TW200807932A

TW200807932A - Relaying in wireless communication systems

Info

Publication number: TW200807932A
Application number: TW096116479A
Authority: TW
Inventors: Sebastien Simoens
Original assignee: Motorola Inc
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2008-02-01
Also published as: GB2439609B; TWI405427B; AR061675A1; KR101361931B1; CN101479962A; JP4435808B2; CN101479962B; EP2039023B1; KR20090026349A; EP2039023A1; GB2439609A; ATE465562T1; WO2008002717A1; DE602007006018D1; JP2008011517A; GB0612875D0

Description

200807932 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於無線通訊系統中的一中繼，且尤其（但非排他地）關於無線蜂巢式通訊系統及/或無線區域網路 (WLAN)中之中繼。【先前技術】在現代無線電信系統中，已建議藉由組合從一來源直接接收之信號與從一中繼單元接收之信號而改良接收品質。圖1說明一蜂巢式通訊系、统的一#案，其中通訊品質係藉由使用一中繼台而增強。該蜂巢式通訊系統可為例如一無線區域網路（WLAN)。在該實例中’一基地台（BS)1〇l發射一信號，其在一行動終端機（MT)1〇3接收。此外，該信號由一中繼台（RS)105接收’該中繼台將該信號中繼至該 MT 103。然後該MT 103可組合來自該BS 1〇1與該RS 1〇5 之信號，藉以改良該接收。為了使此一中繼系統有效操作，重要的是：讓該中繼通訊使用一有效途徑。目前商用無線網狀網路中，使用稱為解碼與轉遞（D&F) 技術的一中繼技術。在圖j之系統使用該解碼與轉遞技術的貝例中，該BS 101將一資料封包發送至該河71〇3，該資料封包亦由該RS 105接收。然後該RS 1〇5嘗試將該資料封包解碼，而且若成功，則該Rs 1〇5將該封包重編碼，並將其轉遞至該MT。在許多狀況中’此途徑可導致可靠而且改良之效能。具 120655.doc 200807932 體言之，若該ΜΤ 103在該BS 101與該RS 105兩者之範圍内’則可藉由組合來自該BS 101與RS 105之發送加以改良容量。一解碼與轉遞系統之一實例揭示於：有關資訊論之IEEE 父易之G· Kramer、Μ· Gastpar、Ρ· Gupta之「中繼網路之協作策略與容量理論」，第51卷第9號2005年9月，其亦示範：此類協作之解碼與轉遞技術工作良好，而且當該BS至 RS鏈結良好時，可導致顯著之容量改良（亦即：其容量遠高於BS至MT及RS至MT鏈結之容量）。若該RS係由一操作員在選定場所所部署，使其可從例如定向天線及來自該BS 之視線（LOS)傳播受益，則此通常為該情況。然而’其他情形中，解碼與轉遞系統並未導致一最佳效能。例如，該BS 101可能發送至一其所在之若干潛在中繼裝置均接收一微弱信號的MT 103。此類情況中，該改良實質降低’而且如以上參閱之文件中所說明，即使該RS 1 〇5 與該MT 103靠近在一起，仍實質減少該通訊之容量。為了改良此類方案中之效能，已建議其他中繼途徑。具體吕之’已建議稱為放大與轉遞（A&F)的一途徑。在協作之放大與轉遞中，該RS 105並未嘗試將接收之資料封包解碼。反而，其取樣（A/D轉換）接收之信號，並將取樣之信號直接發射至該MT 103。然後該MT 103可組合來自該RS 105與該BS 101之信號，藉以有效實施一具有包括該MT 103及該RS 105之天線的一虛擬天線系統之接收器。然而’放大與轉遞之一缺點在於：其使用實質資源將所^ 120655.doc 200807932 取樣資料從該RS 105傳達至該MT i〇3，而藉以減少該容量。例如，在一分時雙工（TDD)系統中，從該BS ι〇ι至該 RS 105及該MT 103之通訊係在一時槽中執行，而一第二時槽用於從該RS 105至該MT 103之取樣通訊。因此，信號之中繼佔用一整個第二時槽。此實質減少該系統之容量，而且具體言之可導致僅達成一半的協作容量。為了提出此缺點，已建議稱為壓縮與轉遞的一中繼方案。此途徑包含：於發送至該MT 103前在該rS !05中的一取樣壓縮。該壓縮係使用一非常複雜而且特定之量化技術加以執行’其稱為利用旁側資訊之號源編碼。該Wyner-Ziv訊號源編碼之進一步說明可在資訊與控制1978年第38卷第60至80頁之A· D· Wyner之「解碼器之利用旁側資訊之訊號源編碼之速率失真函數II :通用來源」中找到。在壓縮與轉遞技術中，該MT 103開拓接收自該BS 101之信號與接收自該RS 105之已壓縮取樣間的相關性，以建構該中繼信號。因此，該Wyner-Ziv編碼使用該相關性產生已壓縮取樣，因而該系統要求：該RS 105具有該BS 101至 MT 103鏈結之頻道狀態資訊，其經常為一不實用的要求。此外，該途徑非常複雜，而且要求實質計算資源。因此’一改良之中繼糸統將很有利’且尤其· 種允許增加之彈性、降低之複雜度、促進之實施、增加之容量及/ 或改良之效能的方法將很有利。【發明内容】 120655.doc 200807932 因此，本發明致力於單獨 ^孤飞以任何組合方式較佳地減輕、彌補或消除上述缺點中的一或多個。根據本發明之一第一方面，並中 ^ 八中楗供一種通訊系統，包括·一第一通訊單元以及一第一一 a 昂一通汛早兀；該第一通訊單兀包含：一接收前端，其藉由技，、稭甶接收發射自一來源通訊單元的一第一信號而產生第-接收信號取樣1等第一接收信號取樣對應於藉由該第-通訊單元之至少_天線所接收之信號的降頻轉換時域信號取樣；用以·產生該等第—接收信號取樣的-雜訊指示之構件；決定構件，其決定該等第一接收信號取樣之量化位準，使得從使用相對於該雜訊指示之量化位準進行量化該等第一接收信號取樣所致的一雜訊貢獻符合-準則；藉由使用所決定之量化位準而量化該等第一接收信號取樣以產生已量化信號取樣之構件，·及發射構件，其將已篁化信號取樣發射至該第二通訊單元；另外該第二通訊單元包含··用以接收來自該第一通訊單元之已篁化信號取樣的構件；藉由接收發射自該來源通訊單元之第一信號而產生第二接收信號取樣的構件；及接收構件，其回應該等第二接收信號取樣及該等已量化信號取樣，而執行該第一信號的一多輸入多輸出（Μίμο)接收。本發明可允許一改良之中繼通訊系統。尤其，可達成一降低之複雜度及/或促進之實施。本發明可允許該通訊系統之已增加容量，及/或一改良效能，同時維持低複雜度。具體言之，許多方案中，本發明可允許具有效能類似於非中繼式多輸入多輸出系統獲得之低複雜度及有效實 120655.doc -9- 200807932 施。具體言之’相較於解碼與轉遞和放大與轉遞技術，本發明可允許例如改良之通訊及/或容量之增加。相較於壓縮與轉遞技術，本發明可允許例如降低之複雜度。具體言之’該等第一接收信號取樣可為藉由跟隨接收前 $濾波、放大及降頻轉換操作後的一接收天線信號之類比至數位轉換所產生的取樣。具體言之，該等第—接收信號轉可對應於類比至數位轉換之取樣，而無需執行任何數 • 位信號處理。可決定該雜訊指示及/或該雜訊貢獻，以當作信號雜訊比之值。根據本發明之-可選特徵，該準則包括：該雜訊指示超過該雜訊貢獻達一第一容忍限度的一要求。此可允許有效率效能，同時維持低複雜度。彳在例如一線性或對數標度上決^、評估及/或比較該雜訊分量及/或該雜訊貢獻。例如，該準則可包括該雜訊指示超過該雜訊鲁貢獻達-給定dB容忍限度的—要求。該雜訊指示可對應於該等第一接收信號取樣之雜訊能量。根據本發明之-可選特徵，該通訊系統包括1以回應該來源通訊單元與該第二通訊單元間之通訊的一容量測量值而決定該第一容忍限度之構件。此可允許改良之效能，而且許多方案中，可導致可達成容量的一實質增加。舉例而言，該用以決定該第一容忍限度之構件可接收從該來源通訊單元至該第一通訊單元之鏈結、從該第一通訊單元至該第二通訊單元之鏈結、及/或 120655.doc -10- 200807932 從該來源通訊单元至該第二一呷，；口 ^ 一通吼早兀之鏈結的頻道狀態資刃阴危）貞道狀悲資訊而決定有關該第一容心限度之不同值的容量測量佶妙仏甘旦+ # 里值。然後其可選擇導致最高容里弟一容忍限度值。該用以決定該第一容忍限度之構件 =可包括於該第-通訊單元中，或者可部分或完全位於該糸統之其他處。

根據本發明之一可選特徵，通訊單元與該第二通訊單元間而決定該第一容忍限度之構件該裝置包括用以回應該第一一通訊鏈結的一容量測量值此可允許改良之效能，而且許多方案中，可導致該容量質增加。用以決定該第一容忍限度之構件例如可決 “第谷心限度，使得所通訊之資料量端視空閒的可用資源。用以決定該第一容忍限度之構件例如可包括於該第一通訊單元中，或者可部分或完全位於該系統之其他處。

根據本發明之一可選特徵，該雜訊貢獻包括來自量化雜訊的一貢獻及來自削波雜訊的一貢獻。此可允許改良之效能，及/或可在選擇最佳量化位準中提供額外彈性。根據本發明之一可選特徵，該第一通訊單元係配置成用以產生複數組已量化信號取樣，每一組對應於由該第一通訊單元之複數個天線的一不同天線所接收之第一信號的時域接收信號取樣；且其中該發射構件係配置成用以將該複數組已量化接收取樣發射至該第二通訊單元。用以執行多輸入多輸出接收之接收構件可包含該多輸入 120655.doc -11- 200807932 夕輸出接收中之所有組的已量化信號取樣。該特徵可允許改良之效旎，而且具體言之，可提供對應於具有一增加天線數之多輸入多輸出系統的效能。

根據本發明之另—方面，其中提供—種中繼通訊單元，包=:—接收前端，其藉由接收發射自一來源通訊單元的第一仏唬而產生第一接收信號取樣，該等第一接收信號取樣對應於接收自至少一天線之信號的一降頻轉換時域‘ 號取樣；用以產生該等第—接收信號取樣的-雜訊指示之構件；決定構件，其決定該等第—接收信號取樣之量化位準’使彳于從使用相對於該雜訊指示之量化位準進行量化該等第-接收信號取樣所致的_雜訊貢獻符合—準則；藉由使用所决疋之里化位準而量化該等第一接收信號取樣以產生已量化信號取樣之構件；及發射構件，用以將已量化信號取樣發射至一第二通訊單元。根據本發明之另一方面，其中提供一種用於一通訊系統之通訊方法’該方法包括第—通訊單元執行以下步驟··一純前端ϋ由接收發射自—來源通訊單元的一第一 ‘號而產生第接收信號取樣，該等第一接收信號取樣對應於接收自至少-天線的一信號之降頻轉換時域信號取樣；產生該等第-接收信號取#的_雜訊指示；決定該等第接收u虎取樣之篁化位I，使得從使用相對於該雜訊指示之量化位準進行量化該等第一接收信號取樣所致的一雜訊：獻符合一準則；藉由使用所決定之量化位準而該等第-接收信號取樣以產生已量化信號取樣；及將 120655.doc -12- 200807932 化信號取樣發射至-第二通訊單&;以及該第二通訊單元執行以下步驛：接收來自該第一通訊單元之已量化信號取樣，藉由接收發射自該來源通訊單元之第一信號而產生第一接收k號取樣，及回應該等第二接收信號取樣及該等已量化信號取樣而執行該第一信號的一多輸入多輸出 (ΜΙΜΟ)接收。本發明之該等及其他方面、特徵及優點可從下述具體實施例，得到清楚地瞭解並將參考該等具體實施例予以說明。【實施方式】下列說明集中在可應用於一蜂巢式通訊系統之本發明的具體κ ;^例，该蜂巢式通訊系統包括用以祠服不同小區中之退端通訊單元的基地台。該蜂巢式通訊系統可為例如一寬範圍無線區域網路（例如一IEEE 802.16e網路）。然而，應了解·本發明不限於此應用，而可應用於允許通訊單元間之信號中繼的許多其他通訊系統。所述具體實施例可實施於例如圖1說明的一系統中，並將參閱而說明之。在特定實例中，該BS 101係一 IEEE 802.16e相容基地台，而且該Μτ 103係一 IEEE 8〇2.16e相容遠端台。類似地，該RS 105可為一 IEEE 802· 16e相容通訊單元’其可接收來自該BS 101之IEEE 802· 16e通訊。該RS 105可為例如一 WLAN接取點、一個人數位助理、一行動電話’或者包括合適之通訊及處理功能性的另一裝置。在該實例中’該BS 101支援一相對較大之小區中的通訊單元，因為該IEEE 802.16e標準係具有大約7至10 km之典型 120655.doc -13- 200807932 小區大小的一寬範圍技術，然而其範圍最廣有可能達到大約 50 km 〇因此，說明之系統係一 TDD正交分頻多工（OFDM)系統’應了解：所述原理及途徑亦可應用於其他調變技術及多工技術（例如像：分頻雙工（FDD))。在該系統中，一中繼途徑用以提供改良之效能。該途徑係基於以下假設：目的地通訊單元（具體言之，圖1之MT 1〇3)靠近一或多個其他無線裝置（例如：圖iiRS 105)，該一或多個其他無線裝置配備有允許其取樣於一給定頻寬中接收信號的接收功能性。然後藉由一低複雜度量化處理而壓縮該等取樣。然後通常該等裝置使用一短範圍高速率連接（例如：一 IEEE 802·11η或超寬頻通訊鏈結）將已壓縮取樣轉遞至該目的地通訊單元。然後該目的地通訊單元藉由一多輸入多輸出（ΜΙΜΟ)處理組合來自該（等）中繼裝置之取樣與本地產生之接收取樣。為了減少通訊資源要求，該等中繼裝置於轉遞該等取樣至該目的地前將其壓縮。具體言之，該等中繼裝置使用一低複雜度途徑量化所接收的時域複合基頻取樣。此外，該量化係執行以回應該量化所造成之雜訊貢獻與接收信號之雜訊分量的比較，藉以允許該量化將該等取樣減少至最低位元數，同時確保：該位元率降低之衝擊不會導致無法接受的效能。圖2更詳細說明該RS 105。

該RS 105包括一類比接收前端201，其接收來自該BS 120655.doc -14- 200807932 101之無線電信’號，並著手濾波、放大及降頻轉換該信號，如熟諳此技術者人士將知。在該實例中，該接收前端 201之輸出係一類比複合基頻信號。該接收前端201耦合至一類比至數位轉換器203，該類比至數位轉換器取樣該類比複合基頻信號，以產生一接收信號取樣流。該類比至數位轉換器2 0 3係一高精確度轉換器，其產生每取樣的一固定位元數。該類比至數位轉換器 203之典型解析度係每取樣8、10或12位元。該取樣率端視所接收信號之頻寬，而且通常選擇成該信號的兩倍頻寬以上，以便滿足尼奎斯（Nyquist)準則。該類比至數位轉換器203所執行之取樣係在時域中執行。因此，雖然圖1之通訊系統使用正交分頻多工通訊，但該取樣係在所接收時域信號直接執行，而未轉換至頻域或考慮個別正交分頻多工載波或子頻道。應了解·對於一複合基頻信號，該類比至數位轉換器 203可包括兩個平行類比至數位轉換器，或者可交替取樣j 及Q頻道的一單一類比至數位轉換器。該類比至數位轉換器203耦合至一雜訊處理器205，接收之仍號取樣係饋送至該雜訊處理器。該雜訊處理器2〇5係配置成用以產生所接收信號的一雜訊指示，其表示該等接收信號取樣之雜訊能量。具體言之，該雜訊處理器2〇5可產生所接收信號的一信號雜訊比。如另一實例，該雜訊處理器205可直接產生一雜訊信號估計（例如一雜訊能量或功率估計）。 120655.doc -15· 200807932 热諳此技術者知道··用以決定來自一取樣流之信號雜訊比或雜訊能量的方法及演算法，並可使用任何合適之方法或廣异法，而未損及本發明。如雜訊限制情況中的一特定貝例’該雜訊處理器2〇5可藉由測量目前接收信號之接收 t號強度（以dBm計）並減去雜訊位準（以dBm計），而決定該信號雜訊比（以dB計）。该雜訊處理器205耦合至一量化位準處理器2〇7，其決定一組ϊ化位準，於將所接收信號取樣發射至該撾7 1〇1前，可使用該組量化位準將其量化。在一簡單之具體實施例中，該量化位準處理器207可簡單決定每一取樣使用多少位疋，及/或可決定所發送取樣的一最大量（亦即··一削波位準）。在其他具體實施例中，可決定一組不一樣而且非線性之夏化位準。例如，該量化位準處理器可決定該等取樣使用多少量化位準，及該等間隔間之邊界。該量化位準處理器207考慮從量化該等第一接收信號取樣將導致之雜訊貢獻而決定該等量化位準。具體言之，選擇該等量化位準，使得相對於所接收信號之雜訊指示的此雜訊貢獻符合一給定準則。如一特定實例，可決定該等量化位準，使得所接收信號之雜訊能量超過來自該量化的雜訊貢獻達一給定容忍限度。可將該雜訊能量及該雜訊貢獻表達成信號雜訊值，因此具體言之，該量化位準處理器207可決定每一（真實）取樣使用之位元數nQ，RS ’使所接收信號之信號雜訊比在信號雜訊貢獻以下達一給定dB數。一典型值可為例如5 dB。 120655.doc -16- 200807932 在該實例中，該量化位準處理器207依照來自該量化雜訊與該削波雜訊之組合貢獻而決定該雜訊貢獻，該量化雜訊係藉由將所接收信號取樣量化成較粗略的量化位準所造成，而該削波雜訊係由於跟隨該量化後的一（潛在）有限動態範圍芝失真所造成。然而，應了解··某些具體實施例中，該量化位準處理器207可僅基於此等測量之一而決定該雜訊貢獻。例如，若量化之取樣使用相同動態範圍，則一削波雜訊可視為無關緊要的。该篁化位準處理器207耦合至一量化處理器209，該量化處理器進一步耦合至類比至數位轉換器2〇3。該量化處理器209接收來自該類比至數位轉換器203之接收信號取樣，而且藉由使用該量化位準處理器207所決定之量化位準而量化此等取樣以著手壓縮該等取樣。如一簡單實例，該量化位準處理器207可決定：不須導入任何額外削波，而且只要三個位元就足以代表所接收信號。因此，該量化處理器209可簡單選擇所接收信號取樣之二個最南有效位元。因此，藉由確保來自該量化之雜訊貢獻實質低於所接收 k號之雜訊’可確保使用所決定的量化位準之接收信號取樣的壓縮不會顯著降級該通訊之效能。因此，可以一減少之通訊資源要求達成一改良之效能。該量化處理器209輕合至一發射單元211，來自該量化處理器209之已量化信號取樣係饋送至該發射單元2U。該發射單元211產生一包括該等已量化信號取樣之資料封包， 120655.doc -17 - 200807932 並將此資料封包發送至該MT 1 〇3。在該實例中’該發射單元21丨係配置成使用不同於來自該BS 101之通訊所使用的一通訊標準將該資料封包傳達至該MT 103。具體言之，該發射單元211係配置成使用一範圍比該BS 101更短之範圍的一通訊技術進行通訊。

在此特定實例中，該發射單元21 i係配置成使用一 IEEE 802· 11 (例如· IEEE 802.11a、b或η)通訊標準或一超寬頻 (UWB)通訊標準與該Μτ 1〇3通訊。因此，該系統提供一種返径，其可利用不同通訊標準之個別利益與特徵，且其尤其允許使用短範圍通訊鏈結，以改良寬範圍通訊系統的效能。除了該等已量化取樣，此外，該發射單元211在該資料封包中包含各種資訊。尤其，該發射單元21丨可包含每量化取樣之位元數及所發送之量化取樣之數目的一指示，以便允許该MT 103從該資料封包擷取該等取樣。此外，為了較複雜之量化（例如一非均質或非線性量化），該資料封包可包含例如使用之實際量化位準、使用之削波位準等資訊0 在某些具體實施例中，該發射單元211進__步提供所接收信號之信號雜訊比的-指示。當組合接收自該rs⑼之信號與在該MT 103直接接收自兮1Λ1 ^ 牧丧叹目該BS 1〇1之信號時，該Μτ 103可使用此值。例如，在該牡忑ΜΤ 103組合信號之前，可加權來自該RS 105之的已量化作缺 G1口說取樣，以回應該信號雜訊比。 120655.doc •18- 200807932 在某些具體實施例中，該發射單元2i 1亦se*置成用以選擇傳輸格式，以回應該RS 105與該MT 103間之通訊鏈結 2鏈、α w貝。例如，對於一低鏈結品質，可使用一強健錯誤枝正碼，而且對於一高鏈結品質，可使用-微弱錯誤校正碼。圖3更詳細說明該MT 103。包括一寬範圍接收前端301，其接收來自該Bs 101之無線電信號，並著手濾波、放大及降頻轉換該信號，如熟諳此技術者人士將知。在該實例中，該寬範圍接收前端301之輸出係一類比複合基頻信號。 ^亥見範圍接收如端3() 1搞合至一類比至數位轉換器3，其取樣該類比複合基頻信號，以產生一接收信號取樣流。該類比至數位轉換器303係一高精確度轉換器，其產生每取樣的一固定位元數。該類比至數位轉換器3〇3之典型解析度係母取樣8、1 〇或12位元。該取樣率端視所接收信號鲁之頻寬’而且通常選擇成該信號的兩倍頻寬以上，以便滿足尼奎斯（Nyquist)準則。應了解：對於一複合基頻信號，該類比至數位轉換器 303可包括兩個平行類比至數位轉換器，或者可交替取樣工及Q頻道的一單一類比至數位轉換器。因此，該等MT 103及RS 105包括類似（或功能上實質一樣）之接收前端，以產生時域複合基頻取樣。此外，在該實例中，該MT包括一第二天線，其具有_ 關聯之寬範圍接收前端305，及用以產生一第二時域複合 120655.doc -19- 200807932 基頻取樣流之類比至數位轉換器307。該MT 103尚包括一短範圍接收器309，其可在該短範圍通訊鏈結上接收來自該RS 105之資料封包。具體言之，該短範圍接收器309可為一 IEEE 802.11或超寬頻接收器。該短範圍接收器309使用來自該RS 105之資訊進一步剖析接收的資料封包，而且從該資料封包擷取已量化信號取樣。因此，該短範圍接收器309之輸出係對應於該RS 1〇5所接收之時域複合基頻信號取樣的已量化信號取樣。 _ 該短範圍接收器309及該兩類比至數位轉換器3〇3、3〇7 進一步耦合至一多輸入多輸出接收處理器311，其使用來自該RS 105之已量化信號取樣及該MT 103本身所產生之兩組信號取樣而執行發射自該B S 101之信號的一多輸入多輸出（ΜΙΜΟ)接受。此外，在某些具體實施例中，該ΜΤ ι〇3 可配置成用以接收來自複數個不同中繼之信號取樣，而且該多輸入多輸出接收處理器311可配置成在該多輸入多輸出接收中包含來自多個或所有此等中繼之接收的信號取樣。在一多輸入多輸出系統中，通訊係基於複數個發射及接 _ 收天線。具體言之，與僅從空間分開之發射天線提供分集，不同，多輸入多輸出技術之每一天線利用發射器，其具有至>部分分離之發射電路，因而可從該等天線中的每一者舍射不同的子信號。該等接收器可從複數個接收天線接收仍说且可執行一聯合偵測（joint detection)，其會考慮到該複數個發射天線及接收天線之數目與個別特徵。此可實質 120655.doc -20- 200807932 改良該蜂巢式通訊系統之頻譜效率。在一多輸入多輸出系統中，於該發送及接收端提供多重天線，以便開拓個別發射及接收天線間之頻道中的變化，以改良該頻譜效率。此類系統中，不同資料流在不同發射天線但在相同頻率上同時發送。因此，不同天線所發射之信號將彼此干擾。尤其，一接收天線將不僅接收該等信號之一，而且將接收所有發射自該發射器之平行信號。接收天線q所接收之信號可藉由以下表示： = ⑺\⑺ ρ=ι 其中hqp(t)為發射天線p與接收天線q間之通訊頻道的頻道轉移函數’ sp(t)為天線p所發射之信號，而且n為發射天線數目。因此’該接收器所接收之總接收信號可藉由以下表示： X (〇 = H{t)S{t) 其中X⑴表示具有第q元素Xq⑴之向量，η⑴表示具有第（q， P)元素hqp(t)之矩陣，而且S(t)表示具有第p元素Sp⑴之向量。因此，發射之信號可從接收之信號及從每一發射天線至每一接收天線之頻道的頻道估計加以估計。例如，一般已知多輸入多輸出接收器係藉由使用一最小平方法或一強制歸零（zero-forcing)技術而決定該等已發射信號。以此方式，該接收器執行從該複數個發射天線發射而且在該複數個接收天線接收之彳§说的一聯合彳貞測。理論及實務研究已 120655.doc -21- 200807932 顯示多輸入多輸出技術可提供實質改良之頻譜效率，而且了 ^致該通訊糸統的·一顯著增加之容量。在所述實例中，該BS 101因而包括複數個發射天線（圖i 中顯示為四個），其可使用多輸入多輸出技術與該旭丁 1〇3 進行通訊。若未利用任何中繼，則該多輸入多輸出通訊變成四個發射天線其一及兩個接收天線。然而，若利用該RS 105，則該多輸入多輸出通訊有效變成四個發射天線其一及三個接收天線。此外，該RS 105之天線可位於一較有利位置，藉以提供一更高效能之改良。因此，所述系統允許改良之效能，同時減少將該等取樣從該RS 105通訊至該MT 103中的額外負擔及資源要求。此外，該等取樣之壓縮係藉由一高度有效但複雜度極低之途徑加以執行。以下說明該量化位準處理器207如何決定該等量化位準的一特定實例。在該實例中，使用具有相等大小量化間隔的一均勻量化。在該實例中，於該RS 105之量化所要求的位元數nQRs係從以nQ，RS位元表達一 A/D轉換器之信號對量化加削波雜訊之比而決定。請注意：該量化處理器209不僅量化有用的信號，亦量化熱雜訊，該熱雜訊在低信號雜訊比將變得不可忽略。以下，<表示該正交分頻多工信號取樣之變異數，<表示該雜訊變異數。因此，該等接收信號取樣之總變異數為 120655.doc -22- 2\ 200807932 如前面所陳述，該等取樣之信號雜訊比101〇g1() ^•的一指 \ση) 日示可包含於發送至該ΜΤ 103之資料封包中。

假設：正交分頻多工信號及該熱雜訊兩者係各別具有變異數〜2及σ〗之高斯（Gaussian)分布，則信號率失真理論陳述（參閱例如 1991 年之 T. Cover、J.A

Thomas之「資訊論之要素」）： 1, σ2 WQ,RS =2l〇^2~

其中D係該量化加削波雜訊變異數，亦即：D對應於該量化所造成之雜訊貢獻。再者，在該實例中，該量化位準處理器207使用以下簡單約束··該量化雜訊貢獻之信號雜訊比應高於所接收信號的信號雜訊比達m dB，亦即： i〇i〇gi〇

frr2、 u s lDJ = 101〇gl〇 as [anJ + m (當強制iiq，rs為一整數時）此引向：

lQfRS ln(10) 201n(2) 101og 10 + lOlog 10 明主意··此係樂觀的，因為其要求該量化區的一最佳位置 ;^而，假設：具有[-E; 初悲乾圍且Ε=Κ·σ之均勻量化步階，其中Κ為該A/D之後退操作點。此情況中該量化步階大小為。

2^Q.RS 120655.doc -23- 200807932 然後可將該量化雜訊變異數表達成： σΛ erf 該削波雜訊可給定為： σΝσ1(ι^2Κ®-ίΚ·τΙ 而且該總失真給定為：

該最佳之信號對量化加削波雜訊之值可藉由最大化相對於該A/D後退操作點Κ之比^而獲得。下列表格指示一給定位元數可達成之信號加熱雜訊對量化加削波雜訊之比。 nQ5RS 1 2 3 4 5 6 7 ίσ2] UJ (dB) IDEAL 8·6 17.3 26.0 34.7 43.4 52.1 60.8 {Dj (dB) CONST 7.2 10.8 15.1 19.8 24.7 29.9 35.2 因此，對於大約為15至20 dB之所接收信號的信號雜訊比，可將位元數減少為4至6位元，而未顯著降級該效能。應了解：該接收信號雜訊與該量化雜訊貢獻間所強加之容忍限度係相衝突之要求間的一折衷。

具體言之，該容忍限度愈高，該壓縮/量化造成的降級愈少。然而，該容忍限度愈低，位元數愈低，因而該RS 120655.doc -24- 200807932 105與該ΜΤ 103間之通訊所要求的資源愈低。因此，某些具體實施例中，該通訊系統可包括動態修正端視目前條件而使用之容忍限度的功能性。例如，某些具體實施例中，決定該容忍限度，以回應該第一通訊單元與該第二通訊單元間一通訊鏈結的一容量測量值。該容量測量值可為例如在該短範圍空中介面上之通訊之目前可用容量的一測量值，及/或此通訊所使用之空中介面的一負載指示。如一簡單實例，可增加該容忍限度而成為低負載指示，因為此可指示較多資源可用，因而較多容量用以通訊一較大位元數。然而，對於高負載指示，可使用一低容忍限度’其導致通訊較少資料位元，但該資料壓縮造成一較高降級。在某些具體實施例中，決定該容忍限度，以回應該BS 101與該ΜΤ 103間之合併通訊的一容量測量值。具體言之，該BS 101與該ΜΤ 103間之通訊的容量測量值係一組合容量，其考慮從該BS 101至該ΜΤ 103之直接通訊’以及從該BS 101至該RS 105與從該RS 105至該ΜΤ 103 之通訊兩者。

尤其，可依照該容忍限度的一函數決定從該BS 101至該 ΜΤ 103之通訊的一總體資源利用。此資源利用將包含來自從該BS 101至該ΜΤ 103及從該RS 105至該ΜΤ 103之通訊的貢獻。例如，增加該信號雜訊比容忍限度將對來自該BS 120655.doc -25- 200807932 101之通訊造成一潛在較低杳嗎4丨低貝源利用（由於來自該中繼鏈結之改良貢獻，其要求較少功率、，彳日料〜斗刀手），但對從該RS 105至該ΜΤ 103之通訊造成一較高資源利用件，不同容忍限度值可為最佳，算考慮目前頻道條件之不同容忍。因此，端視正確頻道條而且該系統可包括用以計限度之合併資源利用的功能性。然後可使用提供最低她㈣次取1以總體貝源利用之容忍限度值。應了解：該容忍限度之決定^r A t"人& 又心厌疋可在任何合適位置（包含在

i〇5)決定。例如，該MT 該BS 101、該MT 103及/或該Rs

103可從所接收信號決定頻道條件資訊，並將其傳達至該 BS 101，該BS 101可著手決定該容忍限度i。然後可將此值傳達至該RS 105，該RS 105可著手應用決定之值。在上述實例中，該RS 105僅含有一天線，藉以為一4χ2 至一 4x3通訊之多輸入多輸出通訊的一增量作準備。然而，應了解：其他具體實施例中，該RS 1〇5可包括複數個天線，而且可使用相同途徑產生每一天線的一分離量化信號取樣流。此類情況中’不同天線之取樣係發送至該MT 1 〇3，其中將其包含於該多輸入多輸出接收中。因此，在該RS 1〇5使用複數個天線可進一步改良該通訊。例如，對於該1 〇5 之兩天線’該通訊可有效相似一典型4x4多輸入多輸出通訊0 在此類具體實施例中’該資料封包可包含該RS 1 〇5之天線數的一指示，該天線數允許該MT 103擷取所接收資料及修正該多輸入多輸出接收，以匹配該天線數。 12D655.doc -26· 200807932 雖然若個別執行每一天線之自動增益控制，已量化信號本身可具有相同變異數，但由於不同頻道條件，不同天線的信號雜訊比將變化。因此，該資料封包將包含每一個別天線的一信號雜訊比指示。類似地，可個別決定每一天線之量化但準，以便不同地量化/壓縮不同天線的已量化信號取樣。圖4說明一種用於一通訊系統之通訊方法的一實例。該方法可施加於上述系統。該方法起始於步驟401，其中一第一通訊單元的一接收前端藉由接收發射自一來源通訊單元的一第一信號而產生第一接收k號取樣。該等第一接收信號取樣對應於從至少一天線所接收之信號的降頻轉換時域信號取樣，步驟401之後是步驟4〇3，其中產生該等第一接收信號取樣的一雜訊指示。步驟403之後是步驟405，其中決定該等第一接收信號取 φ 樣之篁化位準，使得從使用相對於該雜訊指示之量化位準進行里化該4第接收^號取樣所致的一雜訊貢獻符合一準則。 • 步驟405之後是步驟4〇7，其中已量化信號取樣係藉由使 * 帛所決定之量化位準進行量化該等第-接收信號取樣而產生。步驟407之後是步驟彻，其中已量化信號取樣係從該第一通訊單元發射至一第二通訊單元。步驟409之後是步驟411，其中該第二通訊單元接收來自 120655.doc -27- 200807932 該第一通訊單元之已量化信號取樣。步驟411之後是步驟413，其中第二接收信號取樣係藉由接收發射自該來源通訊單元之第一信號而產生。步驟413之後是步驟415，其中回應該等第二接收信號取樣及該等已量化信號取樣，執行該第一信號的一多輪入多輸出（ΜΙΜΟ)接收。

應明白，基於清楚起見，以上說明已參考不同功能單元與處理器說明本發明之具體實施例。然而，應明白，在不同功能單元或處理器之間可使用任何適合的功能性分佈，而不背離本發明i如，所述藉由獨立處理器或控制器加以執行的功能性亦可藉由相同處理器或控制器加以執行。因此，應將參考特定功能單元僅看作參考適於提供所述功月b I·生之構件’而不疋指不嚴格的邏輯或實體結構或組織。可用任何適當形式，包括硬體、軟體、㈣或其任何组合實施本發明。本發明可視需要至少部分實施成在一或多個資料處理器及/或數位信號處理器上運行的電腦軟體。可用任何適當方式以實體性、功能性及邏輯性實施本發明之具體實施例的元件及組件。 0 一丄干事灵上，功能性可實施在單 :早2複數個單元中或作為其他功能單元之部分。如此’本發明可實施在單_單元中，或可能配於不同單元及處理器中。匕上刀儘f已結合某些具體實本文所提出的特定形式。 ik附申睛專利範圍的限制知例來說明本發明，其並不限於更確切而言，本發明之範疇僅受。此外，儘管一特徵可能看似已 120655.doc 28- 200807932 結合特定具體實施例力 J加以呪明，但熟習此項技術者應明白，所述具體實施例之久話姑I π >沾種特彳政可依據本發明加以組合。申請專利範圍中，術言丑「白人 w. 包^」並不排除其他元件或步驟之存在。 f外’儘管已單獨列出，複數個構件、元件或方法步驟可猎由（例如）單—單元或處理器來實施。另外，儘管個別特徵可包含在不同請求項中， f貝甲佴疋此專特徵可加以有利地組合’並且不同請求項中的内含物並不暗示特徵之組合係不可行及’或不利。此外，於-請求項類別中包括一特徵並不暗不限於此而指示該特徵同樣適合於其他靖求項類別。此外’特徵於中請專利範圍中的次序並不暗示使该等特徵工作必須採用的任何特定次序，特定言之，方、請求項中個別㈣之次序並科7^須以此次序執行= 步驟〇相反，可以任何合適的次序執行該等步驟〇 / 【圖式簡單說明】本發明之具體實施例已僅藉由範例並參考圖明，其中：了从吞兄圖1係一無線通訊系統之一說明；圖2係一根據本發明之某些具體說明；只她例之通訊單元的一圖3係一根據本發明之某也具體督木一，、菔霄施例之通訊單說明；以及說明圖4係-根據本發明 <某些具體實施例之通訊方法的 120655.doc -29- 200807932 【主要元件符號說明】 101 基地台 103 行動終端機 105 中繼台 201 類比接收前端 203 類比至數位轉換器 205 雜訊處理器 207 量化位準處理器 209 量化處理器 211 發射單元 301 、 305 寬範圍接收前端 303 、 307 類比至數位轉換器 309 短範圍接收器 311 多輸入多輸出接收處理器 -30- 120655.doc

Claims

200807932 十、申請專利範圍： 1. 一種通訊系統，其包括：一第一通訊單元，其包括：一接收前端，其藉由接收發射自一來源通訊單元的一第一信號而產生第一接收信號取樣，該等第一接收信號取樣對應於藉由該第一通訊單元之至少一天線所接收的一信號之降頻轉換時域信號取樣，

用以產生該第一接收信號取樣的一雜訊指示之構件，决疋構件，用以決定該等第一接收信號取樣之量化位準’使得從使用相對於該雜訊指示之量化位準進行量化該等第一接收信號取樣所致的一雜訊貢獻符合一準則，藉由使用所決定之量化位準而量化該等第一接收信號取樣以產生已量化信號取樣之構件，及發射構件，用以將該等已量化信號取樣發射至一第二通訊單元；以及該第二通訊單元，其包括：用以接收來自該第一通訊單元之已量化信號取樣的構件，用以藉由接收發射自該來源通訊單元之第一信號而產生第二接收信號取樣的構件，以及接收構件，用以回應該等第二接收信號取樣及該等已量化信號取樣，而執行該第一信號的一多輸入多輪 120655.doc 200807932 出（ΜΙΜΟ)接收。 2.如請求们之通訊系統，其中該準則包括該雜訊指示超過該雜訊貢獻達一第一容忍限度的一要求。 3·如請求項2之通訊系統’其中該通訊系統包括用以回應該來源通訊單元與該第二通訊單元間之通訊的—容量測量值而決定該第一容忍限度之構件。 4.如請求項2或3之通訊系統，其中該裝置包括用以回應該弟通訊單元與该第二通訊單元間一通訊鏈結的一容量測量值而決定該第一容忍限度之構件。 5·如請求項1、2或3之通訊系統，其中該雜訊貢獻包括來自量化雜訊的一貢獻及來自削波雜訊的一貢獻。 6·如請求項1、2或3之通訊系統，其中該等第一接收信號取樣係複合基頻取樣。 7·如請求項1、2或3之通訊系統，其中該發射構件係進一步配置成用以發送每已量化取樣之一位元數的一指示。 8·如請求項1、2或3之通訊系統，其中該發射構件係進一步配置成用以發送一已發送之已量化取樣數的一指示。 9· 一種中繼通訊單元，其包括：一接收前端，其藉由接收發射自一來源通訊單元的一第一信號而產生第一接收信號取樣，該等第一接收信號取樣對應於接收自至少一天線之一信號的一降頻轉換時域信號取樣；用以產生該等第一接收信號取樣的一雜訊指示之構件； 120655.doc • 2 - 200807932 決定構件，用以決〜、义该等第一接收信號取樣之量化位準’使得從使用相對於野於該雜訊指示之量化位準進行量化 w亥荨第接收仏號取樣所致的一雜訊貢獻符合一準則；用以藉由使用所決定之量化位準而量化該等第一接收 k號取樣以產生已量化信號取樣之構件；以及發射構件，用以將該等已量化信號取樣發射至一第二通訊單元。

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