TWI357733B - Method for error-correcting code selection for mim - Google Patents

Description

1357733 九、發纟月說明·· 【發明所屬之技術領域】 ^ &月係有關於選擇錯誤更正碼的方法，尤指一種在 j亡夕輪出無線通訊系統中選擇錯誤更正碼的方法。 【先前技術】 在提供正確數據的數位化資訊與通訊的技術中，錯誤 正碼（err〇r_c〇rrecting c〇de) 一直扮演著核心的角 =不論是已普及的數位式音響如CD、_，未來的數位 :κ播、數位電視，現在的數位式衛星直播，電腦各式各 :的記憶體及儲存裝置（如_、_、硬碟機、光碟機）， 至運算處理單元、網際網路資料編碼格式等皆使用錯誤 更正碼來大大提升訊息的可靠性與整體性。 本案I明人即曾在2006年七月所發行的“IEEE 〇nnnUnicationLetters，ν〇1· 1〇，，學術期刊第 至 頁當中發表了標題為“Design of LDpc一c〇ded麵

Systems Vla a Large_System Appr〇ach，，的論文該論文 係探討在多輸入多輸出（仙⑴价七邮 mUltiple-output; MIM0)無線通訊系統中如何依據發射 天線數Μ與接收天線數w比值p來選擇錯誤更正碼X,以 使該ΜΙΜΟ纟線通訊系、统的效能可以接近其極⑯，而達到 最佳化的效果。在上述論文中揭露了具有相同天線數比值 Ρ的ΜIΜ0無線通訊系統，其所選擇的錯誤更正碼可以是 相同的，舉例來說，當Μ/Ν=4/4時（亦即當發射天線數= 4而接收天線數也為4時），其所選擇的錯誤更正碼會與 110487 5 1357733 當Μ·/Η/2時（亦即當發射天線數為2 2時）所選擇的錯誤更正碼相同。 彡收天線數也為 然而，經本案發明人再進一 + Φ ^ v也研九後，發現上述論 文中所揭路選擇錯誤更正 + o · ν ^ 万式，、適用在少數低散射 相通1产ίϋ匕1二理想通訊環境’而所謂低散射的理 =空瞻而四周沒有障礙物的環境，而這樣 稀少的鄉村。然而，對於人口較密 』都市㈣’因四周建築物林立，通訊電波在傳送時會 受到阻礙和干擾，使得1 寻泛時會 的-Ρ S &日 ^衣兄並非上述所說的低散射 的，:而反而疋所謂的高散射(richer —)環 Π:來’上述依據天線數比值來選擇 ^日顯職法被歧應用在上述高散射環境當中。 【發明内容】 繁於上述習知技術之缺點，本發明之主要 供-種在多輸入多輸出無線通訊系統中選擇正= =法:使所^的錯誤更正碼得以適合於各種通訊環^ 田中進而使得其系統效能達到最佳化。 為達上述的目的，本發明提供一種在多輸入多輸出益 統中選擇錯誤更正碼的方法。該多輸人多輸出I 通訊系統包括輸人模組和輸出模組，該輸人模組且有N 個接收天線’該輸出模組具有Μ個發送天線，i N和M 中的至少一者為大於1的正整數。該方法包括：決定該多 輸^多輪出無線通訊系統的至少一個系統參數，該系統參 數係有關於該多輸入多輸出無線通訊系統的硬體配置，及 II0487 1357733 決定*該多輸入多輸出無線通訊系統的至少一個頻道參 數，S亥頻道參數係有關於該輸入模組與該輸出模組之間的 通訊頻道，以及依據該至少一個系統參數和該至少—個頻 道參數’從該多輸入多輸出無線通訊系統中内建的複數個 -錯誤更正碼當中選出一個錯誤更正碼，以使該多輸入多輸 -出無線通訊系統依據所選出的該錯誤更正碼來進行編碼 和解碼的操作。 藉由選擇合適的錯誤更正碼可使該多輸入多輸出無 籲線通訊系統的效能最佳化，而依據該多輸入多輸出無線通 訊系統的系統參數以及頻道參數來選擇該錯誤更正碼，可 使得所選擇的錯誤更正碼能符合該多輸入多輸出無線通 訊系統的硬體配置以及頻道設立。 【實施方式】 以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方 式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之内容輕易地 暸解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同 _的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可 基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種 修飾與變更。 當本案發明人再進一步地研究上述論文中用以選擇 錯誤更正碼的方式後發現，其最主要可改進的地方在於： 可再將通訊頻道的因素考慮進去，以使所選擇的錯誤更正 碼不僅適用於其系統的硬體配置，同時也可適用於該系統 所建立和使用的通訊頻道，以因應通訊頻道的變化。因 110487 7 1357733 =改值善先而？術中於選擇錯誤更正碼時僅考慮到天線 :通:::即針對整個_無線通訊二= 道一併納入考量’以使得所選擇的錯誤更正碼不

統的硬體配置的需要，同時也可以適 的通矾頻道環境。 ^ J 訊系统的的，本發明即同時依據_無線通 搔二> 一個系統參數以及至少-個頻道參數，來選 :二：的錯誤更正碼。請參考第1圖，第！圖為採用本發 月的方法來選擇錯誤更正碼的咖無線通訊系統ι〇的功 =塊圖。咖無線通訊系統1G巾包含有複數個咖 裝置12、14和16，而每一個MIM〇裝置12、“和16皆

具有輸出模組18和輸入模組2〇’其中輸出模組18是用 來發达無線封包’而輸入模組2〇則是用來接收無線封 包。須注意的是，本實施例中，_是以系統包含有三個 _〇裝置的例子來作說明，但本發明所揭露的方法也可 適用在只有兩個ΜΙΜΟ裝置或更多個MIM〇裝置的系統中。 另外，在本實施例中，僅只是為了方便說明的緣故，而讓 每一個ΜΙΜΟ裝置12、14和16具有相同的輸出模組18 和輸入模組20。然而，須注意的是，本發明所揭露的方 法亦適用在每個ΜΙΜ0裝置具有不同的輸出模組及/或輸 入模組。舉例來說，每個ΜΙΜΟ裝置的輸出模組所包含的 發送天線的數目可以不同’且每個ΜΙΜΟ裝置的輸入模組 所包含的接收天線的數目也可以不同。上述的均等變化， 110487 8 1357733 . 皆為‘本#明所欲保護的範曹。 為方便說明的緣故，下面即以各麵裝置12、14 .和16均僅包含一個輸出模組18和一個輸入模组別來說 .裳置12、14和16之間如何進行無線傳輸。請 多第2圖，第2圖為第！圖中輸出模組18和輸入模組 =功能方塊圖。第2圖所示的輸出模組18和輸入模組 疋分別建置在不同的 私山p 个^ M訓裝置當中，亦即第2圖中的 $出拉組和輸人模組2G並非在同—個嶋裝置當 ^罝^模組18具有發送天線陣列22，而輸入模組2〇 則具有接收天線陣列3〇，J： φ恭、主工& ± ，、中發送天線陣列22是由Μ個 線所組成’用以發射無線電波，而接收天線 〇疋由Ν個接收天線所組成，用以接收由輸出模組 Μ個發送天線所發射的無線電 個ΜΙΜΟ盔後诵呷系铋 ^ λί ^ u糸、，死10疋一 的正整數和Μ中的至少一者為大於1 在輸出模幻8要將資料傳送到輸入模植2〇之前 =且18會利用其編碼器24對該資料進行編碼。當編： 18 ㈣騎編碼之前，編碼器24會從輸出模电 的储存裝置26所記錄的複數個錯誤更正碼找 誤更正碼。之後’編碼器24再依據所“二 資料之H來對該資料進行編碑。當編瑪器24完成對該 咖__線會遵循 ..?ί. 將所、，扁碼的貝料，以無線封包的型弋偟 明輪人模組2G。之後，輸入模組2QW天m

110487 < S 9 1357733 來：m線::接收由發送天線陣列22所傳送過 的無線::；的編:收::無線合:包由;後，存在於所接收 器32進行解碼，以還原由編瑪;： 碼器32對該所接收的無線封包中的編碼的資二二二解 :复：馬器32會從輪入模組2。的儲、’:： 的複數個錯誤更正碼28當中讀取出 錄 之後再依據所讀取的錯誤更正碼2 ^ =更正碼， 封包中的編碼的資料進行解碼操作。"收的無線 ，本實施财，儲存裝置26和34可以是電 記憶體。此外，儲存褒置二_憶體...等非揮發性 誤更正碼28基本上錄的複數個錯 又双的’如此一來，解曰 以選擇到編碼器24所使用㈣1 解U才传 的無線封包中的編碼的資料::解：8:對該所接收 的，因來自環境中的雜訊之緣Γ輸出另須注意 在：輸入模組20所接收的訊號中 在對该所接收的無線封包巾 程中，會利用所選擇的錯誤更正進仃解碼的過 的無線封包中的編石馬的資料還原成未經編石馬將對 =所接收 ::二如此一來’即可大幅地降低因傳送:造成 :疾的情況，而應如何利用錯誤更正 =: 為本技術領域人員所熟知，故 貝科的技術

】10487 < S 10 Γ raj 說明。靖㈠I本發明如何選擇合適的錯誤更正碼作-正碼之方法_的、、,/s本發明選擇合適的錯誤更 錯誤更正瑪之方法:二二第3圖所示，本發明之選擇 •定麵益線通Γη3下列步驟··在步驟52中，決 54中，決心1 的至少一個系統參數；在步驟 、M0無線通訊系統丨〇的至少一個頻道袁數· 在步驟56中，依摅牛锁^ 惘瀨道參數， 數以及步驟υ 乂 2中所決定的該至少一個系統參 〜4中所決定㈣至少-個頻道參數，從；^ 個内建的錯誤更正碼28當中選出一個錯誤更:二复； 驟58中，輸出模虹18的編碼器馬，在步 正碼28進行編碼操作，'^斤選擇的錯誤更 ® 輸入模、、且20的解碼器32依據 所k擇的錯誤更正碼28進行解碼操作。 1系、=1的步驟中，該系統參數係有關於麵無線通 線數M m硬體配I’例如··發送天線陣列22的發送天 糖M、接收天線陣列3〇的接收天線數N...等。此外，該 =參㈣㈣於輸人模組18與輸出模㈣之間的通;; :列二.该通訊頻道之頻道矩陣—⑴ =ank): f通訊頻道所使用的數據率(data邮… 擔所二中計异頻道矩陣的秩的方式為輸入模組20先依 叶算出收二出通訊頻道之頻道矩陣’之後再分別 汁异出錢道矩陣的獨立列向量（independent row —的數目以及獨立行向量(ι_— c〇i_ vector)的數目’而頻道矩陣的秩即等於所計算出的獨立 列向量的數目和獨立行向量的數目的二者中的較小者。以 110487 11

IJJ/ /JJ T’：:：出本發明的幾個較佳實施例來作說明。 在本發明的一眚尬A，山 無線通訊系統1G的至少叫’在步驟52中’決定謂0 送天線陣列22的n H參數’其係包括判斷發 的接收天線數及判斷接收天線陣列30 線數Ν以及步驟54H㈣該發送天線㈣、接收天 數個内建的錯誤更正的至少一個頻道參數’從複 碼。 '更馬28虽中選出一個合適的錯誤更正

在本發明的另—個實施例巾，在步驟Μ巾決定讀〇 的…個系統參數，其係包括計算發 接收天線數N的比值P。之後，再依據比值 二中所決定的至少-個頻道參數’從複數個 的錯誤更正碼28當中選出—個合適的錯誤更正碼。 在本發明的另一個實施例中，步驟Μ中決定麵 18 ^統1G的至少—個頻道參數包括判斷輸出模組

^ "、雨入模組2 0之間的通訊頻道之頻道矩陣的秩。之 再依據頻道矩陣的秩以及步驟52中所決定的該至少 一個系統參數，從複數個内建的錯誤更正碼28當中選出 一個合適的錯誤更正碼。 、 >在本發明的另一實施例中，步驟52中決定MIM◦無線 L。孔系、、先1 〇的至少一個系統參數，其係包括判斷發送天 線數Μ和接收天線數N，而步驟54中決定MIM〇無線通訊 人、·先10的至少一個頻道參數，其係包括判斷輸出模組18 與輪入模組2〇之間的通訊頻道之頻道矩陣的秩。之後， 110487 12 1357733 再依據#送天線數M、接收天線數N以及頻道矩陣的秩， 攸複數個内建的錯誤更正碼28當中選出一個合適的錯誤 更正碼。

在本發明的另一實施例中，步驟56包括判斷輸出模 組18與輸入模組2〇之間的通訊頻道之頻道矩陣的秩，之 後再判斷頻道矩陣的秩、發送天線數Μ以及接收天線數N 之三者中的最小者，並依據該最小者從複數個内建的錯誤 更正碼28當中選出一個合適的錯誤更正碼。 曰、

在本發明的另一實施例中，步驟56包括判斷輸出模 組18與輸入模組2〇之間的通訊頻道之頻道矩陣的秩，之 後再判斷頻道矩陣的秩與發送天線數M之二者中的較小 者。若假設頻道矩陣的秩與發送天線數Μ之二者中的較小 者等於Ρ，則數值Ρ可以取代先前技術所提及的論文的 發达天線數Μ ’而令其中的ρ等於ρ/Ν。如此一來 依據等於P / Ν ^，利用上述論文中所提到的方式，從複 數個内建的錯誤更正碼28當中選出合適的錯誤更正碼。 發明的另—實施例中，步驟56包括判斷輸出模 ，、，18與輸入模組2〇之間的通訊頻道之頻道矩陣的秩，之 後再判斷頻道矩陣的秩與接收天線數N之二者中的較小 ^若假設頻道矩陣的秩與接收天線Μ兩數中的最小者 =Ρ’則數值ρ可以取代前述論文中的接收天線數Ν， “其中的Ρ等於Μ/P。如此一來，即可依據等於Μ/ρ的 ^利用上述論文中所提到的方式，從複數個内建的錯誤 更正碼28當中選出合適的錯誤更正碼。 110487 ' < Sy 13 比 7733 相較料前技射僅_發送天線數m和接收天線 = 來選擇錯誤更正碼。本發明則是依據圆 數“擇合適的錯誤更正碼，因此採用本發明之方法來選 ，錯誤更正碼的_無線通訊“，*論是處在低散射 核境或是高散射環境’都能選擇出合適的錯誤更正碼，進 而使得其效能可以接近其極限，而達到最佳化的效果。 上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而 2用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違 背本發明之精神及範訂，對上述實施例進行修飾與改 變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利 範圍所列。 【圖式簡單說明】 第1圖為採用本發明的方法來選擇錯誤更正碼的 ΜIMO無線通訊系統的功能方塊圖； 第2圖為第1圖之ΜΙΜ〇無線通訊系統中輸出模組和 輪入模組的功能方塊圖；以及 第3圖為本發明選擇合適的錯誤更正碼之方法的流 程圖。 【主要元件符號說明】 10 ΜΙΜΟ無線通訊系統 12、Η、16 ΜΙΜΟ 裝置 18 輸出模組 20 輸入模組

110487 < S 1357733 22 ' 發送天線陣列 24 編碼益 26、34 儲存裝置 28 錯誤更正碼 .30 接收天線陣列 .32 解碼器 52 至 58 步驟 100 方法 15

110487 < S

Claims (1)

1. 第97110478號專利申請案 100年9月28曰修正替換頁 、申請專利範圍： -種在多輸人多輸出無線通訊系統中選擇錯誤更正 碼的方法’ β多輸入多輸出無線通訊系、統包括具有ν 個接收天線之輸人模组及具有Μ個發送天線之輸出模 組，且Ν和Μ中的至少一者為大於i的正整數，該方 法包括以下步驟： 决定5亥多輸入多輸出無線通訊系统的至少一個 系統參數，⑽統參數係有關於該多輸人多輸出益線 通訊系統的硬體配置，及決定該多輸人多輸出無線通 訊系統的至少-個頻道參數，該頻道參數係有關於該 輸=模組與該輸出模⑱之間的通訊頻道，其中，決定 X夕輸入夕輸出無線通訊系統的至少一個系統參數 係指判斷N和Μ的值；以及 乂 依據5亥至少一個系統參數和該至少一個頻道參 數，從該多輸入多輸出無線通訊系統中所内建之複數 個錯誤更正碼當中選出—個錯誤更正碼，以使該多輸 入多輸出無線通訊系統依據所選出的該錯誤更正碼 來進行編碼和解碼的操作。 如申凊專利範圍第1項的方法，其中，該判斷Ν和Μ 的值係包括計算Μ對Ν的比值。 種在多輸入多輸出無線通訊系統中選擇錯誤更正 碼的方法，該多輸入多輸出無線通訊系統包括具有Ν 接收天線之輸入模組及具有Μ個發送天線之輸出模 組’且Ν和Μ中的至少一者為大於丨的正整數，該方 110487(修正版) 16 4. 5. 6·

   法包括以下步驟·· 决定°亥多輪入多輸出無線通訊系統的至少一個 系統 > 數該系統參數係有關於該多輸入多輪出無線 通=系統的硬體配置，及決定該多輸入多輸出無線通 ，、統的至少—個頻道參數，該頻道參數係有關於該 J入柄組與該輸出模組之間的通訊頻道，其中，決定 5亥多輸入多輪Ψ. 4i» iib '3i ^ χ …、線通訊糸統的至少一個頻道參數 係指判斷該通訊頻道 貝 < 之頻道矩陣（channel matrix)的 秩（rank);以及 §至夕個系統參數和該至少一個頻道參 該^輸人多輸出無線通訊系統巾所内建之複數 入dr:選出-個錯誤更正碼，以使該多輸 八夕w出無線通訊李絲# 糸統依據所選出的該錯誤更正碼 來進仃編碼和解碼的操作。 利範圍第3項的方法，其中，該錯誤更正碼 ::::頻道矩陣的秩、《和Ν當中的最小者所選出。 申h專利範圍第3項的方法，其中，該錯誤 係依據N以及該頻道矩陣的 θ ，，、、 所選出。 &矩陣的秩與Μ之二者中的較小者 如申請專利範圍第3項的方_ 孫分秘w 刃万去，其中，該錯誤更正碼 张、據Μ以及該頻道矩陣的秩與& 所選出。 j j 110487(修正版) 17