CN1706110A - 用于多速率cdma链接的降低复杂度的mmse多用户检测 - Google Patents

Abstract

一个用于解码多速率CDMA信号的系统。此系统的一个方面中包括一个用于基于解码包括高速率用户和低速率用户的输入信号来产生高速率输出的高速率检测器。第二阶对此高速率输出应用第一线性变换来产生第二阶输出。第三阶对第二阶输出应用第二线性变换来产生解耦低速率用户输出和解耦实际高速率用户输出。

Description

用于多速率CDMA链按的降低复杂度的MMSE多用户检测

                          技术领域

本发明的一个方面涉及多速率码分多址(CDMA)检测系统。

                          发明背景

直至最近，传统CDMA检测已经通过使用单个用户检测器来实现了，其中每个用户通过匹配的滤波(相关)接收器被分别检测。每个用户的检测无需考虑其他同信道用户的存在即可完成。

最近，无线通信发展出了多用户检测。在多用户检测中，多用户的信息(如码元、时序、信道等)被共同地使用来更好地检测每个单个用户。传统的最小均方差(MMSE)多用户检测较之传统CDMA检测能提供重大的性能改进，但是有增加接收器复杂度的成本。在传统符号等级的MMSE多用户检测中，求均方差最小值的线性变换可应用于针对单速率系统的每个用户的传统检测器输出，以解耦同信道的干扰用户。标准MMSE线性变换的计算可包括一个矩阵求逆，在此矩阵的阶数和用户的数目是成比例的。当矩阵阶数增加时，逆矩阵的计算变得更加复杂。

在多速率系统中，高速率数据用户以低速率用户的数据速率的M倍数运作，看来像传统MMSE检测器作为M个低速率用户，导致矩阵阶数的很大增加并造成计算复杂度。换句话说，MMSE线性变换可把每个低速率符号时间间隔应用于来自低速率用户符号时间间隔中发生的所有用户的所有符号的传统检测器输出。

                          附图简述

图1显示了多用户检测器一个实施例的方框图。

图2显示了多用户检测器中输入信号的演示图。

图3A显示了符号等级检测器一个实施例的流程图。

图3B显示了可由符号等级检测器检测的接收到的信号的时序图。

图4A显示了示范多速率系统的演示图。

图4B显示了多用户检测器一个实施例的方框图。

图5显示了多用户检测器一个实施例的运行流程图。

图6A显示了多速率系统另一个实施例的演示图。

图6B显示了多用户检测器另一个实施例的方框图。

图7显示了多用户检测器一个实施例的运行流程图。

图8显示了包括多用户检测器的无线装置的方框图。

各个附图中类似参考符号指示类似的单元。

                          详细描述

图1显示了一个用于在多速率DS-CDMA通信系统的接收信号16中检测数据的检测器10。接收信号16中的信道可通过传统检测器18(相关器库，即匹配的滤波器)使用信道的码元波形解扩。检测器10在降低的观测时间间隔14使用MMSE处理12来检测接收信号16中一个或多个数据用户17。接收信号16可包括具有用户速率范围的数据用户。例如，在具有两个用户速率的系统中，可在低速率用户前面检测到高速率用户，或者低速率用户本身被检测到。在符号等级12a和芯片等级12b都可执行MMSE处理12。对于符号等级MMSE处理来说，传统检测器18的软符号输出被传递到MMSE处理器12a。对于芯片等级MMSE处理来说，接收信号被直接传递到MMSE处理器12b。

使用降低的观测间隔变换更少的处理符号，能很大地减少MMSE处理的复杂度。下行链路扩频码元

因为其能降低多用户检测的复杂度的特性，检测器10能检测包括所选扩频码元的信号。这样的扩频码元用于第二和第三代CDMA下行链路系统中，他们的特性能如下面对两个用户速率系统所描述的。假定我们有一个系统，低速率用户以扩频因子 ${\mathrm{SF}}_L=2^{m_L}$ (即符号间隔和码字是2^mL芯片)为特征，高速率用户以扩频因子 ${\mathrm{SF}}_H=2^{m_H}$ (即符号间隔是2^mH芯片)为特征，在此m_L＞m_H；那么在2^mH长度芯片的高速率符号时间间隔中将达到2^mL-mH低速率用户，其在信号变化中具有相同高速率(2^mH长度)码字。

通过利用上述的扩频码元的特性高达2^mL-mH的低速率用户能折叠到“相同”或“有效”的高速率用户。这样做允许降低内在MMSE线性多用户检测中的矩阵操作的维度。

上述的扩频因子特性在用于作为3GPP第三代宽带CDMA蜂窝系统的下行链路扩频码元的正交可变扩频因子(OVSF)码元中体现：

$\left[\begin{array}{c}{c}_{2^n,0}\\ c_{2^n,1}\\ c_{2^n,2}\\ \·\\ \·\\ \·\\ c_{2^n,2^n-1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{c}_{2^n,0}& c_{2^n,0}\\ c_{2^n,0}& {-c}_{2^n,0}\\ c_{2^n,1}& c_{2^n,1}\\ c_{2^n,1}& {-c}_{2^n,1}\\ & \\ c_{2^{n-1},2^{n-1}-1}& c_{2^{n-1},2^{n-1}-1}\\ c_{2^n,2^n-1}& -c_{2^{n-1},2^{n-1}-1}\end{array}\right]$     等式1a

在此，c_2n，i可利用具有扩频因子2ⁿ的第i个扩频码元，(2ⁿ长度的向量)，且在此c_1，0＝1。为了在低速率系统中有效分配上面的码元，用户码元按照图2中所示的树型结构20分配。

如果树型20的任何节点被分配给一个用户，则该节点下面就没有节点可以被利用。因此，用户码元分配被分组在最小可能子树结构中。现今在IS-95CDMA和CDMA2000下行链路上使用的正交沃尔什扩频码元基本等同于上述的码元。在此描述的码元还具有正交特性。然而，在多路径的情况下，正交特性会被部分丢失，因为多路径组成部分之间的码字没有被时序定位。此外，正交性在不同单元的下行链路信号之间可能无效。

等式1a根据长度2^n-1的码元定义了长度2ⁿ的下行链路扩频码元。对于任意的m_L＞m_H扩展这个等式：

$j=\mathrm{1,2}\·\·\·,2^{m_H}$       等式1b

$i=\mathrm{1,2},\·\·\·,2^{m_L-m_H}$

在此

是大小为2^mL-mH的沃尔什—哈达马德矩阵变换的一列，(H′_i，1∈±1)。(在此值得注释的是，x′在此将被用于表示x的共轭转置。)因此，对于每个扩频因子2^mH码元，如g_2mH，j能产生高达长度2^mL(扩频因子)的2^mL-mH码字。这里再次阐述了上述的码元特性。

基于上述讨论，K_L低速率用户码字能从单个高速率用户码字中通过下面的简单矩阵运算产生：

               等式1c

$=\left[\begin{array}{ccc}\left[g_{2^{m_H},j}\right]& & 0\\ & \left[g_{2^{m_H},J}\right]& \\ 0& & \left[g_{2^{m_H},J}\right]\end{array}\right]H_{K_L}$

在此，H_KL是一个包含2^mL-mH阶的沃尔什—哈达马德变换的K_L列的矩阵，D(g_2mH，j)包含2^mL-mH列，每个连续的列包含相同的由附加的2^mH芯片下变换的扩频因子2^mH码元。

系统中用户速率的数量会广泛到可能速率的任意数量。换句话说，对于m_i＞m，扩频因子2^m的单个扩频码元能产生：长度2^m1的2^m1-m码元、长度2^m2的2^m2-m码元等。类似地，通过把信息截断为长度2^m的较小的观测间隔，高达扩频因子2^m1的2^m1-m用户映射到(“折叠到”)扩频因子2^m的单个“有效”高速率用户，高达扩频因子2^m2的2^m2-m用户映射到(“折叠到”)扩频因子2^m的单个“有效”高速率用户，等等。

实施例描述了限制的情况，其中检测器检测包括两个用户速率的接收信号：高速率(扩频因子2^mH)和低速率(扩频因子2^mL)。可以理解的是接收信号中会包括实际上是无限数量的用户。

STAP和FEC

在此描述的接收器方法包括多天线空时自适应处理(STAP)和前向纠错码元(FEC)。因此，在此描述的接收器算法能被前端的STAP处理抢先(如线性变换能在不同天线的STAP组合接收到信号流之后被应用)。接收器算法还能和FEC码元一起被使用，这样在此讨论的线性变换对已编码的符号流提供了改善的软数值，其将接着被传入FEC解码器来恢复信息比特。

干扰消除

在此描述的接收器方法可结合干扰消除方法使用。例如，在此描述的算法输入能包括干扰消除算法的输出，在此接收到的信号(在芯片等级处理的情况下)或传统检测器输出(在符号等级处理的情况下)是首先清除某些干扰信号，即干扰被估算并减除。可替换地，干扰还可能在此处描述的接收器算法的输出中被估算并减除。

多速率多用户系统和符号等级处理

图3A显示了根据本发明原理的符号等级检测器30的一个方面。符号等级检测器30包括三个阶段来检测高速率和低速率用户。第一个阶段是在高符号速率应用于接收到的信号的高速率检测器32，从而处理低速率用户和高速率用户。由于早些描述的扩频因子特性，多个低速率用户在高速率处理间隔中折叠到单个“有效”高速率用户中。高速率检测器32为实际高速率用户和有效高速率用户产生软输出。高速率检测器32可以是任何线性滤波器包括相关器库和匹配滤波库(即对每个用户的传统检测器)。

第二阶34对第一阶的高速率输出应用高速率线性MMSE变换来为高速率用户和有效高速率用户产生新的软输出，在此这些输出将彼此解耦到一定程度。线性MMSE变换适用于使实际发送的符号和变换的输出之间的均方差最小。为了解耦嵌入在有效高速率用户输出中的低速率用户数据，然后第三阶36在低速率时间间隔上对第二阶34的有效高速率软输出组应用线性MMSE变换。第二阶34和第三阶36中的一个还可能是任何线性检测器。第二阶34和第三阶36中的功能可在不同实施例中交换。

图3B显示了可由符号等级检测器30检测的一个接收到信号的时序图。示范所接收到的信号显示了一个3用户同步系统，在此两个用户37a和37b的码元波形有扩频因子4，第三个用户39的码字有扩频因子2，(即第三个用户有着前2个用户两倍的数据速率)。低速率用户37a和37b的符号时间是T₀，高速率用户39的符号时间是T₀/2。对于一个T₀的观测时间间隔，接收到信号可以如此写为：

r＝GAd+n

$=\left[\begin{array}{cc}\left[g_1\right]\left[g_2\right]\left[g_{3A}\right]& \left[0\right]\\ \left[0\right]& \left[g_{3B}\right]\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}{A}_1& 0& 0& 0\\ 0& A_2& 0& 0\\ 0& 0& A_{3A}& 0\\ 0& 0& 0& A_{3B}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{d}_1\\ d_2\\ d_{3A}\\ d_{3B}\end{array}\right]+n$     等式2a

在此，g_i是符号i的码字，同样传统检测器的输出能写为：

y＝RAd+z

$=\left[\begin{array}{cccc}1& {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{1,2}}& {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{1,3}A}& {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{1,3}B}\\ {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{2,1}}& 1& {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{2,3}A}& {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{2,3}B}\\ {\mathrm{\ρ}}_{3A,1}& {\mathrm{\ρ}}_{3A,2}& 1& 0\\ {\mathrm{\ρ}}_{3B,1}& {\mathrm{\ρ}}_{3B,2}& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}{A}_1& 0& 0& 0\\ 0& A_2& 0& 0\\ 0& 0& A_{3A}& 0\\ 0& 0& 0& A_{3B}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{d}_1\\ d_2\\ d_{3A}\\ d_{3B}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ z_{3A}\\ z_{3B}\end{array}\right]$   等式2b

在此ρ_i，j是符号i和j码字之间的相关。所有用户的符号能通过对这些输出应用线性变换来恢复。例如，如果我们用解相关检测器，则我们为每个用户符号获得下面的软输出：

y_dec＝Ad+z_dec                                        等式3

在此值得注释的是，在这种情况下，存在一个同步信道，T₀是最佳检测所需的理想观测时间间隔。

可替换地，对次最佳降低复杂度的检测可使用较小的观测时间间隔。如果观测时间间隔是T₀/2，对于第一个时间间隔来说：

y[1]＝R[1]A[1]d[1]+z[1]

$=\left[\begin{array}{ccc}1& {\mathrm{\ρ}}_{1A,2A}& {\mathrm{\ρ}}_{1A,3A}\\ {\mathrm{\ρ}}_{2A,1A}& 1& {\mathrm{\ρ}}_{2A,3A}\\ {\mathrm{\ρ}}_{3A,1A}& {\mathrm{\ρ}}_{3A,2A}& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}{A}_1& 0& 0\\ 0& A_2& 0\\ 0& 0& A_{3A}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{d}_1\\ d_2\\ d_{3A}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ z_{3A}\end{array}\right]$          等式4

且类似的等式也能对第二个时间间隔写出。

对于每个T₀/2时间间隔，可分别应用线性变换来降低MAI并恢复数据。对于高速率用户来说，在每个时间间隔恢复一个符号。对于低速率用户来说，在每个时间间隔恢复半个符号，它们之间的最高比例组合可用来产生一个符号估算。例如，如果一个解相关检测器方法被用于图3B的两个时间间隔，则

y_dec[1]＝R[1]^-1+y[1]           等式5

y_dec[2]＝R[2]^-1+y[2]

用户1的符号能从下面等式恢复：

${\hat{d}}_1=\mathrm{sgn}\{\frac{y_{\mathrm{dec}}[1{]}_1}{R{{\left[1\right]}^{-1}}_{\mathrm{1,1}}}+\frac{y_{\mathrm{dec}}{\left[2\right]}_1}{R{{\left[2\right]}^{-1}}_{\mathrm{2,2}}}\}$   等式6

在此，下标是数组/矩阵的索引，[j]指的是时间间隔j。尽管这个方法是次最佳的，但是通过降低我们观测时间间隔的大小(即在高速率用户速率上操作)，我们降低了阶数R从等式7中的4降低为等式10中的3。因为矩阵转置增加N³阶的复杂度，在此N是矩阵的阶数。在此，这个降低了我们也降低了线性多用户检测器的复杂度，并降低了对高速率用户检测延迟T₀/2。对于数据速率是最低速率用户许多倍的高速率用户来说，节省的复杂度会是巨大的。例如，在一个双速率系统中高速率用户是低速率用户数据速率的M倍，对每个高速率用户选择上面描述的高速率解相关器在观测时间间隔(也是相关矩阵R的维度)中降低干扰符号M-1。

在此值得注释的是，作为在等式6圆括号中使用数量符号，即做“硬决定”的替换，我们能传递其“软”值到解码器来做FEC解码。对编码后的符号改进的“软决定”接着能导致对下面信息位的改进解码。

接收到的信号模拟

假定长度(扩频因子)2^mH芯片的单个扩频码元被用于产生长度(扩频因子)2^mL芯片的K_L用户码元，如等式1c中描述的，在此(不失一般性) $K_L\≤2^{m_L-m_H}.$ 还假定存在扩频因子2^mH的K_H高速率用户，且一般地，也有一个另外蜂窝用户，(它将用下标“oc”指定)。在此描述的模拟也适应多个另外蜂窝用户。因此，接收到的信号能表达为：

$r={\left[\begin{array}{cccc}r[1{]}^T& r{\left[2\right]}^T& \·\·\·& r{\left[2^{m_H-m_L}\right]}^T\end{array}\right]}^T$  等式7

在此r[j]是第j个2^mH芯片子时间间隔中接收到信号芯片采样的数组，且它能被表达为：

$r\left[j\right]=\left[\begin{array}{cccccc}{g}_{2^{m_H}}^{\left(L\right)}& g_{2^{m_H},1}& g_{2^{m_H},2}& \·\·\·& g_{2^{m_H},K_H}& g_{\mathrm{oc}}\end{array}\left[j\right]\right]\left[\begin{array}{c}\underset{i=1}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i^{\left\{L\right\}}{d}_i^{\left\{L\right\}}{H}_{K_L,i,j}^{\′}\\ A_1^{\left(H\right)}\left[j\right]d_1^{\left(H\right)}\left[j\right]\\ A_2^{\left(H\right)}\left[j\right]d_2^{\left(H\right)}\left[j\right]\\ \·\\ \·\\ \·\\ A_{K_H}^{\left(H\right)}\left[j\right]d_{K_H}^{\left(H\right)}\left[j\right]\\ A_{\mathrm{oc}}\left[j\right]d_{\mathrm{oc}}\left[j\right]\end{array}\right]+n\left[j\right]$   等式8

＝G[j]x[j]+n[j]

在此A_i ^(L)和d_i ^(L)分别是第i个低速率用户的振幅和数据；A_i ^(H)[j]和d_i ^(H)[j]分别是在第j个2^mH芯片子时间间隔中第i个高速率用户的振幅和数据；G[j]是阶数的码元矩阵，每列包含不同的码字；g_2mH ^(L)是任意的扩频因子2^mH×(K_H+2)种子码元，用于产生K_L扩频因子2^mL低速率用户码元，如等式1c(尽管 $g_{2^{m_H}}^{\left(L\right)}\∉g_{2^{m_H},1}\·\·\·g_{2^{m_H},K_H}$ )；另外蜂窝区用户码元，g_oc[j]，基于子时间间隔j，因为这里假定蜂窝区内用户不享有上述的码元特性；n[j]在第j个高速率子时间间隔上包含噪音采样。正如所看到的，低速率用户能模拟为单个有效高速率用户，(从等式1c得出)。

一个替代的模拟其他蜂窝用户的方法可能有助于对每个基站利用分开的码元矩阵。这里，

$G\left[j\right]=\underset{b}{\overset{\mathrm{numBS}}{\mathrm{\Σ}}}{G}_b\left[j\right]$

这个方法允许较小的矩阵。它特别有助于后面要描述的芯片等级处理方法，在此在不同基站的码元矩阵之间的截项能在缺少软切换的情况下被忽略，(由于芯片等级MMSE变换的结构以及因为数据几乎是不相关的)。

在此值得注释的是，这里描述的模拟直接扩展到 $K_L>2^{m_L-m_H}$ 的情况，或者低速率用户码元不都分享相同种子2^mH码元的情况，(即低速率用户码元在图2中描述的码元树的扩频因子2^mH层级上不分享相同的根节点)。在这种情况下低速率用户将简单地匹配超过一个有效高速率用户。因此，不失一般性地，我们在此能关注所有用户从一个单个的高速率种子码字获得 $K_L\≤2^{m_L-m_H}$ 的情况。

匹配滤波器输出，符号等级处理

匹配滤波器(即相关器)的输出为所有用户在第j时间间隔输出，可以表达为：

y[j]＝G′[j]r[j]                                    等式9

    ＝G′[j]G[j]x[j]+G′[j]n[j]

    ＝R[j]x[j]+z[j]

在此G[j]和x[j]在等式8中定义，且R[j]＝G′[j]G[j]是相关矩阵，(其是共轭对称的)。再次，G′是G的转置矩阵。等式9提供对K_H高速率用户、有效高速率用户(表示折叠的低速率用户)和其他蜂窝用户的软传统检测器输出。

多路径

另外一个实施例涉及多路径。模拟可以方便地扩展到适应多路径信道。等式8和9能修改来定义码元矩阵G[j]。为了结合多路径，码元矩阵表达为：

$G\left[j\right]=\underset{P=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}C{\left[j\right]}_{P}W{\left[j\right]}_P$  等式10

在此W[j]_p是一个包含对于多路径p在高速率子时间间隔j中所有用户的复杂信道权的对角矩阵。列G[j]_p包含根据路径p的相关时序垂直转变码元数组。换句话说，这本质上卷积信道脉冲响应的每个码字来获得一个新的“等价”码字。在此值得注释的是，如果所有信号起始于相同点，如在蜂窝间蜂窝下行链路中，则所有用户将具有相同的复杂信道权；在这种情况中等式10中的W[j]_p将是一个标量。

在此值得注释的是，这个处理多路径的方法还应用于任何异步用户信号，(如其他蜂窝用户)，在此相应的码字根据其相关延迟简单地在它码元矩阵列中垂直转换。

非整数芯片延迟

上面系统模拟的数组是基于芯片空间采样定义的。然而，模拟也同样应用于子芯片空间采样。这允许我们在路径或用户之间对在实际多路径情况中发生的非整型芯片延迟模拟。这个方法的最后阶段是许多数组和矩阵的阶数很大地增加，这增加了计算复杂度。

为了在芯片空间采样工作而仍旧对非整型芯片延迟模拟，码字能通过直接插入法接近芯片空间采样数值：

$g_p=\underset{n=-N/2}{\overset{N/2}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{Int}}(n,{\mathrm{\θ}}_p)*w_p*g_{p,n}$  等式11

在此，g_p是对应于单个路径p的某个码元数组，具有复杂信道权w_p；N+1是插入法中使用的接头数量；h_Int(n，θ_p)是在适当地抽样偏移相位θ_p的芯片空间插入滤波器接头采样(来自主要采样空间插入滤波器)；g_p，n是按时转换n芯片的g_p码元数组。在此值得注释的是，芯片空间码字被认为是几个芯片空间“虚”路径的线性和，延迟和加权使接近主要非芯片空间码字抽样。

边界作用

如先前指示的，降低观测时间间隔至一个符号，(可能仅恰好是一个高速率符号间隔)，导致性能降级，因为重叠的符号不是完全地开始生效，且邻近的符号被完全忽略，(通常称之为“边界作用”)。这个降级会尤其在多路径延迟剖面很大的地方经历，且一个路径的符号足够重叠另一个路径的一个或多个先前的/接连的符号。

因此，能增加观测时间间隔来改善性能，并优化性能和复杂度之间的冲突。

通过修改等式8中的码元矩阵G[j]和数据数组x[j]，在这部分描述的系统模拟直接扩展到一个较大的观测窗口。例如，如果观测窗口被扩展到考虑一个高速率先前符号，和一个接连的高速率符号，则接收到的信号现在能表达为：

$r\left[j\right]=\left[\begin{array}{ccc}\left[G\right[j\left](-1)\right]& 0& 0\\ 0& \left[G\right[j\left]\left(0\right)\right]& 0\\ 0& 0& \left[G\right[j\left](+1)\right]\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\left[j\right](-1)\\ x\left[j\right]\left(0\right)\\ x\left[j\right](+1)\end{array}\right]+n\left[j\right]$                     等式12

＝G[j]x[j]+n[j]

在此，G[j](-1)、G[j](0)和G[j](+1)包含对应于期望的符号间隔之前观测窗口间隔的码元波形，分别地等同于所期望的符号间隔，及接连所期望的符号间隔。在此值得注释的是，G[j](-1)和G[j](+1)列中的码元数组不必扩展到整个符号间隔一在每个方向的观测时间间隔窗口的扩展在整型符号递增中是不必做的。

较高速率用户

到现在，模拟已经被描述为这样，没有用户在比用于建立处理时间间隔的速率更高的速率。然而，模拟也能够轻易地扩展来适应较高速率用户。例如，假定高速率处理时间间隔是2^mH芯片，但存在符号间隔等于2^mH2在此 $2^{m_{H2}}=2^{m_H}/N$ 的更高速率用户，(即符号速率N倍高，或等价的，符号时间间隔N倍小)。把这个高速率用户结合到等式8的模拟中将简单地意味着往G[j]增加N列，(每个接连的较高速率码字用2^mH2芯片转换下来)：

在x[j]附加的N值对应于在高速率处理时间间隔中出现的N较高速率符号。

图4A和4B显示另一个检测器50的一个方面。图4A显示了一个示范多速率系统的演示图，其中二个低速率用户40a-40b折叠到有效高速率用户41中。系统还包括一个实际高速率用户42。示范系统被限制为仅仅3个用户，从而改善检测器50描述的清晰度。检测器50不限于任何数量的低速率用户和高速率用户。低速率用户40a-40b每个都具有扩频因子4，而实际高速率用户42具有扩频因子2。低速率用户40a-40b中每个的符号时间是T₀，高速率用户42的符号时间是T₀/2。

图4B显示了检测器50的一个方面。通过对第j高速率子区间应用MMSE标准形式(即，“高速率”MMSE检测器)，可以检测到高速率用户。对检测用户可以应用符号等级处理和芯片等级处理。对于符号等级处理来说，检测器可以包括高速率检测器52来从接收到的信号中产生软输出。MMSE检测器54作为第二阶运行，线性检测器56作为第三阶运行。MMSE检测器54对针对单个高速率符号时间间隔的软输出应用线性变换，来解耦实际且有效的高速率用户，获得针对每个高速率用户的改善了的软符号输出。MMSE检测器54的实际高速率用户输出的每个表示对应于实际高速率用户的检测到的数据的软输出。MMSE检测器54的有效高速率用户输出表示潜在折叠的低速率用户的组合。

对于芯片等级处理来说，检测器50可以不包括高速率检测器52。替代地，MMSE检测器54对输入信号直接应用MMSE线性变换。

高速率用户符号等级处理

为了让每个用户获得改善后的软符号输出，可以对传统检测器软符号输出应用MMSE线性变换。对每个子区间L[j]应用的MMSE线性变换是通过求MSE的最小值获得。

E|x[j]-L[j]y[j]|²                    等式13

下面的公式推导忽略对子区间的涉及。

E|x-Ly|²＝E|(x-Ly)′(x-Ly)|＝E|(x′(I-R′L′)-n′GL′)((I-LR)x-LG′n)|

        ＝E|(x′(I-R′L′)((I-LR)x+n′GL′LG′n)|

        ＝Tr[((I-R′L′)((I-LR) xx′+σ²GL′LG′)]

        ＝Tr[I+RL′LRP-RL′P-LRP+σ²RL′L]

                                                                      等式14

在此E(.)和上划线指的是期望值操作，Tr(.)指的是轨迹(矩阵的)。关于L[j]产值求最小值上面的表达式：

L[j]＝(R[j]+σ²P[j]^-1)^-1               等式15

在此P[j]是幂的对角矩阵，可以显示为

P[j]＝E(x[j]x[j]′)

$=\mathrm{diag}\left(\begin{array}{cccccc}\underset{i=1}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_i^{\left(L\right)}\right|}^2& {\left|A_1^{\left(H\right)}\right[j\left]\right|}^2& {\left|A_2^{\left(H\right)}\right[j\left]\right|}^2& \·\·\·& {\left|A_{K_H}^{\left(H\right)}\right[j\left]\right|}^2& {\left|A_{\mathrm{oc}}\right[j\left]\right|}^2\end{array}\right)$    等式16

上面等式中的隐式是假设的所有项都无关联，(即所有用户的数据都彼此无关联)。这个假设导致矩阵P[j]的对角线特征标。然而这个假设不真实，在大量情况下：(1)如果在基站之间存在软切换用户，那么某些数据流是相同的，或(2)如果处理时间间隔延长到比单个高速率符号更长，那么对于多个高速率子区间来说低速率用户数据将是相同的。为了考虑到边界作用，我们可以延长处理时间间隔到比单个高速率符号时间间隔更长，或者我们可以简单作来考虑多路径延迟展开，其导致高速率符号彼此延长和折叠。在这些情况下，x[j]中的某些项可以彼此关联，因此P[j]不再是对角矩阵。作为一个例子，我们认为观测时间间隔考虑一个前面的符号和一个后面连续的符号的至少一部分，(但没有软切换)。在此，等式12和16可以重新写为：

$P\left[j\right]=\left[\begin{array}{ccc}\stackrel{\‾}{x\left[j\right](-1)x\left[j\right]{(-1)}^{\′}}& \stackrel{\‾}{x\left[j\right](-1)x\left[j\right]{\left(0\right)}^{\′}}& \stackrel{\‾}{x\left[j\right](-1)x\left[j\right]{(+1)}^{\′}}\\ \stackrel{\‾}{x\left[j\right]\left(0\right)x\left[j\right]{(-1)}^{\′}}& \stackrel{\‾}{x\left[j\right]\left(0\right)x\left[j\right]{\left(0\right)}^{\′}}& \stackrel{\‾}{x\left[j\right]\left(0\right)x\left[j\right]{(+1)}^{\′}}\\ \stackrel{\‾}{x\left[j\right](+1)x\left[j\right]{(-1)}^{\′}}& \stackrel{\‾}{x\left[j\right](+1)x\left[j\right]{\left(0\right)}^{\′}}& \stackrel{\‾}{x\left[j\right](+1)x\left[j\right]{(+1)}^{\′}}\end{array}\right]$   等式17

P[j]的对角线单元是：

对角元素

在此

等式18

不是对角线的单元都是零，除了下面：

对于 $j=\mathrm{2,3},\·\·\·,2^{m_L-m_H}:$

$\stackrel{\‾}{x\left[j\right]{(-1)}_{1}x\left[j\right]{{\left(0\right)}_1}^{*}}=\stackrel{\‾}{x\left[j\right]{\left(0\right)}_{1}x\left[j\right]{{(-1)}_1}^{*}}=\underset{i}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_i^{\left(L\right)}\left(0\right)\right|}^2{H}_{K_L,i,j}^{\′}{H}_{K_L,i,j-1}^{\′}$

对于 $j=\mathrm{1,2,3},\·\·\·,2^{m_L-m_H}-1:$

$\stackrel{\‾}{x\left[j\right]{\left(0\right)}_{1}x\left[j\right]{{(+1)}_1}^{*}}=\stackrel{\‾}{x\left[j\right]{(+1)}_{1}x\left[j\right]{{\left(0\right)}_1}^{*}}=\underset{i}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_i^{\left(L\right)}\left(0\right)\right|}^2{H}_{K_L,i,j}^{\′}{H}_{K_L,i,j+1}^{\′}$

对于 $j=\mathrm{2,3},\·\·\·,2^{m_L-m_H}-1:$

$\stackrel{\‾}{x\left[j\right]{(-1)}_{1}x\left[j\right]{{(+1)}_1}^{*}}=\stackrel{\‾}{x\left[j\right]{(+1)}_{1}x\left[j\right]{{(-1)}_1}^{*}}=\underset{i}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_i^{\left(L\right)}\left(0\right)\right|}^2{H}_{K_L,i,j}^{\′}{H}_{K_L,i,j+1}^{\′}$    等式19

在此x[j](-1)1，x[j](0)1x[j](+1)1是等式12中隐含定义的向量第一单元，其包含分别针对前面、当前和后面连续的高速率符号子区间的有效高速率用户数据，(针对折叠的低速率用户)。

等式13的结果还可以从如下面所示的MMSE结果的等级形式获得。再一次，降低对子区间的临时基准。因此，结果是E|x-Ly|²的最小值，在此，y-Rx+z：

L′＝E[yy′]^-1E[yx′]等式20

在此，

E[yy′]＝R xx′R′+ zz′＝RPR+σ²R等式21

E[yx′]＝R xx′＝RP等式22

在此xxx是当考虑仅仅一个符号时等式16中给出的，(没有边界作用)，和当考虑有3个符号时等式17-19给出的，(全部或部分)。

在此值得注释的是，对于高速率用户来说，求价值函数E|x-Ly|²(如等式13中的)最小值给出相同的结果，作为求价值函数E|d-Ly|²的最小值，因为高速率用户项x与其他用户解耦。然而可能不是这样的情况，对于低速率用户来说，(在此大量低速率用户组合到单个项x)；因此当低速率用户寻址检测时，后面的价值函数将在后面使用。

高速率用户芯片等级处理

MMSE线性变换可无需前端传统检测器，直接应用于接收到的信号。这里线性变换v最小化下面的数量来获得。

$E{\left|d_i^{\left(H\right)}\right[j]-v{\left[j\right]}^{\′}r[j\left]\right|}^2$    等式23

结果可以显示为：

$v\left[j\right]={\left(E\right[r\left[j\right]r\left[j{]}^{\′}\right])}^{-1}E\left|r\right[j\left]d_i^{\left(H\right)}{\left[j\right]}^{*}\right|$

$={\left(G\right[j\left]p\right[j\left]G^{\′}\right[j]+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}{A}_i^{\left(H\right)}\left[j\right]g_{2^{m_H},I}$

                              等式24

在此值得注释的是，如果考虑邻近的符号(全部地或部分地)，那么上面等式24中的P[j]根据等式17-19来定义。

图5显示了检测器50的运作流程图。从方框60开始，如在CDMA系统中那样用扩频码元调制的信号被接收到。此信号包括实际高速率用户和低速率用户。继续进行到方框62，对低速率用户和高速率用户使用高符号速率解码此信号。低速率用户被折叠(即模拟为)入一个或多个有效高速率用户。在方框64，为实际高速率用户和有效高速率用户检测到软输出(在符号等级处理的情况下)。继续进行到方框66，MMSE线性变换被应用到对高速率符号时间间隔的软输出，来解耦产生软输出的实际和有效高速率用户。结果的解耦后的实际高速率用户软输出表示对应实际高速率用户的所检测到的数据。解耦后的有效高速率用户软输出表示主要折叠的低速率用户的组合。在方框68终止，线性变换能被用在有效高速率用户软输出的接连的时间间隔上，来解耦嵌入在有效高速率用户软输出的低速率用户。在芯片等级处理的情况下，MMSE线性变换66将直接被用在接收到的信号上，绕过初始检测器64。

低速率用户符号等级处理

另一个实施例使用对所有用户从高速率前端传统相关器(匹配滤波器)检测器的软输出中恢复低速率用户的技术。替代在整个低速率符号间隔上的MMSE处理窗口，(1)MMSE处理在几个分开的较小的窗口上进行，(2)用于获得对每个处理子时间间隔低速率用户的MMSE估算，(3)为低速率用户以某种方式组合这些估算。换句话说，我们能对低速率用户从高速率MMSE处理中得到2^mL-mH输出，并以某种方式组合他们来获得低速率用户的一个估算。从对低速率用户的高速率MMSE处理中的输出是从下面的成本函数的最小化得出的

$E{|d_i^{\left(L\right)}-L[j\left]y\right[j\left]\right|}^2$

因此，我们能写出(方便起见去除对第j个子时间间隔的标注)

$L^{\′}=E{\left[{\mathrm{yy}}^{\′}\right]}^{-1}E\left[y{d}_i^{{\left(L\right)}^{*}}\right]$

＝(RP+σ²I)^-1p

在此

$E\left[{\mathrm{yy}}^{\′}\right]=R\stackrel{\‾}{x{x}^{\′}}R+\underset{\‾}{{\mathrm{zz}}^{\′}}=\mathrm{RPR}+{\mathrm{\σ}}^{2}R$

$E\left[y{d}_i^{{\left(L\right)}^{*}}\right]=R\stackrel{\‾}{x{d}_i^{{\left(L\right)}^{*}}}=\mathrm{Rp}$

且在此p是这样一个数组，p中的唯一非零项对应x中的有效高速率用户，且这些非零项值等于A_i ^(L)H′_KL，i，j。例如，如果高速率处理窗口考虑为3个高速率符号，那么x[j]＝[x[j](-1)^T x[j](0)^T x[j](+1)^T]^T，我们(从等式8)得到

$p\left[j\right]=\left[\begin{array}{cccccccccccc}{A}_i^{\left(L\right)}{H}_{K_L,i,j}^{\′}& 0& \·\·\·& 0& A_i^{\left(L\right)}{H}_{K_L,i,j}^{\′}& 0& \·\·\·& 0& A_i^{\left(L\right)}{H}_{K_L,i,j}^{\′}& 0& \·\·\·& 0\end{array}\right]$

对于所有j除了j＝1和 $j=2^{m_L-m_H},$ 在此在这两种情况下，p[j]将只有2种非零项(j＝1的后两个非零项，和 $j=2^{m_L-m_H}$ 的第一个非零项)，因为对于先前和之后的低速率用户时间间隔，有效高速率用户在现行的低速率时间间隔d_i ^(L)是不相关的。

方法1：低速率用户解耦组合

在由上述导出的对低速率用户的每个高速率MMSE输出中，低速率符号的部分被恢复，即我们部分恢复了表示主要折叠的低速率用户的某些组合的有效高速率用户。如下面所描述的，这些输出能以某种方式被组合来解耦和检测低速率用户。用这个方法使我们能在较小的子时间间隔中应用MMSE解决方案，它降低了复杂度，而仍旧恢复低速率用户。

上面导出的在第j个子时间间隔中对有效高速率用户高速率MMSE检测器的输出能被写为：

y_e[j]＝L_e[j]^Ty[j]

     ＝L_e[j]^TR[j]x[j]+L_e[j]^Tz[j]             等式25

     ＝b_e[j]^Tx[j]+z_e[j]

在此，L_e[j]^T是L[j]的行，对应有效高速率用户输出(即，等式15中的第一行)，且

b_e[j]＝L_e[j]^TR[j]                            等式26

为了解耦低速率用户我们对所有子时间间隔把有效高速率用户输出汇集在一个数组中：

$y_e={\left[\begin{array}{cccc}{L}_e{\left[1\right]}^{T}y\left[1\right]& L_e{\left[2\right]}^{T}y\left[2\right]& \·\·\·& L_e{\left[2^{m_L-m_H}\right]}^{T}y\left[2^{m_L-m_H}\right]\end{array}\right]}^T$

$={\left[\begin{array}{cccc}{y}_e\left[1\right]& y_e\left[2\right]& \·\·\·& y_e\left[2^{m_L-m_H}\right]\end{array}\right]}^T$

                             等式27

对于没有边界作用的情况，(只考虑一个高速率符号)，且在此x[j]中的第一个输入包含有效高速率用户(如在等式8中)，那么我们能表达这个为：

＝B_ex_e+[Interference & Noise]^T

                               等式28

在此，b_e[j]₁和x[j]₁是b_e和x数组的第一个元素，它对应第j个时间间隔的有效高速率用户输出，H_KL是一个包含2^mL-mH阶的沃尔什哈达曼变换的K_L列的矩阵，(如等式1c中的那样)， $A^{\left(L\right)}=\mathrm{diag}\left(\begin{array}{cccc}{A}_1^{\left(L\right)}& A_2^{\left(L\right)}& \·\·\·& A_{K_L}^{\left(L\right)}\end{array}\right)$ 是包含低速率用户振幅的对角矩阵， $d^{\left(L\right)}=\mathrm{diag}{\left(\begin{array}{cccc}{d}_1^{\left(L\right)}& d_2^{\left(L\right)}& \·\·\·& d_{K_L}^{\left(L\right)}\end{array}\right)}^T$ 含有K_L(折叠入有效高速率用户的)低速率用户的符号，B_e是2^mL-mH×2^mL-mH大小的对角矩阵，在上面的等式28中隐含定义了，x_e是包含有效高速率用户数据的数组，只是(长度2^mL-mH)。

在考虑边界作用的情况下，唯一在等式28中改变的东西是B_e不再是对角的了。例如，如果我们考虑3个高速率符号，则类似于等式28我们可以写：

等式29

在此，B_e现在是对角块，且

b_e＝[b_e[j](-1)^T b_e[j](0)^T b_e[j]+1)^T]^T    等式30

y_e＝[y_e[j](-1)^T y_e[j](0)^T y_e[j](+1)^T]^T   等式31

对应如在等式12中定义的

x_e＝[x_e[j](-1)^T x_e[j](0)^T x_e[j](+1)^T]^T   等式32

在此

x[1](0)₁＝x[2](-1)₁；x[2](0)₁＝x[1](+1)₁＝x[3](-1)₁等 等式33

因为低速率符号跨越2^mL-mH高速率符号。

另一个假设是

y[1](0)₁＝y[2](-1)₁；y[2](0)₁＝y[1](+1)₁＝y[3](-1)₁等  等式34

它意味着接收到的信号采样和码字用在整个扩展符号窗口上。换句话说，如果+/-高速率符号窗口在一个时间处理，则对每个高速率符号接收到的信号在整个2n+1符号滑动窗口上被处理。因此，假设处理窗口在期望被解调的高速率符号的任意一边考虑全部相邻的符号。如先前描述的，边界作用也能通过处理相邻符号的仅仅一部分数量容易地被部分考虑到。因此，为了恢复低速率用户，其形成为：

$y_L=H_{K_L}^{\′}{B}_e^{\′}{y}_e$    等式35

它从有效高速率用户输出中解耦并恢复低速率数据。

我们能以更为简洁的形式替代地表达上述的所有公式：

$y={\left[\begin{array}{cccccc}y\left[1\right]{(-1)}^T& y\left[1\right]0^T& y\left[2\right]{\left(0\right)}^T& \·\·\·& y\left[2^{m_L-m_H}\right]{\left(0\right)}^T& y\left[2^{m_L-m_H}\right]{(+1)}^T\end{array}\right]}^T$     等式36

$x={\left[\begin{array}{cccccc}x\left[1\right]{(-1)}^T& x\left[1\right]0^T& x\left[2\right]{\left(0\right)}^T& \·\·\·& x\left[2^{m_L-m_H}\right]{\left(0\right)}^T& x\left[2^{m_L-m_H}\right]{(+1)}^T\end{array}\right]}^T$     等式37

在此

y＝Rx+z                 等式38

在此R包含低速率符号间隔上每对高速率码字之间的相关性，而z是所处理的噪音。如果有总共K＝K_H+2个高速率用户和有效高速率用户，(包括一个其他蜂窝用户)，则y是指长度(2^mL-mH+2)K，(假设一个3个高速率符号的处理窗口，即，边界作用)。我们还定义

  等式39

在此Γ_e′是2^mL-mH×(2^mL-mH+2)K的维度，(每个L_e[j]^T对3个符号窗口的情况下长度是3K，并由每个连续行中的附加K元素做变换)。

有效高速率符号软MMSE输出能被表达为下面的样子：

y_e＝Γ_e′y

  ＝Γ_e′Rx+Γ_e′z

  ＝Γ_e′(R_ex_e+R_-ex_-e)+z_e         等式40

  ＝Γ_e′R_ex_e+Γ_e′R_-ex_-e+z_e

  ＝B_ex_e+Γ_e′R_-ex_-e+z_e

在此x_e是仅仅包含(对所有在被处理的低速率时间间隔中的2^mL-mH时间间隔)的有效高速率用户数据的数组(长度2^mL-mH)；x_-e包含剩余用户的数据；R_e是(2^mL-mH+2)K×2^mL-mH相关矩阵，它包含所有(2^mL-mH+2)K码字仅仅和2^mL-mH有效高速率用户码元的相关性。R_-e是剩余用户的相关矩阵；中间项，Γ_e′R_-ex_-e表示在应用MMSE线性变换之后的残留干扰；z_e是MMSE后处理的热噪音；在上面的等式中B_e被隐含定义为：

B_e＝Γ_e′R_e    等式41

并是2^mL-mH阶数的方阵。如前提及的，在对高速率MMSE检测只考虑单个高速率符号时间间隔的时候B_e将是对角的。同样，在3个符号窗口的情况中，将有3*2^mL-mH-2的非零项，(如等式29中所见的)。

在此值得注释的是，等式40以更简洁的形式简单表达了等式28和等式29。如我们在等式28中看到的，我们能把有效高速率用户输出表达为：

$x_e=H_{K_L}{A}^{\left(L\right)}{d}^{\left(L\right)}$            等式42

因此，为了解耦和恢复低速率用户：

$y_L=H_{K_L}^{\′}{B}_e^{-1}{\mathrm{\Γ}}_e^{\′}y$            等式43

$=H_{K_L}^{\′}{B}_e^{-1}{y}_e$

低速率用户一般解耦组合

基于以上描述，(从有效高速率用户符号估算中恢复低速率用户符号的)解耦组合的一般形式在初始高速率处理由某个一般线性变换已经完成处定义，也就是：

$y_L=H_{K_L}^{\′}{\left(L{R}_e\right)}^{-1}\mathrm{Ly}$           等式43a

${=H}_{K_L}^{\′}{\left(L{R}_e\right)}^{-1}{y}_e$

在此L是维度2^mL-mH×(2^mL-mH+2)K的某个线性变换，(对3个符号窗口的情况)，y_e＝Ly提供有效高速率用户符号的估算，而R_e(维度(2^mL-mH+2)K×2^mL-mH)是在等式40中被隐含定义为：

y＝Rx+z

 ＝R_ex_e+R_-ex_-e+z                 等式43b

(LR_e)^-1L到y的应用保证了解耦有效高速率符号x_e，后面H_KL′的应用将组合有效高速率用户数据值，以这样的方式来恢复低速率数据。能想象到几个特殊情况：

1. L除了单位矩阵I_2mL-mH的2^mL-mH列之外都是零，其根据有效高速率用户的顺序分别在L中。这相当于仅仅利用了y的2^mL-mH有效高速率传统检测器输出，把所有其他用户信号当作噪音，仅仅解相关有效高速率用户。当存在来自其他用户(即非有效高速率用户)的很大的干扰时候检测器的性能将很差。

2. $\underset{\‾}{L=R_e^{\′}}.$ 这相当于应用R_e的一般反转到y来解耦有效高速率符号x_e。

3. $\underset{\‾}{L={\mathrm{\Γ}}_e^{\′}},$ 如上面讨论的(如等式43)，在此Γ_e′的行包含对有效高速率用户输出的高速率MMSE解决方案，(等式39)。

4. L可选择来最小化E|x_e-(LR_e)^-1Ly|²

方法2：低速率用户MMSE组合

先前描述的技术应用一个权数组到y_e，(包含每个时间间隔对有效高速率用户的输出，见等式43)，来解耦或“解相关”低速率用户。在这部分中，我们试图导出一个权数组，在应用到y_e时将最小化下面的MSE

$E\left({|d_k^{\left(L\right)}-w^{\′}{y}_e|}^2\right)$    等式44

来解出第k个低速率用户的符号。对此的解决方案是

$w={\left(\stackrel{\‾}{y_e{y}_e^{\′}}\right)}^{-1}\stackrel{\‾}{y_e{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}$    等式45

在此，基于等式40：

$\stackrel{\‾}{y_e{y}_e^{\′}}={\mathrm{\Γ}}_e^{\′}\stackrel{\‾}{{\mathrm{yy}}^{\′}}{\mathrm{\Γ}}_e$     等式46

$\stackrel{\‾}{y_e{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}={\mathrm{\Γ}}_e^{\′}\stackrel{\‾}{y{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}$     等式47

在此y和x在等式36和37中分别被定义，而 yy′根据等式21定义

P_xx＝ xx′                           等式48

基于下面可容易表述P_xx的元素。自相关能写为

$E\left(x\right[j\left]\left(0\right)x\right[j\left]{\left(0\right)}^{\′}\right)=\mathrm{diag}\left(\begin{array}{cccccc}\underset{i=1}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_i^{\left(L\right)}\right|}^2& {\left|A_i^{\left(H\right)}\right[j\left]\right|}^2& {\left|A_i^{\left(H\right)}\right[j\left]\right|}^2& \·\·\·& {\left|A_{K_H}^{\left(H\right)}\right[j\left]\right|}^2& {\left|A_{\mathrm{oc}}\right[j\left]\right|}^2\end{array}\right)$                                           等式49

而交叉相关

$E\left(x\right[j\left]\left(0\right)x\right[k\left]{\left(0\right)}^{\′}\right)=\mathrm{diag}\left(\begin{array}{cccccc}\underset{i=1}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_i^{\left(L\right)}\right|}^2{H}_{K_L,i,j}^{\′}{H}_{K_L,i,k}^{\′}& 0& 0& \·\·\·& 0& 0\end{array}\right)j\≠k$                                           等式50

包括x[1](-1)或x[2^mL-mH](+1)的自相关有着和等式49同样的形式，除非A_i ^(L)根据先前的和接连的低速率符号的低速率振幅值分别变化；包括这些项的交叉相关都是零。项 能表达为

$\stackrel{\‾}{y{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}=R\stackrel{\‾}{x{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}=R{P}_{\mathrm{xd}}$                等式51

在此P_xd是全零的数组，除了对应 $\stackrel{\‾}{x{\left[j\right]}_1{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}=A_K^{\left(L\right)}{H}_{K_L,i,j}^{\′}$ $j=\mathrm{1,2},\·\·\·,2^{m_L-m_H}$ 的2^mL-mH个非零项。有效地，

w＝(Γ_e′RP_xxRΓ_e+σ²Γ_e′RΓ_e)^-1Γ_e′RP_xd

 ＝[Γ_e′(RP_xx+R+σ²R)Γ_e]^-1Γ_e′RP                     等式52

在此值得注释的是，在P_xd中只有2^mL-mH个非零项，适用于从全部MMSE组合矩阵(将恢复所有x的)中取出对应有效高速率用户符号的2^mL-mH行，(为了恢复嵌入在所有的有效高速率用户符号中低速率用户符号中的一个)。

在低速率时间间隔上预处理

图6A显示了另一个多速率系统的演示图，其中二个低速率用户70a-70b折叠到有效高速率用户71中。系统还包括一个实际高速率用户72。低速率用户70a-70b每个都具有扩频因子4，而实际高速率用户72具有扩频因子2。低速率用户70a-70b中每个的符号时间是T₀，高速率用户72的符号时间是T₀/2。

参考图6B，检测器80包括一个在运行和功能上都类似于高速率检测器32和52的高速率检测器82。类似地，高速率检测器82为实际高速率用户和有效高速率用户产生软输出。检测器80包括一个作为第二阶的线性检测器84和作为第三阶的MMSE检测器86。线性检测器84可以(在整个低速率符号时间间隔上)后倍乘高速率检测器82的软输出，来产生变换好的有效高速率用户软输出和变换好的实际高速率用户软输出。多个低速率用户看作是多个已解耦高速率符号，而仍然连接到实际高速率用户。MMSE检测器86可在一个高速率实际间隔上对第二阶线性检测器应用线性变换，来从实际高速率用户中解耦低速率用户(即变换后的有效高速率符号)。对于芯片等级处理来说(后面所描述的)，检测器80将不包括高速率检测器82。替代地，预处理解耦变换84直接应用于输入所接收到的信号。

刚刚描述的(符号等级)预处理方法在2^mL-mH高速率时间间隔上变换匹配的滤波器输出成为对K_L变换后时间间隔的一组新的输出。变换后输出解耦低速率用户，其在2^mL-mH高速率时间间隔重叠和展开成分开独立的K_L伪高速率时间间隔，在此过程中，高速率用户被变换成低速率用户，如前面所描述的，其可以模拟作为“有效”高速率用户(图6A)。这个初始变换使得我们在单个高速率时间间隔上应用单个高速率线性变换，因此大大地降低了复杂性(图6B)。回想前面子部分的方法1和方法2，对每个高速率时间间隔详细计算MMSE解决方法，后处理这些多个MMSE高速率输出的组合来获得低速率符号的估算。这里，后处理使得检测器由单个高速率MMSE变换组成，而不必要后处理组合。

如我们在报告其他地方做的那样，这个实施例描述MMSE检测器。其他线性变换也可用到后变换伪高速率时间间隔上，来恢复低速率用户。

在此值得注释的是，在此描述的方法要求每个用户的码字每隔高速率时间间隔(在一个符号变化内)重复，通过早先介绍的扩频码元满足这个特性。这将通常不是在商用系统中的情况，因为来自不同蜂窝的传送都混合在唯一的生成许多符号的非常长的码元中。(一个蜂窝可用首先由剥离长码元开始处理。)由于这样，其他蜂窝用户将不在这部分中讨论。对于其他蜂窝用户的码字每隔高速率时间间隔(在一个符号变化内)重复的系统来说，那么他们可容易地包括在处理中。在此值得注释的是，即使仅仅处理蜂窝内用户，这个低复杂度的方法也将提供比标准MMSE芯片均衡器更好的性能。

我们能如下排列对2^mL-mH高速率用户时间间隔的传统检测器输出，(假设单个符号窗口，即，没有边界作用)：

$=R\left[\begin{array}{cccc}x\left[1\right]& x\left[2\right]& \·\·\·& x\left[2^{m_L-m_H}\right]\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cccc}z\left[1\right]& z\left[2\right]& \·\·\·& z\left[2^{m_L-m_H}\right]\end{array}\right]$

＝RX+Z

等式53

在此值得注释的是，R(K＝K_H+1的阶数为K₁的方阵)不由时间间隔决定，因为(上面提到的)假设，所有码字每隔高速率时间间隔(在一个符号变化内)重复。矩阵X的首行能表达如下：

         等式54

在此H_KL(前面定义过的)，是具有2^mL-mH阶的沃尔什哈达曼矩阵的K_L列的2^mL-mH×K_L矩阵。这些2^mL-mH高速率时间间隔输出能被变换为如下的K_L变换后的时间间隔输出：

$Y_T=Y{H}_{K_L}$

＝R[x_T[1] x_T[2]… x_T[K_L]]+[z_T[1]  z_T[2] … z_T[K_L]]

＝RX_T+Z_T

                                         等式55

现在，直接对第j个低速率用户解决，可以如下做到。对第j个变换时间间隔的输出是

y_T[j]＝Rx_T[j]+z_T[j]       等式56

如从等式55中看到的，第j个低速率用户已经在这个变换的时间间隔中解耦。我们能解出x_T[j]，通过最小化MSE的

E(|x_T[j]-L[j]y_T[j]|²)      等式57

在此值得注释的是，我们能通过在上面的成本函数中使用d_i ^(L)代替x_T[j]从低速率用户中获得确切的相同结果，因为x_T[j]₁(x_T[j]的第一个元素)仅仅基于d_i ^(L)并从其他用户中解耦。

对此的解决方法是

L[j]′＝(E[y_T[j]y_T[j]′])^-1E(y_T[j]x_T[j]′)              等式58

$E\left[y_T\right[j\left]y_T{\left[j\right]}^{\′}\right]=R\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right]x_T^{\′}\left[j\right]}R+\stackrel{\‾}{z_T\left[j\right]z_T^{\′}\left[j\right]}=2^{m_L-m_H}R{P}_T\left[j\right]R+2^{m_L-m_H}{\mathrm{\σ}}^{2}R$          等式59

$E\left[y_T\right[j\left]x_T{\left[j\right]}^{\′}\right]=R\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right]x_T^{\′}\left[j\right]}=2^{m_L-m_H}R{P}_T\left[j\right]$          等式60

且P_T[j]能表达为：

$P_T\left[j\right]=E\left(x_T\right[j\left]x_T{\left[j\right]}^{\′}\right)/2^{m_L-m_H}$

$=\frac{1}{2^{m_L-m_H}}\mathrm{diag}\left(\begin{array}{ccccc}{\left(2^{m_L-m_H}\right)}^2{\left|A_j^{\left(L\right)}\right|}^2& \underset{i}{\overset{2^{m_L-m_H}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_i^{\left(H\right)}\right[i\left]\right|}^2& \underset{i}{\overset{2^{m_L-m_H}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_2^{\left(H\right)}\right[i\left]\right|}^2& \·\·\·& \underset{i}{\overset{2^{m_L-m_H}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_{K_H}^{\left(H\right)}\right[i\left]\right|}^2\end{array}\right)$

                      等式61

且如果高速率符号指数在整个低速率符号时间间隔期间保持不变，(即，对于所有i， $A_k^{\left(H\right)}\left[i\right]=A_k^{\left(H\right)})$ 则我们可以写出

$P_T\left[j\right]=E\left(x_T\right[j\left]x_T{\left[j\right]}^{\′}\right)/2^{m_L-m_H}$

$=\mathrm{diag}\left[\begin{array}{ccccc}{2}^{m_L-m_H}{\left|A_j^{\left(L\right)}\right|}^2& {\left|A_1^{\left(H\right)}\right|}^2& {\left|A_2^{\left(H\right)}\right|}^2& \·\·\·& {\left|A_{K_H}^{\left(H\right)}\right|}^2\end{array}\right]$                        等式62

如果使用了较大的高速率符号窗口，那么解决方法是相同的，除非P_T[j]不再是对角的，类似于对检测高速率用户在高速率用户部分中的发展。例如，如果我们考虑一个3符号窗口，那么：

x_T[j]＝[x_T[j](-1)^T x_T[j](0)^T x_T[j](+1)^T]^T   等式63

y_T[j]＝[y_T[j](-1)^T y_T[j](0)^T y_T[j](+1)^T]^T   等式64

x_T[1](0)₁＝x_T[2](-1)₁；x_T[2](0)₁＝x_T[1](+1)₁＝x_T[3](-1)₁等 等式65

y_T[1](0)₁＝y_T[2](-1)₁；y_T[2](0)₁＝y_T[1](+1)₁＝y_T[3](-1)₁等 等式66

且P_T[j]的对角元素将是：

对角元素

在此

等式67

在此A_k(^H)[j](-1)是对先前低速率符号的第i个高速率时间间隔第k个用户的振幅；非对角元素都是零，除了下面：

对于 $j=\mathrm{2,3},\·\·\·,2^{m_L-m_H}:$

$\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right](-1)x_T\left[j\right]{\left(0\right)}^{*}}=\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right]\left(0\right)x_T\left[j\right]{(-1)}^{*}}$

$=\mathrm{diag}\left(\begin{array}{cccc}0& \underset{i}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_1^{\left(H\right)}\right[i\left]\right|}^2{H}_{i,j}{H}_{i,j-1}& \·\·\·& \underset{i}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_{K_H}^{\left(H\right)}\right[i\left]\right|}^2{H}_{i,j}{H}_{i,j+1}\end{array}\right)$

对于 $j=\mathrm{1,2,3},\·\·\·,2^{m_L-m_H}-1:$

$\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right]\left(0\right)x_T\left[j\right]{(+1)}^{*}}=\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right](+1)x_T\left[j\right]{\left(0\right)}^{*}}$

$=\mathrm{diag}\left(\begin{array}{cccc}0& \underset{i}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_1^{\left(H\right)}\right[i\left]\right|}^2{H}_{i,j}{H}_{i,j+1}& \·\·\·& \underset{i}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_{K_H}^{\left(H\right)}\right[i\left]\right|}^2{H}_{i,j}{H}_{i,j+1}\end{array}\right)$

对 $j=\mathrm{2,3},\·\·\·,2^{m_L-m_H}-1:$

$\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right](-1)x_T\left[j\right]{(+1)}^{*}}=\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right](+1)x_T\left[j\right]{(-1)}^{*}}$

$=\mathrm{diag}\left(\begin{array}{cccc}0& \underset{i}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_1^{\left(H\right)}\right[i\left]\right|}^2{H}_{i,j-1}{H}_{i,j+1}& \·\·\·& \underset{i}{\overset{K_L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|A_{K_H}^{\left(H\right)}\right[i\left]\right|}^2{H}_{i,j-1}{H}_{i,j+1}\end{array}\right)$               等式68

在此值得注释的是，凑成一个特殊低速率时间间隔的高速率时间间隔的每组都分别被变换。因此，在实现在此描述的高速率MMSE方法来检测低速率用户之前，首先等价于高速率输出被变换，在同一时刻变换3个低速率符号为一个低速率时间间隔。

把等式59和等式60插入等式58，我们得到解决方法

L[j]′＝(R+σ²P_T[j]^-1)^-1        等式69

在此值得注释的是，可替换的线性变换还能在初始变换解耦低速率用户为分开的高速率时间间隔之后。例如，一个“解相关器”方法能被用于解耦变换好的数据，通过形成

R^-1y_T[j]＝x_T[j]+R^-1z_T[j]        等式70

这个方法的优点是它不基于用户的信噪水平。然而，缺点是性能不如这节中描述的MMSE方法好，因为应用线性变换R^-1导致降级对Z_r的噪音增强。

图7显示了检测器80的运作流程图。运作的方框90-94类似于图5的方框60到64中描述的检测器50的运作。继续进行到方框96，解耦线性变换应用到对高速率软输出，来产生剩余耦合的变换后的有效高速率用户软输出和变换后的实际高速率用户软输出。在方框98终止，MMSE线性变换应用于变换后的输出来解耦来自实际高速率用户的低速率用户。

低速率用户芯片等级处理

在这部分中，通过在较小的(“高速率”)子时间间隔上直接应用线性变换到接收到的信号采样上，用到了恢复低速率用户的几个方法。前两个方法是基于这样的概念，作为在整个低速率符号间隔上的MMSE处理窗口的代替，MMSE处理能分成几个分开的较小的窗口，来获得对每个处理子间隔低速率用户的MMSE估算，且为了低速率用户以某种方式组合这些估算。换句话说，以某种方式组合来自对低速率用户高速率MMSE处理的2^mL-mH输出，来获得低速率用户的一个估算。从对低速率用户的高速率MMSE处理中的输出从下面的成本函数的最小化得出

$E{|d_i^{\left(L\right)}-v{\left[j\right]}^{\′}r[j\left]\right|}^2$

因此，方便起见去除对第j个子间隔的标注，这能写为

$v=E{\left[{\mathrm{rr}}^{\′}\right]}^{-1}E\left[r{d}_i^{{\left(L\right)}^{*}}\right]$

＝(GPG′+σ²I)^-1Gp

在此

$E\left[r{r}^{\′}\right]=G\stackrel{\‾}{{\mathrm{xx}}^{\′}}G+\stackrel{\‾}{{\mathrm{nn}}^{\′}}=\mathrm{GP}{G}^{\′}+{\mathrm{\σ}}^{2}I$

$E\left[r{d}_i^{{\left(L\right)}^{*}}\right]=G\stackrel{\‾}{x{d}_i^{{\left(L\right)}^{*}}}=\mathrm{Gp}$

在此P是早先(高速率用户符号等级处理部分)定义的，且在此p是这样一个数组，p中的唯一非零项对应x中的有效高速率用户，且这些非零项值等于A_i ^(L)H′_KL，i，j，(见低速率用户符号等级处理的开始)。

方法1：低速率用户芯片等级处理，解耦组合

在由上述导出的对低速率用户(即对每个子时间间隔)的每个高速率MMSE输出中，低速率符号的部分被恢复，即我们部分恢复了表示下面折叠的低速率用户的部分组合的有效高速率用户。如下面所描述，这些输出能以某种方式被组合来解耦和检测低速率用户。用这个方法使我们能在较小的子间隔中应用MMSE解决方法，它降低了复杂度，而仍旧恢复低速率用户。

我们定义在第j个高速率子间隔中对有效高速率用户高速率线性变换的输出为：

y_e[j]＝v_e[j]′r[j]                          等式71

我们对所有时间间隔进一步定义有效高速率用户符号输出的数组为：

$y_e={\left[\begin{array}{ccc}{y}_e\left[1\right](-1)& \·\·\·& y_e\left[2^{m_L-m_H}\right]\end{array}\right]}^T$                                               等式72

假设我们考虑到相邻的符号，在每个高速率时间间隔MMSE解决方案中使用3个完全高速率符号的窗口。处理窗口的选择丝毫不意味着在本部分中限制发展，它能轻易地直接地扩展到任何窗口大小，包括在每一边较完整的相邻符号考虑较少的窗口。因而，定义r作为低速率符号时间间隔上接收到的采样的数组，(2^mL芯片)，且在低速率时间间隔的任意一边扩展这个来适应多路径延迟扩散和边界作用的模拟。因此，如果3个高速率符号的窗口用在高速率MMSE检测中，我们将在任意一边需要接收到采样的额外高速率时间间隔，加上一些额外采样来适应延迟扩散。基于这点，我们能表达

y_e＝V_e′r   等式73

在此r在2^mL+2(2^mH+ds)芯片上扩展，在此ds是在每边延迟扩散所需的额外芯片的数量，且在此

     等式74

在此每个数组v_e[j]^T是长度3*2^mH+2ds。数组v_e[j]^T在每个连续的行被转换到左边2^mH因此，矩阵V_e′有维度2^mL-mH×(2^mL+2(2^mH+ds))。

在此值得注释的是，如果这个不考虑边界作用，并替代对每个高速率时间间隔MMSE检测使用单个高速率符号窗口，则r将在2^mL+2ds上扩展，v_e[j]^T将是长度2^mH+2ds，且V_e′将有维度2^mL-mH×2^mL+2ds。

选择有效高速率用户软MMSE输出能被表达如下：

y_e＝V_e′y

  ＝V_e′Gx+V_e′n

  ＝V_e′(G_ex_e+G_-ex_-e)+z_e                等式75

  ＝V_e′G_ex_e+V_ee′G_-ex_-e+z_e

  ＝Q_ex_e+V_e″G_-ex_-e+z_e

在此x如等式37中所定义；x_e是仅仅包含(对所有在被处理的低速率时间间隔中的2^mL-mH高速率时间间隔)有效高速率用户数据的数组(长度2^mL-mH)；x_-e包含剩余用户的数据；G_e是码元矩阵，(维度(2^mL+2(2^mH+ds))×2^mL-mH，每列包含不同高速率时间间隔的有效高速率用户码元，(水平变换来表现时间间隔的相关时序)；G_-e是剩余用户的码元矩阵；中间项，V_e′G_-ex_-e表示在应用MMSE线性变换之后的残留干扰；z_e是MMSE后处理的热噪音；在上面的等式中Q_e被隐含定义为：

Q_e＝V_e′G_e     等式76

并是2^mL-mH阶数的方阵。在此值得注释的是，在对高速率MMSE检测只考虑单个高速率符号时间间隔的时候B_e将是对角的，(且在此没有多路径延迟扩散，即，ds＝0)。如我们在等式48中看到的，我们能把有效高速率用户输出表达为：

$x_e=H_{K_L}{A}^{\left(L\right)}{d}^{\left(L\right)}$                          等式77

因此，为了解耦和恢复低速率用户：

$y_L=H_{K_L}^{\′}{Q_e}^{-1}{V}_e^{\′}y$             等式78

$=H_{K_L}^{\′}{Q_e}^{-1}{y}_e$

低速率用户芯片等级处理，一般解耦组合

基于以上描述，(从有效高速率用户符号估算中恢复低速率用户符号的)解耦组合的一般形式在初始高速率处理由某个一般线性变换已经完成处能被定义，也就是：

$y_L=H_{K_L}^{\′}{\left(L{G}_e\right)}^{-1}\mathrm{Lr}$                    等式78a

$=H_{K_L}^{\′}{\left(L{G}_e\right)}^{-1}{y}_e$

在此L是维度2^mL-mH×(2^mL+2(2^mH+ds))的某个线性变换，(对3个符号窗口的情况)，y_e＝Lr提供有效高速率用户符号的估算，而G_e(维度(2^mL+2(2^mH+ds))x2^mL-mH)是在等式75中被隐含定义为：

r＝Gx+z

＝G_ex_e+G_-ex_-e+z                      等式78b

(LR_e)^-1L到r的应用解耦有效高速率符号x_e，后面H_KL′的应用将组合有效高速率用户数据值，以这样的方式来恢复低速率数据。考虑几个特殊情况：

1. $\underset{\‾}{L=G_e^{\′}}.$ 这等价于应用G_e的一般反转到r来解耦有效高速率符号x_e。

2.L＝V_e′如上面讨论的(如等式78)，在此V_e′的行包含对有效高速率用户输出的高速率MMSE解决方案，(等式75)。

3.L可选择来最小化E|x_e-(LR_e)^-1Lr|²

方法2：低速率用户芯片等级处理，MMSE组合

在先前部分中描述的方法应用一个权值数组到y_e，(包含每个时间间隔对有效高速率用户的输出，见等式78)，来解耦或“解相关”低速率用户。在这部分中，我们试图导出一个权值数组，在用于y_e的时候将最小化下面的MSE

$E\left({|d_k^{\left(L\right)}-w^{\′}{y}_e|}^2\right)$                 等式79

来解出第k个低速率用户的符号。对此的解决方案是

$w={\left(\stackrel{\‾}{y_e{y}_e^{\′}}\right)}^{-1}\stackrel{\‾}{y_e{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}$              等式80

在此，基于等式75：

$\stackrel{\‾}{y_e{y}_e^{\′}}=V_e^{\′}\stackrel{\‾}{{\mathrm{rr}}^{\′}}{V}_e=V_e^{\′}(G\stackrel{\‾}{{\mathrm{xx}}^{\′}}{G}^{\′}+{\mathrm{\σ}}^{2}I)V_e$            等式81

$=V_e^{\′}(G{P}_{\mathrm{xx}}{G}^{\′}+{\mathrm{\σ}}^{2}I)V_e$

$\stackrel{\‾}{y_e{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}=V_e^{\′}\stackrel{\‾}{r{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}=V_e^{\′}G\stackrel{\‾}{x{d}_k^{{\left(L\right)}^{*}}}$           等式82

$=V_e^{\′}G{P}_{\mathrm{xd}}$

在此 rr′类似于在等式24中做的那样表达；矩阵P_xx和P_xd已经在关于用MMSE组合进行低速率用户符号等级处理的部分中被定义。

把等式81和等式82插入等式81，产生

w＝[V_e′(GP_xxG′+σ²I)V_e]^-1V_e′GP_xd       等式83

方法3：在低速率时间间隔上预处理

在此描述的方法和先前描述的符号等级预处理方法非常类似，除了这里我们直接在接收到的信号上操作之外，(即，在图6B中没有前端高速率检测器82)。这里对2^mL-mH高速率时间间隔上变换接收到的信号，成为对K_L变换后时间间隔的一组新的接收到的信号。变换适用于解耦低速率用户成为分开独立的K_L伪高速率时间间隔，(图6A)。这个初始变换使得能在单个高速率时间间隔上应用单个高速率线性变换，因此大大地降低了复杂性(图6B)。回想前面子部分的方法1和方法2，对每个高速率时间间隔详细计算MMSE解决方法，后处理这些多个MMSE高速率输出的组合来获得低速率符号的估算。这里，后处理使得检测器由单个高速率MMSE变换组成，而不必要后处理组合。

在此描述的方法要求每个用户的码字每隔高速率时间间隔(在一个符号变化内)重复，通过早先介绍的扩频码元满足这个特性。对于其他蜂窝用户这将通常不是在商用系统中的情况，因为来自不同蜂窝的传送都混合在唯一的生成许多符号的非常长的码元中。(一个蜂窝可用首先由剥离长码元开始处理。)由于这样，我们将不包括其他蜂窝用户在这部分中。对于其他蜂窝用户的码字每隔高速率时间间隔(在一个符号变化内)重复的系统来说，那么他们可容易地包括在处理中。在此值得注释的是，即使仅仅处理蜂窝内用户，这个低复杂度的方法也将提供比标准MMSE芯片均衡器更好的性能。

对2^mL-mH高速率用户时间间隔的接收到的信号采样能作如下排列，(假设单个符号窗口，即，没有边界作用)：

＝GX+N

                         等式84

在此，R是维度(2^mH+2ds)×2^mL-mH，码元矩阵G是维度(2^mH+2ds)×K，(K＝K_H+1)。在此值得注释的是，G不由时间间隔数目j决定，因为(上面提到的)假设，所有码字每隔高速率时间间隔(在一个符号变化内)重复。在此还值得注释的是，如果存在某个延迟扩散，(或如在本部分后面所指示的那样如果我们使用多于1个符号的处理窗口)，则数组r[j]和r[j±1]将重叠。矩阵X的首行能表达如下：

         等式85

在此(前面定义过的)H_KL，是包含2^mL-mH阶的沃尔什哈达曼矩阵的K_L列的2^mL-mH×K_L矩阵。我们能变换这些2^mL-mH高速率时间间隔接收到信号数组为如下的K_L变换好的接收到信号数组：

$R_T=R{H}_{K_L}$

＝G[x_T[1] x_T[2]… x_T[K_L]]+[n_T[1] n_T[2] … n_T[K_L]]

＝GX_T+N_T

                                            等式86

在此变换好的接收到芯片矩阵R_T是维度(2^mH+2ds)×K。

如前提到的，(当对符号等级处理讨论这个技术时)，可替换的线性变换在初始变换解耦低速率用户为分开的高速率时间间隔之后也是可能的。MMSE方法在下面描述。

直接对第j个低速率用户的解决如下。对第j个变换时间间隔的接收到信号是：

r_T[j]＝Gx_T[j]+n_T[j]       等式87

如从等式86中看到的，第j个低速率用户已经在这个变换的时间间隔中解耦。我们能解出d_j ^(L)通过最小化MSE的

$E\left({|d_j^{\left(L\right)}-v{\left[j\right]}^{\′}{r}_T[j\left]\right|}^2\right)$                                   等式88

对此的解决方法是

$v\left[j\right]={\left(E\right[r_T\left[j\right]r_T{\left[j\right]}^{\′}\left]\right)}^{-1}E\left(r_T\right[j\left]d_j^{{\left(L\right)}^{*}}\right)$                                    等式89

在此

$E\left[r_T\right[j\left]r_T{\left[j\right]}^{\′}\right]=G\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right]x_T^{\′}\left[j\right]}G+\stackrel{\‾}{n_T\left[j\right]n_T^{\′}\left[j\right]}=2^{m_L-m_H}G{P}_{\mathrm{xx},T}\left[j\right]G^{\′}+2^{m_L-m_H}{\mathrm{\σ}}^{2}I$                                   等式90

$E\left[r_T\right[j\left]d_j^{{\left(L\right)}^{*}}\right]=G\stackrel{\‾}{x_T\left[j\right]d_j^{{\left(L\right)}^{*}}}=2^{m_L-m_H}G{P}_{\mathrm{xx},T}\left[j\right]$                      等式91

在此P_xx，T[j]被定义为先前的P_T[j]；P_xx，T是全零的数组，除了对应 $\stackrel{\‾}{x{\left[j\right]}_1{d}_j^{{\left(L\right)}^{*}}}=A_j^{\left(L\right)}$ 的非零项，(在这里，P_xd，T中的首项)。

如果我们使用了多于一个的高速率符号窗口，那么解决方法是类似的。例如，处理使用一个3符号窗口，那么：

x_T[j]＝[x_T[j](-1)^T  x_T[j](0)^T x_T[j](+1)^T]^T    等式92

r_T[j]＝[r_T[j](-1)^T  r_T[j](0)^T r_T[j](+1)^T]^T    等式93

在此如前面，[j](+1)和[j](-1)指的是分别在第j个时间间隔之后的时间间隔和之前的时间间隔；因此：

x_T[1](0)₁＝x_T[2](-1)₁；x_T[2](0)₁＝x_T[1](+1)₁＝x_T[3](-1)₁等  等式94

r_T[1](0)₁＝r_T[2](-1)₁；r_T[2](0)₁＝r_T[1](+1)₁＝r_T[3](-1)₁等  等式95

对于这个情况，矩阵P_xx，T[j]被先前定义。另外，P_xd，T是全零数组除了3个非零项对应

$\stackrel{\‾}{x_T{\left[j\right]}_1\left(0\right)d_j^{{\left(L\right)}^{*}}}=\stackrel{\‾}{x_T{\left[j\right]}_1(\±1)d_j^{{\left(L\right)}^{*}}}=A_j^{\left(L\right)}$                           等式96

除了在边界的地方

                           等式97

在此值得注释的是，接收到信号芯片在同一时间分别变换一个低速率时间间隔。因此，当使用大于一个符号的处理窗口时候，(即，考虑边界作用)，在实现在此描述的高速率MMSE方法来检测低速率用户之前，需要首先变换等价于接收到采样的3个低速率符号，(在同一时间变换一个低速率时间间隔)。换句话说，为了获得r_T[1](-1)^T和 需要首先分别变换所有之前和之后的低速率时间间隔。

把等式90和等式91插入等式89，获得解决

v[j]＝(GP_xx，T[j]G′+σ²I)^-1GP_xd，T[j]    等式98

低速率时间间隔上的一般预处理

在前面的子部分，我们考虑了把低速率用户解耦成分开的高速率时间间隔的预处理的特别类型。然而，这可能不是最佳的预处理变换。尤其是，它根本不考虑其他蜂窝用户。因此，下面我们简要阐述一个更为一般的方法，利用了考虑其他蜂窝用户的预处理概念。假设替代沃尔什哈达曼德变换，对用户j的预处理包括某个任意列数组h，即，

r_T[j]＝Rh_j     等式99

在R中分组接收到信号并进行这个变换基本上把要处理的采样数目从2^mL+2ds转变到了2^mH+2ds，(即，多对一变换)。这个减少采样空间的处理较于较大的采样空间是次最佳的。无论如何，假定要处理的采样最大数目被设定到某个减小的程度，我们能试图优化其处理，(即，由于复杂度考虑)。实现这个的一般方法可被如下描述：

1.在长度等于你期望一次性处理的采样的最大数目的列中排列接收到信号采样。

2.初始化预处理变换h_j(例如，如在前面部分中那样，对对应期望低速率用户-用户j-的沃尔什哈达曼德变换列数组)。

3.通过矩阵h_j的后倍乘，变换步骤1的接收到信号矩阵，因此，减少采样空间。这个变换意味着在减少的采样空间中从其他低速率用户中以同样的方式解耦低速率用户j。

4.给定h_j，计算MMSE匹配。这将产生一个h_j函数的MMSE解决方法，即，

             等式100

5.得到MMSE解决方法关于h_j的导数，来找到最适合的h_j预处理变换数组。在步骤5中计算导数的一个替换是利用数字优化技术来迭代最佳的h_j解决方法。因此，步骤5现在为：

5.计算h_j的改进值(如适合地)。

6.到步骤3

类似的一般预处理方法能用于在“低速率时间间隔预处理”部分的符号等级处理。

在此描述的方法能进一步一般化，通过(1)对降低采样空间的接收到信号采样应用任意预处理(即，对如何进行预处理没有任何特别限制)，(2)计算MMSE解决方法作为这个预处理变换的函数，(3)(直接地/解析地或数字地/适合地/迭代地)找到最佳预处理变换。

图8显示了通信信息的无线设备100。这个无线设备100可包括一个配了天线103的收发器102来和其他无线设备通信信息。基带设备106可实现呼叫处理、系统控制和人机界面。基带设备106可包括多用户多速率检测器104来检测收发器102产生的条件输入信号。多用户多速率检测器104根据在本说明书中描述的检测器的一个或多个方面运作。基带设备106还可包括一个音频编解码器作为对一个或多个输入/输出(I/O)设备106的界面，诸如键盘、扬声器和麦克风。

已经描述了本发明的许多实施例。无论如何可以知道的是，不脱离本发明的精神和范围可以进行各种修改。因此，其他实施例在下面权利要求书的范围内。

Claims (101)

1、一个系统，包括：

一种高速率线性最小均方误差(MMSE)检测器，具有一个检测窗口并每隔高速检测时间间隔产生输出，从而基于解码包括实际高速率用户和低速率用户的输入信号产生至少一个实际高速率输出，此至少一个实际高速率输出对应实际高速率用户中的一个，此高速率用户具有比低速率用户更高的用户速率。

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，输入信号包括具有比高速率线性MMSE检测器的高速率检测时间间隔更短的符号周期的干扰较高速率用户。

3、如权利要求1所述的系统，其特征在于，输入信号是从由采样信号和应用于此采样信号的前端高速率检测器的至少一个输出组成的组中选择的。

4、如权利要求1所述的系统，其特征在于，检测窗口的长度不是高速率检测时间间隔长度的函数。

5、如权利要求1所述的系统，其特征在于，检测窗口大于高速率检测时间间隔，是连续检测窗口重叠的滑动窗口，连续检测窗口的每个检测为实际高速率用户中的一个的至少一个符号产生高速率输出。

6、如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括一个空余时间适应处理器，用于从多天线信号流产生输入信号。

7、如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括一个注销模块，用于在高速率线性MMSE检测器之前，对输入信号应用干扰注销处理。

8、如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少一个实际高速率输出包括用于估算和消除干扰的恢复符号。

9、如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少一个实际高速率输出还包括恢复符号，其包括前向纠错编码符号，和

还包括一个解码器，用于恢复关于前向纠错编码符号的信息比特。

10、如权利要求1所述的系统，其特征在于，高速率线性MMES检测器是基于模拟低速率用户作为有效高速率用户的，这个模拟基于关于低速率用户的扩频码的树型结构属性。

11、如权利要求10所述的系统，其特征在于，输入信号包括具有比高速率线性MMSE检测器的高速率检测时间间隔更短的符号周期的干扰较高速率用户。

12、如权利要求10所述的系统，其特征在于，输入信号是从由采样信号和应用于此采样信号的前端高速率检测器的至少一个输出组成的组中选择的。

13、如权利要求10所述的系统，其特征在于，检测窗口的长度与高速率检测时间间隔长度无关。

14、如权利要求10所述的系统，其特征在于，检测窗口大于高速率检测时间间隔，是连续检测窗口重叠的滑动窗口，连续检测窗口的每个检测为实际高速率用户中的一个的至少一个符号产生高速率输出。

15、如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括一个空余时间适应处理器，用于从多天线信号流产生输入信号。

16、如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括一个注销模块，用于在高速率线性MMSE检测器之前，对输入信号应用干扰注销处理。

17、如权利要求10所述的系统，其特征在于，实际高速率输出用于估算和消除输入信号中的干扰。

18、如权利要求10所述的系统，其特征在于，实际高速率输出中至少一个还包括恢复符号，其包括前向纠错编码符号；和

还包括一个解码器，用于恢复关于前向纠错编码符号的信息比特。

19、一个系统，包括：

通用线性转换检测器具有一个检测窗口，并每隔高速率检测时间间隔产生输出，从而基于解码包括低速率用户的输入信号，产生高速率输出，在每个高速率时间间隔中，高速率输出中的至少一个对应于低速率用户中的一个；

第二阶包括一种组合技术，用于在低速率符号周期期间，组合对应于低速率用户中的一个的阶段的连续高速率输出，来产生对应于低速率用户中一个的低速率输出。

20、如权利要求19所述的系统，其特征在于，通用线性转换检测器是高速率线性最小均方差(MMSE)检测器。

21、如权利要求20所述的系统，其特征在于，第二阶组合技术是从由解耦组合、通用解耦组合和MMSE组合组成的组中选择的。

22、如权利要求19所述的系统，其特征在于，第二阶组合技术是通用解耦组合。

23、如权利要求20所述的系统，其特征在于，输入信号包括具有比高速率线性MMSE检测器的高速率检测时间间隔更短的符号周期的干扰较高速率用户。

24、如权利要求20所述的系统，其特征在于，输入信号是从由采样信号和应用于此采样信号的前端高速率检测器的至少一个输出组成的组中选择的。

25、如权利要求20所述的系统，其特征在于，检测窗口的长度不是高速率检测时间间隔长度的函数。

26、如权利要求20所述的系统，其特征在于，检测窗口大于高速率检测时间间隔，是连续检测窗口重叠的滑动窗口，连续检测窗口的每个检测产生高速率输出。

27、如权利要求20所述的系统，其特征在于，还包括一个空余时间适应处理器，用于基于多天线信号流产生输入信号。

28、如权利要求20所述的系统，其特征在于，还包括一个注销模块，用于在高速率线性MMSE检测器之前，对输入信号应用干扰注销处理。

29、如权利要求20所述的系统，其特征在于，低速率输出包括用于估算和消除干扰的恢复符号。

30、如权利要求20所述的系统，其特征在于，低速率输出还包括恢复符号，其包括前向纠错编码符号；和

还包括一个解码器，用于恢复关于前向纠错编码符号的信息比特。

31、如权利要求20所述的系统，其特征在于，高速率线性MMES检测器是基于模拟低速率用户作为有效高速率用户的，这个模拟基于关于低速率用户的扩频码的树型结构属性；

高速率MMSE线性检测器产生对应于有效高速率用户的有效高速率输出；和

第二阶在低速率符号周期，为有效高速率用户组合高速率MMSE线性检测器的连续有效高速率输出，来产生对应于低速率用户中一个的低速率输出。

32、如权利要求31所述的系统，其特征在于，第二阶采用从由解耦组合和MMSE组合组成的组中所选择的组合技术。

33、如权利要求19所述的系统，其特征在于，通用线性转换检测器是基于模拟低速率用户作为有效高速率用户的，这个模拟基于关于低速率用户的扩频码的树型结构属性；

通用线性转换检测器产生对应于有效高速率用户的有效高速率输出；

第二阶在低速率符号周期，为有效高速率用户组合通用线性转换检测器的连续有效高速率输出，来产生对应于低速率用户中一个的低速率输出；和

第二阶组合技术基于通用组合解耦。

34、如权利要求31所述的系统，其特征在于，输入信号包括具有比高速率线性MMSE检测器的高速率检测时间间隔更短的符号周期的干扰较高速率用户。

35、如权利要求31所述的系统，其特征在于，输入信号是从由采样信号和应用于此采样信号的前端高速率检测器的至少一个输出组成的组中选择的。

36、如权利要求31所述的系统，其特征在于，检测窗口的长度不是高速率检测时间间隔长度的函数。

37、如权利要求31所述的系统，其特征在于，检测窗口大于高速率检测时间间隔，是连续检测窗口重叠的滑动窗口，连续检测窗口的每个检测产生高速率输出。

38、如权利要求31所述的系统，其特征在于，还包括一个空余时间适应处理器，用于从多天线信号流产生输入信号。

39、如权利要求31所述的系统，其特征在于，还包括一个注销模块，用于在高速率线性MMSE检测器之前，对输入信号应用干扰注销处理。

40、如权利要求31所述的系统，其特征在于，低速率输出用于估算和消除干扰。

41、如权利要求31所述的系统，其特征在于，低速率输出还包括恢复符号，其包括前向纠错编码符号；和

还包括一个解码器，用于恢复关于前向纠错编码符号的信息比特。

42、一个系统包括：

第一阶在低速率时间间隔转换一组输入，并产生对应于检测窗口内预设高速率时间间隔的转换后输入组，这组输入具有对应于低速率用户的内含信息，基于关于低速率用户的扩频码树型结构属性，低速率用户模拟作为有效高速率用户，干扰用户的扩频码和有效高速率用户是循环的，并在每个高速率时间间隔符号变化内重复；

在对应于预设高速率时间间隔的变换后输入组中，低速率用户中的一个被从其他包括有效高速率用户的低速率用户中解耦；和

第二阶在检测窗口中预设高速率时间间隔对已变换输入组应用通用线性检测器，来产生低速率用户中一个的估算。

43、如权利要求43所述的系统，其特征在于，通用线性检测器是最小均方差(MMSE)线性检测器。

44、如权利要求43所述的系统，其特征在于，输入组包括具有比高速率时间间隔更短的符号周期的干扰较高速率用户。

45、如权利要求43所述的系统，其特征在于，输入组是从由采用信号和应用于此采用信号的前端高速率检测器的至少一个输出组成的组中选择的。

46、如权利要求43所述的系统，其特征在于，检测窗口的长度与高速率检测时间间隔长度无关。

47、如权利要求43所述的系统，其特征在于，检测窗口大于高速率时间间隔。

48、如权利要求43所述的系统，其特征在于，还包括一个空余时间适应处理器，用于从多天线信号流中产生输入组。

49、如权利要求43所述的系统，其特征在于，还包括一个注销模块，用于对输入组应用干扰注销处理。

50、如权利要求43所述的系统，其特征在于，第二阶的至少一个输出用于估算和消除干扰。

51、如权利要求43所述的系统，其特征在于，低速率用户中一个的估算包括前向纠错编码符号，由检测器处理来恢复信息比特。

52、如权利要求43所述的系统，其特征在于，采样接收信号包括被不满足树型结构属性的长扩频序列调制的输入组，此输入组通过撤除长扩频序列来产生。

53、第一阶还包括用沃尔什—哈达马德变换矩阵的一列来后倍增包含输入组的矩阵。

54、一种方法包括：

接收包括至少一个实际高速率用户和大量低速率用户的输入信号，实际高速率用户具有比低速率用户更高的用户速率；

在高速率检测时间间隔对输入信号应用高速率最小均方差(MMSE)变换；和

基于此MMSE变换，产生对应于至少一个实际高速率用户和大量低速率用户的至少一个检测器输出。

55、如权利要求54所述的方法，其特征在于，至少一个检测器输出是对应于至少一个实际高速率用户的实际高速率输出。

56、如权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括产生对应于低速率用户组的至少一个有效高速率输出。

57、如权利要求54所述的方法，其特征在于，至少一个检测器输出是对应于大量低速率用户的低速率输出。

58、如权利要求57所述的方法，其特征在于，还包括产生对应于低速率用户组的至少一个有效高速率输出。

59、如权利要求57所述的方法，其特征在于，还包括在低速率符号周期组合连续高速率输出，来产生对应于大量低速率用户中一个的低速率输出。

60、如权利要求59所述的方法，其特征在于，组合包括从由解耦组合和MMSE组合组成的组中所选择的变换。

61、如权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括选择高速率MMSE变换的检测窗口，检测窗口不是高速率检测时间间隔的函数。

62、如权利要求61所述的方法，其特征在于，还包括选择检测窗口使其大于高速率检测时间间隔并滑动，这样连续检测窗口重叠。

63、如权利要求54所述的方法，其特征在于，空余时间适应处理，来从多天线信号流产生输入信号。

64、如权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括在高速率线性MMSE检测器之前，对输入信号应用干扰注销处理。

65、如权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括基于包括在至少一个检测器输出内的恢复后符号估算和消除干扰。

66、如权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括对至少一个检测器输出应用前向纠错。

67、一个项目包括含有机器可读指令的机器可读媒介，当机器执行此指令时导致机器：

接收包括至少一个实际高速率用户和大量低速率用户的输入信号，此实际高速率用户具有高于低速率用户的用户速率；

在高速率检测时间间隔对输入信号应用高速率最小均方差(MMSE)变换；和基于MMSE变换，产生对应于至少一个实际高速率用户和大量低速率用户的至少一个检测器输出。

68、如权利要求67所述的项目，其特征在于，至少一个检测器输出是对应于至少一个实际高速率用户的实际高速率输出。

69、如权利要求67所述的项目，其特征在于，还包括产生对应于低速率用户组的至少一个有效高速率输出。

70、如权利要求67所述的项目，其特征在于，至少一个检测器输出是对应于大量低速率用户中一个的低速率输出。

71、如权利要求70所述的项目，其特征在于，还包括产生对应于低速率用户组的至少一个有效高速率输出。

72、如权利要求67所述的项目，其特征在于，还包括在低速率符号周期组合连续高速率输出，来产生对应于大量低速率用户中一个的低速率输出。

73、如权利要求72所述的项目，其特征在于，组合包括从由解耦组合和MMSE组合组成的组中所选择的变换。

74、如权利要求67所述的项目，其特征在于，还包括选择高速率MMSE变换的检测窗口，检测窗口不是高速率检测时间间隔的函数。

75、如权利要求74所述的项目，其特征在于，还包括选择检测窗口使其大于高速率检测时间间隔并滑动，这样连续检测窗口重叠。

76、如权利要求67所述的项目，其特征在于，空余时间适应处理，来从多天线信号流产生输入信号。

77、如权利要求67所述的项目，其特征在于，还包括在高速率线性MMSE检测器之前，对输入信号应用干扰注销处理。

78、如权利要求67所述的项目，其特征在于，还包括基于包括在至少一个检测器输出内的恢复后符号估算和消除干扰。

79、如权利要求67所述的项目，其特征在于，还包括对至少一个检测器输出应用前向纠错。

80、一个系统包括：

一个高速率检测器，用于在低速率用户符号面前恢复接收到的用户符号，高速率检测器在检测窗口操作。

81、如权利要求80所述的系统，其特征在于，高速率检测器包括最小均方差(MMSE)检测器。

82、如权利要求81所述的系统，其特征在于，接收到的用户符号包括高速率用户符号。

83、如权利要求81所述的系统，其特征在于，接收到的用户符号包括低速率用户符号。

84、如权利要求83所述的系统，其特征在于，还包括一个解耦组合器，用于在低速率时间间隔处理MMSE检测器的高速率输出，以获得低速率用户符号。

85、如权利要求83所述的系统，其特征在于，还包括一个MMSE组合器，用于在低速率时间间隔处理MMSE检测器的高速率输出，以获得低速率用户符号。

86、如权利要求80所述的系统，其特征在于，高速率检测器包括线性检测器。

87、如权利要求81所述的系统，其特征在于，高速率检测器利用符号等级处理。

88、如权利要求81所述的系统，其特征在于，高速率检测器利用芯片等级处理。

89、如权利要求83所述的系统，其特征在于，低速率用户符号的MMSE检测器模拟组作为有效高速率用户符号。

90、如权利要求82所述的系统，其特征在于，低速率用户符号的MMSE检测器模拟组作为有效高速率用户符号。

91、一个系统包括：

一个天线，用于在无线链路上传送信息；

一个与天线连接的收发器，用于变换接收到的信息成为具有接收到的用户符号和低速率用户符号的输入信号；

一个与收发器连接的基带装置，用于执行系统控制；

一个与基带装置连接的输入/输出装置，用于提供人机界面；和

一个高速率检测器，用于接收输入信号，并在低速率用户符号面前转换接收到的用户符号，高速率检测器在检测窗口操作。

92、如权利要求91所述的系统，其特征在于，高速率检测器包括最小均方差(MMSE)检测器。

93、如权利要求92所述的系统，其特征在于，接收到的用户符号包括高速率用户符号。

94、如权利要求92所述的系统，其特征在于，接收到的用户符号包括低速率用户符号。

95、如权利要求94所述的系统，其特征在于，还包括一个解耦组合器，用于在低速率时间间隔处理MMSE检测器的高速率输出，以获得低速率用户符号。

96、如权利要求94所述的系统，其特征在于，还包括一个MMSE组合器，用于在低速率时间间隔处理MMSE检测器的高速率输出，以获得低速率用户符号。

97、如权利要求91所述的系统，其特征在于，高速率检测器包括线性检测器。

98、如权利要求92所述的系统，其特征在于，高速率检测器利用符号等级处理。

99、如权利要求92所述的系统，其特征在于，高速率检测器利用芯片等级处理。

100、如权利要求94所述的系统，其特征在于，低速率用户符号的MMSE检测器模拟组作为有效高速率用户符号。

101、如权利要求93所述的系统，其特征在于，低速率用户符号的MMSE检测器模拟组作为有效高速率用户符号。

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