用於多輸入多輸出通訊的方法、通訊裝置及通訊系統

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

106117420

專利證號

I 639319

專利獲證名稱

用於多輸入多輸出通訊的方法、通訊裝置及通訊系統

專利所屬機關 (申請機關)

國立中正大學

獲證日期

2018/10/21

技術說明

巨量多重輸入輸出通訊最近已成為第五代行動通訊系統中的關鍵技術。它是多用戶MIMO的一種形式，其中基地台端的天線數比起用戶端的天線數總和大得多。由於巨量天線的通道矩陣的接近正交特性，因此只要使用簡單的空間多工/解多工方式即可實現非常高的頻譜效率。線性預編碼與等化器便是其中一種在巨量多重輸入輸出通訊中能夠在高訊雜比的環境下得到接近最佳性能的一種傳輸技術。然而，許多線性預編碼與等化器（如迫零和最小平方誤差線性預編碼與等化器）由於內含一個反矩陣運算，因此當矩陣的維度增加時，複雜度也會因此大幅地增加。這造成硬體實現上的困難並且需要付出的高昂成本才能夠克服此一挑戰。 有鑑於此，我們提出了一個巨量多輸入多輸出系統的逆矩陣運算的新的近似方法。相較於現今的逆矩陣近似方法大多是從諾伊曼級數展開的有限項和的架構下所設計，我們所提出的新的近似方法引進了新的權重係數並加以最佳化以提高近似的精確度。我們所提出的權重係數的設計方法是由隨機矩陣理論所推導出，其中包括了一個固有值的估計方法與利用估計出的固有值來作權重係數最佳化的的擬和程序。複雜性分析和模擬結果顯示，我們所設計的逆矩陣運算的新的近似方法在巨量多重輸入輸出通訊的線性預編碼與等化器使用下，能夠大幅提升現今逆矩陣運算近似方法的性能，但是仍然保持幾乎相同的計算複雜度。 A new matrix inversion approximation (MIA) method is proposed for massive multiple-input-multiple-output (MIMO) systems. In contrast to the existing methods which are mostly derived from the Neumann series expansion framework, additional coefficients have been introduced in our proposed method to enhance the precision of approximation. We propose an efficient algorithm for the coefficients design which consists of an eigenvalue estimation procedure derived from the random matrix theory, and a least-squarescurve fitting procedure that optimizes the coefficients from the eigenvalue estimates. solves a low-dimension overdetermined system of linear equations. Complexity analysis and simulation results show that the proposed eigen-based MIA method exhibits practically similar computational complexity while achieving substantial performance enhancement compared to other benchmark methods.

備註

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