通信裝置和方法
2023-10-20 06:08:32 1
專利名稱：：通信裝置和方法
技術領域：
：本發明是有關於一種適用於通信的裝置和方法，特別是有關於適用於相位(phase)量化和使用晶格(lattice)的等增益預編碼(equalgainprecoding)的裝置和方法。
背景技術：
：無線通信系統可以讓無線裝置通信時不需要通過實體線路連接。因為無線通信系統和日常生活緊密相連，對於可以支持多媒體服務的無線通信系統，需求日益增加；多媒體服務包括演講、錄音、錄像、檔案和網絡下載等等。為了迎合無線通信系統和多媒體服務的需求，以及改善多媒體服務的效果，各式各樣的無線通信協議和傳輸控制機制已經發展出來。在無線通信系統中，多輸入多輸出(multiple-inputandmultiple-output，簡稱ΜΙΜΟ)是一種智能天線技術，其使用多個天線在發射端和接收端以改善通信品質。最初，多輸入多輸出技術定義在點對點通信系統，其發射端和接收端皆有多個天線。然而，現在的多輸入多輸出技術已經拓展到使用於更複雜的情況，例如空間分割多重存取(spacedivisionmultipleaccess，簡禾爾SDMA)禾口合作通信(cooperativecommunication)。因為多個終端(terminal)之間的合作過程，此拓展是可能完成的，其中，各終端具有單一天線，可以視為單一傳送節點或單一接收節點(node)，組成一個虛擬的天線數組(antennaarray)0預編碼(precoding)是用於支持多輸入多輸出技術的方案。在預編碼中，多個串流信號以獨立且針對各天線調整適合的權重(weighting)而由發射天線傳送，使得接收裝置接收的傳送率(throughput)最大化。假設發射端知道完整的信道信息，預編碼器(precoder)和解碼器(decoder)可以設計為最佳化幾個參數，例如最小均方誤差(minimummeansquareerror,MMSE)、最大信息速率(informationrate)、或最大信噪比(signaltonoiseration,SNR)。雖然碼本基礎(codebook-based)預編碼可以適用於給定的位解析度(bitresolution)，得到最佳效果，但它必須徹底的搜尋以找到適合的碼字(codeword)。此外，許多操作流程可能太複雜而無法實現在現實的系統中，需要大量的存儲器，或(且)潛在使效果打折扣的風險。以下說明的實施例，可以克服一個或多個以上闡述的問題。
發明內容針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種通信方法，適用於在一無線通信系統中相位量化和等增益預編碼，包括經由一接收裝置，根據一既定縮放係數，縮放一相位向量，以決定一第一晶格點；經由上述接收裝置，根據決定的上述第一晶格點，決定一第二晶格點；以及經由上述接收裝置，根據決定的上述第二晶格點和上述既定縮放係數，決4定一量化相位向量。另外，本發明提供一種通信裝置，適用於在一無線通信系統中相位量化和等增益預編碼，包括至少一存儲器，存儲數據和指令；至少一處理器，存取上述存儲器，以及當上述處理器執行上述指令時，用於根據一既定的縮放參數，一相位向量，以決定一第一晶格點；根據決定的上述第一晶格點，決定一第二晶格點；以及根據決定的上述第二晶格點和上述既定的縮放參數，決定一量化相位向量。另外，本發明提供一種通信方法，適用於在一無線通信系統中相位量化和等增益預編碼，包括經由一接收裝置，根據一既定縮放係數，縮放一相位向量，以決定一第一晶格點；經由上述接收裝置，根據決定的上述第一晶格點，決定一第二晶格點；以及經由上述接收裝置，根據決定的上述第二晶格點和上述既定縮放係數，決定一量化相位向量；經由上述接收裝置，計算適用於上述第一晶格點的一純量值；經由上述接收裝置，根據計算的上述純量值，轉換上述量化相位向量成為一比特流；以及經由上述接收裝置，傳送上述比特流到一發射裝置。另外，本發明提供一種通信裝置，適用於在一無線通信系統中相位量化和等增益預編碼，包括至少一存儲器，存儲數據和指令；至少一處理器，存取上述存儲器，以及當上述處理器執行上述指令時，用於根據一既定的縮放參數，縮放一相位向量，以決定一第一晶格點；根據決定的上述第一晶格點，決定一第二晶格點；根據決定的上述第二晶格點和上述既定的縮放參數，決定一量化相位向量；計算適用於上述第一晶格點的一純量值；根據計算的上述純量值，轉換上述量化相位向量成為一比特流；以及傳送上述比特流到一發射裝置。在此公開的方法和裝置，可以用於讓來自不同傳送節點的信號不會互相破壞性幹涉，而使巨分集增益消失。IlOa服務基站；IlOb、110c鄰近基站；120『接收裝置；111、121.中央處理器；112、122.隨機存取存儲器113、123.只讀存儲器；114、124.存儲設備；115、125.資料庫；116、126.輸入輸出端；117、127.用戶接口；118、128.天線；300『等增益預編碼器；400、500、1100流程700、800、900、1000矩陣。具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。圖1是顯示一實施例所述的多輸入多輸出無線通信系統100的示意圖。在一實施例中，圖1所示的無線通信系統100是根據例如由WiMaxForum所推廣的全球微波互通存取(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，以下簡稱WiMAX)系統，並建立在IEEE802.16分類的標準和技術上。在另一個實施例中，圖1所示的無線通信系統100是根據例如3GPP(3rdGenerationPartnershipProject)分類的標準和技術。在一些實施例中，無線通信系統100可以是一個多發射端合作通信系統(multi-transmittercollaborativecommunicationsystem)，具有單一發身寸裝置，以及多個天線元件。在其它實施例中，無線通信系統100可以是一個多發射端合作通信系統，具有一組發射裝置，彼此互相合作運作。在圖1所示的實施例中，無線通信系統100是一個多用戶(multi-user，簡稱MU)多輸入多輸出無線通信系統100，其中下行信號(downlinksignal)是由多個發射裝置傳送至一個或多個接收裝置。圖1所示的實施例可以稱為一個合作多輸入多輸出(collaborativemultiple-inputmultiple-output，簡稱C0-MIM0)無線通信系統。如圖1所示，無線通信系統100可以包括一個或多個發射裝置，稱為基站(kisestation，簡稱BS)110，例如服務基站110a、鄰近基站110b、鄰近基站110c,以及一個或多個接收裝置(receivingdevice，簡稱RD)120。基站110可以是任何種類的通信裝置，用於傳送或(且)接收數據或(且)和在無線通信系統100中的一個或多個接收裝置120通信，這些都是本
技術領域：
中已知的。在一些實施例中，基站110也可以稱為例如節點B(Node-B)^^^^(basetransceiversystem,BTS)(accesspoint)等等。在其它實施例中，基站110可以是中繼站(relaystation)、中繼節點(intermediatenode)、中繼(intermediary)或任何種類的行動臺(mobilestation)。在一實施例中，基站110可以有一個廣播或接收範圍，在該範圍中基站110可以和一個或多個接收裝置120作無線通信。廣播範圍和能量、位置、幹擾(物理或電子幹擾)有關而會變動。圖加是顯示一實施例所述的基站110的示意圖。如圖加所示，各基站110可以包括一個或多個下列元件至少一個中央處理器(centralprocessingunit，簡稱CPU)111(在此也稱為處理器)，用於執行計算器程序指令，達到各種程序和方法；隨機存取存儲器(RAM)112和只讀存儲器(ROM)113，用於存取和存儲信息和計算器程序指令；存儲器114，用於存儲數據和信息；資料庫115，用於存儲表格、列表或其它種類的數據結構；輸入輸出裝置(I/Odevice)116、用戶接口117、天線118等等。各元件是本
技術領域：
中已知的，將不會再多做介紹。接收裝置120可以是任何種類的計算器裝置，用於和無線通信系統100中的基站110無線傳送或(且)接收數據。接收裝置120可以包括例如伺服器(server)、客戶端(client)、桌上型計算機(desktopcomputer)、筆記型計算機(laptopcomputer)、網絡計算機(networkcomputer)、工作站(workstation)、個人數字助理(personaldigitalassistant，PDA)、平板計算機(tabletPC)、掃描儀(scanner)、電話裝置、傳呼機(pager)、相機、音樂裝置等等。另外，接收裝置120可以包括一個或多個無線傳感器(sensor)，設置於一個無線傳感器網絡中，用於作中央式(centralized)或分布式(distributed)的通信。在一實施例中，接收裝置120可以是一個行動計算裝置。在另一實施例中，接收裝置120可以是操作在行動環境下的固定計算裝置，行動環境可以是巴士、火車、飛機、船或汽車等等。圖2b是顯示一實施例所述的接收裝置120的示意圖。如第2b圖所示，各接收裝置120可以包括一個或多個下列元件至少一個中央處理器121(在此也稱為處理器)，用於執行計算器程序指令，達到各種程序和方法；隨機存取存儲器122和只讀存儲器123，用於存取和存儲信息和計算器程序指令；存儲器124，用於存儲數據和信息；資料庫125，用於存儲表格、列表或其它種類的數據結構；輸入輸出裝置126、用戶接口127、天線1等等。各元件是本
技術領域：
中已知的，將不會再多做介紹。圖3是顯示一實施例所述的等增益預編碼器(equalgainprecoder)300的示意圖。在一些實施例中，等增益預編碼器300可以用來獨立地加權(weight)來自各傳送天線的多個串流傳送信號，以使接收裝置輸出端的連結傳送率最大化。在圖3所示的實施例中，當發射端(例如基站110)知道完整的信道信息時，預編碼器和解碼器可以共同設計為最佳化幾個參數，例如最小均方誤差、最大信息速率，或最大信噪比。等增益預編碼器300的一個或多個元件，可以包括在一個或多個基站110或(且)接收裝置120之中。在發射端上(例如一個或多個基站110)，等增益預編碼器300可以包括Nt個發射天線，上述發射天線可以包括在一個或多個基站Iio之中。如圖3所示，適用於預編碼的一個傳送符號，可以傳送至各Nt個分支(例如分支(1)、分支O)、…、分支(Nt))，每個分支各對應一個發射天線。在一些實施例中，傳送符號可以是等同於傅立葉轉換大小(thesizeofaFouriertransform)的載波(carrier)數量,可以由數據載波(datacarrier)、引導載波(pilotcarrier)、零載波(nullcarrier)等等建構。在特定的實施例中，傳送符號可以根據數字調變方案調變(modulate)，例如正交相移鍵控(quadraturephase-keyshifting,M^QPSK)^ιΕ^κ^^(quadratureamplitudemodulation)(Μ如16_QAM、64-QAM、U8-QAM、256-QAM等等)等等。在Nt個分支中各分支的傳送符號可以乘以一個不同的相位旋轉(phaserotation)，根據方程式1，如下方程式1:e^/諷，…,『!^[Wt，其中參數代表相量(phasor)；參數θ代表相位；參數Nt代表天線數量；以及t代表發射天線的索引(index)。為了讓各傳送符號維持同樣的總發射功率，相量可以除以A，如方程式1所示。相位θ可以由接收端(例如接收裝置120)接收，而經過一個根據估計信道情況的反饋信息(feedbackmessage)。在預編碼之後，一個符號向量s(s=(s1;s2,S3))從一個或多個基站110傳送至一個或多個接收裝置120，它可以根據方程式2決定，如下方程式2_15=^^^，其中T參數ρ代表一個NtX1的向量，定義為ρ=^eJOl6]θ2.』ΘΝ,)；參數Nt代表天線數量；參數χ代表傳送符號；以及參數t代表發射天線的索引。在接收端(例如一個或多個接收裝置120)，接收符號r可以由方程式3決定，如下方程式3T=Ii1S+!^其中參數h代表一個NtXi的信道向量，由信道參數組成，定義為/z=(hxh2...hN)T；參數Nt代表天線數量；參數S代表傳送的符號向量；參數η代表噪聲純量；以及參數t代表發射天線的索引。在圖3的實施例中，接收的符號r可以首先乘以共軛的通道向量(即『)。再來，可以乘以相反的相位旋轉(例如以得到純量ζ。以上操作的數學式是方程式4，如下方程式4z=p、*r，其中參數pv代表共軛轉置後的向量ρ；參數h*代表共軛的通道向量；以及參數r代表接收的符號。利用方程式1、方程式3和方程式4，參數χ和參數ζ的關係可以寫成方程式5，如方程式5權利要求1.一種通信方法，適用於在一無線通信系統中相位量化和等增益預編碼，包括根據一既定縮放係數，經由一接收裝置，縮放一相位向量，以決定一第一晶格點；根據上述第一晶格點，經由上述接收裝置，決定一第二晶格點；以及根據決定的上述第二晶格點和上述既定縮放係數，經由上述接收裝置，決定一量化相位向量。2.根據權利要求1所述的通信方法，還包括經由上述接收裝置，轉換上述量化相位向量成為一比特流；以及經由上述接收裝置，傳送上述比特流到一發射裝置。3.根據權利要求2所述的通信方法，其中轉換上述量化相位向量的步驟，還包括經由上述接收裝置，取得適用於上述第一晶格點的一純量值；以及根據取得的上述純量值，經由上述接收裝置，轉換上述量化相位向量成為上述比特流。4.根據權利要求1所述的通信方法，還包括經由上述接收裝置，決定一第一鄰近晶格點和一第二鄰近晶格點；以及經由上述接收裝置，決定關於上述第一鄰近晶格點的一第一最大值，以及關於上述第二鄰近晶格點的一第二最大值。5.根據權利要求4所述的通信方法，其中決定上述量化相位向量的步驟，還包括解縮放上述相位向量，以產生一解縮放相位向量；以及當上述解縮放相位向量的一元素大於決定的上述第一最大值或上述第二最大值，將上述解縮放相位向量的上述元素取代為η。6.一種通信裝置，適用於在一無線通信系統中相位量化和等增益預編碼，包括至少一存儲器，存儲多個數據和多個指令；至少一處理器，存取上述存儲器，以及當上述處理器執行上述指令時，用於根據一既定的縮放參數，縮放一相位向量，以決定一第一晶格點；根據決定的上述第一晶格點，決定一第二晶格點；以及根據決定的上述第二晶格點和上述既定的縮放參數，決定一量化相位向量。7.根據權利要求6所述的通信裝置，其中上述處理器還用於轉換上述量化相位向量成為一比特流；以及傳送上述比特流到一發射裝置。8.根據權利要求7所述的通信裝置，其中當上述處理器用於轉換上述量化相位向量成為上述比特流時，上述處理器還用於計算適用於上述第一晶格點的一純量值；以及根據計算的上述純量值，轉換上述量化相位向量成為上述比特流。9.根據權利要求6所述的通信裝置，其中上述處理器還用於決定一第一鄰近晶格點和一第二鄰近晶格點；以及決定關於上述第一鄰近晶格點的一第一最大值，以及關於上述第二鄰近晶格點的一第二最大值。10.根據權利要求9所述的通信裝置，其中當上述處理器用於決定上述量化相位向量時，上述處理器還用於解縮放上述相位向量，以產生一解縮放相位向量；以及當上述解縮放相位向量的一元素大於決定的上述第一最大值或上述第二最大值，將上述解縮放相位向量的上述元素取代為η。11.一種通信方法，適用於在一無線通信系統中相位量化和等增益預編碼，包括經由一接收裝置，根據一既定縮放係數，經由一接收裝置，縮放一相位向量，以決定一第一晶格點；根據決定的上述第一晶格點，經由上述接收裝置，決定一第二晶格點；以及根據決定的上述第二晶格點和上述既定縮放係數，經由上述接收裝置，決定一量化相位向量；經由上述接收裝置，計算適用於上述第一晶格點的一純量值；根據計算的上述純量值，經由上述接收裝置，轉換上述量化相位向量成為一比特流；以及經由上述接收裝置，傳送上述比特流到一發射裝置。12.根據權利要求11所述的通信方法，還包括經由上述接收裝置，決定一第一鄰近晶格點和一第二鄰近晶格點；以及經由上述接收裝置，決定關於上述第一鄰近晶格點的一第一最大值，以及關於上述第二鄰近晶格點的一第二最大值。13.根據權利要求12所述的通信方法，其中上述接收裝置決定上述量化相位向量，還包括解縮放上述相位向量，以產生一解縮放相位向量；以及當上述解縮放相位向量的一元素大於決定的上述第一最大值或上述第二最大值，將上述解縮放相位向量的上述元素取代為η。14.一種通信裝置，適用於在一無線通信系統中相位量化和等增益預編碼，包括至少一存儲器，存儲多個數據和多個指令；至少一處理器，存取上述存儲器，以及當上述處理器執行上述指令時，用於根據一既定的縮放參數，縮放一相位向量，以決定一第一晶格點；根據決定的上述第一晶格點，決定一第二晶格點；根據決定的上述第二晶格點和上述既定的縮放參數，決定一量化相位向量；計算適用於上述第一晶格點的一純量值；根據計算的上述純量值，轉換上述量化相位向量成為一比特流；以及傳送上述比特流到一發射裝置。15.根據權利要求14所述的通信裝置，其中當上述處理器用於決定上述量化相位向量時，上述處理器還用於解縮放上述相位向量，以產生一解縮放相位向量；以及當上述解縮放相位向量的一元素大於決定的上述第一最大值或上述第二最大值，將上述解縮放相位向量的上述元素取代為η。全文摘要本發明公開了一種通信裝置和方法，適用於在無線通信系統中執行相位量化和等增益預編碼。該方法包括經由接收裝置，根據既定縮放係數縮放相位向量以決定第一晶格點；經由接收裝置，根據所決定的第一晶格點決定第二晶格點；以及經由接收裝置，根據決定的第二晶格點和既定縮放係數，決定量化相位向量。在此公開的方法和裝置，可以用於讓來自不同傳送節點的信號不會互相破壞性幹涉，而使巨分集增益消失。文檔編號H04L1/00GK102111206SQ20101062104公開日2011年6月29日申請日期2010年12月24日優先權日2009年12月29日發明者丁邦安,莊俊雄,江曉嵐,蔡尚澕,郭秉衡申請人:財團法人工業技術研究院