通信控制方法、通信控制系统、基站及服务器与流程

本发明是有关于一种通信控制方法、通信控制系统、基站及服务器。

背景技术：

近年来，有线或无线网络通信的需求已经呈现爆炸性增长。如何让用户拥有更佳的通信质量与通信速率已成为目前必须面临与解决的重要议题。各研究单元正在密切着手进行下一世代通信技术的发展。为了增加通信的效能，可能着手的技术方向有：增加带宽、改善频谱使用效率、提高基站密度。

其中，在提高基站密度时，于相同时间中使用相同频带，将会造成用户设备的严重讯号干扰。因此，研究人员仍持续研究如何改善此议题。

技术实现要素：

本发明为有关于一种通信控制方法、通信控制系统、基站及服务器。

根据本发明的一实施例，提出一种通信控制方法。通信控制方法包括：第一通信装置取得频域信道信息。第一通信装置以感知矩阵(sensing matrix)，转换频域信道信息为压缩数据。第一通信装置传送压缩数据至第二通信装置。第二通信装置还原压缩数据为时域信道信息。第二通信装置转换时域信道信息为频域信道信息。

根据本发明的另一实施例，提出一种通信控制系统。通信控制系统包括第一通信装置及第二通信装置。第一通信装置经配置以取得频域信道信息，并以感知矩阵(sensing matrix)转换频域信道信息为压缩数据后，传送压缩数据。第二通信装置经配置以接收压缩数据后，还原压缩数据为时域信道信息，并转换时域信道信息为频域信道信息。

根据本发明的再一实施例，提出一种基站。基站包括参考信号接收单元及压缩单元。参考信号接收单元经配置以接收参考信号，以取得频域信道信息。压缩单元以感知矩阵(sensing matrix)，转换频域信道信息为压缩数据。压缩数据传送至服务器。

根据本发明的另一实施例，提出一种服务器。服务器包括压缩数据接收单元、还原单元及转换单元。压缩数据接收单元经配置以取得压缩数据。还原单元经配置以还原压缩数据为时域信道信息。转换单元经配置以转换时域信道信息为频域信道信息。

为了对本发明的上述及其他方面有更好的了解，下文特举一些实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示根据一实施例的一通信控制系统的示意图；

图2绘示根据一实施例的通信控制系统的方块图；

图3绘示根据一实施例的通信控制方法的流程图；

图4绘示根据另一实施例的通信控制系统的示意图；

图5绘示根据另一实施例的通信控制方法的流程图；

图6绘示根据一实施例的参考信号接收单元的示意图；

图7绘示根据一实施例的压缩单元的示意图；

图8绘示根据一实施例的调整单元的示意图。

【主要元件】

100、100’：通信控制系统；

110、110’：基站；

111：参考信号接收单元；

111a：接收器；

111b：估测器；

112、112’：压缩单元；

112a：线性组合器；

112b：感知矩阵获得器；

112c：压缩比适配器；

112d：压缩比设定器；

113：存储单元；

120、120’：服务器；

121：压缩数据接收单元；

122：还原单元；

123：转换单元；

124：存储单元；

125：调整单元；

125a：临界值提供器；

125b：稀疏性计算器；

125c：压缩比决定器；

125d：稀疏性设定器；

130：用户设备；

131：参考信号产生单元；

900：反馈网络；

A：感知矩阵；

CT：通知信息；

F：傅立叶变换矩阵；

h：频域信道信息；

R：压缩比；

RS：参考信号；

s：时域信道信息；

S110、S120、S130、S140、S150、S160：流程步骤；

SP：稀疏性；

TB：对照表；

TH：临界值；

y：压缩数据；

具体实施方式

请参照图1，其绘示根据一实施例的一通信控制系统100的示意图。通信控制系统100包括至少一基站110、一服务器120及至少一用户设备130。基站110可以为包括基站基本功能的大小型基站，例如是任意类型基地台、家庭微基站等等，但不以此为限。服务器120例如是由数台计算机所组成。用户设备130可以为包括与基站进行通信功能的任何用户设备，例如是一桌面计算机、一手机、一智能型穿戴装置(智能手表，智能手环等)、一平板计算机、或一笔记本电脑等等，但不以此为限。随着通信网络数据的需求快速增长，通信控制系统100布建大量的基站110来应付庞大的传输量，而形成高密度网络(Ultra Dense Network，UDN)。由于高密度网络的布建，在相同时间中使用相同频带下，将造成严重的干扰。为了克服这个议题，可采取基站合作共同传输(Coordinated Multipoint Processing，CoMP)机制，以达到干扰消除的目的。然而，基站合作共同传输需要回报大量地信道信息(Channel information)给予后端的服务器120进行运算，以便消除基站110之间的干扰，其信道信息为各个基站110与各用户设备130间的通道系数。因为信道信息占据了大量地带宽，这是不符合效益的行为。本实施例可利用信道信息的稀疏性(sparsity)，采用压缩感知技术(Compressive Sensing，CS)，以降低信道信息所占用的带宽。

请参照图2，其绘示根据一实施例的通信控制系统100的方块图。基站110经配置包括一参考信号接收单元111、一压缩单元112及一存储单元113。参考信号接收单元111例如是经配置以接收信号的一天线、一射频芯片、一电路板、一放大电路、或其组合等等，但不以此为限。压缩单元112例如是经配置以执行各种处理程序、运算程序的电路、芯片、电路板、或存储数组程序代码的装置。存储单元113例如是经配置以存储数据的内存、硬盘、U盘或云端存储中心等等，但不以此为限。

服务器120经配置包括一压缩数据接收单元121、一还原单元122、一转换单元123及一存储单元124。压缩数据接收单元121例如是经配置以接收信号的一天线、一射频芯片、一电路板、一放大电路、或其组合等等，但不以此为限。还原单元122及转换单元123例如是经配置以执行各种处理程序、运算程序的电路、芯片、电路板、或存储数组程序代码的记录装置。存储单元124例如是经配置以存储数据的内存、硬盘、U盘或云端存储中心等等，但不以此为限。

用户设备130经配置包括一参考信号产生单元131。参考信号产生单元131例如是经配置以产生各种信号的电路、芯片、电路板、或存储数组程序代码的记录装置等等，但不以此为限。

以下还搭配一流程图详细说明上述各项组件的运作实施例。请参照图3，其绘示根据一实施例的通信控制方法的流程图。第一通信装置可以是基站110、服务器120或用户设备130，第二通信装置可以是基站110、服务器120或用户设备130，第三通信装置可以是基站110、服务器120或用户设备130。在以下的说明中，第一通信装置是以基站110为例进行说明，第二通信装置是以服务器120为例进行说明，第三通信装置是以用户设备130为例进行说明。并且，一并搭配图2的各项组件说明各步骤的运作实施例。

在步骤S110中，基站110的参考信号接收单元111经配置取得一频域信道信息h。举例来说，频域信道信息h例如是以下式(1)的矩阵。

频域信道信息h例如是量测用户设备130到基站110的通道。用户设备130所产生的参考信号经过信道的变化，由基站110的参考信号接收单元111接收后，利用信道估测(channel estimation)方式，估测出信道信息而提供频域信道信息h。

在步骤S120中，基站110的压缩单元112经配置以一感知矩阵(sensing matrix)A转换频域信道信息h为一压缩数据y。一实施例中，依据一压缩比(compression ratio)的参数，可将预估的频域信道信息h随机线性组合，而感知矩阵A为一随机线性组合矩阵(random linear combiner matrix)。举例来说，感知矩阵A可预存于存储单元113中，感知矩阵A例如是以下式(2)的矩阵。

频域信道信息h依据以下式(3)转换为压缩数据y。也就是说，压缩数据y为频域信道信息h的部分数据的线性组合。

如此一来，长度为8的频域信道信息h被压缩为长度为3的压缩数据y。

而在步骤S130中，基站110的压缩单元112经配置通过反馈网络900(绘示于图1)传送压缩数据y至服务器120的压缩数据接收单元121。

在步骤S140中，服务器120的还原单元122经配置还原压缩数据y为一时域信道信息s。在此步骤中，还原单元122经配置依据以下式(4)得到时域信道信息s，其中感知矩阵A与傅立叶变换矩阵F可预存于存储单元124中。所求得的时域信道信息s表示于以下式(5)中

而在步骤S150中，服务器120的转换单元123经配置通过一傅立叶变换算法转换时域信道信息s为频域信道信息h。在此步骤中，转换单元123经配置依据以下式(6)，以预存于存储单元124的傅立叶变换矩阵F，得到频域信道信息h

如此一来，基站110只需传递长度为3的压缩数据y，即可在服务器120还原出长度为8的频域信道信息h，相当于降低了62.5％的数据量，减少带宽的占用。

此外于一实施例中，感知矩阵A可预存于基站110及服务器120中，而无须进行传输，故不会占用传输带宽。

再者，所采用的压缩感知技术为低度有损压缩(或无损压缩)，使得频域信道信息h能够真实的还原。

进一步来说，用户设备130可无须进行傅立叶变换，可以避免增加用户设备130的功耗。

在另一实施例中，感知矩阵A可以根据稀疏性来作调整，以较佳化数据量能够降低的幅度。请参照图4及图5，图4绘示根据另一实施例的通信控制系统100’的示意图，图5绘示根据另一实施例的通信控制方法的流程图。在通信控制系统100’中，服务器120’更可经配置包括一调整单元125，基站110’的压缩单元112’还可经配置具有调整感知矩阵A的功能。

于一实施例中，在步骤S160中，服务器120’的调整单元125可经配置依据时域信道信息s的稀疏性，以一通知信息CT通知基站110’的压缩单元112’来调整感知矩阵A。在一实施例中，数个候选矩阵可预存于基站110’的存储单元113中，感知矩阵A为选自于候选矩阵的其中之一。也就是说，当感知矩阵A经过调整后时，服务器120’与基站110’通过调整单元125的沟通与协调，服务器120’与基站110’所采用的感知矩阵A的内容仍会相同，以使服务器120’能够还原出原来的频域信道信息h。

请参照图6，其绘示根据一实施例的参考信号接收单元111的示意图。在一实施例中，参考信号接收单元111经配置包括一接收器111a及一估测器111b。接收器111a接收来自参考信号产生单元131所发出的参考信号RS。此参考信号RS经由一上行通道传递。所欲得到的频域信道信息h为下行信道的信息。估测器111b可以依据参考信号RS的内容，估测出下行信道的信道信息，而提供频域信道信息h。

请参照图7，其绘示根据一实施例的压缩单元112的示意图。在一实施例中，压缩单元112经配置包括一线性组合器112a、一感知矩阵获得器112b、一压缩比适配器112c及一压缩比设定器112d。线性组合器112a得到频域信道信息h后，依据感知矩阵A进行线性组合，以获得压缩数据y。压缩比适配器112c则根据压缩比设定器112d的设定值或者根据来自服务器120’的通知信息CT提供适当的压缩比R。感知矩阵获得器112则根据此压缩比R，提供感知矩阵A。

请参照图8，其绘示根据一实施例的调整单元125的示意图。在一实施例中，调整单元125经配置包括一临界值提供器125a、一稀疏性计算器125b、一压缩比决定器125c及一稀疏性设定器125d。稀疏性计算器125b收到时域信道信息s后，可以根据临界值提供器125a所提供的临界值TH，计算出稀疏性SP。压缩比决定器125c收到稀疏性SP后，可以再根据稀疏性设定器125d所提供的对照表TB，获得压缩比R，并输出通知信息CT至基站110’。

根据上述实施例，采用压缩感知技术可以拥有较显著的压缩比，减少带宽的占用。所采用的感知矩阵A也可无须进行传输，并不会占用传输带宽。此外，频域信道信息h能够较真实的还原，且运算过程可不增加过多用户设备130的功耗。并且，感知矩阵A可以根据稀疏性进行调整，以获取较佳的压缩效果。

综上所述，虽然本发明已以各种实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。