型态多样化以支援MIMO通信系统及其方法PATTERN DIVERSITY TO SUPPORT A MIMO COMMUNICATIONS SYSTEM AND ASSOCIATED METHODS

摘要

一种MIMO通讯系统包含一发射器以及与该发射器同步之一接收器。该发射器在一时槽基础中改变各层空间资料串流之功率等级。该资料串流以不同功率等级抵达该接收器，其提供该接收信号适当的差距以决定一混合矩阵用以进行信号分离程序。

主权项

1.一种多重输入多重输出(MIMO)通讯系统,其包含: 一发射器,用以在一时间间隔期间产生M来源信号, 其中,该M来源信号是为了T时间间隔产生,且在各该 时间间隔中,至少一该等M来源信号之一功率等级 不相同;一发射天线阵列,其连接至该发射器,且包 含M天线阵列,用以发射该等M来源信号;一接收器, 其同步于该发射器;一接收天线阵列,其连接至该 接收器,且包含N天线元件,用以在各该时间间隔期 间接收该M来源信号之至少N不同总和,其中,各该时 间间隔之至少N不同总和系线性独立,以提供至少T* N不同总和给该T时间间隔;以及一信号分离处理器, 其系连接至该接收器,且形成一混合矩阵,该混合 矩阵包含达至少该M来源信号之T*N不同总和,该混 合矩阵具有一维度等于至少T*N,该信号分离处理器 用以将所需信号由该混合矩阵中分离出来。 2.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 在各该时间间隔中具有一不同功率等级之该至少 一M来源信号,其包含在各该时间间隔中具有不同 功率等级之复数个M来源信号。 3.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中,N M,使得该混合矩阵的维度大于M,使干扰信号 及该M来源信号可被分离。 6.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 该MIMO通讯系统系配置为一MIMO-OFDM通讯系统,其中, 各该来源信号包含该T时间间隔期间之复数个子载 波。 7.如申请专利范围第6项所述之MIMO通讯系统,其中, 各该来源信号之该子载波系分成复数个群组,且相 邻的子载波群组具有不同的功率等级。 8.如申请专利范围第6项所述之MIMO通讯系统,其中, 各该来源信号之该复数个子载波之一个别功率封 套系为常数。 9.如申请专利范围第6项所述之MIMO通讯系统,其中, 各该来源信号之该复数个子载波之一个别功率封 套系以一已知序列变化,使得该接收器可追踪该子 载波之分组。 10.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 该接收天线阵列包含N关联天线元件以形成一相位 阵列。 11.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 该接收天线阵列包含N关联天线元件,该N关联天线 元件包含至少一主动天线元件及达N-1被动天线元 件,用以形成一切换波束天线。 12.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 该接收天线阵列包含N关联天线元件,以及其中,该N 关联天线元件至少其中之二具有不同的极性。 13.如申请专利范围第12项所述之MIMO通讯系统,其中 ,该不同极性系互相正交。 14.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 该接收天线阵列在各时间间隔期间产生N初始天线 型态,用以接收该M来源信号之至少N不同总和;以及 更包含一高度控制器,其连接至该接收天线阵列, 用以选择性地改变至少一该N初始天线型态的一高 度,使得在各该时间间隔期间产生至少一额外不同 天线型态,用以接收该M来源信号之至少一额外总 和;以及其中,该混合矩阵更包含各该时间间隔之 该M来源信号之该至少一额外不同总和,该混合矩 阵具有一维度,其系等于T*N加上在该T时间间隔期 间使用该额外天线型态所接收之该M来源信号之该 额外不同总和数量。 15.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 该接收天线阵列在各时间间隔期间产生至少N天线 波束,用以接收该M来源信号之至少N不同总和,其中 ,N和M系大于2;以及更包含一控制器,其系连接至该 接收天线阵列,用以选择性地形成该至少N天线波 束;该信号分离处理器亦判定在各时间间隔期间, 该M来源信号之至少N不同总和是否非关联或是统 计上独立,如果不是,则搭配该控制器以形成不同 波束以接收该M来源信号之新的不同总和,以使用 非关联或统计上独立之该M来源信号之该不同总和 来取代在混合矩阵中关联或统计上依赖之该M来源 信号之该不同总和。 16.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,更包 含一编码去展开器,其连接至该N天线元件,用以解 码在各时间间隔期间之该M来源信号之至少N不同 总和,各该至少N不同总和包含k编码,用以提供至少 k不同总和;其中,该接收器系连接至该去展开器,用 以接收该T时间间隔中达k*(T*N)之该M来源信号之总 和;以及其中,该信号分离处理器形成该混合矩阵, 其包含该M来源信号之至少k*(T*N)不同总和。 17.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,更包 含一个别同相和正交模组,其连接在该接收天线阵 列各天线元件下游,用以将藉其接收之该M来源信 号之各该N不同总和,在各时间间隔期间分成一同 相和正交成份集合;以及其中,该信号分离处理器 形成该混合矩阵,其包含该T时间间隔之该M来源信 号之至少2(T*N)不同总和,其中,各该同相和正交成 份集合提供2输入至该混合矩阵,其中,一最终维度 系等于2(T*N)。 18.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 该信号分离处理器包含一盲目信号分离处理器。 19.如申请专利范围第18项所述之MIMO通讯系统,其中 ,该盲目信号分离处理器将所需信号由该混合矩阵 中分离出来,其系根据下列至少其中之一:主要成 份分析(PCA)、独立成份分析(ICA)以及奇异値分解( SVD)。 20.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 该信号分离处理器将所需信号由该混合矩阵中分 离出来,其系根据一已知基础之处理信号撷取程序 。 21.如申请专利范围第20项所述之MIMO通讯系统,其中 ,该已知基础之处理信号撷取程序将所需信号由该 混合矩阵中分离出来,其系根据下列至少其中之一 :一归零(ZF)程序以及来自混合矩阵之信号系根据 一最小均方估测(MMSE)程序。 22.如申请专利范围第1项所述之MIMO通讯系统,其中, 该信号分离处理器将所需信号由该混合矩阵中分 离出来,其系根据一已知基础信号撷取程序以及一 盲目信号分离程序之一组合。 23.一种操作一多重输入多重输出(MIMO)通讯系统之 方法,该方法包含: 在一时间间隔期间产生M来源信号,其中,该M来源信 号是为了T时间间隔产生,且在各时间间隔中,至少 一该M来源信号之一功率等级不相同;使用一包含M 天线阵列之发射天线阵列发射该M来源信号;使用 一包含N天线元件之接收天线阵列,在各时间间隔 期间接收该M来源信号之至少N不同总和,其中,各时 间间隔之至少N不同总和系线性独立,以提供至少T* N不同总和给该T时间间隔;形成一混合矩阵,该混合 矩阵包含达至少T*N之该M来源信号之不同总和,该 混合矩阵具有一维度等于至少T*N;以及将所需信号 由该混合矩阵中分离出来。 24.如申请专利范围第23项所述之方法,其中,在各时 间间隔中具有一不同功率等级之该至少一M来源信 号包含各该时间间隔中具有不同功率等级之复数 个M来源信号。 25.如申请专利范围第23项所述之方法,其中,NM,使得该混合矩阵的维度大于M,使干扰信号及该M 来源信号可被分离。 27.如申请专利范围第23项所述之方法,其中,该MIMO 通讯系统系配置为一MIMO-OFDM通讯系统,其中,各来 源信号包含该T时间间隔期间之复数个子载波。 28.如申请专利范围第27项所述之方法,其中,各来源 信号之该子载波系分成复数个群组,且相邻的子载 波群组具有不同的功率等级。 29.如申请专利范围第23项所述之方法,其中,该接收 天线阵列包含N关联天线元件以形成一相位阵列。 30.如申请专利范围第23项所述之方法,其中,该接收 天线阵列包含N关联天线元件,该N关联天线元件包 含至少一主动天线元件及高达N-1被动天线元件,用 以形成一开关波束天线。 31.如申请专利范围第23项所述之方法,其中,将所需 信号由该混合矩阵中分离出来系根据下列至少其 中之一:一已知基础之信号撷取程序以及一盲目信 号分离程序。 图式简单说明: 第1图所示为根据本发明之MIMO通讯系统方块图; 第2图所示为在第1图之MIMO通讯系统接收端之元件 方块图; 第3图所示为根据本发明之MIMO接收器方块图,其系 根据阵列偏斜运作,以提供不同信号总和以进行盲 目信号分离处理; 第4图所示为根据本发明之MIMO接收器方块图,其系 根据路径选择运作,以提供不同信号总和以进行盲 目信号分离处理; 第5图所示为根据本发明之MIMO接收器方块图,其系 根据展开码运作,以提供不同信号总和以进行盲目 信号分离处理; 第6图所示为根据本发明之MIMO接收器方块图,其系 根据同相和正交信号成份运作,以提供不同信号总 和以进行盲目信号分离处理; 第7图所示为根据本发明之MIMO发射器方块图; 第8图所示为根据本发明之MIMO接收器方块图; 第9图所示为根据本发明之MIMO-OFDM发射器方块图; 以及 第10图所示为根据本发明之MIMO-OFDM接收器方块图 。