TWI326535B - Data detection for codes with non-uniform spreading factors - Google Patents

Description

1326535 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致有關無線分碼多重存取通信系統。特別是， g發明係有關具非一致展頻因素於該系統中之通信之資料偵 【先前技術】

为碼夕重存取(CDMA)通信系統中，多重通信可以丑 譜同時被傳送’各通信係藉由用來傳送該通信之該碼來^增 f二：用碼片來展開通信資料符號，而被用來傳輸特殊符i 之碼片數係稱為展頻因素。為了說明，針對展頻因素ΐ6，^ 匕，片，'被用來傳輸-符號。典型之展頻因素㈣係為分時^ 工/为碼多重存取通信系統中之16、8、4、2及j。 雙 躺共享頻譜之某些分碼多重存取通信系統中，今 為被時間分割為具有1定數時間槽之訊框，如15個/ θ。此類系統係被稱為混合分碼 =^通3統。限制上行鏈路通信及下行鏈 '曰1槽之該糸統，係為分時雙工通信(TDD)系統。 ㈣,i 共享賴岐乡錄狀-找係為聯合 須測。如合_中，係—触定來自多重通 = 用已知或所決定之多重通信碼，並估計該 '重=料 俨ίΐΐ?通常被設計用於所有具有相同展頻因+之'* 因而’非常·可以在聯合侧中操作不職頻因素。 5 1326535 【發明内容】 接收複數個通信信號，各通信信號具有一相關碼，至少 一個通信信號具有不同展頻因素，相關碼係具有亂碼期間。總 系統響應矩陣係具有區塊，各區塊具有長度M之一尺寸及部 分基於Μ及各通信之展頻因素之長度之另一尺寸，M係基於 亂碼期間。複數個所接收通信信號之資料係使用建構系統響應 矩陣來接收。 春 【實施方式】 本發明實施例一般可用於任何分碼多重存取通信系統 中’例如分時雙工/分碼多重存取(TTD/CDMA)、分時多重存 、 取/分碼多重存取(TDMA/CDMA)或分頻雙工/分碼多重存取 (FDD/CDMA)通信系統及其他類型通信系統。 第一圖為非一致展頻因素通信系統之一實施例。第一圖係 顯示一發送器20及一接收器22。發送器20可設置在一使用 者設備，或多重發射電路20可被放置於基地台。雖然接收器 22之較佳使用於基地台處以接收上行鏈路通信，但接收芎^ 可设置於使用者設備或基地台或二者兼可。 將被傳送至接收器22之資料符號，係藉由發送器2〇處 之調變及展頻裝置24來處理。調變及展頻裝置24可展開具有 碼及位於被指派至載運資料之通信之展頻因素處之資料。該通 信係藉由天線26或發送器20之天線陣列透過無線電介面28 來發射。 接收器22處，可能與其他發送器之通信一起之通信，係 6 1326535 被接收於天線30或發送器20之天線陣列。該被接收信號係被 取樣裝置32以如碼片速率或多重碼片速率採集藉以製造被接 收向量c。該被接收向量係被通道估計裝置36處理，藉以估計 被接收信號之通道脈衝響應。通道估計裝置36可使用被接收 信號中之訓練序列’引示信號或另外技術來估計該脈衝響應。 非一致展頻因素資料偵測裝置34係使用被接收通信及被估計 脈衝響應之碼來估計展開資料之軟符號g。

具非一致展頻因素碼之資料偵測係被描繪於第二及第三 圖且被以流程圖說明於第四圖。κ數目之通信係於觀察區間被 傳輸。分時雙工通信/分碼多重存取(TDD/CDMA)通信系統 中，觀察區間通常為通信叢發之一資料欄。然而，分時雙工通 信/分碼多重存取(TDD/CDMA)通信系統及其他分碼多重存取 通信系統中，如亂碼期間之其他大小之觀察區間亦可被使用。 曰組合被接收K通信之樣本係於觀察區間被收集為被接收

向量〇之碼片長度係為各通信觀察關中被傳輪之碼片數 Nc加上通道脈衝響應長度霤減去iυ。 於之之第k個的通信可被表示w。各符 二，邊界内之第i個(严)碼片係被錢為#且被表示為方

Ak) 方程式1 二中第通信之符號數，广為 個(k出^之符號值。”為第η個(ηώ)符號邊界内第ΐ 卿麻之瑪序列部分(产於第_符號邊界外為内零tk 7 為符號邊界内之碼序 x(k) = yW^(k) (A符號邊界内之第i個(严二1個(1&)碼片(除了第η個 方沾1可被縣為麵式2之鱗^)式 厂α)為用於通信k ι丑士 ，第〇欄為，。、有吧攔及Η列之展 方程式2 頻矩陣。 厂(*)之 經由無線通道傳輸後，/ 你碼片長度。_為以第』個〇^通迦f響翁)。㈣ 之，被接收向量以獻係被表示為方程^雜訊，通信k 广' 合士％+1¾%¾¾方程式3 以矩陣型式’絲式3麵衫騎程式4。 [(*) =H(k) ~ 方程式4

列。衝響應且具有Ne欄峨+w—D 筮th 1 1之支援係為通道脈衝響應π。支援H(k)之 弟ι(ι )欄之第一成份係為該欄之第丨個(严)成份。 $。針對各通信k，系統傳輸矩陣A(k)可被建構表示為方程式 八⑻=H⑻ 方程式5 夂料二圖^統響應rA(k)°該圖之各攔係對應通信之一 貝料付波、、.。果，該矩陣具有欄。各 & 份之區塊队非零成份數係藉由添加第_，魅之展頻= 素Qk及脈衝響應長度W減1，（Qk+W—1)。最左襴具有開始 於襴最上方之一區塊b(1)。針對後續欄，區塊啟動矩陣下方Qk 碼片。碼片中矩陣最終全長為(Nc + W—i)。 總系統傳輸矩陣可藉由結合各通信系統響應矩陣Α〇〇而 形成’如表示為方程式6。 Α=[Α(1)’Α(2)’ ’ ’Α(κ)] 方程式 6 然而，總系統響應矩陣Α會具有極大的頻寬。為了降低 矩陣頻寬’具有被重新排列之方程式6之矩陣攔位之成群區塊 透普利(block banded toeplitz)矩陣係被建構。 矩陣區塊尚度(M + W—1)係基於亂碼期間。許多通信系 統中，特定碼片數之亂碼係重複。為說明分時多重存取/分碼 多重存取通信系統，亂碼重複於16碼片之後(M=16)。 K通L之最大展頻碼或通信系統之最大展頻碼被稱為 Qmax。為了說明，典型分時多重存取/分碼多重存取通信系統 具有16之最大展頻因素，且該系統中之接收器係接收且有4 及8之展頻因素之通信。該系統中，Qmax可為16(系統；最大 值)或8(被接收通信之最大值）。 若亂碼期間不是(3丽整數倍數，則該其間之倍數可取代 Μ被用來建構區塊。為了說明，若為16且其間為^， 則期間三倍(48碼片）可被使用，因為其可被j6及24偶數整除。 最初’來自A⑴，A⑵，...·Α⑻之欄係基於各k通信之展 頻，素而被選擇來建構A矩陣。如第三圖所示，針對A矩陣 之第-欄’ A⑴第-欄之_係被選擇。使用第二κ矩陣a(2)， 1326535 =(¾係被選擇。此程序係被重複用於其他κ矩陣， Α(3) 。所有κ矩陣第一欄成為總系統響應矩陣中之超 級欄，A，具有若干攔SC，表示為方程式7，（步驟ι〇〇)。 SC—tiM/Q* 方程式 7 第二超級攔係以藉由選擇A⑴，A(2)，…八⑹矩陣中之下 一攔之相同方式來建構。其他超級攔係以相同方式來建構。

雖然此說明從數字階之矩陣A(1)，A(2)，....aW來選擇攔， 但矩陣階係可改變。軸魏單元可錄何階剩而仍可達成 降低之頻寬’但藉由放置被以最低展顧素傳輸之資源單元於 各區塊外部’頻寬可進一步被降低。然而，某些實施例中，頻 寬降低之潛在性不會超過重新排序〖通信所增加之複雜性。 各超級攔係被區分為具有M列之區塊’如方程式8所示， (步驟 102)。 ’、

0 ··. 0 0 ; bl ...0 * Α= 0 Bl B' 0 : 0 0 ·· bl ： 0 0 ...〇 B, 方程式8 如方程式8所示，各接續欄之非零成分係為矩陣下方中 之Μ列(一區塊）。各攔之非零區塊數係為L，其被表 式9。

M + W~\ ~~Μ 方程式9 10 資料偵測可被模製成方程式 2為雜訊向量。對方程式1〇 被表示為方程式11及12。 10 方程式10 之強迫零（zeroforcing)解係 Α»

Rd 方程式11 方程式12 R=aha ()為複數共軛轉置矩陣操作(Hermetian)。 對方程式10之最小平方誤差解被表示為方程式13及14。 AH^R^ 方程式 方程式14 ^=ΑΗΑ+σ2Ι σ2為雜訊變異，；[為單位矩陣。 為了以暴力法(brute force approach)解方程式11或13，需 之反矩陣R。使用方程式8之A矩陣，方程式12或η 之R矩陣結構係被表示為方程式^。 0 0 0 0 0 0 0 K-' 0 0 0 0 0 0 Rl 0 0 0 0 0 ^o r3 Rl-' 0 0 0 0 < v'kA/ Rl-' 0 0 0 K < R〇 R, R, ' 0 n 〇 < R, Rx R, R: RL … 0 < r, i R2 r3 R nH nH nH n ^ J L~X ® ^ R, R3' ^ °n 0 RL ^ < K ^ Λ； Λ, U 0 Π Λ Ώ» T>H nH T^H 〇 0 ^ R' R= 0 C, 0 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 .〇 〇 11 1326535 方程式15 如方程式15所示，r矩陣係為成群區塊透普利(block banded toeplitz)。結果，解方程式u或13求^係可使用區塊 Cholesky或近似Cholesky分解而立即被實施，（步驟1〇4)。可 選擇地’使用R矩陣之環形趨近(circuit appr〇ximati〇n)，區 塊快速傅利葉轉換法係可被用來求4解，（步驟1〇4)。 【圖式簡單說明】 第一圖為非一致展頻因素通信系統之一實施例。 第二圖為第k個(k111)通信之系統響應矩陣圖。 第三圖為建構總系統響應矩陣圖。 第四圖為摘測來自具非一致展頻因素之通信之資料的流程圖。 【主要元件符號說明】 20 發送器 22 接收器 24 調變及展頻裝置 26 天線 28 無線電介面 30 天線 32 取樣裝置 34 非一致展頻因素資料偵測裝置 36 通道估計裝置 12

Claims (1)

1326535 十、申請專利範圍： 1.種使肖不囉頻时關時料在—展_譜通信系統 中所傳送資料的方法，該方法包括： “接收複數通信信號，各通健號具有-糊碼，該等通信 信號中至少二通信信號具有一不同的展頻因素，該相關碼係具 有一亂碼期間； 建，、，v«系統響應矩陣，其具有區塊，該區塊包括與該等 通信信號中的資料符號對應的欄，每—區塊係藉由基於一數值 Μ所聚集魄_構成，該數值M為魏碼躺和該通信系統 的一最大展頻碼的一公倍數，使得： 每一區塊具有： 、右干列’其係基於部分M和親信线之—脈補 應，以及 通信之展紐之—縫，每—商數為M除以每一 怖χ使在每—區娜—般低於前一區 近;::該總系統響應矩陣形成一系統相關矩陣的一環形趨 =該娜槪和塊快速侧葉賴、絲 到的複數個通信信號資料。 接收 2.如申晴專利範圍第1項 甘士 3如申諸裒刹r图〜散方法，其中為該亂碼期間。 ^ . / π &圍弟1項之方法，其中Μ為該亂喝袖門和 i糸統之最大展頻碼之—最小公倍數。 和該通 4.如申μ專利關第丨項之方法，更包括建構超級攔，每一超 13 1326535 =具有用於每-通信的—數量的連續欄，該連續攔來自該通 5的一系畴應矩陣且為Μ除以該通麵-展頻因素。 5二申，範圍第4項之方法，其中每一後 该矩陣中低於-先前攔—區塊的非零成分。 輝 ^如申^專她圍第丨項之方法，其巾該齡統響應矩陣為 ’ H料估計是在—強迫零解中使用AHA，其巾AH為A的 一複數共軛轉置。

1項之方法，其中該齡統響應矩陣為 ▲:貝麻心在-最小平方誤差解中使用αηα+ σ2ι，其中 該Α為Α的一複數共姉置，y為雜訊變異而ι為—單位矩陣。 i山一種用於使用不同展_素同時估計在-展義譜通信系 ，、先中所傳送資料的使用者設備，其包括： ’、 用以魏魏触戠的裝置，其巾每—通信信號具有一 =關碼，鱗通健號中至少二通錄號具有-不同的展頻因 素，邊相關碼係具有一亂碼期間； 用以建構-總系統響應轉之|置，該總純響應矩陣係 ^有f塊’該區塊包括與該等通信信號中的資料符號對應的 ’母-區塊是藉由基於—數值M所聚制糊所構成，該 為該亂碼朗和該通信系_—最大展頻碼之—公倍數， 每一區塊具有： 和該通信系統之—脈衝變 ，每一商數為Μ除以每一 若干列，其係基於部分Μ 應，以及 若干欄，其為商數之一總數 通信之展頻因素；以及 、對該區塊進行安排以使在每一區塊的第一攔是低於前一區 域的第一攔Μ列； 用以使用該總系統響應矩陣以形成一系統相關矩陣之一環 形趨近的裝置；以及 用以使用該環形趨近和一區塊快速傅利葉轉換法來估計該 接枚到的複數個通信信號資料的裝置。

9.如申請專利範圍第8項之使用者設備，其中Μ為該亂碼期間。 1〇.如申請專利範圍第8項之使用者設備，其中Μ為該亂碼期 間和该通信系統之該最大展頻碼的最小公倍數。 如申請專利範圍第8項之使用者設備，更包括建構超級攔的 ，置’每一超級攔具有用於每一通信的一數量的連續攔，該連 績棚來自該通信的一系統響應矩陣且為Μ除以該通信的一展頻 因素。 ' 12. 如申請專利範圍第u項之使用者設備，其中每一後續超級 欄具有在該矩陣中低於一先前欄一區塊的非零成分。

13. 如申請專利範圍第8項之使用者設備，其中該總系統響應 矩陣為A’而該資料估計是在一強迫零解中使用AhA，其中ah 為A的一複數共輛轉置。 14. 如申凊專利範圍第8項之使用者設備，其中該總系統響應 1陣為A’而該資料估計是在一最小平方誤差解中使用AhA+ σΐ 中°亥Α為Α的一複數共扼轉置，σ2為雜訊變異而！為 一單位矩陣。 ’ 申明專利範圍第8項之使用者設備，其中該用以接收複 數通信信號的裝置包括一天線。 I6.如申請專利範圍第g項之使用者設借，其中該用以建構一 15 〜系统響應矩陣之裝置包括—資料偵測裝置。 U杉㈣侧，⑼娜建構超 爛的裝置包括-資料偵測裝置。 ㈣:：:==時、，頻譜通信 用以接收複數通信信號的裝置，其各通 信號中至少二通信信號具有—不同二 51相關碼係具有一亂碼期間；

:以建構—齡統響應矩陣之裝置，該總1統響應矩陣具 t塊，，區塊包括與該等通信魏中㈣料舰對應的搁， ^塊是藉由基於—數值M所聚躺該攔所構成，該數額M 馬該亂碼期間和該通信系統的一最大展頻碼之—公倍數，使得： 每一區塊具有： 于 若干列，其係基於部分Μ和該通信系統之一脈衝塑 應，以及 Β

若干攔，其為一商數之總數，每一商數為Μ除以每一 通信之展頻因素；以及 將該區塊進行安排以使在每一區塊的第一欄是低於前一區 域的第一欄的IV[列； 用以使用該總系統響應矩陣以形成一系統相關矩陣的一環 形趨近的裝置；以及 用以使用該環形趨近和一區塊快速傅利葉轉換法來估計該 接收到的複數個通信信號資料的裳置。 19.如申請專利範圍第18項之基地台，其中厘為該亂碼期間。 20·如申請專利範圍第18項之基地台，其中河為該亂碼期間和 16 1326535 該通信系統之該最大展頻碼的最小公倍數。 21.如申請專利範圍第18項之基地台，更包括建構超級棚的裝 置’每-超級攔具有用於每-通信的_數量之連續攔，該連續 攔來自該通信的-系統響應矩陣且_除以該通信的一展頻因 素。 22·如申請專利範圍第21項之基地台，其中每一後續超級棚具 有在該矩陣中低於一先前攔一區塊的非零成分。

23. 如申請專娜圍第18項之基地台’其巾該總祕響應矩陣 為A，而该貢料估計是在一強迫零解中使用aha，其一為a 的一複數共軛轉置。 24. 如申請專利範圍第18項之基地台，其中該總系、统響應矩陣 為A ’而，資料估計是在一最小平方誤差解中使用aHa+α， 其中該AH為A的一複數共扼轉置，σ2為雜訊變異而^一單位 ’其中該用以接收複數通 25.如申請專利範圍第18項之基地台 信信號的裝置包括一天線。

其中該用以建構總系統 其中該建構起級攔的裝 26. 如申請專利範圍第18項之基地台， 響應矩陣之裝置包括一資料偵測裝置。 27. 如申請專利範圍第21項之基地台， 置包括一資料偵測裝置。 17