Iterative low-complexity receiver for the UMTS downlink

In this paper, an iterative low-complexity receiver is proposed for Code Division Multiple Access (cdma) systems with small spreading factors. Theumts (Universal Mobile Télecommunication System) radio interface based oncdma has been designed to offer a wide range of data rates using variable spreading factors. High data rate services are obtained by using small spreading factors. For such services, the spreading sequences have bad autocor-relation properties causing the degradation of the Rake receiver performance because of the InterSymbol Interférence (isi). In order to improve the receiver performance, we propose to add a Decision Feedback Sequence Estimation (dfse) equalizer at the Rake receiver output. Thedfse is a low complexity equalizer which is able to take into accounta priori probability ratios and to deliver a posteriori probability ratios on bits in order to exchange soft information with the channel decoder, so that the proposed receiver benefits from the turbo-processing gains. Channel estimation is also treated in an iterative fashion. The complete receiver is well suited to theumts downlink system as it drastically reduces theisi while keeping a reasonable computational complexity.RésuméDans cet article, nous proposons un récepteur itératif de faible complexité pour les systèmes à Accès Multiples à Répartition par Codes (amrc) de faible facteur d’étalement. L’interface radio de la normeumts est basée sur l’amrc et permet d’assurer des débits variables en modifiant la longueur de la séquence d’étalement. Ainsi, des services nécessitant des débits élevés pourront être assurés grâce à l’utilisation de petits facteurs d’étalement. Pour de tels services, les séquences d’étalement possèdent de mauvaises propriétés d’autocorrélation ce qui dégrade les performances du récepteur en râteau à cause de l’Interférence Entre Symboles (ies). Pour améliorer les performances du récepteur, nous proposons de rajouter un égaliseurdfse (Decision Feedback Sequence Estimation) à la sortie du récepteur en râteau. L’égaliseur proposé permet aussi de délivrer une probabilité a posteriori des symboles décodés. Nous pourrons ainsi bénéficier du gain de turbo égalisation en utilisant la sortie souple du décodeur canal. L’estimation de canal est aussi effectuée de manière itérative. Le récepteur complet est particulièrement bien adapté à la liaison descendante de la normeumts dans la mesure où il réduit significativement l’ies tout en ayant une complexité de calcul raisonnable.

[1]  J. Lilleberg,et al.  Interference suppression in CDMA downlink through adaptive channel equalization , 1999, Gateway to 21st Century Communications Village. VTC 1999-Fall. IEEE VTS 50th Vehicular Technology Conference (Cat. No.99CH36324).

[2]  Asrar U. H. Sheikh,et al.  Joint multipath diversity combining and MLSE equalization (RAKE-MLSE receiver) for WCDMA systems , 2000, VTC2000-Spring. 2000 IEEE 51st Vehicular Technology Conference Proceedings (Cat. No.00CH37026).

[3]  Riccardo Raheli,et al.  Per-Survivor Processing: a general approach to MLSE in uncertain environments , 1995, IEEE Trans. Commun..

[4]  Mohamed Siala,et al.  Minimum Mean Square Error channel estimates for DS-SSS in the presence of ISI , 2001 .

[5]  Joachim Hagenauer,et al.  Iterative decoding of binary block and convolutional codes , 1996, IEEE Trans. Inf. Theory.

[6]  Hatem BOUJEMAA,et al.  Récepteurs en râteau pour les systèmes à étalement de spectre par séquences directes , 2001, Ann. des Télécommunications.

[7]  John Cocke,et al.  Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate (Corresp.) , 1974, IEEE Trans. Inf. Theory.

[8]  Armelle Wautier,et al.  Filtre correcteur de phase pour égaliseurs sous-optimaux , 1992 .

[9]  Raphaël Visoz,et al.  Iterative data detection and channel estimation for advanced TDMA systems , 2003, IEEE Trans. Commun..

[10]  Shahid U. H. Qureshi,et al.  Reduced-state sequence estimation with set partitioning and decision feedback , 1988, IEEE Trans. Commun..

[11]  Dariush Divsalar,et al.  A soft-input soft-output APP module for iterative decoding of concatenated codes , 1997, IEEE Communications Letters.

[12]  Raphaël Visoz,et al.  Iterative decoding of convolutionally encoded signals over multipath Rayleigh fading channels , 2001, IEEE J. Sel. Areas Commun..

[13]  M. V. Clark,et al.  Matched filter performance bounds for diversity combining receivers in digital mobile radio , 1992 .

[14]  G. Bauch.  A comparison of soft-in/soft-out algorithms for 'turbo-detection' , 1998 .

[15]  Alexandra Duel-Hallen,et al.  Delayed decision-feedback sequence estimation , 1989, IEEE Trans. Commun..

[16]  H. Boujemaa,et al.  On the RAKE receiver performance , 2000, Vehicular Technology Conference Fall 2000. IEEE VTS Fall VTC2000. 52nd Vehicular Technology Conference (Cat. No.00CH37152).

[17]  D. Slock,et al.  Linear receivers for the DS-CDMA downlink exploiting orthogonality of spreading sequences , 1998, Conference Record of Thirty-Second Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers (Cat. No.98CH36284).

[18]  Fuyun Ling.  Matched filter-bound for time-discrete multipath Rayleigh fading channels , 1995, IEEE Trans. Commun..

[19]  Raphaël Visoz,et al.  Matched filter bound for multichannel diversity over frequency-selective Rayleigh-fading mobile channels , 2000, IEEE Trans. Veh. Technol..

[20]  B. Penther,et al.  Turbo equalization and incremental redundancy tor advanced TDMA systems , 2001, IEEE VTS 53rd Vehicular Technology Conference, Spring 2001. Proceedings (Cat. No.01CH37202).