CN1754321B

CN1754321B - 用于无线通信的方法与设备

Info

Publication number: CN1754321B
Application number: CN2004800053253A
Authority: CN
Inventors: 艾利拉·莱尔
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: US8249191B2; JP2009177837A; EP1606888A4; KR20050107531A; EP1606888A2; TW200423650A; CA2516981A1; KR20090028842A; MXPA05009318A; ATE431979T1; NO20054222L; US20090316759A1; JP2006519528A; DE602004021174D1; US20040223538A1; US8542772B2; US20120314752A1; EP1606888B1; TW200807908A; WO2004079975A2

Abstract

多个信号系于一共享频谱内被接收，而接收使用者信号的样本系被产生以做为一接收向量。将该接收向量分段成多个区段。针对每一区段，通过判定一使用者/信号群及从该接收向量去除该一使用者/信号群的分量的方式连续地判定每一使用者或信号群(具有相似接收功率的信号群)的符号。将对应于每一区段的已判定符号组合成一数据向量。

Description

用于无线通信的方法与设备

技术领域

本发明大体上关于无线通信系统。特定言之，本发明关于一无线通信系统中的多使用者信号的检测。

发明背景

一典型的无线通信系统包含与无线发射/接收单元(WTRUs)联络的基地台。每一基地台有一相关作业区域，其与在此作业区域内的WTRUs联络。在一些通信系统譬如划码多向近接(CDMA)系统中，用相同频谱传送多重通信。此等通信通常以编码作区别。

由于多重通信可用相同频谱且在相同时间传送，此一系统内的一接收器必须辨别这些多重通信。检测此等信号的一方案为匹配滤波法。在匹配滤波法中，会检测出以单一编码传送的一通信。其它通信被当作干扰处置。要检测出多重编码即要使用相应数量的匹配滤波器。此等信号检测器具有低复杂度，但会受困于多向近接干扰(MAI)及符号间干扰(ISI)。

其它信号检测器试图消除来自其它使用者的干扰和ISI，譬如平行干扰消除器(PICs)和连续干扰消除器(SICs)。此等接收器倾向于有较好的表现，代价是复杂度提高。其它信号检测器联合地检测多重通信，这被称为联合检测。有一些联合检测器采用Cholesky分解法进行一最小均方误差(MMSE)检测以及强制归零区块均衡器(ZF-BLEs)。此等检测器倾向于有更好性能，但复杂度高。

因此，希望能有其它的多使用者检测方案。

发明内容

接收一共享频谱内的多个信号。由接收使用者信号的样本产生一接收向量。将该接收向量分割成多个区段。针对每一区段，通过判定一使用者/信号群且从该接收向量去除该一使用者/信号群的分量的方式连续地判定每一使用者或信号群(具有相似接收功率的信号群)的符号。譬如采取频道等化然后解扩展(despreading)的方式判定每一使用者/信号群的符号。将对应于每一区段的已判定符号组合成一数据向量。

附图说明

图1为一等化连续干扰消除(EQ-SIC)接收器的简图。

图2为一接收向量r的较佳分段方式的图例。

图3为一EQ-SIC装置的简图。

图4为一EQ-SIC接收器的流程图。

具体实施方式

较佳实施例的较佳应用系在于第三代合作计划(3GPP)宽频划码多向近接(W-CDMA)通信系统的一分频双工(FDD)模式。但较佳实施例亦可应用于众多无线通信系统。

此等较佳实施例得用在一无线发射/接收单元(WTRU)或一基地台。一WTRU非局限性包含一使用者设备、一行动台、一固定式或移动式用户单元、呼叫器、或任何其它能够在一无线环境中运作的装置类型。一″基地台(base station)″非局限性包含一基地台、一B级节点(Node-B)、一网点控制器、一存取点、或在一无线环境中的其它接界装置。此外，此等较佳实施例得应用于相互联络的WTRUs。

图1为一较佳的等化/连续干扰消除(EQ-SIC)接收器的简图。较佳来说，图1所示组件当中除了天线20以外大多施作成单一集成电路。另一选择，个别组件得为不连续组件或为集成电路及/或不连续组件的一混合物。

多重通信由该接收器的一天线20或天线数组接收。一取样装置22〔譬如单个或多个模拟数字转换器(ADCs)〕对接收信号取样以产生一接收向量r。

该接收向量经一分段装置24处理而产生该接收向量r的区段r ₁，…r _n。图2系一较佳分段架构的图例，然亦可能采用其它架构。如图2所示，该接收向量 r被分割成多个区段r ₁，…r _n(所示仅有区段r ₁、r ₂、r ₃、r ₄、r ₅、r ₆、r ₇、r ₈及r ₉)。较佳来说，这些区段如图所示局部重迭。重迭量最好是脉冲响应长度减一码片 (chip)的两倍，即2×(W-1)。即使区段的长度有限，此重迭有助于所有码片的等化。就一已知区段来说，构成该区段的所述部分的所有码片经等化。举例来说，r ₂的所述部分以虚线为界。该部分内的最后一个码片会以W-1个码片延伸到下个区段内。相反地，在延伸到所述区域内的第一码片之前最远的码片是在该第一码片之前W-1个码片。因此，所有构成所述部分的码片以及不在该部分内的码片能经等化，有效地去除该等码片在所述部分内的分量。

虽然图中所示重迭量粗略来说是脉冲响应的两倍，亦可使用更大的重迭量。视实际接收器应用而定可能以更大的重迭量为有利。在一实施例中，EQ-BIC装置可采用一质因子算法(PFA)快速傅立叶变换(FFT)型应用。重迭量可延长至达到一期望最佳PFA或FFT长度。在其它应用中，最佳不重迭部分可因受处理的信号而异。举例来说，在3GPP W-CDMA的分时双工(TDD)模式中，数据域的长度可因爆发数据块类型(burst type)而异。因此，一爆发数据块的最佳区段长度可能不是另一爆发数据块的最佳情况。要使用一致硬件组态时，可采用一既定的区段大小。可采用不同的重迭量来促成不同的爆发数据块长度。

一频道评估装置26评估每一接收使用者信号的频道响应。一般而言，频道响应系利用一参考信号〔譬如一导码或一中间码(midamble)序列〕予以评估，然亦可采用其它技术。估计频道响应在图1中以一频道响应矩阵H代表。

图3为用于一接收向量区段r_i的一较佳EQ-SIC装置28的图例。EQ-SIC装置28包含用以等化向量区段r _i，x _i1，…，x _iK-1而配置以分别产生展频数据向量 s _i1,s _i2，…，s _iK的均衡器34₁，34₂，…34_K。EQ-SIC装置28亦包含用以解扩展该展频数据向量s _i1，s _i2，…，s _iK而配置以产生软符号的解扩展器36₁，36₂，…36_K 以及配置以从对应的软符号产生硬符号向量d _i1，d _i2，…，d _iK的硬判决装置38₁，38₂，…38_K。EQ-SIC装置28亦包含用以在每一对应展频数据向量s _i1，s _i2，…中判定对应使用者分量r _i1，r _i2，...的干扰构造装置40₁，40₂，…以及用以从分别的对应向量区段r _i，x _i1，…去除对应使用者分量r _i1，r _i2，...的减法器42₁，42₂，…。在一应用中，所有使用者信号经分级，譬如用该等信号的接收功率予以分级。就具有最高接收功率的使用者来说，接收向量区段r _i经一均衡器34₁利用与该使用者(使用者1)相关的频道响应予以等化，产生一展频数据向量s _i1。利用该使用者信号所用的编码由一解扩展器36₁产生该使用者数据的软符号。由一硬判决装置38₁对该使用者的软符号进行硬判决而产生一硬符号向量d _i1。利用该测得的硬符号，该干扰构造装置40₁判定使用者1对该展频数据向量的分量r _i1。由一减法器42₁从该区段减去使用者1分量而产生一已除去使用者1的分量的新区段x _i1。以相似方式处理一具有一第二高接收功率位准的第二使用者(使用者2)。使用者2的硬符号d _i2经产生展频数据向量s _i2的一均衡器34₂、解扩展器36₂及硬判决装置38₂测出。利用一干扰构造装置40₂和一减法器42₂去除使用者2对x _i1的分量r _i2。以此程序重复进行K-1次，以产生成为向量r _i的区段x _iK-1，而该向量r _i的K-1个使用者的分量被移除。就该第K个使用者来说，只有硬符号d _iK利用产生展频数据向量s _iK的一均衡器34K、解扩展器36_K和硬判决装置38_K判定。

若该EQ-SIC接收器系用在一基地台，则一般而言会使来自所有使用者信号的硬符号复原。然而，在一WTRU，WTRU EQ-SIC接收器可能只有一个目标使用者的信号。因此，可在已复原该目标使用者的信号的硬符号之后停止对每一使用者的连续处理。

虽然以上所述是独立地检测每一使用者的信号，亦可联合地复原多个使用者的信号。在此一应用中，会用接收信号功率将使用者分群。连续处理作业将会是依序对每一群进行。举例来说，检测出第一群数据并随后从接收区段消除该第一群数据，然后对第二群进行之。

在一区段内的每一使用者的数据皆已测得之后，由一区段存储装置30储存数据向量，譬如d _i。为缩减储存量大小，最好删减该区段以去除非目标部分而仅留下目标区段部分。一区段重组装置32产生一具有来自所有区段的数据的数据向量d，该向量通常是由将每一区段的每一使用者的数据串行结合的方式形成。举例来说，来自区段1的使用者1的数据d ₁₁与来自区段2的使用者1的数据d ₁₂串行结合。

图4为一EQ-SIC接收器的一流程图。一开始时，产生一接收向量r，步骤50。对所有使用者进行一信道评估，步骤52。将该接收向量分段为r ₁，…r _n，步骤54。使每一区段受处理，步骤56。针对一第i个区段判定一具有最高接收功率的使用者，步骤58。以该使用者等化该接收向量，步骤60。利用该使用者的编码将所得展频向量解扩展，步骤62。对解扩展数据进行硬判决，步骤64。判定该使用者对该接收向量的分量，步骤66，从该接收向量减去该使用者的分量，步骤68。使用该已减码接收向量当作后继步骤中的接收向量，对次高接收功率使用者重复步骤60-68进行处理，步骤70。储存该区段的结果且对每一剩余区段重复步骤58-70，步骤72。将所储存区段组合成数据向量d，步骤74。进行或更新频道评估的速率可因不同应用而异，因为更新速率系取决于无线频道的时间变异本质。

较佳来说，EQ-SIC装置28的每一阶段的等化作业系利用FFT施行，然亦可采用其它施行方式。有一可行施行方式如下所述。每一接收区段得视为是依据方程式1的一信号模式。

r _i＝Hs+n 方程式1

H是频道响应矩阵。n是噪声向量。s是展频数据向量，其为该使用者或群的展频码C及该使用者或群的数据向量d的折积，如方程式2。

s＝Cd 方程式2

解出方程式3的两个方案先用一等化阶段然后用一解扩展阶段。使每一接收向量区段r _i等化，步骤54。一等化方案采用一最小均方误差(MMSE)解。每一扩充区段的MMSE解系依据方程式4A。

{S_{&OverBar;}^{^}}_{i} = {({H_{s}}^{H} H_{s} + σ^{2} I_{s})}^{- 1} {H_{s}}^{H} {\underset{&OverBar;}{r}}_{i}

方程式4A

σ²是噪声变异数，I_s是该扩充矩阵的恒等矩阵。(.)^H是复杂共轭转置运算或Hermetian运算。强制归零(ZF)解是依据方程式4B。

{S_{&OverBar;}^{^}}_{i} = {({H_{s}}^{H} H_{s})}^{- 1} {H_{s}}^{H} {\underset{&OverBar;}{r}}_{i}

方程式4B

另一选择，将方程式4A或4B写成方程式5。

{S_{&OverBar;}^{^}}_{i} = {R_{s}}^{- 1} {H_{s}}^{H} {\underset{&OverBar;}{r}}_{i}

方程式5

对应于MMSE的R_s系依据方程式6A定义。

R_s＝H_s ^HH_s+σ²I_s 方程式6A

另一选择，ZF的R_s系依据方程式6B。

R_s＝H_s ^HH_s 方程式6B

解出方程式5的一较佳方案系利用一快速傅立叶变换(FFT)，如方程式7和8，而解出方程式5的另一方案为Cholesky分解法。

R_s＝D_z ^-1∧D_z＝(1/P)D_z×∧D_z 方程式7

R_s ^-1＝D_z ^-1∧^-1D_z＝(1/P)D_z×∧×D_z 方程式8

D_z是Z点FFT矩阵且∧是对角矩阵，后者具有身为R_s矩阵的一近似轮环行列式的第一行的一FFT的对角线。该近似轮环行列式可用该R_s矩阵的任一行表现。较佳来说系使用一具有最多个元素的完整行。

在频域内，FFT解系依据方程式9。

F (S_{&OverBar;}^{^}) = \frac{Σ_{m = 1}^{M} F ({\underset{&OverBar;}{h}}_{m}) * &CircleTimes; F ({\underset{&OverBar;}{r}}_{m})}{F (\underset{&OverBar;}{q})}

其中

F (\underset{&OverBar;}{x}) = Σ_{n = 0}^{P - 1} x (n) e^{- j \frac{2 πkn}{N}},

其中k＝0，1，…，P-1方程式9

是克朗内克乘积。M是取样率。M＝1是码片率取样且M＝2是两倍码片率取样。

在展频资料向量的傅立叶变换

已经判定之后，以采取一反傅立叶变换的方式判定展频数据向量

Claims

1.一种于无线通信中使用的方法，该方法包括：

接收一共享频谱内的多个使用者信号；

产生该接收使用者信号的样本以做为一接收向量；

将该接收向量分段成多个区段；

针对每一区段，通过判定一使用者的符号及从对应区段去除该一使用者的一分量的方式连续地判定每一使用者的符号；以及

将对应于每一区段的已判定符号组合成一数据向量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一区段有一部分与至少一另一区段重迭。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该重迭部分至少是比两倍的一脉冲响应长度少二码片。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，更包括在删减已判定符号之后储存每一区段判定符号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，连续地判定每一使用者的符号的步骤包括等化一输入向量、解扩展该已等化向量及对该解扩展等化向量做出硬判决。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，等化该输入向量利用快速傅立叶变换。

7.一种于无线通信中使用的方法，该方法包括：

接收一共享频谱内的多个信号；

产生该接收信号的样本以做为一接收向量；

将该接收向量分段成多个区段；

以接收功率位准将该接收信号分群；

针对每一区段，通过判定一群的符号及从对应区段去除该一群的一分量的方式连续地判定每一群的符号；以及

将对应于每一区段的已判定符号组合成一数据向量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每一区段有一部分与至少一另一区段重迭。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该重迭部分至少是比两倍的一脉冲响应长度少二码片。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，更包括在删减已判定符号之后储存每一区段判定符号。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，连续地判定每一群的符号的步骤包括等化一输入向量、解扩展该已等化向量及对该解扩展等化向量做出硬判决。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，等化该输入向量利用快速傅立叶变换。

13.一种无线发射/接收单元，其包括：

一天线，其配置以接收一共享频谱内的多个使用者信号；

一取样装置，其配置以产生该接收使用者信号的样本以做为一接收向量；

一分段装置，其配置以将该接收向量分段成多个区段；

一等化及连续干扰消除器，其配置以通过判定一使用者的符号及从对应区段去除该一使用者的一分量的方式连续地判定每一使用者的每一区段符号；及

一区段重组装置，其配置以将对应于每一区段的已判定符号组合成一数据向量。

14.根据权利要求13所述的无线发射/接收单元，其特征在于，该分段装置配置以将该接收向量分段成多个区段，使得每一区段有一部分与至少一另一区段重迭。

15.根据权利要求14所述的无线发射/接收单元，其特征在于，该分段装置配置以将该接收向量分段成多个区段，使得该重迭部分至少比两倍的一脉冲响应长度少二码片。

16.根据权利要求14所述的无线发射/接收单元(WTRU)，其特征在于，更包括一区段存储装置，其配置以在删减已判定符号之后储存每一区段判定符号。

17.根据权利要求16所述的无线发射/接收单元(WTRU)，其特征在于，该等化及连续干扰消除器包括配置以等化输入向量的一均衡器、配置以解扩展该已等化向量的一解扩展器及配置以对该解扩展等化向量做出硬判决的一硬判决装置。

18.根据权利要求17所述的无线发射/接收单元，其特征在于，均衡器配置以利用快速傅立叶变换来等化该输入向量。

19.一种无线发射/接收单元，其包括：

一天线，其配置以接收一共享频谱内的多个使用者信号；

一取样装置，其配置以产生该接收信号的样本以做为一接收向量；

一分段装置，其配置以将该接收向量分段成多个区段；

一等化及连续干扰消除器，其配置以通过判定接收信号的多个基于接收功率位准的群中每一群的符号及从对应区段去除该一群的一分量的方式连续地判定每一群的每一区段符号；及

20.根据权利要求19所述的无线发射/接收单元，其特征在于，该分段装置配置以将该接收向量分段成多个区段，使得每一区段有一部分与至少一另一区段重迭。

21.根据权利要求20所述的无线发射/接收单元，其特征在于，该分段装置配置以将该接收向量分段成多个区段，使得该重迭部分至少比两倍的一脉冲响应长度少二码片。

22.根据权利要求20所述的无线发射/接收单元，其特征在于，更包括一区段存储装置，配置以在删减已判定符号之后储存每一区段判定符号。

23.根据权利要求22所述的无线发射/接收单元，其特征在于，该等化及连续干扰消除器包括配置以等化输入向量的一均衡器、配置以解扩展该已等化向量的一解扩展器及配置以对该解扩展等化向量做出硬判决的一硬判决装置。

24.根据权利要求23所述的无线发射/接收单元，其特征在于，该均衡器配置以利用快速傅立叶变换来等化该输入向量。

25.一种基地台，其包括：

一天线，其配置以接收一共享频谱内的多个使用者信号；

一分段装置，其配置以将该接收向量分段成多个区段；

26.根据权利要求25所述的基地台，其特征在于，该分段装置配置以将该接收向量分段成多个区段，使得每一区段有一部分与至少一另一区段重迭。

27.根据权利要求26所述的基地台，其特征在于，该分段装置配置以将该接收向量分段成多个区段，使得该重迭部分至少比两倍的一脉冲响应长度少二码片。

28.根据权利要求26所述的基地台，其特征在于，更包括一区段存储装置，配置以在删减已判定符号之后储存每一区段判定符号。

29.根据权利要求28所述的基地台，其特征在于，该等化及连续干扰消除器包括配置以等化输入向量的一均衡器、配置以解扩展该已等化向量的一解扩展器及配置以对该解扩展等化向量做出硬判决的一硬判决装置。

30.根据权利要求29所述的基地台，其特征在于，该均衡器利用快速傅立叶变换来等化该输入向量。

31.一种基地台，其包括：

一天线，其配置以接收一共享频谱内的多个使用者信号；

一分段装置，其配置以将该接收向量分段成多个区段；

一区段重组装置，其将对应于每一区段的已判定符号组合成一数据向量。

32.根据权利要求31所述的基地台，其特征在于，该分段装置配置以将该接收向量分段成多个区段，使得每一区段有一部分与至少一另一区段重迭。

33.根据权利要求32所述的基地台，其特征在于，该分段装置配置以将该接收向量分段成多个区段，使得该重迭部分至少比两倍的一脉冲响应长度少二码片。

34.根据权利要求32所述的基地台，其特征在于，更包括一区段存储装置，配置以在删减已判定符号之后储存每一区段判定符号。

35.根据权利要求33所述的基地台，其特征在于，该等化及连续干扰消除器包括配置以等化输入向量的一均衡器、配置以解扩展该已等化向量的一解扩展器及配置以对该解扩展等化向量做出硬判决的一硬判决装置。

36.根据权利要求35所述的基地台，其特征在于，该均衡器配置以利用快速傅立叶变换来等化该输入向量。

37.一种用于无线通信中的集成电路，该集成电路包括：

一分段装置，其配置以将多个使用者信号的一接收向量分段成多个区段；

一等化及连续干扰消除器，其配置以通过判定一使用者的符号及从对应的区段去除该一使用者的一分量的方式连续地判定每一使用者的每一区段符号；及

38.根据权利要求37所述的集成电路，其特征在于，该等化及连续干扰消除器包括配置以等化输入向量的一均衡器、配置以解扩展该已等化向量的一解扩展器及配置以对该解扩展等化向量做出硬判决的一硬判决装置。

39.一种用于无线通信中的集成电路，该集成电路包括：

一分段装置，其配置以将多个信号的一接收向量分段成多个区段；

40.根据权利要求39所述的集成电路，其特征在于，该等化及连续干扰消除器包括配置以等化输入向量的一均衡器、配置以解扩展该已等化向量的一解扩展器及配置以对该解扩展等化向量做出硬判决的一硬判决装置。