TW200805959A - Reduced complexity sliding window based equalizer - Google Patents

Description

200805959 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一般無線通訊系統。特別是，本發明關於此 系統中之數據偵測。 【先前技街】 因為增加改良的接收器性能需求，許多高級接收器使用 zero forcing (ZF)區塊線性等化器以及最小均方差（MMSE) 等化器。 在這兩種方法中，接收訊號係典型地以依照一等式1為模 型0 r係接收向量，包含接收訊號之樣品。H為頻道反應矩陣。 D係數據向量。在延展光譜系統中，例如分碼多重存取 (CDMA)系統中，d係延展數據向量。在CDMA系統中，

每-個別職碼的數據細絲碼來非延展估計數據向量d 而被產生。η為雜訊向量。 在ZF區塊線性等化器中，數據向量被估計，例如依昭 一等式2〇 … d = {H)-lr / \ ^ 專式2 (· )H係複雜共軛移項（或H_etiai〇操作。在一施舰 區塊線性等化ϋ巾，數_量係被估計，例如依照—等式a。 d = {hhH -f σ*2/^'1 γ ' 等式3 5 200805959 在無線頻道經驗多路徑增值中，為了使用這些方法準確偵 測數據需要一極大數量的接收樣品被使用。降低複雜性之一方 法係為一滑窗方法。在滑窗方法中，接收樣品之一預先決定的 視窗以及頻道反應係被使用於數據偵測中。在初始偵測之後， 視窗係滑下到一隔壁的樣品。此處理繼續直到通訊停止。 藉由不使用一極大量的樣品，一誤差係被導入數據偵測 中。誤差在視®開始以及終止係最顯著的，該處極大序列之有 效截短的部分具有最大作用。降低這些誤差的一個方法係使用 一大視窗尺寸以及截短在視窗開始以及結束之結果。視窗被截 短的部分係被決定於先前或接下來的視窗中。此方法具有相當 的複雜性。大視窗尺寸導致使用於數據估計之矩陣以及向量之 大尺寸。此外，此方法藉由在視窗開始以及結束偵測數據係不 為計算有效的且接著丟棄該數據。 據此，想要有可供選擇的數據偵測方法。 【發明内容】 數據估計係被執行於一無線通訊系統中。一接收向量係被 產生。以使用於估計接收向量之一所欲部分的數據，一頻道估 計矩陣之一過去，一中心以及一未來部分係被決定。過去部分 與接收訊號之一部份優先於數據所欲部分關聯。未來部分與接 收向量之一部份在數據所欲部分之後關聯以及中心部分與接 收向量關聯所欲部分之一部份關聯。數據所欲部分係被估計無 6 200805959 有效截短的偵測數據。估計數據的所欲部分使用一最小均方差 决异法具有頻道估計矩陣之中心部分之輸入以及接收向量之 一部份。頻道估計矩陣之過去以及未來部分係被使用以校正係 數於最小均方差演算法中。 【實施方式】 此後，一無線傳輸/接收單元（WTRU)包含但不侷限於 一使用者裝置，行動基地，固定或行動無線電話單元，呼叫器， 或者任何類型的裝置可以操作於一無線環境中。當參考此後， 一基地台包含但不限制於一 N〇de_B，位置控制器，存取點或 任何其他類型的介面裝置於一無線環境中。 雖然降低複雜性滑窗等化器係被描述與一較佳無線分碼 多重存取通訊系統有關，例如CDMA2〇〇〇以及全球行動陸地 系統（UMTS)分頻雙工（FDD)，時間分割雙工（tdd)模 式以及時間分綱步CDMA(TD_SCDMA)，其可被使用於多 種通祕統且，制是，不同的無線通訊系統。在—無線通訊 系統中，其可被使用傳輪接收藉由一 WTRU從一基地台，藉 由-基地自從-個或乡個WTRUs減或者藉由—個術肪 從另外的WTRU接收’例如在id hoe模式的操作中。 下列文中描述—降低複雜性滑窗之方法基於使用-較佳 的MMSE凉异法之等化器。然而，其他演算法可被使用，例 如一 zero fbrcing演算法。係為一頻道之脈衝反應。雄)係為 7 200805959 個傳輸樣品，其係被展[符號使用—展開密碼所產生。 /、’、為曰曰片的總和，其藉由展開一組符號使用一組的密，產 生例如舉行岔碼。r(·)係接收訊號。系統的模型可如依昭〜 式4所表達。 ^

-00 < r < 00 r\ 專式4 外係附加的雜訊以及干擾（胞元内以及胞元間）之總和。 為了簡化，下列文中係被描述假設晶片速率採樣係被使用於接 收器:軸其他採樣速率可能被使用，例如晶片速率之一倍 數。採樣接收訊號可被表示如依照一等式5。 00 r(j) = Σ/^My ~ k)+n(j) = ^k)h(k)+ n{j) k--co ^係被停止以簡化標記。 等式5

假設咐)具有—祕社持且_私_。此表示在分 離時間範圍中，指數L存在吣)=0而/<〇且^ 此。結果，等式5 可被重新寫成等式6。

r(j) = Σh(k)d(j ~ ^)+ n{j) k=Q J e {.··，-2,-1，〇山2，··.} 考慮接收訊號具有Μ接收訊號K〇)， 等式7。 等式6 咖―，結果為 r = Hd + η 其中， r = [r(0)，."，r(M-l)]reCM， 8 200805959 i)，斗z+2)，，·)，冲)，，咖—颂、。佩=1 ” =Μ〇)，··.，Φ/ e Η h) h(JL 〜2)… ° h(L-l)h(L-2) /2(0) 0 ... h{\) h(0) 〇 e 0 • · · · l h(L-2)…//⑴/2(0) 等式7 、向^ d之部分可使用一趨近等式被決定。假設且定 義# =从4 + 1，向量d係依照—等式8。

^d{-L + 2),...,^(-1),^(〇)9^(i)5 ^ _ lld(Nl...,d(N + L- 2)f ^ C 等式) 專式7中的Η矩陣為一有帶矩陣，其可被表示如圖一2 圖不。在圖一中，在陰影區域的每一列代表向1 [(”雄〜2)，“屬，_]，如等式7中所示。 代替估計所有的元件於d中，僅有d之中間Ν元件被不 口十3係為中間Ν元件如依照一等式9所示。 等式 9 使用相同觀察資料於r，一趨近線性關係於r以及^之严t 為依照等式10。 r—-『“n 等式1( 矩陣//可被表示如圖示於圖二中或如依照等式U。 200805959 "Κ〇) 0 · . -1 h(l) H〇) · * m · • 0 KL-l) • _ 0 h(L -1) · 0 · • ΚΙ) 嫌 • · 奢 .· KL-l) 專式11

如所示，r的第一 L-1以及最後的L-1元件係不相等於等 式10右手邊的數。結果，在向量3兩端的元件將比那些靠近 中心的元件較不精確地被估計。因為此特性，一滑窗方法係較 佳地使用以估計傳輸樣品，例如晶片。 在每一個，滑窗方法之第k步驟中，一可靠數量的接收樣 品係維持在〃㈨中具有尺寸Ν+Ι^。他們係被使用以估計一組 傳輸數據具有尺寸N使用等式1〇。在向量被估計之

A 後，僅有被估計向量之中間部分被使用於進一步的數據處 理，例如藉由降低延展。之，，較低，，部分（或時間部分較晚 的）在滑窗程序之下一步中係再次被估計，其中啦+ 1]具有元 件啦]的一些以及一些新接收樣品，即其係啦]之一偏移（滑） 的方式。 雖然，較佳地，視窗尺寸N以及滑步尺核設計參數，（基 於延遲頻這（L)的延展，數據估計的準確性要求以及方法複 雜限制），下列文中使用斥窗尺寸之等幻2來說明，

N = 4NS X SF 等式12 SF係延展係數。典型的視窗尺寸為$到倍大於頻道脈 200805959 衝反應，雖然其他尺寸可能被使用。 滑步尺寸基於等式12之視窗尺寸係，較佳地，為XaSF。 v s Λ^{1，2，···}係，較佳地，留作為一設計參數。此外，在每一滑步 中送到p奢低延展裔之估計晶片係為MW元件於估計的細 之中間。此步驟係被說明於圖三中。 /數據_之—演算法使用-MMSE演算具有模型誤差 校正使用-滑窗基礎的方法以及等式ig之系統模型。 因為近似值，數據的估計，例如晶片，具有誤差，特別地， 在母一滑步中（開始與結 差，Η矩陣再料、… 據向i的兩端。為了校正此誤 13 (步驟5〇)。 為—區塊列矩陣，如依照等式 H^Hp\H\Hf] 等式13 而”f，代表，，未來，，。#係如依照 下標符號，，P”代表，，過去，，， 等式H)。％如等式14。 咐一1)咐〜2) .••劬 • KL^l) ... 0 KL-X) … 0 二 \ 等式14

Hf如等式15 … 0 200805959 Η, 0 • · … 0 0 •. … 0 m 0 • ·. 〇 ·. 〇 h(L - 3) … . U h(0) 0 h(L — 2) h{L — 3) …h(0) G C(N+L-l)x(L-l) 等式15 向置d係亦被劃分成區塊如等式16 ◦ 等式16 d = [dTp\dT\dTf]r 3係與等式8相同且dp係如等式17。 等式17 dp = [d(-L -f l)d(-L + 2) - - * d(-l)]T g CL~l 心係如等式18。 等式18 4 = +1)…+ Z - 2)：f e CL_1 原來的系統模型係接著如等式19以及如圖四中所示。 r - Hpdp + Hd + Hfdf + n 等式 19 一方法以等式19為模型係如等式20。 r=Hd+nx 其中且6二心心+” 等式20 使用一 MMSE演算法，估計數據向量乏係如等式21所示。 d = g^H(gdHHH ^Tlr 等式 21 在等式21中，〜係為晶片能量如等式22。 E{d{i)d (7)} = Sd^ij 筹;式 22 旁係如等式23。 r=r-Hpdp 等式23 12 200805959

cL ’係根據先前滑窗步驟f之估計部分。Σ♦之 η係未互相關聯 關聯矩陣’即，一卿Λ。如假設％以及 等式24造成。 =gd^fHf ^E{nnH} d 等式24 遲橫跨L)以及 的可信度依賴於滑窗尺寸（關於頻道延 滑步尺寸。

此方法亦被^ 4 __五之流_以及圖六之較佳的接 wtru或基地台巾。圖六的電路 可被執行於-單-積體電路⑽上，例如—應用特殊積體電 路（ASIC)，於多 iC 卜，、 上，如分離組件或如一 1C以及分離組件 之組合。 打V貝返估找置20處理接收向量r產生頻道估計矩陣部 ^ 〜以及，’（步驟50)，一未來雜訊自動關聯裝置24決 定-未來雜訊自動關聯係數，，（步驟52)。_雜訊自 動關％裝置22決定—雜訊自動關聯係數，咖//}，（步驟54)。 、心和汁异态26計算兩係數之總和以產生Σι，（步驟％)。 H k去輪入校正裝置28取頻道反應矩陣之過去部分， 以及數據向量\一過去被決定的部分，來產生一過去校

=係數’从，（步驟58)。—減算器3()從接收向量減去過去 六系數產生一才父正的接收向量，f，（步驟60) 〇 — MMSE 衣置34使用Σι，#以及#決定接收數據向量中心部分3，如等 13 200805959 式21 (步驟62)。下一個視窗係以相同方法被決定，使用乏之 一部份作為之於下一個視窗決定中，（步驟64)。如說明於此 方法中，僅感興趣的部分之數據，3，被決定降低包含在數據 偵測以及數據向量不欲的部份之截短中的複雜性。 在另一個方法的數據偵測中，僅有雜訊被校正。在此步驟 中’系統模型係如等式25。 r=zHd~^2，矣^\=HPdP+Hfdf +n 等式 25

使用一 MMSE演算，被估計的數據向量乏係如等式26所 示。

A ^^SdHH{gdHHH ^Σ2)~λΓ 等式26 假設从，^以及η係不互相關聯，等式27造成。 Σι^8,ΗρΗ； ^gdHfHHf ^E{nnH} 等式27 "為了降低使料式27解等式26之複雜性，i/χ以及 ’之70全轉乘法係不需要，因為僅上方以及下方角落 的^以及心分別地為非零，一般而言。 W此方法亦被财_圖七之流簡以關八較佳的接收 器組件，其。可被騎於—WTRU或基地台。圖人的電路可被 石行於-單-積體電路（IC)，例如—應用特殊積體電路 (ASIC)，於多1C中，例如分離組件或如扣以及分離組件之 組合。 一頻道估計裝置36 處理接收向量產生頻道估計矩陣部 200805959 分，心，#以及心’（步驟70)。一雜訊自動關聯校正裂置邡 決定一雜訊自動關聯校正係數，心心心& 使用頻道反 應矩陣之未來以及過去部分，（步驟72)。一雜％ & 4 J亦隹成自動關聯裝 置40決定一雜訊自動關聯係數，邱m〃}，（步驟％)。 ^

計算器42加入雜訊自動關聯校正係數到雜訊自動關聯係數以 產生&，（步驟76)。一 MMSE裝置44使用中心部份或頻道L 應矩陣#，接收向量r以及Σ估計數據向量之中心部分念（乎 驟78 )。此方法的一個優點為不需要使用偵测數據之一回饋迴 路。結果，不同的滑窗可平行地且不連續地被決定。貝 上述說明本發明之最初方案較佳例子。雖然本發明參考較 佳實施例作特麵示及，但鱗技術人士應了解只要不^ 離上述本發明範田壽，均可作各種型式及細節的修改。 月 【圖式簡單說明】 圖一係說明一有帶頻道反應矩陣之一圖示。 圖二係說明有帶頻道反應矩陣之_中 — 圖三係說明一數據向量#窗且古之圖不。 圃四料明具有一個可能的劃分之一圖示。 圖四係_-_分的訊賴式之 口 τ 滑ΐϊ據偵測使用—過去校正係述之—流程圖。 圖。 、、 "汛自動關聯校正係數之一流程 圖八係一接收器使用 測0 一雜訊自動關聯校正係數之滑窗數據偵 15 200805959 【主要元件符號說明】 20、36頻道估計裝置 22、40雜訊自動關聯裝置 24未來雜訊自動關聯裝置 26、42總和計算器 28過去輸入校正裝置 30減算器 34、44 MMSE 裝置 38雜訊自動關聯校正裝置 MMSE 最小均方差 CDMA 分碼多重存取 WTRU無線傳輸/接收單元 UMTS 全球行動陸地系統 FDD分頻雙工 TDD時間分割雙工 1C單一積體電路 ASIC應用特殊積體電路

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Claims (1)

1. 200805959 卜、申請專利範圍： 1.於無線通訊系統中使用多晶片 收器進行數據估計的方法，該方法^含'^接收天線爲一接 ^每-接收天線的-採樣速率產生· 資料ii;;道響應矩陣’其中該頻道響應矩陣 數連窗為基礎的方法處理每-接收向量，其中複 為該複數連續窗的每一窗· 陣；以及使職數通道響應矩陣產生-組合循環通道響應矩 卩_月欠傅利葉轉換為基礎的 細 環通道響應矩陣以及一包含每一接收向二==循 以估計-與該窗對應的-數據向量；^的、、且口接收向里 向量組合在每-窗所估計的該數據向量，以形成—組合數據 項所述之方法’其中以該滑窗為基礎的 3.第i項所述之方法，其中以該滑窗為基礎的 方法假权；丨於母一接收天線的雜訊是無關聯的。 4· ΐί,ΐϋ範，第1項所述之方法，其中以該滑窗為基礎的 方法假則於夕晶片速糊的雜訊不具有 5. ^請，範圍J !項所述之方法，其中以該滑“基礎的 Ϊίΐίΐί心晶片速率和接收天線的任何組合間沒有雜 訊的關聊存在。 6. —種無線傳輸/接收單元（WTRU)，包括： 一接收裔，用以獲取一接收向量； -頻道估計裝置，用以處理該接收向量 估計矩陣； 17 200805959 一雜訊自動關聯校正裝置，基於一頻道響應矩陣的過去 和未來部分決定一雜訊自動關聯因素； 一總和計算器裝置，用以將一關聯因素添加至一雜訊自 動關聯係數；以及 一最小均方誤差裝置’用以估計數據向量的中心部分。 7.如申請專利範圍第6項所述之無線傳輸/接收單元，其包含於 一處理器中。

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