TWI237455B

TWI237455B - Multiuser detector for variable spreading factors

Info

Publication number: TWI237455B
Application number: TW092116024A
Authority: TW
Inventors: Younglok Kim; Jung-Lin Pan; Ariela Zeira; Alexander Reznik
Original assignee: Interdigital Tech Corp
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-08-01
Also published as: WO2003107688A2; DE60307282T2; US20030021249A1; EP1525696A2; CN1663160B; ES2270098T3; WO2003107688A3; AU2003248665A1; US20040165567A1; KR20050096205A; KR20050013580A; AU2003248665A8; TWI318828B; JP2005530424A; KR100959325B1; TW200718046A; KR100630861B1; EP1525696A4; JP4083740B2; TWI342680B

Description

1237455 五、發明說明（1) --- 背景本發明大致卜曰是，本發明η 疋關於同±展開因素（spr二夕使用時接收方法。 1 n g ί 信媒ί ^ i ί通信系統允域網：二中或接收資訊線通信i二中二網路線: 丁、、，兄用的空翁八一種習知的多重=面媒介被稱為-通信：ί取取’或FDMA，分日夺夕1 ° 取或CSMA，分碼多存 v 7夏存取過一位使用者對相同的通 α被混合使用’產生多重三代W-CDMA標準的分時雙組合。一種習知CDMA通信系一種通信技術，其藉由^ 資料而將資料以展開的頻輸。將被傳輸的資料訊^ 頻帶上之數千赫茲的頻1 頻道使用。對每一子頻^ 如所示，一預定頻^ 多重存取數位通信系統。尤其者偵測器系統以及來自具有不 actor)之多使用者之資料的同許複數個使用者存取相同的通。此媒體可能包含，例如，區 ’傳統電話系統中的銅線，或無〇通信系統表示於圖一。此通信通信技術，例如分頻多重存取，或TDMA，載體感測多重存或CDMA以及其它技術，允許超信媒介進行存取。這些技術可存取方法的混合變化。例如第工或TDD模式即是丁DMA與CDMA的統的範例表示於圖二。CDMA是一擬似雜訊碼調變將被傳輸的道（spread spectrum，展頻）傳可能僅具有分佈在數百萬赫兹。此通信頻道同時由K個獨立子，所有其它子頻道呈現干擾。的單一子頻道與一獨特的展開

1237455 五、發明說明（2) 碼（s p r e a d i n g c 〇 d e )混合’該展開碼重覆由一寬頻，擬 iik # IfL (pseudo-noise, P N )序歹1J產生器所產生之一予頁定的形態（pat tern)。這些獨特的使用者展開碼通常互相擬似垂直，因此展開碼之間的交又相關（€^〇33-correlation)接近0 ° —資料訊號被以產生一數位展頻訊號之PN序列調變。一載體訊號隨後被以該數位展頻訊號調變並依傳輸媒體而被傳輸。一接收器解調變抽取該數位展頻§fL號之傳輸。该被傳輸的訊號在與匹配p N序列相關之後被重新產生。當展開碼互相垂直的時候，被接收的"5虎可以和關於特定展開碼之一特定使用者訊號相關’因此僅有與特定展開碼相關的想要的使用者訊號被加強’而所有其它使用者的其它訊號則未被加強。展開碼的每一個數值被稱為一碼片（C h i P )，並具有與資料速率相同或較大之一碼片速率。碼片速率與子頻道資料速率之間的速率即是展開因素（s P r e a d i n g factor) ° 為擴大資料訊號數值的可能範圍，一符元（S y m b 〇 1 ) 被用以代表大於二個的數位值。三及四數值分別使用三元與四元付兀。付兀的概念允許貧訊的較大等級 (degree)，因為每一符元的位元内容指示一獨特的脈衝形狀。依所使用的符元而定，存在相同數目的獨特脈或波形。在來源的資訊被轉換為符元，而符元被調變經由子頻道被傳輸以便在終點被解調變。 w CDMA系統中的展開碼被選擇以使一想要孜頻道與所

1237455 五、發明說明（3) 有其它子頻道之機的干擾為最小。因此，解調變所欲之子頻道的標準方法是叫所有其它子頻道視為干擾，類似顯示其本身在通信媒介中的干擾。為此程序所設計的接收器是單一使用者，匹配的濾波器及RAKE接收器。因為不同的子頻道確實多少干擾其它子頻道，另一種方法是在接收器解調變所有的子頻道。接收器可以藉由平行執行每一子頻道的解碼演算法而聽從所有一次傳輸的使用者。此概念被稱為多使用者偵測。多使用者偵測可以提供單一使用者接收器方面重要的性能改善。參照圖三，其表示習知使用多使者偵測器之CDMA接收器的系統方塊圖。此接收器可以包括此種功能，例如射頻或R F下降轉換及射頻頻道之相關的過濾，類比至數位轉換或特定通信媒介之光訊號解調變。接收器的輸出是一種處理的訊號，類比或數位，包含所有主動 (a c t i ve )子頻道之組合的展開訊號。多使用者偵測器執行多使用者偵測並輸出對應每一主動子頻道之複數個訊號。所有或比總數目小的數目的子頻道可被處理。理想的多使用者偵測器是執行數種複數個（complex) 算術運算的加強計算裝置，因此難以有經濟效益地實施。為使成本最少，次理想的多使用者偵測器，例如線性偵測器，已被發展，在折衷接近理想偵測器性能的情況下需要較少的計算複雜度。線性偵測器包括解相關器，最小均方誤差或ΜMSE偵測器，及0強迫區塊線性等化器或ZF-BLEs 。

1237455 五、發明說明（4) 圖四表示一種同步或非同步CDMA通信用之習知線性多使用者偵測器。來自通信媒體特定接收器之資料輸出 (如圖三所示）被耦合至用以評估個別子頻道中之每一被傳輸符元之脈衝響應之子頻道評估器。線性偵測器使用脈衝響應及一子頻道評估展開碼以解調變每一子頻道的資料。此資料被輸出至個別使用者之子頻道資料處理區塊。為了在實體系統中作用K子頻道使用者之平行偵測，線性多使用者偵測器方法被執行，如同固定的閘振列，微處理器，數位訊號處理器或D SP s及類似者。固定邏輯系統允許較大的系統速度，而微處理器導向系統提供程式化的彈性。負責多使用者偵測器之每一實施執行一連串算術運算。為描述此功能，以下的變數通常定義線性多使用者偵測器之結構及運算： K = 系統中主動的使用者/傳輸器的總數 N c = —資料區塊中的碼片數目。碼片數目是需要的，因為具有變化的展開因素，此數目對所有使用者是測量的共同點。 W = 碼片中通信頻道脈衝響應長度。這通常是系統之預定的參數。 Q(k)= 使用者k的展開因素。此展開因素等於用以展開使用者資料之一符元的碼片數目。系統預先知道此展開因素且不需要從接收的資料中評估它們。

1237455 五、發明說明（5)

Ns(k)二由使用者k所傳送的符元數目。Ns⑴二Nc/ Q(k)。 k N sT = Σ N s(k)= 符元傳送的全部數目。 k=l d(k)- 由使用者k傳送的資料（資訊）。資料以向量的形式呈現，其中一向量為由一單一索引變數所指示的資料矩陣。為其所遵循之向量及矩陣運算的目的，所有的向量被定義為行向量。d(k)的第nth元素是由kth使用者所傳輸的 nth符元。

h(k) =被表示為一向量之使用者所經驗之子頻道的脈衝響應。此量需要在接收器被評估。子頻道脈衝響應之接收器評估被稱為h(k)。向量的元素h(k) —般是複數個，其具有由子頻道導入之振幅及相位變數。 u (k)=使用者k的展開碼，以向量表示。為線性多使用者偵測之目的，考慮包含展開一特定符元之展開碼之區段的向量是有用的。因此，向量v(k，n)被定義為用以展開由 kth使用者所傳送之nth符元的展開碼。以數學而言，其被定義為

Vi(k，n) = vi ⑴，對於（n-l)Q(k)+l #1 # nQ(k)，以及0 對所有其它i ，其中i是向量元素的索引。

r (k)= 代表使用者k資料，由展開序列v (k)所展開並經由該使者子頻道h (k)所傳輸。向量r (k)代表當一資料區塊到達時在週期時間期間的頻道觀察。向量r (k)的第ith元素可被定義為

第10頁 1237455 五、發明說明（6) 程式1 在接收器所接收之訊號包括所有使用者訊號r (k)加雜訊。因此，我們可以定義被接收的資料向量r如下 Σ r⑴ π 程式2 程式2的向量η代表由通信頻道所導入的雜訊。圖五表示習知線性多使用者偵測器之系統及方法。被評估的子頻道脈衝響應向量h (k)及展開碼v(k)被用以產生每一使用者k之系統傳輸響應矩陣。一矩陣為由二索引變數所指示之數字區塊並且被排列為矩形格，第一索引變數為一列索引，而第二索引變數為一行索引。使用者k的系統傳輸響應矩陣通常被指示為A(k)。第 ith列，nth行元素被指示為A i，n (k)並被定義為

程式3 矩陣A(k)的每一行對應在想要期間由使用者k所傳送

1237455 五、發明說明（7) 之一特定符元用之一匹配的濾波器響應。參照圖五，被接收的資料r配合所有使用者展開碼與子脈衝響應的組合。因此，A(k)包含Ns(k)匹配的濾波器響應。A(k)的行是以下形式： '〇〇

Kk) 〇

程式4 其中每一向量具有維度 Q(k) +W - 1 程式5 且從矩陣A(k)的頂部偏移 (N-1 ) · Q(k) 程式6

因為展開碼在符元時間上不是週期性的；對i，j ， bi(k) b j(k)。可能為0值的向量元素被稱為向量的支撐。因此，An(k)為 bn(k)的支#。一旦每一使用者的系統傳輸矩陣被產生時一全部系

第12頁 1237455 五、發明說明（8) 統傳輸響應矩陣，稱為A，藉由連接所有使用者的系統傳輸矩陣而被產生，如以下所示： A = [A(j)···，A(k)··· ，A(k)] 程式7 依據習知的調變技術，h(k)的元素可以是複數個。其隨後遵循A的非0元素可以是複數個。依據程式4，5，6，7之假設的習知偵測器用之全部系統傳輸響應矩陣的範例為 Λ οοοοοοοοοο )1 ) 2 ) 3 ) 4 Aw (-X (cl^ ( <^ ( <^ 6 έ ύ \J 1 \17 2 v)y 3 \—/ 4 X). 5 o o o o o o 0 4· 0 4· 0 4· 0 4, o 4» o 7n^ ο ο ο o ⑴3,1⑴3,2⑴3,3(1)3,4(1)3,50 0 0 i i i t έ )1 )3 )4 )5 ο ο οζολοζο λ Ολο ο ο ο ο έ έ τη- ύ 0\1U^20;U0?1,4U71,50 0 0 0 0 0 0 το 7^ oooooooooooo oooooooooooo (21,1(21,2(21.3(21,4(21,5(2)1,6(2)1,7ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο 0(2)3,1(2)3,2(2)3,3(2)3,4 έ 6 έ πν 2 1’ 2 2’ 2 3 2·42)52)6’2)7, ^ Γν Γν_ Γν (2 (2 ( 2 (2 ( 2 ( 2 (2 nj έ έ έ έ i i oooooooooooo ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο )/ 3 ) 4 \/ 5 π 6’ U6’n 6’ ο ο ο ο )/ 1 V) 2 X)/ 3 4 \ί/ 5 n > H I 11 * n « fl * \Μ/ (7 ( 7 ( 7 ( 7 (7 έ έ έ 6 ο Ο ο 1 ) ) 3 ) 4 ) 5 1 » 1 ♦ 1 1 1 ，1 1 (8 (8 (8 (8 (8 Ιο 7^ ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο 2)52),6 (3 κ3 6 ύ 2)1,2),22),32)4,2),52),62),7 /V 4 /V 4 '^ 4 (4 ( 4 (4 (4 ά έ δ έ 7^ 程式8

第13頁 1237455 五、發明說明（9) 對2位（k二2 )使用者，a(1) 及A(2)，在一資料區塊 (N c二1 6 )中具有1 6碼片，長度為4 ( W二4 )的頻道脈衝響應以及二的第一位使用者（Q⑴=2)之一展開因素，以及四的第二位使用者（Q (2) =4)之一展開因素。在所產生的全部系統傳輸響應矩陣A中，bn，i(k)指示組合系統的第ith元素以及第kth使用者之nth符元之頻道響應。被接收的資料r使用代表匹配濾波器響應之一排 (b a n k )全部系統傳輸響應矩陣A被處理以產生匹配濾波器輸出之一向量，其以y表示。該匹配的濾波運算被定義為 y = AH r 程式9 矩陣AH代表矩陣A的Hermit ian(或複數個）轉換。該轉換被定義為A i j η = A i j，其中上橫線表示取一複數個之共軛的運算。匹配的濾波器輸出隨後被乘上一目的矩陣0 的逆轉。目標矩陣0代表區別每一線性接收器模式之型態的運算。其係從矩陣A所導出。零強迫區塊線性等化器（ZF-BLE)接收器係具有被指定為0 = AH A之一目標矩陣之一線性接收器。最小均方誤差區塊線性等化器（MMSE-BLE)接收器係一線性接收器，具有指定為Ο =ΑΗΑ + σ2Ι之目標矩陣，其中σ2為出現在所接收之資料向量r之每一符元上之雜訊變化，矩陣I為單位矩陣（i d e n t i t y m a t r i X )。一單位矩陣係一平方及對稱矩陣，具有1在其主要對角線以及〇在其它地方。單位矩

1237455 五、發明說明（ίο) 陣的尺寸被選擇，因此依據線性代數使得額外的運算有效。對一解相關器（解相關接收器）而言，矩陣A藉由忽略頻道響應h(k)，僅考慮展開碼及它們的交叉相關（干擾）特性而被簡化。一交叉相關矩陣通常稱為R，一般為了接相關器型態接收器而被建構。此矩陣可藉由假設在以上的A 的定義中W二1且h i(k)二1而被架構（亦即，每一子頻道之頻道響應為一脈衝）。隨後，交叉相關矩陣R為目標矩陣0，如同為ZF-BLE接收器所定義。一解相關器通常被當成一更複雜多使用者偵測接收器之一次處理使用。一旦目標矩陣產生，多使用者偵測器將逆轉此矩陣，標示為0 -1。目標矩陣的逆轉隨後被乘上匹配的濾波輸出向量y以產生資料向量d的評估，其中d (評估）=Ο -1 y。目標矩陣的逆轉是一種複雜，計算性的逆轉處理。執行此處理所需之運算的數目隨矩陣0的尺寸的立方而增加。對大多數不同步CDMA接收器而言，0的尺寸很大，其使得逆轉的處理難以實現。為克服此限制，並使系統實際可靠，由於C h ο 1 e s k y 的數字方法被使用。C h ο 1 e s k y分解可以有效地降低矩陣Ο 的計算複雜度，如果矩陣是帶狀（b anded )的話。一帶狀矩陣（b a n d e d m a t r i x )係一方形矩陣，其僅在遠離主要對角的數個對角包括非0值。此接近具有至少一非 0元素之主對角之非0對角的數目被稱為頻寬。因此，一對稱矩陣Μ被稱為具有頻寬p的帶，如果

第15頁 1237455 五、發明說明（11) m i j二0，對所有 j > i + p 程式1 Ο 其中mu•為Μ的一個元素，i為列索引而j為行索引。對具有尺寸η以及頻寬p的帶矩陣而言，Ch ο 1 e s k y分解可以降低目標矩陣0之所需的逆向數字運算從隨著矩陣的尺寸的立方η3變化到隨著矩陣的尺寸乘上頻寬的平方，ηρ2，變化。

如以上所討論，ZF-BLE接收器的目標矩陣是Ο =ΑΗ Α。為說明數字的複雜度，表示於程式6之整體系統響應矩陣A的目標矩陣為

X λ* 0 0 0 0 0 Λ* χ 0 0 X λ* •X Λ： 0 0 0 0 义 Λ： 0 0 X Λ· X X 义 0 0 0 X X X 0 0 Λ* X X X χ 0 0 X X X 0 0 0 X X X X Λ* 0 0 X X Λ* 0 0 0 X X X ,Τ X 0 X X Λ* ΟΟΟΟλ χχχΟΟλ χ 0 0 0 0 0 X X X 0 0 ^ Λ* χ χ χ χ 0 0 0 0 Λ： Λ： 0 0 X X X X X 0 ^ X X Λ* 0

0 0 Λ Λ X X X Ο X Λ： X ΟΟΟΟλ χ^^ΟΟλ λ* L 程式1 1 第16頁 1237455 五、發明說明（12) 其中0表示所有算術運算產生0且以X代表非0值。如果整體系統響應矩陣A之第列及第jth 行之非0元素不具有相同的向量索引，則具有列索引i及行索引j的目標矩陣0 的對應元素將是0。0的頻寬（程式1 1 )等於9，因為就遠離主對角的9行沒有非0元素。目標矩陣0，如同其於圖五所示習知接收器中所架構並未被適當地帶化（banded)。因此，Cholesky分解不能有效地被用以降低運算的複雜度，當逆轉矩陣0時。然而，習知技術揭露當所有使用者以相等的展開因素傳輸時，整體系統傳輸矩陣A的重新排列可以在計算一目標矩陣0，調整矩陣0為一帶狀矩陣之前先被執行。此處理之系統方塊圖表示於圖六。計算矩陣A之行的重新排列的處理執行重新排列而不需要任何額外的資訊。此重新降低排列逆轉矩陣時的運算複雜度。一旦偵測程序完成，一使用者資料向量d被計算，一逆轉的重新排列處理被執行，解擾亂向量d為進一步處理而回到其原始的形式。在一典型的非同步CDMA系統中，一重新排列目標矩陣比其原始尺寸小至少1 〇倍。因此，可達成處理時間中至少100的因素的節省，當Cholesky分解基於一重新排列整體系統響應矩陣而於一目標矩陣上執行的時候。然而，習知技術並未揭露當使用於多主動使用者之間使用不同展開碼時所使用的重新排列方法。因此，希望降低多使用者偵測的複雜度。

1237455 五、發明說明（13) 綜合說明複數個通信訊號具有不同的展開碼。每一通信具有包括碼片之一相關的碼。為每一通信之每一碼片，產生以一脈衝響應迴旋（convolved)之碼片的向量。為每一通信，產生包括碼片向量之支撐區塊。一支撐區塊中之碼片向量的數目係基於該通信之展開因素。一系統響應矩陣被組合。該系統響應矩陣具有符元次矩陣。每一符元次矩陣包括來自每一通信之一支撐區塊。該通信之資料使用該符元矩陣而被偵測。較佳實施例詳細說明實施例將參照圖式而被描述，其中相同的數字代表相同的元件。表示於圖七的是於接收之後偵測複數個在共同CDMA 頻道中傳輸之使用者之多使用者偵測器1 7。該多使用者偵測器1 7包括複數個具有附屬記憶體之用以執行各種向量及矩陣運算之處理器。另一實施例包括固定的閘陣列及執行該不同處理器功能之DSP s。偵測器1 7也包含第一輸入19用以輸入被稱為向量h⑻ 之個別的k子頻道脈衝響應評估至正確的中間符元干擾或由一子頻道本身符元所導致的ISI以及多重存取干擾或由來自其他使用者子頻

1237455 五、發明說明（14) 道之符元所倒致之所有接收資料訊號之M A I，一第二輸入 2 1用以輸入來自所有在不連續區塊時間内傳輸之所有使用者k之包含來自每一使用者資頻道之組何資料之輸入向量r之形式的資料，以及一輸出2 3用以輸出每一使用者k 之來自被接收頻道資料r之一輸出向量形式之使用者資料 d(k) 。使甩者K及每一使用者（k = l，2，3, ···!〇之展開因素 Q(k)4l 為已知。為獲得來自組合的使用者資料r之一特定使用者之使用者資料dw ，使用者資料必須使用匹配濾波器2 5或類似者來過濾。熟悉本技藝之人士認可一匹配濾波器2 5需要一響應特徵，其為展開脈衝形狀與使用者子頻道脈衝響應之組合的複數個共軛，以便產生具有代表傳輸前之訊號準位的輸出。輸入沒有與一預定響應特徵匹配之濾波器2 5之訊號產生一較低的輸出。每一獨立的k子頻道脈衝響應評估hw 被輸入一第一記憶體2 7，於該處與產生該使用者之系統傳輸響應評估矩陣A(k) 之相同的使用者展開碼2 9 (程式3 )組合。多使用者偵測器1 7之一排列處理器3 3執行所有矩陣AnW 行的重新排序。此排列方法需要每一子頻道系統傳輸響應矩陣 A(k)具有由程式4所定義的行結構，其為典型的線性接收器。如果系統響應矩陣Α(β 不是由程式4所定義的形式，排列處理器3 3首先重新安排者些行為程式4所定義的結構。多使用者偵此1 7不需要所有系統傳輸響應矩陣aw 被串連為如程式7所定義之一整體系統傳輸響應矩陣A。

第19頁 1237455 五、發明說明（15) 排列器3 3為來自定義上〇(k)Tn 及下〇wBn 偏移之每一向量（程式4 )之支撐之零值元素檢查每一系統傳輸矩陣 A(1)，A(2)，A(3)，…A⑻ 。如前所述，每一系統傳輸響應矩陣AW 具有相同的列數目；只有行數目變化。如圖九所示，此排列處理器3 3基於其個別的上〇(k)Tn 及下〇(k)Bn 效應為每一系統傳輸響應矩陣A⑻ 之每一行指派一索引值ni 。此行值以增加的大小的次序從具有最大下偏移（〇 f f s e t )之最小上偏移的行被指派至具有最小下偏移之最大上偏移的行。如果二行遭遇一者具有較大的上偏移以及比另一者大的下偏移，如果上偏移之間的差異大於下偏移之間的差異，具較下方之上偏移的行被指派較低的索引ni 。如果下偏移之間的差異大於上偏移之間的差異，具有較大下偏移的行被指派較低的索引ni 。如果上偏移與下偏移之間的差異相同，二行中的一者可以被指派較低的索引 ni ° 排列處理器3 3組合一整體系統傳輸響應矩陣A N為被指派的行索引ni的次序。此行索引ηι被維持在記憶體3 3 中以便在解擾亂處理4 5期間使用。舉例而言，使用程式8 所示之整體系統響應矩陣Α(ι) 及a(2) ，本發明排列方法1 7產生如下所述之整體系統傳輸矩陣A ··

第20頁 1237455 五、發明說明（16) \—/ 11 \)/ Λ—X 3 \—/ Λ. )/ 5 ο o nr?- ο 2· a 2' ο 2· ο 2· ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο o έ 7n^ έ έ έ (2)1,1(2)1,2(2)1,3(2)1,4(2)1,5(2)1.6(2)1.70 ooooooooooo ω u ω u ω u ω Μ ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο o έ & & & o o o o ηί» ο o 3> V4f 0 5* (>3 (IT3 (>3 (LJ /ΛΤ3 oooooooooo oooooooooooooo 000000000000(2)4,1(2)4,2(2)4,3(2)4,4(2)4,5(2)4,6(2)4,7 &&&&&&& ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ⑴7,1(1)7.2(1)7,3(1)7.4(1)7,50 0 το ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ⑴6,1⑴6,2⑴6,3(l)6,4s6.5’oooo ο ο ο ο ο ο ο ο s3,ls3,2s3,3s3.4s3.5’s3.6s3,7o ο ο ο 7^ 7^ 7^ οοοοοοοο^-^.^ρ^’^ρ ο ο ο ο ο ο \ϊ/ 1 \/ ow \JX 3 \1/ 4 \1/ 5 ο ο ο ο ο ο tf.· tf.· tf.* oooooooo ο ο ο o sssssssssi oooooooo 此排列方法指示系統傳輸響應矩陣Α(ι) 之8行（1 - 8 ) 及系統傳輸響應矩陣A(2) 之四行（9 - 1 2 )以產生一良好帶化的整體系統傳輸矩陣A (程式1 2 )。以上所述之排列的方法實施例包括每一系統傳輸響應矩陣A⑴，A(2)，A(3)…A(k) 的檢查，比較每一行與每一其它行之上Q(k>rn 及下〇WBn 偏移。假定每一

第21頁

1237455 五、發明說明（17) 系統傳輸響應矩陣A(k) 之特定結構，亦即，每一矩陣的行被排列為增加的上偏移及下降的下偏移的次序，當從左至右前進時（參照程式8，矩陣A(”，A(2)) ，另一方法1 9 9可以被執行而不需要直接檢查每一系統傳輸響應矩陣 A(k)。另一方法1 9 9表示在圖1 Ο A及1 Ο B。所有對應（步驟 2 0 1 )具有相等展開因素之使用者之系統傳輸響應矩陣 aw被群集在一起（步驟2 0 3 )。對每一展開因素群g，記憶體被配置於處理器内能夠儲存來自所有系統傳輸矩陣 A⑴，Α(2)，Α(3)···Α(κ) 之所有行。展開因素群g被排列為增加的展開因素的次序。說明該另一方法1 9 9之性能的例示系統包含7個具有4 個被指派如下之不同展開因素Q⑻：使用者1(Q(D)=8使用者2(Q⑴)=8 使用者3(Q(3))=8使用者4(Q(4))=32 使用者 5(Q(5))=16 使用者 6(Q(6))=16 使用者 7(Q(7))=4 使用另一方法的系統及方法1 9 9，系統傳輸響應矩陣 A(k) 被分離為展開因素群：群ι(展開因素4) m 群 2(展開因素 8) Ad)，A(2)，A(3) 群3(展開因素16) A(5)，八⑹

1237455 五、發明說明（18)

群4(展開因素32) AW 一個別的展開因素群g包括至少一系統傳輸矩陣妙），其中每一矩陣AW 是從1至L(g) 的任意索引。每一展開因素群g依據增加的展開因素大小被索引。再每一展開因素群中，相關系統傳輸響應矩陣A⑻ 被組合為共同展開因素群傳輸響應矩陣Ag⑻ ，其中g二

1,2,3,…G (步驟2 0 5 )。如圖十一所示，方法1 9 9複制具有索引1的系統傳輸響應矩陣之第一行至Ag® 的第一空白行，具有索引2的系統傳輸響應矩陣之第一行至Ac^ 的第二空白行；在個別的展開因素群g中繼續貫轍剩下的系統傳輸響應矩陣直到所有的第一行被複製為止。方法1 9 9 以複製個別展開因素群Ag⑻ 中之每一矩陣A(k) 之第二行，第三行等等而進行。展開因素群g中的所有矩陣由於相同的展開因素而具有相同的行數。因此，組合的展開群因素群傳輸響應矩陣AG(g) 將具有相關系統傳輸響應矩陣AW 中之行數的⑽ 倍。

為組合配合變化的展開因素之一整體系統傳輸響應矩陣AN，具有最低展開因素的展開群因素群傳輸響應矩陣八咖被連續複製到記憶體内（步驟2 0 7 )，以第一行開始，亦即，AG(g〉的第一行，至A N的第一配置的行。具有最低展開因素之展開群因素群傳輸響應矩陣Ag^ 具有最大的行數目。所有其它的展開群因素群傳輸響應矩陣

第23頁 1237455 五、發明說明（19) 將被插入此基礎矩陣A N。如果系統展開因素是其它的偶數整數倍（步驟2 0 9 )，處理器3 3藉由考慮剩下的展開群因素群傳輸響應矩陣Ac^ (步驟2 0 9 )以任意次序組合該整體系統傳輸矩陣A Ν (步驟2 1 1 )。為每一展開群因素群傳輸響應矩陣八咖，處理器3 3驅動一行位移參考索引m，

Qi8) 〇ω m = n · — ---— 2⑴2.2⑴ 其中表示與在考慮中的展開群因素群傳輸響應矩陣Ag^ 相關的展開因素，Q(1) 表示所有群中最低的展開碼，η是在考慮中的展開群因素群傳輸響應矩陣Αοω 的行，其中 η = 1 , 2 , 3 , "..Ν(步驟 211)。為使用行位移索引m，使用建立具有最低展開因素之展開群因素群傳輸響應矩陣之系統傳輸響應矩陣L(〇之全部數目導出AN中之一參考位置（步驟215)， mHL⑴ 程式14 處理器3 3在考慮下，使用屬於目前在考慮中之展開因素群之系統傳輸響應矩陣從展開群因素群傳輸響應矩陣AW) 導出一行集合（步驟2 1 7 )，

第24頁 1237455 五、發明說明（20) L(g)H(n-l)+l 至 L(g)Hn 程式 1 5 處理器3 3從AG® 複製由程式1 5定義之行集合並將其插入具有由程式14定義之參考位置之Ag⑴ 的行之後的基礎矩陣A N，如圖十二所示。在考慮中的展開因素群矩陣之剩下的行同樣地被複製並插入基礎矩陣AN(步驟21 1 )。在所有來自一展開因素群矩陣之行都被取代之後，處理器3 3選擇下一展開因素群矩陣Ag⑻ （步驟2 2 3 )並執行以上方法。程式1 3，1 4，1 5允許來自剩下的展開群因素群傳輸響應矩陣Ag⑻ 的第ith 行被放置在AN中具有相似支撐之一行之後（步驟2 2 5 )。當系統展開因素不是其它的偶整數倍時，程式1 3的右邊表示不產生一整數。在此情況中，處理器3 3將使程式1 3的結果近似以上的最接近整數或該數值以下的最接近整數（步驟2 1 3 )。此近似值方向在整體系統性能上具有可忽略的效果。剩餘群系統傳輸矩陣AG(g) 考慮的次序可能對系統性能有些影響。習知的展開因素的知識可被用以預先選擇適合的次序。使用以上所述的排列技術，以及為了當展開因素是互相的偶整數倍的情況，一矩陣頻寬B可被達成，其可被表示為：

1237455 五、發明說明（21) 程式1 6預言程式1 1之整體系統傳輸響應矩陣的頻寬將是3及6。程式1 2的檢查顯露在每一排列方法1 9 9之後的頻寬是4。此改善在傳輸的符元的數目增加時更明顯。如果系統傳輸第一使用者的1 6 0 0 0碼片（第一使用者的8 0 0符元以及第二使用者的4 0 0符元），矩陣aha的頻寬將大約是8 0 0。使用此排列方法以產生一整體系統響應矩陣A，ANHAN 的頻寬維持4，因為頻寬（程式1 6 )係獨立於被傳輸符元的數目。在所有目標矩陣0的元素都被導出之後，執行逆轉 4 1 。因為逆轉一矩陣的複雜度與頻寬的平方成比例，本發明1 7提供近（800/4)2 = 2002 = 40000 的因素的計算複雜度的降低。整體系統傳輸響應矩陣AN提供響應特徵給匹配的濾波器2 5。系統響應矩陣AN的每一行是代表一特定符元之響應特徵的向量。被接收的資料向量r被輸入匹配濾·波器 2 5，其中，其與來自整體系統傳輸響應矩陣A N之每一響應特徵匹配以產生一匹配的濾波器輸出向量y。輸出向量 y的每一元素對應由一預定使用者傳輸之一特定符元之初步的評估。來自匹配濾波器2 5之輸出向量y被載入具有逆轉目標矩陣0之一乘法器4 3。匹配濾波器2 5輸出向量y及逆轉目標矩陣0二者被相乘以產生一使用者資料向量d。使用者資料向量d包含在不連續時間區塊期間從所有使用者傳輸之所有資料。因為目標矩陣0及匹配濾波器2 5輸出

1237455 五、發明說明（22) 係以整體系統響應矩陣AN為基礎，使用者資料向量d必需被解擾亂。此解擾亂程序是排列方法1 9 9的逆轉。一解擾亂器4 5基於執行的行重新排列而重新安排使用者資料向量d之每一元素，當經歷排列方法1 9 9之時。資料向量d的元素是處於由整體傳輸響應矩陣A，1，9， 2 ，3，10，4，5，11 ，6，7，12，8所指示的相同次序，垂直移項（transposed vertically)。解擾亂器45配置具有相同尺寸的記憶體空間並將每一向量元素放置為1-12 的連續次序。在使用者資料向量d被解擾亂之後，使用者資料被輸出2 3以便進一步處理。

另一種降低系統傳輸響應矩陣A之頻寬的方法表示於圖十三，十四及十五，並且比圖六的流程圖被解釋。圖十三說明符元響應矩陣A。A矩陣被設置因此有S符元次矩陣。S為符元的最小數目，因此系統中之一資源單元之一貢料區域可具有S = Nc / Qmax 。N C為貢料區域中的碼片數目。Qmax 為系統的最大展開因素，例如一展開因素 1 6。為說明分時雙工爆衝型態2，N c為1 1 0 4而一典型的最大延遲展開Qmax 為16。因此，A矩陣包含69(Nc / Qmax) 次矩陣。

每一次矩陣具有K被接收資源單位之每一者之一支撐區塊。s代表從1至S之符元次矩陣，而k代表來1至 K之資源單位數目。對每一資源單位，一系統響應矩陣可被建立。此矩陣具有資源單元之每一符元一行，Nc/Qk 行。Qk是第

第27頁 1237455 五、發明說明（23) kth資源單位展開因素。每一行具有一少行的一行區塊 b(k，i〉。每一區塊具有一行長度為該資源單位符元脈衝響應長度Lr加上1 ，Lr + 1。對矩陣之第一區塊(最左），區塊之上部是矩陣的上部。每一次區塊為一符元， Qk，矩陣中的較低者。為說明，第二行讲2) 之行區塊是矩陣中低於，，ι) 之Q k碼片。每一行區塊對應第W 資源單元之一 π 符元。其係藉由擾亂碼之第ith 區段與用該區段之頻道脈衝響應迴旋之第kth 資源單位之碼片接碼片地相乘而被導出，如程式1 7，步驟3 0 0。

b(k，i)= (c(k，i)* cscran#，1)%]!⑻ 程式 1 7 c(kO 為第kth 碼之第ith 區段。cscran#，” 為擾亂碼之第忡區段。h〇<) 為第妗資源單元之頻道響應。因此，第W 資源單位之每一行區塊的長度為Q k + L r - 1。資源單元系統響應矩陣Αι至Ak之行區塊被用以產生圖十三之符元次矩陣之支撐區塊。圖十五說明第一符元區塊中一 Kth 資源單元之一支撐區塊B(k，U 。支撐區塊 B(kJ) 具有行QMAX/Qk 。為說明，如果系統的最大展開因素為16(Qmax=16) 且資源單元的展開因素為l(Qk=l) ，支撐區塊Β*，υ 具有1 6行。相反地，如果資源單元展開因素為1 6，支撐區塊具有1行。為來自一 K* 資源單元之第一支撐區塊，該資源單元

第28頁 1237455 五、發明說明（24) 系統響應矩陣Ak之第一行區塊QMAx/Qk 被取得。支撐區塊之第一行具有系統響應矩陣K之第一區塊行。支撐區塊中之第一區塊行的上部是位於支撐區塊之上部。所產生之支撐區塊之整體高度為QMAX+Lr-Ι ，不管展開因素Qk ，步驟3 0 2。圖十三表示符元次矩陣中之支撐區塊。每一符元次矩陣，具有每一資源單位之一 Sth 支撐區塊 B(s，k) ，步驟3 0 4。或者是，行區塊b(k，i) 可從Ak矩陣獲得或直接插入符元次矩陣B(s，k) 。支撑區塊之每一區塊行b_ 係從該資源單元Ak矩陣之一區塊行獲得。來自一符元次區塊之矩陣之行是b(k，x+1) 至b(k，X+QMAX/QK) 。父來自程式18。 X = (s-l)*QMAX/Qk 程式 1 8 為一特定的資源單元k，每一次區塊包含該資源單元行區塊之QMAX/Qk 。支撐區塊中之第一行之上部在支撐區塊的上部。每一後續行是支撐區塊中較低的QMAX/Qk 碼片° 如圖十三所示，每一符元次區塊具有每一資源單元用之支撐區塊B(s，k) 。雖然資源單元可被設置為任意次序且依然達成降低的頻寬，藉由放置以較低展開因素傳輸之資源單元在每一次矩陣區塊之外部，頻寬可以被進一步降低。為說明，第一次矩陣之第一支撐之第一行區

1237455 五、發明說明（25) 塊為Lr。如果展開因素為16(Q^16) ，第一行區塊之長度為1 5 + Lr。這些額外的1 5碼片增加整體的頻寬。以最後次矩陣之最後支撐之最後行，這依然為真。然而，在某些實施中，.頻寬中的潛在降低可能不會比重新排列資源單元次序用的增加複雜度重要。

Sth 符元次矩陣具有每一資源單元用之一支撐區塊，步驟304。因為每一支撐區塊具有相同的高度，每一次矩陣具有QMAX+Lf-l 碼片之相同高度每一次矩陣之寬度為 Μ，如程式1 9。 ^ = Σ Qmax / Qk 程式1 9 第一符元次矩陣係位於系統響應矩陣A之上方右角落。每一後續矩陣沿前一矩陣的側邊且Qmax碼片進一步下降。A矩陣的整體高度是Ns*QMAx+Lr-l ，而整體寬度為M*Ns 。如圖十三所示，A矩陣的結構大量降低頻寬。此外，在導出此降低的頻寬A矩陣的複雜度是小的。在實際的通信站中，由於果度取樣及傳輸或接收差異，A矩陣可以包括數個次矩陣。在使用者設備或在基地台之接收器可以對所接收之向量r取樣，以多重碼片速率，例如在二或四倍碼片速率。此外，可以使用傳輸或接收差異。對一個使用過度取樣及傳輸/接收差異的系

第30頁 1237455 五、發明說明（26) 統，A矩陣可以被視為具有來自過度取樣及來自該差異之樣本之每一組合之一次矩陣。為說明，一接收器可以在產生偶及奇樣本之二倍碼片速率取樣。此接收器也可以在二空間差異天線。天線1及天線2，接收訊號。因此，一偶集合在天線2而一奇集合在天線1 ，一奇集合在天線 1 ，一偶集合在天線2以及一奇集合在天線2。於此情況中，被接收的訊號可以如程式2 0所述之模式。 A, A, e

程式2 0 Αω對應天線1及偶樣本。Aus 對應至天線1及奇樣本。A2，e 對應天線2及偶樣本。在一般情況中，其中多重碼片速率取樣被使用並使用η天線，A可由程式2 1形成。

An,η

第31頁

1237455 五、發明說明（27) 程式2 1 為降低A矩陣的頻寬，每一次矩陣具有其由一種降低頻寬之技術所降低的頻寬。當A矩陣被使用於資料偵測方法中時，每一次矩陣之降低的頻寬降低A矩陣的頻寬。雖然本發明已使用較佳實施例而為說明，已於以下申請專利範圍中所指出之本發明範圍的變化對本技藝之人士而言是很明顯的。

第32頁 1237455 圖式簡單說明第1圖係習知多重存取通信系統之簡要方塊圖。第2圖係習知CDMA通信系統中簡要方塊圖。第3圖係習知具多使用者偵測之CDMA接收器之簡要方塊圖。第4圖係習知多使用者偵測器之簡要方塊圖。第5圖係習知線性多使用者偵測器之方塊圖。第6圖係習知使用C h ο 1 e s k y分解之線性多使用者偵測器之方塊圖。第7圖係本發明線性多使用者偵測器之方塊圖。第8圖說明系統響應矩陣A(k)上至下行偏移。第9圖說明矩陣行索引值分派。第1 Ο A及1 Ο B圖係實施本發明之另一方法之流程圖。第1 1圖說明組合一展開因素群矩陣AG(g) 之步驟。第1 2圖說明依據本發明組合一 A N矩陣之步驟。第1 3圖說明一系統響應矩陣之另一組合。第1 4圖說明一 kth資源單位之系統響應矩陣，Ak。 »(1,k) 第1 5圖說明一 kth資源單位之第一支撐區塊第1 6圖說明組合另一系統響應矩陣A之步驟元件符號說明： 1 6展開因素 2 1第二輸入 2 7記憶體 41逆轉 1天線 2天線 1 7偵測器 1 9第一輸入 2 3輸出 2 5匹配濾波器 2 9展開碼 3 3處理器

I

第33頁 1237455

第34頁

Claims

1237455 六、申請專利範圍 1 . 一種接收具有不同展開因素之複數個通信訊號之方法，每一通信具有一包含碼片的相關碼，該方法包括·· 為每一通信之每一碼片，產生與一脈衝響應迴旋 (convolved)之該石馬片之一向量；為每一通信，產生包括該碼片向量之支撐區塊，於一支撐區塊中之該碼片向量之一數目係基於該通信展開因素。組合具有符元次矩陣之一系統響應矩陣，每一符元次矩陣包括來自每一通信之一支撐區塊；以及使用該符元響應矩陣偵測該通信之資料。

2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該支撐區塊中之該碼片向量之該數目係為被分割成該系統之一最大展開因素之該通信展開因素。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該碼片向量係行向量。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中每一支撐區塊之碼片中之一高度是該最大展開因素之數目加上該脈衝響應之一長度減1。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該資料偵測使用一零強迫模式。

6 . 如申請專利範圍第1項之方法，其中該資料偵測使用一最小均方誤差解決方法。 7. 如申請專利範圍第3項之方法，其中每一符元次矩陣是該系統響應矩陣中比其它符元響應矩陣低一最大展開

第35頁 1237455 六、申請專利範圍因素之碼片數目。 8. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該最大展開因素為1 6 〇 9 . 一種使用者設備，用以接收具有不同展開因素之複數個通信訊號，每一通信具有一包含碼片的相關碼，該使用者設備包括：為每一通信之每一碼片，產生與一脈衝響應迴旋 (convolved)之該碼片之一向量之裝置；為每一通信，產生包括該碼片向量之支撐區塊之裝置，於一支撐區塊中之該碼片向量之一數目係基於該通信展開因素；組合具有符元次矩陣之一系統響應矩陣之裝置，每一符元次矩陣包括來自每一通信之一支撐區塊；以及使用該符元響應矩陣偵測該通信之資料之裝置。 10. 如申請專利範圍第9項之使用者設備，其中該支撐區塊中之該碼片向量之該數目係為被分割成該系統之一最大展開因素之該通信展開因素。 1 1 .如申請專利範圍第9項之使用者設備，其中該碼片向量係行向量。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之使用者設備，其中每一支撐區塊之碼片中之一高度是該最大展開因素之數目加上該脈衝響應之一長度減1。 13. 如申請專利範圍第9項之使用者設備，其中該資料偵測裝置使用一零強迫模式。

第36頁 1237455 六、申請專利範圍 1 4.如申請專利範圍第9項之使用者設備，其中該資料偵測裝置使用一最小均方誤差解決方法。 1 5 ·如申請專利範圍第1 1項之使用者設備，其中每一符元次矩陣是該系統響應矩陣中比其它符元響應矩陣低一最大展開因素之碼片數目。 1 6 ·如申請專利範圍第1 0項之使用者設備，其中該最大展開因素為1 6。 17. —種使用者設備，用以接收具有不同展開因素之複數個通信訊號，每一通信具有一包含碼片的相關碼，該使用者設備包括：每一通信之每一碼片之一建構系統響應區塊，用以產生與一脈衝響應迴旋（c ο n v ο 1 v e d )之該碼片之一向量；每一通信之一重新排列處理器，用以產生包括該碼片向量之支撐區塊，於一支撐區塊中之該碼片向量之一數目係基於該通信展開因素，並用以組合具有符元次矩陣之一系統響應矩陣，每一符元次矩陣包括來自每一通信之一支撐區塊；以及一多使用者偵測器，用以使用該符元響應矩陣之偵測該通信資料。 18. 如申請專利範圍第1 7項之使用者設備，其中該支撐區塊中之該碼片向量之該數目係為被分割成該系統之一最大展開因素之該通信展開因素。 1 9 .如申請專利範圍第1 7項之使用者設備，其中該碼片向量係行向量。

第37頁 1237455 $ 々、申請專利範圍 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之使用者設備，其中每一支撐區塊之碼片中之一高度是該最大展開因素之數目加上該脈衝響應之一長度減1。 21. 如申請專利範圍第1 7項之使用者設備，其中該多使用者偵測器使用一零強迫模式。 2 2 .如申請專利範圍第1 7項之使用者設備，其中該多使用者偵測器使用一最小均方誤差解決方法。 2 3 .如申請專利範圍第1 9項之使用者設備，其中每一符元次矩陣是該系統響應矩陣中比其它符元響應矩陣低一最大展開因素之碼片數目。

2 4 ·如申請專利範圍第1 8項之使用者設備，其中該最大展開因素為1 6。 2 5 . —種基地台，用以接收具有不同展開因素之複數個通信訊號，每一通信具有一包含碼片的相關碼，該基地台包括：為每一通信之每一碼片，產生與一脈衝響應迴旋 (convolved)之該碼片之一向量之裝置；為每一通信，產生包括該碼片向量之支撐區塊之裝置，於一支撐區塊中之該碼片向量之一數目係基於該通信展開因素；

組合具有符元次矩陣之一系統響應矩陣之裝置，每一符元次矩陣包括來自每一通信之一支撐區塊；以及使用該符元響應矩陣偵測該通信之資料之裝置。 26. 如申請專利範圍第2 5項之基地台，其中該支撐區塊

第38頁 1237455 . * 六、申請專利範圍中之該碼片向量之該數目係為被分割成該系統之一最大展開因素之内之該通信展開因素。 2 7 .如申請專利範圍第2 5項之基地台，其中該碼片向量係行向量。 2 8 .如申請專利範圍第2 7項之基地台，其中每一支撐區塊之碼片中之一高度是該最大展開因素之數目加上該脈衝響應之一長度減1。 29. 如申請專利範圍第25項之基地台，其中該資料偵測裝置使用一零強迫模式。 3 0 .如申請專利範圍第2 5項之基地台，其中該資料偵測裝置使用一最小均方誤差解決方法。 3 1 .如申請專利範圍第2 7項之基地台，其中每一符元次矩陣是該系統響應矩陣中比其它符元響應矩陣低一最大展開因素之碼片數目。 3 2 .如申請專利範圍第2 6項之基地台，其中該最大展開因素為1 6。 33. 一種基地台，用以接收具有不同展開因素之複數個通信訊號，每一通信具有一包含碼片的相關碼，該基地台包括：每一通信之每一碼片之一建構系統響應區塊，用以產生與一脈衝響應迴旋（convolved)之該碼片之一向量；每一通信之一重新排列處理器，用以產生包括該碼片向量之支撐區塊，於一支撐區塊中之該碼片向量之一數目係基於該通信展開因素，並用以組合具有符元次矩

第39頁 1237455 六、申請專利範圍陣之一系統響應矩陣，每一符元次矩陣包括來自每一通信之一支樓區塊；以及一多使用者偵測器，用以使用該符元響應矩陣之偵測該通信資料。 34. 如申請專利範圍第33項之基地台，其中該支撐區塊中之該碼片向量之該數目係為被分割成該系統之一最大展開因素之内之該通信展開因素。 3 5 .如申請專利範圍第3 3項之基地台，其中該碼片向量係行向量。

3 6 .如申請專利範圍第3 5項之基地台，其中每一支撐區塊之碼片中之一高度是該最大展開因素之數目加上該脈衝響應之一長度減1。 3 7 ·如申請專利範圍第3 3項之基地台，其中該多使用者偵測器使用一零強迫模式。 3 8 .如申請專利範圍第3 3項之基地台，其中該多使用者偵測器使用一最小均方誤差解決方法。 3 9 .如申請專利範圍第3 5項之基地台，其中每一符元次矩陣是該系統響應矩陣中比其它符元響應矩陣低一最大展開因素之碼片數目。 4 0 .如申請專利範圍第3 4項之基地台，其中該最大展開因素為1 6。

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