TWI543555B - 多輸入多輸出無線通信系統及其通道分解方法 - Google Patents

多輸入多輸出無線通信系統及其通道分解方法 Download PDF

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TWI543555B TW104100520A TW104100520A TWI543555B TW I543555 B TWI543555 B TW I543555B TW 104100520 A TW104100520 A TW 104100520A TW 104100520 A TW104100520 A TW 104100520A TW I543555 B TWI543555 B TW I543555B
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Description

多輸入多輸出無線通信系統及其通道分解方法
本發明是有關於一種無線通信系統，且特別是有關於一種多輸入多輸出無線通信系統及其通道分解方法。
無線通信系統的組態可為單輸入單輸出(Single Input Single Output，SISO)或多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)，其中MIMO系統可使用空間多工(Spatial Multiplexing，SM)，且其使MIMO系統能由不同的天線組發送不同的信號，亦即MIMO系統通常能提供更高的處理量(Throughput)。
然而，當使用空間多工來傳送信號時，同時傳送的信號會在無線通道中衰減及受到干擾，進而會影響資料傳輸速率。因此，基於通道狀態資訊(Channel State Information，CSI)進行預編碼的技術被發展出來，但從無線通道的通道矩陣中分解出通道狀 態資訊是一個複雜的運算動作，亦即運算器的硬體設計的複雜度較高。因此，如何降低分解通道矩陣的複雜度則成為發展多輸入多輸出無線通信系統的一個重點。
本發明提供一種多輸入多輸出無線通信系統及其通道分解方法，可降低分解通道矩陣所要的記憶體空間及運算複雜度。
本發明的多輸入多輸出無線通信系統包括一預編碼單元、一通道估測單元、一通道分解單元及一量化單元。預編碼單元接收多個傳輸資料串流及量化的一無線通道資訊，以提供多個傳輸符元(symbol)至一無線通道。通道估測單元用以估測無線通道以提供一通道矩陣。通道分解單元用以分解通道矩陣後提供一通道狀態資訊。通道分解單元將通道矩陣沿其一對角線分割為包含對角線的一第一部分及未包含對角線的一第二部分，將第一部分中的多個第一複數元素透過一元素旋轉後使對角線上的這些第一複數元素為多個實數元素但其他第一複數元素的值為零，依據這些第一複數元素進行元素旋轉的多個第一旋轉角度逐行旋轉一第一單位矩陣，將第二部分中的多個第二複數元素透過元素旋轉後使貼近對角線上的這些第二複數元素為多個實數元素但其他第二複數元素的值為零，並且依據這些第二複數元素進行元素旋轉的多個第二旋轉角度逐列旋轉一第二單位矩陣以取得通道狀態資訊。量化單元依據通道狀態資訊提供無線通道資訊。
本發明的多輸入多輸出無線通信系統的通道分解方法，包括下列步驟。透過一通道估測單元估測一無線通道以提供一通道矩陣。透過一通道分解單元分解通道矩陣後提供一通道狀態資訊，包括：透過通道分解單元將通道矩陣沿其一對角線分割為包含對角線的一第一部分及未包含對角線的一第二部分；透過通道分解單元將第一部分中的多個第一複數元素透過一元素旋轉後使對角線上的這些第一複數元素為多個實數元素但其他第一複數元素的值為零；透過通道分解單元依據這些第一複數元素進行元素旋轉的多個第一旋轉角度逐行旋轉一第一單位矩陣；透過通道分解單元將第二部分中的多個第二複數元素透過元素旋轉後使貼近對角線上的這些第二複數元素為多個實數元素但其他第二複數元素的值為零；以及，透過通道分解單元依據這些第二複數元素進行元素旋轉的多個第二旋轉角度逐列旋轉一第二單位矩陣以取得一通道狀態資訊。透過一量化單元依據通道狀態資訊提供一無線通道資訊。以及，透過一預編碼單元依據多個傳輸資料串流及無線通道資訊提供多個傳輸符元至無線通道。
基於上述，本發明實施例的多輸入多輸出無線通信系統及其通道分解方法，在透過元素旋轉將通道矩陣直接分解為三個矩陣，並且這三個矩陣的矩陣大小相同於通道矩陣。藉此，可降低分解通道矩陣所要的記憶體空間及運算複雜度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200‧‧‧無線通信系統
110‧‧‧預編碼單元
120‧‧‧無線通道
130‧‧‧解碼單元
140‧‧‧通道估測單元
150‧‧‧通道分解單元
160、220‧‧‧量化單元
210‧‧‧空間串流壓縮單元
ET‧‧‧元素
H‧‧‧通道矩陣
PE1‧‧‧第一部分
PE2‧‧‧第二部分
PI‧‧‧虛數部分
PR‧‧‧實數部分
Q、R、P、PX‧‧‧矩陣
S‧‧‧無線通道資訊矩陣
T‧‧‧解碼參考矩陣
V1、V2‧‧‧通道狀態資訊
W1~Wi‧‧‧傳輸資料串流
X1~Xi‧‧‧傳輸符元
Y1~Yi‧‧‧接收符元
Z1~Zi‧‧‧接收資料串流
S410、S420、S421、S423、S425、S427、S429、S430、S440‧‧‧步驟
圖1為依據本發明一實施例的多輸入多輸出無線通信系統的系統示意圖。
圖2A至圖2Q為依據本發明的一實施例的通道矩陣分解示意圖。
圖3A為依據本發明另一實施例的多輸入多輸出無線通信系統的系統示意圖。
圖3B為依據本發明的一實施例的通道狀態矩陣的壓縮示意圖。
圖4為依據本發明一實施例的多輸入多輸出無線通信系統的通道分解方法的流程圖。
圖1為依據本發明一實施例的多輸入多輸出無線通信系 統的系統示意圖。請參照圖1，在本實施例中，無線通信系統100包括預編碼單元110、無線通道120、解碼單元130、通道估測單元140、通道分解單元150及量化單元160。預編碼單元110接收多個傳輸資料串流(如W1~Wi，其中i為一正整數)及量化後的無線通道資訊矩陣S，以提供多個傳輸符元(symbol)(如X1~Xi)至無線通道120，其中傳輸符元X(即傳輸符元X1~Xi的集合)可定 義為X=S．W，W例如為傳輸資料串流W1~Wi的集合。
傳輸符元X1~Xi經無線通道120後，會受到雜訊干擾及對應傳送距離而衰減，因此會形成接收符元Y1~Yi，其中接收符元Y(即接收符元Y1~Yi的集合)可定義為Y=HX+n，H為通道矩陣，n為白色高斯雜訊(Additive White Gaussian Noise，AWGN)。解碼單元130在接收到接收符元Y1~Yi後，會依據解碼參考矩陣T對接收符元Y1~Yi進行解碼而輸出接收資料串流Z1~Zi，其中接收資料串流向量Z(即接收資料串流Z1~Zi的集合)可定義為Z=T．Y，Y例如為接收符元Y1~Yi的集合。
通道估測單元140用以估測無線通道120，以提供通道矩陣H。通道分解單元150用以分解通道矩陣H後提供通道狀態資訊V1及解碼參考矩陣T。量化單元160依據通道狀態資訊V1提供無線通道資訊矩陣S。
在本實施例中，通道分解單元150將透過元素(element)旋轉將通道矩陣H分解為三個相乘的矩陣Q、R、P，其中矩陣QP為複數酉矩陣(complex unitary matrix)，矩陣R為對角線上及相鄰於對角線的一側的元素為實數元素但其他元素的數值為0。此外，矩陣QRP的矩陣大小彼此相同，上述元素旋轉例如為吉文斯旋轉(Givens rotation)，並且上述元素旋轉可透過座標旋轉數位計算器(coordinate rotation digital computer，CORDIC)來執行，並且座標旋轉數位計算器可包含加減法器及位移器，而所旋轉的角度例如由可透過座標旋轉數位計算器來計算出。
圖2A至圖2Q為依據本發明的一實施例的通道矩陣分解示意圖。請參照圖1及圖2A至圖2Q，在本實施例中，矩陣QRP是以5X5的矩陣為例，在本發明其他實施例不以此為限。矩陣QP會先初始化為單位矩陣(identity matrix)，並且矩陣R會初始化為H矩陣，其中水平軸為行數，垂直軸為列數。在圖2A中，各個元素ET包括實數部分PR及虛數部分PI，亦即元素ET為一複數元素，並且矩陣R會沿其對角線分割為包含對角線的第一部分PE1及未包含對角線的第二部分PE2。
在圖2B中，會透過元素旋轉將矩陣R中第1行的元素ET都轉換為實數元素(亦即元素ET中的虛數PI部分的值為0)。進一步來說，首先，矩陣R中第1行第1列的元素ET，標示為元素R(1,1)，會透過元素旋轉將其虛數部分PI的值轉移至其實數部分PR，其旋轉角度dR(1,1)可透過座標旋轉數位計算器來計算，亦即將元素R(1,1)的實數部分PR的值及虛數部分PI的值輸入座標旋轉數位計算器取得旋轉角度dR(1,1)。此時，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩陣R中第1列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dR(1,1)而自其虛數部分PI向其實數部分PR旋轉；並且，為了維持矩陣的一致性，矩陣Q中第5行的所有元素ET皆會依據旋轉角度dR(1,1)而自其虛數部分PI向其實數部分PR旋轉。
接著，矩陣R中第1行第2列的元素R(1,2)，會透過元素旋轉將其虛數部分PI的值轉移至其實數部分，其旋轉角度為dR(1,2)。此時，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩陣R中第 2列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dR(1,2)而自其虛數部分PI向其實數部分PR旋轉；並且，為了維持矩陣的一致性，矩陣Q中第4行的所有元素ET皆會依據旋轉角度dR(1,2)而自其虛數部分PI向其實數部分PR旋轉。
矩陣R中第1行中其餘的元素ET的處理方式可參照上述，並且矩陣R及Q中的元素ET皆會依據對應的旋轉角度而自其虛數部分PI向其實數部分PR旋轉，其中矩陣R中的元素ET的處理方向為由下至上(以圖示方向為例)，而矩陣Q中的元素ET的處理方向為由右至左(以圖示方向為例)。並且矩陣R中的元素ET的旋轉角度為正向(亦即正角度旋轉)，矩陣Q中的元素ET的旋轉角度為負向(亦即負角度旋轉)。在實數部分PR的值為0及虛數部分PI的值為0的元素ET中，在經過元素旋轉後仍不會改變其數值。
在圖2C中，會透過元素旋轉將矩陣R中第1行中元素R(1,5)外的元素ET都無效化(亦即元素ET中的實數部分PR的值及虛數部分PI的值皆為0)。進一步來說，矩陣R中第1行第1列的元素R(1,1)的實數部分PR的值會透過元素旋轉轉移至元素R(1,2)的實數部分的值，其旋轉角度dxR(1,1)可透過座標旋轉數位計算器來計算，亦即將元素R(1,1)及R(1,2)的實數部分PR的值輸入座標旋轉數位計算器取得旋轉角度旋轉角度dxR(1,1)。
此時，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩陣R中第1列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dxR(1,1)而自其實數部分PR 向上方(即第2列)的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向上方(即第2列)的元素ET的虛數部分PI旋轉；並且，為了維持矩陣的一致性，矩陣Q中第5行的所有元素ET皆會依據旋轉角度dxR(1,1)而自其實數部分PR向左方(即第4行)的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向左方(即第4行)的元素ET的虛數部分PI旋轉。
接著，矩陣R中第1行第2列的元素R(1,2)的實數部分PR的值會透過元素旋轉轉移至元素R(1,3)的實數部分的值，其旋轉角度為dxR(1,2)。此時，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩陣R中第2列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dxR(1,2)而自其實數部分PR向上方(即第3列)的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向上方(即第3列)的元素ET的虛數部分PI旋轉；並且，為了維持矩陣的一致性，矩陣Q中第4行的所有元素ET皆會依據旋轉角度dxR(1,2)而自其實數部分PR向左方(即第3行)的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向左方(即第3行)的元素ET的虛數部分PI旋轉。
矩陣R中第1行中其餘的元素ET的處理方式可參照上述，矩陣R的所有元素ET皆會依據對應的旋轉角度而自其實數部分PR向上方的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向上方的元素ET的虛數部分PI旋轉，並且矩陣Q中的所有元素ET皆會依據對應的旋轉角度而自其實數部分PR向左方的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向左方的元素ET的虛數 部分PI旋轉，其中矩陣R中的元素ET的處理方向同樣為由下至上(以圖示方向為例)，而矩陣Q中的元素ET的處理方向同樣為由右至左(以圖示方向為例)。並且，矩陣R中的元素ET的旋轉角度為正向(亦即正角度旋轉)，矩陣Q中的元素ET的旋轉角度為正向(亦即正角度旋轉)。在兩相鄰元素ET中實數部分RP的值皆為0及虛數部分的值皆為0時，在經過元素旋轉後仍不會改變其數值為0的狀態。
在圖2D中，會透過元素旋轉將矩陣R的第二部分PE2中第5列的元素ET都轉換為實數元素(亦即元素ET中的虛數PI部分的值為0)。進一步來說，第二部分PE2中第5行第5列的元素R(5,5)，會透過元素旋轉將其虛數部分PI的值轉移至其實數部分PR，其旋轉角度為dR(5,5)。此時，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩陣R中第5列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dR(5,5)而自其虛數部分PI向其實數部分PR旋轉；並且，為了維持矩陣的一致性，矩陣P中第1列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dR(5,5)而自其虛數部分PI向其實數部分PR旋轉。
接著，第二部分PE2中第4行第5列的元素R(4,5)，會透過元素旋轉將其虛數部分PI的值轉移至其實數部分，其旋轉角度為dR(4,5)。此時，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩陣R中第4行的所有元素ET皆會依據旋轉角度dR(4,5)而自其虛數部分PI向其實數部分PR旋轉；並且，為了維持矩陣的一致性，矩陣P中第2列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dR(4,5)而自其虛 數部分PI向其實數部分PR旋轉。
第二部分PE2中第5列中其餘的元素ET的處理方式可參 照上述，並且矩陣R及P中的元素ET皆會依據對應的旋轉角度而自其虛數部分PI向其實數部分PR旋轉，其中矩陣R中的元素ET的處理方向為由右至左(以圖示方向為例)，而矩陣P中的元素ET的處理方向為由下至上(以圖示方向為例)。並且，矩陣R中的元素ET的旋轉角度為正向(亦即正角度旋轉)，矩陣P中的元素ET的旋轉角度為負向(亦即負角度旋轉)。在實數部分PR的值為0及虛數部分PI的值為0的元素ET中，在經過元素旋轉後仍不會改變其數值。
在圖2E中，會透過元素旋轉將第二部分PE2中第5列中 元素R(2,5)外的元素ET都無效化(亦即元素ET中的實數部分PR的值及虛數部分PI的值皆為0)。進一步來說，第二部分PE2中第5行第5列的元素R(1,1)的實數部分PR的值會透過元素旋轉轉移至元素R(4,5)的實數部分的值，其旋轉角度為dxR(5,5)。此時，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩陣R中第1列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dxR(5,5)而自其實數部分PR向左方(即第4行)的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向左方(即第4行)的元素ET的虛數部分PI旋轉；並且，為了維持矩陣的一致性，矩陣P中第1列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dxR(5,5)而自其實數部分PR向上方(即第2列)的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向上方(即第2列)的元素ET的虛數 部分PI旋轉。
接著，第二部分PE2中第4行第5列的元素R(4,5)的實數部分PR的值會透過元素旋轉轉移至元素R(3,5)的實數部分的值，其旋轉角度為dxR(4,5)。此時，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩陣R中第2列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dxR(4,5)而自其實數部分PR向左方(即第3行)的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向左方(即第3行)的元素ET的虛數部分PI旋轉；並且，為了維持矩陣的一致性，矩陣P中第2列的所有元素ET皆會依據旋轉角度dxR(4,5)而自其實數部分PR向上方(即第3列)的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向上方(即第3列)的元素ET的虛數部分PI旋轉。
第二部分PE2中第5列中其餘的元素ET的處理方式可參照上述，矩陣R的所有元素ET皆會依據對應的旋轉角度而自其實數部分PR向左方的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向左方的元素ET的虛數部分PI旋轉，並且矩陣P中的所有元素ET皆會依據對應的旋轉角度而自其實數部分PR向上方的元素ET的實數部分PR旋轉以及自其虛數部分PI向上方的元素ET的虛數部分PI旋轉，其中矩陣R中的元素ET的處理方向同樣為由右至左(以圖示方向為例)，而矩陣P中的元素ET的處理方向同樣為由下至上(以圖示方向為例)。在兩相鄰元素ET中實數部分RP的值皆為0及虛數部分的值皆為0時，在經過元素旋轉後仍不會改變其數值為0的狀態。
圖2F至圖2Q的元素處理方式類似於圖2B至圖2E的處 理方式，在此則不再贅述。並且，在本實施例中，圖2Q所示矩陣P可提供作為通道狀態資訊V1，圖2Q所示矩陣Q可提供作為解碼參考矩陣T。藉此，由於矩陣Q、R、P的矩陣大小相同，因此可降低分解通道矩陣H所要的記憶體空間及運算複雜度。
依據上述，通道分解單元150將第一部分PE1中的第一 複數元素ET透過元素旋轉後使對角線上的第一複數元素ET為實數元素但其他第一複數元素ET的值為零，並且依據上述第一複數元素進行元素旋轉的多個第一旋轉角度逐行旋轉第一單位矩陣(亦即矩陣Q)。此外，第二部分PE2中的第二複數元素ET透過元素旋轉後使貼近對角線上的第二複數元素ET為實數元素但其他第二複數元素ET的值為零，並且依據第二複數元素ET進行元素旋轉的第二旋轉角度逐列旋轉第二單位矩陣(亦即矩陣P)以取得通道狀態資訊V1。
進一步來說，通道分解單元150將各個第一複數元素ET的虛數部分PI(即第一虛數部分)透過該元素旋轉轉移至各個第一複數元素ET的實數部分PR(即第一實數部分)而歸零，接著第一複數元素ET的實數部分PR透過元素旋轉轉移至相鄰的第一複數元素ET的實數部分PR而歸零。並且，通道分解單元150將各個第二複數元素ET的虛數部分PI(即第二虛數部分)透過元素旋轉轉移至各個第二複數元素ET的實數部分PR(即第二實數部分)而歸零，接著第二複數元素ET的實數部分PR透過元素旋 轉轉移至相鄰的第二複數元素ET的實數部分PR而歸零。
在本實施例中，當各個第一複數元素ET的虛數部分PI透過元素旋轉轉移至各個第一複數元素ET的實數部分PR，同一列的第一複數元素ET及第二複數元素ET同步地進行元素旋轉的上述轉移動作。當第一複數元素ET的實數部分PR透過元素旋轉轉移至相鄰的第一複數元素ET的實數部分PR，同列的第一複數元素ET及第二複數元素ET同步地進行元素旋轉的上述轉移動作。當各個第二複數元素ET的虛數部分PI透過元素旋轉轉移至各個第二複數元素ET的實數部分PR，同一行的第一複數元素ET及第二複數元素TE同步地進行元素旋轉的上述轉移動作。當第二複數元素ET的實數部分PR透過元素旋轉轉移至相鄰的第二複數元素ET的實數部分PR，同列的第一複數元素ET及第二複數元素ET同步地進行元素旋轉的上述轉移動作。
圖3A為依據本發明另一實施例的多輸入多輸出無線通信系統的系統示意圖。請參照圖1及圖3A，其中相同或相似元件使用相同或相似標號。在本實施例中，無線通信系統200大致相同於無線通信系統100，其不同之處在於無線通信系統200更包括空間串流壓縮單元210及量化單元220。空間串流壓縮單元210用以透過元素旋轉將旋轉後的第二單位矩陣PX(即圖2Q所示矩陣P)還原為單位矩陣後，將矩陣PX還原至單位矩陣過程中的旋轉角度(即第三旋轉角度)依序提供，以取得通道狀態資訊V2，亦即通道狀態資訊V2由上述旋轉角度所構成。
量化單元220在接收到上述旋轉角度後，透過逆向旋轉 將單位矩陣旋轉為矩陣PX，以藉著矩陣PX提供無線通道資訊矩陣S。藉此，由於旋轉角度的數量會小於整個矩陣的數值部分(如實數商分及虛數部分)，因此可加快矩陣PX的回傳，亦即降低信號傳遞的延遲。
圖3B為依據本發明的一實施例的通道狀態矩陣的壓縮 示意圖。請參照圖3A及圖3B，在本實施例中，會先將矩陣P中第4列的複數元素ET透過元素旋轉轉換為實數元素ET，亦即第4列的複數元素ET會依序將其虛數部分轉移至實數部分，並且依序提供旋轉角度dP(5,4)、dP(4,4)、dP(3,4)、dP(2,4)，其中元素旋轉可參照圖2A至圖2Q實施例所述。接著，將矩陣P中第4列的實數元素ET旋轉至成為一單位向量(例如第2列第4列的元素ET的實數部分的值為1，其餘元素ET的實數部分PR及虛數部分PI的值為0)，亦即第4列的實數元素ET會依序將其實數部分轉移至相鄰元素ET的實數部分，並且依序提供旋轉角度dxP(5,4)、dxP(4,4)、dxP(3,4)。
同樣地，會將矩陣P中第3列的複數元素ET轉換為實數元素ET，以依序提供旋轉角度dP(5,3)、dP(4,3)、dP(3,3)，並且將矩陣P中第3列的實數元素ET旋轉至成為一單位向量，以依序提供旋轉角度dxP(5,3)、dxP(4,3)。接著，將矩陣P中第2列的複數元素ET轉換為實數元素ET，以依序提供旋轉角度dP(5,2)、dP(4,2)，並且將矩陣P中第2列的實數元素ET旋轉至成為一單位 向量，以依序提供旋轉角度dxP(5,2)。最後，將矩陣P中第2列的複數元素ET旋轉至成為一單位向量，以依序提供旋轉角度dP(5,1)。
在本實施例中，由於矩陣P為複數酉矩陣，因此當各列 的元素ET旋轉至成為一單位向量，單位向量中具有數值的元素ET所在的行數中其餘的元素ET的數值(包含實數部分及虛數部分)會被旋轉至相鄰的元素ET而歸零。
並且，由於通道矩陣H的分解及將矩陣PX還原至單位矩 陣是透過元素旋轉，因此部分的硬體可共用(例如座標旋轉數位計算器)，因此硬體成本及電力消耗不會大幅增加。
圖4為依據本發明一實施例的多輸入多輸出無線通信系 統的預編碼方法的流程圖。請參照圖4，在本實施例中，預編碼方法至少包括下列步驟。會透過一通道估測單元估測一無線通道以提供一通道矩陣(步驟S410)，並且透過一通道分解單元分解通道矩陣後提供一通道狀態資訊(步驟S420)。接著，透過一量化單元依據通道狀態資訊提供一無線通道資訊(步驟S430)，以及透過一預編碼單元依據多個傳輸資料串流及無線通道資訊提供多個傳輸符元至無線通道(步驟S440)。
並且，本實施例的步驟S420包括：透過通道分解單元將 通道矩陣沿其一對角線分割為包含對角線的一第一部分及未包含對角線的一第二部分(步驟S421)；透過通道分解單元將第一部分中的多個第一複數元素透過一元素旋轉後使對角線上的這些第一 複數元素為多個實數元素但其他第一複數元素的值為零(步驟S423)；透過通道分解單元依據這些第一複數元素進行元素旋轉的多個第一旋轉角度逐行旋轉一第一單位矩陣(步驟S425)；透過通道分解單元將第二部分中的多個第二複數元素透過元素旋轉後使貼近對角線上的這些第二複數元素為多個實數元素但其他第二複數元素的值為零(步驟S427)；並且，透過通道分解單元依據這些第二複數元素進行元素旋轉的多個第二旋轉角度逐列旋轉一第二單位矩陣以取得一通道狀態資訊(步驟S429)。其中，上述步驟S410、S420、S421、S423、S425、S427、S429、S430、S440的順序為用以說明，本發明實施例不以此為限。並且上述步驟S410、S420、S421、S423、S425、S427、S429、S430、S440的細節可參照圖1、圖2A至2Q、圖3A及圖3B的實施例所示，在此則不再贅述。
綜上所述，本發明實施例的多輸入多輸出無線通信系統 及其預編碼方法，在透過元素旋轉將通道矩陣直接分解為三個矩陣，並且這三個矩陣的矩陣大小相同於通道矩陣。藉此，可降低分解通道矩陣所要的記憶體空間及運算複雜度。並且，可透過元素旋轉壓縮通道狀態資訊對應的矩陣，以降低信號傳遞的延遲。 此外，本實施例是透過元素旋轉來達成矩陣處理(如矩陣轉換、矩陣分解)，因此部分的硬體可共用(例如座標旋轉數位計算器)，因此不會增加硬體成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
S410、S420、S421、S423、S425、S427、S429、S430、S440‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種多輸入多輸出無線通信系統，包括：一預編碼單元，接收多個傳輸資料串流及量化的一無線通道資訊，以提供多個傳輸符元至一無線通道；一通道估測單元，用以估測該無線通道以提供一通道矩陣；一通道分解單元，用以分解該通道矩陣後提供一通道狀態資訊與一解碼參考矩陣，其中該通道分解單元將該通道矩陣分解為與該通道矩陣的維度相同的一矩陣、一第一單位矩陣及一第二單位矩陣，該通道分解單元將該矩陣沿其一對角線分割為包含該對角線的一第一部分及未包含該對角線的一第二部分，將該第一部分中的多個第一複數元素透過一元素旋轉後使該對角線上的該些第一複數元素為多個實數元素但其他第一複數元素的值為零，依據該些第一複數元素進行該元素旋轉的多個第一旋轉角度逐行旋轉該第一單位矩陣的多個第三複數元素以取得該解碼參考矩陣，將該第二部分中的多個第二複數元素透過該元素旋轉後使貼近該對角線上的該些第二複數元素為多個實數元素但其他第二複數元素的值為零，並且依據該些第二複數元素進行該元素旋轉的多個第二旋轉角度逐列旋轉該第二單位矩陣的多個第四複數元素以取得該通道狀態資訊；以及一量化單元，依據該通道狀態資訊提供該無線通道資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多輸入多輸出無線通信系統，其中該通道分解單元將各該些第一複數元素的一第一虛數部 分透過該元素旋轉轉移至各該些第一複數元素的一第一實數部分而歸零，接著該些第一複數元素的該第一實數部分透過該元素旋轉轉移至相鄰的第一複數元素的該第一實數部分而歸零，並且該通道分解單元將各該些第二複數元素的一第二虛數部分透過該元素旋轉轉移至各該些第二複數元素的一第二實數部分而歸零，接著該些第二複數元素的該第二實數部分透過該元素旋轉轉移至相鄰的第二複數元素的該第二實數部分而歸零。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的多輸入多輸出無線通信系統，更包括一空間串流壓縮單元，用以透過該元素旋轉將旋轉後的該第二單位矩陣還原為一單位矩陣以取得該通道狀態資訊，其中該通道狀態資訊由多個第三旋轉角度所構成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的多輸入多輸出無線通信系統，其中該第一單位矩陣及該第二單位矩陣的矩陣大小相同於該通道矩陣的矩陣大小。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的多輸入多輸出無線通信系統，其中該些第一旋轉角度及該些第二旋轉角度由一座標旋轉數位計算器(coordinate rotation digital computer，CORDIC)所計算出。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的多輸入多輸出無線通信系統，其中該元素旋轉為一吉文斯旋轉(Givens rotation)。
  7. 一種多輸入多輸出無線通信系統的通道分解方法，包括：透過一通道估測單元估測一無線通道以提供一通道矩陣； 透過一通道分解單元分解該通道矩陣後提供一通道狀態資訊與一解碼參考矩陣，包括：透過該通道分解單元將該通道矩陣分解為與該通道矩陣的維度相同的一矩陣、一第一單位矩陣及一第二單位矩陣；透過該通道分解單元將該矩陣沿其一對角線分割為包含該對角線的一第一部分及未包含該對角線的一第二部分；透過該通道分解單元將該第一部分中的多個第一複數元素透過一元素旋轉後使該對角線上的該些第一複數元素為多個實數元素但其他第一複數元素的值為零；透過該通道分解單元依據該些第一複數元素進行該元素旋轉的多個第一旋轉角度逐行旋轉該第一單位矩陣的多個第三複數元素以取得該解碼參考矩陣；透過該通道分解單元將該第二部分中的多個第二複數元素透過該元素旋轉後使貼近該對角線上的該些第二複數元素為多個實數元素但其他第二複數元素的值為零；以及透過該通道分解單元依據該些第二複數元素進行該元素旋轉的多個第二旋轉角度逐列旋轉該第二單位矩陣的多個第四複數元素以取得一通道狀態資訊；透過一量化單元依據該通道狀態資訊提供一無線通道資訊；以及透過一預編碼單元依據多個傳輸資料串流及該無線通道資訊提供多個傳輸符元至該無線通道。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的多輸入多輸出無線通信系統的通道分解方法，其中透過該通道分解單元分解該通道矩陣後提供一通道狀態資訊的步驟包括：透過該通道分解單元將各該些第一複數元素的一第一虛數部分透過該元素旋轉轉移至各該些第一複數元素的一第一實數部分而歸零，接著該些第一複數元素的該第一實數部分透過該元素旋轉轉移至相鄰的第一複數元素的該第一實數部分而歸零；並且透過該通道分解單元該通道分解單元將各該些第二複數元素的一第二虛數部分透過該元素旋轉轉移至各該些第二複數元素的一第二實數部分而歸零，接著該些第二複數元素的該第二實數部分透過該元素旋轉轉移至相鄰的第二複數元素的該第二實數部分而歸零。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的多輸入多輸出無線通信系統的通道分解方法，更包括一空間串流壓縮單元，用以透過該元素旋轉將旋轉後的該第二單位矩陣還原為一單位矩陣以取得該通道狀態資訊，其中該通道狀態資訊由多個第三旋轉角度所構成。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的多輸入多輸出無線通信系統的通道分解方法，其中該第一單位矩陣及該第二單位矩陣的矩陣大小相同於該通道矩陣的矩陣大小。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的多輸入多輸出無線通信系統的通道分解方法，其中該些第一旋轉角度及該些第二旋轉角度由一座標旋轉數位計算器(coordinate rotation digital computer， CORDIC)所計算出。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的多輸入多輸出無線通信系統的通道分解方法，其中該元素旋轉為一吉文斯旋轉(Givens rotation)。
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