应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输的装置及方法制造方法及图纸

一种应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输的装置及方法，该装置是将接收自终端装置的信号加以结合并经过模数处理，使信号点往星座图的中心集中，之后再将模数处理后的信号广播出去，如此可降低双向中继传输的高峰以及平均中继传输功率。

【技术实现步骤摘要】
应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输的装置及方法
本专利技术涉及一种双向中继传输的装置及方法，特别是一种应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输的装置及方法。
技术介绍
中继传输在无线通信网络的继续演进中被视为一项重要技术。传统的半双工中继传输在任一时间点只能单向传送或接收信号，因此，需要4个时隙(timeslot)才能在两个通信终端装置之间完成中继传输辅助的双向信号交换。双向中继传输可同时自两个终端装置接收信号或传送信号，因此完成一次中继传输辅助的双向信号交换只需要2个时隙，进而大幅改善频谱使用效率。一种现有的双向中继传输为放大转送(amplify-and-forward，AF)技术。然而，中继端所采用的星座图(constellation)大于所需要的。举例而言，假设两个终端装置采用二进制移相键控(BinaryPhaseShiftKeying，BPSK)，其信号值为1或-1，且终端装置至中继装置的通道有一致的增益。如此一来，中继装置所接收到的信号值可能为0、2或-2。为了维持相同的噪声表现，平均传输功率约需提高至2倍，而高峰功率则约需提高至4倍。综上所述，如何降低双向中继传输的高峰以及平均中继传输功率便是目前极需努力的目标。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输的装置及方法，以解决降低双向中继传输的高峰以及平均中继传输功率的问题。本专利技术的技术方案是：提供一种应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输的装置以及方法，其是将接收自终端装置的信号加以结合并经过模数处理，使信号点往星座图的中心集中，之后再将模数处理后的信号广播出去，如此可降低双向中继传输的高峰以及平均中继传输功率。本专利技术一实施例的应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法包含：一中继装置接收传送自二个终端装置至少其中之一的一第一信号，并加以结合；以及中继装置将结合的第一信号进行一模数运算以产生一第二信号，并广播第二信号，其中，模数运算以下列方程式表示：xRk＝αMcmod(βyRk+C,B)其中，xRk为中继装置于时间k所广播的第二信号，αM为对角矩阵形式的放大因子，β为对角矩阵形式的相位旋转因子，yRk为中继装置于时间k所接收到的第一信号，C为位移向量，B为模数向量，cmod函数为具有一第一复数向量变数以及一第二复数向量变数的函数，其是针对第一复数向量变数的至少一元素，根据第二复数向量变数对应位置的元素来作对称复数模数运算，而其对于第一复数向量变数的至少一元素x的处理，可以下列方程式表示：其中，B为所述第二复数向量变数对应于x位置的元素，为取括号内的数的实部，为取括号内的数的虚部；mod函数则为具有一第一实数变数以及一第二实数变数的函数，其是对于任意第一实数变数y，根据第二实数变数取对称实数模数，可以下列方程式表示：mod(y,B)＝[(y+B/2)％B]-B/2其中％代表非对称实数模数运算，其数学含意为其中a以及b为两任意实数，表示取小于或等于a/b的最大整数。本专利技术另一实施例的中继装置是应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输。中继装置包含至少一天线以及一运算模块。天线用以接收传送自二个终端装置至少其中之一的一第一信号，并广播一第二信号。运算模块用以将所接收到的第一信号结合，并将结合的第一信号进行一模数运算以产生第二信号，其中，模数运算以下列方程式表示：xRk＝αMcmod(βyRk+C,B)其中，xRk为中继装置于时间k所广播的第二信号，αM为对角矩阵形式的放大因子，β为对角矩阵形式的相位旋转因子，yRk为中继装置于时间k所接收到的第一信号，C为位移向量，B为模数向量，cmod函数为具有一第一复数向量变数以及一第二复数向量变数的函数，其是针对第一复数向量变数的至少一元素，根据第二复数向量变数对应位置的元素来作对称复数模数运算，而其对于第一复数向量变数的至少一元素x的处理，可以下列方程式表示：其中，B为所述第二复数向量变数对应于x位置的元素，为取括号内的数的实部，为取括号内的数的虚部；mod函数则为具有一第一实数变数以及一第二实数变数的函数，其是对于任意第一实数变数y，根据第二实数变数取对称实数模数，可以下列方程式表示：mod(y,B)＝[(y+B/2)％B]-B/2其中％代表非对称实数模数运算，其数学含意为其中a以及b为两任意实数，表示取小于或等于a/b的最大整数。本专利技术又一实施例的终端装置应用于多输入多输出通信系统，其包含一中继装置。中继装置将所接收到传送自二个终端装置至少其中之一的一第一信号加以结合，将结合的第一信号进行一模数运算以产生一第二信号，并广播第二信号。终端装置包含多个传送天线、至少一接收天线以及一运算模块。多个传送天线用以传送第一信号，接收天线用以接收第二信号。运算模块用以从第二信号撷取出另一终端装置所传送的第一信号，其计算方式以下列方程式表示：其中，i为终端装置的索引号，yik为终端装置于时间k所接收到的第二信号，Hi为终端装置与中继装置之间的通道矩阵，αM为对角矩阵形式的放大因子，C为位移向量，B为模数向量，β为对角矩阵形式的相位旋转因子，xik为终端装置本身所传送的第一信号，cmod函数为具有一第一复数向量变数以及一第二复数向量变数的函数，其是针对第一复数向量变数的至少一元素，根据第二复数向量变数对应位置的元素来作对称复数模数运算，而其对于第一复数向量变数的至少一元素x的处理，可以下列方程式表示：其中，B为所述第二复数向量变数对应于x位置的元素，为取括号内的数的实部，为取括号内的数的虚部；mod函数则为具有一第一实数变数以及一第二实数变数的函数，其是对于任意第一实数变数y，根据第二实数变数取对称实数模数，可以下列方程式表示：mod(y,B)＝[(y+B/2)％B]-B/2其中％代表非对称实数模数运算，其数学含意为其中a以及b为两任意实数，表示取小于或等于a/b的最大整数。本专利技术是将接收自终端装置的信号加以结合并经过模数处理，使信号点往星座图的中心集中，之后再将模数处理后的信号广播出去，如此可降低双向中继传输的高峰以及平均中继传输功率。以下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及其所达成的功效。附图说明图1为一示意图，显示本专利技术一实施例的中继装置的一应用情境。图2为一示意图，显示本专利技术一实施例的中继装置的另一应用情境。图3为一示意图，显示中继装置端的一信号足迹范围界限。图4为一曲线图，显示本专利技术一实施例的双向中继传输方法对于降低平均中继传输功率的模拟结果。图5为一曲线图，显示本专利技术一实施例的双向中继传输方法对于降低高峰中继传输功率的模拟结果。主要元件标号说明H0、H1通道矩阵O原点R中继装置T0、T1终端装置具体实施方式本专利技术的双向中继传输的装置以及方法可应用于多种多输入多输出(multi-inputmulti-output，MIMO)通信系统。为了简化说明并易于理解，以下以图1以及图2所示的应用情境作说明。图1所示的应用情境中，终端装置T0、T1各使用两个传送天线，采用Alamouti空时码(space-timecoding，STC)传送信号，且每一终端装置T0、T1只使用一个天线接收信号，而中继装置R具有单一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法，其特征在于，所述的应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法包含：一中继装置接收传送自两个终端装置至少其中之一的一第一信号，并加以结合；以及所述中继装置将结合的所述第一信号进行一模数运算以产生一第二信号，并广播所述第二信号，其中，所述模数运算以方程式(1)表示：xRk＝αMcmod(βyRk+C,B)       (1)其中，xRk为所述中继装置于时间k所广播的所述第二信号，αM为对角矩阵形式的放大因子，β为对角矩阵形式的相位旋转因子，yRk为所述中继装置于时间k所接收到的所述第一信号，C为位移向量，B为模数向量，cmod函数为具有一第一复数向量变数以及一第二复数向量变数的函数，其是针对所述第一复数向量变数的至少一元素，根据所述第二复数向量变数对应位置的元素来作对称复数模数运算，而其对于所述第一复数向量变数的至少一元素x的处理，以方程式(2)表示：其中，B为所述第二复数向量变数对应于x位置的元素，为取括号内的数的实部，为取括号内的数的虚部；mod函数则为具有一第一实数变数以及一第二实数变数的函数，其对于任意所述第一实数变数y，根据所述第二实数变数取对称实数模数，以方程式(3)表示：mod(y,B)＝[(y+B/2)％B]‑B/2     (3)其中％代表非对称实数模数运算，其数学含意为其中a以及b为两任意实数，表示取小于或等于a/b的最大整数。...

【技术特征摘要】
2013.05.24 TW 1021185441.一种应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法，其特征在于，所述的应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法包含：一中继装置接收传送自两个终端装置至少其中之一的一第一信号，并加以结合；以及所述中继装置将结合的所述第一信号进行一模数运算以产生一第二信号，并广播所述第二信号，其中，所述模数运算以方程式(1)表示：xRk＝αMcmod(βyRk+C,B)(1)其中，xRk为所述中继装置于时间k所广播的所述第二信号，αM为对角矩阵形式的放大因子，β为对角矩阵形式的相位旋转因子，yRk为所述中继装置于时间k所接收到的所述第一信号，C为位移向量，B为模数向量，cmod函数为具有一第一复数向量变数以及一第二复数向量变数的函数，其是针对所述第一复数向量变数的至少一元素，根据所述第二复数向量变数对应位置的元素来作对称复数模数运算，而其对于所述第一复数向量变数的至少一元素x的处理，以方程式(2)表示：其中，B为所述第二复数向量变数对应于x位置的元素，为取括号内的数的实部，为取括号内的数的虚部；mod函数则为具有一第一实数变数以及一第二实数变数的函数，其对于任意所述第一实数变数y，根据所述第二实数变数取对称实数模数，以方程式(3)表示：mod(y,B)＝[(y+B/2)％B]-B/2(3)其中％代表非对称实数模数运算，其数学含意为其中a以及b为两任意实数，表示取小于或等于a/b的最大整数。2.根据权利要求1所述的应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法，其特征在于，所述方程式(2)的B大于或等于一信号足迹范围的一平移量，所述信号足迹范围为所述中继装置所接收到的其中之一所述终端装置所传送的信号所形成的，所述平移量为所述中继装置将所述信号足迹范围旋转一θ角度后，将所述信号足迹范围复制且平移，且令旋转θ角度的所述信号足迹范围中任一点与所述复制且平移的旋转θ角度的所述信号足迹范围中任一点的距离大于等于Sim所获得的；其中i为所述终端装置的索引号，Sim为Ai0|hi0|,Ai1|hi1|,…,Ai(Q-1)|hi(Q-1)|中最小者，Q为所述终端装置的天线数目，Aij为所述终端装置的第j支发射天线所传送信号星座图中信号点的最小距离，hij为通道系数，j为0,1,…,Q-1。3.根据权利要求1所述的应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法，其特征在于，所述方程式(2)的B满足以下方程式(4)：其中θij＝∠hij，hij为通道系数，i为所述终端装置的索引号，j为0或1，Aij为所述终端装置的第j支发射天线所传送信号星座图中信号点的最小距离，Mij为所述终端装置第j支发射天线所传送信号的调变阶数的平方根，Sim为Ai0|hi0|以及Ai1|hi1|中较小者。4.根据权利要求1所述的应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法，其特征在于，所述方程式(1)的β，其中至少一对角元素以方程式(5)表示：其中，θopt以方程式(6)表示：θopt＝argmin0≤θ＜π/2maxib″i(θ)(6)其中，i为所述终端装置的索引号，b″i(θ)表示一信号足迹范围的一平移量，所述信号足迹范围为所述中继装置的一支天线所接收到由其中之一所述终端装置所传送的信号所形成的，所述平移量为所述中继装置将所述信号足迹范围旋转一θ角度后，使其中任一点与一复制且平移的旋转θ角度的信号足迹范围中任一点的距离大于等于Sim所获得的；其中Sim为Ai0|hi0|,Ai1|hi1|,…,Ai(Q-1)|hi(Q-1)|中最小者，Q为所述终端装置的天线数目，Aij为所述终端装置的第j支发射天线所传送信号星座图中信号点的最小距离，hij为通道系数，j为0,1,…,Q-1。5.根据权利要求1所述的应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法，其特征在于，所述方程式(1)的C其中的至少一元素，为在参数αM、β、B固定时，使xRk中对应元素功率为最小的值，或0。6.根据权利要求1所述的应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法，其特征在于，所述应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输方法还包含：其中之一所述终端装置以方程式(8)从所述第二信号撷取出另一所述终端装置所传送的所述第一信号，其中，i为所述终端装置的索引号，yik为所述终端装置于时间k所接收到的所述第二信号，Hi为所述终端装置与所述中继装置之间的通道矩阵，xik为所述终端装置本身所传送的所述第一信号。7.一种中继装置，其应用于多输入多输出通信系统的双向中继传输，其特征在于，所述中继装置包含：至少一天线，用以接收传送自两个终端装置至少其中之一的一第一信号，并广播一第二信号；以及一运算模块，用以将所接收到的所述第一信号结合，并将结合的所述第一信号进行一模数运算以产生所述第二信号，其中，所述模数运算以方程式(1)表示：xRk＝αMcmod(βyRk+C,B)(1)其中，xRk为所述中继装置于时间k所广播的所述第二信号，αM为对角矩阵形式的放大因子，β为对角矩阵形式的相位旋转因子，yRk为所述中继装置于时间k所接收到的所述第一信号，C为位移向量，B为模数向量，cmod函数为具有一第一复数向量变数以及一第二复数向量变数的函数，其是针对所述第一复数向量变数的至少一元素，根据所述第二复数向量变数对应位置的元素来作对称复数模数运算，而其对于所述第一复数向量变数的至少一元素x的处理，以方程式(2)表示：其中，B为所述第二复数向量变数对应于x位置的元素，为取括号内的数的实部，为取括号内的数的虚部；mod函数则为具有一第一实数变数以及一第二实数变数的函数，其是对于任意所述第一实数变数y，根据所述第二实数变数取对称实数模数，以方程式(3)表示：mod(y,B)＝[(y+B/2)％B]-B/2(3)其中％代表非对称实数模数运算，其数学含意为其中a以及b为两任意实数，表示取小于或等于a/b的最大整数。8.根据权利要求7所述的中继装置，其特征在于，所述方程式(2)的B大于或等于一信号足迹范围的一平移量，所述信号足迹范围为所述中继装置所接收到的其中之一所述终端装置所传送的信号所形成的，所述平移量为所述中继装置将所述信号足迹范围旋转一θ角度后，将所述信号足迹范围复制且平移，且令旋转θ角度的所述信号足迹范围中任一点与所述复...

【专利技术属性】
技术研发人员：林大卫，钟翼州，
申请(专利权)人：财团法人交大思源基金会，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71