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TWI420863B - 降低晶片級等化器接收器處理速率之方法及裝置 - Google Patents

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TWI420863B
TWI420863B TW098123138A TW98123138A TWI420863B TW I420863 B TWI420863 B TW I420863B TW 098123138 A TW098123138 A TW 098123138A TW 98123138 A TW98123138 A TW 98123138A TW I420863 B TWI420863 B TW I420863B
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Description

降低晶片級等化器接收器處理速率之方法及裝置
本發明關於一種分碼多重存取(code division multiple access，CDMA)接收器。更特定言之，本發明關於一種在CDMA接收器中進行晶片級等化(chip-level equalization，CLE)時降低處理速率的方法及裝置。
晶片級等化器是CDMA接收器、譬如用在無線傳輸/接收單元(wireless transmit/receive units，WTRUs)及基地台內之接收器的適當候選者。一常態化最小均方(normalized least mean square，NLMS)型CLE接收器對於高資料傳輸率服務譬如高速下鏈封包存取(high speed downlink packet access，HSDPA)提供優於一耙式接收器(Rake receiver)的優異表現。一典型NLMS接收器由一等化器濾波器(equalizer filter)及一NLMS演算法組成。該等化器濾波器通常是一有限脈衝響應(finite impulse response，FIR)濾波器。
NLMS演算法被用來當作抽頭係數產生器(tap coefficients generator)。其產生被等化器濾波器使用的適當抽頭係數並且以一適時基準適切地並反覆地予以更新。一般而言，抽頭係數產生作業包含錯誤信號計算、向量範數(vector norm)計算及漏溢積分(leaky integration)以產生並更新此等抽頭係數。
CLE之高複雜度係因為CLE中的過取樣(over-sampling)處理。一典型CLE包含等化器濾波、抽頭權重向量更新、向量範數平方計算、或類似作業，這些都是依晶片率(chip rate) 的兩倍或更多倍運作。兩倍晶片率過取樣處理引起等化器濾波器中之晶片率非過取樣處理之複雜度的兩倍複雜度。
本發明關於一種用於在含有一等化器濾波器之CDMA接收器中進行CLE時降低處理速率的方法及裝置。該接收器之至少一天線接收到的信號被依M倍晶片率取樣。每一樣本串流被依晶片率分離成M個樣本資料串流。較佳對每一分裂樣本資料串流進行多路徑合併。然後依晶片率將該等樣本資料串流合併成一個組合樣本資料串流。該等化器濾波器依晶片率對該組合樣本串流進行等化。濾波器係數因一修正項增添至該等化濾波器用於一先前迭代之濾波器係數而被調整。
以下參照圖式說明較佳實施例，其中以相同數字代表相同元件。
在下文中，術語〝WTRU〞非侷限性包括一使用者設備(UE)、一移動站、一膝上型電腦、一個人數位助理(PDA)、一固接或移動用戶單元、一呼叫器、或任何其他能夠在無線環境中運作的裝置類型。在下文中，術語〝基地台〞非侷限性包括一存取點(AP)、一B節點(Node-B)、一網點控制器或是無線環境中之任何其他介接裝置類型。
本發明之特徵可被併入一積體電路(IC)內或被建構在一包含多重互連組件的電路內。
以下參照一NLMS演算法解釋本發明。但應理解到任何類型的適應型等化或濾波譬如最小均方(LMS)、Griffith演算 法、頻道評估型NLMS(CE-NLMS)、及其他迭代或遞迴演算法。
第1圖是一依據本發明第一實施例建構之範例CDMA接收器的方塊圖。CDMA接收器100包含至少一天線102、一取樣器104、一串列-平行(S/P)轉換器106、兩個多路徑組合器108A和108B、一過樣本組合器110及一1×晶片率非過樣本處理NLMS等化器112。NLMS等化器112包含一等化器濾波器114及一抽頭係數產生器116。
信號被天線102接收且被取樣器104依兩倍晶片率取樣。取樣器104輸出一樣本資料串流105，其被S/P轉換器106分離成一奇樣本資料串流107A及一偶樣本資料串流107B。因此，S/P轉換器106輸出之信號的晶片率是一倍(1×)晶片率。
該奇和偶樣本資料串流107A、107B被送入多路徑組合器108A、108B相應一者內。多路徑是時域中因信號從物體反射而造成的信號發散。相同信號可能因為反射作用而在不同時間或早或晚抵達接收器(取決於反射距離)，且因為衰落作用而具備不同振幅和相位。多路徑組合器108A、108B集中且合併一原始信號與其滯後發散信號(多路徑信號或滯後複件)以提升接收品質。樣本資料串流107A、107B之每一者具有一樣本串流及一或多個滯後樣本串流。滯後樣本資料串流的數量取決於原始信號經歷之多路徑的數量。
多路徑組合器108A、108B合併信號資料串流107A、107B之多路徑或滯後複件。最大比例合併(MRC)可被用於多路徑合併。然後將各個多路徑組合器108A、108B輸出的多路徑 組合信號資料串流109A、109B送到一過樣本組合器110。
過樣本組合器110合併多路徑組合信號串流109A、109B並且產生一個一倍(1×)晶片率的組合樣本資料串流111。組合樣本串流111被送入等化器濾波器114及抽頭係數產生器116。
一匹配濾波器(MF)可被用作多路徑組合器108A、108B及過樣本組合器110。參數、及H i,o 、H i,e 分別代表用於奇和偶過取樣序列之一接收信號向量及一頻道響應矩陣。向量代表在多路徑及過樣本合併之後的一組合信號向量。假設一匹配濾波器被用於多路徑和過樣本合併，組合信號可被表示如下：
在進行信號合併之後，會形成一改良信號串流111且將其送到等化器濾波器114以進行等化去除干擾譬如符號間干擾(ISI)及多重存取干擾(MAI)。等化器濾波器114較佳是一有限脈衝響應(FIR)濾波器，其包含一具備L抽頭之抽頭係數的抽頭延遲線。NLMS等化器112可就權重更新被表示如下：
其中是抽頭權重向量且d[n]是時間n的參考信號。
依據本發明，等化器濾波器114以1×晶片率運作且不具有過取樣處理。因此，等化器濾波器114之抽頭數量小於習知技藝以2×晶片率進行處理之等化器濾波器所需要的抽頭數 量。等化器濾波器114僅需要2×晶片率等化器濾波器中之抽頭數量的一半。
抽頭係數產生器116包含乘法器118和124、一加法器130、一串列-平行(S→P)向量轉換器122、一向量累加器126、一修正項產生器128及一晶片累加器132。等化器濾波器114之輸出經由乘法器118解擾亂。乘法器118之輸出由晶片累加器132累加一段預定時間(例如等於一般導頻頻道(CPICH)解展因子的晶片數)。經由加法器130以一參考導頻信號129減晶片累加器132輸出之累計結果以產生一以一變數e表示的錯誤信號131，其被修正項產生器128用來產生修正項134。
該組合輸入樣本資料串流111被S→P向量轉換器122轉換成長度L的向量且經由乘法器124解擾亂。此等已解擾輸入向量由向量累加器126累加一段預定時間(例如等於一CPICH解展因子的晶片數)以產生更新向量127。更新向量127被轉送到修正項產生器128。為了產生用於抽頭係數更新的修正項，需要用於μ p 、e、X ud 的輸入。μ p 是階躍大小。e是錯誤信號，其為一等化信號與一參考信號間之差示信號，通常被以一導頻信號的形式使用。X ud 是在解擾亂及解展之後的接收信號。∥X ud ∥2是解擾解展信號X ud 的範數。方程式(2)被用於迭代演算法及抽頭係數更新。
修正項產生器128可產生以修正項為基礎的修正項134，其在等化器濾波器114中被加到先前迭代的濾波器係數以產生用於下次迭代的更新濾波器係數。
另一選擇，修正項產生器128可產生以修正項為基礎的修正項134。變數η是一相對較小數字，其被用來改善數值特性並且在該修正項產生時防止定點計算溢位。
第2圖是一依據本發明第二實施例建構之範例CDMA接收器200的方塊圖。CDMA接收器200包含二個天線202A和202B、二個取樣器204A和204B、二個S/P轉換器206A和206B、四個多路徑組合器208A和208B和208C和208D、二個過樣本組合器210A和210B、一天線分集組合器212及一如前文參照第1圖所述的1×晶片率非過樣本處理NLMS等化器112。
信號被天線202A、202B接收且分別被取樣器204A、204B依兩倍(2×)晶片率取樣。取樣器204A輸出一樣本資料串流205A，其被S/P轉換器206A依一倍(1×)晶片率分離成一奇樣本資料串流207A及一偶樣本資料串流207B。取樣器204B輸出一樣本資料串流205B，其被S/P轉換器206B依一倍(1×)晶片率分離成一奇樣本資料串流207C及一偶樣本資料串流207D。
該奇樣本資料串流207A和偶樣本資料串流207B被送入多路徑組合器208A、208B相應一者內。多路徑組合器208A、208B分別合併信號資料串流207A、207B之多路徑或滯後複件。最大比例合併(MRC)可被用於多路徑合併。由相應多路徑組合器208A、208B以一倍(1×)晶片率輸出多路徑組合 信號資料串流209A、209B然後送到一過樣本組合器210A。過樣本組合器210A合併多路徑組合信號串流209A、209B並且依一倍(1×)晶片率產生一第一組合樣本資料串流211A。
奇樣本資料串流207C和偶樣本資料串流207D被送入多路徑組合器208C、208D相應一者內。多路徑組合器208C、208D分別合併信號資料串流207C、207D之多路徑或滯後複件。MRC可被用於多路徑合併。由相應多路徑組合器208C、208D以一倍(1×)晶片率輸出多路徑組合信號資料串流209C、209D然後送到一過樣本組合器210B。過樣本組合器210B合併多路徑組合信號串流209C、209D並且依一倍(1×)晶片率產生一第二組合樣本資料串流211B。
組合樣本資料串流211A和211B被天線分集組合器212合併，且天線分集組合器212之組合輸出214被送入1×晶片率非過樣本處理NLMS等化器112之等化器濾波器114及抽頭係數產生器116內。
第3A圖和第3B圖為一體，其為一依據本發明第三實施例建構之範例CDMA接收器300的方塊圖。該第三實施例是第一和第二實施例之N個天線及M×過取樣的延伸，其中N和M是正整數。CDMA接收器300包含N個天線3021-302N、N個取樣器3041-304N、N個S/P轉換器3061-306N(亦即分離器)、N×M個多路徑組合器30811-308NM、N個過樣本組合器3101-310N、一天線分集組合器312及一如前文參照第1圖所述的1×晶片率非過樣本處理NLMS等化器112。
信號被天線3021-302N接收且分別被取樣器3041-304N依 M倍(M×)晶片率取樣(亦即第一樣本序列、第二樣本序列、...、第M樣本序列)。
回應於從天線3021接收一信號，取樣器3041產生一樣本資料串流3051，其被S/P轉換器3061(亦即一分離器)依一倍(1×)晶片率分離成M個樣本序列30711-3071M。每一個別M個樣本序列30711-3071M的多路徑分量被多路徑組合器30811-3081M相應一者合併，此等多路徑組合器產生送入過樣本組合器3101之一相應過取樣串流30911-3091M。過樣本組合器3101將過取樣串流30911-3091M合併成一組合過取樣串流3111然後送到天線分集組合器312。
回應於從天線3022接收一信號，取樣器3042產生一樣本資料串流3052，其被S/P轉換器3062(亦即一分離器)依一倍(1×)晶片率分離成M個樣本序列30721-3072M。每一個別M個樣本序列30721-3072M的所有多路徑分量被多路徑組合器30821-3082M相應一者合併，此等多路徑組合器產生送入過樣本組合器3102之一相應過取樣串流30921-3092M。過樣本組合器3102將過取樣串流30921-3092M合併成一組合過取樣串流3112然後送到天線分集組合器312。
回應於從天線302N接收一信號，取樣器304N產生一樣本資料串流305N，其被S/P轉換器306N(亦即一分離器)依一倍(1×)晶片率分離成M個樣本序列307N1-307NM。每一個別M個樣本序列307N1-307NM的所有多路徑分量被多路徑組合器308N1-308NM相應一者合併，此等多路徑組合器產生送入過樣本組合器310N之一相應過取樣串流309N1-309NM。過樣本組合 器310N將過取樣串流309N1-309NM合併成一組合過取樣串流311N然後送到天線分集組合器312。
天線分集組合器312將組合過取樣串流3111-311N合併成一處於晶片率的天線分集樣本資料串流314。天線分集樣本資料串流314被輸入到1×晶片率非過樣本處理NLMS等化器112之等化器濾波器114及抽頭係數產生器116。
以上說明關於一種解展導頻引導接收器。另一選擇，該接收器可為一非解展導頻引導接收器。在此情況中，不會進行解擾樣本的累加。
第4圖是一依據本發明包含用於施行非過取樣處理之方法步驟之程序400的流程圖。在步驟402中，利用N個天線3021-302N接收信號，其中N是一正整數。在步驟404中，以接收到的信號為基礎依M倍晶片率分別就該等N個天線3021-302N每一者產生一樣本資料串流3051-305N，其中M是一正整數。在步驟406中，依晶片率將每一樣本資料串流3051-305N分離成M個樣本序列30711-3071M、30721-3072M、307N1-307NM。在步驟408中，合併每一個別樣本序列30711-3071M、30721-3072M、307N1-307NM的多路徑分量以產生一相應過取樣串流30911-3091M、30921-3092M、309N1-309NM。在步驟410中，合併與該等M個樣本序列30711-3071M、30721-3072M、307N1-307NM相關的過取樣串流30911-3091M、30921-3092M、309N1-309NM以產生一組合過取樣串流3111-311N。在步驟412中，合併該等N個天線的組合過取樣串流3111-311N以產生一天線分集樣本資料串流314。在步驟 414中，用一等化器濾波器114依晶片率對該天線分集樣本資料串流314進行等化。在步驟416中，藉由增添一濾波器係數修正項134到用於一先前迭代之濾波器係數來調整該等化器濾波器的濾波器係數。濾波器係數修正項134係依據一錯誤信號131產生，該錯誤信號是藉由比較該等化器濾波器之一輸出與一參考信號而產生。
雖然以上已就較佳實施例說明本發明，熟習此技藝者會理解到在以下申請專利範圍項勾勒出之發明範圍內的其他變異型。
111‧‧‧組合樣本資料串流
202A、202B、102、3021-302N‧‧‧天線
205A、205B、105、3051-305N‧‧‧樣本資料串流
207A、207C、107A‧‧‧奇樣本資料串流
207B、207D、107B‧‧‧偶樣本資料串流
211A‧‧‧第一組合樣本資料串流
211B‧‧‧第二組合樣本資料串流
214‧‧‧組合輸出
118、124‧‧‧乘法器
127‧‧‧更新向量
128‧‧‧修正項產生器
130‧‧‧加法器
131‧‧‧錯誤信號
134‧‧‧修正項
3111-311N‧‧‧組合過取樣串流
314‧‧‧天線分集樣本資料串流
30711-3071M、30721-3072M、307N1-307NM‧‧‧M個樣本序列
30911-3091M、30921-3092M、309N1-309NM‧‧‧相應過取樣串流
209A、209B、209C、209D、109A、109B‧‧‧多路徑組合信號資料串流
第1圖是一依據本發明第一實施例建構之範例CDMA接收器的方塊圖；第2圖是一依據本發明第二實施例建構之範例CDMA接收器的方塊圖；第3A圖和第3B圖為一體，其為一依據本發明第三實施例建構之範例CDMA接收器的方塊圖；且第4圖是一依據本發明用於在CDMA接收器中執行非過取樣處理之程序的流程圖。
202A、202B‧‧‧天線
205A、205B‧‧‧樣本資料串流
207A、207C‧‧‧奇樣本資料串流
207B、207D‧‧‧偶樣本資料串流
211A‧‧‧第一組合樣本資料串流
211B‧‧‧第二組合樣本資料串流
214‧‧‧組合輸出
118、124‧‧‧乘法器
127‧‧‧更新向量
128‧‧‧修正項產生器
130‧‧‧加法器
131‧‧‧錯誤信號
134‧‧‧修正項
209A、209B、209C、209D‧‧‧多路徑組合信號資料串流

Claims (4)

  1. 一種分碼多重存取(code division multiple access，CDMA)無線通訊裝置，包括：至少一天線，用以接收一信號；至少一取樣器(sampler)，用以以N倍晶片率從該信號產生複數個樣本資料串流，N為一整數；至少一組合器，被配置以以一晶片率將該複數個樣本資料串流的多路徑或滯後複件(delayed replicates)合併成一合併樣本串流；以及一等化器(equalizer)，被配置以接收該組合器所產生的該合併樣本串流，該等化器包括：一等化濾波器(equalization filter)，被配置以執行該合併樣本串流的等化濾波，其中該等化濾波以一晶片率運作；以及一抽頭係數產生器(tap coefficients generator)，用以產生將被增添至該等化濾波器中複數個濾波器係數(filter coefficients)的複數個修正項(correction terms)。
  2. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該抽頭係數產生器包括：一第一乘法器(first multiplier)，被配置以解擾亂(descramble)從該等化濾波器被輸出的一經等化及濾波的合併樣本串流；一累加器(accumulator)，被配置以累加該經解擾亂、等化及濾波的合併樣本串流一段預定時間以獲得一結果；一串列-平行(serial-to-parallel，S/P)轉換器，被配置以將該合併樣本串流轉換成複數個向量；一第二乘法器(second multiplier)，被配置以解擾亂該複數 個向量；一向量累加器(vector accumulator)，被配置以累加該經解擾亂的複數個向量一段預定時間，以依據該經解擾亂的複數個向量來產生複數個更新的向量；以及一修正項產生器(correction term generator)，被配置以至少部份依據該更新的複數個向量和該結果來產生用於複數個抽頭係數(tap coefficients)更新的該複數個修正項。
  3. 一種降低一分碼多重存取(code division multiple access，CDMA)無線接收器的一處理速率(processing rate)的方法，該方法包含：藉由至少一天線來接收一信號；以N倍晶片率從該接收的信號產生複數個樣本資料串流，N為一整數；以一晶片率將該複數個樣本資料串流的多路徑或滯後複件(delayed replicates)合併成一合併樣本串流；使用一等化濾波器(equalization filter)，以一晶片率執行該合併樣本串流的等化；產生用於更新該等化濾波器的複數個濾波器抽頭係數(filter taps coefficients)的複數個修正項；以及以該複數個修正項來更新該複數個濾波器抽頭係數。
  4. 如申請專利範圍第3項的方法，其中該複數個修正項由以下步驟產生：解擾亂(descramble)從該等化濾波器被輸出的一經等化的 合併樣本串流；在一段預定時間中累加該經解擾亂、等化的合併樣本串流以獲得一結果；將該合併樣本串流轉換成複數個向量；解擾亂該複數個向量；累加該經解擾亂的複數個向量一段預定時間；依據該經解擾亂的複數個向量來產生複數個更新的向量；以及依據該更新的複數個向量和該結果來產生該複數個修正項。
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