TWI388135B - 快速接合偵測 - Google Patents

Description

快速接合偵測

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。

第一圖一無線通信系統10之一介紹。此通信系統10係具有基地台12₁ 至12₅ (12)，其係與使用者設備(UE)14₁ 至14₃ (14)進行通信。各個基地台12係具有一關連操作區域，並在此與其操作區域中之使用者設備(UE)14進行通信。

在部分通信系統中，諸如：使用分碼多重存取之分頻雙工(FDD/CDMA)及使用分碼多重存取之分時雙工(TDD/CDMA)，多重通信係於相同頻譜上進行傳送。此等通信係利用其通道碼(channelization code)加以區別。為更有效地使用此頻譜，使用分碼多重存取之分時雙工(TDD/CDMA)通信系統係使用分割為通信時槽之重覆訊框。在此系統中之一通信將會被指派以單一或多重關連碼及時槽。

由於多重通信可能在相同頻譜上及在相同時間內傳送，在此系統中之一接收器必須能夠在多重通信間進行識別。偵測此等信號之一種手段係多重使用者偵測(MUD)。在多重使用者偵測(MUD)中，與所有使用者設備(UE)14，亦即：使用者，關連之信號係同時加以偵測。由一單一傳輸器偵測一多重碼傳輸之另一種手段係單一使用者偵測(SUD)。在單一使用者偵測(SUD)中，為了自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(MUD)之手段及單一使用者偵測(SUD)之等化階段係包括：使用一Cholesky或一近似Cholesky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(UE)14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。

K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欄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K×K矩陣。在各個頻率點k，一K×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×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。

第二圖係介紹在一使用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/FDD)。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26係位於各個基地台12中。聯合偵測接收器28係可以位於一基地台12中、使用者設備14中、或同時位於兩者中。

此傳輸器26係在一無線放射通道30上傳送資料。在此傳輸器26中之一資料產生器32係產生欲與此接收器28進行通信之資料。一調變/擴散/訓練序列插入裝置34係利用適當資料碼以擴散資料、並將此擴散參考資料以適當指派時槽中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。

一典型通信叢發16係具有一中間文字20、一看守周期18、以及兩個資料場域22、24，如第三圖所示。此中間文字20係將此兩個資料場域22、24分離、且此看守周期18係將此等通信叢發分離，藉以考慮自不同傳輸器26傳輸叢發之到達時間差。此兩個資料場域22、24係包含此通信叢發之資料。

此(等)通信叢發係利用一調變器36調變為射頻(RF)。一天線38係經由此無線放射通道30以放射此射頻(RF)信號至此接收器28之一天線40。傳輸通信所使用之調變類型係可以是任何熟習此技藝者所瞭解之類型，諸如：四相移位鍵控(QPSK)或正交振幅調變(QAM)。

此接收器28之天線40係接收各種射頻信號。此等接收信號係利用一解調器42進行解調，藉以產生一基頻信號。此基頻信號係利用一取樣裝置43，諸如：單一或多重類比數位轉換器、以此等傳輸叢發之一倍晶片速率或複數倍晶片速率進行取樣。此等取樣係在此時槽中，經由諸如一通道估算裝置44及一快速聯合偵測裝置46，利用指派給此等接收叢發之適當資料碼加以處理。此通道估算裝置44係使用在此等基頻取樣中之中間文字訓練序列元件，藉以提供通道資訊，諸如：通道脈衝響應。所有傳輸信號之通道脈衝響應係可以視作一矩陣H。此通道資訊係為快速聯合偵測裝置46所使用，藉以估算接收通信叢發之傳輸資料為軟符號。

此快速聯合偵測裝置46係使用此通道估算裝置44所提供之通道資訊及此傳輸器26所使用之已知擴散資料碼，藉以估算預想接收通信叢發之資料。

雖然快速聯合偵測係使用第三代合作計畫(3GPP)通用地面放射存取(UTRA)分時雙工(TDD)系統解釋為基本通信系統，此快速聯合偵測亦可以應用於其他系統。此系統係一直接序列寬頻分碼多重存取(W-CDMA)系統，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K個叢發。此等K個叢發係在一觀察間隔中重疊於彼此上方。對於第三代合作計畫(3GPP)通用地面放射存取(UTRA)分時雙工(TDD)系統而言，一時槽之各個資料場域係對應於一觀察間隔。用於第k個叢發之資料碼係表示為C^(K) 。此K個叢發係可以源自K個不同傳輸器、或對多重資料碼傳輸碼而言，小於K個不同傳輸器。

一通信叢發之各個資料場域係具有一預定數目，N_S ，之傳輸符號。各個符號係使用一預定數目之晶片進行傳輸，其係擴散因子，SF。因此，各個資料場域係具有N_S ×SF個晶片。待通過無線放射通道後，各個符號係具有一脈衝響應，諸如：長度W晶片之脈衝響應。長度W之一典型數值係57。因此，各個接收場域係具有SF×N_S ＋W-1晶片或N_C 晶片之一長度。

在一觀察間隔中K個資料場域之各個第K場域係可以在接收器、利用等式(1)加以模型為：

r ^(k) =A^(k) _d ^(k) ，k=1，...，K　等式(1)

r ^(k) 係第k場域之接收貢獻。A^(k) 係第k場域之組合通道響應。A^(k) 係一N_c ×N_S 矩陣。在A^(k) 之各個第j行係d ^(k) 之第j元件符號響應S^(k) 之一零點填補版本。此符號響應S^(k) 係第k場域估算響應h ^(k) 及此場域擴散資料碼C^(k) 之疊積(convolution)。d ^(k) 係第k資料場域中之未知資料符號。h ^(k) 係具有長度W晶片、且可以用等式(2)表示：

γ ^(k) 係反應傳輸器增益及路徑損耗。係通道脈衝響應。

對於上行鍊路通信而言，各個及各個γ ^(k) 係不同的。對於下行鍊路而言，所有場域係具有相同、但各個γ ^(k) 係不同的。若傳輸多樣性係用於下行鍊路中，則各個γ ^(k) 及係不同的。

在無線通道上傳送、所有K個場域之全部接收向量r 係根據等式(3)。

n 係一零平均雜訊向量。

將所有資料場域之A^(k) 組合至一整體響應矩陣A及將各個叢發d (k)之未知資料組合至一整體資料向量d ，等式(1)便成為等式(4)。

r =Ad ＋n 　等式(4)

使用一人機系統工程(MMSE)解法以決定d 係根據等式(5)

d =R^-1 (A^H _r )　等式(5)

(.)^H 係表示Hermetian函數(複共軛轉置)。一人機系統工程(MMSE)之R係根據等式(6)。

R=A^H A＋s² I　等式(6)

s² 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^(k) ]^-1 [F(A^H _r )]_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 x 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偵測決定資料向量d 之一較佳方法之一流程圖。此組合通道響應矩陣A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=A^H A，49。在各個頻率點，一K×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，50。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[A^H _r ]_k 係使用一矩陣乘法之一快速傅立葉轉換(FFT)以決定，51。各個矩陣Λ^(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^H _r ]_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(A^H _r )]，53，及後向替代，U[F(d )]_k =y ，54，[F(d )]_K 係加以決定。d 係利用F(d )之一逆快速傅立葉轉換以決定，55。

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。

R_d =(A^H A＋s² I)d =A^H _r 　等式(8)

若使用一零力解，則s² I項係由等式(8)中省略，諸如：Rd =(A^H A)d =A^H _r 。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，N_S =10且W=2)係根據等式(9)。此範例係可以延展至任何N_S 及W。

此矩陣R之大小通常係(KN_s )×(KN_s )。在此矩陣R中之各個項目，R_i ，係一K×K方塊。在矩陣R之虛線內，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，係取決於最大多重路徑延展擴散，W。

在等式(9)中，此矩陣R之一方塊循環延展，R_c ，係根據等式(10)。

一"數位傅立葉轉換(DFT)一類似"矩陣D係加以決定，諸如：。一種此類矩陣D係根據等式(11)。

I_K 係一K×K單位矩陣。

乘積D^H D係根據等式(9)。

D^H D=N_S I_KNs 　等式(12)

I_KNs 係一KN_S ×KN_S 之單位矩陣。此方塊循環矩陣R_C 係乘以此矩陣D，諸如：根據等式(13)。

R_C D=

R_C D之各個項目係一K×K方塊。一方塊對角矩陣Λ係根據等式(14)。

矩陣Λ之大小係(KN_S )×(KN_S )。此矩陣Λ之各個Λ⁽ⁱ⁾ 係根據等式(15)。

Λ⁽ⁱ⁾ 係一K×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(16)。

在等式(16)中所示矩陣D之各個項目係一K×K方塊。

經由等於矩陣R_C D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R_C D任何列及矩陣D相同列以產生。為介紹等式(13)，矩陣R_C D之第一列方塊係根據等式(17)。

[(R₀ ＋R₁ H＋R₂ H＋R₁ ＋R₂ )，(R₀ e^j2p/Ns ＋R₁ He^j4p/Ns ＋R₂ He^j6p/Ns ＋R₂ e^j18p/Ns ＋R₁ e^j20p/Ns )，...，(R₀ e^j16p/Ns ＋R₁ He^j32p/Ns ＋R₂ He^j48p/Ns ＋R₂ e^j144p/Ns ＋R₁ e^j160p/Ns )，(R₀ e^j18p/Ns ＋R₁ He^j36p/Ns ＋R₂ He^j54p/Ns ＋R₂ e^j162p/Ns ＋R₁ e^j180p/Ns )]　等式(17)

矩陣D之第一列方塊係根據等式(18)

[Λ⁽¹⁾ ，Λ⁽²⁾ e^j2p/Ns ，Λ⁽³⁾ e^j4p/Ns ，...，Λ^(Ns-1) e^j16p/Ns ，Λ^(Ns) e^j18p/Ns ]　等式(18)

相等此兩列之項目，便可以得到等式(19)及等式(20)。

Λ⁽¹⁾ =(R₀ ＋R₁ H＋R₂ H＋R₁ ＋R₂ )　等式(19)

Λ⁽²⁾ e^j2p/Ns =(R₀ e^j2p/Ns ＋R₁ He^j4p/Ns ＋R₂ He^j6p/Ns ＋R₂ e^j18p/Ns ＋R₁ e^j20p/Ns )=e^j2p/Ns (R₀ ＋R₁ He^j2p/Ns ＋R₂ He^j4p/Ns ＋R₂ e^-j4p/Ns ＋R₁ e^-j2p/Ns )　等式(20)

因此，Λ⁽²⁾ 係根據等式(21)。

Λ⁽²⁾ =(R₀ ＋R₁ He^j2p/Ns ＋R₁ He^j4p/Ns ＋R₂ e^-j4p/Ns ＋R₁ e^-j2p/Ns )　等式(21)

同樣地，Λ^(Ns-1) 係根據等式(22)。

Λ^(Ns-1) =(R₀ ＋R₁ He^j2(Ns-2)p/Ns ＋R₁ He^j4(Ns-2)p/Ns ＋R₂ e^{-j4(Ns-2)p/Ns} ＋R₁ e^{-j2(Ns-2)p/Ns} )　等式(22)

Λ^(Ns) 係根據等式(23)。

Λ^(Ns) =(R₀ ＋R₁ He^j2(Ns-1)p/Ns ＋R₁ He^j4(Ns-1)p/Ns ＋R₂ e^{-j4(Ns-1)p/Ns} ＋R₁ e^{-j2(Ns-1)p/Ns} )　等式(23)

雖然等式(17)至等式(23)係介紹使用矩陣RCD及DΛ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(N_s /2)列(或等式(7)之第五列)，Λ⁽¹⁾ 係根據等式(19)。

Λ⁽¹⁾ =(R₀ ＋R₁ H＋R₂ H＋R₁ ＋R₂ )　等式(19)

等式(19)至等式(23)係K'K方塊之快速傅立葉轉換(FFT)。由於此等方塊係乘以純量指數，此步驟係稱之為一"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⁽ⁱ⁾ 之計算係可以利用一傅立葉轉換函數fft{0，0，...，R₂ ，R₁ ，R₀ ，R₁ H，R₂ H，...，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(27)，加以實施。

e^j2p(k-1)ν ，其中，ν=[ceil(N_s /2)-1]/N_s 　等式(27)

如等式(17)至等式(27)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R_C 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⁽ⁱ⁾ 。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R_i 。

使用Λ⁽ⁱ⁾ 及矩陣D，方塊循環矩陣R_C 係可以重新表示為等式(28)及等式(29)。

R_c D=DΛ　等式(28)

R_c =(1/N_s )[DΛD^H ]　等式(29)

矩陣D及Λ係分別為大小(KN_s )×(KN_s )。

由於D^H D=N_s I_KNs ，D-1=(1/N_s )D^H ，因此便可以得到等式(30)。

R_C -1=N_s [(D^H )-1Λ-1(D)-1]=N_s [(D/N_s )Λ-1(D^H /N_s )]　等式(30)

此人機系統工程(MMSE)解法係根據等式(31)。

d =R_c -1(A^H _r )　等式(31)

偵測之資料向量d 係大小(N_s K)×1。

此人機系統工程(MMSE)解法係根據等式(32)。

D^H _d =Λ-1[D^H (A^H _r )]　等式(32)

矩陣Λ係大小(KN_s )×(KN_s )，其具有K×K方塊，並且，矩陣Λ之逆矩陣係根據等式(33)。

此逆轉換係需要K×K矩陣Λ^(k) 之一逆矩陣。

因此，此資料向量d 係根據等式(34)以決定。

[F(d )]=[Λ^(k) ]^-1 [F(A^H _r )]_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(A^H _r )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(N_s SF)'(N_s K)。一矩陣A之一介紹係根據等式(35)。

各個b_j (k)(i)係此通道響應h^(k) 及此擴散資料碼c^(k) 之疊積，其係對應於在第i個符號間隔之第j個晶片間隔之第k個使用者。

使用方塊B(.)，其中，各個方塊係利用等式(35)中之括號表示，等式(35)係變成等式(36)。

如上式所示，矩陣A之一部分係方塊循環的。矩陣A之一循環延展係標示為A_C 。

矩陣A係可以根據等式(37)切割為三個矩陣分。

A=D₁ Λ₁ D₂ H　等式(37)

D₁ 係一(N_s SF)×(N_s SF)矩陣。D₂ 係一(N_s F)×(N_s F)矩陣、且Λ₁ 係一大小(N_s SF)×(N_s K)之方塊對角矩陣。

此方塊對角矩陣Λ₁ 係具有與等式(14)相同之形式。然而，矩陣Λ₁ 之各個項目Λ₁ (i)根據等式(38)係一SF×K方塊。

D₂ 係與等式(11)中之矩陣D具有相同形式。D₁ 係等式(39)所示之形式。

I_SF 係一SF×SF單位矩陣。

在相乘A_C 及D₂ 時，形式，B(i)及e^j2p/Ns I_K ，之乘積係根據等式(40)以形成。

A_C D₂ =

A_C D₂ 之大小係(NsSF)×(N_s K)，且各個方塊之大小係SF×K。

在相乘矩陣D₁ 及Λ₁ 時，形式，e^j2p/Ns I_SF 及Λ₁ ⁽ⁱ⁾ ，之乘積係加以形成。D₁ Λ₁ 之大小係(N_s SF)×(N_s K)、且各個方塊之大小係SF×K。比較矩陣A_C D₂ 任何列及矩陣D₁ Λ₁ 相同列，便可以得到等式(41)。

Λ₁ ⁽¹⁾ =[B(0)＋B(1)＋B(2)]，Λ₁ ⁽²⁾ =[B(0)＋B(1)e^-j2p/Ns ＋B(2)e^-j4p/Ns ]，...Λ₁ ^(Ns-1) =[B(0)＋B(1)e^{-j2(Ns-2)p/Ns} ＋B(2)e^{-j4(Ns-2)p/Ns} ]，Λ₁ ^(Ns) =[B(0)＋B(1)e^{-j2(Ns-1)p/Ns} ＋B(2)e^{-j4(Ns-1)p/Ns} ]　等式(41)

因此，各個Λ₁ ^(k) 係可以使用(SF×K)方塊之一單邊序列加以決定。使用等式(38)及D₂ ^H D₂ =N_s I_KNs ，便何以得到等式(42)、等式(43)及等式(44)。

A=D₁ Λ₁ D₂ ^H 　等式(42)

A^H _r =D₂ Λ₁ ^H (D₁ ^H _r )　等式(43)

D₂ ^H (A^H _r )=N’_s [Λ₁ ^H (D₁ ^H _r )]　等式(44)

因此，[F(A^H _r )]_k 係根據等式(45)、使用快速傅立葉轉換(FFT)加以決定。

[F[A^H _r )]_k =N_s [Λ₁ ^(k) ]^H [F(r )]_k 等式(45)

同樣地，由於矩陣A係近似方塊循環的，R=A^H A＋s² I亦可以利用使用Λ₁ 之快速傅立葉轉換(FFT)加以計算。

為降低複雜性，各個Λ⁽ⁱ⁾ 之逆矩陣，[Λ⁽ⁱ⁾ ]^-1 ，係可以使用LU分解加以執行。各個[Λⁱ ]係一(K×K)矩陣，其LU分解係根據等式(46)。

Λ⁽ⁱ⁾ =LU　等式(46)

L係一下三角矩陣，且U係一上三角矩陣。等式(7)係根據等式(47)及等式(48)、使用前向及後向替代法求解。

[Λ _g ^(k) ]y=[F(A^H _r )]_k 　等式(47)

y=[Λ_g ^(k) ]^H [F(d )]_k 　等式(48)

較佳者，為改善在各個資料場域22、24端點之資料符號之位元誤差率(BER)，來自中間文字部分20及看守周期18之取樣係用於第五圖所示之資料偵測中。為收集資料場域中最後符號之所有取樣，用以決定r 之取樣係向中間文字20及看守周期18內延展W-1晶片(脈衝響應之長度)。此延展係考量此場域最後符號之大體上所有元件以用於資料偵測中。對於資料場域122而言，此等取樣係向中間文字內延展W-1晶片。此中間文字序列係在資料偵測處理前、由中間文字20計算之取樣中刪去。對於資料場域224而言，此等取樣係向看守周期18內延展W-1晶片。

特定之快速傅立葉轉換(FFT)實施係需要一特定場域長度以進行分析。此等快速傅立葉轉換(FFT)實施之一係一主要因子演算法(PFA)。此主要因子演算法(PFA)實施係需要此場域長度為一主要數目，諸如：六十一個。為方便主要因子演算法(PFA)快速傅立葉轉換(FFT)實施，用以決定r之取樣係最好延展一預定主要因子演算法(PFA)長度。如第五圖所示，資料場域1及資料場域2係延展P晶片至想要之主要因子演算法(PFA)長度。或者，六十一個符號之方塊快速傅立葉轉換(FFT)係延展至長度六十四之方塊快速傅立葉轉換(FFT)，其係需要2n個快速傅立葉轉換(FFT)計算。由於矩陣R至一方塊循環矩陣之近似係得以減少，其效能典型地便會改善。

快速聯合偵測之計算複雜性之一分析係說明如下。計算A之計算複雜性係K×SF×W。計算AHA之計算複雜性係根據等式(49)。

((K² ＋K)/2)[2(SF＋W-1)-(n_max -1)](n_max /2)-((K² -K)/2)(SF＋W-1)，其中，n_max =min(N_s ，((SF＋W-1)/SF)＋1)　等式(49)

一矩陣向量乘法係計算(A^H _r )A以得到，其具有一複雜性KN_s (SF＋W-1)。計算矩陣R第j行方塊之快速傅立葉轉換(FFT)係需要K² ×(N_s log₂ N_s )個計算。計算A^H _r 之傅立葉轉換係需要K×(N_s log₂ N_s )個計算。各個矩陣[Λ^(k) ]之逆矩陣，在不使用Cholesky分解的情况下，係需要K³ 個計算。對於N_s 個頻率點而言，整體計算數目係N_s K³ 。計算[F(d )]_k =[Λ^(k) ]^-1 [F(A^H _r )]_k 係需要K² 個乘法(對於N_s 個頻率點而言)。因此，整體計算數目係N_s K₂ 個。[F(d )]之逆快速傅立葉轉換(FFT)係需要K(N_s log₂ N_s )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N_c =976、SF=16、K=8、N_s =61及W=57)之每秒百萬實數運算(MROPs)係加以決定。矩陣A、(A^H 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)。A^H _r 、F[A^H _r ]之計算，[F(d )]_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。

快速聯合偵測所需之全部每秒百萬實數操作(MROPS)數目65.0182

第一表 註：在第一表中，(A^H _r )係直接計算以作為一矩陣向量乘法。

若LU分解係用以決定[Λ^(k) ]^-1 ，則複雜性係降低至54.8678每秒百萬實數操作(MROPS)。若快速傅立葉轉換(FFT)係用以決定(A^H _r )，則複雜性係由65.0182每秒百萬實數操作(MROPS)降低至63.9928每秒百萬實數操作(MROPS)。

快速聯合偵測及其他偵測技術之複雜性比較係說明如下。對於分時雙工(TDD)叢發類型I(其具有SF=16且K=8)而言，下列三種技術之複雜性係根據第二表。

第二表

三種偵測技術及一參考匹配濾波(MF)資料偵測技術之效能係根據超過八百個時槽之模擬以進行比較。此等模擬係使用軟體Matlab所提供之精密度，亦即：不考慮有限精密度效應。此等模擬係使用寬頻分碼多重存取(W-CDMA)分時雙工(TDD)第四組(WG4)所指定之通道；SF=16且K=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(SUD)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Cholesky基礎聯合偵測(JDChol)。其他的資料偵測方式之效能並未如Cholesky基礎聯合偵測(JDChol)或快速聯合偵測(JDFFT)。對於第八圖所示之分時雙工(TDD)第四組(WG4)之第二例通道而言，快速聯合偵測(JDFFT)相較於Cholesky基礎聯合偵測(JDChol)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Cholesky基礎聯合偵測(JDChol)、但卻優於其他方式。

10．．．無線通信系統

12、12 ₁ ~12 ₅ ．．．基地台

14、14 ₁ ~14 ₃ ．．．使用者設備(UE)

16．．．典型通信叢發

18．．．看守周期

20．．．中間文字

22、24．．．資料場域

26．．．簡化傳輸器

28．．．接收器

30．．．無線放射通道

32．．．資料產生器

34．．．調變/擴散/訓練序列插入裝置

36．．．調變器

40．．．天線

42．．．解調器

43．．．取樣裝置

44．．．通道估算裝置

46．．．快速聯合偵測裝置

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。

26．．．簡化傳輸器

28．．．接收器

30．．．無線放射通道

32．．．資料產生器

34．．．調變/擴散/訓練序列插入裝置

36．．．調變器

40．．．天線

42．．．解調器

43．．．取樣裝置

44．．．通道估算裝置

46．．．快速聯合偵測裝置

Claims (20)

1. 一種無線通訊裝置，包含：用於接收一組合信號的裝置，該組合信號包括一共用頻譜上的複數個資料信號；用於取樣該組合信號以產生複數個組合信號樣本的裝置；使用該複數個資料信號之複數個碼及脈衝響應來產生一組合通道響應矩陣的裝置；使用該組合通道響應矩陣來決定一對角關連矩陣之一方塊行之方塊項目的裝置；執行乘以該組合信號樣本之該組合通道響應矩陣之一複共軛轉置之一傅立葉轉換的裝置；將各方塊項目之一逆傅立葉轉換乘以該傅立葉轉換的一結果以產生該複數個資料信號的一資料向量之一傅立葉轉換的裝置；以及執行該資料向量之傅立葉轉換之一逆傅立葉轉換以決定該複數個資料信號的資料的裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該決定方塊項目的裝置被配置為根據該資料信號的數目決定一方塊項目大小。
3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該決定方塊項目的裝置被配置為決定方塊項目大小為具有數量上等於該資料信號數目的行及列。
4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該執行一傅立葉轉換的裝置被配置為將該組合通道響應矩陣之該共軛轉置乘以該組合信號樣本並執行該共軛轉置乘法之一結果之一傅立葉轉換。
5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該執行該資料向量之該傅立葉轉換之一逆傅立葉轉換以決定資料的裝置包括使用該對角矩陣之該方塊項目之一Cholesky分解以決定該資料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該執行該資料向量之傅立葉轉換之一逆傅立葉轉換以決定資料的裝置包括在一分時雙工通信叢發之一資料場域時間週期中決定該資料，且該取樣裝置被配置為產生延展超過該資料場域時間週期的組合信號樣本。
7. 如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該取樣裝置被配置為產生延展超過該資料場域時間週期達一脈衝響應的一長度之組合信號樣本。
8. 如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該取樣裝置被配置為產生延展超過該資料場域時間週期的組合信號樣本，使得該組合信號之一長度是與一主要因子演算法快速傅立葉轉換相容之一長度。
9. 如申請專利範圍第1-8項任一項所述之裝置，被配置為一使用者設備。
10. 如申請專利範圍第1-8項任一項所述之裝置，被配置為一基地台。
11. 一種無線通訊方法，包含：在一共用頻譜上接收包括複數個資料信號之一組合信號；取樣該組合信號以產生複數個組合信號樣本；使用該複數個資料信號之複數個碼及脈衝響應來產生一組合通道響應矩陣；使用該組合通道響應矩陣來決定一對角關連矩陣之一方塊行之方塊項目；執行乘以該組合信號樣本之該組合通道響應矩陣之一複共軛轉置之一傅立葉轉換；將各方塊項目之一逆傅立葉轉換乘以該傅立葉轉換的一結果以產生該複數個資料信號的一資料向量之一傅立葉轉換；以及執行該資料向量之傅立葉轉換之一逆傅立葉轉換以決定該複數個資料信號的資料。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該方塊項目被決定為具有根據該資料信號的數目的一方塊項目大小。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該方塊項目被決定為具有數量上等於該資料信號數目的行及列。
14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中執行該傅立葉轉換是藉由將該組合通道響應矩陣之該共軛轉置乘以該組合信號樣本並執行該共軛轉置乘法之一結果之一傅立葉轉換而執行。
15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，使用該對角矩陣之該方塊項目之一Cholesky分解以決定該資料。
16. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中決定該資料發生在一分時雙工通信叢發之一資料場域時間週期中，且該取樣產生延展超過該資料場域時間週期的組合信號樣本。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該取樣產生延展超過該資料場域時間週期達一脈衝響應的一長度之組合信號樣本。
18. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該取樣產生延展超過該資料場域時間週期的組合信號樣本，使得該組合信號之一長度是與一主要因子演算法快速傅立葉轉換相容之一長度。
19. 如申請專利範圍第11-18項任一項所述之方法，由一使用者設備執行。
20. 如申請專利範圍第11-18項任一項所述之方法，由一基地台執行。