CN105871441B - 多输入多输出无线通信系统及其通道分解方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多输入多输出无线通信系统及其通道分解方法。无线通信系统包括一预编码单元、一通道估测单元、一通道分解单元及一量化单元。预编码单元接收多个传输数据串流及一无线通道信息，以提供多个传输符元至一无线通道。通道估测单元用以估测无线通道以提供一通道矩阵。通道分解单元通过一元素旋转使通道矩阵对角线上的元素及其一侧相邻的元素为实数元素，并且通过元素旋转对应地旋转一第一单位矩阵及一第二单位矩阵以取得通道状态信息。量化单元依据通道状态信息提供无线通道信息。

Description

多输入多输出无线通信系统及其通道分解方法

技术领域

本发明是有关于一种无线通信系统，且特别是有关于一种多输入多输出无线通信系统及其通道分解方法。

背景技术

无线通信系统的组态可为单输入单输出(Single Input Single Output，简称SISO)或多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称MIMO)，其中MIMO系统可使用空间多工(Spatial Multiplexing，简称SM)，且其使MIMO系统能由不同的天线组发送不同的信号，亦即MIMO系统通常能提供更高的处理量(Throughput)。

然而，当使用空间多工来传送信号时，同时传送的信号会在无线通道中衰减及受到干扰，进而会影响数据传输速率。因此，基于通道状态信息(Channel StateInformation，简称CSI)进行预编码的技术被发展出来，但从无线通道的通道矩阵中分解出通道状态信息是一个复杂的运算动作，也即运算器的硬件设计的复杂度较高。因此，如何降低分解通道矩阵的复杂度则成为发展多输入多输出无线通信系统的一个重点。

发明内容

本发明提供一种多输入多输出无线通信系统及其通道分解方法，可降低分解通道矩阵所要的存储器空间及运算复杂度。

本发明的多输入多输出无线通信系统包括一预编码单元、一通道估测单元、一通道分解单元及一量化单元。预编码单元接收多个传输数据串流及量化的一无线通道信息，以提供多个传输符元(symbol)至一无线通道。通道估测单元用以估测无线通道以提供一通道矩阵。通道分解单元用以分解通道矩阵后提供一通道状态信息。通道分解单元将通道矩阵沿其一对角线分割为包含对角线的一第一部分及未包含对角线的一第二部分，将第一部分中的多个第一复数元素通过一元素旋转后使对角线上的这些第一复数元素为多个实数元素但其他第一复数元素的值为零，依据这些第一复数元素进行元素旋转的多个第一旋转角度逐行旋转一第一单位矩阵，将第二部分中的多个第二复数元素通过元素旋转后使贴近对角线上的这些第二复数元素为多个实数元素但其他第二复数元素的值为零，并且依据这些第二复数元素进行元素旋转的多个第二旋转角度逐列旋转一第二单位矩阵以取得通道状态信息。量化单元依据通道状态信息提供无线通道信息。

本发明的多输入多输出无线通信系统的通道分解方法，包括下列步骤。通过一通道估测单元估测一无线通道以提供一通道矩阵。通过一通道分解单元分解通道矩阵后提供一通道状态信息，包括：通过通道分解单元将通道矩阵沿其一对角线分割为包含对角线的一第一部分及未包含对角线的一第二部分；通过通道分解单元将第一部分中的多个第一复数元素通过一元素旋转后使对角线上的这些第一复数元素为多个实数元素但其他第一复数元素的值为零；通过通道分解单元依据这些第一复数元素进行元素旋转的多个第一旋转角度逐行旋转一第一单位矩阵；通过通道分解单元将第二部分中的多个第二复数元素通过元素旋转后使贴近对角线上的这些第二复数元素为多个实数元素但其他第二复数元素的值为零；以及，通过通道分解单元依据这些第二复数元素进行元素旋转的多个第二旋转角度逐列旋转一第二单位矩阵以取得一通道状态信息。通过一量化单元依据通道状态信息提供一无线通道信息。以及，通过一预编码单元依据多个传输数据串流及无线通道信息提供多个传输符元至无线通道。

基于上述，本发明实施例的多输入多输出无线通信系统及其通道分解方法，在通过元素旋转将通道矩阵直接分解为三个矩阵，并且这三个矩阵的矩阵大小相同于通道矩阵。藉此，可降低分解通道矩阵所要的存储器空间及运算复杂度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的多输入多输出无线通信系统的系统示意图；

图2A至图2Q为本发明的一实施例的通道矩阵分解示意图；

图3A为本发明另一实施例的多输入多输出无线通信系统的系统示意图；

图3B为本发明的一实施例的通道状态矩阵的压缩示意图；

图4为本发明一实施例的多输入多输出无线通信系统的通道分解方法的流程图。

附图标记说明：

100、200：无线通信系统；

110：预编码单元；

120：无线通道；

130：解码单元；

140：通道估测单元；

150：通道分解单元；

160、220：量化单元；

210：空间串流压缩单元；

ET：元素；

H：通道矩阵；

PE1：第一部分；

PE2：第二部分；

PI：虚数部分；

PR：实数部分；

Q、R、P、P^X：矩阵；

S：无线通道信息矩阵；

T：解码参考矩阵；

V1、V2：通道状态信息；

W1～Wi：传输数据串流；

X1～Xi：传输符元；

Y1～Yi：接收符元；

Z1～Zi：接收数据串流；

S410、S420、S421、S423、S425、S427、S429、S430、S440：步骤。

具体实施方式

图1为本发明一实施例的多输入多输出无线通信系统的系统示意图。请参照图1，在本实施例中，无线通信系统100包括预编码单元110、无线通道120、解码单元130、通道估测单元140、通道分解单元150及量化单元160。预编码单元110接收多个传输数据串流(如W1～Wi，其中i为一正整数)及量化后的无线通道信息矩阵S，以提供多个传输符元(symbol)(如X1～Xi)至无线通道120，其中传输符元X(即传输符元X1～Xi的集合)可定义为X＝S·W，W例如为传输数据串流W1～Wi的集合。

传输符元X1～Xi经无线通道120后，会受到噪声干扰及对应传送距离而衰减，因此会形成接收符元Y1～Yi，其中接收符元Y(即接收符元Y1～Yi的集合)可定义为Y＝HX+n，H为通道矩阵，n为白色高斯噪声(Additive White Gaussian Noise，简称AWGN)。解码单元130在接收到接收符元Y1～Yi后，会依据解码参考矩阵T对接收符元Y1～Yi进行解码而输出接收数据串流Z1～Zi，其中接收数据串流向量Z(即接收数据串流Z1～Zi的集合)可定义为Z＝T·Y，Y例如为接收符元Y1～Yi的集合。

通道估测单元140用以估测无线通道120，以提供通道矩阵H。通道分解单元150用以分解通道矩阵H后提供通道状态信息V1及解码参考矩阵T。量化单元160依据通道状态信息V1提供无线通道信息矩阵S。

在本实施例中，通道分解单元150将通过元素(element)旋转将通道矩阵H分解为三个相乘的矩阵Q、R、P，其中矩阵QP为复数酉矩阵(complex unitary matrix)，矩阵R为对角线上及相邻于对角线的一侧的元素为实数元素但其他元素的数值为0。此外，矩阵QRP的矩阵大小彼此相同，上述元素旋转例如为吉文斯旋转(Givens rotation)，并且上述元素旋转可通过坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer，简称CORDIC)来执行，并且坐标旋转数字计算机可包含加减法器及位移器，而所旋转的角度例如由可通过坐标旋转数字计算机来计算出。

图2A至图2Q为本发明的一实施例的通道矩阵分解示意图。请参照图1及图2A至图2Q，在本实施例中，矩阵QRP是以5X5的矩阵为例，在本发明其他实施例不以此为限。矩阵QP会先初始化为单位矩阵(identity matrix)，并且矩阵R会初始化为H矩阵，其中水平轴为行数，垂直轴为列数。在图2A中，各个元素ET包括实数部分PR及虚数部分PI，亦即元素ET为一复数元素，并且矩阵R会沿其对角线分割为包含对角线的第一部分PE1及未包含对角线的第二部分PE2。

在图2B中，会通过元素旋转将矩阵R中第1行的元素ET都转换为实数元素(亦即元素ET中的虚数PI部分的值为0)。进一步来说，首先，矩阵R中第1行第1列的元素ET，标示为元素R(1,1)，会通过元素旋转将其虚数部分PI的值转移至其实数部分PR，其旋转角度dR(1,1)可通过坐标旋转数字计算机来计算，亦即将元素R(1,1)的实数部分PR的值及虚数部分PI的值输入坐标旋转数字计算机取得旋转角度dR(1,1)。此时，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩阵R中第1列的所有元素ET皆会依据旋转角度dR(1,1)而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转；并且，为了维持矩阵的一致性，矩阵Q中第5行的所有元素ET皆会依据旋转角度dR(1,1)而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转。

接着，矩阵R中第1行第2列的元素R(1,2)，会通过元素旋转将其虚数部分PI的值转移至其实数部分，其旋转角度为dR(1,2)。此时，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩阵R中第2列的所有元素ET皆会依据旋转角度dR(1,2)而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转；并且，为了维持矩阵的一致性，矩阵Q中第4行的所有元素ET皆会依据旋转角度dR(1,2)而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转。

矩阵R中第1行中其余的元素ET的处理方式可参照上述，并且矩阵R及Q中的元素ET皆会依据对应的旋转角度而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转，其中矩阵R中的元素ET的处理方向为由下至上(以图示方向为例)，而矩阵Q中的元素ET的处理方向为由右至左(以图示方向为例)。并且矩阵R中的元素ET的旋转角度为正向(亦即正角度旋转)，矩阵Q中的元素ET的旋转角度为负向(亦即负角度旋转)。在实数部分PR的值为0及虚数部分PI的值为0的元素ET中，在经过元素旋转后仍不会改变其数值。

在图2C中，会通过元素旋转将矩阵R中第1行中元素R(1,5)外的元素ET都无效化(亦即元素ET中的实数部分PR的值及虚数部分PI的值皆为0)。进一步来说，矩阵R中第1行第1列的元素R(1,1)的实数部分PR的值会通过元素旋转转移至元素R(1,2)的实数部分的值，其旋转角度dxR(1,1)可通过坐标旋转数字计算机来计算，亦即将元素R(1,1)及R(1,2)的实数部分PR的值输入坐标旋转数字计算机取得旋转角度旋转角度dxR(1,1)。

此时，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩阵R中第1列的所有元素ET皆会依据旋转角度dxR(1,1)而自其实数部分PR向上方(即第2列)的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向上方(即第2列)的元素ET的虚数部分PI旋转；并且，为了维持矩阵的一致性，矩阵Q中第5行的所有元素ET皆会依据旋转角度dxR(1,1)而自其实数部分PR向左方(即第4行)的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向左方(即第4行)的元素ET的虚数部分PI旋转。

接着，矩阵R中第1行第2列的元素R(1,2)的实数部分PR的值会通过元素旋转转移至元素R(1,3)的实数部分的值，其旋转角度为dxR(1,2)。此时，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩阵R中第2列的所有元素ET皆会依据旋转角度dxR(1,2)而自其实数部分PR向上方(即第3列)的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向上方(即第3列)的元素ET的虚数部分PI旋转；并且，为了维持矩阵的一致性，矩阵Q中第4行的所有元素ET皆会依据旋转角度dxR(1,2)而自其实数部分PR向左方(即第3行)的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向左方(即第3行)的元素ET的虚数部分PI旋转。

矩阵R中第1行中其余的元素ET的处理方式可参照上述，矩阵R的所有元素ET皆会依据对应的旋转角度而自其实数部分PR向上方的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向上方的元素ET的虚数部分PI旋转，并且矩阵Q中的所有元素ET皆会依据对应的旋转角度而自其实数部分PR向左方的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向左方的元素ET的虚数部分PI旋转，其中矩阵R中的元素ET的处理方向同样为由下至上(以图示方向为例)，而矩阵Q中的元素ET的处理方向同样为由右至左(以图示方向为例)。并且，矩阵R中的元素ET的旋转角度为正向(亦即正角度旋转)，矩阵Q中的元素ET的旋转角度为正向(亦即正角度旋转)。在两相邻元素ET中实数部分RP的值皆为0及虚数部分的值皆为0时，在经过元素旋转后仍不会改变其数值为0的状态。

在图2D中，会通过元素旋转将矩阵R的第二部分PE2中第5列的元素ET都转换为实数元素(亦即元素ET中的虚数PI部分的值为0)。进一步来说，第二部分PE2中第5行第5列的元素R(5,5)，会通过元素旋转将其虚数部分PI的值转移至其实数部分PR，其旋转角度为dR(5,5)。此时，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩阵R中第5列的所有元素ET皆会依据旋转角度dR(5,5)而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转；并且，为了维持矩阵的一致性，矩阵P中第1列的所有元素ET皆会依据旋转角度dR(5,5)而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转。

接着，第二部分PE2中第4行第5列的元素R(4,5)，会通过元素旋转将其虚数部分PI的值转移至其实数部分，其旋转角度为dR(4,5)。此时，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩阵R中第4行的所有元素ET皆会依据旋转角度dR(4,5)而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转；并且，为了维持矩阵的一致性，矩阵P中第2列的所有元素ET皆会依据旋转角度dR(4,5)而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转。

第二部分PE2中第5列中其余的元素ET的处理方式可参照上述，并且矩阵R及P中的元素ET皆会依据对应的旋转角度而自其虚数部分PI向其实数部分PR旋转，其中矩阵R中的元素ET的处理方向为由右至左(以图示方向为例)，而矩阵P中的元素ET的处理方向为由下至上(以图示方向为例)。并且，矩阵R中的元素ET的旋转角度为正向(亦即正角度旋转)，矩阵P中的元素ET的旋转角度为负向(亦即负角度旋转)。在实数部分PR的值为0及虚数部分PI的值为0的元素ET中，在经过元素旋转后仍不会改变其数值。

在图2E中，会通过元素旋转将第二部分PE2中第5列中元素R(2,5)外的元素ET都无效化(亦即元素ET中的实数部分PR的值及虚数部分PI的值皆为0)。进一步来说，第二部分PE2中第5行第5列的元素R(1,1)的实数部分PR的值会通过元素旋转转移至元素R(4,5)的实数部分的值，其旋转角度为dxR(5,5)。此时，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩阵R中第1列的所有元素ET皆会依据旋转角度dxR(5,5)而自其实数部分PR向左方(即第4行)的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向左方(即第4行)的元素ET的虚数部分PI旋转；并且，为了维持矩阵的一致性，矩阵P中第1列的所有元素ET皆会依据旋转角度dxR(5,5)而自其实数部分PR向上方(即第2列)的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向上方(即第2列)的元素ET的虚数部分PI旋转。

接着，第二部分PE2中第4行第5列的元素R(4,5)的实数部分PR的值会通过元素旋转转移至元素R(3,5)的实数部分的值，其旋转角度为dxR(4,5)。此时，不分第一部分PE1及第二部分PE2，矩阵R中第2列的所有元素ET皆会依据旋转角度dxR(4,5)而自其实数部分PR向左方(即第3行)的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向左方(即第3行)的元素ET的虚数部分PI旋转；并且，为了维持矩阵的一致性，矩阵P中第2列的所有元素ET皆会依据旋转角度dxR(4,5)而自其实数部分PR向上方(即第3列)的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向上方(即第3列)的元素ET的虚数部分PI旋转。

第二部分PE2中第5列中其余的元素ET的处理方式可参照上述，矩阵R的所有元素ET皆会依据对应的旋转角度而自其实数部分PR向左方的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向左方的元素ET的虚数部分PI旋转，并且矩阵P中的所有元素ET皆会依据对应的旋转角度而自其实数部分PR向上方的元素ET的实数部分PR旋转以及自其虚数部分PI向上方的元素ET的虚数部分PI旋转，其中矩阵R中的元素ET的处理方向同样为由右至左(以图示方向为例)，而矩阵P中的元素ET的处理方向同样为由下至上(以图示方向为例)。在两相邻元素ET中实数部分RP的值皆为0及虚数部分的值皆为0时，在经过元素旋转后仍不会改变其数值为0的状态。

图2F至图2Q的元素处理方式类似于图2B至图2E的处理方式，在此则不再赘述。并且，在本实施例中，图2Q所示矩阵P可提供作为通道状态信息V1，图2Q所示矩阵Q可提供作为解码参考矩阵T。藉此，由于矩阵Q、R、P的矩阵大小相同，因此可降低分解通道矩阵H所要的存储器空间及运算复杂度。

依据上述，通道分解单元150将第一部分PE1中的第一复数元素ET通过元素旋转后使对角线上的第一复数元素ET为实数元素但其他第一复数元素ET的值为零，并且依据上述第一复数元素进行元素旋转的多个第一旋转角度逐行旋转第一单位矩阵(亦即矩阵Q)。此外，第二部分PE2中的第二复数元素ET通过元素旋转后使贴近对角线上的第二复数元素ET为实数元素但其他第二复数元素ET的值为零，并且依据第二复数元素ET进行元素旋转的第二旋转角度逐列旋转第二单位矩阵(亦即矩阵P)以取得通道状态信息V1。

进一步来说，通道分解单元150将各个第一复数元素ET的虚数部分PI(即第一虚数部分)通过该元素旋转转移至各个第一复数元素ET的实数部分PR(即第一实数部分)而归零，接着第一复数元素ET的实数部分PR通过元素旋转转移至相邻的第一复数元素ET的实数部分PR而归零。并且，通道分解单元150将各个第二复数元素ET的虚数部分PI(即第二虚数部分)通过元素旋转转移至各个第二复数元素ET的实数部分PR(即第二实数部分)而归零，接着第二复数元素ET的实数部分PR通过元素旋转转移至相邻的第二复数元素ET的实数部分PR而归零。

在本实施例中，当各个第一复数元素ET的虚数部分PI通过元素旋转转移至各个第一复数元素ET的实数部分PR，同一列的第一复数元素ET及第二复数元素ET同步地进行元素旋转的上述转移动作。当第一复数元素ET的实数部分PR通过元素旋转转移至相邻的第一复数元素ET的实数部分PR，同列的第一复数元素ET及第二复数元素ET同步地进行元素旋转的上述转移动作。当各个第二复数元素ET的虚数部分PI通过元素旋转转移至各个第二复数元素ET的实数部分PR，同一行的第一复数元素ET及第二复数元素TE同步地进行元素旋转的上述转移动作。当第二复数元素ET的实数部分PR通过元素旋转转移至相邻的第二复数元素ET的实数部分PR，同列的第一复数元素ET及第二复数元素ET同步地进行元素旋转的上述转移动作。

图3A为本发明另一实施例的多输入多输出无线通信系统的系统示意图。请参照图1及图3A，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，无线通信系统200大致相同于无线通信系统100，其不同之处在于无线通信系统200更包括空间串流压缩单元210及量化单元220。空间串流压缩单元210用以通过元素旋转将旋转后的第二单位矩阵P^X(即图2Q所示矩阵P)还原为单位矩阵后，将矩阵P^X还原至单位矩阵过程中的旋转角度(即第三旋转角度)依序提供，以取得通道状态信息V2，亦即通道状态信息V2由上述旋转角度所构成。

量化单元220在接收到上述旋转角度后，通过逆向旋转将单位矩阵旋转为矩阵P^X，以借着矩阵P^X提供无线通道信息矩阵S。藉此，由于旋转角度的数量会小于整个矩阵的数值部分(如实数商分及虚数部分)，因此可加快矩阵P^X的回传，亦即降低信号传递的延迟。

图3B为本发明的一实施例的通道状态矩阵的压缩示意图。请参照图3A及图3B，在本实施例中，会先将矩阵P中第4列的复数元素ET通过元素旋转转换为实数元素ET，亦即第4列的复数元素ET会依序将其虚数部分转移至实数部分，并且依序提供旋转角度dP(5,4)、dP(4,4)、dP(3,4)、dP(2,4)，其中元素旋转可参照图2A至图2Q实施例所述。接着，将矩阵P中第4列的实数元素ET旋转至成为一单位向量(例如第2列第4列的元素ET的实数部分的值为1，其余元素ET的实数部分PR及虚数部分PI的值为0)，亦即第4列的实数元素ET会依序将其实数部分转移至相邻元素ET的实数部分，并且依序提供旋转角度dxP(5,4)、dxP(4,4)、dxP(3,4)。

同样地，会将矩阵P中第3列的复数元素ET转换为实数元素ET，以依序提供旋转角度dP(5,3)、dP(4,3)、dP(3,3)，并且将矩阵P中第3列的实数元素ET旋转至成为一单位向量，以依序提供旋转角度dxP(5,3)、dxP(4,3)。接着，将矩阵P中第2列的复数元素ET转换为实数元素ET，以依序提供旋转角度dP(5,2)、dP(4,2)，并且将矩阵P中第2列的实数元素ET旋转至成为一单位向量，以依序提供旋转角度dxP(5,2)。最后，将矩阵P中第2列的复数元素ET旋转至成为一单位向量，以依序提供旋转角度dP(5,1)。

在本实施例中，由于矩阵P为复数酉矩阵，因此当各列的元素ET旋转至成为一单位向量，单位向量中具有数值的元素ET所在的行数中其余的元素ET的数值(包含实数部分及虚数部分)会被旋转至相邻的元素ET而归零。

并且，由于通道矩阵H的分解及将矩阵P^X还原至单位矩阵是通过元素旋转，因此部分的硬件可共用(例如坐标旋转数字计算机)，因此硬件成本及电力消耗不会大幅增加。

图4为本发明一实施例的多输入多输出无线通信系统的预编码方法的流程图。请参照图4，在本实施例中，预编码方法至少包括下列步骤。会通过一通道估测单元估测一无线通道以提供一通道矩阵(步骤S410)，并且通过一通道分解单元分解通道矩阵后提供一通道状态信息(步骤S420)。接着，通过一量化单元依据通道状态信息提供一无线通道信息(步骤S430)，以及通过一预编码单元依据多个传输数据串流及无线通道信息提供多个传输符元至无线通道(步骤S440)。

并且，本实施例的步骤S420包括：通过通道分解单元将通道矩阵沿其一对角线分割为包含对角线的一第一部分及未包含对角线的一第二部分(步骤S421)；通过通道分解单元将第一部分中的多个第一复数元素通过一元素旋转后使对角线上的这些第一复数元素为多个实数元素但其他第一复数元素的值为零(步骤S423)；通过通道分解单元依据这些第一复数元素进行元素旋转的多个第一旋转角度逐行旋转一第一单位矩阵(步骤S425)；通过通道分解单元将第二部分中的多个第二复数元素通过元素旋转后使贴近对角线上的这些第二复数元素为多个实数元素但其他第二复数元素的值为零(步骤S427)；并且，通过通道分解单元依据这些第二复数元素进行元素旋转的多个第二旋转角度逐列旋转一第二单位矩阵以取得一通道状态信息(步骤S429)。其中，上述步骤S410、S420、S421、S423、S425、S427、S429、S430、S440的顺序为用以说明，本发明实施例不以此为限。并且上述步骤S410、S420、S421、S423、S425、S427、S429、S430、S440的细节可参照图1、图2A至2Q、图3A及图3B的实施例所示，在此则不再赘述。

综上所述，本发明实施例的多输入多输出无线通信系统及其预编码方法，在通过元素旋转将通道矩阵直接分解为三个矩阵，并且这三个矩阵的矩阵大小相同于通道矩阵。藉此，可降低分解通道矩阵所要的存储器空间及运算复杂度。并且，可通过元素旋转压缩通道状态信息对应的矩阵，以降低信号传递的延迟。此外，本实施例是通过元素旋转来达成矩阵处理(如矩阵转换、矩阵分解)，因此部分的硬件可共用(例如坐标旋转数字计算机)，因此不会增加硬件成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种多输入多输出无线通信系统，其特征在于，包括：

一预编码单元，接收多个传输数据串流及量化的一无线通道信息，以提供多个传输符元至一无线通道；

一通道估测单元，用以估测该无线通道以提供一通道矩阵；

一通道分解单元，用以分解该通道矩阵后提供一通道状态信息，其中该通道分解单元将该通道矩阵沿其一对角线分割为包含该对角线的一第一部分及未包含该对角线的一第二部分，将该第一部分中的多个第一复数元素通过一元素旋转后使该对角线上的该些第一复数元素为多个实数元素但其他第一复数元素的值为零，依据该些第一复数元素进行该元素旋转的多个第一旋转角度逐行旋转一第一单位矩阵，将该第二部分中的多个第二复数元素通过该元素旋转后使贴近该对角线上的该些第二复数元素为多个实数元素但其他第二复数元素的值为零，并且依据该些第二复数元素进行该元素旋转的多个第二旋转角度逐列旋转一第二单位矩阵以取得该通道状态信息；以及

一量化单元，依据该通道状态信息提供该无线通道信息。

2.根据权利要求1所述的多输入多输出无线通信系统，其特征在于，该通道分解单元将各该些第一复数元素的一第一虚数部分通过该元素旋转转移至各该些第一复数元素的一第一实数部分而归零，接着该些第一复数元素的该第一实数部分通过该元素旋转转移至相邻的第一复数元素的第一实数部分而归零，并且该通道分解单元将各该些第二复数元素的一第二虚数部分通过该元素旋转转移至各该些第二复数元素的一第二实数部分而归零，接着该些第二复数元素的该第二实数部分通过该元素旋转转移至相邻的第二复数元素的第二实数部分而归零。

3.根据权利要求1所述的多输入多输出无线通信系统，其特征在于，还包括一空间串流压缩单元，用以通过该元素旋转将旋转后的该第二单位矩阵还原为一单位矩阵以取得该通道状态信息，其中该通道状态信息由多个第三旋转角度所构成。

4.根据权利要求1所述的多输入多输出无线通信系统，其特征在于，该第一单位矩阵及该第二单位矩阵的矩阵大小相同于该通道矩阵的矩阵大小。

5.根据权利要求1所述的多输入多输出无线通信系统，其特征在于，该些第一旋转角度及该些第二旋转角度由一坐标旋转数字计算机CORDIC所计算出。

6.根据权利要求1所述的多输入多输出无线通信系统，其特征在于，该元素旋转为一吉文斯旋转。

7.一种多输入多输出无线通信系统的通道分解方法，其特征在于，包括：

通过一通道估测单元估测一无线通道以提供一通道矩阵；

通过一通道分解单元分解该通道矩阵后提供一通道状态信息，包括：

通过该通道分解单元将该通道矩阵沿其一对角线分割为包含该对角线的一第一部分及未包含该对角线的一第二部分；

通过该通道分解单元将该第一部分中的多个第一复数元素通过一元素旋转后使该对角线上的该些第一复数元素为多个实数元素但其他第一复数元素的值为零；

通过该通道分解单元依据该些第一复数元素进行该元素旋转的多个第一旋转角度逐行旋转一第一单位矩阵；

通过该通道分解单元将该第二部分中的多个第二复数元素通过该元素旋转后使贴近该对角线上的该些第二复数元素为多个实数元素但其他第二复数元素的值为零；以及

通过该通道分解单元依据该些第二复数元素进行该元素旋转的多个第二旋转角度逐列旋转一第二单位矩阵以取得一通道状态信息；

通过一量化单元依据该通道状态信息提供一无线通道信息；以及

通过一预编码单元依据多个传输数据串流及该无线通道信息提供多个传输符元至该无线通道。

8.根据权利要求7所述的多输入多输出无线通信系统的通道分解方法，其特征在于，通过该通道分解单元分解该通道矩阵后提供一通道状态信息的步骤包括：

通过该通道分解单元将各该些第一复数元素的一第一虚数部分通过该元素旋转转移至各该些第一复数元素的一第一实数部分而归零，接着该些第一复数元素的该第一实数部分通过该元素旋转转移至相邻的第一复数元素的第一实数部分而归零；并且

通过该通道分解单元该通道分解单元将各该些第二复数元素的一第二虚数部分通过该元素旋转转移至各该些第二复数元素的一第二实数部分而归零，接着该些第二复数元素的该第二实数部分通过该元素旋转转移至相邻的第二复数元素的第二实数部分而归零。

9.根据权利要求7所述的多输入多输出无线通信系统的通道分解方法，其特征在于，还包括一空间串流压缩单元，用以通过该元素旋转将旋转后的该第二单位矩阵还原为一单位矩阵以取得该通道状态信息，其中该通道状态信息由多个第三旋转角度所构成。

10.根据权利要求7所述的多输入多输出无线通信系统的通道分解方法，其特征在于，该第一单位矩阵及该第二单位矩阵的矩阵大小相同于该通道矩阵的矩阵大小。

11.根据权利要求7所述的多输入多输出无线通信系统的通道分解方法，其特征在于，该些第一旋转角度及该些第二旋转角度由一坐标旋转数字计算机CORDIC所计算出。

12.根据权利要求7所述的多输入多输出无线通信系统的通道分解方法，其特征在于，该元素旋转为一吉文斯旋转。