TWI261976B - Rake-based CDMA receivers for multiple receiver antennas - Google Patents

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Description

1261976 % 月日修(更)正太 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 更明端說，本發明係有 本發明係有關無線通信領域 ’刀碼多重存取(CDMA)接收器。 【先技術】 夕出自L個兀件陣列之接收器天線元件處之被接收分碼 夕重存取^號ri(t)係被表示為方程式1 : Γ C0财 方程式1 其巾Ak為第k使用者之信號振幅，、為第k使用者之 =符號，Pk_f k使用者之簽章波型，包含展頻碼及 =整形波型。hkml⑴為來自第k使用者之第！天線之第爪 =之頻道響應。n(t)為通常因其他胞元預及可加性頻道 =之组合干擾。通f，此干擾具有白高斯雜訊統計值。 =使用者之第讀號係有利的，而使用者指標k及符號 ^標η被拋棄。針使用者及第n符號及個路 徑及所有L個天線解展頻該被接收信號係被導出如下： dmJ = Ahm，lS+zm，丨 方程式 2 销哭Z"，1係為用於® m路徑及第1接收器天線之解屏 V員态處之餘數信號。 午展 傳統及普遍假設所有zml(l$m$M，l$ / )均為言 斯變數，且其跨越不同多路組成及不同天線時互不相關呵
間早及傳統接收ϋ，其中第！圖之各雷克或各分支: 估計複合頻道加權增益(CWG)。如第丨_示， 蜀 係具有L個元件，叫至1队。針對各元件丨10，1 = 至I可產生被該元件_妾收之一組向量之： 这版本。各延遲版本係藉由各解展頻器1丨5]1至 LN解展 :。":=頻輸出，各複合頻道加權增益產:電路 ^ LN被導出之複合頻這加權增益係經由各相乘 :12:"至12(^被個別施加至各解展頻輸出； =請組合。組合請使用最大比_ = 、組口讀出處達成最大信號雜訊比。數，夂 收器均可估計頻道增^，其中一係為接 及雜辟異數（其中 <，係為^之功率估計。若 例組合被使用、則組合器產生
d m，！ S m J
1 ί w < Μ 1</<X 、為g%1為AVl之估計，而σ〗,係為Zml之功率估計， 所以任何特定雷克接收器之gm，l產生侧立於所有其他 田克接收^此方法係假設所有 1為零平均高斯變數，且其跨越不同多路組成及不同續 ^互不4目_ ’跨越多雜成及天線具有相關而產生 碼際干擾(ISI)。同日f，因為多使用者間之相關亦於多路組 成及天線上，所以多麵干擾(MAI)亦增加。於是，接收 器效能被降級。 ^ /f**^*' ' ^ " p*·*--"·*" •一—，
1萃月a修(為)正本I 的―…..丨·ττ I |-Τ ΠΙ rw^,..,11.,,,,^^^^ 因此，替代性的接收器是受到期待的。 【發明内容】 -種包含接收資料信號之多個天線元件的接收哭。久 天線元件係具有多個雷克耙指(驗fmger)。各雷克㈣ (Rake finger)可藉由施加複合加權增益至它自己的天線組 件的接收多路組成來處理該天線組件的接收資料信號的該 接收多路組成。-複合加權增益產生器乃使用來自所有雷 克耙指（Rake finger)之輸入來決定各天線元件之各雷克耙 指=ake finger)之複合加權增益。一求和器，可組合各雷克 乾♦曰（Rake finger)之輸出來產生資料信號之估計。 【實施方式】 〜較佳實施例將參考附圖作說明，其中遍及全文之相似數 字代表相似元件。本扣下所義無線傳輸/接收單元(wtru) Ϊ包含’但不侷限於，使用者設備，行動台，固定或行動用戶 單7〇，呼叫器，或可操作於無線環境中之任何其他類型的元 件。本文以下稱為基地台者係包含，但不侷限於，基地台，節 2 Β位址控制态，存取點或無線環境中之任何其他類型互連 兀件。多天線元件雷克接收器可被用於無線傳輸/接收單元， 基地台，或兩者。 人使用L個接收為天線元件，所有雷克耙指(以故㊁辟『)輸 曰、、二過、、且織而成為具有相同解展頻符號的群組以成為相同 向里各雷克耙指(Rake finger)輸出係被標示為向量 ，，^•’^，[’(^“，(^^，…，(^“，(^^，…，^^，[^。同樣地’各雷克 126197 6年月曰修(更)正太 耙指(Rake fmger)輸出處之雜訊向量係被標示為 (Rake finger)之頻道向量係被標示為 h二[匕山^…九丄如如，···，、^ 被導出如下： d-AhS+z 方程式3 雜訊相關矩陣係被導出如方程式4 : R-E(zz )^E(ddH)-A2E|s|2hhH 方程式4 其中，Η為厄米特轉置（Hermitiantransp〇se)，E是期望 值。 其用於二元相位鍵移(BPSK)及四元相位鍵移(QpSK)調 、交’ E|s| -1，且方程式4進一步被簡化為方程式5 : R-E(zzHhE(ddH)»A2hhH 方程式 5 其中’ Η為厄米特轉置（Hermitian transp〇se)，E是期望 值。 ’ 最大化對數可能函數型式之最佳接收器係提供如方程式 6表示之資料偵測： V—(R h) d 方程式6 其中’ Η為厄来特轉置（Hermitiantranspose)，E是期望 值。 第2圖為使用複合頻道加權增益產生裝置2〇5及L個接收 為天線元件2101至21〇[之雷克基礎元件2⑻塊狀圖。第2圖之組 件可被實施於單—積體電路(IQ，多個積體電路，分離組件或 積體電路及分離組件之組合。針對各元件21〇，一組延遲 至212LN可產生被該元件210接收之一組向量之延遲版本。各延 ίΓ!?!措由各解展頻1121511至215ln解展頻。針對所有多路 的夂杜it而該加權係被計算雜—,h)H315。計算出的(均 n牛被應用為各雷克耗雖akefmger)之各相乘器爲至 力 丁田克耙指(Rake finger)而 複5舰加權增益是從所有解展頻器215導出。 相關矩軌的估計是藉由考慮雷克接收器2〇〇的各天 〇〇之各路控（包含各延遲212與）解展頻器犯而計算， 裝置2〇5所執行的複合加權會藉由把CWGs饋 ^ 斤相乘為而補償碼際干擾與多存取干择。 、 R雜訊相關矩陣可被估計為方程式7 : \ςΧ·)η 云二*卖母)辱f "" 方程式7 其中d(k)係為第哺號之向量d」(k)係為第k符號之頻道 估計(其亦為向量Ah之估計），㈣符號長度估計，Η為厄米特 轉置（Hermitian transpose )，Ε是期望值。 量 第4圖顯示胁陣估計3〇5之實施例。頻道估計h係為向 文上400其衩合共輛轉置矩陣(Hermetian)，產生匕⑻丨难广。相 1 '，…γ 乘結果乃被平均405, I合、。來自各解展頻器215之資 料係為向量乘上415其Hermetian，產生d(k)d(k)H ◦結果係為平 均化，设獅严。 k忒平資料矩陣扣除420該平均頻道估計係產生如方 程式7所示之i? ^第5圖比較傳統雷克接收器及依據本發明以鲁 5 〇km/hr運載速度使用國際電信協會(ITU)語音活動因子(vA) 頻道模式#作之雷克基礎接收器間之模擬結果。第6圖比較傳 統雷克接收器及依據本發明以UOkm/hr運載速度使用國際電 t協會語音活動因子頻道模式操作之雷克基礎接收器間之模 擬結果。該模擬可比較具有一天線元件”Rake(1RxAnt)"，兩相 關天線元件"RakeReceiver(2RxAnKx)r)"，兩不相關天線元件 "HakeReceiVer(2RxAnt-uncor)"之傳統雷克接收器，及本發明不 相關貫施例"NewReceiver(2RxAnt_uncor)，’及相關實施例 _ NewHeceiver(2RxAnt-cor)"。各例中，依據本發明操作之接收 器可提供遠較傳統雷克接收器為佳之效能。 雖然本發明已以較佳實施例型式說明，但熟練技術人士 可了解以下申請專利範圍所界定本發明範圍内之其他變異。 【圖式簡單說明】 第1圖為先前技術雷克接收器； 第2圖為依據本發明操作之具有兩接收器天線之雷克基礎接 1261976年月曰修(楚)正本 收器塊狀圖； 第3圖結合第2圖之接收器被使用之複合頻道加權增益產生裝 置塊狀圖； 第4圖結合第2圖之接收器被用來實施R估計之塊狀圖； 第5圖比較傳統雷克接收器及第2圖之雷克接收器間之 50km/hr塊錯誤率(BLER);及 第6圖比較傳統雷克接收器及第2圖之雷克接收器間之 120km/hr塊錯誤率。 【主要元件符號說明】 200雷克基礎元件 205複合頻道加權增益產生裝置 接收器天線元件 212n至212LN延遲 解展頻器 22(^ 相乘器 225求和器 h頻道估計 R矩陣 305 R矩陣估計

Claims (1)

12619^ 9 日修(東)正本 十、申請專利範圍： 1.一種接收器，包含： 複數個天線元件，用於接收資料信號，· 針對各天線元件衫，有猶術克蝴㈣f零雜合 至該天線元件，各耗指具有一延遲、—解展頻器及一複合加權 增盈權重裝置； 一複合加權增益產生裝置；以及 一求和器，合至各複合加權增_重裝 該資料信號的一估計， 誠座生 其考寸彳政在於該複合加權增益產生梦 個M h 日1毅衣置具有魏個輪入與複數 相該複合加權增益產生裳置的各輸入輕合至各解展 心的-輸歧各複合轉增· 、 箱人4 d, / 罝的弟一輸入，而該 硬。加核私產絲置的錄岭合至 P ¥ AA σ知δ加榷增盈權重 衣置的-弟二輸入，因此各複合 器的所有輸出為基礎而補償警干;^重叙置以該解展頻 (ΜΑΙ) 〇 制貝％干擾⑽）與多存取干擾 2·如申請翻範圍第丨奴接彳n •-輪出爾合加權增益權重 5至該解展頻器之該輸出。 勺以弟—輪入係耦 3’如申請專利範圍第丨項之接收哭 裂置係藉由取得乘上-頻道估：；/中該複合加權增益產生 吖之—雜訊相關矩陣之—逆矩 1261 辦 月U修（東)正本 降之複合共_置矩陣來決定該複合加權增如產生複合加 權增益。 4·如申請專利範圍第3項之接收器，射該雜訊相關矩陣係夢 由將一頻道估計乘上其複合共輛轉置矩陣除以各雷克乾指 (Rake fingej^產生―第—轉，藉由將各解展髮之該輸出 乘上其複合共⑽專置矩陣除以各雷克乾指(趾e如㈣而產生 -第二矩陣，並將該第二矩陣減去該第—矩陣以產生該雜訊相 關矩陣。 參 5.如申請專利範圍第3項之接收器，其中施加在各把指之該複 合加核增_為該所產生複合加權增益之—結果向量成分。 6·—種無線傳送/接收單元(WTRu)，包含： 複數個天線元件，用以接收資料信號； >針對各天線凡件而言，有複數個雷克耗指⑽^㈣句輕合 至獻線το件’各耙指係具有一延遲、一解展頻器及一複合加 權增益權重裝置； 一複合加權增益產生裝置；以及 If和器，合至各複合加權增益權錄置的-輪出，產生 邊貢料信號的一估計， 其特徵在_複合加權增益產生裝置具有複數個輪入 ^個輪出，其中該複合加權輕產《置的各輸_合至= 的—輸出及各複合加權增益權重裝置的—第—輪入，而 13 該複合加權增益產生裝置的各輸㈣合 重裝置的一第-輸入，因屮夂★入 u被合加權增益權 直V 幸刖入，因此各I合加權增 頻器的所讀出為基礎而補償碼際讀 衣置以該解展 (MAI)。 、SI)與多存取干擾 7·如申請專利範圍第6項之無線傳送/接 克蝴Rake fln㈣而言，該延遲係輕合至^ ’其中針對各雷 _合至該延遲之—跡而該複合加權該解展頻 第—輸入軸合至該解展頻器之該輸出。θ皿衣置的該 8·如申請翻翻第6項之鱗傳送/接 權拗兴產哇壯罢及一 ，/、中該複合加 陣::矩陣乘上一頻道估計之-雜訊相關矩 逆矩陣之複合共姉置矩陣來決定該複合加權增益以產 生複合加權增益。 圍第8項之無線傳送礙收單元，其_訊相 =陣係如將-頻道估躲上其複合共_胁陣除以各 田克耙指(Rake fln㈣而產生一第—矩陣，藉由將各解展頻器 之该輸出乘上其複合共_置矩陣除以各雷克耙指(牆 fin㈣而產生—第二矩陣，並將該第二矩陣減去該第一矩陣以 產生rr亥雜訊相關矩陣。 瓜如申請專利顧第8項之鱗傳送她單元，其巾施加在各 耗指之該複合加權增益係為該所產生複合加權增益之一結^ 向量成分。 r Μ n•—種基地台，包含·· 複數個天線元件，用以接收資料信號； 角午展頻器及一複合加 針對各天線元件而言，有複數個雷克耙指(Rake finger)耦合 至该天線元件，各粑指係具有一延遲、 權增益權重裝置； 一複合加權增益產生裝置；以及 求和盗，輕合至各複合加權增益權重裝置的-輸出，產生 該資料信號的一估計， 複合加_以絲置料餘個輸入與複數 趣合轉增益產絲㈣各輸人給至各解展 :輸出及各複合加權增益權錄置的―第―輸入，而該 產生裝置的各輪出耦合至各複合加權增益權重 :輸人，因此各複合加權增益權重裝置以該解展頻 Hi)有輸出為基礎而補償碼際干擾（ISI)與多存取干擾 申請專利範圍第η項之基地台，其中針對各雷克耙指 人δ ’觀_合至其天線，該__ σ 狀—輪出，而該複合加權增益權錄置的該第—幹 入係耦合至該解展頻器之該輪出。 別 13·如申請專概項之基地台，其中該複合力 生裝置係藉絲縣上—倾估計之—雜__陣^矩 I OtX126197¾ 月曰 修(聲:)正 權增益以產生複合加 陣之複合共軛轉置矩陣來決定該複合加 權增益。 =申請專利範_項之梅，其編訊相關矩陣係 措由將-頻道估計乘上其複合共蝴置轉除以各雷克乾指 =fmgeW跑令㈣，細觸展頻器之該 輸出乘上其硬合共輛轉置矩陣除以各雷克蝴r咖加㈣而 產生-第二矩陣，並將該第二矩陣減去該第—矩陣以產生該雜 參 訊相關矩陣。 =、如申請專利範圍第U項之該基地台，其中施加蝴巴指之 相合加核增益係為該所產生複合加權增益之—結果向量成 分。 16· 一種積體電路(IC)，用以處理—資料信號，包含： —輸入，配置以接收來自複數個天線it件之-輪出； 針對各天線元件輸人㈣，有複數個雷絲雖ake 零物合至該天線元件輪人，細旨係具有—延遲、一解展 頻裔及一複合加權增益權重裝置； 、 一複合加權增益產生裝置；以及 _长和②，合至各複合加權增益權錄置的-輪出，產生 該資料信號的一估計， ㈣聽徵在闕複麵_產生裝置具有複數個輸入與 不夂固輸出，其中該複合加權增益產生裝置的各輸入轉合至各 16 1261 陳 J: 解展頻哭沾 入，而該出及各複合加權增益權重裝置的-第—輪 繼裝err娜輪輪至各複合加權增 展頻器的所各複合加權増益權餘置以解 擾（MAI)出為基礎而補償碼際干擾⑽）與多存取干 17.如申請專利範圍第 (Rake fm^er)而言，該延遲係中針對各雷克耙指 合至該延遲之-輪出，而 天:該解展頻器係· 入係耦合至該解展頻器之該輪出核乓盃桓重裝置的該第一輪 17 126197^ 916月9 3修丨t)正本 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第2圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 200 雷克基礎元件 205複合頻道加權增益產生裝置 2101至21(^接收器天線元件 212n至212LN延遲 215π至215LN解展頻器 220n至220LN相乘器 225 求和器 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
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