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CN1241332C - 通信终端装置和解调方法 - Google Patents

通信终端装置和解调方法 Download PDF

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Abstract

信道估计部(102)取得基本码和接收基带信号的中置码的相关，计算出信道估计值，形成延迟分布。用户判定部(104)参照延迟分布，选择接收功率的最大值超过用户判定用的阈值的用户作为用于去除干扰的矩阵运算的用户。路径选择部(107)参照延迟分布，选择接收功率的最大值超过路径选择用的阈值的路径作为用于去除干扰的矩阵运算的路径。JD解调部(108)用用户判定部(104)选择的用户的路径选择部(107)选择的路径的信道估计值以规定的处理生成矩阵，将生成的矩阵与接收基带信号相乘。由此，可以极大抑制性能劣化，同时减少联合检测的运算量。

Description

通信终端装置和解调方法
                        技术领域
本发明涉及用于CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)方式的无线通信系统的、用矩阵运算对接收信号进行解调的通信终端装置及解调方法。
                        背景技术
作为接收信号的解调方法，有联合检测(Joint Detection：下面称为JD)。
该JD被公布于“Interference Cancellation vs.Channel Equalization andJoint Detection for the Downlink of C/TDMA Mobile Radio Concept”(BerndSteiner，Proceedings of EPMCC Conference Germany 1997，No.145，pp.253-260)和“EFFICIENT  MULTI-RATE  MULTI-USER DETECTION FOR THEASYNCHRONOUS WCDMA UPLINK”(H.R.Karimi，VTC’99，pp.593-597)。
JD是一种解调方法，用将各用户的信道估计值和分配给各用户的扩频码的卷积运算结果进行矩阵配置后的系统矩阵来进行矩阵运算，将该矩阵运算结果与接收信号的数据部分进行乘法运算，从而，去除多路径衰落产生的干涉、码元间干涉、多址连接干涉等的各种各样的干涉，取出解调信号。
所以，JD与目前一般应用的RAKE合成相比较，具有解调数据的可靠性高的特征，目前引人注目。
但是，现有的JD的考虑方法，由于对所有用户的信道估计值和分配给所有用户的扩频码进行卷积运算，所以存在装置大型化的缺点。由此，在要求小型化、轻量化强烈的通信终端装置中使用JD时，需要采取某些对策。
                          发明内容
本发明的目的在于提供一种通信终端装置和解调方法，能够极大抑制性能劣化，同时削减JD的运算量。
该目的如下实现：通信终端装置测定从基站装置向各终端用户发送的信号的接收功率，根据基于本站的接收功率的最大值的阈值，从JD的对象中除去接收功率的最大值低于规定的阈值的其他站。
该目的通过一种通信终端装置实现，该装置包括：信道估计部件，用包含在从基站装置发送来的接收信号中的已知信号计算各用户的信道估计值并作成延迟分布；第1阈值计算部件，参照本站的延迟分布并根据本站的接收功率的最大值设定第1阈值；用户判定部件，参照其他用户的延迟分布并选择接收功率的最大值大于所述第1阈值的用户；最大功率用户判定部件，参照延迟分布并判定接收功率的最大值为最大的用户；第2阈值计算部件，根据所述接收功率的最大值为最大的用户的接收功率的最大值设定第2阈值；路径选择部件，选择接收功率大于所述第2阈值的路径；以及解调部件，用所述用户判定部件选择的用户的由所述路径选择部件选择的路径的信道估计值进行矩阵运算，并对所述接收信号的数据部分进行解调。
该目的还通过一种解调方法实现，该方法包括：信道估计步骤，用包含在从基站装置发送来的接收信号中的已知信号计算各用户的信道估计值并作成延迟分布；第1阈值计算步骤，参照本站的延迟分布并根据本站的接收功率的最大值设定第1阈值；用户判定步骤，参照其他用户的延迟分布并选择接收功率的最大值大于所述第1阈值的用户；最大功率用户判定步骤，参照延迟分布并判定接收功率的最大值为最大的用户；第2阈值计算步骤，根据所述接收功率的最大值为最大的用户的接收功率的最大值设定第2阈值；路径选择步骤，选择接收功率大于所述第2阈值的路径；以及解调步骤，用所述用户判定步骤选择的用户的在所述路径选择步骤选择的路径的信道估计值进行矩阵运算，并对所述接收信号的数据部分进行解调。
                       附图说明
图1是发送到本发明实施例1的通信终端装置的信号的时隙结构图；
图2是本发明实施例1的通信终端装置形成的延迟分布的图；
图3是本发明实施例1的通信终端装置的结构方框图；
图4是发送到本发明实施例2的通信终端装置的信号的时隙结构图；以及
图5是本发明实施例2的通信终端装置的结构方框图。
                      具体实施方式
在无线通信系统中，基站装置和各终端装置一般为了能够取得各自所期望的接收质量，同时增加信道容量，进行发送功率控制来使接收质量稳定。由此，从基站装置发送到各通信终端的信号的发送功率因装置间距离和传播环境而各不相同。所以，对从基站装置以大功率发送期望信号的通信终端装置(用户)来说，小功率发送的其他站的信号几乎不成为干涉。本发明人着眼于这点而完成了本发明。
即，本发明的核心是通信终端装置测定从基站装置向各终端用户发送的信号的接收功率，根据基于本站的接收功率的最大值的阈值，从JD的对象中除去接收功率的最大值低于规定的阈值的其他站。
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
(实施例1)
首先，用图1来说明对本发明实施例1的通信终端装置发送的信号的时隙结构。图1表示基站装置与用户1～3进行无线通信的情况。如图1所示，从基站装置向各用户i(i＝1，2，3)发送的信号Si具有在各数据之间插入已知信号的导频码元的时隙结构。在实际的无线通信中时隙间设有保护时间。
作为导频码元最好采用中置码。将按规定码片周期循环的已知的基本码按照规定的码片每次移动规定的码片单位而生成中置码。在接收端，通过取得接收信号的中置码部分和基本码的相关，计算表示作为无线传播路径的相位旋转量以及振幅变化量的值的信道估计值，进而按规定的时间间隔连续求出接收功率、即信道估计值的同相分量和垂直分量的平方和。以下，将根据信道估计值求出的接收功率称为“估计值功率”。在接收端，如图2的延迟分布所示，能够在每个假定的最大延迟幅度Wi的范围内检测各用户i对应的估计值功率的最大值PKi，用一次相关处理进行所有用户的信道估计。关于中置码，在(日本)特愿平11-190050等内有详细记载。
此外，如图1所示，控制基站装置的各用户的发送功率PWi，以便使各通信终端装置的接收质量能够保持稳定，所以因装置间距离和传播环境而各不相同。而且，基站装置的发送功率越大的信号，通信终端装置的估计值功率的最大值PKi就越大。
例如，在图1表示对用户1的信号的发送功率PW1最大，对用户3的信号的发送功率PW3最小的情况。这时，如图2的延迟分布所示，对应于用户1的估计值功率的最大值PK1就最大，对应于用户3的估计值功率的最大值PK3就最小。
下面，用图3的方框图对本发明实施例1的通信终端装置的结构进行说明。图3所示的通信终端装置是与图1和图2中的用户1对应的。
图3所示的通信终端装置主要由无线接收部101、信道估计部102、用户判定用阈值计算部103、用户判定部104、最大功率用户判定部105、路径选择用阈值计算部106、路径选择部107以及JD解调部108构成。
无线接收部101将具有图1所示时隙结构的无线频率的接收信号变频到基带。然后，无线接收部101将变频到基带的接收信号(以下，称为“接收基带信号”)的数据部分输出到JD解调部108，并将接收基带信号的中置码部分输出到信道估计部102。
信道估计部102取得基本码和接收基带信号的中置码的相关并计算信道估计值，形成上述图2所示的延迟分布。然后，信道估计部102将本站的延迟分布输出到阈值计算部103，将全部延迟分布输出到用户判定部104和最大功率用户判定部105。
用户判定用阈值计算部103参照本站的延迟分布，根据本站的估计值功率的最大值设定用户判定用的阈值THuser。例如，假设相对于本站的估计值功率的最大值规定比例的值为THuser。然后，用户判定用阈值计算部103将设定的阈值THuser输出到用户判定部104。
用户判定部104参照其他站的延迟分布，选择估计值功率的最大值超过阈值THuser的用户作为用于为除去干涉的矩阵运算的用户。例如，上述图2的情况下，用户判定部104选择估计值功率的最大值PKi超过阈值THuser的用户1和用户2。然后，用户判定部104将表示所选用户的用户信息输出到JD解调部108。
最大功率用户判定部105参照从信道估计部102输出的延迟分布，判定接收到的时隙中估计值功率的最大值PKi最大的用户(以下称为“最大功率用户”)。例如，上述图2的情况下，估计值功率的最大值PK1最大，所以最大功率用户判定部105将用户1判定为最大功率用户。然后，最大功率用户判定部105将最大功率延迟分布输出到路径选择用阈值计算部106和路径选择部107。
路径选择用阈值计算部106参照最大功率用户的延迟分布，根据最大功率用户的估计值功率的最大值设定路径选择用的阈值THpass。例如，假设相对于最大功率用户的估计值功率的最大值PK1的规定的比例的值为THpass。然后，路径选择用阈值计算部106将设定的阈值THpass输出到路径选择部107。
路径选择部107参照最大功率用户的延迟分布，选择超过阈值THpass的路径作为用于除去干涉的矩阵运算的路径。例如，上述图2的情况下，路径选择部107选择相关值超过阈值THpass的路径PSA和PSB。然后，路径选择部107将选择的路径的位置和该路径的信道估计值输出到JD解调部108。
JD解调部108用用户判定部104选择的用户的路径选择部107选择的路径的信道估计值按照规定的处理生成矩阵，将生成的矩阵与接收基带信号进行乘法运算(Joint Detection：联合检测)。然后，JD解调部108去除干涉同时进行解调，取出期望的数据。
下面，就JD解调部108的内部结构进行详细说明。JD解调部108主要由延迟电路201、矩阵运算电路202、乘法运算电路203、以及识别电路204构成。
延迟电路201将接收基带信号的数据部分延迟到乘法电路203的处理定时。
矩阵运算电路202用用户判定部104选择的用户的路径选择部107选择的路径的位置和该路径的信道估计值进行以下所述的矩阵运算。首先，将所选的各用户的信道估计值与分配给各个用户的扩散码进行卷积运算，得到矩阵表示的卷积运算结果。下面，将该每个用户的卷积运算结果规则配置后的矩阵称为系统矩阵。这里，为了简化说明，用[A]表示系统矩阵。而且矩阵运算电路202用系统矩阵[A]进行式(1)的矩阵运算，得到矩阵[B]。
[B]＝([A]H·[A])-1·[A]H     -(1)
其中，[A]H是系统矩阵的共轭转换矩阵、([A]H·[A])-1是[A]H·[A]的逆阵。
乘法运算电路203在从延迟电路201与定时一致起送来的接收基带信号的数据部分和从矩阵运算电路202送来的矩阵[B]之间进行乘法运算。由此，可以得到去除干涉的发向本站的接收数据。
识别电路204对从乘法运算电路203输出的发向本站的接收数据进行硬判定，得到接收数据。
这样，通过去除估计值功率低于规定的阈值的用户的信号来进行JD，与对全部用户的信号进行处理的情况相比较，可以削减运算量，而且能够几乎不使性能劣化地进行解调。
此外，由于对难以估计干涉的小功率的其他站的信号也进行JD解调，所以还可以解决所谓由于不能很好地去除干涉而使性能劣化的现有问题。
(实施例2)
这里，为了提高信道估计精度，作为只用于下行线路的时隙结构，在导频码元中有时采用图4所示的共用中置码。但是，在采用该共用中置码时，根据延迟分布不能估计各用户的接收功率，所以在实施例1记载的方法中，产生不能选择用于为除去干涉进行矩阵运算的用户的问题。
在实施例2中，为了解决上述问题，对于即使在采用共用中置码时，也选择用于除去干涉的矩阵运算的用户，实行联合检测的情况进行说明。
图5是本发明实施例2的通信终端装置的结构方框图。在图5所示的通信终端装置中，对与图3所示的通信终端装置相同的结构部分附以相同的标号，并省略其说明。
图5所示的通信终端装置与图3所示的通信终端装置相比，采用如下结构：除去最大功率用户判定部105，而追加了解扩部301。此外，图5所示的通信终端装置的信道估计部302的作用与图3所示的通信终端装置的信道估计部102不同。
无线接收部101将接收基带信号的数据部分输出到解扩部301和JD解调部108，将接收基带信号的中置码部分输出到信道估计部302。
解扩部301取得在基站装置端对各用户的数据部分进行乘法运算的扩频码和接收基带信号的数据部分的相关，测定接收功率，将本站的数据部分的接收功率输出到用户判定用阈值计算部103，将其他站的数据部分的接收功率输出到用户判定部104。
用户判定用阈值计算部103根据本站的数据部分的接收功率设定判定用的阈值，将设定后的用户判定用阈值输出到用户判定部104。
用户判定部104选择数据部分的接收功率超出用户判定用的阈值的用户作为用于去除干涉的矩阵运算的用户，将表示所选用户的用户信息输出到JD解调部108。
信道估计部302取得基本码和接收基带信号的中置码的相关，形成延迟分布，将形成的延迟分布输出到路径选择用阈值计算部106和路径选择部107。
路径选择用阈值计算部106参照延迟分布，根据估计值功率的最大值设定路径选择用阈值，将设定后的路径选择用阈值输出到路径选择部107。
路径选择部107参照延迟分布图，选择超出路径选择用阈值的路径作为用于去除干涉的矩阵运算的路径，将所选路径的位置和该路径的信道估计值输出到JD解调部108。
这样，通过测定从基站装置向各用户发送的信号的数据部分的接收功率，即使在采用共用中置码的情况下，也能够选择用于去除干涉的矩阵运算的用户，可以获得和实施例1同样的效果。
上述各实施例的通信终端装置使用JD进行解调，但本发明并不限于此，即使使用其他的矩阵运算，也能够取得同样的效果。
由以上说明可知，根据本发明，测定从基站装置向各用户发送的信号的接收功率，从JD的对象中去除接收功率低于规定的阈值的信号，能够不引起性能劣化，削减JD的运算量。
本说明书基于2000年9月27日提出的(日本)特愿2000-294644。其内容全部包含于此。
               产业上的可利用性
本发明适用于CDMA方式的无线通信系统的通信终端装置。

Claims (4)

1、一种通信终端装置，包括：
信道估计部件，用包含在从基站装置发送来的接收信号中的已知信号计算各用户的信道估计值并作成延迟分布；
第1阈值计算部件，参照本站的延迟分布并根据本站的接收功率的最大值设定第1阈值；
用户判定部件，参照其他用户的延迟分布并选择接收功率的最大值大于所述第1阈值的用户；
最大功率用户判定部件，参照延迟分布并判定接收功率的最大值为最大的用户；
第2阈值计算部件，根据所述接收功率的最大值为最大的用户的接收功率的最大值设定第2阈值；
路径选择部件，选择接收功率大于所述第2阈值的路径；以及
解调部件，用所述用户判定部件选择的用户的由所述路径选择部件选择的路径的信道估计值进行矩阵运算，并对所述接收信号的数据部分进行解调。
2、如权利要求1所述的通信终端装置，其中，解调部件按照联合检测进行解调。
3、如权利要求1所述的通信终端装置，其中，信道估计部件取得已知信号为中置码的接收信号的所述中置码和基本码的相关，计算信道估计值。
4、一种解调方法，包括：
信道估计步骤，用包含在从基站装置发送来的接收信号中的已知信号计算各用户的信道估计值并作成延迟分布；
第1阈值计算步骤，参照本站的延迟分布并根据本站的接收功率的最大值设定第1阈值；
用户判定步骤，参照其他用户的延迟分布并选择接收功率的最大值大于所述第1阈值的用户；
最大功率用户判定步骤，参照延迟分布并判定接收功率的最大值为最大的用户；
第2阈值计算步骤，根据所述接收功率的最大值为最大的用户的接收功率的最大值设定第2阈值；
路径选择步骤，选择接收功率大于所述第2阈值的路径；以及
解调步骤，用所述用户判定步骤选择的用户的在所述路径选择步骤选择的路径的信道估计值进行矩阵运算，并对所述接收信号的数据部分进行解调。
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