以降低複雜度滑窗為基礎的均衡器的製作方法

2023-07-26 02:42:26

專利名稱：以降低複雜度滑窗為基礎的均衡器的製作方法
技術領域：
本發明一般上關於無線通訊系統。特別是，本發明關於此系統中的數據檢測。
背景技術：
因為增加改良的接收器性能需求，許多高級接收器使用zero forcing(ZF)區塊線性均衡器以及最小均方誤差(MMSE)均衡器。
在這兩種方法中，接收信號系典型地以依照一等式1為模型。
r＝Hd+n 等式1r系接收向量，包含接收信號的樣品。H為頻道反應矩陣。D係數據向量。在延展光譜系統中，例如分碼多重存取(CDMA)系統中，d系延展數據向量。在CDMA系統中，每一個別的密碼的數據系以該密碼來非延展估計數據向量d而被產生。n為噪聲向量。
在一ZF區塊線性均衡器中，數據向量被估計，例如依照一等式2。
d＝(H)-1r等式2(·)H系複雜共軛移項(或Hermetian)操作。在一MMSE區塊線性均衡器中，數據向量系被估計，例如依照一等式3。
d＝(HHH+σ2I)-1r 等式3在無線頻道經驗多路徑增值中，為了使用這些方法準確檢測數據需要一極大數量的接收樣品被使用。降低複雜性的一方法係為一滑窗方法。在滑窗方法中，接收樣品的一預先決定的窗口以及頻道反應系被使用於數據檢測中。在初始檢測之後，窗口系滑下到一隔壁的樣品。此處理繼續直到通訊停止。
通過不使用一極大量的樣品，一誤差系被導入數據檢測中。誤差在窗口開始以及終止系最顯著的，該處極大序列的有效截短的部分具有最大作用。降低這些誤差的一個方法系使用一大窗口尺寸以及截短在窗口開始以及結束的結果。窗口被截短的部分系被決定於先前或接下來的窗口中。此方法具有相當的複雜性。大窗口尺寸導致使用於數據估計的矩陣以及向量的大尺寸。此外，此方法通過在窗口開始以及結束檢測數據系不為計算有效的且接著丟棄該數據。
據此，想要有可供選擇的數據檢測方法。

發明內容
數據估計系被執行於一無線通訊系統中。一接收向量系被產生。以使用於估計接收向量的一所欲部分的數據，一頻道估計矩陣的一過去，一中心以及一未來部分系被決定。過去部分與接收信號的一部份優先於數據所欲部分關聯。未來部分與接收向量的一部份在數據所欲部分之後關聯以及中心部分與接收向量關聯所欲部分的一部份關聯。數據所欲部分系被估計無有效截短的檢測數據。估計數據的所欲部分使用一最小均方誤差算法具有頻道估計矩陣的中心部分的輸入以及接收向量的一部份。頻道估計矩陣的過去以及未來部分系被使用以校正係數於最小均方誤差算法中。


圖1系一圖標說明一有帶頻道反應矩陣。
圖2系一圖標說明有帶頻道反應矩陣的一中心部分。
圖3系一圖標說明一數據向量窗口具有一個可能的劃分。
圖4系一圖標說明一被劃分的信號模式。
圖5系滑窗數據檢測使用一過去校正系述的一流程圖。
圖6系一接收器使用一過去校正系述的滑窗數據檢測。
圖7系滑窗數據檢測使用一噪聲自動關聯校正係數的一流程圖。
圖8系一接收器使用一噪聲自動關聯校正係數的滑窗數據檢測。
具體實施例方式
此後，一無線傳輸/接收單元(WTRU)包含但不局限於一使用者裝置，行動基地，固定或行動無線電話單元，呼叫器，或者任何類型的裝置可以操作於一無線環境中。當參考此後，一基地臺包含但不限制於一Node-B，位置控制器，存取點或任何其它類型的接口裝置於一無線環境中。
雖然降低複雜性滑窗均衡器系被描述與一較佳無線分碼多重存取通訊系統有關，例如CDMA2000以及全球行動陸地系統(UMTS)分頻雙工(FDD)，時間分割雙工(TDD)模式以及時間分割同步CDMA(TD-SCDMA)，其可被使用於多種通訊系統且，特別是，不同的無線通訊系統。在一無線通訊系統中，其可被使用傳輸接收通過一WTRU從一基地臺，通過一基地臺從一個或多個WTRUs接收或者通過一個WTRU從另外的WTRU接收，例如在一ad hoc模式的操作中。
下列文中描述一降低複雜性滑窗只方法基於使用一較佳的MMSE算法的均衡器。然而，其它算法可被使用，例如一zero forcing算法。h(·)係為一頻道的脈衝反應。d(k)係為第k個傳輸樣品，其系被展開一符號使用一展開密碼所產生。其亦可為晶片的總和，其通過展開一組符號使用一組的密碼產生，例如舉行密碼。r(·)系接收信號。系統的模型可如依照一等式4所表達。
r(t)=k=-d(k)h(t-kTc)+n(t),-t]]>等式4n(t)系附加的噪聲以及幹擾(胞元內以及胞元間)的總和。為了簡化，下列文中系被描述假設晶片速率採樣系被使用於接收器，雖然其它採樣速率可能被使用，例如晶片速率的一倍數。採樣接收信號可被表示如依照一等式5。
r(j)=k=-d(k)h(j-k)+n(j)=k=-d(j-k)h(k)+n(j),j{...,-2,-1,0,1,2,...}]]>等式5Tc系被停止以簡化標記。
假設h(k)具有一有限的支持且系時間不變的。此表示在分離時間範圍中，指數L存在h(i)＝0而i＜0且i≥L。結果，等式5可被重新寫成等式6。
r(j)=k=0L-1h(k)d(j-k)+n(j),j{...,-2,-1,0,1,2,...}]]>等式6考慮接收信號具有M接收信號r(0)，…，r(M-1)，結果為等式7。
r＝Hd+n其中，r＝[r(0)，…，r(M-1)]T∈CM，
d＝[d(-L+1)，d(-L+2)，…，d(0)，d(1)，…，d(M-1)]T∈CM+L＝1n＝[n(0)，…，n(M-1)]T∈CM 等式7向量d的部分可使用一趨近等式被決定。假設M＞L且定義N＝M-L+1，向量d系依照一等式8。
d＝[d(-L+1)，d(-L+2)，…，d(-1)，d(0)，d(1)，…，d(N-1)，d(N)，…，d(N+L-2)]T∈CN+2L-2等式8等式7中的H矩陣為一有帶矩陣，其可被表示如圖1的圖標。在圖1中，在陰影區域的每一列代表向量[h(L-1)，h(L-2)，…，h(1)，h(0)]，如等式7中所示。
代替估計所有的組件於d中，僅有d的中間N組件被估計。 係為中間N組件如依照一等式9所示。
d~=[d(0),...,d(N-1)]T]]>等式9使用相同觀察資料於r，一趨近線性關係於r以及 的間為依照等式10。
r=H~d~+n]]>等式10矩陣 可被表示如圖標於圖2中或如依照等式11。
等式11如所示，r的第一L-1以及最後的L-1組件系不相等於等式10右手邊的數。結果，在向量 兩端的組件將比那些靠近中心的組件較不精確地被估計。因為此特性，一滑窗方法系較佳地使用以估計傳輸樣品，例如晶片。
在每一個，滑窗方法的第k步驟中，一可靠數量的接收樣品系維持在r(k)中具有尺寸N+L-1。他們系被使用以估計一組傳輸數據 具有尺寸N使用等式10。在向量 被估計之後，僅有被估計向量 的中間部分被使用於進一步的數據處理，例如通過降低延展。 的」較低」部分(或時間部分較晚的)在滑窗程序的下一步中系再次被估計，其中r[k+1]具有組件r[k]的一些以及一些新接收樣品，即其系r[k]的一偏移(滑)的方式。
雖然，較佳地，窗口尺寸N以及滑步尺寸系設計參數，(基於延遲頻道(L)的延展，數據估計的準確性要求以及方法複雜性限制)，下列文中使用斥窗尺寸的等式12來說明，N＝4Ns×SF 等式12SF系延展係數。典型的窗口尺寸為5到20倍大於頻道脈衝反應，雖然其它尺寸可能被使用。
滑不尺寸基於等式12的窗口尺寸系，較佳地，為2Ns×SF。N∈{1，2，…}系，較佳地，留作為一設計參數。此外，在每一滑步中，送到降低延展器的估計晶片係為2Ns×SF組件於估計的 的中間。此步驟系被說明於圖3中。
數據檢測的一算法使用一MMSE演算具有模型誤差校正使用一滑窗基礎的方法以及等式10的系統模型。
因為近似值，數據的估計，例如晶片，具有誤差，特別地，在每一滑步中(開始與結束)數據向量的兩端。為了校正此誤差，H矩陣再等式7中系被劃分為一區塊列矩陣，如依照等式13(步驟50)。
H=[Hp|H~|Hf]]]>等式13下標符號」p」代表」過去」，而」f」代表」未來」。 系如依照等式10。Hp如等式14。
等式14
Hf如等式15。
等式15向量d系亦被劃分成區塊如等式16。
d=[dpT|d~T|dfT]T]]>等式16 系與等式8相同且dp系如等式17。
dp＝[d(-L+1)d(-L+2)…d(-1)]T∈CL-1等式17df系如等式18。
df＝[d(N)d(N+1)…d(N+L-2)]T∈CL-1等式18原來的系統模型系接著如等式19以及如圖4中所示。
r=Hpdp+H~d~+Hfdf+n]]>等式19一方法以等式19為模型系如等式20。
r~=H~d~+n~1]]>其中r~=r-Hpdp]]>且n~1=Hfdf+n]]>等式20使用一MMSE算法，估計數據向量 系如等式21所示。
d~^=gdH~H(gdH~H~H+1)-1r~^]]>等式21在等式21中，gd係為晶片能量如等式22。
E{d(i)d*(j)}＝gdδij等式22 系如等式23。
r~^=r-Hpd^p]]>等式23 系根據先前滑窗步驟中 的估計部分。∑1系 的自動關聯矩陣，即，1=E{n~1n~1H}.]]>如假設Hfdf以及n系未互相關聯，等式24造成。
1=gdHfHfH+E{nnH}]]>等式24 的可信度依賴於滑窗尺寸(關於頻道延遲橫跨L)以及滑步尺寸。
此方法亦被描述關聯圖5的流程圖以及圖6的較佳的接收器組件，其可被執行於一WTRU或基地臺中。圖6的電路可被執行於一單一集成電路(IC)上，例如一應用特殊集成電路(ASIC)，於多IC上，如分離組件或如一IC以及分離組件的組合。
一頻道估計裝置20處理接收向量r產生頻道估計矩陣部分Hp， 以及Hf，(步驟50)，一未來噪聲自動關聯裝置24決定一未來噪聲自動關聯繫數，gdHfHfH，(步驟52)。一噪聲自動關聯裝置22決定一噪聲自動關聯繫數，E{nnH}，(步驟54)。一總和計算器26計算兩係數的總和以產生∑1，(步驟56)。
一過去輸入校正裝置28取頻道反應矩陣的過去部分，Hp，以及數據向量 一過去被決定的部分，來產生一過去校正係數， (步驟58)。一減算器30從接收向量減去過去校正係數產生一校正的接收向量， (步驟60)。一MMSE裝置34使用∑1， 以及 決定接收數據向量中心部分 如等式21(步驟62)。下一個窗口系以相同方法被決定，使用 的一部份作為 於下一個窗口決定中，(步驟64)。如說明於此方法中，僅感興趣的部分的數據， 被決定降低包含在數據檢測以及數據向量不欲的部份的截短中的複雜性。
在另一個方法的數據檢測中，僅有噪聲被校正。在此步驟中，系統模型系如等式25。
r=H~d~+n~2,]]>其中n~2=Hpdp+Hfdf+n]]>等式25使用一MMSE演算，被估計的數據向量 系如等式26所示。
d~^=gdH~H(gdH~H~H+2)-1r]]>等式26假設Hpdp，Hfdf以及n系不互相關聯，等式27造成。
2=gdHpHpH+gdHfHfH+E{nnH}]]>等式27為了降低使用等式27解等式26的複雜性，HpHpH以及HfHfH的一完全矩陣乘法系不需要，因為僅上方以及下方角落的Hp以及Hf分別地為非零，一般而言。
此方法亦被描述關聯圖7的流程圖以及圖8較佳的接收器組件，其可被石行於一WTRU或基地臺。圖8的電路可被石行於一單一集成電路(IC)，例如一應用特殊集成電路(ASIC)，於多IC中，例如分離組件或如IC以及分離組件的組合。
一頻道估計裝置36處理接收向量產生頻道估計矩陣部分，Hp， 以及Hf，(步驟70)。一噪聲自動關聯校正裝置38決定一噪聲自動關聯校正係數，gdHpHpH+gdHfHfH，使用頻道反應矩陣的未來以及過去部分，(步驟72)。一噪聲自動關聯裝置40決定一噪聲自動關聯繫數，E{nnH}，(步驟74)。一總和計算器42加入噪聲自動關聯校正係數到噪聲自動關聯繫數以產生∑2，(步驟76)。一MMSE裝置44使用中心部份或頻道反應矩陣 接收向量r以及∑估計數據向量的中心部分 (步驟78)。此方法的一個優點為不需要使用檢測數據的一回饋迴路。結果，不同的滑窗可平行地且不連續地被決定。
權利要求
1.一種於無線通訊系統中數據估計的方法，該方法包含產生一接收向量；使用於估計接收向量數據的一所欲部分，決定一頻道估計矩陣的一過去、一中心及一未來部分，過去部分系與先於數據所欲部分的接收信號的一部份關聯，未來部分系與在數據所欲部分之後的接收向量的一部分關聯，以及中心部分系與接收向量的一部份關聯的所欲的數據部分關聯；估計無有效截短的檢測數據的數據所欲部分，該估計數據所欲部分系使用一具有頻道估計矩陣的中心部分輸入及接收向量一部份的最小均方誤差算法；以及使用頻道估計矩陣的過去以及未來部分以調整於最小均方誤差算法中的係數。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，接收向量包含至少一分碼多重存取信息以及估計的數據所欲部分產生一部份的展開的數據向量。
3.根據權利要求1所述的方法，更包含在輸入至最小均方誤差算法之前，使用頻道估計矩陣的過去部分及與頻道估計矩陣的過去部分關聯的接收向量的一部份所事先估計的數據來調整接收向量。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，調整接收向量系通過從接收向量減去頻道估計矩陣的過去部分與先前估計的數據的乘積。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，數據估計系使用一滑窗方法而執行且接收向量的數據所欲部分係為窗的一中心部分。
6.根據權利要求1所述的方法，更包含使用先前的頻道估計矩陣、未來頻道估計矩陣及噪聲的一自動關聯來產生一噪聲係數，且進入最小均方誤差算法的輸入係為噪聲係數、頻道估計矩陣的中心部分以及接收向量的部分。
7.一種無線傳輸/接收單元，包含產生一接收向量的裝置；使用於估計接收向量的數據的一所欲部分的裝置，用以決定一頻道估計矩陣的一過去、一中心及一未來部分，過去部分系與先於數據所欲部分的接收信號的一部份關聯，未來部分系與在數據所欲部分之後的接收向量的一部分關聯，以及中心部分系與接收向量的一部份關聯的所欲的數據部分關聯；估計無有效截短檢測數據的數據所欲部分的裝置，該估計數據所欲部分系使用一具有頻道估計矩陣的中心部分輸入及接收向量一部份的最小均方誤差算法；以及使用頻道估計矩陣的過去以及未來部分以調整在最小平均值平方誤差算法中的係數的裝置。
8.根據權利要求7所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，接收向量包含至少一分碼多重存取信息以及估計的數據所欲部分產生一部份的展開的數據向量。
9.根據權利要求7所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，接收向量系在輸入到最小均方誤差算法之前，使用頻道估計矩陣的過去部分及與頻道估計矩陣的過去部分關聯的接收向量的一部份先前估計的數據。
10.根據權利要求9所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，調整接收向量系通過從接收向量減去頻道估計矩陣的過去部分與先前估計的數據的乘積。
11.根據權利要求7所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，數據估計系使用一滑窗方法而執行且接收向量的數據所欲部分係為窗的一中心部分。
12.根據權利要求7所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，一噪聲係數系使用先前頻道估計矩陣、未來頻道估計矩陣及噪聲的一自動關聯而產生，且進入最小平均值平方誤差算法的輸入係為噪聲係數、頻道估計矩陣的中心部分以及接收向量的部分。
13.一種接收至少一信號與產生一接收向量的無線傳輸/接收單元，該無線傳輸/接收單元包含一頻道估計裝置，用以使用於估計接收向量的數據的所欲部分，以決定頻道估計矩陣的一過去、一中心及一未來部分，過去部分系與先於數據所欲部分的接收信號的一部份關聯，未來部分系與在數據所欲部分之後的接收向量的一部分關聯，以及中心部分系與接收向量的一部份關聯的所欲的數據部分關聯；一最小均方誤差裝置，用以估計無有效截短的檢測數據的數據所欲部分，該估計數據所欲部分系使用一具有頻道估計矩陣的中心部分輸入及接收向量一部份的最小均方誤差算法；其中頻道估計矩陣的過去以及未來部分系被使用來調整在最小均方誤差算法中的係數。
14.根據權利要求13所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，接收向量包含至少一分碼多重存取信息以及估計的數據所欲部分產生一部份的展開的數據向量。
15.根據權利要求13所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，接收向量系在輸入到最小均方誤差算法之前，使用頻道估計矩陣的過去部分及與頻道估計矩陣的過去部分關聯的接收向量的一部份先前估計的數據。
16.根據權利要求15所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，調整接收向量系通過從接收向量減去頻道估計矩陣的過去部分與先前估計的數據的乘積。
17.根據權利要求13所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，數據估計系使用一滑窗方法而執行且接收向量的數據所欲部分係為窗的一中心部分。
18.根據權利要求13所述的無線傳輸/接收單元，其特徵在於，一噪聲係數系使用先前頻道估計矩陣、未來頻道估計矩陣及噪聲的一自動關聯而產生，且進入最小平均值平方誤差算法的輸入係為噪聲係數、頻道估計矩陣的中心部分以及接收向量的部分。
19.一種基地臺，包含產生一接收向量的裝置；使用於估計接收向量的數據的一所欲部分的裝置，用以決定一頻道估計矩陣的一過去、一中心及一未來部分，過去部分系與先於數據所欲部分的接收信號的一部份關聯，未來部分系與在數據所欲部分之後的接收向量的一部分關聯，以及中心部分系與接收向量的一部份關聯的所欲的數據部分關聯；估計無有效截短檢測數據的數據所欲部分的裝置，該估計數據所欲部分系使用一具有頻道估計矩陣的中心部分輸入及接收向量一部份的最小均方誤差算法；以及使用頻道估計矩陣的過去以及未來部分以調整在最小平均值平方誤差算法中的係數的裝置。
20.根據權利要求19所述的基地臺，其特徵在於，接收向量包含至少一分碼多重存取信息以及估計的數據所欲部分產生一部份的展開的數據向量。
21.根據權利要求19所述的基地臺，其特徵在於，接收向量系在輸入到最小均方誤差算法之前，使用頻道估計矩陣的過去部分及與頻道估計矩陣的過去部分關聯的接收向量的一部份先前估計的數據。
22.根據權利要求21所述的基地臺，其特徵在於，調整接收向量系通過從接收向量減去頻道估計矩陣的過去部分與先前估計的數據的乘積。
23.根據權利要求19所述的基地臺，其特徵在於，數據估計系使用一滑窗方法而執行且接收向量的數據所欲部分係為窗的一中心部分。
24.根據權利要求19所述的基地臺，其特徵在於，一噪聲係數系使用先前頻道估計矩陣、未來頻道估計矩陣及噪聲的一自動關聯而產生，且進入最小平均值平方誤差算法的輸入係為噪聲係數、頻道估計矩陣的中心部分以及接收向量的部分。
25.一種接收至少一信號與產生一接收向量的基地臺，該基地臺包含一頻道估計裝置，用以使用於估計接收向量的數據的所欲部分，以決定一頻道估計矩陣的一過去、一中心及一未來部分，過去部分系與先於數據所欲部分的接收信號的一部份關聯，未來部分系與在數據所欲部分之後的接收向量的一部分關聯，以及中心部分系與接收向量的一部份關聯的所欲的數據部分關聯；一最小均方誤差裝置，用以估計無有效截短的檢測數據的數據所欲部分，該估計數據所欲部分系使用一具有頻道估計矩陣的中心部分輸入及接收向量一部份的最小均方誤差算法；其中頻道估計矩陣的過去以及未來部分系被使用來調整在最小均方誤差算法中的係數。
26.根據權利要求25所述的基地臺，其特徵在於，接收向量包含至少一分碼多重存取信息以及估計的數據所欲部分產生一部份的展開的數據向量。
27.根據權利要求25所述的基地臺，其特徵在於，接收向量系在輸入到最小均方誤差算法之前，使用頻道估計矩陣的過去部分及與頻道估計矩陣的過去部分關聯的接收向量的一部份先前估計的數據。
28.根據權利要求27所述的基地臺，其特徵在於，調整接收向量系通過從接收向量減去頻道估計矩陣的過去部分與先前估計的數據的乘積。
29.根據權利要求25所述的基地臺，其特徵在於，數據估計系使用一滑窗方法而執行且接收向量的數據所欲部分係為窗的一中心部分。
30.根據權利要求25所述的基地臺，其特徵在於，一噪聲係數系使用先前頻道估計矩陣、未來頻道估計矩陣及噪聲的一自動關聯而產生，且進入最小平均值平方誤差算法的輸入係為噪聲係數、頻道估計矩陣的中心部分以及接收向量的部分。
31.一種集成電路，包含一輸入，用以接收一接收向量；一頻道估計裝置，使用該接收向量以產生一頻道反應矩陣的一先前、中心及未來部分；一未來噪聲自動關聯裝置，用以接收頻道反應矩陣的未來部分且產生一未來噪聲自動關聯繫數；一噪聲自動關聯裝置，使用接收向量以產生一噪聲自動關聯繫數；一總和運算器，用以計算未來噪聲自動關聯繫數與噪聲自動關聯繫數的總和；一過去輸入關聯裝置，用以接收頻道反應矩陣的先前部分及先前檢測數據以產生一過去輸入關聯繫數；一減算器，用以從接收向量減去過去輸入關聯繫數；以及一最小均方誤差裝置，用以接收總和運算器的一輸出、減算器的一輸出以及頻道估計矩陣的中心部分，該最小均方誤差裝置系產生估計數據。
32.一集成電路包含一輸入，用以接收一接收向量；一頻道估計裝置，使用接收向量以產生一頻道反應矩陣的一先前、中心及未來部分；一噪聲自動關聯校正裝置，用以接收頻道反應矩陣的未來與先前部分及產生一噪聲自動關聯校正係數；一噪聲自動關聯裝置，使用接收向量產生一噪聲自動關聯繫數；一總和運算器，用以計算噪聲自動關聯繫數與噪聲自動關聯校正係數的總和；一最小均方誤差裝置，用以接收總和運算器的一輸出、頻道估計矩陣的中心部分以及接收向量，該最小均方誤差裝置系產生估計數據。
全文摘要
一種以滑窗為基礎的數據估計系被完成。由於通訊模塊模塊化傳輸與接收信號間的關係，一誤差系被引入至數據估計。為了補償估計數據中的一誤差，在一先前滑窗步驟中所估計的數據或者除此的外被截短而當作噪聲的項目系被使用。這些技術允許數據在進一步處理之前被截短以降低窗口數據。
文檔編號H04L25/03GK1754322SQ200480005428
公開日2006年3月29日 申請日期2004年3月2日 優先權日2003年3月3日
發明者楊陸, 黎彬, 亞力山大·瑞茨尼克, 艾利拉·萊爾 申請人:美商內數位科技公司