时分双工码分多址的通信系统中检测信号的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本公开总体上设及一种用于在支持时分双工码分多址（TOD-CDMA，TimeDivision Duplexing-CodeDivisionMultipleAccess)方案的通信系统中检测信号的设备和方法， 更具体地讲，本公开设及一种用于降低支持TOD-CDMA方案的通信系统中处理复杂度的设 备和方法。
【背景技术】
[0002] 通信系统已经演进为支持高数据速率，W便满足对持续增加的无线数据流量的 需求。例如，通信系统已经演进为基于各种方案（诸如，正交频分复用（0抑M，化thogonal Rrequen巧DivisionMultiplexing)方案、多输入多输出（MIM0，Multiple-I吨Ut Multiple-Ou化Ut)方案等）增强频谱效率和增加信道容量，W便增加数据速率。
[0003] 由于来自位于邻小区处的基站度S，BaseStation)的干扰的严重影响，位于远离 小区中屯、的小区边缘区域处的小区边缘移动站（MS，MobileStation)可能会降低通信系统 的系统性能，其中，小区中屯、之中的信噪比（SNR，Si即al-to-NoiseRatio)低或载波干扰噪 声tk(CINR，Carrier-to-InterferenceandNoiseRatio)低。
[0004] 在通信系统中，已经开发了各种方案（诸如，小区间干扰协调（ICIC，Inter-Cell Inte;rference-Coordination)方案、协作多点（CoMP，CoordinatedMulti-Point)方案、干 扰抵消方案等），W便为位于小区边缘处的MS增加传输效率。 阳0化]例如，在支持CDMA方案的通信系统中，已经使用了各种干扰抵消方案，典型的方 案包括：并行干扰抵消（PIC，ParallelInte;rferenceCancellation)方案、串行干扰抵消 (SIC，SerialInte;rferenceCancellation)方案和联合检测（JD，JointDetection)方案。 PIC方案和SIC方案中的每个方案均为非线性干扰抵消方案，并且JD方案是线性干扰抵消 方案。
[0006] 通常，信号检测器的性能与处理复杂度和处理计算量成比例。对于信号检测器的 性能的要求越高，实施信号检测器的复杂度就越高。因此，在通信系统中要W低复杂度实施 信号检测器是非常重要的。
[0007] 最化针对支持CDMA方案和的通信系统和支持时分同步码分多址仰-SCDMA， TimeDivision-Sync虹onousCodeDivisionMultipleAccess)方案的通信系统，已经使 用通过使用JD方案实施的联合检测器来实施信号检测器。联合检测器基于多码接收信号 和信道估计结果将接收系统建模为一个线性矩阵系统，并通过在模型化的线性矩阵系统中 检测线性最小均方误差（LMM沈，LinearMinimumMeanSquare化ror)解来检测最佳接收 信号。
[0008] W下将描述在支持TD-SCDMA方案的通信系统中的基于JD方案的信号检测方案。
[0009] 针对JD方案的建模，将进行W下假设。
[0010] 在射频（RF,RadioRrequency)集成电路（1C，IntegratedCir州it)中接收的信 号被输出到模数转换器（ADC，AnalogtoDigitalConve;rte;r)，并且ADC对在RFIC中接 收的信号进行采样W生成数字信号。ADC对在RFIC中接收的信号进行N次（例如，两次） 过采样，并且将假设在ADC中采样出的信号具有速率chipx2。
[0011] 在支持TD-SCDMA方案的通信系统中，将假设信号接收设备（例如，M巧使用多个 接收天线（例如，两个接收天线）。
[0012] 将假设支持TD-SCDMA方案的通信系统可支持K个信道化码。此外，将假设K个信 道化码中的第k个信道化码是C^,并且从信号接收设备中所包括的信道估计器中估计出 的针对两个天线路径的信道冲击响应（CIR，化annelImpulseResponse)是h。和hi。如果 信号接收设备使用两个天线（诸如，天线#0和天线#1)，则针对天线#0的天线路径的CIR 是h。，并且针对天线#1的天线路径的CIR是hi。
[0013] 可使用等式（1)表示第k个信道化码:
[0015] 在等式（1)中，Q表示扩频因子，并且C^|Ll表示在第k个信道化码cW中所包括 的信道化码元素。目P，第k个信道化码包括2Q个信道化码元素。
[0016] 可使用等式似表示CIRh。：
[0017]h〇 -比 0,0,h〇,i…，h〇,2w1]..........................................(2)
[0018] 在等式（2)中，W表示相关CIR的抽头长度（taplength)，并且h〇,2wI表示在CIR h。中所包括的CIR元素。旨P，CIRh。包括2W个CIR元素。
[0019] 可使用等式（3)表示CIRhi: 阳020]hi=比 1'。，hi'i…，hi'2w1]..........................................(3) 阳OW在等式（3)中，hi, 2W康示在CIRh冲所包括的CIR元素。旨P，CIRhi包括2W个CIR元素。
[0022] 将假设信号发送装置（例如，B巧发送的数据符号是山并且接收信号向量是X， 其中，在接收信号向量中提取出高斯噪声。一个数据块包括至少一个数据符号。将假设基 于一个数据块中的每个信道化码发送的调制符号（例如，正交幅度调制（QAM，如a化ature Ampli化deMo化Iation)符号）的数量是N。在运种情况下，在一个数据块中包括的QAM符 号的数量是K*N。
[0023] 可使用等式（4)表示数据符号d:
[0025] 在等式（4)中，^1^^^^~^1^表示在数据符号中所包括的数据符号元素。目日，一个数 据符号包括K*N个数据符号元素。因此，数据符号元素变成等式（4)中的QAM符号。在等 式（4)中，T表示转置。
[0026] 可使用等式（5)表示接收信号向量X:
[0027]X- [x0,0，Xi,0…，Xi,m(2nq巧W。]..........................................(5 )
[00測在等式妨中，Xi,m(2N?+2W1康示在接收信号向量X中所包括的接收信号向量元素。 良P，接收信号向量X包括2*M(2NQ巧W)个接收信号向量元素。
[0029] 将参照图1描述在支持TD-SCDM方案的传统通信系统中使用一个信道化码的情 况下的接收信号建模。
[0030] 图1是示出在支持TD-SCDM方案的传统通信系统中使用一个信道化码的情况下 的接收信号建模的示意图。
[0031] 参照图1，在信号发送装置中，数据符号元素>被乘W信道化码，并且相乘 后的信号被发送。CIRh。被反映在信号发送设备中发送的信号上，因此，信号接收设备接收 了接收信号向量元素（诸如，)。
[0032] 将参照图2描述在支持TD-SCDM方案的传统通信系统中使用多个信道化码的情 况下的发送信号建模。
[0033] 图2是示出在支持TD-SCDMA方案的传统通信系统中使用多个信道化码的情况下 的发送信号建模的示意图。
[0034] 参照图2,示出在使用多个信道化码（例如，=个信道化码）并且基于=个信道化 码中每个信道化码发送的QAM符号的数量是N情况下的发送信号建模。注意到在图2中仅 示出3*N个QAM符号中的3*3个QAM符号。
[0035] 将参照图3描述在支持TD-SCDM方案的传统通信系统中矩阵V的结构。
[0036] 图3是示出在支持TD-SCDMA方案的传统通信系统中矩阵V的结构的示意图。
[0037] 参照图3,可基于如图1中所描述的接收信号建模和如图2中所描述的发送信号建 模来限定在支持TD-SCDMA方案的通信系统中的信号检测器的系统等式。
[0038] 在图1中，基于信道化码C将发送信号（即，数据符号d)扩频，并且对通过基于信 道化码C将数据符号d扩频而生成的扩频数据符号d*c执行与CIRh的卷积计算。数据符 号d所通过的系统被给定为信道化码C与CIRh(即，向量b)之间的卷积形式。将假设针 对第k个信道化码CW的向量b是bW。
[0039] 因此，可使用等式（6)表示针对CIRh。的b 「00401 - A牛-r化）-[片化）b此）…/]睐） - LUU4U」打0 -化〇 牛C- >^^02Q+ 2W-1 .........（6) 阳OW 在等式（6)中，蜡}表示针对CIRh。的bW。
[0042] 另外，可使用等式（7)表示针对CIRhi的b
[0043] =hi ] ................... . (7) W44] 在等式（7)中，占f)表示针对CIRhi的b(k)。 W45] 如果向量bW被视为一列，则针对K个信道化码的向量b(即，K个向量b)可被包 括在一个矩阵中，并且将假设所述一个矩阵是矩阵V。在矩阵V中，针对任意信道化码C的 向量b被生成为一列，因此，矩阵V包括K列。
[0046] 针对N个QAM符号中的一个QAM符号限定矩阵V。为了针对N个QAM符号（即，在 一个数据块中所包括的所有QAM符号）的所有位置生成系统矩阵，通过将N个矩阵V级联 来连接针对N个QAM的N个矩阵V。
[0047]将假设由针对N个QAM符号的矩阵V生成的系统矩阵是矩阵T。旨P，矩阵T是包括 针对N个QAM符号生成的矩阵V的矩阵。
[0048] 在运种情况下，可使用等式（8)表示考虑高斯噪声的系统等式：
[0049]Td+n=y............................................................. ...(8) 阳050] 在等式做中，n表示高斯噪声，并且y表示包括高斯噪声n的接收信号向量。
[0051] 可使用等式（9)表示如在等式做中表示的系统等式的解，其中，在系统等式中考 虑了高斯噪声：
[0053] 在等式巧）中，a表示估计的数据符号，O表示高斯噪声n的协方差，H表示共辆 转置，并且I表示单位矩阵。目P，考虑高斯噪声的系统等式的解是估计的数据符号i。
[0054] 将参照图4描述在支持TD-SCDMA方案的传统通信系统中矩阵T的结构。
[0055] 图4是示出在支持TD-SCDMA方案的传统通信系统中矩阵T的结构的示意图。
[0056] 参照图4,矩阵T的大小非常大，因此，检测灯叫+O2I)的伪逆矩阵的运算要求复 杂的处理计算量，如等式（8)所示。
[0057] 如果在通信系统中使用16个信道化码并且一个数据块包括22个QAM符号，则矩 阵T中包括的列数是352(目P，16X22)。如果考虑到逆矩阵的计算量与矩阵大小的立方成 比例，则用于处理一个数据块的所必须的处理计算量大于或等于每秒几十兆的浮点运算次 数。
[0058] 不可能使用传统硬件或数字信号处理器值SP，DigitalSi即曰1Processing)核屯、 来处理运种处理计算量。然而，所述处理计算量显著地增加信号接收设备的功耗。
[0059] 因此，需要一种检测信号的方案，用于降低的处理复杂度、降低处理计算量和降低 功耗。
【发明内容】
[0060] 已经做出本公开W至少解决上述问题和/或缺点，并至少提供下述优点。相应地， 本公开的一个方面在于提供一种用于在支持TDD-CDMA方案的通信系统中检测信号的设备 和方法。
[0061] 本公开的另一方面在于提供一种检测信号的设备和方法，用于降低在支持 TOD-CDMA方案的通信系统中的处理复杂度，用于降低在支持TOD-CDMA方案的通信系统中 的处理计算量，用于降低在支持TOD-CDMA方案的通信系统中的功耗，并且用于增强在支持 TDD-CDMA方案的通信系统中的性能。
[0062] 本公开的另一方面在于提供一种在支持TDD-CDM方案的系统中在多普勒频率相 对较高的环境下检测信号的设备和方法。
[006引本公开的另一方面在于提供一种在支持TDD-CDMA方案的通信系统中使用基于插 值方案生成的系统矩阵来检测信号的设备和方法。
【附图说明】
[0064] 从W下的结合附图的描述中，本公开的某些实施例的W上和其它方面、特征和优 点将会更清楚，其中： 阳0化]图1是示出在支持TD-SCDMA方案的传统通信系统中使用一个信道化码的情况下 的接收信号建模的示意图；
[0066] 图2是示出在支持TD-SCDMA方案的传统通信系统中使用多个信道化码的情况下 的发送信号建模的示意图；
[0067] 图3是示出在支持TD-SCDMA方案的传统通信系统中矩阵V的结构的示意图； W側图4是示出在支持TD-SCDMA方案的传统通信系统中矩阵T的结构的示意图；
[0069] 图5是根据本公开的实施例的示意图，所述示意图示出在支持TDD-CDM方案的通 信系统中使用的循环延拓方案的示例；
[0070] 图6是根据本公开的