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TWI285481B - Interpolation in channel state feedback - Google Patents

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TWI285481B
TWI285481B TW094129084A TW94129084A TWI285481B TW I285481 B TWI285481 B TW I285481B TW 094129084 A TW094129084 A TW 094129084A TW 94129084 A TW94129084 A TW 94129084A TW I285481 B TWI285481 B TW I285481B
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Qinghua Li
Xintian Lin
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Description

1285481 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域3 發明領域 本發明主要關於無線網路，而更具體的是關於利用多空間頻道 5 之無線網路。 發明背景 • 閉迴路多輸入多輸出(ΜΙΜΟ)系統傳統上從一接收器發射頻道 狀態資訊至一發射器。發射頻道狀態資訊耗費可能另可用於資料流量 10 之頻寬。 t發明内容3 發明概要 一種方法，其包含：利用一碼薄量化一行波束形成矩陣；於該 波束开> 成矩陣執行一豪斯霍爾德(出仍此必㈣反射法以減少該波束 $成矩陣維度，遞迴地重覆該豪斯霍爾德反射法之量化 與執行；以及為一OFDM載波子集發射經量化的行向量。 圖式簡單說明 第1圖顯示兩無線站台之一圖； 第2圖顯示依據許多本發明實施例之頻率向下取樣； 2〇 第3圖顯示利用内插重組之波束形成向量； 第4、5、6圖顯示依據許多本發明實施例之流程圖； 5 1285481 第7圖顯示顯示依據許多本發明實施例之一電子系統。 【貧施方式】 車父佳實施例之詳細說明 下述中細節說明參考所附圖式，藉由例說之方式說明許多本發 5明可實施之特定實關。實_以足使熟概技者藉以實現本發 明之程度描述。然而須了解本發明之實施例之實現並不一定需含所述 特定細節。譬如伴隨實施例所教示之特定特性、結構、及特徵係可以 其他實施例所實施而不脫出本發明之精神與範4。_白每_所揭實 施例中之個別元件的位置與置列可變化而不脫出本發明之精神與範 1〇可下述細節因而乃非意欲限制本發明之靈感，而本發明之範疇僅由 所附申料利範圍所界定，合理地言全適申請專利範圍所界定之所有等 放範圍圖式中’在井多處戶斤見相同的數值指相同或相似的功能性。 第1圖顯示兩無線站台之一圖：站台102與站台104。一些實 施例中，站台102與104為一無線區域區域網路(1ΑΝ)的一部分。 15 譬如，一或更多站台102與1〇4可為一 WLAN中之一接取點。又譬 如，一或更多站台102與104可為一行動站台，譬如一膝上型電腦、 個人數位助理(PDA)等諸如此類。且又，一些實施例中，站台1〇2與 104為一無線廣域網路(WWAN)之一部份。譬如，一或更多站台1〇2 與104可為基地台或電話用戶。雖然第j圖中只有顯示兩個站台，實 20 際上可存在任何數量的站台而亦不脫出本發明之範疇。 1285481 一些實施例中，站台102與104可部份順應、或完成順應於一無 線網路標準地操作。譬如，站㈣2與1G何操作部份順應於一標準， 譬如ANSI/IEEEStd。802.11，1999年版本，然而本發明不僅限於此種 標準。此處所指「802.11」之用語指任何過往的、現有的、或未來 5 ΙΕΕΕ8〇2·Π標準，包括、但不限於1999年之版本。又譬如，站台1〇2 與104可部份順應於任何其他標準之操作，譬如任何未來的ΙΕΕΕ個人 區域網路標準或廣域網路標準。 站台102與104可包括任何數量的天線。第1圖之例中，站台102 包括4個天線，而站台1〇4包括3個天線。透過站台1〇2與1〇4之「頻道」 〇 了聯絡包括許多可能的信號路徑。譬如，當站台1〇2與1〇4在具有許多 「反射體」（例如牆、門、或其他障礙)之環境中，許多信號從不同的 路&抵達’為所知「多路徑」條件。一些實施例中，站台1〇2與刚 利用多天線致多路徑之效並增進通訊頻寬。譬如，一些實施例中，站 台102與104可通訊利用多輸入多輸出(ΜΙΜ〇)技術。通常，μιμ〇系 、、先藉利用夕路徑所致多空間頻道而有較大容量。站台與間之頻 道以來描述頻道狀態矩陣Η，其包括描述發射與接收天線對之間複數 頻道增益之登錄項。 一些實施例中，站台102與104可利用在每一空間頻道正交頻 率分頻多工(OFDM)通訊。多路徑可採用選擇性的衰退頻率，其會造 7 1285481 成像符號間干擾_的傷#。因為0FDM將每一空間頻道打散成小 的子頻道而使得每一子頻道展示一更平坦的頻道雛，〇fdm有效的 對抗某種程度上頻率選擇性的衰退。適於每一子頻道之縮放可被實施 以校正任何子頻道造成的衰減。且又，每一子頻道之資料載量可自然 5 地根據子頻道之衰退特徵來控制。 ΜΙΜΟ系統可運作以「開迴路」或「閉迴路」。開迴路mim〇 系統中’沒有頻道狀態資訊被確實地從另一站台回授。閉迴路系統， 通訊頻寬用於在站台之間發射頻道狀態資訊，並藉此減少整體處理能 力。頻道狀態資訊可用於許多增強作用，譬如發射波束形成及適應的 1〇 調變。此用途的通訊頻寬此處亦稱作「回授頻寬」。當ΜΙΜΟ系統閉 迴路中之回授頻寬減少時，更多的頻寬可用於資料通訊。 本發明之許多實施例提供緊密回授閉迴路ΜΙΜ0方案，藉此節省 回授頻寬。一些實施例中，回授頻寬以回授發射波束形成向量來節省 而非以頻道矩陣Η。且又，一些實施例中，每一波束形成向量之元素 15 係聯合利用碼薄藉向量量化來量化。這一些這樣的實施例，不同的大 小碼薄係用於不同的發射波束形成向量。譬如，一些實施例中，3個 波束形成向量利用大小分別為16、32、及64之3個小碼薄量化。且又， —些實施例中，波束形成向量僅針對有效的空間頻道被回授。此對空 間頻道削弱之情況提供一種顯著的間接減少，其中對應於最弱特徵模 8 1285481 些實施例中，每一有效的空間頻 的調變被回授’其中平均值(與變 式之空間頻道通常被削減。另外，一 __之平均值(鱗異)針對適合 異)係由〇刪子猶增_特徵值所計算。譬如，每—咖好 頻道具有兩個對應於兩特徵值之有效空間頻道。兩特徵值針對每一子 頻道排序。第—經排序特徵值之平均值(與變異)係在子頻道上計算並 被回授同樣地，第二經排序特徵值之平均值(與變異)亦如是。
10
苐0 ,’、、員示頻率向下取樣依據許多本發明實施例。頻率響應21 〇 係作為頻率之-函數之—假設的頻道響應。水平軸標記為對應於一 OFDM系統之§彳載波之載波頻率。許多本發明實施例可在頻率域中向 下取樣並傳回少於所有〇FDM副載波之頻道狀態資訊。譬如由於相鄰 之田彳載波之間有較強之關聯性，一站台可為所有〇17〇]^載波子集判定 波束形成並為那些向量回授經量化參數。一些實施例中，使用一固定 的取樣率，而其他實施例中，使用一可變取樣率。一些實施例中，一 站台可僅計算少數副載波之波束形成矩陣然後無内插地回授其量化 15 索引。其他實施例中，一站台可内插計算的矩陣並回授經内插索引來 符合一固定的回授率。其他實施例中，站台可發射向下取樣的頻道資 訊至一第二站台，而第二站台可内插。許多内插實施例如下所詳述。 本發明之許多實施例提供系統化而一致的方案來支援所有天線 組配，譬如2x2、4x2、4x4及如此類推，以及可為許多天線組配所 9 1285481 共用的一組碼薄 (SVD): 且又，重建矩陣為無額外校正之單位矩陣。 發射波束形成轉可_如下頻道狀態鱗Η之單-值分解
Hmx« =ϋ^Β^ην^ ^ Χ«χΐ - V_ dwxl (2) 其中d乃含有k個非零元素之資料符號向量，其中乂為有效的 空間頻道數量(見下段）；x乃n個發射天線上之波束形成發射信號向 10量；Η為頻道鱗；Η的單—值分解為Η=υ〇ν，； u與v為單位矩陣； D為具有Η的特徵值之-對角矩陣；v為胸且僅前k行須被回授。 方程式(2)波束形成矩陣V從接收器回授到發射器後，在發射器之波 束形成動作。 本發明之终多實施例結合蒙斯霍爾德(Householder)反射法技術 15 具有以V量化(單位波束形成矩陣)的向量量化。首先，豪斯霍爾德 (Householder)反射法矩陣，P，由vl(V之第一行)重建，其中V為nxk; η為發射天線之數目；k為空間串流的數目。p矩陣具有特性如：乘 積之第一行，pv，為0…0Γ。而PV之第一列因正交而變成 0…0]。接著，一個nxk之V矩陣的量化被轉換成η向量νι 20 之量化及一個η-lxk-l矩陣VI之量化。此轉換減少管理與量化複雜 1285481 度。步驟反覆量化V1並將問題轉化成㈣向量V2及n_2xk_2矩陣 %之量化。此反覆次。最後，v之量化轉換成維度n、w、、 n_k+1之k單位向量之…v2，、冰之量化。 一些實施射，—娜點可騎峨錢泰自，而站台可計 5算及回授⑴中之波束形成矩陣v。若站台事先知道接取點僅運用k 個空間串流’站台可僅回授V矩陣的前味，其對應於HU個最 ►強特徵模式。此提供回授頻寬之額外縮減。H之自由度·2而V之 自由度係’其中m=n。聽僅v對於發射波束形成有用，且V 含有少於Η之資訊，回授V比回授η更有效。 10 絲形成矩陣V之量化舉例說明如下，其中存在有4個發射天 線與3個接收天線t。即使運用的是4χ3系統的例子，許多本發明實 施例不受限於此。接收器接收訓練符號並計算波束形成矩陣，ν如之 前之方程式(1)所示。接著，由於頻道支援至多3種模式，接收器僅須 量化V之前3行。下個方案中，若接收器知道發射器僅運用兩空間 15 頻道，接收器可僅量化ν之首兩行。 一些實施例中，V矩陣被逐行地遞迴地量化。一行量化後，問 題的大小減少一列及一行之維度。波束形成矩陣表示為： 11 (3)1285481 參 V V11 V12 V13 V21 v22 V23 V31 V32 V33 V41 V42 V43 標為vl之V的第-行可被量化如下 v^argmax^llu^^ (4) 其中α為-含有如本敘述底部所示斜對量化單位*維之巧 薄。^有碼針财單位向量間最大喃。科構紐得碼字組向量 k可月b均勻地地分散在Π-維複合單位範圍上 一元素在下一步設為實數。 另外，每一碼字組之第 豪斯霍爾德(Householder)反射法矩陣構成如 下
F1=I 2
TH wr (5) 些實施例中，豪斯霍爾德(Householder)反射法矩陣定義原始 15 行向量之函式為： vn -V21 V31 ηι 。其他實施例中，豪斯霍爾德 (Householder)反射法矩陣定義從碼薄選出之向量值之函式為 12 1285481 A , vn-l /V V21 ^31 ^41 。若V1-V1，豪斯霍爾德(Householder)反射法將v 之第-行與列轉換成Μ 〇 〇 W和，0 0]如⑹所示，其中私 為〜之相位。由於通常'，會有非零餘數在第一行與列之對角登 錄項上
F】V V办 0.0 0.0 0.0 ^11 V 0.0 ^21 ^22 0.0 Λ - V2 其中運用兩特性來獲得結果，即為實數之\與為v之單位特 性。由於F1和V乃單位矩陣，V2為單位矩陣。由⑹，我們看到％ 之大小為災’且其被從V1減去丨列和丨行之維度。遞迴地，我們 對V2重覆動作(4)、（5)、及⑹如下。首先，我們量化標為以 V2之第-行，如下述另—單位3維之碼簿，其每—碼字組之第 -元素為實數。接著，我他構豪 隹爾德(Householder)反射法矩陳 並與V2相乘如下： f2v2 ρ^2 0.0 0.0
0.0 V 13 21 _ 15 ⑺ 1285481 最後，我們利用下述所示_單位2維之碼薄量化向量π。m、 與V3之量__輪賴，即軸，作概形成。值得 P個相鄰副載波之頻寬可比γ 上頻道一致頻寬，回授可助於發射器處副載波上之波束形成〗 插0 注意的是向位私可不用被送回。回授每 4矩陣内 -些實施财，針對高速和低複雜度，產生碼驗得它們的大 小不大於64。由於碼薄尺寸小，臺 豕研羲爾德(Householder)矩陣可針對 每一碼字組事先儲存以減少計算結果複雜度。 一些實施例中，針對高速與複 ^ 雜度’蒙斯霍爾德(Householder) 矩陣重建中之除法運算，嬖如等山 °寻式(5)中除以|Wi I2可被轉換成乘以 hi。譬如，等式(5)兩端乘以|k|2排除除法運算如下： i；i=K||2F1=||w1||2I-2w1wf ⑻
IwjI 0.0 0.0
FjV 0.0 0.0 0.0 a A V11 ^12 A A V21 V22 .^31 V32 (9) V2 由於V2為梯i凡矩陣，其梯型因數為丨K，第二豪斯霍爾 德(Householder)矩陣之重建因而改變如下· AHM2 (10) λ V21 爷31 14 15 (11) 1285481 =||W2|| I-2w〇wf 針對-波束形成矩陣之量化演算法虛擬碼如下所列： W十算在方程式⑴中以大+ ηιχη分解下連頻道矩陣Η之單-值，並獲得波束形成矩陣ν之首k行，其中k為有效空間頻道數。 5 2 1 :’u，其為一臨時矩陣且係由V之首k行形成。 3、就卜1:最小值(k，n-l)
ueCt 量化Vi，其中Ci為單位n-i+1 3。1、令'=之 3。2、以尋找之 向量之一碼薄。 ，其為V之第一行 =argmax 10
15 在石馬薄中記錄索引 '以回授。 3 〇 4、 總體相位vz. 若發射器處之重建需求總體相位來内插，則計算有關、之 如下：故=Phase(《v，）。量化私並回授索引。 。、以I1—建構一個豪斯霍爾德(Householder)反射 車/、中兔一 ejaei為具有除了第一元素等於丨而其他元素均 為零之早位向量。 以導用豪斯霍爾德(Householder)反射法於V上。為 減少複雜度，僅須計算V之行與列而不需計算第-個元素。 3 ° 7 '更新。 15 1285481 4、結束 -些實施例巾’#之可_量化可利㈣合設計之碼薄合併與v, 之篁化。在适樣的例子中，第__元素&之相位A可在豪斯霍爾德 (Householder)反射法向量計算前被分解。 5 在發射器端’波束形成矩陣V之重建如下。其從最低維度開始並 遞迴地構成整個矩陣。每-步中，豪斯霍爾德⑽祕他⑻矩陣從_ 重建早位相#計算。豪斯M__hGldef)贿可觸小的碼簿事 先計算和儲存。即使在沒有量化錯誤之情況下，錢辦可不同與原 始V矩陣在於每-行之一總體相位。發射器處總體相师訊之缺乏更 10進-步在下面第二標題「向下取樣與内插」討論。首先，兩向量〜以 及V”利用回授量化索引和對應的2_向量與3-向量碼薄重建。第二，豪 斯霍爾德(Householder)矩陣利用重建的％計算為
其中w = ' —ei而\為經重建的3响量；F2可事先儲存以減少計 15 算。第三，V2可重建為： 一 1 0" V2=F2 0 々（13) _0 3 第四，我們量化索引重建Vq—行並計算—豪斯霍爾德 (Householder)矩陣為： 16 1285481 'ht ww^CM) 其中w =之一61和之係V之重建的第一行。最後，波束形成矩陣v 給定如： ν = β 10 0' 0 0 ν2 ο (15) 若總體相位i=l、2、及3被量化及回授來内插，總體相位可被加入(15)中重建之々為： v=v e jk 0 e Ο 0 0 jk 0 0 ejk (16) 其中《為量化的色。 由於碼薄尺寸小於64為小，每一碼薄登錄項之豪斯霍爾德 10 (Householder)矩陣可事先儲存來加速重建。 通常，波束形成向量索引之接收器可依據下列演算法重建波束 形成向量。 V矩陣之重建演算法 15 通常，波束形成向量索引之接收器可依據下述演算法重建波束 形成向量。 17 1285481 2、若，其中k和η分別為空間串流數目和發射天線數目， 進行： 2。：[、令V = t，（n-k+1)維單位向量碼薄之第〜向量。 2 〇 2、J=Nn-l 〇 5 3、否則 3〇1、令9 = 1〇 3 〇 2、J=Nn 〇 4、結束 10
15 5、針對 i=J : -1 : 1 5。1、 <=(η-1 + 1)維單位向量碼薄之第'個向量 17« T 2 Η Λ F = I---ww ^ = 5。2、 llwll2 …。 ,「1 〇Ί V = F . 5、 3、 L〇 V」。 6、 結束 7、 若總體相位i=l，...，k被量化及回授以内插，總體相位可被加 入；為： ejk
/\ /V V = V ' 一些實施例中，選澤性的重建&可合併與之重建利用一聯合設 18 1285481 計的碼薄。這種情況下之相量^在向量計算前被分解。 波束形成矩陣之向下取樣與内插 由於相鄰副載波之波束形成矩陣高度地相聯，本發明一些實施 例回授少於總〇FDM副載波之頻道錢資訊，如參照幻圖之前述。 譬如，-些實施例在頻率域向τ取樣，並回授每――載波之頻道狀
態資訊，而内插被利用於獲得跳過的波束形成矩陣。内插方案之三種 範例實施例如下： 内插方案1: 1) 利用前述關於等式(12)-(16)之運算以及標題rv矩陣之重建演 1〇 算法」重建波束形成矩陣以回授副載波。 2) 針對波束形成矩陣之每一登錄項，運用穿越副載波之内插。若 已知穿越頻率之第二次統計頻道變異，内插方法可為線性或彎曲的， 方法可為Wiener-Kolmogorov濾波法。 3) 正交化内插矩陣，由於其不一定為一元的。 15 範例方案1可運用在當總體相位被回授之情況下。實施例中，不 回授總體相位，下兩個方案可被運用。 第3圖顯示利用内插之波束形成向量重建。'(/」與'(/3)為從副 載波1和3之量化索引重建之波束形成向量。。vy(/2)為副載波2被内插 之波束形成向量。然而，若總體相位不被回授，有一 180度之相位模 19 1285481 稜於'(/；)或'(Λ)。譬如，取代'(/3)，副載波3重建的波束形成向量 亦可為Vy(/3) ’其與'(/3)具有180度相位差。雖說相位模稜不會造成 副載波1和3波束形成上之問題，但會造成副載波2經内插波束形成向 量之問題。如第3圖所示，以Λ)和乙(Λ)相差90度且其中僅有一者正 5 確地運作。 内插方案2: • 丨)利用前述關於等式(12)-(16)之運算以及標題「V矩陣之重建演 算法」重建波束形成矩陣以回授副載波。 2)連續調整波束形成矩陣之每一行向量之總體相位如下 10
其中七u)為波束形成向量之第j個發射天線(或第丨回授副載波之重建 波束形成矩陣之第j行）。等式(n)實質上移除總體相位實質上移除兩 個相鄰副載波之兩個單位向量之_總體相位差並平順穿越副載波 之登錄項相位變異。 3) 對波束形成矩陣之每—登錄項，實施嶋穿越副載波。内插法 可為線性的彎曲的，且若穿越頻率之頻道變異之二次統計已知，此方 法亦可為Wiener-Kolmogorove遽波法。 4) 正規化内插矩陣，由於其不—定為一元的。 既然4)可利高複較演料，譬如QR分解和伽滅^池正 20 1285481 交，接下麵述衫實關不_正交化步驟，㈣插龍單位向量 取代整個波束形成矩陣。 内插方案3: 1) 重建此财單位向量Vl、&及、_之量傾算法段落中之 5 vi，利用回授索引及每一回授副載波對應碼薄。 2) 每-被重建之單位向量除了第—元斜，連_整波束形成矩 陣之每一向量總體相位如下： 其中说)為波束形成矩陣V之第i行單位向量及第丨個回授副載 10波。等式(18)實質上移除兩個相鄰副載波之兩個單位向量之間的總體 相位差並平順穿越副載波之登錄項相位變異。 3)由於每—之單位向量说)在一單位球座標上，可運用向量内 插。譬如，在说〇和说)之間的向量可被沿著地線連接内插且在 球座標上。内插以獲得兩個給定之單位向量vih中間單位向量〜可 15實質上被計算為。為了針對不同的向下取樣率獲得内 插，此簡單的内插可遞迴地應用於、和、(以及^和^)之間。 除了向量内插，數量内插相同於方案2之内差而可選擇交替地運 用如下。對重建單位向量之每一登錄項，實施内插穿越副载波，並正 規化每一經内插向量之定額至一致。内插方法可因而為線性的彎曲 21 1285481 的，且若穿越頻率之頻道變異之二次統計已知，此方法亦可為 Wiener-Kolmogorove 濾波法。 4)利用内插向量以及參照等式(12)—(16)與標為「重建v矩陣之演 算法」之前述操作來重建每一副載波之波束形成矩陣。 5 若總體相位亦被回授，向位平滑步驟，即第二方案2和3中之第 二步為可選擇的。 第4圖顯示依據許多本發明實施例之一流程圖。一些實施例中， 方法400可被用於利用MIM0科技之一無線系統。一些實施例中，方 法400，或其部份，由一無線通訊裝置來執行，許多圖式中顯示這些 10實施例。其他實施例中，方法400以一處理器或電子系統來執行。方 法400不限制為以特定類型的裝置或軟體構件來實施此方法。方法4〇〇 中許多動作可以所示順序執行，或者可以不同的順序來執行。且又， 一些實施例中’第3圖中所列一些動作從方法4〇〇中省略。 方法400顯示始於方塊41〇，其中頻道狀態資訊從接收到的信號中 15 被省略。頻道狀態資訊可包括前述中之頻道狀態矩陣Η。方塊42〇， 一波束形成矩陣由頻道狀態資訊判定。一些實施例中，此對應於前述 中參考等式⑴單一值分解(SVD)之實施。以上前述波束形成矩陣ν。 方塊430，波束形成矩陣之一行利用一碼薄被量化。本發明許 多實施例中，動作430對應於在一碼區塊搜尋一最符合行向量之登錄 22 1285481 •項。譬如，參财程式(4)前述可_來尋找-補。因鱗多本發明 實施例，碼薄大小，即用來表示經量化向量之位元數，可變化。譬如， -些實施射，大的碼射用於所有向量。又譬如，—些實施例中較 長的行可_較大_簿被量化，而—較小的行向量可_較小的碼 5 薄量化。 方塊440，在波束形成矩陣上執行豪斯霍爾德㈣祕〇1邱反射 籲’会以減夕波束形成矩陣之維度。一些實施例中，動作44〇對應於參照 方程式⑶和⑹之前述操作。方塊45〇，方塊43〇與中之量化與豪斯 霍爾德(H_holder)反射法操作遞迴地重覆。隨這些_ 10覆’每一行向量可利用相同的碼薄或不同的碼薄量化。譬如，隨著波 束形成矩陣之維度變小，較小的碼薄可用於連續行向量。—些實施例 中，其中3行向量被量化，可利用下降大小之碼薄使得行向量被量化 • 成8位το、6位兀、3位元、或6位元、5位元、及4位元、或5位元、4 位元、及3位元，然而本發明不僅限於此。 15 步驟460，41()至450之動作重覆於全部OFDM載波之一子集來 產生表示少於所有OFDM載波之經量化行向量。一些實施例中，方 法400插入在載波子集間以提供更多副載波之頻道狀態資訊。步驟 470，傳送該子集〇FDM副載波之經量化行向量。 第5圖顯示依據許多本發明實施例之一流程圖。一些實施例 23 1285481 中’方法500可利用ΜΙΜΟ科技用於一無線系統。一些實施例中， 方法5〇〇，或其部份，以一無線通訊裝置執行，其實施例顯示於許多 圖式中。其他實施例中，方法500藉一處理器或電子系統執行。方法 500不限制為特定類型的裝置或軟體元件來實施此方法。方法500中 5 之許多動作可依序執行，或可以不同的次序執行。且又，一些實施例 中’第5圖所列有些動作被從方法500中省略。 方法500顯示始於方塊51〇，其中經量化行向量被接收。方塊 520，一或更多碼薄利用經量化行向量被索引產出許多行向量。動作 520可採用許多不同的型式。譬如，經量化行向量各可呈現以不同數 10 I之位兀，而各可對應於行向量之不同碼薄。且又，一或更多行向量 可以經量化子向量表示，而每一經量化子向量可被用來索引至一或更 多碼薄，且一單一行向量可從多碼薄登錄項產生。 方塊530 ’至少一豪斯霍爾德(Householder)矩陣經多個行向量判 定。一些實施例中，此可對應於實施運算，譬如參照前述之方程式(9) 15和(11)。其他實施例中，一表可儲存成以經量化行向量和豪斯霍爾德 (Householder)矩陣之間的一對一對應。這些實施例中，豪斯霍爾德 (Householder)矩陣可藉利用經量化行向量值索引一表來判定。 步驟540中’至少一個豪斯霍爾德矩陣遞迴地應用 該等多個經量化行向量來產生一波束形成矩陣。一些實施例中，步驟 24 1285481 540之運算可對應至前述與等式(7)和(9)相關之動作。步驟55〇中， 至540之動作反覆至少兩個副載波來產生至少兩個波束形成矩陣，而 在步驟560，方法500内插於對應至少兩個副載波之波束形成矩陣之 間。 一些實施例中，方法500之運算可對應於前述中出現於等式(ιι) 後以虛擬碼呈現之運算。在波束形成轉魏n置執行方法· 可利用波束形成矩陣來操作MIM〇系統中之被發射訊號。 第6圖顯示依據許多本發明實施例之一流程圖。一些實施例中， 方法6〇〇可被用於利用MIM〇科技之一無線系統。一些實施例中，方 法600，或其部份，由—無線通訊裝置來執行，許多圖式中顯示這些 實施例。其他實施例巾，方細⑽-處理器或電子系絲執行。方 法600不限制為轉賴型的裝置或倾齡來實減方法。方法6〇〇 中許多動作可以所示順序執行，或者可以不同的順序來執行。且又， 二實施例中，第6圖中所列一些動作從方法600中省略。 方法_顯示始於方塊610，射接收到對應於多個量化的波束 形成向量之鱗料。娜辦，鱗多㈣化行波束形成向量被 在至夕石馬薄中尋找。方塊63〇中，方法_内插於穿越副载波之波束 开7成向里之間，而在謂⑽，至少—個豪斯霍爾娜_馳^)矩 陣由該等㈣縣軸向量巾敏。娜％，細_迴地應用至 25 1285481 - 少一個豪斯霍爾德(Householder)矩陣於該等多個經量化波束形成向 量來產生一波束形成矩陣。 第7圖顯示依據許多本發明實施例之一系統圖。電子系統7〇〇包 括天線710、實體層(PHY)730、媒體存取控制(1^^(：)層74〇、乙太網路 5 ”面乃〇、處理裔760、以及s己憶體770。一些實施例中，電子李统7〇〇 可為能夠量化行向量並實施參照之前圖式執行前述豪斯霍爾德 • (Householder)轉換之一站台。其他實施例中，電子系統700可為一 ΜΙΜΟ祕巾接收經量化行向量並執行_形狀—站台。譬如，電 子系統700可在-無線網路中利用為站台1〇2或站台1〇4(第㈣。又譬 10 如，電子系統700可為能夠實施任何前述計算之一站台。 -些實施例巾，f子线可表示ϋ其包括-接取點、 -行動站台、-基地台、或_電話用戶單位以及其他電路。譬如，一 • I實施例中，電子系統可為―電腦，譬如-個人電腦、-工作站、 或諸如此類，其包括作為一週邊或一整合單元之一接取點或行動站 15台。且又’電子系統™可包在—網路中_在-起之-系列接取點。 操作上系、、先700利用天線71〇傳送及接收信號而信號由第 7圖所不許夕几件處理。天線71()可為支援⑽购處理之一天線陣列 或任何_献線結構。系統可操作部份順應於或完全順應於譬 如一 802.11標準之一無線網路標準。 26 1285481 - 實體層(PHY)730麵接至天線710來與無線網路互動。ppjY73〇 可包括電路結構來支援射頻(RF)信號之發射與接收。譬如，一些實施 例中，PHY730包括一 RF接收器來接收信號並執行「前端」處理， 譬如低雜訊放大(LNA)、過慮、頻率轉換或諸如此類。且又，一此實 5 施例中’ PHY730包括轉換機構和波束形成電路結構來支援μίμο信 號處理。又譬如，一些實施例中，ΡΗΥ730包括電路來支援頻率上轉、 # 及一 RF發射器。 媒體存取控制(MAC)層740可為任何適合的媒體存取控制層實 施。譬如，MAC740可實施以軟體、或硬體、或任何這些的組合。一 10 些實施例中，部分的MAC740可實施以硬體，而一部份可實施以藉處 理器760執行之軟體。且又，MAC740可包括與處理器76〇分離之一處 理器。 鲁 操作上，處理器760自記憶體770讀取指令和資料並響應其以執 行動作。譬如，處理器760可從記憶體770存取指令並執行本發明實施 15例方法，譬如方法400(第4圖）、或方法500(第5圖）、或參照其他圖式 所述方法。處理器760表示任何類型的處理器，包括但不限於、一微 處理器、一數位信號處理器、一微控制器、或諸如此類。 記憶體770表示包括一機器可讀式媒體之一物品。譬如，記憶 體770表示一隨機存取記憶體(RAM)、動態隨機存取記憶體 27 1285481 (DRAM)、靜鱗機存取記憶體(sram)、唯讀記憶體㈤M)、快閃記 隱體或任何其他類型的物品，包括可被處理器760讀取之一媒體。 。己隐體770可儲存指令實施執行許多本發明實施例方法 。記憶體770 亦可儲存波束形成矩陣或波束形成向量。 5 即使系統700之許多元件分別顯示於第7圖，亦有結合處理器760 之私路結構、記憶體77〇、乙太網路介面75〇、及一單一IC*MAC74〇 之實施例存在。譬如，記憶體770可為處理器760中之一内部記憶體或 可為儲存在處理器760中之一微程式控制。一些實施例中，系統7〇〇 之許多元件可分別封襞並裝設在一共用電路板上。其他實施例中，許 10 多元件為封裝在一起的個別1C晶粒，譬如在一多晶片模組中，以及又 另一實施例，許多元件在相同的1〇晶粒上。 乙太網路介面750可提供電子系統700與其他系統之間之通 訊。譬如，一些實施例中，電子系統7〇〇可為一利用乙太網路介面 750與有線網路通訊或與其他接取點通訊之接取點。一些本發明實施 15 例不包括乙太網路介面750。譬如，一些實施例中，電子系統700可 為與一電腦通訊之一網路介面卡(NIC)或利用一匯流排或其他類型埠 之網路。 雖然已藉由被視為最實際與較佳的實施例來說明本發明，但需 明瞭本發明不僅限於所揭實施例，相對地，本發明欲以後附申請專利 28 1285481 範圍之界定涵蓋所有包 匁I枯在乾命内的變化與等效設置。 碼薄 下列碼薄係選㈣最小化平均值量化錯誤。這些碼料效於其任何單 一轉換版。選擇正規化時，選擇：第一登錄項為ei方向之一單位向量 而所有碼薄登錄項之第一元素為實數。此選擇減少需儲存碼薄之記憶 體元件數量。每一個η向量m登錄項之碼薄利用之2卿-w-2”真實兮己 憶體空間。 ^單位2向董4登錄項之碼薄 鲁 29 1285481 1.0000 0.5774 0.5774 0 -0.0613+ 0.8142Ϊ -0.6745 - 0.4602i 0.3540i 0.5774 0.7358 - 5 2·單位2向量8登錄項之碼薄 1.0000 0.7941 0.7941 0.7940 0 0.0189-0.6074Ϊ 0.4813 + 0.371Π 10 0.5478Ϊ 15 20 0.7940 0.5112 0.3289 -0.5905 -0.1442Ϊ 0.7771 -0.3672Ϊ 0.2178+ 0.9189Ϊ 3.單位2向量 16登錄項之碼薄 1.0000 0.8997 0.8997 0.8970 0 0.0150-0.4362Ϊ 0.3612 + 0.2452Ϊ 0.0533Ϊ -0.2635 + 0.3289 -0.5716-0.7517Ϊ 0.8969 0.7250 25 -0.2129+ 0.3875Ϊ 0.8463 0.4748-0.24171 -0.4396 - 0.5290Ϊ 0.6409 0.6099 0.3045 - 0.7046Ϊ30 0.3730 0.2278 -0.3442-0.8616Ϊ 0.6409 0.7491 +0.1679Ϊ -0.7922 - 0.0056Ϊ 0.3722 0.4959 + 0.7845Ϊ 0.8426 - 0.4304Ϊ -0.4388 -0.7259 0.1703+ 0.6674Ϊ 0.6102 -0.4612+ 0.6444Ϊ 0.3236 -0.8683 + 0.4406Ϊ
35 4·單位3向量 8登錄項之碼薄 1.0000 0.5000 0.5000 0 0.6314-0.08851 40 0.1593Ϊ 0 0.1603Ϊ 0.3104+ 0.497Π 0.5000 -0.6315 + 0.09751 -0.3186-0.490Η 0.5000 45 0.4954 -0.4891 -0.154Η 0.6815+ 0.150Π 0.5000 0.3426-0.092Π 0.3837 - 0.6906Ϊ -0.3436 + 0.0938Ϊ -0.3737 + 0.6953Ϊ 0.4855 + -0.6806 - 0.5000 -0.0143 -0.8442Ϊ -0.2042 - 0.0077Ϊ 5·單位3向量16登錄項之碼薄50 1.0000 0.6488 0.6477 0 -0.2722 - 0.6005Ϊ 0.49501 0.6486 0.0931 +0.3515Ϊ 0.3287 + 30 1285481 Ο 0.0706 - 0.3734i -0.2448 + 0.6223i -0.4193 - 0.2274i
5 0.6471 0.6459 0.6466 0.2231 -0.1846i 0.0518i 0.1882+ 0.0336i 0.0794+ 0.6194i 10 0.6831 +0.1755i 0.3759i 0.6419 0.4294 0.1585 -0.7213i 0.6284 0.4299 + 0.0856i 0.1658-0.392Π 0.7339 - 0.2025i -0.5775+ 0.1865Ϊ 15 -0.6372 - 0.0277i 0.2074 0.0374 0.0906-0.1318i 0.1865 0.3938 - 0.3023Ϊ -0.3795 + 0.0080i -0.4869 + 0.8293i -0.4301 +0.1769i 20 0.6243 + 0.6505Ϊ -0.2010+ 0.0085Ϊ -0.3955 - 0.7704i 6.單位3向量32登錄項之碼薄 0.6464 -0.6474 --0.1405 + 0.6207 0.1068-0.7487i 0.1594+ 0.4672i 0.1837 -0.0488-0.631Π -0.3561 -0.6864i 1.0000 0.7481 25 0 0.402H 0 0.0847Ϊ 0.7526 0.7509 -0.3439 - 0.0598Ϊ 0.3036-0.1884Ϊ -0.0646 - -0.4612 + 0.31481 0.1404-0.5374i 0.5170- 30 0.7452 0.7438 0.2966 + 0.2876i -0.3700 + 0.3703i 0.1724i 35
0.7436 0.7412 -0.2467 + 0.5858i 0.3614i -0.0021 +0.2075Ϊ 0.7449 0.7439 0.1001 + 0.2808i 0.5965+ 0.0199i 0.6040 - 0.2058i 0.1521 + 0.1279i -0.5992-0.1147i 0.2120 + 0.7434 0.7425 0.4184+ 0.4540Ϊ 0.0402 +0.1029i 0.0482 - -0.0535 -0.2516i -0.5397-0.3810i 0.0199+ 0.5633Ϊ 0.7170 0.6983
0.7395 0.4699 -0.2918+ 0.2879i 45 0.2295 - 0.482H -0.4693 - 0.2755Ϊ -0.1499-0.409li 0.0587 - 0.6672i -0.2478 - 0.0486i
0.6648 - 0.2402Ϊ -0.5151 + 0.119H 0.3786 0.3600 -0.4105+ 0.4145i -0.4324-0.1688i 0.4915 -0.2007i -0.7176+ 0.0373i 0.7806 + 0.2137Ϊ 0.3794 + 0.3996 0.3570 -0.1100+ 0.4286i 50 0.1781 +0.7828i 0.6684i 0.3527 0.3366 55 -0.1710-0.1652Ϊ 0.3188 -0.8470Ϊ 0.3502 0.3464 -0.1031 -0.482H -0.6503 - 0.4598i 0.3551 +0.2984i -0.0099-0.8153i 0.2923 - 0.6986i 0.3858 - 0.4055i 0.3362 0.3358 0.3305 31 1285481 0.3255 -0.8816-0.0760i -0.2927+ 0.1350i 0.2455Ϊ 0.1212-0.0659i -0.7672 + 0.5288i -0.2162-0.8560i 0.2964+ 0.1529Ϊ 0.5691 +0.7060i -0.1068 + 0.3192 0.2793 -0.4631 -0.4748i -0.2546 + 0.6272i 0.3191 0.7029 + 0.3684i 0.4362 - 0.2794i -0.4168 + 0.7629i 0.3153 -0.2104Ϊ 0.3172 -0.0442 + 0.6588i -0.5048 - 0.4808i 7.單位4向量16登錄項之碼薄 0.4472 0.4472 -0.1724-0.1948i -0.3725+ 0.0174Ϊ 0.0856 - -0.5902 - 0.4842i 0.6326 + 0.0053i 0.4763 + 0.2487 - 0.29621 0.3344 + 0.3860Ϊ -0.2861 - 1.0000 0.4472 15 0 0.0165i 0 0.6014Ϊ 0 20 0.3493i 0.4472 0.4472 0.4472 0.4472 -0.4662 + 0.5039i 0.4065 + 0.5827i 0.0136-0.5519i 0.4444 + 25 0.474Π -0.1377+ 0.4998i -0.3324 + 0.0505i -0.0125 -0.3136i 0.2567 - 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0.0676i 0.2601 0.2550 0.2543 0.2491 0.5093 - 0.4079i 0.1973 -0.0627i 0.3491 -0.0428i 0.4927+ 0.2139Ϊ -0.0508 - 0.5008i -0.3691 + 0.2462i 0.5519+ 0.5917i -0.2198+ 0.1684Ϊ 0.2102+ 0.457H -0.6112-0.5672i 0.1156-0.3788Ϊ 0.7212 - 0.2293i 0.2468 0.2440 0.2299 0.2133 -0.0489 + 0.0375i -0.6799 - 0.4190i 0.0532 + 0.1712i -0.6352 + 0.3807i -0.7189+ 0.1380i -0.3260 + 0.1995i 0.1764-0.2053Ϊ -0.4685 + 0.0174Ϊ 0.5304 - 0.3436i 0.0631 + 0.3906Ϊ -0.7566+ 0.5189i -0.2440 + 0.3560i 0.1948 0.1916 0.1558 0.0304 -0.3185 -0.1529Ϊ 0.1084+ 0.1450i 0.1261 -0.568H -0.5753 - 0.6342i -0.0069+ 0.9135i -0.6424 - 0.2670i -0.0431 + 0.2171Ϊ 0.2372 - 0.3286i 0.0505 - 0.0090i -0.4735+ 0.4716i 0.0910+ 0.7615Ϊ 0.0895 + 0.3060i 35 1285481 【圖式簡單說明】 第1圖顯示兩無線站台之一圖； 第2圖顯示依據許多本發明實施例之頻率向下取樣； 第3圖顯示利用内插重組之波束形成向量； 第4、5、6圖顯示依據許多本發明實施例之流程圖； 第7圖顯示顯示依據許多本發明實施例之一電子系統。 【主要元件符號說明】 102、104. ·· ·站台 740· ···媒體存取控制(MAC)層 700····電子系統 750····乙太網路介面 710····天線 760····處理器 730-".實體層(1>間 770··.·記憶體 36

Claims (1)

1285481 十、申請專利範圍·· 第94129084號中請#請專__正本 ％ ^ 1. 一種通訊方法，其包含下列步驟·· 利用-碼薄量化-波束形成矩陣之一行； 對該波束形成矩陣執行-豪斯霍爾德(Householder)反 射法以減少該波束形成矩陣維度； 遞迴地重覆該置化與蒙斯霍爾德(Householder)反射法 之執行；以及 為一組正交分頻多工(OFDM)載波子集發射經量化的 行向量。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中遞迴地重覆該量化之步 驟造成多個經量化的行向量，且各該等多個經量化行向量 利用一不同碼薄予以量化。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中每一遞迴的碼薄大小較 一先前遞迴之碼薄尺寸大小為小。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中該波束形成矩陣包含3 行’且遞迴地重覆該量化之步驟包含利用6位元量化一第一 行利用5位元量化一第二行、以及利用4位元量化一第三 行。 2〇 5·如申請專利範圍第1項之方法，其中該波束形成矩陣包含3 行’且遞迴地重覆該量化之步驟包含利用5位元量化一第一 行、利用4位元量化一第二行、以及利用3位元量化一第三 行。 6·如申請專利範圍第1項之方法，其更包含： 37 1285481 利用具有代表小矩陣的多個登錄項之一碼薄量化—小 矩陣。 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中遞迴地重覆該量化之步 驟造成多個經量化行向量，該方法更包含發射該等經量化 5 行向量。 8·如申請專利範圍第1項之方法，其中對該波束形成矩陣執行 一豪斯霍爾德(Householder)反射法之步驟包含依該行向量 之一函數執行該豪斯霍爾德(Householder)反射法。 9.如申請專利範圍第1項之方法，其中對該波束形成矩陣執行 10 一豪斯霍爾德(Householder)反射法之步驟包含依從一碼薄 選出之一行向量之一函數執行該豪斯霍爾德(Householder) 反射法。 10· —種通訊方法，其包含下列步驟： 由多個經量化的行向量判定至少一豪斯霍爾德 15 (Householder)矩陣； 遞迴地應用該至少一豪斯霍爾德(Householder)矩陣至 該等多個經量化行向量來產生一波束形成矩陣； 對至少兩個副載波重覆前述該等動作來產生至少兩個 波束形成矩陣；以及 20 於對應於該等兩副載波之波束形成矩陣之間進行内 插。 11·如申請專利範圍第10項之方法，其中該内插步驟包含： 調整該等至少兩個波束形成矩陣之每一行之總體相 位；以及 38 1285481 跨越多個副載波内插每一波束形成登錄項。 12·如申請專利範圍第11項之方法，其更包含正交化該等波束 形成矩陣。 13·如申請專利範圍第11項之方法，其中判定至少一豪斯霍爾 5 德(Householder)矩陣之步驟包含： 利用一量化的行向量編索引於一碼簿中來產生一行向 量；以及 依該行向量之一函數計算一豪斯霍爾德(Householder) 矩陣。 10 14·如申請專利範圍第13項之方法，其中判定至少一豪斯霍爾 德(Householder)矩陣之步驟包含利用一經量化行向量編索 引到一碼薄中來產生一豪斯霍爾德(Householder)矩陣。 15·如申請專利範圍第11項之方法，其中判定至少一豪斯霍爾 德(Householder)矩陣之步驟包含： 15 利用兩個經量化行子向量編索引於一碼薄中來產生一 行向量；以及 依該行向量之一函數計算一豪斯霍爾德(Househ〇lder) 矩陣。 16· —種通訊方法，其包含下列步驟： 20 接收對應於多個經量化單位向量之碼薄索引； 查詢至少一碼薄中之該等多個經量化單位向量； 跨越多個副載波於該等多個單位向量之間進行内插； 從該等多個經量化單位向量判定至少一豪斯霍爾德 (Householder)矩陣；以及 39 1285481 遞迴地應用該至少一臺把咖 开雈爾德(Householder)矩陣至 該等多個經量化單位向量來姦皮 產生至少一波束形成矩陣。 17 •如申請專利範圍第16項之方 床’其中進行内插之步驟包含： 在内插前調整每一該孳次乂 兮夕個經量化單位向量之總體相 位 18·如申請專利範圍第16項之方法， 其中判定至少一豪斯霍爾 德(Householder)矩陣之步驟包含· 利用一經量化的行向量紙& 里、、扁索弓丨於一碼薄中來產生一 行 向量；以及 10 依該行向量之一函數計算 矩陣。 豪斯霍爾德(Householder) 19·如申請專利範圍第16項之方& & ’其中判定至少一豪斯霍爾 德(Householder)矩陣之步驟4 含利用一經量化的行向量編 索引於一碼薄中來產生一豪 何*爾德(Householder)矩陣。 U 20· —種包含有適於保存指令之 ^ ^ 機器可讀媒體之物品，該等指 令在被存取時造成一機器執疒 4卜列動作： 之一行 利用一碼薄量化一波束形成矩陣 對。亥波束形成矩陣執行—豪斯霍爾德(H_eh〇ider)反 射法以減少該波束形成矩陣之維度； 20 遞迴地重覆該量化與豪斯霍爾德(Householder)反射法 之執行；以及 針對一組OFDM載波子集發射經量化行向量。 21·如申請專利範圍第2〇項之物品，其中遞迴地重覆該量化之 動作造成多個經量化行向量，且每一該等多個經量化行向 40 1285481 , 量係利用一不同的碼薄予以量化。 22·如申請專利範圍第21項之物品，其中每一遞迴之碼薄大小 係小於先前遞迴之碼薄大小。 23·如申請專利範圍第20項之物品，其中該波束形成矩陣包含3 5 行’且遞迴地重覆該量化之動作包含利用6位元量化一第一 行、利用5位元量化一第二行、以及利用4位元量化一第三 行。 φ 24· —種電子式系統，其包含： N個天線； 10 耦接至該等N個天線之一處理器； 一乙太網路介面；以及 具有適於保存指令之一機器可讀媒體的一物品，該等 指令在被存取時造成該處理器： 從一經量化行向量判定一豪斯霍爾德(Householder)矩 15 陣’藉由將該豪斯霍爾德(Householder)矩陣與一第二行向 % I相乘而為至少兩個副載波產生波束形成矩陣，以及在對 應於該等兩個副載波之波束形成矩陣之間進行内插。 25·如申請專利範圍第24項之電子式系統，其中判定一豪斯 霍爾德(Householder)矩陣之步驟包含： 20 利用一經量化的行向量編索引於一碼薄中來產生一行 向量；以及 依該行向量函數來計算該豪斯霍爾德(H〇useh〇lder)矩 陣。 26.如申請專利範圍第25項之電子式系統，其中判定一豪斯 1285481 霍爾德(Householder)矩陣之步驟包含利用一經量化的行 向量編索引於一碼薄中來產生一豪斯霍爾德 (Householder)矩陣。 27.如申請專利範圍第24項之電子式系統，其中該等指令在 5 被存取時更進進一步造成該處理器遞迴地利用豪斯霍爾 德(Householder)轉換來重建該波束形成矩陣。
42 J285481 1/6 • ·
Η ί 狨 1285481 Lni3 6/6 • · ，s r-
§ / 1285481 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（4 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 410-470——步驟
八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
4
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