專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)線(xiàn)通信單元以及處理碼分多址信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碼分多址(CDMA)檢測(cè)器以及包括CDMA檢測(cè)器的CDMA接收機(jī)。本發(fā)明尤其可應(yīng)用于其中需要所接收的信號(hào)的均衡的通用移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)(UMTS)中的CDMA接收機(jī)和檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，例如蜂窩電話(huà)或?qū)Ｓ靡苿?dòng)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，通常提供布置在多個(gè)基站收發(fā)器(BTS)與多個(gè)用戶(hù)單元間的無(wú)線(xiàn)電信鏈路，所述基站收發(fā)器對(duì)于第3代(3G)蜂窩系統(tǒng)，比如通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)系統(tǒng)，其被稱(chēng)作節(jié)點(diǎn)B，而所述用戶(hù)單元在UMTS系統(tǒng)中通常被稱(chēng)作用戶(hù)設(shè)備(UE)。從節(jié)點(diǎn)B到UE的通信鏈路一般稱(chēng)作下行鏈路通信信道。反之，從UE到節(jié)點(diǎn)B的通信鏈路一般稱(chēng)作上行鏈路通信信道。
在這些無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，在多個(gè)用戶(hù)共享通信資源的情況下，存在多種傳送信息的技術(shù)。這種共享資源的技術(shù)被命名為多址技術(shù)。存在許多的多址技術(shù)，從而將有限的通信資源如頻率和/或時(shí)間劃分成任意數(shù)目的物理參數(shù)，如頻率信道或時(shí)間周期(時(shí)隙/幀，等等)。
本發(fā)明將針對(duì)基于UMTS標(biāo)準(zhǔn)的第3代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)通信系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行描述。3G通信系統(tǒng)采用碼分多址(CDMA)技術(shù)，從而基本上所有的通信都能夠使用從所有的可用時(shí)間周期中的全部各頻率中選擇出來(lái)的頻率。實(shí)際上，通過(guò)給每一通信分配特定的碼將期望的信號(hào)與不期望的信號(hào)區(qū)別開(kāi)，來(lái)共享資源。這常常被稱(chēng)作擴(kuò)頻信令。在節(jié)點(diǎn)B和UE之間，某些通信資源(常常指信道)用于攜載數(shù)據(jù)(業(yè)務(wù))，而其他的信道用于傳輸控制信號(hào)，比如呼叫尋呼。
存在兩類(lèi)的擴(kuò)頻通信，它們是直接序列擴(kuò)頻(DSSS)和跳頻擴(kuò)頻(FHSS)。例如，在DSSS通信系統(tǒng)的情況下，將信號(hào)的數(shù)據(jù)內(nèi)容與寬帶偽隨機(jī)碼相乘能夠最容易地?cái)U(kuò)展信號(hào)的頻譜。接收機(jī)準(zhǔn)確地知道該擴(kuò)頻信號(hào)是必要的，使得接收機(jī)能夠“解擴(kuò)”該信號(hào)，以便恢復(fù)其原始內(nèi)容。采用DSSS的蜂窩通信系統(tǒng)公知為直接序列碼分多址(DS-CDMA)系統(tǒng)，在TIA-EAI標(biāo)準(zhǔn)IS-95中定義了其一個(gè)示例。因而，該系統(tǒng)中的各用戶(hù)使用相同的無(wú)線(xiàn)頻率(RF)和時(shí)隙，但是他們是可以通過(guò)使用各自的擴(kuò)頻碼來(lái)相互區(qū)分的。因此，在部分的無(wú)線(xiàn)頻譜中利用多個(gè)擴(kuò)頻碼來(lái)分配多個(gè)通信信道。除了公共信道，每一碼都被唯一分配給UE。
為解碼正確的擴(kuò)頻碼，使用特殊形式的信號(hào)接收機(jī)，其常常被稱(chēng)作RAKE接收機(jī)。RAKE接收機(jī)利用均衡功能來(lái)使在不同頻率信道上發(fā)送時(shí)在不同時(shí)刻出現(xiàn)的信號(hào)均衡。這些信號(hào)還可能受多徑和其他無(wú)線(xiàn)傳播效應(yīng)的影響，而這些都需要通過(guò)接收機(jī)的均衡器功能來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
然而，在CDMA系統(tǒng)領(lǐng)域中，已知RAKE接收機(jī)在出現(xiàn)嚴(yán)重干擾，比如多址干擾(MAI)或符號(hào)間(ISI)干擾的情況下，不能提供足夠的性能。因而，需要通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)的擴(kuò)頻接收機(jī)來(lái)增強(qiáng)CDMA接收機(jī)的性能，特別是就UE接收機(jī)下行鏈路性能而言。
取代公知的RAKE接收機(jī)的最可能的候選者之一是線(xiàn)性碼片均衡器，其被特別設(shè)計(jì)以用于下行鏈路信道。3GPP評(píng)估了碼片均衡器的性能，很大的可能它將作為3G系統(tǒng)內(nèi)未來(lái)版本的高速數(shù)據(jù)分組接入(HSPDA)標(biāo)準(zhǔn)的性能要求的基礎(chǔ)。
在論文“Data detection algorithms specially designed for thedownlink of CDMA mobile radio systems”，VTC’97中，A.Klein描述了采用線(xiàn)性迫零和最小均方差(MMSE)技術(shù)的下行鏈路信道均衡器。就對(duì)解擴(kuò)的用戶(hù)符號(hào)進(jìn)行均方誤差的優(yōu)化而言，在該論文中，在數(shù)據(jù)“符號(hào)”級(jí)解決了均衡問(wèn)題。
實(shí)現(xiàn)均衡的另一手段是考慮合成的碼片序列，其是小區(qū)中所有用戶(hù)的擴(kuò)頻信號(hào)的總和。于是接收機(jī)單元中的處理器在碼片級(jí)解決ZF和MMSE問(wèn)題，而不是在符號(hào)級(jí)。在I.Ghauri和D.T.M.Slock的論文“Linear receiver for the DS-CDMA downlink exploiting orthogonality ofspreading sequences”中，描述了這種手段的一個(gè)示例。
如果假設(shè)該合成碼片序列是獨(dú)立同分布的(idd)，則可以得到前述問(wèn)題的相對(duì)簡(jiǎn)單的解決方案，如T.P.Krauss，M.D.Zoltowski和G.Leus在他們的論文“Simple MMSE equalizers for CDMA downlink torestore chip sequencecomparison to zero-forcing and RAKE”所描述的。在這種情況下，不需要擴(kuò)頻/擾碼信息，并且僅利用信道響應(yīng)和噪聲方差就可以得到線(xiàn)性均衡器的系數(shù)。
由于實(shí)踐中接收機(jī)不知道信道響應(yīng)，最通常的做法是使用訓(xùn)練序列以用于信道估計(jì)和均衡器抽頭的計(jì)算。在3G蜂窩WCDMA標(biāo)準(zhǔn)中，提供碼復(fù)用的“導(dǎo)頻”信號(hào)。該導(dǎo)頻信號(hào)用于提供訓(xùn)練序列，所述訓(xùn)練序列基本經(jīng)歷了與業(yè)務(wù)信道上發(fā)送的主數(shù)據(jù)相同的傳播條件。然后該解碼的導(dǎo)頻信號(hào)用于信道估計(jì)和均衡器抽頭(濾波器系數(shù))的計(jì)算。在基于塊的或者自適應(yīng)的均衡器配置中都可以采用導(dǎo)頻信號(hào)，如F.Petre，M.Moonen，M.Engels，B.Gyselinckx和H.De Man所著、VTC2000中出版的題為“Pilot-aided adaptive chip equalizer receiver forinterference suppression in DS-CDMA forward link”的論文中所述。
已知依靠導(dǎo)頻信號(hào)技術(shù)的均衡器的性能可以通過(guò)半盲技術(shù)來(lái)提高，如在F.Petre，G.Leus，M.Engels，M.Moonen和H.De Man所著的題目為“Semi-blind space-time chip equalizer receivers for WCDMAforward link with code-multiplexed pilot”的在ICASSP’01中出版的論文中所述。這種技術(shù)基于利用均衡器的濾波器系數(shù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)化。在這種情況下的明顯的缺點(diǎn)是較高的復(fù)雜度，因?yàn)榘朊ぞ馄饕笥脩?hù)碼的自相關(guān)以及互相關(guān)特性。在長(zhǎng)擾碼的情況下，這些問(wèn)題混雜在一起，因?yàn)榇a從符號(hào)到符號(hào)改變。
現(xiàn)有的蜂窩通信系統(tǒng)的演化的另一重要路徑是，引入自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)技術(shù)。AMC系統(tǒng)的思想是根據(jù)主要的信道條件調(diào)整調(diào)制和編碼速率，并從而改變數(shù)據(jù)速率。典型的，這種系統(tǒng)采用特別的下行鏈路控制信道信令，其包括調(diào)制類(lèi)型、編碼速率以及解碼所發(fā)送的數(shù)據(jù)所需的其他參數(shù)。已知對(duì)于“差”的信道條件，降低數(shù)據(jù)速率，而對(duì)于“好的信道”，將數(shù)據(jù)速率增加至最大程度，在該最大程度它仍然能夠被UE復(fù)制。因而，通過(guò)采用AMC，增加了通信系統(tǒng)的平均數(shù)據(jù)吞吐量。
因此，對(duì)CDMA接收機(jī)需要提供增加的數(shù)據(jù)吞吐量，特別是對(duì)于自適應(yīng)調(diào)制和編碼WCDMA通信系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
如在所附權(quán)利要求書(shū)中所述，本發(fā)明提供了一種處理碼分多址(CDMA)信號(hào)的方法、一種存儲(chǔ)介質(zhì)、一種信號(hào)處理設(shè)備、一種無(wú)線(xiàn)通信單元以及一種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。
總的來(lái)說(shuō)，在所接收的信號(hào)的均衡中，本發(fā)明除利用導(dǎo)頻信號(hào)外還利用CDMA控制信道傳輸，以用于解碼和用作訓(xùn)練序列，或者本發(fā)明利用CDMA控制信道傳輸來(lái)替代導(dǎo)頻信號(hào)以用于解碼和用作訓(xùn)練序列。以這樣的方式，當(dāng)除導(dǎo)頻信號(hào)外也被使用時(shí)，可以更可靠地進(jìn)行均衡器系數(shù)的估計(jì)。另外，通過(guò)使用更可靠的信號(hào)作為均衡器訓(xùn)練序列，這一機(jī)制顯著地增加了最大數(shù)據(jù)吞吐量。


將參考附圖，僅以示例的方式說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖1示出了支持無(wú)線(xiàn)通信單元的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的框圖，所述無(wú)線(xiàn)通信單元適于支持本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的各種創(chuàng)新概念；圖2示出了如本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所采用的支持HSPDA(即并發(fā)數(shù)據(jù)信道和控制信道)的3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的時(shí)序圖；圖3示出了適于支持本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的各種創(chuàng)新概念的無(wú)線(xiàn)通信單元的功能框圖；以及圖4示出了適于支持本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的各種創(chuàng)新概念的CDMA通信單元的均衡器功能(等效于均衡器處理步驟)的功能框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例關(guān)注于自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)系統(tǒng)中的碼片均衡，在所述系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)信道伴隨有攜載數(shù)據(jù)檢測(cè)/解碼過(guò)程中所使用的信息的控制信道。已知正確地解碼控制信道上攜載的參數(shù)以使用該控制數(shù)據(jù)，這對(duì)于能夠正確地解碼所接收的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)是很關(guān)鍵的。因此，控制信息的一個(gè)比特的差錯(cuò)可能導(dǎo)致所有相應(yīng)的數(shù)據(jù)不可使用。
因此，一般情況，與相應(yīng)數(shù)據(jù)信道的擴(kuò)頻因子和調(diào)制階數(shù)相比，控制信道信息被利用例如彈性(resilient)糾錯(cuò)碼、高擴(kuò)頻因子和低調(diào)制階數(shù)而保護(hù)得較好。正是基于認(rèn)識(shí)到這樣的事實(shí)，本發(fā)明的發(fā)明人意識(shí)到，相對(duì)于或除過(guò)特定的額外導(dǎo)頻信號(hào)，還可以以一種新穎的創(chuàng)新的方式將這種控制信息用作訓(xùn)練序列來(lái)“訓(xùn)練”CDMA接收機(jī)。基于此考慮，在進(jìn)行糾錯(cuò)后，除導(dǎo)頻符號(hào)外還可以使用在控制信道的解碼的控制信道符號(hào)的準(zhǔn)確度上的高置信因子，或者來(lái)代替導(dǎo)頻符號(hào)。
首先，參考圖1，其概括地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的基于蜂窩的電話(huà)通信系統(tǒng)100。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，基于蜂窩的電話(huà)通信系統(tǒng)100符合UMTS/3G空中接口，比如屬于3G寬帶CDMA(WCDMA)蜂窩標(biāo)準(zhǔn)的高速數(shù)據(jù)分組接入(HSPDA)系統(tǒng)，并且包含在UMTS/3G空中接口上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)元素。HSPDA目標(biāo)是支持高速無(wú)線(xiàn)應(yīng)用。然而，在此所提出的技術(shù)和裝置可以等同地應(yīng)用到任何基于均衡器的CDMA無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，并且特別是任何實(shí)質(zhì)上采用并發(fā)數(shù)據(jù)和控制信道傳輸?shù)耐紻S-CDMA通信系統(tǒng)，這也在本發(fā)明的構(gòu)思之內(nèi)。
多個(gè)用戶(hù)單元(或UMTS命名體系中的用戶(hù)設(shè)備(UE))112、114、116經(jīng)無(wú)線(xiàn)鏈路118、119、120與多個(gè)基站收發(fā)器(在UMTS命名體系中被稱(chēng)作節(jié)點(diǎn)B)122、124、126、128、130和132通信。該系統(tǒng)包括許多其他的UE和節(jié)點(diǎn)B，但出于使本發(fā)明清楚的目的而未示出。
該無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其有時(shí)也被稱(chēng)作網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)域，連接到外部網(wǎng)絡(luò)134，例如因特網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)域(參考第3代UMTS進(jìn)行描述)包括(i)核心網(wǎng)絡(luò)，即，至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)144和/或至少一個(gè)服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)；以及(ii)接入網(wǎng)絡(luò)，即，(a)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)136-140；以及(b)UMTS節(jié)點(diǎn)B122-132。
UE經(jīng)無(wú)線(xiàn)Uu接口與網(wǎng)絡(luò)接入域中的節(jié)點(diǎn)B通信數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)B有效地工作作為基站，即，無(wú)線(xiàn)服務(wù)通信單元。節(jié)點(diǎn)B122-132經(jīng)Iub接口通過(guò)基站控制器(在UMTS命名體系中被稱(chēng)作無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器站(RNC))136、138、140連接到外部網(wǎng)絡(luò)。RNC負(fù)責(zé)用于多個(gè)節(jié)點(diǎn)B的資源的控制和分配，一個(gè)RNC通?？梢钥刂?0到100個(gè)節(jié)點(diǎn)B。RNC彼此通信(經(jīng)由接口Iur)，以支持切換和宏分集。
RNC經(jīng)Iu接口與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的SGSN通信。SGSN是負(fù)責(zé)會(huì)話(huà)控制和到位置寄存器的接口的UMTS核心網(wǎng)絡(luò)元素。SGSN是用于許多RNC的大型的集中控制器。
在該服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)，SGSN經(jīng)Gn接口與GGSN通信。GGSN(170B)是負(fù)責(zé)將核心分組網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶(hù)數(shù)據(jù)集中并經(jīng)Yu接口隧道到最終目的地(例如，因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)的UMTS核心網(wǎng)絡(luò)元素。
操作和管理中心(OMC)146工作連接到RNC 136-140及節(jié)點(diǎn)B122-132(為了清楚，僅以節(jié)點(diǎn)B126示出)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，OMC146支配和管理蜂窩電話(huà)通信系統(tǒng)100的多個(gè)部分。
參考經(jīng)高速共享數(shù)據(jù)信道(HS-DSCH)從節(jié)點(diǎn)B到多個(gè)UE的HSPDA服務(wù)的傳輸說(shuō)明了本發(fā)明的創(chuàng)新概念。因此，在支持這些服務(wù)時(shí)，高速共享數(shù)據(jù)信道由在小區(qū)內(nèi)操作的所有用戶(hù)共享。這些UE被通過(guò)它們的服務(wù)節(jié)點(diǎn)B分配有正交可變擴(kuò)頻因子(OVSF)碼和對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)間間隔。值得注意的，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)信道伴隨有高速共享控制信道(HS-SCCH)。
在此說(shuō)明的創(chuàng)新性概念顛覆了關(guān)于UE112-116中均衡器訓(xùn)練的當(dāng)前的方法，在于，插入到數(shù)據(jù)傳輸中的導(dǎo)頻符號(hào)不是用于訓(xùn)練UE的均衡器的唯一機(jī)制。將參考使用從HS-SCCH解碼的與導(dǎo)頻符號(hào)一起用于碼片均衡器訓(xùn)練的控制符號(hào)，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，設(shè)想在某些情況下，在均衡器訓(xùn)練中，可以采用使用從HS-SCCH解碼的控制符號(hào)作為唯一機(jī)制。
在正確地接收了控制符號(hào)的情況下，可以得到更好的均衡器系數(shù)的估計(jì)。如果錯(cuò)誤地接收了控制信號(hào)，不管怎樣它都無(wú)助于均衡器訓(xùn)練，并且對(duì)于均衡器訓(xùn)練具有非常負(fù)面的影響。然而，在A(yíng)MC系統(tǒng)中，如果錯(cuò)誤地接收了該控制，那么由于沒(méi)有接收到用于解碼的必要參數(shù)，不管均衡器被訓(xùn)練得多么糟，數(shù)據(jù)都不可能被解碼。
參考圖2，時(shí)序圖200示出了在HSPDA CDMA系統(tǒng)中發(fā)送控制信道信息和真實(shí)數(shù)據(jù)之間的時(shí)間延遲。實(shí)際上，HSPDA CDMA系統(tǒng)支持用于導(dǎo)頻信號(hào)的單獨(dú)信道210，其與所使用的其他信道充分相關(guān)，以幫助均衡從其他信道接收的信號(hào)。在數(shù)據(jù)信道230上發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)之前，利用兩個(gè)(“2560”個(gè)碼片長(zhǎng)度的)時(shí)隙240的時(shí)間延遲，經(jīng)控制信道220發(fā)送控制信息。因此，UE能夠監(jiān)控和解碼部分的控制信道220，以確定是否計(jì)劃了在下一數(shù)據(jù)傳送間隔在數(shù)據(jù)信道230上接收數(shù)據(jù)。通過(guò)解碼用戶(hù)標(biāo)識(shí)信息來(lái)進(jìn)行這一確定。
如果數(shù)據(jù)確實(shí)是調(diào)度用于UE的，則解碼控制信道220所攜載的信息的其余部分(多個(gè))。為正確地解調(diào)和解碼數(shù)據(jù)信道上正攜載的全部數(shù)據(jù)，該控制信息是必要的。參考圖3來(lái)說(shuō)明UE所采用的來(lái)執(zhí)行該解碼/均衡技術(shù)的機(jī)制。
現(xiàn)在參考圖3，其中示出了無(wú)線(xiàn)用戶(hù)通信單元(UE)的框圖，例如圖1的UE112。UE112適于支持本發(fā)明的創(chuàng)新概念。
UE112包括天線(xiàn)302，其優(yōu)選耦接到提供UE112內(nèi)接收鏈和發(fā)送鏈間隔離的雙工濾波器或天線(xiàn)開(kāi)關(guān)304。接收機(jī)鏈包括接收機(jī)前端電路306(有效地提供接收、濾波以及中頻或基頻轉(zhuǎn)換)。前端電路306掃描來(lái)自其相關(guān)節(jié)點(diǎn)B的信號(hào)傳輸。前端電路306串聯(lián)到信號(hào)處理功能(一般通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來(lái)實(shí)現(xiàn))308。最后的接收機(jī)電路是基帶“后端”電路309，其工作連接到顯示單元310。值得注意的是，耦接到基帶后端電路309的信號(hào)處理功能308整合有包括均衡器功能340的CDMA檢測(cè)器330。
HSPDA是自適應(yīng)調(diào)制和編碼系統(tǒng)，用戶(hù)預(yù)先不知道發(fā)送的數(shù)據(jù)的調(diào)制和編碼速率，或甚至不知道使用了哪些OVSF碼或者多少OVSF碼。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，信號(hào)處理器功能308已適于利用從接收的控制信道信號(hào)解碼的控制信道信息。于是，信號(hào)處理功能308使用均衡器功能340內(nèi)的這些控制信道信號(hào)來(lái)均衡隨后接收的數(shù)據(jù)分組。將參考圖4進(jìn)一步描述該過(guò)程。
例如，在A(yíng).Das，F(xiàn).Khan，A.Sampath和H.Su所發(fā)表的在PIMRC2002中出版的題目為“Design and performance of downlink sharedcontrol channel for HSPDA”的論文中，描述了控制信道信息經(jīng)控制信道從節(jié)點(diǎn)B到UE的傳輸。
出于完整說(shuō)明的考慮，UE還包括控制器314，其優(yōu)選工作耦接到前端電路306，使得接收機(jī)能夠經(jīng)接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)312功能從恢復(fù)的信息中計(jì)算接收誤比特率(BER)或誤幀率(FER)，或者類(lèi)似的鏈路質(zhì)量測(cè)量數(shù)據(jù)。RSSI312功能工作耦接到前端電路306。存儲(chǔ)器設(shè)備316存儲(chǔ)多種UE專(zhuān)用數(shù)據(jù)，比如解碼/編碼功能、時(shí)序細(xì)節(jié)、與時(shí)序有關(guān)的相鄰和服務(wù)小區(qū)信息、信道、功率控制等等。定時(shí)器318工作耦接到控制器314以控制UE112內(nèi)操作的時(shí)序，即時(shí)間相關(guān)的信號(hào)的傳輸和接收的時(shí)序。
出于完整說(shuō)明的考慮，廣義上，UE112的發(fā)射鏈實(shí)質(zhì)上包括輸入設(shè)備320，比如麥克風(fēng)和/或鍵盤(pán)，其通過(guò)信號(hào)處理器功能308串聯(lián)耦接；發(fā)射機(jī)/調(diào)制電路322；以及功率放大器324。信號(hào)處理器功能308、發(fā)射機(jī)/調(diào)制電路322以及功率放大器324工作響應(yīng)控制器，功率放大器的輸出耦接到雙工濾波器或天線(xiàn)開(kāi)關(guān)304，這正如本領(lǐng)域所公知的。
現(xiàn)在參考圖4，其中示出了均衡器功能340更具體的視圖。通過(guò)具體說(shuō)明過(guò)程中所涉及的數(shù)學(xué)運(yùn)算，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解該均衡器功能。因此，定義CDMA傳輸包括列向量p、s和d，分別包含導(dǎo)頻、控制和數(shù)據(jù)符號(hào)，其中該傳輸在某些時(shí)間間隔中接收。指定在該時(shí)間接收的多個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)‘B’。各信道的擴(kuò)頻因子是數(shù)據(jù)信道-‘16’，控制信道-‘128’，導(dǎo)頻信道-‘256’。因此，能夠計(jì)算出，在相同時(shí)間間隔上接收的控制符號(hào)的數(shù)量為‘2B’，而在相同時(shí)間間隔上接收的導(dǎo)頻符號(hào)的數(shù)量是‘16B’。
因而，可以確定各向量的維度，即p-B×1，s-2B×1，以及d-16B×1假設(shè)序列cn表示非周期性擴(kuò)頻碼，其通過(guò)OVSF碼與非周期性小區(qū)專(zhuān)用擾碼相乘而得到。
于是，定義擴(kuò)頻因子(SF)B×B碼矩陣C為C=C0C1..Csf-1CsfCsf+1..C2sf-1..Csf,B-1---[1]]]>其中，將序列cn規(guī)范化，使得CHC＝I。
根據(jù)所述定義，設(shè)q是B×1符號(hào)向量；且z是SF.B×1碼片向量，則積Cq和CHz分別表示擴(kuò)頻和解擴(kuò)操作。
于是，多用戶(hù)碼片信號(hào)可以寫(xiě)成apCpp+asCss+ΣkakCd,kdk---[2]]]>其中k是用戶(hù)索引；
Cp、Cs和Cd是導(dǎo)頻、控制和用戶(hù)碼矩陣；以及α是總的多用戶(hù)碼片序列中用戶(hù)(或?qū)ьl/控制)碼片序列的權(quán)重。該多用戶(hù)碼片序列在具有脈沖響應(yīng)‘h’的無(wú)線(xiàn)信道上發(fā)送。
所接收的信號(hào)為y＝Hx+n [3]其中n是加性高斯白噪聲；而H是基于信道響應(yīng)‘h’的Toeplitz卷積矩陣。
設(shè)已知信道響應(yīng)，則能夠容易地得出用于估計(jì)多用戶(hù)碼片序列的最小方均估計(jì)(MMSE)解，如I.Ghauri和D.T.M.Slock的論文“Linearreceivers for the DS-CDMA downlink exploiting orthogonality ofspreading sequences”中所描述。對(duì)于未知信道響應(yīng)，可以利用導(dǎo)頻信號(hào)，基于逐塊或以逐采樣自適應(yīng)配置來(lái)訓(xùn)練均衡器。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解許多的其他自適應(yīng)方案也是可能的。
如果我們關(guān)注塊均衡器，那么能夠識(shí)別，可以通過(guò)解最小二乘(LS)極小化問(wèn)題得到向量系數(shù)‘f’CHpYf＝p[4]其中Y是基于向量y的Toeplitz卷積矩陣。
這一均衡器基于僅采用導(dǎo)頻符號(hào)的已知技術(shù)。其解為f＝(YHCpCHpY)-1YHCpp[5]或者，在不定LS問(wèn)題的情況下f＝Y(jié)HCp(CHpyyHCp)-1p[6]在HSPDA系統(tǒng)中，正確檢測(cè)控制信道是正確檢測(cè)數(shù)據(jù)信道的必要條件。如果控制信息的檢測(cè)不成功，則解碼的數(shù)據(jù)信道當(dāng)然會(huì)是錯(cuò)誤的。因此，出于均衡的目的，假設(shè)解碼的控制信息總是正確的。下面，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，能夠利用一種可供選擇的訓(xùn)練序列來(lái)提供相同等級(jí)的性能，或者利用解碼的控制符號(hào)作為對(duì)導(dǎo)頻序列的附加訓(xùn)練序列來(lái)提高均衡器性能。
參考圖4，框圖示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的接收機(jī)均衡功能340以及在改進(jìn)的均衡操作中所涉及的處理步驟。假設(shè)在塊i上接收的信號(hào)yi405通過(guò)均衡濾波器fi410來(lái)處理。然后，處理后的信息實(shí)際上在控制信道信息和數(shù)據(jù)間分開(kāi)?？刂菩诺佬畔⒈焕镁S特比算法解調(diào)420和解碼430，以糾正任何傳輸錯(cuò)誤。之后，在重編碼功能425中重編碼很有希望沒(méi)有錯(cuò)誤的控制信息，并且將其再次調(diào)制，以產(chǎn)生硬判決控制符號(hào)i。該硬判決控制符號(hào)i然后用來(lái)更新均衡器系數(shù)450，以用于下一接收的數(shù)據(jù)塊，即，計(jì)算fi+1。
因此，對(duì)于下一數(shù)據(jù)塊，在塊i+1上接收的信號(hào)yi+1號(hào)由均衡濾波器fi410處理。然后，處理的信息實(shí)際上在控制信道信息和數(shù)據(jù)之間分開(kāi)。值得注意的，數(shù)據(jù)信道中包含的數(shù)據(jù)在被解調(diào)415和被在解碼器功能425解碼之前，被利用來(lái)自前一數(shù)據(jù)塊的更新的系數(shù)來(lái)將其均衡。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，估計(jì)的控制符號(hào)和導(dǎo)頻符號(hào)都堆疊在一個(gè)向量中，并且它們的碼矩陣堆疊在一個(gè)矩陣中。
p~i=ap·pias.s^iC~iCp,iCs,j---[7]]]>然后該過(guò)程通過(guò)利用如下的等式[8]解LS問(wèn)題來(lái)確定fi+1C~iHYifi+1=p~---[8]]]>超定LS問(wèn)題的解是fi+1=(YiHC~iC~iHYi)-1YiHC~ip~i---[9]]]>替換的，欠定LS問(wèn)題的解是fi+1=YiHC~i(C~iHYiYiHC~i)-1p~i---[10]]]>
值得注意的，就基于在塊‘i’的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算用于塊‘i+1’的系數(shù)而言，均衡器系數(shù)的估計(jì)被延遲了。這樣執(zhí)行是因?yàn)樗烙?jì)的控制符號(hào)i在能夠運(yùn)算均衡器之前應(yīng)當(dāng)有效。為避免性能惡化，應(yīng)當(dāng)選擇塊大小使其足夠小以用于信道響應(yīng)在兩個(gè)連續(xù)的塊上不變。盡管在僅利用導(dǎo)頻的均衡器中不存在這樣的限制，但是由于在超大規(guī)模集成(VLSI)的實(shí)現(xiàn)方案中時(shí)序和存儲(chǔ)器的限制，即使在僅利用導(dǎo)頻的接收機(jī)中使用延遲估計(jì)常常也是有利的。
就其本身而言，所提出的方案的復(fù)雜度顯然高于導(dǎo)頻訓(xùn)練的方案的復(fù)雜度。復(fù)雜度的增加源自更大維數(shù)的碼矩陣和訓(xùn)練數(shù)據(jù)向量。另一方面，控制信道重編碼的影響是可以忽略的，因?yàn)樵诠蚕淼目刂菩诺郎系姆?hào)速率是非常小的。本發(fā)明的發(fā)明人也說(shuō)明了HSDPA類(lèi)別“6”服務(wù)的吞吐量典型地增加～10％。
下面的表1示出了利用建議的L＝10抽頭的碼片均衡器，由在類(lèi)別“6”服務(wù)的HSPDA系統(tǒng)傳送的吞吐量性能的提高，并且利用等式[10]以B＝3估計(jì)系數(shù)，，以及已知技術(shù)的對(duì)比吞吐量。
表1

從表1可知，利用所建議的方法，增了最大吞吐量，所述增加可以為大約10％-15％。在較低的Ior/Ioc的情況下，吞吐量的增加也較低。
隨著求逆的矩陣的維數(shù)增加，結(jié)果所建議的方法更加復(fù)雜。在已知的現(xiàn)有技術(shù)中，維數(shù)是B×B，其中B是估計(jì)塊中導(dǎo)頻符號(hào)的數(shù)目。由于在如此大小的塊中，存在2B個(gè)控制符號(hào)，故在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的矩陣的維數(shù)可以達(dá)3B×3B；也即在使用所有的控制符號(hào)的情況下。這說(shuō)明結(jié)構(gòu)化矩陣求逆的復(fù)雜度是N2階，其中N是矩陣的大小。
如圖3中所示，設(shè)想了在接收鏈中可以使用單個(gè)信號(hào)處理器功能308來(lái)進(jìn)行前述功能。可供選擇的，可以使用多個(gè)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)接收的CDMA信號(hào)的處理。當(dāng)然，可以以分立的或集成的元件形式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信單元112中的各種元件，因此最終結(jié)構(gòu)僅僅是基于主要的設(shè)計(jì)考慮而作出的選擇。
更一般的，可以在各通信單元(UE)內(nèi)以任何適當(dāng)?shù)男问綄?shí)現(xiàn)與本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例有關(guān)的UE112的調(diào)整。例如，可以將新的裝置加到常規(guī)的通信單元，或者替換的，可以例如通過(guò)將其中的一個(gè)或多個(gè)處理器重新編程來(lái)調(diào)整常規(guī)通信單元的現(xiàn)有部件。這樣，所需的調(diào)整可以以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的處理器可實(shí)現(xiàn)的指令的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如軟盤(pán)、硬盤(pán)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或者這些或其他存儲(chǔ)介質(zhì)的任意組合。
盡管參考無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備，比如采用UMTS空中接口的移動(dòng)電話(huà)，描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，然而，預(yù)期前述的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備在替換的實(shí)施例中，可以是能夠采用CDMA技術(shù)的任何無(wú)線(xiàn)設(shè)備，例如能在自適應(yīng)調(diào)制和編碼WCDMA系統(tǒng)中操作的無(wú)線(xiàn)設(shè)備。
總之，本發(fā)明已經(jīng)描述了改進(jìn)的均衡器訓(xùn)練序列以及在CDMA接收機(jī)中進(jìn)行均衡的方法。
可以預(yù)期，集成電路制造者可以在能夠整合有均衡器和/或?yàn)V波器功能的專(zhuān)用集成電路或信號(hào)處理設(shè)備中采用前述的創(chuàng)新性概念。例如，可以預(yù)期，可以如基本參考前述接收機(jī)電路布置所描述，配置信號(hào)處理設(shè)備，來(lái)提供均衡功能，所述均衡功能考慮到了可從控制信道信號(hào)獲得的保護(hù)的信息。
本發(fā)明的創(chuàng)新性概念有利地通過(guò)使CDMA接收機(jī)能夠通過(guò)利用更準(zhǔn)確可靠的訓(xùn)練序列在差的傳播條件下恢復(fù)數(shù)據(jù)，從而增加了吞吐量，為CDMA接收機(jī)電路的制造商提供了顯著的利益。例如，其他可供選擇的均衡技術(shù)能夠從在此所述的本發(fā)明創(chuàng)造性概念中獲益，這也在本發(fā)明的預(yù)期之中。
可以進(jìn)一步預(yù)期，在此所述的創(chuàng)新性概念可以等同地應(yīng)用到多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，即，其中存在多個(gè)發(fā)射和接收天線(xiàn)的情況。在這一點(diǎn)上，多個(gè)碼片均衡器將使用控制符號(hào)以用于MIMO系統(tǒng)中的均衡，其中所使用的塊的數(shù)目可以(并且通常將)等于接收天線(xiàn)的數(shù)目。
實(shí)際上，在此所建議的無(wú)線(xiàn)通信單元及方法提供了一種更有效的低復(fù)雜度碼片均衡器，其提供了改進(jìn)的性能和復(fù)雜度間的折中。但是，可以預(yù)期，在此所述的創(chuàng)新性概念可以等同地應(yīng)用到任何其他均衡器，比如CDMA系統(tǒng)的非線(xiàn)性均衡器。
將理解，如上所述的為基于CDMA的無(wú)線(xiàn)通信單元中的均衡器提供改進(jìn)的訓(xùn)練信號(hào)的裝置及方法，趨于提供至少一個(gè)下述優(yōu)點(diǎn)(i)它使得均衡器系數(shù)的估計(jì)更加可靠；(ii)它增加了最大數(shù)據(jù)吞吐量，大約10％-15％；以及(iii)它使得CDMA通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無(wú)需考慮導(dǎo)頻信號(hào)的提供，從而增加了頻譜效率。
盡管上面說(shuō)明了本發(fā)明的具體及優(yōu)選的實(shí)施方案，但是顯然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地應(yīng)用這些創(chuàng)新性概念的各種變化和修改。
因此，已經(jīng)提供了無(wú)線(xiàn)通信單元、能夠執(zhí)行均衡的信號(hào)處理器以及均衡的方法，其解決了先前結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)說(shuō)明的均衡的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種處理碼分多址(CDMA)信號(hào)的方法(340)，所述碼分多址信號(hào)包括數(shù)據(jù)信道信息和解碼所述數(shù)據(jù)信道信息中使用的控制信道信息，該方法包括以下步驟接收CDMA信號(hào)(405)；利用CDMA檢測(cè)器處理接收的CDMA信號(hào)；從處理的CDMA信號(hào)中提取(420)控制信道信息；并且該方法特征在于步驟利用(450，410)所提取的控制信道信息來(lái)均衡隨后接收的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法(340)，其中，所述處理的步驟包括利用濾波器系數(shù)對(duì)接收的CDMA信號(hào)(405)濾波(410)，并且所述利用(450，410)所提取的控制信道信息來(lái)均衡隨后接收的CDMA塊的步驟包括利用所提取的控制信道信息作為訓(xùn)練序列更新(450)該濾波器系數(shù)的步驟。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法(340)，其中，除解碼的導(dǎo)頻信號(hào)外，還使用所述利用(450，410)所提取的控制信道信息的步驟，來(lái)均衡CDMA接收信號(hào)。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的方法(340)，其中，所述利用CDMA檢測(cè)器處理接收的CDMA信號(hào)的步驟包括處理并發(fā)的數(shù)據(jù)信道信息和控制信道信息。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的方法(340)，其中，所提取的控制信道信息包括高擴(kuò)頻因子和低調(diào)制階數(shù)。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的方法(340)，其中，所述提取(420)步驟包括提取用戶(hù)標(biāo)識(shí)信息來(lái)識(shí)別是否應(yīng)當(dāng)均衡隨后的數(shù)據(jù)。
7.如前述權(quán)利要求2-6的任一所述的方法(340)，其中，更新(450)濾波器系數(shù)的步驟包括利用下述等式估計(jì)濾波器系數(shù)fi+1=YiHC~i(CiH~YiYiHCi~)-1Pi~·]]>
8.如前述任一權(quán)利要求所述的方法(340)，其中，所述利用(450，410)提取的控制信道信息均衡隨后接收的CDMA信號(hào)的步驟在碼片均衡器上執(zhí)行。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的方法(340)，其中，所述提取的控制信息被用在自適應(yīng)調(diào)制和編碼系統(tǒng)中，作為CDMA下行鏈路碼片均衡器的訓(xùn)練序列。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的方法(340)，其中，所述提取的控制信息被用作MIMO系統(tǒng)中進(jìn)行均衡的訓(xùn)練序列。
11.一種存儲(chǔ)處理器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令用于控制一個(gè)或多個(gè)處理器來(lái)執(zhí)行任一前述權(quán)利要求所述的方法。
12.一種包括具有均衡器功能(340)的碼分多址(CDMA)檢測(cè)器(330)的集成電路其中，該集成電路特征在于，該均衡器功能(340)被配置為基于控制信道信息利用訓(xùn)練序列來(lái)均衡接收的信號(hào)，其中該控制信道信息攜載解碼數(shù)據(jù)信道中使用的信息。
13.如權(quán)利要求12所述的集成電路，其特征進(jìn)一步在于，該均衡器功能(340)包括濾波器，所述濾波器被配置為接收響應(yīng)于接收的控制信道信息而產(chǎn)生的更新的濾波器系數(shù)。
14.一種無(wú)線(xiàn)通信單元(112)，包括碼分多址(CDMA)接收機(jī)，該接收機(jī)具有用于處理接收的CDMA信號(hào)的信號(hào)處理功能，所述CDMA信號(hào)包括數(shù)據(jù)信道信息以及用于解碼所述數(shù)據(jù)信道信息的控制信道信息；以及均衡器功能(340)，其工作耦接到信號(hào)處理功能(308)以均衡接收的CDMA信號(hào)，該CDMA接收機(jī)特征在于，該信號(hào)處理功能(308)被設(shè)置來(lái)從處理的CDMA信號(hào)中提取控制信道信息，使得均衡器功能(340)利用所提取的控制信道信息來(lái)均衡隨后接收的CDMA信號(hào)。
15.如權(quán)利要求14所述的無(wú)線(xiàn)通信單元(112)，其中，該CDMA接收機(jī)特征進(jìn)一步在于，該均衡器功能(340)是利用濾波器系數(shù)均衡接收的CDMA信號(hào)的濾波器，并且所提取的控制信道信息被用作訓(xùn)練序列來(lái)更新該濾波器系數(shù)。
16.如權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的無(wú)線(xiàn)通信單元(112)，其中，該信號(hào)處理功能(308)利用下面的等式估計(jì)濾波器系數(shù)fi+1=YiHCi~(CiH~YiYiHCi~)-1Pi~·]]>
17.如前述權(quán)利要求14至16的任一所述的無(wú)線(xiàn)通信單元(112)，其中，該均衡器功能(340)被配置來(lái)利用基于控制信道信息和一個(gè)或多個(gè)接收的導(dǎo)頻信號(hào)兩者的一個(gè)或多個(gè)訓(xùn)練序列來(lái)均衡所接收的CDMA信號(hào)。
18.如前述權(quán)利要求14至17的任一所述的無(wú)線(xiàn)通信單元(112)，其中，該信號(hào)處理器功能(308)被設(shè)置來(lái)從控制信道信息提取用戶(hù)標(biāo)識(shí)信息，以識(shí)別是否應(yīng)當(dāng)均衡隨后的數(shù)據(jù)。
19.如前述權(quán)利要求14至18的任一所述的無(wú)線(xiàn)通信單元(112)，其中，該均衡器功能(340)是碼片均衡器。
20.如前述權(quán)利要求14至19的任一所述的無(wú)線(xiàn)通信單元(112)，其中，該無(wú)線(xiàn)通信單元(112)被配置來(lái)在自適應(yīng)調(diào)制和編碼系統(tǒng)中操作。
21.如前述權(quán)利要求14至19的任一所述的無(wú)線(xiàn)通信單元(112)，其中，該無(wú)線(xiàn)通信單元(112)被配置來(lái)在CDMA MIMO系統(tǒng)中操作。
22.一種信號(hào)處理功能(308)，包括如權(quán)利要求14至20的任一所述的CDMA接收機(jī)。
23.一種通信系統(tǒng)(100)，適于支持如前述權(quán)利要求14至21的任一所述的無(wú)線(xiàn)通信單元(112)。
24.如權(quán)利要求23所述的通信系統(tǒng)(100)，其中，該通信系統(tǒng)(100)是自適應(yīng)調(diào)制和編碼系統(tǒng)。
25.如權(quán)利要求23所述的通信系統(tǒng)(100)，其中，該通信系統(tǒng)(100)是MIMO系統(tǒng)。
全文摘要
一種處理碼分多址(CDMA)信號(hào)的方法(340)，包括接收CDMA信號(hào)(405)；利用CDMA檢測(cè)器處理接收的CDMA信號(hào)；以及從處理的信號(hào)中提取(420)控制信道信息。利用(450，410)所提取的控制信道信息來(lái)均衡隨后接收的CDMA信號(hào)，以使均衡器系數(shù)的估計(jì)更可靠，并增加平均數(shù)據(jù)吞吐量。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1965496SQ200580018888
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者阿勒克·古貝斯基斯, 阿米爾·沙斯 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司