TW200527835A - Multi user detection using equalization and successive interference cancellation - Google Patents

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200527835 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實 施方式及圖式簡單說明） 發明範疇 本發明大體上關於無線通信系統。特定言之，本發 明關於一無線通信系統中之多使用者信號的偵測。 發明背景 一典型的無線通信系統包含與無線發射/接收單元 (WTRUs)聯絡的基地台。每一基地台有一相關作業區 域，其與在此作業區域內的WTRUs聯絡。在一些通信系 統譬如劃碼多向近接（CDMA)系統中，用相同頻譜傳送 多重通信。此等通信通常以編碼作區別。 由於多重通信可用相同頻譜且在相同時間傳送，此 一系統內之一接收器必須辨別這些多重通信。偵測此等 信號之一方案爲匹配濾波法。在匹配濾波法中，會偵測 出以單一編碼傳送之一通信。其他通信被當作干擾處 置。要偵測出多重編碼即要使用相應數量的匹配濾波 器。此等信號偵測器具有低複雜度，但會受困於多向近 接干擾（MAI)及符號間干擾（ISI)。 其他信號偵測器試圖消除來自其他使用者的干擾 和ISI，譬如平行干擾消除器（PICs)和連續干擾消除 器（SICs)。此等接收器傾向於有較好的表現，代價是 複雜度提高。其他信號偵測器聯合地偵測多重通信，這 被稱爲聯合偵測。有一些聯合偵測器採用Cholesky分 解法進行一最小均方誤差.（MMSE)偵測以及強制歸零區 200527835 塊等化器（ZF-BLEs)。此等偵測器傾向於有更好性能， 但複雜度高。 因此，希望能有其他的多使用者偵測方案。 發明槪述 接收一共享頻譜內之複數個信號。由接收使用者信 號之樣本產生一接收向量。將該接收向量分割成複數個 區段。針對每一區段，藉由判定一使用者/信號群且從 該接收向量去除該一使用者/信號群之分量的方式連續 地判定每一使用者或信號群（具有相似接收功率的信號 群）的符號。譬如採取頻道等化然後解擴展 (despreading)的方式判定每一使用者/信號群之符 號。將對應於每一區段之已判定符號組合成一資料向 較佳實施例詳細說明 較佳實施例之較佳應用係在於第三代合作計畫 (3GPP)寬頻劃碼多向近接（W-CDMA)通信系統之一分 頻雙工（FDD)模式。但較佳實施例亦可應用於眾多無 線通信系統。 此等較佳實施例得用在一無線發射/接收單元 (WTRU)或一基地台。一 WTRU非侷限性包含一使用者 設備、一行動台、一固定式或移動式用戶單元、呼叫器、 或任何其他能夠在一無線環境中運作的裝置類型。一 、'基地台（base station)〃非侷限性包含一基地台、 200527835 一 B級節點（Node-B)、一網點控制器、一存取點、或 在一無線環境中之其他接界裝置。此外，此等較佳實施 例得應用於相互聯絡的WTRUs。 圖1爲一較佳的等化/連續干擾消除（EQ-SIC)接 收器之簡圖。較佳來說，圖1所示組件當中除了天線20 以外大多施作成單一積體電路。另一選擇，個別組件得 爲不連續組件或爲積體電路及/或不連續組件的一混合 物。 多重通信由該接收器之一天線20或天線陣列接 收。一取樣裝置22〔譬如單個或多個類比數位轉換器 (ADCs)〕對接收信號取樣以產生一接收向量£。 該接收向量經一分段裝置24處理而產生該接收向 量之區段D，...D。圖2係一較佳分段架構之圖例，然 亦可能採用其他架構。如圖2所示，該接收向量1被分 割成複數個區段D，。較佳來說，這些區段如圖所示 局部重疊。重疊量最好是脈衝響應長度減一碼片（chip) 的兩倍，即2x ( W-1 )。即使區段的長度有限，此重疊有 助於所有碼片之等化。就一已知區段來說，構成該區段 之所述部分的所有碼片經等化。舉例來說，P之所述部 分以虛線爲界。該部分內的最後一個碼片會以W-1個碼 片延伸到下個區段內。相反地，在延伸到所述區域內的 第一碼片之前最遠的碼片是在該第一碼片之前W-1個碼 片。因此，所有構成所述部分的碼片以及不在該部分內 的碼片能經等化，有效地去除該等碼片在所述部分內的 200527835 雖然圖中所示重疊量粗略來說是脈衝響應的兩 倍，亦可使用更大的重疊量。視實際接收器應用而定可 能以更大的重疊量爲有利。在一實施例中，EQ-BIC裝置 可採用一質因子演算法（PFA)快速傅立葉變換（FFT) 型應用。重疊量可延長至達到一期望最佳PFA或FFT長 度。在其他應用中，最佳不重疊部分可因受處理之信號 而異。舉例來說，在3GPP W-CDMA之分時雙工（TDD) 模式中，資料欄的長度可因爆發資料塊類型（burst type)而異。因此，一爆發資料塊之最佳區段長度可能 不是另一爆發資料塊的最佳情況。要使用一致硬體組態 時，可採用一既定的區段大小。可採用不同的重疊量來 促成不同的爆發資料塊長度。 一頻道評估裝置26評估每一接收使用者信號的頻 道響應。一般而言，頻道響應係利用一參考信號〔譬如 一導碼或一中間碼（midamble)序列〕予以評估，然亦 可採用其他技術。估計頻道響應在圖1中以一頻道響應 矩陣Η代表。 圖3爲一較佳EQ-SIC裝置28之圖例。在一應用中， 所有使用者信號經分級，譬如用該等信號的接收功率予 以分級。就具有最高接收功率之使用者來說，接收向量 D經一等化器34!利用與該使用者（使用者1)相關之頻 道響應予以等化，產生一展頻資料向量泛π。利用該使用 者信號所用之編碼由一解擴展器36!產生該使用者資料 的軟符號。由一硬判決裝置3心對該使用者之軟符號進 行硬判決而產生一硬符號向量φι。利用該測得的硬符號 200527835 判定使用者1對該展頻資料向量的分量L1。由一減法器 421從該區段減去使用者1分量而產生一已除去使用者1 之分量的新區段2L"。以相似方式處理一具有一第二高接 收功率位準之第二使用者（使用者2 )。使用者2的硬符 號屯2經一等化器3心、解擴展器362及硬判決裝置382 測出。利用一干擾構造裝置和一減法器4L去除使用 者2對ρ 1的分量。以此程序重複進行到最後一個使用 者K爲止。就該第K個使用者來說，只有硬符號利 用一等化器34^(、解擴展器36κ和硬判決裝置38κ判定。 若該EQ-SIC接收器係用在一基地台，則一般而言 會使來自所有使用者信號的硬符號復原。然而，在一 WTRU，WTRU EQ-SIC接收器可能只有一個目標使用者的 信號。因此，可在已復原該目標使用者之信號的硬符號 之後停止對每一使用者的連續處理。 雖然以上所述是獨立地偵測每一使用者的信號，亦 可聯合地復原多個使用者的信號。在此一應用中，會用 接收信號功率將使用者分群。連續處理作業將會是依序 對每一群進行。舉例來說，偵測出第一群資料並隨後從 接收區段消除該第一群資料、然後對第二群進行之。 在一區段內之每一使用者的資料皆已測得之後，由 一區段存儲裝置30儲存資料向量，譬如φ。爲縮減儲 存量大小，最好刪減該區段以去除非目標部分而僅留下 目標區段部分。一區段重組裝置32產生一具有來自所 有區段之資料的資料向量4,該向量通常是由將每一區 段之每一使用者的資料串列結合的方式形成。舉例來 200527835 說，來自區段1之使用者1的資料φι與來自區段2之 使用者1的資料山2串列結合。 圖4爲一 EQ-SIC接收器之一流程圖。一開始時， 產生一接收向量£，步驟50。對所有使用者進行一通道 評估，步驟52。將該接收向量分段爲D，…p，步驟54。 使每一區段受處理，步驟56。針對一第i個區段判定一 具有最高接收功率的使用者，步驟58。以該使用者等化 該接收向量，步驟60。利用該使用者的編碼將所得展頻 向量解擴展，步驟62。對解擴展資料進行硬判決，步驟 64。判定該使用者對該接收向量的分量，步驟66，從該 接收向量減去該使用者的分量，步驟68。使用該已減碼 接收向量當作後繼步驟中的接收向量，對次高接收功率 使用者重複步驟60-68進行處理，步驟70。儲存該區段 的結果且對每一剩餘區段重複步驟58-70，步驟72。將 所儲存區段組合成資料向量生，步驟74。進行或更新頻 道評估的速率可因不同應用而異，因爲更新速率係取決 於無線頻道的時間變異本質。 較佳來說，EQ-SIC裝置28之每一階段的等化作業 係利用FFT施行，然亦可採用其他施行方式。有一可行 施行方式如下所述。每一接收區段得視爲是依據方程式 1之一信號模式。 D二把+ H 方程式1 Η是頻道響應矩陣。il是雜訊向量。[是展頻資料向量， 其爲該使用者或群之展頻碼C及該使用者或群之資料向 量I的摺積，如方程式2。 -10 - 200527835 S = Cd 方程式2 解出方程式3的兩個方案先用一等化階段然後用一 解擴展階段。使每一接收向量區段D等化，步驟54。一 等化方案採用一最小均方誤差（匪SE)解。每一擴充區 段的匪SE解係依據方程式4A。

si = ( HsHHs+ σ 2L ) _1HsHri 方程式 4A σ 2是雜訊變異數，I s是該擴充矩陣的恆等矩陣。（.）H 是複雜共軛轉置運算或Hermetian運算。強制歸零（ZF ) 解是依據方程式4B。

^ - ( HsHHs) 方程式 4B 另一選擇，將方程式4A或4B寫成方程式5。 ii = Rs^HsVi 方程式 5 對應於MMSE之Rs係依據方程式6A定義。

Rs = Hs Hs+ σ 21s 方程式 6Α 另一選擇，ZF之Rs係依據方程式6Β。

Rs - HsHHs 方程式 6B 解出方程式5之一較佳方案係利用一快速傅立葉變 換（FFT)，如方程式7和8，而解出方程式5之另一方 案爲Cholesky分解法。

Rs-D；1aDz={1/P)DzxaDz 方程式 7 i?广=Ζ)ζΊ^(ι/户)ΑχαχA 方程式 8 〇2是Z點FFT矩陣且λ是對角矩陣，後者具有身爲1矩 陣之一近似輪環行列式之第一行之一 FFT的對角線。該 近似輪環行列式可用該Rs矩陣之任一行表現。較佳來說 係使用一具有最多個元素的完整行。 200527835 在頻域內，FFT解係依據方程式9。 Ηΰ-

Σ 來)*®D _ p~] .2nbi 其中 ，其中 k=0, 1，，··，Ρ-1 方程式 9 η=0 ®是克朗內克乘積。Μ是取樣率。Μ = 1是碼片率取樣且 M = 2是兩倍碼片率取樣。 在展頻資料向量之傅立葉變換已經判定之後，以 採取一反傅立葉變換的方式判定展頻資料向量i。 圖式簡單說明 第1圖爲一等化連續干擾消除（EQ-SIC)接收器之簡圖。 弟2圖爲一接收向量l之較佳分段方式的圖例。 第3圖爲一 EQ-SIC裝置之簡圖。 第4圖A和4B爲一 EQ-SIC接收器之流程圖。 元件符號說明 22取樣裝置 24分段裝置 26頻道評估裝置 28 EQ-SIC 裝置 30區段存儲裝置 32區段重組裝置 34ι ’、342，34κ 等化器 -12- 200527835 36!，3 62，36κ解擴展器 38!，382，38ι(硬判決裝置 4(h，4〇2干擾構造裝置 4 21，4 2 2減法器 50產生一接收向量 52對所有使用者進行一頻道評估 54將該接收向量分段 56使每一區段受處理 58判定一具有最高接收功率的使用者 60使該接收向量等化 62將該等化向量解擴展 64進行硬判決 6 6判定該使用者在該接收向量的分量 68從該接收向量減去該使用者的分量 70以具有次局接收功率的使用者重複步驟60 - 68 72儲存該區段的結果並重複步驟58-70 74將所儲存區段組合成資料向量4

Claims (1)

1. 申請專利範圍續頁 200527835 拾、申請專利範圍 1. 一種無線發射/接收單元(WTRU)，其包含： 用以接收一共享頻譜內之複數個使用者信號的構件； 用以產生該等接收使用者信號之樣本以作爲一接收向量的構件； 用以將該接收向量分段成複數個區段的構件； 用以將信號分成複數個群組的構件，其中至少一群組具有至少二使用 者信號； 用以判定至少一群組之符號的構件，其中當判定多於一群組之符號 時，於判定隨後群組之符號前，從該接收向量之符號被偵測處去除一群組 分量，其中一旦該WTRU之使用者符號之符號被判定，則不必判定剩餘群 組之付5虎;以及 用以將對應於每一區段之已判定符號組合成一資料向量的構件。 2. 如申請專利範圍第1項所述之無線發射/接收單元(WTRU)，其中每一區段 有一部分與另一區段重疊。 3. 如申請專利範圍第1項所述之無線發射/接收單元(WTRU)，其中該重疊部 分至少是一脈衝響應長度減一碼片後的兩倍。 4·如申請專利範圍第1項所述之無線發射/接收單元(WTRU)，更包含用以 在刪減已判定符號之後儲存每一區段判定符號的構件。 5·—種基地台，其包含： 用以接收一共享頻譜內之複數個使用者信號的構件； -14- 200527835 申請專利範圍續頁 用以產生該等接收使用者信號之樣本以作爲一接收向量的構件； 用以將該接收向量分段成複數個區段的構件； 用以在判定一群組之符號處連續地判定群組符號，並於判定隨後群，組 之符號前，去除該一群組之一分量;以及 用以將對應於每一區段之已判定符號組合成一資料向量的構件。 6·如申請專利範圍第5項所述之基地台，其中每一區段有一部分與另一區段 重疊。 7·如申請專利範圍第5項所述之基地台’，其中該重疊部分至少是一脈衝響應 長度減一碼片後的兩倍。 8.如申請專利範圍第5項所述之基地台，更包含用以在刪減已判定符號之後 儲存每一區段判定符號的構件。