专利名称：供无线码分多址通信系统数据侦测而使用增益因素的调整的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种无线码分多址(CDMA)通信系统。明确地，本发明是有关于在这种系统中，于数据侦测期间使用增益因素的调整。
背景技术：
在无线CDMA通信系统中，可在一共享频谱上传输多重通信。可藉由用于传输每一通信的一编码，来识别各别通信。在分频双工(FDD)CDMA系统中，可藉由频谱来分隔上行链路与下行链路通信。在分时双工(TDD)CDMA或分时同步码分多址(TD-SCDMA)系统中，可藉由时间来分隔上行链路与下行链路通信。
用于在这种系统中接收通信的一方法是称作单一用户侦测(SUD)。一般而言，SUD典型地是以一两部程序来实施。首先，将接收到的信号均衡化(equalize)，以补偿无线信道的响应。其次，利用一用户或数个用户的编码来解展频该业已均衡化的信号。当所有通信皆历经一相同的信道响应时，通常将利用SUD。当一单一用户独占一频谱(FDD中)或时隙(TDD或TD-SCDMA中)时，SUD的较佳使用是在下行链路及上行链路中。用于在这种系统中接收通信的另一方法是称作多重用户侦测(MUD)。在MUD中，可同时估计来自所有用户数据的数据。
在这种系统中，同时传输的各通信，可具有不同的传输功率位准。为了清楚说明，在上行链路中，一单一用户设备(UE)可传输编码合成传输信道(CCTrCH)。每一CCTrCH皆可具有一不同的服务品质(QOS)。除了各别UE的CCTrCH以外，每一UE皆需要一不同的传输功率位准。
有鉴于各通信之间的不同功率位准，将使接收到的编码之间的正交性降级，而降低数据侦测的效能。于是，就需以替代的方法来实施数据侦测。
发明内容
来自数个通信的数据是在一码分多址通信系统中传输。可接收到该传输数据。可对至少一该等已接收的通信决定增益因素。可使用由该等业已决定出的增益值所推导出的一调整因素，来侦测该等已接收的通信的数据。
图1A是使用增益因素的一发射器及一接收器的简化图式，其中该增益因素是用于调整上行链路。
图1B是使用增益因素的一发射器及一接收器的简化图式，其中该增益因素是用于调整下行链路。
图1C是信道响应矩阵调整的简化图式。
图2是实施选择性编码功率调整的流程图。
图3是实施总编码功率调整的流程图。
图4是反复叠代选择性编码功率调整的流程图。
图5A是使用一已经调整的噪声方差(noise variance)的一多重用户侦测接收器简化框图。
图5B是使用一已经调整的信道响应矩阵的一多重用户侦测接收器简化框图。
具体实施例方式
图1A与图1B是显示分别用于上行链路与下行链路，在一UE及基站中使用增益因素调整的一发射器及一接收器的简化图式。在图1A中，于UE 20处，可使用适当的编码，而藉由一调制及展频装置24来使数据展频，以及譬如藉使用正交移向键控(QPSK)、M元正交振幅调制(QAM)、或其它调制方案等来调制数据。该展频信号是藉由一调制装置26而调制成无线电频率，且由一天线28或天线阵列辐射出。
当通过无线空中接口30之后，基站20处的一天线32或天线阵列将可接收到通信。可譬如藉由一解调制装置34，将该接收到的通信转换成一基频信号。一取样装置36可譬如以码片速率或码片速率的一倍数来取样该基频信号，以产生一接收向量r。一信道估计装置38是估计该等接收信号的信道响应，而表示为一信道响应矩阵H。假设以下方程序中的所有H矩阵皆已正规化。一般可使用譬如通信突发(burst)的中间码(midamble)或一导引码(pilotcode)等一参考信号来实施该信道估计。信道估计装置38较佳地亦可估计一噪声方差σ2，但仍可由其它来源推导出该估计的噪声方差。可藉由譬如一 因素等一调整装置来调整噪声方差σ2。稍后将详细解说关于P数值的较佳推导。尽管较佳具体实施例可调整噪声方差σ2，然而可藉由一调整装置61、而非噪声方差来调整信道响应矩阵H而产生H’，如图1C所示。一种推导H’的方法是将H乘以P的平方根，即H′=H·P.]]>对于这种H’，H’HH’等于pHHH。
一信道均衡器42是使用信道响应矩阵H及已经调整的噪声方差σ2/P来产生一展频数据向量s。较佳地，可藉由譬如一因素 等藉由一调整装置64来调整展频数据向量s，但仍可使用该调整装置64。( )H是共轭转置运算。当并未使用调整装置64时，展频数据向量s将直接传递至解展频器46。ΛH是一对角矩阵，稍后将详细解说该矩阵的较佳推导。解展频器46可使用通信的编码C来解展频该已经调整的展频数据或展频数据，以恢复数据d。
图1B是显示在基站22中，可藉由多重调制及展频装置481至48N来展频且调制数据，以传输至一个或多重UE 20。可藉由一组合器50来组合该已经展频的信号，且藉由一调制器52将其调制成无线电频率。可藉由一天线32或天线阵列来辐射该已经调制的信号。
在一UE 20处，一天线28或天线阵列可接收经由无线空中接口30传送出的通信。可藉由一解调制器54，将该已接收的通信解调制成基频。一取样装置54可取样该基频信号，以产生一接收向量r。一信道估计装置58可估计信道响应矩阵H及噪声方差σ2。可藉由譬如一1/P因素等一调整装置60来调整该噪声方差。另一选择为，如图1C所示，可调整信道响应矩阵H。一信道均衡器62是利用信道响应矩阵H及已经调整的噪声方差来处理该等取样，以产生一展频数据向量s。可藉由譬如一因素 等一调整装置64来调整该展频数据向量s，但仍可使用调整装置64。当并未使用调整装置64时，可将展频数据向量s直接传递至解展频器66。解展频器66是使用该UE通信的编码C来解展频已经调整后或未经调整的展频数据，以恢复该UE通信的数据。典型地，倘若某些已接收的通信是用于其它UE 20，则将不使用该等通信的编码来解展频该其它UE的数据。
尽管本发明可应用至譬如FDD/WCDMA、TD-SCDMA、CDMA 2000、及其它等系统，但有关用于数据侦测调整的较佳算法的讨论，是结合了一较佳宽频CDMA(WCDMA)TDD系统来解说。
可依照第一方程式来仿真接收向量r。
r＝AΛd+n第1方程式A是正规化符号响应矩阵。Λ是信号振幅增益矩阵，且其为一对角矩阵。N是噪声向量。
当同时(在相同时隙内)传输K个编码时，A＝[A1，…，AK]将为该K个编码的正规化符号响应矩阵。Λ的较佳大小为K·Ns。Ns是一数据场中的数据符号数量。d＝[d1，…，dK]是该K个编码所载送的数据序列。Λ是依照第二方程式。
第二方程式对于该K个编码中第k个编码的振幅增益子矩阵Λk而言，其是大小为Ns的一对角矩阵，且所有的对角元素皆相等于该第k个编码的信号振幅gk，如第三方程式。
第三方程式为了在联合侦测中估计数据 可使用依照第四及第五方程式的一最小均方误差(MMSE) 第四方程式 第五方程式 是已经估计的数据向量。可利用逆矩阵辅助定理来交换第四方程式与第五方程式。
当所有通信皆通过相同的传播信道H时，符号响应矩阵A将依照第六方程式。
A＝[A1，…，AK]＝[HC1，…，HCK]＝H[C1，…，CK]＝HC 第六方程式H的较佳大小为Q·Ns+W-1乘Q·Ns。Ns是每一数据区块中有实施数据侦测的数据符号数量。Q为通信的展频因素，且W为延迟展频的长度。C的较佳大小为Q·Ns乘K·Ns。
可依照第七方程式来仿真一共享信道的接收信号。
r＝HCΛd+n第七方程式依照第八方程式，可应用一MMSE解来决定d。
第八方程式矩阵M是编码关联性矩阵，如第九方程式。
M＝CGCH第九方程式M的较佳大小为Q·Ns。矩阵G是编码功率矩阵，如第十方程式。
第十方程式编码关联性矩阵M是一对角统制矩阵，其中所有的对角元素皆具有譬如P的一相同数值。某一P的数值可为所有突发的总功率，如第十一方程式。
P=Σk=1Kgk2]]>第十一方程式一般而言，P是称为编码功率调整因素。当忽略该矩阵中非对角部的边缘效应时，依照第十二方程式即可得到M的一近似， M^=P·I]]>第十二方程式将第十二方程式代入第八方程式，可得第十三或第十四方程式。
第十三方程式 第十四方程式可利用逆矩阵辅助定理来交换第十三与第十四方程式。
可将第十四方程式分解成两阶段，如第十五及第十六方程式。
第十五方程式 第十六方程式在第十五方程式中，可执行信道均衡化。较佳地，可藉由调整装置40、60来执行第十五方程式中的调整。较佳地，为了使藉由信道均衡器42、62来解第五方程式时的复杂性降低，可利用一近似Cholesky或以快速傅利叶(Fourier)转换为基础的解，但仍可使用其它技术。
第十六方程式中是实施解展频。可在解展频期间或之前实施、或着不实施调整 这种调整有助于改善加速编码(turbo-encoded)信号的译码效能。
藉由仔细的选择编码功率调整因素，即可改善该接收器的总体效能。可依照第十七方程式来仿真该接收器的效能。
第十七方程式If是代表在均衡化之后，因造成交互符号干扰(ISI)及多重存取干扰(MAI)的信道扭曲失真的不完整均衡化，所产生的残余干扰。第十八方程式的 是代表在已经估计的展频数据上的If冲击影响。
第十八方程式w是代表均衡化后的噪声，且由第十九方程式表示。
w‾=(HHH+σ2PI)-1HHn‾]]>第十九方程式干扰If与噪声w两者无法同时减少。其中一个减少时，将使另一个增加。对于一较大的P，残余干扰将减少，但噪声将增加。而对于一较小的P，噪声将减少，但需以增加残余干扰为代价。
用于功率调整、及决定P的两较佳具体实施例是总功率调整及选择性调整。在总功率调整中，可依照第二十方程式来决定PP=PT=K·gavg2=Σm,n=1M,NKm,ngm,n2]]>第二十方程式M是指UE的数量，且N是指每一UE的CCTrCH数量。Km，n是指在第m个UE的第n个CCTrCH中的总编码数量，且gm，n是指第m个UE的第n个CCTrCH的增益因素。
总功率调整有助于使所有连接的效能皆同样地最佳化，而不将任何一连接最佳化成优于其它者。为了清楚说明，编码功率矩阵G是如第二十一方程式所示。
第二十一方程式Λm，n2是相对应于第m个UE的第n个CCTrCH的编码功率子矩阵。藉由第二十二方程式的最小化，即可由一最小平方误差法中的一单一共同功率，来近似矩阵G及G的子矩阵中的编码功率gm，n2。
x1se=argminxΣm,nM,N(x-gm,n2)2]]>第二十二方程式依照第二十三方程式，最小平方误差功率的解，是所有编码的平均功率。
gavg2=1KΣm=1,n=1M,NKm,ngm,n2]]>第二十三方程式K为系统在考虑的时间周期内所传输的编码总数，如第二十四方式所示。
K=Σm=1,n=1M,NKm,n]]>第二十四方程式可由第二十五方程式来决定编码功率调整因素。
P=K·gavg2Σm,n=1M,NKm,ngm,n2]]>第二十五方程式gavg2是平均编码功率。其与编码功率之间的不匹配度Δm，n是如第二十六方程式所示。
Δm,n=|gm,n2-gavg2|]]>第二十六方程式如上所述，可藉由将所有连接的编码功率不匹配度皆最小化，而得使所有连接的总功率调整皆最佳化。
在选择性的编码功率调整中，可决定P而使一特定UE连接最佳化。为了将第j个UE连接最佳化，可利用第二十七方程式。
P＝αjPT第二十七方程式其中αj是根据干扰及噪声水准为基础，针对第j个UE的一因素。应根据干扰及噪声水准为基础来适应地调节αj，以使数据侦测最佳化。用于推导出αj的两个较佳方程式是如第二十八及第二十九方程式所示。
αj=KKJΣi=1IKi,jgi,j2PT=KKjΣi=1Iαi,j]]>第二十八方程式αj=1KjΣi=1IKi,jgi,j2PT=1KjΣi=1Iαi,j]]>第二十九方程式Kj是由第j个UE所载送的编码总数。Ki，j是用于第j个UE的第i个CCTrCH的编码数量。gi，j是第j个UE的第i个CCTrCH的增益因素。
亦可使用选择性的编码功率调整来将一UE的一特定CCTrCH最佳化。为了将第j个UE的第i个CCTrCH最佳化，可利用第三十方程式。
P＝αi，jPT第三十方程式其中，αi，j是用于第j个UE的第i个CCTrCH的一因素。
亦可利用选择性的编码功率调整来将一UE的一特定CCTrCH的一特定编码最佳化。为了将第j个UE的第i个CCTrCH的第n个编码最佳化，可利用第三十一方程式。
P＝αn，i，jPT第三十一方程式αn，i，j是用于第j个UE的第i个CCTrCH中第n个编码的一因素。用于决定αn，i，j的两个较佳方程式是第三十二及第三十三方程式。
αn,i,j=Kgi,j2PT]]>第三十二方程式αn,i,j=gi,j2PT]]>第三十三方程式选择性编码功率调整的两个特殊情况，是最大编码功率及最小编码功率调整。在最大编码功率调整中，最大编码功率是用于调整。当编码功率的过度调整(over-scaling)降级而小于编码功率的不足调整(under-scaling)时，最大编码功率调整将最为适用。在最小编码功率调整中，最小编码功率是用于调整。当编码功率的不足调整降级而小于编码功率的过度调整时，最小编码功率调整将最为适用。
图2是实施编码功率调整的一流程图。在步骤70中，可选择一UE或数个UE的CCTrCH来实施效能最佳化。倘若在UE处实施SUD，则选定的CCTrCH一般具有最高的需求QOS。倘若在基站处实施SUD，则考虑中的UE可为最远处的UE，以降低该UE的传输功率位准。另一选择为，考虑中的UE或UE CCTrCH可为需要最高服务品质的UE或UE CCTrCH。在步骤72中，可对考虑中的UE/UE CCTrCH决定该UE/CCTrCH的(数个)增益因素。可由(数个)增益因子决定出编码调整因素P。步骤74中是利用已经决定的P来实施SUD。在步骤76中，可譬如藉由调整装置40、44、60、64，而在数据侦测中使用编码调整因素P。结果，该UE/UE CCTrCH的效能将得以最佳化。
图3是显示总功率调整的流程图。总功率调整较佳地是当一UE或基站的所有CCTrCH皆需要相同QOS时实施。附加地，总功率调整可藉由消除对一特定UE实施SUD最佳化的需求，而得以用于降低复杂性。在步骤78中是决定出所有UE编码的增益因素，且在步骤80中是决定出最终的编码调整因素P。步骤82中是利用已经决定出的P来实施SUD。这种方法可使所有编码皆同样地最佳化。
在某些情况下，并非必须由增益因素来决定P。例如，当在一下行链路分派中使用一共同中间码时，已经估计的信道响应H’将具有总功率信息。缘是，总功率将在信道估计器输出处嵌入已经估计的信道响应中，亦即H′=H·P.]]>在这种替代中，不再需要增益调整，且在这种情况下将可避免图3的步骤78及80。
图4是反复叠代选择性编码功率调整的流程图。为了使效能最佳化，可对每一UE或UE CCTrCH实施最佳化。在步骤86中，可对每一UE/UECCTrCH连续地决定(数个)增益因素及决定最终编码调整因素P。在步骤88中，藉由使用P，将得实施SUD、及估计该UE/UE CCTrCH的数据。在步骤90中将重复该程序，直到每一UE/UE CCTrCH皆已处理完成、或所有考虑中的UE/UE CCTrCH皆已处理完成为止。这种方法将可对每一UE/UECCTrCH实施总体效能最佳化，但需以增加复杂度及延迟为代价。
图5A及图5B是用于一多重用户侦测接收器中的增益因素调整的简化框图。在多重用户侦测中，可同时侦测来自所有编码的数据。这种数据侦测方法将因使用增益因素调整，而亦得达成效能改良。
图5A是由一天线100或天线阵列来接收数个接收通信。该等接收通信将由一解调制器102而解调制成基频。再由一取样装置104取样该基频信号，以产生一接收向量r。一信道估计装置106是估计信道响应而形成为一信道响应矩阵H。亦可譬如藉由信道估计装置106或其它装置来决定噪声方差σ2。可藉由譬如一数值1/P等一调整装置110来调整噪声σ2。信道响应矩阵H及噪声方差σ2、以及该接收向量与展频编码C，皆输入至一多重用户侦测装置108中。多重用户侦测装置108将产生一数据向量d。
在图5B所示的一替代方法中，可调整信道响应矩阵H。该等接收通信是由一天线112或天线阵列接收。该等接收通信是由一解调制器114而解调制成基频。再由一取样装置116取样该基频信号，以产生一接收向量r。一信道估计装置118是估计信道响应而形成为一信道响应矩阵H。亦可譬如藉由信道估计装置118或其它装置来决定噪声方差σ2。在某些多重用户侦测算法中，并未使用噪声方差σ2。对于这些算法而言，并未侦测噪声方差σ2。可藉由譬如一数值 等一调整装置122来调整信道响应矩阵H。信道响应矩阵H及噪声方差σ2、以及接收向量r与展频编码C，皆输入至一多重用户侦测装置120中。多重用户侦测装置120将产生一数据向量d。较佳地，当配合多重用户侦测器使用时，可利用总功率调整来推导出P。
另一选择为，可结合多重用户侦测来实施增益因素调整。对于这种增益调整，多重用户侦测装置108、120即可实施增益因素调整。
权利要求
1.一种自数个通信恢复数据的方法，其中该等通信是在一码分多址通信系统中传输，该方法包括接收该等通信；为至少一该等已接收通信决定增益因素；及利用由该等已经决定出的增益值所推导出的一调整因素来侦测该等已接收通信的数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中该利用调整因素来侦测数据包括估计该等通信的一信道响应及一噪声方差；利用一调整因素来调整该噪声方差，该调整因素是由该等已接收通信的至少一增益因素推导出；利用该已经估计的信道响应及该已经调整的噪声方差，来对该等已接收通信实施信道均衡化；及使该等已经信道均衡化的已接收通信解展频，以恢复该等已接收通信的数据。
3.如权利要求1所述的方法，其中该利用调整因素来侦测数据尚包括利用该调整因素来调整该等已经信道均衡化的已接收通信。
4.如权利要求1所述的方法，其中该利用调整因素来侦测数据包括估计该等通信的一信道响应及一噪声方差；利用一调整因素来调整该信道响应，该调整因素是由该等已接收通信的至少一增益因素推导出；利用该已经调整的估计信道响应及噪声方差，来对该等已接收通信实施信道均衡化；及使该等已经信道均衡化的已接收通信解展频，以恢复该等已接收通信的数据。
5.如权利要求4所述的方法，其中该利用调整因素来侦测数据尚包括利用该调整因素来调整该等已经信道均衡化的已接收通信。
6.如权利要求1所述的方法，其中该至少一增益因素是一考虑中的通信的一增益因素。
7.如权利要求1所述的方法，其中该调整因素是由所有该等已接收通信的增益因素推导出。
8.如权利要求1所述的方法，其中该调整因素是由一考虑中的编码合成传输信道的增益因素推导出。
9.如权利要求1所述的方法，其中该利用调整因素来侦测数据是运用一多重用户侦测装置。
10.一种无线展频用户设备，其包括一天线，用于接收数个通信，该等通信是在一共享频谱中传输；一信道估计装置，用于估计该等已接收通信的一信道响应；及一数据估计装置，用于接收一已经调整的输入，该已经调整的输入是由一因素来调整，且该因素是由该等已接收通信的至少一增益因素推导出，该数据估计装置是利用该信道响应及该等已接收通信来侦测该等已接收通信的数据。
11.如权利要求10所述的用户设备，其中该数据估计装置包括一多重用户侦测装置，且该已经调整的输入是该信道响应的一已经调整的形式。
12.如权利要求10所述的用户设备，其中该数据估计装置包括一多重用户侦测装置，且该已经调整的输入是一噪声方差的一已经调整的形式。
13.如权利要求10所述的用户设备，其中该数据估计装置包括一信道均衡器，用于使该等已接收通信均衡化，及一解展频器，用于将该等已经均衡化的已接收通信解展频，以恢复该等已接收通信的数据。
14.如权利要求13所述的用户设备，其中该已经调整的输入是该信道响应的一已经调整的形式。
15.如权利要求13所述的用户设备，其中该已经调整的输入是一噪声方差的一已经调整的形式。
16.如权利要求13所述的用户设备，其中该等已经均衡化的已接收通信是由一调整因素来调整，且该调整因素是由至少一增益因素推导出。
17.如权利要求10所述的用户设备，其中该至少一增益因素是一考虑中的通信的一增益因素。
18.如权利要求10所述的用户设备，其中该调整因素是由所有该等已接收通信的增益因素推导出。
19.如权利要求10所述的用户设备，其中该调整因素是由一考虑中的编码合成传输信道的增益因素推导出。
20.一种无线展频基站，其包括一天线，用于接收数个通信，该等通信是在一共享频谱中传输；一信道估计装置，用于估计该等已接收通信的一信道响应；及一数据估计装置，用于接收一已经调整的输入，该已经调整的输入是由一因素来调整，且该因素是由该等已接收通信的至少一增益因素推导出，该数据估计装置是利用该信道响应及该等已接收通信来侦测该等已接收通信的数据。
21.如权利要求20所述的基站，其中该数据估计装置包括一多重用户侦测装置，且该已经调整的输入是该信道响应的一已经调整的形式。
22.如权利要求20所述的基站，其中该数据估计装置包括一多重用户侦测装置，且该已经调整的输入是一噪声方差的一已经调整的形式。
23.如权利要求20所述的基站，其中该数据估计装置包括一信道均衡器，用于使该等已接收通信均衡化，及一解展频器，用于将该等已经均衡化的已接收通信解展频，以恢复该等已接收通信的数据。
24.如权利要求23所述的基站，其中该已经调整的输入是该信道响应的一已经调整的形式。
25.如权利要求23所述的基站，其中该已经调整的输入是一噪声方差的一已经调整的形式。
26.如权利要求23所述的基站，其中该等已经均衡化的已接收通信是由一调整因素来调整，且该调整因素是由至少一增益因素推导出。
27.如权利要求20所述的基站，其中该至少一增益因素是一考虑中的通信的一增益因素。
28.如权利要求20所述的基站，其中该调整因素是由所有该等已接收通信的增益因素推导出。
29.如权利要求20所述的基站，其中该调整因素是由一考虑中的编码合成传输信道的增益因素推导出。
全文摘要
来自数个通信的数据是在一码分多址通信系统中传输，其可接收到该传输数据，可对至少一该等已接收的通信决定增益因素，可使用由该等业已决定出的增益值所推导出的一调整因素来侦测该等已接收的通信的数据。
文档编号H04B1/707GK1768485SQ03817069
公开日2006年5月3日 申请日期2003年7月9日 优先权日2002年7月18日
发明者潘俊霖, 金永錄, 唐纳尔德·M·格利可 申请人:美商内数位科技公司