TW200818790A - Reduced complexity sliding window based equalizer - Google Patents

Description

200818790 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致上是關於無線通訊系統。尤其是，本發明是關於此種系統 中的資料"[貞測。 【先前技術】 由於改善接收器性能要求的增加，許多先進的接收器使用迫零 φ (zer〇-forcing，ZF)區塊線性等化器(block linear eqUalizer)以及最小均方誤差 (minimum mean square error，MMSE)等 匕器。 在這二種方法中，被接收訊號通常具有程式丨的模型。 r是接收的向量，包含被接收訊號的樣本。H是頻道響矩陣。d是將被 評估的資料向量。在展頻(spread spectrum)系統中，例如分碼多重存取 (CDMA)系統，d可以代表資料符元(symb〇1)或合成的擴展資料向量。對於 合成的擴展資料向量而言，每個獨立的碼所用的資料符元藉由對具有該碼 之該被評估之資料向量d去擴展而產生。n是雜訊向量。 在ZF區塊線性等化器中評估資料向量，例如以程式2。 程式2 區塊線性等化器 Λ = (ηηη)1Ηηγ (·)Η是複共軛轉置(或Hermetian)運算。在mmse 中，例如依據程式3資料評估向量。 200818790 “〜心〜 程式3 在無線頻道經驗之多路徑(multipath)傳播中，紐用這些方法正碟地摘 測資料’需要使用極大數量的被接收樣本，這是不實際的。因此，希望使 用近似的技術。其巾種方法是滑窗(sliding win(jow)方法。在滑窗方法中， 預定的接收樣本的窗以及頻道響紐麟資料侧。在初步侧之後，此 窗下滑至樣本的下-個窗。此程序持續進行制通訊巾止為止。 • 藉由不使用極大數量的樣本數，在程式1所示之符元(symb〇1)模型中導 入-個誤差，且因此造成不正_龍_。此誤差在㈣開始及結束之 最顯著的，其中無限序列之有效刪截部份具有最大的影響。一種降低這些 誤差的方法是使用大的窗尺寸並在窗關始及結域斷結果。窗被截斷的 部伤在之韵以及後續的窗中被決定。此方法具有相當的繁複性，尤其是在 大的頻暹延遲擴展時。此大的窗尺寸導致評估中所使用的大資料矩陣尺寸 以及向里。此外，此方法由於在窗的開始及結束偵測資料然後丟棄該資料 ^ 因此不具計算上的效率。 因此，希望可以有其它的資料偵侧方法。 【發明内容】 本t月具有許多形式。本發明之一種形式是使用滑窗方法以執行等化 器。第二種形式重新使用為每一窗所導出由一後續窗所使用之資訊。第三 種形式使料_之卩稍_立雜換(dis⑽e FGUrier> tmnsf_)為基礎 之方法。第四種形式是關於處理接收訊號及頻道響應之過度取樣。第五種 6 200818790 形式是關域”重接收场。^㈣施例是·纽過度取樣以及多 重接收天線二者。 【實施方式】

…雖然本發徵及元件在特定實姆以特定組合被描述，每-特 V或70件可痛被使用㈣要較佳實施例之其它特徵及元件），或在具有或 不具有本㈣其它概及树的不同組合幢制。 ’、 的裝置胃以參知下文時，基地站包括但不限於點 點或任何型態之在無線環境中之介面裝置。 —以下，無線接收/傳輸單元(WTRU)包括但不限於使用者設備，行動站， 疋或仃動用戶早7〇 ’呼叫器，或任何其它型態之能夠在無線環境中操作 B，位置控制器，存取 雖然降低繁複性滑窗等化器是結合較佳之分碼多重存取通訊系統而被 描述’例如CDMA2000以及通用行動陸地系統(UMTS)分頻雙工㈣d)，分 時雙工(TDD)模式以及分時同步CDMA(TD_SCDMA)，其可適用於不同的通 I系統’且尤其是’各種的無線通訊系統。在無線通鱗統巾，其可被應 用於由一 WTRU從一基地台接收，由一基地台從一或多個WTRUs接收， 或由一 WTRU從另一 WTRU所接收之傳輸，例如在運作的行動隨意(記h〇c) 模式中。 以下描述使用較佳之MMSE演算法之以降低繁複滑窗為基礎之等化 器。然而，也可使用其它的演算法，例如迫零演算法。h(·)是一頻道的脈衝。 d(·)是使用擴展碼藉由擴展一符元所產生之第k個被傳輸的樣本。其亦可為 7 200818790 使用、-且‘馬例如正交碼，藉由擴展—組符元所產生之碼片（也p)的總合。 K·)是接收的峨。料可被麵如程式4。 00 —°〇 < ί < 00 程式4 K0= Yjdik)W-kTc)^n(t)

k=-〇〇 J m(t)疋附加的雜訊及干擾(胞元内㈣㈣e聰胞元間㈣㈣助^ 化起見，以下描述為假設則速率轉係在接收器顧，賴也可使用其 匕的取樣速率’例如碼#鱗之數倍。被取樣的接㈣號可雜式$表示。 / e {··，-2，-1，0，1，2，·.·}程式 5

Tc為間化之故在標記中被丢棄。 假設㈣是有_支援鮮__變。這絲在科續_中存在指 標L，因此抑〇,對於i<0及i>L而言。因此，程式5可被重寫為程工; 6 〇 L-1 rU) = X) h{k)d(j — k)-b n(j) k=0 程式6 假设被接收的訊號具有M個被接收的訊號\γ(〇)，····γ(μ-1),產生程式7。 r = Hd + η 其中 r = [Κ〇)，…，Κ从 ~ l)f e CM， 8 200818790 d = [H.i)，#—i + 2)，，柳，eCM+L=]

11 = ΙΧ〇λ . ·., «⑽一 e CM h{L — 1) H= ° KL-2) h(L -1) ... Λ ⑴ /2(0) 0 h(L^2) … /2⑴ Λ⑼ * · · · * · · . • · · · 〇 h(L-l) h(L-2) ‘·· Ο ... ·· . e CMx^M+L~i) h〇) h(〇) 程式7 在程式7 ’ CM表示具有維度M之所有複數向量的空間。 向量d的部份可使用近似程式而被決定假設m>l且定義— L+1，向量d從程式8獲得。 d ，柳，···，離-1)，學)，.··，- + w v in —, 程式8 程式7中的Η矩陣是-個帶狀矩陣，其可被表示為第丨圖圖式。在第 1圖，陰影區域中的每-列代表向量降])專-2)，¥1)，¥〇)卜^ 所示。 取代評估d中的所有元素，僅d中的中間N個元素被評估。a如程式9 所示為中間N。 d = [c/⑼，…，- l)]r 程式9 對r使用相同的觀察，r與3之間的近似線性關係依據程式ι〇。

Hd + n 程式10 9 200818790 矩陣β可被表示為第2圖中的圖式或如程式η所示。 "K〇) 0 ... η K1) /κ〇).. ♦ Λ(1) ·· 0 /2(1-1) 0 — 1) *. 0 ·, _ ΚΙ) - • * 程式11 如所示，r的第一個L-1以及最後的L-1元素不等於程式1〇的右手邊。 因此，在向量3二端的元素將被評估的正確性將比接近中央的元素小。由於 此種特性，如後續所述之滑窗方法較好被使用在傳輸樣本，例如竭片（冰中)， 的評估。 在滑窗方法的每一第k個步驟中，確定數目之被接收樣本被維持在具 有N+L-1維的r闵中。它們被用以使用程式1〇評估一組具有維度n之傳 ⑩輸的資料_。在向量a[顺評估之後，僅有被評估的向量a剛皮使用於進 一步的f料處理，例如藉由去擴散(de_spread)。_較低的部份(或稍後及時 的部份)在滑窗處理的下一步驟中再次被評估，其中.啦+1]具有一些元素『阅 以及一些接收的樣本，亦即其係rW之偏移(滑動)的版本。 雖然，較佳者此窗的尺寸N及滑動步驟尺寸是設計參數(基於頻道(L) 之L遲擴展’貞料雜之精確需求以及實麵繁雜關），域明之目的 在以下使用程式12之窗尺寸。 200818790 程式12

N == 4N s x SF SF為擴散因子。典型的窗尺寸是頻道脈衝響應之5至20倍，雖然也可使用 其它的尺寸。 、。气之*尺寸為基礎之滑動步驟尺寸是’較佳者，2% X SF。 s { ’2’···}車又佳者，留做一設計參數。此外，在每一滑動步驟中，被傳送 至去擴展器之被評估的碼片是被評估如].中央之元素2λ。此程序說明 φ 在第3圖。 在以上描述_動窗方法中，此系統翻藉由丟棄模型中某些項目而 被近Α在以下描述種技術，其中的項目藉由使用之前滑動步驟所評估 的資减使轉項目之特徵為模射雜訊而被維持。此系統模型使用維持/ 特徵化項目而被校正。 -種資料侧演算法使用具有模型誤差較正之麗犯演算法，使用一 滑窗為基礎之方法以及程式10的系統模型。 • 祕近似，資料的評估’例如碼片，具有誤差，尤其是在每-滑動步 鄉中(在開始及結束)在資料向量的二端。為校正此誤差，程式7中的矩陣好 被分割為一區塊列矩陣，如程式13(步驟5〇)。 H-k |Η|Η/] 1 程式13 下標V’表示”過去’，，而‘‘广矣干，，去忠”〜+ /表不未來。Η來自程式10。\如程式14。 11 200818790 Η KL-1) h(L — 2) L Kl) 0 KL~\) L K2) Μ 〇 〇 M 0 L 0 h(L-l) 0 L L 0 Μ M M M 0 L L 0 Ε ^f(N+L-l)x(L-l) 程式14 Η /如程式15。

0 • · · … 〇 0 … 0 /2(0) 0 • ·. 〇 I .·· 0 h(L-3) * * · h(0) 0 h(L-2) h(L-3) …h(0) G Q{N^L-\y{L-\) 程式15 向量d也被分割為區塊，如程式16。

程式16 程式17 3和程式8相同，而dp依據程式17。 dp=[d(^L + l) d(-L + 2)…d(-l)]T s CL~l d/依據程式18。 程式18 df=[d(N) d(N-hi) d{N + L-2)J ^C1'1 12 200818790 原始的系統模型隨後依據程式19且表示在第4圖。 r = H/7d/7+Hd + H/d/+n 對模型程式19的一種方法如程式20。 r-Hd + H^ 其中 ？ = r - W and = H + n ^ 使用MMSE演算法，被評估的資料向量含如程式21。 在程式21，心是依據程式22的碼片能量。 £{冲>/* ⑺}=^Λ φ #是依據程式23所得。 r=r-Updp 七是先前滑窗步驟中之3的評估。4是4之主動關聯矩陣 Σ1=五知兄"}。如果假設H/d,以及η是未相關聯，產生程式24。 ^=gdHfHHf+E{m,H} 程式19 程式20 程式21 程式22 程式23 亦即. 程式24 13 200818790 心的可靠度依據滑_的尺寸(相觸道輯_ L)以及滑動步驟尺 寸而定。 此方法也結合第5圖以及較佳者第6圖之接收器元件而被說明，其可 被實施於WTRU或基地台之内。第6 _電路可被實施於—單—積體電路 上(1C) ’例如特殊應用積體電路(ASIC)，在多重的iCs之上，例如不連續的 元件，或1C與不連續元件的組合。 頻道評估裝置20處理並接收產生頻道評估矩陣部u and心之向量 r (步驟50)。一未來雜訊主動關聯裝置24決定未來雜訊主動關聯因子 心H/H/"(步驟52)。-雜訊主動關聯裝置22決定一雜訊主動關聯因子， 4m"}(步驟54)。-加法器26將二因子加總在一起以產生&，（步驟坤。 一過去輸入校正裝置28取頻道響應矩陣Ηρ之過去的部份，以及資料 向之一過去部份，以便產生一過去校正因子步驟5幻。一減法器 30從接收的向里減去该過去校正因子而產生一修改的接收向量会（步驟 6〇hMMSE裝置34使用Σι，S，以及令以決定接收的資料向量中央部份含， 例如依據程式21(步驟62)。下一個視窗在下一個窗決定中以相同的方式使 Λ 用d的一部份做為t ’（步驟64)。如此方法所述，只有想的的部份的資料含 被決定，降低資料偵測以及截除資料向量不想要的部份所包含的繁複性。 在關於資料偵測的另一個方法中，僅有雜訊項目被校正。在此方法中， 此系統模型依據程式25。 i-i!3+H25，其中 fi2=HA+H/d/+n 程式 25 使用MMSE演算法，被評估的資料向量t是依據程式26。 200818790 程式26 3 = +ς2γ'γ 假设Hpdp ’ Hfdf未被校正，則產生程式27。 Σ2 UH; UHJ +4^} 程式 27 為降低使用程式27解程式26的繁複性，不需要的全矩 陣乘法，因為通常僅有1^的上部與H/的下部角落為非〇。 此方法也結合第7 ®的流糊及第8圖可被實施於WTRU或基地站之 較佳接收器元件而被說明。第8圖的電路可被實施於—單—積體電路(IC)， 例如特殊應用積體(ASICs)，實施於多重ICs上，做為不連續的元件，或是 ICs與不連續元件的組合。 頻道評估裝置36處理被接收的向量而產生頻道評估矩陣部份心，^以 及士。（步驟7G)。-雜訊主動關聯校正裝置38使關道響應矩陣之未來及 過去部份而蚊-雜訊主動關聯校正因子，，（步驟％。 -雜訊主動關聯裝置4〇決定一雜訊主動關聯因子+个（步驟叫。一加 法器將雜§fL絲關聯校正因子加到雜減動_@子以產，（步驟 76)。- MMSE裝置44使用中央部份或頻道響應矩陣^，接收的向量『以 及A以評估龍向量之巾央部份§，（步靜）。此方法的優點在於不需要使 用此被偵測資料之回饋迴路。因此，不同的滑窗版本可以被同時而非依序 決定。 不連續傅立葉轉換為基礎之等化 15 200818790

以上所述的滑自方法需要一個矩陣逆轉(reverse)，這是一個複雜的過 程。實施滑窗之實施例使用如下的不連續傅立葉轉換(〇1?1^。雖然此以DFT 為基礎之方法係使用MMSE演算法，其可使用其它演算法，例如以迫零為 基礎之演算法。 對某些整數N而言，矩陣係循環矩陣，如果其具有程式28 的形式。

ax aN aN-\ a2 a2 a\ aN • · ； Acir = * a2 * aN-\ <h ’ _aN aN-l ·: 程式28 此類型的矩陣使用DFT以及！断運算元而被表示，例如程式29。

Ac卜A(ACir[:，l])f^ 其中A丄七^^…〜/^’亦即其為矩陣八咖之第一行 程式29 如果有適當地置換的話’使用第-行之外的行。Fw是第n點矩陣其 對任何，被定義如程式30。 j2^〇t (VNx)k =Ζ^χ(η)6 ^ k = Q”"，N — \ η=0 程式30 β是第Ν-! ‘點贿矩陣，其對任何_，被定義如程_ .27dm iy

Hi 程式31 16 200818790

Aw(·)是對角線矩陣’其對任何xeCw，被定義如程式32。 程式32 矩陣A阶的逆轉依據程式33而被表示。 程式33 以下是關於個輯窗為基礎之準鱗化器之資料評估處理之以 DFT為基礎之方法。帛-實施例使用單一接收天線。後續的實施例使用多

接收天線。 此接受器系統依據程式34形成模型。 00 程式34 r(〇= Σ 雄-00 <ί <00 k=一 c〇 处)是頻道的脈波響應。別幻是使用擴散碼藉由擴散符元產生之第]^個 被傳輸的碼#樣本。，(·)是接收的訊號。〃(·)是附加的雜訊及干擾的總和(胞 元内部(intra-cell)及胞元之間（inter-ceu》。 使用碼片速率取樣且外）具有有限的支援，這表示在不連續的時域 中，有一個整數域得咐=0，對於/<〇以及7.叶，一2，一1〇，12,機 取樣的接收訊號可以依據程式35而被表示。（Tc為簡化標示之故而捨棄）。 心)=&州(W)W) 程式35 基於Μ的接收訊號(M>i)，r⑼…，r(M —，產生程式36。 r = Hd + η 其中 17 200818790 r = [r(0)? * · · ? r{M - l)]r e Cm ?

d = [d(-L+ Y),d(-L+ 2),...9d(0),m^d(M - i)J e cM+L=l n = [<0)，.·.，W(M-l)f eCM h(L-!)h(L-2)… h(l) h(0) 〇 0 .·. - I * · /2(1) _

eC IJ = 0 h(L-I) h(L-2)… /7(1) /^(0) ~ ： ··· ' ··. ·.· .·. _ … … 0 h(L-l) h(L-2)..... 程式36

如程式36所示，H矩陣是多復變矩陣(T〇eplitz matrix)。如後續多 碼片速率取樣及/或多接收天線的應用中所描述，H矩陣是區塊多復變 (block Toeplitz)。使用區塊多復變特性，使用使用不連續傅立葉轉換技術。 夕復1/區塊多復變天性是與一頻道之摺積（c〇nv〇luti〇n)或與具有限數 Ϊ的有效平行頻道摺積的結果。有效的平行頻道的出現是過度取樣或多 重接收天線的結果。對-頻道而言，—單_列必須被往下滑動至右邊以 產生一多復變矩陣。 雜訊向量的統計被當成具有主動關聯特性而被處理，依程式37。 程式37 £{n σ2Ι 私式(5)的左邊可被視為是連續輸入訊號串的一個”窗(wind〇w)”。為 評估此龍，使用適合賴型。在此近似賴财，向量d的第一個 1-1及最後-個L-1元素在施加龐证演算法之前被假設為〇，且_ 讎M-I + 1元素形成新的向量3 = _，，♦—㈣卜此近似的模型可 表示如程式38。 r = Hd + n 200818790 where Η "m 0 /2(1) : ··. 0 KL-1) I ··· /2(0) 0 KL-1) ·.· _) 1 0 一 • .·· h(L — l) 程式38 在向量3被評估之後，僅有其中間部份被進行解擴散。接著，觀察 的窗(即被接收的訊號)被滑動(Μ_Ζ + 1)/2元素，並重覆此流程。第9圖 是如以上描述之滑窗流程的圖式。 使用MMSE演算法，被評估的資料以程式39表示。 d^R'H^r 其中 R = iFS + (T2I 程式39 在程式39,矩陣R及矩陣β不會被循環以幫助！)^^實施。為有 助於DFT實施，對每一滑動步驟，使用程式4〇之近似系統模蜜。 r = Hd + n 其中β ' m 0 • · · 一 吣） K〇) _·· .· Κ\) ·、 0 h(L-l) I ··· o 0 h(L -1) ·.· h0) h(〇) '· ’： 0 ··· i ; ·.· 0 : ’·· h(L-l)h(L^2)

eC d = [d(0)^d(M-l)]T eC1 程式40 在程式40，僅有第一個L-l元素[程式]是程式36元素的近似 19 200818790 41 矩陣fi被以一循環矩陣（circulantmatrix)取代，例如依程式 Η cir ' Κ〇) 0 … 0 /2(1 —1)… Ml) ' MD m 0 '· : Λ⑴ ... 0 * KL^l) h(L -1) : \ H0) 0 '· 0 0 h(L~\) .·. h(l) h(0) '· ·: 0 ... ; * · * · * » 0 0 ·· ·. - V)h(L - 2)… H〇)、 程式41 此系統模型，對於每一滑動步驟，係依據程式42。 r = Hci>d + n 其中 d = [d⑼，…，- l)f e CMxl 程式42 程式42中的向量d由於新模型而與程式％中的向量d不同。程式 42將額外的失真加到程式39之第一個 乐调L-l兀素。此失真使得被評估的向量 d的二端是不正麵。帛1G _此模型結構處理之圖式表示。 使用程式42之近似模型，mmse演算法產生評估的資料，如程式43。 d-KlKr^ I -0-1 ύτΗ _ 其中 程式43 Η⑶及R&一者為循環且為程式44的形式 20 200818790

R ^ιΛΟν^- W …R:“o o ^1^0 i?… - 2 ·♦···· ·*···**·· ο i? 馨 程式44 使用循環矩陣的特性，評估的資料如程式45。 第10圖-是依據程式45消除資料的電路圖式。第1〇圖一的電路可被 實施於-單—積體電路(IC)，例如特殊應用積體(A船），實施於多重D 上，做為不連續的元件，或是ICs與不連續元件的組合。 被評估的頻道響應Η係由_ ή決定裝置8G處理以決定多復變矩陣 _ Η。循環近似裝置82處理ή以產生循環矩陣Ah&，把。使用us 以及雜訊變數σ2，Rd,由-U定裝置86決定。使用把之第一行， 由ΛΜ(Η二[:，1])決定裝置88決定一對角矩陣。使用R咖之第一行，由 Aj(U，l])決定裝置90決定一逆對角矩陣。不連續傅立葉轉換裝置％在 接收的向量r上執行轉換。對角，逆對角以及傅立葉轉換結果由乘法器％ 相乘一起。逆傅立葉轉換置94取相乘結果之逆轉換以產生資料向量&。 此滑窗方法是以頻道在每一滑窗内是不變的假設為基礎。接近滑窗開 始之頻道脈波響應可被用於每一滑動步驟。 21 200818790 決定窗步驟尺寸以及窗尺寸艏之方法係依據程式46，雖然可使用其 它的方法。

Nss=1N—b〇lxSF I M = 4NsymboiXSF 程式 46 Μ1，2，.·.}是符元的數量且為應該被選擇的設計參數，因此μ >1。因 為Μ也是可以使用FFT演算法實施之DFT用之參數。从可以夠大，因此 可以使用基數2 FFT(radix-2 FFT )或主要因子演算法（prime fact〇r alg〇rithm (PFA))FFT。在資料被評估之後， symbol ^ 狀樣本從A_/XiSFth被進行解 # 擴散。第1〇圖一係取得解擴散用之樣本之說明。 多接收天線等化 以下是使用多接收天線之實施例，例如K接收天線。獨立取的每一夭 線之被接收向量之樣本以及頻道脈波響應之評估。依循和單一天線相同的 程序，每一天線輸入6依據程式47被近似。 rk =Hc^d + % ， k= I，—，κ 馨或依據程式48之區塊矩陣形式。 ncir2 η. = d + 2 Jk, H㈣_

程式4S 程式49及50是雜訊項目之主動關聯及交又關聯的特性。 程式49

}=^21 f〇rk = \^K 以及 程式％ 22 200818790 使用MMSE演算法，被評估的資料可依據程式51而被表示。 其中 Rc:r = ⑽ + σ2Ι 程式51 程式52 k=\ L依然是循環矩陣而被評估資料可依據程式52決定。 5 =以勾(R』5l])|>M 把上—g k=l

如果接收天線被緊密排列，雜訊項 聯。因此，可能產生某些性能上的退化。 目可以在時間及空間中被進行關 多碼片速率取樣(過度取樣)等化

苗述具有多碼片速率取樣之使用以滑窗為 例。多蝴率《是當頻道在-特定取吻=法之貫她 的整數倍。修2倍，3爾。軸U ^其為碼片速率 方法可適料文針知別速㈣2倍，這些 使用N那滑動窗寬度以及2倍 r = [H 4料取樣，我們的接收向量是 ·，H]。此向量可以被重新安 r =[, r 文排且刀離為一偶接收向量 C❶，2，·..，〜、#以及一奇接收向量Γϋ=ψ ^ ? 失’資料傳輪模型依據程式53。 〜。不具有大部份的損 V ΗΊ f| Λ. d + Ue 程式53 23 200818790 程式53將有效的每碼片2樣本不連續時_道分離為2個碼片速率不連 續時間頻道。 程式53中的矩陣He及η。對應偶與奇頻道響應矩陣。這些矩陣係來 自偶與奇頻道響應向量h與h i ，、係精由母碼片2樣本對頻道響應取樣 並將其分為偶與奇頻道響應向量而獲得。 此頻道雜訊被建構為具有-變數σ2之白的模型，如程式54。 E^eHl = E[n0nQH] = ^i 程式54 如果此頻道是相加的白高娜訊(white Gaussian ndse (awgn))，頻道 及接收的資料直接娜樣麵道提供，紐產生程式％。 £[neii〇勺=〇 程式55 因此’此問題在數學上類似具有未關聯雜訊之2接收天線用之碼片速 率等化器的情況，如前所述。然而，許多實施财之被接收天線訊號在被 提供給數位接收器做進-步處理之前是由—接收端根升餘弦渡波器 (r〇〇t-raised cosine (RRC) filter),^,! 〇 ^ 不再是白的，但具有raised侧ine(RQ主動_函數。rc是咖響應之頻 域平方。因為RC脈波是奈奎斯(Nyquis雜波，程式％維持，但程式％ 」否矩陣Λ_ = p五[n*n»H ]的第0·,/)元素是依據程式56。 程式56 ^T£[nen〇"](zJ) =X/?c (卜一y|+〇5) i是單位符元時間正規化RC脈波形狀。 24 200818790 八卿的特性是’其為實數(real)，對稱且多復變To印litz ;其並非帶狀 且不’、有G項目’且其項目變小轉近q當它們離主要對角線愈來愈遠時。 Σ”表示全部雑訊向量之交又關聯矩陣且依據程式57。

yi 2 I V 二„ = (T ^ cross 確實的解法 _ 來自觀察r之㈣線性最小均方評估的問題的確實解法依據程式％。 ^MMSE Σ^Η + Ι^Η^Σ^γ ' η 疋白化匹配濾波（whitening matched filterine (WMF)) 6 "‘=(的„—H + I)_iy是線性_犯等化 程式％ Η Σ„及1! Σ„Η + Ι皆不是多復變且亦不能經由元素單位運算[例如列 /行的重新排列獅成多復變，由於Σ”的結構。因此基於多復變矩陣之循 癱環近似之以DFT為基礎之方法不能適用於此且確實的解十分複雜。 描述導出解答此問題用之有效的演算法用二個實施例。第—實施例使 用簡單的近似’㈣二實_使_乎财崎^ 簡單近似 2C，⑽=0。因此，使用與多碼片速 簡單近似忽略ne與‘之__ 率接收天線之相同之方法。 25 200818790 簡單近似方法的繁複性如下所述。考慮N碼片資料區塊。以粗略近似 而5 ’ 一個N點DFT繁複性，假設每秒施)一運算（operations per sec〇nd (ops))。此外，假設n點向量乘法以執RN〇ps並忽略向量加法。 DFT為基礎之方法的繁複性可以粗略地分為2部份：必須在每一接收 資料組上執行的流料及當麵靠被更麟的流程，其被執行的頻率通 常比前者的運算小一至二個等級的大小。 對於在每—触餘組上騎的錄，執行以下的運作：2Λτ點DFTs 鲁以便將接收的向量轉換至頻域；2iv點向量乘法(將每一接的向量乘上適當 的”狀態(state)，，向量；以及多一個DFT以轉換此乘積回時域(timed〇ma叫。 因此，適合的繁複性如程式59所示。

Chr^2N\ogN + 2N 程式59 關於執行頻道響應被更新時所執行的流程，執行以下的運作：2 dft運 算，6㈣點向量乘法以及一向量除法，其需要—向量乘法H)倍的運算。 因此，此程式的繁複性大約如程式6〇所示。 CXr ^2N\ogN^\βΝ 程式60 幾乎確實的解 對於使用區快多復變解法之幾伞址_ 分確貫的解，向量及矩陣被重新排列為 其自然的次序，因此向量r由r =卜 ^ °’心Άλμ：Γ獲得。程式61是自然次序模 型〇 26 200818790 r = H0rd + n '1 其中ΗΑΓ被定義為η„=： Κι = g2 _h〇，、 程式61 he，i是氏的第i列而hw是H❽的第i列。Gi是2xiV矩陣，其第1列是 he，i而其第二列是‘·使用Gi[xj；]做為Gi的列χ，行少元素，Hw是如 程式62所示之區塊多復變。 G, IX少]=G 7· [X，少 + (ζ· - y·)] 假設1以+ 程式62 之區塊多復變結構立即從He及的h〇多復變以及列的重新排列而產 生。從I的多復變結構及，重新定義問題中的主動關聯矩陣也是區塊多 復變。因為矩陣也是對稱的，可以重新寫為程式63。 Ής丄㈣ 其中是2Χ2矩陣，具有特性^ =2：丨~丨 程式63 接著產生對區塊多復變矩陣之區塊循環近似。因為^矩陣也是帶狀， /直接獲得‘之區塊循環近似。但是U是帶狀，故不可能直接從 其產生區塊循環近似。因為^的元素在遠離主要對角線時傾向於〇，對 ‘的帶狀近似依據程式糾。 27 200818790

bT Σ 其中Eu疋矩陣並具有以下特性 氧ν =Σι/-7ΐ如果丨卜化見且^ =〇 otherwise 程式64 此雜sfl共變異頻寬(noise-covariance-bandwidth)凡是被選擇的設計參數。由 於RC脈波形狀之衰退特性，傾向於僅有數個碼片。現在艮r是帶狀區塊多 復變且對其產生循環近似。 h6T之循環近似以及I分別是Hz?c與工〆Wn表示⑽爾矩陣， 就是如果X is是η向量，則X产WnX是χ的DFT。區塊循環矩陣是程式65 的形式。 CM C, CM-1 C1 C2 =c2 c3 CM c, 其中Ci是NxN矩陣且因此c是MNxMN矩陣 程式65 C也可被寫為程式66。 C = WM1xNAMxN(C)WMxN 其中WMxN is是區塊N-DFT矩陣，定義為 28 200818790 程式66 A_(C)是依據C而定之區塊對角線矩陣且如程式67所表示。 A^C)

AjvixN(C) Λ2(€)

Am(C) 程式67 • A，(C)是NxN矩陣。為完全指定4(C)，Λ，〇μ)表示'(〇的第忧/)元素並且 、 def 被疋義為λ⑽=[々，阶;I、⑽，"·，ΐΜ，⑽]r。表示c的第(《〇元素，並且被 def 定義為C⑽=[q，㈣，^/)”..，0尋/)]〜^)是〇似的]^點1：^1且被定義如程 式68。 V/) = WM〇㈣ 程式68

程式66-68指定方形區塊循環矩陣之區塊DFr之表示。計算八㈣⑹需 要 N2 DFTs 〇 MMSE評估器被重新寫成程式69。 ^mmse = ΗΗ (Ση + HHh )_1 r 程式69 依據程式68之MMSE評估器的形式具有數個優點。其僅需要一單一 的逆矩料算且因此在DFT域巾健―單-向量分割。這提供潛在的重要 節省，因為分割是高度的複雜。 29 200818790 歲乎確貫的解法在較佳實施例巾具有二步驟，賴也可使用其它的 方法每大獲得新的評道估計時，頻道濾波器被更新，（決定 »))。對每一資料區塊，此濾波器適用於接收的資料區塊。使 用此刀。’J係因為頻道更新的頻率與被接收資料區塊的處理相較之下比輕不 頻繁’且因此藉由將整體流程分為此二步驟可以大大降低繁複性。 k的DFT是脈衝波形濾波器的DFT乘上雜訊變數—。因為脈衝波形 濾波器通常H類㈣繼其耐可被預先計算並儲存在記憶體中且因 I此僅有σ2被更新。因為脈衝波形濾波器很可能接近，，理想的，，卿赚衝形 狀，理想脈衝形狀之DFT可為Ση所用，降低繁複性，且遠離載體。 為頻道更新步驟，執行以下流程： 1·需要計算Η的”區塊DFT”。因為區塊的寬度為2,其需要2個DFT。 所產生的結果是一個Νχ2矩陣，此矩陣之列為he及h〇之DFTs。 2.HH77的”區塊DFT”係藉由一個元素一個元素地尋找he及hQ之主動 關聯性及交叉關聯性而被計算。這需要6N複數乘法及2N複數加法：N2U _ 矩陣以其本身的赫轉置(Hermitian transposes)而被計算。 3· Ση的區塊DFT被相加，其需要3N乘法(以σ2決定被儲存之rrc 濾波器之區塊DFT之大小）以及3Ν相加以將二矩陣之區塊DFT相加。 4. Ση +ΗΗΗ的逆轉被列入區塊DFT領域。為此，Ν個2x2矩陣之每 一者的逆轉被列入區塊DFT領域中。為評估全部運算的數量，考慮一個赫 梅矩陣Μ 此矩陣的逆轉表示在程式70 30 200818790 Μ

程式70 因此’计算每一逆轉之繁複性包括3個實數乘法以及1個實數減法(大約是 一個複數乘法)以及一個實數除法。 5·此結果和#之區塊DFr進行區塊相乘，其共使用8N個乘法+4N加 法(因為Η不是赫梅）。 綜言之，需要以下的計算：2Ν點DFS; 18Ν複數乘法(17Ν點向量乘法 +Ν標準單獨乘法）；11Ν複數加法(11Ν點向量加法）；以及11實數除法。 處理一個2Ν數值(Ν碼片長度)之資料區塊，包含：2Ν點DFTs ; Ν點 區塊DFTs之乘積(濾波器及資料），其需要SN複數乘法及4Ν複數加法；、 及IN點逆DFTs。 綜言之，需要以下的計算：3 N點DFTs; 8N複數乘法(8 N點向量乘法) 以及4N複數加法(4 N點向量加法）。 多重碼片速率取樣及多重接收天線等化 以下是使用多重碼片速率取樣及多重接收天線等化之實施例。以乙接 收天線，2L頻道矩陣-每一天線乘積之一個，，偶，，以及一個，，奇，，矩陣。第/個 天線之頻道矩陣被標示為Hi，e及执，。而hien及hi〇n表示此種矩陣之第η 列。母一頻道矩陣是多復變，且以適合的列的重新排列，聯合頻道矩陣是 一個區塊多復矩陣，如程式71。 31 200818790 'hj 1 Ί Ke,i G】 Κ〇Λ = g2 h7 L Li9iN ^ .Gn_ 程式71

Giar的矩陣是HbT的多復變區塊。每個g^2Lxm矩陣。 來自所接收之觀察r之向量何從程式η被形成模型。 r = H^rd + n 程式72 MMSE評估係依據程式73。 程式73 Σηis是雜訊向量η之共變異。程式73之解的形式係基於為&賴之假設。 多重天線之導人引導出-額外的空間域。雖然時間與空間之交互作用的關 聯性是極度複雜的，可卿纖_空間關聯特性不和時關聯性特性交 互作用，除了 ^一者的直接乘積之外，如程式μ所矛。 H’、 程式74 Ση’_疋依據程式57在單一天線觀察之雜訊的共變異矩陣。E 1 *的維度是 詹2#。、是正規化同步空間共類矩陣，亦即，其為在i線同時被 観察之L雜訊樣本之間且被正規化為在主對角線具有丨的矩陣。⑭表示 Kroenecker 乘積。 Ση係2LiVx2LiV赫梅半正定正半限定矩陣(Hermitian ρ〇_ semi-defmitematrix)，其是具有2IxU區塊之區塊多復變。為評估此資料， 32 200818790 描述4個較佳實施例：一確實的解法；藉由假設z接收天線具有不相關之 雜訊的簡化；藉由忽略來自相同天線之奇及偶串列之時間關聯性之簡化； 以及藉由假設碼片串列是不相關的簡化。 使用循環近似之以DFT為基礎之繁複性可以被分割為二部份：需要為 每個新的資料區塊執行之頻道評估的處理以及為每一資料區塊而執行之資 料本身的處理。在所有4個實施例中，處理資料的繁複性包括：2£順向# 點DFTs ; 2ZJV複數乘法；以及1逆向，點DFT。處理頻道評估之繁複 _ 性因每一實施例而變化。 在碟實的MMSE解法的情況中，計算來自頻道評估之濾波器” 之繁複性如下：几雜DFT，S ·，i\r2Lx2L轉乘積+7V2ZxZL矩陣加法 以計异(Ση+Η6ΓΗ/) ;τν2Ζ/Χ2Ζ/矩陣逆轉以計算队的逆轉；以 及iV2Lx2L矩陣乘積以產生真實的濾波。 對此机転整體繁複性主要的貢獻在於必須執行2Ix2Z矩陣的矩陣逆轉 步驟。藉由雜訊之不相關的天性而可被降低之繁複性如下所述： 馨 1.如果饭没雜訊在時間(奇/偶樣本)及空間(越過天線)二者的雜訊是不 _聯的m*1降低至一對角線矩陣且此問題等於具有2L天線且 八有二間不相關雜訊之每碼片單一樣本的取樣。因此，矩陣逆轉的運 #簡單地降低至一除法，因為所有包含在内的矩陣都是多復變。 2·如果假設雜訊在空岐不相_，則所包含的矩陣逆轉是2X2矩陣 的逆轉。 果X奇/偶串列之時間不相關，但維持空間雜訊的關聯性，所包含的矩 33 200818790 陣為Lx£ 〇 【圖式簡單說明】 第1圖係帶狀頻道響應矩陣。 第2圖係帶狀頻道響應矩陣之中新部份。 第3圖係具有可能的分割之-資料向量窗。 第4圖係被分割之訊號模型之說明。 • 苐5圖係使用過去校正因子之滑窗資料偵測之流程圖。 第6圖係使用過去校正因子之滑窗資料細之接收蒸。 第7圖係使用雜訊自動關聯校正因子之滑窗資料偵測之流程圖。 第8圖係使用雜訊自動關聯校正因子之滑窗資料偵測之接收器。 第9圖係滑窗流程之圖式代表。 弟1〇圖係使用循環近似法(circuiant approximati〇n)之滑窗流程之圖式。 第u圖係使用不連續傅立葉轉換(DFTs)偵測資料之實施例電路圖。 • 【主要元件符號說明】 26加法器 減法器 33，34MMSE 裝置 8〇 ’ 86，88，90決定裝置 82循環近似裝置 84赫梅裝置 92不連續傅立葉轉換裝置 94逆傅立葉轉換裝置 96乘法器 34

Claims (1)

1. 200818790 十、申請專利範圍； 1·用於將經由一無線頻道所傳輸之資料予以回復的方法，包括： 用於以-固定速率對一接收的展頻信號進行取樣以產生一信號樣 的裝置； 用於使用該接收信號以產錢頻道的脈衝響應以作為頻_應向量之 裝置； 曰〜 用以將該頻道響應向量轉換為具有最左_、中姻攔和最右_的多復 變巾eP㈣的-舰響應矩_裝置，使得最蝴形成與—樣本窗的一 過去部份相Μ的-過去紐評估矩陣、最右攔形成與該樣本窗的一未來 部份相關聯的-_軸_咐嫌彡伽縣㈣一中央部 份相關聯的一中央頻道評估矩陣； 、 用以遞迴處理從該取樣信號串中L+N侧固樣本的連續 —L個樣本代表-過去資料部份、下—雜樣本代表 一卿樣本代表-未來資料部份，該用以遞迴處理從該 L+N+M個樣本的連續窗的裝置包含·· ’〜 用以該過去部份和未來部份的資料貢獻的裝置； 用以從該中央部份移除一經評估噪音的 所評估的資料貢獻以逡站兮▲ 、爲〜過去和未來部分 /獻¥致斜央部份的-資料貢獻的裝置；以及 用以從該中央部份貢獻的資料貢獻與該 2 中央資料部份的一資料評估的裝置；以及 、以估矩陣中決疋該 置 用以將樣本物財她_·合為—組合資料向量的裝 2㈣增袖_丨物咖，㈣ 串中L+N+M個樣本的連鯖 — 慝理從该取樣指唬 、、X置減置為使得每_連續窗具有由以該 35 200818790 二個樣本開始祕柄代表的—巾㈣料部份，該Μ讎本是代表樣本的 一立即先前窗的該未來部分。 申Θ專她圍第1或2項所賴裝置，其巾該職取樣的裝置經配置 用以在-取樣速率進行取樣，該取樣速率與傳輪該接收頻道的—碼片速率 相匹配。 〜如申睛專利範圍第卜2或3項所述的裝置，其中該用以從該中央部份移 2評估料的-錄錄置包含肋使用—未㈣音因子蚊該經評估 永音的裝置’該未_音因子是個該未_道評估_來決定。 ^如I請專·諫、2、3或4項所述的裝置，其中則以決定該中央資 1|^的-貧料評估的裝置包含—最小均方誤差（讀犯）裝置。 ^如申請專利細第卜2、3、4或5項所述的裝置，其經配置作為一無線 傳輸/接收單元（WTRU)。 7· 一種無線傳輸/接收單元（WTRU)，其包含有如申請專利範圍第卜2、 3、4或5項所述的裝置。 8· -種用於將經由—無線頻道所傳輸之資料予以回復的方法，包括： 、口疋速率對接收的展頻信號進行取樣以產生一信號樣本串； 使用該接收信號以產生該頻道的脈衝響應以作為頻道響應向量； 將該頻道響應向量轉換為具有最左_、中烛搁和最右以搁的多復變 (T_tZ)的，_應鱗，使得最左攔形成與—樣核的—過去部份 相關聯的縣頻道祕矩陣、最右卿成與雜本窗的—未來部份相關 聯的-未來頻道評估矩陣以及中央欄形成與該樣本窗的—中央部 的一中央頻道評估矩陣； 々透過下砂驟遞迴處理從該取樣健串巾l+n+_樣柄連續窗，其中 第-L個樣本代表一過去資料部份、下一_樣本代表一中央資料部份歧 36 200818790 下一 Μ個樣本代表一未來資料部份·· ^估該過去部份和未來部份的資料貢獻； 所評 從該中央部份移除一經評估噪音的貢獻及爲 估的資料貢獻以導致該中央部份的—資料貢獻；以、及ρ去和未來部分 從該中央部份貢獻的資料貢獻與該中央 資料部份的-資料評估；以及 陣中決疋该中央 將樣本連續窗的中央部份的資料評估組 9·如申請專利笳圍筮s话％、+、从+、 口貝抖向置。 ::::____得:- 即先的—中心資料部份，該M個樣枝代表樣本的一立 P先月_J 1¾的該未來部分。 如申請專利範圍第8或9項所述的方法，其中該取樣速率與傳輪該接收 頻道的一碼片速率相匹配。 =如申清專利範圍第8、9或1〇項所述的方法，其中該從該中央部份移除 、、L平估’音的貢獻的步驟包含使用—未㈣音因子決定該經評料音，該 未來噪音因子是使用該未來頻道評估矩陣來決定。 12. 如申凊專利範圍第8、9、10或Π項所述的方法，其中該決定該中央資料 4伤的一資料評估的步驟是使用一最小均方誤差（MMSE)裝置所實施。 13. 如申請專利範圍第8、9、10、11或12項所述的方法，是透過一無線傳 輪/接收單元（WTRU)而實施。 37