TWI221707B - Device for receiving plurality of communications transmitted in wireless code division multiple access format and method thereof - Google Patents

Description

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本發明係關 發明係關於一後 多使用者接收資 一多重存取 通訊媒體’以傳 路纜線於一局部 統，或是一無線 一習知技藝 該通訊媒體係指 取（FDMA)，時間 (CSMA)，密碼區 一位使用者存取 合’產生多重存 三代W-CDMA標準 耦合。 於多重 聯干擾 料之方 數位通 遞或接 區域網 通訊的 之多重 一通訊 區分多 分多重 相同通 取系統 之時間 一通 輪， 具有 段之 每一 延伸 產生 存取數位通訊系統。更特別地，本 消除接收器系統，以及用以同時自 法。 成系統，可使多使用者存取相同的 收資訊。例如，該媒體可包含一網 路（1 a η )，一銅線於典型的電話系 空载ι介面。 存取數位通訊系統如第一圖所示。 頻道。通訊技術如頻率區分多重存 重存取（TDMA )，載體判別多重存取 存取（CDMA)，以及其他用以使超過 訊媒體者。這些技術可被一起混 的混雜多樣性。例如，被提出的第 區分雙工（TDD)，係TDMA與CDMA之 習知技藝CDMA通訊系統之一例如第二圖所示。CDMA係 訊技術，其中資料係藉由調整該資料以假干擾訊號傳 且以寬頻（延伸光譜）傳輪。被傳輸的該資料訊號可能 之頻寬只有幾千赫茲，於一可能為數百萬赫茲頻率波 上。該通訊頻道藉由K單獨次頻道被同時使用。對於 次頻道，所有其他的次頻道視為干擾。 如圖所示，一所給的頻寬之單一次頻道係與一獨特的 密碼混合，其重複一藉由寬的頻寬，假干擾（pn)序列 器產生之預先決定的模式。這些獨特的使用者延伸密

1221707 五、發明說明（2) 碼為典型的假垂直至另一個，如介於延伸密碼交叉相關係 接近於零。一資料訊號係以該ρ η序列被調整，以產生一數 位延伸頻譜訊號。一載體訊號隨後藉由該數位延伸頻譜訊 號被調整，以及依賴該傳輸媒體被傳輸。一接收器調整該 傳輸提取該數位延伸頻譜訊號。該傳輸的資料在與相稱的 ρ η序列相關聯之後被複製。當延伸密碼垂直至另一個時， 該接收的訊號可與一特定的使用者訊號相關聯，該倮用者 訊號係關於一特定的延伸密碼，如僅該所欲之使用者訊 號，關於該特定的延伸密碼係被增加於當其他使用者之其 他訊號未被增加之時。 該延伸密碼之每一個值為所知的一晶片，且具有一晶 片速率，其同於或更快於該資料速率。該晶片速率與該次 頻道資料速率之比值係為該延伸參數。 為了延伸該資料訊號之值之可能範圍，一符號被用以 代表超過兩個二進位的值。三進位與四進位符號各自具有 三個與四個值。符號的概念使得資訊的等級更大，係由於 每一符號之位元内容指定一特定的脈衝形狀。端視符號的 數目，存在特定的脈衝或波形之相等數目。於該來源之資 訊被轉換至符號，其被調整與傳輸經由該次頻道已於該終 點解調。 於一CDMA系統之該延伸密碼被選以最小化介於所欲之 次頻道與所有其他次頻道之間之干擾。所以，用以解調該 所欲之次頻道之標準方法以被用以處理所有其他次頻道為 干擾，類似於干擾，其顯示其自身於該通訊媒體中。被設

第7頁 1221707 五、發明說明（3) 計用於此程序之接收器為單一使用者，合適的濾器以及 RAKE接收器。 由於不同的次頻道會稍微干擾彼此，另一個方法為解 調所有次頻道於一接收器。該接收器可藉由並聯其中之一 執行一解碼演算，以接收一次傳輸的所有使用者。此思想 體系即為多使用者偵測。多使用者偵測可提供一重要的成 果改良勝於單一使用者接收器。 請參閱第三圖，其為一習知利用多使用者偵測之CDMA 接收器之系統方塊圖。熟知此技藝之人士了解該接收器可 包括該功能如無線電傳輸頻率或r f下轉換以及相關之過濾 於無線電傳輸頻率頻道，類比-數位轉換，或光訊號解碼 於一特定的通訊媒體。該接收器之輸出係一處理過的訊 號，為類比或數位，包含耦合的所有活化的次頻道之延伸 訊號。該多使用者偵測執行多使用者偵測以及輸出複數個 訊號，對應於每一活化的次頻道。所有或一些次頻道之總 數可能被處理。 最理想的多使用者偵測為加強計算的裝置，可進行很 多複雜的數學運算，而因此難以經濟地執行。為了將支出 最小化，次理想的多使用者偵測如線性的偵測器與並聯干 擾消除或已發展的P I C接收器，需要較不複雜的運算以包 含接近最理想的偵測器的表現。線性的偵測器包含解關聯 f ，最小的平均平方差（MMSE偵測器），強迫歸零塊組線性 均衡器（ZF-BLEs)以及其相似物。PIC接收器通常被設計， 為多階段反覆接收器，且以軟決定（SD )或硬決定（HD )為~基

第8頁 1221707 五、發明說明（4) 礎。 習知的線性的偵測器用於同步的或異步的CDMA通訊之 系統方塊圖，如第四圖所示。自通訊媒體特定的接收器 (如第三圖中所示）輸出之資料耦合至一次頻道評價器，其 評價傳輸於一個別的次頻道中每一符號之脈衝響應。該線 性的偵測器利用脈衝響應隨著次頻道的延伸密碼做評價， 以解調次頻道的資料。該資料被輸出至個別使用者之資料 處理組塊。 為了在物理系統中影響K次頻道使用者之並聯偵測， 線性多使用者偵測方法被執行為固定的柵門陣列，微處理 器，數位訊號處理器（DSP)以及其他相似物。固定的邏輯 系統當微處理器驅動系統提供編製程序的彈性時，可允許 更大的系統速度。任一用於多使用者偵測之工具執行一 | 學運算之序列。為了描述該功能，下列變數典型地定義一 線性的多使用者偵測器之結構與運算： κ =使用者總數/系統中活化的傳輸者

Nc= —資料組塊中晶片的數目。晶片數目之需要係由於隨 著延伸參數的變化，此數目對所有使用者是共通的測量。 對於同步CDMA的例子，來自具有最大延伸參數使用者之符 號可能由一資料組塊所組成。所以，Ne可以被減少至與最 大的延伸參數相等。 W =晶片中該通訊頻道脈衝響應長度。此通常為該系統之一 預先決定之參數。 Q(k)=使用者K之延伸參數。該延伸參數係等於晶片之數

1221707 五、發明說明（5) 目，其被用於延伸使用者資料之一符號。一系統預先知道 該延伸參數，而不需要自所接收之資料作評價。

Ns(k)二使用者K所送出之符號數目。Ns(k) = Nc/ Q(k) i NST= S Ns(k) =送出符號之總數。

d(k)=使用者送出的資料（資訊）。該資料係以向量的形式表 示，其中一向量係藉由下標變量下標之一資料之矩陣。為 了隨後向量與矩陣運算之目的，所有向量被定義為行向 量。d(k)之nth元素為藉由kth使用者傳輸之nth符號。 h(k)=藉由使用者k以向量呈現之次頻道之脈衝響應。此量 需要被評價於該接收器。次頻道脈衝響應之接收器評價被 稱為h(k)。向量h(k)之元素為典型的複數，其代表可藉由次 頻道傳入的振，幅與相位差。 之 v(k)=使用者k的延伸密碼，以向量表示。為了多使用者偵 測的目的，有用的是包含延伸密碼片段的向量，其延伸一 特定的符號。所以，該向量V(k，n)被定義為該延伸密碼，其 被用已延伸該kth使用者傳輸之nth符號。數學上地，其被 定義為 Ι/Ιί,η): vjk)之於（n-l)Q(k)+l$ i Q⑴以及（ 於所有的i ，其中i係向量元素的下標。

r(k)= 一向量其代表使用者的資料，藉由該延伸密碼v(k)延 伸，且經由使用者之次頻道h(k)傳輸。該向量r(k)代表當一 組資料到達時，執行的頻道觀察資料。該向量r(k)之ith元 素可被定義為：

第10頁 1221707 五、發明說明（6)

N)k) . W ι ά μ 方程式1 於接收器接收之訊號包含所有使用者訊號r(k)加雜訊。所 以 我們可以定義該接收的資料向量r如下 方程式2 r = ^ r(k) + η k=l 方程式（2 )中該向量η代表藉由通訊頻道傳入之雜訊。 第五圖係習知線性的多使用者偵測器之一系統與方法。該 被評價的次頻道脈衝響應向量h(k)以及該延伸密碼v(k)被用 以為每一使用者k產生一系統傳輸響應矩陣。一矩陣係一 組數字藉由兩個下標變數下標。該矩陣係被排於一矩形格 子中，以第一下標變數為列指數且第二下標變數為行指 數。 使用者k之一系統傳輸響應矩陣被典型地代表為A(k)。 該第ith列，第nth行元素代表Ai，n(k)且被定義為： } = Σ h[k)v(k^n) 方程式3 J ι 一 j + 1 j = 1 矩陣A(k)的每一行相當於在關注期間藉由使用者k傳送出之 進一步特定符號之一合適的過濾響應。請返回參考第五 圖，該接收的資料r係符合所有使用者之延伸密碼之耦合 以及次頻道脈衝響應。所以，A(k)包含符合過濾響應之Ns (k )。A(k)的行如下所示

1221707 五、發明說明（7) A.⑷ 0 0 0 其中每一向量bn(k)具有的因次為 Q⑴ + W -1 且藉由下列方程式自矩陣A n ( k )的頂部抵銷 i(k) (η - 1 方程式4 方程式5 方程式6 由於延伸密碼非循環符號數次；bi ( k )关b』·（ k )而i关j。一向 之元素其可為非零的值係指該向量之支撐。所以，bi ( k )係 An(k)之支撐。 二旦每一使用者的一系統傳輸矩陣產生，一總系統傳 輸響應矩陣代表為A其產生係藉由連接所有使用者之該系 統傳輸矩陣，如下所示： A= 〔 A(1)，…，A(k)，…，Α(κ)〕 方程式7 根據先前技藝該調整技術，h(k)之元素可為複數。而後， 非零元素的A可為複數。 根據方程式4，5，6，與7所組合的一舉例之總系統傳輸響 應矩陣A於一先前技藝多使用者偵測，係為： 量

第12頁 1221707 五、發明說明（8) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 υ2,5 fc(1) ^3.3 0 0 0 0 0 0 0 0 °3A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 z>(1> υ3.5 0 0 0 0 bS 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 咕) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 咕 Hl,l 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 A(I) 方程式8 對於2個使用者（k )，一資料組（Nc = 1 6 )具有1 6個晶 片，頻道脈衝響應長度4 (W“）以及第一使用者一延伸參數 2(Q(2) = 4)。在總系統傳輸響應矩陣A結式中，bn,i(k)代表該 耦合系統的ith元素以及該kth使用者的nth符號之頻道響應。 該接收的資料r之處理係利用總系統傳輸響應矩陣A ’其代 表相匹配過濾器響應之儲存，以產生一相匹配過濾器器輸

第13頁 1221707 五、發明說明（9) 出之向量，其代表符號為y。該相匹配過濾器運算被定為 y = AHr 方程式9 該矩陣AH代表該矩陣A之H e r m i t i a η (或複雜的）移項。 該Herm i t i an移項被定義為V ，其中上方橫槓代表一複 數之共軛運算。該相匹配過濾器器輸出隨後乘以一接收器 結構0之倒數。該接收器結構0代表為分每一種線性接收之 處理。其係得自該系統傳輸矩陣A。 該強迫歸零組線均衡器（ZF-BLE)接收器係一線性接收 器，其具有一標的矩陣指定為0 = AHA。該最小的平均平 方差組線均衡器（MMSE-BLE)接收器係一線性接收器，其具 有一標的矩陣指定為0 = AHA + o2I ，其中〇2係存在於該接收 資料向量r之每一符號雜訊之變異，且I為所知的同一矩 陣。一同一矩陣係正方形的，且在其主要對角線與其他各 處係與1對稱。該同一矩陣的大小之選擇係以便於根據線 性代數原則進行加法運算。 對於一解關聯器（解關聯之接收器），矩陣A係藉由忽 略該頻道響應h(k)做簡化，只考慮該延伸密碼及其交叉關 聯（干擾）特性。一交叉關聯矩陣，通常係指R常被建構作 為解關聯器型式之接收器。此矩陣可藉由上述A (即每一次-頻道之頻道響應係一脈衝）假設W=1及hi(k) = l而建構之。於 是該交叉關聯矩陣R為ZF-BLE接收器所定義之接收器結構 0。一解關聯器常被作為一更複雜多使用者偵測接收器之 次處理。一旦該標的矩陣產生，該多使用者偵測器將倒等

第14頁 1221707 五、發明說明（ίο) 該定義為之矩陣。 該標的矩陣之倒數隨後被乘以該相匹配過濾器器輸出 向量y，以產生該資料向量d之預測，其中預測的d= Ο-iy。 該標的矩陣之倒數係一複雜的大量運算過程。進行此過程 所需的運算數目增加如該矩陣0大小的三次方。對於大多 數不同步的C D Μ A接收器，0的大小係非常大，其使得倒轉 的過程不可實行。利用直現代數的技術減少令標的矩陣倒 轉的複雜度。然而，這些技術對於一些應用可能無法實 行。 不同於線性接收器的是，P I C接收器不倒轉該接收器 結構〇。所以，P I C接收器提供另一選擇，其複雜度低於線 性多使用者偵測器。第六圖為一典型習知技藝之P I C接收 器。該接收的資料向量r被輸入至複數個頻道評價器，其 獨立評估每一使用者之次頻道脈衝響應。該次頻道脈衝響 應被輸出至一資料評估與干擾消除處理器，其可平行地評 估所有使用者之該接收資料。該被評估的接收資料被輸出 至次頻道資料處理組，以更進一步處理。 如第七圖所示P I C接收器中所用習知技藝資料評估與 干擾消除過程。該P I C接收器假設每一次頻道組成為L清楚 的訊號路徑，經由該傳輸媒體自一所給的傳輸器至一接收 器。對於每一路徑L，該相對的延緩，振幅與相位於該接 收器被評估，係藉由如第六圖所示之該次頻道評估處理 器。對於該系統中所在之每一使用者K之每一 L清楚的路 徑。所以，一總KL解散佈器被分配於該解散佈器庫。每一

第15頁 1221707 五、發明說明（11) 解散佈器自其各自的使用者之產生接收資料之評估。該L 資料評估同一使用者之次頻道之不同路徑被耦合，以產生 一完全資料評估該傳輸的使用者之資料。如第七圖所示， 同一習知技藝耦合之方法係最大比率耦合（MRC)。其他耦 合存在習知技藝中之數學方法可被利用。該耦合的資料評 估被輸出至一符號產生處理器，其產生評估的符號資訊， 其被輸出至該干擾消除處理器。 每一使用者K之延伸密碼以及介於KL路徑間相對的延 緩，係藉由該干擾消除處理器而被知道。該資訊被用於產 生每一使用者接收路徑（即1，2，3 _"L)之該干擾之評估， 貢獻於另一使用者之L訊號路徑以及相同使用者於L-1路徑 所接收之訊號。該干擾評估自該解散佈器輸出被減掉，其 再次通過該耦合的處理器，以產生接收的資料評估。該接 收的資料評估再次被用以產生修正的干擾評估，其被用以 產生另一組的修正資料評估。理論上，該程序可被無限地 重複。然而，事實上該程序於重複二或三次後終止。 SD-PIC與HD-PIC之區別在於符號產生過程。對於SD-P I C而言，該符號產生過程產生關於該接收的符號決定之 信任資訊，對於HD-PIC而言，該符號產生電路並不對於該 接收的符號產生信任資訊。該差異只關於該接收器之資料 評估單位之内部處理。兩種P I C接收器皆可產生軟與硬的 決定符號評估，以藉由如第六圖所示專用的次頻道資料處 理器作更進一步之處理。如第七圖所示，藉由放置一終輸 出資料符號產生器以產生最終接收器輸出，且不同於該内'

第16頁 1221707 五、發明說明（12) 部的貧料符號產生電路。

存在於該接收的訊號模式中之習知技藝P I C接收器有 一固有的問題。習知技藝P I C接收器假設每一次頻道之組 合為L分離的路徑，其傳輸訊號於該傳輸媒體中。解散佈 與頻道配合之分離（藉何耦合處理器完成）運算為此假設之 結果。然而，藉由此假設所建構之接收器只可修正起因於 延伸序列中之非矩形，更被熟知的是多重存取干擾 (M A I )。其無法修正通訊頻道傳輸過程中，由於這些符號 之時間延伸介於一使用者之不同的符號間之干擾。此訊號 腐化之形成係更被熟知之符號間干擾（I S I )。I S I造成「胖 手指效應」之現象。 該胖手指效應發生於當自同一使用者之兩路徑具有如 此小的相對的時間延緩，以至於該延緩無法藉由該接收器 分辨為兩不同之路徑。該接收器無法自任一路徑評估該資 料，因而影響所有使用者導致接收器不良的運作。 由於所有習知技藝P I C接收器利用L路徑簡化的假 設，以分離該解散佈與耦合運算之頻道，因此需要一 P I C 接收器其使用一線性多使用者偵測器之正確接收訊號模 式。

一並聯干擾消除接收器系統與方法係利用類似用於_ 線性均衡器之接收訊號模式，以減少脈衝響應干擾。組線 性均衡器包含解調接收器，強迫歸零接收器，最小化平均 平方差接收器與其相似物。本案之發明包含干擾計算處理 器回饋迴路，以修正一直接干擾消除器輸出。該m次重複

第17頁 1221707 五、發明說明（13) 過程自一符合過程之輸出符號移除干擾。該P I C接收器利 用不同的組線性均衡器之接收的訊號模式，其不假設組合 幾個不同路徑之每一次頻道。該接收器將每一次頻道之脈 衝響應特性評估為一整體。 因此，本發明之目的在於CDMA介面上，提供接收與解 碼複數個訊號之系統與方法。 本發明之另一目的為提供一 P I C接收器系統與方法， 其具有較高的準確性且所需的運算較少。 該系統與方法之其他目的與優點，為熟知該技藝者於 閱讀本案之較佳實施勵之後，即能輕易了解。

圖示之簡單說明 第一圖係習知技藝多重存取通訊系統之簡單方塊圖。 第二圖係習知技藝CDMA通訊系統之簡單方塊圖。 第三圖係習知技藝CDMA接收器具有多使用者之簡單方 塊圖。 第四圖係習知技藝多使用者偵測器之簡單方塊圖。 第五圖係習知技藝線性多使用者偵測器之方塊圖。 第六圖係習知技藝P I C接收器之系統方塊圖。 第七圖係習知技藝P I C資料評估與干擾消除處理器之 系統方塊圖。

第八圖係本案之一 p I C接收器之系統方塊圖。 第九圖係本案之線性軟決定P I C接收器之系統方塊 圖。 第十圖係本案之線性硬決定P I c接收器之系統方塊

第18頁 1221707 五、發明說明（14) 圖。 第十一圖係本案之非線性軟決定P I C接收器之系統方 塊圖。 本案之實施例說明之元件符號請參考圖示。

請參閱第八圖，本發明之並聯干擾消除接收器1 7在一 般CDMA頻道中於接收後偵測複數個使用者傳輸。該接收器 1 7包含一輸入1 9以自使用者k輸入資料，傳輸於一時間組 之形式，包含一輸入向量r含有自每一使用者之次頻道之 耦合資料，一頻道評估處理器2 1以推導每一使用者之個別 脈衝響應評估h(k)，以及組合響應矩陣A總系統，一資料評 估與干擾消除器23，以產生無干擾使用者資料d(k)以及7 輸出2 5，以自接收頻道資料r輸出每一使用者k之使用i 資料d(k)，於輸出向量之形式。該並聯干擾消除接收器1 7 包含複數個處理器，其具有附帶的記憶體，可執行各種向 量與矩陣之運算。另一實施例可完成本發明1 7利用固定的 閘陣列與DSPs執行各種處理器的功能。使用者k之總數與 每一使用者之延伸參數，2，3 ···!()，係為所知的 priori ，藉由教導傳輸或藉由預先負載於該PIC接收器17 中 〇

在解調之後，該接收的訊號r為輸入1 9至頻道評估處 理器2 1 ，其中個別k次頻道脈衝響應評估被模擬為2 7如向 量h(k)，以修正符號間干擾（ISI )，其係由次頻道之自有符 號所造成，以及由所有接收的資料訊號之其他使用者之次 頻道符號所造成的MAI。該個別k次頻道脈衝響應評估h(k)

第19頁 1221707 五、發明說明（15) 憶 被輸入至第一記憶體2 9，其中其與相同使用者之延伸密碼 (方程式3 )耦合，產生該使用者之一系統傳輸響應評估矩 • An(k)。每一統傳輸響應評估矩陣An(k)被輸出至一第二記 體3 1 ，其中一總系統傳輸響應矩陣A被組合。該總系統傳 輸響應矩陣A包含所有系統傳輸脈衝響應評估矩，An(k)(方 程式7 )。該總系統傳輸響應矩陣A包含聯合資訊係關於利 用中的所有次頻道藉由活化的傳輸器，且包含任何可能交 叉頻道之資訊，與在所接收的資料訊號r中之訊號間之干 擾。 該總系統傳輸響應矩陣A被輸出至該資料偵測與干擾 消除器2 3，其基於該接收資料向量r，運算傳輸資料之一 評估。該資料偵測處理器2 3評估次頻道資料符號，且輸出 一接收的資料向量d(k)至次頻道處理單位33!，3 32，3 33，… 3 3 κ例如插入者，V i t e r b i譯碼器及其相似物。 該資料偵測與干擾消除器2 3如第九圖所示。該資料偵 測處理器2 3係包含一相匹配過濾器器3 5 ，其相匹配過濾器 器該輸入1 9資料向量r產生相匹配過濾器器輸出y之向量， 一加法器3 7用以自該相匹配過濾器器3 5輸出y移除回饋干 擾c，一直接干擾消除器38用以獲得該使用者資料d(k)之評 估，一重複計數器/轉換器4 1 ，一回饋干擾處理器4 3，以 及一符號產生器45用以自該評估的使用者資料d(k)組合符 號。 為了得到自該耦合的使用者資料r 一特定使用者之使 用者資料d(k)，該使用者資料r必須利用一相匹配過濾器器

第20頁 1221707 五、發明說明（16) 3 5或其相似物過濾。此技藝之中的一學問為一相匹配過濾 器器3 5需要一響應特性，其元素該延伸脈衝形狀與該使用 者之次頻道脈衝響應之耦合之複雜共軛數，以在傳輸前產 生一具有代表程度的訊號之輸出。訊號r輸入1 9至該過濾 器3 5，其不符合所給的響應特性產生一較低的輸出。 該相匹配過濾器器3 5相似於由線性多使用者接收器執 行的符合過濾運算。該相匹配過濾器器3 5運算如方程式9 所描述，不像習知技藝並聯干擾消除接收器之該延伸運 算。該輸入使用者資料r符合該延伸密碼v(k)與每一特定次 頻道k之該次頻道脈衝響應h(k)。該相匹配過濾器器35輸出 向量y之每一元素係於該傳輸的資料向量d中之對應的符號 之一第一粗略評估。 該總系統傳輸響應矩陣A提供該相匹配過濾器器3 5之 該響應特性。該總系統傳輸響應矩陣A之每一行係為一向 量，其代表一特定符號之響應特性。該接收的資料向量r 被輸入至該相匹配過濾器器3 5，其中其符合自該總系統傳 輸響應矩陣A之每一響應特性，以產生該相匹配過濾器器 輸出向量y。輸出向量y之每一元素相當於由所給的一使用 者傳輸之進一步特定符號之初步評估。 該相匹配過濾器器3 5輸出向量y被輸入至該直接干擾 消除器3 9。該直接干擾消除器3 9完成一部份干擾消除運算 於該相匹配過濾器器3 5輸出向量y。該運算可能為進位運 算或更複雜的運算。該一部份干擾消除向量y被輸出如資 料符號評估d，且經由一重複/計數器轉換4 1 a被輸入至該

第21頁 1221707 五、發明說明（17) 回饋干擾處理器43。 該回饋干擾處理器4 3利用直接干擾消除器3 9輸出評估 d，以達到干擾評估輸出如一向量c，其未藉由該直接干擾 消除器3 9先被刪除。該干擾評估c自該相匹配過濾器器3 5 輸出向量y被減去。該結果z為該相匹配過濾器器3 5輸出向 量y減去該干擾評估c。該重複的干擾減少過程可被重複m 次，端視於所欲之訊號修正程度。在m次重複之後，該干 擾自該相匹配過濾器器3 5被移除，且該重複/計數器轉換 4 1被轉動4 1 b輸出d於最終輸出符號產生4 5。 該直接干擾消除器3 9 /回饋干擾處理器4 3之運算負回 饋控制迴路如第九圖所示，代表一 m次重複接收器。例 如，若m = 2，該P I C接收器1 7已重複該消除程序兩次。由回 饋干擾處理器4 3之干擾向量輸出c (m )以及由該直接干擾消 除器3 9之符號評估向量輸出d ( m )，，對於mth重複， 方程式1 0 d(m) = S(y-c(m)) 以及 方程式1 1 c(m)=r5(m-l) 其中該直接干擾消除器3 9執行該相匹配過濾器器輸出 向量y乘以一矩陣S，以及該回饋干擾處理器4 3執行該符號

第22頁 1221707 五、發明說明（18) 評估d乘以一矩陣T。d ( m )之初始條件為零。熟知此技藝之 人士可了解其他初始條件可被選擇，而不影響該系統之運 算。 在最後m次重複之後，該直接干擾消除器3 9之輸出為 該向量d ( m )。如習知技藝並聯干擾消除接收器，此輸出之 處理係藉由該最終輸出符號產生器4 5 ，其產生硬或軟決定 資訊於該輸出符號評估，端視於該系統之需要。 端視於本發明1 7執行之重複m數目，該資料評估之輸 出與干擾消除器d ( m )可被寫為 d(m) = (ST+ ITlSy + (~iyn(ST)m+l(ST+I^Sy 方程式 1 2 其中該穩定態響應為 方程式1 3 方程式1 4 dss=(ST+iylSy 且暫時的響應為 dXm) = {^)n\ST)^\ST+ir1^ 當重複數目增加時，若該暫時響應接近零該P I C接收 器1 7收斂至該穩定態響應。當此發生時，該接收器1 7收斂 至穩定態如方程式1 3所描述，其被解釋於A . R e z n i k之技 術論文，題目為新種類的PIC多使用者接收器及其與ZF-

第23頁 1221707 五、發明說明（19). BLE與MMSE-BLE多使用者接收器之關係，該參考資枓為 1999 年10 月19 曰IterDigital Communication Corporation之内咅P報告° 習知技藝線性接收器如ZF-BLE，MMSE-BLE及其他與解 關係器之穩定態響應被定義為 — 一广 d — Oy 方程式15 其中0係標的矩陣。

請返回參照方程式1 3與1 5 ;若矩陣s與T被選擇，則 (ST + I)-1S = 0-1，且若方程式^與^中定義之接收器17 收敛，、其將收敛至接收器結構〇所定義之該線性接收器。 線性代數必須為為了使（ST + I )-ls = 〇-!，矩陣s，τ與〇必 須滿足以下之定義：

T S· 方程式1 6. 方程式1 6劃分接收器姓 是為了轉化該接收;i: 至兩個個別的矩陣τ與3-1，並非 43 ^矩陣S(矩陣”之二^3/矩陣Τ定義該回饋干擾處理器 發明17於該回饋迴路中]轉）、定義該直接干擾消除器39。本

陣乘法重置該矩陣〇之如以另一矩陣^1之倒轉與一系列矩 1丨』轉。 本發明1 7之一優點去 始接收器結構0。例如，、咸矩陣S-1之轉化複雜度低於該原 ’矩陣S-1可為一對角線矩陣（只在主

第24頁 1221707 五、發明說明（20) 要對角線有非零輸入之矩陣）。一對角線矩陣之倒轉只牽 涉在主要對角線中每一個別元素之倒轉。 再者，為了改善該PIC1 7之表現，該矩陣T之主要對角 線應包含所有的零。如A. Reznik之參考文章中所示及所 描述者。 方程式16所耦合矩陣T與S之兩公式，一普遍的PIC接 收器之進一步特殊形式被產生。一接收器結構0所提之一 線性接收器，矩陣S被定義為 S'1 = d i ag ( 0 ) 方程式17 其中diag(X)定義一矩陣，其中該主要對角線之輸入等於X 之主要對角線輸入，且該矩陣之所有其他元素等零。利用 方程式1 6解矩陣T產生 T二0 - S — 1 方程式18 由於該直接干擾消除器3 9執行z ( m )乘以矩陣S (其為 d i a g ( 0 )之倒轉），該消除器3 9執行該向量z ( m )之每一個別 元素之進位。d ( m )之矩陣乘以矩陣T於該回饋干擾處理器 4 3，計算出該干擾元素。包含此結構之接收器係指一具有 完全干擾消除於該回饋或一 P I C - f I接收器之並聯干擾消除 接收器。 對於一需要強迫歸零機制之系統而言，該接收器必須

第25頁 1221707 五、發明說明（21) 收斂至該Z F - B L E線性接收器。本發明1 7之Z F - P I C - f I利用 ZF -BLE接收器結構0 = ΑΗΑ °所以，矩陣S與T被定義為 S — 1 = diag(AHA) 方程式19以及 T = AHA - diag(AHA) 方程式 20 對於需要一最小平均平方差接收機制之一系統而言， 該接收器必須收斂至該MMSE-BLE線性接收器。本發明1 7之

MMSE-PIC-Π接收器利用該MMSE-BLE接收器結構〇= ahA + σ2Ι。所以，矩陣S與T被定義為 S'1 = diag(AHA) + σ2Ι 方程式 21 以及 T = AHA - diag(AHA) 方程式 22 對於需要一解關聯接收器之一系統而言，總系統響應 矩陣A其被組合於頻道評估器處理器2丨中，係被組合為忽 視該頻道效應之一交叉關聯矩陣。該接收器之結構同於之 前所敘述之該Z F - P I C - f I結構，但使用該a矩陣之修飾版 本0 熟知此技藝之人士可了解其他具有在回饋迴路中 (P I C - f I接收器）具有完全干擾消除之p丨c接收器之建構， 可利，該系統與本發明1 7之方法，耦合所有已存在的線性 接收器模式。該兩個線性接收器模式ZF —BLE與隨3£：已如實 施例中所不範者。利用本發明丨7之方法，一線性接收器被 優先選擇以決定收斂。 本發明1 7之另一實施例，其利用相同的系統結構2 3將

第26頁 1221707 五、發明說明（22) 内部符號干擾（I S I )之消除委託給該直接干擾消除器'3 9。 該回饋干擾處理器4 3被用以消除多重存取干擾,（M A I )。此 實施例係指具有直接I S I消除（P I C-d I S I )之一並聯干擾消 除器。如A· Reznik之參可文章中所述，此方法較PIC-fl 更為複雜，但可提供改善其表現。 對於一需要強迫歸零機制之系統而言，該接收器必須 收斂至一ZF-BLE線性接收器。利用本發明17之該系統與方 法，該接收器係指一ZF-PIC-dlSI接收器，其S與T矩陣被 定義為

0

^(k)H ^(k) 方程式2 3以及 0

V T = AHA - S_1 . 方程式 2 4

對於需要一最小平均平方差接收機制之一系統而言，該接 收器必須收斂至該MMSE-BLE線性接收器。利用本發明1 7之 系統與方法，該接收器係指一MMSE-PIC-dISI接收器，其 具有之S與T矩陣被定義為

第27頁 1221707 五、發明說明（23) s 一 0 \ ^(k)H ^(k) 0 ^(K) + a21 方程式2 5以及 T - AHA -S'1 + σ2Ι 方程式26

對於需要一解關聯器接收器之一系統而言，總系統響 應矩陣Α其被組合於該頻道評估器處理器2 1中，係被組合 於一忽視該頻道效應之交叉關聯矩陣中。該接收器之結構 同於之前所敘述之該Z F - P I C _ d I S I結構，但使用該A矩陣之 修飾版本。 其他具有直接I S I消除之P I C接收器之建構，係利用本 發明1 7之系統與方法耦合已存在之線性接收器模式。該兩 個線性接收器模式ZF-BLE與MMSE已如實施例中該PIC-dlSI 接收器結構所示。如該P I C- fl接收器中，一線性接收器被 優先選擇以決定收斂。

如上所述之接收器當干擾的程度低時可收斂良好。多 重存取系統如具有精確電源控制之UMTS第三代寬頻CDMA之 頻率分配雙工（F D D )，顯示出低干擾程度。如之前所描

第28頁 1221707 五、發明說明（24) 述，本發明1 7並不侷限於所描述之接收器。矩陣S與T之任 何選擇可提供一可實行的接收器結構。如一接收器結構 0，方程式1 6定義接收器結構之任何數目，其收斂至該接 收器結構0所定義之一線性接收器。S與T之不同選擇對於 一所欲接收器之複雜度與表現之不同選擇。當開發該直接 干擾消除器3 9之表現如該P I C-d I S I接收器時，可得到較好 的接收器1 7之表現。然而，該直接干擾消除器3 9之更好的 表現，需要計算一更複雜矩陣之倒轉，以增加該接收器之 複雜度。其可藉由設定該矩陣T至0達成。該結果為習知技 藝線性接收器模式，其必須倒轉該接收器結構0。 以上為對於線性軟決定並聯干擾消除接收器之描述。 硬決定並聯干擾消除接收器4 7，可藉由增加一符號產生器 至形成硬決定4 9之該回饋路徑，於該符號評估d ( m )而得如 第十圖中所示。非線性軟決定並聯干擾消除接收器5 1可藉 由以非線性軟決定符號產生器5 3置換該硬符號產生器4 9， 如第十一圖所示。 雖然本發明已經由較佳實施例所描述，但在如申請專 利範圍中本發明範圍内之其他變化，為熟知此技藝之人士 所能理解。

第29頁 1221707 圖式簡單說明 1 7 :接收器 1 9 :輸入 2 1 :頻道評估處理器 2 3 :干擾消除器 25 :輸出 2 9 ··第一記憶體 31 :第二記憶體 33i，332，333，·，·33κ :次頻道處理 3 5 :相匹配過濾器器 3 7 :加法器 3 8 :直接干擾消除器 4 1 :重複計數器/轉換器 4 1 a :重複/計數器轉換 4 3 ··回饋干擾處理器 4 5 :符號產生器 4 7、5 1 :干擾消除接收器 4 9 :硬符號產生器 5 3 :決定符號產生器

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Claims (1)

1221707 六、申請專利範圍 1 · 一種接收利用一無線分碼多重存取（CDMA )格式進行傳 輸之複數通訊訊號之方法，其中，各個接收通訊訊號之一 通道響應係評估得到、一系統響應矩陣係利用程式碼及該 等接收通訊訊號之頻道響應加以建立、一目標矩陣係利用 該系統響應矩陣加以產生、且該等接收通訊訊號係匹配過 濾以產生一第一輸入，該方法係包括： a ·利用一干擾消除矩陣處理該第一輸入，藉以產生該等接 收通訊訊號之一第一組符號； b ·利用一回饋干擾建立矩陣處理該第一組產生符號，藉以 產生回饋干擾，其中，加入該干擾消除矩陣之一反矩陣之 談回饋矩陣係等於該目標矩陣； c ·從該匹配過濾步驟之一結果中減去該回饋干擾，藉以產 生一次一輸入；以及 d ·利用該干擾消除矩陣處理該次一輸入，藉以產生該等通 訊訊號之一次一組符號。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括：利用該次 一組產生符號做為該第一組產生符號，交替重覆步驟 (b) 、 （c) 、 （d) ° 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該干擾消除 矩陣係該目標矩陣之一對角矩陣。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該目標矩陣 係AHA，其中，A係該系統響應矩陣。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該目標矩陣 係ΑΗΑ + σ 21 ，其中，A係該系統響應矩陣、σ 2係一雜訊變異

第31頁 1221707 六、申請專利範圍 數、且I係一單位矩陣。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該匹配過濾 步驟係該系統響應矩陣之一複數共軛轉置乘以該等搔收信 號。 7 · —種接收器，用以接收複數通訊訊號，其中，該等通訊 訊號係利用一分碼多重存取（CDMA )格式進行傳輸、一通 道評估器係評估各個接收通訊訊號之一通道響應、一系統 響應矩陣係利用程式碼及該等接收通訊訊號之通道響應以 建立、一目標矩陣係利用該系統響應矩陣以產生、一匹配 過濾器係匹配過濾該等接收通訊訊號，該接收器係包括： 一直接干擾消除器，具有一輸入，其係配置以接收該匹配 過濾器之一輸出及一減法器之一輸出、並利用一干擾消除 矩陣以處理其輸入； 一回饋干擾計算方塊，其係利用一回饋建立矩陣以處理該 直接干擾消除器之一輸出，其中，加入該干擾消除矩陣之 一反矩陣之該回饋矩陣係等於該目標矩陣；以及 該減法器，用以從該匹配過濾器之一輸出中減去該回饋干 擾計算方塊之一輸出。 8. 如申請專利範圍第7項所述之接收器，其中，該直接干 擾消除器之輸出係產生該等接收通訊訊號之軟決定符號。 9. 如申請專利範圍第8項所述之接收器，更包括··一硬決 定符號產生單元，用以接收該直接干擾控制器之輸出、並 輸入硬符號至該回饋干擾計算方塊。 1 0.如申請專利範圍第7項所述之接收器，其中，該干擾消

第32頁 1221707 六、申請專利範圍 除矩陣係該目標矩陣之一對角矩陣。 1 1 .如申請專利範圍第7項所述之接收器，其中，該目標矩 陣係AHA，其中，A係該系統響應矩陣。 1 2.如申請專利範圍第7項所述之接收器，其中，該目標矩 陣係ΑΗΑ + σ2Ι ，其中，A係該系統響應矩陣、σ2係一雜訊變 異數、且I係一單位矩陣。

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