在无线通信系统中增加信道容量及频谱效率的方法和装置的制造方法_2

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0036] 每一个发射机222分别接收并处理各自的符号流以提供一个或多个模拟信号,并 且对该模拟信号进行适调(例如,放大、过滤和升频)以提供适于经由ΜΜ0信道传输的调 制信号。然后,发射机222a-222t的Ν τ个调制信号分别从Ν τ个天线224a-224t被发射。
[0037] 在接收系统250处,由NR个天线252a-252r接收所发射的调制信号,并且将每一个 天线252所接收的信号分别提供至各自的接收机(RCVR) 254a-254r。每一个接收机254对 各自所接收的信号进行适调(例如,过滤、放大和降频),对经适调的信号进行数字化以提 供采样,并且进一步处理该采样以提供相应的"接收到"的符号流。
[0038] 然后,RX数据处理器260根据特定的接收处理技术接收并处理由队个接收机254 所接收的N R个接收到的符号流,以提供N τ个"检测到"的符号流。然后,RX数据处理器260 对每一个所检测到的符号流进行解调,交错和解码以重获该数据流的业务数据。RX数据处 理器260的处理与发射系统210处的ΤΧ Μ頂0处理器220和发射数据处理器214执行的处 理反向。
[0039] 处理器270定期确定使用哪个预编码矩阵(在下文中讨论)。处理器270构设包 括矩阵索引部分和秩值部分的反向链路消息。
[0040] 该反向链路消息可包括与通信链路和/或所接收到的数据流相关的各种类型的 信息。然后,发射数据处理器238对该反向链路消息进行处理,由调制器280进行调制,经 由发射机254a-254r进行适调并发射回发射系统210,该发射数据处理器238从数据源236 接收多个数据流的业务数据。
[0041] 在发射系统210处,通过天线224接收来自接收系统250的调制信号,由接收机 222进行适调,由解调器240进行解调,并由RX数据处理器242进行处理以提取由接收系 统250发射的反向链路消息。然后,处理器230确定使用哪个预编码矩阵来确定波束成形 权重并处理该提取的消息。
[0042] 参看图3,该图示出根据本发明一个实施例的通信装置的可选的简要功能框图。如 图3中所示,在无线通信系统中,该通信装置300可用于识别图1中的用户设备(或接入 终端)116和122,而该无线通信系统优选为LTE系统。该通信装置300包括一输入装置 302、一输出装置304、一控制电路306、一中央处理器(CPU) 308, 一存储器310, 一程序代码 312以及一收发器314。控制电路306通过CPU 308执行存储器310中的程序代码312,从 而控制通信装置300的运作。通信装置300可接收用户从输入装置320 (例如键盘或者按 键)输入的信号,并且可通过输出装置304 (例如监控器或扬声器)输出图像或声音。收发 器314用于接收和发射无线信号,将所接收到的信号传送至控制电路306并且无线输出由 控制电路306产生的输出信号。
[0043] 图4是根据本发明一个实施例的图3中所示的程序代码312的简要框图。在这个 实施例中,程序代码312包括应用层400,层3部分402以及层2部分404,该程序代码312 与层1部分406耦接。层3部分402通常执行无线资源控制。层2部分404通常执行链路 控制。层1部分406通常执行物理连接。
[0044] 在未来移动和无线通信系统的研究中,非正交多址接入技术(Non-〇rthogonal Multiple Access)被视为非常有用的技术。与当前的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access)技术相比,NOMA技术通过复用电源域中多个用户设备的信号来提供更 大的信道容量和更高的频谱效率,如以下文献中所讨论的:"Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Future Radio Access',,"Concept and Practical Considerations of Non-orthogonal Multiple Access (NOMA) for Future Radio Access',,"System-Level Performance Evaluation of Downlink Non-orthogonal Multiple Access (NOMA)',,以及 "System-Level Performance of Downlink NOMA for Future LTE Enhancements',。
[0045] 此外,NOMA技术作为无线链路技术组成的一个部分包括在METIS项目(如METIS Public Deliverable D2. 3中所讨论的)中以实现高于单位面积移动数据量1,000倍的目 标。特别地,METIS Public Deliverable D2. 3 阐述了 :
[0046] 2. 5先进的信令概念
[0047] 在[HK12, HK13]中,对下行链路非正交多址接入技术进行了研究,其中涉及,在发 射机端电源域中多路复用多个用户(信号),而在接收机端根据串行干扰抵消(successive interference cancellation,简称SIC)进行多个用户信号的分离。
[0048] 在[SKB+13,BSK+13]中,详细阐述了作为未来多址通信方式候选技术的Ν0ΜΑ技术 的基本概念和好处。在[SBK+13,BLS+13]中,讨论和研究了 Ν0ΜΑ技术最初的系统级评价结 果,以展示其在低移动性和高移动性场景中有无 SIC误差传播时的潜在增益、对候选用户 对彻底的全搜索以及动态的发射功率分配例如分式发射功率分配(fractional transmit power allocation)〇
[0049] 非iH夺多址接入信令
[0050] 为了平衡性能增益和信令开销,还研究了与多用户功率分配和MCS选择相关的信 号方面。此处,研究了全搜索功率分配信令的减少对Ν0ΜΑ性能的影响。
[0051] 全搏索多用户功率分配(Full search multi-user power allocation)
[0052] 用户对的彻底全搜索以及发射功率分配使NOMA具有最佳性能。在全搜索功率分 配的情况下,为调度程序所涉及的所有候选用户集(user sets)考虑多个功率分配组合。对 于全搜索多用户功率分配,待搜索的功率设置(power sets)数量N成为一优化参数。大数 量的功率设置增加了 Ν0ΜΑ的性能增益,而在小数量的功率设置的情况下,我们可以减少下 行链路信令的数量。例如,无需在每个子帧中都发射SIC命令和功率分配信息,而是在相对 较长的时间间隔内进行发射。
[0053] 3GPP TS 36. 300 V12. 2. 0描述了 LTE/LTE-A中的整体架构。对于下行链路传输而 言,数据从网络传输至用户设备,3GPP TS 36. 211 V12. 2. 0的第6部分和3GPP TS 36. 212 V12. 1. 0的第5. 3部分描述了该处理结构,并且3GPP TS 36. 213 V12. 1. 0的第7部分描述 了相关程序。
[0054] Ν0ΜΑ技术被视为电源域中的多路存取技术。在下行链路(Downlink)中,网络可 在同一无线资源上同步一次发射至多个用户设备(例如成对的用户设备)。如图5(是 "Concept and Practical Considerations of Non-orthogonal Multiple Access(NOMA) for Future Radio Access" 中附图的重现,作者 Anass Benjebbour、Yuya Saito 以及 Yoshihisa Kishiyama)所示,一旦在接收时序接收无线资源上的发射(信息),用户设备1 首先解码用户设备2的信号,然后根据解码结果重新生成用户设备2的信号,然后将用户设 备2的信号从接收到的发射(信息)中消去。在消去之后,接收到的发射(信息)的剩余 部分是用户设备1的(信号),用户设备1可以解码用户设备1的信号。
[0055] 然而,如果用户设备1没有成功地解码用户设备2的信号,则无法消除由用户设备 2的信号所导致的干扰。然后,用户设备1不能成功地解码用户设备1的信号。更为重要的 是,SIC接收程序比传统方式更加复杂,因为它需要多个处理步骤:信号解码、重新生成以 及消去。这些步骤需要额外的硬件并且将增加用户设备的制造成本和功率消耗。
[0056] 因此,发明一种新的信号发射和接收方式是非常有益的,它可以实现Ν0ΜΑ的增益 而无需使用SIC接收程序。这种信号发射和接收的新方式增加了当前通信设备的信道容量 和频谱效率,并且无需额外的硬件支持。
[0057] 图6不出一例举的Ν0ΜΑ场景。基站对用户设备1和用户设备2发射一复合信号。 该复合信号是用户设备1信号和用户设备2信号的叠加,可以表达如下:
[0058] X =
[0059] 发射功率Pi是用户设备1信号的功率;发射功率?2是用户设备2信号的功率。该 复合信号总的发射功率是每一个用户设备信号的发射功率之总和,可以表达为P = PfPy
[0060] 对于数字无线通信,通常使用相移键控作为调制方式。调制映射采用二进制数字0 或者1作为输入并产生复值调制符号作为输出(在3GPP TS 36. 211V12. 2.0中有讨论)。假 定用户设备1信号和用户设备2信号都使用正交相移键控(Quadrature (Quaternary) Phase Shift Keying,简称QPSK)调制方式。该信号可以表达如下:
[0061] Xi= [cos (ω · t+ Φ π- Θ j) +sin (ω · t+ Φ Q1- θ j)]
[0062] χ2= [cos (ω · t+Φ Ι2)+sin (ω · t+Φ q2) ] 〇
[0063] 变量Φ"和Φ Ι2是同相变量。变量Φ w和Φ @是正交变量。在一技术文献中详细 描述了复值符号和比特位串之间一对一的映射关系,该技术文献例如是3GPP TS 36. 211。 当使用QPSK时,信号^和X 2都带有一对二进制位,每对二进制位具有4个可能的组合{(0, 0),(0,1),(1,0),(1,1)}〇
[0064] 变量Θ i是用户设备1信号和用户设备2信号的相位差。信号X郴X 2都是正弦 波并具有相同的频率。假设信号功率电平Pi= 1且?2= 4,复合信号可以表达如下:
[0065] X = 1 · Xi+2 · x2
[0066] x = [1 .cos (ω .t+ Φ η_ Θ 丄)+1 .sin (ω .
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