发送设备和接收设备及其方法与流程

本发明涉及一种用于并发传输下行数据流的发送设备。此外，本发明还涉及相应的接收设备、相应的方法、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术：
：在诸如长期演进(LTE)网络等蜂窝网络的下行链路(DL)上，单个发送设备在共享物理信道上向多个用户设备(UE)接收设备发送经编码和调制的数个数据流。物理信道通常在专用控制器(所谓的调度器)的控制下进行共享，其确定如何在每个传输时间间隔将发送设备总的可用时频空间资源分配给不同UE。调度器必须考虑每个传输时间间隔中的多个参数和标准。基本的调度原则是：将某些时频空间资源分配给可以取得这些资源最大益处的UE。这种益处通常由可以在UE的接收设备上实现的频谱效率(SE)进行测量。然而，调度器还必须注意，所有期望从发送设备获得接收的用户都会有不超过某个预定限度的延迟。换言之，调度器必须确保所有活跃UE之间的DL资源公平共享。良好的频谱效率和服务公平性这两个要求往往是矛盾的。同时实现二者的一种广泛传播的方法在于采用正交多址传输，使得不相交(即正交)的时频空间资源被分配给不同UE。这意味着，资源元素(RE)仅分配给一个UE。期望未来的无线网络具有显著增加的DL数据流量，或者为这一形式：连接到单个DL发送设备的UE(例如，UE可以是传感器)数量增加，又或者为这一形式：从单个发送设备向同一UE发送多个虚拟并发数据流(例如，其中每个流对应于同一UE上运行的不同应用)。这两种情况均可以建模为数量增加的高速率DL数据流，通过正交多址接入方法可能难以或不可能实现，即，不采用RE向多个UE同时传输。采用公共RE同时传输多个信号是非正交多址接入(NOMA)方法的基本特征。可以根据不同场景设计实际的NOMA方法，其中每个场景以特定的优化准则或目标为特征进行传输参数的选择，从而产生完全不同的方案。然而，所有的NOMA传输方法必须确保每个单独的多路复用流在所预期的UE处进行可靠的分离/检测、解调和解码。在一种场景中，优化目标为通过同时传输给经历相似物理通信信道质量的UE来使(一个发送设备的)总体DL频谱效率最大化。向发送设备报告相似信道质量指示(CQI)的UE由调度器分组到同一类别，然后当瞬时信道状况对于给定资源为最佳时，由相同的传输资源进行服务。因此相应的NOMA方法保持数据速率相同，保持每个多路复用数据流每比特的传输能量相同，并保持调度器设计相同，就好像各所述复用流仅在所观察到的时频空间资源上进行发送。这还意味着每个RE的发送功率以与重载因子，即复用流的数量成比例的方式增加。利用这种原理设计的NOMA方案包括，例如，低密度传播(LDS)多址接入(LDSMA)、网格编码多址接入(TCMA)及其增强版本(ETCMA)、星座图扩展多址接入(CEMA)等。在另一重载场景中，目标在于增加每个RE服务的UE数量，但不增加每个RE的发送功率。节约每个RE的发送功率的直接后果是，各复用的UE信号的可实现数据速率比各个信号分开进行传输时要低。另一个目标在于以这样的方式进行复用，即，同时被服务的UE的总速率大于这些UE的时分复用可以获得的总速率(其中每个发送间隔被分成对应于不同UE的子间隔)。可以表明这一目标只有在多路复用的UE的接收信噪比(SNR)不相等时才可以实现。事实上，信噪比差越高，就可以从并发传输获得越高的增益。应当注意，这一目标不等同于使每个RE中的总数据率最大化，因为可以看出来，总数据率不能大于具有最高接收SNR的UE可获得的最大单个UE数据速率。这种NOMA方案的实际实现方式基于不同(通常为两个)UE的纠错码字的加权幅度叠加，其中，UE专用幅度缩放使得每个RE的总功率等于单个UE传输的RE功率。我们将这种方案称为幅度加权NOMA(AW-NOMA)。每个幅度缩放系数唯一地确定相应UE的最大码率。纠错码字的加权幅度叠加的结果是产生了这种发送信号，即，其星座点取决于所选择的UE专用权重和调制星座图。因此，AW-NOMA信号的星座图符号通常属于不同于常规的、深入研究和实际使用的调制星座图，如QPSK、16QAM、64QAM等的星座图。这种很大程度上依赖于多路复用UE的瞬时码率的非常规星座图可能给发送设备和相应接收设备中射频(RF)链的设计造成困难。例如，一些星座点可能靠的太近，以至于硬件缺陷(如载波泄漏、低镜像抑制比、相位噪声等)引起的其从理想位置的任何偏离都可能在这些硬件缺陷没有严格控制的情况下造成无法正确接收，进而使得设计和实现更加昂贵。此外，为了指定针对这些硬件缺陷的最低要求，AW-NOMA标准化可能需要付出额外的、有可能巨大的努力，所述最低要求通常由误差向量幅度(EVM)，有时也称为接收星座图误差(RCE)或由调制误差比(MER)进行测量。大致描述一下，EVM是测量发送的/接收的星座点离理想位置有多远的工具。因此，AW-NOMA信号可能需要新的比当前蜂窝标准中规定的更严格的EVM要求。此外，在衰落信道上很难预测和评估AW-NOMA星座图的性能，因为AW-NOMA星座图依赖于加权系数的比率，其相对于位置不依赖码率并且性能是众所周知的传统调制星座点几乎可以是任意的。AW-NOMA方案进行编码和调制信号的简单叠加：每个报文以不同于调制速率的速率进行编码。调制后，信号进行幅度加权，然后进行叠加并发送(见图1)。两个活跃用户在系统中运行，包括：近端用户，其由于路径损耗较低经历高SNR；和远端用户，其经历较低SNR。给近端及远端用户信号应用不同的幅度加权：用于近端(分别地，远端)用户的信号由系数(分别地，)进行加权。每个RE的总发送功率对于α∈[0，1]的所有值保持相同。每个接收设备正确解码报文的能力取决于α值的选择和编码速率。给定α，如果接收设备能够对以某一编码速率进行编码的报文进行解码，则其将对以更低编码速率进行编码的所有报文进行正确解码。每个接收设备向发送设备报告其SNR水平或CQI。基于该信息，AW-NOMA发送设备将选择使近端用户能够解码高速率报文并使远端用户能够解码低速率报文的编码速率、调制方案和α。尽管如此，近端接收设备能够对高速率和低速率报文进行解码。通过对低速率报文进行正确解码，近端接收设备有机会完全消除远端用户信号的存在在接收信号中造成的干扰。远端用户干扰消除后得到的信号包含高速率编码的报文加噪声，因此其可以在可靠性提高的情况下进行解码。这个过程称为连续干扰消除(SIC)。经历较低SNR的远端用户不能够对高速率报文进行解码，因此其不能消除近端用户在接收信号中造成的干扰。因此，用来对远端用户报文进行编码的速率必须足够低，以使得即使在干扰存在的情况下也有可能进行解码。CEMA方案利用已经在任何传输方案中可行的调制星座图来进行多路复用流的并发传输。因此，采用CEMA对传输方案影响非常有限，因为不需要对现有的信号检测、同步和信道估计进行修改。图2示出了CEMA发送设备的方案。CEMA致力于通过向经历相似信道质量的UE进行同时传输来使总体DL频谱效率最大化。向发送设备报告相似CQI的UE由调度器分组到同一类别，然后采用相同的传输资源，例如RE，进行服务。每个用户的信息流进行独立编码，并采用与所有用户相同的编码速率进行速率匹配。对用户独立进行服务时本应该使用的调制星座图(也称为基本星座图)被扩展成对于所有用户共有的较高阶星座图-扩展星座图。对这种较大星座图的阶数进行选择，以适应并发传输且速率匹配的码字的所有编码比特。将编码比特的多个数据流复用成具有二进制符号标签的一个数据流的操作由动态流-标签映射器执行。这个块(block)从符号到符号动态地改变所应用的映射规则，以便满足每个多路复用数据流的数据速率和差错保护要求。由动态流-标签映射器生成的标签用于从扩展星座图中选择要发送的符号。CEMA为经历相似信道质量的用户提供增加的总体SE。然而，当多路复用的用户具有不同信道质量时，CEMA的频谱效率变得较低。事实上，为了给具有较低SNR的用户提供可靠的通信，必须选择低编码速率。通过这种方式，高SNR用户的有效SE远低于其与经历相似信道质量的用户进行多路复用时本应该达到的值。技术实现要素：本发明的一个目的在于提供一种减轻或解决并发传输非正交独立下行数据流的常规方案的缺点和问题的解决方案。本发明的另一个目的在于提供一种可替代的NOMA方案(例如，每个RE的发送功率固定)，其可以采用常规的调制星座图同时具有至少与AW-NOMA相同的频谱效率和数据速率。根据本发明的第一方面，上述目的和其它目的通过一种发送设备来实现，其用于：选择具有不同下行信道质量的多个接收设备u＝1，2，...，U；确定每个用户的编码速率Ru、调制阶数mu，以及资源元素RE数量Gu；基于所确定的所述多个接收设备的编码速率Ru＝1，2，...，U、调制阶数mu＝1，2，...，U和RE数量Gu＝1，2，...，U，获取复用矩阵M；对每个接收设备的信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))独立进行编码，以获得编码报文eu＝(eu(0)，...，eu(Eu-1))；基于所述复用矩阵M，将所述编码的信息报文e0，...，eU-1复用成标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))，所述标签向量具有多个标签，每个标签由m位表示；使用所述标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))的每个标签从m阶调制星座图中选择调制符号，以获得所述复用的编码的信息报文e0，...，eU-1的符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))；以及发送包括所述符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))的下行信号S。根据本发明的第二方面，上述目的和其它目的通过一种接收设备来实现，其用于：接收根据前述权利要求中任一项所述的包括符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))的下行信号S；采用与所述符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))相关联的复用矩阵M检测并去复用所述下行信号S；以及对所述检测到的以及去复用的下行信号S进行解码，以获得与所述接收设备相关联的信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))的估计。根据本发明的第三方面，上述目的和其它目的通过一种发送方法来实现，其包括以下步骤：选择具有不同下行信道质量的多个接收设备u＝1，2，...，U；确定每个用户的编码速率Ru、调制阶数mu，以及资源元素RE数量Gu；基于所确定的所述多个接收设备的编码速率Ru＝1，2，...，U、调制阶数mu＝1，2，...，U和RE数量Gu＝1，2，...，U，获取复用矩阵M；对每个接收设备的信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))独立进行编码，以获得编码报文eu＝(eu(0)，...，eu(Eu-1))；基于所述复用矩阵M，将所述编码的信息报文e0，...，eU-1复用成标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))，所述标签向量具有多个标签，每个标签由m位表示；使用所述标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))的每个标签从m阶调制星座图中选择调制符号，以获得所述复用的编码的信息报文e0，...，eU-1的符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))；以及发送包括所述符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))的下行信号S。根据本发明的第四方面，上述目的和其它目的通过一种接收方法来实现，其包括以下步骤：接收根据上述第三方面所述的包括符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))的下行信号S；采用与所述符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))相关联的复用矩阵M来检测并去复用所述下行信号S；以及对所述检测到的以及去复用的下行信号S进行解码，以获得与所述接收设备相关联的信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))的估计。本发明还涉及一种以代码手段为特征的计算机程序，当所述计算机程序通过处理装置运行时，使得所述处理装置执行根据本发明的任一种方法。此外，本发明还涉及一种包括计算机可读介质和上述计算机程序的计算机程序产品，其中所述计算机程序包括在计算机可读介质中，并包括以下群组中的一种或多种：ROM(只读存储器)、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电EPROM)和硬盘驱动器。复用矩阵M通常表示每个编码比特必须映射到哪个调制符号和该符号的标签中的哪个比特。信道质量表示无线信号所经历的传播条件，并且通常为SNR、SINR和信号与噪声及失真比(SINAD)的函数。传输通常执行为向无线通信系统中的接收设备并发DL传输非正交独立下行数据流。本发明实施例公开了一种非正交多址接入方案，其可以表示为速率自适应CEMA(RA-CEMA)，其中多个(非正交)数据流独立进行编码和速率匹配，然后利用下行链路中的时频空间资源元素(RE)集进行多路复用并同时发送。本发明实施例能够通过向具有不同信道质量的接收设备执行并发传输来提供增加的频谱效率。RA-CEMA可以采用已在任何传输方案中可用的相同调制方案，从而最大限度地降低对硬件要求和现有无线通信标准的调制、同步和检测算法的影响。因此，常规调制的采用以及达到AW-NOMA性能的能力使本解决方案很容易融入到当前任何无线通信标准中。因此，所提出的方案相对于常规解决方案具有以下优点：通过对具有不同信道质量的用户进行多路复用来实现增加的频谱效率(SE)的能力；每个RE的发送功率固定；采用常规的调制星座图，例如QPSK、QAM、M-PSK等。根据本发明一实施例，所述发送设备还用于：从所述多个接收设备接收所述下行信道质量；和/或通过测量所述多个接收设备的对应上行信道来估计所述下行信道质量。根据本实施例，所述下行信道质量可以基于信噪比SNR或信干噪比SINR。这是估计信道质量的一个很方便的方法，并且可以采用公知的常规方法。根据本发明又一实施例，所述发送设备还用于：从包括多个复用矩阵Mh或其表示形式的预先计算好的库中获取所述复用矩阵M。具有预先设计矩阵或其表现形式的库是非常可行的设计方案，而且很容易实现。根据本实施例，所述发送设备还可以用于：将所述选择的复用矩阵M的指示以信令方式通知给所述多个接收设备。从而，接收设备可以很容易地对接收到的信号进行去复用，因为其知道所选择的复用矩阵。此外，根据本实施例，所述指示可以是关于所述选择的复用矩阵M的所述预先计算好的库中的索引。该实施例降低了开销，因为对索引而不是全矩阵进行信号发送需要的比特少得多。更进一步地，根据本实施例，所述预先计算好的库可包括多个大小为m×G的模板矩阵Tq，其中m＝m1+m2+…+mU并且G＝max(G1，...，GU)，所述发送设备还可以用于通过使用所述多个模板矩阵Tq以及数值范围为1到G的设计参数G’获取所述复用矩阵M。所述G’的值可以通过基于仿真的优化过程优选获得。相对于预存储矩阵，通过使用模板矩阵Tq来生成复用矩阵，所需内存较少。更进一步地，根据这些实施例，所述发送设备还可以用于：以信令方式将与所述多个接收设备各自相关的接收设备索引u＝1，2，...，U通知给所述多个接收设备中的每个。因此，接收设备知道其在所选择的复用矩阵M中对应的索引。根据所述发送设备的又一实施例，所述复用矩阵M的至少一列的至少两个列元素与不同的接收设备u＝1，2，...，U相关联。这意味着，所述复用矩阵M是非正交的，以便利用DL传输中经历的不同信道质量。根据所述发送设备的又一实施例，所述复用矩阵M的大小为m×G，其中m＝m1+m2+...+mU并且G＝max(G1，...，GU)。这是定义复用矩阵M的一个非常简单方便的方法。根据本实施例，所述发送设备还可以用于：采用G个时频RE发送所述下行信号S。由于给每个接收设备分配了不超过G个数量的时频RE，因此很容易将常规调度算法扩展并修改成本解决方案。根据一实施例，所述接收设备还用于：通过从包括多个复用矩阵Mh或其表示形式的预先计算好的库中选择复用矩阵M来获取所述复用矩阵M。具有预先设计矩阵或其表现形式的库是非常可行的设计方案，而且很容易实现。根据本实施例，所述接收设备还可以用于：接收包括所述复用矩阵M的指示的信号。从而，接收设备可以很容易地对接收到的信号进行去复用，因为其知道所选择的复用矩阵。此外，根据本实施例，所述指示可以是关于所述选择的复用矩阵M的所述预先计算好的库中的索引。该实施例降低了开销，因为对索引而不是全矩阵进行信号发送需要的比特少得多。更进一步地，根据本实施例，所述预先计算好的库可以包括多个大小为m×G的模板矩阵Tq，其中m＝m1+m2+…+mU并且G＝max(G1，...，GU)，所述接收设备(50)还可以用于通过使用所述多个模板矩阵Tq以及数值范围为1到G的设计参数G’来获取所述复用矩阵M。所述G’的值可以通过基于仿真的优化过程优选获得。通过使用模板矩阵Tq来生成复用矩阵，所需内存较少。进一步地，根据这些实施例，所述接收设备还可以用于：接收表示所述接收设备的接收设备索引u＝1，2，...，U的信号。因此，接收设备知道其在复用矩阵M中对应的索引。本发明进一步的应用和优点通过以下详细描述变得显而易见。附图说明附图意在说明并解释本发明的不同实施例，其中：图1示出了AW-NOMA；图2示出了CEMA发送设备；图3示出了根据本发明一实施例的RA-CEMA系统；图4示出了根据本发明一实施例的RA-CEMA调度器；图5示出了速率自适应码字复用器操作；图6示出了根据本发明一实施例的具有两个接收设备的RA-CEMA的传输过程；图7为本发明一实施例的流程图；图8示出了具有非干扰映射的复用矩阵的示例；图9示出了具有干扰映射的复用矩阵的示例；图10示出了64-QAM的标签；图11示出了由具有格雷标记(Graylabelling)的64-QAM产生的二进制输入信道的信息；图12示出了近端接收设备的RA-CEMA接收设备；图13示出了复用矩阵库；图14示出了模板矩阵；图15示出了本发明实施例的性能结果；图16示出了本发明实施例的另外的性能结果；图17示出了根据本发明一实施例的发送设备；图18示出了根据本发明一实施例的发送方法；图19示出了根据本发明一实施例的接收设备；以及图20示出了根据本发明一实施例的接收方法。具体实施方式本文中所公开的本发明实施例涉及一种用于并发传输多个独立数据流的发送设备，其针对经历不同信道质量的接收设备。本发明实施例适用于无线通信系统的下行链路，例如，以频分双工(FDD)模式或时分双工(TDD)模式运行。图17示出了根据本发明一实施例的发送设备10。设备10包括至少一个用于执行以下操作的处理器30：选择具有不同下行信道质量的多个接收设备50u＝1，2，...，U；确定每个用户的编码速率Ru、调制阶数mu，以及资源元素RE数量Gu；基于所确定的所述多个接收设备50的编码速率Ru＝1，2，...，U、调制阶数mu＝1，2，...，U和RE数量Gu＝1，2，...，U，获取复用矩阵M；对每个接收设备50的信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))独立进行编码，以获得编码报文eu＝(eu(0)，...，eu(Eu-1))；基于所述复用矩阵M，将所述编码的信息报文e0，...，eU-1复用成标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))，所述标签向量具有多个标签，每个标签由m位表示；使用所述标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))的每个标签从m阶调制星座图中选择调制符号，以获得所述复用的编码的信息报文e0，...，eU-1的符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))；以及发送包括所述符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))的下行信号S。根据一实施例，发送设备10还可以用于在无线通信系统中向接收设备50并发传输非正交独立下行数据流。图17所示示例中的设备10还包括输入单元，用于接收不同接收设备/用户的信道质量值。发送设备10中还包括存储器，其可以用于存储一般信息、复用矩阵库、程序指令等。进一步地，发送设备10包括与发送单元TX耦合的输出单元，用于在无线通信系统中传输所述下行信号S。图18示出了上述发送设备10对应的发送方法。所述方法包括以下步骤：100)选择具有不同下行信道质量的多个接收设备50u＝1，2，...，U；110)确定每个用户的编码速率Ru、调制阶数mu，以及资源元素RE数量Gu；120)基于所确定的所述多个接收设备50的编码速率Ru＝1，2，...，U、调制阶数mu＝1，2，...，U和RE数量Gu＝1，2，...，U，获取复用矩阵M；130)对每个接收设备50的信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))独立进行编码，以获得编码报文eu＝(eu(0)，...，eu(Eu-1))；140)基于所述复用矩阵M，将所述编码的信息报文e0，...，eU-1复用成标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))，所述标签向量具有多个标签，每个标签由m位表示；150)使用所述标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))的每个标签从m阶调制星座图中选择调制符号，以获得所述复用的编码的信息报文e0，...，eU-1的符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))；以及160)发送包括所述符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))的下行信号S。此外，图19示出了根据本发明一实施例的接收设备50。所述接收设备50包括至少一个用于执行以下操作的处理器60：通过接收设备RX单元以及与处理器60耦合的输入单元，接收根据发送设备10所述的包括符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))的下行信号S。处理器60还用于采用与所述符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))相关联的复用矩阵M来检测并去复用所述下行信号S。最后，处理器60对所述检测到的以及去复用的下行信号S进行解码，以获得与所述接收设备50相关联的信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))的估计。接收设备50还可以用于：接收所使用的复用矩阵M的指示或索引以及用户索引，以便很容易地从存储器单元中获得复用矩阵M并使用。可以通过公共输入单元或通过接收设备50的专用输入单元在DL控制信号中接收所述指示、索引和用户索引。根据一实施例，接收设备50还可以用于在无线通信系统中接收下行信号。图20示出了上述接收设备50对应的接收方法。所述方法包括以下步骤：200)接收根据上述发送方法所述的包括符号向量x＝(x(0)，..，x(G-1))的下行信号S：210)采用与所述符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))相关联的复用矩阵M来检测并去复用所述下行信号S；以及220)对所述检测到的以及去复用的下行信号S进行解码，以获得与所述接收设备50相关联的信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))的估计。图3示出了LTE无线通信系统20中具有两个接收设备50(有时也被称为用户设备(UE))的本RA-CEMA系统的示例性方案。调度器11通过反向链路(例如，上行链路)接收所述两个接收设备50的DLCQI，并选择具有不同信道质量的接收设备50用于并发DL传输。所述信道质量可以是，例如，SINR、SNR或任何其它合适的信道测量、或者基于这种信道测量的其它参数，比如CQI。根据另一实施例，所述选择具有不同DL信道质量的接收设备50可通过使用一个或多个阈值Th来执行。应认识到，本RA-CEMA方案的性能取决于接收设备50所经历的DL无线信道的差异。因此，可以将不同接收设备的DL信道质量与阈值Th进行比较以对其进行分类，以便选择接收设备的合适子组用于DL并发传输。应选择至少两个具有不同DL信道质量的接收设备用于本解决方案中的一次并发DL传输。所述设备和方法可以采用一个或多个阈值Th，例如，可以是1-15dB或3-15dB区间中的值，比如1、3、6或9dB。根据又一实施例，DL信道质量或其表现形式从接收设备50向发送设备10发送。这在系统以FDD模式运行时是优选的，其中接收设备50测量DL信道，并且在例如控制信道的上行链路中发送估计。然而，如果系统以TDD模式运行，则UL和DL流量采用同一信道，但在不同时隙中。在这种情况下，发送设备10本身可以通过测量相应的UL信道来估计DL信道。然而，应注意，接收设备50在系统以TDD模式运行时也可以发送估计的DL信道质量。在图3中，考虑到了由具有良好CQI(即，高SNR或SINR)的近端用户(对应于接收设备50)和具有较差CQI(即，低SNR或SINR)的远端用户组成的简化示例性场景。在该示例中，近端用户对应用户索引u＝0，远端用户对应用户索引u＝1。图4也示出了图3的RA-CEMA调度器11。在这种情形下，RA-CEMA调度器11通过反向链路和/或通过本地链路质量评估(例如，假设TDD传输)获得与所有活跃的接收设备50有关的CQI。类似地，例如在LTE系统中，调度器11决定在专用传输间隔内将分配多少个RE用于传输。在这方面，唯一的区别在于，将对两个UE(对应于本接收设备50)而不是一个进行服务。图4中所示的调度器可以基于每个UE独立运作其选择或者在多个UE上共同运作其选择。在这两种情况下，计算每个UE(每个接收设备或每个用户)的一组参数/值Gu，mu，，Ru。对于每个UE，采用常规的调度器-类似于例如当前LTE系统的调度器-来计算将用于正交传输情况中的基础调制阶数m0，m1、速率R0，R1和RE数量G0，G1。基于该信息，图4中所示的调制编码方案(MCS)优化器将扩展星座图的阶数m计算为m＝m0+m1(1)将RE数量计算为G＝max(G0，G1)(2)获得基础码字大小为为了提供更大的灵活性，允许实际码字大小具有不同于表达式(3)中指定值的值。为了达到这个目的，我们假设允许近端用户从远端用户借用ΔB个编码比特。相反，允许远端用户通过从远端用户借用一些比特来扩展其码字长度，在这种情况下，ΔB的值为负。因此，实际码字大小为其中，ΔB为依赖于CQI和目标速率的设计参数。一旦已经计算出这些参数，从RA-CEMA发送设备10和接收设备50中可用的预设计的(预先计算好的)复用矩阵库中选择相应的复用(MUX)矩阵Mh。这种矩阵指定如何将速率自适应码字复用器的输入端的每个编码比特分配给调制符号的符号标签中的比特。通过对矩阵Mh的选择，RA-CEMA调度器在近端用户速率和远端用户速率之间的多个可能的折衷中选择一个，或者通常选择多个用于接收设备经历不同的无线信道。用于传输的报文长度通过以下(对于库中给定的矩阵Mh执行的)优化获得：其中，SE0为(分别地，SF1)为近端(分别地，远端)用户的频谱效率，计算为并且BLERu通过仿真进行评估。最后，获得编码速率为参数和用于配置信道编码和速率匹配单元。参数和连同参数m和G一起还用于选择由速率自适应码字复用器使用的复用矩阵M以将码字复用成符号标签向量。将用户的信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))发送给RA-CEMA发送设备的输入端并进行编码，从而产生编码的信息报文e0，...，eU-1。对报文进行编码并应用速率匹配之后，速率自适应码字复用器将码字复用成G个符号标签的标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))，其中每个标签由m位表示，并且G是分配的用于传输的RE数量。复用器根据复用矩阵M进行操作，所述复用矩阵M指示每个编码比特应映射到G个符号标签的哪一位。为了定义复用矩阵M的结构，我们假设速率自适应码字复用器操作如下：首先，每个码字eu根据任意的用户专用置换πu进行交织。因此，获得了置换码字fu＝(eu(πu(0))，...，eu(πu(Eu-1)))。所有的置换码字根据分配du＝(du(0)＝0，...，du(m)＝Eu按行写入m×G矩阵H：编码比特f0(d0(r))至f0(d0(r+1)-1)从最左边的可用位置开始依次写入H的行r，并继续从左至右执行，直到写入所有比特(这里，r∈[0，...，m-1])。然后，编码比特f1(d1(r))至f1(d1(r+1)-1)从最左边的可用位置开始写入H的行r，并继续从左至右执行，直到写入所有比特。重复该过程，直到已写入编码比特fU-1(dU-1(r))至fU-1(dU-1(r+1)-1)并且已完全填满行r。在写入所有码字并且完全填满矩阵H之后，根据任意的行专用置换集合ωr(其中r＝0，...，m-1)对每一行进行交织。从最左边的列开始，按列读取矩阵H，每一列对应m位符号标签。分配du用来指示如何将每个码字的编码比特分配给矩阵的各行。特别地，将交织码字fu中的du(r)-du(r-1)个比特分配给H的行r。du的元素应满足下列约束条件：所描述的过程在图5中示出。因此，复用过程由码字置换集合πu，u＝0，...，U-1、分配向量集合du，u＝0，...，U-1和行置换集合ωr，r＝0，...，m-1来限定。可替代地，整个复用过程可以采用单个复用矩阵M进行指定。该矩阵的每个元素(M)i，j指示复用输入端的每个编码比特必须要映射到的标签和比特位置，其中，i，j是一对索引，其中的第一个表示用户，第二个表示将写入到比特位置j中标签i的编码比特。基于通过M所提供的信息，速率自适应码字复用器可以执行多路复用，并在单个步骤中形成符号标签。每个复用矩阵M对应选择不同的参数G，m，Eu、码字置换πu、行置换ωu和比特分配du。根据一实施例，这种矩阵的集合收集在矩阵库中，并且可供码字复用器进行发送和接收。结合图7所示流程图，根据一实施例的传输包括以下步骤：1.接收来自所有活跃接收设备的下行CQI；2.从活跃接收设备集合中选择具有不同CQI值的用户子集U；3.确定调制器所使用的扩展星座图的阶数(调制阶数)、用于传输的资源元素数量、作为每个接收设备的速率间折衷的编码速率集合；4.从可用复用矩阵的库中选择对应于上述步骤3中确定的速率、调制阶数和资源元素数量的矩阵；5.将所选复用矩阵的索引以信令方式通知给所选的U个接收设备；6.对于每个接收设备u：a.选择一个信息报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))；以及b.对每个信息报文bu进行独立编码和速率匹配，获得编码报文eu＝(eu(0)，...，eu(Eu-1))；7.将所有选择的接收设备的编码报文e0，...，eU-1复用成标签向量l＝(1(0)，...，l(G-1))，所述标签向量具有多个标签，每个标签由m位表示；8.将所述标签向量映射到从扩展星座图中得到的符号的向量，从而获得具有G个复数星座图符号的符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))；以及9.在无线通信系统下行链路上的G个时频空间RE中发送符号向量x＝(x(0)，...，x(G-1))。图6也示出了所描述的过程，其中，在U＝2个复用用户的情况下，指定传输过程中所有阶段的向量尺寸。图6中具有实线边界的矩形表示数据，而具有虚线边界和圆角的矩形表示信号处理块。紧接着图3所示的方案，下面对根据本(RA-CEMA)发送设备10一优选实施例的每个元件进行详细说明。发送设备10的“信道编码和速率匹配”块12从用户u接收信息比特报文bu＝(bu(0)，...，bu(Ku-1))，并生成编码比特的向量eu＝(eu(0)，...，eu(Eu-1))。编码速率限定为由调度器计算出的：针对不同用户的报文进行独立编码。RA-CEMA发送设备不对要使用的信道编码技术强加限制，因此，可以使用公知技术，包括但不限于卷积码、卷积码的并行或串行级联(即，turbo码和串行级联卷积码-SCCC)、低密度奇偶校验(LDPC)码或极化码(polarcode)。对于速率匹配，可以采用诸如周期删余或伪随机删余等技术，也可以采用基于循环缓冲器的速率匹配技术，循环缓冲器例如是LTE标准中定义的那些。进行编码和速率匹配之后，为每个用户获得由Eu个编码比特组成的编码报文eu＝(eu(0)，...，eu(Eu-1))。因此发送设备10的速率自适应码字复用器13的输入端可得到可用的编码比特。速率自适应码字复用器收集码字e0，...，eU-1，并产生符号标签向量l＝(l(0)，...，l(G-1))。每个标签由m＝log2|χEXP|个比特组成，其中xEXP表示扩展星座图。因此，m位标签的总数为其中，我们假设ETOＴ是m的整数倍。码字复用器13生成G个m位标签l＝(l(0)，...，l(G-1))之后，发送设备10的调制器14生成一系列从扩展星座图χEXP中得到的G个复数调制符号x＝(x(0)，...，x(G-1))。最后，复数符号向量x由发送设备10的发送设备单元15利用通信系统20中的G个RE进行发送。如上所述，根据一实施例，从发送设备10和接收设备50中可用的预设计矩阵的库16、54中选择复用矩阵。每个矩阵Mh对应例如近端用户速率和远端用户速率之间的多个可能的折衷中的一个。发送设备10将用于传输的矩阵选为上述发送设备10的调度器11计算出的速率、扩展星座图的阶数m、RE数量G的函数。根据进一步的实施例，发送设备10将所选复用矩阵的指示以信令方式通知给接收设备50。所述信令可以优选地指出以信令方式通过比如DL控制信道通知给调度用户的所选矩阵的库索引。根据又一实施例，发送设备50还用于以信令方式通知各个接收设备50其各自的接收设备索引u＝1，2，...，U。事实上，对于根据本实施例的检测和去复用，接收设备应该已知道用于DL传输中的复用矩阵M和接收设备索引，以便能够将每个接收设备的编码比特分离开来。复用矩阵具有m行和G列。每一列对应m位标签。每一行对应m位标签中的比特。复用矩阵M的特征决定本RA-CEMA系统的性能。为了解释这些特征和RA-CEMA系统性能之间的关系，参考如图3中所示的具有两个用户(两个接收设备50)的系统：近端用户，其接收设备执行SIC；和远端用户，其接收设备类似于图1所示方案不执行SIC。近端用户的SE因SIC算法得以增强。为了使SIC有效，近端和远端信号必须干扰。事实上，不存在干扰(即，远端和近端用户信号是正交的)的情况下，抗干扰是完全无效的。我们认为良好的复用方案是指那些在近端用户和远端用户之间产生尽可能多干扰的方案。这可以通过使用户之间共享的标签数量最大化来实现。作为示例，图8中的复用矩阵对应正交复用：用户u＝0的编码比特和用户u＝1的编码比特映射给不同的标签(即，不同列)，因此使用独立调制符号发送它们。这种矩阵中没有一列从两个码字中取编码比特，因此避免了干扰。在这种情况下，SIC是完全无效的。鉴于此，本发明的实施例不使用这类多路复用方案。相反，如果根据图9的复用矩阵对同样的两个码字进行映射，则用户u＝0和用户u＝1信号之间存在干扰。在这种情况下，干扰被最大化，因为所有的列都包含来自两个码字的编码比特。在这种情况下，近端接收设备的SIC性能得以改进，从而使得SE增强。作为任何调制方案的显著特征，其星座图的标签中的每个比特传达不同量的信息。作为示例，我们考虑LTE标准中定义的具有格雷二进制标记的64QAM调制。m位标签如图10所示。当在加性高斯白噪声(AWGN)信道上发送一系列64QAM符号时，六个比特中的每个传送不同量的信息，其为信噪比ES/N0的函数。图11示出了六个64QAM比特中的每个传送的信息量。信息量较高使得对防范误码的保护更好，因此我们称这些比特为受高度保护的(H)。同样地，中级保护的(M)比特呈现中级的误码保护，而信息量传送较少的比特称为受较少保护的(L)比特。AW-NOMA方案以对应于近端用户权重α的自由度为特征。优化α的值，能够灵活折衷近端用户速率和远端用户速率。RA-CEMA不具有类似的自由度。然而，假设具有不同误码保护等级的调制是可用的，可以根据不同保护等级灵活分配编码比特。性能上的结果类似于改变α的值。例如，将远端用户码字映射给受高度保护的比特使远端用户的SE较高。将较弱的比特分配给近端用户码字，使近端用户的SE较低。对所述编码比特到具有不同误码保护等级的标签比特的分配进行改变使得我们能够折衷近端用户SE和远端用户SE。在AW-NOMA中，通过改变α的值来实现相同的折衷。图3所示的示例性RA-CEMA系统包括发送设备10和两个接收设备50：近端接收设备，其具有良好的CQI(即，高SNR)；和远端接收设备，其具有较差的CQI(即，低SNR)。近端接收设备所经历的较高SNR允许在近端接收设备执行SIC，如图12所示。图12所示接收设备50的RA-CEMA检测器51计算扩展星座图的符号的软信息。这种软信息是，例如，对数似然比(LLR)其中x(k)为RA-CEMA发送设备在时间为k时发送的符号，sn∈χ为扩展星座图的符号，yN(k)为近端(N)用户在时间为k时接收的复数样本。可选地，软信息可以通过概率值的对数、似然比或概率值来表示。计算λn(k)，后，RA-CEMA检测器51将编码比特e1＝(e1(0)，...，e1(E1-1))的二进制LLR计算为并将这些LLR发送给图12所示接收设备50的“报文1”解码器52。报文1解码器应用代码约束，并计算编码比特e1的更新后的软LLRμ(1)(j)。将这些更新后的LLR发送回RA-CEMA检测器51，并用于提高发送符号的软信息λn(k)。RA-CEMA检测器51将与报文0的编码比特e0＝(e0(0)，...，e0(E0-1))相关的二进制软值计算为并将这些二进制软值发送给图12所示接收设备50的“报文0”解码器53。“报文0”解码器应用代码约束，并计算信息比特b0＝(b0(0)，...，b0(K0-1))的估计值。在远端接收设备中，RA-CEMA检测器51按照式(11)计算发送符号λn(k)上的软信息，其中用yF(k)替换yN(k)；然后，按照式(12)计算与编码比特e1＝(e1(0)，...，e1(E1-1))相关的二进制软值，其中用yF(k)替换yN(k)。最后，报文1解码器应用代码约束，并计算信息比特b1＝(b1(0)，...，b1(K1-1))的估计值。考虑如图3所示的由RA-CEMA发送设备10和两个接收设备50组成的系统以便评估本发明实施例的性能。远端用户(u＝1)具有ES，F/N0＝6dB，近端用户(u＝0)具有ES，N/N0＝12dB。根据LTE关于turbo编码的标准执行信道编码和速率匹配。每个块由G＝240个调制符号构成，其采用64QAM在多个RE中进行发送。如图13所示，复用矩阵库由九个矩阵构成，其中，假设星座图的标签按以下方式进行排序：每个矩阵的前两行对应两个受高度保护的64QAM比特；紧接着的两行对应两个受中级保护的比特，最后两行对应受较少保护的比特。为了简洁起见，在图13中，已指定复用矩阵采用相对于先前在图8和图9中所用符号来说简化的符号：此处，每个矩阵的通用元素表示分配的编码比特所属的近端用户或远端用户(u∈{N，F})。根据所选复用矩阵所表示的方案，将码字按列进行写入。将复用矩阵库16、54存储在发送设备和接收设备可能需要大量的内存。以下给出了更紧凑的表现形式，降低了所需的内存。我们引入了矩阵模板和参数资产，从而允许在有限的空间内对库进行存储。图13所示的库可以压缩成两个模板矩阵和一个参数小表。我们定义了大小为m×G的一对模板矩阵Tq，其中m＝m1+m2+…+mU，G＝max(G1，...，GU)，图14示出了这两个矩阵。每个矩阵在“近端和远端”情况下具有m＝mN+mF行和G＝max(GN，GF)列。在前G’列中，对远端和近端用户的编码比特均进行复用，而在其余列中，仅对远端用户或近端用户的编码比特进行分配。可以从其中一个模板开始采用参数：G、G’、mF、mN生成库中的每个矩阵，其中G’为设计参数，其可以通过基于计算机的仿真获得。设计参数的数值范围为1到G。表1示出了紧凑地表示图13的整个库的参数值。表1：复用矩阵库标签模板mFmNGG’M0T124240240M1T124240200M2T124240160M3T224240200M4T115240240M5T115240160M6T11524080M7T233240200M8T142240240图15示出了这种解决方案实现的频谱效率。图15中的每个点代表一对可以由两个用户同时实现的SE值。x-轴上的点(S0，0)对应于当发送报文0给用户u＝0且不发送报文给用户u＝1时可以实现的频谱效率。同样地，y-轴上的点(0，S1)对应于当发送报文1给用户u＝1且不发送报文给用户u＝0时可以实现的频谱效率。标有“正交MA”的线条连接这两个点，并且对应于使用正交MA方案(例如，时分多址接入-TDMA)可以实现的频谱效率对(s0，S1)。标有“叠加界限”的曲线对应于可以由理想传输方案实现的SE对，该理想传输方案实现SE对(s0，0)和(0，S1)。在本文的上下文中，“理想传输方案”是指使用高斯(Gaussian)信令、无限码字长度并在近端用户的接收设备中执行完美的远端用户信号消除的方案。该曲线通过以下方式获得：-计算对应于AWGN信道容量C(ρ0)＝S0的SNRρ0；-计算对应于AWGN信道容量C(ρ1)＝S1的SNRρ1；-“叠加界限”曲线上的点(x，y)获得为并且C(z)＝log2(1+z)是AWGN信道的容量，其中SNR等于z。标有“RA-CEMA”的点为采用本文中所公开的方法以及图12所示矩阵库实现的SE对。这些点对应于“正交MA”线条上方的SE对，因此它们不能采用正交MA方案来实现。根据可实现速率对，比较RA-CEMA和AW-NOMA的性能。此处，远端用户(u＝1)具有ES，F/N0＝6dB，近端用户(u＝0)具有ES，N/N0＝12dB。根据LTE关于turbo编码的标准执行信道编码和速率匹配。每个块由G＝240个调制符号构成，其在多个RE中进行发送。如果两个用户均经历了低于给定阈值：BLER≤10-1的块误码率，则认为可以实现速率对。所考虑的调制编码方案(MCS)示于表2中。这些方案是LTE标准中定义的方案的子集。对于每个MCS，通过蒙特卡洛(MonteCarlo)仿真评估BLER与ES/N0特性，并且记录实现BLER≤10-1所需的ES/N0的最小值(参见表2中的“ES/N0最小值”列)。表2：调制编码方案采用下列方法已经找到可实现的AW-NOMA速率对，如传统解决方案中提出的：1.对认为可以实现的速率集合要满足的质量约束进行限定。作为示例，我们选择BLER≤10-1。2.对于每个MCSl∈[1，...，34]，确定在单用户传输中需要满足所述质量约束的最小SNRρ(1)。3.对于每个MCSl∈[1，...，34]a.对于近端用户，设置MCS1b.设置α＝ρ(l)/(ES，N/N0)c.对于远端用户，从满足质量约束(其中，ρ(l)＜(1-α)ES，F/N0)的那些中选择最高速率的MCSd.计算BLERi.如果速率对在两个用户中均可以实现，增加1并回到步骤3.a.ii如果速率对在远端用户中可以实现，但在近端用户中无法实现，将α增加ΔαdB，并返回步骤3.d.iii.如果速率对在近端用户中可以实现，但在远端用户中无法实现，为远端用户选择具有较低速率的MCS并返回步骤3.d.iv.如果速率对在两个用户中均无法实现，为远端用户选择具有较低速率的MCS，将α增加ΔαdB并返回步骤3.d.相对于MCS集合的特性，必须仔细选择用于增加α的步长值Δα。特别地，Δα应小于两个连续MCS的BLER特性之间的dB距离。从表2中，我们可以看出最小距离为(MCS20和MCS21之间，以及MCS24和MCS25之间的)0.2dB，因此我们采用Δα＝0.1dB。关于本解决方案(RA-CEMA)，因为参数α不可用，所以不能应用所述过程。因此，为了与AW-NOMA进行比较，我们通过仿真进行以下优化：其中M；为第i个复用矩阵，而RN(分别地，RF)为近端(分别地，远端)用户的MCS速率。上述结果示于图16中。我们注意到，RA-CEMA接近AW-NOMA的相同速率，并且在某些情况下，表现出更好的性能。另外，如上所述，本发明还涉及发送设备和接收设备中的相应方法。根据本发明的任何方法可以在具有代码手段的计算机程序中实现，当所述计算机程序由处理装置运行时使处理装置执行所述方法的步骤。所述计算机程序包括在计算机程序产品的计算机可读介质中。所述计算机可读介质基本上可以包括任何存储器，比如：ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)或硬盘驱动器。此外，本领域技术人员应认识到本发明的发送设备10和接收设备50均包括执行本发明所述方法的必要通信能力，例如：以函数、装置、单元、元件等形式存在。其它这样的装置、单元、元件和函数的示例为：处理器、存储器、编码器、解码器、映射单元、乘法器、交织器、解交织器、调制器、解调器、输入端、输出端、天线、放大器、RX单元、TX单元、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器、接口、通信协议等，它们被适当地设置在一起。发送设备的示例为基站、远程射频头、中继设备、接入点或其它任何具有相应能力的网络控制节点。此外，接收设备为用于在无线通信系统中接收DL信号的任何通信设备，并且可以为，例如，LTE系统中的UE。本发明的解决方案还容易与诸如多输入多输出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)等常规解决方案的其它传输技术相组合。尤其是，本发明用户设备或接入节点设备的处理器可以包括：例如，中央处理器(CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器、或者可以解释并执行指令的其它处理逻辑中的一个或多个实例。因此，“处理器”这一表述可表示一种处理电路，其包括诸如上述中任一种、部分或所有器件等多个处理电路。处理电路还可以执行数据处理功能以便输入、输出并处理包括数据缓冲的数据以及诸如呼叫处理控制、用户接口控制等设备控制功能。最后，应理解，本发明并不限于上述实施例，而是还涉及并包含所附独立权利要求范围内的所有实施例。当前第1页1 2 3