TWI255623B - Device and method for receiving data fields transmitted using block space time transmit diversity in a code division multiple access communication system - Google Patents

Device and method for receiving data fields transmitted using block space time transmit diversity in a code division multiple access communication system Download PDF

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TWI255623B TW092127542A TW92127542A TWI255623B TW I255623 B TWI255623 B TW I255623B TW 092127542 A TW092127542 A TW 092127542A TW 92127542 A TW92127542 A TW 92127542A TW I255623 B TWI255623 B TW I255623B
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Description

• 1255623 玖、發吗說明： 【發明所屬之技術領域】 ， _本^2關於一種請求分碼多重存取(CDMA)技術的通訊系統。更特 【先前技ΞΓ有關於—種可應用於—CDMA通訊的傳輸多樣化方案。 傳輸支援第三代寬頻分碼多重存取系_高資料 組合===統容量。典魏，紅經由使用光束偏轉或經由多樣化 近來’業已實驗由使用空間__碼達成_使用多樣化 相等轉财雜及触天紐量的—隨空ΐ 蝴鱗軸_輸㈣，輸入符號碼 去缺空間’傳輸多樣化系統係在傳輸連續符號碼時同步傳輸纽 軛複數Ί這型纟断能在触端 傳播頻道之脈衝反應的長度㈣。在多 探測接收态中補償該符號碼重疊。該接合探測器將 : 傳輸符號碼及其共耗，這將使該接合探測的複雜性提高。、且之 同之雜性的增加，已建立出可傳輸兩相似但不相 u之貧枓％的系統。具有一第一部份Di、及一第二部份 t天線I輸。一第二資料場係藉由修飾該第一資料場而產生，D2之丑軛 負值、:2係該第二資料場之第一部份，且a之共輛 二。 該第二，料場係由第二天線同步傳輸。 ，、一口刀。 时儘管這種多樣化傳輸方案將降低接收器之複雜性，但 ===雜。這種接收器係利用兩接合探測裝置。每一接合探測裝置 可復原，' 巾-鱗單獨聽的資料場q種 每 線之傳輸她i_f败驗w 係將其他天線之傳輸視為雜訊。由每—接合探 ^ 一解碼器結合來決以料。第—圖中係顯示這種系統 .1255623 系統中之接收器將因使用兩接合探測器而具有一高度複雜性，以致造成較 高之接收器費用。 ， 緣是，亟需一種變型之接收器器具。 【發明内容】 本發明係一種在一分碼多重存取(CDMA)系統中，用於接收使用區塊空 間傳輸多樣化(BSTTD)傳輸之資料的方法及系統。該系統包括使用一第一天 線來傳輸一第一資料場及使用一第二天線來傳輸一第二資料場的一發射 器、以及一接收器。該接收器包括用於接收該第一及第二傳輸資料場的一 天線、以及使用一最小均方誤差區塊線性等化器模型及一近似柯列斯基 (Cholesky)分解模型來決定該第一及第二傳輸資料場的一 bsttD接合探測 【實施方式】 第一圖係一 CDMA通訊系統中、較佳地位於一用戶終端設備⑴e)處之 依據本發明雛具體實_之-接收H 1G的桃圖。鮮最好使該接收器 位於該UE處’但接收器10可位於基地台且於上鏈通訊時操作。接收器1〇 包括BSTTD接合探測裝置(BSTTD见阳、一頻道估計裂置及一天線 16。該UE之天線16係触包括來自一發射器之一第一及第二通訊短脈衝 串(burst)的各種無線電頻率信號。 第一資料場包括第一部份D1及第二部份D2 ; 輛負值、-D2*及D1之共輛、D1*。一血剞毫 該第-及第二通訊短脈衝串包括分別如上述之第一及第二資料場。該
脈衝串皆由-各別之第-及第二天線、 二通訊短脈衝串。每一該等通訊短 一天線、以無線電頻率信號傳輸至接收器1〇。 -、川-。展開各貢 中=括-t間碼以分別生成該第—及第二通訊短脈衝串 1255623 將包括該第-及第二通訊短脈衝串之該接收到的無線電頻率信號解調 變並且叙至頻祕計m3&BSTTD仍12。通常料裝置13係處理 該解調變之信號並且將該頻道資訊遞送至BSTTD JD 12。 BSTTDD12係接收來自頻道估計裝置13之包括第一及第二通訊短脈 衝串以及航資賴解_信號。使肋舰信號及該發㈣之展開碼， BSTTD JD 12即可輯每—通織脈射之第—及第二資料場的資料符號 :dD1:D2、^'-D卜並且結合D1、D2、.⑽、.D1喊原原始資料 依據本發明之較佳具體實細，BSTTD D 12係糊以簡化之最小均 方誤差區麟料化H(MMSE_BLE)為蘭的觸n絲計每—接收到之 資料場的資料符號碼。BSTTD JD 12係依據下述者動作。A與B係分別相 關於天線1之頻道卜與相關於天線2之頻道2的傳播矩陣區塊聚合咖―) 變體。將其改寫為如下之2χ2區塊矩陣。 A =
B ^11 〇 A21 ^22 Βπ Ο B2j B22 緣是，以方程式1表示區塊空間時W傳輸錢化的接收信號模型 ' _ — dx 一 Αιι 0 0 -Bll d2 /人 β2； -b2; ^21 ^22 d； d2\ + 由於該等區塊之長度遠大於該頻道延遲展開，因此可忽略相鄰區塊A21 及氏1之間的干涉，且該接收信號翻可簡化成方程式2 :
—♦次 -v -—-1 d, β2 _ + n2\ E 方程式2 、為工估計該等資料區塊，可使用BSTTD之一 MMSE BLE演算法。利 f matChCd fltering) 5 ^^ 3 A 4 ^ I255623 ^wmfl ~ ^11 (^22 ^2)方程式 3
KiWV订方程式4 ， ， 以方程式5表示MMSE-BLE輸出。 E係於方程式1中顯示。σ2係平均雜訊變異且I係單位矩陣。 在單-天線BLE巾，㈣STTD之複雜肚要係由反矩陣造成，其較 ^mmsel \β mmse2 \EH E λ-σ2 ly lwmfl pwm/2, 方程式5 塊矩陣 佳地係以_近似Cholesky分解實施。Cholesky分解之相關矩陣 表示可寫成方程式6。 °° D^BffE + cr2I)= Dn °2^ , _D21 D22 D11 'Dn及DZ1分別為方程式7、8及9。 Dii^AuHA11^(B22HB22f^a2I D22 = BuHBn^(A22HA22f ^σ2ΙD2!=(A22 Β22) -Bu Au 方程式6 方程式7 方程式8 方程式9
Cholesky分解D=GGh之下三角形矩陣係寫為方程式1〇 方程式10 G： 口" 〇 G21 〇22. 方程式 η、12 及 13 係 Gu、g21、G22、:Du、
GuGnH =Dr 與Da之間的關係 方程式11 方程式12 方程式13 解以下方程式14、15、16及17之三角形备 ㈣系统，將可得到估計之符 G21GnH =D21 G22G22 = D22- G21G21 號 1255623 碼序列。,
Gn*i=dw 方程式14 -G2lmx 方程式 15 0224_2Ά 方程式16 G'd 11 dmmsel = - G21
Ammse2 方程式17 在一單一天線系統中，需要一 Ch〇lesky分解。使用一多樣化天線將因 ，要兩Chdesky分解(方程式n及13)及一前向代入(方程式12)而增加解碼 符號碼(symbol)之複雜性。這將使一 BSTTD系統之複雜性較一單一天線系 統者增加超過兩倍。此外，該系統中之BSTTD解碼器無法消除第一子區塊 對第二子區塊之干涉，這將在探測時造成更多誤差。 以下說明將更進一步降低複雜性。由傳輸矩陣之結構，可藉A”及 之區塊矩陣表示A22及B22如下。
A '22 A, 〇 A,
及B ’22 B, 〇B, 方程式18、19及20係表示au、An、BU與Bn之關係 方程式18 Lv “3 “3」 B22HB22=BnHBn ^ … ^22 A22 = AnHAn 八22 B22 = AuHBu "0 0 0 A3hA3_ '0 0 0 B3hB3 '0 0 0 a,hb, 方程式19 方程式20 熟於此項技藝之人士將可了解，A22HA22、Bn、及A22HB22係區塊
Toeplitz矩陣，但a„hAu、B/Bu及AuHBn係因方程式18、19及20最後 一項中之右下角之子區塊而並非如此。 代入方程式18後，方程式4將成為方程式21。
Dll = A22hA22 +(B22hB22)V〇2I- 0 ο L〇 a3ha3 方程式21 方程式21係區塊厄米特(Hermitian)。可藉忽略最後一項之Cholesky分 1255623 解重複變體來近似方程式7之解，即方程式22。
GuGnH =Dn 方程式 22
Du依照方程式23。
Dn = Α22ΗΑ22 +(Β22ΗΒ22)*+σ2Ι 方程式 23 方程式22係區塊Toeplitz矩陣近似。其複雜性係與單一天線情況下之 近似分解相等。熟於此項技藝之人士將認識到，上述方程式將造成Gu之一 近似，而減低BSTTD JD 12之複雜性。 可在A之近似中發現進一步減低BSTTD仍12之複雜性。由方程式 11及12，方程式將成為方程式24。 G22G22H = D22 一 W1〕/ 方程式 24 假設贈m(D22)»腑，方程式24將成為方程式25。 G22G22 »D22 方程式 25 此外，由方程式8、9及12，將達成方程式26。 ^22 ~ 〇 B3hB3 方程式26 來近成 後一項之⑽ky分解麵體 ^22=Gh+ 方程式27 藉此近似，&及因此DM方程式8及！3)無需顯明計算。是以，BSTTD 之Cholesky分解之複雜性將與單一天線系統者相同。 BSTTD較單-天線複雜之主要複雜性係方程式12]5及17的矩陣⑸ 相關。方程式15及17中之複數運算次數係與h之非零元素數量相同。較 少非零元素將降低方程式15及17之複雜。減低複雜之方法係假設 021=0。然而’ 14種近似將引人-誤差至絲式之财，而典型上並不希望 如此。 因此’減少複雜之另-㈣餘據下述者來频4。財程式9及 1255623 12,將造成方程式28。 G21GnH=D21 方程式 28 在2係依照方輕式29。 D21=(A22HB22)*-B22HA22 方程式29 方程式29將造成一區塊Toeplitz矩陣。然而，其一般解將因其為多重 前向三角形系統解而過於複雜，無法輕易執行。但，可使用以下之性質來 簡化。 性質1 :矩陣屯係反對稱區塊Toeplitz，即色f。4之對角項必 然為零。 性質2 ·乃21之所有項目(entry)皆為零，除了子區塊矩陣最後一行或最後 一列中之元素以外(請參閱第二⑻圖）。 性質3 · &之具有一區塊丁0印1也結構。 性質4 : 4係頻寬相等於(L · Ka-1)之下方區塊。（請參閱第二⑼圖）。乙 係第一列或行區塊處之非零區塊數量。其相等於符號碼間干涉長度加丨，亦 即L=Lisi+l，其中Lis产ceii(W/SF)、w係頻道長度且ceil(x)係指示大於X之 最小整數。Ka係主動碼(實體頻道)之總數，譬如Ka=K+1且其中BCH時間 槽中具有K個DCH。 使用上述特性及近似成具有相同於特性2中之子區塊結構的區塊聚 a矩陣將可大幅簡化複雜性。第三(c)圖中即顯示該近似結構。第三(幻圖係 顯示具有不同於第二(b)圖之頸圈部尺寸(c〇uar scaie)的確切。藉由以上之 特性及以下之近似將可簡化&之計算。 近似1 : 係具有頻寬(L · Ka-Ι)之上及下區域聚合矩陣。 近似2: 021之具有與么相同之結構。 藉由近似1，簡化之021可表示為： 11 .1255623 fll f12 f2i fn
ML L12 fn
11L fL1 lLl
ML fn fu f21 fll. 相關矩陣及下方三角形矩陣怎之區塊矩陣表示可寫為方程式30及 3卜
G 11 Su 0 … Six S22 0 … g32 S33 Su … 0 0 容N，N -L+\ 0 0
Sn ,Ν
Sn ,Ν 方程式30 〇 8n fN-L+l ^11 ^12 …dlL 0 ... 0 dn d … ^\L 〇 dh dn ~d\L 0 0 d \L 〇 ^11 ^12 0 ... 0 —dT u 12 … ~dh dn 方程式31 ❿ 如相等於4ιΤ :屯及f；j依照性質1及近似2而具有以下結構 12 .1255623 υ υ ··· 0 X、 00 Οχ • · · w • · · A r\ r\ 及 fii = 0 0 …0 x 一x x X X X 0 0 Ka — 1 0 …〇 αΐΚα ， Ο 〇 α2Κα
... X
Ο ··· Q dKa^2 Χ Χ dKa,Ka _ F0'H'=f)21 之解係由計算方程式32及33之第一行區塊及第一列區塊而得。 fniSu = n = l，2，...，L 方程式 32 n = 2”“，L 方程式33 ι=1 具有f矩陣結構之Α=[%产的及D=[dijfa㈣，以及下三角形矩陣 G [&j] ij=i可滿足矩陣方程式。A係專用頻道(DCH)之數量曰 &=尤汁1係廣播頻道(BCH)時間槽中之實體頻道總數。最後一行向量之第一 &元素係由複數值除以實數值而得，如方程式34。 〜，〜1^1，2，"_人-1方程式34 SKaKa 藉一次前向代入&，可得矩陣A之最後一列矩陣，由方程式35表示 之。 / C G· aKa2 = 方程式35 ♦ βκ〇Κ^ βκαΥ^ 每一矩陣乘法可因_零元素而 此外，方程式33之右手側包含矩陣乘法。 視為足汁(足汁1)2之複數乘數。 可使用上述之近似來簡化BSTTD演算法，如下·· 13 (33)1255623
•匹配過濾器： •相關計算： 方程式 ⑶、(4) (23)、（29)
Cholesky 分解 （22)、（32) 前向代入係依照方程式36及37 : 砵二之^方程式36 • =之《/2 - (021而)* 方程式 37 反向代入依照方程式38及39 ··
合11之_2 =兩2方程式38
GnHtel =坏-G21HJ_2*方程式 39 、 結合第三圖之流程圖來說明較佳具體實施例。可藉由忽略該等資料區 塊之間的干涉來模擬該接收到之信號，譬如依照方程式2(步驟401)。、該二 收到之向量係譬如依照方程式3及4(步驟4〇2)變素音匹配過濾。決定方程 式1〇型式之一 Cholesky因數以作為MMSEBLE的解(步驟403)。再依照方 程式22，藉計算(方程式7) —子矩陣D、Du之一 Cholesky因數來計算〇、
Gu之一子矩陣(步驟4〇4)。依照方程式％，使用之共輛複數、Gii*來計籲 算G、G22 —子矩陣之另一近似(步驟405)。使用方程式31及％將〇、& 之另一子矩陣近似成一上方及下方區塊聚合矩陣(步驟4〇6)。使用前向及反 向代入，藉方程式35、36、37及38來解出兩資料場之符號碼叫及 ‘my步驟407”接著再使用解碼器15，藉解碼^^及來決定原 始之傳輸資料(步驟408)。 儘管已就較佳具體實施例來說明本發明，然而熟於此項技藝之人士將 可清楚發現屬於以下專利申請範圍所概述之本發明範圍内的其他變型。 14 1255623 【圖式簡單說明】 m係空間_時間傳輸多樣化之―先前技藝通訊祕的方塊圖。 第二圖係依據本發明較佳具體實施例之一接收器的方塊圖。 第二圖係依據較佳具體實施例之近似區塊空間時間傳輸多樣化 (BSTTD)的矩陣結構圖示。 第四圖係依據較佳具體實施例之區塊空間時間傳輸多樣化接合探測方 法的流程圖。 1、2、16 :天線 10 :接收器 12 : BSTTD接合探測裝置(BSTTDJD) 13 :頻道估計裝置
15

Claims (1)

1255623 拾、申請專利範圍 1. 一 種在分碼多重存取(CDMA^訊系統中用於接 輸多樣化(BSTTD)所賴之資觸的麵，财法包含下辦=間時間傳 使用一第一天線傳輸一第一資料場； 使用-第二天線傳輸-第二資料場，該第二資料場係由 資料場之區塊而產生； 排違苐_ 接收該第一及該第二傳輸資料場； 產生一訊號模型以忽略資料區塊間的干涉；以及 利用-最小均方誤差區塊線性等化、—近似ch0 _ 一前向及反向代入來決定該第一及該第_ 基)刀解與 以第-讀％之傳輸f料符號碼 白化匹配 2.如申請專利範圍f 1項之方法’其中該接收之資料場係透過 濾波器來處理。 3.如申請專利細第2項之方法，其中該接收之資料場係透過產生將使用 於決定傳輸資騎躺之頻道資歡-頻道估計裝㈣加轉理。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其中該第—資料場包含m和⑺之資料 區塊’而該第三資料場包含-D2*和-D1*之資料區塊，其中*絲該對應資料 區塊的'共輕。 5· —種用於取得自一區塊空間時間傳輸多樣化㈣丁羽發射器傳輸之資料 %的接收器，且該BSTTD發射器係使用一第一天線傳輸一第一資料場與使 用一第一天線傳輸一第二資料場，該第二資料場係由重新安排該第一資料 場之區塊而產生，該接收器包括：。 一天線，用以接收包括該第一及該第二傳輸資料場兩者的一向量；以及 一 BSTTD接合(joint)债測器，利用一最小均方誤差區塊線性等化、一近 似Cholesky(柯列斯基)分解與一前向及反向代入來決定該第一及第二資料 16 1255623 場之傳輪符號碼(symbols)，同時忽略資料區塊間的干涉。 嚤 6·如申請專娜圍第5項之接收器，更包含—自化匹喊波器以處理該接 收之資料場。 7. 如申請專利範圍第6項之接收器，更包含一頻道估計裝置以產生一頻道 資訊。 、 8. 如申請專利範圍第7項之接收器，其中該第一資料場包含D1*D2之資 料區塊’而該第三資料場包含-D2*和-D1*之資料區塊，其中*表示該對應資 料區塊的一共輛^。 、 9. 一種用於取得使用區塊空間時間傳輸多樣化(BSTTD)所傳輸之資料場的 分碼多重存取(CDMA)通訊系統，該系統包括： -，射器’使用-第-天線傳輸—第—資料場且使用_第二天線傳輸一 第二資料場，該第二資料場係由重新安排該第一資料場之區塊而產生； 一接收态，用於接收使用BSTTD所傳輸之資料，該接收器包括： 一天線，用以接收包括該第一及第二資料場兩者的一向量；以及 一 BSTTD接合偵測器，利用一最小均方誤差區塊線性等化、一近似 Cholesky(柯列斯基)分解與一前向及反向代入來決定該第一及第二資料場 之符號碼(symbols)，同時忽略資料區塊間的干涉。 10·如申明專利範圍第9項之系統，更包含一白化匹配濾波器以處理該接收 之資料場。 11·如申请專利範圍第10項之系統，更包含一頻道估計裝置以產生一頻道 資訊。 12·如申凊專利範圍第11項之系統，其中該第一資料場包含D1和〇2之資 17 • 1255623 料區塊，，而該第二資料場包含-D2*和-D1*之資料區塊，其中*表示該對應資 料區塊的一共輛。 ’
18
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