JP2006517079A - サブ・シンボルの並列干渉打消し - Google Patents
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Abstract
長い符号を使用した非同期CDMAシステムの一例における多重アクセス干渉の軽減のために、一特徴として、並列干渉打消し(PIC)は、好ましくは非線形に、かつチップ間隔で適用される減結合推定を実施する。他の特徴によれば、干渉は、受け取ったデータの共通サンプリング格子に対して複数のユーザに署名波形を補間することによってシンボル用の複数のビットを推定する技術を使用して打ち消される。さらに、他の特徴によれば、多段、ハイブリッド多段及び再構築可能な反復多段マルチ・ユーザ検出アーキテクチャ及び対応する処理を提供する。
Description
(関連出願に対するクロス・リファレンス)
本願は、「CDMA用マルチ・ユーザ検出技術」と題した2003年1月30日に提出した仮出願60/443,655の35U.S.C.119(e)による利益を請求し、その全内容は、参照により本願に組入れられる。
本願は、「CDMA用マルチ・ユーザ検出技術」と題した2003年1月30日に提出した仮出願60/443,655の35U.S.C.119(e)による利益を請求し、その全内容は、参照により本願に組入れられる。
(発明の分野)
本発明は、概して通信、特に干渉打消しにより通信システム・パフォーマンスを改良することに関し、更に特定して符号分割マルチ・アクセス通信環境におけるマルチ・アクセスの打消しを改良することに関する。
本発明は、概して通信、特に干渉打消しにより通信システム・パフォーマンスを改良することに関し、更に特定して符号分割マルチ・アクセス通信環境におけるマルチ・アクセスの打消しを改良することに関する。
符号分割多元接続(CDMA)は、通信チャネルを共有するためにいくつかのユーザに効果的な通信技術を提供する。残念ながら、チャネルが輻輳すると、通常のCDMA受信機はうまく動作せず、かつ多重アクセス干渉(MAI)がパフォーマンスを大きく損なう恐れがある。この場合に、最尤受信機は説明が容易であるが、実行するのは不可能に近い。
種々の従来技術は、シンボル・レベルで干渉打消しを調べている。シンボル・レベルの整合フィルタは、加算ホワイト・ガウス雑音チャネルにおいてマルチ・ユーザ検出(MUD)に対して十分な統計値を提供することができる。この周知の結果は、シンボル・レベルで最適ユーザ・ビット推定手順を書き表せると結論付けている。従って、これら種々の従来MUDアプローチは、シンボル・レベル推定及び打消しアプローチを使用している。しかし、シンボル・レベル技術は、最適推定器に対する唯一の近似であり、かつ、これらのシンボル・レベル近似が信号構造を完全に利用しているという補償はない。
加えて、従来の手順は、干渉打消しに対して下記の拡張計算処理:(1)署名波形のサンプリング格子に対して各ソース(基地局)のデータを補間すること、(2)各ユーザに対するビット推定を計算すること、(3)シンボルのバイナリ波形全体を合成すること、及び(4)打消しを実行するためにデータのサンプリング・グリッドに戻す全シンボルの波形を補間することを含む。
いくつかのサンプル・レベルが提案された。一例は、連続的な判断フィードバックとして使用可能とされる連続時間(例えば、アナログ)の最尤推定器(MLE)アプローチを使用している。このMLEは、相対ユーザ電力レベルにより制御された複数のフィルタを使用した単一段アナログ処理を目的とする。実施は、比較的に容易であるが、これらのアプローチは、理論的に干渉打消し問題とうまく適合しない。このような欠点を除くために、例えば、カルマン・フィルタの標準的な適用及び他の最小二乗一般化に基づいたもののように、線形最小平均二乗誤差(MMSE)技術を使用して打ち消されない干渉を小さくするようにすることもできる。これらの技術は、複数のユーザを完全に結びつけ(大きなマトリックス計算となる)、かつ、フィルタ内のイノベーション項における干渉打消しを実行している。従って、計算に極めてコストが掛ることに変わりはない。
更に、以上で説明した技術は、単一段のアルゴリズムであるとみなされる。更に多段設計であるとみなされていた。例えば、シンボル・レベルのMMSE受信機の開発に平行して、多段並列干渉打消し(PIC)法が開発された。多段PIC編成では、符号整合フィルタに受信信号と、前段から推定された複数干渉信号の和との間の差が印加される。これらの多段設計は、不適当のままである。
従来技術は、それぞれが実際のアプリケーションに組み込むのには複雑過ぎるか、又は実用において実際のMAI打消し項に不適当なことが解っていた。従って、実際的に実施可能とされ、同時に実効的な打消しも提供可能とされるMAI打消し技術が依然として必要とされている。
(発明の概要)
本発明は、通信システムにおける、一実施例では長い符号を使用した非同期CDMAシステムにおけるMAIを低減する。
本発明は、通信システムにおける、一実施例では長い符号を使用した非同期CDMAシステムにおけるMAIを低減する。
一技術は、チップ・バイ・チップ・ベースにより並列干渉打消し(PICを使用する。特に、完全なシンボル推定を待つ代わりに、各時間サンプル時に各ユーザに対して減結合バイナリ最小平均二乗誤差(MMSE)の推定が適用される。他の特徴によれば、拡散符号の擬似特性が下位のガウス混合(MG)分布に基づいて条件推定を導き出す。これは、高負荷であっても単一ユーザ境界とほぼ同程度のパフォーマンスに帰結する。更に、これらの技術は、手頃な計算コストで通常の技術よりはるかに優れている。
本発明の他の特徴は、通信システムにおける多重ユーザ干渉を打ち消すものであって、複数のユーザは、共有チャネルを介して、完全シンボル期間より短いサブシンボル・インターバルで発生する複数の不連続値を有する一組のデータ(例えばベースバンド・データ)を受信し、かつ受信した一組のデータの共通サンプリング格子に対して複数のユーザのうちの少なくともいくつかのために署名波形を補間することによって共有チャネルを介して任意のユーザに対応する1シンボルにおける複数ビットを推定することにより通信をする。この特徴は、混合ガウス復調器、PIC、パーシャルPIC及び減結合カルマン復調器を含む種々のMUDアプローチに適用可能とされ、かつ、チップ中心に対する各ソースの補間が従来の乗算−積算構造に係わるフィルタリング処理を必要とするが、同時にバイナリ・署名波形の補間がルックアップ・テーブルにより容易に実行できるので、複雑さが実質的に軽減される。
本発明の他の特徴は、ハイブリッド多段多重ユーザ検出(MUD)方法と、アップデート・ゲイン係数及び非線形関数の選択により、種々のMUDアルゴリズムを実行可能な再構築可能反復多段MUD(RMSM)アルゴリズム・アーキテクチャとを含む。RMSMアーキテクチャによりサポートされるMUDアルゴリズムは、混合ガウス復調器、PIC、パーシャルPIC、減結合カルマン復調器及びハイブリッド多段MUD方法を含む。
本発明は、コンピュータ実施方法、コンピュータ・プログラム製品、通信システム及びネットワーク、受信機、送信機及びトランシーバ等を含む種々の形式により実行可能とされる。
本発明のこれら及び更に詳細な他の特徴は、添付図面を参照して、以下の詳細な説明に十分に開示されている。
以下の説明では、説明のために、本発明の一以上の実施例を理解するために、特定の式を含む多数の詳細が説明される。しかしながら、本発明を実施するために一定の特定的な詳細を必要とするものでないことは、当該技術分野に習熟する者に明らかであると共に、明らかとなる。例えば、本発明の一特徴の詳細は、本発明の他の特徴を実施するために、必要とされなくともよい。説明を容易にするために、本発明の種々の特徴に係わる個々のセクションに分けて説明をする。
前述したように、本発明の各特徴は、コンピュータ実施の方法、コンピュータ・プログラム製品、共通システム及びネットワーク、送信機及び受信機等を含む種々の形式により実施可能とされる。例えば、一実施例において、セルラ電話のような携帯装置は、メモリに設けられた命令を実行する処理ユニットと共に、通常のメモリを備えている。下記のセクションで詳細に説明する種々の技術を実行するために、メモリに記憶可能とされるソフトウェアにより提供される、通常のプログラミング技術が使用される。代わって、種々のコンピュータ読出し可能媒体(例えば、ディスク、CD等)上に同一のソフトウェアを記憶することができる。更に、ソフトウェアにより提供される命令を実行するときは、コンピュータ実施の処理となる。
一特徴によれば、本発明は、CDMA通信システムに使用可能とされるマルチ・ユーザ検出(MUD)技術を提供する。MUD技術は、複合ベースバンド不連続時間入力を受信し、並列干渉打消し(PIC)を実施し、かつ、好ましくは、チップ・バイ・チップ・ベースによりサブ・シンボル・レベルで推定を実行する。受信機(例えば、CDMA、セル電話)において、これらの技術は、多重アクセス干渉に関する可能性を最小化することによりパフォーマンスを改善し、かつ比較的に低い計算コストで行う。付加的な特徴によれば、MUD技術は、線形及び単一段技術に比較して干渉打消しを更に改善するように、反復的な多段ベースの推定及び非線形関数を実行する。
一実施例において、本発明は、ユーザが不連続サブ・シンボル・サンプリング格子上で発生する干渉打消しによってのみ結合されることにより、実行する。導入として、図13〜15は、受信信号モデル
を使用してDS−CDMAの実施を説明する。ただし、y(t)=複合受信ベースバンド信号、hk(t)=複合非同期拡散関数(更に署名波形と呼んでもよい)、ck(t)=Kユーザに関連した複合送信配置シンボル、及びv(t)=複合加法白色雑音である。
この式は、必要により、パイロット、プリアンブル、ミッドアンブルなどように既知の信号を含む信号yp(t)の存在に対して成立する。これらのyp(t)は、当該技術分野において標準となっているように、コヒーレント・チャネル情報、タイミングの捕捉について成立する。tとt+1との間の時間、不連続なサンプリング間隔は、シンボル期間より短く、一般的にチップ期間より短いか又は等しい。
図13〜15は、多段減結合MUD処理1300、より詳細な単一段MUD処理1400、及び更により詳細にMUD処理要素1500をそれぞれ示す概要図である。これらの概要図は、このような処理の流れと共に、これに関するモジュール・アーキテクチャの一実施例を示す。
図13は、多段減結合MUD処理1300の一実施例を示しており、特に、どのようにしてパイロット干渉を打消し、次に多段設定(他の実施として1段を使用してもよい)に適用するのかについて示す。多段は、同一の減結合MUDアルゴリズムを適用してもよく、又はハイブリッド設定では、異なる段に対して異なるMUDアルゴリズムを使用してもよい。限定的な計算リソースのみが入手可能なときの最も有用となる一実施例では、第1段のMG−MUDに図15のアーキテクチャを使用して効率的に実施される第2段の通常的なPICが続く。図13では、第1のパイロット、プリアンブル及びミッドアンブル情報が存在するのであれば、これを処理する(1302)。多くの設定では、多くのユーザがパイロットを共有するので、必要によって、タイミング及びチャネル等化のような情報を他のブロックと共有する。更にパイロット/プリアンブル/ミッドアンブル信号も再構築され、かつマルチ・アクセス干渉の寄与を打ち消すために使用されて、パイロットの打消し後のベースバンド信号ycp(t)に帰結する。この信号は、第1段の減結合MUD1306に供給され、これが必要に従って
及び他のユーザステート情報を推定し、これにより段間の変換情報を得る。この処理は、図14に更に詳細に説明されている。1シンボル遅延1312により、第1段のシンボル推定(及びサポーティング・データ)を使用して第2段のMUD1308をシードし、以下、同様となる。最終段MUD1310は、ソフト判断出力を発生する。
及び他のユーザステート情報を推定し、これにより段間の変換情報を得る。この処理は、図14に更に詳細に説明されている。1シンボル遅延1312により、第1段のシンボル推定(及びサポーティング・データ)を使用して第2段のMUD1308をシードし、以下、同様となる。最終段MUD1310は、ソフト判断出力を発生する。
ここでは、ユーザ・マルチ・アクセス干渉を推定し、かつ除去する前に、パイロット情報を推定し、かつパイロット信号を打ち消す。これは、パイロットが必要とする情報を推定するのに十分に強力な時に示唆される。いくつかの場合では、中間段の干渉打消し後に、パイロット情報を再推定し、かつ、パイロット信号を再度、打ち消すべきである。これは、例えば、遠近問題が強力なパイロット及びユーザ信号により弱いパイロットが不明確になるときに、好都合である。
図14は、1段のMUD処理1400の一実施例を示す。配置シンボル
の推定に基づいて、パイロットなし信号から現在の干渉を引き算すること(1402)により、干渉打消しを得てイノベーション信号i(t)を形成する。このイノベーション信号は、全てのマルチ・アクセス干渉を除去したオリジナル信号y(t)を表している。個々のMUD処理ユニットは、この干渉打消しによってのみ結合され、MUD処理ユニット内において、他のユーザからの打消しなし干渉の寄与は、加法的な雑音とみなされる。従って、各MUD処理ユニットに対するスカラ式は、大きなマトリックス式に帰結する標準カルマン・フィルタ・アプローチと対照をなす。
の推定に基づいて、パイロットなし信号から現在の干渉を引き算すること(1402)により、干渉打消しを得てイノベーション信号i(t)を形成する。このイノベーション信号は、全てのマルチ・アクセス干渉を除去したオリジナル信号y(t)を表している。個々のMUD処理ユニットは、この干渉打消しによってのみ結合され、MUD処理ユニット内において、他のユーザからの打消しなし干渉の寄与は、加法的な雑音とみなされる。従って、各MUD処理ユニットに対するスカラ式は、大きなマトリックス式に帰結する標準カルマン・フィルタ・アプローチと対照をなす。
干渉打消しは、不連続なサブ・シンボル・サンプリング格子上で発生し、補間を使用する代わりに、これらの測定値を各ユーザ用のチップ・センタに移動させる、又はシンボル・レベル・サンプリングを使用する。減結合処理ユニット1404a〜1404cは、i(t)及び任意のパイロット/プリアンブル又はミッドアンブル情報を使用して、次のサンプル時間で、このユーザのMAIへの寄与についての推定値
を発生させる。
を発生させる。
図15は、減結合MUD処理要素1500の一実施例を示す。ここでも、個々のユーザの処理ユニットの結合は、イノベーションi(t)により発生し、また信号再構築
は、各ユーザの処理ユニットに対して共通となる不連続サブ・シンボルの時間スケールで発生する。署名波形合成モジュール1502は、埋め込みパイロット、プリアンブル、ミッドアンブル等から等化及びタイミング情報を得られるのであれば使用する。ワン・タイム・ステップ遅延1504のアプリケーションにより、減結合MUDプロセッサ1506及び信号再構築1510は、単一計算のhk(t+1)を共有する。減結合MUDプロセッサ1506は、その内部ステート情報及び新しい測定値
を使用して配置シンボル
の推定値を作成する。推定したマルチ・アクセス干渉
の加算1508は、減結合MUD処理において、ユーザkの寄与を回復し、かつ、アルゴリズムを簡単化してyk(t)を発生する。一実施例を説明しているが、図14〜15に対して機能的に等化な他の設計を使用してもよい。
は、各ユーザの処理ユニットに対して共通となる不連続サブ・シンボルの時間スケールで発生する。署名波形合成モジュール1502は、埋め込みパイロット、プリアンブル、ミッドアンブル等から等化及びタイミング情報を得られるのであれば使用する。ワン・タイム・ステップ遅延1504のアプリケーションにより、減結合MUDプロセッサ1506及び信号再構築1510は、単一計算のhk(t+1)を共有する。減結合MUDプロセッサ1506は、その内部ステート情報及び新しい測定値
を使用して配置シンボル
の推定値を作成する。推定したマルチ・アクセス干渉
の加算1508は、減結合MUD処理において、ユーザkの寄与を回復し、かつ、アルゴリズムを簡単化してyk(t)を発生する。一実施例を説明しているが、図14〜15に対して機能的に等化な他の設計を使用してもよい。
この発明の他の特徴は、信号処理中に残差項
を加法雑音としてみなし、これが標準的なカルマン・フィルタリング及び完全に結合された他の技術と比較したときに、計算の複雑さにおいて実質的な節減に至ることである。減結合プロセッサの内部ステートは、各サブ・シンボルのタイム・ステップtで打消しポイント
の推定値を発生するために必要となる情報を保持している。減結合MUDプロセッサ・ブロックは、シンボル期間の終端まで待機する代わりに、各t時に推定を発生する。これは(以下で説明する混合ガウスMUD実施におけるように)各パスにおける打消しを著しく改善し、かつ、減結合MUDプロセッサにおいて更に伝統的なアルゴリズム(例えば、古典的な並列干渉打消し)を適用したときであっても。復調及び再構築の両方に署名波形の再使用を可能とすることにより、計算効率を改善する。署名波形合成モジュール1502において、署名波形は、チップ・センタのように、ユーザkベースのサンプリング格子に対してデータyk(t)を補間するよりも、データのサブ・シンボル・サンプリング格子に対して補間する。発生する各ユーザに関して異なるチップ・センタ格子にyk(t)を補間する固定ポイント・フィルタに対し、hk(t+1)補間がしばしばバイナリ・ルックアップ・テーブルにより実施可能とされるために、これは、多くの場合に複雑さにおいて実質的な軽減をもたらす。
を加法雑音としてみなし、これが標準的なカルマン・フィルタリング及び完全に結合された他の技術と比較したときに、計算の複雑さにおいて実質的な節減に至ることである。減結合プロセッサの内部ステートは、各サブ・シンボルのタイム・ステップtで打消しポイント
の推定値を発生するために必要となる情報を保持している。減結合MUDプロセッサ・ブロックは、シンボル期間の終端まで待機する代わりに、各t時に推定を発生する。これは(以下で説明する混合ガウスMUD実施におけるように)各パスにおける打消しを著しく改善し、かつ、減結合MUDプロセッサにおいて更に伝統的なアルゴリズム(例えば、古典的な並列干渉打消し)を適用したときであっても。復調及び再構築の両方に署名波形の再使用を可能とすることにより、計算効率を改善する。署名波形合成モジュール1502において、署名波形は、チップ・センタのように、ユーザkベースのサンプリング格子に対してデータyk(t)を補間するよりも、データのサブ・シンボル・サンプリング格子に対して補間する。発生する各ユーザに関して異なるチップ・センタ格子にyk(t)を補間する固定ポイント・フィルタに対し、hk(t+1)補間がしばしばバイナリ・ルックアップ・テーブルにより実施可能とされるために、これは、多くの場合に複雑さにおいて実質的な軽減をもたらす。
一実施例において、これらの特徴は、サブ・シンボル・ベースによる、好ましくはチップ・バイ・チップ・ベースによる干渉を推定し、かつ打ち消すように、非線形最小二乗誤差推定技術、完全減結合及び多段を実施する混合ガウス(MG)マルチ・ユーザ復調器(MG−MUD)と呼ばれるものにより実施されてもよい。他の実施例は、減結合カルマン復調器及び非線形性改良による減結合カルマン復調器を含み、これらは「CDMA用のマルチ・ユーザ検出技術」と題して2003年1月30日に出願された仮出願60/443,655に更に説明されている。更に、図15におけるアーキテクチャは、シンボル境界上でのみシンボル推定値を更新する従来の他のMUD技術に対して、好適な実施を提供する。
任意の通信方法に適用可能だが、MG−MUDは、説明を容易にするためにCDMAシステムとの接続において説明されている。この技術は、減結合フィルタを使用して各ユーザに関するシンボルを推定し、一方、サブ・シンボル・ベースにより並列干渉打消しを達成する。最小平均二乗誤差の推定は、サンプリング毎に実施され、かつ、干渉打消しは、完全なシンボルを待たずに実行される。減結合は、拡散符号の擬似特性により達成されて高レベルのマルチ・アクセス干渉が存在していても優れたパフォーマンスを有するアルゴリズムに帰する。
導入として、まずMG−MUD技術を説明し、続いて、この技術を実施する特定の実施例を説明する。
一例として、IS95基準を使用し、長い符号を使用したK非同期トラヒック・チャネルのためにバイナリ移相偏移キーイング(BPSK)CDMA信号によるモデルを説明する。受信信号
を考える。ただし、y(t)=複合受信信号、hI(t)=複合非同期拡散関数、AI(t)=実トラヒック・チャネルのマグニチュード、bI(t)=送信ビット、及びv(t)=複合加法白色ガウス雑音である。この式において、拡散関数がチャネル効果を含み、一方、IS95実施例において、(パイロット対)トラヒック・チャネル電力トラッキングを簡単化するために、トラヒック・チャネルのマグニチュードが分離されていることに注意すべきである。分解可能なマルチ・パスの存在では、レイク受信機と同様の編成を採用する。この場合には、MUD中に各到達が個別的にトラッキングされ、かつユーザ到達の個々の測定値がMMSE推定を実行したときにコヒーレントに組み合わせられる。
を考える。ただし、y(t)=複合受信信号、hI(t)=複合非同期拡散関数、AI(t)=実トラヒック・チャネルのマグニチュード、bI(t)=送信ビット、及びv(t)=複合加法白色ガウス雑音である。この式において、拡散関数がチャネル効果を含み、一方、IS95実施例において、(パイロット対)トラヒック・チャネル電力トラッキングを簡単化するために、トラヒック・チャネルのマグニチュードが分離されていることに注意すべきである。分解可能なマルチ・パスの存在では、レイク受信機と同様の編成を採用する。この場合には、MUD中に各到達が個別的にトラッキングされ、かつユーザ到達の個々の測定値がMMSE推定を実行したときにコヒーレントに組み合わせられる。
ここで、拡散関数におけるチャネル係数の位相及びチャネルのマグニチュードにおける振幅は、標準的な技術を使用して推定され、かつ単一シンボル期間にわたってほぼ一定であると仮定される。
復調器は、イノベーション信号により干渉打消しを実行するカルマン・フィルタと同様の予測訂正構造を使用する。hk(t)及びAk(t)を既知であるとみなし、かつ、
は、
に基づくbk(t)の予測値であるとする。従って、
は、
に基づくbk(t)の予測値であるとする。従って、
復調器は、固定ユーザkについて展開する。表記の都合上、ユーザkは、t=0の直前のサンプリング間隔における新しいシンボルを開始するものと仮定する。まず、推定されたマルチ・アクセス干渉を打消し、
を定義する。
を定義する。
チップ速度でのサンプリングを考慮し、かつ測定値のベクトルに基づくbk(t)のMMSE推定値を作成する。
ただし、τ=1,2,3,...,t及び
bk(t)に対する推定値を作成は、時間tまで現在のシンボルの全ての測定値に従属することに注意すべきである。シンボルの終端における推定値は、収束した推定値である。BPSKのときに、更に、hk(τ)’ik(τ)の想像成分は、展開する必要のない有限情報を含む。次に使用されるのは、チップ当たり1回サンプリングされる拡散符号の擬似ランダム特性である。次に、ユーザkにおいて、他のユーザの拡散関数は、ランダム変数であるとみなし、かつhi(t)は独立、かつ、次式により均等に分散していると近似される。
ただし、τ=1,2,3,...,t及び
bk(t)に対する推定値を作成は、時間tまで現在のシンボルの全ての測定値に従属することに注意すべきである。シンボルの終端における推定値は、収束した推定値である。BPSKのときに、更に、hk(τ)’ik(τ)の想像成分は、展開する必要のない有限情報を含む。次に使用されるのは、チップ当たり1回サンプリングされる拡散符号の擬似ランダム特性である。次に、ユーザkにおいて、他のユーザの拡散関数は、ランダム変数であるとみなし、かつhi(t)は独立、かつ、次式により均等に分散していると近似される。
拡散関数の擬似特性から、
は、t1≠t2に対してほぼ非相関となることが期待される。従って、
t=1,2,....,tは、積密度であり、
の密度は、2つのガウス混合である。従って、直截的な計算により、最小化平均二乗誤り推定値は、条件付き期待であり、かつ
により定義される。
は、t1≠t2に対してほぼ非相関となることが期待される。従って、
t=1,2,....,tは、積密度であり、
の密度は、2つのガウス混合である。従って、直截的な計算により、最小化平均二乗誤り推定値は、条件付き期待であり、かつ
により定義される。
この近似は、低電力のユーザにとって極めて正確である。高電力のユーザは、容易に復調され、かつ大きく損なわれることはない。定義
は、時系列から直接、式(3)による復調器の推定を可能にする。簡単なローパス・フィルタ
を使用することができるが、しかし、特定的なアプリケーションにおいて、フィルタは、チャネルの動力学により密接に一致しいている必要がある。従って、多段アプローチの第1段に対する復調器の結果は、単純に
となる。
は、時系列から直接、式(3)による復調器の推定を可能にする。簡単なローパス・フィルタ
を使用することができるが、しかし、特定的なアプリケーションにおいて、フィルタは、チャネルの動力学により密接に一致しいている必要がある。従って、多段アプローチの第1段に対する復調器の結果は、単純に
となる。
式(6〜10)は、分解可能なマルチ・パスが存在しない場合を考慮している。多重到達が発生するときは、これらの到着を個別的にトラッキングし、かつ、これらの到着の情報をコヒーレントに組み合わせる。従ってPkマルチ・パス到着を有するユーザkのときは、式(6〜10)は
となる。
となる。
下記の実施例においてトラヒック・チャネル当たり単一到着の場合を説明する。
直截的な例を示すために、以上の理論展開は、BPSKシステムに関するMGMUDアプローチを示す。BPSKの場合は、複数ビットが直接、推定される。更に複雑な配置を有する変調は、異なるアプローチが必要である。更に、異なるこのアプローチは、混合変調の場合においても使用され、異なる複数のユーザが異なる変調構成を取ってもよい。受信信号
を考える。ただし、y(t)=複合受信ベースバンド信号、h1(t)=複合非同期拡散関数、A1(t)=実トラヒック・チャネルのマグニチュード、c1(t)=複合送信配置シンボル、及びv(t)=複合加法白色ガウス雑音である。
を考える。ただし、y(t)=複合受信ベースバンド信号、h1(t)=複合非同期拡散関数、A1(t)=実トラヒック・チャネルのマグニチュード、c1(t)=複合送信配置シンボル、及びv(t)=複合加法白色ガウス雑音である。
配置設定Cを有するユーザkのときに、BPSKビット推定値と対比して、このユーザのために配置ステートckの平均二乗誤差予測を作成することにより、干渉打消しを最大化することができる。複合イノベーションi(t)のときに、近似条件
からMMSE推定を有する。だだし、σi’ 2及びその推定値
は、式(6)及び(7)と同一のアプローチを使用して下記定義される。従って、干渉打消しに対するこのユーザの寄与は、BPSK、
と全く同じである。
からMMSE推定を有する。だだし、σi’ 2及びその推定値
は、式(6)及び(7)と同一のアプローチを使用して下記定義される。従って、干渉打消しに対するこのユーザの寄与は、BPSK、
と全く同じである。
式(1〜5)は、BPSK復調器を実施し、一方(13)は、多数ビット配置用の復調器を説明している。双曲線正接、特殊関数G及び他の指数関数の両者は、数値的な効率のためにテーブル・ルックアップとして実施されてもよく、その場合に、和の積算によって式(3)及び(4)を効率的に実施することができる。更に、これらは、例えば、下記の実施例において説明する区分的線形近似により近似されてもよい。従って、多重パスは、データを反復的にパスさせ、かつ式(2)及び(3)の加算において複数項を積算し続けることにより実行される。
式(8〜12)は、パラメータにおいて添字により表したアルゴリズムの第1パスを説明する。表記的な都合のために、これらの式は、t=0で新しいシンボルが開始するユーザkに関し、かつ、
に関することを想起すべきである。式(9)における和は、各シンボル境界で再スタートする。この編成では、式(9)において使用するσi 2の予測を固定する。式(8〜12)を使用すると、アルゴリズムがより小さなモデル駆動され、かつ、更に強固な復調器が得られるという他の大きな利益がある。このアルゴリズムは、強い多重アクセス干渉中に推定することがしばしば困難となる加法雑音の電力に関して推定を必要としない。加えて、このアルゴリズムは、式(4)及び(5)における誤差のダイナミック変動の精度に強く影響されることは最早ない。式(8〜12)において説明しているように、加法雑音近似のアプローチがMMSE推定における高精度の近似に至ることを多くの実験が明らかにしている。
に関することを想起すべきである。式(9)における和は、各シンボル境界で再スタートする。この編成では、式(9)において使用するσi 2の予測を固定する。式(8〜12)を使用すると、アルゴリズムがより小さなモデル駆動され、かつ、更に強固な復調器が得られるという他の大きな利益がある。このアルゴリズムは、強い多重アクセス干渉中に推定することがしばしば困難となる加法雑音の電力に関して推定を必要としない。加えて、このアルゴリズムは、式(4)及び(5)における誤差のダイナミック変動の精度に強く影響されることは最早ない。式(8〜12)において説明しているように、加法雑音近似のアプローチがMMSE推定における高精度の近似に至ることを多くの実験が明らかにしている。
いくつかのチェックは、多重パス・アルゴリズムを実施するために利用可能である。例えば、初期条件として前のパスのビット推定及び和をまず使用してもよい。拡散ゲインL及びユーザkは、ユーザkに関する現在シンボルの第1サンプルの時間インデックスとなるFk(t)を定義する。従って、例えば、ユーザkに対するシンボルの第1サンプルは
となり、またシンボルにおける残りのサンプルに関しては
となる。
となり、またシンボルにおける残りのサンプルに関しては
となる。
式(14〜20)は、各パスにおいて新しいシンボルをどのように取り扱うのかを示している。式(16)及び(19)におけるやや複雑な時間インデックス機構は、シンボル境界に到達したときに前のパスに関する収束した推定にてビット推定及びアキュムレータを単純に再起動させる。
この関数は、アキュムレータにおける初期条件を線形に除去する。第3のアプローチは、新しいデータが利用可能であるとして、シンボルからのデータにより満たされた循環バッファにおける全整合フィルタ値
の全てをセーブすることであり、この場合では、
の全てをセーブすることであり、この場合では、
実際に、式(22)は、古い項を引き算し、かつ新しい項を加算することにって実施されることになる。これらの技術のそれぞれは、実施の複雑さを増加させる代償でビット・ログ確度の推定における精度の増加をもたらす。
従って、ここでは、高いユーザ負荷に関する実際的なマルチ・ユーザ検出技術を説明する。この技術は、下層の混合ガウス分布に基づく減結合フィルタにより、完全なシンボル推定を待機する代わりにチップ・バイ・チップ・ベースにより干渉を打ち消す。更に、数値的な効率は、モデル・ベース・アプローチを使用する代わりに、時系列そのものから打ち消されていない干渉を推定することに帰結する。この技術は、IS95基準を使用して最適化されたパーシャルPICアルゴリズムに匹敵する。この実施例は、本発明の種々の特徴を示す。第1に、個々のMUDプロセッサ・ブロックは、干渉打消しによってのみ結合される。第2に、この干渉打消しは、図15に導入されたサブ・シンボル・レベル構造を使用して(個々のユーザ・チップ・センタ又はシンボル・レベル格子に対する比較として)データ・サンプリング格子上に発生する。最後に、干渉打消しは、従来のMUD技術のように完全なシンボルの復調を待つことなく、サブ・シンボル・レベルで開始する。
本発明の他の特徴は、図13に導入されているように、各段で異なるレベル方法を使用するハイブリッド多段(又はマルチ・パス)MUDを備えていることである。以上で説明したように、例えば、異なるレベル方法として、種々のMUD技術をそれぞれ使用することができる。その代わりとして、ハイブリッド解決方法は、第1段にDKD又はMG−MUD、続いて従来の部分並列干渉打消し(PPIC)を使用するものを含めてもよい。一実施例において、ハイブリッド解決方法は、各段が異なる方法(例えば、DKD、MG−MUD、PIC、PPIC)からなるのを許容する。計算効率に適応させるために、現在の段は、好ましくは、次の段が必要とする補助的な方法に特有のパラメータを計算する機能を含む。
図1は、CDMA通信受信機(SSCR)100及び対応する処理の一実施例である。SSCR100は、デシメーション・モジュール102、補間モジュール104、パイロット捕捉モジュール106、符号トラッキング及びチャネル推定(CTCE)モジュール108、アクティブ・ユーザ検出モジュール110、遅延バッファ112、パイロット打消しモジュール114及びマルチ・ユーザ検出(MUD)モジュール116を含む。
本発明は、種々の通信システムに適用可能であるが、説明を容易にするために、IS95B CDMA基準による使用状況にあるいくつかの例を説明する。SSCR100に対する入力は、任意の整数倍(通常は1、2又は4)×信号のクリッピング速度が可能なデジタル複合ベースバンド信号であり、IS95の場合では、1秒当たり122.88万チップである。説明したシステムのときは、1チップ当たり少なくとも4サンプルの速度でサンプリングされたバージョンのように、1サンプルのチップでデジタル化された信号バージョンを必要とする。入力が1チップ当たり4サンプルでクロッキングされるのであれば、デシメーション・モジュール102は、従来のデシメーション技術を使用して1チップ当たり1サンプルでクロッキングするバージョンを得る。入力が1チップ当たり2サンプルでクロッキングされているのであれば、補間モジュール104は、通常の補間技術を使用して1チップ当たり4サンプルでサンプリングするバージョンを発生し、アクティブ・ユーザ検出モジュール110により使用されると共に、デシメーションを使用して1チップ当たり1サンプルでサンプリングするバージョンを発生して残りのシステムにより使用される。最後に、図のように入力が1チップ当たり1サンプルでサンプリングされるのであれば、補間を使用して1チップ当たり4サンプルのバージョンを発生する。
パイロット捕捉モジュール106を参照すると、各CDMA基地局(ソースと呼ぶ)は、符号タイミングを捕捉するために使用されるパイロット信号を送出する。IS95Bでは、パイロット信号は、反復する32768チップ符号シーケンスを使用する。各基地局は、その近傍から異なるタイミング・オフセットを有する。パイロット捕捉モジュール106では、ソース数及びこれらのタイミング・オフセット、及びオプションのドップラ・オフセットを推定する。例示システムにおいて、チップの1/16まで正確なタイミング・オフセットを使用する。加えて、予備的な推定は、チャネルの複合振幅から作成される。パイロット捕捉モジュール106により提供される結果は、これらのタイミング・オフセット、ドップラ・オフセット及び複合振幅と共に、ソース・リストである。
アクティブ・ユーザ検出モジュール110は、好ましくは、1チップ当たり少なくとも4の複合ベースバンド入力信号を使用する。システムに対する入力が1チップ当たり4サンプル以下であるときは、補間を実行する。加えて、パイロット捕捉モジュール106により導き出されたソース・リスト及びこれらの各パラメータを使用する。更に、これらは、既知又は要求されたユーザのリストであってもよい。IS95において、このようなリストは、通常、ページング及び同期チャネルと、受信機ユーザ自身のチャネルとを含む。アクティブ・ユーザ検出モジュール110は、利用可能なサブ・チャネル(CDMA基地局はパイロット、ページング、同期及びトラヒック・チャネルを含む64サブ・チャネルを有する)のうちのいずれが複数のユーザを有するのかについて、そのチャネルから見られる電力をしきい値と比較することにより、識別を試行する。アクティブ・ユーザ検出モジュール110の出力は、これらユーザに対応するチャネル・インデックス及び振幅と共に、各ソースに関するユーザのリストである。
CTCEモジュール108は、1チップ当たり1サンプルでサンプリングされた複合ベースバンド信号を取り込み、かつ−1/2、0及び1/2チップ遅延でパイロット信号との相関を取る。0遅延でのパイロットとの相関は、チャネルの複合振幅を予測するために使用され、一方、−1/2及び1/2遅延での相関は、タイミング・オフセットにおける変化をトラッキングするために使用される。CTCEモジュール108の出力は、ソース・リスト、更新されたこれらのタイミング・オフセット及び複合チャネル振幅である。
パイロット打消しモジュール114は、1チップ当たり1サンプルでサンプリングされた複合ベースバンド信号をそのデータ入力及びソース・リスト、タイミング・オフセット及び複合チャネル振幅として取り込む。次に、これは、ソース情報を使用して各ソースに関するパイロットのレプリカを合成し、次に、これは、複合ベースバンド入力から引き算をする。パイロット打消しモジュール114の出力は、パイロットなし複合ベースバンド信号であり、これがMUDモジュール116に供給される。更に、MUDモジュール116は、ソース・リスト及びこれらの対応するタイミング・オフセットと、ドップラ・オフセット及び複合チャネル振幅と、ユーザのリスト及び対応するこれらのワルシュ符号インデックスと、振幅とを使用する。
MUDモジュール116は、残りのコンポーネントと連携して、不連続にサンプリングされた波形を受信すると共に処理し、サブ・シンボル・レベルにおいて、好ましくはチップ・レベルまで下げて推定を実行し、かつ並列干渉打消しを組み込むことにより、干渉打消しを実行する。更に以下で説明するように、更に非線形推定及び多段アーキテクチャが設けられてもよい。好ましくは、MUDモジュール116は、先に説明したMG−MUD機能を適用する。更に以下で、このような機能を実行するコンポーネントを含むMUDモジュール116のより詳細な実施例を説明する。
MUDモジュール116の出力は、ストリームのソフト判定シンボルであって、これは、誤り訂正復号及び後に続く出力データ・ストリームのためのバック・エンドに供給されるか、又はボーコーダに供給されてオーディオ出力を発生させる。
SSCR100は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア又はハードウェアの任意の可能組合せ、ファームウェア及び/又はソフトウェアとして内部に設けられてもよい。更に、SSCR100は、例えば、ソフトウェア等を実行する要素を含む特定用途向け集積回路上、又はデジタル信号プロセッサ上で種々に実行されてもよい。好ましい実施の解決方法は、総合システム設計による集積の容易さに依存することになる。
図2は、本発明によるパイロット・チャネル捕捉200及び対応するモジューラ・アーキテクチャの一実施例を示す概要図である。図は、顕著なドップラが発生し、かつ補償される一実施例を示す。移動速度及び周波数帯域によっては、小さなドップラ効果を符号トラッキングのみによって補償するようにしてもよい。システム200に対する入力は、チップ速度でサンプリングされた、固定長シーケンスの複合ベースバンド・サンプルである。パイロット捕捉において使用される入力サンプル数には妥協点が存在する。サンプルが増加すれば、各ソースに関するチャネル予測の信号対雑音比(SNR)を改善するが、しかし、これは、更にドップラ分解能も増加させるものであり、ドップラ効果を正しく推定するために更に多くの計算を実行しなければならないことを意味する。例示的なシステムでは、パイロット捕捉に8182入力サンプルを使用する。パイロット捕捉200において第1のコンポーネントは、複合曖昧さ機能の発生(202)である。Madをパイロット捕捉のために使用する入力データ・シーケンスの長さとし、またNをIS95の場合では符号(32768)における位置数とする。CAFは、入力シーケンスと、CAF発生(202)に供給されるパイロット信号の周期的なコピー(パイロット信号コピー)との間の相関である。この相関は、入力シーケンスと、適当な符号及びドップラ・オフセットを有するパイロット信号の複素共役との間で計算される。
各ドップラ・オフセットのときは、N位置における相関を計算する。CAFにおける各ポイントのときは、マグニチュードの二乗を計算する(202)。アウトライヤ(outliers)の除去アプローチを使用して雑音しきい値204aにより雑音統計204bを発生する。これにより、しきい値204cが計算され、かつCAFマグニチュードの二乗をこのしきい値204dと比較する。対応するマグニチュードの二乗がしきい値を超える位置が識別され、「山」204dのリストに加える。この山のリスト上の複数ポイントを収束して同一ソースに対応するCAFポイントを識別する。各山と共に、タイミング・オフセット、ドップラ・オフセット及び各ポイント206の複合振幅が保持される。加えて、同一の情報を各ポイントに隣接する2ドップラ・ビンのために保持する。
次いで、タイミング・オフセットを連続する近似手順208によってリファインする。各クラスタにおいて、最大のマグニチュードの二乗を有するポイントを選択し、更に2つのうちの大きい方のマグニチュードを有した隣接する2ドップラ・ビンのうちの一方に対応するポイントを選択する。2つのポイントのドップラ・オフセットを補間することにより、ドップラ・オフセットを計算する。補間は、CAF面がピーク周辺でsinx/xの形状になると仮定している。ドップラ補間を完了すると、ドップラ・ピークにおける同一のタイミング・オフセットにより、パイロット信号を合成し、かつ相関させる。次いで、入力信号をシンセサイズしたパイロットと相関させ、かつ複合振幅を計算する。更に、このポイントから−1/2及び1/2のタイミング・オフセットにより、相関を計算する。連続する近似手順を使用して必要とする解像度に対するドップラ・オフセット推定値をリファインする。この実施例では、この解像度は、チップの1/16である。反復のそれぞれにおいて、連続する近似に3ポイント(2インターバル)が必要である。既に認識した2インターバル[−1/2,0]及び[0,1/2]により開始すると、そのマグニチュードの和が大きな値になるインターバルを選択して、例えば、オフセット1/4チップにおけるポイントを計算する。反復は、チップの1/16解像度にあるポイントを有するまで続く。
図3は、高速フーリエ変換(FFT)を使用してCAFを計算する(300)の一実施例を示す概要図である。特に与えられたドップラ・オフセットのときに、パイロット・シーケンスによる入力シーケンスの巡回畳み込みを実行することにより、一組の必要な相関を得ることができる。巡回繰り込みを実行する比較的に速い方法は、両信号の離散フーリエ変換を実行し(302、312)、それらの結果を相互に乗算し(308)、かつ逆離散フーリエ変換を計算すること(316)である。FFTは、DFTを比較する高速のアルゴリズムである。パイロット信号のコピーは、離散フーリエ変換312を適用する前にろ波されてもよい(304)。その結果のパイロット信号波形は、パイロット・バッファ314に記憶されてもよい。IS95の場合に、パイロット信号は、32768サンプル長であるから、入力信号は、付加ゼロとされ(302)、32768サイズのバッファを満杯にする。次に入力バッファのFFTを計算する。ドップラ・オフセット・ゼロの場合は、入力バッファのFFTをポイント方向に予め記憶したパイロットFFTと乗算する(308)。その結果は、逆FFTに渡されて(316)、ゼロ・ドップラで全て整数のタイミング・オフセットに対するCAF値を発生し、かつCAFバッファに保持される(318)。他のドップラ・シフトのときは、パイロット信号を巡回シフトさせる(310)。各循環シフトNは、CAFの1周波数スライスであって、集合スライスは、フルCAFを有する。しきい値は、リモート・パイロットを検出することと、偽アラームを発生することとの間の妥協点を得るように選択される。
図4は、マルチ・ユーザ検出サブ・モジュール400a〜400cを含むユーザ検出モジュール400の一実施例を示す概要図である。ユーザ検出モジュール400に対する入力は、少なくとも4×チップ速度のサンプリング速度を有する複合ベースバンド信号である。この実施例では、4×チップ速度のサンプリング速度を使用する。更に、ユーザ検出モジュール400に対する入力は、ソース・リスト、これらのタイミング・オフセット、ドップラ・オフセット及び複合振幅である。ユーザに対するサーチは、各ソース上で独立して動作する。各ソースにおいて、チップ・センタに最も接近して整合されている入力の位相を選択し、かつ入力を係数4によりデシメートする(402)。従って、その結果の信号は、パイロット・シーケンスに密に整合される。次に、デシメート信号は、複合チャネル振幅の複素共役により複合乗算され、次に、これらの対応するパイロット・シーケンスにより信号実部及び虚部を乗算し、かつ、その結果を相互に加算する。次に、チップの関連数にわたって可能なユーザ数を相関させる(404)。好ましくは、シンボルと整合した64サンプルが完了したときは、アダマール変換を計算し、これによって全64ワルシュ・チャネル上でクルード復調を実行する。この段に続いて、特定のタイム・インターバル、例えば、500シンボル期間について各チャネル用の電力を積算する。雑音しきい値を使用して雑音統計に基づいて、しきい値を計算し(408)、雑音サンプルを判断する。雑音しきい値は、期待する設計ポイントで、増大した干渉打消しの競合する利害、有限な計算容量及び誤アラームのコストをバランスさせるように選択される。各チャネルにおいて、電力を判断して、しきい値を超えるときは、ユーザは、アクティブであることを判断し、かつパイロット・パワー対そのパワーの比として、その振幅を推定する。
図5は、CTCEモジュール及び対応するモジュール・アーキテクチャにより実行される符号トラッキング及びチャネル推定(500)を説明する概要図である。ここでも、入力は、ソース・リスト、タイミング・オフセット、ドップラ・オフセット及び複合チャネル振幅と共に、1チップ当たり1サンプルでサンプリングされた複合ベースバンド入力信号である。いくつかの並列CTCEブロック500a〜500cのそれぞれは、相関(502)、パイロット発生(504)、符号トラッキング(506)、チャネル推定(508)、二乗(510)及びプロンプト・パイロット・エネルギ積算(512)のモジュールを含む。パイロット発生(504)は、以下で説明するように、図11における署名合成モジュール1100により提供される。3タップ相関器、標準的な進み遅れゲート遅延ロック・ループ(DLL)の変型により、好ましい相関を実行する。大抵のDLLでは、固定パイロットを1/2チップだけ遅れ及び進み入力信号と相関させる。しかしながら、本発明の一実施例では、入力信号が1チップ当たり1サンプルが利用可能となることのみを必要としているので、1/2チップだけ遅れたパイロット信号を計算する。これは、符号トラッキング・モジュール506において実行される進み遅れゲートDLLの実施を説明する。チャネル推定(508)(振幅及び位相)は、符号トラッキング・ループにおけるプロンプト・パイロット及びデータの相関に従う。更に、プロンプト・パイロットは、要素510により二乗され、かつ512により積算されてチャネル予測要素508により使用されるプロンプト・パイロット・エネルギを計算する。
図6は、CTCEモジュール及び対応するモジューラ・アーキテクチャにより形成されるパイロット発生(600)を示す概要図である。パイロットを発生すると共に(602)、遅延なしでろ波し(604)、プロンプト・パイロットを発生し、かつ−1/2チップ遅延で、ろ波して進みパイロットを発生する(606)。次に、進みパイロットを1チップだけ遅延して遅れパイロットと呼ばれ、+1/2チップ遅延を有するパイロットを得る。これらのパイロットのそれぞれは、複合入力信号と相関される。
指定された期間後、例示の全512チップにおいて以下のように、誤差距離を計算する。(1)それぞれの相関をその複素共役により乗算して進みエネルギ、プロンプト・エネルギ及び遅れエネルギを計算し、かつ(2)誤差距離を(進みエネルギ〜遅れエネルギ)/プロンプト・エネルギとして計算する。
タイミング・オフセットの更新は、誤差距離により乗算されたフィードバック係数(典型的には0.1〜0.3)により実行される。プロンプト相関(二乗する前)をプロンプト・パイロットにおけるエネルギにより割り算して、チャネルの複合振幅の推定値を計算する。タイミング・オフセットに対する更新及びチャネルの複合振幅に対する更新を計算すると、4アキュムレータ(進み、遅れ及びパイロット・エネルギ)をゼロに初期化して処理を続ける。
図7は、パイロット打消しモジュールにより実行されるパイロット打消し(700)を示す概要図である。パイロット打消し(700)に対する入力は、1チップ当たり1サンプルでサンプリングされた複合ベースバンド入力信号である。加えて、ソース・リスト、これらのタイミング・オフセット、ドップラ・オフセット及び複合チャネル振幅は、CTCEモジュールの出力から取り込まれる。これらのパラメータを使用して各ソースに対して702a〜702cパイロット信号を発生する。次に、このパイロットを複合チャネル振幅によって乗算する。これらのパイロットを加算し、次に、複合ベースバンド・データから引き算してパイロットなし複合ベースバンド・データを得る。図示のように、パイロット打消しモジュールの出力は、MUDモジュールのデータ入力に供給される。
図8は、例えば、本発明による予め導入されたMUDモジュールにより実行される一実施例の多段マルチ・ユーザ検出(MUD)(800)を示す概要図である。特に、説明する場合では、検出に使用された3段により1シンボル当たり64チップを使用したKユーザ(複数)に係わる。多段MUD800は、1チップ当たり1サンプルでパイロットなし複合ベースバンド入力を受信し、かつ、ソフト・シンボル推定及びビット推定出力する。
各MUD段800a〜800cは、好ましくは、ユーザ数(K)、説明している例では64に整合する1以上のMUD処理要素(MUDPE)周辺に構築される。説明を容易にするために、3MUDPE800a〜800cを示す。MUDPEは、2つの基本的機能、入力を復号すると共に現在のシンボルを推定する復調器及びシンボルの推定に基づいて次のチップに対する現在ユーザの寄与を推定するシンセサイザを含む。任意の段のときに、全てのMUDPE800a〜800cの出力を相互に加算して次のチップにおけるパイロットなしベースバンド入力の推定値を形成する。次に、パイロットなしベースバンド入力から、その段の現在のチップの推定(前のチップ上で計算したはず)を引き算してイノベーション信号を形成する。このイノベーション信号は、推定できなかったパイロットなしベースバンド成分である。任意の段に関するイノベーション信号は、その段800aにおける全MUDPE800a〜800cへの入力となる。
各MUDPE800a〜800cは、付加的な2出力を任意のユーザ用の次段を初期化するために、又は関係ユーザに関する最終ソフト判断出力として供給する。第1の出力は、当該段のためのソフト判断出力である。各ユーザにおいて、これは、多重アクセス干渉が除去された、パイロットなしベースバンド入力上で動作する整合フィルタの線形アキュムレータである。MUDPE内において、多重アクセス干渉が除去された当該パイロットなしベースバンド入力は、イノベーションと、パイロットなしベースバンドに対するユーザの寄与のMUDPE推定との和として形成される。第1段では、このアキュムレータをゼロにより初期化する。後段では、このアキュムレータを前の段のソフト判断出力により初期化する。
当該段の第2出力は、初期化ビット(又は非BPSKモジュールの場合では、初期配置ポイント)は、次段用の推定である。このビット推定は、ある段により処理済みの任意のシンボルの第1のチップにおける初期ビット推定のために使用される。第1段において、ビット推定は、ゼロである。実際のビットは、−1又は+1である。しかしながら、内部のソフト・ビット推定を発生するために少なくとも3アプローチが存在する。第1のアプローチは、ハード決定リミッタを使用することであり、これは、単純にソフト判断アキュムレータの符号である。最適MMSE推定を発生する第2のアプローチは、ソフト決定アキュムレータの双曲線アークタンジェントを計算することである。第3かつ好ましいアプローチは、正確な線形関数を使用して、双曲線アークタンジェント関数を近似させ、これにより、入力のマグニチュードが1以下であれば、出力は入力に等しいが、マグニチュードが1に等しい又は1より大であれば、−1又は1にクリップされる。
ソフト判断出力及びビット推定出力の両者は、任意のシンボルに対する処理中にラッチされる。ラッチは完成したシンボルの終端でクロックキングされる。IS95において、シンボルは、64チップである。従って、シンボル用に全てのチップを処理してしまうまでは、現在の段の出力がレディーとならないので、シンボルにおけるチップ数によって次の段に対する入力を遅延させる(802a、802b)。同様に、次に続く各段間の入力に、好ましくは、1シンボルにおけるチップ数サイズのバッファを配置する。
図9A及び9Bは、MUDPE900a、900bの更に詳細な概要図である。入力i(t)は、複合イノベーションである。複合変数y(t)は、ユーザkに関するパイロットなしベースバンドに対する寄与の合成である。図9Aに示すように、この寄与は、ユーザK、段mついて、
となる。
となる。
ユーザkに対する寄与yk(t)及びイノベーションi(t)は、相互に加算(924)されてユーザkからの寄与を取り戻す。これは、次式により全ての多重アクセス干渉を除去した、ユーザkに対するパイロットなしベースバンド信号の近似ik(t)を形成する。
MUDPE900aは、タイミング・オフセット及びユーザ用のワルシュ・インデックスを受信し、かつ署名波形を計算するシグナチュア・シンセサイザ906を含む。図11を参照して以下、署名波形の計算を説明する。
ユーザ推定器902は、Akの推定値、ユーザの複合振幅を計算する。ユーザの複合署名波形Akhk(t+1)は、ユーザの複合振幅推定及び署名波形の乗算(936)から構築される。この波形は、現在のチップが次のチップに対するユーザの寄与を推定している間に計算される。遅延(914d)により得られる1チップ遅延は、現在のチップに対する寄与のために適切な値を与えるように適応される。
受信機(整合フィルタ、又は相関器と等価とみなしてもよい)において、ik(t)を署名波形の複素共役により乗算し、次に、その積の実部を取り出して整合フィルタ項を得る。この機能は、(1)ik(t)の926実部を乗算し、(2)ik(t)の928虚部を署名波形の虚部と乗算し、かつ(3)2つの積を相互に加算(930)して、その実成分を得る。この値は、アキュムレータ912に供給される。遅延要素914aを通るフィードバックと連携して、これが前のチップの積算値をアキュムレータ912に渡し、その値を効果的に積算してユーザ振幅推定器902に入力し、以下、図10(10又は11)を参照して更に詳細に説明するように、ユーザ振幅推定器において使用される。あらゆるシンボル境界において、マルチプレクサ944によりアキュムレータをゼロにクリアする。
アキュムレータ934を正規化するために、乗算器932により、2×イノベーション変数(2/ρ2)の推定値の逆数により整合フィルタ出力値をスケール設定する。後に続くラニング和(0.01×現在イノベーションの二乗+0.99×アキュムレータ934における前の値)を計算することにより、MUDPE900a外でイノベーション変数のラニング推定値を計算することができる。
現在のチップに関する正規化整合フィルタ出力値をソフト・シンボル出力Skm(t)用のアキュムレータ934に供給する。更に、アキュムレータ934は、遅延914cを通って前に積算した値を受け取り、これによってチップ・バイ・チップ・ベースで増加したソフト・シンボルに対する積算値を保持する。ソフト・シンボル出力Skm(t)をラッチ908aに供給し、これをシンボル終端でクロッキングして完全シンボル期間のユーザkに関する積算出力Skm(Fk(t)+L−1)を記憶する。
更に、1ビット推定計算モジュール904を通ってソフト・シンボル出力Skm(t)を転送する。一実施例において、1ビット推定計算モジュール904は、双曲線正接関数に対して不連続的な非線形計算、特に不連続線形近似を実施する。他の実施例では、ビット推定のために他の非線形計算又は線形計算を使用してもよい。その結果のビット推定
をラッチ908bに出力し、これをシンボル終端でクロッキングして最終ビット推定
を得る。このラッチ908bは、シンボル期間の終端で当該段のためにユーザkに関するソフト・ビット推定を提供する。
をラッチ908bに出力し、これをシンボル終端でクロッキングして最終ビット推定
を得る。このラッチ908bは、シンボル期間の終端で当該段のためにユーザkに関するソフト・ビット推定を提供する。
マルチプレクサ942は、予測したプリオリ・ビット推定
を制御する。(t+1)がシンボルにおける第1ビットを表しているのであれば、マルチプレクサは、前段からビット推定又は0を選択する。そうでないときは、
を制御する。(t+1)がシンボルにおける第1ビットを表しているのであれば、マルチプレクサは、前段からビット推定又は0を選択する。そうでないときは、
更に、予測ビット推定
を以上で説明した署名波形Akhk(t+1)により乗算する(938)。次回のステップで打消し可能にするために、この予測は、次回のステップに関するイノベーション信号の積算へ順方向転送される。その結果は、次のチップに関する信号へのユーザ寄与の予測となる。この量は、共にチップ遅延914bを通ってフィードバックされて、次のチップに関する次のイノベーション信号
と加算され、更にMUDPE900aから出力されて他の全ユーザの予測に加算される。
を以上で説明した署名波形Akhk(t+1)により乗算する(938)。次回のステップで打消し可能にするために、この予測は、次回のステップに関するイノベーション信号の積算へ順方向転送される。その結果は、次のチップに関する信号へのユーザ寄与の予測となる。この量は、共にチップ遅延914bを通ってフィードバックされて、次のチップに関する次のイノベーション信号
と加算され、更にMUDPE900aから出力されて他の全ユーザの予測に加算される。
更に、MUDPE900aは、前に導入した多段処理と典型して動作する。これに適用するために、シンボルの開始で、アキュムレータ934は、前の段の積算したソフト・シンボル間隔からのその入力を取り込み、かつマルチプレクサ940により選択される。前段が存在しないときは、積算したソフト・シンボル間隔値としてゼロが入力される。
MUDPE900aは、受信機内で機能的に埋め込まれてもよい。これは、ソフトウェアとして、又はハードウェア、ファームウェア又はハードウェア、ファームウェア及び/又はソフトウェアの任意の可能な組合せとして設けられてもよい。MUDPE900aソフトウェアは、コンピュータ・システムの形式をとることもでき、その場合にその命令は、プロセッサにより実行される。更に、これは、ソフトウェアを記憶するストーレジ媒体、例えば、CD又は他のフォーマットによるオプション光ディスク、磁気ストーレジ、フラッシュ・メモリなどの形式を取ることでもよい。
概念的には、各段用に各ユーザに関する1MUDPE900aが存在するが、更に図9Bに示すように、単一の物理的なMUDPE900bとして多重論理MUDPEを埋め込むことも可能であることに注意すべきである。この構成は、ハードウェア実施に最も有用と思われる。一般的に、MUDPE900bは、MUDPE900aと同様であり、またこのために前述のように同一番号付け項目が動作する。しかしながら、ラッチ908a、908bの代わりに、必要数Nのラッチ920a、920bを使用し、またラッチ914a〜914dの代わりに、「Nチップ」遅延922a〜922bを使用する。加えて、ユーザ振幅推定器及び署名合成ブロックは、個々のNユーザに関するこれらの出力を多重化できるように、メモリを設けるための変更が必要とする。MUDPE900bは、機能的には、オバー・クロッキング及びバッファの付加により、前述したMUDPE900aと同様の動作をする。更に、異なる複数のユーザの寄与を付加するように出力にアキュムレータ及びクロック遅延が存在する。イノベーション信号入力及び出力における積算ユーザ寄与は、依然としてチップ速度でクロッキングされていると同時に、MUDPE900bは、内部的にN×チップ速度でクロッキングされる。更に、ソフト・シンボル出力及びビット推定出力は、シンボル速度クロッキングを使用して次段と同期される必要がある。
異なる段からの推定値を相互に組み合わせるいくつかの異なるアプローチが存在する。図9c〜図9fは、4つの代替を説明している。
図9cは、MUDPE上の変形である。積算したソフト判断が「ログの可能性」として解釈を有するために、1シンボル期間にわたって、整合フィルタ出力の積算を効果的に実行する必要がある。これは、あるシンボルにおけるチップ数によって、前段において積算したソフト・シンボルを割り算し(946)、かつ引き算要素を使用して現在の整合フィルタ項からこれを引き算すること(948)により達成される。シンボル期間の終端において、積算が現在段からの整合フィルタ項のものとなるように、前段からすべての積算したソフト・シンボル間隔を引き算することになる。
図9Dは、MUDPE上の他の変形である。この変形において、前段から平均を引き算する代わりに、実際の整合フィルタ項を段間で転送し、かつ引き算する。特に、各チップ用のイノベーション分散(2/ρ2)によりスケール設定された整合フィルタ項をファースト・イン・アースト・アウト(FIFO)バッファ要素950に転送し、かつチップ速度でクロッキングする。前段からのスケール設定済み整合フィルタ項を表す信号は、1入力であり、引き算要素948を使用して現在のスケール設定整合フィルタ項から引き算される。正味の結果は、各チップに関するスケール設定整合フィルタ項を使用することにより、あらゆるチップにおいて、アキュムレータが正確な積算を含むということである。シンボルの開始から現在のシンボルまでのチップにおいて、積算が最新値を有し、かつ現在のチップ後のチップにおいて、積算は、前段で使用される値を有する。この技術の利点は、値を近似してその平均値により引き算する必要がないということである。欠点は、付加的なFIFOバッファを必要とすることである。
図9Eは、MG−MUDの第1段に使用可能とされるMUDPEの他の変形である。この変形は、アキュムレータ(912、図9A)の複数機能をアキュムレータ934に合成し、かつ入力よりもアキュムレータ934の出力において乗算要素を配置することを含む。この変形を第1段に使用したときは、いずれにしろ0により両アキュムレータ912及び934を初期化することになった。同様に、第1チップにおいて、乗算要素942は、0として、かつ、次のN−1チップ上でビット推定を選択することになる。ただし、Nは、1シンボル当たりのチップ数であり、非線形の出力からビット推定を選択する。
図9Fは、図9Eと同じような変形である。これは、このアーキテクチャを使用してPICアルゴリズムを実行するために使用される。主要な相違は、乗算要素(942、図9E)を完全に削除することである。現在ビット推定
、非線形生出力(904)は、シンボル終端でラッチされる。予測
において使用される推定値は、前段からの推定値として取り込まれる。
、非線形生出力(904)は、シンボル終端でラッチされる。予測
において使用される推定値は、前段からの推定値として取り込まれる。
本発明の更なる他の特徴によれば、再構築可能なアーキテクチャが更新ゲイン係数及び非線形機能の選択により、種々のMUD方法を実施している。このアーキテクチャ(再帰的多段MUD(RMSM)アルゴリズム・アーキテクチャと呼ぶ)は、種々のMUD方法に共通する基本機能の多段、サンプル・レベルの実施である。これらの共通機能は、多段ステート予測及び更新式、及び対角線ゲイン・マトリックス更新式を含む。RMSMアーキテクチャは、この方法に対応する時間及び段従属ゲイン係数を計算し、かつ適用することにより、特殊なMUD方法に構築される。更に、この構築は、シンボル推定及び判断と、方法特定的なステート更新式の選択に使用される方法特定的な非線形関数の選択を必要とする。REMSMアーキテクチャにより支持されるMUDアルゴリズムは、混合ガウス復調器、パーシャルPIC,減結合カルマン復調器及びハイブリッド多段MUD方法を含む。
図9Gは、RMSMアーキテクチャを実施するMUD処理要素900gの一実施例を示す。反復多段関数によりマルチ・ユーザ検出処理モジュールの他の実施例を示す概要図である。処理要素900gは単一アーキテクチャにおいて図9A〜9Eに説明する処理要素の機能性を実施する。処理要素900gは、付加的なスイッチ952、954、956を含み、異なるセットのゲイン係数βkm(t)及び可能性関連項ξkm(t)の引き算(956)の導入に適応する。
図9Gは、非常に簡単化されているが、図9A〜Fと両立する。第1に、これは非線形判断関数904を概要的に示している。他の実施例のように、これらの図のいくつかで説明したtanh関数を非限定的に含む種々の非線形判断関数を適用してもよい。加えて、2線に代わって一本の太線により複合数経路を示す。従って、乗算器928の機能は、マルチプレクサ926に併合される。複合マルチプレクサ926は、着信信号を総合された署名波形の共役により乗算する。機能(964)は、共役処理を実行する。この設計は、他の種々のアルゴリズムを実施可能なアーキテクチャを具体化するので、マグニチュード・スケール設定機能(962)、スイッチ952及び乗算器の代替が提供され、従って異なるゲイン係数b(t)を使用し、かつ、従ってユーザ振幅を較正することができる。更に、ここのマルチプレクサ及び遅延により得られる機能性は、示されていないが、図示のアキュムレータ912.934に合成されていると理解される。
右セットのゲイン係数を選択し、種々のスイッチを設定し、かつ、所望の非線形判断機能を選択することにより、この処理要素900gは、PIC、PPIC、DKD、MGMUD又は種々のハイブリッド多段方法のように、種々のMUDアルゴリズムの任意の単一段を実行するように、容易に再構築可能にされている。
しばしば、方法特定セットのゲイン係数を予め計算し、かつ、テーブルに記憶することは、可能である。その最も一般的なフォームでは、各テーブルのサイズは、[N×M×K]である。ただし、Nは、チップ/シンボル数であり、Mは、段数であり、かつ、Kは、ユーザ(又はチャネル)の総数である。現在のユーザ、現在の処理段及びシンボル内の現在のチップは、テーブルのインデックスを決定する。
ゲイン係数ベクトルβkm(t)は、実際において現在のアルゴリズムの機能及び段数である。
名称が意味するように、ブロック構築固定ゲイン・カルマン復調器(BKKD)は、
である。ただし、αmは、0と1との間のユーザ定義値を取る。アルゴリズム記述及び関連した引用に関して、2003年10月13日〜16日のIEEEミルコム2003会議の学会報告(Proceeding of the IEEE Milcom 2003 Conference)、フラナガン及びダニャク(B.Flanagan and J.Dunyak)による「マルチ・ユーザ検出用の定常状態カルマン・フィルタ技術」を参照すべきである。
である。ただし、αmは、0と1との間のユーザ定義値を取る。アルゴリズム記述及び関連した引用に関して、2003年10月13日〜16日のIEEEミルコム2003会議の学会報告(Proceeding of the IEEE Milcom 2003 Conference)、フラナガン及びダニャク(B.Flanagan and J.Dunyak)による「マルチ・ユーザ検出用の定常状態カルマン・フィルタ技術」を参照すべきである。
減結合カルマン復調器用のゲイン係数は、2002年、無線及び光通信のIEEE学会報告(IEEE Proc,of Wireless and Optical Communication,2002)、ダニャクによる「パルス振幅変調CDMAのマルチ・ユーザ検出用の減結合カルマン復調器」のゲイン係数定常状態カルマン・フィルタ技術」により定義されてもよい。
いくつかの非線形判断機能のうちの1つは、所望のアルゴリズムに従って選択されてもよいものと仮定する。候補機能は、ハード・リミッタ、正弦関数、クリッピング・リミッタ、イレーザ及び双曲線正接を含む。イレーザは、入力信号に従って−A、0、+Aの出力を割り付ける3レベル機能である。
数個のパラメータ変化を除き、前述したように、特定のアルゴリズムにRMSMアーキテクチャを採用することができる。図9xを参照すると、各特定のアルゴリズムに関する構成は、以下のようである。
PICのときは、
1.PICに対するゲイン係数を使用する。
2.ユーザ振幅の絶対値の逆数により、ゲイン係数をスケール設定するように、スイッチAをセットする。
3.複合ベースバンド・イノベーションi(t)に再生した信号を加算するように、スイッチBをセットする。
4.毎回、前段からの非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。
5.前の1/Nスケール設定により所望の非線形検出機能を選択する。
6、可能性項ξkm=0を設定する。ただし、Nはチップ/シンボル数である。
1.PICに対するゲイン係数を使用する。
2.ユーザ振幅の絶対値の逆数により、ゲイン係数をスケール設定するように、スイッチAをセットする。
3.複合ベースバンド・イノベーションi(t)に再生した信号を加算するように、スイッチBをセットする。
4.毎回、前段からの非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。
5.前の1/Nスケール設定により所望の非線形検出機能を選択する。
6、可能性項ξkm=0を設定する。ただし、Nはチップ/シンボル数である。
PPICのときは、
1.パーシャルPIC用のゲイン係数を使用する。
2.ユーザ振幅の絶対値の逆数により、ゲイン係数をスケール設定するように、スイッチAをセットする。
3.複合ベースバンド・イノベーションi(t)に再生した信号を加算するように、スイッチBをセットする。
4.毎回、前段からの非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。
5.前の1/Nスケール設定により所望の非線形検出機能を選択する。
6、可能性項ξkm=0をセットする。
1.パーシャルPIC用のゲイン係数を使用する。
2.ユーザ振幅の絶対値の逆数により、ゲイン係数をスケール設定するように、スイッチAをセットする。
3.複合ベースバンド・イノベーションi(t)に再生した信号を加算するように、スイッチBをセットする。
4.毎回、前段からの非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。
5.前の1/Nスケール設定により所望の非線形検出機能を選択する。
6、可能性項ξkm=0をセットする。
MG−MUDのときは、
1.MG−MUD用のゲイン係数を使用する。
2.ゲイン係数を1にスケール設定するように、スイッチAをセットする。
3.複合ベースバンド・イノベーションi(t)に再生した信号を加算するように、スイッチBをセットする。
4.シンボル境界の開始時を除き、毎回、現在の非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。
5.双曲線正接又はクリッピング・リミッタを選択する。
6、MG−MUDの図9aバージョンを実施するためには、可能性項ξkm(t)=0にセットする。MG−MUDの図9cバージョンを実施するためには、ξkm(t)=(前段からのソフト・シンボル推定値/N)をセットする。MG−MUDの図9dバージョンを実施するためには、ξkm(t)を前段からの対応する整合フィルタ項に等しくセットする。
1.MG−MUD用のゲイン係数を使用する。
2.ゲイン係数を1にスケール設定するように、スイッチAをセットする。
3.複合ベースバンド・イノベーションi(t)に再生した信号を加算するように、スイッチBをセットする。
4.シンボル境界の開始時を除き、毎回、現在の非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。
5.双曲線正接又はクリッピング・リミッタを選択する。
6、MG−MUDの図9aバージョンを実施するためには、可能性項ξkm(t)=0にセットする。MG−MUDの図9cバージョンを実施するためには、ξkm(t)=(前段からのソフト・シンボル推定値/N)をセットする。MG−MUDの図9dバージョンを実施するためには、ξkm(t)を前段からの対応する整合フィルタ項に等しくセットする。
DKDのときは、
1.以上で導入されたDKDゲイン係数を使用する。
2.スイッチA952を1にセットする。
3.スイッチBを0にセットする。
4.シンボル境界の開始時を除き、毎回、現在の非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。この場合に前段からの非線形シンボル推定値を使用する。
5.<TBD>非線形機能を選択する。
6、可能性項ξkm(t)=0にセットする。
1.以上で導入されたDKDゲイン係数を使用する。
2.スイッチA952を1にセットする。
3.スイッチBを0にセットする。
4.シンボル境界の開始時を除き、毎回、現在の非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。この場合に前段からの非線形シンボル推定値を使用する。
5.<TBD>非線形機能を選択する。
6、可能性項ξkm(t)=0にセットする。
BFKDのときは、
1.BFKDゲイン係数を使用する。
2.スイッチA(952)を1にセットする。
3.スイッチBを0にセットする。
4.シンボル境界の開始時を除き、毎回、現在の非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。この場合に前段からの非線形シンボル推定値を使用する。
5.<TBD>機能を選択する。
6、可能性項ξkm(t)=0にセットする。
1.BFKDゲイン係数を使用する。
2.スイッチA(952)を1にセットする。
3.スイッチBを0にセットする。
4.シンボル境界の開始時を除き、毎回、現在の非線形シンボル推定値を使用するように、スイッチCをトリガする。この場合に前段からの非線形シンボル推定値を使用する。
5.<TBD>機能を選択する。
6、可能性項ξkm(t)=0にセットする。
図10は、前述したMUDPE900a、900bに使用できるユーザ振幅推定器1000の一実施例の概要図である。前述したように、整合フィルタ出力について第2の積算を実行し、これをシンボルの開始時に常に0に初期化し、かつ、正規化しない。これを整合フィルタ・アキュムレータ入力と呼び、ユーザ振幅推定器1000が受け取る。図示のように、付加的な入力は、タイミング・オフセットの小部分、複合チャネル推定値及び2Xイノベーション変数(2/ρ2)の逆数を含む。1/16チップ分解能に対するタイミング・オフセットの場合にタイミング・オフセットの小部分に拘わらず、この数は、全ビットを二進点の右へ4ビット量0〜15となる。この値は、そのフェーズに対するパイロット電力をルックアップするために使用される。パイロット電力ルックアップ・テーブル(LUT)1010は、この情報を得るために位相に対応するパイロット電力を予め記憶している。2X(イノベーション変数の逆数)の値は、MUDPEの残りに印加されているように前述した値である。前述のCTCEモジュールから複合チャネル推定値を得る。
ユーザの相対振幅は、典型的には、パイロットの振幅対ユーザの振幅の比を評価する1以下の正の値である。ユーザ振幅推定器1000は、シンボル毎に、この量の平方のポイント推定値を計算し、次に、ポイント推定値と、ユーザの相対振幅の平方の前の現在の推定値との凸の組合せを取る。特に、数値が0.99であるパラメータαのときに、推定器100は、0.01(1−α)Xポイント推定値+0.99(α)X前の推定値を取る。その結果は、シンボル速度でクロッキングされ(1014)、かつ、その結果の平方根(1016)が複合チャネル推定値と乗算されてユーザの複合振幅を得る。
ポイント推定値は、シンボルの終端で整合フィルタ・アキュムレータ出力のマグニチュード平方(1002)を取り、かつ、ユーザの相対振幅の前推定値平方の逆数と乗算することにより計算される。次いで、その結果をスケール係数により乗算し、かつ、バイアスを取り除く。最後に、ポイント推定値をレンジ0〜1に制限する(1008)。ユーザの相対振幅の新推定値平方の平方根を取り、かつ、複合チャネル振幅推定値により乗算して、そのユーザ用の複合振幅推定値を得る。計算に使用したスケール及びバイアス項を以下のように計算する。複合チャネル推定値のマグニチュード平方(1012)を2倍の(イノベーション変数の逆数)により乗算する。更に、これがパイロット電力(1010)から供給され、タイミング・オフセットの小部分を表す4ビットに従って異なり得るパイロット電力と乗算される。その逆数は、バイアスとする結果(1018)となる。次いで、この量を2倍の(イノベーション変数の逆数)と乗算し、かつ出力を平方して(1006)スケールを発生する。
図11は、前に導入されたパイロット捕捉、CTCE及びパイロット打消しモジュール及びMUDPEにより使用可能とされるシグナチュア・シンセサイザ1100の一実施例を示す概要図である。実及び虚パイロットは、IS95のような標準において指定されたことになる線形フィードバック・シフト・レジスタ(LFSR)1104、1106を使用して計算される。64ワルシュ・チャネルのそれぞれのために、ワルシュ・テーブル1102から異なる符号が適用される。その結果は、バイナリ・シーケンスである。「0」ビットは、1のシンボルにマッピングされ、また「1」ビットは、シンボル−1にマッピングされる。必要とされる16部分オフセットのうちの1つにパイロットの被補間バージョンを発生するために、バイナリ入力をろ波する必要がある(1108、1110)。好ましい一実施例において、このフィルタは、12タップ有限インパルス応答(FIR)フィルタである。その結果は、(全て1である)ワルシュ符号0の場合にシンセサイズされたパイロットか又は他の任意のワルシュ・チャネル用のシグナチュア・シーケンスである。
図12は、MUDPE署名波形シンセサイザ1200、特に異なる3実施1202、1204、1206により使用可能とされるサブ・チップ補間フィルタを示す概要図である。この入力は、バイナリなので、ルックアップ・テーブルを使用して出力を計算することができる。ルックアップ・テーブルのコスト対加算器を使用するコストに従った実施において実行されるべきいくつかの妥協点が存在する。好ましくは、16可能部分オフセットが存在するので、更に4ビットも使用して正しいフィルタを選択する必要がある。1テーブル実施1202は、16ビット(データ入力用の12ビット+どの部分のオフセットを選択するかのための4ビット)、又は出力を発生するために65536位置を必要とするが、しかし付加的なロジックは使用しない。2テーブル実施1204は、2つの10ビット・テーブル又は2×1024=2048位置を必要とする。10ビットのときは、4ビットが部分オフセットを選択し、かつ他の6ビットが12ビット・シーケンスの第1の半分か又は第2の半分である。2テーブルの出力は、12タップFIRフィルタを実現するめに相互に加算される必要がある。3テーブル実施1206では、3つの8ビット・テーブル又は3×256=768を必要とする。8ビットのときは、4ビットが部分オフセットを選択し、かつ、他の4ビットが12ビット入力シーケンスの第1、第2又は第3の4ビット・セグメントである。
従って、本発明の実施例は、CDMA通信環境において改善された干渉打消しの形成及び提供をする。本発明は、そのいくつかの実施例を参照して、かなり詳細に説明されたが、本発明の精神又は範囲を逸脱することなく、種々に実施可能とされる。従って、請求項は、どのような場合であっても、ここで含まれる実施例の説明に限定されるべきではない。
Claims (88)
- 複数のユーザが共有チャネルを介して通信する通信システムにおけるマルチ・ユーザ干渉を打ち消す方法において、
現在の不連続値が現在のシンボルに関する現在のサブ・シンボル間隔に対応し、かつ、前の不連続値が現在のシンボルに関する前のサブ・シンボル間隔に対応しているときに、完全シンボル期間より短いサブ・シンボル間隔で発生する複数の不連続値を提供する入力を受け取り、
任意のユーザに関する現在の推定値が任意のユーザに関する現在のシンボルに対応する現在の不連続値の一部を推定し、かつ、前の不連続シンボル間隔中に前の不連続値からの判断により複数のユーザにより発生された干渉を打ち消すときに、サブ・シンボル間隔で複数のユーザからの任意のユーザに関するシンボルを推定する前記方法。 - 請求項1記載の方法であって、通信システムは、符号分割多元接続通信システムである前記方法。
- 請求項1記載の方法であって、サブ・シンボル間隔は、チップ間隔である前記方法。
- 請求項1記載の方法であって、任意のユーザに関するシンボルを推定することは、複数の処理段により実行される前記方法。
- 請求項1記載の方法であって、複数の処理要素は、複数のユーザにより発生する打消し干渉に対するサブ・シンボル間隔で複数のユーザのそれぞれについて推定を個別的に実行する前記方法。
- 請求項4記載の方法であって、複数の処理段は、第1段及び第2段を含み、第1段は、第2段に任意のユーザに対して積算したソフト・シンボル出力を提供し、第2段は、積算したソフト・シンボル出力を使用して任意のユーザのために複数のシンボルを推定する前記方法。
- 請求項6記載の方法であって、第2段が受け取る入力は、第1段が受け取る入力に対して1シンボル期間だけ遅延されている前記方法。
- 請求項1記載の方法であって、シンボル推定は、最小平均二乗誤差推定の1つに基づいている前記方法。
- 請求項8記載の方法であって、最小平均二乗誤差推定は、線形平均二乗誤差推定に基づいている前記方法。
- 請求項4記載の方法であって、シンボル推定は、混合ガウス分布に基づいている前記方法。
- 請求項4記載の方法であって、複数の処理段からの個々の段は、異なる形式である前記方法。
- 請求項4記載の方法であって、複数の処理段における各処理段は、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択されたマルチ・ユーザ検出アルゴリズムを実行する前記方法。
- 請求項4記載の方法であって、複数の処理段における各処理段は、反復多段復調器を含む前記方法。
- 請求項13記載の方法であって、反復多段復調器は、ゲイン係数と、対応する処理段が混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択されたマルチ・ユーザ検出アルゴリズムを実行できるように再構築可能な非線形機能モジュールとを含む前記方法。
- 複数のユーザが共有チャネルを介して通信する通信システムにおけるマルチ・ユーザ干渉を打ち消す装置において、
現在の不連続値が現在のシンボルに関する現在のサブ・シンボル間隔に対応し、かつ、前の不連続値が現在のシンボルに関する前のサブ・シンボル間隔に対応するときに、完全シンボル期間より短いサブ・シンボル間隔で発生する複数の不連続値を受け取る入力と、
入力との通信において、任意のユーザに関する現在の推定値が任意のユーザに関する現在のシンボルに対応する現在の不連続値の一部を推定し、かつ、前の不連続シンボル間隔中に前の不連続値からの判断により、複数のユーザにより発生された干渉を打ち消すときに、サブ・シンボル間隔で任意のユーザに関するシンボルを推定する第1の処理段と
を含む装置。 - 請求項15記載の装置であって、通信システムは、符号分割多元接続通信システムである前記装置。
- 請求項15記載の装置であって、サブ・シンボル間隔は、チップ間隔である前記装置。
- 請求項15記載の装置であって、第1の処理段は、任意のユーザに関するシンボルを推定するために使用される複数の処理段のうちの1つである前記装置。
- 請求項15記載の装置であって、複数の処理段は、複数のユーザにより発生する打消し干渉に適応するようにサブ・シンボル間隔で複数のユーザのそれぞれについて推定を個別的に実行する複数の処理要素を含む前記装置。
- 請求項18記載の装置であって、複数の処理段は、第1段及び第2段を含み、第1段は、第2段に任意のユーザに対して積算したソフト・シンボル出力を提供し、第2段は、積算したソフト・シンボル出力を使用して任意のユーザのために複数のシンボルを推定する前記装置。
- 請求項15記載の装置であって、第1の処理段は、シンボルの推定において最小平均二乗誤差推定を実施する前記装置。
- 請求項21記載の装置であって、最小平均二乗誤差推定は、線形平均二乗誤差推定である前記装置。
- 請求項15記載の装置であって、第1の処理段は、シンボル推定において混合ガウス分布を実施する前記装置。
- 請求項18記載の装置であって、複数の処理段からの個々の段は、異なる形式である前記装置。
- 請求項18記載の装置であって、複数の処理段における各処理段は、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択されたマルチ・ユーザ検出アルゴリズムを実行する前記装置。
- 請求項18記載の装置であって、複数の処理段における各処理段は、反復多段復調器を含み、更に反復多段復調器は、ゲイン係数と、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択されたマルチ・ユーザ検出アルゴリズムを実行し複数の対応する処理段を得るように再構築可能な非線形機能モジュールとを含む前記装置。
- 複数のユーザが共有チャネルを介して通信するときに、通信システムにおけるマルチ・ユーザ干渉を打ち消すコンピュータ・プログラミング製品において、
コンピュータ読出し可能な媒体上に記憶され、かつ
現在の不連続値が現在のシンボルに関する現在のサブ・シンボル間隔に対応し、かつ、前の不連続値が現在のシンボルに関する前のサブ・シンボル間隔に対応するときに、完全シンボル期間より短いサブ・シンボル間隔で発生する複数の不連続値を受け取り、
任意のユーザに関する現在の推定値が任意のユーザに関する現在のシンボルに対応する現在の不連続値の一部を推定し、かつ、複数のユーザにより発生され、前の不連続シンボル間隔中に前の不連続値からの判断により複数のユーザにより発生した干渉を打ち消すときに、サブ・シンボル間隔で複数のユーザから任意のユーザに関するシンボルを推定する複数のオペレーションを実行するようにされた前記プログラミング製品。 - 請求項27記載のプログラム製品であって、通信システムは、符号分割多元接続通信システムである前記プログラム製品。
- 請求項27記載のプログラム製品であって、サブ・シンボル間隔は、チップ間隔である前記プログラム製品。
- 請求項28記載のプログラム製品であって、サブ・シンボル間隔は、チップ間隔である前記プログラム製品。
- 複数のユーザが共有チャネルを介して通信するときに、通信システムにおけるマルチ・ユーザ干渉を打ち消す方法において、
現在の不連続値が現在の多重ビット・シンボルに関する現在のサブ・シンボル間隔に対応し、かつ、前の不連続値が現在の多重ビット・シンボルに関する前のサブ・シンボル間隔に対応しているときに、完全シンボル期間より短いサブ・シンボル間隔で発生する複数の不連続値を提供する入力を受け取け、
任意のユーザに関する現在の推定値が任意のユーザに関する現在のシンボルに対応する現在の不連続値の一部を推定し、かつ、前の不連続シンボル間隔中に前の不連続値からの判断により複数のユーザにより発生された干渉を打ち消すときに、サブ・シンボル間隔で複数のユーザから任意のユーザに関するシンボルを推定する前記方法。 - 請求項31記載の方法であって、通信システムは、符号分割多元接続通信システムである前記方法。
- 請求項31記載の方法であって、サブ・シンボル間隔は、チップ間隔である前記方法。
- 請求項31記載の方法であって、任意のユーザに関するシンボルを推定することは、複数の処理段により実行される前記方法。
- 請求項31記載の方法であって、複数の処理要素は、複数のユーザにより発生する打消し干渉に対するサブ・シンボル間隔で複数のユーザのそれぞれについて推定を個別的に実行する前記方法。
- 請求項34記載の方法であって、複数の処理段は、第1段及び第2段を含み、第1段は、第2段に任意のユーザに対して積算したソフト・シンボル出力を提供し、第2段は、積算したソフト・シンボル出力を使用して任意のユーザのために複数のシンボルを推定する前記方法。
- 請求項36記載の方法であって、第2段が受け取る入力は、第1段が受け取る入力に対して1シンボル期間だけ遅延されている前記方法。
- 請求項31記載の方法であって、シンボル推定は、最小平均二乗誤差推定の1つに基づいている前記方法。
- 請求項38記載の方法であって、最小平均二乗誤差推定は、線形平均二乗誤差推定である前記方法。
- 請求項31記載の方法であって、シンボル推定は、混合ガウス分布に基づいている前記方法。
- 請求項34記載の方法であって、複数の処理段からの個々の段は、異なる形式である前記方法。
- 請求項34記載の方法であって、複数の処理段における各処理段は、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択されたマルチ・ユーザ検出アルゴリズムを実行する前記方法。
- 請求項34記載の方法であって、複数の処理段における各処理段は、反復多段復調器を含む前記方法。
- 請求項43記載の方法であって、反復多段復調器は、ゲイン係数と、対応する処理段が混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択されたマルチ・ユーザ検出アルゴリズムを実行できるように再構築可能な非線形機能モジュールとを含む前記方法。
- 複数のユーザが共有チャネルを介して通信するときに、通信システムにおけるマルチ・ユーザ干渉を打ち消す装置において、
現在の不連続値が現在の多重ビット・シンボルに関する現在のサブ・シンボル間隔に対応し、かつ、前の不連続値が現在の多重ビット・シンボルに関する前のサブ・シンボル間隔に対応するときに、完全シンボル期間より短いサブ・シンボル間隔で発生する複数の不連続値を受け取る入力と、
入力との通信において、任意のユーザに関する現在の推定値が任意のユーザに関する現在の多重ビット・シンボルに対応する現在の不連続値の一部を推定し、かつ、前のサブ・シンボル間隔中に前の不連続値から判断により複数のユーザにより発生された干渉を打ち消すときに、サブ・シンボル間隔で任意のユーザに関するシンボルを推定する第1の処理段と、
を含む前記装置。 - 請求項45記載の装置であって、通信システムは、符号分割多元接続通信システムである前記装置。
- 請求項45記載の装置であって、サブ・シンボル間隔は、チップ間隔である前記装置。
- 請求項45記載の装置であって、第1の処理段は、任意のユーザに関するシンボルを推定するために使用される複数の処理段のうちの1つである前記装置。
- 請求項45記載の装置であって、複数の処理段は、複数のユーザにより発生する打消し干渉に適応するようにサブ・シンボル間隔で複数のユーザのそれぞれについて推定を個別的に実行する複数の処理要素を含む前記装置。
- 請求項48記載の装置であって、複数の処理段は、第1段及び第2段を含み、第1段は、第2段に任意のユーザに関して積算したソフト・シンボル出力を提供し、第2段は、積算したソフト・シンボル出力を使用して任意のユーザに関する複数のシンボルを推定する前記装置。
- 請求項45記載の装置であって、第1の処理段は、シンボルの推定において最小平均二乗誤差推定を実施する前記装置。
- 請求項51記載の装置であって、最小平均二乗誤差推定は、線形平均二乗誤差推定である前記装置。
- 請求項45記載の装置であって、第1の処理段は、シンボル推定において混合ガウス分布を実施する前記装置。
- 請求項48記載の装置であって、複数の処理段からの個々の段は、異なる形式にある前記装置。
- 請求項48記載の装置であって、複数の処理段における各処理段は、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択されたマルチ・ユーザ検出アルゴリズムを実行する前記装置。
- 請求項48記載の装置であって、複数の処理段における各処理段は、反復多段復調器を含み、更に、反復多段復調器は、ゲイン係数と、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択されたマルチ・ユーザ検出アルゴリズムを実行する複数の対応した処理段を得るように再構築可能な非線形機能モジュールとを更に含む前記装置。
- 複数のユーザが共有チャネルを介して通信する通信システムにおけるマルチ・ユーザ干渉を打ち消す方法において、
完全シンボル期間より短いサブ・シンボル間隔で発生する複数の不連続値を提供する一組のデータを受け取り、
受け取った一組のデータの共通サンプリング格子に対して複数のユーザの少なくともいくつかのための署名波形を補間することにより、任意のユーザに対応するシンボルのための複数のビットを推定する前記方法。 - 請求項57記載の方法であって、通信システムは、符号分割多元接続通信システムである前記方法。
- 請求項57記載の方法であって、通信システムは、非同期符号分割多元接続通信システムである前記方法。
- 請求項57記載の方法であって、サブ・シンボル間隔は、チップ間隔である前記方法。
- 請求項57記載の方法であって、更に、任意のユーザに対応する干渉の寄与を判断するように補間された署名波形を使用する前記方法。
- 請求項61記載の方法であって、補間された署名波形は、第1のサブ・シンボル間隔に関する信号の再構築を実行するために使用され、かつ、第1のサブ・シンボル間隔に続く第2のサブ・シンボル間隔における複数のビットを推定するために保持される前記方法。
- 請求項62記載の方法であって、サブ・シンボル遅延は、第2のサブ・シンボル間隔におけるビット推定のため、及び第1のサブ・シンボル間隔に関する信号再構築のために補間された署名波形の並行保持に適応する前記方法。
- 請求項57記載の方法であって、複数の減結合されたマルチ・ユーザ検出処理要素は、サブ・シンボル間隔で複数のユーザのそれぞれに関する干渉打消しを個々に判断する前記方法。
- 請求項64記載の方法であって、更に、
複数のユーザのそれぞれについて判断された複数の干渉打消しを組み合わせ、
一組のデータから現在の干渉推定を除去してイノベーション信号を得て、
イノベーション信号を使用して現在のサブ・シンボル間隔における任意のユーザに関する複数のビットを推定し、かつ次のサブ・シンボル間隔に対応する複数のユーザのそれぞれに関する次の干渉推定を判断する前記方法。 - 請求項57記載の方法であって、シンボルは、多重ビット・シンボルである前記方法。
- 複数のユーザが共有チャネルを介して通信する通信システムにおける多重ユーザ干渉を打ち消す装置において、
完全シンボル期間より短いサブ・シンボル間隔で発生した複数の不連続値を提供する一組のデータを受け取る入力と、
受け取った一組のデータの共通サンプリング格子に対して複数のユーザの少なくともいくつかに関する署名波形を補間することにより、任意のユーザに対応するシンボルに関して複数のビットを推定するマルチ・ユーザ検出モジュールと、
を含む前記装置。 - 請求項67記載の装置であって、通信システムは、符号分割多元接続通信システムである前記装置。
- 請求項67記載の装置であって、通信システムは、非同期符号分割多元接続通信システムである前記装置。
- 請求項67記載の装置であって、サブ・シンボル間隔は、チップ間隔である前記装置。
- 請求項67記載の装置であって、マルチ・ユーザ検出モジュールは、任意のユーザに対応する干渉の寄与を判断するために補間された署名波形使用する前記装置。
- 請求項71記載の装置であって、補間された署名波形は、第1のサブ・シンボル間隔に関する信号の再構築を実行するために使用され、かつ、第1のサブ・シンボル間隔に続く第2のサブ・シンボル間隔における複数のビットを推定するために保持される前記装置。
- 請求項72記載の装置であって、サブ・シンボル遅延は、第2のサブ・シンボル間隔におけるビット推定のため、及び第1のサブ・シンボル間隔に関する信号の再構築のために補間された署名波形の並行保持に適応する前記装置。
- 請求項67記載の装置であって、複数の減結合されたマルチ・ユーザ検出処理モジュールは、サブ・シンボル間隔で複数のユーザのそれぞれに関する干渉打消しを個々に判断する前記装置。
- 請求項74記載の装置であって、更に、
複数のユーザのそれぞれについて判断された複数の干渉打消しを組み合わせることにより、現在のサブ・シンボル間隔に関する現在の干渉推定を判断する手段と、
イノベーション信号を提供するように一組のデータから現在の干渉推定を除去する手段とを含み、マルチ・ユーザ検出モジュールは、イノベーション信号を使用して現在のサブ・シンボル間隔に関する複数のビットを推定し、かつ、次のサブ・シンボル間隔に対応する複数のユーザのそれぞれに関する次の干渉推定を判断するように構築されている前記装置。 - 請求項67記載の装置であって、シンボルは、多重ビット・シンボルである前記装置。
- 複数のユーザが共有チャネルを介して通信する通信システムにおける多重ユーザ干渉を打ち消すシステムにおいて、
完複数の不連続値を受け取る入力と、
所望のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムに対応するゲイン係数を選択するように構築可能なゲイン係数モジュールと、
所望のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムに対応する非線形関数を選択するように構築可能な機能モジュールと、
を含む構築可能マルチ・ユーザ検出(MUD)モジュールを備える前記システム。 - 請求項77記載のシステムであって、複数の構築可能なMUDモジュールは、多段MUDを得るように配列されている前記システム。
- 請求項78記載のシステムであって、複数の構築可能なMUDモジュールは、第1のMUD及び第2のMUDを含み、第1のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムは、第2のMUDモジュールに対応する第2のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムと異なる第1のMUDモジュールに対応する前記システム。
- 請求項77記載のシステムであって、所望のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムは、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択される前記システム。
- 請求項79記載のシステムであって、第1及び第2のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムは、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択される前記システム。
- 請求項77記載のシステムであって、構築可能なMUDモジュールは、更に、所望のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムにより構築可能な状態を有する複数のスイッチを含む前記システム。
- 複数のユーザが共有チャネルを介して通信する通信システムにおけるマルチ・ユーザ干渉を打ち消す方法において、
現在の不連続値が現在のシンボルに関する現在のサブ・シンボル間隔に対応し、かつ、前の不連続値が現在のシンボルに関する前のサブ・シンボル間隔に対応しているときに、完全シンボル期間より短いサブ・シンボル間隔で発生する複数の不連続値を提供する入力を受け取り、
所望のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムに対応する非線形機能を選択するように機能モジュールを構築し、
任意のユーザに関する現在の推定値が任意のユーザに関する現在のシンボルに対応する現在の不連続値の一部を推定し、かつ、前の不連続シンボル間隔中に前の不連続値からの判断により複数のユーザにより発生された干渉を打ち消すときに、サブ・シンボル間隔で複数のユーザからの任意のユーザに関するシンボルを推定する前記方法。 - 請求項83記載の方法であって、複数の構築可能なMUDモジュールは、それぞれゲイン係数モジュールを含み、かつ、機能モジュールは、多段MUDを得るように配列されている前記方法。
- 請求項84記載の方法であって、複数の構築可能なMUDモジュールは、第1のMUDモジュール及び第2のMUDモジュールを含み、かつ、第1のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムは、第2のMUDモジュールに対応する第2のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムと異なる第1のMUDモジュールに対応する前記方法。
- 請求項83記載の方法であって、所望のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムは、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択される前記方法。
- 請求項83記載の方法であって、第1及び第2のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムは、混合ガウス(MG)、減結合カルマン(DK)、並列干渉打消し(PIC)及び部分並列干渉打消し(PPIC)からなるグループから選択される前記方法。
- 請求項83記載の方法であって、構築可能なMUDモジュールは、更に所望のマルチ・ユーザ検出アルゴリズムにより構築可能な状態を有する複数のスイッチを含む前記方法。
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