CN105359443A - 无线通信系统中的传输方法和接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传输方法和相应的接收方法。该传输方法包括：选择用于传输的K个数据流，其中每个数据流包括一个或多个数据消息；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1，独立地：-利用网格编码调制TCM方案TCM_k编码和调制第k数据流的数据消息，-利用流专用交织器Π_k交织第k数据流的编码和调制后的数据消息，-利用流专用加扰序列加扰第k数据流的交织后的数据消息；-将加扰后的K个数据流的所有数据消息合并为至少一个传输信号s(l)；以及-在无线通信系统的无线电信道上传输至少一个传输信号s(l)。该接收方法包括：-接收根据前述任一项权利要求的至少一个传输信号；-计算以接收信号r_l为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；-并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：a)根据联合概率计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，b)对于第k数据流，将与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的第k数据流的调制码元相关的软信息，以及e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新联合概率；所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：利用与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取第k数据流的解码后的数据消息，并输出第k数据流的解码后的消息。此外，本发明还涉及发送器设备、接收器设备、计算机程序及其计算机程序产品。

Description

无线通信系统中的传输方法和接收方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的传输方法和相应的接收方法。此外，本发明还涉及一种传输设备、接收设备、计算机程序及其计算机程序产品。

背景技术

电磁(无线电)频谱是一种稀缺而宝贵的资源，其有效利用对当前和未来无线通信系统至关重要。第四代无线系统已经以每用户甚高数据速率为目标。未来传输系统的目标不一定是要增加数据速率，而是要实现频谱效率的增加，以便能为大量同时通信的用户提供更高的总体数据速率。

多址接入(MultipleAccess，MA)方案用于使若干个用户或数据流可以同时使用共享通信信道。下一代无线系统在能够为许多并发用户和/或应用提供可靠通信的同时，将不得不面对更高总体数据速率的需求。如此高的数据速率将会通过信道的物理资源的日益有效利用实现。

相对于单流的性能，当在同一时间具有的SNR损失尽可能小时，将有益于设计出实现更高总体频谱效率的非正交方案。此外，就给定数量的已分配资源的频谱效率来说，这样的方案应该胜过最好的蜂窝系统(例如LTE)。

TCMA由于其单用户SNR损失低，是一项非常有发展前景的技术。然而，它的总体SE仍远不及AWGN信道容量，尤其当流的数量多时。

过载是在传输系统中根据若干数据流被多路复用到相同的时-频-空资源元素(ResourceElements，RE)上进而导致数据速率增加的一个范例。将过载的概念应用到MA场景(context)中时，过载多址接入(OverloadedMultipleAccess，OMA)方案一直计划能提供明显高于传统MA方案的频谱效率(SpectralEfficiency，SE)。

基于用户/流的域分离(DomainofSeparation，DoS)，对OMA方案进行以下分类：

1)功率DoS：例如非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess，NOMA)方案。其中，远处的用户和附近的用户多路复用在相同的时-频-空资源元素上。该方案基于不同幅度的叠加信号的传输。

2)星座DoS：例如星座扩展多址接入(ConstellationExpansionMultipleAccess，CEMA)。其中，星座码元的子集被分配给不同的用户/流。

3)扩展(spreading)序列DoS：例如低密度扩展(LowDensitySpread，LDS)CDMA、LDS-OFDM。这些方案基于向不同用户/流分配不同的稀疏序列。

4)扩展叠加码本DoS：例如LDS-CDMA、LDS-OFDM、稀疏编码多址接入(SparseCodedMultipleAccess，SCMA)、交织分多址接入(Interleave-DivisionMultipleAccess，IDMA)。这些方案均基于用户专用扩展和调制码本，为了使得不同用户/流的稀疏扩展信号之间的最小欧氏距离最大化。

5)非扩展叠加码本DoS：例如网格编码多址接入(TrellisCodedMultipleAccess，TCMA)。该方案基于流专用交织的网格编码调制(Trellis-CodedModulation，TCM)，导致流专用非扩展码本。

为了减缓接收器中多流检测器的非理想性能导致的退化，任一OMA方案中增加的SE是以每个多路复用的流/用户增加的所需的传输功率为代价实现的。传输功率的增加可由所谓的单流信噪比(Signal-to-NoiseRatio，SNR)损失表征，该特征被定义为总体频谱效率(SpectralEfficiency，SE)的函数，定义为：

SE(K)＝(1-BLER)Rm₀K[bits/s/Hz].(1)

其中，BLER表示块误码率，R为信道编码速率，m₀为每个码元的比特调制阶数，K为过载因子，过载因子与TCMA系统中的流的个数相吻合。频谱效率是SNR的函数，表示为：

SE_∞(K)＝lim_SNR→∞SE(K)(2)

渐进总体频谱效率(AsymptoticAggregateSpectralEfficiency，ASE)，我们评估所要考虑的相关测度是单流SNR损失Δ_SNR(K,ρ)，它表示当过载因子K＞1时，接收器为达到给定的ASE的比率ρ需要的SNR相对于单流SNR的增加。

Δ_SNR(K,ρ)＝SNR(SE(K)＝ρSE_∞(K))-SNR(SE(1)＝

(3)

ρSE∞1

图1中示出了TCMA方案的归一化SE(SE(K)/SE_∞(K))，以及ρ＝0.9，K＝2,…,7时的单流SNR损失Δ_SNR(K,ρ)。表1总结了TCMA系统的单流SNR损失Δ_SNR(K,0.9)。

表1：TCMA方案的单流SNR损失

对上述OMA技术进行了评估和比较后，在表2中总结了产生的相关结果。可以看出，在考虑到的系统中，TCMA是单流SNR损失最小的系统。事实上，当K＝2个流同时传输时，单用户SNR损失在0.6dB内，它的SE接近单流((K＝1))的情形。并且，对于K＞2时，单流SNR损失是适度的。因此，如此有吸引力的特性使TCMA方案成为今后开发的最佳方案。

表2：已知的过载多址接入方案对比

TCMA方案是在UL场景下提出来的，其中多个设备(如用户设备，UEs)同时传输编码、调制以及交织后的数据流。每个设备传输一个数据流，所有传输同时进行，即所有设备使用相同的时-频-空资源元素。假定所有的传输是码元同步的，并执行了理想的功率控制，这样所有的用户信号在到达接收器天线时具有相同的平均功率。

利用众所周知的网格编码调制(TCM)方案，每个流独立编码和调制。在传输前，根据流专用排列(permutation)对调制码元进行交织。

在TCMA中，每个流可以使用不同的网格编码和调制方案进行编码和调制；这些流专用特征有助于接收器分离属于不同流的信息。但是对于流分离最有效的特征是利用流专用交织器。

图2示出了TCMA传输概念的示意性方案，其中，Π表示流专用交织器。进一步，图3示出了由连接于QPSK码元映射器的四态卷积编码器组成的TCM编码器-调制器的示例。

由于无线信道的线性特性，接收信号是同时传输的信号的总和。接收器的任务是分离属于不同流的信号，然后进行解调和译码，最后将信息交付给接收者。

本领域提出了一种迭代TCMA接收器，虽然这种接收器复杂度较高，但性能良好。尽管如此，如下所示，相对于AWGN信道容量，产生的方案仍有很大差距。

图4是现有技术中TCMA接收器的方框图。接收信号(4)为传输信号的总和加上加性高斯白噪声w(l)：

$r\left(l\right)=\underset{k=0}{\overset{K-1}{\Σ}}{e}^{{\mathrm{j\θ}}_k\left(l\right)}{s}_k\left(l\right)+w\left(l\right)---\left(4\right)$

其中介绍了模拟不同发送器之间载波相位和频率偏置的系数因为传输系统中有交织器，所以系数假定为表示均匀分布的随机相位。

在TCMA接收器中，TCM探测器和多流探测器(MultiStreamDetector，MSD)通过交织器以迭代的方式通过交换称为编码比特和的软信息进行交互。这类软信息可以包括概率分布、对数概率分布、似然比(LikelihoodRadios，LRs)或对数似然比(LogarithmsofLikelihoodRatios，LLRs)。下面将利用概率分布来对MSD进行简要说明。

MSD的任务包括分离属于不同流的信息。MSD通过 $P\left(d\right(l)\left|r\left(l\right)\right)=$ $P\left(d_0^{\left(1\right)}\right(l),d_0^{\left(2\right)}\left(l\right),...,d_{K-1}^{\left(1\right)}\left(l\right),d_{K-1}^{\left(2\right)}\left(l\right)\left|r\left(l\right)\right)$ 计算联合概率分布，这项任务的复杂度随着流的个数K呈指数级增长。事实上，这个函数的域为d(l)∈{0,1}^2K。

每次迭代，对于每个第k流，MSD都要计算边缘概率 $g_k^{\left(1\right)}\left(l\right)=$ $P\left(d_k^{\left(1\right)}\right(l)=0\left|r\left(l\right)\right)$ 和 $g_k^{\left(2\right)}\left(l\right)=P\left(d_k^{\left(2\right)}\right(l)=0|r\left(l\right)),$ 并将计算结果通过解交织器发送到TCM解码器。

TCM解码器根据TCM编码的约束条件更新这些概率。通常执行根据相应的卷积编码器的网格运行的算法。众所周知的网格解码算法包括维特比算法和Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv(BCJR)算法。TCM解码器获得改进后的涉及编码比特和的概率和并将获得的概率通过交织器Π_k反馈到MSD。最后，MSD利用这些改进后的概率更新其联合概率分布P(d(l)|r(l))。

最常用的多流接收器算法是以并行或连续(串行)方式执行迭代检测和解码的。通常认为连续的方法比并行方法表现更好。图5中描述了用于TCMA中的迭代检测和解码(IDD)算法，其中r＝(r(1),…,r(L))代表接收信号，N_it代表迭代的次数，K为流的个数。

在接收器中，利用迭代IDD算法估计出了TCMA的总体频谱效率(参见图6，以所给的加性高斯白噪声(AdditiveWhiteGaussianNoise，AWGN)信道的容量为参考)。可以看出，尽管相对于单流SE，双流SE的SNR损失非常低，但是进一步增加流后，会使单流SNR损失增加。并且，相对于AWGN信道容量，SNR差距随着流的个数而增加：使用K＝7个流时，该差距接近12dB。

发明内容

本发明的目的是提供一种缓解或解决现有技术方案的缺点和问题的方案。

本发明的另一目的是提供相对于现有技术改进后的传输和接收TCM的方法，尤其探索在AWGN信道上传输的改进后的总体频谱效率。

根据本发明的第一方面，通过无线通信系统中的传输方法可以实现上述目的和其他目的，该方法包括以下步骤：

-选择用于传输的K个数据流，其中每个数据流包括一个或多个数据消息；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1，独立地：

-利用网格编码调制TCM方案TCM_k编码和调制第k数据流的数据消息，

-利用流专用交织器Π_k交织第k数据流的编码和调制后的数据消息，

-利用流专用加扰序列加扰第k数据流的交织后的数据消息；

-将K个数据流的所有加扰后的数据消息合并为至少一个传输信号s(l)；以及

在无线通信系统的无线电信道上传输至少一个传输信号s(l)。

根据该传输方法的一实施例，K个数据流是基于所述无线电信道的诸如信噪比的信道质量而从一组Z＞K个数据流中选择的。根据该实施例，该K个数据流经受基本相同的信道质量。

根据该传输方法的另一实施例，TCM_k的编码器参数和/或调制方案取决于所选择的流的个数K。根据该实施例，其中TCM_k编码器在K≤3时有四种状态，在K≥4时有两种状态。调制方案可以是包括以下调制方案的组中的任一种：PSK、QAM、PAM、ASK和APSK。

根据该传输方法的又一实施例，交织器Π_k采用以下任一种：一组随机生成的排列；一组由单个随机生成的排列进行循环移位生成的排列；或一组根据二次多项式排列的规则生成的排列。

根据该传输方法的又一实施例，加扰序列的系数取决于所选择的流的个数K。根据该实施例，加扰序列的系数可以为：对于K＝2，使得受到码元功率约束的信号星座的码元的最小欧氏距离最大化；对于K∈{3,4,5}，在中是以均匀相位相隔的，其中，μ是取决于调制方案的一个常数；以及对于K≥6时，为诸如Zadoff-Chu序列的复伪随机序列的系数。又进一步根据该实施例，对于BPSK、PAM和ASK，μ可以等于1；对于QPSK和QAM，μ可以等于2；对于8PSK，μ可以等于4；对于16PSK，μ可以等于8。

根据该传输方法的又一实施例，所选择的流的个数为K≥2。

根据该传输方法的又一实施例，合并是通过将K个数据流的所有加扰后的数据消息相加形成至少一个传输信号s(l)来实现的。

根据该传输方法的又一实施例，至少一个传输信号s(l)通过单个传输设备进行传输。

根据该传输方法的又一实施例，至少一个传输信号s(l)通过多个独立的传输设备进行传输。

根据该传输方法的另一实施例，每个数据消息包括信息码元的有限长序列或信息码元的块。

根据该传输方法的又一实施例，无线通信系统是OFDM系统或单载波系统。

根据该传输方法的又一实施例，K个数据流使用相同的TCM编码器参数和/或调制方案。

根据本发明的第二方面，通过无线通信系统中的第一接收方法可以实现上述目的和其他目的，该方法包括以下步骤：

-接收根据本发明的传输方法的至少一个传输信号；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)根据联合概率计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：

-利用与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取第k数据流的解码后的数据消息，以及

-输出第k数据流的解码后的消息。

根据该第一接收方法的一个实施例，该联合概率P(s(l)|r(l))表达为 $P\left(s\right(l\left)\right|r\left(l\right))=P\left(s_0\right(l)=m_{j_0},...,s_{K-1}(l)=m_{j_{K-1}}|r\left(l\right)),$ 其中s_k(l)为码元间隔l中由流k传输的调制码元，为用于第k个数据流上的TCM星座的第j_k个调制码元。根据该实施例，该联合概率P(s(l)|r(l))可以是对距离接收信号r(l)在距离R₀内的有限数量有限的信号点s(l)进行计算得到的。进一步根据该实施例，该距离R₀可以取决于诸如信噪比的信道质量，并且该距离R₀可以随着信道质量的降低而增大，随着信道质量的提高而减小。根据该实施例，该距离R₀还可以进一步取决于接收信号r(l)的幅度。根据该实施例，该距离R₀可以随着接收信号r(l)幅度的增大而增大，随着接收信号r(l)的幅度的减小而减小。又进一步根据该实施例，该距离R₀可以被计算为其中α为施加于噪声的标准差的缩放参数，β为施加于接收信号幅度|r(l)|的缩放参数σ为噪声的标准差。

根据该第一接收方法的又一实施例，该联合概率可以是仅对在欧式距离上最接近于接收码元r(l)的有限且固定数量的信号点进行计算得到的。

根据该第一接收方法的又一实施例，与第k数据流的调制码元相关的软信息可以表达为 $p_{k,j}\left(l\right)=P\left(s_k\right(l)=m_{j_k}|r\left(l\right)),$ 其中 $P\left(s_k\right(l)=m_{j_k}|r\left(l\right))$ 是码元间隔l中在流k上传输的调制码元s_k(l)等于以接收信号r(l)的值为条件的TCM_k码元星座的第j_k个码元的概率。

根据该第一接收方法的又一实施例，联合概率和/或与调制码元相关的软信息表达为以下任意一种：概率值、对数概率值、似然比或对数似然比。

根据该第一接收方法的又一实施例，可以利用多流检测器来计算联合概率。

根据该第一接收方法的又一实施例，可以顺序地执行每个数据流k＝0,…,K-1的处理。

根据该第一接收方法的又一实施例，迭代的次数是预定的，或与传输错误的多少有关。

根据本发明的第三方面，通过无线通信系统中的第二接收方法也可以实现上述目的和其他目的，该方法包括以下步骤：

-接收通信信号r(l)，其中通信信号r(l)在传输前按照网格编码多址接入TCMA方案编码和调制，并分别包括索引为k＝0,…,K-1的K个数据流；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)由根据联合概率来计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将与第k数据流的调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解码解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新该联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：

-利用与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取第k数据流的解码后的数据消息，以及

-输出该第k数据流的解码后的消息。

应意识到，第一接收方法的所有实施例也同样适用于本发明的第二接收方法。因此，所提到的实施例的所有特征都可用于第二接收方法。

因此，根据第二接收方法的一个实施例，该联合概率P(s(l)|r(l))表达为 $P\left(S\right(l\left)\right|r\left(l\right))=P\left(s_0\right(l)=m_{j_0},...,s_{K-1}(l)=m_{j_{K-1}}|r\left(l\right)),$ 其中s_k(l)为码元间隔l中在流k传输的调制码元，为用于第k数据流上的TCM星座的第j_k个调制码元。根据该实施例，联合概率P(s(l)|r(l))可以是对距离接收信号r(l)在距离R₀内的有限数量的信号点s(l)进行计算得到的。又进一步根据该实施例，该距离R₀取决于诸如信噪比的信道质量，并且该距离R₀随着信道质量的降低而增大，随着信道质量的提高而减小。根据该实施例，该距离R₀还可以进一步取决于接收信号r(l)的幅度。根据该实施例，该距离R₀可以随着接收信号r(l)的幅度的增大而增大，随着接收信号r(l)的幅度的减小而减小。又进一步根据该实施例，该距离R₀可以被计算为 其中α为施加于噪声的标准差的缩放参数，β为应用于接收信号幅度|r(l)|的缩放参数，σ为噪声的标准差。

根据第二接收方法的另一实施例，联合概率可以是仅对在欧式距离上最接近于接收码元r(l)的有限且固定数量的信号点进行计算得到的。

根据第二接收方法的另一实施例，与第k数据流的该调制码元相关的软信息可以表达为 $p_{k,j}\left(l\right)=P\left(s_k\right(l)=m_{j_k}|r\left(l\right)),$ 其中 $P\left(s_k\right(l)=m_{j_k}|r\left(l\right))$ 是码元间隔l中在流k上传输的调制码元s_k(l)等于以接收信号r(l)的值为条件的TCM_k码元星座的第j_k个码元的概率。

根据该第二接收方法的另一实施例，联合概率和/或与调制码元相关的软信息表达为以下任意一种：概率值、对数概率值、似然比，或对数似然比。

根据该第二接收方法的另一实施例，可以利用多流检测器来计算该联合概率。

根据该第二接收方法的另一实施例，可以顺序地执行每个数据流k＝0,…,K-1的处理。

根据该第二接收方法的另一实施例，迭代的次数是预定的，或与传输错误的多少有关。

根据本发明的第四方面，通过设置无线通信系统中处理和传输通信信号的传输设备可以实现上述目的和其他目的，该设备包括至少一个处理器，该处理器被设置为：

-选择用于传输的K个数据流，其中每个数据流包括一个或多个数据消息；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1，独立地：

-利用网格编码调制TCM方案TCM_k编码和调制第k数据流的数据消息，

-利用流专用交织器Π_k交织第k数据流的编码和调制后的数据消息，

-利用流专用加扰序列加扰第k数据流的交织后的数据消息；

-将K个数据流的所有加扰后的数据消息合并为至少一个传输信号s(l)；以及

-在无线通信系统的无线电信道上传输至少一个传输信号s(l)。

根据本发明的第五方面，通过设置无线通信系统中接收和处理通信信号的第一接收设备可以实现上述目的和其他目的，该设备包括至少一个处理器，该处理器被设置为：

-接收根据本发明的传输设备传输的至少一个传输信号；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)由联合概率计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新该联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：

-利用与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取第k数据流的解码后的数据消息，以及

-输出第k数据流的解码后的消息。

根据本发明的第六方面，通过设置无线通信系统中接收和处理通信信号的第二接收设备可以实现上述目的和其他目的，该设备包括至少一个处理器，该处理器被设置为：

-接收通信信号r(l)，其中通信信号r(l)在传输前按照网格编码多址接入TCMA方案编码和调制，并分别包括索引为k＝0,…,K-1的K个数据流；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)根据联合概率计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：

-利用与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取第k个数据流的解码后的数据消息，并

-输出第k数据流的解码后的消息。

根据本发明中相应的传输方法和接收方法的不同实施例，都可以对本发明的设备进行改进和必要的变更。

相对于AWGN信道容量导致OMA系统中总体SE甚高，本发明提供了一种大大降低这种差距的方案。相对于单用户SE，本方案中SNR损失也非常有限。

进一步，该方案灵活性高，多路复用流的数量变化范围广。此外，本发明适用于提供同时传输多个数据流的下行和上行无线通信系统。尽管现有技术的接收器的SNR损失较高，但所提供的发送器方案也可以使用现有技术的接收器。

本发明的进一步应用和优点将通过以下具体实施方式体现出来。

附图说明

以下附图用于阐明和解释本发明的不同实施例：

图1示出了TCMA方案的归一化频谱效率；

图2描述了根据现有技术的一组TCM发送器；

图3描述了具有四态编码器和QPSK调制的TCM编码器-调制器；

图4描述了根据现有技术的TCMA接收器；

图5示出了现有技术迭代检测和解码的方法流程图；

图6示出了流数为1-7的TCMA的总体频谱效率；

图7描述和概括了根据本发明的通用的传输和接收方案；

图8描述了具有两种编码状态和QPSK调制器的TCM编码器-调制器；

图9描述了根据本发明的超级星座图的最小欧氏距离；

图10描述了本发明的应用于下行链路的实施例；

图11描述了本发明的应用于上行链路的实施例；

图12示出了本发明相对于现有技术TCMA系统的SE的总体SE性能；

图13示出了本发明相对于turbo编码LTE系统的总体SE性能；

图14示出了每个流利用QPSK调制进行调制的五流ETCMA系统的超级星座；

图15描述了根据本发明实施例的传输设备；

图16描述了根据本发明实施例的可替换的传输设备；

图17描述了根据本发明实施例的第一接收设备或第二接收设备；以及

图18描述了根据本发明实施例的可替换的第一接收设备或第二接收设备。

具体实施方式

本发明涉及通过有效共享相同的资源元素(RE)等物理时-频-空无线资源的多个独立数据流并发传输的方法，该方法可以用于不同的用户。本发明还涉及相应的接收方法。

本发明适用于FDD模式下或TDD模式下蜂窝无线通信系统的下行链路和上行链路。然而,本发明并不局限于蜂窝系统，还可以应用于任何合适的无线通信系统中，如通用OFDM和单载波系统。图7中描述了本系统的通用方案，其中本发明的发送设备(左侧)向本发明的接收器设备(右侧)通过无线通信系统的无线电信道发送通信信号s(l)，该接收器设备接收信号r(l)。

根据本发明，数据/信息的传输包括以下步骤：

-选择用于传输的K个数据流，其中每个数据流包括一个或多个数据消息；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1，独立地：

-利用网格编码调制TCM方案TCM_k编码和调制第k数据流的数据消息，

-利用流专用交织器Π_k交织第k数据流的编码和调制后的数据消息，

-利用流专用加扰序列加扰第k个数据流的交织后的数据消息；

-将K个数据流的所有加扰后的数据消息合并为至少一个传输信号s(l)；以及

-在无线通信系统的无线电信道上传输至少一个传输信号s(l)。

根据本发明实施例，根据诸如信噪比(SNR)、信号与干扰加噪声比(SINR)、或其他任何信道质量指标的信道质量选择用于传输的数据流。因此，SNR或SINR值相似的数据流组合在一起在相同的RE上同时传输。K个数据流是基于无线电信道的信道质量而从一大组Z＞K个数据流中选择的。这样选择的不同数据流经受基本相同的信道质量，即类似的信道质量。当所有的TCM方案按相同的参数配置后就显得尤为重要，例如配置相同的卷积编码器和相同的调制方案。在这种情况下，只有经受的信道质量类似，才能为所有的流提供类似的错误保护等级。数据流K的个数应为两个或两个以上。

此外，利用流专用处理方案为每个数据流处理消息，每对TCM编码器-调制器可以由不同的网格码或调制方案组成。然而，在下面的描述中为了简便假定所有数据流使用相同的TCM。至于各流的数据消息，根据发明实施例假定每个数据消息包括信息码元的有限长度序列或信息码元的块。

根据本发明另一实施例，TCM编码器和调制参数是根据表3选择的，表3表明对于不同的数据流，TCM_k的编码器参数和/或调制方案都一样，但根据更多通用实施例，TCM_k的编码器参数和/或调制方案取决于所选择的流的个数K。因此，根据本发明实施例，不同数据流使用相同的编码器-解码器，即TCM具有相同的编码参数和调制方案。

当流的个数为3或更少时，使用具有四态卷积编码器的TCM方案(如图3所示)。当传输超过3个流时，TCM方案中使用具有双态卷积编码器的TCM方案(如图8所示)。所有情况下调制方案均为QPSK，也可以是其他适合的调制方案。发明人已经意识到至少包括以下调制方案的组中的调制方案运行良好：PSK、QAM、PAM、ASK和APSK，然而，本领域技术人员也可以将其它调制方案与本发明一起使用。

表3：以流的个数K为函数的TCM参数选择

此外，为了便于本(迭代)接收器在收到的无线通信信号中分离流的信号，本传输方法所用的交织器Π_k必须是流专用的交织器。交织器实际上可以看作是不同数据流的签名，因此流专用意味着对于每个数据流而言它是独一无二的。当不同的数据流使用不同的交织器时，接收者便于识别和分离流的信息。相反，当数据流都使用同样的交织器时，系统性能就会明显降低。

参照图7，第k流的TCM解码器计算出的软信息通过流专用交织器Π_k反馈到MSD。该软信息在经过MSD处理后，通过逆(inverse)流专用交织器反馈到下一个(即第(k+1)个)TCM解码器。施加于该软信息的排列与等效排列相对应，即∏_k和两个排列的组合。

发明人还意识到，为了避免性能的降低，所有交织器应避免将连续输入码元的序列映射到连续输出码元的序列上。这样，第j个TCM解码器和第k个TCM解码器的输入之间的关联就会减小，进而会提高性能。

因此，根据一个实施例，将一组随机生成的排列用于交织。实验结果表明，该特性方面，随机生成的排列运行良好，因此其具有良好的去相关属性。

根据另一实施例，一组由单个随机生成的排列进行循环移位生成的排列被用于交织数据消息。该组排列可以从单个排列Π₀开始，通过循环移位生成一整组的K个排列。将排列的输入循环移位定义如下：假定将尺寸为N的排列定义为Π:n→π_n,n＝0,…,N-1，它在P位置的输入循环移位为排列Π^(P,I):(n+P)modN→π_n,n＝0,…,N-1。同理，将排列的输出循环移位定义为Π^(P,O):n→(P+π_n)modN,n＝0,…,N-1。从随机生成的排列Π₀开始，将一组流专用排列定义为(或可替换地)，其中Q是适当选择的整数。Q只要选为大于构成TCM编码器的约束长度的任何选择都会提供好的结果。该实施例很方便，因为只有一个排列必须存储在发送器和接收器的存储器中，而根据该唯一的排列可以容易地生成所有其他的流专用排列。

根据本发明又一实施例，根据二次多项式排列(QuadraticPolynomialPermutation，QPP)规则生成一组排列用于交织，也可以是用于3GPPLTE标准的排列。QPP交织器由于其非竞争属性而尤为受关注，该非竞争属性是一种允许译码算法并行高速实施的优良特性。

QPP排列是三个参数的函数，即：排列的尺寸N和用于生成排列的二次多项式的两个系数f₁,f₂：

π_n＝(f₁n+f₂n²)modN,n＝0,…,N-1.(5)

对于每个尺寸N，为f₁和f₂定义两组可能的值，f₁和f₂的值可以单独从两组值中选出。为了获得不同的排列，本发明的QPP交织器是通过为f₂选择固定值，为f₁选择不同的值生成的。

此外，加扰码用于进一步分离信号域中的数据流，以便通过流专用加扰序列对数据流的辨别是容易的。根据本发明，在传输前对每个编码、调制和交织后的流进行加扰，然后与其它流进行合并。这是本发明非常重要的一个方面。

加扰包括用复系数c_k＝(c_k(l))的流专用序列与交织调制码元s_k(l)的序列进行相乘，其中索引k＝0,…,K-1指流，索引l＝0,…,L-1指码元间隔(L是块的长度)。本系统传输的信号在信号间隔为l时为：

$s\left(l\right)=\underset{k=0}{\overset{K-1}{\Σ}}{c}_k\left(l\right)s_k\left(l\right)---\left(6\right)$

并且它属于包含s(l)的所有可能值的叠加星座(superposed-constellation)x(l)。这说明不同数据流的合并是对不同的加扰后的流进行相加，以形成无线通信系统中传输的传输信号s(l)。

为了通过加扰优化本方案的SE，可能会有不同的方案。根据一个实施例，系数c_k＝(c_k(l))不受时间索引l的约束，因此c_k(l)＝c_k,l＝0,…,L-1。此外，为了简便，系数c_k选为可以使得叠加星座或超级星座(super-constellation)的码元之间的最小欧氏距离最大化的值。超级星座的最小欧氏距离定义为：

$D_{E.min}\left(l\right)=\underset{i\≠j}{\min }{D}_E\left(x_i\right(l),x_j(l\left)\right)---\left(7\right)$

其中，码元x_i(l)和x_j(l)为属于超级星座x(l)的任意一对相异的码元。对加扰序列进行优化，以实现对所有l＝0,…,L-1使得D_E.min(l)最大化。

以利用QPSK信号星座的两个流为例，用序列c₀(l)＝1对第一个流(k＝0)进行加扰，用序列对第二个流(k＝1)进行加扰。如图9所示，超级星座的D_E.min是α的函数，使得D_E.min最大化的两种方案为：α＝π/6和α＝π/3。

通常，根据本发明实施例，对于任何数量的流K和任何TCM星座，都可能找到一组使的D_E.min最大化的最优加扰序列也就是说加扰序列的系数取决于所选择的流的个数K。

因此，对于K∈{3,4,5}，可以看出选择的相位在给定间隔[0,π/μ)中均匀相隔时能获得最佳性能，其中，μ是取决于如下TCM星座的一个常数

因此，根据本发明的实施例，对于BPSK、PAM和ASK，μ等于1；对于QPSK和QAM，μ等于2；对于8PSK，μ等于4；对于16PSK，μ等于8。该方案不会导致具有使得D_E,min最大化的超级星座，但是仿真显示在K＝3,4,5时其性能最佳。

对于K≥6的情况，任何合适的具有类随机性的序列的复数集都可以用于加扰。尤其是具有低互相关特性的一类复数序列(complexsequences)Zadoff-Chu(ZC)，在此处非常合适，因此就得出：

$c_k\left(l\right)=\exp (-\frac{{\mathrm{j\πr}}_{k}l(l+1)}{L}),l=0,...,L-1---\left(9\right)$

其中，r_k是这种情况下的流专用值。

如表4的实施例，加扰序列类型的选择是根据流的个数K的函数做出。这些参数是通过仿真进行搜索的结果。通过进一步搜索可以得出更理想的结果。

表4：以流的个数K的函数为加扰序列的示例

由于新的迭代检测和解码算法运行在与调制码元s_k(l)相关的软信息上，而不是在现有技术中与编码比特相关的软信息上，所以实现了本接收器的高性能。通过这种方式，将码元式(symbol-wise)软信息转换为比特式(bit-wise)软信息时导致的信息损失被避免。为简单起见，假定本接收器的加扰序列和信道状态信息完全已知。

本接收器方法包括步骤：

-接收根据本发明方法传输的至少一个传输信号；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)根据联合概率计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)，对所有K个流进行任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：

-利用与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取第k数据流的解码后的数据消息，以及

-输出该第k数据流的解码后的消息。

参照图7，第k个流的TCM解码器计算出的软信息通过流专用交织器Π_k反馈到MSD。该软信息在经过MSD处理后，通过逆流专用交织器反馈到下一个(即第(k+1)个)的TCM解码器。

本发明的增强MSD(EnhancedMSD，EMSD)对超级星座x(l)的所有点x_i(l)的联合概率分布 $P\left(s\right(l)=x_i(l\left)\right|r\left(l\right))=P\left(s_0\right(l)=m_{j_0},...,s_{K-1}(l)=$ $mjK-1/r\left(l\right)$ 进行计算得出

$x_i\left(l\right)=\underset{k=0}{\overset{K-1}{\Σ}}{c}_k\left(l\right)m_{j_k}---\left(10\right)$

并通过迭代本增强TCM(EnhancedTCM，ETCM)解码器迭代地更新联合概率。对于每个流k，EMSD计算与第k个数据流的调制码元相关的软信息p_k,j(l)＝P(s_k(l)＝m_j|r(l))，流k的第l个调制码元等于TCM_k星座的第j个码元m_j。然后，EMSD将这些概率通过解交织器馈送到ETCM解码器。

ETCM解码器接收输入的概率分布p_k,j(l)，执行基于网格的解码算法(例如Viterbi，BCJR或SISO)，该算法应用了TCM代码约束条件，并计算出了通过交织器Π_k反馈到EMSD的更新后的概率q_k,j(l)。EMSD利用更新后的概率分布p_k,j(l)更新联合概率分布P(s(l)|r(l))，这样就得到了传输信号s(l)的改进知识(knowledge)。然后，EMSD继续处理下一数据流，并相应地根据本发明实施例顺序处理不同的数据流。

更具体地，EMSD执行以下步骤：

-从多个ETCM解码器中的至少一个ETCM解码器中接收与调制码元相关的软信息的更新后的概率q_k,j(l)；

-根据更新后的概率重新计算调制码元P(s(l)＝x_i(l)|r(l))的联合概率分布：

$\begin{array}{c}P\left(s\left(l\right)=x_{i}l|r\left(l\right)\right)=\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Π}}}\underset{j:x_k=m_j}{\mathrm{\Π}}{q}_{k,j}\left(l\right),l\\ =0,\mathrm{...},L-1\end{array}---\left(11\right)$

对于每个数据流k＝0,…,K-1，重新计算下一次迭代中提供给第k个ETCM解码器的与第k数据流p_k,j(l)的调制码元相关的软信息：

$\begin{array}{c}{p}_{k,j}\left(l\right)=P(s_k=m_j|r\left(l\right))=\underset{x:x_k=m_j}{\Σ}P\left(s\right(l)=x_i(l\left)\right|r\left(l\right)),l\\ =0,\mathrm{...},L-1\end{array}---\left(12\right)$

-通过关联的解交织器将概率分布p_k,j(l)馈送到每个ETCM解码器。

此外，本发明还涉及接收方法的第二方面，该接收方法包括以下步骤：

-接收通信信号r(l)，其中通信信号r(l)在传输前按照网格编码多址接入TCMA方案编码和调制，并分别包括索引为k＝0,…,K-1的K个数据流；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)根据联合概率计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：

-利用与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取第k数据流的解码后的数据消息，以及

-输出第k数据流的解码后的消息。

因此，可以意识到该接收方法的第二个方面可以使用通用的网格编码多址接入TCMA方案。事实上，现有技术中的TCMA方案可以看作是ETCMA的一个特例，该ETCMA中每个发送器/设备仅传输一个流传播，并且没有应用加扰。

接收器复杂度降低

EMSD在整个超级星座上计算和更新概率分布P(s(l)＝x_i(l)|r(l))，即所有的x_i(l)∈x(l)。由于x(l)的尺寸随着流的个数K呈指数级增长，接收器算法的复杂度也随着K呈指数级增长。因此，本接收器方法中的复杂度随着流的个数K呈指数级增长。

需要说明的是，当传输大量流的时候，本系统需要较高的信噪比。在这种情况下，接收码元r(l)接近传输码元s(l)的概率高。因此，发明人意识到EMSD不必再在整个超级星座上计算概率分布P(s(l)＝x_i(l)|r(l))。替代地，计算概率分布的超级星座点x_i(l)∈x(l)的数量限制在接收码元r(l)附近的码元的较小子集内。因此，提出的降低ETCMA接收器复杂度的方法包括将由EMSD计算出的概率分布P(s(l)＝x_i(l)|r(l))的超级星座点x_i(l)的数量减少到接收信号r(l)附近的区域内。

第一个实施例包括将超级星座点x_i(l)的减少后的集合定义为包括在接收码元r(l)的距离R₀(SNR)的范围内的码元x_i(l)。图14中描述了该概念，其中黑色的点表示两个可能接收到的信号，以R₀和R₁为半径的圆划定了MSD进行计算的超级星座点x_i(l)的数量。因此，实质上降低了计算复杂度。

半径R₀适应性地被计算为信道质量的函数(例如SNR或SINR)，这样对于低信噪比，半径R₀取大值，对于高信噪比，半径R₀取小值。换句话说，距离R₀随着信道质量的降低而增加，随着信道质量的提高而减小。这对使得传输码元(l)在减少后的信号集包括的信号x_i(l)之外的可能性最小化至关重要。在这种情况下，迭代算法将永远无法转发正确的解码后的消息。这就意识到可以用SNR或SINR以外的其他方法来表示信道质量。

第一个实施例虽然简单，但会导致以下缺点：由于超级星座密度不均匀，所以减少后的信号集中信号点的数量不是常数。特别是，超级星座x(l)在靠近它的中心处显示高密度和在远离它的中心处显示低密度。第二个实施例是为了使减少后的信号集中信号点的数量保持近似常数，该实施例中包括将半径R₀(SNR,|r(l)|)设置为信道质量和接收码元幅度|r(l)|的函数，这样当|r(l)|小时，R₀也小，当|r(l)|大时，R₀也大(图14种R₁＜R₀)。因此，距离R₀进一步取决于接收信号r(l)的幅度，距离R₀随着接收信号r(l)的幅度增大而增大，随着接收信号r(l)的幅度减小而减小。因此，为得到良好性能，距离R₀可以被计算为其中α为施加于噪声的标准差的第一个缩放参数，β为施加于接收信号幅度|r(l)|的第二个缩放参数，σ为噪声的标准差。虽然上述实施例弥补了超级星座的可变密度，但是仍使减少后的信号集中包括了可变数量的点。

另一种降低接收器复杂度的方法是限制考虑到的信号点的数量，例如，联合概率是仅对在欧式距离上最接近于接收码元r(l)的有限且固定数量的信号点D₀进行计算得到的。这种方法与前面方法的结果类似，同时还具有使减少后的信号集中包括的点的数量固定的优点。在实践中，超级星座码元基于它们到接收码元r(l)的欧氏距离进行排序，并且到r(l)具有最小的欧氏距离的D₀码元包括在限制的信号空间中。

本领域技术人员可以进一步意识到，本接收器所用的与调制码元相关的联合概率和/或软信息可以表示为以下任意一种：概率分布、对数概率分布、似然比或对数似然比。

应用场景示例

本传输/接收方案的第一个可能的应用涉及无线通信系统的下行(DL)，例如蜂窝系统，如3GPPLTE和LTE升级版。参照图10，单个发送器设备将多个(至少两个)数据流发送到至少一个接收器设备。复系数c_k(l)可以根据前述方案进行选择。例如，对于具有QPSK星座的两个流情况，使得D_E.min最大化的方案如下：

对于任何的值，该方案都是最优的。

在流K∈{3,4,5}的情况下，选择

本传输/接收方案的第二个可能的应用涉及无线通信系统的上行(UL)。参见图11，其中多个(至少一个)设备将调制信号传输到无线接入网络(RadioAccessNetwork，RAN)传输点。由于无线信道线性化，之后所有的传输信号在接收器天线处合并。来自不同设备的载波信号必须以相位和频率偏移进行表征，这样对在接收器天线处获得期望合并的传输信号进行相位控制是非常复杂的。

在UL的情况下，必须考虑两种情况：第一种情况是通过相同的通信设备(例如UE)传输数据流。这种情况下，可以应用与DL的方法相同的方法，通过加扰在不同流之间设置相位差。第二种情况是通过不同的设备传输数据流。这种情况下，一种简单而有效的方案是根据不同的设备专用随机序列将流的相位随机化，通过将不同的伪随机加扰序列关联到每个设备来执行随机化。此外，还提出了ZC序列或任何其他伪随机序列。

第u个设备传输的第k数据流上的加扰序列是c_k,u(l)e_u(l)，其中c_k,u(l)为该设备中唯一的流专用加扰序列，e_u(l)为设备专用加扰序列并定义为：

$\begin{array}{c}{e}_u\left(l\right)=\exp j\left(\frac{{\mathrm{\πr}}_{u}l(l+1)}{L}\right),l=0,...,L-1,u\\ =0,\mathrm{...},U-1.\end{array}---\left(15\right)$

图12示出了本方案实现的SE。TCM编码器和调制器、交织器和加扰序列是根据前面描述的方案选择的。可以看出有显著的改进，例如，在流K＝7的情况下，SNR增益接近于8dB，表现良好。

图13对本方案的SE和LTEturbo编码系统的SE进行了对比。可以看出，几乎所有SNR和SE的值在本方案中比在LTE系统中运行得更好。并且，可以看出本系统能够实现高达7bits/s/Hz的频谱效率，这在LTE系统中是不可能实现的。

此外，本领域技术人员可以理解，本发明的所有方法都可以在有代码装置的计算机程序中实现，该代码装置在由处理装置运行时使得该处理装置执行该方法的步骤。该计算机程序包含在计算机程序产品的计算机可读介质中。该计算机可读介质实质上可以包括任何存储器，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪速存储器、EEPROM(电可擦除PROM)和硬盘驱动器。

此外，发送器和接收器中的本方法可以分别在适当的发送器和接收器通信设备中实现和执行。本领域技术人员可以意识到，为执行根据本发明的方法，本发送器和接收器设备可以包括如功能、装置、单元、元件等形式的必要的通信能力，也就是说可以根据本发明任何方法对设备进行改进和必要的变更。其他此类装置、单元、元件和功能的例子为：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、输出、天线、放大器、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器等可以适当地设置在一起。发送器和接收器设备的例子为基站(如eNB)、移动设备(如UE)、中继设备、射频拉远头、超发送器-接收器(hypertransmitter-receiver)、虚拟发送器-接收器、协作多点发送器-接收器等。

尤其，本设备的处理器可以包括，例如中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、微处理器、或其他可以解释和执行指令的处理逻辑的一个或多个实例。因此，“处理器”可以代表包括如以上所述的处理器的任意一些或全部的多个处理电路的处理电路。处理电路可以进一步执行数据处理的输入和输出功能，以及包括数据缓冲功能和诸如呼叫处理控制、用户界面控制的设备控制功能的数据处理。

本发送器设备包括至少一个处理器，该处理器设置为执行根据本发明的传输方法的步骤。如图15所示的实施例，其中发送器设备包括设置为执行本方法的不同步骤的处理器。

可替换地，根据本发明的另一实施例，本发送器设备包括用于执行方法步骤的专用单元。如图16所示的实施例，其中发送器设备包括适当地互相连接的专用单位，用于执行相应的方法步骤。根据本实施例的设备包括选择单元、编码器单元、交织单元、加扰单元、合并单元和发送单元。

本接收器设备包括设置为执行根据本发明的接收器方法的步骤的处理器。如图17所示的实施例，其中该接收器设备包括设置为执行本方法不同步骤的处理器。

可替换地，根据本发明另一实施例，本接收器设备包括用于执行方法步骤的专用单元。如图18所示的实施例，其中接收器设备包括用于相应方法步骤的专用单元。根据该实施例，该设备包括接收单元、EMSD、计算单元、解交织器单元、解码单元、交织器单元和输出单元。

本发明的第二接收器设备可以设置为和第一接收器设备执行同样的操作，不同的是该情况下接收器信号已经根据网格编码多址接入TCMA方案进行了编码和调制。

为应对本传输和接收器设备的不同实施例，本传输和接收器设备都可以进行改进和必要的变更。

根据该设备的实施例，以发送器设备为例，K个数据流是基于无线电信道的诸如信噪比的信道质量而从一组Z＞K个数据流中选择的。

根据该设备另一实施例，K个数据流经受基本相同的信道质量。

根据该设备的又一实施例，TCM_k的编码器参数和/或调制方案取决于所选择的流的个数K。

根据该设备的又一实施例，其中TCM_k编码器在K≤3时有四种状态，在K≥4时有两种状态。

根据该设备的又一实施例，调制方案可以是包括以下调制方案的组中的任一种：PSK、QAM、PAM、ASK和APSK。

根据该设备的又一实施例，交织器Π_k采用以下任一种：一组随机生成的排列；一组由单个随机生成的排列进行循环移位生成的排列；或一组根据二次多项式排列的规则生成的排列。

根据该设备的又一实施例，加扰序列的系数取决于所选择的流的个数K。

根据该设备的又一实施例，加扰序列的系数：

对于K＝2时，使得受到码元功率约束的信号星座主题的码元的最小欧氏距离最大化；

对于K∈{3,4,5}时，在中是以均匀相位相隔的，其中，μ是取决于该调制方案的一个常数；以及，

对于K≥6时，为诸如Zadoff-Chu序列的复伪随机序列的系数。

根据该设备的又一实施例，对于BPSK、PAM和ASK，μ可以等于1；对于QPSK和QAM，μ可以等于2；对于8PSK，μ可以等于4；对于16PSK，μ可以等于8。

根据该设备的又一实施例，所选择的流的个数为K≥2。

根据该设备的又一实施例，合并是通过将K个数据流的所有加扰后的数据消息相加形成至少一个传输信号s(l)来实现的。

根据该设备的又一实施例，每个数据消息包括信息码元的有限长序列或信息码元的块。

根据该设备的又一实施例，无线通信系统是OFDM系统或单载波系统。

根据该设备的又一实施例，K个数据流使用相同的TCM编码器参数和/或调制方案。

该原理还涉及本发明第一接收器设备和第二接收器设备，以及其各自对应的方法。

最后，应理解，本发明并不限于以上所描述的实施例，还涉及结合所附独立权利要求范围内的所有实施例。

Claims (37)

1.一种无线通信系统中的传输方法，其特征在于包括以下步骤：

-选择用于传输的K个数据流，其中每个数据流包括一个或多个数据消息；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1，独立地：

-利用网格编码调制TCM方案TCM_k编码和调制第k数据流的数据消息，

-利用流专用交织器Π_k交织第k数据流的编码和调制后的数据消息，

-利用流专用加扰序列加扰第k数据流的交织后的数据消息；

-将K个数据流的所有加扰后的数据消息合并为至少一个传输信号s(l)；以及

-在所述无线通信系统的无线电信道上传输所述至少一个传输信号s(l)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述K个数据流是基于所述无线电信道的诸如信噪比的信道质量而从一组Z＞K个数据流中选择的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述K个数据流经受基本相同的信道质量。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述TCM_k的编码器参数和/或调制方案取决于所选择的流的个数K。

5.根据权利要求4所述的方法，其中TCM_k编码器在K≤3时有四种状态，在K≥4时有两种状态。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述调制方案是包括以下调制方案的组中的任一种：PSK、QAM、PAM、ASK和APSK。

7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述交织器Π_k采用以下任一种：一组随机生成的排列；一组由单个随机生成的排列进行循环移位生成的排列；或一组根据二次多项式排列的规则生成的排列。

8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述加扰序列的系数取决于所选择的流的个数K。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述加扰序列的系数：

对于K＝2，使得受到码元功率约束的信号星座的码元的最小欧氏距离最大化；

对于K∈{3,4,5}，在中是以均匀相位相隔的，其中，μ是取决于所述调制方案的常数；以及

对于K≥6时，为诸如Zadoff-Chu序列的复伪随机序列的系数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中对于BPSK、PAM和ASK，μ等于1；对于QPSK和QAM，μ等于2；对于8PSK，μ等于4；对于16PSK，μ等于8。

11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所选择的流的个数为K≥2。

12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述合并是通过将所述K个数据流的所有加扰后的数据消息相加形成所述至少一个传输信号s(l)来实现的。

13.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述至少一个传输信号s(l)通过单个传输设备进行传输。

14.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述至少一个传输信号s(l)通过多个独立的传输设备进行传输。

15.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中每个数据消息包括信息码元的有限长序列或信息码元的块。

16.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述无线通信系统是OFDM系统或单载波系统。

17.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述K个数据流使用相同的TCM编码器参数和/或调制方案。

18.一种无线通信系统中的接收方法，其特征在于包括以下步骤：

-接收根据前述任一项权利要求的至少一个传输信号；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)根据所述联合概率计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将所述与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新所述联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：

-利用所述与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取第k数据流的解码后的数据消息，以及

-输出所述第k数据流的解码后的消息。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述联合概率P(s(l)|r(l))表达为 $P\left(s\right(l\left)\right|r\left(l\right))=P\left(s_0\right(l)=m_{j_0},...,s_{K-1}(l)=m_{j_{K-1}}|r\left(l\right)),$ 其中s_k(l)为码元间隔l中由流k传输的调制码元，为第k数据流使用的TCM星座的第j_k个调制码元。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述联合概率P(s(l)|r(l))是对距离接收信号r(l)在距离R₀内的有限数量的信号点s(l)进行计算得到的。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述距离R₀取决于诸如信噪比的信道质量。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述距离R₀随着信道质量的降低而增大，随着信道质量的提高而减小。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述距离R₀进一步还取决于接收信号r(l)的幅度。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述距离R₀随着接收信号r(l)的幅度的增大而增大，随着接收信号r(l)的幅度的减小而减小。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述距离R₀的被计算为其中α为施加于噪声的标准差的缩放参数，β为施加于接收信号幅度|r(l)|的缩放参数，σ为噪声的标准差。

26.根据权利要求19所述的方法，其中所述联合概率是仅对在欧式距离上最接近于接收码元r(l)的有限且固定数量的信号点进行计算得到的。

27.根据权利要求18-26所述的方法，其中所述与第k数据流的调制码元相关的软信息可以表达为其中是码元间隔l中在流k上传输的调制码元s_k(l)等于以接收信号r(l)的值为条件的TCM_k码元星座的第j_k个码元的概率。

28.根据权利要求18-27任一项所述的方法，其中所述联合概率和/或所述与所述调制码元相关的软信息表达为以下任意一种：概率值、对数概率值、似然比或对数似然比。

29.根据权利要求18-28任一项所述的方法，其中利用多流检测器来计算所述联合概率。

30.根据权利要求18-29任一项所述的方法，其中顺序地执行每个数据流k＝0,…,K-1的处理。

31.根据权利要求18-30所述的方法，其中所述迭代的次数是预定的，或与传输错误的多少有关。

32.一种无线通信系统中的接收方法，其特征在于包括以下步骤：

-接收通信信号r(l)，其中通信信号r(l)在传输前按照网格编码多址接入TCMA方案编码和调制，并分别包括索引为k＝0,…,K-1的K个数据流；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)根据所述联合概率计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将所述与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新所述联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：

-利用所述与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取所述第k数据流的解码后的数据消息，以及

-输出所述第k数据流的解码后的消息。

33.一种计算机程序，其特征在于，代码装置，所述代码装置在由处理装置运行时使得所述处理装置执行根据权利要求1-32中的任一项所述的方法。

34.根据权利要求33所述的计算机程序产品包括计算机可读介质和计算机程序，其中所述计算机程序包括在计算机可读介质中，并包括下组中的一个或多个：ROM(只读存储器)、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存存储器、EEPROM(电EPROM)以及硬盘驱动器。

35.一种无线通信系统中处理和传输通信信号的传输设备，所述设备包括至少一个处理器，其特征在于所述处理器被设置为：

-选择用于传输的K个数据流，其中每个数据流包括一个或多个数据消息；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1，独立地：

-利用网格编码调制TCM方案TCM_k编码和调制第k数据流的数据消息，

-利用流专用交织器Π_k交织第k数据流的编码和调制后的数据消息，

-利用流专用加扰序列加扰第k数据流的交织后的数据消息；

-将K个数据流的所有加扰后的数据消息合并为至少一个传输信号s(l)；以及

-在所述无线通信系统的无线电信道上传输所述至少一个传输信号s(l)。

36.一种无线通信系统中接收和处理通信信号的接收设备，所述设备包括至少一个处理器，其特征在于所述处理器被设置为：

-接收根据权利要求35所述的至少一个传输信号；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；

并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)根据所述联合概率计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将所述与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新所述联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中：

-利用所述与第k数据流的信息码元相关的软信息以获取第k数据流的解码后的数据消息，以及

-输出所述第k数据流的解码后的消息。

37.一种无线通信系统中设置为接收和处理通信信号的接收设备，所述设备包括至少一个处理器，其特征在于所述处理器被设置为：

-接收通信信号r(l)，其中通信信号r(l)在传输前按照网格编码多址接入TCMA方案编码和调制，并分别包括索引为k＝0,…,K-1的K个数据流；

-计算以接收信号r(l)为条件的所有K个流的调制码元的联合概率；并且对于每个数据流k＝0,…,K-1：

a)根据所述联合概率来计算与第k数据流的调制码元相关的软信息，

b)对于第k数据流，将所述与调制码元相关的软信息通过流专用解交织器馈送到TCM_k解码器，

c)对解交织后的软信息进行解码以获得与第k数据流的数据消息的信息码元相关的软信息和更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，

d)通过流专用交织器Π_k馈送更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息，以及

e)利用更新后的与第k数据流的调制码元相关的软信息更新所述联合概率；

对所有K个流重复步骤a)-e)任意次数的迭代，并在最后一次迭代中。