TWI261990B - Fast joint detection - Google Patents

Description

1261990 五、發明說明（1) ~—-~~~ - 本專利申請案係主張美國臨時專利申請案60 / 28 743 1 之優先權，其申請曰係2 0 0 1年4月30曰。 ^本發明通常係有關於無線通信系統。特別是，本發明 係有關於在一無線通信系統中之資料偵測。 x 第一圖一無線通信系統丨〇之一介紹。此通信系統丨〇係 具有基地台&至125 (12 )，其係與使用者設備（UE ) 14 至143 (14)進行通信。各個基地台12係具有一關連操作1 區域，並在此與其操作區域中之使用者設備（ue 通信。 疋仃 在部分通信系統中，諸如：使用分碼多重存取之 雙工（FDD/fDMA )及使用分碼多重存取之分時雙工（丁⑽ /CDMA )，多重通信係於相同頻譜上進行傳送。此 係利用其通道碼（channelization code)加以區別。5 更有效地使用此頻譜，使用分碼多重存取之分工‘、'、 (TDD /CDMA )通信系統係使用&割為通又 框。在此系統中之一通信將會被指派以 重覆讯 及時槽。 X夕更關連碼 、《2 : ί ::仏可能在相同頻譜上及在相同時間内傳 达，在此糸、洗中之一接收器必 別。偵測此等作狀々從 ’之週1口間進仃識 ,,夕會你田虎之一種手段係多重使用者偵測（MUD )。在夕重使用者傾測（M中 (UE ) 14，亦即：佶3去 丨另便用者。又備

用者偵測（SUD 。在單一使用者偵測（SUD )中，為了自 由-單-傳輸器谓關連之信號係同時加以债測。 、' 。。夕重碼傳輸之另一種手段係單一使

1261990 五、發明說明（2) 接收器之多重碼傳輸中還原資料，接收信號係通過一等化 階段、並且利用單一或多重碼進行解擴（despread )。實 施多重使用者偵測（M U D )之手段及單一使用者偵測（S U D )之等化階段係包括：使用一 C h ο 1 e s k y或一近似C h ο 1 e s k y 分解。此等手段係具有一高度複雜性。此高度複雜性會導 致功率消耗之增加、並會造成使用者設備（ϋΕ ) 1 4之電池 壽命縮短。因此，本發明之目的便是提供偵測接收資料之 其他手段。 Κ資料信號係於一分碼多重存取（CDMA )通信系統中 之一共用頻譜上進行傳輸。一組合信號係接收及取樣於此 共用頻譜上。此組合信號係具有此等K傳輸資料信號。一 組合通道響應矩陣係使用此等K傳輸資料信號之資料碼及 脈衝響應以產生。一組合通道相關矩陣之一方塊攔位係使 用此組合通道響應矩陣以決定。此方塊欄位之各個方塊項 目係一 Κ X K矩陣。在各個頻率點k，一 Κ X K矩陣Λ (k)係利 用計算此方塊欄位之方塊項目之傅立葉轉換以決定。此K X K矩陣Λ (k )之一逆矩陣係乘以此傅立葉轉換之一結果。 或者，前向及後向替代係可以用來解此系統。一逆傅立葉 轉換係用以自此等K資料信號中還原資料。 【圖式之簡單說明】 第一圖係一無線通信系統。 第二圖係一簡化傳輸器及一快速聯合積測接收器。 第三圖係一通信叢發之一介紹。 第四圖係快速聯合偵測之一較佳實施例之一流程圖。

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五、發明說明（3) 第五圖係指示擴充處理區域之一資料叢發之一介紹， 第六圖至第十一圖係介紹其他資料偵測手段之快逮聯 合偵測之模擬效能之圖系。 Ρ 【較佳實施例之詳細説明】

第二圖係介紹在一使周分碼多重存取之分時雙工 (TDD /CDMA )通信系統中使用快速聯合偵測之一簡化傳 輸器26及接收器28，雖然快速聯合偵測亦可以應用於其他 系統’諸如：使用分碼多重存取之分頻雙工（Cdma )。在一典型系統中，一傳輸器26係位於各個使用者設備 (UE) 14中、且傳送多重通信之多重傳輸電路“係位於各 ，基地台1 2中。聯一合債測一接i 中、使用者設備1 4中、或同時位於兩者中。一 一 一一一 # ^ ί Ϊ ^26 ! ^ ^ ^ f # ^ .b ^ 之一資料產生器32係產生欲與此接收器28進行 資料。一調變/擴散/訓練序列插入裝置34係利用 ^^料碼以擴散資料、並將此擴散參考資料以適當指派 ^ 之一中間文字訓練序列進行時間多工，進而產生一 個或多個通信叢發。 、 典型通信叢發1 6係具有一中間文字2 〇、一看守周期 =、以及兩個資料場域22、24，如第三圖所示。此中間文 字2〇t將此兩個資料場域22、24分離、且此看守周期18係 將^ ί 1信叢發分離，藉以考慮自不同淳輸器2 6傳輸叢發 之達時間差。此兩個資料場域2 2、·24係包含此通信叢發 之資料。

苐8頁 1261990 五、發明說明（4) 此（等）通信叢發係利 )。一天線38係經由此無線 )信號至此接收器2 8之一天 類型係可以是任何熟習此技 四相移位鍵控（QPSK )或正 此接收器2 8之天線4 〇係 信號係利用一解調器4 2進行 此基頻信號係利用一取樣裝 數位轉換器、以此等傳輸叢 片速率進行取樣。此等取樣 道估算裝置4 4及一快速聯合 接收叢發之適當資料碼加以 用在此等基頻取樣中之中間 通道資訊，諸如：通道脈衝 衝響應係可以視作一矩陣Η ( 測裝置4 6所使用，藉以估算 符號。 此快速聯合偵測裝置4 6 供之通道資訊及此傳輸器2 6 以估算預想接收通信叢發之 雖然快速聯合偵測係使 用地面放射存取（UTRA)分 本通信系統，此快速聯合偵 系統係一直接序列寬頻分碼 用一調變器36調#6 放射通道30以放射’令頰（RF 線40。傳輸通信^射頻（Μ 藝者所瞭解之類型吏▲用之調變 交振幅調變（Qam )。諸如： 接收各種射頻信號 解調，藉以產生—其f寺接收 置43 ’諸如丄”信號。 發之-倍… 係在此時槽中，經由^曰曰 偵測裝置46，利用口 一通 處理。此通道」給此等 文字訓練序列元H44係使 響應。所有傳翰I;:提供 )此ϋ、音次 °唬之通道脈 此通逼貧訊係為快 接收通信叢發之傳輪資料為軟 ϋ使用此通道仗曾 所使用之裝置4、4所提 資料。之已知_散資料碼，藉 合作計晝（3GPP)通 f ( DD)系統解釋為基 HZ以應用於其他系統。此 夕重存取（w—CDMA)系統，

1261990 五 發明說明（5) 其中，上行鍊路及下行鍊路通信係侷限於互斥時槽。 此接收器28係接收同時到達之全部]{個叢發。此等^固 叢％係在-觀察間隔中重疊於彼此上方。冑於第三 ”（謂），地面放射存取（嶋）☆時雙工（m 卩-不、先而13 才&之各個貧料場域係對應於一觀察間 ::用於第k個叢，資料碼係表示為cK)"以個叢J係 可以源自K個不同傳輪器、或對多重 小於K個不同傳輸器。 、。馬傳輸馬而5 ’ 一通信叢發之各個資料埸κ 之傳輸符號。各個符號“：域=-預定數目’Ns， 輸，其係擴散因子，SF。：：：：定數目之晶片進行傳 SF個晶片。待通過無線放射個貝科場域係具有\ X 衝響應，諸如：長度W晶片之U ，各個符號係具有一脈 NC晶片之一長度。 飞係具有SFx Ns + W —1晶片或 在一觀祭間隔中κ個資料媒 接收器、利用等式（1 )加以模=之各個第κ場域係可以在 [(k)=A(k)g(k),k=l， 、土為 r (k)係第k場域之接收貢DK 〃 等式I (1 ) 通道響應。A (k〕係一 Nc X Ns矩 Q系第k場域之組合 )之第j元件符號響應S (1〇之一」在A 、之各個第j行係3 (k S (k〉係第k場域估算響應h (k )零砧填補版本。此符號響應 積（convolution )曰。信當此場域擴散資料碼C(k)之疊 號。b⑴係具有長度W晶片卫1"資料場域中之未知資料符 且可以用等式（2 )表示：

1261990 五、發明說明（6) (k ) . k (k )=工 — 工（k)係反應傳輸器增益及路徑損。片⑴等式（2 ) 衝響應。 、 〜係通道脈 對於上行鍊路通信而言，各個 ' 及各個X (k ) # 同的。對於下行鍊路而言，所有場域係具 不不 各個工（Κ)係不同的。若傳輪多樣 问包、但 印用於下行赫 則各個工（k )及左…係不同的， 中’ 在無線通道上傳送、所有K個埸人 根據等式（3)。 努域之全部接收向量以系 r ^ ^ η係一零平均雜訊向量。 等式（3 ) 將所有資料場域之A (k〕組合至— 各個叢發y k)之未知資料組合至—蚊二=二應矩陣A及將 (1)便成為等式（4)。 ^貝料向量_d，等式 £ =Ad +n ^ 式 使用一人機系統工程（MMSE ) 等式（4 ) 5 ) 解法以決定4係根據等 等式 人 〔·）H係表示H e r m e t i a η函數（访# ％ 機系姑τ i / 〈设共幸厄轉置）。， ’、、、’先 程（MMSE )之R係根據等式（6 ) c R = AH A + σ 2 j ° 等式

苐11頁 1261990 五、發明說明（7) σ2係雜訊變異，典型地係取自此通道估算裝置44， 且I係單位矩陣。 使用快速傅立葉轉換（FFT )，雖然其他的傅立葉轉 換亦可以使用，但此等式最好係根據等式（7 )求解。 (F (d ) ] K = [ Λ -1 [F (AHr ) ) k 等式（7 ) F (.)係表示快速傅立葉轉換（FFT ) 。〔 ·〕k係表 示此等式係在各個頻率點k求解。Λ (k)係一方塊對角矩陣 Λ之大小K ’ K之方塊項目=此方塊對角矩陣Λ之推導係說 明如下。捨棄直接去解等式（7 )，等式（7 )係可以利用 前向及後向替代法求解。 第四圖係利用快速聯合福測決定資料向量g之一較佳 方法之一流程圖。此組合通道響應矩陣Α係使用估算響應h (k)及各個叢發c (k)之擴散資料碼c (k)以決定，48。經由此 組合通道相關矩陣，R = AH A，4 9。在各個頻率點，一 K X K 矩陣Λ (k)係經由計算一方塊行R之方塊項目之傅立葉轉換 以決定，5 0。較佳者，本實施例係使用一中心行，其與此 矩陣R之左側或右側至少距離W行。 F〔 AH [〕k係使用一矩陣乘法之一快速傅立葉轉換 (FFT )以決定，5 1。各個矩陣A (k)之逆矩陣，〔Λ (k )〕—1 ，係加以決定。為決定〔F (d ) 〕k， 〔 Λ (k)〕—1及 F〔 A'〕k係在各個頻率點相乘。或者，〔F ( d ) 〕k係使 用LU分解以決定。Λ k)係分解為一下三角矩陣L及一上三 角矩陣U，52。使用前向替代，Ly: 〔F (Ake) 〕 ，53， 及後向替代，U〔 F ( g ) 〕k，54， 〔 F ( d ) 〕κ係加以決

苐12頁 1261990 五、發明說明（8) 定。这係利用F ( d )之一逆快速傅立葉轉換以決定，5 5。 等式（7 )之推導係說明如下。等式（4 )之一最小均 方差（MSE )解係根據等式（8 )以決定。雖然等式（7 ) 係根據一人機系統工程（MMSE )之解，快速聯合偵測係可 以使用其他手段以實施，諸如·· 一零力手段。

Rd 二（ΑΗΑ + σ2Ι ) d = AHi; 等式（8 ) 若使用一零力解，則σ21項係由等式（8 )中省略， 諸如：R 4 = ( AH A ) d = AH [。下列說明係此人機系統工程 (MMSE )解之一推導，雖然一類似推導亦可以用於一零力 解。為介紹目的，一簡化範例之R (其中，Ns = 1 0且W = 2 )係根據等式（9 )。此範例係可以延展至任何Ns及W。

R ο ο - ο ο ο ο ο ^ ^ ^ 0〇:0 0 0 0^^:心及| ο ο : ο ο ο^^-δϋ:^ι尽 ο ο : ο o^^^-sl; Α ο o o i ο^νίϋ^,Α 一 ο ο ο ο i^^^D^.^o i ο ο ον^ν^^ι^οο ·νο βν ο ο i ο ο ^r^i^.^oooo ;οο l^l^.iaro ο ο ο ο i ο ο_

此矩陣R之大小通常係（K Ns ) X KN,

等式（9 在此矩陣R 中之各個項目，心，係一 Κ X Κ方塊。在矩陣R之虛線内， 此次矩陣係方塊循環的，亦即：一循環矩陣之一順方塊方 向延伸。矩陣R之部分，非方塊循環之部分，係取決於最

苐13頁 1261990 五、發明說明（9) 大多重路徑延展擴散 在等式（9 )中， 根據等式（1 0 )。 W。 此矩陣R之一方塊循環延展，R。，係 A· ^ - o o o o o ^ - ^M· ^ ^ o 0 0 0 oo:ooo<v^:aa ο o - ο o ^ ^ A* - ^ o o o - o ^ Λ· ^ o o o o ~ 丨及。4 A o 一 o o o VA^.A o o 一 o o ^ A ^ o o o - o o < A :^,A o o o o : o e A^1:冬 ο ο ο ο o : e

Rc = ^ 0 0 0 0 0 A名乓」 等式（1 0 一 π數位傅立葉轉換（DFT )—類似”矩陣D係加以決 定，諸如

Rc =

DNDH 種此類矩陣D係根據等式（1 1 j如 jl&c I ......€ H，I匕 J±L i^L I ...... jC1 r

j I Stc j ^Cbc jl I e^h * * * ... 1? ^ }4ύκ jlSCbc I ......ε 认，IK I κ係一 K X K單位矩陣。 乘積DHD係根據等式（9 )_ =nsiKNs -ΚΝί 係一 KNsx KNS之單位矩陣

第14頁 等式（11 等式（12 ) 此方塊循環矩陣係乘 1261990 諸如：根據等式（1 3 五、發明說明（10) 以此矩陣D， jl 2x j^lk jS知 jlcj-ic jISl^c + ^e~ + ) j 13c j-Stfcc j$4c (ήί ^ ^ J?·^ jlSh + <£免+V的) jlQ3c jl 浪 jl4 知 (β^ ^ 十 &N€ 沁+此 jlg·^ jlSlk +心~ +办~ ) j j 4* jtk (V i + + ι jlSt j^lk j^ j 知 j ύχ + V^3 ^ j!3c j^Cbc + J^£ ^ +^i Wa ) jl 知 j!4t j I tk (^f +i^f ^ +J^e ^ ji3x j-aik +心~ +心~ ) +名+為） (马+心# +^ + ^) (為+妒+蚌 +名+為）

RCD 等式（13 )

Rc D之各個項目係一 K x K方塊。一方塊對角矩陣Λ係根據 等式（14 )。 ―把

X Λ Δ = 矩陣Λ之大小係（KNS Λ (1)係根據等式（15 )。 等式（14 ) KN〇 )。此矩陣Λ之各個 ⑩ Λ (i ) 等式（15 ) Λ (1 )係一 K X K方塊，且具有K2個非零項目。 此矩陣D係乘以此矩陣Λ，諸如：根據等式（1 6 )

15頁 1261990 五、發明說明αυ

冲） j 1 lie A[丨〕 j知 A^e1^ . il± j瓜 jl Λ[丨〕 Λ㈣/ Λ⑴ j I jl^&c ..Ai^£— Λ咋V jl Sx Τ5Γ jl-iik jM4c ~1<Γ 等式（1 6 ) K X K方 D Λ 在等式（1 6 )中所示矩陣D之各個項目係 塊。

經由等於矩陣ReD之各列及矩陣D之各列所產生等式之 系統係固定的。因此，同組等式係經由等於矩陣Rc D任何 列及矩陣D相同列以產生。為介紹等式（1 3 )，矩陣RCD之 第一列方塊係根據等式（1 7 )。 〔（R0 +R/ +R2H +R〗+R2 ) ，（R〇ej2"Ns +νθ4"Ν、+ R2He]“/NS +R2eil8 "Ns +Riei2〇"Ns )，…，（R〇eil6 "Ns +R， ej 32 7Γ /Ns + RJ ej 48 7Γ /Ns + & ejl44 /Ns + 心 ejl60 τι /、，s ) ， ( R〇 ejl8 /Ns + RiH ej36 "Ns + γ #4 /\s + & ejl62 ;r As + 心 ejl8。/Ns )〕等式 (17 ) 矩陣D之第一列方塊係根據等式（1 8 ) 〔Λ (1 ) ，A (2} ej2 π /Ns，A (3 } ej4 71 yNs， ，Λ (、:s -1 ) e

J16./NS , Λ (Ns) ejl8,/Ns j 等式（1 8 ) 相等此兩列之項目，便可以得到等式（1 9 )及等式 (20 )。 Λ (1 } = (R〇 +R}H +R2h +R2 ) 等式（1 9 )

A(DeJ2,/Ns= (RceJ2-^s +R1Hej4;r/Ns + R2Hej6"/Ns+ R

第16頁 1261990 五、發明說明（12) ^ 0 J 1 8 7Γ / N s + R1 e J 2 ◦ 71 /、、） =ej 2 77 /Ns ( R。+ R/ej2 疋/Ns + R2K ej4 71/Ns + R2 e -j4,/Ns+ Rie-j2，XNs) 等式（20 ) 因此，Λ (2 )係根據等式（2 1 )。 Λ (2) = ( R。+ R/e」2 "Ns + R^e]4 "Ns + R2e—J“/Ns + R ie-j2"/Ns ) 等式（21 ) 同樣地，Λ (Ns -1 )係根據等式（2 2 )。 A(Ns—"二（R〇+RiHej2(Ns—2)"Ν、+ R〗Hej4(、s—2)"NS+ Η (Ns -2) ττ/Ns + Ri6-J2 (Ns -2) r/Xs ) 等式（2 2 ) Λ (Ns)係根據專式（23 )。 Λ (Ns) = ( R0 + R/: eJ·2 (Ns -1 ) "、’s + R/ e]_4 (:Ns -"厂 /ns + R2 e - j4 (Ns -1 ) n /Ns 比 e - j 2 (Ns -1 ) ;r /Ns ) 等式（2 3 ) 雖然等式（17 )至等式（23 )係介紹使用矩陣RCD及D Λ之第一列，但任何列均可以用來決定Λ (i )。 為介紹使用一中心列，第（Ns /2 )列（或等式（7 ) 之第五列），Λ (1 )係根據等式（1 9 )。 Λ (1 ) = ( RQ + R/ + R2H + 心 + R2 ) 等式（1 9 ) 等式（19 )至等式（23 )係K ’ K方塊之快速傅立葉轉 換（F F Τ )。由於此等方塊係乘以純量指數，此步驟係稱 之為一 π方塊快速傅立葉轉換（FFT ) ”。計算快速傅立葉 轉換（FFT)之典型手段，諸如：Matlab軟體之函數fft， 係計算一單邊序列之快速傅立葉轉換（FFT )。由於各個 Λ ( i )係一雙邊序列，Λ ; 1 )之計算係可以利用一傅立葉 轉換函數 f f t { 0，0，· · · ，R2，&，Rc，V，R2H，· · ·，

苐17頁 1261990 五、發明說明（13) 0，0 }、並將其乘以一中心列之一適當指數函數，諸如： 根據等式（2 7 )，加以實施。 eJ2 “卜"。，其中，v = 〔 cei 1 ( Ns /2 ) — 1 〕/Ns 等式（27 ) 如等式（1 7 )至等式（2 7 )所示，計算所有Λ (i )係 可以使用矩陣R之一單一行以執行。因此，矩陣Rc並不需 要加以決定。矩陣R之任何行均可以用來直接推導Λ (1 )。 較佳者，本實施例係使用距離矩陣R任意一邊至少W列之一 列，因為此等列係具有一組完整心。 使用Λ (1 )及矩陣D，方塊循環矩陣Re係可以重新表示 為等式（28 )及等式（29 )。

Rc D - D Λ 等式（28)

Rc = ( 1 /Ns ) [ D ADH ) 等式（29 ) 矩陣D及Λ係分別為大小（KNS ) x (KNS )。 由於DHD =NsIKNs，D—1 = ( 1 /Ns ) DH，因此便可以得到 等式（30 )。

Rc—1 = NS 〔 （DH ) —1 Λ—1 (D ) —1〕=NS 〔 （D/Ns ) Λ-1 (DH /Ns )〕 等式 '(30 ) 此人機系統工程（MMSE )解法係根據等式（3 1 )。 d =Rc-] ( AHr ) 等式（31 ) 偵測之資料向量4係大小（NSK ) x 1。 此人機系統工程（MMSE )解法係根據等式（32 )。 DHd - A"1 [DH (AHr )] 等式（32 ) 矩陣Λ係大小（KNS ) x (KNS )，其具有K x K方塊，

苐18頁 1261990 五、 發明說明（14) 並且， 矩陣Λ之逆矩陣係根據等式（33 冲) Γί^Γ f h| W . 1 = - Λ[⑹ _ 此逆轉換係需要Κ X κ矩陣Λ (k)之一逆矩陣。 因此’此資料向量豆係根據等式（3 4 )以決定。

〔F (4 )〕=〔 λ (k)〕—！〔ρ (”）〕k 等式（34 ) 等式（34 )係可以同時應用於以一倍晶片速率及複數 倍晶片速率’諸如：兩倍晶片速率，取樣此接收信號之接 收器。對於複數倍晶片速率之接收器而言，對應複數位晶 片速率之矩陣R係與等式（9 )之形式相同，其係近似於方 塊循環的。 為降低決定F ( AH [)之複雜性，本實施例係可以使用 對結構A有利之一種快速傅立葉轉換（FFT )手段。結構A 係具有一近似方塊循環之結構。然而，結構A係一非方形 矩陣，其大小為（NsSF ) ’ （ iNsK )。一矩陣A之一介' 紹係

根據等式（3 5 )。

111

第19頁 1261990 五、發明說明（15

) 「1 0 _ k⑼啦训_ u \bf\l) ΨΚΙ) V(0)圹(0)- 〇 · to)碳⑴j ^(0) b^(〇l m2) m 物"丨，「 W〇)們0「 L〇2) C(2) δ^(1) ^(1)^ _〇0)>)(0)_ : 箄式（35 ) · 各個b/k ) ( i )係此通道響應h (k 〉之疊積，其係對應於在第i個符號間 之第k個使用者。 使用方塊β (·) ’其中，各個方 中之括號表示，等式（3 5 )係變成等 ’柳）0 0 〇 … m) β(〇) ο ο … 5(2) B(l) Β(0) 〇 … c(隔 碼間 料片 資晶 散個 廣 j 彳第 匕 石隔 式 等 用 利 係 塊 式

第20頁

1261990 五、發明說明（16) 此方塊對角矩陣Λι係具有與等式 1 4 )相同之形 式。然而，矩陣Λ】之各個項目八丨（1〕根據等式（38 )係 SF X Κ方塊 Λ

D D, Λ in 1—- ο (1式 i式形 II等之 ，與示 1°係所 £ in ·ί· 式形 同 J § 式4 等有 具:-料矩 之 中 麵 •鼸· 霧 m m m 藝·· 藝·· 8 3 式 等 jl&C j }\ύ^ ι1<Γ~ jlSDc ,~7fr· r 2εΓ 一 ISF係一 SF x SF單位矩陣。 在相乘Ac及02時，形式，B ( i )及L 根據等式（4 0 )以形成。

Ar D〇 等式（39 之乘積係 |EiD)k Ε(Ι)^Ε(ί)] |Β[0)ί^ΕίηΛ^Ι)ί^]0··· |Εΐ〇)Λ ^1)«^ F· 卜 F- ^ μ- |EiD)^l)^l)J ··· ΙΕΐΙ)^^^ F- ^ ^ … |0,D)^ E(l)kE(l)J - \^1)^ ^,\){^ \

第21頁 1261990 五、發明說明（17) 等式（40 ) ACD2之大小係（NsSF ) X ( NSK )，且各個方塊之大小 係SF ’ K。 在相乘矩陣Di及Λ!時，形式，ej2 'T/Ns ISF及八丨（1 )，之 乘積係加以形成。Di Λ!之大小係（NsSF ) X ( NSK )、且各 個方塊之大小係SF X K。比較矩陣AeD2任何列及矩陣Di 相 同列，便可以得到等式（41 )。 A1 (1 } = [ Β ( 0 ) +Β ( 1 ) +Β ( 2 ))，

八工（2)二〔Β (0 ) +Β (1 ) ei_2"Ns +Β (2 ) e—]_4" Λ} (Ns-1 ) =〔 Β ( 0 ) +B ( 1 ) e-]·2 (Ns-2 ) "Ns +B ( 2 ) e -J4 (Ns -2 ) ^ /Ns j ， Λι (Ns) =〔 B (0 ) + B ( " e，（N、-1 ) π，Ns + B ( 2 ) e -H ⑽—1 ) "Ns〕 等式（41 ) 因此，各個八丨（k〉係可以使用（SF x K )方塊之一單邊 序列加以決定。使用等式（3 8 )及¥ D2二Ns IKNs，便何以得 到等式（42 )、等式（43 )及等式（44 )。 ' 等式（42 ) 等式（43 ) 等式（44) 使用快速 等式（45 )

A =D1 AH r = D2 ( D/1 r ) D2h (AHr ) =Ns [ A/ ( D/r )〕 因此，〔F ( ΑΗΣ ) 〕k係根據等式（45 ) 傅立葉轉換（FFT )加以決定。 (F (AHr ) ] k ^Ns [ Λ} ) H CF (r )〕

苐22頁 1261990 五、發明說明（18) -----—

亦可1 ^地由於矩陣A係近似方塊循環的，R = AHA + a2 I 发用使用Λι之快速傅立葉轉換（FFT )加以計算。 為降低複雜性，久你 係可η杜τ ττ 。個Λ (1 )之逆矩陣，〔Λ “）〕-ι， J从使用LU分解加w妯> .,^ 矩陳 * τ TI \解加以執仃。各個〔Λ1〕係一（K X K ) ，/、LU 7刀解係根據等式（46 )。

Λ (" =LU ]r _ 等式（46) 係根據等一式(:A矩及陣心 求解。 ）及寺式（48 )、使用前向及後向替代法

Ag(k) 〔F (ΑΗ[)〕k y y = 較 號之位 期18之 場域中 文字20 )。此 於資料 間文字 理前、 24而言 特 域長度 一係一 A ^ “ 等式（47 ) 1 g 、）P〔F (这）〕k 等式（48 ) 佳者，為改善在各個資料場域22、24端點之資料符

兀誤差率（BER )，來自中間文字部分2〇及看守周 取樣=用於第五圖所示之資料偵測中。為收集資料 取後付唬之所有取樣，用以決定£之取樣係向中間 及看守周期18内延展W—1晶片（脈衝響應之長度 延展係考里此％域最後符號之大體上所有元件以用 偵測中。對於資料場域i 22而言，此等取樣係向中 内延展w 1晶片。此中間文字序列係在資料偵測處 由中間文字20計算之取樣中刪去。對於資料場域2 ，此等取樣係向看守周期18内延展w—i晶片。 定之快速傅立葉轉換（FFT)實施係需要一特定場 以進行分析。此等快速傅立葉轉換（FFT )實施之 主要因子演算》（PFA)。此主要因子演算法（PFA

1261990 五、發明說明（19) )實施係需要此々且 0 Α ^ .每域長度為一主要數目，諸如：六十一 Γ實子演算法(叫快速傅立葉轉換（”Τ 算法（PFA)長;= =最好延展―預定主要因子演 2係延展pw二示，資料場域1及資料場域 ,丄丄7 心要之主要因子演算法（PFA )長度。 ^丄I固符號之方塊快速傅立葉轉換（FFT )係延^ 9“η ,ιΓ、Γ四*之方塊快速傅立葉轉換（FFT )，其係需 班古、込傅立葉轉換（FFT )計算。由於矩陣β至一方均 %矩卩之近似係得以減少，其效能典型地便會改善。4 ^快速&聯、合偵測之計算複雜性之一分析係說明如下。 异Α之计异複雜性係κ χ SF χ w。計算ΑΗ α之計算複二 據等式（49 )。 分、根 (η ((κ2 +K ) /2 )〔2 (SF +W -1 ) - (n_ —i )〕 max 一 （ （K2—K)/2) (SF +W -1 )，其中， = min (Ns， （ （SF + W — 1 ) /SF ) + 1 ) 等式 一矩陣向量乘法係計算（AH£ ) A以得到，其具有—） 雜性KNS ( SF + W — 1 )。計算矩陣R第j行方塊之快速複 £之 〔Λ 葉轉換（F F T )係需要K2 X ( Ns 1 〇 & Ns )個計算。計曾、H立

傅立葉轉換係需要K x ( Ns 1 ogJs )個計算。各個起^AH (k)〕之逆矩陣，在不使用C hο 1 e s k y分解的情況下 乂 要K3個計算。對於Ns個頻率點而言，整體計算數目么係系 計算〔F (d ) 〕k =〔 Λ (k)〕-1 〔 F (AHi ) 〕k 係需係 乘法（對於Ns個頻率點而言）。因此，整體計算1要匕2個 K2個。〔F (4 )〕之逆快速傅立葉轉換（FFT )二目係队 #需要1(

第24頁 1261990 五、發明說明GO)

Uslog2Ns )個計算。 為介紹快速聯合偵測之複雜性，處理分時雙工（TDD )叢發類型 I (其具有 Nc 二 9 7 6、SF =16、K = 8、Ns 二61 及W = 57)之每秒百萬實數運算（M ROPs )係加以決定。矩陣 A、（ AH A )、矩陣R之一行方塊、〔Λ (k)〕—1之計算係每 個叢發執行一次（亦即：每秒一百次）。AK[、F〔 Ακ[〕之 計算，〔F (这）〕k及〔F (d )〕逆快速傅立葉轉換（FFD )之計算係每個叢發執行兩次（亦即：每秒二百次。將一 複數操作轉換至一實數操作係需要四個計算。此等結果係 介紹於第一表中。 每個叢發執行一次之函數 MROPS 計算A 3. 0 計算AHA 4.4 計算F ( 〔R〕j·) 9.2614 計算〔Λ (k)〕-1 12.4928 每個叢發執行兩次之函數 MROPS 計算αης 28. 1 1 計算F〔 AHr〕 2.3154 計算F〔 （cT ) 〕x =〔 Λ (k)〕- 1 〔 F ( AH r ) 3.1232 F〔 （ (Γ )〕之逆快速傅立葉轉換 2.3154 快速聯合偵測所需之全部每秒百萬實數操作（MR0PS )數目 65.0182

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第一表 五、發明說明（21) 表中

AH 係直接計算以作為一矩陣向量 註：在第 乘法。 sf7^分解係用以決定〔A(k)’則複雜性係降低至 百萬！數？作_)。若快速傅立葉轉i ，、以决疋（A ^ )，則複雜性係由65. 0 1 82每秒、 ^MR〇"pS (MR〇PS) 下聯ΐ摘測及其他價測技術之複雜性比較係說明如 下。對於分時雙工（TDD)叢發類犯（其具嫌=1 =8)而δ ，下列三種技術之複雜性係根據 技術

MR0PS ，似Cholesky基礎聯合偵測（JDCh〇1) 單一使用者痛測：跟隨一Hadamard轉換 ΛΓ 散(SDChol)之近似 Ch。1— 快速聯合摘測（删” 65.018-2 弟二表 匹配滤波（MF )資料偵測技術 槽之模擬以進行比較。此等模 之精密度，亦即：不考慮有限 用寬頻分碼多重存取（w — 三種偵測技術及一參考 之效能係根據超過八百個時 擬係使用軟體Mat lab所提供 精密度效應。此等模擬係使

第26頁 1261990 五、發明說明（22) CDMA)分時雙工（TDD)第四組（WG4)所指定之通道；sf =16且8及12，且執行於沒有傳輸多樣性之下行鍊路， 藉以方便與單一使用者偵測（s U D )之比較。 如第六圖及第七圖分別所示，對於第一例及第三例而 言，快速聯合偵測（JDFFT )之效能係非常接近於一 Choi :ky基礎聯合偵測（JDCh〇1 )。其他的資料偵測方式 之效能並未如Cholesky基礎聯合偵測（JDCh〇1)或快速聯 合偵測（JDFFT )。對於第八圖所示之分時雙工（TDD )第 四組（W G 4 )之第一例通道而言，快速聯合债測（】d ρ f τ ) 相較於Cholesky基礎聯合偵測（JDCh〇1 )似乎呈現某些衰 退。此亦同樣發生於單一使用者偵測（SUD )基礎之 Cholesky演算法（SDChol )。對於一高資料速率服務而 言，諸如：一2Mbps服務（如第九圖至第十一圖所示）， 快速聯合偵測（JDFFT )之表現係接近或略遜於1 esky 基礎聯合偵測（JDCho 1 )、但卻優於其他方式。

第27頁 1261990 圖式簡單說明 第一圖係一無線通信系統。 第二圖係一簡化傳輸器及一快速聯合偵測接收器。 第三圖係一通信叢發之一介紹。 第四圖係快速聯合偵測之一較佳實施例之一流程圖。 第五圖係指示擴充處理區域之一資料叢發之一介紹。 第六圖至第十一圖係介紹其他資料偵測手段之快速聯 合偵測之模擬效能之圖示。 元件符號說明

1 〇 :無線通信系統 1 2、1 〜1 25 :基地台 14、14厂143 :使用者設備（UE ) 1 6 :典型通信叢發 18 :看守周期 2 〇 :中間文字 2 2、2 4 :資料場域 2 6 :簡化傳輸器 2 8 :接收器 3 0 :無線放射通道 ^

3 2 :資料產生器 3 4 :調變/擴散/訓練序列插入裝置 36 :調變器 4 0 ·•天線 4 2 :解調器 4 3 :取樣裝置

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Claims (1)

1261990 六、申請專利範圍 1. 一種在一分碼多重存取通信系統中一共用頻譜上方傳 輸之κ資料信號中偵測資料之方法，該方法係包括： 接收及取樣一組合信號，其具有在該共用頻譜上方之該 等K傳輸資料信號； 使用此等K資料信號之資料碼及脈衝響應，藉以產生一 組合通道響應矩陣； 使用該組合通道響應矩陣，藉以決定一交互關連矩陣之 一方塊行，該方塊行之各個方塊項目係一 Κ X K矩陣； 計算乘以該等組合信號取樣之該組合通道響應矩陣之一 複共軛轉置之一傅立葉轉換；將各個方塊項目之一傅立葉 轉換之一逆轉換乘以該傅立葉轉換之一結果，藉以產生一 資料向量之一傅立葉轉換；以及 計算該資料向量傅立葉轉換之一逆傅立葉轉換，藉以產 生該等κ資料信號之資料。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，計算該傅立 葉轉換之該步驟係利用將該組合通道響應矩陣之該共軛轉 置乘以該等組合信號取樣、並計算該共軛轉置乘法之一結 果之傅立葉轉換。 ' 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該等方塊項 目之一 LU分解係用以決定該資料。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在一分時雙 工通信叢發之一資料場域時間周期上方發生資料之決定， 且該等組合信號取樣係延展超過該資料場域時間周期。 5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，該等組合信

第30頁 1261990 六、申請專利範圍 號取樣之延展取樣係延展超過該資料場域時間周期達到該 脈衝響應之一長度。 6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，該等組合信 號取樣係延展超過該資料場域時間周期，藉以使該等組合 信號之一長度係與一主要因子演算法快速傅立葉轉換相容 之一長度。 7. —種接收器，用於一分碼多重存取通信系統中，一傳 輸器係傳輸在一共用頻譜上方之K資料信號，該接收器包 括： 裝置，用以接收及取樣一組合信號，其具有在該共用頻 譜上方之該等K傳輸資料信號； 裝置，利用該等K資料信號之資料碼及脈衝響應，藉以 產生一組合通道響應矩陣； 裝置，利用該組合通道響應矩陣，藉以決定一交互關連 矩陣之一方塊行，該方塊行之各個方塊項目係一 K X K矩 陣； 裝置，用以計算乘以該等組合信號取樣之該組合通道響 應矩陣之一複共軛轉置之一傅立葉轉換； ’ 裝置，用以將各個方塊項目之一傅立葉轉換之一逆轉換 乘以該傅立葉轉換之一結果，藉以產生該資料向量之一傅 立葉轉換；以及 裝置，用以計算該資料向量傅立葉轉換之一逆傅立葉轉 換，藉以產生該等K資料信號之資料。 8. 如申請專利範圍第7項所述之接收器，其中，計算該傅

第31頁 1261990 六、申請專利範圍 立葉轉換係利用將該組合通道響應矩陣之該共軛轉置乘以 該等組合信號取樣、並計算該共軛轉置乘法之一結果之傅 立葉轉換。 9. 如申請專利範圍第7項所述之接收器，其中，該對角矩 陣之該等方塊項目之一 C h ο 1 e s k y分解係用以決定該資料。 10. 如申請專利範圍第7項所述之接收器，其中，在一分 時雙工通信叢發之一資料場域時間周期上方決定之資料及 該等組合信號取樣係延展超過該資料場域時間周期。 11. 如申請專利範圍第1 0項所述之接收器，其中，該等組 合信號取樣之延展取樣係延展超過該資料場域時間周期達 到該脈衝響應之一長度。 12. 如申請專利範圍第1 0項所述之接收器，其中，該等組 合信號取樣係延展超過該資料場域時間周期，藉以使該等 組合信號之一長度係與一主要因子演算法快速傅立葉轉換 相容之一長度。 13. —種接收器，用於一分碼多重存取通信系統中，一傳 輸器係傳輸在一共用頻譜上方之K資料信號，該接收器包 括： ' 一天線，用以接收一組合信號，其具有在該共用頻譜上 方之該等K傳輸資料信號； 一取樣裝置，用以取樣該組合信號； 一通道估算器，用以估算該等K資料信號之脈衝響應； 以及 一資料偵測裝置，利用該等K資料信號之資料碼及脈衝

第32頁 1261990 六、申請專利範圍 響應，藉以產生一組合通道響應矩陣；利用該組合通道響 應矩陣，藉以決定一交互關連矩陣之一方塊行，該方塊行 之各個方塊項目係一 Κ X K矩陣；計算乘以該等組合信號取 樣之該組合通道響應矩陣之一複共軛轉置之一傅立葉轉 換；將各個方塊項目之一傅立葉轉換之一逆轉換乘以該傅 立葉轉換之一結果，藉以產生一資料向量之一傅立葉轉 換；以及計算該資料向量傅立葉轉換之一逆傅立葉轉換， 藉以產生該等K資料信號之資料。 14. 如申請專利範圍第1 3項所述之接收器，其中，計算該 傅立葉轉換係利用將該組合通道響應矩陣之該共軛轉置乘 以該等組合信號取樣、並計算該共軛轉置乘法之一結果之 傅立葉轉換。 15. 如申請專利範圍第1 3項所述之接收器，其中，該對角 矩陣之該等方塊項目之一Choi e sky分解係用以決定該資 料。 16. 如申請專利範圍第1 3項所述之接收器，其中，在一分 時雙工通信叢發之一資料場域時間周期上方發生資料之決 定，且該等組合信號取樣係延展超過該資料場域時間周 期。 17. 如申請專利範圍第1 6項所述之接收器，其中，該等組 合信號取樣之延展取樣係延展超過該資料場域時間周期達 到該脈衝響應之一長度。 18. 如申請專利範圍第1 6項所述之接收器，其中，該等組 合信號取樣係延展超過該資料場域時間周期，藉以使該等

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