TW437199B - Method and device for detecting CDMA-coded signals - Google Patents

Description

經濟部智慧財農局員工消費合作社印製 4371 9 9 Λ7 ______Β7____ 五、發明說明（丨） 本發明關於一種將 CDMA(Cocie division multiple access， 分碼多重存取)編碼的信號檢出的方法與裝置。 CDMA可以使多道時間不同（zeitdiskret)的資料流適當 合倂成一整個信號，使得最初的資料流可由此信號再得出^ 如果CDMA編碼的信號用不同之線性濾波器改變，則這些 CDMA編碼的信號也可再得到。資料檢出的最簡單的可能 方式，係一種所謂的匹配濾波器(Matched Filter)。RAKE接 收器產生較佳的結果，舉例而言，這種濾波器係在「A. Salmasi, K.S. Gilheusen · On the system design aspects of code division multipe access (CDMA) applied to digital cellular and personal communications network" 1 Proc. IEEE Conf. Veh. Techmol.，St. Louis, Mo. USA, 1991 年 5 月刊，57〜62 頁」 提及。這種檢出只需辨認所要檢出之資料流的密碼。如果 不要檢出的資料流的密碼也已知，則由於外來資料流引起 的干擾〔由於非「直交」（orthogonal)的碼引起者〕可以測 定並除去。利用相關的多使用者方法，此CDMA檢出法可 大大改善。除了最適當的最大可能檢出器（Maximum-Likelihood-Detekeoi·)外〔例由在 W. van Atten : "Maximumlikelihood receiver for multiple channel transmission system”，IEEE Trans. Commun.，Bd. 24 (1976) 276 〜283 中戶斤 提者〕，還有數個次最適當(suboptimal)的習却方法，因此， 舉例而1，其例子有： W. Sauer-Greff 與 P.A. Kennedy : “Suboptimal MLSE for distorted multiple-access channels using the M-algorithm”，Proc. 泰紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21ϋχ 297公釐） -----------------------訂·-------- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 4371 9 9 _B7___ 五、發明說明（入）

Aachener Kolloquium Signal Theorie, Aachen, Marz 1994, 267-.270 ; K.S. Schneider : ” Detection of code division multiplexed signals*' 1 IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., Bd. AES-15 (1979) , 181-185 ； R. Lupas und S. Verdu ： "Linear multi-user detectors for synchronous code division multiple-access channels" ，IEEE Trans. Inform. Theory, Bd 35 (1989), 123-136 ； Z. Xie, R.T. Short und C.K. Rushforth : “A family of suboptimum detectors for coherent multiuser communications" ΊΕΕΕ J. Select. Areas Commun., Bd. 8 (1990), 683-690 ;以及 A. Duel-hallen : “ Decorrdating decision- feedback multiuser detector for synchronous code-division multiple-access channels" ，IEEE Trans. Commun. Bd. 41 (1993) ,285-290. 如果該編碼之資料流的傳輸頻道的脈波答案已知。則 亦可將因濾波引起的干擾除去1如J. Salz : “Digital transmission over cross-coupled linear channels" ’ Bell Syst. tech. J.,Bd. 64 (1985), 1147-1159 ； A. Duel-Hallen ： "Equalizers for multiple input/multiple output channels and PAM systems with cyclostationary input sequences” ， IEEE J Select. Areas Commun·, Bd. 10 (1992)，630-639 ;以及 M.L. Honiq，P. Crespo 與 K. Steiglitz : ^Suppression of near-and far-end crosstalk by linear pre- and post-filtering" > IEEE J. Select. Aread Commun., bd. ί〇 (1992)，Seiten 614-629 所發表者。 多使用者檢出器的最大缺點爲其電腦計算成本很高。 4 本纸張又度適用中S國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--------訂*-------—線 (請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印较 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4371 9 9 at _B7_ 五、發明說明（巧） 即使次最適方法也往往由於這種高電腦成本而變得不可 行。另方面，在電腦方面較簡單的RAKE接收器的檢出結 果則差得多。 因此本發明的目的在提供一種多使用者的檢出方法與 一種相關裝置，它們係針對既有的計算能力而設。 這種目的係利用具有申請專利範圍第1項特徵的方法 以及具有申請專利範圍第7項特徵的裝置而達成。本發明 較佳的進一步特點將申請專利範圍附屬項的標的。 依本發明，係一種將一種CDMA編碼的信號檢出的方 法，該信號4 d-[d(1),……4(κ)]其中 ......dM(k)],k=l,……，K，包含以下步驟： a) 測定該CDMA編碼信號I的一個第一檢出解答》（1); b) 利用趨近式<^(n+l)=f[^(n)]做爲n=l,......N的第η個檢出 解答的函數，計算一個第(η+1)個檢出解答》(η+1)，其中 對於很大的η，重複値(Iteration)係向著多使用解答》MU收 歛，亦即： f[ j(n)] · - > jMu c) 如果趨近解答$(n+l)的品質不夠，則η—n+1，並繼續b) 的方法步驟， d) 如果解答^n+1)的品質足夠了，則將此程序結束，並利 用）(n + l)當作所要檢出之資料dJ勺評估値。 如此，所要發射的符號4(k)可代表連續的或不同的資 5 本度適用中國0家標準（CNS)A-l規烙（210 X 297公釐) ——————.—————.—' ϊ . — —. — -— —ΐ -— —1 I ] I I — — — — I (請先閱讀背面之江意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ 437 1 9 9 at _____D7 _ 五、發明說明（+ ) 料，其中，在一種QPSK調變（四級相移鍵控，Quaternary Phase Shift Keying)時，該符號宜爲値 ，±ι。 最好，這種程序對於①時朝向零強迫阻塞線性估計 (Zero Forcing Block Linear Estimator)的解答收欽。 此外，步驟b)的函數可如下： f(d)=d + b · g_ -"II g II2 其正常化因數5=_____- II A · g II2 且近似項|T=AH · (iT-A ·》τ) 其中矩陣Α爲 b(l\ 0 … ' b(]))〇 0 : : έα), \

其中 其中爲κ個不同線性傳輸頻道的K個不同的碼’ 而il(k)爲Κ個不同線性傳輸頻道的脈波答案。 最好使用RAKE接收器的解答¥(1)=^*£7當作第一 檢出解答以將該重覆作業(Iteration)起動。此外’此起動該 重覆作業的第一檢出解答可設定到.零。 實施上述方法的本發明裝置包含： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2KU 297公釐） .---^----:-------裝--------訂---- U -I f—Β ϋ I k . (請先閱讀背面之汶意事項再填寫本頁) 經濟郤智慧財產局員工消費合作社印製 :4371 9 9 A7 _B7 五、發明說明（< ) 一個資料評估器（Datenschaetzer)，以測定一第一檢出 答案， 一個評估改善器，以測定一個改善的檢出解答， 一個決定器，以決定該重覆繼續範圍。 最好，該評估改善器包含一個計算一評估過之發射信 號的單元，及一個計算標準化之近似項5 的單元，以及 一個計算該改善評估用的加法器。在此，該計算該標準化 之近似項5 ^用的單元可包含一個計算近似項[的單元， 及一個計算正常化因數5的單元，及一個計算標準化之近 似項的乘法器。 本發明之方法的一個特別的優點在於：此方法所需之 計算功率（性能、容量）只需要和現成既有者一樣多即可。 所產生的解答比RAKE接收器的解答更好。如果現成的計 算功率足夠，則本發明方法的解答接近多使用者方法的解 答，換言之，多使用者方法的解答係利用本發明方法趨近= 將此方法的時間花費作預設，可很容易地配合各種複雜的 檢出目的，例如在CDMA系統之依時間改善的傳輸頻道的 情形中。 本發明之一較佳實施例在以下配合圖式說明。 第一圖係本發明方法的一流程圖， 第二圖係該檢出器的一構造圖， 第三圖係第二圖之實施例的評估改善器之圖示。 然而在說明圖式之前，要先對此方法的理論作一簡短 說明： 7 本紙張尺度適用中國因家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 1^1 I J——1^ H ..... ί. ^^1 ^^1 I · ui ---- ---- n I. - - 一 ’ . I s^i ^^1 ^^1 ^^1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4371 9 9 Λ7 [37 Μ Q- 五、發明說明（ 假設有K個不同之時間各異的數位資料流： 〇(k) = (d(k)lr d(k)2^_r d(k)M) 所要發射的符號4(k)aJ代表連續的或各異的資料。數位 資料宜利用線性調變形成符號4U)之不同的複數値，舉例而 言，該値爲4(k)=±l或±1。 追種對應地利用K個不同的碼 c(k)=[c<k\,……c ⑴ q] 作CDMA編碼成： a(k)=[d(k)! * c(k)!.......d(k)丨· c(k)Q,……d(kV c㈦......d(k) (k) 這些K個信號利用具有以下脈波答案的K個不同線性 傳輸頻道 h(k)=[h(k),,·.····h(k)w] 濾波變成： 所傳輸的信號i(k)與一附加的雜訊D_累加成一總信號： 1 = k^\ -------：-------裝--------訂---.------線 (請先閱讀背面之主意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中d=[d(1),...…

A 0 .. ⑴)2 0 δ0), 〉2+丨-1 : 0 0 bWg+^{ biK\ 0 0 . -· b^Q*^ 本紙張又度適用中困囤家標準（CNS)A4規樁（210 X 297公釐） 1 4371 9 9 Λ7 _____ 07 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明π ) 且 可將§_用一種線性方程式系統表示： sT=A · dT+nT 其中§_τ爲向量s的轉換(Transponierte)。 由接收信號’可將發射的資料流利用一 RAKE接收器 評估： ，/t=Ah · sT 在此A h爲所要轉換且呈複數共軛的矩陣，而〗爲所發射之 資料位元的評估。 利用一種所謂的多使用者方法可得到較好結果，例如 用 Zero Force Block Linear Estimator : <^=[Ah · A]'1 · AH · sT 此解答可用重覆(iterative)方式藉重複使用以下的計算 而趨近： A Λ d + δ * g 宜中：/、 ilsli2 (5 =- II A * g II 2 而 στ-ΑΗ * [sT-A * d1} 因此，這種方法包含以下步驟： 9 * 另3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί ·*ίρ τ ϊ 本紙張义度適用中國國家標準（CNSM4規恪（210 X 297公釐） 經濟邹智慧財產局員工消費合作社印製 ；4371 ^9 Λ7 ----Β7 五、發明說明（2 ) I) 把〃設成i的第一評估値》⑴， II) 把^設定成改善之第n+l個評估値P+5 . g，其中; llA.gll2 且 |r=AH . f-A . )Τ] m)如果不再有計算時間可供利用’則將》當作所發射信號达 的評估値，否則用步驟ii)繼續作重覆〔Iteration)。 如果用J,(k)=0當作所要檢出之資料的起始値，則此方 法在第一步驟產生RAKE接收器的解答。 此方法示於第一圖中。總信號及所需之碼以及頻道脈 波答案必須現成可供利用，以作輸入°在第一步驟⑴中， 將檢出解答1„設成所發射資料1_的第一評估値》（1)。在第 二步驟(2)中，將檢出解答2(2)設定成一改善的評估値2(1)+ 5 · g，其中5與g定義如上述。在隨後步驟〇)中檢查：是 否沒有其他之計算時間可供利用或者是否這種改善已足 夠。如果是的話，則將該重覆(Iteration)結束，並將該改善 之評彳古値當作解答。反之，如果還有其他計算時間或者改 善仍不足，則回到第二步驟，將改善之評估値當作輸出値， 並作進一步的重覆步驟。 第二圖顯示一檢出器的構造，它用於實施上述的方法。 輸入値係爲所接收之信號及碼以及脈波答案L(k)。在 一資料評估器（4)中，將上述輸入値來的資料作第一次評 估。這種第一評估値經一切換器(7)輸入一評估改善器(5) 本紙張尺度適用令园國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） -------；-------^-----------------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4371 99 Λ7 B7 _------ -- 五、發明說明（9 ) 中。在此評估改善器(5)中，利甩上述方法將第—資料評估 器(4)的第一評估値改善。在一決定器(6)中块定：是否—方 面不再有計算時間可供利用，另一方面是杏評估的改善已 "足夠。如果仍有計算時間可用且改善仍不足，則將第一次 改善的結果經由該切換過的切換器(7)當作新輸入値，送到 評估改善器(5)的輸入端。因此將重覆再做〜次。否則，將 所求得之評估値當作所要檢出之資料的値。此外該檢出器 包含一個摺積計算機(8)(Fahungsberechnei:)，它從碼£(k)與頻 道脈波答案k(k)計算出該値k(k) ° 第三圖顯示第二圖之評估改善器⑸的一較佳實施例的 一方塊圖。在一計算所評估之發射信號用的單元(9)中，用 資料之第η個評估値》(η)藉A ·》(n)的計算將發射信號的第 η個評估値算出，並在一減法器(10)中減去所接收的發射信 號i。由此差値，在一單元（11)中計算標準化的近似項5 ·£。 此單元（11)包含一計算單元（12)，將差値與轉換矩陣Ατ相 乘，其中算出第η個近似項g。再由此項在一標準化單元 中計算出在上述定義方程式範圍的標準化因數6。在一乘 法器（14)中，將正常化之近似項(5 . ^算出，呈標準化因數 5與近似項[之乘積的形式。然後，在一加法器（15)將第n 個評估値&η)與標準化之第η個近似項(5 · 目加而得到第 (n+1)個評估値&(n+1)。 ------^------裝--------訂· —-----線 (請it·閲讀背面之注音？事項再填¾本頁) 本紙張又度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 4371 9 9 A8 題 D8 六、申請專利範圍 1. 一種將一種CDMA編碼的信號檢出的方法，該信號 d 請先閱讀背面之注意事項再填本頁) d=[d(1),......fK)]其中 d<k)-[d,(k),......dM(k)],k=l,......，K，其特徵在：包含以'下 步驟： a) 測定該CDMA編碼信號I的一個第一檢出解答》（1); b) 利用趨近式〗(n+l)=f[》(n)]做爲n=h……N的第η個檢出 解答的函數，計算一個第（η+1)個檢出解答）(η+1)，其中 對於很大的η，重複作用（Iteradon)係可視爲向著多使用 解答PMU收歛，亦即： Λ Λ f[d(n)] c) 如果趨近解答&(η+1)的品質不夠，則再作趨近η —n+l， 並繼續b)的方法步驟， d)如果解答〗(n+丨）的品質足夠了，則將此程序結束， 並利用^n+1)當作所要檢出之資料1的評估値。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該方法對於η—①係向零強迫阻塞線性評估器的解答收 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 欽。 3. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 所要發射之符號（5(”之値爲士 1或士i。 4. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 該步驟(b)的函數係如下示： f(d)-d + B · g 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） 888^ ABCD 43*7 彳 9 9 f、申請專利範圍 1. 一種將一種CDMA編碼的信號檢出的方法，該信號 d d=[d(n,......fK)]其中 dtk)=[d,(k),......dM(k)],k=l,......，K，其特徵在：包含以下 步驟： a) 測定該CDMA編碼信號L的一個第一檢出解答〗（1); b) 利用趨近式》(n+l)=f[》(n)]做爲n=l，......N的第η個檢出 解答的函數，計算一個第(n+l)個檢出解答》(η+1)，其中 對於很大的η，重複作用（Iteration)係可視爲向著多使用 解答》MU收歛，亦即： Λ Λ β ⑷]—^ M U c) 如果趨近解答》(n+1)的品質不夠，則再作趨近η—n+1， 並繼續b)的方法步驟， d)如果解答$(n+l)的品質足夠了，則將此程序結束， 並利用》(n+1)當作所要檢出之資料L的評估値。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該方法對於n—oo係向零強迫阻塞線性評估器的解答收 歛。 3. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 所要發射之符號d(k)之値爲±1或±ι。 4. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 該步驟(b)的函數係如下示： I------------裝·-------訂---------線 (請先·Μ讀背面之注意事項再埴，本頁) 經濟郤智慧財產局員工消費合作社印製 f(^)=J+5 · g 本紙張尺度適用中S國家標準（CNS)A4規辂<2】0 X 297公釐） 4371 9 9 A8 B8 C3 D8 六、申請專利範圍 其正常化因數5 =—— il a · g 112 且近似項g!=An * (g_T-A ·》τ) 其中矩陣Α爲

   (請先MtF背面之注意事項再垓：本頁) 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 其中，而c⑴爲K個不同線性傳輸頻道的Κ 個不同之碼，il⑴爲Κ個不同線性傳輸頻道的脈波答案° 5. 如申請專利範圍第1或第2項之方法’其中· 使用RAKE接收器的解答⑴=AH.f當作第一個檢 出答案，以將重覆開始。 6. 如申請專利範圍第1或第2項之方法’其中： 將第一檢出答案設爲零以將重覆開始。 7. —種將CDMA編碼的信號檢出裝置’其係用於實施 申請專利範圍第1項之方法者’其特徵在： .該裝置有一測定一第一檢出答案的資料評估器⑷及一 個測定一改善之檢出答案的評估改善器(5)以及一個決定該 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐〉 4371 9 9 六、申請專利範圍 重覆是否繼續的決定器(6)。 8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中： 該評估改善器(5)有一計算所評估之發射信號的單元(9) 及一個計算正常化近似項δ · 的單元（11)及一個計算該改 善之評估値的加法器（15)。 9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中： 該計算正常化之近似項<5 · L的單元（11)有一個計算近 似項L的單元（12)及一個計算標準化因數<5的單元及一個計 算標準化之近似項的乘法器（H)。 ----------Γ------------ ^-----— 11 1^ (請先閱讀背面之注意事項再填 f頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印奴 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）