专利名称：一种适用于一通信系统的数据传输方法与传输器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多输入输出通信系统，特别涉及一种多输入输出收发 器的天线选择方法。
背景技术：
从无线通信理论发展以来，大部分通信系统均使用 一种单输入单输出 的传输方法，意即在传送端与接收端均使用单一天线，然而，随着对通信 系统的传输速度与可靠度的要求日益提升，多输入输出通信系统因为能在 多路径传输的无线通道提供相当高速的传输速率，所以逐渐成为一个受瞩 目的解决方案。
在一个多输入输出通信系统中，传送端与接收端均可使用多个天线， 其中，不同的数据串流可由不同的天线进行传输，因此可以通过多个天线
所提供的空间多工提升数据传输速率；并且/或者让同样的数据串流通过不 同天线进行传输以增加无线通道的多样性。
对于一个多输入输出通信系统来说，要能够大幅改善误比特率(Bit
En'orRate, BER)但同时又保有高传输速率，就会遇到硬件及与系统复杂 度的重要的考量，因为每个天线都需要依附于一射频链(RF chain),并包 含调制器、模拟数字转换器、数字模拟转换器、低噪音增益器、降频转频 器等。
所谓的天线选择是从所使用的大量低价天线元件中选择出 一较佳的天 线组合进行数据的传送与接收，如此一来，就可以使用较少的射频链元件。 且研究显示在空间多工系统中使用天线选择所获得的多样性等同于从使用 所有的天线元件的多样性。
发明内容
根据本发明的一实施例，本发明提供了 一种应用在通信系统的数据传 输方法，包括以一第一先期编码方法编码至少一数据符元(symbol),该第一先期编码方法包括从一第一通道状态信息(CSI)中得到一先期编码器；
选择能够最大化上述第一通道状态信息的至少一天线，上述天线的选择由
一第一选择方法所决定；以及通过上述天线传输上述数据符元(symbol)。 本发明的另 一 实施例提出了 一种应用在多输入输出通信系统的传输 器，该传输器包括一前期编码器单元，被耦接以接收至少一数据符元，并 且利用一第一通道状态信息进行以一第一前期编码方法编码上述数据符 元；以及一天线选择单元，被耦接以接收上述第一通道状态信息，并且被 配置以选择能够最大化上述第一通道状态信息的至少一天线，其中上述天 线由 一第 一选择方法所选择。
上述发明内容和接下来的实施方式仅为本发明的范例与说明，然其并 非用以限定本发明的范围，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书所 界定者为准。
图1是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统100。 图2是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统100的高 阶功能方块图。
图3是显示根据本发明一实施例所述的实作于天线选择单元216中基 于格拉姆施密特正交化搜寻法的流程图。
图4是显示根据本发明一实施例所述的实作于天线选择单元216中基 于修改格拉姆施密特正交化搜寻法的流程图。
图5a是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统100在一 独立且相同分布的信号衰减通道上的效能曲线图。
图5b是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统IOO在一 由3GPP-3GPP2所开发的空间通道模型中的效能曲线图。
图5c是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统IOO在一 独立且相同分布的信号衰减通道上的效能曲线图。
图5d是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统100在一 由3GPP-3GPP2所开发的空间通道模型中的效能曲线图。主要元件符号说明
100 ~多输入输出通信系统；102 ~-传输器；
104 --接收器；
105--无线通道；
106、108、 110 传输天线；
112、114、 116~接收天线;
118~-输入比特串流；
120 '输出比特串流；
204 ~'调制与多工单元；
206~-前期编码单元；
208 ~-天线切换单元；
210、212、 214、 218、 220、 222~射频单元;
216~-天线选择单元；
224 ~-检测单元；
226 ~-解多工与解调制单元；
228 ~-通道状态信息产生器单元；
230 ~'反馈通道。
具体实施例方式
接下来的实施方式中虽然以「耦接」以及「连接」等用词描述特定元 件之间的关系，但这两个用词并不一定具有相同的意义，尤其是在某些特 别的实施例中。「连接J和「耦接」可用来指示两个或两个以上的元件彼 此之间实质上或电子上的相连关系，然而，「耦接」一词也可代表两个或 两个以上的元件彼此之间并非是实质上的相连，但仍能互相配合、沟通、 或互动。
图1是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统100。多输 入输出通信系统100包括一传输器102与一接收器104,传输器102可为一 基站的部分元件，接收器104可为一无线网络接入点的部分元件，相反地， 传输器102也可为一无线网络接入点的部分元件，而接收器104可为一基 站的部分元件。基站可为一固定或移动式的收发器，在一特定范围内与一 个或一个以上的无线网络接入点沟通或交换^:据，而无线网络接入点可为 一固定或移动式的通信设备，例如一移动电话、 一个人计算机、 一电视收讯器、 一数字音乐播放器、 一个人数字助理器(PDA)、或其他具备无线 通信能力的图像、音频、或数据设备。
传输器102可包括多个传输天线106、 108、以及110，接收器104可 包括多个接收天线112、 114、以及116，为了方便描述，图1中的多输入 输出通信系统100包括了三个传输天线与接收天线，然而， 一个传输器或 一个接收器可包含任何数量的传输天线或接收天线，因此，本发明的多输 入输出通信系统并非局限于此实施例所揭示的天线数量。为了方便描述， 接下来的叙述假i殳传输器102可包括MT个天线元件，且可从该MT天线元 件中选择出Mt个传输天线(Mt《MT),接收器104可包括MR个天线元件， 且可/人该MR天线元件中选4奪出Mr个接收天线(M^Mr)。 一传输天线与 一接收天线可被定义为一个耦接在对应射频链的天线元件。
数据可通过一通道105(例如一无线通道)传送至接收器104,通道105
可用一通道矩阵H表示，且通道矩阵H由通信路径hu、 h12.....h，Mt、 h2、
h22..... h2Mt、 hMrl、 hMr2..... hM纖等所组成，hAB也可代表通道矩阵H
的一通信路径(传输天线B至接收天线A)的通道系数，其中Ae{l, 2,...， Mr}， Be{l, 2,…，Mt}。
传输器102可被耦接以接收一输入比特串流118,以下将说明传输器 102可包括各种功能单元以实现处理比特串流118以及产生复数传输符元 x2， a， ...， xM)，并通过传输天线，例如传输天线106、 108、以 及IIO,传输该传输符元。相同地，接收器104可包括各种功能单元用以处 理接收天线，例如接收天线112、 114、以及116,所接收到的符元(乃，》， 力，…，^m.),并产生一输出比特串流120,在一理想的4b殳传输状态下， 比特串流118应等同于比特串流120。
在接下来的叙述中所提及的传输器102与接收器104所包含的各种功 能单元，在实作上可互相独立或任意组合在硬件或软件中，执行于一或多 个硬件构件，例如处理器、特定应用集成电路(ASIC)、或其他硬件构件， 或上述构件的任意组合。
传输信号x(x-[x/, x2, A， ...， jcm]t, x是一具有M,个元素的纵列 向量)可通过通道105传输至接收器104,传输出的信号x可能在其通过通 道105的过程中被修改而产生一修改信号少(少=[》，力，力，…，少脸r， y是一具有M,个元素的纵列向量)，在接收器104端所收到的修改信号y可表示为
少 =Hx + n ( 1 )
上述公式中，H即为上述通道矩阵，而n为一复数(complex)加性白 高斯噪声(additive white Gaussian noise )向量，上述复数加性白高斯噪声 向量具有独立且相同分布(i丄d)的复数元素且每个元素的平均值为0、变 异值为《，而信号噪声比(Signal to Noise Ratio, SNR)可定义为z=1/ct"2 。
如图l所示，传输出的信号x可被通道矩阵H与噪声n所修改，因为 通道矩阵H与噪声n可为非常数(non-constant),在传输器102取得通道 105的通道状态信息可协助将传输错误率最小化并且提高通道105的传输 容量，通道105的通道状态信息可在接收器104估算得到，并通过沟通传 递给传输器102，通道105的通道状态信息可包括通道矩阵H的一估计值。
为了进一步提升多输入输出通信系统100的传输容量与误比特率上的 效能表现，传输器102可通过各种前期编码方法，例如一基于最小均方差 (Minimum Mean Square Error, MMSE )的前期编码方法、 一基于最大似 然(Maximum likelihood, ML)的前期编码方法、或其他此类的前期编码 方法，以编码输入比特串流118中的数据符元，然后产生传输符元(x,, x2, a, xM),上述各种前期编码方法可使用通道105的通道状态信息以 增进传输信号x的强健度。可实作于传输器102上的前期编码方法将于图2 进一步说明。
在某些实施例中，信号x呵a, x2, a，…，xm]t中的每个元素可通 过传输器102中M个天线中的不同天线传输至接收器104，如图1所示， 通道105的每个通信路径可包括一不同的通道系数，由于通道矩阵H可包 括所有通信路径(hAB，其中Ae{l， 2， ...， Mr}， Be{l， 2，…，Mt}) 的通道系数，通道105在传输器102的通道状态信息可进一步用以选择最 佳的通信路径(意即从传输器102所具有的MT个天线元件中选择出具有一 或多个天线元件的较佳集合)。
图2是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统100的高 阶功能方块图。如图2所示，传输器102可包括一调制与多工单元204,调 制与多工单元204可被耦接以接收输入比特串流118，并且被配置将输入比 特串流118分为Mt个比特串流，然后进一步使用一调制群集方法，例如相 位偏移调制法(Phase Shift Keying, PSK ) 、 16-阵列正交振幅调制法(16-QAM) 、 64-阵列正交振幅调制法(64-QAM)、或其它调制方法，将 Mt个比特串流对应至一组数据符元(&， …，sM)。
传输器102可进一步包括一前期编码单元206,前期编码单元206可被 耦接以接收数据符元(&, &， sM)并且被配置以产生传输符元
、X" X" 叉p 。 x她 )。对照至图1,前期编码单元206可被配置以各 种前期编码方法编码lt据符元(&, …，^m)而产生传输符元(JC/，
X" A， …，义m )。
前期编码单元206可通过一前期编码器F编码^:据符元"/， &， sM)，使得
x = Fs ( 2 )
其中X二[X/，X2，Xj，…，JCM]T(如先前所述)，《(S二/5/,&，&，…，
^'m/)是一个具有Mt个元素的符元向量，而F是一个M^M,.的矩阵，从方 程式(2)可进一步将方程式(1)中的接收信号表示为 _y =肌+ n ( 3 )
前期编码单元206可被耦接以通过一反馈通道230接受通道105的通
道状态信息，反馈通道230包括一通道，可向传输器102沟通以传递从接
受器104所产生的通道105的一估计值，前期编码单元206可使用从反馈
通道230所收到的通道状态信息去产生前期编码器F,从方程式(3)可以
发现，前期编码单元206可用一种使通道105影响降低的方法产生前期编
码器F,前期编码单元206可实作的一种前期编码方法就是几何平均分解
方法(Geometric Mean Decomposition, GMD )。
通道矩阵H的几何平均分解可表示为 H = QRPG"MD (4)
其中通道矩阵H是在接收器104所产生的通道105的一估计值，并且
该估计值通过反馈通道230被传递至传输器102, Q和Pgmd可为包括复数
正交纵列的酉矩阵(unitary matrix),"表示一赫米特转置，而R为一
乘M,的实数上三角矩阵且其对角线上的元素均等于通道矩阵H的正奇异值
(singular value )的几何平均值，矩阵R的对角线元素可表示为
i
r', = r" = ... = r" L 二 5 = (cr'cr，…)M'
11 22 a/, \ 1 2 / ( 5 )
其中di是通道矩阵H第i个非零的奇异值。在一实施例中，前期编码单元206可选4奪前期编码器F为PGMD以编码
符元向量s,因此从方程式(3)与(4)可得到 少=QRs + n (6)
既然Q为一酉矩阵，同时把方程式(6)的等号两边都乘上QH可得到
<formula>formula see original document page 10</formula>
(7)
当使用了 一完美干扰消除(Perfect Interference Cancellation )的连续干 护i/消除(Successive Interference Cancellation, SIC)方法时，方禾呈式(7) 可进一步表示为
》，=+ & (8)
如先前于图1所讨论到的，传输器102可进一步包括一天线选择单元 216,天线选才奪单元216可被耦接以接收通道105的通道状态信息，并且被 配置以从MT个天线元件中选择出具有Mt个天线元件的较佳集合。从方程 式(8)可发现，天线选择单元216所选择的Mt个天线元件必须能够使矩 阵R的对角线元素得以最大化。天线选择单元216所实作的天线选择方法 于稍后再详加说明。
如图2所示，传输器102可进一步包括一天线切换单元208，天线切换 单元208可被耦接以接收从天线选择单元216所选择出具有Mt个天线元件 的最佳集合，并且被配置以耦合Mt个适当的射频单元(例如射频单元210、 212、以及214)与其所对应的Mt个选择出的天线元件，然后信号x就可通 过选择出的Mt个传输天线传送至接收器104。
接收器104可通过耦接至Mr个射频链(例如射频链218、 220、以及 222)的Mr个接收天线接收信号y,接收器104可进一步包括一检测单元 224,检测单元224可被耦接以接收信号y并且被配置以产生一估计符元向 量？^/^'&'&…、7。在一理想的^艮设传输状态下，？是等于s的。接收器
104也可包括一解多工与解调制单元226,解多工与解调制单元226可被耦 接以接收估计符元向量？并且被配置以产生输出比特串流120 。
如先前所提到的，因为通道105于传输器102与接收器104的通道状态信息可帮助提升多输入输出通信系统100的效能，所以接收器104可包 括一通道状态信息产生器单元228。通道状态信息产生器单元228可被耦接 以接收来自传输器102的数据，并且被配置以产生通道105的估计值(即 为通道状态信息)，举例说明，通道状态信息产生器单元228可从传输器
息。由于领航数据在接收器104端被视为已知信息(priori information ), 因此通道状态信息产生器单元228可经由比对所接收的领航数据与被视为 已知信息的领航信息而产生通道105的估计值。
检测单元224可被耦接以从通道状态信息产生器单元228接收通道105 的通道状态信息，如先前所述，由通道状态信息产生器单元228所产生的 通道105的通道状态信息可经由反馈通道230传递至传输器102,所以为了 进一步提升数据传输速率以及降低接收错误，检测单元224可被配置以实 作一利用通道105的通道状态信息的检测方法。在一实施例中，4企测单元 224可被配置以实作一最小均方差的垂直分层空时(Minimum Mean Square Error Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time, MMSE-VBLAST )冲全测 器。
可由检测单元224实作的最小均方差的垂直分层空时检测器可应用连 续干扰消除方法与一最小均方差矩阵『以检测符元向量卜用于连续干扰 消除方法的最小均方差矩阵『相同于扩充通道矩阵H".的上三角矩阵，所 以可得到
w = [Q:F (9) 其中Q:x.是经由在扩充通道矩阵H-.执行几何平均分解方法所得到的矩
阵，扩充通道矩阵H"可表示为
<formula>formula see original document page 11</formula>
(10)
其中QL.是一个酉矩阵且R",c 'x '是一个具有正实数对角线元素的上
三角矩阵，解多工与解调制单元226可被耦接以接收估计符元向量？并产生 输出比特串流120。
在某些实施例中，H化可当作通道105的通道状态信息通过反馈通道 23(^皮传递至前期编码单元206。如方程式(4)和(5)所-提到的方式，前 期编码单元206可在H仏上实施几何平均分解方法以取得前期编码器F,Hex.的几何平均分解可表示为:
H。
=
0
0
(11)
其中n。eC一'和^^C一竭是酉矩阵，^C^,一'是半酉矩阵，
良eC碼x碼是上三角矩阵，而L是单位矩阵，前期编码单元206可选择符 合F-il。-P:D的前期编码器。因为通道105的通道状态信息H:H".且在方
程式(3)的等号两边同时前乘(pre-multiply)以" L( 收到的信号就可用方程式(8)所提及的方式(r" = ^ )表示，上三角矩阵
良eC "的对角线元素()可表示为
m, (--L
0
一接
尸=
/二1,2，…，M,
/=i
而6的对角线元素可进一步表示为
。,
所以可得到
(1 + A)
(12)
(13)
a/, m, a/,
(m)、(rK,)2二(D
/=i /=i /=i
(14)
其中々'代表信号千扰噪声比(Signal-to-Interference-and-Noise Ratio， SINR),从方程式(13)与(14)可发现，误比特率的效能可通过将巧'最 大化而提升。
如先前所述，为了提升多输入输出通信系统100的在误比特率上的效 能，天线选择单元216可被配置以从MT个天线元件中选择出具有Mt个天 线元件的较佳集合。同时，可从方程式(12) 、 (13)、以及(14)发现' 因为F的值取决于，天线选择单元216可经由选择一个能够将6的对角 线元素最大化(意即将5'最大化)的矩阵Hse,而选择出具有Mt个天线元件 的较佳集合。
在某些实施例中，天线选择单元216所使用的选择标准可表示为
仏
其中
pruned
且^primed fc匕
〃 (15)
是一个完整通道矩阵Has e e""x'^的子集合矩阵，Has e C^嗎具有礼个接收天线元件和扒个传输天线元件。
从方程式(15 )可发现，天线选择单元216选择出具有Mt个传输的最 佳集合可经由以下的方式完成计算所有可能的传输天线元件的行列式， 然后选择出能够将良的对角线元素最大化的一矩阵H,ed。所以天线选择单
〃
AM
元216可在匸《」。!"的条件下估计^MJ个传输天线元件组合。
然而，才丸4亍一穷举4亍列式4叟寻法(Full Exhaustive Determinant Search ),
也就是估计全部的、风)个传输天线元件组合以选择出具有Mt个传输天线 的较佳集合，在某个实施例中，可在天线选择单元216中实作一基于格拉 姆施密特正交化(Gram-Schmidt Orthogonalization, GSO)的4叟寻方法，以 选择出具有Mt个传输天线的最佳集合。
图3是显示根据本发明一实施例所述的实作于天线选择单元216中基 于格拉姆施密特正交化搜寻法的流程图。如图3所示，天线选择单元216 可接收通道105的通道状态信息(如H".),在步骤302，天线选择单元 216计算H-中每个纵列的向量长度(2-norm);在步骤304,天线选择单元 216选择具有最大向量长度的纵列；在步骤306,天线选择单元216针对所 有选择出的纵列的映零空间去选择另 一具有最大投影距离的纵列；在步骤 308，判断是否Mt个纵列都已选择过了，如果否，则回到步骤306，天线选 择单元216针对所有选择出的纵列的映零空间再选择另一具有最大投影距 离的纵列；若在步骤308判断发现Mt个纵列都已选择过了，则该搜寻方法 结束。然后天线切换单元208可将适当的射频单元(例如射频单元210、212、 以及214)与对应至Hp,d中M,个纵列的Mt个天线元件耦合在一起，并且 把数据传送至接收器104 (此步骤未绘示)。
在一实施例中，为了使多输入输出通信系统100在信号衰减环境中的 误比特率效能能够提升，可在天线选择单元216中实作一 ("，M-w)修 改格拉姆施密特正交化(m-GSO)方法以选择具有Mt个传输天线的较佳集 合(w<M)。图4是显示根据本发明一实施例所述的实作于天线选择单元 216中基于修改格拉姆施密特正交化搜寻法的流程图。
如图4所示，天线选择单元216可接收通道105的通道状态信息，在 一实施例中，天线选l奪单元216可将收到的通道105通道状态信息;f见为一扩充矩阵5".:
H
t-as
」(Mr+AQA/r ( 16 )
其中HT_AS e C x，是一个具有A个接收天线元件和仏'个传输天线元
件的完整通道矩阵。
在步骤402，天线选择单元216计算H-中每个纵列的向量长度；在步 骤404,天线选择单元216选择具有最大向量长度的纵列；在步骤406，天 线选择单元216针对所有选择出的纵列的映零空间去选择另一具有最大投 影距离的纵列；在步骤408，判断是否"个纵列都已选4奪过了，如果否，则 回到步骤306,天线选择单元216针对所有选择出的纵列的映零空间再选择 另一具有最大投影距离的纵列；若在步骤408判断发现"个纵列都已选择 过了，则执行步骤410,天线选择单元216根据如同方程式(15)所使用的
方式计算"一".
个可能的行列式，以针对Hi-As中剩余的(M", — )个纵列进 行穷举行列式搜寻法。然后天线切换单元208可将适当的射频单元(例如 射频单元210、 212、以及214)与对应至HT-AS中M^个纵列的Mt个天线元 件耦合在一起，并且把数据传送至接收器104 (此步骤未绘示)。
如图4所示的基于修改格拉姆施密特正交化搜寻法，其运算(浮点运 算)复杂度可表示为
步骤404中的实数乘法运算(RM)次数 2Af7. +1)
步骤404中的实数加法运算(RA)次数 2M, (X+l)
步骤406中的运算次数
g(Mr - W[(2厨)cm +(2(hl)M)RM +(2&)
+ ((A + 1)M-A)ca+(2(A + 1)H1)
(17)
(18)
(19)
其中(CM)表示复数乘法、(CA)表示复数加法、(RD)表示实数 除法，且M二Mr + Ai;另夕卜
步骤410中的运算次数可表示为M, —w
〔我L+KH剩腿
+ (M, )RA + ("謂6er of CMs for a Af, x M, determinant)
+ ("画&/- of CAs for a Af, x似,determinant)}. ( ^。)
表格1:比较穷举行列式搜寻法与修改格拉姆施密特正交化搜寻法的运 算复杂度
天线数目4乘64乘7天线选择方法穷举行列式 搜寻法修改格拉 姆施密特 正交化搜 寻法穷举4亍列 式搜寻法修改格拉 姆施密特 正交化搜 寻法
复数乘法次数156072433201172
实数乘法次数60284140274
实数除法次数010012
复数加法次数10655212485836
复数加法次数60274140362
浮点运算总次数2745181360852756
上述天线选择方法若采用穷举行列式搜寻法或(2, 2)修改格拉姆施密 特正交化搜寻法，其各自的运算复杂度呈现于表^^各1中。表格l中的结果 是以一个4乘4的空间多工系统在M,= 4 、似『=6(4乘6),以及M"f4 、 Mr^7(4乘7)的条件下进行方程式(17) - (20)的运算而得到。结果如表 格1所示，修改格拉姆施密特正交化搜寻法所需要的计算复杂度较低。
图5a、 5b、 5c、以及5d是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出 通信系统100的信号噪声比与误比特率曲线图，纵轴为信号噪声比(单位 分贝)、横轴为误比特率。图中的数据是来自于模拟在多输入输出通信系 统100中执行本发明的各种天线选择方法，多输入输出通信系统100的模 拟采用(2, 2)的修改格拉姆施密特正交化方法并配合以下设定4乘4的空 间多工系统、16-阵列正交振幅调制法、M=4、5, 6， 7、以及"=2。
图5a是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统IOO在一 独立且相同分布的信号衰减通道上的效能曲线图。曲线501表示多输入输 出通信系统100在未使用任何传输天线选择方法(transmit antenna selection,T-AS)的情形下的系统效能；曲线502、 503、以及504分别表示多输入输 出通信系统100在使用4乘5、 4乘6、 4乘7的穷举行列式搜寻法进行传 输天线选择时的系统效能；曲线505、 506、以及507分别表示多输入输出 通信系统100在使用4乘5、 4乘6、 4乘7的基于#"拉姆施密特正交化搜 寻法(GSO-based)进行传输天线选择时的系统效能。
图5b是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统IOO在一 由3GPP-3GPP2所开发的空间通道模型(Spatial Channel Model， SCM )中 的效能曲线图。曲线501表示多输入输出通信系统100在未使用任何传输 天线选择方法的情形下的系统效能；曲线502、 503、以及504分别表示多 输入输出通信系统100在使用4乘5、 4乘6、 4乘7的穷举行列式搜寻法 进行传输天线选4奪时的系统效能；曲线505、 506、以及507分别表示多输 入输出通信系统100在使用4乘5、 4乘6、 4乘7的基于格拉姆施密特正 交化搜寻法进行传输天线选择时的系统效能。
图5c是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统IOO在一 3虫立且坤目同分布(independent and identically-distributed, i丄d.)的^f言号衰减 通道上的效能曲线图。曲线501表示多输入输出通信系统100在未使用任 何传输天线选择方法的情形下的系统效能；曲线502、 503、以及504分别 表示多输入输出通信系统IOO在使用4乘5、 4乘6、 4乘7的穷举行列式 搜寻法进行传输天线选择时的系统效能；曲线505、 506、以及507分别表 示多输入输出通信系统IOO在使用4乘5、 4乘6、 4乘7的基于修改格拉 姆施密特正交化搜寻法(modified GSO-based )进行传输天线选々奪时的系统 效能。
图5d是显示根据本发明一实施例所述的多输入输出通信系统100在一 由第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project, 3GPP-3GPP2 ) 所开发的空间通道模型(SCM)中的效能曲线图。曲线501表示多输入输 出通信系统100在未使用任何传输天线选择方法的情形下的系统效能；曲 线502、 503、以及504分别表示多输入输出通信系统100在使用4乘5、 4 乘6、4乘7的穷举行列式搜寻法进行传输天线选择时的系统效能；曲线505、 506、以及507分别表示多输入输出通信系统100在4吏用4乘5、 4乘6、 4 乘7的基于修改格拉姆施密特正交化搜寻法进行传输天线选择时的系统效 能。比对图5a与图5c (独立且相同分布的信号衰减通道环境)、以及图 5b与图5d (使用空间通道模型的环境)可发现，使用基于修改格拉姆施密 特正交化搜寻法实作的传输天线选择法(曲线505、 506、以及507)在一 特定信号噪声比的程度内降低了误比特率，相较之下，改善了使用基于格 拉姆施密特正交化搜寻法实作的传输天线选择法(曲线502、 503、以及504 ) 的效能。此外，使用基于修改格拉姆施密特正交化搜寻法实作的传输天线 选择法(曲线505、 506、以及507 )与使用穷举行列式搜寻法实作的传输 天线选择法(曲线502、 503、以及504 )具有相同的效能表现。
本发明虽以范例和多个实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范 围，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动 与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种适用于一通信系统的数据传输方法，包括以一第一先期编码方法编码至少一数据符元，该第一先期编码方法包括从一第一通道状态信息中得到一先期编码器；选择最大化上述第一通道状态信息的至少一天线，上述天线的选择由一第一选择方法所决定；以及通过上述天线传输上述数据符元。
2. 如权利要求1所述的数据传输方法，其中以上述第一先期编码方法编 码上述数据符元的步骤还包括以上述先期编码方法为一几何平均分解方法。
3. 如权利要求1所述的数据传输方法，其中以上述第一先期编码方法编 码上述数据符元的步骤还包括以上述第一通道状态信息为一通道的一估计值。
4. 如权利要求1所述的数据传输方法，其中上述选择最大化上述第一通 道状态信息的上述天线的步骤还包括以上述第 一选择方法为 一格拉姆施密 特正交化方法。
5. 如权利要求4所述的数据传输方法，其中上述选择最大化上述第一通 道状态信息的上述天线的步骤还包括计算上述第 一通道状态信息中每一纵列的 一向量长度； 选择具有一最大向量长度的一第一纵列；针对所有选择出的纵列的映零空间去计算上述第 一通道状态信息中每一列的一投影距离；选择具有一最大投影距离的一第二纵列；以及 选择对应于上述第二纵列的上述天线。
6. 如权利要求5所述的数据传输方法，其中上述选择最大化上述第一通 道状态信息的上述天线的步骤还包括以上述第 一选择方法为 一修改格拉姆 施密特正交化方法。
7. 如权利要求6所述的数据传输方法，其中使用上述修改格拉姆施密特 正交化方法进行选择上述天线的步骤还包括以基于上述格拉姆施密特正交化的方法选择至少 一第 一天线；以及以 一 穷举行列式搜寻法选择至少 一第二天线。
8. —种适用于一多输入输出通信系统的传输器，包括 一前期编码器单元，被耦接以接收至少一数据符元并且利用一第一通道状态信息进行以一第一前期编码方法编码上述数据符元；以及一天线选择单元，被耦接以接收上述第一通道状态信息并且被配置以 选择最大化上述第一通道状态信息的至少一天线，其中上述天线由一第一 选择方法所选择。
9. 如权利要求8所述的传输器，其中上述前期编码器单元还包括以一第 一前期编码方法编码上述^:据符元，并且纟皮配置以上述第一前期编码方法 为 一几何平均分解方法进行编码上述数据符元。
10. 如权利要求8所述的传输器，其中上述天线选择单元还包含以上述 第 一 选择方法为 一格拉姆施密特正交化方法进行上述选择最大化上述第一 通道状态信息的上述天线的步骤。
11. 如权利要求10所述的传输器，其中上述天线选择单元选择最大化上 述第一通道状态信息的上述天线的步骤还包括计算上述第一通道状态信息中每一纵列的一向量长度； 选择具有一最大向量长度的一第一纵列；针对所有选择出的纵列的映零空间去计算上述第 一通道状态信息中每一列的一投影距离；以及选择具有 一最大投影距离的 一第二纵列，以及选择对应于上述第二纵列的上述天线。
12. 如权利要求11所述的传输器，其中上述天线选择单元系使用一修改 格拉姆施密特正交化方法为上述第 一选择方法以进行上述选择最大化上述 第 一通道状态信息的上述天线的步骤。
13. 如权利要求12所述的传输器，其中上述天线选择单元使用上述修改 格拉姆施密特正交化方法选择上述天线的步骤还包括使用上述格拉姆施密特正交化方法选择至少 一天线的步骤；以及 使用一穷举行列式搜寻法选择至少一第二天线。
全文摘要
一种适用于一通信系统的数据传输方法与传输器。该方法包括以第一前期编码方法编码至少一数据符元(symbol)、选择最大化第一通道状态信息的至少一天线、以及通过选择出的天线传输编码后的数据符元。其中第一前期编码方法包括从第一通道状态信息中所得到的先期编码器，选择至少一天线的步骤由第一选择方法所决定。
文档编号H04L1/06GK101582753SQ20091013804
公开日2009年11月18日 申请日期2009年5月4日 优先权日2008年5月6日
发明者丁邦安, 许仁源, 马席彬, 黄建人 申请人:财团法人工业技术研究院