用于降低相互干扰的传输符号安排的系统和方法与流程

本申请要求于2014年11月6日递交的发明名称为“用于降低相互干扰的传输符号安排的系统和方法(systemandmethodfortransmissionsymbolarrangementforreducingmutualinterference)”的第14/535,038号美国非临时申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引用的方式并入本文本中。

本发明大体上涉及数字通信，尤其涉及一种用于降低相互干扰的传输符号安排的系统和方法。

背景技术：

一般而言，导频信号或参考信号由演进型基站(evolvednodeb，enb)和/或用户设备(userequipment，ue)等发射设备发射，以通过协助信道估计帮助接收设备对传输进行解码。然而，如果两个或更多个发射设备在相同的网络资源上同时发射它们的导频信号，则会产生相互干扰并降低信道估计性能。因此降低了整体通信系统性能。

技术实现要素：

本发明的示例实施例提供了一种用于降低相互干扰的传输符号安排的系统和方法。

根据本发明一示例实施例，提供了一种用于操作发射设备的方法。所述方法包括：所述发射设备确定与所述发射设备关联的扩频模式；所述发射设备根据所述扩频模式将与所述发射设备关联的导频信号放置在第一传输符号的资源中。所述方法还包括：所述发射设备向接收设备发射所述第一传输符号。

根据本发明另一示例实施例，提供了一种用于操作接收设备的方法。所述方法包括：所述接收设备确定与发射设备关联的扩频模式；所述接收设备接收来自所述发射设备的第一传输符号。所述方法还包括：所述接收设备根据所述扩频模式检测所述第一传输符号的资源中的与所述发射设备关联的导频信号。

根据本发明另一示例实施例，提供了一种发射设备。所述发射设备包括：处理器和操作地耦合到所述处理器的发射器。所述处理器确定与所述发射设备关联的扩频模式，并根据所述扩频模式将与所述发射设备关联的导频信号放置在第一传输符号的资源中。所述发射器向接收设备发射所述第一传输符号。

根据本发明另一示例实施例，提供了一种接收设备。所述接收设备包括：处理器和操作地耦合到所述处理器的接收器。所述处理器确定与发射设备关联的扩频模式，并根据所述扩频模式检测第一传输符号的资源中的与所述发射设备关联的导频信号。所述接收器接收来自所述发射设备的所述第一传输符号。

实施例的一个优点是支持多个ue同时传输，而不会降低信道估计性能。

实施例是另一个优点是在增加ue同时传输的次数时，ue通常能够频繁进行发射。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：

图1示出了根据本文描述的示例实施例的一个示例通信系统；

图2示出了符合第三代合作伙伴计划(thirdgenerationpartnershipproject，3gpp)长期演进(longtermevolution，lte)的通信系统中的示例正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexed，ofdm)符号；

图3a示出了根据本文描述的示例实施例的导频信号完全占用单个时隙的示例ofdm符号；

图3b示出了根据本文描述的示例实施例的包含由多个发射设备发射的导频信号的示例时隙；

图4示出了根据本文描述的示例实施例的一种突出示例数据安排技术的序列的图；

图5a示出了根据本文描述的示例实施例的发射设备的导频信号根据与发射设备关联的扩频模式放置在子载波中的示例ofdm符号；

图5b示出了根据本文描述的示例实施例的包含多个发射设备所发射的导频信号的示例时隙，其中导频信号根据与多个发射设备关联的扩频模式放置在子载波中；

图6a示出了根据本文描述的示例实施例的具有单个分区的示例ofdm符号；

图6b示出了根据本文描述的示例实施例的具有两个分区的示例ofdm符号；

图7示出了根据本文描述的示例实施例的一种突出用于下行传输的示例数据安排技术的序列的图；

图8示出了根据本文描述的示例实施例的在接收设备接收具有根据发射设备的扩频模式安排的导频信号和/或数据的ofdm符号时发生在接收设备中的示例操作的流程图；

图9示出了根据本文描述的示例实施例的在发射设备发射具有根据发射设备的扩频模式安排的导频信号和/或数据的ofdm符号时发生在发射设备中的示例操作的流程图；

图10示出了根据本文描述的示例实施例的一种示例通信设备。

具体实施方式

以下详细论述当前示例实施例的操作及其结构。但应了解，本发明提供的许多适用发明概念可实施在多种具体环境中。所论述的具体实施例仅仅说明本发明的具体结构以及用于操作本发明的具体方式，而不应限制本发明的范围。

本发明的一项实施例涉及用于降低相互干扰的传输符号安排。例如，一种发射设备确定与该发射设备关联的扩频模式，根据扩频模式将与发射设备关联的导频信号放置在第一传输符号的资源中，向第二设备传输第一输符号。

本发明将参照具体上下文中的示例实施例进行描述，该具体上下文即使用导频信号以帮助提高信道估计性能的稀疏码多址接入(sparsecodemultipleaccess，scma)和/或低密度签名(lowdensitysignature，lds)通信系统。本发明可应用于符合标准的通信系统，以及使用scma和/或lds的不符合标准的通信系统。

图1示出了示例通信系统100。通信系统100包括服务ue110、ue112和ue114等多个ue的enb105。一般而言，去往和来自ue的通信均通过enb105。然而，在机对机(machine-to-machine，m2m)模式中，ue可以能够直接通信而无需通过enb105通信。通信系统100还可以包括中继节点(relaynode，rn)115。rn115可以使用enb105的网络资源来帮助提高覆盖范围和整体性能。如图1所示，rn115可以服务ue114来帮助提高ue114的覆盖范围。此外，enb105和rn115可以同时向ue114发射以进一步提高整体性能。

应当注意，enb通常还可以称为基站、nodeb、控制器、通信控制器等。类似地，ue通常还可以称为移动台、手机、用户、订户、终端等。

虽然应理解通信系统可以使用能够与多个rn和ue通信的多个enb，但是为了简单起见，仅示出一个enb以及多个rn和ue。

图2示出了符合第三代合作伙伴计划(thirdgenerationpartnershipproject，3gpp)长期演进(longtermevolution，lte)的通信系统中的示例正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexed，ofdm)符号200的图。ofdm符号为传输符号的示例。一般而言，ofdm符号，例如，ofdm符号200，包括多个网络资源，并且可以包括时间资源、频率资源或时频资源的组合(图2中的各个块表示正交频分多址接入(orthogonalfrequencydivisionmultipleaccess，ofdma)的时频资源，通常还称为子载波)。时间资源可以称为时隙，频率资源可以称为子载波。例如，ofdm符号200包括时隙205和时隙210以及子载波215和子载波220。个别网络资源可以称为其时间资源和频率资源的组合。例如，网络资源225可以称为时隙205的子载波215。

ofdm符号200的网络资源可以包含数据(示为标记为“d”的网络资源)、导频信号(示为标记为“p”的网络资源)、控制信号或它们的组合。在符合3gpplte的通信系统中，在时隙210等指定时隙中发射导频信号以帮助接收设备执行信道估计。多个发射设备可以在相同时隙中发射它们的导频信号。准确的信道估计对于获得良好的数据检测性能是必要的。

码分复用(codedivisionmultiplexing，cdm)在导频信号的传输中用来支持多个发射设备所进行的导频信号的传输。当发射设备的数量少时，cdm足以实现良好的信道估计性能。然而，当发射设备的数量多时，相互干扰可能成为重大问题，并且导致信道估计性能差。因此，需要一种用于降低相互干扰的传输符号安排的系统和方法。

在稀疏码多址接入(sparsecodemultipleaccess，scma)或低密度签名(lds)通信系统中，分别根据scma码字或lds扩频签名对数据进行扩频。每个scma码字或lds扩频签名包括一系列值，这些值通常表示为零和非零值。cma码字和/或lds扩频签名的零和非零模式可以统称为扩频模式。scma和lds用于复用不同的数据层。lds在时间或频率中在层特定的非零位置上重复使用同一符号。例如，在lds-ofdm中，星座点在lds块的非零频率子载波上(通过一些可能的相位旋转)重复。scma是lds的一般化，其中，多维码本用于在子载波上对数据进行扩频而不必重复符号。

scma是将数据流，例如，二进制数据流，编码为选自scma码本的多维码字的调制技术。scma将数据流直接编码为多维码字并避免正交幅度调制(quadratureamplitudemodulation，qam)比特到符号的映射，这在传统qam调制和lds扩频时可能导致编码增益。值得注意的是，scma编码技术使用多维码字而不是qam符号来传送数据流。

另外，scma编码通过使用不同码本为不同复用层提供多址接入，相反，在传统cdma编码中使用不同的扩频序列(或签名)，例如lds中的lds签名，为不同复用层提供多址接入。此外，scma编码通常使用具有稀疏码字的码本，使得接收器能够使用消息传递算法(messagepassingalgorithm，mpa)等低复杂度算法来检测来自接收器所接收的组合码字中的相应码字，从而降低接收器中的处理复杂度。

图3a示出了导频信号完全占用单个时隙的示例ofdm符号300。ofdm符号300可以是在scdma或lds通信系统中发射的ofdm符号的示例。由发射设备发射的导频信号完全占用时隙305，而由发射设备发射的数据根据扩频模式来扩频，该扩频模式为例如lds通信系统中的低密度签名或scma通信系统中的稀疏码字。图3a示出了发射设备根据扩频模式0011发射的数据。应当注意，为了保持清晰，由其它发射设备发射的数据在图3a中未示出。

图3b示出了包含由多个发射设备发射的导频信号的示例时隙350。应当注意，导频信号可以由代表符合第三代合作伙伴计划(3gpp)长期演进(lte)的发射设备的发射设备发射。由于由多个发射设备发射的频信号完全占用子载波，所以存在明显的相互干扰。如图3b所示，由ue2-6(ue2、ue3、ue4、ue5和ue6)发射的导频信号对ue1引起干扰。

由于由多个发射设备中的每一个所发射的导频信号与所有其它发射设备产生冲突并受到严重的相互干扰，所以通常不能支持大量活动的发射设备。此外，在估计对应于子载波的信道所不需要的这些子载波上支持传输功率。作为一项说明性示例，返回参考图3a，为了帮助确保良好性能，仅需要估计与标记为“d”的子载波对应的信道。然而，在lte中，导频信号在所有子载波中发射。

根据一示例实施例，有可能在存在于scma或lds通信系统中的频域里利用稀疏性。可以使用与发射设备关联的扩频模式来对发射设备所发射的数据进行扩频。

图4示出了突出示例数据安排技术的序列400的图。序列400包括第一数据流405，第一数据流405示出了通过扩频模式0011进行扩频之后的数据。应当注意，使用不同扩频模式将导致不同的序列。第二数据流410示出了在利用数据安排技术进行安排之后的数据。

根据一示例实施例，数据安排对应于与发射设备关联的扩频模式。作为一项说明性示例，考虑以下场景：一个时隙共有16个子载波，扩频模式为0011。因此，子载波的总数划分为l个子块，其中，l为扩频模式(例如，scma码字或lds扩频签名)的长度，在图4中，l＝4。使数据流包含c个扩频模式(例如，scma码字或lds扩频签名)，在图4中，c＝4。数据流的总长度为c×l个子载波。如图4所示，c×l＝16个子载波。安排后的数据中的子块的数量为l，其中，每个子块包含c个子载波。因此，有l＝4个子块，每个子块中含有c＝4个子载波。示例数据安排技术可以表示为：

第一数据流的第k个扩频模式(例如，scma码字或lds序列)的第i个元素被放置在第二数据流的第i个子块的第k个子载波中，其中，第二数据流是在应用数据安排之后的第一数据流。

作为一项说明性示例，考虑作为第一扩频模式(例如，scma码字或lds序列)的第一元素的子载波412。根据示例数据安排技术，子载波412被放置在第一子块的第一子载波(示为子载波414)中。类似地，子载波416为第一扩频模式的第二元素。根据示例数据安排技术，子载波416被放置在第二子块的第一子载波(示为子载波418)中。而且，子载波420为第一扩频模式的第三元素。子载波420被放置在第三子块的第一子载波(示为子载波422)中。第一数据流405的扩频模式的剩余子载波可以按类似方式放置。应当注意，所示的示例性数据安排技术仅用于说明目的，并且安排中可能存在各种变化。因此，该讨论不应被解释为限制各示例实施例的范围或精神。

根据一示例实施例，有可能进一步利用scma或lds通信系统中存在的频域稀疏性。可以根据与发射设备关联的扩频模式(例如，scma码本或lds扩频签名)来发射特定发射设备的导频信号。换言之，以与发射设备发射的数据相同的子载波来发射导频信号。

图5a示出了发射设备的导频信号根据与发射设备关联的扩频模式放置在子载波中的示例ofdm符号500。ofdm符号500可以是在scdma或lds通信系统中发射的ofdm符号的示例。由发射设备发射的导频信号根据与发射设备关联的扩频模式(例如，scma码本或lds扩频签名)放置在时隙的子载波中。作为一项说明性示例，ofdm符号500包括放置在时隙505的子块3和4中的导频信号，子块在对应于扩频模式0011的时隙的首位以1开始进行编号。应当注意，每个子块对应一组连续的子载波。

图5b示出了包含由多个发射设备发射的导频信号的示例时隙550，其中导频信号根据与多个发射设备关联的扩频模式放置在子载波中。由于由多个发射设备发射的导频信号根据与多个发射设备关联的扩频模式占用子载波，所以减少了相互干扰。作为一项说明性示例，考虑包括由ue1发射的导频信号的子块555。应当注意，仅子块560和565也被ue3和ue5发射的导频信号占用。因此，只有ue1、ue3和ue5在对应于子块555、560和565的子载波中受到相互干扰。根据一示例实施例，可能不需要估计与没有数据发射的子载波相对应的信道，因为对于特定的发射设备来说，导频信号仅在对应于子载波的子块上发射，这些子载波也用于发射由发射设备发射的数据。因此，可以增加导频子载波的传输功率电平。增加的传输功率电平可以产生更好的信道估计性能和整体通信性能。

当在多个频段，例如，子载波中，进行传输时，可以实现频率分集，从而提高传输分发的可靠性。频率分集通常用于抵抗衰落、干扰等。一般而言，频率分集使用较大的频率带宽范围来执行传输。

根据一项示例实施例，可以按不同的方式执行导频信号和/或数据的安排来利用频率分集。例如，将ofdm符号的可用带宽划分为多个块，并且在每个块内根据扩频模式来放置导频信号和/或数据是有可能的。

图6a示出了具有单个分区的示例ofdm符号600。如图6a所示，根据扩频模式0101发射数据和导频信号。ofdm符号600的带宽可以划分为m＝1个分区。m还可称为分集系数。一般而言，随着m的增大，频率分集也增大。由发射设备进行传输的导频信号和/或数据可以根据与发射设备关联的扩频模式放置在ofdm符号600的每个分区中。由于m＝1，因此所有扩频模式都不可能实现频率分集。

图6b示出了具有两个分区的示例ofdm符号650。如图6b所示，根据扩频模式0101发射数据和导频信号。ofdm符号650的带宽可以划分为m＝2个分区：第一分区655和第二分区660。由发射设备进行传输的导频信号和/或数据可根据与发射设备关联的扩频模式放置在ofdm符号650的每个分区中。因此，传输的导频信号和/或数据可存在于两个分区中的每一个中。可使用相同的安排技术将导频信号和/或数据放置在每个分区中，或者将不同的安排技术用于每个分区。m(分区的数量)的最优值可以针对各种情况确定并存储在发射设备和接收设备处，并且可以根据情况进行选择。尽管所述讨论示出了划分为1个或2个分区的ofdm符号的带宽，但是本文给出的示例实施例可用于任何数量的分区。因此，所述1个和2个分区的讨论不应被解释为限制本示例实施例的范围或精神。

一示例数据安排技术，如下所示：

a.将ofdm符号的带宽平均划分为m个分区；

b.在每个分区内，将分区分为l(扩频模式的长度)个子块；

c.从第一分区开始，通过以下方式将数据(或导频信号)放入每个分区：

i.使xk表示该分区的第k个扩频模式；

ii.扩频之后，xk由长度为l的向量表示；

iii.将向量中的第i(i＝[1,...,l])个元素放置到该分区的i子块的第k个子载波中；

iv.当该分区被填满时，转至下一个块并设k＝1。

数据安排技术的变化可能涉及发射设备循环通过各分区，而不是在移动到下一个分区之前完全填满每个分区。

本文所讨论的示例实施例可用在上行传输和/或下行传输中。作为一项说明性示例，考虑了ue1是扩频模式0011下的小区边缘ue的情况。图7示出了一种突出用于下行传输的示例数据安排技术的流700的图。第一序列705示出了通过扩频模式0011进行扩频之后的数据。应当注意，使用不同扩频模式将产生不同的序列。第二数据流710示出了通过数据安排技术进行安排之后的数据。

图8示出了在接收设备接收具有根据发射设备的扩频模式安排的导频信号和/或数据的ofdm符号时发生在接收设备中的示例操作800的流程图。操作800可表示在接收设备接收具有根据发射设备的扩频模式安排的导频信号和/或数据的ofdm符号时发生在上行传输中的enb或下行传输中的ue等接收设备中的操作。

操作800可开始于接收设备为发射设备n确定扩频模式sn(步骤805)。扩频模式sn可在发射设备n最初通电或者与包括接收设备的通信系统附接时被分配给该发射设备n。接收设备可以确定分区m的数量和用于分区的块配置(步骤810)。接收设备可确定分区m的数量以优化频率分集以及通信设备(发射设备和接收设备)的能力。m的值可以针对各种情况预定并存储在接收设备中。块配置可指定如何划分可用带宽以及属于每个分区的特定频率范围、子载波、子块等。

接收设备可接收ofdm符号(步骤815)。接收设备可以根据扩频模式sn和块配置来检测与发射设备关联的信息(步骤820)。例如，接收设备可确定发射设备的导频信号的位置，接收设备可在该位置处检测导频信号并使用导频信号进行信道估计。接收设备可使用信道估计来检测发射设备发射的数据。

图9示出了在发射设备发射具有根据发射设备的扩频模式安排的导频信号和/或数据的ofdm符号时发生在发射设备中的示例操作900的流程图。操作900可表示在发射设备发射具有根据发射设备的扩频模式安排的导频信号和/或数据的ofdm符号时发生在下行传输中的enb或上行传输中的ue等发射设备中的操作。

操作900可开始于发射设备为发射设备n确定扩频模式sn(步骤905)。扩频模式sn可在发射设备n最初通电或者与包括接收设备的通信系统附接时被分配给该发射设备n。发射设备可以确定分区m的数量和用于分区的块配置(步骤910)。发射设备可确定分区m的数量以优化频率分集以及通信设备(发射设备和接收设备)的能力。m的值可以针对各种情况预定并存储在发射设备中。块配置可指定如何划分可用带宽以及属于每个分区的特定频率范围、子载波、子块等。发射设备可将ofdm符号的频率范围划分为m个分区(步骤915)。

发射设备根据扩频模式sn将信息(导频信号和/或数据)放置在ofdm符号中(步骤920)。发射设备可以利用本文公开的那些数据安排技术来将信息放置在ofdm符号中。发射设备可发射ofdm符号(步骤925)。

图10示出了一种示例通信设备1000。通信设备1000可以是下行传输中的enb或上行传输中的ue等发射设备或上行传输中的enb或下行传输中的ue等接收设备的一种实施方式。通信设备1000可用于实现本文讨论的实施例中的各种实施例。如图10所示，发射器1005用于发射数据包、ofdm符号等。通信设备1000还包括接收器1010，接收器1010用于接收数据包、ofdm符号等。

模式确定单元1020用于确定用于发射设备的或发射设备的扩频模式，例如，scma码本或lds扩频签名。分区管理单元1022用于确定分区m的数量以及根据分区m的数量生成用于ofdm符号的带宽的块配置。信息放置单元1024用于根据发射设备的扩频模式和块配置将导频信号和/或数据放置在ofdm符号中。信息检测单元1026用于根据扩频设备的扩频模式以及ofdm符号的块配置检测来自发射设备的导频信号和/或数据。存储器1030用于存储扩频模式、块配置、分区m的数量等。

通信设备1000的元件可实施为特定的硬件逻辑块。在替代性实施例中，通信设备1000的元件可实施为在处理器、控制器、专用集成电路等中执行的软件。在又一替代性实施例中，通信设备1000的元件可实施为软件和/或硬件的组合。

作为一项示例，接收器1010和发射器1005可实现为特定硬件块，而模式确定单元1020、分区管理单元1022、信息放置单元1024和信息检测单元1026可以是在微处理器(例如，处理器1015)或现场可编程逻辑阵列的定制电路或定制编译逻辑阵列中执行的软件模块。模式确定单元1020、分区管理单元1022、信息放置单元1024和信息检测单元1026可以是存储在存储器1030中的模块。

虽然已详细地描述了本发明及其优点，但是应理解，可以在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种改变、替代和更改。