TWI442726B - 無線通信系統之方法及配置 - Google Patents

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Description

無線通信系統之方法及配置
本發明係關於一種在一第一節點中之方法及配置以及一種在一第二節點中之方法及配置。特定言之，其係關於自該第一節點透過一有效通道至該第二節點之一多天線傳輸之調適。
在一無線通信系統中之一節點之發射器及/或接收器處使用多個天線可顯著提高無線通信系統之能力與覆蓋區域。此類多輸入多輸出(MIMO)系統藉由(例如)發射若干平行資訊載送信號(所謂的空間多工)來利用通信通道之空間尺度以改善效能。藉由調適傳輸至目前通道之狀況，可實現顯著額外增益。一調適形式係將同時發射之資訊載送信號數動態(自一傳輸時間間隔(TTI)至另一個)調整為通道可以支援之數目。此通常係稱為傳輸陣序調適(transmission rank adaptation)。預編碼係另一相關調適形式，其中調整上述信號之相位與振幅以更好地適合目前通道特性。經典波束形成係一特殊預編碼情況，其中在各發射天線上調整資訊載送信號之相位以便所有已發射信號在接收器處以構造方式相加。
該等信號形成一向量值信號且該調整可視為與一預編碼器矩陣相乘。基於關於通道特性之資訊選擇該預編碼器矩陣。一普通方法係從一有限且可計數之集(一所謂的碼簿)選擇該預編碼器矩陣。此類以碼簿為基礎之預編碼係長期 進化LTE標準之整合部分且在寬頻分碼多向近接(WCDMA)中在用於高速下行鏈路封包接取(HSDPA)之MIMO中亦支援此類以碼簿為基礎之預編碼。接收器(例如使用者設備，UE)接著通常會評估碼簿中之所有不同預編碼器矩陣並就哪一元件較佳發信給發射器(例如節點B)。發射器接著會在決定應用哪一預編碼器矩陣時使用已發信資訊。由於需要發信碼簿索引且接收器需要選擇適合的碼簿元件，所以重要的係使碼簿大小儘可能地小。另一方面，較大碼簿確保可以找到一與目前通道狀況更精細匹配之項目。
以碼簿為基礎之預編碼可視為一通道量化形式。或者，可使用不採用量化來計算預編碼器矩陣之方法。
預編碼器碼簿設計之基本目標係使碼簿之大小小同時仍實現儘可能高的效能。碼簿中之元件設計因此變得至關重要以便實現預期效能。
不同天線陣列組態影響如何設計碼簿元件。許多現有解決方案係牢記空間不相關通道衰減進行設計且其中各通道係數結合相同平均功率而衰減。不過，此一通道模型在使用交叉極化天線陣列時並不足夠準確。因此，現有設計不適於此一組態(實務上認為很重要之天線組態)。
為了理解現有針對相等功率通道係數而訂製之設計對於交叉極化天線陣列設置而言效率不高的原因，考量(基於簡單起見)－2x2 MIMO系統，其中發射器與接收器二者使用交叉極化陣列且在發送與接收側(例如，鏈路之兩側上之一對垂直與水平極化天線)上對齊兩正交極化。MIMO通 道矩陣則為對角重(其意謂著平均而言對角元素比非對角元素具有實質上更大功率)，因為垂直與水平極化即使在經歷放射微粒通道而到達接收器之後也會相當好地分離(平均而言)。對於此一通道，具有最小大小之適當碼簿包含單位向量及恆等矩陣。此確保執行一流傳輸(陣序一傳輸)時可將所有發射功率分配給具有強通道之天線而不將功率浪費在平均而言無法將相當大功率傳遞至接收器之另一天線。後者之原因係由於結合陣序一傳輸之選擇的交叉極化設置，其意謂著通道矩陣通常僅具有一具有實質上大於零之功率之元素且該元素將位於對角線上。
因此應將所有功率分配給與上述非零對角元素相對應之天線。不過，對於以具有相等功率通道係數之情形為目標之設計，情況通常並非這樣。不過，現有碼簿設計未解決兩個以上天線之情況的此問題且亦未考量用於各種傳輸陣序之碼簿結構。
目的問題係提供一種當有效通道有意為一區塊對角結構時用於改善無線電鏈路之效能的機制。
依據本發明之一第一態樣，藉由一種在一第一節點中用於調適透過一有效通道至一第二節點之一多天線傳輸的方法來實現該目的。該有效通道具有多個輸入及至少一輸出。該第一節點與該第二節點係包含於一無線通信系統中。該方法包含以下步驟：獲得至少一符號流，及決定具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣。該方法包含以下其他 步驟：採用該已決定預編碼矩陣預編碼該至少一符號流，及透過該有效通道將該至少一已預編碼符號流發送至該第二節點。
依據本發明之一第二態樣，藉由一種在一第二節點中用於輔助一第一節點調適自該第一節點透過一有效通道至該第二節點之一多天線傳輸的方法來實現該目的。該有效通道具有多個輸入及至少一輸出。該第一節點與該第二節點係包含於一無線通信系統中。該方法包含以下步驟：選擇具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣，及將該被選定預編碼矩陣傳遞至該第一節點。該方法包含以下另一步驟：透過該有效通道接收自該第一節點所傳遞之至少一已預編碼符號流。在該第一節點中採用該已決定預編碼矩陣預編碼該所接收的至少一符號流。
依據本發明之一第三態樣，藉由一種在一第一節點中之配置來實現該目的。該第一節點係經配置用以調適透過一有效通道至一第二節點之一多天線傳輸。該有效通道具有多個輸入及至少一輸出。該第一節點與該第二節點係包含於一無線通信系統中。該第一節點配置包含一獲得單元，其係經組態用以獲得至少一符號流；及一決定單元，其係經組態用以決定具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣。該第一介面配置進一步包含一預編碼單元，其係經組態用以採用該已決定預編碼矩陣預編碼該至少一符號流；及一傳輸單元，其係經組態用以透過該有效通道將該至少一已預編碼符號流發送至該第二節點。
依據本發明之一第四態樣，藉由一種在一第二節點中之配置來實現該目的。該第二節點係經配置用以透過一有效通道接收來自一第一節點之一多天線傳輸。該有效通道具有多個輸入及至少一輸出。該第一節點與該第二節點係包含於一無線通信系統中。該第二節點配置包含一選擇單元，其係經組態用以選擇具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣；及一傳遞單元，其係經組態用以將該被選定預編碼矩陣傳遞至該第一節點。該第二節點配置進一步包含一接收單元，其係經組態用以透過該有效通道接收自該第一節點所發送之至少一已預編碼符號流。在該第一節點中採用該已決定預編碼矩陣預編碼該所接收的至少一符號流。
針對預編碼使用具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣之優點係，該有效通道矩陣為區塊對角型時，具有區塊對角結構之預編碼矩陣之使用會調適傳輸至區塊對角有效通道矩陣，其暗指改善無線電鏈路之效能。
本發明之優點包含採用固定碼簿大小之情況下增加系統效能(例如，舉例而言，位元速率及/或覆蓋區域)或者，以替代方式，減小碼簿大小進而降低發信額外負擔及預編碼器矩陣選擇之複雜性。預編碼器矩陣中存在零元素亦可有助於更進一步降低執行預編碼器選擇時的複雜性。存在交叉極化天線設置時，此類區塊對角預編碼器設計確實提高效能。
將本發明定義為一種方法及一種配置，其可實施於下述 具體實施例中。
圖1描述無線通信系統110中之第一節點100。無線通信系統110可為蜂巢式系統及/或諸如以下系統，舉例而言，長期進化(LTE)、進化 - 通用地面無線電接取(E-UTRA)、微波接取全球交互運作(WiMAX)、通用地面無線電接取(UTRA)、寬頻分碼多向近接(WCDMA)、GSM、超行動寬頻(UMB)或使用執行不同傳輸形式間之調適且使用多個天線之技術的任何其他無線通信系統。第一節點100係經配置用以透過有效通道130與無線通信系統110中之第二節點120通信。該有效通道通常不僅僅包含一實體多天線無線電通道。其在第一節點100與第二節點120中亦可包含射頻(RF)部分以及基頻部分，例如發送與接收濾波器、饋送電纜、天線回應及基頻處理中之各種數位與類比濾波器。線性與時間不變MIMO濾波器可用以模型化有效通道之輸入-輸出關係。對於足夠窄頻傳輸，可使用單一矩陣來說明該濾波器。在正交分頻多工(OFDM)系統(例如，舉例而言LTE)中，此一通道矩陣說明亦適用於模型化一次載波(或若干次載波，只要其跨越一與通道之同調頻寬相比小的頻寬即可)上之通道。第一節點100可為任何類型之基地台，例如舉例而言LTE中之NodeB。第二節點120可為使用者設備(UE)，例如舉例而言行動電話、個人數位助理(PDA)、膝上型電腦。其亦可採用相反方式，第一節點100可為UE，例如舉例而言行動電話、個人數位助理(PDA)而第二節點120可為任何類型的基地台，例如舉例而言 NodeB。在圖1之範例中，第一節點100係基地台而第二節點120係使用者設備。此外，第一節點100與第二節點120可構成若干彼此通信且無特定階層式順序的任意無線裝置。
第一節點100使用一多天線系統，即，針對其至第二節點120之傳輸使用多個天線。第二節點120亦可針對第一節點之傳輸之接收使用一多天線系統。因此此係一MIMO系統，其包括僅一接收天線之特殊情況。圖2解說一些具體實施例，其中第一節點100與第二節點120各使用一包含四個天線之多天線系統。參考圖2，第一節點100獲得一係採用一資訊位元序列來表示之資訊載送信號140，欲透過有效通道130將該資訊傳遞至第二節點120。圖2示意性解說為發送節點(Tx)之第一節點100以及為接收節點(Rx)之第二節點120，第一節點100與第二節點120可使用一多天線系統150，其導致一MIMO鏈路。在此範例中，第一節點100包含四個發射天線160 1、2、3及4(例如具有四個發射天線之基地台)，而第二節點120包含四個接收天線170 1、2、3及4(例如，具有四個接收天線之使用者設備)。
在圖2之範例中，第一節點100包含一編碼單元162、一後預編碼單元163及四個無線電發射器單元164。編碼單元162係經配置用以接收欲發射資訊載送信號140。可進一步配置編碼單元162以可將資訊位元解多工為一或若干資訊位元序列，使用某一通道碼(例如，高速碼、LDPC碼、迴旋碼)編碼此等資訊位元序列，調變該等已編碼位元以產 生符號，將該等符號映射至一資訊載送符號向量序列並預編碼該等資訊載送符號向量，及最後將結果轉遞至一可能後預編碼單元163。後預編碼單元在最簡單情況下可僅僅轉遞已預編碼信號或者其可在輸出可能已處理信號以便利用無線電發射器單元164進行傳輸(使用個別發射天線160 1、2、3及4將已預編碼信號發射至第二節點120)之前以某一方式處理已預編碼信號(例如，執行基頻數位濾波)。瞭解到熟習此項技術者熟知發射器之基本功能且不作詳細說明。此範例中之發射器可支援諸如SDMA、SDMA預編碼、MIMO、MIMO預編碼、及/或MIMO-SDMA之技術。
在圖2之範例中，第二節點120包含一預處理單元171、一解碼解調變單元172及四個無線電接收器單元174。第二節點係經配置用以藉由接收天線170 1、2、3及4、預處理單元171及無線電接收器單元174而從第一節點100接收已預編碼信號。預處理單元171可實施不取決於針對傳輸所使用之預編碼器矩陣之各種處理步驟，例如，其可執行基頻濾波或者僅將未變化信號轉遞至解碼解調變單元172。在後面的情況下，或者可將預處理單元171視為不存在。解碼解調變單元172可經配置用以從預處理單元171接收已編碼信號。可進一步配置解碼解調變單元172以將已編碼信號解調變為資料位元。瞭解到熟習此項技術者熟知接收器之基本功能且本文不作詳細說明。
也應注意，第二節點120中之接收器與第一節點100中之發射器兩者可改變運作模式，分別用作發射器與接收器。
預編碼
如已指示者，第一節點100中之編碼單元162可進一步細分為兩部分，其係對應於一編碼與調變單元300及一預編碼單元310(例如舉例而言預編碼器)。圖3描述一編碼與調變單元300及一預編碼單元310之一範例。編碼與調變單元採用資訊位元作為輸入且產生一資訊載送符號向量序列(即，一向量值資訊載送信號)作為輸出。資訊載送符號向量可視為一或若干平行符號流，其中各向量s之各元素因此屬於某一符號流。不同符號流通常係稱為層且在任何給定時刻存在與傳輸陣序r相對應的r個不同此類層。因此，欲透過有效通道130而發射至第二節點120之信號包含至少一符號流(或層)。一特定r x l資訊載送符號向量s中之r個符號隨後與一NT x r預編碼器矩陣相乘，其中NT 表示有效通道之輸入數(例如，發射天線數、天線埠之數目等)。因此，所述預編碼操作將所得輸出轉遞至後處理單元163且後處理單元163因此可視為有效通道之部分。第一節點100決定具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣，下面對其作進一步說明。此可藉由選擇一與有效通道之特徵相匹配(即，與NR x NT MIMO有效通道矩陣H相匹配)之預編碼矩陣來執行。因此預編碼器矩陣可取決於有效通道H之值。s中之r個資訊載送符號通常為複合值。陣序調適之支援允許設定同時發送之符號流r之數目以適合目前通道特徵。預編碼之後，透過有效通道H傳遞信號並藉由一具有NR 個元件之天線陣列進行接收。接收器可藉由預處理 單元171來處理該等信號。後處理單元163與預處理單元171通常都不引入空間域處理，其取決於實體通道所引入之快速衰減所決定之瞬時通道狀況。將該等信號收集於一NR x 1向量y中並在一與有效通道之同調頻寬相比足夠窄頻寬上考量該等信號，提供以下模型
其中e通常係模型化成實現某一隨機程序時所獲得之雜訊向量且其中有效通道之輸出因此對應於預處理單元171之輸出(後者可為通透的)。明顯地，此模型亦適用於OFDM系統(例如，LTE、WiMaX等)，其中通常可在次載波基礎上應用該模型。
有效通道矩陣，H
再次參考圖2，第一節點100包含一多天線系統，其中至少一天線沿某一極化方向發射無線電波且至少一其他天線沿正交極化方向發射能量。此一雙或交叉極化天線設置可因此包含一共極化天線群組及另一相對於先前群組以正交方式極化之共極化天線群組。"共極化"表示該等天線係採用相同極化發射。在理想視線狀況下，假定有理想天線回應且在接收側處採用類似雙極化天線設置，交叉極化天線設置導致一區塊對角有效通道矩陣，下面對其作進一步說明。在圖2之範例中，最初的兩發射天線160 1與2係加以水平極化而其餘兩發射天線3與4係加以垂直極化。發射陣列中之共極化天線可間隔得足夠遠以便大致說來衰減不相關。如上所述，可使用一有效通道矩陣來模型化有效通 道。不失一般性，藉由對發射與接收天線元件進行適當重新排序，4x4有效通道矩陣H則傾向於具有依據以下矩陣之區塊對角結構：
採用此一區塊對角有效通道矩陣，第一節點100中之天線160 1與2上所發射之信號不會到達接收天線170 3與4且對應地，來自發射天線160 3與4之信號不會到達接收天線170 1與2。如圖2所示，對於水平極化的最初兩發射天線160 1與2，此暗指複合值通道係數h11 表示涉及發射天線160 1與接收天線170 1間之實體通道之有效通道，複合值通道係數h 12 表示涉及發射天線160 2與接收天線170 1間之實體通道之有效通道，複合值通道係數h 21 表示涉及發射天線160 1與接收天線170 2間之實體通道之有效通道，複合值通道係數h 22 表示涉及發射天線160 2與接收天線170 2間之實體通道之有效通道。
如圖2所示，對於垂直極化的其餘兩發射天線160 3與4，此進一步暗指複合值通道係數h 33 表示涉及發射天線160 3與接收天線170 3間之實體通道之有效通道，複合值通道係數h 34 表示涉及發射天線160 4與接收天線170 3間之實體通道之有效通道，複合值通道係數h 43 表示涉及發射天線160 3與接收天線170 4間之實體通道之有效通道，及複合值通道係數h 44 表示涉及發射天線160 4與接收天線170 4間之實體通道之有效通道。
區塊對角有效通道矩陣之一般意義係其傾向於具有以下結構 其中該矩陣可細分為非對角×個區塊(k=1、2、...、K≠1=1、2、...、K)及對角×個區塊(k=1,2, ..., K，具有可能不同的大小)。若可藉由適當列與行置換對有效通道進行重新配置以具有一如上所示形式，則將有效通道定義為區塊對角型，以致使非對角區塊中之通道係數之平均功率(在足夠長時間週期期間求平均值以便使快速衰減達到平均狀態)顯著低於對角區塊中之通道係數之平均功率。若(例如)在第一節點100中使用一交叉極化天線設置且在第二節點120中使用一類似的交叉極化天線設置，則可出現此類顯著低之功率。區塊對角與非區塊對角中之通道係數間之平均功率差常常係約6dB或實質上更高，其取決於傳播方案。即使第二節點120中所使用之天線設置未加以精確交叉極化，功率差仍可能相當 大。若天線設置係經配置使得不使用後預編碼單元163與預處理單元171中追蹤實體通道之瞬時空間特性(即，藉由快速衰減所引入之特性)之任何處理便可獲得如上所定義之區塊對角有效通道，則該有效通道係稱為有意區塊對角型。本文先前針對4x4之情況提供出現此一有意區塊對角有效通道之一範例，其中針對第一節點中之傳輸且同樣針對第二節點中之相對應接收使用兩個水平及兩個垂直極化天線且其中後預編碼單元163與預處理單元171兩者為通透的。
具有一區塊對角結構之預編碼矩陣。
第一節點100決定具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣。該已決定預編碼矩陣係欲用於預編碼欲發送至第二節點120之至少一符號流(即，一或多個層)。可藉由選擇該預編碼矩陣以與模型化為有效通道矩陣H之有效通道之特徵相匹配來執行該決定。針對預編碼使用具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣之優點係，該有效通道矩陣為區塊對角型時，具有區塊對角結構之預編碼矩陣之使用會調適傳輸成區塊對角有效通道矩陣。在有效通道矩陣不為區塊對角型之情況下使用具有區塊對角結構之預編碼矩陣也會很好地運作，不過採用另一預編碼器結構時效能可能會更好。無論如何，對於此等後面的情況，將調適傳輸成非區塊對角有效通道矩陣。
碼簿
在一些具體實施例中，第一節點100包含一碼簿180。在 一些具體實施例中，第二節點120包含一碼簿190。第一節點100可藉由從包含於第一節點100中之碼簿選擇具有區塊對角結構之預編碼矩陣或從第二節點120接收一來自包含於第二節點120中之碼簿具有區塊對角結構之推薦預編碼矩陣來執行該決定。碼簿180、190包含預編碼矩陣，其中各預編碼矩陣可對應於不同的多個傳輸模式或空間處理形式，例如與通道有關之預編碼、MIMO預編碼、SDMA、具有預編碼之SDMA、MIMO-SDMA等。可預定義此類資訊。碼簿180、190除預編碼器矩陣/向量之外可進一步包含許多其他參數，例如傳輸陣序、調變選擇、傳送區塊之大小、功率及/或通道化編碼等。在一些具體實施例中，碼簿包含一預編碼器，其中藉由預編碼器矩陣之大小隱含提供傳輸陣序。碼簿180、190係適於區塊對角有效通道矩陣，因為碼簿180、190包含一或多個具有區塊對角結構之預編碼矩陣。在(例如)第一節點100與第二節點120兩者都配備有交叉極化天線之天線設置中，尤其該天線極化係如上所述垂直及水平定位的話，可能會出現此一區塊對角通道矩陣。碼簿180、190可進一步包含具有非區塊對角結構之預編碼矩陣。不過，依據本方法，第一節點100或第二節點係自由地從碼簿選擇一具有區塊對角結構之預編碼矩陣。在一些具體實施例中，該碼簿係經設計以便其不將預編碼矩陣(亦稱為碼簿元件)浪費在為零(實務上其為非零或與區塊對角線上之通道係數相比相對較小)之量化通道係數上且，對於某些傳輸陣序，不將傳輸功率浪費在接近零 之元素上。
第一節點100與第二節點120兩者可先驗獲知碼簿180與190。第一節點100中之發射器可(例如)將其碼簿180通知給第二節點120中之接收器。適合的碼簿結構在某種意義上也為區塊對角型。表1提供此一區塊對角碼簿C之一範例。
從表1可看到，對於四個可能傳輸陣序(Tx Rank)r之每一 個，存在獨立預編碼器矩陣。表1中，v1 可(例如)屬於陣序一列下面所顯示之向量集且如表所示包含四個適於波束形成之向量(集中最後四個)。
表1與適於區塊對角有效MIMO通道之碼簿結構有關，當(例如)在第一節點100與第二節點120兩者中結合(例如)一類單一使用者MIMO(SU-MINO)傳輸使用兩空間分離交叉極化天線對(大的對間距離，若距離小可進一步最佳化)時可能會出現區塊對角有效MIMO通道。很明顯也可使用多使用者MIMO(MU-MIMO)，因為MU-MIMO中之若干個別鏈路可基於本文之目的一起視為一單一MIMO鏈路。基於標記簡單起見，表中已有意省去矩陣之縮放(其係所需要的以便使總傳輸功率保持恆定，不管被選定預編碼矩陣為何)。
因此，在例示碼簿C 中所提供之矩陣中選擇一欲用於傳輸之預編碼器矩陣。應注意，本質上碼簿中零之放置係結構之重要部分。區塊對角預編碼器矩陣可一般寫成
其中可看到僅對角線上M k ×L k 個區塊(k=1、2、...、K，具有可能不同的大小)(在區塊域內)可包含非零元素。若一預編碼器矩陣之行與列可置換以便實現以上形式，則該預編碼器矩陣係視為區塊對角型。表1中之陣序三之情 況顯示一範例，其中六個最初預編碼器矩陣具有以下結構
因而區塊大小變化以便支援陣序調適，其在此情況下規定預編碼器矩陣中之三行。亦應注意，一區塊之大小可為1x1。因此，陣序4之恆等矩陣亦可視為具有區塊對角結構。
考量非零元素之準確值，一可能性係獨立於兩極化設計及/或選擇預編碼器，不過聯合設計選擇可能有利，(就像向量量化比純量量化好或嘗試聯合解決多個相關問題之演算法可能會比獨立解決不同問題之演算法更好地執行)。應注意，對於預編碼器矩陣之一稍微類似區塊對角結構，在預編碼器矩陣之各區塊中之列數M k 等於有意區塊對角有效通道之相對應區塊中之行數之意義上類似，而行數L k 可不同，如以上陣序三所例示，有意區塊對角有效通道之區塊對角結構繼續存在。亦應注意，碼簿中之預編碼器元件隨傳輸陣序變化而變化。
此區塊對角預編碼器結構很容易一般化為任何數量之發射與接收天線(如上所述)且係適於有意區塊對角有效通道矩陣，當(例如)發射器處之天線可分組成共極化與交叉極化集(例如水平與垂直極化)且對於接收器為同樣情況時可能出現有意區塊對角有效通道矩陣。就像不失一般性可對天線或層進行重新排序一樣，預編碼器矩陣之列與行之置 換不應視為不同結構。其有效通道矩陣可寫成區塊對角形式之任何系統可受益於此一碼簿結構。碼簿亦可包含額外不為區塊對角型之預編碼器元件。此可能有益於使預編碼器與(例如)瞬間離為區塊對角型之有效通道實現相當遠之有效通道實現相匹配。
現在將參考圖4所示流程圖說明依據一些具體實施例在第一節點100中用於調適透過一有效通道至第二節點120之一多天線傳輸的方法步驟。有效通道具有多個輸入及至少一輸出，其與(例如)第一節點100中之多個發射天線及第二節點120中之至少一接收天線相對應。從上述資料模型可明白，有效通道H不僅包含實體通道，而且包含第一節點100之發射器中之預編碼器操作之後之任何額外處理之效應，例如發射濾波器。同樣地，有效通道亦可包括第二節點120中之接收器之部分，例如接收濾波器。在一些具體實施例中，該傳輸係經調適成一區塊對角有效通道。該方法可用於調適任何有效通道矩陣上之傳輸。在該等使用一有意區塊對角有效通道矩陣之具體實施例中，該傳輸係經調適成該有意區塊對角有效通道矩陣。此非常有利，因為1)傳輸能量不會浪費在有意區塊對角有效通道之不用於第二節點中之接收器的輸入，2)該傳輸係使得其不混合否則藉由有意區塊對角有效通道會很好分離之符號流/層。
在一些具體實施例中，第一節點100包含一具有用於與第二節點120之無線通信之交叉極化天線之天線設置之多天線系統，其中第二節點120亦使用一交叉極化天線設置 來接收從第一節點100所發射之信號。
交叉極化天線設置導致一有意區塊對角有效通道矩陣。此出現時的一特定範例係是否第一節點100中所使用之兩正交極化方向與第二節點120中之兩極化方向相匹配，例如舉例而言是否在第一以及第二節點中使用兩對水平與垂直極化天線。
有效通道除實體通道以及第二節點120中之可能處理步驟(例如發射與接收濾波器)之外可包含在預編碼操作之後之處理步驟。在一些具體實施例中，有效通道之輸出數係至少二。該方法包含以下步驟：401.　第一節點獲得至少一符號流。該符號流係意欲透過有效通道發送至第二節點120。在一些具體實施例中，該有效通道包含兩個以上的輸入。在此情況下，此步驟涉及在選擇符號流之數目以與有效通道之特徵相匹配之意義上執行傳輸陣序調適。
402.　此步驟係可選的。在一些具體實施例中，第一節點100從第二節點120接收通道資訊。通道資訊一般為一統計上與有效通道相關之量。通道資訊之範例包括通道估計、量化通道估計、預編碼器推薦等。特定言之，所接收的通道資訊可為第二節點120推薦第一節點100使用之預編碼矩陣。在一些具體實施例中，該通道資訊包含第一節點100可使用以便決定一用於傳輸之合適預編碼器矩陣的通道估計。
403.　在此步驟中，第一節點100決定具有一區塊對角結構 之一預編碼矩陣。
在一些具體實施例中，藉由決定一使預測輸送量或相關測量最大化之預編碼器矩陣(例如，從碼簿選擇在此意義上最好之預編碼器矩陣)基於最大化傳輸步驟中之預測輸送量執行此步驟。此亦用以改善系統之實際輸送量/效能。
在某些其他具體實施例中，可基於最大化從第一節點100接收傳輸時第二節點120將看到之信號對雜訊比執行此步驟。此改善信號對雜訊比之方式亦用以改善系統之總體效能且可最後加以利用以增加輸送量。
在一些具體實施例中，第一節點包含一碼簿。在此情況下，可藉由從碼簿選擇預編碼矩陣來執行此步驟。
從(例如)表1可看到，碼簿可包含用於個別可能傳輸陣序之每一者之獨立預編碼矩陣。在一些具體實施例中，對於各傳輸陣序，碼簿180中之預編碼器矩陣大多數為區塊對角型。
此決定預編碼矩陣之步驟亦可藉由基於該決定以反向鏈路中所執行之測量(即，第一節點100中所接收的發自來自第二節點120之傳輸之信號的測量)，及/或利用通道互易特性來執行。通道互易意謂著該通道(或該通道之某些特性)在正向(從第一節點100至第二節點120)與反向(從第二節點120至第一節點100) 鏈路中係類似的。對一反向鏈路之測量可包含一通道估計。
在一些具體實施例中，在可選步驟402中，第一節點100已從第二節點402接收通道資訊。在此等具體實施例中，基於從第二節點120所接收的通道資訊執行此決定預編碼矩陣之步驟。
404.　第一節點100採用已決定預編碼矩陣預編碼該至少一符號流。
405.　第一節點100接著透過有效通道將該至少一已預編碼符號流發送至第二節點120。在一些具體實施例中，使用一具有交叉極化天線設置之多天線系統實施第一節點100中該已預編碼至少一符號流之傳輸且經由使用一多天線系統執行第二節點120中該已預編碼至少一符號流之接收，該等多天線系統導致一有意區塊對角有效通道矩陣。
為了執行以上方法步驟，第一節點100包含圖5所示配置500。如上所述，第一節點100與第二節點120係包含於無線通信系統110中。
該第一節點100係經配置用以調適透過一有效通道至第二節點120之一傳輸。該有效通道具有多個輸入及至少一輸出。在一些具體實施例中，有效通道之輸出數係至少二。
該第一節點配置500包含一獲得單元510，其係經組態用以獲得至少一符號流。在一些具體實施例中，該有效通道 包含兩個以上的輸入。在此情況下，進一步組態獲得單元510以涉及在選擇符號流之數目以與有效通道之特徵相匹配之意義上執行傳輸陣序調適。
第一節點配置500包含一決定單元520，其係經組態用以決定具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣。
在一些具體實施例中，進一步組態該決定單元520以使該預編碼矩陣之該決定係以該傳輸之一預測輸送量之最大化為基礎。
在一些具體實施例中，進一步組態該決定單元520以使該預編碼矩陣之該決定係以從第一節點100接收該傳輸時第二節點120將經歷之信號對雜訊比之最大化為基礎。
可進一步組態該決定單元520以使該預編碼矩陣之該決定係以執行一傳輸時第二節點120將接收之信號對雜訊比之最大化為基礎。
在一些具體實施例中，進一步組態該決定單元520以從碼簿180選擇該預編碼矩陣。在一些具體實施例中，該碼簿包含用於個別可能傳輸陣序之每一者之獨立預編碼矩陣。在一些具體實施例中，對於各傳輸陣序，碼簿180中之預編碼器矩陣大多數為區塊對角型。
在一些具體實施例中，進一步組態該決定單元520以使該決定係以對一反向鏈路之測量及/或利用通道互易特性為基礎。對一反向鏈路之測量可包含一通道估計。
第一節點配置500進一步包含一預編碼單元300，其係經組態用以採用該已決定預編碼矩陣預編碼該至少一符號 流。
第一節點配置500亦包含一傳輸單元540，其係經組態用以透過該有效通道將該已預編碼至少一符號流發送至第二節點120。
第一節點配置500可包含一接收單元550，其係經組態用以從第二節點120接收通道資訊。
可進一步組態決定單元520以基於從第二節點120所接收的通道資訊決定預編碼矩陣。
所接收的通道資訊可為一推薦預編碼矩陣。在一些具體實施例中，該通道資訊包含一通道估計。
在一些具體實施例中，該已發送至少一已預編碼符號流係經調適成一區塊對角有效通道。
在一些具體實施例中，第一節點100中該已預編碼至少一符號流之傳輸係經配置用以使用一包含於第一節點100中具有交叉極化天線設置之多天線系統來實施，且其中第二節點120中該已預編碼至少一符號流之接收係經配置用以經由使用一包含於第二節點120中之多天線系統來執行，該等多天線系統導致一有意區塊對角有效通道。
現在將參考圖6所示流程圖說明依據一些具體實施例在一無線通信系統110中之第二節點120中用於調適自一第一節點透過一有效通道至第二節點120之一多天線傳輸的方法步驟。該有效通道具有多個輸入及至少一輸出。在一些具體實施例中，該傳輸係經調適成一區塊對角有效通道。
在一些具體實施例中，第二節點120包含一具有用於與 第一節點100之無線通信之交叉極化天線之天線設置之多天線系統，其中第一節點100亦使用一交叉極化天線設置來傳輸第二節點120所接收之信號。交叉極化天線設置導致一有意區塊對角有效通道。此出現時的一特定範例係是否第一節點100中所使用之兩正交極化方向與第二節點120中之兩極化方向相匹配，例如舉例而言是否在第一以及第二節點中使用兩對水平與垂直極化天線。該方法包含以下步驟：
601. 第二節點120選擇具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣。
在一些具體實施例中，基於最大化從第一節點100接收該至少一已預編碼符號流之傳輸之步驟中之一預測輸送量執行此步驟。
亦可基於最大化第二節點120在從第一節點100接收該至少一已預編碼符號流之下一步驟603中將接收之信號對雜訊比執行此步驟。
在一些具體實施例中，可藉由透過一可行預編碼器矩陣集最佳化一效能相關準則函數來執行此步驟。接著將選擇提供最高效能(其係藉由效能相關準則函數來測量)之預編碼器矩陣以便改善實際效能。
在一些具體實施例中，藉由從一碼簿選擇該預編碼矩陣來執行此步驟。此可以與上述第一節點100之方法中之方式相同的方式來執行。
在一些具體實施例中，該碼簿包含用於個別可能 傳輸陣序之每一者之獨立預編碼矩陣。此也可以與上述第一節點100之方法中之方式相同的方式來執行。
在一些具體實施例中，對於各傳輸陣序，碼簿180中之預編碼器矩陣大多數為區塊對角型。
602.　在此步驟中，第二節點120將被選定預編碼矩陣傳遞至第一節點120。
603.　第二節點120接著透過有效通道接收從第一節點100所傳遞之該至少一已預編碼符號流。在該第一節點100中採用該已決定預編碼矩陣預編碼該所接收的至少一符號流。
如上所述，可使用一具有交叉極化天線設置之多天線系統實施第一節點100中該已預編碼至少一符號流之傳輸，且可經由使用一多天線系統執行第二節點120中該已預編碼至少一符號流之接收，該等多天線系統導致一有意區塊對角有效通道矩陣。
為了執行以上方法步驟，第二節點120包含圖7所示配置700。如上所述，該第二節點120係經配置用以透過一有效通道接收來自一第一節點100之一多天線傳輸。該有效通道具有多個輸入及至少一輸出。第一節點100與第二節點120係包含於無線通信系統110中。
第二節點配置700包含一選擇單元710，其係經組態用以選擇具有一區塊對角結構之一預編碼矩陣。
可進一步組態該選擇單元710以使該預編碼矩陣之該選 擇係以該所接收的至少一已預編碼符號流自該第一節點100之傳輸之一預測輸送量之最大化為基礎。
在一些具體實施例中，該選擇單元710係經組態用以使該預編碼矩陣之該選擇係以從第一節點100接收該至少一已預編碼符號流時第二節點120將接收之信號對雜訊比之最大化為基礎。
可進一步組態該選擇單元710以從碼簿190選擇該預編碼矩陣。在一些具體實施例中，該碼簿包含用於個別可能傳輸陣序之每一者之獨立預編碼矩陣。碼簿190可包含用於個別可能傳輸陣序之每一者之獨立預編碼矩陣。在一些具體實施例中，對於各傳輸陣序，碼簿180中之預編碼器矩陣大多數為區塊對角型。
在一些具體實施例中，進一步組態該選擇單元710以透過一可行預編碼器矩陣集最佳化一效能相關準則函數。
第二節點配置700進一步包含一傳遞單元720，其係經組態用以將該被選定預編碼矩陣傳遞至第一節點100。
該第二節點配置700進一步包含一接收單元730，其係經組態用以透過該有效通道接收自該第一節點100所發送之至少一已預編碼符號流。在該第一節點100中採用該已決定預編碼矩陣預編碼該所接收的至少一符號流。
在一些具體實施例中，該已發送至少一已預編碼符號流係經調適成一區塊對角有效通道矩陣。
在一些具體實施例中，第一節點100中該已預編碼至少一符號流之傳輸係經配置用以使用一包含於第一節點100 中具有交叉極化天線設置之多天線系統來實施，其中第二節點120中該已預編碼至少一符號流之接收係經配置用以經由使用一包含於第二節點120中之多天線系統來執行，該等多天線系統導致一有意區塊對角有效通道矩陣。
可以以下一般方式說明本方法之一些具體實施例。一方法包含在一具有N x N個天線之MIMO發射器中決定與一波束形成矩陣相對應的至少一碼簿元件。該等天線係分組成交叉極化天線集。該方法包含選擇具有一區塊對角結構之一預編碼通道矩陣。
多天線系統之預編碼可更一般地描述為將一向量值資訊載送信號與一預編碼器矩陣相乘，該向量值資訊載送信號在此文件中係稱為一符號流或若干符號流。後者可替代地稱為層或分別稱為層。
用於調適自一第一節點100透過一有效通道至一第二節點120之一傳輸的本機制可透過一或多個處理器(例如，圖5所示第一節點配置500中之處理器560或圖7所示第二節點配置700中之處理器740)連同用於執行本解決方案之功能之電腦程式碼來實施。上述程式碼亦可作為一(例如)採用資料載體形式之電腦程式產品來提供，該資料載體載送載入第一節點100或第二節點120中時執行本解決方案之電腦程式碼。一此類載體可採用CD ROM碟片之形式。不過可採用其他資料載體，例如記憶條。此外，可將該電腦程式碼作為純程式碼提供於一伺服器上並遠端下載至第一節點100或第二節點120。
使用措詞"包含"時應解釋為非限制性，即表示"至少包括"。
本發明並不限於以上說明的較佳具體實施列。可使用各種替代性具體實施列、修改及等效具體實施列。因此，以上具體實施例不應視為限制本發明之範疇，其係由隨附的申請專利範圍所定義。
100‧‧‧第一節點
110‧‧‧無線通信系統
120‧‧‧第二節點
130‧‧‧有效通道
140‧‧‧資訊載送信號
150‧‧‧多天線系統
160 1、2、3及4‧‧‧發射天線
162‧‧‧編碼單元
163‧‧‧後預編碼單元
164‧‧‧無線電發射器單元
170 1、2、3及4‧‧‧接收天線
171‧‧‧預處理單元
172‧‧‧解碼解調變單元
174‧‧‧無線電接收器單元
180、190‧‧‧碼簿
300‧‧‧編碼與調變單元/預編碼單元
310‧‧‧預編碼單元
500‧‧‧第一節點配置
510‧‧‧獲得單元
520‧‧‧決定單元
540‧‧‧傳輸單元
550‧‧‧接收單元
560‧‧‧處理器
700‧‧‧第二節點配置
710‧‧‧選擇單元
720‧‧‧傳遞單元
730‧‧‧接收單元
740‧‧‧處理器
已參考附圖更詳細說明本發明，該等附圖解說本發明之範例性具體實施例且其中：圖1係解說一無線通信系統之具體實施例之一示意性方塊圖。
圖2係解說一無線通信系統之具體實施例之一示意性方塊圖。
圖3係解說一第一節點之具體實施例之一示意性方塊圖。
圖4係解說一第一節點中之一方法之具體實施例之一流程圖。
圖5係解說一第一節點配置之具體實施例之一示意性方塊圖。
圖6係解說一第二節點中之一方法之具體實施例之一流程圖。
圖7係解說一第二節點配置之具體實施例之一示意性方塊圖。
100‧‧‧第一節點
110‧‧‧無線通信系統
120‧‧‧第二節點
130‧‧‧有效通道

Claims (44)

  1. 一種在一第一節點中用於調適透過一有效通道至一第二節點之一多天線傳輸的方法，該有效通道具有多個輸入及至少一輸出，該第一節點與該第二節點係包含於一無線通信系統中，該方法包含以下步驟：獲得至少一符號流；決定一預編碼矩陣，其中該預編碼矩陣與區塊對角有效通道匹配，且該預編碼矩陣具有一相關的區塊對角結構；採用已決定之該預編碼矩陣來預編碼該至少一符號流，以改善該有效通道之無線電鏈路之效能；及透過該有效通道將該已預編碼之至少一符號流發送至該第二節點。
  2. 如請求項1之方法，其中獲得至少一符號流之該步驟涉及在選擇符號流之數目以與該有效通道之特徵相匹配之意義上執行傳輸陣序調適。
  3. 如請求項1之方法，其中該有效通道之輸出數係至少二。
  4. 如請求項1之方法，其中該傳輸係經調適成該區塊對角有效通道。
  5. 如請求項1之方法，其中該有效通道係有意區塊對角型且其中該傳輸係經調適成有意區塊對角有效通道。
  6. 如請求項1之方法，其中使用一具有一交叉極化天線設置之多天線系統實施該第一節點中該已預編碼至少一符 號流之該傳輸，且經由使用一多天線系統執行該第二節點中該已預編碼至少一符號流之接收，該等多天線系統導致一有意區塊對角有效通道矩陣。
  7. 如請求項1之方法，其中決定該預編碼矩陣係基於最大化在透過該有效通道傳輸該已預編碼之至少一符號流期間之一預測輸送量來執行。
  8. 如請求項1之方法，其中決定該預編碼矩陣之步驟係基於最大化該第二節點在透過該有效通道傳輸該已預編碼之至少一符號流期間將接收之信號對雜訊比。
  9. 如請求項1之方法，其中藉由從一碼簿選擇該預編碼矩陣來執行決定該預編碼矩陣。
  10. 如請求項9之方法，其中該碼簿包含用於個別可能傳輸陣序之每一者之獨立預編碼矩陣。
  11. 如請求項10之方法，其中，對於各傳輸陣序，該碼簿中之該等預編碼器矩陣大多數為區塊對角型。
  12. 如請求項1之方法，其進一步包含：從該第二節點接收通道資訊，及其中基於從該第二節點所接收的該通道資訊來執行決定該預編碼矩陣。
  13. 一種在一第二節點中用於輔助一第一節點調適自該第一節點透過一有效通道至該第二節點之一多天線傳輸的方法，該有效通道具有多個輸入及至少一輸出，該第一節點與該第二節點係包含於一無線通信系統中，該方法包含以下步驟： 選擇一預編碼矩陣以匹配該有效通道，其中該有效通道為區塊對角且該預編碼矩陣具有一相關的區塊對角結構；將被選定之該預編碼矩陣傳遞(convey)至該第一節點；及透過該有效通道接收自該第一節點所傳遞之至少一已預編碼符號流，其中在該第一節點中採用已選擇之該預編碼矩陣來預編碼所接收的符號流。
  14. 如請求項13之方法，其中該傳輸係經調適成該區塊對角有效通道。
  15. 如請求項13之方法，其中該有效通道係有意區塊對角型且其中該傳輸係經調適成有意區塊對角有效通道。
  16. 如請求項13之方法，其中使用一具有一交叉極化天線設置之多天線系統實施該至少一已預編碼符號流自該第一節點之該傳輸且經由使用一多天線系統執行該第二節點中該至少一已預編碼符號流之該接收，該等多天線系統導致一有意區塊對角有效通道矩陣。
  17. 如請求項13之方法，其中基於最大化從該第一節點接收該至少一已預編碼符號流之期間之一預測輸送量執行選擇一預編碼矩陣。
  18. 如請求項13之方法，其中當該第二節點在從該第一節點接收該至少一已預編碼符號流時，基於最大化該第二節點將接收之信號對雜訊比來執行選擇一預編碼矩陣。
  19. 如請求項13之方法，其中該預編碼矩陣係選自一碼簿。
  20. 如請求項19之方法，其中該碼簿包含用於個別可能傳輸陣序之每一者之獨立預編碼矩陣。
  21. 如請求項20之方法，其中，對於各傳輸陣序，該碼簿中之該等預編碼器矩陣大多數為區塊對角型。
  22. 如請求項13之方法，其中藉由透過一可行預編碼器矩陣集最佳化一效能相關準則函數來執行選擇一預編碼矩陣。
  23. 一第一節點，該第一節點係經配置用以調適透過一有效通道至一第二節點之一多天線傳輸，該有效通道具有多個輸入及至少一輸出，該第一節點與該第二節點係包含於一無線通信系統中，該第一節點包含：一獲得單元，其係經組態用以獲得至少一符號流；一決定單元，其係經組態用以決定一預編碼矩陣，其中該預編碼矩陣與區塊對角有效通道匹配，且該預編碼矩陣具有一相關的區塊對角結構；一預編碼單元，其係經組態用以採用已決定之該預編碼矩陣來預編碼該至少一符號流，及一傳輸單元，其係經組態用以透過該有效通道將該至少一已預編碼符號流發送至該第二節點。
  24. 如請求項23之第一節點，其中該獲得單元進一步組態該獲得單元以涉及在選擇符號流之數目以與該有效通道之特徵相匹配之意義上執行傳輸陣序調適。
  25. 如請求項23之第一節點，其中該有效通道之輸出數係至少二。
  26. 如請求項23之第一節點，其中該已發送至少一已預編碼符號流係經調適成該區塊對角有效通道。
  27. 如請求項23之第一節點，其中該有效通道係有意區塊對角型，且其中該傳輸係經調適成有意區塊對角有效通道。
  28. 如請求項23之第一節點，其中該第一節點中該至少一已預編碼符號流之傳輸係經配置用以使用一包含於該第一節點中具有一交叉極化天線設置之多天線系統來實施，且其中該第二節點中該至少一已預編碼符號流之接收係經配置用以經由使用一包含於該第二節點中之多天線系統來執行，其中該多天線系統導致一有意區塊對角有效通道矩陣。
  29. 如請求項23之第一節點，其中該決定單元進一步組態以使該預編碼矩陣之該決定係以該傳輸之一預測輸送量之最大化為基礎。
  30. 如請求項23之第一節點，其中該決定單元進一步組態以使該預編碼矩陣之該決定係以執行一傳輸時該第二節點將接收之信號對雜訊比之最大化為基礎。
  31. 如請求項23之第一節點，其中該決定單元進一步組態以從一碼簿選擇該預編碼矩陣。
  32. 如請求項31之第一節點，其中該碼簿包含用於個別可能傳輸陣序之每一者之獨立預編碼矩陣。
  33. 如請求項32之第一節點，其中，對於各傳輸陣序，該碼簿中之該等預編碼器矩陣大多數為區塊對角型。
  34. 如請求項23之第一節點，其進一步包含：一接收單元，其係經組態用以從該第二節點接收通道資訊，及其中該決定單元進一步組態以基於從該第二節點所接收的該通道資訊來決定該預編碼矩陣。
  35. 一第二節點，該第二節點係經配置用以透過一有效通道接收來自一第一節點之一多天線傳輸，該有效通道具有多個輸入及至少一輸出，該第一節點與該第二節點係包含於一無線通信系統中，該第二節點包含：一選擇單元，其係經組態用以選擇一預編碼矩陣以匹配該有效通道，其中該有效通道為區塊對角且該預編碼矩陣具有一相關的區塊對角結構；一傳遞單元，其係經組態用以將被選定之該預編碼矩陣傳遞至該第一節點，一接收單元，其係經組態用以透過該有效通道接收自該第一節點所發送之至少一已預編碼符號流，其中在該第一節點中採用已決定之該預編碼矩陣來預編碼所接收的至少一符號流。
  36. 如請求項35之第二節點，其中該已發送至少一已預編碼符號流係經調適成該區塊對角有效通道矩陣。
  37. 如請求項35之第二節點，其中該有效通道係有意區塊對角型，且其中該傳輸係經調適成一有意區塊對角有效通道。
  38. 如請求項35之第二節點，其中該第一節點中之該至少一 已預編碼符號流之傳輸係經配置用以使用一包含於該第一節點中具有一交叉極化天線設置之多天線系統來實施，且其中該第二節點中該至少一已預編碼符號流之接收係經配置用以經由使用一包含於該第二節點中之多天線系統來執行，該等多天線系統導致一有意區塊對角有效通道矩陣。
  39. 如請求項35之第二節點，其中該選擇單元進一步組態以使該預編碼矩陣之該選擇係以該所接收的至少一已預編碼符號流自該第一節點之該傳輸之一預測輸送量之最大化為基礎。
  40. 如請求項35之第二節點，其中該選擇單元進一步組態以使該預編碼矩陣之該選擇係以自該第一節點接收該至少一已預編碼符號流時該第二節點將接收之信號對雜訊比之最大化為基礎。
  41. 如請求項35之第二節點，其中該選擇單元進一步組態以從一碼簿選擇該預編碼矩陣。
  42. 如請求項41之第二節點，其中該碼簿包含用於個別可能傳輸陣序之每一者之獨立預編碼矩陣。
  43. 如請求項42之第二節點，其中，對於各傳輸陣序，該碼簿中之該等預編碼器矩陣大多數為區塊對角型。
  44. 如請求項35之第二節點，其中該選擇單元進一步組態以透過一可行預編碼器矩陣集最佳化一效能相關準則函數。
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