TW200401524A - Data detection for codes with non-uniform spreading factors - Google Patents

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200401524 玖、發明說明： 〔發明領域〕 背景 本發明大致有關無線碼分割多重存取通信系統。特別是，本發明係有 關具非統一展頻因素於該系統中之通信之資料偵測。 碼分割多重存取(CDMA)通信系統中，多重通信可以共享頻譜同時被 傳送。各通信係藉由被用來傳送該通信之該碼來識別。通信資料符號係使 用碼晶片來展開。被用來傳輸特殊符號之晶片數係被稱爲展頻因素。爲了 φ 說明，針對展頻因素16，其16晶片係被用來傳輸一符號。典型之展頻因素 (SF)係爲時間分割雙工斶分割多重存取通信系統中之16，8，4，2及1。 較佳使用共享頻譜之某些碼分割多重存取通信系統中，該頻譜係爲被 分割爲具有如15時間槽之一預定數時間槽之框的時間。此類系統係被稱爲 混合碼分割多重存取/時間分割多重存取(TDMA)通信系統。限制上行鏈路通 信及下行鏈路通信爲特殊時間槽之一該系統，係爲時間分割雙工通信(TDD) 系統。 φ 接收被傳送於共享頻譜內之多重通信之一方法係爲聯合偵測。聯合偵 測中，來自多重通信之資料係一起被決定。聯合偵測器係使用已知或被決 定之多重通信碼，並估計該多重通信資料爲軟符號。聯合偵測器之某些典 型實施係使用零強制塊線性等化器(ZFBLE)、Cholesky或近似Cholesky分 解或快速富利葉轉換。 這些實施通常被設計用於所有具有相同展頻因素之通信。同時處理具 有不同展頻因素之通信係爲該系統的問題。 200401524 於是，可預期處理共同偵測內之不同展頻因素。 圖示簡單說明 第一圖爲非統一展頻因素通信系統之一實施例。 第二圖爲kth通信之系統響應矩陣圖。 第三圖爲建構總系統響應矩陣圖。 第四圖爲偵測來自具非統一展頻因素之通信之資料的流程圖。 較佳實施例之詳細說明 本發明實施例大致可以任何碼分割多重存取通信系統來使用，如時間 分割雙工/碼分割多重存取，時間分割多重存取/碼分割多重存取或頻率分割 雙工/碼分割多重存取通信系統及其他類型通信系統。 第一圖爲非統一展頻因素通信系統之一實施例。發送器20及接收器 22係被顯示於第一圖。發送器20可被放置於使用者設備，或多重發射電路 20可被放置於基地台。雖然接收器22之較佳使用係於基地台處以接收上行 鏈路通信，但接收器22可被放置於該使用者設備或基地台或兩者兼可。_ 將被傳送至接收器22之資料符號，係藉由發送器20處之調變及展開 裝置24來處理。調變及展開裝置24可展開具有碼及位於被指派至載運資 料之通信之展頻因素處之資料。該通信係藉由天線26或發送器20之天線 陣列透過無線電介面28來發射。 接收器22處，可能與其他發送器之通信一起之通信，係被接收於天線 30或發送器30之天線陣列。該被接收信號係被取樣裝置32以如晶片速率 200401524 或多重晶片速率採集藉以製造被接收向量ί。該被接收向量係被通道估計裝 置36處理，藉以估計被接收信號之通道脈衝響應。通道估計裝置36可使 用被接收信號中之訓練序列，引示信號或另外技術來估計該脈衝響應。非 統一展頻因素之資料偵測裝置34係使用被接收通信及被估計脈衝響應之碼 來估計展開資料之軟符號€。 具非統一展頻因素碼之資料偵測係被描繪於第二及第三圖且被以流程 圖說明於第四圖。Κ數目之通信係於觀察區間被傳輸。時間分割雙工通信/ 碼分割多重存取通信系統中，觀察區間通常爲通信叢發之一資料欄。然而， 時間分割雙工通信/碼分割多重存取通信系統及其他碼分割多重存取通信系 統中，如亂碼期間之其他大小之觀察區間亦可被使用。 組合被接收Κ通信之樣本係於觀察區間被收集爲被接收向量L。ζ:之晶 片長度係爲各通信觀察區間中被傳輸之晶片數Ne加上通道脈衝響應長度W 減去 1，（Νς + W —1)。 被傳輸之K通信之kth通信可被表示爲。各符號之符號邊界內之ith 晶片係被定義爲X卩> 且被表示爲方程式1。

方程式1 炉爲觀察區間中❾通信之符號數，爲粆符號之η*符號之符號 値。爲nth符號邊界內kth通信之碼序列部分於nth符號邊界外爲 零）。爲符號邊界內之碼序列部分之ith晶片(除了 nth符號邊界內之ith 晶片外，爲零）。 方程式1可被擴充爲方程式2之矩陣方程式。 200401524 ，)二严)方程式2 爲用於通信k且具有#欄及Ne列之展頻矩陣。岬之nth欄爲 必以）。 經由無線通道傳輸後，經歷了通道脈衝響應纟"0。^"爲…晶片 長度。S係爲β之jth晶片。忽略雜訊，通信k之β對被接收向量£之 貢獻係被表示爲方程式3。 W W A^) N\k、 w ^=Σ^} =Σ^Σ^Ι 方程式 3 j=\ j = l λ=1 n=l 7 = 1 以矩陣型式，方程式3係被表示爲方程式4。 r(i)=H(k) V(k)d(k) 方程式 4 H(k)爲通信k之通道脈衝響應且具有Ne欄及(Ne +W - 1)列。1#之 ith欄之支援係爲通道脈衝響應β。支援H(k)之产欄之第一成份係爲該欄 之Ith成份。 針對各通信k，系統傳輸矩陣A(k)可被建構表示爲方程式5。 A(k) =H(k) Vm 方程式 5 第二圖爲系統響應矩陣A(k)。該圖之各欄係對應通信之一資料符 號。結果，該矩陣具有<欄。各产欄具有非零成份之區塊b(1)。非零成 份數係藉由添加kth通信之展頻因素Qk及脈衝響應長度W減1，(Qk +W -1)。最左欄具有開始於欄最上方之一區塊b(1)。針對後續欄，區塊啓動 矩陣下方Qk晶片。晶片中矩陣最終全長爲(Ne + W— 1)。 總系統傳輸矩陣可藉由結合各通信系統響應矩陣A(k)而形成，如表 示爲方程式6。 200401524 A = [Α(υ，A(2)，，，Α(κ)] 方程式 6 然而，總系統響應矩陣A會具有極大的頻寬。爲了降低矩陣頻寬， 具有被重新排列之方程式6之矩陣欄位之成群區塊透普利(block banded toeplitz)矩陣係被建構。 矩陣區塊高度(M + W — 1)係基於亂碼期間。許多通信系統中，特定 晶片數之亂碼係重複。爲說明時間分割多重存取/碼分割多重存取通信系 統，亂碼重複於16晶片之後(M= 16)。 K通信之最大展頻碼或通信系統之最大展頻碼被稱爲QMAX。爲了 說明，典型時間分割多重存取/碼分割多重存取通信系統具有16之最大 展頻因素，且該系統中之接收器係接收具有4及8之展頻因素之通信。 該系統中，Qmax可爲16(系統之最大働或8(被接收通信之最大働。 若亂碼期間不是Qmax整數倍數，則該其間之倍數可取代Μ被用來 建構區塊。爲了說明，若Qmax爲16且其間爲24，則期間三倍(48晶片) 可被使用，因爲其可被16及24偶數整除。 最初，來自Α(υ，A(2)，....Α(κ)之欄係基於各k通信之展頻因素而被 選擇來建構A矩陣。如第三圖所示，針對A矩陣之第一欄，A(1)第一欄 之M/Q!係被選擇。使用第二K矩陣A(2)，M/QJS被選擇。此程序係被 重複用於其他K矩陣，A@，....Α(κ)。所有K矩陣第一欄成爲總系統響 應矩陣中之超級欄，A，具有若千欄SC，表示爲方程式7，（步驟100)。 SC = |；M/eA 方程式 7 k = \ 10 200401524 第二超，級欄係以藉由選擇A(1)，，....Α(κ)矩陣中之下一欄之相同 . 方式來建構。其他超級欄係以相同方式來建構。 雖然此說明從數字階之矩陣A(1)，A(2)，....Α(κ)來選擇欄，但矩陣階 係可改變。雖然資源單元可以任何階排列而仍可達成降低之頻寬，但藉 由放置被以最低展頻因素傳輸之資源單元於各區塊外部，頻寬可進一步 被降低。然而，某些實施例中，頻寬降低之潛在性不會超過重新排序K 通信所增加之複雜性。 各超級欄係被區分爲具有Μ列之區塊，如方程式8所示，(步驟102)。着 '5, 0 ... 0 〇' :: :

Bl I . 〇 ； 方程式8 A= 0 Bl ' ·. 5, 〇 O'. ; Bx 〇 ； '·· Bl \ 0 〇-·.〇&_

如方程式8所示，各接續欄之非零成分係爲矩陣下方中之M列(一 區塊）。各欄之非零區塊數係爲L，其被表示爲方程式9。 方程式9 M + W-1 L=- L Μ _ 資料偵測可被模製成方程式ίο r —Ad + η 方程式10- η 爲雜訊向量。對方程式10之強迫零（zero-forcing)解係被表 示爲方程式11及12。 11 11200401524 AHr^Rd 方程式 r=aha 方程式 12(· )H爲複雜共軛轉置矩陣操作(Hermetian) 〇對方程式10之最小平方誤差解被表示爲方程式13及14。AHr-Rii 方程式 13 R=Ah A4- σ21 方程式 14σ2爲雜訊變異，I爲單位矩陣。 爲了以暴力法(brute force approach)解方程式11或13，需要R之反矩陣R·1。使用方程式8之A矩陣，方程式12或14之R矩陣結構 5 11 式 程 方 爲 示 表 係

oooooood^d^d^-o^id^ ο ο ο ο ο ο/?,ϋϋο< ο ο ο ο ο^-,^^-Λιi?„。^^ ο ο ο ο^-^3^^^ο<<< ο ο ot^^aj-^o^^^c ο 0^-^3尽 o:ri?o<<^co 〇^-^3^^^0<<<^〇 ο ^-ΛΓ^^^Οwe^-o ο ο 尾尽苹^<^<^0 ο ο ο ^ar^o^^^co ο ο ο ο A^ov^-Vc.o ο ο ο ο ο Λοw%f<-o ο ο ο ο ο ο I_I II R 5 式 程 方 12 200401524 如方彳壬式15所不，r矩陣係爲成群區塊透普利(bi〇ck banded toeplitz)。 結果’解方f壬式11或13求4係可使用區塊Cholesky或近似Cholesky分角军 而立即被實施，（步驟104)。可替代是，使用方程式9之R矩陣，區塊快速 富利葉轉換法係可被用來求^解，（步驟104)。 拾、申請專利範圍： 1· 一種使用不同展頻因素同時估計被傳送於一展開頻譜通信系統之 資料之方法，該方法包含： 接收複數個通信信號，各通信信號具有一相關碼，至少兩個該通信 信號具有一不同展頻因素，該相關碼係具有一亂碼期間； 建構具有區塊之一總系統響應矩陣，各區塊具有長度Μ之一尺寸及 部分基於Μ及各通信之該展頻因素之長度之另一尺寸，Μ係基於該亂碼期 間；及 使用該被建構之系統響應矩陣來估計該接收之複數個通信訊號之資 料。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中Μ爲該亂碼期間。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中Μ爲該亂碼期間之倍數° 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該另一尺寸係爲Μ除以各通信 展頻因素之總和。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含建構超級欄’針對各通 信，各超級欄係具有來自該通信之一系統響應矩陣之若干連續欄’該若干 連糸買欄係爲Μ除以0亥通丨目展頻因素。 13

Claims (1)

1. 200401524 如方彳壬式15所不，r矩陣係爲成群區塊透普利(bi〇ck banded toeplitz)。 結果’解方f壬式11或13求4係可使用區塊Cholesky或近似Cholesky分角军 而立即被實施，（步驟104)。可替代是，使用方程式9之R矩陣，區塊快速 富利葉轉換法係可被用來求^解，（步驟104)。 拾、申請專利範圍： 1· 一種使用不同展頻因素同時估計被傳送於一展開頻譜通信系統之 資料之方法，該方法包含： 接收複數個通信信號，各通信信號具有一相關碼，至少兩個該通信 信號具有一不同展頻因素，該相關碼係具有一亂碼期間； 建構具有區塊之一總系統響應矩陣，各區塊具有長度Μ之一尺寸及 部分基於Μ及各通信之該展頻因素之長度之另一尺寸，Μ係基於該亂碼期 間；及 使用該被建構之系統響應矩陣來估計該接收之複數個通信訊號之資 料。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中Μ爲該亂碼期間。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中Μ爲該亂碼期間之倍數° 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該另一尺寸係爲Μ除以各通信 展頻因素之總和。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含建構超級欄’針對各通 信，各超級欄係具有來自該通信之一系統響應矩陣之若干連續欄’該若干 連糸買欄係爲Μ除以0亥通丨目展頻因素。 13 200401524 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中各接續超級欄於矩陣中係具有 低於前一欄一區塊之非零成分。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該總系統響應矩陣係爲A，而 強迫零解中之該資料估計係使用AH A。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該總系統響應矩陣係爲A，而 在一最小平方誤差解中之該資料估計係使用AH A+ σ21，其中σ2爲雜訊變 異，I爲單位矩陣。 9. 一種使用者設備’包含： 接收複數個通信信號之裝置，各通信信號具有一相關碼，至少兩個該 通信信號具有一不同展頻因素，該相關碼係具有一亂碼期間； 建構具有區塊之一總系統響應矩陣之裝置，各區塊具有長度Μ之一尺 寸及部分基於Μ及各通信之該展頻因素之長度之另一尺寸，Μ係基於該亂 碼期間；及 使用該被建構之系統響應矩陣來估計該接收之複數個通信訊號之資料 之l置。 10. 如申請專利範圍第9項之使用者設備，其中M爲該亂碼期間。 11. 如申請專利範圍第9項之使用者設備，其中Μ爲該亂碼期間之倍數。 12. 如申請專利範圍第9項之使用者設備，其中該另一尺寸係爲Μ除以 各通信展頻因素之總和。 13. 如申請專利範圍第9項之使用者設備，進一步包含建構超級欄之裝 置，針對各通信，各超級欄係具有來自該通信之一系統響應矩陣之若千連 14 200401524 續欄，該若干連續欄係爲Μ除以被該通信展頻因素。 14. 如申請專利範圍第13項之使用者設備，其中各接續超級欄於矩陣 中係具有低於前一欄一區塊之非零成分。 15. 如申請專利範圍第9項之使用者設備，其中該總系統響應矩陣係爲 A，而強迫零解中之該資料估計係使用ΑΗ Α。 16. 如申請專利範圍第9項之使用者設備，其中該總系統響應矩陣係爲 A，而最小平方誤差解中之該資料估計係使用AH A+ σ2Ι，其中σ2爲雜訊 變異，I爲單位矩陣。 17. —種使用者設備，包含： 一天線，用於接收複數個通信信號，各通信信號具有一相關碼，至少 兩個該通信信號具有一不同展頻因素，該相關碼係具有一亂碼期間； 一資料偵測裝置，用於建構具有區塊之一總系統響應矩陣，各區塊具 有長度Μ之一尺寸及部分基於Μ及各通信之該展頻因素之長度之另一尺 寸，Μ係基於該亂碼期間；及用於使用該被建構之系統響應矩陣來估計該 接收之複數個通信訊號之資料。 18. 如申請專利範圍第17項之使用者設備，其中Μ爲該筒[i馬期間。 19. 如申請專利範圍第17項之使用者設備，其中Μ爲該亂碼期間之倍 數。 20. 如申請專利範圍第17項之使用者設備，其中該另一尺寸係爲Μ除 以各通信展頻因素之總和。 21. 如申請專利範圍第17項之使用者設備，其中該資料偵測裝置係用 15 200401524 於建構超級欄之裝置，針對各通信，各超級欄係具有來自該通信之一系統 響應矩陣之若干連續攔，該若干連續欄係爲Μ除以該通信展頻因素。 22. 如申請專利範圍第21項之使用者設備，其中各接續超級欄於矩陣 中係具有低於前一欄一區塊之非零成分。 23. 如申請專利範圍第17項之使用者設備，其中該總系統響應矩陣係 爲A，而強迫零解中之該資料估計係使用ΑΗ Α。 24. 如申請專利範圍第17項之使用者設備，其中該總系統響應矩陣係 爲A，而最小平方誤差解中之該資料估計係使用AH A + σ 21，其中σ 2爲雜 訊變異，I爲單位矩陣。 25. —種基地台，包含： 接收複數個通信信號之裝置，各通信信號具有一相關碼，至少兩個該 通信信號具有一不同展頻因素，該相關碼係具有一亂碼期間； 建構具有區塊之一總系統響應矩陣之裝置，各區塊具有長度Μ之一尺 寸及部分基於Μ及各通信之該展頻因素之長度之另一尺寸，Μ係基於該亂 碼期間；及 使用該被建構之系統響應矩陣來估計該接收之複數個通信訊號之資料 之裝置。 26. 如申請專利範圍第25項之基地台，其中Μ爲該亂碼期間。 27. 如申請專利範圍第25項之基地台，其中Μ爲該亂期間之倍數。 28. 如申請專利範圍第25項之基地台，其中該另一尺寸係爲Μ除以各 通信展頻因素之總和。 16 200401524 29. 如申請專利範圍第25項之基地台，進一步包含建構超級欄之裝置， 針對各通信，各超級欄係具有來自該通信之系統響應矩陣之若干連續欄， 該若干連續欄係具有該通信展頻因素。 30. 如申請專利範圍第29項之基地台，其中各接續超級欄於矩陣中低 於前一欄一區塊係具有非零成分。 31. 如申請專利範圍第25項之基地台，其中該總系統響應矩陣係爲A， 而強迫零解中之該資料估計係使用AH A。 32. 如申請專利範圍第25項之基地台，其中該總系統響應矩陣係爲A， 而最小平方誤差解中之該資料估計係使用AH A+ σ 21，其中σ2爲雜訊變 異，I爲單位矩陣。 33. —種基地台，包含： 一天線，用於接收複數個通信信號，各通信信號具有一相關碼，至少 兩個該通信信號具有一不同展頻因素，該相關碼係具有一亂碼期間； 一資料偵測裝置，用於建構具有區塊之一總系統響應矩陣，各區塊具 有長度Μ之一尺寸及部分基於Μ及各通信之該展頻因素之長度之另一尺 寸，Μ係基於該亂碼期間；及用於使用該被建構之系統響應矩陣來估計該 接收之複數個通信訊號之資料。 34. 如申請專利範圍第33項之基地台，其中Μ爲該亂碼期間。 35. 如申請專利範圍第33項之基地台，其中Μ爲該亂碼期間之倍數。 36. 如申請專利範圍第33項之基地台，其中該另一尺寸係爲Μ除以各 通信展頻因素之總和。 17 200401524 37. 如申請專利範圍第33項之基地台，其中該資料偵測裝置係用於建 構超級欄之裝置，針對各通信，各超級欄係具有來自該通信之系統響應矩 陣之若干連續欄，該若干連續欄係爲Μ除以該通信展頻因素。 38. 如申請專利範圍第37項之基地台，其中各接續超級欄於矩陣中係 具有低於前一欄一區塊之非零成分。 39. 如申請專利範圍第33項之基地台，其中該總系統響應矩陣係爲A， 而強迫零解中之該資料估計係使用AH A。 40. 如申請專利範圍第33項之基地台，其中該總系統響應矩陣係爲A， 而最小平方誤差解中之該資料估計係使用AH A+ σ2Ι，其中σ2爲雜訊變 異，I爲單位矩陣。 〔圖式符號〕 20 發送器 22 接收器 24 調變及展頻裝置 26 天線 28 無線廣播介面 30 天線或發送器 32 取樣裝置 34 非統一展頻因素資料偵測裝置 36 通道估計裝置 18 200401524 100 從各通信之系統響應矩陣挑選欄來形成總系統響應矩陣A中之 超級欄各超級欄具有各資源單元之M/Qk序列欄 102 將各超級欄分爲具有Μ列之區塊以形成群區塊透普列矩陣 104 使用讓被建構總糸統響應矩陣來決定資料向量d 19