比數位轉換器之數目。
第5圖至第7圖舉例說明在一訓練模式(Training Phase)(第一模式)下開關裝置120與可編程精度類比數位轉換器130之配置關係。在本發明第五實施例中，當類比數位轉換控制器150尚未得到完整通道統計資訊(Full Channel State Information,Full CSI)時，類比數位轉換控制器150通知接收器裝置10進入該訓練模式。當接收器裝置10在該訓練模式時，類比數位轉換控制器150週期性改變該映射資訊(MI)，使第二類比數位轉換器1301和1302輪流輸出每兩接收天線所對應之兩第一基頻數位訊號rj、rj+1。基頻處理器140之通道估測單元141依據兩第一基頻數位訊號rj、rj+1得到對應的通道訊號hj、hj+1(即該通道資訊(CI))。
參照第5圖，由於類比數位轉換控制器150尚未取得完整通道統計資訊(Full CSI)，類比數位轉換控制器150通知接收 器裝置10進入該訓練模式。此時，為了估測通道訊號h1、h2，類比數位轉換控制器150輸出一映射向量M5=[1,1,1,2,2,2,3,4,5]至開關裝置120，並同時輸出該轉換器配置資訊(ACI)至可編程精度類比數位轉換器130。開關裝置120依據該映射資訊(MI)(即映射向量M5)處理該等基頻類比訊號y1~y5得到對應之基頻類比訊號z1~z9。更明確地說，開關裝置120依據映射向量M5提供三個相同之基頻類比訊號y1做為對應之基頻類比訊號z1~z3以及提供三個相同之基頻類比訊號y2做為對應之基頻類比訊號z4~z6。同樣地，開關裝置120依據映射向量M5分別將基頻類比訊號y3、y4、y5提供至對應之基頻類比訊號z7、z8、z9。可編程精度類比數位轉換器130則依據該轉換器配置資訊(ACI)將低解析度之第一類比數位轉換器131~133組合成高解析度之第二類比數位轉換器1301、以及將低解析度之第一類比數位轉換器134~136組合成高解析度之第二類比數位轉換器1302。
在第5圖中，上述相同之基頻類比訊號z1~z3和基頻類比訊號z4~z6分別作為高解析度之第二類比數位轉換器1301和1302之輸入訊號；反之，上述基頻類比訊號z7、z8、z9分別作為低解析度之第一類比數位轉換器137、138、139之輸入訊號。在本發明第五實施例中，位元組合器1310將高解析度之第二類比數位轉換器1301所輸出之第二基頻數位訊號z’1~z’3組合成一第一基頻數位訊號r1。同理，位元組合器1310亦將高解析度之第二類比數位轉換器1302所輸出之第二基頻數位訊號z’4~z’6組合成一第一基頻數位訊號r2。接著，位元組合器1310將上述第一基頻數位訊號r1、r2輸出至通道估測單元141。最後，通道估測單元141處理上述第 一基頻數位訊號r1、r2得到通道訊號h1、h2。
參照第6圖，由於類比數位轉換控制器150仍未取得完整通道統計資訊(Full CSI)，接收器裝置10仍在該訓練模式。此時，為了估測通道訊號h3、h4，類比數位轉換控制器150輸出一映射向量M6=[3,3,3,4,4,4,5,1,2]至開關裝置120，並同時輸出該轉換器配置資訊(ACI)至可編程精度類比數位轉換器130。開關裝置120依據該映射資訊(MI)(即映射向量M6)提供三個相同之基頻類比訊號y3做為對應之基頻類比訊號z1~z3以及提供三個相同之基頻類比訊號y4做為對應之基頻類比訊號z4~z6。同樣地，開關裝置120分別將基頻類比訊號y5、y1、y2提供至對應之基頻類比訊號z7、z8、z9。可編程精度類比數位轉換器130則依據該轉換器配置資訊(ACI)將低解析度之第一類比數位轉換器131~133組合成高解析度之第二類比數位轉換器1301、以及將低解析度之第一類比數位轉換器134~136組合成高解析度之第二類比數位轉換器1302。
在第6圖中，上述相同之基頻類比訊號z1~z3和基頻類比訊號z4~z6分別作為高解析度之第二類比數位轉換器1301和1302之輸入訊號；反之，上述基頻類比訊號z7、z8、z9分別作為低解析度之第一類比數位轉換器137、138、139之輸入訊號。在本發明第五實施例中，位元組合器1310將高解析度之第二類比數位轉換器1301所輸出之第二基頻數位訊號z’1~z’3組合成一第一基頻數位訊號r1。同理，位元組合器1310亦將高解析度之第二類比數位轉換器1302所輸出之第二基頻數位訊號z’4~z’6組合成一第一基頻數位訊號r2。接著，位元組合器1310將上述第一基頻數位訊號r1、r2輸出至通道估測單元141。最後，通道估測單元141處理上述第 一基頻數位訊號r1、r2得到通道訊號h3、h4。
參照第7圖，由於類比數位轉換控制器150仍未取得完整通道統計資訊(Full CSI)，接收器裝置10仍在該訓練模式。此時，為了估測通道訊號h3、h4，類比數位轉換控制器150輸出一映射向量M7=[5,5,5,1,1,1,2,3,4]至開關裝置120，並同時輸出該轉換器配置資訊(ACI)至可編程精度類比數位轉換器130。開關裝置120依據該映射資訊(MI)(即映射向量M7)提供三個相同之基頻類比訊號y5做為對應之基頻類比訊號z1~z3以及提供三個相同之基頻類比訊號y1做為對應之基頻類比訊號z4~z6。同樣地，開關裝置120分別將基頻類比訊號y2、y3、y4提供至對應之基頻類比訊號z7、z8、z9。可編程精度類比數位轉換器130則依據該轉換器配置資訊(ACI)將低解析度之第一類比數位轉換器131~133組合成高解析度之第二類比數位轉換器1301、以及將低解析度之第一類比數位轉換器134~136組合成高解析度之第二類比數位轉換器1302。
在第7圖中，上述相同之基頻類比訊號z1~z3和基頻類比訊號z4~z6分別作為高解析度之第二類比數位轉換器1301和1302之輸入訊號；反之，上述基頻類比訊號z7、z8、z9分別作為低解析度之第一類比數位轉換器137、138、139之輸入訊號。在本發明第五實施例中，位元組合器1310將高解析度之第二類比數位轉換器1301所輸出之第二基頻數位訊號z’1~z’3組合成一第一基頻數位訊號r1。同理，位元組合器1310亦將高解析度之第二類比數位轉換器1302所輸出之第二基頻數位訊號z’4~z’6組合成一第一基頻數位訊號r2。接著，位元組合器1310將上述第一基頻數位訊號r1、r2輸出至通道估測單元141。最後，通道估測單元141處理上述第 一基頻數位訊號r1、r2得到通道訊號h5、h1。
在本發明第五實施例中，透過第5圖至第7圖所示類比數位轉換控制器150之控制方式，通道估測單元141依序得到該等通道訊號h1~h5。此時，通道估測單元141處理該等通道訊號h1~h5得到完整通道統計資訊(Full CSI)，並將完整通道統計資訊(Full CSI)輸出至類比數位轉換控制器150。於此，本發明第五實施例亦包括通道估測單元141將該等通道訊號h1~h5輸出至類比數位轉換控制器150，並由類比數位轉換控制器150處理該等通道訊號h1~h5得到完整通道統計資訊(Full CSI)。當類比數位轉換控制器150獲得完整通道統計資訊(Full CSI)時，類比數位轉換控制器150通知接收器裝置10進入一非訓練模式(Non-Training Phase)(第二模式)。
第8圖至第9圖舉例說明在該非訓練模式(第二模式)下開關裝置120與可編程精度類比數位轉換器130之配置關係。在本發明第五實施例中，當類比數位轉換控制器150得到完整通道統計資訊(Full CSI)時，類比數位轉換控制器150通知接收器裝置10進入該非訓練模式。當接收器裝置10在該非訓練模式時，類比數位轉換控制器150依據完整通道統計資訊(Full CSI)最佳化該映射資訊(MI)和該轉換器配置資訊(ACI)，以改變可編程精度類比數位轉換器130之配置方式。
參照第8圖，在本發明第五實施例中，當類比數位轉換控制器150藉由完整通道統計資訊(Full CSI)得知目前通道變化速率快(亦即同調時間短)時，類比數位轉換控制器150藉由改變該轉換器配置資訊(ACI)以提高可編程精度類比數位轉換器130之 中第二類比數位轉換器之數目。例如，類比數位轉換控制器150藉由完整通道統計資訊(Full CSI)得知目前通道變化速率超過一既定變化速率(或是目前同調時間小於一既定同調時間)時，類比數位轉換控制器150調整該映射資訊(MI)和該轉換器配置資訊(ACI)，使可編程精度類比數位轉換器130增加該等第二類比數位轉換器之數目。
參照第8圖，在本發明第五實施例中，類比數位轉換控制器150改變該轉換器配置資訊(ACI)，以將可編程精度類比數位轉換器130之中第二類比數位轉換器之數目提高至3個(第二類比數位轉換器1301、1302、1303)。在第8圖之實施例中，類比數位轉換控制器150更藉由完整通道統計資訊(Full CSI)得知接收天線102和105之通道效應較差。此時，類比數位轉換控制器150更藉由改變該映射資訊(MI)以捨棄部份通道效應較差之接收天線(接收天線102和105)。換句話說，類比數位轉換控制器150輸出一映射向量M8=[1,1,1,3,3,3,4,4,4]至開關裝置120。開關裝置120依據該映射資訊(MI)(即映射向量M8)提供三個相同之基頻類比訊號y1做為對應之基頻類比訊號z1~z3、提供三個相同之基頻類比訊號y3做為對應之基頻類比訊號z4~z6、以及提供三個相同之基頻類比訊號y4做為對應之基頻類比訊號z7~z9。
參照第8圖，在本發明第五實施例中，上述相同之基頻類比訊號z1~z3、基頻類比訊號z4~z6、以及基頻類比訊號z7~z9分別作為高解析度之第二類比數位轉換器1301、1302、1303之輸入訊號。在本發明第五實施例中，位元組合器1310分別將高解析度之第二類比數位轉換器1301、1302、1303所輸出之第二基頻數 位訊號z’1~z’3、z’4~z’6、z’7~z’9組合成第一基頻數位訊號r1、r2、r3。接著，位元組合器1310將上述第一基頻數位訊號r1、r2、r3輸出至通道估測單元141。最後，通道估測單元141處理上述第一基頻數位訊號r1、r2、r3得到通道訊號h1、h3、h4。
相較第5圖至第7圖之可編程精度類比數位轉換器130，第8圖之可編程精度類比數位轉換器130可以更快取得所有通道訊號h1~h5。因此，第8圖之可編程精度類比數位轉換器130適用於目前通道變化速率快(亦即同調時間短)的傳輸通道。如第8圖所示，本發明第五實施例揭示之類比數位轉換控制器150考量到目前通道變化速率快(亦即同調時間短)的情形之下，藉由捨棄部份通道效應較差之接收天線換取更高之通道估測之正確性。
參照第9圖，在本發明第五實施例中，當類比數位轉換控制器150藉由完整通道統計資訊(Full CSI)得知目前通道變化速率緩慢(亦即同調時間長)時，類比數位轉換控制器150藉由改變該轉換器配置資訊(ACI)以將可編程精度類比數位轉換器130之中第二類比數位轉換器之數目降為1個。例如，當類比數位轉換控制器150藉由完整通道統計資訊(Full CSI)得知目前通道變化速率低於一既定變化速率(或是目前同調時間大於一既定同調時間)時，類比數位轉換控制器150調整該映射資訊(MI)和該轉換器配置資訊(ACI)，使可編程精度類比數位轉換器130僅有1個第二類比數位轉換器。但本發明並不限定於此，在本發明另一實施例中，當類比數位轉換控制器150藉由完整通道統計資訊(Full CSI)得知目前通道變化速率緩慢(亦即同調時間長)時，類比數位轉換控制器150亦可維持可編程精度類比數位轉換器130之中第二類比數位 轉換器之數目(例如，同樣維持在第7圖所預設之兩個第二類比數位轉換器)。
在本發明第五實施例中，由於可編程精度類比數位轉換器130僅有1個高解析度之第二類比數位轉換器，可分配之第一類比數位轉換器之數目較多。此時，類比數位轉換控制器150可以提高單一第二類比數位轉換器所包含第一類比數位轉換器之數目，亦即提高單一第二類比數位轉換器之解析度。提高單一第二類比數位轉換器之解析度有助於降低量化誤差，使通道估測單元141更精準估測通道訊號hj。此時，類比數位轉換控制器150亦週期性改變該映射資訊(MI)，使第二類比數位轉換器1301輪流輸出每一接收天線所對應之第一基頻數位訊號r1。最後，通道估測單元141再依據不同映射資訊(MI)對應之第一基頻數位訊號r1得到所有通道訊號h1~h5。
參照第9圖，在本發明第五實施例中，類比數位轉換控制器150藉由改變該轉換器配置資訊(ACI)以將可編程精度類比數位轉換器130中之第二類比數位轉換器之數目降低為1個(即第二類比數位轉換器1301)，並提昇該第二類比數位轉換器之解析度(調高組成第二類比數位轉換器1301之多個第一類比數位轉換器之數目)。因此，在第9圖所示第五實施例之中，第二類比數位轉換器1301係由5個第一類比數位轉換器131~135組合而成。相較第8圖所示之第二類比數位轉換器1301僅具有3個第一類比數位轉換器，第9圖所示之第二類比數位轉換器1301具有更高的解析度，進而降低第二類比數位轉換器1301本身的量化誤差。同時，類比數位轉換控制器150輸出一映射向量M9=[1,1,1,1,1,2,3,4,5]至開關裝 置120。開關裝置120依據該映射向量M9提供五個相同之基頻類比訊號y1做為對應之基頻類比訊號z1~z5以及分別將基頻類比訊號y2、y3、y4、y5提供至對應之基頻類比訊號z6、z7、z8、z9。
參照第9圖，在本發明第五實施例中，上述相同之基頻類比訊號z1~z5作為高解析度之第二類比數位轉換器1301之輸入訊號。在本發明第五實施例中，位元組合器1310將高解析度之第二類比數位轉換器1301所輸出之第二基頻數位訊號z’1~z’5組合成第一基頻數位訊號r1。接著，位元組合器1310將上述第一基頻數位訊號r1輸出至通道估測單元141。通道估測單元141再處理上述第一基頻數位訊號r1、得到通道訊號h1。同理，在同一同調時間內，類比數位轉換控制器150依序輸出映射向量M9=[2,2,2,2,2,3,4,5,1]→[3,3,3,3,3,4,5,1,2]→[4,4,4,4,4,5,1,2,3]→[5,5,5,5,5,1,2,3,4]…至開關裝置120以對應得到通道訊號h2、h3、h4、h5。
相較第5圖至第7圖之可編程精度類比數位轉換器130，第9圖之可編程精度類比數位轉換器130可以取得具有更小量化誤差之通道訊號h1~h5，亦即取得更精確之通道資訊(CI)。因此，第9圖之可編程精度類比數位轉換器130適用於目前通道變化速率緩慢(亦即同調時間長)的傳輸通道。如第9圖所示，本發明第五實施例揭示之類比數位轉換控制器150考量到目前通道變化速率緩慢(亦即同調時間長)的情形之下，利用同調時間長的傳輸通道得到更精確之通道資訊(CI)。由於本發明第五實施例所示類比數位轉換控制器150藉由完整通道統計資訊(Full CSI)改變可編程精度類比數位轉換器130內部之配置方式，第8圖和第9圖所示可編 程精度類比數位轉換器130能夠有效抵抗具有快衰弱(fast-fading)效應的傳輸通道。
此外，當通道估測單元141未能得到目前通道之完整通道統計資訊(Full CSI)的情形發生時，類比數位轉換控制器150通知接收器裝置10由該非訓練模式切換回該訓練模式，以加快得到目前通道之完整通道統計資訊(Full CSI)。此外，值得注意的是，在本發明所揭示之可編程精度類比數位轉換器130之中，低解析度類比數位轉換器(即第一類比數位轉換器)之總數目係固定的，其中類比數位轉換控制器150再依據目前的通道資訊(CI)或完整通道統計資訊(Full CSI)判斷需將多少個低解析度類比數位轉換器組合成高解析度類比數位轉換器(即第二類比數位轉換器)。本發明所揭示之接收器裝置10之類比數位轉換器架構可僅以低解析度之類比數位轉換器實現，更能依據不同的通道狀態改變低解析度之類比數位轉換器之配置方式。因此，本發明所揭示之接收器裝置10可在不使用高解析度類比數位轉換器的情形下，大幅節省電子裝置的功耗。
此外，值得注意的是，在本發明另一實施例中，當類比數位轉換控制器150藉由完整通道統計資訊(Full CSI)得知目前通道變化速率緩慢(亦即同調時間長)時，類比數位轉換控制器150亦可維持可編程精度類比數位轉換器130之中第二類比數位轉換器之數目(例如，同樣維持在預設之兩個第二類比數位轉換器)。
第10圖係依據本發明之一第六實施例實現適用於可編程精度類比數位轉換器130之一控制方法之流程圖。在步驟 S1001中，類比數位轉換控制器150依據目前之通道資訊(CI)判斷接收器裝置10是否得到完整通道統計資訊(Full CSI)。若否，進入步驟S1002；反之進入步驟S1003。在步驟S1002中，類比數位轉換控制器150通知接收器裝置10進入一訓練模式，並依據預設之映射資訊(MI)和轉換器配置資訊(ACI)設定可編程精度類比數位轉換器130之配置方式。在步驟S1003中，類比數位轉換控制器150通知接收器裝置10進入一非訓練模式，並依據完整通道統計資訊(Full CSI)最佳化該映射資訊(MI)和該轉換器配置資訊(ACI)，以改變可編程精度類比數位轉換器130之配置方式。在步驟S1004中，類比數位轉換控制器150週期性改變該映射資訊(MI)以取得所有通道訊號h1~hN，並處理通道訊號h1~hN得到目前之通道資訊(CI)。接著，回到步驟S1001。
第11圖係依據本發明之一第七實施例舉例說明適用於巨量天線多輸入多輸出系統之一巨量天線接收器裝置20之區塊圖。在本發明第七實施例中，巨量天線接收器裝置20包括複數接收天線群組201~20L、複數射頻接收器群組211~21L、複數開關裝置221~22L、可編程精度類比數位轉換器231~23L、一基頻處理器240、以及一類比數位轉換控制器250。接收天線群組201~20L之每一接收接線子群組(例如接收天線子群組201)包括N個接收天線。接收射頻接收器群組211~21L之每一射頻接收器子群組(例如射頻接收器子群組211)包括N個射頻接收器。
在本發明第七實施例中，巨量天線接收器裝置20係透過單一類比數位轉換控制器250控制並聯在一起的L個模組，其中每一模組具有一接收接線子群組、一射頻接收器子群組以及一 可編程精度類比數位轉換器。
在本發明第七實施例中，每一開關裝置220~22L分別電性連接至對應之射頻接收器群組211~21L和可編程精度類比數位轉換器231~23L。基頻處理器240電性連接至該等可編程精度類比數位轉換器231~23L和類比數位轉換控制器250。類比數位轉換控制器250分別電性連接至該等開關裝置221~22L、該等可編程精度類比數位轉換器231~23L、以及基頻處理器240。與本發明第四實施例所示基頻處理器140相同，本發明第七實施例所示基頻處理器240包括一通道估測單元241、一資料檢測單元242、一解調單元243、以及一解碼器244。資料檢測單元242分別連接至通道估測單元241和解調單元243。解調單元243連接至解碼器244。
在本發明第七實施例中，類比數位轉換控制器250依據從基頻處理器240接收之通道資訊(CI)決定一映射資訊(MI)和一轉換器配置資訊(ACI)。類比數位轉換控制器250將該映射資訊(MI)和該轉換器配置資訊(ACI)分別輸出至該等開關裝置220~22L和該等可編程精度類比數位轉換器230~23L。在本發明第七實施例中，該映射資訊(MI)包括用以分別控制該等開關裝置221~22L之映射向量MI~ML，而該轉換器配置資訊(ACI)則係用以決定每一可編程精度類比數位轉換器231~23L之中各個類比數位轉換器的解析度及其組合方式。
在本發明第七實施例中，前述第一至第六實施例所示可編程精度類比數位轉換器130之運作方式皆可應用至每一可編程精度類比數位轉換器230~23L。此外，前述第一至第六實施例所示類比數位轉換控制器150及其控制方法皆可應用至類比數 位轉換控制器250。因此，本發明所揭示之可編程精度類比數位轉換器亦能應用至巨量天線多輸入多輸出系統。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，使得本領域具有通常知識者能夠更清楚地理解本發明的內容。然而，本領域具有通常知識者應理解到他們可輕易地以本發明做為基礎，設計或修改流程以及使用用於多輸入多輸出通訊系統之接收器裝置及其控制方法進行相同的目的和/或達到這裡介紹的實施例的相同優點。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。
另外，一特定特徵或觀點已被相對揭露於數個實施例之其中一個，該特定特徵或觀點可視需求與一或多個其他特徵和/或其他實施例之觀點結合。此外，於此所述範圍像是“包含”、“具有”、“帶有”和/或其他變形的本意是“包括”。而且，“示範性”僅僅是為了舉例而非最佳例子。亦應當理解的是以特定方向和/或相對彼此方向來說明於此所述特徵、疊層、和/或元件係為了簡易理解之目的，而實際之方向和/或方位可能大致不同於於此舉例說明所述之方向和/或方位。
10‧‧‧接收器裝置
11‧‧‧傳送器裝置
101~10n‧‧‧接收天線
111~11n‧‧‧射頻接收器
120‧‧‧開關裝置
130‧‧‧可編程精度類比數位轉換器
140‧‧‧基頻處理器
150‧‧‧類比數位轉換控制器
h1~hN‧‧‧通道訊號
x1~xN‧‧‧射頻類比訊號
y1~yN‧‧‧基頻類比訊號
z1~zM‧‧‧基頻類比訊號
r1~rS‧‧‧第一基頻數位訊號
CI‧‧‧通道資訊
MI‧‧‧映射資訊
ACI‧‧‧轉換器配置資訊

Claims (17)

  1. 一種用於一多輸入多輸出通訊系統之接收器裝置，該接收器裝置包括：複數接收天線，用以接收一第一數目之複數射頻類比訊號；複數射頻接收器，分別耦接至該等接收天線，用以處理該第一數目之該等射頻類比訊號，並對應產生該第一數目之複數基頻類比訊號；一開關裝置，電性連接至該等射頻接收器，其中該開關裝置接收該第一數目之該等基頻類比訊號，並依據一映射資訊輸出大於該第一數目之一第二數目之複數基頻類比訊號；一可編程精度類比數位轉換器，電性連接至該開關裝置，接收該第二數目之該等基頻類比訊號，並對應產生小於該第二數目之一第三數目之複數第一基頻數位訊號，其中該可編程精度類比數位轉換器包括：複數第一類比數位轉換器，用以將該第二數目之該等基頻類比訊號對應轉換成該第二數目之複數第二基頻數位訊號，其中該可編程精度類比數位轉換器依據一轉換器配置資訊將該等第一類比數位轉換器中之至少兩者組合成至少一第二類比數位轉換器，使該至少一第二類比數位轉換器和所剩之該第一類比數位轉換器之總數目等 於該第三數目；且每一該第二類比數位轉換器之解析度大於每一該第一類比數位轉換器之解析度；以及一位元組合器，用以依據該轉換器配置資訊將該等第二基頻數位訊號轉換為該等第一基頻數位訊號；一基頻處理器，電性連接至該可編程精度類比數位轉換器，用以處理該等第一基頻數位訊號，並依據該等第一基頻數位訊號輸出一通道資訊；以及一類比數位轉換控制器，分別電性連接至該開關裝置、該可編程精度類比數位轉換器、以及該基頻處理器，其中該類比數位轉換控制器依據所接收之該通道資訊決定該映射資訊和該轉換器配置資訊；以及其中該類比數位轉換控制器分別輸出該映射資訊和該轉換器配置資訊至該開關裝置和該可編程精度類比數位轉換器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之接收器裝置，其中該位元組合器將每一該第二類比數位轉換器所輸出之該等第二基頻數位訊號整合為單一之該第一基頻數位訊號；以及其中該基頻處理器依據該至少一第二類比數位轉換器所對應之該等第一基頻數位訊號得到該通道資訊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之接收器裝置，其中當該類比數位轉換控制器尚未得到該多輸入多輸出通訊系統之完整通道統計資訊時，該類比數位轉換控制器通知該接收器 裝置進入一第一模式；其中當該接收器裝置在該第一模式時，該類比數位轉換控制器週期性改變該映射資訊，使每一該第二類比數位轉換器輪流輸出每一該接收天線所對應之該第一基頻數位訊號；以及其中該基頻處理器依據該至少一第二類比數位轉換器所對應之該等第一基頻數位訊號得到該通道資訊。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之接收器裝置，其中當該類比數位轉換控制器依據所接收之該通道資訊得到該多輸入多輸出通訊系統之完整通道統計資訊時，該類比數位轉換控制器通知該接收器裝置進入一第二模式，且該類比數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊在多輸入多輸出通道之一同調時間(coherence time)內週期性改變該映射資訊；以及其中當該接收器裝置進入該第二模式時，該類比數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊調整該映射資訊和該轉換器配置資訊，以改變該可編程精度類比數位轉換器之配置方式。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之接收器裝置，其中當該類比數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊得知目前通道變化速率超過一既定變化速率時，該類比數位轉換控制器調整該映射資訊和該轉換器配置資訊，使該可編程精度類 比數位轉換器增加該至少一第二類比數位轉換器之數目；以及其中該可編程精度類比數位轉換器週期性輪流接收每一該射頻接收器輸出之該基頻類比訊號。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之接收器裝置，其中當該類比數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊得知目前通道變化速率低於一既定變化速率時，該類比數位轉換控制器調整該映射資訊和該轉換器配置資訊，使該可編程精度類比數位轉換器減少該至少一第二類比數位轉換器之數目。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之接收器裝置，其中當該類比數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊得知目前通道變化速率低於一既定變化速率時，該類比數位轉換控制器並未調整該轉換器配置資訊，使該可編程精度類比數位轉換器所包含之該第二類比數位轉換器之數目維持不變。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之接收器裝置，其中當該類比數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊得知目前通道變化速率低於該既定變化速率時，該類比數位轉換控制器調整該映射資訊和該轉換器配置資訊，使該可編程精度類比數位轉換器調高組成該第二類比數位轉換器之該等第一類比數位轉換器之數目。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之接收器裝置，其中該等第一類比數位轉換器可為相同或不同解析度之第一類比數位 轉換器。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之接收器裝置，其中該第二類比數位轉換器係一虛擬高精度類比數位轉換器。
  11. 一種控制方法，應用於如申請專利範圍第1項所述之接收器裝置，該控制方法包括下列步驟：依據該通道資訊判定該類比數位轉換控制器是否得到該多輸入多輸出通訊系統之完整通道統計資訊；依據得到該完整通道統計資訊與否，通知該接收器裝置進入一第一模式或一第二模式；若尚未得到該完整通道統計資訊，則通知該接收器裝置進入該第一模式，其中當該接收器裝置在該第一模式時，透過該類比數位轉換控制器週期性改變該映射資訊，使每一該第二類比數位轉換器輪流輸出每一該接收天線所對應之該第一基頻數位訊號；以及其中該基頻處理器依據該至少一第二類比數位轉換器所對應之該等第一基頻數位訊號得到該通道資訊。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之控制方法，更包括：將每一該第二類比數位轉換器所輸出之該等第二基頻數位訊號整合為單一之該第一基頻數位訊號；以及依據該至少一第二類比數位轉換器所對應之該等第一基頻數位訊號得到該通道資訊。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之控制方法，更包括若判定得 到該多輸入多輸出通訊系統之完整通道統計資訊時，則通知該接收器裝置進入一第二模式；依據該完整通道統計資訊在多輸入多輸出通道之一同調時間(coherence time)內週期性改變該映射資訊；以及當該接收器裝置進入該第二模式時，依據該完整通道統計資訊調整該映射資訊和該轉換器配置資訊，以改變該可編程精度類比數位轉換器之配置方式。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之控制方法，其中當該類比數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊得知目前通道變化速率超過一既定變化速率時，該控制方法更包括：調整該映射資訊和該轉換器配置資訊，使該可編程精度類比數位轉換器增加該至少一第二類比數位轉換器之數目；以及透過該可編程精度類比數位轉換器輪流接收該等接收天線對應之該等射頻類比訊號。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之控制方法，更包括當該類比數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊得知目前通道變化速率低於一既定變化速率時，該類比數位轉換控制器調整該映射資訊和該轉換器配置資訊，使該可編程精度類比數位轉換器減少該至少一第二類比數位轉換器之數目。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之控制方法，更包括當該類比 數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊得知目前通道變化速率低於一既定變化速率時，該類比數位轉換控制器並未調整該轉換器配置資訊，使該可編程精度類比數位轉換器所包含之該第二類比數位轉換器之數目維持不變。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之控制方法，更包括當該類比數位轉換控制器依據該完整通道統計資訊調整該映射資訊和該轉換器配置資訊，使該可編程精度類比數位轉換器調高組成該第二類比數位轉換器之該等第一類比數位轉換器之數目。
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