CN102017484A - 无线通信系统、发送设备、接收设备及通信方法 - Google Patents

Abstract

根据传播路径控制频谱成形中的消减率，由此改进传输特性，并以稳定的传输速率执行通信。传播路径特性由用于检测从基站设备反馈的传播路径特性的传播路径信息检测单元5检测，并由一次频谱成形单元6根据传播路径特性将用于分布能量的注水原理应用于DFT单元4所获得的发送频谱。消减信息检测单元7检测从基站设备反馈的二次频谱成形中的消减信息，以通过二次频谱成形单元8执行二次频谱成形。此时，通过二次频谱成形单元8利用消减率，适应性地控制在基站设备的调度单元26中复用的所有发送设备的消减率。

Description

无线通信系统、发送设备、接收设备及通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统、发送设备、接收设备、以及通信方法，在诸如SC-FDMA系统之类的使用扩频信号来执行通信的无线通信系统中根据传播路径控制频谱成形中的消减率。

背景技术

近年来，已经关于下一代移动通信系统进行了大量研究，并且已经提出了单频重用蜂窝系统作为提高系统频率利用率的系统，其中每个小区使用相同频带，以使得每个小区均能够使用分配至该系统的整个频带。

在下行链路(从基站设备到移动台的通信)中，OFDMA(正交频分多址)系统是最为可用的候选。OFDMA系统是一种通过使用OFDM信号将配置在时域和频域中的无线资源灵活地分配用于多个移动终端设备来执行通信的系统，OFDM信号通过根据接收状态对信息数据应用不同调制方案(例如64QAM(64元正交幅度调制)和BPSK(二进制相移键控))来执行通信。

在这种情况下，由于使用OFDM信号，PAPR(峰均功率比)可能变得非常高，并且高峰值功率在针对发送功率放大功能相对具有余量的下行链路通信中不会造成严重的问题，但是在针对发送功率放大功能不具有余量的上行链路(从移动台到基站设备)中的移动终端中将造成致命的问题。因此，在上行链路中需要一种基于PAPR较低的单载波系统的通信系统。

然而，在使用单载波系统时，不可能如同OFDMA系统中一样通过频率轴来根据接收状态来执行控制，因此，为了提高传输效率，采用SC-FDMA(单载波频分多址)系统作为被称为LTE(长期演进)的下一代蜂窝系统的上行链路的传输系统，在SC-FDMA系统中，在识别了整个系统频带的接收状态之后，通过诸如离散傅立叶变换(DFT)之类的时间频率变换将时间轴的单载波信号变换为频率信号，并将频率信号映射至频带中具有良好接收状态的一部分。

此外，在SC-FDMA系统中，为了通过离散频率来控制信号，关于针对时间频率变换而分块的信号(在本说明书下文中称为帧)，将具有比无线传播路径中的延迟波的最大延迟时间长的时间的帧的尾部的一部分波形添加到帧的头部作为CP(循环前缀)，并在接收设备中移除CP，由此使得可以循环接收帧中的传播路径的延迟波的影响。这使得可以将无线传播路径中的冲激响应呈现为等效循环卷积，并且可以独立地执行对通过DFT所获得的离散频率信号的值的信号处理。

通常，在SC-FDMA系统中需要均衡处理用于补偿无线传播路径导致的失真，但是在如上所述的能够使用CP通过离散频率进行控制的情况下，可以引用发送均衡技术，其中，在事先识别无线传播路径的冲激响应之后，将频率响应的逆特性与频率信号相乘以进行发送。在发送均衡技术中，接收信号的失真已经在接收设备中完全得到了补偿，并且向传播路径增益较低的离散频率分配大量功率，而向增益较高的离散频率分配少量功率。因此，在小尺寸终端执行发送的上行链路中，能量的传输效率降低。

作为从能量传输角度来看能够最大化接收设备中的接收能量的频谱成形技术，注水原理在信息理论领域中为人们所公知。图8示出了注水原理的概念。

首先，如图8(a)所示，如果在针对所有频率使用相同功率进行接收时获得接收信号与噪声功率比，则能够确认的是：接收信号与噪声功率比的频率越高，则能量的传输效率越高，以及频率越低，则能量的传输效率越低。

接下来，如图8(b)所示，在变换为接收噪声与信号功率比(这是接收信号与噪声功率比的倒数)之后，将与横轴平行的直线P设置为满足关于图的下列条件。位于直线P下方、并被噪声信号功率比和直线P所包围的部分(图8(b)中的斜线所指示的部分)的面积是发送功率Q。此时，由于直线与每个频率的噪声信号功率比之间的差是每个频率的发送功率Q，因而可以确定如图8(c)所示的要分配至每个频率的发送功率。由于在与发送功率相对应的水量从顶部注入图8(b)的噪声信号功率比、并将聚集的水的深度设置为发送功率Q时发送功率的分布为最优，因此这被称为注水原理。

通过应用注水原理，应用消减处理，向传播路径增益较高的频率分配较大量的能量，给增益较低的频率分配较少量的能量，而不给增益显著低的频率(图8(b)中没有被分配发送功率的部分R)分配任何功率。在这种情况下，尽管可以从能量的角度来最大化接收能量，然而传播路径的冲激响应的路径数目(抽头数目)增大，并且作为帧中的信号干扰的码间干扰突出，因而造成最大化的接收能量无法利用的问题。

为对抗该问题，在以Turbo均衡为代表的具有良好干扰防止功能的非线性迭代均衡中，在假定纠错编码的情况下，利用均衡和解码来改善可靠度，所述均衡用于通过移除传播路径造成的失真来改善发送比特的可靠度，所述解码通过纠错处理增强发送比特的可靠度，然后将改善的可靠度信息作为先验信息在均衡器与解码器之间相互发送，重复这一操作，以便针对已经通过注水原理对其应用了频谱成形的信号也实现完全的均衡。

这里，在利用Turbo均衡技术的频谱成形技术中，当迭代处理收敛时，Turbo均衡能够通过频谱成形和无线传播路径来完全防止码间干扰，并合成在时间轴上扩展的延迟波分量，由此使得可以有效地利用通过注水原理最大化的接收能量(例如，非专利文献2)。这里，迭代处理的收敛状态是指，没有中途停止通过均衡和解码对可靠度的增强，并且能够完全识别发送比特的信息的状态。

当在上行链路上通过多个发送设备使用频谱成形技术时，执行根据注水原理的频谱成形作为一次频谱成形。此时，当使用相同时间和相同频带执行发送时，一部分频谱重叠。相应地，假设将频率(频谱)中的没有通过一次频谱成形执行消减的部分用于其他发送设备中的发送，并将功率重新分布至用于发送的频率。这使得可以在不降低发送比特率的情况下对发送设备的信号进行复用(例如，非专利文献3)。

图9示出了当两个发送设备与基站通信时通过消减进行的频谱成形的概念。图9(a)和(b)分别示出了用于最大化接收能量的一次频谱成形以及用于对来自多个发送设备的信号进行复用的二次频谱成形的概念的示例。

首先，在图9(a)中，每个发送设备基于能够最大化接收能量的注水原理执行频谱成形(重叠频谱B101)。然后，在图9(b)中，通过对频谱的一部分进行消减作为二次频谱成形(经过消减的频谱C101)，可以在发送设备之间复用信号，以使其不重叠。二次频谱成形中的消减是针对从基站设备通知的频谱而执行的。基站相继从在发送设备之间重叠的离散频率之中选择交替具有最高传播路径增益的频率用于发送(以避免用户之间的频谱重叠)。在确保预定频带之后，基站通过对剩余频率进行消减来执行调度，并向每个发送设备通知调度结果。这样，在对发送设备的信号进行频率复用时，针对特定用户具有良好传播状态的频率无法用于发送，并且因此可以考虑针对最优注水原理进一步执行频谱成形，以同时实现对信号的准最优频谱成形和频谱复用。

接下来，关于在通过非线性迭代均衡对信号的分离和检测完成时的收敛状态，已知也存在非收敛情况，但是可以通过外信息转移(EXIT)分析可视地执行其行为。图10示出了分析模型的框图，图11(a)示出了收敛状态的示例，以及图11(b)示出了非收敛状态的示例。首先，在图10中，分析模型由均衡器1101和解码器1102配置，并且用作相互发送改善的可靠度的模型。此时，在均衡器1101中，均衡处理需要接收信号、传播路径特性、平均接收信号与噪声功率比、以及解码器1102所获得的可靠度。另一方面，在解码器1102中，输入均衡器1101所获得的发送比特的可靠度，并应用纠错处理，以输出改善的可靠度。

利用互信息(MI)的输入和输出特性来示意EXIT分析，以定量地表示发送比特的相互改善的可靠度。首先，以Turbo均衡处理技术相互发送的是发送比特的对数似然比(LLR)，针对发送比特为1的概率与发送比特为0的概率之比获得自然对数(底数为e(Napier常数)的对数)。这里，与根据LLR获得的发送比特相关的MI被约束于0到1，0表示完全没有获得与发送比特相关的信息，1表示完全获得与发送比特相关的信息。

这在图11(a)和(b)中示意为均衡器1101和解码器1102的输入和输出特性。在图11(a)和(b)中，横轴表示均衡器的输入MI，纵轴表示均衡器的输出MI。这也意味着，由于在Turbo均衡中均衡器的输出MI是解码器的输入MI，因而解码器的输入和输出MI特性的轴与均衡器的输入和输出MI特性的轴在同一张图中是相反的。

首先，图11(a)示意了迭代处理的收敛状态，其中L1101示出了均衡器的输入和输出特性，以及L1102示出了解码器的输入和输出特性。在图11(a)中，从原点开始，由于最初没有先验信息，因此如A1101所示地通过均衡处理获得MI。接下来，由于通过均衡处理所获得的MI是解码器的输入MI，因而如A1101所示地在水平方向上推进，以便通过纠错获得改善。类似地，当按照A1103和A1104的顺序绘制轨迹时，相应的输入和输出特性将不会交叉，因此最终在解码器的输出MI中获得1，并使得能够完全识别发送比特。另一方面，在图11(b)中，相应的输入和输出特性交叉，并在绘制轨迹时，在交叉点处没有改善。该状态被称为堆叠，其中检测误差甚至在基于Turbo原理进行重复之后也不会被消除，并且将迭代处理引入了非收敛状态。

这是由于传播路径在时刻变化。为了解决随之而来的问题，已经提出了自适应编码调制方案，其中，从导致收敛状态的调制方案和纠错编码的编码率的组合之中，自适应地选择使得能够发送最多信息比特的调制方案和编码率的组合(例如，非专利文献4)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：3GPP TR 25.814V.7.1.0，“Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio Access(UTRA)Release 7，”Sept.2006。

非专利文献2：Okada，Ibi，and Sampei，“A Proposal on SpectrumShaping exploiting Frequency Clipping for Turbo Equalization”，Technical Report of The Institute of Electronics，Information and Communication Engineers，Wireless Communication System Research Academy，RCS2006-258，March 2007。

非专利文献3：A.Okada，S.Ibi and S.Sampei，“Spectrum Shaping Technique Combined with SC/MMSE Turbo Equalizer for High Spectral Efficient Broadband Wireless Access Systems，“ICSPCS2007，Gold Coast，Australia，Dec.2007。

非专利文献4：S.IBI，T.Matsumoto，R.Thoma，S.Sampei，and N.Morinaga，“EXIT Chart-Aided Adaptive Coding for MMSE Turbo Equalization with Multilevel BICM infrequency Selective MIMO Channels”，IEEE Trans.VT，Vol.56，No.6，pp.3749-3756.Nov.2007。

发明内容

本发明所要解决的问题

然而，自适应编码调制方案是一种系统，在该系统中，传输的比特数目每一帧都发生变化，尤其是在传播路径状态较差时，能够传输的信息量减少，因而造成传输速率不稳定的问题。

此外，在对多个发送设备的信号进行复用时，执行成形，以通过消减来与频率进行复用，或者允许重叠作为用户间干扰。然而，这些处理很可能接近非收敛状态。具体而言，当允许重叠时，存在用户间干扰不完全并且来自所有发送设备的信号的检测精度恶化的问题。

本发明是考虑到上述问题而作出的，并且本发明的目的是提供无线通信系统、发送设备、接收设备、以及通信方法，根据传播路径控制频谱成形中的消减率，由此改善传输特性，并以稳定的传输速率执行通信。

解决问题的手段

作出本发明以解决上述问题，本发明是一种无线通信系统，包括：多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用至少包括消减的频谱成形，以进行发送；以及接收设备，用于接收发送信号；其中所述接收设备基于发送信号生成与所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息以及与根据传播路径特性进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备，以及发送设备基于反馈的传输路径信息和消减信息，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地控制消减率，以应用频谱成形，并执行频率复用。

此外，在本发明中，一种无线通信系统，包括：多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用至少包括消减的频谱成形，以进行发送；以及接收设备，用于接收发送信号，其特征在于：所述接收设备生成与所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息、与根据传播路径特性和接收信号的纠错编码的编码率进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息、以及与编码率相关的编码信息，以反馈至发送设备，以及发送设备基于反馈的传输路径信息、消减信息和编码信息，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地控制消减率，根据消减率来控制发送设备中的纠错编码的编码率，以应用频谱成形，并执行频率复用。

此外，本发明的无线通信系统是上述无线通信系统中的任意一种，并且其特征在于发送设备通过消减使得频谱与另一发送设备的发送信号不重叠。

此外，本发明的无线通信系统是上述无线通信系统中的任意一种，并且其特征在于发送设备通过消减使得频谱的一部分与另一发送设备的发送信号重叠。

此外，本发明的无线通信系统是上述无线通信系统中的任意一种，并且其特征在于，所述发送设备包括：一次频谱成形单元，用于基于传播路径特性信息来分布功率，以使得接收能量增大；二次频谱成形单元，用于基于所述消减信息至少应用消减，并且其特征在于，所述接收设备包括：传播路径估计单元，用于估计传播路径特性，所述传播路径特性是从发送设备到接收设备的传播路径的频率响应特性；调度单元，用于基于所述传播路径特性确定每个发送设备的消减率；频谱提取单元，用于基于频谱分配信息，从接收信号中提取发送设备的扩频信号；软消除单元，用于从频谱提取单元所提取的信号中至少消除发送信号的副本；均衡单元，用于针对来自软消除单元的输出，检测发送设备所发送的发送信号；解调单元，用于从检测到的信号中提取与编码数据相关的信息；解码单元，用于针对与所提取的编码数据相关的信息执行纠错处理，以恢复信息；软副本生成单元，用于根据与所恢复的编码数据相关的信息来生成发送信号的副本；等效传播路径特性乘法运算单元，用于甚至利用应用在发送设备中的频谱成形的效果作为传播路径特性，来生成接收信号副本；以及信息生成单元，用于生成与传播路径估计单元所估计的传播路径特性相关的传播路径信息以及与调度单元所确定的消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备。

此外，本发明的无线通信系统是上述无线通信系统中的任意一种，并且其特征在于，发送设备包括：编码单元，用于基于所述编码信息对发送信号进行编码；一次频谱成形单元，用于基于传播路径特性信息来分布功率，以使得接收能量增大；二次频谱成形单元，用于基于所述消减信息至少应用的消减，以及接收设备包括：传播路径估计单元，用于估计传播路径特性，所述传播路径特性是从发送设备到接收设备的传播路径的频率响应特性；调度单元，用于基于所述传播路径特性确定接收信号的纠错编码的编码率以及依照该编码率的每个发送设备的消减率；频谱提取单元，用于基于频谱分配信息，从接收信号中提取每个发送设备的扩频信号；软消除单元，用于从频谱提取单元所提取的信号中至少消除发送信号的副本；均衡单元，用于针对来自软消除单元的输出检测发送设备所发送的发送信号；解调单元，用于从检测到的信号中提取与编码数据相关的信息；解码单元，用于针对与所提取的编码数据相关的信息执行纠错处理，以恢复信息；软副本生成单元，用于根据与所恢复的编码数据相关的信息来生成发送信号的副本；等效传播路径特性乘法运算单元，用于甚至利用应用在发送设备中的频谱成形的效果作为传播路径特性，来生成接收信号副本；以及信息生成单元，用于生成与传播路径估计单元所估计的传播路径特性相关的传播路径信息、与调度单元所确定的编码率相关的编码信息、以及与消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备。

此外，本发明的无线通信系统是上述无线通信系统中的任意一种，并且其特征在于，所述调度单元根据依照所述编码率的解码单元的解码特性确定编码率。

此外，本发明的无线通信系统是上述无线通信系统中的任意一种，并且其特征在于，所述调度单元基于根据均衡单元的输入和输出特性的互信息所计算的EXIT图来确定消减率。

此外，本发明的无线通信系统是上述无线通信系统中的任意一种，并且其特征在于，关于至少两个发送设备与至少一个接收设备之间的均衡特性，所述均衡特性包括关于第一发送设备的第一均衡特性以及关于第二发送设备的第二均衡特性，所述调度单元利用所述第一均衡特性和第二均衡特性获得互信息的差异，当所述差异为正时增大第二发送设备的消减率或减小第一发送设备的消减率，以及当所述差异为负时减小第二发送设备的消减率或增大第一发送设备的消减率。

此外，在本发明中，多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用频谱成形，以发送至接收设备，所述多个发送设备包括：一次频谱成形单元，用于基于与从接收设备反馈的所述发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息来分布功率，以使得接收能量增大；二次频谱成形单元，用于基于与根据从接收设备反馈的传播路径特性进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息来至少应用消减，其特征在于，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地应用频谱成形，并且执行频率复用。

此外，在本发明中，多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用频谱成形以发送至接收设备，所述多个发送设备包括：一次频谱成形单元，用于基于与从接收设备反馈的所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息来分布功率，以使得接收能量增大；二次频谱成形单元，用于基于与根据从接收设备反馈的传播路径特性进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息、以及接收信号的纠错编码的编码率来至少应用消减，其特征在于，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性以及编码率适应性地控制频谱成形，并且执行频率复用。

此外，在本发明中，一种接收设备，用于从发送设备接收信号，所述发送设备配备有：一次频谱成形单元，用于分布功率，以使得接收能量增大；以及二次频谱成形单元，用于至少应用消减，所述发送设备用于将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用频谱成形以进行发送，所述接收设备包括：传播路径估计单元，用于估计传播路径特性，所述传播路径特性是从发送设备到接收设备的传播路径的频率响应特性；调度单元，用于基于所述传播路径特性确定每个发送设备的消减率；频谱提取单元，用于基于频谱分配信息，从接收信号中提取发送设备的扩频信号；软消除单元，从频谱提取单元所提取的发送信号中至少消除发送信号的副本；均衡单元，针对来自软消除单元的输出检测发送设备所发送的发送信号；解调单元，从检测到的信号中提取与编码数据相关的信息；解码单元，针对与所提取的编码数据相关的信息执行纠错处理，以恢复信息；软副本生成单元，根据与所恢复的编码数据相关的信息来生成发送信号的副本；等效传播路径特性乘法运算单元，甚至利用应用在发送设备中的频谱成形的效果作为传播路径特性，来生成接收信号副本；以及信息生成单元，生成与传播路径估计单元所估计的传播路径特性相关的传播路径信息以及与调度单元所确定的消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备。

此外，在本发明中，一种接收设备，从发送设备接收信号，所述发送设备配备有：一次频谱成形单元，用于分布功率，以使得接收能量增大；以及二次频谱成形单元，至少应用消减，所述发送设备用于将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用频谱成形以进行发送，所述接收设备包括：传播路径估计单元，用于估计传播路径特性，所述传播路径特性是从发送设备到接收设备的传播路径的频谱响应特性；调度单元，用于基于所述传播路径特性确定接收信号的纠错编码的编码率以及依照该编码率的每个发送设备的消减率；频谱提取单元，用于基于频谱分配信息，从接收信号中提取每个发送设备的扩频信号；软消除单元，用于从频谱提取单元所提取的信号中至少消除发送信号的副本；均衡单元，用于针对来自软消除单元的输出检测发送设备所发送的发送信号；解调单元，用于从检测到的信号中提取与编码数据相关的信息；解码单元，用于针对与所提取的编码数据相关的信息执行纠错处理，以恢复信息；软副本生成单元，用于根据与所恢复的编码数据相关的信息来生成发送信号的副本；等效传播路径特性乘法运算单元，用于甚至利用应用在发送设备中的频谱成形的效果作为传播路径特性，来生成发送信号副本；以及信息生成单元，用于生成与传播路径估计单元所估计的传播路径特性相关的传播路径信息、与调度单元所确定的编码率相关的编码信息、以及与消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备。

此外，本发明的接收设备是上述接收设备中的任意一种，并且其特征在于，所述调度单元基于根据传播路径特性所计算的EXIT图来确定消减率。

此外，本发明的接收设备是上述接收设备中的任意一种，并且其特征在于，所述调度单元包括：用于计算根据传播路径特性所计算的EXIT图中的初始状态下的互信息与消减率的初始值之间的差异，并判定所述差异是否为正的装置；用于在所述差异为正时增大消减率以及在所述差异为负时减小消减率的装置；用于针对所确定的下一状态下的消减率的组合设置转移前的状态下的互信息的差异以及转移后的状态下的互信息的差异，并比较两个差异的大小的装置；以及用于在转移前的状态下的互信息的差异较小时将转移前的状态设置为最优消减率，并在转移后的状态下的互信息的差异较大时以转移后的状态作为转移前的状态再次重复判定互信息的差异的处理的装置。

此外，在本发明中，一种无线通信系统中的通信方法，所述无线通信系统包括：多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用至少包括消减的频谱成形；以及接收设备，用于接收发送信号，所述方法的特征在于：接收设备基于发送信号生成与所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息以及与根据传播路径特性进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备，以及发送设备基于反馈的传输路径信息和消减信息，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地控制消减率，以应用频谱成形，并执行频率复用。

此外，在本发明中，一种无线通信系统中的通信方法，所述无线通信系统包括：多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用至少包括消减的频谱成形；以及接收设备，用于接收发送信号，所述方法的特征在于：所述接收设备生成与所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息、与根据传播路径特性和接收信号的纠错编码的编码率进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息、以及与编码率相关的编码信息，以反馈至发送设备，以及发送设备基于反馈的传输路径信息、消减信息和编码信息，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地控制消减率，根据消减率来控制发送设备中的纠错编码的编码率，以应用频谱成形，并执行频率复用。

此外，本发明的通信方法是上述通信方法中的任意一种，并且其特征在于，发送设备通过消减使得频谱不与另一发送设备的发送信号重叠。

此外，本发明的通信方法是上述通信方法中的任意一种，并且其特征在于，发送设备通过消减使得频谱的一部分与另一发送设备的发送信号重叠。

此外，本发明的通信方法是上述通信方法中的任意一种，并且其特征在于，所述消减率是基于根据传播路径特性所计算的EXIT图确定的。

此外，本发明的通信方法是上述通信方法中的任意一种，并且其特征在于，包括：对于消减率，计算通过传播路径特性所计算的EXIT图的初始状态下的互信息与消减率的初始值之间的差异，并判定所述差异是否为正的步骤；在所述差异为正时增大消减率以及在所述差异为负时减小消减率的步骤；针对所确定的下一状态下的消减率的组合设置转移前的状态下的互信息的差异以及转移后的状态下的互信息的差异，并比较两个差异的大小的步骤；以及在转移前的状态下的互信息的差异较小时将转移前的状态设置为最优消减率，以及另一方面在转移后的状态下的互信息的差异较大时，以转移后的状态作为转移前的状态，再次返回判定互信息的差异的步骤。

本发明的效果

根据本发明，根据时刻变化的传播路径而增大消减率，或者经过消减的频率分配用于发送以便由此减小消减率，因而使得可以确保迭代控制的收敛状态，并在增大能量传输量的同时以稳定的传输速率传输信息。

根据本发明，可以重叠频谱的一部分，由此不仅能够使用具有更好接收状态的频率进行传输，而且还能够通过重叠而利用少量频率资源来传输大量信息。

附图说明

图1是示出了根据本发明的发送设备的第一实施例的框图。

图2是示出了根据本发明的接收设备的第一实施例的框图。

图3示出了均衡器和解码器的输入和输出特性，其中图3(a)示出了在通过二次频谱成形以50％的比率对频谱进行消减的情况下每个发送设备的接收信号中的EXIT图的示例，以及图3(b)示出了在发送设备1的信号和发送设备2的信号的消减率改变为最优消减率的情况下的接收信号中的EXIT图的示例。

图4示出了通过使用EXIT图来设置消减率的方法的概念。

图5是处理流程图。

图6示出了在允许每个发送设备的信号重叠时的频谱成形的概念，其中图6(a)示出了一次频谱成形的概念，以及图6(b)示出了二次频谱成形的概念。

图7是示出了根据本发明的接收设备的第二实施例的框图。

图8是示出了注水原理的概念的说明视图。

图9是示出了在两个发送设备与基站设备通信时通过消减进行频谱成形的概念的说明视图。

图10是外部信息交换分析模型的框图。

图11示出了均衡器和解码器的输入和输出特性，其中图11(a)示出了在通过非线性迭代均衡分离和检测信号完成时的收敛状态的示例，以及图11(b)示出了非收敛状态的示例。

图12示出了在纠错编码为卷积编码时解码器的互信息的输入和输出特性。

图13示出了用于在第三实施例中进行优化的EXIT图的示例。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施例进行描述。

在以下实施例中，将以发送设备的数目为2进行描述。在下面示出的实施例中，除非另有说明，上行链路通信针对通常所指的从移动台到基站的通信，然而本发明的通信并不局限于此。注意，移动台表示为上面所描述的发送设备。另外，使用频域SC/MMSE(具有最小均方误差的软消除器)Turbo均衡作为具有干扰防止功能的非线性迭代均衡技术，然而，具有干扰防止功能的非线性迭代均衡的情况在本质上是相同的，因此不限于此。

[第一实施例]

作为第一实施例，将针对如下情况进行描述：适应性地控制在不允许重叠的情况下对频谱进行消减所采用的比率。发送设备(移动台设备)的示例如图1所示。该发送设备包括编码单元1、交织器2、调制单元3、DFT单元4、传播路径信息检测单元5、一次频谱成形单元6、消减信息检测单元7、二次频谱成形单元8、IDFT(离散傅立叶逆变换)单元9、导频信号生成单元10、导频信号复用单元11、CP插入单元12、无线单元13、以及发射天线14。

首先，在编码单元1中对信息比特进行纠错编码，并在交织器2中对所获得的编码比特进行重新排列。在调制单元3中对交织后的编码比特进行调制，并由DFT单元4变换为频率信号。另一方面，由用于检测与从基站设备(接收设备)反馈的传播路径特性相关的信息(传播路径信息)的传播路径信息检测单元5来检测传播路径特性，并由一次频谱成形单元6根据传播路径特性将用于分布能量的注水原理应用于DFT单元4所获得的发送频谱。

接下来，消减信息检测单元7检测二次频谱成形的消减信息，并由二次频谱成形单元8执行二次频谱成形，二次频谱成形的消减信息是基于从基站设备反馈的基站设备的调度而确定的。其后，IDFT单元9执行至时间信号的再变换。然后，由导频信号生成单元10生成用于估计传播路径特性的导频信号，以便由导频信号复用单元11将其与从IDFT单元9输出的时间信号复用。其后，CP插入单元12将CP添加到复用后的发送信号，以便由无线单元13上变换至射频，并由发射天线14进行发射。每个发送设备以相同方式执行操作。注意，这里针对一次频谱成形单元6中的注水原理的情况进行了说明，然而，接收能量增大的成形也是本质相同的技术，因此不局限于注水原理。

图2示出了接收设备的示例。接收设备包括接收天线21、无线单元22、CP移除单元23、导频分离单元24、第一传播路径估计单元25-1、第二传播路径估计单元25-2、调度单元26、传播路径信息生成单元/消减信息生成单元27、缓冲器28、第一DFT单元29、频谱提取单元30、软消除单元31-1和31-2、均衡单元32-1和32-2、IDFT单元33-1和33-2、解调单元34-1和34-2、解交织器35-1和35-2、解码单元36-1和36-2、交织器37-1和37-2、软副本生成单元38-1和38-2、第二DFT单元39-1和39-2、等效传播路径乘法运算单元40-1和40-2、以及判定单元41-1和41-2。这里，框50-1是用于只检测来自第一发送设备的信号的框，以及框50-2是用于只检测来自第二发送设备的信号的框。

在接收设备中，接收天线21同时接收从两个发送设备发送的接收信号，以便在无线单元22中从射频下变换至基带。接下来，在CP移除单元23中移除CP，以将其输入到导频分离单元24内。在导频分离单元24中，将来自每个发送设备的导频信号和数据信号与接收到的信号分离，并在第一传播路径估计单元25-1和第二传播路径估计单元25-2中利用分离出的导频信号来估计从各个发送设备到接收设备的传播路径的频率响应。在调度单元26中，基于传播路径估计单元25-1和25-2的估计值确定每个发送设备中的注水原理和消减率，在传播路径信息生成部分/消减信息生成部分27中生成与传播路径特性相关的信息以及与消减率相关的信息，并将其变换为用于反馈给每个发送设备的信号，以发送到发送设备。与此同时，与传播路径特性相关的信息以及与消减率相关的信息保存在缓冲器28中，以便在检测下一帧的信号时使用。

这里，将针对基于注水原理的功率分布和消减方法进行描述。第u个发送设备中要分配至第k个离散频率的发送功率由公式(1)表示。

[公式1]

$m_u\left(k\right)={(\mathrm{\ξ}-\frac{N_0}{{\mathrm{\Ξ}}_u\left(k\right){\mathrm{\Ξ}}_u^{*}})}^{+}...\left(1\right)$

其中，m_u(k)是分配至第k个离散频率的实际数目的发送功率，N₀是噪声功率密度，Ξ_u(k)是第k个离散频率中的传播路径的复数增益，以及是Ξ_u(k)的复共轭。另外，ξ是所有离散频率的公共值。该公共值用于根据总发送功率而确定的传输。(x)⁺是消减算子，由此在x小于0时输出0，而在x等于或大于0时输出x。注意，这里基于注水原理进行描述，然而，为了增大接收能量而给具有良好接收状态的频谱分配大量功率的任意处理在本质上是相同的，一次频谱控制由此并不局限于注水原理。

对于按照这种方式获得的每个频率的发送功率，在二次频谱成形单元中进一步应用了另外的消减，以免在各个发送设备之间发生重叠。这里，备选地根据重叠的离散频率的传播路径的最小增益来执行消减。执行接收处理，其中，该频谱成形处理所应用的针对频率信号的增益被视为基站设备中的传播路径的增益。与此同时，对于经过消减的离散频率的信号，传播路径的增益被视为0。

另一方面，在第一DFT单元29中，将在导频分离单元24中分离的数据信号变换为频率信号，并在频谱提取单元30中通过使用与保存在缓冲器28中的前一帧中与消减率相关的信息来分离来自每个发送设备的信号。将被分离的来自各个发送设备的信号分别输入至软消除单元31-1和31-2，并消除从稍后要描述的等效传播路径乘法运算单元40-1和40-2输出的接收信号副本。然而，第一次不获得接收信号副本，因此没有什么可消除的。

接下来，在均衡单元32-1和32-2中对从软消除单元31-1和31-2输出的每个信号应用频域的均衡，并输出均衡后的接收信号。然后，在IDFT单元33-1和33-2中，将均衡后的每个信号变换至时域，并将其输入到解调单元34-1和34-2内，并分解为编码比特的LLR。解交织器35-1和35-2将所获得的编码比特的LLR的排列恢复为原始排列，以便由解码单元36-1和36-2对其应用纠错处理，并输出可靠度较高的LLR。输出的LLR由交织器37-1和37-2进行重排列，并且由软副本生成单元38-1和38-2生成幅度与可靠度成比例的发送信号的副本。这里，调制方案为正交相移键控(QPSK)，并且当构成QPSK符号的编码比特的第1比特和第2比特的LLR分别为λ₁和λ₂时，软副本S_soft由公式(2)表示。

[公式2]

$S_{\mathrm{soft}}=\frac{1}{\sqrt{2}}\tanh \left(\frac{{\mathrm{\λ}}_1}{2}\right)+j\frac{1}{\sqrt{2}}\tanh \left(\frac{{\mathrm{\λ}}_2}{2}\right)...\left(2\right)$

其中，j是满足j²＝-1的虚数单位。

接下来，由于必须对均衡后的接收信号进行计算，将按照公式(2)的方式所获得的软副本输入至均衡单元32-1和32-2，而且还分别输入到第二DFT单元39-1和39-2内，以进行软消除。然后，等效传播路径乘法运算单元40-1和40-2将甚至包括频谱成形的发送信号的增益定义为等效传播路径，并对该增益进行乘法运算，以生成接收信号副本。例如，在发送设备1的情况下，也将发送设备侧的频谱成形的增益视为传播路径的等效传播路径的增益由公式(3)表示。

[公式3]

${\mathrm{\η}}_1=\left(k\right)=\sqrt{m_1\left(k\right)}{\mathrm{\Ξ}}_1\left(k\right)...\left(3\right)$

在公式(3)中，η₁(k)是第k个离散频率中的等效传播路径增益，表示为复数，m₁(k)是通过公式(1)计算的第k个离散频率中的频谱成形增益，以及Ξ₁(k)是第k个离散频率中的复数的传播路径增益。

在等效传播路径乘法运算单元40-1和40-2中，将公式(3)所表示的等效传播路径增益与频率轴的发送信号副本相乘，以再次输入至软消除单元31-1和31-2，并重复进行。将该处理重复预定次数，或者直到找不到误差为止，并且由判定单元41-1和41-2来最终执行对信息比特的判定。按照这种方式，关于甚至包括频谱成形所生成的码间干扰的传播路径的码间干扰进行抑制，以使得能够以较高能量检测信息比特，并且还能够再生消减所丢失的频谱。

这里，将针对上述调度单元26中的二次频谱成形的方法进行描述。在调度单元26中，改变在应用一次频谱成形时重叠的频谱，以便使用任何其他发送设备不用的频率，然而，在这种情况下，时刻变换的传播路径针对每个发送设备都是独立的，因此使得消减率可适配每个发送设备，以保持所有发送设备的收敛状态，而不是对每个发送设备的信号均等消减是很重要的。使用EXIT图作为实现这一目的的方法。

图3示出了在发送终端数目为2的情况下均等消减的示例。图3(a)示出了关于每个发送设备的接收信号的EXIT图的示例，其中通过二次频谱成形以50％的比率对频谱进行消减，甚至包括通过表明为现有技术的一次频谱成形(注水原理)进行的消减。L31示出了用于检测发送设备1的信号的均衡单元32-1的MI的输入和输出特性，L32示出了用于检测发送设备2的信号的均衡单元32-2的MI的输入和输出特性，以及L33示出了解码单元36-1和36-2中的MI的输入和输出特性。该图表明，由于在不考虑从发送设备2到基站设备的传播路径的较差状态的情况下应用消减，因此L32处于非收敛状态。由此可见，L31相对于解码单元36-1和36-2的特性具有一定的距离，并且具有支持针对纠错编码的传输速率的传播路径的冗余容量。

图3(b)示出了发送设备1的信号和发送设备2的信号的消减率改变从而获得最优消减率的情况。L34示出了用于检测发送设备1的信号的均衡单元32-1的MI的输入和输出特性，L35示出了用于检测发送设备2的信号的均衡单元32-2的MI的输入和输出特性，以及L36示出了解码单元36-1和36-2中的MI的输入和输出特性，L36与L33相同。在这种情况下，消减不充分地应用于发送设备2，以减小执行消减的比率。另一方面，来自发送设备1的信号是充足的，因此消减率增大至大于50％。按照这种方式，每个发送设备中的均衡单元的MI的输入和输出特性的差异减小，并且进行控制以便容易地保持收敛状态。

接下来，将针对在调度单元26中设置消减率的方法进行描述。图4示出了通过使用EXIT图来设置消减率的方法的概念。首先，假设两个初始状态的消减率均为50％(状态s)。L41示出了用于检测发送设备1在初始状态s下的信号的均衡器32-1的MI的输入和输出特性，L42示出了用于检测发送设备2的信号的均衡器32-2的MI的输入和输出特性，以及L43示出了解码器36-1和36-2的MI的输入和输出特性，分别与L31、L32和L33相同。此时，计算起始点(横轴为0时输出MI)和结束点(横轴为1时输出MI)，并且最小差ΔI_start和ΔI_end被视为最优。首先，用于检测发送设备1和2在初始状态σ下的每个信号的均衡单元输出MI为I¹ _start(s)和I² _start(s)，结束点为I¹ _end(s)和I² _end(s)。发送设备1的起始点和结束点中的均衡器输出的接收信号与噪声功率比由下列公式表示。

[公式4]

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{start}}^1={\mathrm{\γ}}_{\mathrm{start}}^1...\left(4\right)$

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{end}}^1=\frac{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{end}}^1}{1+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{end}}^1}...\left(5\right)$

在公式(4)和(5)中，

和在发送设备1中是的实数，分别由下列公式表示。

[公式5]

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{start}}^1=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\left(\frac{{\left|{\mathrm{\η}}_1\left(k\right)\right|}^2}{{\left|{\mathrm{\η}}_1\left(k\right)\right|}^2+N_0}\right)...\left(6\right)$

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{end}}^1=\frac{1}{N_{0}K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\mathrm{\η}}_1\left(k\right)\right|}^2...\left(7\right)$

通过使用按照公式(4)和(5)的方式所计算的接收信号与噪声功率比，在QPSK的情况下，起始点和结束点的输出MI由下列公式表示。

[公式(6)]

$I_{\mathrm{start}}^1={(1-2^{-H_1{\left(4{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{start}}^1\right)}^{H_2}})}^{H_3}...\left(8\right)$

$I_{\mathrm{end}}^1={(1-2^{-H_1{\left(4{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{end}}^1\right)}^{H_2}})}^{H_3}...\left(9\right)$

其中，H₁、H₂和H₃分别为H₁＝0.3073、H₂＝0.8935和H₃＝1.1064。此外，公式(8)和公式(9)可适用于BPSK或QPSK的情况，并且在其他多值调制方案中，4SNR¹ _start和4SNR¹ _end的恒定倍数4根据调制方案而不同。例如，在使用构成为多层QPSK的ML-BLCM(多等级比特交织编码调制)16QAM的情况下，公式(8)和公式(9)在层1为3.2以及在层2为0.8。

利用公式(8)和公式(9)，针对每个发送设备计算起始点和结束点的MI。接下来，通过公式(10)和公式(11)定义初始状态s下的ΔI_start和ΔI_end。

[公式7]

$\mathrm{\Δ}{I}_{\mathrm{start}}\left(s\right)I_{\mathrm{start}}^1\left(s\right)-I_{\mathrm{start}}^2\left(s\right)...\left(10\right)$

$\mathrm{\Δ}{I}_{\mathrm{end}}\left(s\right)I_{\mathrm{end}}^1\left(s\right)-I_{\mathrm{end}}^2\left(s\right)...\left(11\right)$

使用按照这种方式所计算的差，考虑公式(12)所表示的指示符。

[公式8]

ΔI(s)＝|ΔI_start(s)|+|ΔI_end(s)|...(12)

公式(12)示出了初始状态s下的由公式(10)和公式(11)所表示的用于检测发送设备1的信号的均衡单元输出与用于检测发送设备2的信号的均衡单元输出之间的差之和。这表明，当该值为正时，用于检测发送设备1的信号的均衡单元32-1的特性以较高比率位于图4的上部，以及当该值为负时，用于检测发送设备2的信号的均衡单元32-2的特性以较高比率位于图4的上部。因此，当该值为正时，发送设备1的信号的消减率增大，而发送设备2的信号的消减率减小。另一方面，在负数的情况下执行相反操作。

这里，例如当计算改变比率时的起始点和结束点时，存储一次频谱成形时的进行暂时消减的频谱成形，并计算起始点和结束点。例如，当发送设备的两个信号的50％经受消减时，重叠频谱之中的较差接收状态下的频谱按顺序交替经受消减。此外，当各个发送终端的信号的消减率不同时，例如为60％和40％，则对至多40％进行交替消减，并且必须对60％进行消减的发送设备针对所有剩余的重叠频谱经受消减。注意，当两个发送设备在一次频谱成形中执行相同频率的消减时，在某些情况下可能导致严格设置的消减率，然而，由于假定不允许重叠，因而这是可接受的。

重复公式(4)后的上述处理，并在与先前消减率的ΔI相比ΔI增幅最大时，先前消减率作为最优消减率。这里，消减率的增大和减小可能针对每个离散频率而改变，然而，DFT点的数目增大的情况较为复杂，因而预先将比率的组合(诸如表1)设置为LUT(查找表)，并且可以根据公式(12)中的值来执行转移。

[表1]

例如，在使用表1时，在ΔI为正的情况下，沿+(加)方向进行一次转移，而在ΔI为负的情况下，沿-(减)方向进行一次转移。重复这一过程，并在转移后的ΔI(s+n)增大至大于前一状态下的ΔI(s+p)时，前一状态s+p下的消减率为最优。按照这种方式，进行控制，以使得用于检测每个发送设备的信号的均衡单元的MI的输入和输出特性的差异根据时刻变化的传播路径的变动而变为最小，从而处于容易保持为能够稳定传输数据的收敛状态。

图5示出了调度单元26的上述处理的流程图。首先，在步骤S 1计算初始状态s下的互信息的差异ΔI(s)，以便在步骤S2判定该差异否为正。当ΔI(s)为正时，在步骤S3，沿表1中的+(加)方向进行一次转移，而在ΔI(s)为负的情况下，在步骤S4，沿-(减)方向进行转移。在步骤S5，针对按照这种方式所确定的下一状态下的消减率的组合，设置转移前的状态s+p下的ΔI(s+p)以及转移后的状态s+n下的ΔI(s+n)，并在步骤S6对其大小进行比较。当转移前的状态下的ΔI(s+p)较小时，由于可以认为该差异变大，因此将转移前的状态的状态ΔI(s+p)设置为消减率。另一方面，当ΔI(s+p)较大时，由于仍然可能使得均衡器的MI的输入和输出特性的差异变得更小，用s+n代替s，以返回至步骤S2，并重复步骤S2。

按照这种方式，进行控制，以便针对时刻变化的传播路径而适应性地保持收敛状态，从而能够实现稳定的传输速率。

[第二实施例]

在第一实施例中，已经对使得来自所有发送设备的信号在频率轴上正交而没有重叠的情况进行了说明。然而，由于接收设备(基站设备)具有干扰防止功能，因而即便在产生重叠时，对于重叠的频谱，甚至可以将来自其他发送设备的信号输入到消除器中，在消除器中检测每个发送设备的信号中的码间干扰分量，并且在一同消除时，信号能够被完全分离。

图6示出了当允许每个发送设备的信号重叠时的一次频谱成形和二次频谱成形的概念。图6(a)示出了一次频谱成形的概念(重叠频谱B1)，并且控制基于与第一实施例相同的注水原理，因此省略对其的说明。图6(b)示出了二次频谱成形的概念，并且由于允许重叠(重叠频谱B2)，因而从较差状态下的传播路径开始按顺序地以特定比率执行消减(频谱C1经过消减)。因此，如图所示剩余频谱重叠的一部分，然而，由于接收设备(基站设备)可以解调来自两个发送设备的信号，因而在干扰防止的情况下不仅一同抑制码间干扰而且还抑制发送设备之间的信号干扰时，信号能够被完全分离，从而使得利用这个方案可以以最大限度获得最终传输特性。

图7示出了接收设备(基站设备)的示例。该接收设备包括接收天线101、无线单元102、CP移除单元103、导频分离104、第一传播路径估计单元105-1、第二传播路径估计单元105-2、调度单元106、传播路径信息生成单元/消减信息生成单元107、缓冲器108、第一DFT单元109、频谱提取单元110、软消除单元111-1和111-2、均衡单元112-1和112-2、IDFT单元113-1和113-2、解调单元114-1和114-2、解交织器115-1和115-2、解码单元116-1和116-2、交织器117-1和117-2、软副本生成单元118-1和118-2、第二DFT单元119-1和119-2、等效传播路径乘法运算单元120-1和120-2、干扰提取单元121-1和121-2、以及判定单元122-1和122-2。接收天线101、无线单元102、CP移除单元103、导频分离104、第一传播路径估计单元105-1、第二传播路径估计单元105-2、调度单元106、传播路径信息生成单元/消减信息生成单元107、缓冲器108、第一DFT单元109、频谱提取单元110、软消除单元111-1和111-2、均衡单元112-1和112-2、IDFT单元113-1和113-2、解调单元114-1和114-2、解交织器115-1和115-2、解码单元116-1和116-2、交织器117-1和117-2、软副本生成单元118-1和118-2、第二DFT单元119-1和119-2、等效传播路径乘法运算单元120-1和120-2、以及判定单元122-1和122-2与第一实施例的图2中具有相同名称的那些框具有相同功能，因而省略对其的描述。此外，框150-1是用于只检测来自第一发送设备的信号的框，以及框150-2是用于只检测来自第二发送设备的信号的框。在干扰提取单元121-1和121-2中，如上所述，仅从来自其他发送设备的信号中提取重叠干扰，该重叠干扰由软消除单元111-1和111-2分别消除。

在调度单元106中，根据如图6所示的一次频谱成形和二次频谱成形中的传播路径的变动，确定用于对传播路径增益较低的频谱进行消减的比率。注意，该消减比率的确定方法与第一实施例的相同。然而，由于在这种情况下剩余了来自其他发送设备的信号作为干扰，因而表示发送设备1中的起始点的接收信号与噪声功率比的公式(6)如同下列公式(13)。

[公式9]

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{start}}^1=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\left|{\mathrm{\η}}_1\left(k\right)\right|}^2}{{\left|{\mathrm{\η}}_1\left(k\right)\right|}^2+\underset{u=2}{\overset{U}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{{\mathrm{\η}}^{\′}}_u\left(k\right)\right|}^2+N_0}...\left(13\right)$

其中，u表示发送设备的索引，U表示同时复用的全部发送设备的数目。使用该值，通过公式(4)来计算接收信号与噪声功率之比。此外，η′_u(k)是甚至包括第u个发送设备的信号的频谱成形的效果的等效传播路径增益中的仅提取与来自发送设备1的信号重叠的频率的等效传播路径增益。

按照这种方式，通过允许和复用(甚至重叠)，不仅可以容易地执行调度，而且能够以较小的频谱数目容纳较大数目的发送设备，并且由于允许重叠而使得其他发送设备也能够被复用，从而使得空闲频谱可用。

[第三实施例]

作为第三实施例，目前为止的实施例示出了所有发送设备的编码率相同的情况，然而，在本实施例中，每个发送设备应用的纠错编码的编码率也能够一同控制。在纠错编码为卷积编码时编码率为1/8、1/7、1/6、1/5、1/4、1/3、1/2、2/3、3/4、4/5、5/6、6/7和7/8的情况下，解码器的互信息的输入和输出特性如图12所示。在该图中，201表示编码率为1/8的解码器特性，类似地，202至212分别表示按照上述顺序的编码率的解码器特性。此外，以与图11相同的方式，纵轴示出了解码器输入互信息，以及横轴示出了解码器输出互信息，由于输入和输出特性都唯一地由编码结构确定，因此不需要针对每个传输机会计算输入和输出特性，并且允许存储在存储器等中。按照这种方式，编码率越低，则冗余比特越多，并且纠错增强，从而使得得到相同输出互信息所需要的输入互信息减少。这样的话，一同优化消减和编码率，从而这些特性针对每一个编码率都不同。

图13示出了用于在本实施例中进行优化的EXIT图的示例。第一实施例或第二实施例中优化的发送设备的起始点为I¹ _start(s’)和I² _start(s’)，结束点为I¹ _end(S’)和I² _end(S’)。这里，发送设备的数目为2，然而，具有3个或更多的情况也是可适用的。在图13中，301表示均衡单元的互信息的输入和输出特性，以直线连接发送设备1中优化的起始点和结束点的值，302表示均衡单元的互信息的输入和输出特性，以直线连接发送设备2中优化的起始点和结束点的值。选择图13所示的301和302不交叉的编码率，以使得Turbo均衡能够适当地收敛。尽管未示出，接收设备执行用于通过图2中的调度单元26和图7中的调度单元106确定消减率和编码率的处理，并且通过传播路径信息生成单元/消减信息生成单元27和107将与所确定的编码率相关的编码信息连同成形信息(传播路径信息，消减信息)一起发送至发送设备。图1中的发送设备接收从接收设备反馈的编码信息，以便由未示出的编码信息检测单元检测，由编码单元1以编码信息中的编码率来编码。

注意，这里使用卷积编码，但是例如也可以使用诸如Turbo编码、低密度奇偶校验(LDPC)等之类的纠错编码。此外，作为用于设置在每个发送设备中计算的均衡单元的互信息的输入和输出特性以及解码单元的输入和输出特性以使之不交叉的方法，提供预定阈值，并且在均衡单元的输入和输出特性变得与解码单元的输入和输出特性最为接近的点处，可以选择比其宽度更大且最接近均衡单元的输入和输出特性的编码率。

这些实施例应用于两个发送设备同时通信的情况，然而，三个发送设备或更多的情况也是可适用的。

此外，这些实施例是采用单载波传输方法描述的，然而，当可传输频带比信号带宽要宽时，将每个离散频谱分配至具有良好接收状态的频率，并且当从信号被分配至的频率中提取传播路径的频率特性以重构频率特性时，恢复为接收侧的原始排列的动态频谱控制恢复为单载波方法，因而这也是可适用的。

此外，单载波传输也可以被认为是应用了扩频的多载波方法，并且由此也可适用于MC-CDM(多载波码分复用)，MC-CDM是使用扩频码代替DFT的多载波方法。

[附图标记说明]

1编码单元

2交织器

3调制单元

4DFT单元

5传播路径信息检测单元

6一次频谱成形单元

7消减信息检测单元

8二次频谱成形单元

9IDFT单元

10导频信号生成单元

11导频信号复用单元

12CP插入单元

13无线单元

14发射天线

21接收天线

22无线单元

23CP移除单元

24导频分离单元

25-1第一传播路径估计单元

25-2第二传播路径估计单元

26调度单元

27传播路径信息生成单元/消减信息生成单元

28缓冲器

29第一DFT单元

30频谱提取单元

31-1、31-2软消除单元

32-1、32-2均衡单元

33-1、33-2IDFT单元

34-1、34-2解调单元

35-1、35-2解交织器

36-1、36-2解码单元

37-1、37-2交织器

38-1、38-2软副本生成单元

39-1、39-2第DFT单元

40-1、40-2等效传播路径乘法运算单元

41-1、41-2判定单元

101接收天线

102无线单元

103CP移除单元

104导频分离单元

105传播路径估计单元

105-1第一传播路径估计单元

105-2第二传播路径估计单元

106调度单元

107传播路径信息生成单元/消减信息生成单元

108缓冲器

109第一DFT单元

110频谱提取单元

111-1、111-2软消除单元

112-1、112-2均衡单元

113-1、113-2IDFT单元

114-1、114-2解调单元

115-1、115-2解交织器

116-1、116-2解码单元

117-1、117-2交织器

118-1、118-2软副本生成单元

119-1、119-2第DFT单元

120-1、120-2等效传播路径乘法运算单元

121-1、121-2干扰提取单元

122-1、122-2判定单元

Claims (21)

1.一种无线通信系统，包括：

多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用至少包括消减的频谱成形，以进行发送；以及

接收设备，用于接收发送信号；其中

所述接收设备基于发送信号生成与所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息以及与根据传播路径特性进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备，以及

发送设备基于反馈的传输路径信息和消减信息，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地控制消减率，以应用频谱成形，并执行频率复用。

2.一种无线通信系统，包括：

多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用至少包括消减的频谱成形，以进行发送；以及

接收设备，用于接收发送信号；其中

所述接收设备生成与所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息、与根据传播路径特性和接收信号的纠错编码的编码率进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息、以及与编码率相关的编码信息，以反馈至发送设备，以及

发送设备基于反馈的传输路径信息、消减信息和编码信息，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地控制消减率，根据消减率来控制发送设备中的纠错编码的编码率，以应用频谱成形，并执行频率复用。

3.根据权利要求1或2所述的无线通信系统，其中，发送设备通过消减使得频谱与另一发送设备的发送信号不重叠。

4.根据权利要求1或2所述的无线通信系统，其中，发送设备通过消减使得频谱的一部分与另一发送设备的发送信号重叠。

5.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，

所述发送设备包括：

一次频谱成形单元，用于基于传播路径特性信息来分布功率，以使得接收能量增大；

二次频谱成形单元，用于基于所述消减信息至少应用消减，以及其中

所述接收设备包括：

传播路径估计单元，用于估计传播路径特性，所述传播路径特性是从发送设备到接收设备的传播路径的频率响应特性；

调度单元，用于基于所述传播路径特性确定每个发送设备的消减率；

频谱提取单元，用于基于频谱分配信息，从接收信号中提取每个发送设备的扩频信号；

软消除单元，用于从频谱提取单元所提取的信号中至少消除发送信号的副本；

均衡单元，用于针对来自软消除单元的输出，检测发送设备所发送的发送信号；

解调单元，用于从检测到的信号中提取与编码数据相关的信息；

解码单元，用于针对与所提取的编码数据相关的信息执行纠错处理，以恢复信息；

软副本生成单元，用于根据与所恢复的编码数据相关的信息来生成发送信号的副本；

等效传播路径特性乘法运算单元，用于甚至利用应用在发送设备中的频谱成形的效果作为传播路径特性来生成接收信号副本；以及

信息生成单元，用于生成与传播路径估计单元所估计的传播路径特性相关的传播路径信息以及与调度单元所确定的消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备。

6.根据权利要求2所述的无线通信系统，其中，

发送设备包括：

编码单元，用于基于所述编码信息对发送信号进行编码；

一次频谱成形单元，用于基于传播路径特性信息来分布功率，以使得接收能量增大；

二次频谱成形单元，用于基于所述消减信息至少应用消减，以及

接收设备包括：

传播路径估计单元，用于估计传播路径特性，所述传播路径特性是从发送设备到接收设备的传播路径的频率响应特性；

调度单元，用于基于所述传播路径特性确定接收信号的纠错编码的编码率以及依照该编码率的每个发送设备的消减率；

频谱提取单元，用于基于频谱分配信息，从接收信号中提取每个发送设备的扩频信号；

软消除单元，用于从频谱提取单元所提取的信号中至少消除发送信号的副本；

均衡单元，用于针对来自软消除单元的输出检测发送设备所发送的发送信号；

解调单元，用于从检测到的信号中提取与编码数据相关的信息；

解码单元，用于针对与所提取的编码数据相关的信息执行纠错处理，以恢复信息；

软副本生成单元，用于根据与所恢复的编码数据相关的信息来生成发送信号的副本；

等效传播路径特性乘法运算单元，用于甚至利用应用在发送设备中的频谱成形的效果作为传播路径特性，来生成接收信号副本；以及

信息生成单元，用于生成与传播路径估计单元所估计的传播路径特性相关的传播路径信息、与调度单元所确定的编码率相关的编码信息、以及与消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备。

7.根据权利要求6所述的无线通信系统，其中，所述调度单元根据依照所述编码率的解码单元的解码特性确定编码率。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的无线通信系统，其中，所述调度单元基于根据均衡单元的输入和输出特性的互信息所计算的EXIT图来确定消减率。

9.根据权利要求8所述的无线通信系统，其中，

关于至少两个发送设备与至少一个接收设备之间的均衡特性，所述均衡特性包括关于第一发送设备的第一均衡特性以及关于第二发送设备的第二均衡特性，所述调度单元利用所述第一均衡特性和第二均衡特性获得互信息的差异，当所述差异为正时增大第二发送设备的消减率或减小第一发送设备的消减率，以及当所述差异为负时减小第二发送设备的消减率或增大第一发送设备的消减率。

10.多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用频谱成形，以发送至接收设备，所述多个发送设备包括：

一次频谱成形单元，用于基于与从接收设备反馈的所述发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息来分布功率，以使得接收能量增大；

二次频谱成形单元，用于基于与根据从接收设备反馈的传播路径特性进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息来至少应用消减，其中

根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地应用频谱成形，并且执行频率复用。

11.多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用频谱成形以发送至接收设备，所述多个发送设备包括：

一次频谱成形单元，用于基于与从接收设备反馈的所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息来分布功率，以使得接收能量增大；

二次频谱成形单元，用于基于与根据从接收设备反馈的传播路径特性进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息、以及接收信号的纠错编码的编码率来至少应用消减，其中

根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性以及编码率适应性地控制频谱成形，并且执行频率复用。

12.一种接收设备，用于从发送设备接收信号，所述发送设备配备有：一次频谱成形单元，用于分布功率，以使得接收能量增大；以及二次频谱成形单元，用于至少应用消减，所述发送设备用于将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用频谱成形以进行发送，所述接收设备包括：

传播路径估计单元，用于估计传播路径特性，所述传播路径特性是从发送设备到接收设备的传播路径的频率响应特性；

调度单元，用于基于所述传播路径特性确定每个发送设备的消减率；

频谱提取单元，用于基于频谱分配信息，从接收信号中提取发送设备的扩频信号；

软消除单元，从频谱提取单元所提取的发送信号中至少消除发送信号的副本；

均衡单元，针对来自软消除单元的输出检测发送设备所发送的发送信号；

解调单元，从检测到的信号中提取与编码数据相关的信息；

解码单元，针对与所提取的编码数据相关的信息执行纠错处理，以恢复信息；

软副本生成单元，根据与所恢复的编码数据相关的信息来生成发送信号的副本；

等效传播路径特性乘法运算单元，甚至利用应用在发送设备中的频谱成形的效果作为传播路径特性，来生成接收信号副本；以及

信息生成单元，生成与传播路径估计单元所估计的传播路径特性相关的传播路径信息以及与调度单元所确定的消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备。

13.一种接收设备，从发送设备接收信号，所述发送设备配备有：一次频谱成形单元，用于分布功率，以使得接收能量增大；以及二次频谱成形单元，至少应用消减，所述发送设备用于将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用频谱成形以进行发送，所述接收设备包括：

传播路径估计单元，用于估计传播路径特性，所述传播路径特性是从发送设备到接收设备的传播路径的频谱响应特性；

调度单元，用于基于所述传播路径特性确定接收信号的纠错编码的编码率以及依照该编码率的每个发送设备的消减率；

频谱提取单元，用于基于频谱分配信息，从接收信号中提取每个发送设备的扩频信号；

软消除单元，用于从频谱提取单元所提取的信号中至少消除发送信号的副本；

均衡单元，用于针对来自软消除单元的输出检测发送设备所发送的发送信号；

解调单元，用于从检测到的信号中提取与编码数据相关的信息；

解码单元，用于针对与所提取的编码数据相关的信息执行纠错处理，以恢复信息；

软副本生成单元，用于根据与所恢复的编码数据相关的信息来生成发送信号的副本；

等效传播路径特性乘法运算单元，用于甚至利用应用在发送设备中的频谱成形的效果作为传播路径特性，来生成发送信号副本；以及

信息生成单元，用于生成与传播路径估计单元所估计的传播路径特性相关的传播路径信息、与调度单元所确定的编码率相关的编码信息、以及与消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备。

14.根据权利要求12或13所述的接收设备，其中，所述调度单元基于根据传播路径特性所计算的EXIT图来确定消减率。

15.根据权利要求14所述的接收设备，其中，所述调度单元包括：

用于计算根据传播路径特性所计算的EXIT图的初始状态下的互信息与消减率的初始值之间的差异，并判定所述差异是否为正的装置；

用于在所述差异为正时增大消减率以及在所述差异为负时减小消减率的装置；

用于针对所确定的下一状态下的消减率的组合设置转移前的状态下的互信息的差异以及转移后的状态下的互信息的差异，并比较两个差异的大小的装置；以及

用于在转移前的状态下的互信息的差异较小时将转移前的状态设置为最优消减率，并在转移后的状态下的互信息的差异较大时以转移后的状态作为转移前的状态再次重复判定互信息的差异的处理的装置。

16.一种无线通信系统中的通信方法，所述无线通信系统包括：多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用至少包括消减的频谱成形；以及接收设备，用于接收发送信号，所述方法的特征在于：

接收设备基于发送信号生成与所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息以及与根据传播路径特性进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息，以反馈至发送设备，以及

发送设备基于反馈的传输路径信息和消减信息，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地控制消减率，以应用频谱成形，并执行频率复用。

17.一种无线通信系统中的通信方法，所述无线通信系统包括：多个发送设备，用于对发送信号进行扩频，将扩频信号分配至离散频率，以及对所分配的信号应用至少包括消减的频谱成形；以及接收设备，用于接收发送信号，所述方法的特征在于：

所述接收设备生成与所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性相关的传输路径信息、与根据传播路径特性和接收信号的纠错编码的编码率进行适应性控制的频谱消减率相关的消减信息、以及与编码率相关的编码信息，以反馈至发送设备，以及

发送设备基于反馈的传输路径信息、消减信息和编码信息，根据所有发送设备和所述接收设备之间的传播路径特性适应性地控制消减率，根据消减率来控制发送设备中的纠错编码的编码率，以应用频谱成形，并执行频率复用。

18.根据权利要求16或17所述的通信方法，其中，发送设备通过消减使得频谱不与另一发送设备的发送信号重叠。

19.根据权利要求16或17所述的通信方法，其中，发送设备通过消减使得频谱的一部分与另一发送设备的发送信号重叠。

20.根据权利要求16或17所述的通信方法，其中，所述消减率是基于根据传播路径特性所计算的EXIT图确定的。

21.根据权利要求20所述的通信方法，包括：

对于消减率，

计算使用通过传播路径特性所计算的EXIT图的初始状态下的互信息与消减率的初始值之间的差异，并判定所述差异是否为正的步骤；

在所述差异为正时增大消减率以及在所述差异为负时减小消减率的步骤；

针对所确定的下一状态下的消减率的组合设置转移前的状态下的互信息的差异以及转移后的状态下的互信息的差异，并比较两个差异的大小的步骤；以及

在转移前的状态下的互信息的差异较小时将转移前的状态设置为最优消减率，并在转移后的状态下的互信息的差异较大时，以转移后的状态作为转移前的状态，再次返回判定互信息的差异的步骤。

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