TWI429207B - 基地台之變換域多用戶偵測及干擾抑制裝置 - Google Patents
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Description
本發明係與電信系統有關,特別是關於一種基地台之變換域多用戶偵測及干擾抑制裝置。
近年來,各種應用於電信系統的新資料傳輸技術正不斷地研發出來,例如分碼多重存取(Code Division Multiple Access,CDMA)、分頻多重存取(Frequency Division Multiple Access,FDMA)及正交分頻多工(Orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)等技術。
分碼多重存取(CDMA)是一種廣泛使用於不同的無線通訊技術之通道存取方法。一個資料通訊的基本觀念是允許不同的傳輸器同時透過一通訊通道傳送資訊。這使得不同的用戶能夠分享不同頻率的頻寬,稱之為多工(multiplexing)。分碼多重存取係採用一擴張光譜技術及一特殊的編碼條件(每一傳輸器被指派一編碼),致使多個用戶於相同的物理通道進行多工運作。
分頻多重存取(FDMA)是一種於多重存取協定中作為一通道協定之通道存取方法。分頻多重存取給用戶一個或多個頻帶或通道各自的分配。多重存取系統定位多用戶之間的存取。用戶亦可透過不同的方法分享存取,例如分時多工存取、分碼多重存取或分空間多重存取等。
正交分頻多工(OFDM)為一種用以作為數位多載子調變法的分頻多工法。大數量的緊密排列的正交次載子被用來承載資料。資料係被分為數個平行資料流或通道,每個平行資料流或通道係對應於一次載子。每個次載子係在低符號速率下以一傳統的調變條件進行調變,藉以使得總資料速率在相同的帶寬下能夠維持與傳統的單載子調變條件相似。
無論電信系統係採用分碼多重存取、分頻多重存取或正交分頻多工,既然傳統的耙式接收器係自不同用戶接收多個用戶訊號,多用戶偵測乃是不可或缺之重要步驟。然而,在實際應用中,當多用戶偵測應用於基地台時,顯得相當複雜,並且該些用戶訊號之間所產生之干涉現象相當嚴重,以致於傳統的耙式接收器的位元錯誤率(Bit-Error-Rate,BER)及區塊錯誤率(Block-Error-Rate,BER)的表現均很差。
因此,傳統的耙式接收器上述較差的表現亟需獲得改善,以增進電信系統的通訊品質。
本發明之一範疇在於提出一種基地台之變換域多用戶偵測及干擾抑制裝置,以改善上述問題。
根據本發明之第一具體實施例為一種分碼多重存取(Code Division Multiple Access,CDMA)變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器。於此實施例中,CDMA變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器包含一變換域多用戶訊號處理模組,並且該變換域多用戶訊號處理模組包含干涉抑制單元。變換域多用戶訊號處理模組自該等用戶設備接收複數個用戶訊號。
變換域多用戶訊號處理模組之干涉抑制單元於干涉抑制相期間係以該等用戶訊號中之一用戶訊號為準,並透過特定操作方法降低其他用戶訊號;變換域多用戶訊號處理模組於干涉消除相期間接收該等用戶訊號之估算結果,並根據估算結果重建接收訊號。
於實際應用中,該特定操作方法可以是一訊號子空間法(signal subspace method)、一最小均方誤法(minimum mean-square-error method)、一最小雜訊水平法(minimum noise level method)或一最小訊號-雜訊法(minimum signal-to-noise method)。該估算結果可包含一估算多路徑通道輪廓(estimated multi-path channel profile)或一用戶訊號能量。
根據本發明之第二具體實施例為一種分碼多重存取(CDMA)/正交分頻多工(OFDM)雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器。於此實施例中,該CDMA/OFDM雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器係應用於一電信系統,且該電信系統包含複數個用戶設備。該CDMA/OFDM雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器包含變換域多用戶訊號處理模組、分碼多重存取通道估算模組及正交分頻多工及/或單載波分頻多重存取通道估算模組。變換域多用戶訊號處理模組包含一干涉抑制單元。分碼多重存取通道估算模組耦接至變換域多用戶訊號處理模組;正交分頻多工及/或單載波分頻多重存取通道估算模組耦接至變換域多用戶訊號處理模組。
變換域多用戶訊號處理模組自該等用戶設備接收複數個用戶訊號,並判斷該等用戶訊號中之一用戶訊號為一分碼多重存取(CDMA)訊號、一正交分頻多工(OFDM)及/或單載波分頻多重存取(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access,SC-FDMA)訊號。
若該用戶訊號為該分碼多重存取訊號,該分碼多重存取通道估算模組執行一分碼多重存取通道估算;若該用戶訊號為該正交分頻多工及/或單載波分頻多重存取訊號,該正交分頻多工及/或單載波分頻多重存取通道估算模組執行一正交分頻多工及/或單載波分頻多重存取通道估算,並且變換域多用戶訊號處理模組於一變換域透過一訊號擷取法自該等用戶訊號中擷取出一所求的用戶訊號。
於實際應用中,該訊號擷取法可以是一訊號均衡法、一干涉抑制法或一干涉消除法。
相較於先前技術,本發明之變換域多用戶干涉抑制/消除接收器同時適用於CDMA及OFDM,並可大幅改善傳統僅能適用於CDMA而無法適用於OFDM之耙式接收器較差的位元錯誤率(BER)及區塊錯誤率(BLER)表現。因此,本發明之變換域多用戶干涉抑制/消除接收器可顯著地增進電信系統的通訊品質。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
本發明提出一種可同時適用於CDMA及OFDM的變換域多用戶干涉抑制/消除接收器,能夠大幅改善傳統耙式接收器較差的位元錯誤率(BER)及區塊錯誤率(BLER)表現。
根據本發明之第一具體實施例為一種分碼多重存取(Code Division Multiple Access,CDMA)變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器。請參照圖一,圖一係繪示本發明之第一具體實施例之CDMA變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器的功能方塊圖。
如圖一所示,CDMA變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器1包含(變換域)多用戶訊號處理模組10、通道估算模組11、轉換模組12,13,16,19及22、解調/用戶偵測模組14、解擴模組15、射頻/類比基帶模組17,20及23、天線18,21及24。值得注意的是,(變換域)多用戶訊號處理模組10包含干涉抑制單元100,並且射頻/類比基帶模組及天線的數目並不以此例為限。也就是說,此實施例中之用戶及用戶訊號的數目並無特定的限制。
於此實施例中,射頻/類比基帶模組17係耦接於轉換模組16及天線18之間;射頻/類比基帶模組20係耦接於轉換模組19及天線21之間;射頻/類比基帶模組23係耦接於轉換模組22及天線24之間;轉換模組16,19及22均耦接至多用戶訊號處理模組10;轉換模組12係耦接於多用戶訊號處理模組10與通道估算模組11之間;轉換模組13係耦接於多用戶訊號處理模組10與解調/用戶偵測模組14之間;解調/用戶偵測模組14係耦接於多用戶訊號處理模組10與解擴模組15之間;解擴模組15係耦接至多用戶訊號處理模組10。
於CDMA變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器1中,通道估算模組11係用以估算用戶訊號畸變的狀態並提供通道資訊至多用戶訊號處理模組10。轉換模組12,13,16,19及22係用以將用戶訊號轉換至特定的訊號空間。既然CDMA變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器1最重要的模組是(變換域)多用戶訊號處理模組10,接下來將就(變換域)多用戶訊號處理模組10進行詳細之介紹。
於此實施例中,(變換域)多用戶訊號處理模組10考慮到訊號強度、所有用戶之訊號的多路徑遮掩輪廓;在變換域中從所有天線資料流至額外用戶資料流;在變換域中藉由抑制、消除及補償其他用戶訊號得到所有天線資料流。實際上,用戶包含了手持裝置及基地台。值得注意的是,(變換域)多用戶訊號處理模組10的輸出包含在變換域的複數個資料流,並且每個資料流對應於變換域內複數個用戶中之一用戶。
既然多用戶訊號處理模組10包含干涉抑制單元100,因此,於干涉抑制相期間,(變換域)多用戶訊號處理模組10之干涉抑制單元100係以變換域內之該等用戶訊號中之一用戶訊號為準,並透過不同方式降低其他用戶訊號,例如訊號子空間法(signal subspace method)、最小均方誤法(minimum mean-square-error method)、最小雜訊水平法(minimum noise level method)或最小訊號-雜訊法(minimum signal-to-noise method)等。
不只是干涉抑制相而已,(變換域)多用戶訊號處理模組10亦可運作於干涉消除相。於干涉消除相期間,(變換域)多用戶訊號處理模組10自解調/用戶偵測模組14或解擴模組15接收該等用戶訊號之一估算結果,並根據該估算結果於變換域中使用估算的多路徑通道輪廓或用戶訊號能量重建接收訊號。因此,CDMA變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器1可大幅改善傳統耙式接收器較差的位元錯誤率(BER)及區塊錯誤率(BLER)表現。
根據本發明之第二具體實施例為一種分碼多重存取(CDMA)/正交分頻多工(OFDM)雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器。請參照圖二,圖二係繪示本發明之第二具體實施例之CDMA/OFDM雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器的功能方塊圖。
如圖二所示,CDMA/OFDM雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器3包含(變換域)多用戶訊號處理模組30、轉換模組31,36,40,44及48、CDMA通道估算模組32、OFDM通道估算模組33、OFDM解調模組34、OFDM解多工器35、解碼模組37、CDMA解調/用戶偵測模組38、解擴模組39、OFDM循環字首移除模組41,45及49、射頻/類比基帶模組42,46及50以及天線43,47及51。並且,(變換域)多用戶訊號處理模組30包含干涉抑制單元300。
於此實施例中,射頻/類比基帶模組42係耦接於OFDM循環字首移除模組41與天線43之間;OFDM循環字首移除模組41耦接至轉換模組40;射頻/類比基帶模組46係耦接於OFDM循環字首移除模組45與天線47之間;OFDM循環字首移除模組耦接至轉換模組44;射頻/類比基帶模組50係耦接於OFDM循環字首移除模組49與天線51之間;OFDM循環字首移除模組49係耦接於轉換模組48與解擴模組39之間。
值得注意的是,轉換模組40,44及48均耦接至(變換域)多用戶訊號處理模組30;CDMA通道估算模組32耦接至轉換模組31;轉換模組31耦接至(變換域)多用戶訊號處理模組30;(變換域)多用戶訊號處理模組30分別耦接至OFDM通道估算模組33、OFDM解調模組34及轉換模組36;OFDM通道估算模組33耦接至(變換域)多用戶訊號處理模組30;OFDM解調模組34分別耦接至CDMA通道估算模組32、OFDM通道估算模組33及OFDM解多工器35;OFDM解多工器35耦接至解碼模組37;解擴模組39耦接至解碼模組37;轉換模組36耦接至CDMA解調/用戶偵測模組38;CDMA解調/用戶偵測模組38耦接至解擴模組39。
於此實施例中,CDMA/OFDM雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器3將會根據訊號以已知的順序執行幀的同步。接著,CDMA/OFDM雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器3分別執行時間同步與頻率偏移估算。若接收到的用戶訊號為分碼多重存取(CDMA)訊號,則CDMA通道估算模組32將會根據指示或偵測到的資料執行一CDMA通道估算,然後轉換模組31即會執行訊號轉換。接下來,(變換域)多用戶訊號處理模組30將會執行訊號均衡、干涉抑制、干涉消除或其他能夠於變換域內擷取所需訊號之方法。當該訊號經過轉換模組36的轉換之後,CDMA解調/用戶偵測模組38對該訊號進行解調處理,並且解擴模組39對其進行解多工處理。最後,該訊號將會由解碼模組37進行解碼。實際上,解碼模組37亦可以是解交錯(de-interleaving)或解穿刺(de-puncturing)模組,用以分別對該訊號執行解交錯或解穿刺處理。
若該訊號為正交分頻多工(OFDM)訊號,OFDM估算模組33將會根據指示或偵測到的資料執行一OFDM通道估算,接著,(變換域)多用戶訊號處理模組30將會執行訊號均衡、干涉抑制、干涉消除或其他能夠於變換域內擷取所需訊號之方法以自該等用戶訊號中擷取出一所求的用戶訊號。之後,OFDM解調模組34將會對該訊號執行解調處理,並且OFDM解多工器35會對其進行解多工處理。最後,該訊號將會由解碼模組37進行解碼。實際上,解碼模組37亦可以是解交錯或解穿刺模組,用以分別對該訊號執行解交錯或解穿刺處理。
於實際應用中,該訊號亦可能是單載波分頻多重存取(SC-FDMA),並無特定之限制。此外,雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器3亦可同時適用於LTE及CDMA型式之訊號或其他無線訊號,其運作步驟與上述類似,於此不另行贅述。
相較於先前技術,本發明之變換域多用戶干涉抑制/消除接收器同時適用於CDMA及OFDM,並可大幅改善傳統僅能適用於CDMA而無法適用於OFDM之耙式接收器較差的位元錯誤率(BER)及區塊錯誤率(BLER)表現。因此,本發明之變換域多用戶干涉抑制/消除接收器可顯著地增進電信系統的通訊品質。
藉由以上較佳具體實施例之詳述,係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神,而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地,其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
1‧‧‧CDMA變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器
10、30‧‧‧多用戶訊號處理模組
100、300‧‧‧干涉抑制單元
15、39‧‧‧解擴模組
11‧‧‧通道估算模組
14‧‧‧解調/用戶偵測模組
12~13、16、19、22、31、36、40、44、48‧‧‧轉換模組
17、20、23、42、46、50‧‧‧射頻/類比基帶模組
18、21、24、43、47、51‧‧‧天線
3‧‧‧CDMA/OFDM雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器
32‧‧‧CDMA通道估算模組
33‧‧‧OFDM通道估算模組
34‧‧‧OFDM解調模組
35‧‧‧OFDM解多工器
37‧‧‧解碼模組
38‧‧‧CDMA解調/用戶偵測模組
41、45、49‧‧‧OFDM循環字首移除模組
圖一係繪示本發明之第一具體實施例之CDMA變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器的功能方塊圖。
圖二係繪示本發明之第二具體實施例之CDMA/OFDM雙模式變換域多用戶干涉抑制/消除接收器的功能方塊圖。
1...CDMA變換域多用戶線性干涉抑制/消除接收器
10...多用戶訊號處理模組
100...干涉抑制單元
11...通道估算模組
14...解調/用戶偵測模組
18、21、24...天線
15...解擴模組
12、13、15、16、19、22...轉換模組
17、20、23...射頻/類比基帶模組
Claims (5)
- 一種變換域多用戶偵測及干擾抑制裝置,應用於一電信系統,該電信系統包含複數個用戶設備,該變換域多用戶偵測及干擾抑制裝置包含:一變換域多用戶訊號處理模組,包含一干涉抑制單元,該變換域多用戶訊號處理模組自該等用戶設備接收複數個用戶訊號,並判斷該等用戶訊號中之一用戶訊號為一分碼多重存取(CDMA)訊號或一正交分頻多工(Orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)訊號;一分碼多重存取通道估算模組,耦接至該變換域多用戶訊號處理模組;以及一正交分頻多工通道估算模組,耦接至該變換域多用戶訊號處理模組;其中該變換域多用戶訊號處理模組之該干涉抑制單元於一干涉抑制相期間係以該等用戶訊號中之一用戶訊號為準,並透過一特定操作方法降低其他用戶訊號;該變換域多用戶訊號處理模組於一干涉消除相期間接收該等用戶訊號之一估算結果,並根據該估算結果重建接收訊號;若該用戶訊號為該分碼多重存取訊號,該分碼多重存取通道估算模組執行一分碼多重存取通道估算;若該用戶訊號為該正交分頻多工訊號,該正交分頻多工通道估算模組執行一正交分頻多工通道估算;該變換域多用戶訊號處理模組於一變換域透過一訊號擷取法自該等用戶訊號中擷取出一所求的用戶訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之變換域多用戶偵測及干擾抑制裝置,其中該特定操作方法係一訊號子空間法(signal subspace method)、一最小均方誤法(minimum mean-square-error method)、一最小雜訊水平法(minimum noise level method)或一最小訊號-雜訊法(minimum signal-to-noise method)。
- 如申請專利範圍第1項所述之變換域多用戶偵測及干擾抑制裝置,進一步包含:一解調/用戶偵測模組(demodulation/user detection module),耦接至該變換域多用戶訊號處理模組,該等用戶訊號之該估算結果係自該解調/用戶偵測模組傳送至該變換域多用戶訊號處理模組。
- 如申請專利範圍第1項所述之變換域多用戶偵測及干擾抑制裝置,進一步包含:一解擴模組(despreading module),耦接至該變換域多用戶訊號處理模組,該等用戶訊號之該估算結果係自該解擴模組傳送至該變換域多用戶訊號處理模組。
- 如申請專利範圍第1項所述之變換域多用戶偵測及干擾抑制裝置,進一步包含:一通道估算模組,用以產生一通道估算結果;以及一轉換模組,耦接於該變換域多用戶訊號處理模組與該通道估算模組之間,用以對該通道估算結果進行轉換,並將轉換後的通道估算結果傳送至該變換域多用戶訊號處理模組。
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