TWI398111B - 一種適用於一通訊系統之資料傳輸方法與傳輸器 - Google Patents

一種適用於一通訊系統之資料傳輸方法與傳輸器 Download PDF

Info

Publication number
TWI398111B
TWI398111B TW098112276A TW98112276A TWI398111B TW I398111 B TWI398111 B TW I398111B TW 098112276 A TW098112276 A TW 098112276A TW 98112276 A TW98112276 A TW 98112276A TW I398111 B TWI398111 B TW I398111B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
antenna
state information
channel state
selecting
channel
Prior art date
Application number
TW098112276A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201001948A (en
Inventor
Hsi Pin Ma
Chien Jen Huang
Jen Yuan Hsu
Pang An Ting
Original Assignee
Ind Tech Res Inst
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ind Tech Res Inst filed Critical Ind Tech Res Inst
Publication of TW201001948A publication Critical patent/TW201001948A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI398111B publication Critical patent/TWI398111B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0417—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0602—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using antenna switching
    • H04B7/0608—Antenna selection according to transmission parameters
    • H04B7/061—Antenna selection according to transmission parameters using feedback from receiving side
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0691—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using subgroups of transmit antennas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

一種適用於一通訊系統之資料傳輸方法與傳輸器
本發明主要關於一種多重輸入輸出通訊系統，特別係有關於一種多重輸入輸出收發器之天線選擇方法。
從無線通訊理論發展以來，大部分通訊系統皆使用一種單一輸入單一輸出之傳輸方法，意即在傳送端與接收端皆使用單一天線，然而，隨著對通訊系統之傳輸速度與可靠度的要求日益提升，多重輸入輸出通訊系統因為能在多路徑傳輸之無線通道提供相當高速的傳輸速率，所以逐漸成為一個受矚目的解決方案。
在一個多重輸入輸出通訊系統中，傳送端與接收端皆可使用多個天線，其中，不同的資料串流可由不同的天線進行傳輸，因此可以透過多個天線所提供的空間多工提升資料傳輸速率；並且/或者讓同樣的資料串流透過不同天線進行傳輸以增加無線通道之多樣性。
對於一個多重輸入輸出通訊系統來說，要能夠大幅改善位元錯誤率(Bit Error Rate，BER)但同時又保有高傳輸速率，就會遇到硬體及與系統複雜度的重要的考量，因為每個天線都需要依附於一射頻鏈(RF chain)，並包含調變器、類比數位轉換器、數位類比轉換器、低噪音增益器、降頻轉頻器等。
所謂的天線挑選是從所使用的大量低價天線元件中挑選出一較佳的天線組合進行資料的傳送與接收，如此一來，就可以使用較少的射頻鏈元件。且研究顯示在空間多工系統中使用天線挑選所獲得的多樣性等同於從使用所有的天線元件的多樣性。
根據本發明之一實施例，本發明提供了一種應用在通訊系統的資料傳輸方法，包括以一第一前期編碼方法編碼至少一資料符元，該第一前期編碼方法包括從一第一通道狀態資訊(CSI)中得到一前期編碼器；挑選能夠最大化上述第一通道狀態資訊之至少一天線，上述天線之選擇係由一第一挑選方法所決定；以及透過上述天線傳輸上述資料符元。
本發明之另一實施例提出了一種應用在多重輸入輸出通訊系統之傳輸器，該傳輸器包括一前期編碼器單元，被耦接以接收至少一資料符元，並且利用一第一通道狀態資訊進行以一第一前期編碼方法編碼上述資料符元；以及一天線挑選單元，被耦接以接收上述第一通道狀態資訊，並且被配置以挑選能夠最大化上述第一通道狀態資訊之至少一天線，其中上述天線係由一第一挑選方法所挑選。
上述發明內容和接下來的實施方式僅為本發明之範例與說明，然其並非用以限定本發明的範圍，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。
接下來的實施方式中雖然以「耦接」以及「連接」等用詞描述特定元件之間的關係，但這兩個用詞並不一定具有相同之意義，尤其是在某些特別的實施例中。「連接」和「耦接」可用來指示兩個或兩個以上的元件彼此之間實質上或電子上的相連關係，然而，「耦接」一詞亦可代表兩個或兩個以上的元件彼此之間並非是實質上的相連，但仍能互相配合、溝通、或互動。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100。多重輸入輸出通訊系統100包括一傳輸器102與一接收器104，傳輸器102可為一基地台的部分元件，接收器104可為一無線網路存取點之部分元件，相反地，傳輸器102亦可為一無線網路存取點之部分元件，而接收器104可為一基地台的部分元件。基地台可為一固定或移動式的收發器，在一特定範圍內與一個或一個以上的無線網路存取點溝通或交換資料，而無線網路存取點可為一固定或移動式的通訊設備，例如一行動電話、一個人電腦、一電視收訊器、一數位音樂播放器、一個人數位助理器(PDA)、或其他具備無線通訊能力之影像、音訊、或資料設備。
傳輸器102可包括複數傳輸天線106、108、以及110，接收器104可包括複數接收天線112、114、以及116，為了方便描述，圖1中的多重輸入輸出通訊系統100包括了三個傳輸天線與接收天線，然而，一個傳輸器或一個接收器可包含任何數量的傳輸天線或接收天線，因此，本發明之多重輸入輸出通訊系統並非侷限於此實施例所揭示之天線數量。為了方便描述，接下來的敘述假設傳輸器102可包括MT 個天線元件，且可從該MT 天線元件中挑選出Mt 個傳輸天線()，接收器104可包括MR 個天線元件，且可從該MR 天線元件中挑選出Mr 個接收天線()。一傳輸天線與一接收天線可被定義為一個耦接在對應射頻鏈之天線元件。
資料可透過一通道105(例如一無線通道)傳送至接收器104，通道105可用一通道矩陣H表示，且通道矩陣H由通訊路徑h11 、h12 、…、h1Mt 、h21 、h22 、…、h2Mt 、hMr1 、hMr2 、…、hMrMt 等所組成，hAB 亦可代表通道矩陣H之一通訊路徑(傳輸天線B至接收天線A)之通道係數，其中，。
傳輸器102可被耦接以接收一輸入位元串流118，以下將說明傳輸器102可包括各種功能單元以實現處理位元串流118以及產生複數傳輸符元(x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x Mt )，並透過傳輸天線，例如傳輸天線106、108、以及110，傳輸該傳輸符元。相同地，接收器104可包括各種功能單元用以處理接收天線，例如接收天線112、114、以及116，所接收到的符元(y 1 ,y 2 ,y 3 ,...,y Mr )，並產生一輸出位元串流120，在一理想的假設傳輸狀態下，位元串流118應等同於位元串流120。
在接下來的敘述中所提及的傳輸器102與接收器104所包含的各種功能單元，在實作上可互相獨立或任意組合在硬體或軟體中，執行於一或多個硬體構件，例如處理器、特定應用積體電路(ASIC)、或其他硬體構件，或上述構件之任意組合。
傳輸訊號x (x =[x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x Mt ]T ，x 係一具有M t 個元素之縱列向量)可透過通道105傳輸至接收器104，傳輸出的訊號x可能在其通過通道105的過程中被修改而產生一修改訊號y (y =[y 1 ,y 2 ,y 3 ,...,y Mr ]T ,y 係一具有M r 個元素之縱列向量)，在接收器104端所收到的修改訊號y可表示為：
y =Hx +n　(1)
上述公式中，H即為上述通道矩陣，而n為一複數(complex)加成性白高斯雜訊(additive white Gaussian noise)向量，上述複數加成性白高斯雜訊向量具有獨立且相同分佈(i.i.d)之複數元素且每個元素之平均值為0、變異值為，而訊號雜訊比(Signal to Noise Ratio，SNR)可定義為。
如第1圖所示，傳輸出的訊號x 可被通道矩陣H與雜訊n所修改，因為通道矩陣H與雜訊n可為非常數(non-constant)，在傳輸器102取得通道105之通道狀態資訊可協助將傳輸錯誤率最小化並且提高通道105之傳輸容量，通道105之通道狀態資訊可於接收器104估算得到，並透過溝通傳遞給傳輸器102，通道105之通道狀態資訊可包括通道矩陣H之一估計值。
為了進一步提升多重輸入輸出通訊系統100之傳輸容量與位元錯誤率上的效能表現，傳輸器102可透過各種前期編碼方法，例如一基於最小均方誤差(Minimum Mean Square Error，MMSE)之前期編碼方法、一基於最大概似(Maximum likelihood，ML)之前期編碼方法、或其他此類的前期編碼方法，以編碼輸入位元串流118中的資料符元，然後產生傳輸符元(x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x Mt )，上述各種前期編碼方法可使用通道105之通道狀態資訊以增進傳輸訊號x 之強健度。可實作於傳輸器102上的前期編碼方法將於第2圖進一步說明。
在某些實施例中，訊號x =[x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x Mt ]T 中的每個元素可透過傳輸器102中M t 個天線中的不同天線傳輸至接收器104，如第1圖所示，通道105的每個通訊路徑可包括一不同之通道係數，由於通道矩陣H可包括所有通訊路徑(hAB ，其中A{1,2,...,Mr }，B{1,2,...,Mt })之通道係數，通道105在傳輸器102之通道狀態資訊可進一步用以挑選最佳的通訊路徑(意即從傳輸器102所具有的MT 個天線元件中挑選出具有一或多個天線元件之較佳集合)。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100之高階功能方塊圖。如第2圖所示，傳輸器102可包括一調變與多工單元204，調變與多工單元204可被耦接以接收輸入位元串流118，並且被配置將輸入位元串流118分為Mt 個位元串流，然後進一步使用一調變群集方法，例如相位偏移調變法(Phase Shift Keying，PSK)、16-陣列正交振幅調變法(16-QAM)、64-陣列正交振幅調變法(64-QAM)、或其它調變方法，將Mt 個位元串流對應至一組資料符元(s 1 ,s 2 ,s 3 ,...,s Mt )。
傳輸器102可進一步包括一前期編碼單元206，前期編碼單元206可被耦接以接收資料符元(s 1 ,s 2 ,s 3 ,...,ｓ Mt )並且被配置以產生傳輸符元(x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x Mt )。對照至第1圖，前期編碼單元206可被配置以各種前期編碼方法編碼資料符元(s 1 ,s 2 ,s 3 ,...,s Mt )而產生傳輸符元(x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x Mt )。
前期編碼單元206可透過一前期編碼器F編碼資料符元(s 1 ,s 2 ,s 3 ,...,s Mt )，使得：
x =Fs 　(2)
其中x =[x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x Mt ]T (如先前所述)，s (s=[s 1 ,s 2 ,s 3 ,...,s Mt ] )是一個具有Mt 個元素的符元向量，而F是一個M t x M t .的矩陣，從方程式(2)可進一步將方程式(1)中的接收訊號表示為：
y =HFs +n　(3)
前期編碼單元206可被耦接以透過一回饋通道230接受通道105的通道狀態資訊，回饋通道230包括一通道，可向傳輸器102溝通以傳遞從接受器104所產生的通道105之一估計值，前期編碼單元206可使用從回饋通道230所收到的通道狀態資訊去產生前期編碼器F，從方程式(3)可以發現，前期編碼單元206可用一種使通道105影響降低的方法產生前期編碼器F，前期編碼單元206可實作的一種前期編碼方法就是幾何平均分解方法(Geometric Mean Decomposition，GMD)。
通道矩陣H的幾何平均分解可表示為：
其中通道矩陣H是在接收器104所產生的通道105的一估計值，並且該估計值透過回饋通道230被傳遞至傳輸器102，Q和PGMD 可為包括複數正交縱列之么正矩陣(unitary matrix)，. Ｈ 表示一赫米特轉置，而R為一M t 乘M t 的實數上三角矩陣且其對角線上的元素皆等於通道矩陣H之正奇異值(singular value)之幾何平均值，矩陣R的對角線元素可表示為：
其中σi 是通道矩陣H第i個非零的奇異值。
在一實施例中，前期編碼單元206可挑選前期編碼器F為PGMD 以編碼符元向量s，因此從方程式(3)與(4)可得到：
y =QRs +n　(6)
既然Q為一么正矩陣，同時把方程式(6)的等號兩邊都乘上QH 可得到：
當使用了一完美干擾消除(Perfect Interference Cancellation)的連續干擾消除(Successive Interference Cancellation，SIC)方法時，方程式(7)可進一步表示為：
如先前於第1圖所討論到的，傳輸器102可進一步包括一天線挑選單元216，天線挑選單元216可被耦接以接收通道105的通道狀態資訊，並且被配置以從MT 個天線元件中挑選出具有Mt 個天線元件之較佳集合。從方程式(8)可發現，天線挑選單元216所挑選的Mt 個天線元件必須能夠使矩陣R的對角線元素得以最大化。天線挑選單元216所實作的天線挑選方法於稍後再詳加說明。
如第2圖所示，傳輸器102可進一步包括一天線切換單元208，天線切換單元208可被耦接以接收從天線挑選單元216所挑選出具有Mt 個天線元件之最佳集合，並且被配置以耦合Mt 個適當的射頻單元(例如射頻單元210、212、以及214)與其所對應之Mt 個挑選出的天線元件，然後訊號x就可透過挑選出的Mt 個傳輸天線傳送至接收器104。
接收器104可透過耦接至Mr 個射頻鏈(例如射頻鏈218、220、以及222)的Mr 個接收天線接收訊號y，接收器104可進一步包括一偵測單元224，偵測單元224可被耦接以接收訊號y並且被配置以產生一估計符元向量。在一理想的假設傳輸狀態下，是等於s 的。接收器104亦可包括一解多工與解調變單元226，解多工與解調變單元226可被耦接以接收估計符元向量並且被配置以產生輸出位元串流120。
如先前所提到的，因為通道105於傳輸器102與接收器104的通道狀態資訊可幫助提升多重輸入輸出通訊系統100之效能，所以接收器104可包括一通道狀態資訊產生器單元228。通道狀態資訊產生器單元228可被耦接以接收來自傳輸器102的資料，並且被配置以產生通道105之估計值(即為通道狀態資訊)，舉例說明，通道狀態資訊產生器單元228可從傳輸器102所傳送的領航信號(可包括共同領航資料)產生通道105的通道狀態資訊。由於領航資料在接收器104端被視為已知資訊(priori information)，因此通道狀態資訊產生器單元228可經由比對所接收的領航資料與被視為已知資訊的領航資訊而產生通道105的估計值。
偵測單元224可被耦接以從通道狀態資訊產生器單元228接收通道105的通道狀態資訊，如先前所述，由通道狀態資訊產生器單元228所產生的通道105的通道狀態資訊可經由回饋通道230傳遞至傳輸器102，所以為了進一步提升資料傳輸速率以及降低接收錯誤，偵測單元224可被配置以實作一利用通道105的通道狀態資訊之偵測方法。在一實施例中，偵測單元224可被配置以實作一最小均方誤差之垂直分層空時(Minimum Mean Square Error Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time，MMSE-VBLAST)偵測器。
可由偵測單元224實作的最小均方誤差之垂直分層空時偵測器可應用連續干擾消除方法與一最小均方誤差矩陣W 以偵測符元向量，用於連續干擾消除方法之最小均方誤差矩陣W 相同於擴充通道矩陣H ex. 之上三角矩陣，所以可得到：
其中是經由在擴充通道矩陣H ex. 執行幾何平均分解方法所得到的矩陣，擴充通道矩陣H ex. 可表示為：
其中是一個么正矩陣且是一個具有正實數對角線元素之上三角矩陣，解多工與解調變單元226可被耦接以接收估計符元向量並產生輸出位元串流120。
在某些實施例中，H ex. 可當作通道105的通道狀態資訊透過回饋通道230被傳遞至前期編碼單元206。如方程式(4)和(5)所提到的方式，前期編碼單元206可在H ex. 上實施幾何平均分解方法以取得前期編碼器F，H ex. 的幾何平均分解可表示為：
其中是么正矩陣，是半么正矩陣，是上三角矩陣，而I Mr 是單位矩陣，前期編碼單元206可挑選符合之前期編碼器。因為通道105的通道狀態資訊H =H ex. 且在方程式(3)的等號兩邊同時前乘(pre-multiply)以，一接收到的訊號就可用方程式(8)所提及的方式()表示，上三角矩陣的對角線元素可表示為：
而的對角線元素可進一步表示為：
所以可得到：
其中代表訊號干擾雜訊比(Signal-to-Interference-and-Noise Ratio，SINR)，從方程式(13)與(14)可發現，位元錯誤率的效能可藉由將最大化而提升。
如先前所述，為了提升多重輸入輸出通訊系統100之在位元錯誤率上的效能，天線挑選單元216可被配置以從MT 個天線元件中挑選出具有Mt 個天線元件之較佳集合。同時，可從方程式(12)、(13)、以及(14)發現，因為的值取決於H ex. ，天線挑選單元216可經由挑選一個能夠將的對角線元素最大化(意即將最大化)的矩陣Hsel 而挑選出具有‧Mt 個天線元件之較佳集合。
在某些實施例中，天線挑選單元216所使用的挑選標準可表示為：
其中是一個完整通道矩陣的子集合矩陣，具有M R 個接收天線元件和M T 個傳輸天線元件。
從方程式(15)可發現，天線挑選單元216挑選出具有Mt 個傳輸之最佳集合可經由以下的方式完成：計算所有可能的傳輸天線元件的行列式，然後挑選出能夠將的對角線元素最大化的一矩陣H pruned 。所以天線挑選單元216可在的條件下估計個傳輸天線元件組合。
然而，執行一窮舉行列式搜尋法(Full Exhaustive Determinant Search)，也就是估計全部的個傳輸天線元件組合以挑選出具有Mt 個傳輸天線之較佳集合，在某個實施例中，可在天線挑選單元216中實作一基於格蘭樞密特正交化(Gram-Schmidt Orthogonalization，GSO)的搜尋方法，以挑選出具有Mt 個傳輸天線之最佳集合。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之實作於天線挑選單元216中基於格蘭樞密特正交化搜尋法之流程圖。如第3圖所示，天線挑選單元216可接收通道105之通道狀態資訊(如：H ex. )，在步驟302，天線挑選單元216計算H ex. 中每個縱列的向量長度(2-norm)；在步驟304，天線挑選單元216挑選具有最大向量長度的縱列；在步驟306，天線挑選單元216針對所有挑選出的縱列之映零空間去挑選另一具有最大投影距離的縱列；在步驟308，判斷是否Mt 個縱列都已挑選過了，若否，則回到步驟306，天線挑選單元216針對所有挑選出的縱列之映零空間再挑選另一具有最大投影距離的縱列；若在步驟308判斷發現Mt 個縱列都已挑選過了，則該搜尋方法結束。然後天線切換單元208可將適當的射頻單元(例如射頻單元210、212、以及214)與對應至H pruned 中Mt 個縱列之Mt 個天線元件耦合在一起，並且把資料傳送至接收器104(此步驟未繪示)。
在一實施例中，為了使多重輸入輸出通訊系統100在訊號衰減環境中的位元錯誤率效能能夠提升，可在天線挑選單元216中實作一(n ,M t -n )修改格蘭樞密特正交化(m-GSO)方法以挑選具有Mt 個傳輸天線之較佳集合(n <M t )。第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之實作於天線挑選單元216中基於修改格蘭樞密特正交化搜尋法之流程圖。
如第4圖所示，天線挑選單元216可接收通道105的通道狀態資訊，在一實施例中，天線挑選單元216可將收到的通道105通道狀態資訊視為一擴充矩陣：
其中是一個具有M r 個接收天線元件和M T 個傳輸天線元件的完整通道矩陣。
在步驟402，天線挑選單元216計算中每個縱列的向量長度；在步驟404，天線挑選單元216挑選具有最大向量長度的縱列；在步驟406，天線挑選單元216針對所有挑選出的縱列之映零空間去挑選另一具有最大投影距離的縱列；在步驟408，判斷是否n 個縱列都已挑選過了，若否，則回到步驟306，天線挑選單元216針對所有挑選出的縱列之映零空間再挑選另一具有最大投影距離的縱列；若在步驟408判斷發現n個縱列都已挑選過了，則執行步驟410，天線挑選單元216根據如同方程式(15)所使用的方式計算個可能的行列式，以針對H T-AS 中剩餘的(M t -n )個縱列進行窮舉行列式搜尋法。然後天線切換單元208可將適當的射頻單元(例如射頻單元210、212、以及214)與對應至H T-AS 中Mt 個縱列之Mt 個天線元件耦合在一起，並且把資料傳送至接收器104(此步驟未繪示)。
如第4圖所示之基於修改格蘭樞密特正交化搜尋法，其運算(浮點運算)複雜度可表示為：
步驟404中的實數乘法運算(RM)次數：
2M T (M r +1)　(17)
步驟404中的實數加法運算(RA)次數：
2M T (M r +1)　(18)
步驟406中的運算次數：
其中(CM)表示複數乘法、(CA)表示複數加法、(RD)表示實數除法，且M =M T +M r ；另外：
步驟410中的運算次數可表示為：
上述天線挑選方法若採用窮舉行列式搜尋法或(2,2)修改格蘭樞密特正交化搜尋法，其各自的運算複雜度呈現於表格1中。表格1中的結果是以一個4乘4的空間多工系統在M t =4、M T =6(4乘6)，以及M t =4、M T =7(4乘7)的條件下進行方程式(17)-(20)之運算而得到。結果如表格1所示，修改格蘭樞密特正交化搜尋法所需要的計算複雜度較低。
第5a、5b、5c、以及5d圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100之訊號雜訊比與位元錯誤率曲線圖，縱軸為訊號雜訊比(單位：分貝)、橫軸為位元錯誤率。圖中的資料是來自於模擬在多重輸入輸出通訊系統100中執行本發明之各種天線挑選方法，多重輸入輸出通訊系統100的模擬係採用(2,2)的修改格蘭樞密特正交化方法並配合以下設定：4乘4的空間多工系統、16-陣列正交振幅調變法、M t =4、M T =5,6,7、以及n =2。
第5a圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100在一獨立且相同分佈之訊號衰減通道上的效能曲線圖。曲線501表示多重輸入輸出通訊系統100在未使用任何傳輸天線挑選方法(transmit antenna selection，T-AS)的情形下的系統效能；曲線502、503、以及504分別表示多重輸入輸出通訊系統100在使用4乘5、4乘6、4乘7的窮舉行列式搜尋法進行傳輸天線挑選時的系統效能；曲線505、506、以及507分別表示多重輸入輸出通訊系統100在使用4乘5、4乘6、4乘7的基於格蘭樞密特正交化搜尋法(GSO-based)進行傳輸天線挑選時的系統效能。
第5b圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100在一由3GPP-3GPP2所開發的空間通道模型(Spatial Channel Model，SCM)中的效能曲線圖。曲線501表示多重輸入輸出通訊系統100在未使用任何傳輸天線挑選方法的情形下的系統效能；曲線502、503、以及504分別表示多重輸入輸出通訊系統100在使用4乘5、4乘6、4乘7的窮舉行列式搜尋法進行傳輸天線挑選時的系統效能；曲線505、506、以及507分別表示多重輸入輸出通訊系統100在使用4乘5、4乘6、4乘7的基於格蘭樞密特正交化搜尋法進行傳輸天線挑選時的系統效能。
第5c圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100在一獨立且相同分佈(independent and identically-distributed，i.i.d.)之訊號衰減通道上的效能曲線圖。曲線501表示多重輸入輸出通訊系統100在未使用任何傳輸天線挑選方法的情形下的系統效能；曲線502、503、以及504分別表示多重輸入輸出通訊系統100在使用4乘5、4乘6、4乘7的窮舉行列式搜尋法進行傳輸天線挑選時的系統效能；曲線505、506、以及507分別表示多重輸入輸出通訊系統100在使用4乘5、4乘6、4乘7的基於修改格蘭樞密特正交化搜尋法(modified GSO-based)進行傳輸天線挑選時的系統效能。
第5d圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100在一由第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project，3GPP-3GPP2)所開發的空間通道模型(SCM)中的效能曲線圖。曲線501表示多重輸入輸出通訊系統100在未使用任何傳輸天線挑選方法的情形下的系統效能；曲線502、503、以及504分別表示多重輸入輸出通訊系統100在使用4乘5、4乘6、4乘7的窮舉行列式搜尋法進行傳輸天線挑選時的系統效能；曲線505、506、以及507分別表示多重輸入輸出通訊系統100在使用4乘5、4乘6、4乘7的基於修改格蘭樞密特正交化搜尋法進行傳輸天線挑選時的系統效能。
比對第5a圖與第5c圖(獨立且相同分佈之訊號衰減通道環境)、以及第5b圖與第5d圖(使用空間通道模型之環境)可發現，使用基於修改格蘭樞密特正交化搜尋法實作之傳輸天線挑選法(曲線505、506、以及507)在一特定訊號雜訊比的程度內降低了位元錯誤率，相較之下，改善了使用基於格蘭樞密特正交化搜尋法實作之傳輸天線挑選法(曲線502、503、以及504)的效能。此外，使用基於修改格蘭樞密特正交化搜尋法實作之傳輸天線挑選法(曲線505、506、以及507)與使用窮舉行列式搜尋法實作之傳輸天線挑選法(曲線502、503、以及504)具有相同的效能表現。
本發明雖以範例和多個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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．．．多重輸入輸出通訊系統
102．．．傳輸器
104．．．接收器
105．．．無線通道
106、108、110．．．傳輸天線
112、114、116．．．接收天線
118．．．輸入位元串流
120．．．輸出位元串流
204．．．調變與多工單元
206．．．前期編碼單元
208．．．天線切換單元
210、212、214、218、220、222．．．射頻單元
216．．．天線挑選單元
224．．．偵測單元
226．．．解多工與解調變單元
228．．．通道狀態資訊產生器單元
230．．．回饋通道
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100之高階功能方塊圖。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之實作於天線挑選單元216中基於格蘭樞密特正交化搜尋法之流程圖。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之實作於天線挑選單元216中基於修改格蘭樞密特正交化搜尋法之流程圖。
第5a圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100在一獨立且相同分佈之訊號衰減通道上的效能曲線圖。
第5b圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100在一由3GPP-3GPP2所開發的空間通道模型中的效能曲線圖。
第5c圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100在一獨立且相同分佈之訊號衰減通道上的效能曲線圖。
第5d圖係顯示根據本發明一實施例所述之多重輸入輸出通訊系統100在一由3GPP-3GPP2所開發的空間通道模型中的效能曲線圖。
100．．．多重輸入輸出通訊系統
102．．．傳輸器
104．．．接收器
105．．．無線通道
106、108、110．．．傳輸天線
112、114、116．．．接收天線
118．．．輸入位元串流
120．．．輸出位元串流
204．．．調變與多工單元
206．．．前期編碼單元
208．．．天線切換單元
210、212、214、218、220、222．．．射頻單元
216．．．天線挑選單元
224．．．偵測單元
226．．．解多工與解調變單元
228．．．通道狀態資訊產生器單元
230．．．回饋通道

Claims (13)

  1. 一種適用於一通訊系統之資料傳輸方法，包括：以一第一前期編碼方法編碼至少一資料符元，該第一前期編碼方法包括從一第一通道狀態資訊中得到一前期編碼器；挑選最大化上述第一通道狀態資訊之至少一天線，上述天線之選擇係由一格蘭樞密特正交化方法所決定；以及透過上述天線傳輸上述資料符元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之資料傳輸方法，其中以上述第一前期編碼方法編碼上述資料符元之步驟更包括以上述第一前期編碼方法為一幾何平均分解方法。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之資料傳輸方法，其中以上述第一前期編碼方法編碼上述資料符元之步驟更包括以上述第一通道狀態資訊為一通道之一估計值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之資料傳輸方法，其中上述挑選最大化上述第一通道狀態資訊之上述天線之步驟更包括：計算上述第一通道狀態資訊中每一縱列之一向量長度；挑選具有一最大向量長度之一第一縱列；針對所有挑選出的縱列之映零空間去計算上述第一通道狀態資訊中每一列之一投影距離；挑選具有一最大投影距離之一第二縱列；以及挑選對應於上述第二縱列之上述天線。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之資料傳輸方法，其中上述挑選最大化上述第一通道狀態資訊之上述天線之步驟更包括以上述第一挑選方法為一修改格蘭樞密特正交化方法。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之資料傳輸方法，其中使用上述修改格蘭樞密特正交化方法進行挑選上述天線之步驟更包括：以基於上述格蘭樞密特正交化的方法挑選至少一第一天線；以及以一窮舉行列式搜尋法挑選至少一第二天線。
  7. 一種適用於一多重輸入輸出通訊系統之傳輸器，包括：一前期編碼器單元，被耦接以接收至少一資料符元並且利用一第一通道狀態資訊進行以一第一前期編碼方法編碼上述資料符元；以及一天線挑選單元，被耦接以接收上述第一通道狀態資訊並且被配置以挑選最大化上述第一通道狀態資訊之至少一天線，其中上述天線係由一格蘭樞密特正交化方法所挑選。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸器，其中上述前期編碼器單元更包括以一第一前期編碼方法編碼上述資料符元，並且被配置以上述第一前期編碼方法為一幾何平均分解方法進行編碼上述資料符元。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸器，其中上述天線挑選單元挑選最大化上述第一通道狀態資訊之上述天線之步驟更包括：計算上述第一通道狀態資訊中每一縱列之一向量長度；挑選具有一最大向量長度之一第一縱列；針對所有挑選出的縱列之映零空間去計算上述第一通道狀態資訊中每一列之一投影距離；以及挑選具有一最大投影距離之一第二縱列，以及挑選對應於上述第二縱列之上述天線。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之傳輸器，其中上述天線挑選單元係使用一修改格蘭樞密特正交化方法為上述第一挑選方法以進行上述挑選最大化上述第一通道狀態資訊之上述天線之步驟。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之傳輸器，其中上述天線挑選單元使用上述修改格蘭樞密特正交化方法挑選上述天線之步驟更包括：使用上述格蘭樞密特正交化方法挑選至少一天線之步驟；以及使用一窮舉行列式搜尋法挑選至少一第二天線。
  12. 一種適用於一通訊系統之資料傳輸方法，包括：以一第一前期編碼方法編碼至少一資料符元，該第一前期編碼方法包括從一第一通道狀態資訊中得到一前期編碼器，該第一前期編碼方法為一幾何平均分解方法； 挑選最大化上述第一通道狀態資訊之至少一天線，上述天線之選擇係由一第一挑選方法所決定；以及透過上述天線傳輸上述資料符元。
  13. 一種適用於一多重輸入輸出通訊系統之傳輸器，包括：一前期編碼器單元，被耦接以接收至少一資料符元並且利用一第一通道狀態資訊進行以一第一前期編碼方法編碼上述資料符元，該第一前期編碼方法為一幾何平均分解方法；以及一天線挑選單元，被耦接以接收上述第一通道狀態資訊並且被配置以挑選最大化上述第一通道狀態資訊之至少一天線，其中上述天線係由一第一挑選方法所挑選。
TW098112276A 2008-05-06 2009-04-14 一種適用於一通訊系統之資料傳輸方法與傳輸器 TWI398111B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5097208P 2008-05-06 2008-05-06
US12/354,385 US8149946B2 (en) 2008-05-06 2009-01-15 Joint transceiver design for MIMO communications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201001948A TW201001948A (en) 2010-01-01
TWI398111B true TWI398111B (zh) 2013-06-01

Family

ID=41266857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098112276A TWI398111B (zh) 2008-05-06 2009-04-14 一種適用於一通訊系統之資料傳輸方法與傳輸器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8149946B2 (zh)
CN (1) CN101582753B (zh)
TW (1) TWI398111B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101589607B1 (ko) * 2009-03-02 2016-01-29 삼성전자주식회사 펨토 기지국과 통신 단말기를 갖는 통신 시스템 및 그의 통신 방법
KR101800294B1 (ko) * 2009-04-02 2017-12-20 삼성전자주식회사 다중 셀 통신 시스템에서 셀 가장자리 사용자의 에러를 최소화하기 위한 장치 및 방법
TWI452861B (zh) * 2010-10-08 2014-09-11 Realtek Semiconductor Corp 天線分集裝置與天線分集方法
CN104836605B (zh) * 2015-03-31 2019-10-01 华侨大学 一种基于空间复用的新型收发天线联合选择方法
CN107017926B (zh) * 2016-01-26 2021-09-07 索尼公司 非均匀天线阵列及其信号处理
CN108418614B (zh) * 2017-02-10 2021-04-09 上海诺基亚贝尔股份有限公司 用于非线性预编码的通信方法和设备
TW202002401A (zh) * 2018-06-06 2020-01-01 財團法人工業技術研究院 多輸入多輸出天線系統及其控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040062192A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Jung-Tao Liu Method of power allocation and rate control in OFDMA systems
US20070281746A1 (en) * 2006-04-10 2007-12-06 Fujitsu Limited Radio communication method, transmitter, and receiver

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100679860B1 (ko) 2005-08-19 2007-02-07 한국전자통신연구원 Ｍｉｍｏ 시스템을 위한 낮은 복잡도의 송/수신 안테나선택 방법
CN100499399C (zh) * 2006-04-27 2009-06-10 山东大学 一种基于正交分量的天线子集选择方法
US8107544B2 (en) * 2007-05-16 2012-01-31 Motorola Mobility, Inc. Method and apparatus for feedback in closed loop transmitting
US8233557B2 (en) * 2008-01-25 2012-07-31 Broadcom Corporation Method and system for subspace beamforming for near capacity multiple input multiple output (MIMO) performance

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040062192A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Jung-Tao Liu Method of power allocation and rate control in OFDMA systems
US20070281746A1 (en) * 2006-04-10 2007-12-06 Fujitsu Limited Radio communication method, transmitter, and receiver

Also Published As

Publication number Publication date
CN101582753A (zh) 2009-11-18
US8149946B2 (en) 2012-04-03
CN101582753B (zh) 2012-09-05
TW201001948A (en) 2010-01-01
US20090279630A1 (en) 2009-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Love et al. What is the value of limited feedback for MIMO channels?
TWI398111B (zh) 一種適用於一通訊系統之資料傳輸方法與傳輸器
US7907912B2 (en) Apparatus and method for eliminating multi-user interference
US20080187062A1 (en) Method and apparatus for multiple-input multiple- output feedback generation
EP1505758A1 (en) Method and apparatus for determining a shuffling pattern based on a minimum signal to noise ratio in a double space-time transmit diversity system
KR100922957B1 (ko) 다중입출력 통신시스템의 신호검출 장치 및 방법
CN106470064B (zh) 发送分集方法及设备
CN101427485A (zh) 复杂性降低的波束受控mimo ofdm***
KR100943610B1 (ko) 다중 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 다중 입력 다중 출력 시스템에서 안테나 셔플링 정보 피드백 장치 및 방법
CN105519029A (zh) Ofdm通信***及信号收发方法与装置
CN108781100B (zh) 一种传输分集方法、设备及***
KR100959645B1 (ko) 다중사용자 다중입출력 시스템의 송수신 방법
CN104852878B (zh) 能够降低复杂度的基于和均方误差最小原则的下行多用户mimo***预编码方法
CN103391129A (zh) 用于对接收信号进行解码的装置和方法
WO2007037416A1 (ja) 無線通信装置及びその方法
Mietzner et al. Boosting the performance of wireless communication systems: theory and practice of multiple-antenna techniques
JP7196687B2 (ja) 無線通信システム、無線通信方法、送信局装置および受信局装置
CN108418619B (zh) 一种信号检测方法及装置
Wennström On MIMO Systems and Adaptive Arrays for Wireless Communication: Analysis and Practical Aspects
US8868124B2 (en) Frequency domain equalizer for a beamformed system
CN106953674B (zh) 空间调制方法和***
KR20100056302A (ko) 다중 사용자 다중 입출력 시스템의 빔형성 장치 및 방법
Someya et al. SAGE algorithm for channel estimation and data detection with tracking the channel variation in MIMO system
Mallik et al. Deterministic linear combining receivers for random fading channels
Du et al. Adaptive blind channel identification and equalization for OFDM-MIMO wireless communication systems