专利名称：片段式频道等化为基础的数据评估的制作方法
技术领域：
本发明有关无线通信系统。特别是，本发明是有关一无线通信系统的数据检测。
背景技术：
图1表示一无线通信系统10。这个通信系统10具有基地台(BS)121至125(12)，借以与使用者设备(UE)141至143(14)进行通信。各个基地台12具有一关连操作区域，借以与其操作区域内的使用者设备(UE)14进行通信。
在部分通信系统中，诸如分码多重存取(CDMA)通信系统及利用分码多重存取的分时双工(TDD)通信系统，多个通信是在相同频谱上进行传送。这些通信是利用其频道讯息码进行区别。为了更有效地利用这个频谱，利用分码多重存取的分时双工(TDD/CDMA)通信系统是利用切割为时槽的重复时框以进行通信。在这类通信系统中，一传送通信会具有单一或多个关连讯息码及其指派的时槽。在一时槽中，一讯息码的使用是称为一资源单元。
由于多个通信可以在相同频谱及相同时间内进行传送，因此，在这类通信系统中，一接收器必须能够区分上述的多个通信。其中，一种检测这类信号的方法是称为连合检测(joint detection)。在连合检测(joint detection)中，关连所有使用者设备(UE)14，亦即使用者的信号是同时检测。连合检测的方法包括零点强迫区块线性均衡器(ZF-BLE)及最小均方差区块线性均衡器(MMSE-BLE)。实现零点强迫区块线性均衡器(ZF-BLE)或最小均方差区块线性均衡器(MMSE-BLE)的方法包括基于柯勒斯基分解法(Cholesky decomposition)及基于快速傅立叶转换(FFT)的方法。这些方法均具有一高度复杂性。并且，这个高度复杂性又会导致增加的功率消耗、并在使用者设备(UE)14导致降低的电池寿命。因此，本发明的主要目的便是提供替代方法以检测接收数据。
发明内容
一种方法，用以评估多个接收宽频信号的数据。多个接收通信接收于一共享频谱。这些接收通信进行取样以产生一接收向量。这个接收向量进行处理以产生多个片段。各个片段是分别进行处理以评估这些接收通信的数据。
图1是表示一无线展频通信系统的示意图；图2是表示一传输器及一片段式频道等化数据检测接收器的示意图；图3是表示一通信丛发及该通信丛发的数据域位片段的示意图；以及图4是表示一片段式频道等化数据检测接收器的流程图。
具体实施例方式
图2是表示一简化传输器26及接收器28的示意图，其是在一利用分码多重存取的分时双工(TDD/CDMA)通信系统中，利用基于一片段式频道等化的数据评估，虽然这种片段式频道等化亦可以应用于其它通信系统中，诸如一利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统、或其它混合式分时多重存取(TDMA)/分码多重存取(CDMA)通信系统。在一典型通信系统中，各个使用者设备(UE)14具有一传输器26、且各个基地台(BS)12具有多个传输电路26，借以传送多个通信。另外，这个片段式频道等化接收器28则可以是一基地台(BS)12、使用者设备(UE)14、或同时包括两者。
这个传输器26是在一无线发射频道30上传送数据。在这个传输器26中，一数据产生器32产生数据以通信至这个接收器28。一调变及展频装置34是对这个数据进行展频、并利用适当指派时槽的一内文训练序列(midambletraning sequence)及对这个数据进行展频的讯息码，对这个展频参考数据进行时间多任务，借以产生一通信丛发或通信丛发群。
一典型通信丛发16具有一个内文(midamble)20、一个保护周期(guardperiod)18、及两个数据域位(data field)22、24，如图3所示。这个内文(midamble)20是用以隔离这两个数据域位(data field)22、24，而这个保护周期(guard period)18则是用以隔离这些通信丛发，借以使不同传输器26传输的通信丛发可以具有不同的到达时间。另外，这两个数据域位(datafield)22、24则是用以储存这个通信丛发的数据。
这个(些)通信丛发是利用一调变器36调变至射频(RF)。一天线38是经由这个无线发射频道30，将这个射频(RF)信号发射至这个接收器28的一天线40。用于这个传输通信的调变类型可以是熟习此技术者了解的任何调变类型，诸如四相移位键控(QPSK)或M元正交调幅(QAM)。
这个接收器28的天线40接收各种射频(RF)信号。这些接收信号是利用一解调变器42进行解调变，借以产生一基频信号。这个基频信号是利用一取样装置43，诸如单一或多个模拟数字转换器(ADC)，利用这些传输通信丛发的片码速率或这个片码速率的倍数进行取样，借以产生一接收向量r。接着，这些取样便可以在这些接收通信丛发指派的时槽中、利用这些接收通信丛发指派的适当讯息码进行处理，诸如利用一频道评估装置44及一片段式频道等化数据检测装置46。这个频道评估装置44是利用这些基频取样的内文训练序列(midamble training sequence)成分以提供频道信息，诸如频道脉冲响应。这些频道脉冲响应可以视为一矩阵H。这个传输器利用的频道信息及展频讯息码是提供给这个片段式频道等化数据检测装置46，借以评估这些接收通信丛发的传输数据，其乃是利用软符号d表示。
虽然片段式频道等化的解释是利用第三代合作计画(3GPP)的通用地表无线存取(UTRA)分时双工(TDD)通信系统做为基本的通信系统，但是，这种片段式等化亦可以应用于其它通信系统。举例来说，这种系统可以是一直接序列(direct)的宽频分码多重存取(W-CDMA)通信系统，其中，上行通信(uplink)传输及下行通信(downlink)传输是限制于互斥的时槽中。
这些接收通信可以视为一信号模型，其是利用等式(1)表示。
r＝Hs+n(1)其中，r是这个接收向量。H是这个频道响应矩阵。n是这个噪声向量。s是这个展频数据向量，其是这些展频讯息码C及这个数据向量d的回旋乘积(convolution)，如等式(2)所示。
s＝Cd(2)片段式频道等化是将这个接收向量r切割为片段、并分别处理各个片段，如图4的步骤50所示。图3亦表示一通信丛发的片段处理。这个通信丛发的各个数据域位(data field)的长度是N个片码。这些数据域位(data field)切割为M个片段4811-481M，4821-482M(48)。在接下来的讨论中，本发明较佳实施例的各个片段48是利用一固定片段长度Y，虽然这些片段48亦可以基于确切的实施状况而具有不同长度。在分别处理各个片段48以前，各个片段前面的Y1个片码会附加于这个片段48，且各个片段后面的Y2个片码亦会附加于这个片段48，如图4的步骤52所示。一般而言，各个欲处理片段48的总共长度为Z＝Y+Y1+Y2。
对于不在这些数据域位(data field)两端的片段4812-481M-1及4822-482M-1而言，片码Y1及片码Y2会与其它片段48发生重叠。由于第一数据域位(datafield)22的第一片段4811前面已经没有任何片码，因此，这个片段前面的Y1个片码便不需要纳入。在这种情况中，片段式频道等化是可以执行于Y+Y2个片码。为了方便实施，各个片段48最好能够具有一固定长度。对于第一片段4811而言，本发明较佳实施例可以在这个片段的开头进行填入(诸如填入零点)或将末端片码由片码Y2延伸至片码Y2+Y1。另外，对于第一数据域位(data field)22的最后一个片段481M而言，Y2片码是这个内文(midamble)20之前面Y2个片码。对于第二数据域位(data field)24的第一片段4821而言，片码Y1是延伸至这个内文(midamble)20。对于第二数据域位(datafield)24的最后一个片段482M而言，片码Y2是延伸至这个保护周期(guardperiod)18。
较佳者，片码Y1及片码Y2的长度至少均需要具有这个脉冲响应W减去一个片码的长度W-1。在各个片段中，最后一个片码的脉冲响应均会延伸至下一个片段的W-1个片码。相对地，在一片段前面，延伸至这个片段的最远一个芯片的脉冲响应则会是这个片段的前W-1个片码。利用这个片段前面的W-1个片码，本发明较佳实施例便可以在想要的片段中，等化所有前面片码的影响。另外，利用这个片段后面的W-1个片码，本发明较佳实施例便可以在数据检测中，利用这个片段延伸至下一个片段的各个片码信息(脉冲响应)。再者，片码Y1或片码Y2亦可能大于W-1，借以协助片段式频道等化的一特定实施。为了方便说明，片码Y1及片码Y2的长度可以延伸，借以使一主要因子算法快速傅立叶转换可以应用一便利长度。另外，片码Y1及片码Y2的长度亦可以进行填入以达到延伸的目的，诸如将延伸位置填入零点。
利用M个延伸片段，各个片段的等式(1)均可以重写为等式(3)。
ri＝Hssi+ni，其中，i＝1，...，M (3)其中，Hs是对应这个片段的频道响应矩阵。若各个片段具有相同长度，则各个片段的频道响应矩阵Hs是基本上相同。
等式(3)的两种解法是利用一等化阶段，再跟随一解展频阶段。一种等化方法是利用一最小均方差(MMSE)解法。对于各个延伸片段而言，这种最小均方差(MMSE)解法是利用等式(4)表示。
i＝(HsHHs+σ2Is)-1HsHri(4)
其中，σ2是噪声变异数，且Is是这个延伸矩阵的单位矩阵。(.)H是赫密特(Hermitian)操作的多个共轭转置(transpose)操作。或者，等式(4)亦可以重写为等式(5)。
i＝Rs-1HsHri(5)其中，Rs是利用等式(6)定义。
Rs＝HsHHs+σ2Is(6)利用等式(4)或等式(5)，本发明较佳实施例便可以得到各个片段的一最小均方差(MMSE)等化。
一种解出等式(6)的方法是根据等式(7)及(8)，利用一快速傅立叶转换(FFT)以达成。
Rs＝DZ-1ΛDZ＝(1/P)DZ*ΛDZ(7)Rs-1＝DZ-1Λ-1DZ＝(1/P)DZ*Λ*DZ(8)其中，DZ是Z点的快速傅立叶转换(FFT)矩阵，且Λ是对角矩阵，其对角线是这个矩阵Rs的一环状近似中、第一行的一快速傅立叶转换(FFT)。这个环状近似可以利用这个矩阵Rs的任意一行执行。较佳者，本发明较佳实施例最好能够使用具有最大数目组件的一完整行。
在频域中，这种快速傅立叶转换(FFT)的解决是根据等式(9)以达成。
F(s‾^)=[Σm=1MF](h‾m)⊗F(r‾m)]/F(q‾)]]>其中，F(x‾)=Σn=0P-1x(n)e-j2πkn/N,]]>其中，k＝0，1，...，P-1(9)其中，是克隆耐克乘积(Kronecker Product)。M是取样速率。M＝1是表示片码速率的取样，而M＝2则是两倍片码速率的取样。
在决定这个展频数据向量的快速傅立叶转换F()以后，这个展频数据向量是利用一反相傅立叶转换(IFT)加以决定。再者，另一种解出等式(6)的方法是利用柯勒斯基分解法(Cholesky decomposition)或近似柯勒斯基分解法(approximate Cholesky decomposition)。
另外，这个等化阶段不同于最小均方差(MMSE)的另一种解法是一最小平方误差(LSE)解法。对于各个延伸片段而言，这种最小平方误差(LSE)解法是根据等式(10)以达成。
i＝(HsHHs)-1HsHri(10)在等化步骤完成后，忽略前Y1个片码及后Y2个片码，如图4的步骤56所示。因此，这个展频数据向量i便会变成si。si的长度为Y。另外，为了产生这些数据符号di，si是根据等式(11)进行解展频，如图4的步骤58所示。
d‾i=CsHs‾i---(11)]]>其中，Cs是对应于这个片段的频道讯息码部分。
或者，这些片段会重新组合成一等化展频数据域位(data field)si，且整个展频数据域位(data field)会根据等式(12)进行解展频，如图4的步骤58所示。
di＝Cssi(12)虽然基于片段式频道等化的数据检测是利用一典型的分时双工(TDD)通信丛发进行说明，但是，这种数据检测亦可以应用于其它宽频系统。在一利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统的例子中，这种利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统会在长时间周期上接收通信。当这个接收器28收到这种利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信时，这个接收器28会将这些取样切割为片段i，并且对其施加片段式频道等化。
在进行处理以前，借由将这个接收向量r切割为片段，这种数据检测的复杂性便可以降低。为方便说明复杂性的降低，本发明较佳实施例是利用具有1024片码(N＝1024)的一分时双工(TDD)通信丛发的一数据域位(data field)。接着，利用一快速傅立叶转换(FFT)/最小均方差(MMSE)解法的四种不同情境是比较如下，其中，第一种情境是处理完整长度的1024片码数据域位(datafield)；第二种情境是将完整长度的数据域位(data field)切割为两个512片码长度的片段；第三种情境是将完整长度的数据域位(data field)切割为四个256片码长度的片段；而第四种情境则是将完整长度的数据域位(datafield)切割为八个128片码长度的片段。为方便起见，假设这些片段间并没有重叠以供比较。实际上，由于重叠的存在，这些片段式方法的复杂性会约略大于下列表格所提示的复杂性。
第一表是表示执行基数二快速傅立叶转换(Radix-2 FFT)的数据检测所需要的多个操作数目。这个表格是同时显示各种情境所需要的基数二(Radix-2)及直接倍数(direct multiple)操作数目。
第一表
第二表是利用单一片段为100％复杂性时，比较各种情境的复杂性百分比。这个表格是同时显示基数二(Radix-2)及直接倍数(direct multiple)操作的复杂性百分比。
第二表
对于片码速率的取样而言，各个片段是执行一F(h)、一F(q)、二F(r)、及二反向快速傅立叶转换(FFT)。对于两倍片码速率的取样而言，各个片段是执行二F(h)、一F(q)、四F(r)、及二反向快速傅立叶转换(FFT)。第三表是同时显示片码速率及两位片码速率的基数二(Radix-2)操作复杂性。
第三表
第四表是同时显示基数二(Radix-2)的片码速率及两倍片码速率的整体复杂性百分比。
第四表
如上述表格所示，一般而言，当片段数目增加时，整体复杂性将会降低。然而，若这些片段的大小过度降低，诸如因为片段间重叠而降低至脉冲响应长度，则整体复杂性则会增加。
利用一实际通信系统的片段式频道等化为例，本发明较佳实施例是使用一分时双工(TDD)的丛发类型二。另外，一类似的片段化亦可以用于其它类型的丛发，诸如一丛发类型一。一分时双工(TDD)的丛发类型二具有两个长度1104片码(N＝1104)的数据域位(data field)。为方便说明，这个频道响应的长度为63片码(W＝63)。片码Y1及片码Y2是设定为W-1或62个片码。接着，本发明较佳实施例是列出三种可能的片段化，虽然其它类型的片段化亦可以利用。
第一种片段化是将各个数据域位(data field)切割为两个长度552片码的片段。加上各个片段间的重叠，各个片段的长度为676个片码(Y+Y1+Y2)。第二种片段化是将各个数据域位(data field)切割为三个长度368片码的片段。加上各个片段间的重叠，各个片段的长度为492个片码(Y+Y1+Y2)。第三种片段化是将各个数据域位(data field)切割为四个长度184片码的片段。加上各个片段间的重叠，各个片段的长度为308个片码(Y+Y1+Y2)。
权利要求
1.一种用以评估多个接收频宽通信的数据的方法，该多个接收展频通信是接收于一分享频谱，该方法包括取样该接收通信以产生一接收向量；处理该接收向量以产生多个片段；及分别处理各个片段以评估该接收通信的数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该片段包括该接收向量的重叠部分。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括等化各个片段。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括在等化各个片段之后，忽略该片段的该重叠部分。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括解展频(despreading)各个等化片段以回复该片段的数据。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括组合该等化片段及解展频该等化组合片段以回复该接收向量的数据。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小均方差(MMSE)模型。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用快速傅立叶转换(FFT)以解出一最小均方差(MMSE)模型。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用近似柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
11.如权利要求3所述的方法，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小平方误差(LSE)模型。
12.一种用以评估多个接收展频通信的数据的使用者设备，该接收展频通信是接收于一共享频谱，该使用者设备包括一取样装置，用以取样该接收通信以产生一接收向量；以及一片段式频道等化数据检测装置，用以处理该接收向量以产生多个片段，及分别处理各个片段以评估该接收通信的数据。
13.如权利要求12所述的使用者设备，其特征在于，该片段包括该接收向量的重叠部分。
14.如权利要求13所述的使用者设备，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括等化各个片段。
15.如权利要求14所述的使用者设备，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括在等化各个片段之后，忽略该片段的该重叠部分。
16.如权利要求14所述的使用者设备，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括解展频各个等化片段以回复该片段的数据。
17.如权利要求14所述的使用者设备，其特征在于还包括组合该等化片段及解展频该等化组合片段以回复该接收向量的数据。
18.如权利要求14所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小均方差(MMSE)模型。
19.如权利要求14所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用快速傅立叶转换(FFT)以解出一最小均方差(MMSE)模型。
20.如权利要求14所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
21.如权利要求14所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用近似柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
22.如权利要求14所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小平方误差(LSE)模型。
23.一种用以评估多个接收展频通信的数据的使用者设备，该接收展频通信接收于一共享频谱，该使用者设备包括用以取样该接收通信以产生一接收向量的装置；用以处理该接收向量以产生多个片段的装置；以及用以分别处理各个片段以评估该接收通信的数据的装置。
24.如权利要求23所述的使用者设备，其特征在于，该片段包括该接收向量的重叠部分。
25.如权利要求24所述的使用者设备，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括等化各个片段。
26.如权利要求25所述的使用者设备，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括在等化各个片段之后，忽略该片段的该重叠部分。
27.如权利要求25所述的使用者设备，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括解展频各个等化片段以回复该片段的数据。
28.如权利要求25所述的使用者设备，其特征在于还包括组合该等化片段及解展频该等化组合片段以回复该接收向量的数据。
29.如权利要求25所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小均方差(MMSE)模型。
30.如权利要求25所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用快速傅立叶转换(FFT)以解出一最小均方差(MMSE)模型。
31.如权利要求25所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
32.如权利要求25所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用近似柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
33.如权利要求25所述的使用者设备，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小平方误差(LSE)模型。
34.一种用以评估多个接收展频通信的数据的基地台，该接收展频通信接收于一共享频谱，该基地台包括一取样装置，用以取样该接收通信以产生一接收向量；以及一片段式频道等化数据检测装置，用以处理该接收向量以产生多个片段，及分别处理各个片段以评估该接收通信的数据。
35.如权利要求34所述的基地台，其特征在于，该片段包括该接收向量的重叠部分。
36.如权利要求35所述的基地台，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括等化各个片段。
37.如权利要求36所述的基地台，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括在等化各个片段之后，忽略该片段的该重叠部分。
38.如权利要求36所述的基地台，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括解展频各个等化片段以回复该片段的数据。
39.如权利要求36所述的基地台，其特征在于还包括组合该等化片段及解展频该等化组合片段以回复该接收向量的数据。
40.如权利要求36所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小均方差(MMSE)模型。
41.如权利要求36所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用快速傅立叶转换(FFT)以解出一最小均方差(MMSE)模型。
42.如权利要求36所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
43.如权利要求36所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用近似柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
44.如权利要求36所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小平方误差(LSE)模型。
45.一种用以评估多个接收展频通信的数据的基地台，该接收展频通信接收于一共享频谱，该基地台包括用以取样该接收通信以产生一接收向量的装置；用以处理该接收向量以产生多个片段的装置；以及用以分别处理各个片段以评估该接收通信的数据的装置。
46.如权利要求45所述的基地台，其特征在于，该片段包括该接收向量的重叠部分。
47.如权利要求46所述的基地台，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括等化各个片段。
48.如权利要求47所述的基地台，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括在等化各个片段之后，忽略该片段的该重叠部分。
49.如权利要求47所述的基地台，其特征在于，分别处理各个片段的该步骤包括解展频各个等化片段以回复该片段的数据。
50.如权利要求47所述的基地台，其特征在于还包括组合该等化片段及解展频该等化组合片段以回复该接收向量的数据。
51.如权利要求47所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小均方差(MMSE)模型。
52.如权利要求47所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用快速傅立叶转换(FFT)以解出一最小均方差(MMSE)模型。
53.如权利要求47所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
54.如权利要求47所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤包括利用近似柯勒斯基分解法以解出一最小均方差(MMSE)模型。
55.如权利要求47所述的基地台，其特征在于，等化各个片段的该步骤是利用一最小平方误差(LSE)模型。
全文摘要
本发明有关一种用以评估多个接收宽频信号的数据的方法。多个接收通信是接收于一共享频谱。这些接收通信进行取样以产生一接收向量。这个接收向量进行处理以产生多个片段。各个片段是分别进行处理以评估这些接收通信的数据。
文档编号H04L25/03GK1656765SQ03811538
公开日2005年8月17日 申请日期2003年5月19日 优先权日2002年5月22日
发明者潘俊霖, 艾利拉·莱尔 申请人:美商内数位科技公司