CN2807616Y - 最佳化多用户侦测的无线发射/接收单元 - Google Patents

Abstract

多用户侦测(MUD)效能是加以最佳化以在程序期间消除功率的冗余使用。一过度建构(overbuilt)的A矩阵，亦即，系统响应矩阵，是加以提供，该过渡建构A矩阵使用所有可能码，如在盲码侦测(BCD)所提供的候补码列表(CCL)中所辨识的所有码，该过渡建构A矩阵是被传递至MUD，而该MUD是仅撷取真正接受到的码所需的列或行，因此消除了重新计算与真实接收的码不对应的白化匹配滤波器(WMF)输出的需要。

Description

最佳化多用户侦测的无线发射/接收单元

技术领域

本案是相关于无线通信，尤指在如此系统中的接合点侦测。

背景技术

接合点侦测器(joint detectors)，如多用户侦测(MUD)，能降低多重存取干扰，并因此增加系统容量。MUD消除小区内干扰，而系统容量则是通过MUD算法以及小区内干扰的效率而决定。除了容量的改进之外，MUD减轻了一般对直接序列码分多址(DS-CDMA)系统的远近问题(near/far problem)。

传统的MUD运算法会提取源自一系统响应矩阵(如：A-矩阵)的所有码，而非已经被接收的码。这是对计算功率的大量浪费，并且也增加系统的延迟。举例而言，在通用移动电信系统(UMTS)宽带码分多址(W-CDMA)的分时双工(TDD)模式的一时隙中，发射码的最大数目为16码，因此，A矩阵可利用16码而加以建构，然而，假设仅发射8码，则由于MUD演算的计算复杂度大约正比于所使用码的数目的平方，所以码的加倍会以系数4而增加MUD的复杂度。两个一般的MUD装置是使用一迫零(zero-forcing)块线性均衡器(BLE)以及一最小均方误差(MMSE)方案。ZF BLE是经由方程式1而加以模式化，

A^H r＝(A^HA) d                                   方程式1

A为系统响应矩阵，(·)^H为共轭复数移项运算， r为特定数据字段(field)所接收的信号向量， d是为软符号向量。通过使用矩阵倒置(matrixinversion)，该软符号向量 d可经由方程式2而加以决定。

d＝(A^HA)^-1A^H r                                 方程式2

(·)^-1是为矩阵倒置。

MMSE是经由方程式3而加以模式化。

A^H r＝(A^HA+σ²I) d                              方程式3

σ²噪音方差，以及I为特征矩阵。通过使用矩阵倒置，该软符号向量 d是经由方程式4而加以决定。

d＝(A^HA+σ²I)^-1A^H r                             方程式4

表达式A^H r一般称为白化匹配滤波器(whitening matched filter，WMF)，而要注意的是，其出现在上述MUD方程式之内。单独的WMF为评估软符号的装置，不过并无法与MUD输出一样可靠，但在软符号向量的低品质评估时具有一些用处。

MUD的性能一般会影响进行的计算，有时可省下功率消耗，因而提供一经济上的优势。更具体地说，该计算是支持盲码侦测(BCD)以及不连续发射(DTX)相关处理的计算，其使用功率并且可能需要冗余电路(redundant circuitry)或软件。

存在着各种技术以减少MUD执行的复杂度，如仿真的柯列斯基分解(Cholesky decomposition)或快速富利叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)。既使如此，MUD代表了一大部分的接收器处理，其也会造成在接收信号路径中的延迟。因此，还需通过减少处理需求和/或延迟以改善接收器/MUD效能。

发明内容

本案是提供一种用于决定哪个码在一给定的时隙中被接收，以及当执行MUD、BCD及/或DTX相关的处理时评估冗余计算的方法以及系统。

一方法是在接收多个由码所区分的数据信号的码分多址(CDMA)系统或无线发射/接收单元(WTRU)中加以执行。该A矩阵是利用一列表的可能码以及相关于码的响应信道而加以建构，其中该可能码的列表是包括根据系统设计的所行可能码或另一接收器演算所提供的已减少的列表，如BCD所提供的候补码列表。根据该已建构的矩阵，软符号评估是计算每一该可能码的前N个符号，而软符号评估可以WMF输出，A^H r，为基础。而根据前N个软符号评估，已接收码的特征则可以加以决定。

用户数据是最终地从该已接收信号中加以提取，数据的提取可利用MUD而加以执行，而该MUD是会利用该已接收码已被决定的特征而加以执行，该N个软符号评估是被传递至MUD，以避免对关连于已辨识的已接收码的前N个符号的相同WMF值的重新计算。

在A矩阵中辨识为已接收的码是标记为有效，而在A矩阵中辨识为未接收的码是标记为无效，该无效的码则不会被MUD用于提取用户数据。

该已接收码的特征可通过源自该N个软符号评估的码能量量测而加以决定。该码能量评估以及已接收码的特征的决定可通过接收器处理而加以执行，如盲码侦测(BCD)及/或DTX端侦测(end-of-DTX detection)。

附图说明

本案的更详细的理解可经由实施例与相关附图而由下列较佳实施例说明中得知，其中：

图1是实施本案的无线接收系统的方块图。

图2是用以说明使用过度建构(overbuilt)A矩阵的N个符号的WMF结果。

图3是显示MUD WMF结果。

图4是显示用以决定有效码与无效码的流程。

具体实施方式

虽然较佳实施例是以较佳的TDD/CDMA或时分多址(TDMA)/CDMA通信系统进行说明，而通常其它方面亦适用于CDMA系统。然而，本案的宽广形式可设想为亦适用于其它传输系统，而没有限制。

此处之后，一无线发射/接收单元(WTRU)包括但不限定于一用户设备，移动工作站、固定或移动用户单元、寻呼机，或任何其它可用以操作于一无线环境中的装置类型。在此之后，一基站包括但不限定于一基站、节点B、位置控制器(site controller)、网络桥接器(access point)、或其它无线环境中的接口装置。

虽然本案的较佳实施例是应用于一WTRU，其亦能应用于一基站上。

图1是显示一无线接收系统100的较佳实施例。该无线接收系统100包含一信道评估装置105、一A矩阵建构装置110、一MUD115、一BCD装置120、一训练序列消除装置(midamble cancellation device)125、及一DTX端装置(end-of-DTX)130。该BCD装置120包含一候补码列表(CCL)装置135、一码侦测装置140、一码能量量测装置145、及一WMF150。虽然较佳实施例是使用MUD 115、BCD装置120、及一DTX端装置130进行说明，但本案可应用于除了MUDs外的使用不同接收器算法的接收器类型的替换，例如Rake接收器、及有或没有BCD或DTX端装置。该无线接收系统100能并入一集成电路(IC)中，或安装于一包含许多相互连接组件的电路上。

图2显示根据“过度建构”A矩阵110的N个符号的WMF结果150。该”过度建构”A矩阵是根据位于一时隙的M个可能码的列表而建构。M个可能码的列表，其是一已知码列表的子集，是由位于BCD装置120内的CCL装置135所提供。在一没有BCD的实施例中，M个可能码的列表能由其它算法提供，或根据系统设计可能为一已知技术。一可能的实施例是记载于2003年9月15日提出申请的案号为10/396,992的美国专利申请案，在此是以参考方式提及。为了决定那些码是存在的，一BCD码能量量测装置145及一由DTX端装置130所执行的算法，是使用每一可能码的N个符号来执行，其中N小于时隙中每一码的总符号数量。码能量量测是以使用一WMF运算的输出来进行，该WMF运算是与接收信号的N个符号的“过度建构”A矩阵共同执行。

在UMTS WCDMA的TDD模式的较佳实施例中，一数据突发发射包含一个训练序列及二个数据字段，而信道评估于训练序列上进行计算。信道评估是卷积于扩展码(spreading code)与扰乱码(scrambling code)以产生A矩阵，其实质上是为一描述系统响应的组合码/信道模型。然后N个软符号评估是经由一WMF而产生。

图2是显示经由WMF 150而输出的M*N个软符号的总数，其中对N个符号的每一个而言，M个软数值是对应于可能或尚未被接收的M个码。符号A^Hr_ij(O≤i≤N-1，O≤j≤M-1)是用以表示对应于使用码j进行计算的软符号i的A^Hr向量的元素。例如，A^Hr₀₂是表示使用码2的符号0进行计算的软值。

在BCD装置120及DTX端装置130完成后，被判定为未接收的码，亦即不存在的码，就算使用多寻址技术仍是无效，因此一组向量可用以表示A矩阵的哪一行/哪一列是有效的或无效的。然后，WMF 150的结果可根据与符号数值关连的码而生效或无效，如图3所示。例如，假如判定码1存在，则在向量组内与码1结合的位是填入”1”。这个位表示A矩阵的第一行是有效的，而此行会于处理过程中被考虑。然后，针对码1而计算的WMF结果150被视为有效，且将使用于MUD计算115中。然而，假如判定码1不存在，位会被填入”0”，其表示特定行应于过程的剩余部份被忽略，且码1的WMF结果将不会使用于MUD计算中。在执行MUD算法的前，会产生一列表，因此一检查标记、X、1/0、或其它指示器可用来标记码有效性。表示M个码的有效性的向量结果是由该BCD 120传送至该MUD 115。该MUD 115只针对有效码而于时隙中处理符号，因此节省了计算、功率、并降低了处理时间(等待时间)。

因为该WMF 150已执行了N个符号，MUD算法115的WMF部份只需要针对剩余(N_total-N)符号来执行WMF，其中N_total为数据突发发射的符号总数量。MUD是根据如图3所示的被判定为有效的过度建构A矩阵的列或行来执行这些WMF计算。这更节省了计算与功率，并更降低了处理时间(等待时间)。

请参考图4，下列程序400的列举步骤可被执行于UMTS W-CDMA的TDD模式的较佳实施例的实行上，尽管这些步骤可被应用于其它的无线系统。

(1)信道评估装置105执行一训练序列侦测演算(midamble detectionalgorithm)，其分析接收数据突发(burst)的训练序列字段(field)以决定呈现的训练序列位移的特征，及评估通信信道的特征，以及评估训练序列的功率(powers)。所得的结果传递至BCD装置120及DTX端装置130(步骤405)

(2)在BCD装置120中的CCL装置135分析由信道评估装置105所执行产生的训练序列侦测运算结果以及从一主列表中移除特定的码。此CCL装置135接着将已减少M个码的列表传递至A矩阵建构装置110(步骤410)

(3)一旦经由使用已减少M个码的列表的时隙，过渡建构(overbuilt)的A矩阵则由A矩阵建构装置110而加以建构(步骤415)

(4)WMF 150使用过渡建构的A矩阵以提供软符号评估予M个码的N个符号，其中N＜N_total，N是用于码能量量测装置145的符号数，大于码侦测装置140及DTX端装置130所需要的符号数。而软符号从相关每一码的WMF 150被输出(步骤420)

(5)量测在N个软符号上执行以决定以哪一个码呈现(步骤425)。此量测与码呈现的决定是根据对应每一码的符号计算所得的能量评估(码能量量测)以及根据码功率或噪声功率评估的临界值所决定。

(6)N个软符号评估是被传递至MUD 115。不被呈现的码是无效的，而被呈现的码是有效的。被呈现或未被呈现的码的讯息，即N个软符号，以及A矩阵被传递至MUD 115(步骤430)，MUD 115仅使用已被宣告呈现的码所对应的符号，因而免去重新计算WMF 150的输出的需要。N由被宣告呈现的码的数目所得。

首先，先决定码是否有效，仅N＜N_total A^Hr的符号被处理，一旦此程序完成，一个可能的选择是重建A矩阵使仅被接收的码于此被合并，而对所有符号的A^Hr进行重新计算。这个过程是相当没有效率且使用相当多的资源。虽然其它可替代的方案可能被使用，在符合一个较佳的实施例中，一个指出在A矩阵中哪些行或列被呈现的向量已被建立。因为相对应于有效码的符号的A^Hr输出已经被计算过，他们被使用而不是被重新计算，以及仅N_total-N的额外符号会根据有效的码被计算。

前述是一个MUD 115程序如何使用本案以排除不必要的功率使用，减少硬件的需求，减少处理过程的时延，以及避免不必要的电路或软件的最佳可行的例子。值得注意的是本创造性的方法可适当的加以修饰，然而不脱离本案的观点及范围。

本案已特别指出及描述较佳实施例供参考，其容易被熟知本领域的人所了解，而各种在形式及细节上的改变可以被加以实施而不脱离本案上述的范围。

Claims (2)

1.一种接收由码加以区分的多个数据信号的无线发射/接收单元，其特征在于，该无线发射/接收单元包括：

(a)一矩阵建构装置(110)，所述矩阵建构装置(110)是利用所有可能码以及关连于所述码的信道响应而建构一系统响应矩阵，

(b)一白化匹配滤波器(150)，其电耦合至所述的矩阵建构装置(110)并用以根据所述已建构的矩阵而执行每一所述可能码的前N个符号的N个软符号评估，其中已接收码是以每一该可能码的前N个符号的该N个软符号评估为基础；

(c)一多用户侦测器(115)，其电耦合至所述的矩阵建构装置(110)与所述的白化匹配滤波器(150)，所述的多用户侦测器(115)从所述关连于所述已接收码的该矩阵提取数据，其中所述白化匹配滤波器(150)传递该N个软符号评估至该多用户侦测器(115)，以及其中该多用户侦测器(115)不重复每一已接收码的N个软符号的计算。

2.如权利要求1所述的无线发射/接收单元，其特征在于，所述无线发射/接收单元还包括一候选码列表装置，以提供一码列表至该系统响应矩阵。

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