TWI430589B - 短通道檢測方法、分時同步分碼多工存取接收機及其運作方法 - Google Patents

Description

短通道檢測方法、分時同步分碼多工存取接收機及其運作方法

本發明係有關於短通道檢測(Short Channel Detection，以下簡稱SCD)之領域，且特別有關於一種可以使聯合檢測(Joint Detection，以下簡稱JD)區塊在1x與2x過採樣率間切換之SCD方法、分時同步分碼多工存取接收機及其運作方法。

實驗已經證明在大多數的衰落通道(fading channel)中採用2x過採樣率之分時同步分碼多工存取(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，以下簡稱TD-SCDMA)接收機在性能上優於採用1x採樣率之TD-SCDMA接收機。在強相鄰細胞干擾(strong neighboring cell interference)之狀況下，上述之結果特別顯著。然而，當採樣時間接近最佳時，於一類加成性高斯雜訊(Additive Gaussian White Noise，以下簡稱AGWN)通道存在之狀況下，採用1x過採樣率之TD-SCDMA接收機在性能上優於採用2x過採樣率之TD-SCDMA接收機。另外，採用1x過採樣率之聯合檢測耗費更少之能量。為了在上述兩種狀況下取得更佳之效能，需要一種使內部接收機可以在1x與2x過採樣率間進行切換的機制。

有鑑於此，特提供以下技術方案：一種分時同步分碼多工存取接收機，包含聯合檢測區塊以及短通道檢測區塊。聯合檢測區塊自通道估測區塊接收第一輸入信號以用於信號檢測；以及短通道檢測區塊接收第一輸入信號並基於來自通道估測區塊之第一輸入信號檢測類加成性高斯雜訊通道是否存在，短通道檢測區塊藉由向聯合檢測區塊傳送第二輸入信號以使聯合檢測區塊在1x與2x過採樣率間切換。

一種分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，包含：提供聯合檢測區塊，用於自通道估測區塊接收第一輸入信號以用於信號檢測；以及利用短通道檢測區塊，基於來自通道估測區塊的第一輸入信號檢測類加成性高斯雜訊通道是否存在，短通道檢測區塊藉由向聯合檢測區塊傳送第二輸入信號以使聯合檢測區塊在1x與2x過採樣率間切換。

一種短通道檢測方法，包含：從通道估測區塊獲取輸入；利用輸入將至少一根餘弦濾波器對齊至期望通道脈衝響應視窗；利用所述至少一根餘弦濾波器序列建立一系列之主動通道脈衝響應；利用所述一系列之主動通道脈衝響應計算每一時槽之檢測度量；計算每一子訊框之決定度量；以及定期地、每M個子訊框讀取指數濾波器之輸出，以及比較輸出與預設門檻值，其中所述輸出為M個子訊框之平均的決定度量。

以上所述之短通道檢測方法、分時同步分碼多工存取接收機及其運作方法可藉由在1x與2x過採樣率切換提高設備之效能。

於說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。於通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

本發明的目的之一在於提供使一種TD-SCDMA接收機於1x與2x過採樣率間切換之方法。藉由為內部接收機提供在1x與2x過採樣率之間切換之機制，相關設備可取得較佳之性能。

第1圖為依本發明實施例之TD-SCDMA系統之內部接收機2的示意圖。所述內部接收機2包含區塊6、8、10、12與14。接收機(Rx)濾波器區塊6接收信號18，信號18包含施加於接收機前端之AGWN以及受空中傳播通道(air propagation channel)與發射機(Tx)濾波器控制之傳輸信號。後兩者裝置可簡化為空中傳播通道與發射機濾波器區塊4。接收機濾波器區塊6提供信號20以作為輸出。

信號20經過通道估測(Channel Estimation，以下簡稱CE)區塊8產生聯合通道脈衝響應(Channel Impulse Response，以下簡稱CIR)之估測值，其包含發射機/接收機濾波器與空中傳播通道。所述聯合CIR之估測值22被傳送到聯合檢測(JD)區塊12以進行符元檢測(symbol detection)，且被傳送到短通道檢測(SCD)區塊10以在JD區塊12中實現1x與2x過採樣率間的切換。JD區塊12同時接收信號20作為輸入信號。之後，數字24表示之軟偵測信號被傳送至後聯合檢測(Post JD)與位元率處理器(Bit Rate Processor，以下簡稱BRP)區塊14以進行最終解碼。

於此實施例中，CE區塊8運作於2x過採樣率。JD區塊12之採樣率可在1x、2x過採樣率間切換。SCD區塊10基於來自CE區塊8之輸入信號檢測類加成性高斯雜訊(AGWN)通道是否存在，並藉由向JD區塊12輸出第二輸入信號26使得JD區塊12在1x與2x過採樣率間切換。

第2圖所示係SCD區塊10中運作之處理方法之流程圖40。如步驟42所示，SCD區塊10自CE區塊8與較高層級獲取輸入。所述輸入包含CIR之估測值、訓練序列(Midamble)排程機制、流量負載方式(traffic load type)以及主動訓練序列檢測結果等。對於每一個下行鏈路(downlink，以下簡稱DL)時槽，如步驟44所示，離線計算之根餘弦(Root-Raised-Cosine，以下簡稱RRC)濾波器序列被對齊至期望用戶裝置(User Equipment，以下簡稱UE)之CIR視窗。RRC濾波器序列係為RRC濾波器(發射機與接收機濾波器之組合)之脈衝響應(Impulse Response，以下簡稱IR)序列。CIR視窗係為與訓練序列相對應之CIR估測序列。

為了將RRC之IR與CIR視窗對齊，需要移動RRC之IR以使CIR視窗之峰值與RRC之IR的峰值彼此部分重疊。第3A-3D圖係所述對齊的示意圖。第3A圖與第3C圖係為CIR視窗，第3B圖與第3D圖係為RRC之IR序列。第3A-3B圖所示為未調整之狀況，相反地，第3C-3D圖所示為調整後之結果。調整後之IR序列用 RRC _shift 表示。值得注意的是，在缺省訓練序列分配(Default Midamble Allocation，以下簡稱DMA)方案中，期望UE可以有超過一個之CIR視窗，但是如果CE區塊8設計合理，該些視窗除了信號強度外應該是一致的。

另外，如步驟46所示，必須建立一主動CIR序列，所述序列包含期望UE與非期望UE之活動視窗，定義如下：

其中L係為活動CIR視窗之數目。

相應地定義 R 序列如下：

換言之， R 由L個相同之 RRC _shift 組成。如步驟48所示，計算每一時槽之檢測度量。所述度量係為與 R 之相關係數，如下：

其中n與j分別為子訊框(subframe)及時槽的索引。

第4圖所示係為在DMA方案中每一時槽之度量生成之示意圖。CIR h₀ -h₄ 之每一個都係為期望UE，h₅ 為一非期望UE。CIR h₀ -h₄ 之每一個都與 RRC _shift 相互關聯，同時非期望UE也與一 RRC _shift 相關聯。

第5A-5B圖為DMA方案中兩個CIR視窗與一RRC序列對齊之示意圖。如第5A圖所示，所述之對齊僅根據期望UE進行。如果一非期望UE在其他位置出現其峰值，如第5B圖所示，則所述非期望UE仍用與期望UE相同之移動RRC視窗。

所述度量之複雜性可進一步降低，其分子可簡化如下：

其中，

在DMA之狀況下，對於公式(3)與(4)，亦可採用另一度量方法，如下所示。在多重活動視窗存在之狀況下，對於每一個活動視窗要先獲取其獨立度量，然後選取所有獨立度量之最小度量作為所述時槽之度量，具體而言，於第j個時槽中第k個活動視窗之度量係為：

較佳地，所有的視窗使用相同之 RRC _shift ，所述 RRC _shift 係由期望UE之峰值產生。

接著，整個時槽之度量被定義為： 簡言之，只有當所有主動UE之CE係為類AWGN並且它們對齊時，SCD可選地切換為1x過採樣率。

如步驟50所示，計算每一子訊框之決定度量。在DL中，每一子訊框可能存在多於一個之時槽。每一子訊框其總的決定度量為所有時槽決定度量之平均值，如下所示：

N _activeslot ：活動時槽之數量，(7)

如步驟52所示，每一子訊框之決定度量皆經過一指數濾波器(exponential filter)，所述指數濾波器有下列屬性：γ _ave (n )=(1-α )γ _ave (n -1)+αγ _inst (n )

γ _ave (n )：n個子訊框後之平均度量

γ _inst (n )：第n子訊框之瞬態度量，(8)

α：設計參數

所述指數濾波器係為一低通濾波器，其能夠在整個觀測過程中對所述決定度量進行平均。

如步驟52所示，定期地，例如，每M個子訊框，讀取所述指數濾波器之輸出(濾波後之決定度量)並將所述輸出與一先前定義門檻值作比較。如果所述輸出比門檻值大，則說明一類AGWN通道存在，然後，SCD區塊傳送信號至JD區塊以使其選擇1x之採樣率。否則，JD區塊依然保持2x過採樣率之運作。所述門檻值係為一設計參數。經過理論分析與實驗，0.94係為一較佳之參考值。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案之人士援依本發明之精神所做之等效變化與修飾，皆應涵蓋於後附之申請專利範圍內。

2．．．內部接收機

4．．．空中傳播通道與發射機濾波器區塊

6．．．接收機濾波器區塊

8．．．通道估測區塊

10．．．短通道檢測區塊

12．．．聯合檢測區塊

14．．．後聯合檢測與位元率處理器區塊

18、20．．．信號

22．．．第一輸入信號

24．．．軟偵測信號

26．．．第二輸入信號

40．．．短通道檢測區塊之工作流程圖

42、44、46、48、50、52．．．步驟

h₀ 、h₁ 、h₂ 、h₃ 、h₄ 、h₅ ．．．用戶裝置(UE)

RRC_shift ．．．調整後之脈衝響應(IR)序列

第1圖為依本發明實施例之TD-SCDMA系統之內部接收機的示意圖。

第2圖為依本發明實施例之SCD區塊中運作之處理方法之流程圖。

第3A-3D圖為依據本發明實施例之描述CIR視窗RRC序列調整之示意圖。

第4圖為依據本發明實施例之DMA方案中每一時槽之度量生成之示意圖。

第5A-5B圖為DMA方案中兩個CIR視窗與一RRC序列對齊之示意圖。

2．．．內部接收機

4．．．空中傳播通道與發射機濾波器區塊

6．．．接收機濾波器區塊

8．．．通道估測區塊

10．．．短通道檢測區塊

12．．．聯合檢測區塊

14．．．後聯合檢測與位元率處理器區塊

18、20．．．信號

22．．．第一輸入信號

24．．．軟偵測信號

26．．．第二輸入信號

Claims (19)

1. 一種分時同步分碼多工存取接收機，包含：一聯合檢測區塊，自一通道估測區塊接收一第一輸入信號以用於信號檢測；以及一短通道檢測區塊，接收該第一輸入信號並基於來自該通道估測區塊之該第一輸入信號檢測一類加成性高斯雜訊通道是否存在，該短通道檢測區塊藉由向該聯合檢測區塊傳送一第二輸入信號以使該聯合檢測區塊在1x與2x過採樣率間切換。
2. 如申請專利範圍第1項所述之分時同步分碼多工存取接收機，其中該第一輸入信號係由從一接收機濾波器區塊接收一輸出之該通道估測區塊產生。
3. 如申請專利範圍第1項所述之分時同步分碼多工存取接收機，其中該通道估測區塊在一2x過採樣率下運作。
4. 如申請專利範圍第1項所述之分時同步分碼多工存取接收機，其中該第一輸入信號包含有關於一訓練序列分配機制、一流量負載方式以及一主動訓練序列估測結果之一資訊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之分時同步分碼多工存取接收機，其中該短通道檢測區塊利用複數個與至少一通道脈衝響應視窗對齊之根餘弦濾波器序列，其中該至少一通道脈衝響應視窗係屬於一期望用戶設備。
6. 如申請專利範圍第1項所述之分時同步分碼多工存取接收機，其中該短通道檢測區塊建立一系列主動通道脈衝響應。
7. 如申請專利範圍第1項所述之分時同步分碼多工存取接收機，其中該短通道檢測區塊計算每一時槽之一檢測度量。
8. 如申請專利範圍第1項所述之分時同步分碼多工存取接收機，其中該短通道檢測區塊計算每一子訊框之一決定度量。
9. 如申請專利範圍第1項所述之分時同步分碼多工存取接收機，其中該短通道檢測區塊定期地、每M個子訊框讀取一指數濾波器之一輸出，以及比較該輸出與一預設門檻值。
10. 一種分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，包含：提供一聯合檢測區塊，用於自一通道估測區塊接收一第一輸入信號以用於信號檢測；以及利用一短通道檢測區塊，基於來自該通道估測區塊的該第一輸入信號檢測一類加成性高斯雜訊通道是否存在，該短通道檢測區塊藉由向該聯合檢測區塊傳送一第二輸入信號以使該聯合檢測區塊在1x與2x過採樣率間切換。
11. 如申請專利範圍第10項所述之分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，其中該第一輸入信號係由從一接收機濾波器區塊接收一輸出之該通道估測區塊產生。
12. 如申請專利範圍第10項所述之分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，其中該通道估測區塊在一2x過採樣率下運作。
13. 如申請專利範圍第10項所述之分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，其中該第一輸入信號包含有關於一訓練序列分配機制、一流量負載方式以及一主動訓練序列估測結果之一資訊。
14. 如申請專利範圍第10項所述之分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，其中該短通道檢測區塊利用複數個與至少一通道脈衝響應視窗對齊之根餘弦濾波器序列，其中該至少一通道脈衝響應視窗係屬於一期望用戶設備。
15. 如申請專利範圍第10項所述之分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，其中該短通道檢測區塊建立一系列主動通道脈衝響應。
16. 如申請專利範圍第10項所述之分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，其中該短通道檢測區塊計算每一時槽之一檢測度量。
17. 如申請專利範圍第10項所述之分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，其中該短通道檢測區塊計算每一子訊框之一決定度量。
18. 如申請專利範圍第10項所述之分時同步分碼多工存取接收機之運作方法，其中該短通道檢測區塊定期地、每M個子訊框讀取一指數濾波器之一輸出，以及比較該輸出與一預設門檻值。
19. 一種短通道檢測方法，包含：從一通道估測區塊獲取一輸入；利用該輸入將至少一根餘弦濾波器對齊至一期望通道脈衝響應視窗；利用該至少一根餘弦濾波器序列建立一系列之主動通道脈衝響應；利用該一系列之主動通道脈衝響應計算每一時槽之一檢測度量；計算每一子訊框之一決定度量；以及定期地、每M個子訊框讀取一指數濾波器之一輸出，以及比較該輸出與一預設門檻值，其中該輸出為該M個子訊框之平均的決定度量。