本发明相关于一种用于通信系统的装置及方法，尤指一种决定调制编码方式的装置及方法。
背景技术：
在无线通信系统中，由于信道是时变的，为了提高客户端的吞吐量(throughput)，接收端会根据信道状况来选择较佳的调制编码方式(modulationandcodingscheme，mcs)，以及将选择的调制编码方式回报给传送端。在收到来自接收端的调制编码方式后，传送端可使用所接收的调制编码方式来传送数据。
一般来说，接收端会使用指数型有效信号对噪声及干扰比映射(exponentialeffectivesinrmapping，eesm)来选择调制编码方式。然而，指数有效sinr映射适用于线性侦测器，却难以应用于多重输入多重输出(multiple-inputmultiple-output，mimo)的非线性侦测器。
因此，如何在使用非线性侦测器的情况下，较准确地选择调制编码方式成为亟待解决的问题。
技术实现要素：
因此，本发明提供了一种接收装置及接收方法，可应用于具有线性侦测器或非线性侦测器的接收装置，用来决定调制编码方式，以解决上述问题。
本发明揭露一种接收装置，包含有信道估测单元，用来接收复数个参考信号，根据该复数个参考信号，产生复数个信道估测；特征值计算单元，耦接于该信道估测单元，用来根据该复数个信道估测，产生对应该复数个信道估测的至少一个特征值(eigenvalue)；信道补偿单元，耦接于该特征值计算单元，用来根据该至少一个特征值，产生用来补偿该复数个信道估测的相关性修正值；信道容量计算单元，耦接于该特征值计算单元及该信道补偿单元，用来根据该至少一个特征值及该相关性修正值，产生信道容量；以及选择单元，耦接于该信道容量计算单元，用来根据该信道容量，决定调制编码方式(modulationandcodingscheme，mcs)。
本发明另揭露一种接收方法，用于接收装置，包含有接收复数个参考信号，根据该复数个参考信号，产生复数个信道估测；根据该复数个信道估测，产生对应该复数个信道估测的至少一个特征值(eigenvalue)；根据该至少一个特征值，产生用来补偿该复数个信道估测的相关性修正值；根据该至少一个特征值及该相关性修正值，产生信道容量；以及根据该信道容量，决定调制编码方式(modulationandcodingscheme，mcs)。
附图说明
图1为本发明实施例的通信系统的示意图。
图2为本发明实施例的接收装置的示意图。
图3为本发明实施例的信道质量编号及位效率对应表的示意图。
图4为本发明实施例的流程的流程图。
具体实施方式
图1为本发明实施例的通信系统10的示意图。通信系统10可为任何使用正交分频复用(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing，ofdm)技术(或称为离散多频调制(discretemulti-tonemodulation，dmt)技术)的通信系统，简略地由一个传送端tx及一个接收端rx所组成。在图1中，传送端tx及接收端rx是用来说明通信系统10的架构。举例来说，通信系统10可为非对称式数字用户回路(asymmetricdigitalsubscriberline，adsl)系统、电力通信(powerlinecommunication，plc)系统、同轴电缆的以太网络(ethernetovercoax，eoc)等有线通信系统，或者是区域无线网络(wirelesslocalareanetwork，wlan)、数字视频广播(digitalvideobroadcasting，dvb)系统、长期演进(longtermevolution，lte)系统及先进长期演进(lte-advanced，lte-a)系统等无线通信系统。此外，传送端tx及接收端rx可设置于移动电话、笔记本电脑等装置中，不限于此
图2为本发明实施例的接收装置20的示意图，用于图1的接收端rx中，用来决定(例如选择)调制编码方式。接收装置20包含有一个信道估测单元200、一个特征值计算单元210、一个信道补偿单元220、一个信道容量计算单元230及一个选择单元240。详细来说，在接收装置20接收复数个参考信号sig_ref后，信道估测单元200可根据复数个参考信号sig_ref(例如执行信道估测)，产生复数个信道估测ch_est。其中，复数个参考信号sig_ref可为导航(pilot)信号、前置码(preamble)等可用来估测信道的已知信号，但不限于此。特征值计算单元210耦接于信道估测单元200，可用来根据复数个信道估测ch_est，产生对应复数个信道估测ch_est的至少一个特征值(eigenvalue)eig_ch。信道补偿单元220耦接于特征值计算单元210，可根据至少一个特征值eig_ch，产生用来补偿复数个信道估测ch_est的相关性修正值corr_comp。信道容量计算单元230耦接于特征值计算单元210及信道补偿单元220，可根据至少一个特征值eig_ch及相关性修正值corr_comp，产生信道容量cap_est。选择单元240耦接于信道容量计算单元230，可根据信道容量cap_est，决定一个调制编码方式(modulationandcodingscheme，mcs)mcs_sel。
也就是说，随着时间变化，信道也会跟着变化，所估测到的复数个信道估测ch_est可能具有较高的相关性，例如是因为多天线所造成的相关性。信道容量计算单元230可在估测信道容量cap_est时，通过使用相关性修正值corr_comp，以使信道容量cap_est反映相关性所造成的负面效应。因此，选择单元240可根据较正确的信道容量来决定适合目前信道状况的调制编码方式mcs_sel，进而改善接收端rx的吞吐量(throughput)。此外，接收装置20可应用于线性侦测器(lineardetector)或非线性侦测器(non-lineardetector)，解决了指数型有效信号对噪声及干扰比(signaltonoiseandinterferenceratio，sinr)映射(exponentialeffectivesinrmapping，eesm)仅能应用于线性侦测器的问题。
在一个实施例中，选择单元240可根据信道容量cap_est来产生位效率(bitefficiency)，以及选择单元240可根据该位效率来决定调制编码方式。进一个步地，选择单元240可根据该位效率来决定调制编码方式以使接收装置20的一个区块错误率(blockerrorrate，bler)符合一个预定的区块错误率(例如10％)。在一个实施例中，特征值计算单元210可根据奇异值分解(singularvaluedecomposition，svd)来产生对应复数个信道估测ch_est的至少一个特征值eig_ch。也就是说，特征值计算单元210使用奇异值分解来计算出至少一个特征值eig_ch，以降低计算至少一个特征值eig_ch的复杂度(即功率消耗)。
在一个实施例中，选择单元240另包含有一个阶层处理单元242，可分割信道容量cap_est来产生对应于复数个阶层(layers)的复数个信道容量。进一个步地，阶层处理单元242可以下列方式分割信道容量cap_est：均分信道容量cap_est，或者根据该复数个阶层的复数个功率准位来分割信道容量cap_est。也就是说，当传送端tx使用多重输入多重输出时，数据传输会通过多个阶层被传送，即数据传输会被分配给多个串流(streams)，以及这些串流可能会分别经历不同的信道。在此实施例中，阶层处理单元242计算这些信道容量，再替这些信道容量(即阶层)决定对应的调制编码方式，以改善吞吐量。阶层处理单元242分割信道容量cap_est的方法有很多种。举例来说，阶层处理单元242可均分信道容量cap_est，即每个阶层所分配到的信道容量相同。此简单的分配方式可降低接收装置30的复杂度。在另一个实施例中，阶层处理单元242可根据复数个阶层的复数个功率准位来分割信道容量cap_est。此分配方式可进一个步改善吞吐量。
在一个实施例中，根据至少一个特征值eig_ch，信道补偿单元220可产生复数个信道的一个条件数(conditionnumber)，以及根据该条件数，信道补偿单元220产生相关性修正值corr_comp。也就是说，信道补偿单元220可通过使用条件数来获得相关性修正值corr_comp。
以下实施例系用来举例说明特征值计算单元210如何根据信道估测ch_est来决定至少一个特征值eig_ch。首先，特征值计算单元210计算信道的m×m共变异数矩阵ri如下：
其中hk是子载波(subcarrier)编号为k的m×n(估测的)信道矩阵，m是接收端的天线数量，n是传送端的天线数量，()h为共轭转置(conjugatetranspose)运算。rbi是计量单元，其可为单一子载波，或是如长期演进系统所规范的资源区块(resourceblock，rb)。以计量单元为资源区块的情况为例，
其中ui是m×m酉矩阵(unitarymatrix)，vi是m×m酉矩阵，si是m×m的对角矩阵，si＝diag(λi，0，λi，1，…，λi，m-1)，λi，0≥λi，1≥…≥λi，m-1，其中，λi，m，m＝0，1，…，m-1为共变异数矩阵ri的奇异值(singularvalues)(即特征值)。
根据用于传送的阶层，信道容量计算单元230利用特征值来计算信道容量ci的方式可分为两种案例：
第一个种案例为单阶层(singlelayer):如长期演进tm1、tm2、tm4rank1等传输模式，信道容量计算单元230可根据特征值λi，0，λi，1，…，λi，m-1计算出该信道容量ci，其方程式如下：
其中，
第二种案例为多阶层(multiplelayers)：如长期演进tm3、tm4rank2等传输模式，信道容量计算单元230可根据特征值λi，d，λi，1，…，λi，m-1及相关性修正值εi计算出该信道容量ci，其方程式如下：
以下详述相关性修正值εi的获得方式。信道补偿单元220可先根据特征值λi，0，λi，1，…，λi，m-1计算出条件数ki如下：
接着，信道补偿单元220根据条件数ki计算出相关性修正值εi如下：
其中，在一个实施例中，可设定参数如下：αl＝1,αm＝2,αh＝4,α＝32。
在单阶层的案例中，选择单元240根据信道容量ci，选择一个调制编码方式。在多阶层的案例中，选择单元240可根据各阶层的信道状况选择调制编码方式(相同或不同)。以下是以2个阶层为例，说明2个分配信道容量的实施例：
第一个实施例：阶层处理单元242将信道容量平均分配给2个阶层。在此情况下，因为2个阶层的编码调制方式相同，接收装置只需回报一个个阶层的调制编码方式。阶层处理单元242可计算信道容量如下：
其中c0，i与c1，i分别为第一个个阶层及第二个阶层的信道容量。
第二实施例：阶层处理单元242分别计算2个阶层的信道容量。在此情况下，接收装置须回报各个阶层的的调制编码方式。以长期演进tm4rank2为例，将信道矩阵表示成
若p0，i≥p1，i，阶层处理单元242可获得信道容量如下：
反之，若p0，i＜p1，i，阶层处理单元242可获得信道容量如下：
在根据前述获得信道容量后，选择单元240可据以决定调制编码方式。以下实施例是用来举例说明选择单元240如何根据信道容量来决定调制编码方式。选择单元240先计算每个阶层的信道容量的平均值如下：
其中l为阶层编号。接着，选择单元240可使用转换函数fc()，将信道容量cl转换为位效率c′l＝fc(a，cl)，其中fc()为对应于系统区块错误率(例如10％)的转换函数，a为一个组对应于单阶层或多阶层的系数。选择单元240可将c′l与预先决定的位效率yn，n＝1，2，…，15相比较，以选择对应于该位效率的的信道质量编号nl如下：
nl＝minn＝0，…，15{c′l-yn|c′l≥yn}(式12)
因此，接收装置可传送信道质量编号nl到传送端，使传送端可根据信道质量编号nl来得知较佳的调制编码方式。
图3为本发明实施例一个信道质量编号及位效率对应表30的示意图。图3举例说明了不同的信道质量编号、调制编码方式、调制、码率及位效率之间的对应关系。根据先前所述，若接收端rx所估测的信道容量经转换函数转换后得到位效率为3.8，接收装置20可根据对应表30推算出对应的位效率为3.3223，以及回传信道质量编号“11”到传送端tx，以通知传送端tx使用调制编码方式“21”。换言之，选择单元根据该位效率来决定调制编码方式，使接收装置20的区块错误率可符合一个预定的区块错误率(如10％)的要求。当然，当系统要求的区块错误率改变时，该转换函数fc()需对应的改变。换言之，转换函数fc()为何是依据设定的区块错误率需求而定。
需注意的是，fc()的形式可以有很多种，只要可适当地将信道容量cl转换为位效率c′l即可。以下举例说明一种决定二次多项式fc(a，x)＝a2x2+a1x+a0的方法。
1.选定信道质量编号j，随机产生衰减信道(fadingchannel)，以进行区块错误率的系统仿真。
2.计算区块错误率10％所需的信噪比(signaltonoiseratio，snr)，并将此信号对噪声比输入信道容量的计算，可得到cj，n。
3.重复步骤1及2共n次，以及计算n个衰减信道的平均信道容量如下：
4.重复步骤1、2及3，直到求得所有信道质量编号的平均信道容量xj，j＝1，2，…，15。
5.定义x＝[x1x2…x15]为信道质量编号的平均信道容量向量矩阵，y＝[y1y2…y15]＝[0.15230.2344…5.5547]为信道质量编号的位效率向量矩阵。在一个实施例中，可使用最小平方误差(leastsquareerror)来获得多项式fc(a，cl)如下：
j(x，y)＝min{|y-fc(a，x)|2}(式14)
其中用于单阶层的案例时，可约略获得[a2a1a0]＝[0.0140.7052-0.0609]，以及用于多阶层的案例时，可约略获得[a2a1a0]＝[0.2120.64070.0843]。
前述接收装置20的运作方式可归纳为一个流程40，用于接收端rx中，如图4所示。流程40包含以下步骤：
步骤400：开始。
步骤402：接收复数个参考信号，根据该复数个参考信号，产生复数个信道估测。
步骤404：根据该复数个信道估测，产生对应该复数个信道的至少一个特征值。
步骤406：根据该至少一个特征值，产生用来补偿该复数个信道的一个相关性修正值。
步骤408：根据该至少一个特征值及该相关性修正值，产生一个信道容量。
步骤410：根据该信道容量，决定一个调制编码方式。
步骤412：结束。
流程40是用来举例说明收装置20的运作方式，详细说明及变化可参考前述，于此不赘述。
需注意的是，接收装置20(及其中的信道估测单元200、特征值计算单元210、信道补偿单元220、信道容量计算单元230及选择单元240)的实现方式可有很多种。举例来说，可将上述单元整合为一个或多个单元。此外，接收装置20可以硬件(例如电路)、软件、韧体(为硬件装置与计算机指令与数据的结合，且计算机指令与数据属于硬件装置上的只读软件)、电子系统、或上述装置的组合来实现，不限于此。
综上所述，本发明提供了一个种决定(例如选择)调制编码方式的装置及方法，可应用于线性侦测器或非线性侦测器，可用来根据较正确的信道容量来决定适合目前信道状况的调制编码方式，进而改善系统吞吐量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【符号说明】
20接收装置
200信道估测单元
210特征值计算单元
220信道补偿单元
230信道容量计算单元
240选择单元
242阶层处理单元
30表
40流程
400、402、404、406、408、步骤
410、412
sig_ref参考信号
ch_est信道
eig_ch特征值
corr_comp相关性修正值
cap_est信道容量
mcs_sel调制编码方式
tx传送端
rx接收端。