多天线网络系统及其基地台、伺服器及信号处理方法与流程

本发明涉及一种多天线网络系统及其基地台、伺服器及信号处理方法，尤其涉及一种使用通信通道前后差异以进行信号处理的多天线网络系统及其基地台、伺服器及信号处理方法。

背景技术：

小型蜂窝式基地台(smallcell)是近年来网络通信产业中与第五代无线系统(5g，5thgenerationwirelesssystem)极其相关的热门话题。然而，小型蜂窝式基地台的密集特性，使得这些基地台之间需要更紧密的协调，才能避免彼此的天线信号互相干扰，进而拖累整体的网络效能。因此，在5g超密度网络(udn，ultra-densenetwork)环境下，必须通过网络式多输入多输出(networkmultiinputmultioutput，networkmimo)系统进行跨基地台的紧密协调，以消除小型蜂窝式基地台数量增加后由相近的伺服天线彼此之间形成的破坏性干扰。

为了解决前述因为相近的伺服天线彼此之间形成破坏性干扰的问题，现有技术采用了预编码(precoding)的技术。此种预编码技术是在基地台通过伺服天线发射信号之前，利用预编码所得的反矩阵来对所要发射的信号进行预先处理。通过这样的信号处理过程，就可以借由调整信号发射之前的相位与振幅，使得多个伺服天线所发出的信号在到达用户天线(例如手机)的时候能够成为建设性合成波，进而提升用户天线收到的信号强度。

然而，预编码本身是一种反矩阵运算，其运算复杂度是o(n³)，n是发射天线数，且每15khz的频带就要计算一次。以20mhz的时分双工(time-divisionduplex，tdd)模式来说，每秒最多就需要进行约720000次预编码的运算。因此，假若没有对预编码运算进行优化，那么在网络式多输入多输出系统中能协同合作的基地台的数目就会明显受到限制，并因此而无法形成一个足够庞大的超级虚拟基地台来同时服务多位使用者。

技术实现要素：

因此，本发明实施例提出一种多天线网络系统及其基地台、伺服器与信号处理方法，通过提供较低复杂度的反矩阵运算方式来增加可以协同合作的基地台或伺服天线的数量。

一方面，本发明实施例提供了一种多天线网络的信号处理方法，适用于包括多个伺服天线及多个用户天线的通信系统内，其中，所述多个伺服天线与所述多个用户天线之间存在多个通信通道，每一所述通信通道在所述多个伺服天线之一和所述多个用户天线之一之间传递信号，其特征在于，所述信号处理方法包括步骤：获取由所述多个伺服天线在第一时间点时对应的多个第一时间通道估计值所组成的第一时间通道矩阵的反矩阵；获取由所述多个伺服天线在第二时间点时对应的多个第二时间通道估计值，其中，每一所述第二时间通道估计值对应所述多个通信通道之一，且不同的所述多个第二时间通道估计值所对应的所述多个通信通道彼此不同；获取每一所述第一时间通道估计值与相对应的所述多个第二时间通道估计值中的对应者之间的差异，其中，每一所述第一时间通道估计值及与所述第一时间通道估计值对应的所述第二时间通道估计值对应所述多个通信通道中的同一个；使用所述多个第一时间通道估计值与所述多个第二时间通道估计值的对应者之间的差异以及所述第一时间通道矩阵的反矩阵，计算由所述多个第二时间通道估计值所组成的第二时间通道矩阵的反矩阵；以及在所述第二时间点之后，根据所述第二时间通道矩阵的反矩阵，决定所述多个伺服天线如何调整所发出的信号；其中，所述第一时间点发生在所述第二时间点之前。

在本发明的一个实施例中，所述获取由所述多个伺服天线在所述第一时间点时对应的多个第一时间通道估计值所组成的第一时间通道矩阵的反矩阵包括：获取在所述第一时间点时的所述多个第一时间通道估计值，其中，每一所述第一时间通道估计值对应所述多个通信通道之一，且不同的所述多个第一时间通道估计值所对应的所述多个通信通道彼此不同；排列所述多个第一时间通道估计值而得所述第一时间通道矩阵；以及计算所述第一时间通道矩阵的反矩阵。

在本发明的一个实施例中，所述使用所述多个第一时间通道估计值与所述多个第二时间通道估计值的对应者之间的差异以及所述第一时间通道矩阵的反矩阵，计算由所述多个第二时间通道估计值所组成的第二时间通道矩阵的反矩阵包括：以下列公式计算所述第二时间通道矩阵的反矩阵：(a+bcd)^-1＝(a)^-1–a^-1b(c^-1+da^-1b)^-1da^-1；其中，矩阵a为排列所述多个第一时间通道估计值所得的所述第一时间通道矩阵；矩阵(a)^-1为所述第一时间通道矩阵的反矩阵；矩阵(a+bcd)为所述第二时间通道矩阵，矩阵(a+bcd)^-1为所述第二时间通道矩阵的反矩阵；矩阵b、矩阵c及矩阵d的乘积为排列所述多个第一时间通道估计值与所述多个第二时间通道估计值的对应者之间的差异之后所得的矩阵。

另一方面，本发明实施例提供了一种多天线网络的基地台信号处理方法，适用于具有至少一伺服天线的基地台，所述至少一伺服天线与一用户天线之间使用一通信通道传递信号，其特征在于，所述基地台信号处理方法包括步骤：获取所述通信通道在第一时间点时的第一时间通道估计值；获取所述通信通道在第二时间点时的第二时间通道估计值；传递所述第一时间通道估计值与所述第二时间通道估计值的差异至伺服器；以及根据所述伺服器回传的参数，在所述第二时间点之后控制所述至少一伺服天线在发出信号之前的信号调整内容；其中，所述第一时间点发生在所述第二时间点之前。

在本发明的一个实施例中，所述基地台信号处理方法还包括步骤：传递所述第一时间通道估计值至所述伺服器。

再一方面，本发明实施例提供了一种多天线网络的伺服器信号处理方法，适用于具有多个伺服天线的网络，其特征在于，所述伺服器信号处理方法包括步骤：取得由所述多个伺服天线在第一时间点时对应的多个第一时间通道估计值所组成的第一时间通道矩阵的反矩阵；分别从每一所述伺服天线接收与所述伺服天线相对应的通道估计值差异，其中，所述通道估计值差异为所述伺服天线在第二时间点时所对应的第二时间通道估计值与相对应的所述第一时间通道估计值之间的差异；使用所述多个通道估计值差异以及所述第一时间通道矩阵的反矩阵，计算第二时间通道矩阵的反矩阵；以及传递所述第二时间通道矩阵的反矩阵至所述多个伺服天线，使所述多个伺服天线在发出信号之前使用所述第二时间通道矩阵的反矩阵调整所要发出的信号；其中，所述第一时间点发生在所述第二时间点之前。

在本发明的一个实施例中，所述取得由所述多个伺服天线在第一时间点时对应的多个第一时间通道估计值所组成的第一时间通道矩阵的反矩阵包括：从所述多个伺服天线取得所述多个伺服天线在所述第一时间点时所对应的所述多个第一时间通道估计值；排列所述多个第一时间通道估计值而得所述第一时间通道矩阵；以及计算所述第一时间通道矩阵的反矩阵。

在本发明的一个实施例中，所述使用所述多个通道估计值差异以及所述第一时间通道矩阵的反矩阵，计算第二时间通道矩阵的反矩阵，包括：以下列公式计算所述第二时间通道矩阵的反矩阵：(a+bcd)^-1＝(a)^-1–a^-1b(c^-1+da^-1b)^-1da^-1；其中，矩阵a为所述第一时间通道矩阵，矩阵(a)^-1为所述第一时间通道矩阵的反矩阵，矩阵b、矩阵c及矩阵d的乘积为所述多个通道估计值差异排列所组成的矩阵，矩阵(a+bcd)为所述第二时间通道矩阵，矩阵(a+bcd)^-1为所述第二时间通道矩阵的反矩阵。

又一方面，本发明实施例提供了一种多天线网络系统，包括：多个伺服天线；多个用户天线，每一所述用户天线与每一所述伺服天线经由一通信通道传递信号；多个基地台，每一所述基地台至少设置有所述多个伺服天线之一，每一所述基地台包括：一上行无线信号接收器，电性耦接至设置于所述基地台的所述至少一伺服天线，所述上行无线信号接收器从每一所述至少一伺服天线与每一所述用户天线间的所述通信通道接收相对应的一上行数据，其中，每一所述上行数据包括相对应的一原始通道值，且所述上行无线信号接收器在第一时间点共接收多个第一时间上行数据，并在第二时间点共接收多个第二时间上行数据；一通道估计器，电性耦接至所述上行无线信号接收器，所述通道估计器从所述上行无线信号接收器接收所述多个第一时间上行数据及所述多个第二时间上行数据，以从所述多个第一时间上行数据中取得内含的所述多个原始通道值而估算得到对应的多个第一时间通道估计值，并从所述多个第二时间上行数据中取得内含的所述多个原始通道值而估算得到对应的多个第二时间通道估计值；一差异值计算器，电性耦接至所述通道估计器以从所述通道估计器接收所述多个第一时间通道估计值及所述多个第二时间通道估计值，并计算每一所述第一时间通道估计值与所述多个第二时间通道估计值中的对应者之间的差异值且输出计算所得的多个差异值；以及一下行信号产生器，根据所接收的多个第二时间下行调整值，将原始信号调整为预备提供至对应的通信通道的一下行信号；以及一伺服器，储存着由所述多个第一时间上行数据排列成的第一时间通道矩阵的反矩阵，所述伺服器电性耦接至所述多个基地台以从每一所述基地台接收相对应的所述多个差异值、利用所述第一时间通道矩阵的反矩阵及所述多个差异值来计算所述多个第二时间下行调整值，并将所述多个第二时间下行调整值输出至每一所述基地台的所述下行信号产生器；其中，所述第一时间点发生在所述第二时间点之前。

在本发明的一个实施例中，所述差异值计算器还输出所述多个第一时间上行数据至所述伺服器。

在本发明的一个实施例中，所述伺服器包括：一差异矩阵形成装置，根据特定顺序将所述多个差异值排列成一差异矩阵；一储存装置，储存所述第一时间通道矩阵的反矩阵；一计算装置，电性耦接至所述储存装置及所述差异矩阵形成装置，所述计算装置从所述储存装置取得所述第一时间通道矩阵的反矩阵、从所述差异矩阵形成装置取得所述差异矩阵，并根据下列公式计算第二时间通道矩阵的反矩阵：(a+bcd)^-1＝(a)^-1–a^-1b(c^-1+da^-1b)^-1da^-1；其中，矩阵(a+bcd)^-1为所述第二时间通道矩阵的反矩阵，矩阵(a)^-1为所述第一时间通道矩阵的反矩阵，矩阵b、矩阵c及矩阵d的乘积为所述差异矩阵；以及一输出装置，电性耦接至所述计算装置以接收所述第二时间通道矩阵的反矩阵，并将所述第二时间通道矩阵的反矩阵作为所述多个第二时间下行调整值而输出至所述多个基地台。

又一方面，本发明实施例提供了一种多天线网络系统的基地台，包括：至少一伺服天线，所述伺服天线与一用户天线经由相对应的一通信通道传递信号；一上行无线信号接收器，电性耦接至所述至少一伺服天线，并从每一所述伺服天线接收所述伺服天线与所述用户天线间的所述通信通道传递的一上行数据，其中，所述上行数据包括相对应的一原始通道值，且所述通信通道在第一时间点传递第一时间上行数据，并在第二时间点传递第二时间上行数据；一通道估计器，电性耦接至所述上行无线信号接收器，所述通道估计器从所述上行无线信号接收器接收所述第一时间上行数据及所述第二时间上行数据，以从所述第一时间上行数据中取得内含的所述原始通道值而估算得到对应的第一时间通道估计值，并从所述第二时间上行数据中取得内含的所述原始通道值而估算得到对应的第二时间通道估计值；一差异值计算器，电性耦接至所述通道估计器以从所述通道估计器接收所述第一时间通道估计值及所述第二时间通道估计值，并计算所述第一时间通道估计值与所述第二时间通道估计值的差异值且输出计算所得的所述差异值；以及一下行信号产生器，根据所接收的第二时间下行调整值，将原始信号调整为预备提供至对应的所述通信通道的下行信号；其中，所述第一时间点发生在所述第二时间点之前。

在本发明的一个实施例中，所述差异值计算器还输出所述第一时间上行数据。

又一方面，本发明实施例提供了一种多天线网络系统的伺服器，适用于具有多个伺服天线的多天线网络系统中，每一所述伺服天线与一用户天线之间以多个通信通道之一传递信号，其特征在于，所述伺服器包括：一储存装置，储存由所述多个通信通道在第一时间点的多个第一时间通道估计值所排列而成的第一时间通道矩阵的反矩阵；一差异矩阵形成装置，接收所述多个通信通道在第二时间点的多个第二时间通道估计值与所述多个第一时间通道估计值之间的多个差异值，并根据特定顺序将所述多个差异值排列成差异矩阵；一计算装置，电性耦接至所述储存装置以及所述差异矩阵形成装置，所述计算装置从所述储存装置取得所述第一时间通道矩阵的反矩阵、从所述差异矩阵形成装置取得所述差异矩阵，并根据下列公式计算第二时间通道矩阵的反矩阵：(a+bcd)^-1＝(a)^-1–a^-1b(c^-1+da^-1b)^-1da^-1；其中，矩阵(a+bcd)^-1为所述第二时间通道矩阵的反矩阵，矩阵(a)^-1为所述第一时间通道矩阵的反矩阵，矩阵b、矩阵c及矩阵d的乘积为所述差异矩阵；以及一输出装置，电性耦接至所述计算装置以接收所述第二时间通道矩阵的反矩阵，并输出所述第二时间通道矩阵的反矩阵；其中，所述第一时间点发生在所述第二时间点之前。

在其中一个实施例中，所述计算装置还将所述差异矩阵分解成所述的矩阵b、矩阵c及矩阵d，以使矩阵b、矩阵c及矩阵d的乘积为所述差异矩阵。

本发明实施例可以具有如下优点或有益效果：本发明实施例利用在前后时间点出现差异的通信通道来降低计算反矩阵时所需要进行的运算复杂度，因此在同样计算速度的前提下，使用本发明实施例提供的技术方案将可以使更多的伺服天线被整合在一起来提供服务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多天线网络系统的系统架构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种基地台的电路结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种伺服器的电路结构示意图。

图4a为本发明实施例提供的一种通道矩阵或差异矩阵的数组元素位置示意图。

图4b为图4a所示的通道矩阵或差异矩阵中用来放置与基地台110相关的数组元素的数组元素位置示意图。

图4c为图4a所示的通道矩阵或差异矩阵中用来放置与基地台120相关的数组元素的数组元素位置示意图。

图4d为图4a所示的通道矩阵或差异矩阵中用来放置与基地台130相关的数组元素的数组元素位置示意图。

图5为本发明实施例提供的一种多天线网络系统的信号处理方法。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的一种多天线网络系统的系统架构示意图。多天线网络系统10包括了多个用户天线100与102，多个基地台110、120与130，设置于基地台上的多个伺服天线112、114、122、132与134，以及一个伺服器150。其中，每一个基地台上设置有至少一个伺服天线，以图1为例，本实施例中的基地台110上设置了两个伺服天线112与114，基地台120上设置了一个伺服天线122，而基地台130上则设置了两个伺服天线132与134。

在一个多天线网络系统中，每一个伺服天线与一个用户天线之间存在一个通信通道以传递信号。以多天线网络系统10为例，伺服天线112与用户天线100之间以通信通道112a作为两者之间传递信号的管道；伺服天线112与用户天线102之间以通信通道112b作为两者之间传递信号的管道；伺服天线114与用户天线100之间以通信通道114a作为两者之间传递信号的管道；伺服天线114与用户天线102之间以通信通道114b作为两者之间传递信号的管道；伺服天线122与用户天线100之间以通信通道122a作为两者之间传递信号的管道；伺服天线122与用户天线102之间以通信通道122b作为两者之间传递信号的管道；伺服天线132与用户天线100之间以通信通道132a作为两者之间传递信号的管道；伺服天线132与用户天线102之间以通信通道132b作为两者之间传递信号的管道；伺服天线134与用户天线100之间以通信通道134a作为两者之间传递信号的管道；伺服天线134与用户天线102之间以通信通道134b作为两者之间传递信号的管道。

为了确实掌握周遭可能影响信号传递的环境因子，每个基地台都会持续测量属于这个基地台的伺服天线所使用的通信通道的状态。也就是说，基地台110会测量伺服天线112所使用的通信通道112a与112b的状态，同时也会测量伺服天线114所使用的通信通道114a与114b的状态；基地台120会测量伺服天线122所使用的通信通道122a与122b的状态；而基地台130则会测量伺服天线132所使用的通信通道132a与132b的状态，同时也会测量伺服天线134所使用的通信通道134a与134b的状态。而且，基地台会不断的重复进行通信通道状态的测量操作，直到通信通道不再存在为止。

以基地台110为例，在通信通道112a与112b都存在的状况下，基地台110会在第一时间点的时候测量一次通信通道112a与通信通道112b的状态；接着，在间隔一段固定的时间之后，基地台110会在第二时间点的时候再度测量一次通信通道112a与通信通道112b的状态。如此的状态测量操作会一直重复到通信通道使用完毕为止。借由每一次的状态测量操作，基地台110可以得到一次通信通道的状态信息(后称通信通道状态信息)。

在所有基地台110、120与130分别测量完各基地台所属的伺服天线112、114、122、132与134所使用的通信通道的状态之后，所有被测量到的通信通道状态信息就会被集中到伺服器150进行运算以得到一个对应的反矩阵，这个反矩阵会被回传到各基地台110、120与130，以使基地台110、120与130在通过伺服天线112、114、122、132与134所使用的通信通道112a、112b、114a、114b、122a、122b、132a、132b、134a与134b传递信号之前，先利用所计算出来的反矩阵调整所要传递的信号，最后才对外发送被调整过的信号。

接下来将以基地台110为例来说明各基地台可以采用的电路设计方式以及电路的运行方式。请参照图2，其为根据本发明一实施例的基地台110的电路结构示意图。在本实施例中，基地台110如图1所示一般设置有两个伺服天线112与114，除此之外，基地台110还包括了一个上行无线信号接收器1110、一个通道估计器1120、一个差异值计算器1130以及一个下行信号产生器1140。

在基地台110中，上行无线信号接收器1110电性耦接至设置于基地台110上的伺服天线112与114，并从伺服天线112与114所使用的每一个通信通道(如图1所示的通信通道112a、112b、114a及114b)中接收相对应的一组上行数据。这一组上行数据通常可以包括由用户天线传来的导频信号(pilotsignal)。由于基地台110是持续重复的从每一个通信通道中接收上行数据，因此在第一时间点的时候，上行无线信号接收器1110就可以分别从通信通道112a、112b、114a及114b中各接收到一笔、总共为四笔的上行数据；同样的，在第一时间点之后的一个第二时间点的时候，上行无线信号接收器1110也可以分别从通信通道112a、112b、114a及114b中各接收到一笔、总共为四笔的上行数据。为了后续说明的方便，上述在第一时间点的时候所接收到的上行数据就被称为第一时间上行数据，而在第二时间点的时候所接收到的上行数据则被称为第二时间上行数据。

上行无线信号接收器1110所接收到的上行数据，会被传送到与其电性耦接的通道估计器1120。通道估计器1120在接收到前述的第一时间上行数据之后，会自这些第一时间上行数据中取得内含的原始通道值，并借由计算或估算的方式获得相对应的通道估计值以供后续运用。具体来说，由于上行数据中包含了导频信号，而导频信号在通信通道中传递的时候受到环境影响所夹带的噪声，可以由通道估计器1120分离出来，并借着对所夹带的噪声进行估算而得到这一个通信通道的噪声测量值。然后，通道估计器1120就可以根据所接收到的导频信号(包含在上行数据中)以及对应的通信通道的噪声测量值(由导频信号得出，亦即隐含在上行数据中)来进行计算或估计，以借此取得对应的、可以用来表示通信通道状态特性的通道估计值。在上述的实施例中，由于通道估计值是从导频信号及其衍生信息(噪声测量值)所估算而得，因此导频信号在此实施例中就相当于一个上行数据中所内含的原始通道值。或者，从另一个角度来看，也可以将导频信号以及噪声测量值一并视为是一个上行数据中所内含的原始通道值。

同样的，在接收到前述的第二时间上行数据之后，通道估计器1120也会自这些第二时间上行数据中取得内含的原始通道值，并借由计算或估算的方式获得相对应的通道估计值以供后续运用。为了后续说明的方便，从第一时间上行数据中取得的通道估计值会被称为第一时间通道估计值，而从第二时间上行数据中取得的通道估计值则被称为第二时间通道估计值。

接下来，电性耦接至通道估计器1120的差异值计算器1130会从通道估计器1120处分别接收前述的第一时间通道估计值与第二时间通道估计值。在接收到第二时间通道估计值之后，差异值计算器1130会计算每一个第一时间通道估计值与相对应的一个第二时间通道估计值之间的差异值，并将计算所得的多个差异值s1向外输出至如图1所示的伺服器150。最后，下行信号产生器1140接收如图1所示的伺服器150提供的多个第二时间下行调整值s2，并根据这些第二时间下行调整值s2而将原本要传递的原始信号调整为对应的下行信号，之后再将调整而得的下行信号提供至对应的伺服天线112与114，以将此下行信号传送到对应的通信通道中。

值得注意的是，差异值计算器1130在计算每一个第一时间通道估计值与相对应的一个第二时间通道估计值之间的差异值的时候，可以以每一个通道估计值所对应的通信通道来作为计算时的依据。也就是说，以对应到同一个通信通道的第一时间通道估计值与第二时间通道估计值来直接进行差异值的计算。或者，在另一个实施例中，可以先将全部的第一时间通道估计值依照特定顺序进行排列而得到一个对应的第一时间通道矩阵，并将全部的第二时间通道估计值依照同样的特定顺序进行排列而得到一个对应的第二时间通道矩阵，然后以第一时间通道矩阵与第二时间通道矩阵相减而得到由差异值所组成的矩阵。在这种状况下，由差异值计算器1130进行的，就会是第一时间通道矩阵与第二时间通道矩阵的矩阵减法操作，而从差异值计算器1130输出的差异值s1也就会变成将第一时间通道矩阵与第二时间通道矩阵相减而得的矩阵。

前述排列通道估计值时所使用的特定顺序可以是任何事先预定好的顺序。举例来说，基地台110除了可以从上行数据中得到通道估计值之外，还可以从上行数据或其他储存数据中得到通信通道用户端的个数、通信通道用户端的用户天线的个数、通信通道的数量、通信通道的噪声测量值、通信通道所对应的物理层使用者标识符(physical-layeruseridentity，id)以及用户天线标识符(antennaportid)等信息中的一或多个信息。因此，通道估计器1120或差异值计算器1130就可以根据这些额外获得的一或多个信息来设计排列通道估计值时所使用的特定顺序。例如：可以以全部用户天线的个数为矩阵的列位(column)的个数，并以全部伺服天线(包含其他合作的基地台中的伺服天线)的个数为矩阵的行位(row)的个数；或者，可以反过来以全部用户天线的个数为矩阵的行位的个数，并以全部伺服天线(包含其他合作的基地台中的伺服天线)的个数为矩阵的列位的个数。在其他的实施例中，还可以更进一步的将与同一个用户天线相关的列位或行位排列在彼此相邻的位置上，或者将与同一个伺服天线相关的列位或行位排列在彼此相邻的位置上。

接下来请参照图3，其为本发明实施例提供的一种伺服器的电路结构示意图。在本实施例中，伺服器150包括了差异矩阵形成装置1510、计算装置1520、储存装置1530以及输出装置1540。计算装置1520电性耦接至差异矩阵形成装置1510、储存装置1530与输出装置1540，以使数据可以在电性耦接的路线上进行传递。差异矩阵形成装置1510借由将从多个基地台(如图1所示的基地台110、120与130)所接收到的差异值s1依照前述的特定顺序进行排列，得到一个对应的差异矩阵。即使是在差异值s1本身就是矩阵的时候，差异矩阵形成装置1510也可以将各矩阵整合成依照前述特定顺序排列而成的差异矩阵。

详细来看，请同时参照图4a到图4d。图4a是本发明实施例提供的一种通道矩阵或差异矩阵的数组元素位置示意图，图4b是图4a所示的通道矩阵或差异矩阵中用来放置与基地台110相关的数组元素的数组元素位置示意图，图4c是图4a所示的通道矩阵或差异矩阵中用来放置与基地台120相关的数组元素的数组元素位置示意图，图4d是图4a所示的通道矩阵或差异矩阵中用来放置与基地台130相关的数组元素的数组元素位置示意图。在本实施例中，通道矩阵或差异矩阵的列位个数是以图1中的用户天线的数量为依据(如图1所示，有两个用户天线100与102)，而行位个数则是以图1中的伺服天线的数量为依据(如图1所示，有五个伺服天线112、114、122、132与134)。当以此种方式排列的时候，标示为m11的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道112a(也即，伺服天线112与用户天线100之间的通信通道)相关的数据，标示为m12的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道112b(也即，伺服天线112与用户天线102之间的通信通道)相关的数据，标示为m21的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道114a(也即，伺服天线114与用户天线100之间的通信通道)相关的数据，标示为m22的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道114b(也即，伺服天线114与用户天线102之间的通信通道)相关的数据，标示为m31的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道122a(也即，伺服天线122与用户天线100之间的通信通道)相关的数据，标示为m32的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道122b(也即，伺服天线122与用户天线102之间的通信通道)相关的数据，标示为m41的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道132a(也即，伺服天线132与用户天线100之间的通信通道)相关的数据，标示为m42的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道132b(也即，伺服天线132与用户天线102之间的通信通道)相关的数据，标示为m51的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道134a(也即，伺服天线134与用户天线100之间的通信通道)相关的数据，而标示为m52的数组元素所占用的位置可以用来表示与通信通道134b(也即，伺服天线134与用户天线102之间的通信通道)相关的数据。

因此，在基地台110之中所使用的通道矩阵或由基地台110所输出至伺服器150的矩阵，由于仅牵涉到伺服天线112与114的状态，所以仅会占用标示为m11、m12、m21与m22的数组元素的位置，而其他位置则以0代表，如图4b所示。类似的，在基地台120之中所使用的通道矩阵或由基地台120所输出至伺服器150的矩阵，由于仅牵涉到伺服天线122的状态，所以仅会占用标示为m31与m32的数组元素的位置，而其他位置则以0代表，如图4c所示。而在基地台130之中所使用的通道矩阵或由基地台130所输出至伺服器150的矩阵，由于仅牵涉到伺服天线132与134的状态，所以仅会占用标示为m41、m42、m51与m52的数组元素的位置，而其他位置则以0代表，如图4d所示。而如图4b～图4d所示的矩阵则会在差异矩阵形成装置1510中被组合成如图4a所示的矩阵，以供后续使用。

当然，除了以上述方式输出差异值之外，各基地台也可以仅输出具有非0的数组元素以及非0的数组元素在数组中的位置，而差异矩阵形成装置1510就根据这些信息、依照同样的特定顺序来排列所接收到的非0的数组元素以组合成完整的差异矩阵供后续使用。

由上述说明可以知道，在多天线网络系统包括不只一个基地台的情况下，每一个基地台都仅能提供部分的通道矩阵的数组元素以及部分的差异矩阵的数组元素，这些部分的通道矩阵的数组元素以及部分的差异矩阵的数组元素在经过差异矩阵形成装置1510的排列之后，才会成为完整的通道矩阵或完整的差异矩阵。

请再参照图3。在差异矩阵形成装置1510产生出差异矩阵之后，此差异矩阵会被传递至与差异矩阵形成装置1510电性耦接的计算装置1520之中。计算装置1520除了电性耦接至差异矩阵形成装置1510以从差异矩阵形成装置1510取得差异矩阵之外，还进一步从彼此电性耦接的储存装置1530中取得储存在储存装置1530中的第一时间通道矩阵的反矩阵，然后再根据取得的第一时间通道矩阵的反矩阵以及差异矩阵来计算第二时间通道矩阵的反矩阵。

在本实施例中，计算装置1520是依照以下算式来计算第二时间通道矩阵的反矩阵：

(a+bcd)^-1＝(a)^-1–a^-1b(c^-1+da^-1b)^-1da^-1………(1)

其中，矩阵a就是由全部的通信通道的通道状态依照前述的特定顺序排列而成的第一时间通道矩阵，矩阵(a)^-1就是第一时间通道矩阵的反矩阵，矩阵b、矩阵c与矩阵d的乘积(bcd)是完整的差异矩阵，而矩阵(a+bcd)的意义就是第一时间通道矩阵a与差异矩阵(bcd)的和，也就是先前提到的第二时间通道矩阵，因此矩阵(a+bcd)^-1就是计算装置1520所要计算的第二时间通道矩阵的反矩阵。

为了以算式(1)来计算第二时间通道矩阵，主要就是必须将差异矩阵分解成三个矩阵：矩阵b、矩阵c与矩阵d，的乘积。这一部分的分解操作已经被记载在许多的数学研究论文之中，所以在此就不多做说明。而在根据差异矩阵得到矩阵b、矩阵c与矩阵d之后，算式(1)中的各元素，例如：(c^-1+da^-1b)以及a^-1b(c^-1+da^-1b)^-1da^-1等，都可以利用矩阵b、矩阵c、矩阵d以及矩阵(a)^-1(也就是第一时间通道矩阵的反矩阵)来进行计算。

由于矩阵(a)^-1是直接从储存装置1530取得的，所以并不需要耗费计算的时间，而算式(1)之中的其他元素的运算复杂度，则与差异矩阵中具有非0数组元素的列位数量或行位数量有关系。假设多天线网络系统共使用了n个伺服天线，则直接对通道矩阵进行反矩阵运算的时候，其运算复杂度为o(n³)；但是，在以上述方式利用差异矩阵以及在先前已经得到的反矩阵来进行现有时间点的通道矩阵的反矩阵运算的时候，其运算复杂度则会改变为o(k³)，其中k为差异矩阵中具有非0的数组元素的列位数量或行位数量。换句话说，即使所有的通信通道的通道估计值在第一时间点与第二时间点之间都发生了改变，那么利用本发明提供的方式来进行反矩阵运算的时候，其运算复杂度最差也就是与现有的技术一样都是o(n³)。但是在一般移动状态下，通常都只有一部分的通信通道的通道估计值会有所变动而使得差异矩阵的对应位置成为非0的数组元素，因此k通常都小于n。据此，本发明利用差异矩阵以及在先前已经得到的反矩阵来进行现有时间点的通道矩阵的反矩阵运算时的运算复杂度o(k³)，一般都会远低于现有直接运算反矩阵时的运算复杂度o(n³)。

在实际实验的时候，以现有技术直接进行反矩阵运算而能在1毫秒(ms)中处理一个32*32矩阵的处理器，在使用本发明提供的上述技术进行反矩阵运算的时候，举例来说，将可以达到在1毫秒中处理一个64*64矩阵的速度(k＝32)，可见本发明所提供的技术为增加多天线网络系统中的伺服天线数量的需求带来极大的好处。

请再回到图3。在计算装置1520计算出第二时间通道矩阵的反矩阵之后，这个第二时间通道矩阵的反矩阵会被提供到储存装置1530以及输出装置1540。储存装置1530可以直接将原本储存的第一时间通道矩阵的反矩阵替换成刚接收到的第二时间通道矩阵的反矩阵，或者，在储存空间足够的情况下，可以同时储存第一时间通道矩阵的反矩阵以及第二时间通道矩阵的反矩阵，而仅将第二时间通道矩阵的反矩阵标示为在计算下一个时间点的通道矩阵的反矩阵的时候要取出进行运算的对象。输出装置1540在从计算装置1520接收到第二时间通道矩阵的反矩阵之后，就会将第二时间通道矩阵的反矩阵输出到各基地台，以作为前述提供至下行信号产生器1140的第二时间下行调整值s2。

从另一个角度来看，可以将上述技术整合为一个适合于多天线网络系统、其基地台或其伺服器中使用的信号处理方法。请参照图5，其为本发明实施例提供的一种多天线网络系统的信号处理方法。如图所示，此信号处理方法会在步骤s502中获取在第一时间点时的多个第一时间通道估计值。如同前述，每一个第一时间通道估计值对应至一个通信通道，且不同的第一时间通道估计值所对应的通信通道彼此不同。在取得第一时间通道估计值之后，就接着将这些第一时间通道估计值经由前述的特定顺序排列成对应的第一时间通道矩阵(步骤s504)，然后再计算第一时间通道矩阵的反矩阵(步骤s506)。

另一方面，此信号处理方法利用步骤s512以在第二时间点时取得多个第二时间通道估计值。同样的，每一个第二时间通道估计值对应至一个通信通道，且不同的第二时间通道估计值所对应的通信通道彼此不同。接下来，当步骤s502和s512都完成之后，就可以进入步骤s514，利用先前取得的多个第一时间通道估计值与多个第二时间通道估计值，计算每一个第一时间通道估计值与相对应的一个第二时间通道估计值的差异。其中，所谓的与第一时间通道估计值相对应的第二时间通道估计值，指的是这一个第一时间通道估计值所表示的通信通道与这一个相对应的第二时间通道估计值所表示的通信通道是同一个通信通道。

接下来，借由在步骤s514中取得的第一时间通道估计值与第二时间通道估计值之间的差异，以及在步骤s506中取得的第一时间通道矩阵的反矩阵，就可以在步骤s522中使用前述的算式(1)来计算第二时间通道矩阵的反矩阵。而在计算出第二时间通道矩阵的反矩阵之后，就可以使用第二时间通道矩阵的反矩阵来决定各伺服天线如何调整即将发出的信号(步骤s524)。

前述的步骤s502、s512、s514与s524一般是在基地台之中进行；步骤s504可以在基地台之中进行，也可以在伺服器中进行；至于步骤s506、步骤s514与步骤s522则一般都是在伺服器中进行。

根据上述，相对在后的时间点(例如第二时间点)时所要计算的通道矩阵的反矩阵，可以利用引入相对在前的时间点(例如第一时间点)时已经计算出来的通道矩阵的反矩阵以及两个通道矩阵之间的差异来进行反矩阵计算，借此达到可能降低运算复杂度的结果。而系统初始时的第一个通道矩阵的反矩阵，则可以利用将0矩阵视为相对在前的时间点的通道矩阵，一样运用前述的方式来进行反矩阵运算，或者也可以直接利用旧有直接计算反矩阵的方式来进行反矩阵运算。

综上所述，本发明借由使用在前后时间点出现差异的通信通道来作为计算反矩阵时的元素，可以降低计算反矩阵时所需要进行的运算复杂度。因此，在同样计算速度的前提下，使用本发明提供的技术将可以使更多的伺服天线被整合在一起来提供服务，对于多天线网络系统的发展而言，无疑带来了极大的进步。

在本申请所提供的几个实施例中，应所述理解到，所公开的系统，装置和/或方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多路单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，伺服器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，简称rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的构思和范围。