TW200807908A - Method and apparatus for receiving signals in a wireless communication system - Google Patents

Description

200807908 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 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。 【先前技術】 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（M AI )及符號間干擾（I SI )。 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 200807908 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。 【發明內容】 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 【實施方式】 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、 200807908 一 β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2〇 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2 0或天線陣列接 收。一取樣裝置2 2〔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！：_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，£2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@ 分量。 200807908 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（nndamble)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-S 1C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3心利用與該使用者（使用者1 )相關之頻 道響應予以等化，產生一展頻資料向量。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38!對該使用者之軟符號進 行硬判決而產生一硬符號向量山i ◦利用該測得的硬符號 200807908 判定使用者1對該展頻資料向量的分量L!。由一減法器 42!從該區段減去使用者1分量而產生一已除去使用者i 之分量的新區段ρι。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 號經一等化器342、解擴展器3 62及硬判決裝置382 測出。利用一干擾構造裝置4 Q 2和一減法器4 2 2去除使用 者2對的分量。以此程序重複進行到最後一個使用 者Κ爲止。就該第Κ個使用者來說，只有硬符號生1](利 用一等化器34κ、解擴展器3 6κ和硬判決裝置3 8ι(判定。 若g亥E Q - SIC接收器係用在一基地台，則—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3 Q儲存資料向量，譬如山。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3 2產生一具有來自所 有區段之資料的資料向量生，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 200807908 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H，步驟5 Q。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，…，步驟54。 使每一區段受處理，步驟56。針對一第1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 - Hs + η 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 量的摺積，如方程式2。 -10 - 200807908 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（MMSE)解。每一擴充區 段的Μ M S E解係依據方程式4 A。

= ( HsHHs+ σ 2h) 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。（.）η 是複雜共軛轉置運算或Hermet i an運算。強制歸零（ZF ) 解是依據方程式4 B。 ^ - ( HsHHs) ·ιΗ5Ηη 方程式 4Β 另一選擇，將方程式4Α或4Β寫成方程式5。

Si - Rs ^sVi 方程式 5 對應於MMSE之Rs係依據方程式6A定義。

Rs - HsHHs+ σ 2Is 方程式 6A 另一選擇，ZF之Rs係依據方程式6B。

Rs = HsKHs 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;]ad2={i/p)dzxaD2 方程式 7 R；]=D：{a-^ Dz=(1/P)DzxAxD2 方程式 8 D z疋Z點F F T矩陣且Λ是對角矩陣，後者具有身爲r s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。 200807908 在頻域內

Μ HF{tmh®F(r ) m=l J

其中勝I聲'糾㈣，丨，.Ή方程 式 ®是克朗內克乘積。Μ是取樣率。是碼 ^ Μ二2是兩倍碼片率取樣。 $ 片率取樣且 在展頻資料向量之傅立葉變換F㈤已經判〜 採取一反傅立葉變換的方式判定展頻資料後’以 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。 第2圖爲一接收向量！__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Α和4Β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- 200807908 36ι，3 62，36κ解擴展器 3心，382，38κ硬判決裝置 40!，4Q2干擾構造裝置 42!，422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 66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以具有次高接收功率的使用者重複步驟6Q-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d -13 -

Claims (1)

1. 200807908 十、申請專利範圍： 1. 於一無線通信系統中用於多使用者偵測的裝置，該裝置包含： 接收一共享頻譜內之複數個使用者信號； 產生已接收的使用者信號之樣本以做爲一接收向量； 爲該複數個使用者信號判定一頻道響應矩陣； 將該接收向量分段成複數個區段； 針對每一區段，藉由利用該頻道響應矩陣以對一使用者判定符 號及從該接收向量去除該一使用者之一分量而連續地爲每一使用者 判定符號；以及 將對應於每一區段之已判定的符號組合成一資料向量。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中每一區段有與至少另一區段 重疊的一部分。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該重疊部分至少是（一脈衝 響應長度減一碼片）的兩倍。 4. 如申請專利範圍第2項之方法，更包含在刪減已判定符號之後儲 存每一區段判定符號。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中針對每一區段連續地爲每一 使用者判定符號之步驟中，更包含利用該頻道響應矩陣及其一複雜共 軛轉置而等化該區段，並解擴展該已等化的區段及對該已解擴展的等 化區段做出硬判決。 6·如申請專利範圍第5項之方法，其係利用快速傅立葉變換以等化 每~*區段。 -14- 200807908 7.如申請專利範圍第1項之方法，其係根據一參考信號、一導碼及 一中間碼序列之其中之一而爲該複數個使用者評估一頻道。 8·如申請專利範圍第1項之方法，其係以相關於每一使用者的一接 收功率的漸減的次序而爲每一使用者連續地判定符號。 9·如申請專利範圍第1項之方法，其係基於同時對使用者群連續地 判定符號及從該接收向量去除一群使用者的一分量而連續地爲每一 使用者判定符號。 10· —種無線發射/接收單元（WTRU)，其包含： 一天線，其接收一共享頻譜內之複數個使用者信號； 一取樣裝置，其設置以產生已接收的使用者信號之樣本以做爲 一接收向量； 一分段裝置，其設置以將該接收向量分段成複數個區段； 一頻道評估裝置，其設置以爲該複數個信號判定一頻道響應； 一等化及連續干擾消除器，其設置以藉由利用該頻道響應矩陣 爲一使用者判疋付號及從該接收向量去除該一使用者之一分量，以針 對每一區段而連續地爲每一使用者判定符號；以及 一區段重組裝置，其將對應於每一區段之已判定符號組合成一 資料向量。 11·如申請專利範圍第10項之WTRU，其中每一區段有與至少另一 區段重疊的一部分。 12·如申請專利範圍第η項之WTRU，其中該重疊部分至少是（一 脈衝響應長度減一碼片）的兩倍。 13·如申請專利範圍第1〇項之WTRU，其更包含一區段存儲裝置， -15 - 200807908 用以在刪減已判定符號之後儲存每一區段判定符號。 14.如申請專利範圍第10項之WTRU，其中該等化及連續干擾消除 器包含： 一等化器，其設置以針對每一區段，利用該頻道響應矩陣及其 一複雜共軛轉置而等化該區段； 一解擴展器，其設置以解擴展該所等化的區段；以及 一硬判決裝置，其設置以對已解擴展的等化區段做出硬判決。 I5·如申請專利範圍第14項之WTRU，其中該等化器係設置以利用 快速傅立葉變換而等化每一區段。 16·如申請專利範圍第10項之WTRU，其中該頻道評估裝置係設置 用以根據一參考信號、一導碼及一中間碼序列之其中之一而判定一頻 道響應。 Π·如申請專利範圍第10項之WTRU，其中該等化及連續干擾消除 器係設置以相關於每一使用者的一接收功率的漸減的次序而連續地 爲每一使用者判定符號。 18. 如申請專利範圍第1〇項之WTRU，其中該等化及連續干擾消除 器係設置以基於同時對使用者群連續地判定符號及從該接收向量去 除一群使用者的一分量而連續地爲每一使用者判定符號。 19. 如申請專利範圍第1〇項之WTRU，該WTRU係設置爲一基地台。 -16-