专利名称：多小区码分多址系统中消除干扰的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种在直接序列码分多址(Direct SequenceCode-Division Multiple-Access；DS-CDMA)通信系统的多用户检测系统，特别是有关于一种在多小区(multi-cell)系统中，用以降低多用户(multi-user)干扰效应的方法与系统。
为了达到信号接收的效果，许多降低多用户干扰及不良效果的方法已经被提出。然而，在执行这些设计时会关联到高消耗及组件的复杂性，这会限制系统的效能。传统的码分多址系统是使用一种搜索接收机(rake receiver)，对每一个接收信号路径，须要频道的推测程序、接收码的获得及追踪、稳固的功率控制及频繁的切换等。上面所提到的系统一般来说是需要很多冗长的参数，诸如需要同步及导引(pilot)的信道去降低那些信号处理的复杂度。然而，当这些系统在执行时，那些参数在降低或消除干扰上，几乎是没有效果。
在其它传统的码分多址系统中，为了降低干扰而使用大区域同步的码分多址(Large Area Synchronous Code Division Multiple Access；LAS-CDMA)技术。大区域同步的码分多址采用智能编码(smart coding)及一个用以降低干扰的窗口，来降低通信系统上的多址方式干扰(MAI)、码际干扰及相邻小区干扰等。在智能码的产生上，一个大区域同步的码分多址接收机通过使用偏移自相关(auto-correlation)和交互相关(cross-correlation)系数等于零的传输码去建立一个降低干扰的窗口。这个降低干扰的窗口能够提供一种降低多重路径干扰的方法，然而，大区域同步的码分多址在降低或消除码际干扰上却是失败的。此外，大区域同步的码分多址技术在降低小区间的干扰时，仅明显的降低用户码的空间。大区域同步的码分多址的另一个缺点是会降低系统及频道的容量。
先前所提的那些问题，按照现存的多小区多址方式通信系统所遇到的问题来说，一个多小区的码分多址系统需要一个能够明显降低干扰效果以及同时能够简化码分多址系统的设计。
根据本发明目的具体化与宽广地描述，本发明的一方面是在提供一个在多用户通信系统中检测到一个用户信号的方法，该方法包括接收多个用户信号；定义一个有窗口的帧，该窗口对每一个接收到的用户信号而言，包含一个至少三个码元(symbol)的序列；计算一个根据零阶(zero-order)近似值序列来选择所接收到的多个用户信号的一个的振幅近似值；以相关性地将已选择到的用户信号序列与在一个帧的窗口中至少有一组其它用户的信号序列相关连，而该帧是至少依据多个对应到每一个被接收用户信号序列的反射路径；计算振幅修正值，其是依据帧的相关序列来调整振幅近似值；以及当这个被选择到的用户信号在全体帧中没有被处理时，位移一个帧的窗口，因此这个振幅近似值能够为每个附加的序列来调整。
本发明的另一方面，是在提供一个检测出单一用户跨越一个多小区通信系统的方法。该方法包括接收多个用户信号步骤；定义一个有窗口的帧，该窗口对每一个接收到的用户信号而言，包含一至少三个对称分割的码元的序列；计算一个根据零阶近似值序列来选择所接收到的多个用户信号的一的振幅近似值；以相关性地将已选择到的用户信号序列与在一个帧的窗口中至少有一组其它用户的信号序列相关连，而该帧是至少依据多个对应到每一个被接收用户信号序列的反射路径；计算振幅修正值，其是依据帧的相关序列来调整振幅近似值；以及当这个被选择到的用户信号在全体帧中没有被处理时，位移一个帧的窗口，因此这个振幅近似值能够为每个附加对称分割的序列来调整。
本发明的另一方面，是提供一个检测单一用户在一个多用户通信系统的装置。这个装置对接收多个用户信号的功能包括具有定义一个有窗口的帧的功能，该窗口对每一个接收到的用户信号而言，包含一至少三个码元的序列；具有计算一个根据零阶近似值序列来选择所接收到的多个用户信号的一的振幅近似值的功能；具有相关性的功能，是将已选择到的用户信号序列与在一个帧的窗口中至少有一组其它用户的信号序列相关连，而该帧是至少依据多个对应到每一个被接收用户信号序列的反射路径；具有计算振幅修正值的功能，该振幅值是依据帧的相关序列来调整振幅近似值；以及当这个被选择到的用户信号在全体帧中没有被处理时，具有位移一个帧的窗口的功能，因此这个振幅近似值能够为每个附加的序列来调整。
本发明的又另一方面，是在提供一个检测单一用户跨越一个多小区通信系统的装置，该装置包括具有可接收多个用户信号的功能；具有定义一个有窗口的帧的功能，该窗口对每一个接收到的用户信号而言，包含一至少三个对称分割的码元的序列；具有获得一个根据零阶近似值序列来选择所接收到的多个用户信号的一的振幅近似值的功能；具有相关性功能，其是将已选择到的用户信号序列与在一个帧的窗口中至少有一组其它用户的信号序列相关连，而该帧是至少依据多个对应到每一个被接收用户信号序列的反射路径；具有从相关性来计算一个振幅修正值的功能，该振幅值是依据帧的相关序列来调整振幅近似值；以及当这个被选择到的用户信号在全体帧中没有被处理时，具有位移一个帧窗口的功能，因此这个振幅近似值能够为每个附加对称分割的序列来调整。
本发明的又另一方面，是提供在一个多用户通信系统中对单一用户的扰动(perturbation)预测方法。在一个发射机中，该方法的步骤包括修改现存沃尔什码(Walsh code)，以致前面及后面的码被一有限的间隔所分开，随着单一扰乱(scrambling)码来扰乱前面及后面的码；包装多个用户信号码并至少随着已修改的沃尔什码来调制；同时在一个无线介质上传输该包装用户的信号。
本发明的另一方面，是提供在一个多小区通信系统中对单一用户的扰动预测方法。在一个发射机中，该方法包括第一个小区中产生一些偶数沃尔什码以及在相邻小区中产生一些奇数的沃尔什码；接着修改这些偶数及奇数码，以提供这些码的前面及后面被一个有限的间隙所分开；随着单一扰乱码来扰乱前面及后面的码；包装多个用户信号码并至少随着已修改的沃尔什码来调制；同时在一个无线介质上传输该包装用户的信号。
本发明的又另一方面，是在提供一个系统，该系统包括具有修改现存沃尔什码的功能，以产生前面及后面的码；具有随着单一扰乱码来扰乱前面及后面码的功能；具有包装多个用户信号的功能，其中该用户信号是至少随着已修改的沃尔什码来调制用户信号码；具有传输包装用户信号的功能；具有将用户信号的用偶数码包装用到第一个小区以及将用户信号用奇数码包装用到相邻小区上的功能；具有接收那些已包装用户信号的功能；具有将已包装的用户信号同步对应到一用户码；具有定义一有窗口帧的功能，该帧包括把一个同步的用户信号至少分成三个对称码元，其中该窗口的长度是由已修改过的沃尔什码来决定；具有计算一个可根据零阶近似值序列来选择所接收到的多个用户信号的一的振幅近似值的功能；具有产生序列相关性的功能，其是具有将已选择到的用户信号序列与在一个帧窗口中的至少有一组其它用户信号产生相关连的功能，而该帧是至少依据多个关连在一起的每一个已接收用户信号的反射路径；具有计算一个振幅修正值的功能，该振幅值是依据帧的相关序列来调整振幅近似值；以及当这个被选择到的用户信号在全体帧中没有被处理时，具有位移一个帧窗口的功能，因此这个振幅近似值能够为每个附加对称分割的序列来调整。
本发明部份其它方面将会在下文中说明，以及部份其它方面可从下文的描述中显而易见或通过实施本发明而得知。本发明的目的及优点，将通过在附加的专利范围中的组件及其组合，而被实践而且能够达到。
有关先前的一般描述及后续的详细描述，均只是本发明的范例或阐述，并非用以限制本发明的专利范围。
本说明书中所加入的附图，是用以描述及叙述本发明具体实施例，以帮助本发明原理的阐述。
图1b为说明符合本发明的一个用户码所定义的3个码元的窗口示意图。
图2为显示一个流程图，是用以说明符合多重路径传播中对单一用户预测其检测值的方法及系统。
图3为以图标说明一个符合本发明振幅近似值系统及方法的方块示意图。
图4为显示一流程图，是用以说明符合本发明在多重路径传播中，使用立即回馈对单一用户预测检测值的方法及系统。
图5a为说明符合本发明的一个多小区组合的系统及方法的示意图。
图5b为说明符合传统多用户检测系统的一种在相邻小区中信号扩大重迭的示意图。
图6a至图6b均为一流程图，是用以说明符合本发明消除相邻小区干扰的多重路径传播对单一用户的预测检测值的系统及方法。
图7至图9为符合本发明中的干扰修正的仿真结果示意图。
图1a为一个扰动式的码分多址接收机100的一般功能的示意图。在一个发射机中(未显示)，一个用户的信号是使用移键(shift-keying)技术来调制(modulate)，并且乘上一个用户区别码后，再将其发射出去。一个接收信号r(t)包括一个关联到跨越多重频道的每一个用户传送信息的信号。扰动码分多址接收机100接收一个作为二元脉冲级数(series)称为码元的线性组合的信号r(t)。在检测一个或多个用户时，扰动码分多址接收机100包括一个帧缓冲器(frame buffer)105、一个i用户码产生器110、一个j用户码产生器115、相关器库(correlatorbank)120及130、相关器(correlator)170、乘法器库(multiplier bank)140及加法器150及160。
帧缓冲器105作为缓冲接收信号r(t)及分割接收信号到邻近小区的窗口，其中在各别窗口的每一个用户信号包含三个指针码元-1、0、+1。
i用户码产生器110是一个振荡器，其是在接收信号r(t)局部地产生一分割用户码时，用以检测一个单一i用户的信息。由于延迟码(code delay)是从接收信号r(t)延迟锁定追踪来驱动，因此用户码的产生是通过i用户码产生器110，在一个多重路径环境中，从第L路径的τil时刻开始。
j用户码产生器115是一个振荡器，其是除了在接收信号r(t)中所拥有的信息外，在第i用户局部地相应产生不同用户码(distinct usercode)到一些用户。在用户信号中有不同码及延迟码时，该用户信号会被认定成为一干扰信号。
相关器库120及130以及相关器170均作为两个信号的信息匹配的功能，同时之后作为过滤所产生的信号，因此该匹配部分的结果能够被抑制。相关器库120及130更进一步包括个别地相关器123、125及127，133j到133n，135j到135n以及137j到137n。还有更进一步，相关器170和每一个分割的相关器一样包括在相关器库120及130内。
乘法器库140包括乘法器143、145及147，是用以作为两个分割信号信息的匹配。这些匹配信号将会于后续部分中详细描述。
加法器150及160是将至少两个信号干扰的计算结果相加。
在图1a中，相关器123、125及127是分别执行一个接收自i码产生器110及一个相应码元为S(-1)、S(0)及S(+1)的同步取样信号的乘法及积分运算。例如，在相关器123中，一个乘法器123a是由一个i用户码产生器110及一相应码元S(-1)经乘法运算后，产生一个取样的匹配信号。接着，一个积分器123b是由码元S(-1)周期的匹配结果及转储(dump)结果值的乘积来积分。而这个转储的积分结果，是表示用户信号的单一检测值或是零阶振幅，同时除了当接收信号r(t)包含有i用户的信息外，其会被使用去计算用户的振幅。而有关用户码元S(0)及S(+1)应该是显而易见的，即每一个相关器125及127将如同相关器123一样，执行相同的运算。
相关器库130包含了相关器133j到133n、135j到135n及137j到137n。每一组相关器在用户码j1到jM的取样中，执行一乘法及积分运算，同时执行码元S(-1)、S(0)及S(+1)相应的同步取样，因此在已获得延迟码时，会对用户码j1到jM产生一个零阶振幅。例如，在相关器133j，乘法器133ja匹配一个用户码j1的取样到码元码S(-1)的取样。接着，积分器133jb通过码元S(-1)周期的匹配结果及提供一个积分结果到乘法库140。
当码元S(-1)、S(0)及S(+1)在每一个用户码j1到jM相关时，乘法器库140乘上零阶振幅后，通过用户码j1到jM相应的每一个相关器输出。例如，乘法器143是通过各别地相关的用户码j1到jM乘上133j到133n的每一个相关器的输出，同时提供该乘积到输出的加法器150上。加法器150加了乘法器库140的结果后，进一步从平行接收信号r(t)的时间序列上，会产生一个组合干扰信号。加法器160接收加法器150的组合干扰信号的输出及从接收机r(t)包含在窗口部分的分析的中，减去该组合干扰信号。相关器170接收加法器160的组合信号，同时通过i用户码产生器110产生的中间码元来匹配，因此可以滤除任何不想要的信号部分，以产生一第一级的修正振幅anil。
图1b是为相应到图1a的S(-1)、S(0)及S(+1)的3码元窗口为例子的示意图并且在本发明的具体实施例中执行。在实际的码分多址系统应用中，是使用异步(non-coherent)信号去随意地(randomly)延迟。因为每一个用户码有一个不同的延迟，而一个特定的用户码的码元边界(symbol boundary)关系到所有用户码在窗口内的码元是非一致的(non-uniform)，也就是非同步(asynchronous)。因此在符合本发明具体实施例中，在任何3码元窗口的时间内，该接收到不同步展频的基频(baseband)信号时，可在一个多重路径环境下对应到多用户上，并能够被写成r(t)=ΣnΣi=1MΣl=1Panilψi(t-τa-nT)---(1)]]>其中M 为用户数T 为码元周期ψi为i用户的展频码τil为在t＝0及沿着路径1时，ψi的延迟时间；τ小于TP 为路径数anil为i用户在路径1的码元n的振幅n 码元数ψi是被定义在τil+nT及τil+(n+1)T的间的 t，同时ψi现有帧窗口在t以外时为零。如图1b所示，是以三个码来表示信号沿着三条路径传输的任何三个用户，该三码是分别为第1码(code 1)、第2码(code 2)及第i码(code i)。每一个用户的码被分割成三个码元(S1，S2，S3)，同时每一个用户在三个时间区间-T，00，T及W，2T的起始时会有一个码元。例如，用户i在起始于τil-T的时间区间有一个第一码元S1，并且在时间为τil时结束，而第二码元S2则起始在时间τil，而在τil+T时结束，以及第三码元S3则起始在τll+T的区间而在τll+2T时结束。任何在现有间距不会减少的码元，其在现有区间上的码元将不受影响。
图2为一流程图，其是用以例示说明一个本发明扰动修正的方法及系统。为了确定在一个码分多址通信系统中的用户信号，在多用户之间的交互相关以及干扰必须很小。因此，一般码分多址系统在传输用户信号时，会使用与用户码成正交(orthognal)的方式来传输。在图2中的第200步骤，码分多址接收机100接收传输信号r(t)以及帧缓冲器(frame buffer)105的信号，而该信号是定义在图1b中所示的具有一个帧的窗口。在一个帧持续期间，用户信号在现有帧窗口之内时，其是在一个明显地不变或近似静态(quasi-static)的频道中传播。特别地，每一个用户的频道参数包括用户码延迟码、载波频率及相位等，其在帧内的整个信号上，几乎都是常数。延迟码是通过一个共同的参考时钟来测量一个码的起始时间；载波频率是一个振荡器(未显示出)，其用以产生具有正弦函数的频率，而是将其用在发射机基频信号的升频-转换(up-convert)到一个所要的频段(也就是一个频率范围)，以便能够传输。码分多址接收机100是通过一个信号来产生一降频-转换(down-convert)的接收信号，以用来恢复原始的基频信号，而该信号的产生是通过i用户码产生器110有着与原始振荡器相同的载波频率以及相位来产生。基频信号是在方程式1的r(t)中的变量(variable)来定义的。由于在码分多址接收机100中的相位为变量，其相关值(correlation value)是r(t)测量的一个内含函数(implicit function)，同时是一个多的量。在这里，虽然r(t)计算结果的数值主要包括实部的值，而虚部也可以用同样的方法处理。因此，符合本发明的具体实施例，是基于频道参数在整个帧均为常数的假设下所建构的。每个频道参数被一组限度(margin)来更进一步的定义，其中该限度是一有上/下限范围的值，而频道参数也可用来决定帧的持续期间。因为在这个范围的值经常是由测量装置的分辨率(resolution)来决定的，故这个范围的值几乎被看成常数。众所周知，在码分多址系统中，这些参数的追踪已经被广泛地处理，因此不再作进一步的详细讨论。
在第202步骤中，码分多址接收机100在一已定义的帧范围内，是使用一自相关(auto-correlation)的技术去近似用户信号其中之一的振幅。在这里，相关器库120将一个取样信号r(t)关连到一展频码ψi(τil)，以使在τil时产生一单一峰值(peak)，其中信号r(t)所表示的部分，是为具有最大的信号对干扰比(signal to interference ratio；S/NRatio)。于是产生一个用户的传输资料会被极大化，而其它用户信号的干扰或是交互相关之间则会被最小化的结果。此外，码分多址接收机100是在完成延迟追踪以及用户码j1到jM几乎是正交的假设依据下，其是从τil时的峰值振幅来计算一个零阶近似值anil。这单一用户检测器计算码元的振幅anil可表示如下anil≅cnil=(ψi(τil+nT),r)/Nnil=rnil/Nnil---(2)]]>其中rnil=(ψi(τnil+nT),r)=∫τlL+nTτil+(n+1)Tψi(t-τil-nT)r(t)dt]]>及Nnil＝(ψi(τil+nT)，ψi(τil+nT))因为码分多址接收机100在计算单一用户振幅近似值anil时，是假设在正交用户的情况下来计算。一般来说，这种假设情形只有在理论上的应用上才会遇到的，故一个根据扰动理论的修正值会被提出，而使一些更实际的应用能够实施。为了获得此一修正值，码分多址接收机100使用了如图1b所示的3个码元的窗口。这3个码元窗口能使码分多址接收机100缩短信号r(t)的级数到一个有码元在n＝-1、0、+1的时间区间中，将每一个用户的焦点集中在中间的码元，即n＝0。从方程式2中，可使用扰动理论及指定c′nil为修正值，以及指定Cnil为概估值，而anil则可定义如下anil＝Cnil+c′nil3假设将方程式3所定义的anil代入方程式1中，则下述方程式4的结果为Σi=1MΣi=1PΣn=-1n=1cnil′ψi(t-τil-nT)=r(t)-Σi=1MΣl=-1PΣn=-1n=1cnilψi(t-τil-nT)---(4)]]>在方程式4中，r(t)表示接收机信号的测量值。变量Cnil表示从方程式2中得到振幅估量值，及ψi则表示现有的用户码。因在方程式4的右边的所有值均为已知，故只有位在方程式4左边的Cnil是未知值。
接着，码分多址接收机100依据多重路径的传播，及在一个现有帧的窗口中的一个用户的码元与其它用户相邻的码元间的交互相关来计算扰动值c′nil(即第204步骤)。码分多址接收机100通过对用户i在路径1以及当n＝0时的现有码元，使用现有值来计算方程式4的c′nil，以便能得到修正值。当方程式4右边的值已经对i用户的码元完成计算后，一个在矩阵-向量所标记的扰动修正值就能被近似成cil0′=ril0-Σj=1MΣL=1PΣN=-1N=1cnilHji(n,k,l)---(5)]]>
其中Hji(n，k，l)是一个相关矩阵，是用以表示i用户码及j用户码在相邻码元n＝-1、0、+1间的现有帧窗口的交互相关，并各别地沿着路径k及l上未传播。这个相关连矩阵可表示成Hji(n,k,l)=(ψi(τjk),ψi(τil+nT))Njk0---(6)]]>其中Njk0是提供一个由Njk0＝(ψil(τil)，ψjk(τjk))来定义的正规化值。如公式中所示，相关矩阵是一个i用户码、j用户码及其各别的路径、延迟路径τil及τjk等的函数，同时该相关矩阵与其它频道的参数是无关的。
例如，在图1b所示，用户2的中间码元在多重路径环境的帧下，其在最大的三个码元上，会与相对的其它用户重迭在一起。当两个相邻用户的码元是现有技术时，方程式4右边允许一个用户2的中间码元内含一交互相关的计算。这方程式4的右边包含了r(t)、所有用户的全部已接收信号以及Cnil，其中Cnil是用户的码元振幅在第一近似上的概估值。
当修正值已经在上述的方程式中确定后，会在第206步骤继续处理，其中码分多址接收机100是通过代入第204步骤中以方程式3的Cnil项在方程式5中所得到的修正值来计算一个码元振幅的概估值。在第208步骤，码分多址接收机100会以在第202步骤上所获得的码元振幅的第一近似值来取代码元振幅的概估值anil。
在第210步骤中，码分多址接收机100会决定现有时间的整个信号是否已经处理过，以及决定一个用户的振幅是否已经修正过。当整个信号已经处理过后，也就是整个信号的振幅已经概估过了。此时码分多址接收机100会从方程式2得到最终的振幅概估值，从而可允许r(t)的近似振幅值anil能够获得。相对的，假设整个信号并没有被处理过时，其会在第212步骤上继续地处理，其中码分多址接收机100会决定一个新的帧是否已经定义过(或是获得过、出现过、接收过)。当一个新的帧被定义过后，会回到第202步骤进行处理，其中码分多址接收机100会完成该信号振幅的第一次近似，同时重复执行第204至210的步骤。另一方面，当码分多址(CDMA)接收机100并没有定义一个新的帧时(即第212步骤)，其会执行振幅概估的高阶重复步骤。这个高阶重复步骤会依据在现有帧窗口上的现有用户的一个新的码元振幅的概估值，来更新这个先前评定过的振幅值。在执行高阶重复步骤的计算时，是从第214步骤开始，其中码分多址接收机100会位移一现有的窗口用户码元。这个窗口的位移由方程式5中的n项来定义，而该n项是i用户码的取样。藉回到第204步骤来继续处理，其中码分多址接收机100是在现有帧窗口及重复执行第206到210步骤中，来计算对应到一新用户码元的修正值。
图3是通过码分多址接收机100来执行振幅近似运算的功能方块图的一个范例。振幅近似运算更进一步包括一个反馈机制(feedbackmechanism)及一个较高阶的扰动。在这个例子中，方块30是计算一个包含在接收信号r(t)中的用户信号的零阶近似振幅。在方块310中，码分多址接收机100会个别地经由i用户码产生器110及j用户码产生器115来产生一个i用户码及j用户码。在产生后，这些码会选择地提供到相关器库120及130，因此对每一个包含在接收信号r(t)内的用户信号而言，延迟追踪(即方块320)就能够执行。接着，在方块330中，除了选择i用户码的贡献外，码分多址接收机100在经过相关性库130、乘法器库140以及加法器150来计算几个接收信号r(t)的rjk值。在方块340中，码分多址接收机100更进一步产生一个相关矩阵(correlation matrix)Hji(n，k，l)，其是表示在现有帧窗口中，i用户相邻码元与接收信号r(t)上的至少一个j用户的间的交互相关。相关器170，是由方程式6的定义来执行交互相关运算(cross-correlation operation)。在方块350中，码分多址接收机100是通过相关矩阵Hji(n，k，l)的决定，从交互相关的计算结果来计算振幅值。当一个新的振幅是一个不可变的数时，方块350是为了计算同一个用户或其它用户们的新码元的近似振幅值，而使用新的振幅。接着，在方块360中，码分多址接收机100通过在方块350中所加入的已接收信号值rjk及交互相关振幅值的计算结果来计算扰动修正值c′nil。在方块370中，码分多址接收机100是以加入已修正的振幅值到先前的概估值，如方程式3所示。
图4为一流程表，是说明一个符合本发明程序的方法及系统的示意图。图4中的程序，是有关于图2的扰动方法，对一个实例而言，其先前的近似值会被使用去计算下一个码元。步骤400、402及406～41均各自地与步骤200、202及204～214相同，如图2所示。在第404步骤中，该码分多址接收机100是使用一个立即反馈(immediate feedback)技术来获得一个干扰修正值。这个反馈技术是由方程式7来定义，其中方程式4及方程式5的右边之和，已经被改变成如下的表达方式Σ()=Σj=1MΣL=1PΣn=01cnilHji(n,k,l)+Σj=1MΣL=1pa(-I)ilHji(-1,k,l)---(7)]]>为了下一个码元的计算，是在没有延迟修正的基本状况下，使用立即反馈来明显地改善扰动修正。这个方式是与传统的技术不同，其中在该反馈能够完成前，许多的码元已经被处理过。
对于上面所述的处理系统，请参考图2至图4所示，对一整个帧而言，是需要大量的计算值才能获得相关矩阵Hji(n，k，l)。如方程式6所示的相关矩阵Hji(n，k，l)，对i用户及j用户以及延迟路径l及k(其中1及k各自有1～P个路径)而言，相关的每个码元n＝-1、0、+1均是各自包含在帧的窗口内。在经由相关矩阵Hji(n，k，l)执行交互相关的计算时，码分多址接收机100会完成一个全部相关矩阵数值的计算量，该计算量是正比于M3P2的乘积。如上述须注意到，对一个码元而言，当用户信号码是正交(orthogonal)以及相同时，上述数算值是相对地小。然而，假如正交码的每个码元是被一个比码元及相邻重迭的帧还要长的扰码(scrambling codes)乘上时，则矩阵上的每一个元素必须被计算过。一个扰码是一个用在扩频码(spreading code)上一切片接一切片(chip by chip)相乘的随机序列。扰码更进一步随机化(randomize)扩频码，因此当它们不同步时，扩频码会有较小的交互相关。在多用户接收机中，因干扰最终会被消除掉，故搅乱就变得非必要的了。然而，由一个扰码来乘上一个正交码的每一个码元，是需要经过非常大的计算量。不过，当扰码是比码元长时(但其却较一个帧短得多)，会因为相关的相关矩阵可以重复使用，故会降低相关矩阵的计算量。例如，在执行较高阶的扰动计算时，切片偏移值会更精确的判断用户信号的干扰遭遇水准。通过内插用户码的部分切片偏移值后，其成份在切片积分偏移下，是由方程式2所决定，而对相关矩阵Hji(n，k，l)而言，其可能只经过一次运算。因此由相关矩阵Hji(n，k，l)所完成的计算量，是有效地正比于M2P2。
另一个具体实施例，其是一个码分多址接收机100依照本发明的系统及方法，以使用一程序去达到降低相邻小区干扰的效果。在本具体实施例中，是从现有沃尔什码去建构新的编码，插入一个干扰减低窗口(Interference Reduction Window；IRW)。在一个基地台上，现存沃尔什码是策略地被填塞为零，因此信号r(t)在接收机中处理后，一个在接收机中的干扰减低窗口会被建立。在一个使用四个沃尔什码的集合去建立干扰减低窗口的例子，是以下列的方程式8来表示1 1 000000 1 11 -1 000000 1 -11 1 000000-1 -81 -1 000000-1 1方程式8表示在第一及第二列上面的码均为偶数，而表示在第三及第四列下面的码则均为奇数。此外，一个4码的相关矩阵，在其各自不同的延迟偏移小于干扰减低窗口可能产生如下式ab 00cd 0000 ef900 gh变量a～h是表示从方程式8中的两个偶数码(ab及cd)和两个奇数码(ef及gh)间的相关性干扰结果。因此方程式9的相关矩阵能被减化50％。码分多址接收机100可通过使用前面方程式1～7所描述的多用户检测扰动的方法来简化干扰的水准。如方程式8所示，最新建立的沃尔什码被有效的分割成两个部份，即一个前端码(front code)及后端码(rear code)。前端码在插入一些零之前就对应到码值，而后端码则在插入一些零的后才对应到码值。此外，后端码要不是等于前端码的现有值，就是等于前端码的负的现有值。由于对应的用户码元的延迟偏移不产生相邻小区的干扰，故最新产生的沃尔什码会建立一个在帧内的每一个用户码元间维持相等长度的间隔。当包括前端及后端码被相同的扰码搅乱时，或是被相同的矩阵转换后，此间隔会改变。一个码元间隔序列可表示成下式的方程式10(Gap，Orthogonal_code_set，Gap，±Orthogonal_code_set，Gap)10图5a及图5b为一个码分多址系统的矩形小区结构示意图。图5a说明一个矩形小区结构500，其中方程式10中的码元间隔(symbol-gap)序列，在把一些偶数码应用到所选的小区或是把一些奇数码用到与偶数码所选的相邻小区时，会降低相邻小区干扰。例如，被遮蔽小区505是偶数小区，而未遮蔽小区510则是奇数小区。当座落在矩形小区中的4个角落之一时，该小区与座落在中间的小区会有非常小的交互相关，这是因为有一个很大的距离存在。由于产生干涉的用户数量被降至最小，因此相邻小区干扰也会被降到最小。
图5b为一个传统多用户检测系统相邻小区的间信号重迭的扩大示意图。在以上所描述的方法中，通过创造一个干扰减低窗口是可以降低或者消除相邻小区间的干扰，而信号重迭可由图5b中遮蔽的部份来表示。当创造出一个干扰减低窗口时，也许须要在现存沃尔什码中插入一样多的零，以便相邻偶数及奇数小区的间的干扰效应能够被消除。填塞零的数量是等于干扰减低窗口的长度。换言的，使用增加零的数量可以有效地增加干扰减低窗口的长度。此外，假设每一个用户码元的延迟扩展是小于干扰减低窗口的长度时，则在一些偶数及奇数小区的间将无干扰发生。因此，最大干扰减低窗口是由延迟扩展以及传播延迟差异所形成的函数来决定，如下列方程式11所示IRW＝Max(delay spread，propagation delay differentials)11其中延迟扩展也包括把信号衰减与坐落在发射机中的一脉冲成形(pulse-shaping)滤波器的特性有关联。此外，对相邻小区间的每一用户传输与接收外部一边缘的区域而言，传播延迟差异是相应到最近的两个基地台传播延迟的差，如图5b中遮蔽的部份所示，其差几近于零。
接着，上述码分多址接收机100为单一用户检测及扰动预估值来计算位误码率(Bit Error Rate；BER)，其是从方程式2及3各别地来计算。则使码分多址接收机100为多重路径传播来计算的最大干扰减低窗口，是可以由方程式11中来计算。
图6a至图6b是为符合本发明在单一用户估算检测的多重路径传播中消除相邻小区间的干扰方法与系统的流程图。在这个例子中，在一个单一小区的环境下，M用户们会被指定到M维的沃尔什码。每一个用户码的相对传播延迟是随机的，同时每一个M用户们的延迟扩展扰动τll是假设其在0；dmax的区间中，会成为一个独立相同分布(Independent Identical Distribution；IID)，其中dmax是最大延迟扩展。此外，该延迟单元是相等到一个8取样/切片的分辨率的取样及计算下所完成的。近的-远的(near-far)及衰减(fading)是在τil时，经过一个检测用户的绝对振幅的独立相同分布(IID)的次序列帧(例如，0；1)来进行仿真的。在τj1时，一个用户在一个帧维持绝对振幅，然而，其有可能在下一个期间变化。这个在τil时的绝对振幅特性，就是现有技术的瑞利衰减(Rayleigh fading)。在图六A至六B中所示的程序是有关于图4中的扰动方法，举个例子，当先前的近似值被使用去计算下一个码元及沃尔什码时，就已经被填塞了一些零了。在第600步骤中，零在一个基地台中被插入，故一个沃尔什码产生器会产生一个偶数及奇数的选择码。在第602步骤中，用户信号码是以调制及包装在一个信号r(t)中的方式，将用户信号码传递到接收机。包含在信号r(t)中的每一个用户码，是各自地被单一沃尔什码来调制的。接着，信号r(t)在一个通讯的介质上被传递到码分多址接收机100中(如第604步骤)。该通讯介质可能包括任何介质，例如空气(air)、缆线(cable)、裸线(wire)及光纤(fiber)等等。在第606步骤中，码分多址接收机100的信号r(t)及把包含在信号r(t)中的每一个用户信号的信号码，将其同步对应到一个局部用户码(即第608步骤)。第610～624步骤，是描述成与图4中第400～414步骤各自地相同的运作方式。接着，在第626步骤中，就会检测到一个新的帧及用户信号。在译码(decoding)期间，位误码率是为了扰动的估算而去计算的。
图7至图9是一个扰动估算的范例示意图，其中在整个仿真中的IRW＝0。
图7是一个在一2-路径(2-path)的瑞利衰减环境下，一个符合本发明具有干扰消除能力的方法与系统的比较图表，其是有着搜索接收机中，可使用最大比例结合(Maximum Ratio Combining；MRC)的性能。假设一多重路径信号在码分多址接收机100中的接收是不等长时，则每一个用户信号的最强路径可能会被选择及被扰动修正成前面所描述的可能被使用去消除干扰效应。如图表所示，搜索接收机中的位误码率是大于第一级扰动修正及所有第二级扰动修正的最大量。由此结果可知，只有每一个信息的最强路径须要被检测，故码分多址接收机100可明显地被简化。
图8是一个在3-路径(3-path)的瑞利衰减环境下，一个符合本发明有着搜索接收机性能与具有干扰消除能力的方法与系统的比较图表。假设在与图7所遇到的相同状况下，该第二及更高阶的扰动修正的位误码率是小于搜索接收机的位误码率。
图9是一个在近的-远的状况下，依据本发明有着搜索接收机性能的码分多址接收机100，其在高阶扰动修正的图表比率结果。如图表中所示，在较高阶的扰动修正时，可实质的降低一个搜索接收机上的位误码率。例如，在第一阶的扰动修正上，其是提供一个通过搜索接收机而达到类似的结果。但在第二阶及更高阶的扰动修正上，其所提供的实质改善结果，就在搜索接收机的上了。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利权利；同时以上的描述，对于熟知本技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围中。
权利要求
1.一种在多用户通信系统中检测出单一用户的方法，该方法包括接收多个用户信号；定义一个具有至少一窗口的帧，该窗口对每一个接收到的该用户信号而言，包含至少三个码元的序列；计算该所有接收到的用户信号中之一被选择的该用户信号的一振幅近似值，其是根据被选择的该用户信号的一零阶近似值；使被选择的该用户信号序列与在该帧的该窗口中至少一其它用户信号序列相关连，其是至少依据多个相应每一个被接收用户信号序列的反射路径；计算一振幅修正值，其是依据该帧的相关序列来调整该振幅近似值；以及当被选择的该用户信号没有被完全处理时，位移该帧的所述窗口，以使该振幅近似值能够为每个附加的序列来调整。
2.如权利要求1所述的在多用户通信系统中检测出单一用户信号的方法，其中在定义一个新帧下进一步包括计算该所有接收到的用户信号中之一被选择的该用户信号的一个振幅近似值，其是根据被选择的该用户信号的一零阶近似值；使被选择的该用户信号序列与在该新帧的该窗口中至少一个其它用户信号序列相关连，其是至少依据多个相应每一个被接收用户信号序列的反射路径；计算一振幅修正值，其是依据该新帧的相关序列来调整该振幅近似值；以及当被选择的该用户信号没有被完全处理时，位移该新帧的该窗口，以使该振幅近似值能够为每个附加的序列来调整。
3.一种检测出单一用户跨越多重小区通信系统的方法，该方法包括接收多个用户信号；定义一个具有至少一窗口的帧，该窗口对每一个接收到的该用户信号而言，是包含一至少三个对称部分码元的序列；计算该所有接收到的用户信号中之一被选择的该用户信号的一振幅近似值，其是根据被选择的该用户信号的一零阶近似值；使被选择的该用户信号序列与在该帧的该窗口中至少一个其它用户信号序列相关连，其是至少依据多个相应每一个被接收用户信号序列的反射路径；计算一振幅修正值，其是依据该帧的相关序列来调整该振幅近似值；以及当被选择的该用户信号没有被完全处理时，位移该帧的该窗口，以使该振幅近似值能够为每个附加的序列来调整。
4.一种在多用户通信系统中检测出一单一用户的装置，包括接收多个用户信号之一的装置；定义一个具有至少一窗口的帧的一装置，该窗口对每一个接收到的该用户信号而言，包含一至少三个码元的序列；一装置是用以计算该所有接收到的用户信号中之一被选择的该用户信号的一振幅近似值，其是根据被选择的该用户信号的一零阶近似值；一装置是用以使被选择的该用户信号序列与在该帧的该窗口中至少一其它用户信号序列相关连，其是至少依据多个相应每一个被接收用户信号序列的反射路径；一计算一振幅修正值的装置，其是依据该帧的相关序列来调整该振幅近似值；以及一装置是用以当被选择的该用户信号没有被完全处理时，位移该帧的该窗口，以使该振幅近似值能够为每个附加的序列来调整。
5.一种检测出一单一用户跨越一多重小区通信系统的装置，该装置包括接收多个用户信号的一装置；定义一个具有一至少窗口的帧的一装置，该窗口对每一个接收到的该用户信号而言，包含一至少三个对称码元的序列；一装置是用以计算该所有接收到的用户信号中之一被选择的该用户信号的一振幅近似值，其是根据被选择的该用户信号的一零阶近似值；一装置是用以使被选择的该用户信号序列与在该帧的该窗口中至少一其它用户信号序列相关连，其是至少依据多个相应每一个被接收用户信号序列的反射路径；计算一振幅修正值的一装置，其是依据该帧的相关序列来调整该振幅近似值；以及一装置是当被选择的该用户信号没有被完全处理时，位移该帧的该窗口，以使该振幅近似值能够为每个附加对称分割的序列来调整。
6.一种在多用户通信系统中估算单一用户扰动的方法，该方法在一发射机上包括修改现存沃尔什码，以使前面及后面的码被一有限的间隔所分开；以一扰乱码来扰乱该前面及该后面的码；包装多个至少随着已修改的沃尔什码调制的用户信号码；及传输被包装的该所有用户信号，于一无线介质上。
7.如权利要求6所述的在多用户通信系统中估算单一用户扰动的方法，其在接收机中更进一步包括接收该已包装用户信号；将该已包装用户信号与一相应区域用户码同步化；定义一具有至少一窗口的帧，该帧包括对应每一个同步化的该用户信号的一具有三个对称码元的序列，其中该窗口的长度是由已修改过的沃尔什码来决定；计算该所有接收到的用户信号中之一被选择的该用户信号的一振幅近似值，其是根据被选择的该用户信号的一零阶近似值；使被选择的该用户信号序列与在该帧的该窗口中至少一其它用户信号序列相关连，其是至少依据使多个结合每一个被接收用户信号的反射路径；计算一振幅修正值，其是依据该帧的相关序列来调整该振幅近似值；以及当被选择的该用户信号没有被完全处理时，位移该帧的该窗口，以使该振幅近似值能够为每个附加对称分割的序列来调整。
8.一种在多小区通信系统中估算单一用户扰动的方法，该方法在一发射机上包括产生多个偶数沃尔什码在第一个小区及多个奇数沃尔什码在相邻小区；修改该所有偶数码及该所有奇数码，以提供被一个有限的间隙所分开的前面码及后面码；随着一单一扰乱码来扰乱该等前面及该等后面码；包装多个至少随着已修改的该沃尔什码调制的该用户信号；及传输被包装的该所有用户的信号于一个无线介质上。
9.如权利要求8所述的在多小区通信系统中可估算单一用户扰动的方法，其在接收机中更进一步包括接收该已包装用户信号；将该已包装用户信号与一相应区域用户码同步化；定义具有至少一窗口的帧，该帧包括对应每一个同步化的该用户信号的具有三个对称码元的序列，其中该窗口的长度是由已修改过的沃尔什码来决定；计算该所有接收到的用户信号中之一被选择的该用户信号的一振幅近似值，其是根据被选择的该用户信号的一零阶近似值；使被选择的该用户信号序列与在该帧的该窗口中至少一个其它用户信号序列相关连，其是至少依据多个结合每一个被接收用户信号的反射路径；计算一振幅修正值，其是依据该帧的相关序列来调整该振幅近似值；以及当被选择的该用户信号没有被完全处理时，位移该帧的该窗口，以使该振幅近似值能够为每个附加对称分割的序列来调整。
10.一种多小区多址方式系统，包括修改现存沃尔什码的一装置，用以产生前面及后面的码；一装置其是随着单一扰乱码来扰乱该前面及该后面的码；包装多个用户信号的一装置，其中该等用户信号至少随着已修改的沃尔什码来调制该用户信号码；一装置其是用以插入零到该包装用户信号，以形成一降低干扰的窗口；一装置是用以贡献多个偶数码到一第一个小区以及多个奇数码到相邻小区；传输该包装用户信号的一装置；接收该包装用户信号的一装置；一装置是将该包装用户信号与一相应的区域用户码同步化；定义一具有至少一窗口的帧，该帧包括对应每一个同步化的该用户信号的一具有三个对称码元的序列，其中该窗口的长度是由已修改过的沃尔什码来决定；一装置是用以计算该所有接收到的用户信号中之一被选择的该用户信号的一振幅近似值，其是根据被选择的该用户信号的一零阶近似值；一装置是用以使被选择的该用户信号序列与在该帧的该窗口中至少一其它用户信号序列相关连，其是至少依据多个相应每一个被接收用户信号序列的反射路径；计算一振幅修正值的一装置，其是依据该帧的相关序列来调整该振幅近似值；以及一装置是当被选择的该用户信号没有被完全处理时，位移该帧的该窗口，以使该振幅近似值能够为每个附加对称分割的序列来调整。
全文摘要
在多用户检测系统上降低干扰效果的信号检测系统及方法。依据在接收信号r(t)上的一些用户信号，接收机定义码元的帧，其中包含至少一个窗口。在帧的窗口上，单一用户在多用户系统中的码元振幅是依据已接收用户信号的一些反射信号路径来近似。扰动的修正值依据一个相关矩阵来计算的。单一用户信号码元振幅的估算是在帧上的一些窗口上所计算出来的。单一用户信号是在整个信号的码元振幅的帧计算过程内被检测到。在多小区码分多址系统中，其码元码被修正至包含多个偶数码及多个奇数码，他们被对称地插入干扰降低窗口。假如其延迟偏移小于干扰降低窗口以及把偶数码指派到第一小区，同时把奇数码指派到数个相邻的小区时，则该相邻小区的干扰会消失。
文档编号H04B1/707GK1445953SQ0215840
公开日2003年10月1日 申请日期2002年12月23日 优先权日2002年3月19日
发明者卢澄乾 申请人:财团法人工业技术研究院