[发明专利]多输入多输出系统及其相关无线通讯方法及接收器

说明书

技术领域

本发明有关于一种无线通讯系统及其相关无线通讯方法，特别是有关于一种可用以降低多输入多输出(multiple-input multiple-out，MIMO)或多输入单输出(multiple-input single-out，MISO)系统中从传送器传输至接收器时使用一或多个有限码簿的预编码操作的量化影响的无线通讯方法。

背景技术

在无线通讯的应用上，多输入多输出(MIMO)的技术包含同时在传送器端以及接收器端使用多根天线，以改善通讯效能。多输入多输出技术可透过较高的频谱效能与链结可靠度或多样性，在不增加额外的频宽或传输功率的情形下，有效地增加数据产出量(throughput)以及链结的范围。多输入多输出技术中常用的一种功能为预编码(precoding)，所谓预编码为一种用于多输入多输出通讯的讯号处理技术，其主要利用传送器端的下行通道品质的相关信息来执行。透过预编码操作，传送器端可使用合适的预编码矩阵(precoding matrices)来转换讯号并且依据链结品质的变化来调适性地进行功率的配置。预编码操作已经证明可大大地提升多输入多输出通讯的频谱效能。

预编码操作为一种可提升多输入多输出-正交分频多工(MIMO-OFDM)系统的效能的有效技术。实际应用时，可预先决定好预编码矩阵并且回授(feedback)时仅传送所选取的预编码矩阵的预编码矩阵标号即可。

取决于所采用的链结效能量测准则，最佳化预编码矩阵的计算可采用不同的目标函数(objective function)。举例来说，最小平方误差(minimum square error，MSE)以及链结能力(link capacity)量测法则即为两种常用的效能量测方法。

对多输入多输出通讯系统的预编码操作而言，下行通道品质的信息必须由接收器端回授至传送器端。一般来说，传送器端的预编码操作可能需要关于通道状态信息(channel state information，CSI)的知识。为了达到最佳化的效能，完整的下行通道品质信息或由接收器所计算出的最佳化预编码矩阵必须回授至传送器端。然而，此类的讯号处理将会随着使用的天线数的增加(即多输入多输出模式)而导致可观的传输负担(overhead)。因此，现有的多输入多输出系统中系采用以码簿(codebook)为主的预编码方式以降低回授负担。在以码簿为主的预编码方式中，在传输数据之前，传送器端以及接收器端将同时知道数个选定的预编码矩阵。之后，接收器可先依据量测的链结品质以及目标函数找出可产生最佳效能的最佳化预编码矩阵，再透过回授通道传送此最佳化预编码矩阵的预编码矩阵标号至传送器端即可。举例来说，当预编码矩阵的个数为2ⁿ时，则回授讯号的长度可为n位元。以码簿为主的预编码方式可大大地降低回授负担。

理论上，为了降低接收器设计的复杂度以及降低回授负担，码簿的尺寸大小应该要尽可能地小。然而，于这类例子中，由于具有小尺寸的码簿的最佳化预编码矩阵的量化误差会增加，因此，采用小尺寸的码簿将使得链结效能降低。此外，透过增加码簿的尺寸可增加多输入多输出系统上的预编码增益。然而，随着码簿的尺寸增加，字码(codeword)选择的复杂度以及记忆体的位元数要求也将同时大量的增加。因此，当设计预编码器的码簿时，必须在两者之间取得平衡。此外，一些研究也提出关于使用多重有限尺寸码簿的应用方式。在使用多重有限尺寸码簿的应用方式中，接收器可回授对于每一个所采用的码簿的最佳化预编码矩阵的预编码矩阵标号给传送器。传送器可接着藉由将接收器所指示的预编码矩阵进行矩阵相乘运算来建立(construct)预编码矩阵。然而，这类的多重码簿应用方式牵涉到同时在传送器端以及接收器端设计以及储存新产生的码簿，且仍遭遇到不可避免的量化误差，因为预编码器的选择仍受限于对应的码簿尺寸的乘积。再者，对应于相对较长回授周期的码簿的回授误差结果，可能会严重地降低系统的效能(例如：传递误差)。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可用以降低多输入多输出或多输入单输出系统中从传送器传输至接收器时使用至少一有限码簿的预编码操作的量化影响的无线通讯方法，以解决上述的问题。