CN107370702A - 一种通信系统中的信号发射、接收方法和装置 - Google Patents

一种通信系统中的信号发射、接收方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种通信系统中的信号发射方法，包括：a、发射机将待发送的信息比特序列依次进行信道编码、调制和栅格映射；b、将经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀，将插入前导序列或循环前缀后的序列进行基带到射频的处理后发射出去；其中，所述前导序列为周期性插入，在未插入前导序列的所述符号序列中插入循环前缀。应用本申请，解决发送端的高PAPR问题，提高PA的效率。

Description

一种通信系统中的信号发射、接收方法和装置
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种通信系统中的信号发射方法、接收方法及其装置。
背景技术
随着信息产业的快速发展，特别是来自移动互联网和物联网(IoT,internet of things)的增长需求，给未来移动通信技术带来前所未有的挑战。如根据国际电信联盟ITU的报告ITU-R M.[IMT.BEYOND 2020.TRAFFIC]，可以预计到2020年，移动业务量增长相对2010年(4G时代)将增长近1000倍，用户设备连接数也将超过170亿，随着海量的IoT设备逐渐渗透到移动通信网络，连接设备数将更加惊人。为了应对这前所未有的挑战，通信产业界和学术界已经展开了广泛的第五代移动通信技术研究(5G)，面向2020年代。目前在ITU的报告ITU-R M.[IMT.VISION]中已经在讨论未来5G的框架和整体目标，其中对5G的需求展望、应用场景和各项重要性能指标做了详细说明。针对5G中的新需求，ITU的报告ITU-R M.[IMT.FUTURE TECHNOLOGY TRENDS]提供了针对5G的技术趋势相关的信息，旨在解决系统吞吐量显著提升、用户体验一致性、扩展性以支持IoT、时延、能效、成本、网络灵活性、新兴业务的支持和灵活的频谱利用等显著问题。
面对5G更为多样化的业务场景，需要灵活的多址技术支撑不同的场景与业务需求。例如，面对海量连接的业务场景，如何在有限的资源上接入更多的用户，成为5G多址技术需要解决的核心问题。在目前的4G LTE网络中，主要采用的是基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的多址技术。然而，现有的基于正交的接入方式显然很难满足5G对于频谱效率提升5～15倍和每平方公里面积上用户接入数要达到百万级别的需求。而非正交多址接入(Non-orthogonal MultipleAccess,NoMA)技术通过多个用户复用相同资源，从而能大大提升支持的用户连接数量。由于用户有更多机会接入，使得网络整体吞吐量和频谱效率提升。此外，面对大规模机器类别通信(massive Machine Type Communication，mMTC)场景，考虑到终端的成本和实现复杂度，可能需要使用操作处理更为简单的多址技术。面对低延时或低功耗的业务场景，采用非正交多址接入技术可以更好地实现免调度竞争接入，实现低延时通信，并且减少开启时间，降低设备功耗。
现在主要正在研究的非正交多址技术有多用户共享接入(Multiple User SharedAccess，MUSA)，非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)，图样分割多址接入(Pattern Division Multiple Access,PDMA)，稀疏码分多址接入(SparseCode Multiple Access,SCMA)和交分多址接入(Interleave Division Multiple Access,IDMA)等。其中，MUSA是依靠码字来区分用户，SCMA是依靠码本来区分用户，NOMA是通过功率来区分用户,PDMA是通过不同的特征图样来区分用户，而IDMA是通过交织序列来区分不同的用户，关于IDMA的详细内容可以简单参考一篇早期文献：Li Ping,Lihai Liu,Keying Wu and W.K.Leung,“Interleave Division Multiple Access”,IEEE Transactions on Wireless Communication,Vol.5,No.4,pp.938-947,Apr.2006。
目前，已经有人提出基于多载波调制方式(如OFDM载波调制)与非正交多址方式(SCMA,IDMA等)的结合方案，但是使用该方案的发送端会遇到高峰均比(Peak-Average Power Ratio,PAPR)的问题，会导致功率放大器(Power Amplifier,PA)的低效率，和整体功率的效能变低，同时增大器件的实现难度，这不利于5G中的mMTC场景中可能出现的大量低成本设备的接入以及保持设备电池寿命长达10-15年的需求。
发明内容
本申请提供一种通信系统中的信号发射、接收方法和装置，能够解决发送端的高PAPR问题，提高PA的效率。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种通信系统中的信号发射方法，包括：
a、发射机将待发送的信息比特序列依次进行信道编码、调制和栅格映射；
b、将经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀，将插入前导序列或循环前缀后的序列进行基带到射频的处理后发射出去；其中，所述前导序列为周期性插入，在未插入前导序列的所述符号序列中插入循环前缀。
较佳地，在所述信道编码和调制处理之间，该方法包括：对信道编码的结果进行交织处理；所述交织处理中，交织前和交织后的序列长度相同。
较佳地，当经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列时，在相同时频资源上传输信号的不同用户间的前导序列各不相同且相互正交。
较佳地，采用交织图样和/或栅格映射图样和/或前导序列区分不同的用户；其中，交织图样用于进行所述交织处理，栅格映射图样用于进行所述栅格映射。
较佳地，在所述信道编码前，该方法包括：接收网络侧发送的前导序列配置信息、交织图样信息和栅格映射图样信息，并根据所述前导序列配置信息确定所使用的前导序列，根据所述交织图样信息确定交织处理时使用的交织图样，根据所述栅格映射图样信息确定所述栅格映射时使用的栅格映射图样。
较佳地，所述确定交织处理时使用的交织图样包括：
将交织图样信息中包含的交织图样作为所述交织处理时使用的交织图样；或者，将所述交织图样信息中包含的作为母交织器的交织图样，并按照设定的规则将母交织器的交织图样循环移位后得到所述交织处理时使用的交织图样。
较佳地，前导序列的插入周期为预先设定或携带在所述前导序列配置信息中。
较佳地，当所述前导序列的插入周期携带在所述前导序列配置信息中时，所述插入周期是由网络侧根据信道变化情况确定的，信道变化越快，所述插入周期越短。
较佳地，在插入所述前导序列前，该方法包括：所述发射机根据自身测量的信道状态信息向网络侧请求临时调整前导序列的插入周期，并在收到网络侧的确认信息后，所述发射机按照预先设定的变更规则临时调整所述插入周期，或者，所述发射机根据所述网络侧下发的指令临时调整所述插入周期，按照临时调整后的所述插入周期执行所述前导序列的插入操作；
在临时调整所述插入周期后，若再次收到所述前导序列配置信息，则所述发射机按照最新收到的所述前导配置信息，插入所述前导序列。
较佳地，该方法包括：网络侧根据网络的负载情况确定区分不同用户的方式。
较佳地，当网络负载≤设定的第一门限γ1时，采用交织图样、栅格映射图样或前导序列区分不同的用户；和/或，
当γ1<网络负载≤设定的第二门限γ2时，采用交织图样、栅格映射图样和前导序列中任意两者的组合区分不同的用户；和/或，
当网络负载>γ2时，采用交织图样、栅格映射图样和前导序列的组合区分不同的用户。
较佳地，当所述待发送的信息比特序列为多个数据流的信息比特序列时，
所述将信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射包括：以数据流为单位，分别将每个数据流待发送的信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射；
在执行所述插入前导序列或循环前缀的操作前，分别将每个数据流经过栅格映射后产生的符号序列进行相位与功率的调整，在调整后以数据流为单位，分别对每个数据流经过相位和功率调整后的符号序列，执行所述插入前导序列或循环前缀的操作以及执行所述进行基带到射频的处理的操作，并将处理后的各个数据流的数据叠加后发射；或者，在执行所述插入前导序列或循环前缀的操作前，分别将每个数据流经过栅格映射后产生的符号序列进行相位与功率的调整，在调整后叠加各个数据流的符号序列，并对叠加后的符号序列，执行所述插入前导序列或循环前缀的操作以及执行所述进行基带到射频的处理后发射的操作；
其中，在分别对各个数据流的符号序列进行所述相位与功率调整时，保证不同数据流对应的符号序列在进行所述叠加时不会重叠或抵消。
较佳地，对于所述网络侧为用户分配的前导序列：不同用户的前导序列互不相同且相互正交，当经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀后再进行多个数据流的叠加时，同一用户不同数据流的前导序列互不相同且相互正交。
较佳地，当经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀后再进行多个数据流的叠加时：不同用户的不同数据流分配不同的交织图样或者不同的栅格映射图样，利用交织图样或栅格映射图样或前导序列区分不同用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样，同一用户的不同数据流分配相同的交织图样和不同的栅格映射图样，利用交织图样区分不同的用户，利用栅格映射图样或前导序列或栅格映射图样与前导序列的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样，同一用户的不同数据流分配相同的栅格映射图样和不同的交织图样，利用栅格映射图样区分不同的用户，利用交织图样或前导序列或交织图样与前导序列的组合区分同一用户的不同数据流；或者，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样或不同的交织图样或不同的栅格映射图样与交织图样的组合，利用前导序列区分不同的用户，利用栅格映射图样或交织图样或栅格映射图样和交织图样的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与栅格映射图样的组合，利用交织图样与栅格映射图样的组合区分不同的用户，利用前导序列区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样，利用交织图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用栅格映射图样区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的交织图样，利用栅格映射图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用交织图样区分同一用户的不同数据流；
和/或，
当经过栅格映射后产生的符号序列进行多个数据流的叠加后再插入前导序列或循环前缀时：不同用户的不同数据流分配不同的交织图样或者不同的栅格映射图样，利用交织图样或栅格映射图样区分不同用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样，同一用户的不同数据流分配相同的交织图样和不同的栅格映射图样，利用交织图样区分不同的用户，利用栅格映射图样区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样，同一用户的不同数据流分配相同的栅格映射图样和不同的交织图样，利用栅格映射图样区分不同的用户，利用交织图样区分同一用户的不同数据流；或者，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样或不同的交织图样或不同的栅格映射图样与交织图样的组合，利用前导序列区分不同的用户，利用栅格映射图样或交织图样或栅格映射图样和交织图样的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样，利用交织图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用栅格映射图样区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的交织图样，利用栅格映射图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用交织图样区分同一用户的不同数据流。
较佳地，当发射机实际发送的数据流数量K小于接收机支持的最大流数Kmax时，
所述发射机将K个数据流进行处理后发射，并向网络侧发送流数指示，所述流数指示用于指示实际发射的数据流数K；或者，
所述发射机将Kmax个数据流进行处理后发射，其中K个数据流的信息比特序列为要传输的信息，其余Kmax-K个数据流的信息比特序列为全零，全零的信息比特序列用于指示相应的数据流未用于传输有效的信息比特序列。
较佳地，当所述发射机包括多根发射天线时，若所述待发送的信息比特序列为一个数据流A，或者，所述待发送的信息比特序列为多个数据流，对于其中的一个数据流A，所述步骤a为：对该数据流A的信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射；在所述步骤a和步骤b之间，该方法包括：将数据流A栅格映射后产生的符号序列进行串并变换或层映射；
对串并变换或层映射后形成的每个数据流分别进行步骤b中插入前导序列或循环前缀的操作，并对插入前导序列或循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；或者，当插入循环前缀时，对串并变换或层映射后形成的每个数据流分别进行步骤b中插入循环前缀的操作，并对插入循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；当插入前导序列时，对串并变换或层映射后形成的所有数据流进行预处理，再以预处理的数据流为单位，执行步骤b中插入前导序列、基带到射频的处理和发射的操作；
和/或，
当所述发射机包括多根发射天线时，若所述待发送的信息比特序列为多个数据流，对其中部分或全部数据流的信息比特序列，所述步骤a为：以数据流为单位，分别对所述部分或全部数据流中每个数据流的信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射；在所述步骤a和步骤b之间，该方法包括：将所述部分或全部数据流中所有数据流栅格映射后产生的符号序列进行层映射；
对层映射后产生的每个数据流分别进行步骤b中插入前导序列或循环前缀的操作，并对插入前导序列或循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；或者，当插入循环前缀时，对层映射后形成的每个数据流分别进行步骤b中插入循环前缀的操作，并对插入循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；当插入前导序列时，对层映射后形成的所有数据流进行预处理，再以预处理的数据流为单位，执行步骤b中插入前导序列、基带到射频的处理和发射的操作；
和/或，
当所述发射机包括多根发射，若所述待发送的信息比特序列为多个数据流，对其中部分或全部数据流的信息比特序列，所述步骤a为：以数据流为单位，分别对所述部分或全部数据流中每个数据流的信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射；在所述步骤a和步骤b之间，该方法包括：分别将所述部分或全部数据流中每个数据流经过栅格映射后产生的符号序列进行相位与功率的调整，并将调整后所有数据流的符号序列叠加，再进行串并变换或层映射；
对串并变换或层映射后产生的每个数据流分别进行步骤b中插入前导序列或循环前缀的操作，并对插入前导序列或循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；或者，当插入循环前缀时，对串并变换或层映射后形成的每个数据流分别进行步骤b中插入循环前缀的操作，并对插入循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；当插入前导序列时，对串并变换或层映射后形成的所有数据流进行预处理，再以预处理的数据流为单位，执行步骤b中插入前导序列、基带到射频的处理和发射的操作。
较佳地，对于所述网络侧为用户分配的前导序列：不同用户的前导序列互不相同且相互正交，对于串并变换或层映射后产生的不同数据流，前导序列互不相同且相互正交，用于估计包括预处理在内的各个发射天线到接收天线的等效信道状态。
较佳地，对于所述网络侧为用户分配的交织图样和栅格映射图样：
不同用户的不同数据流分配不同的交织图样或者不同的栅格映射图样，利用交织图样或栅格映射图样或前导序列区分不同用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样，同一用户的不同数据流分配相同的交织图样和不同的栅格映射图样，利用交织图样区分不同的用户，利用栅格映射图样或前导序列或栅格映射图样与前导序列的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样，同一用户的不同数据流分配相同的栅格映射图样和不同的交织图样，利用栅格映射图样区分不同的用户，利用交织图样或前导序列或交织图样与前导序列的组合区分同一用户的不同数据流；或者，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样或不同的交织图样或不同的栅格映射图样与交织图样的组合，利用前导序列区分不同的用户，利用栅格映射图样或交织图样或栅格映射图样和交织图样的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与栅格映射图样的组合，利用交织图样与栅格映射图样的组合区分不同的用户，利用前导序列区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样，利用交织图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用栅格映射图样区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的交织图样，利用栅格映射图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用交织图样区分同一用户的不同数据流。
一种通信系统中的信号接收方法，包括：
接收机将接收信号进行射频到基带的处理，得到基带接收信号，去除循环前缀或者利用周期插入的前导序列估计不同用户到所述接收机的信道信息并去除前导序列；
对去除前导序列或循环前缀后的基带接收信号进行多用户迭代检测，确定不同用户发送的信息比特序列；其中，在所述多用户迭代检测中根据发射机采用的栅格映射方式进行解栅格映射。
较佳地，采用交织图样和/或栅格映射图样和/或前导序列区分不同用户的信号；其中，交织图样用于进行所述解交织处理，栅格映射图样用于进行所述解栅格映射。
较佳地，在所述接收信号前，该方法包括：将各个发射机的前导序列配置信息、交织图样信息和栅格映射图样信息对应发送给相应的发射机。
较佳地，当发射机发送多个数据流的数据时，所述接收机在进行多用户迭代检测后确定不同用户发送的不同数据流的信息比特序列。
较佳地，当所述发射机包括多根发射天线时，
所述估计不同发射机到所述接收机的信道信息包括：利用周期插入的前导序列估计不同用户到所述接收机的包括预处理在内的等效信道信息；所述进行多用户检测为多天线多用户检测；或者，
所述估计不同发射机到所述接收机的信道信息包括：利用周期插入的前导序列估计不同用户到所述接收机的信道信息；在进行多用户检测前，利用发射机采用的预处理信息对去除前导序列的基带接收信号进行解预处理操作。
一种通信系统中的发射机，包括：基带处理单元、插入单元、射频处理单元和发送单元；
所述基带处理单元，用于将待发送的信息比特序列依次进行信道编码、调制和栅格映射；
所述插入单元，用于将经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀；其中，所述前导序列为周期性插入，在未插入前导序列的所述符号序列中插入循环前缀；
所述射频处理单元，用于将插入前导序列或循环前缀后的序列进行基带到射频的处理；
所述发送单元，用于将基带到射频处理后的信号发射出去。
一种通信系统中的接收机，包括：射频处理单元、信道估计单元、迭代检测单元；
所述射频处理单元，用于将接收信号进行射频到基带的处理，得到基带接收信号；
所述信道估计单元，用于去除循环前缀或者利用周期插入的前导序列估计不同发射机到所述接收机的信道信息并去除所述前导序列；
所述迭代检测单元，用于对去除前导序列或循环前缀后的基带接收信号进行多用户迭代检测，确定不同用户发送的信息比特序列；其中，在所述多用户迭代检测中根据发射机采用的栅格映射方式进行解栅格映射。
由上述技术方案可见，本申请中，将待发送的信息比特序列依次进行信道编码、调制和栅格映射；将经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀，将插入前导序列或循环前缀后的序列进行基带到射频的处理后发射出去；其中，所述前导序列为周期性插入，在未插入前导序列的所述符号序列中插入循环前缀。通过上述处理，利用单载波调制与非正交多址接入方式相结合，能够解决发送端的高PAPR问题，提高PA的效率。
附图说明
图1本申请中的发射机的原理示意框图；
图2为本申请中信号发射方法的基本流程示意图；
图3为本申请多址接入原理示意框图；
图4为本申请中接收方法的示意图；
图5为本申请中接收方法的又一示意图；
图6为射频到基带处理示例图；
图7为基于不同前导序列区分不同用户的示意图；
图8为一种依据信道变化情况改变前导序列发送周期的例子；
图9为前导序列发送周期调整请求流程示意图；
图10为临时缩短前导序列发送周期的信号结构示意图；
图11为结合叠加数据流的多址接入的发射机结构；
图12为仅发送单个数据流的多天线结合方式；
图13为仅发送单个数据流的多天线结合方式接收机结构；
图14为发送多个数据流且单独映射的多天线结合方式；
图15为基于数据流叠加的多天线结合方式；
图16为本申请中发射机的基本结构示意图；
图17为本申请中接收机的基本结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请做进一步详细说明。
本申请提出一种基于单载波调制的信号发射方法和相应的发射机，并基于此发射机和发射方法提出一种非正交的多址接入方法，与传统的码分多址(CodeDivision Multiple Access,CDMA)相比，本申请的多址接入方法是利用不同的前导序列和/或栅格映射图样来区分用户，从而使多址接入不会受到正交码资源的限制。或者，在发射机的处理中还可以进一步包括交织处理，这时可以进一步利用交织图样来区分用户。进一步地，由于使用了栅格映射，因此可以通过配置不同的栅格映射图样，灵活地配置用户的数据速率。栅格映射还可以将数据符号序列映射到全部或部分的所分配时频资源上，有利于相同的时频资源复用给多个用户，增加可服务用户的数量；同时也有利于对抗干扰和衰落。同时，由于本申请中使用的是单载波调制，对于发射机侧的峰均比降低和能效提升都有很大帮助。
图1所示为本申请提供的一种新型发射机的原理示意框图。图2为本申请中信号发射方法的基本流程示意图。图2所示的方法可以在图1所示的发射机中实施。以下结合图1和图2，对本申请中的发射方法和发射机进行简单介绍。如图2所示，具体的发射方法包括：
步骤201，对待发送的信息比特序列进行信道编码。
首先，对信息比特序列dk＝{dk(m),m＝0,…,M-1}(其中M是信息比特序列长度)进行信道编码。信道编码中可以由一个码率为R1的分量码构成，或者由多个分量码一起组合构成，分量码可以是Turbo码，低密度奇偶校验码(Low DensityParity Check，LDPC)码，重复码等；如一个码率为R1的Turbo码和码率为R2的重复扩频码组合在一起产生更低的编码码率R3＝R2R1，或由一个码率为R3的Turbo码直接构成。信息比特序列dk经过信道编码得到编码序列ck＝{ck(n),n＝0,…,N-1}(其中N是信道编码后序列的长度)。
步骤202，对信道编码后的编码序列进行交织处理，并将交织后的序列进行调制。
将编码序列ck通过交织器αk进行交织处理得到交织后序列xk＝{xk(n),n＝0,…,N-1}。其中，αk代表的是比特(码片)级交织图样，交织后序列的长度与送入交织的序列长度保持一致。通过交织使得相邻的码片的相关性减少，有利于在接收机逐码片检测。交织图样αk可以是由{0,1,……,N}中的各个数字随机打乱产生的，其中，0到N的数值用于表示数据所占的位置顺序。
将得到的交织后序列进行比特至符号调制产生符号序列Sk＝{Sk(l),l＝0,…,L-1}(其中L是符号序列的长度，与使用的调制方式和交织后序列的长度有关)。调制方式可以是QAM、PSK等星座图调制，或是FSK等波形调制等。
上述交织处理为优选的处理，也可以在发射机的处理中不包含交织处理的操作，直接在信道编码后进行调制操作。在后续本申请的描述中，都以包括交织处理的操作为例进行说明。
步骤203，对调制后的符号序列进行栅格映射。
将符号序列Sk经过栅格映射生成映射后符号序列，栅格映射中使用的栅格映射图样表示为βk；经过栅格映射的处理，可以使得携带用户信息的符号映射到全部或部分分配的时频资源上，有利于对抗干扰和衰落。同时，如果不同的用户采用不同的栅格映射图样，那么还有利于在相同的时频资源上支持更多的用户。
步骤204，对栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀。
前导序列是周期性插入的，因此，有的符号序列需要插入，有的符号序列不需要插入。当不需要插入前导序列时，在符号序列中插入循环前缀。当需要插入前导序列时，不插入循环前缀。若插入的是前导序列，则不同用户分配的前导序列各不相同并且相互正交，也就是说，在相同时频资源上传输信号的不同用户间的前导序列各部相同且相互正交，这可以使得接收端可以对不同用户的信道进行估计，有利于进行频域均衡。若插入的是循环前缀，则将信号末端的部分数据复制到信号前段用作循环前缀。
步骤205，将插入前导序列或循环前缀的符号序列进行基带到射频的处理后进行发射。
将步骤204处理后获得的数据序列进行基带到射频的处理等操作，最终发射出去。由于使用的是单载波的调制方式，发射机能够获得较低的峰均比，从而有更好的能效利用和商用实现。
至此，本申请中基本的信号发射方法流程结束。
在上述图1所示发射机和图2所示发射方法的基础上，本申请提供一种新的多址接入方法，其中，利用前导序列、交织图样和/或栅格映射图样进行不同用户的区分。为描述方便起见，这里将多址接入时的发射和接收方法放在一起进行描述。如图3所示，K个发射机从网络侧获得各自的交织信息、栅格映射信息和/或前导序列配置信息。从网络侧获得上述的信息的方式可以为：发射机从物理广播信道、物理下行控制信道或是物理下行共享信道接收网络侧下发的相应信息。其中，交织图样信息与栅格映射信息指示了交织图样与栅格映射图样，可通过查找表等方式指示。网络侧可以直接配置交织图样的具体信息，也就是将交织图样信息中携带的交织图样直接作为交织处理时使用的交织图样，也可以让发射机配置母交织器并按照一定的生成规则来生成各自的交织器，也就是说，将交织图样信息中携带的交织图样作为母交织器的交织图样，按照设定的规则将母交织器的交织图样循环移位后得到本次交织处理时使用的交织图样。该交织图样与栅格映射信息可以作为接收机区分不同用户的标识。前导序列配置信息指示了用户所使用的前导序列，前导序列的插入周期可以是预先确定的，例如通过协议规定，或者也可以将插入周期携带在前导序列配置信息中。通过上述方式，不同用户对应的不同发射机获取各自的交织信息、栅格映射信息和前导序列配置信息，以区分不同用户，发射机按照前述图2所示的方法进行信号发射。
如上，K个发射机通过图2所示的发射方法发送信号后，经过各自的信道hk，在接收机结合在一起，并受到噪声的干扰。接下来，介绍接收机进行用户信号检测的具体处理。
接收机采用多用户迭代检测。如图3所示，接收机先将收到的混合信号进行射频到基带的处理，而后将得到的时域信号作为的基带接收信号。接下来，当发射机中插入的是前导序列时，相应地，接收机根据各个用户相互正交的前导序列估计每个用户的信道信息，再将去除前导序列后的基带信号送入到多用户检测器；当发射机中插入的是循环前缀时，相应地，接收机将循环前缀去除，再将去除循环前缀后的信号送入到多用户检测器。多用户检测器根据去除前导序列或循环前缀的基带接收信号、估计得到的各个用户的信道信息与前次迭代产生的各个用户各个比特的先验概率信息计算每个比特或是每个符号的后验概率信息，并结合输入检测器的先验概率信息计算外信息(Extrinsic Information)A。依据每个用户的栅格映射图样βk对检测器输出的外信息A进行解栅格映射。将此时恢复出来的软信息序列送入到用户对应的交织图样αk进行解交织。解交织后的软信息B输入译码器。在译码器中，根据发射机使用的分量码来进行相应的解码，最后判决得到用户数据。为了下次迭代检测，在译码器中，要将译码得到的软信息再次经过与发射机相同的信道编码，并从译码器输出，然后将译码器输出的经过信道编码的先验概率信息C减去之前解交织后的软信息B得到外信息D。将得到的外信息D通过交织图样αk重新交织，然后再经过栅格映射图样重新进行栅格映射。最终得到的重新栅格映射后的序列作为先验概率信息输入多用户检测器。至此，一次迭代检测完成，重复上述操作进行下一次迭代检测译码。上述过程中，在迭代检测解码传递的信息均为概率信息，即比特为0或1的概率，或是符号取值的概率，将这类信息称作软信息。可以使用对数似然比或是对数概率表示软信息以简化实现操作。第一次迭代时，没有先验概率信息，因此输入多用户检测器的先验概率为等概率分布；后续迭代使用上一次迭代更新的先验概率信息。当迭代次数到达预设的最大值时，在译码器中进行硬判决得到最终用户的信息数据结果。上述的多用户信号检测器可以使用单元信号估计器(Elementary Signal Estimator,ESE)，或基于消息传递算法(Message Passing Algorithm，MPA)，串行干扰消除(SuccessiveInterference Cancellation,SIC)的检测器等。
在上述接收方法的处理基础上，还可以对各个用户的信号进行频域均衡，再通过IFFT与FFT的变换进行迭代检测解码，或者，可以对各个用户的信号进行时域均衡，再进行多用户迭代检测，以提高检测性能。具体可以如下进行：
接收机先将收到的混合信号进行射频到基带的处理，而后将得到的时域信号作为基带接收信号进行FFT处理转换为频域信号。再进行频域均衡，之后再将均衡后的信号进行IFFT处理转换为时域信号送入到多用户检测器，其余操作与上述方法类似；接收机结构如图4所示；
或者，
接收机先将收到的混合信号进行射频到基带的处理，而后将得到的时域信号作为基带接收信号进行FFT处理转换为频域信号。将去除了前导序列或循环前缀的信号送入到多用户检测器中。其余操作与上述方法类似，所不同的是在对每一个用户的数据进行解栅格映射之前，先进行IFFT操作，转换成时域信号信息再送入解栅格映射。而当外信息经过解码器更新之后，在栅格映射之后，要先进行FFT操作，再送入多用户检测器进行下一次迭代或下一个用户的迭代检测解码；接收机如图5所示；
或者，
接收机先将收到的混合信号进行射频到基带的处理，而后将得到的时域信号进行去除前导序列或循环前缀的操作后送入到多用户检测器中，在多用户检测器中进行时域均衡。其余操作与第一种方法类似。
综上，本申请中的信号接收方法包括：接收机将接收信号进行射频到基带的处理，得到基带接收信号，去除循环前缀或者利用周期插入的前导序列估计不同发射机到接收机的信道信息并去除前导序列；对去除前导序列或循环前缀后的基带接收信号进行迭代检测，确定不同用户发送的信息比特序列。在多用户迭代检测中，根据发射机采用的栅格映射方式进行解栅格映射，具体多用户迭代检测方式可以采用各种现有的方式进行。前述图3所示的利用外信息进行的多用户迭代检测仅为一个示例，并不用于限定本申请中迭代检测的具体处理。并且图3的检测方法是以发射机进行交织处理为例进行的。在图3所示的迭代检测中，任一次迭代处理包括：根据前次迭代产生的各个用户的各个信息比特的先验概率信息和估计得到的各个用户的信道信息，对去除前导序列或循环前缀后的基带接收信号进行多用户检测，得到各个用户的每个比特或每个符号的后验概率信息，将后验概率信息与所述先验概率信息相减得到外信息；对所述外信息进行解栅格映射和解交织，并对解交织后的软信息进行信道解码和数据判决，确定各个用户对应数据的软信息；上述先验概率信息为：将解码得到的软信息经过与发射机相同的信道编码后减去解交织后的软信息，再经过与发射机相同的交织处理和栅格映射后得到的比特信息。如果发射机没有包括交织处理，则在上述任一次迭代处理中不包括解交织的处理过程。在后续对于接收方法的描述中，均以发射机进行交织处理为例进行说明，但这并不用于限制本申请的接收方法。
实施例一:
在本实施例中，我们将结合具体系统配置(如信道编码参数，交织器与栅格映射设计参数，前导序列的分配)来介绍本发明的发射机是如何工作的。
系统的原理示意框图如图3所示。发射机从物理广播信道、物理下行控制信道或是物理下行共享信道获得各自的交织图样信息，栅格映射信息和前导序列配置信息。前导序列配置信息指示了用户所使用的前导序列和插入前导序列的周期。交织器与栅格映射信息指示了交织图样与栅格映射图样，可通过查找表等方式指示。系统可以直接配置交织器的具体信息，也可以让发射机按照母交织器和一定的生成规则来生成各自的交织器，比如配置一个母交织器，按照第k个发射机循环k位来获得其交织器。交织图样αk可以是由{0,1,……,N}随机打乱产生的，我们用0到N的数值来表示数据所占的位置顺序。如在本实施例中，αk＝{4,503,……,52}，则我们可以得到xk(0)＝ck(4),xk(1)＝ck(503),……,xk(503)＝ck(52)。
假定发射机有一个长度为M＝126的信息比特序列dk＝{dk(m),m＝0,…,M-1}，即发射机有126个信息比特。将此信息比特序列进行信道编码。信道编码是由一个码率为R1＝1/2的LTE标准Turbo码和一个长度为2(等效码率R2＝1/2)的重复扩频码一起组合而成，因此经过整个信道编码的编码码率为R3＝R2R1＝1/4。也可由一个码率为1/4的Turbo码或其他分量码直接构成。信息比特序列dk经过信道编码得到编码序列ck＝{ck(n),n＝0,…,N-1}(其中N是信道编码后序列的长度，N＝M/R3＝126*4＝504)。而后将编码序列ck通过交织图样αk进行交织处理得到交织后序列xk＝{xk(n),n＝0,…,N-1}。交织图样αk是比特(码片)级交织器，交织后序列的长度与送入交织的序列长度保持一致。通过交织使得相邻的比特(码片)的相关性减少，有利于在接收机逐比特(码片)检测。
将得到的交织后序列xk进行比特至符号调制产生符号序列Sk＝{Sk(l),l＝0,…,L-1}(其中L是符号序列的长度，与使用的调制方式和交织后序列的长度有关)。在本实施例中使用的调制方式是QPSK，调制阶数Ms＝2，即两个码字(比特)映射到一个符号。因此，符号序列的长度此符号序列Sk再经过栅格映射生成符号序列S′k＝{S′k(l′),l＝0,…,L′-1}(其中L′是栅格映射后序列的长度)。由于本申请中采用的是单载波调制，因此，这里的栅格映射是对时域符号进行的。栅格映射的实现可以有多种方式，例如采用补零交织，直接插零，交织插零，交织映射，直接映射。栅格映射的目的是可以使得携带用户信息的符号映射到全部，或部分分配的时频资源上，有利于对抗干扰和衰落，并且有利于在相同的时频资源上支持更多的用户。栅格映射的具体处理请参见本申请人于2016年02月05日提交的申请号为201610082443.9的申请文件。另外，值得注意的是，若将信号映射到部分资源上，发射机的总体等效码率R相对于编码码率R3将进一步降低，降低的程度，与栅格映射图样的密度有关。在本实施例中，因为将符号序列长度增加了一倍，因此，发射机的等效码率再降低一半，即之后按照前导序列的配置信息，在符号序列S′k的前端加入循环前缀或分配的前导序列，各个用户的前导序列各不相同并相互正交。再将信号进行D/A转换，上变频及剩余的基带到射频处理，最终将信号发射出去。
在接收机接收到多个发射机的信号结合，并受到噪声的干扰。在本实施例中，接收机采用的是多用户迭代检测解码方式。先将收到的混合信号进行射频到基带处理，如图6所示。
而后将得到的信号进行去除循环前缀或前导序列，并依据分配给各个用户的前导序列来估计各个用户的信道。再将信号送入到多用户检测器中。在首次迭代时，先根据预设的用户信号的先验概率信息和估计出的每个用户的信道信息，在多用户检测器中计算出每个用户信号的后验概率信息，并结合先验概率信息计算出外信息序列A。再依据每个用户自己的栅格映射图样进行解栅格映射。再将解栅格映射之后的软信息序列送入到用户对应的交织图样αk进行解交织。解交织后的软信息B输入译码器。在译码器中，根据发射机使用的分量码来进行相应的解码，在本实施例中，先重复扩频解码，再Turbo解码，最后判决得到用户数据。为了下一次迭代检测，要更新用户信号的先验概率信息。因此需要将译码得到的软信息再次经过与发射机相同的信道编码处理，得到先验概率信息C，即与发射机相同的分量码或分量码的组合，在本实施例中，为再次经过码率为R1＝1/2Turbo和长度为2的重复扩频码。再将经过信道编码的先验概率信息C减去之前的解交织得到的软信息B，确定出外信息D。将得到的外信息D先后通过交织图样αk和栅格映射图样重新交织和重新栅格映射。最终得到的重新栅格映射后的序列做为先验概率序列送入到多用户检测器中，作为下一次迭代检测的输入。至此，一次迭代检测完成，重复上述操作进行下一次迭代检测译码。当迭代次数到达预设的最大值时，在译码器中进行硬判决得到最终用户的信息数据结果。第一次迭代时，没有先验概率信息，因此输入多用户检测器的先验概率为等概率分布；后续迭代使用上一次迭代更新的先验概率信息。上述的多用户信号检测器可以使用单元信号估计器(Elementary Signal Estimator,ESE)，或基于消息传递算法(MessagePassing Algorithm，MPA)，或串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)的检测器等。与实施例一相同地，接收处理中还可以对各个用户的信号进行频域均衡，再通过IFFT与FFT的变换进行迭代检测解码，或者，还可以对用户信号进行时域均衡处理，这里就不再赘述。
实施例二：
在实施例一中介绍了一种新型的发射机及其多用户迭代检测解码方式。在其基础上，本实施例将介绍基于此发射机的多址接入方式。
系统的发射机与接收机的配置如图3所示。发射机从物理广播信道、物理下行控制信道或是物理下行共享信道获得各自的交织图样信息，栅格映射信息和前导序列配置信息。前导序列配置信息指示了用户所使用的前导序列和插入前导序列的周期。交织器与栅格映射信息指示了交织图样与栅格映射图样，可通过查找表等方式指示。系统可以直接配置交织器的具体信息，也可以让发射机按照母交织器和一定的生成规则来生成各自的交织器，比如配置一个母交织器，按照第k个发射机循环k位来获得其交织器。交织图样αk可以是由{0,1,……,N}随机打乱产生的，我们用0到N的数值来表示数据所占的位置顺序。如在本实施例中，αk＝{4,503,……,52}，则我们可以得到xk(0)＝ck(4),xk(1)＝ck(503),……,xk(503)＝ck(52)。
假定系统有K＝4个发射机，每个发射机使用和实施例一中相同的发射方式。考虑第k个发射机有长度为M＝126的信息比特序列dk＝{dk(m),m＝0,…,M-1}等待发送，即发射机有126个信息比特。将此信息比特序列进行信道编码。信道编码是由一个码率为R1＝1/2的LTE标准Turbo码和一个长度为2(等效码率R2＝1/2)的重复扩频码一起组合而成，因此经过整个信道编码的编码码率为R3＝R2R1＝1/4。也可由一个码率为1/4的Turbo码或其他分量码直接构成。信息比特序列dk经过信道编码得到编码序列ck＝{ck(n),n＝0,…,N-1}(其中N是信道编码后序列的长度，N＝M/R3＝126*4＝504)。而后将编码序列ck通过交织图样αk进行交织处理得到交织后序列xk＝{xk(n),n＝0,…,N-1}。
交织图样αk是比特(码片)级交织器，交织后序列的长度与送入交织的序列长度保持一致。通过交织使得相邻的比特(码片)的相关性减少，有利于在接收机逐比特(码片)检测。
将得到的交织后序列xk进行比特至符号调制产生符号序列Sk＝{Sk(l),l＝0,…,L-1}(其中L是符号序列的长度，与使用的调制方式和交织后序列的长度有关)。在本实施例中，我们使用的调制方式是QPSK，调制阶数Ms＝2，即两个码字(比特)映射到一个符号。因此，符号序列的长度此符号序列Sk再经过栅格映射生成符号序列S′k＝{S′k(l′),l＝0,…,L′-1}(其中L′是栅格映射后序列的长度)。栅格映射的实现可以有多种方式，例如采用补零交织，直接插零，交织插零，交织映射，直接映射，将栅格映射图样表示为βk。栅格映射的目的是可以使得携带用户信息的符号映射到全部，或部分分配的时频资源上，有利于对抗干扰和衰落，并且有利于在相同的时频资源上支持更多的用户。另外，值得注意的是，若将信号映射到部分资源上，发射机的总体等效码率R相对于编码码率R3将进一步降低，降低的程度，与栅格映射图样的密度有关。在本实施例中，因为将符号序列长度增加了一倍，因此，发射机的等效码率再降低一半，即之后按照前导序列的配置信息，在符号序列S′k的前端加入循环前缀或分配的前导序列Prek，各个用户的前导序列各不相同并相互正交。
本实施例介绍的是基于交织图样、栅格映射图样、前导序列或它们的组合来区分用户的方式，具体包括：
1.基于不同的交织图样来区分用户；
2.基于不同的栅格映射图样来区分用户；
3.基于不同的交织图样与栅格映射图样的组合来区分用户；
4.基于不同的前导序列来区分用户，如图7所示；
5.基于不同的前导序列与交织图样的组合来区分用户；
6.基于不同的前导序列与栅格映射图样的组合来区分用户；
7.基于不同的前导序列与交织图样与栅格映射图样的组合来区分用户；
由于利用不同的前导序列可以在接收端区分出不同用户的信道，因此上述4至7点中可以直接依据此区分不同的用户数据，或者结合其他的信息(如交织图样或/和栅格映射图样)来区分用户。
系统依据网络的负载情况γ来决定使用哪一种区分用户的方式，如表1所示，表1中γ1＜γ2。
表1：网络依据负载情况决定区分用户方式
1.当网络负载小于等于预定门限值1即γ1时，网络选择采用前导序列或交织图样或栅格映射图样来区分用户；
2.当网络负载小于等于预定门限2即γ2并大于预定门限值1即γ1时，网络选择采用前导序列与交织图样的组合，或前导序列和栅格映射图样的组合，或交织图样和栅格映射图样的组合来区分用户；
3.当网络负载大于预定门限2即γ2时，网络选择采用前导序列，交织图样和栅格映射图样的三者组合来区分用户。
通过上述区分用户的方式，网络负载越大，用于区分不同用户的组合数量越多，因此能够支持区分更多的用户。另外，如果发射机的处理中不包括交织处理，则上述各种区分用户的方式中不包括利用交织图样或交织图样与其他方式结合的区分方式。
在接收机接收到多个发射机的信号结合，并受到噪声的干扰。在本实施例中，接收机采用的是多用户迭代检测解码方式。先将收到的混合信号进行射频到基带处理。而后将得到的信号进行去除循环前缀或前导序列，并依据分配给各个用户的前导码来估计各个用户的信道。再将信号送入到多用户检测器中。在首次迭代时，先根据预设的用户信号的先验概率信息和估计出的每个用户的信道信息，在多用户检测器中计算出每个用户信号的后验概率信息，并结合先验概率信息计算出外信息序列A。再依据每个用户自己的栅格映射图样进行解栅格映射。再将解栅格映射之后的软信息序列送入到用户对应的交织图样αk进行解交织。解交织后的软信息B输入译码器。在译码器中，根据发射机使用的分量码来进行相应的解码，在本实施例中，先重复扩频解码，再Turbo解码，最后判决得到用户数据。为了下一次迭代检测，要更新用户信号的先验概率信息。因此需要将译码得到的软信息再次经过与发射机相同的信道编码处理，得到先验概率信息C，即与发射机相同的分量码或分量码的组合，在本实施例中，为再次经过码率为R1＝1/2Turbo和长度为2的重复扩频码。再将经过信道编码处理后得到先验概率信息C减去之前解交织得到的软信息B，确定出外信息D。将得到的外信息D先后通过交织图样αk和栅格映射图样重新交织和重新栅格映射。最终得到的重新栅格映射后的序列做为先验概率序列送入到多用户检测器中，作为下一次迭代检测的输入。至此，一次迭代检测完成，重复上述操作进行下一次迭代检测译码。当迭代次数到达预设的最大值时，在译码器中进行硬判决得到最终用户的信息数据结果。第一次迭代时，没有先验概率信息，因此输入多用户检测器的先验概率为等概率分布；后续迭代使用上一次迭代更新的先验概率信息。上述的多用户信号检测器可以使用单元信号估计器(Elementary Signal Estimator,ESE)，或基于消息传递算法(MessagePassing Algorithm，MPA)，或串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)的检测器等。与实施例一相同地，接收处理中还可以对各个用户的信号进行频域均衡，再通过IFFT与FFT的变换进行迭代检测解码，或者，还可以对用户信号进行时域均衡处理，这里就不再赘述。当迭代次数到达预设的最大值时，在译码器中进行硬判决得到最终用户的信息数据结果。依据对应使用的区分用户的方式得到各个用户的数据。
实施例三:
在本实施例一中介绍了结合具体系统配置(如信道编码参数，交织器与栅格映射设计参数，前导序列的分配)的发射机是如何工作的。如前所述，前导序列的插入周期可以是预先确定的，例如通过协议规定，或者，前导序列的插入周期也可以携带在前导序列配置信息中，其中的插入周期可以是由系统网络侧确定出来的。在本实施例中，将介绍由系统决策发射机发送前导序列周期时的发射方法。
系统的原理示意框图如图3所示。考虑一个发射机有一个长度为M＝126的信息比特序列dk＝{dk(m),m＝0,…,M-1}，即发射机有126个信息比特。将此信息比特序列进行信道编码。信道编码是由一个码率为R1＝1/2的LTE标准Turbo码和一个长度为2(等效码率R2＝1/2)的重复扩频码一起组合而成，因此经过整个信道编码的编码码率为R3＝R2R1＝1/4。也可由一个码率为1/4的Turbo码或其他分量码直接构成。信息比特序列dk经过信道编码得到编码序列ck＝{ck(n),n＝0,…,N-1}(其中N是信道编码后序列的长度，N＝M/R3＝126*4＝504)。而后将编码序列ck通过交织图样αk进行交织处理得到交织后序列xk＝{xk(n),n＝0,…,N-1}。交织图样αk是比特(码片)级交织器，交织后序列的长度与送入交织的序列长度保持一致。通过交织使得相邻的比特(码片)的相关性减少，有利于在接收机逐比特(码片)检测。发射机从物理广播信道、物理下行控制信道或是物理下行共享信道获得各自的交织图样信息，栅格映射信息和前导序列配置信息。前导序列配置信息指示了用户所使用的前导序列和插入前导序列的周期。网络侧可以根据“信道变化情况”来确定发射机的前导序列插入周期。例如，可以根据信道变化情况决定发射机是使用较大周期(较低频率)或较小周期(较高频率)来发射前导序列，表2给出了一种确定前导序列插入周期的例子：
表2：一种依据信道变化情况改变前导序列发送周期的例子
信道变化情况 变化快 变化慢
前导序列发送周期 2 4
如图8所示，系统将决策好的前导序列发送周期加入到前导序列配置信息中，通过下行广播信道，下行控制信道，或下行共享信道通知给各个发射机。交织器与栅格映射信息指示了交织图样与栅格映射图样，可通过查找表等方式指示。系统可以直接配置交织器的具体信息，也可以让发射机按照母交织器和一定的生成规则来生成各自的交织器，比如配置一个母交织器，按照第k个发射机循环k位来获得其交织器。交织图样αk可以是由{0,1,……,N}随机打乱产生的，我们用0到N的数值来表示数据所占的位置顺序。如在本实施例中，αk＝{4,503,……,52}，则我们可以得到xk(0)＝ck(4),xk(1)＝ck(503),……,xk(503)＝ck(52)。
将得到的交织后序列xk进行比特至符号调制产生符号序列Sk＝{Sk(l),l＝0,…,L-1}(其中L是符号序列的长度，与使用的调制方式和交织后序列的长度有关)。在本实施例中，我们使用的调制方式是QPSK，调制阶数Ms＝2，即两个码字(比特)映射到一个符号。因此，符号序列的长度此符号序列Sk再经过栅格映射生成符号序列S′k＝{S′k(l′),l＝0,…,L′-1}(其中L′是栅格映射后序列的长度)。栅格映射的实现可以有多种方式，例如采用补零交织，直接插零，交织插零，交织映射，直接映射。栅格映射的目的是可以使得携带用户信息的符号映射到全部，或部分分配的时频资源上，有利于对抗干扰和衰落，并且有利于在相同的时频资源上支持更多的用户。另外，值得注意的是，若将信号映射到部分资源上，发射机的总体等效码率R相对于编码码率R3将进一步降低，降低的程度，与栅格映射图样的密度有关。在本实施例中，因为将符号序列长度增加了一倍，因此，发射机的等效码率再降低一半，即之后按照前导序列的配置信息，在符号序列S′k的前端加入循环前缀或分配的前导序列，各个用户的前导序列各不相同并相互正交。再将信号进行D/A转换，上变频及剩余的基带到射频处理，最终将信号发射出去。
在接收机接收到多个发射机的信号结合，并受到噪声的干扰。在本实施例中，接收机采用的是多用户迭代检测解码方式。先将收到的混合信号进行射频到基带处理。而后将得到的信号进行去除循环前缀或前导序列，并依据分配给各个用户的前导序列来估计各个用户的信道。再将信号送入到多用户检测器中。在首次迭代时，先根据预设的用户信号的先验概率信息和估计出的每个用户的信道信息，在多用户检测器中计算出每个用户信号的后验概率信息，并结合先验概率信息计算出外信息序列A。再依据每个用户自己的栅格映射图样进行解栅格映射。再将解栅格映射之后的软信息序列送入到用户对应的交织图样αk进行解交织。解交织后的软信息B输入译码器。在译码器中，根据发射机使用的分量码来进行相应的解码，在本实施例中，先重复扩频解码，再Turbo解码，最后判决得到用户数据。为了下一次迭代检测，要更新用户信号的先验概率信息。因此需要将译码得到的软信息再次经过与发射机相同的信道编码处理，得到先验概率信息C，即与发射机相同的分量码或分量码的组合，在本实施例中，为再次经过码率为R1＝1/2Turbo和长度为2的重复扩频码。再将经过信道编码的先验概率信息C减去之前解交织得到的软信息B，确定出外信息D。将得到的外信息D先后通过交织图样αk和栅格映射图样重新交织和重新栅格映射。最终得到的重新栅格映射后的序列做为先验概率序列送入到多用户检测器中，作为下一次迭代检测的输入。至此，一次迭代检测完成，重复上述操作进行下一次迭代检测译码。当迭代次数到达预设的最大值时，在译码器中进行硬判决得到最终用户的信息数据结果。第一次迭代时，没有先验概率信息，因此输入多用户检测器的先验概率为等概率分布；后续迭代使用上一次迭代更新的先验概率信息。上述的多用户信号检测器可以使用单元信号估计器(Elementary Signal Estimator,ESE)，或基于消息传递算法(Message Passing Algorithm，MPA)，或串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)的检测器等。与实施例一相同地，接收处理中还可以对各个用户的信号进行频域均衡，再通过IFFT与FFT的变换进行迭代检测解码，或者，还可以对用户信号进行时域均衡处理，这里就不再赘述。当迭代次数到达预设的最大值时，在译码器中进行硬判决得到最终用户的信息数据结果。依据对应使用的区分用户的方式得到各个用户的数据。
实施例四:
在实施例三中介绍了由系统决策发射机发送前导序列周期时的发射方法。在本实施例中，将介绍用发射端决策前导序列发送周期的发射方法。
系统的原理示意框图如图3所示。考虑一个发射机有一个长度为M＝126的信息比特序列dk＝{dk(m),m＝0,…,M-1}，即发射机有126个信息比特。将此信息比特序列进行信道编码。信道编码是由一个码率为R1＝1/2的LTE标准Turbo码和一个长度为2(等效码率R2＝1/2)的重复扩频码一起组合而成，因此经过整个信道编码的编码码率为R3＝R2R1＝1/4。也可由一个码率为1/4的Turbo码或其他分量码直接构成。信息比特序列dk经过信道编码得到编码序列ck＝{ck(n),n＝0,…,N-1}(其中N是信道编码后序列的长度，N＝M/R3＝126*4＝504)。而后将编码序列ck通过交织图样αk进行交织处理得到交织后序列xk＝{xk(n),n＝0,…,N-1}。交织图样αk是比特(码片)级交织器，交织后序列的长度与送入交织的序列长度保持一致。通过交织使得相邻的比特(码片)的相关性减少，有利于在接收机逐比特(码片)检测。发射机从物理广播信道、物理下行控制信道或是物理下行共享信道获得各自的交织图样信息，栅格映射信息和前导序列配置信息。前导序列配置信息指示了用户所使用的前导序列和插入前导序列的周期。
如实施例三中所述，网络侧可以通过收到的信道状态信息反馈或是自己测量的信道状态信息，判定通知给用户的前导序列发送周期。本实施例中，发射机可以根据自己测量的信道状态信息来决定是否向网络侧请求临时调整前导序列发射周期。例如当信道测量信息反映信道变化突然很快时，发射机通过上行控制信道，或上行共享信道向网络侧发送请求降低前导序列发射周期，流程示意图如图9所示。
当发射机发送前导序列发送周期的临时调整请求之后，得到网络侧的应答，则接下来可以有两种处理方式：一、发射机可以按照预设定好的规则临时调整前导序列的插入周期，例如提高前导序列发送频率或降低前导序列的发送周期)；二、网络侧向发射机发送临时调整指令，指示一个临时调整后的插入周期，例如将一个更高的前导序列发送频率通知用户。通过上述两种方式中的任一种进行插入周期的临时调整后，在下一次网络侧通知前导序列配置信息时，其中的前导序列发送周期信息恢复到按照网络的测量来决策。如10图所示的信号结构为临时缩短前导序列发送周期为1(即所有帧中均发前导序列)时的信号结构。
交织器与栅格映射信息指示了交织图样与栅格映射图样，可通过查找表等方式指示。系统可以直接配置交织器的具体信息，也可以让发射机按照母交织器和一定的生成规则来生成各自的交织器，比如配置一个母交织器，按照第k个发射机循环k位来获得其交织器。交织图样αk可以是由{0,1,……,N}随机打乱产生的，我们用0到N的数值来表示数据所占的位置顺序。如在本实施例中，αk＝{4,503,……,52}，则我们可以得到xk(0)＝ck(4),xk(1)＝ck(503),……,xk(503)＝ck(52)。
将得到的交织后序列xk进行比特至符号调制产生符号序列Sk＝{Sk(l),l＝0,…,L-1}(其中L是符号序列的长度，与使用的调制方式和交织后序列的长度有关)。在本实施例中，我们使用的调制方式是QPSK，调制阶数Ms＝2，即两个码字(比特)映射到一个符号。因此，符号序列的长度此符号序列Sk再经过栅格映射生成符号序列S′k＝{S′k(l′),l＝0,…,L′-1}(其中L′是栅格映射后序列的长度)。栅格映射的实现可以有多种方式，例如采用补零交织，直接插零，交织插零，交织映射，直接映射。栅格映射的目的是可以使得携带用户信息的符号映射到全部，或部分分配的时频资源上，有利于对抗干扰和衰落，并且有利于在相同的时频资源上支持更多的用户。另外，值得注意的是，若将信号映射到部分资源上，发射机的总体等效码率R相对于编码码率R3将进一步降低，降低的程度，与栅格映射图样的密度有关。在本实施例中，因为将符号序列长度增加了一倍，因此，发射机的等效码率再降低一半，即之后按照前导序列的配置信息，在符号序列S′k的前端加入循环前缀或分配的前导序列，各个用户的前导序列各不相同并相互正交。再将信号进行D/A转换，上变频及剩余的基带到射频处理，最终将信号发射出去。
在接收机接收到多个发射机的信号结合，并受到噪声的干扰。在本实施例中，接收机采用的是多用户迭代检测解码方式。先将收到的混合信号进行射频到基带处理。而后将得到的信号进行去除循环前缀或前导序列，并依据分配给各个用户的前导序列来估计各个用户的信道。再将信号送入到多用户检测器中。在首次迭代时，先根据预设的用户信号的先验概率信息和估计出的每个用户的信道信息，在多用户检测器中计算出每个用户信号的后验概率信息，并结合先验概率信息计算出外信息序列A。再依据每个用户自己的栅格映射图样进行的解栅格映射。再将解栅格映射之后的软信息序列送入到用户对应的交织图样αk进行解交织。解交织后的软信息B输入译码器。在译码器中，根据发射机使用的分量码来进行相应的解码，在本实施例中，先重复扩频解码，再Turbo解码，最后判决得到用户数据。为了下一次迭代检测，要更新用户信号的先验概率信息。因此需要将译码得到的软信息再次经过与发射机相同的信道编码处理，得到先验概率信息C，即与发射机相同的分量码或分量码的组合，在本实施例中，为再次经过码率为R1＝1/2Turbo和长度为2的重复扩频码。再将经过信道编码的先验概率信息C减去之前解交织得到的软信息B，确定出外信息D。将得到的外信息D先后通过交织图样αk和栅格映射图样重新交织和重新栅格映射。最终得到的重新栅格映射后的序列做为先验概率序列送入到多用户检测器中，作为下一次迭代检测的输入。至此，一次迭代检测完成，重复上述操作进行下一次迭代检测译码。当迭代次数到达预设的最大值时，在译码器中进行硬判决得到最终用户的信息数据结果。第一次迭代时，没有先验概率信息，因此输入多用户检测器的先验概率为等概率分布；后续迭代使用上一次迭代更新的先验概率信息。上述的多用户信号检测器可以使用单元信号估计器(Elementary Signal Estimator,ESE)，或基于消息传递算法(Message PassingAlgorithm，MPA)，或串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)的检测器等。与实施例一相同地，接收处理中还可以对各个用户的信号进行频域均衡，再通过IFFT与FFT的变换进行迭代检测解码，或者，还可以对用户信号进行时域均衡处理，这里就不再赘述。当迭代次数到达预设的最大值时，在译码器中进行硬判决得到最终用户的信息数据结果。依据对应使用的区分用户的方式得到各个用户的数据。
实施例五：
在上述实施例中，介绍了一种新型的基于单载波调制的发射方式。但是单载波的方式会一定程度上限制用户的数据率。本实施例中将介绍通过叠加多个传输流提高单用户数据率的方案。系统配置如实施例一所示，K个发射机采用本申请提供的发射机结构，接收机采用如图3所示多用户联合迭代检测接收机对K个用户的数据进行检测。
为提高单个用户的传输数据率，在发射机采用多流叠加的方式同时同频传输多个数据率，发射机框图如图11所示。
图11中，数据流1到数据流M为单个用户的数据流，可以由一个数据源产生之后分流之后生成，或是M个独立数据流分别生成，或是部分数据流由一个数据源产生之后分流，另一部分数据流由独立的数据源生成。每个数据流的数据经过信道编码、交织、调制与栅格映射，产生的符号流经过相位与功率调整后进行叠加，然后经过插入循环前缀或前导序列的处理，最后经过基带到射频的转换后进行发送。需要注意的是插入循环前缀或前导序列的操作也可以在叠加之前。其中，如果数据流的叠加在插入循环前缀或前导序列的处理之前，那么同一用户的不同数据流插入相同的循环前缀或相同的前导序列；如果数据流的叠加在插入循环前缀或前导序列之后，那么同一用户的不同数据流可以插入不同的循环前缀或不同的前导序列。
接收机检测解码结构与图3所示的示例类似。多用户检测器根据每个用户每个数据流对调制符号所进行的相位及功率调整完成符号检测，并进行后续的迭代检测解码操作。迭代检测解码器输出各个用户全部的数据流信息，接收机根据交织图样和/或栅格映射图样和/或前导序列完成对用户数据的识别与区分。
当数据流的叠加在插入循环前缀或前导序列之后完成时，不同用户的不同数据流可以分配有不同的前导序列，再结合交织图样与栅格映射图样的分配来区分不同用户与不同数据流。这里，不同用户的不同数据流包括同一用户的不同数据流和属于不同用户的数据流，具体分配方式可以采用如下之一：
1.不同用户的不同数据流分配了不同的交织图样，或者不同的栅格映射图样。接收机根据交织图样，或者栅格映射图样，或者前导序列来区分不同用户的不同数据流；
2.不同用户分配了不同的交织图样，相同用户的不同数据流分配了相同的交织图样和不同的栅格映射图样；接收机根据交织图样来区分不同的用户，依据栅格映射图样，或前导序列，或两者组合来区分相同用户的不同数据流；
3.不同用户分配了不同的栅格映射图样，相同用户的不同数据流分配了相同的栅格映射图样和不同的交织图样；接收机根据栅格映射图样来区分不同的用户，依据交织图样，或前导序列，或两者组合来区分相同用户的不同数据流；
4.相同用户的不同数据流分配了不同的栅格映射图样或不同的交织图样或不同的两者组合，接收机根据前导序列来区分不同的用户，依据交织图样，或栅格映射，或两者组合来区分相同用户的不同数据流；
5.不同用户分配了不同的交织图样与栅格映射图样的组合，接收机根据交织图样与栅格映射图样的组合来区分不同的用户，依据前导序列来区分相同用户的不同数据流；
6.不同用户分配了不同的交织图样与前导序列的组合，相同用户的不同数据流分配了不同的栅格映射图样；接收机根据交织图样与前导序列的组合来区分不同的用户，依据栅格映射图样来区分相同用户的不同数据流；
不同用户分配了不同的栅格映射图样与前导序列的组合，相同用户的不同数据流分配了不同的交织图样；接收机根据栅格映射图样与前导序列的组合来区分不同的用户，依据交织图样来区分相同用户的不同数据流。
当数据流的叠加在插入循环前缀或前导序列之前完成时，相同用户的不同数据流分配相同的前导序列，前导序列只能用于区分不同用户，不能用于区分相同用户的不同数据流。需要利用交织图样和/或栅格映射图样的分配来区分相同用户的不同数据流。这里，不同用户的不同数据流包括同一用户的不同数据流和属于不同用户的数据流，具体分配方式如下：
1.不同用户的不同数据流分配了不同的交织图样，或者不同的栅格映射图样。接收机根据交织图样，或者栅格映射图样来区分不同用户的不同数据流；
2.不同用户分配了不同的交织图样，相同用户的不同数据流分配了相同的交织图样和不同的栅格映射图样；接收机根据交织图样来区分不同的用户，依据栅格映射图样来区分相同用户的不同数据流；
3.不同用户分配了不同的栅格映射图样，相同用户的不同数据流分配了相同的栅格映射图样和不同的交织图样；接收机根据栅格映射图样来区分不同的用户，依据交织图样来区分相同用户的不同数据流；
4.相同用户的不同数据流分配了不同的栅格映射图样或不同的交织图样或不同的两者组合，接收机根据前导序列来区分不同的用户，依据交织图样，或栅格映射，或两者组合来区分相同用户的不同数据流；
5.不同用户分配了不同的交织图样与前导序列的组合，相同用户的不同数据流分配了不同的栅格映射图样；接收机根据交织图样与前导序列的组合来区分不同的用户，依据栅格映射图样来区分相同用户的不同数据流；
6.不同用户分配了不同的栅格映射图样与前导序列的组合，相同用户的不同数据流分配了不同的交织图样；接收机根据栅格映射图样与前导序列的组合来区分不同的用户，依据交织图样来区分相同用户的不同数据流。
在上述各种区分不同用户的不同数据流的方式中，是以发射机的处理包括交织处理为例进行说明的。如果发射机的处理不包括交织处理，则上述区分方式中，不包括以交织图样或交织图样与其他方式相结合进行用户和数据流区分的方式。
在对不同数据流进行相位及功率调整时，需要满足准则：确保来自同一用户的不同数据流所对应的符号在叠加时不会重叠或是抵消。针对星座点调制方式的一种优选准则为，在满足功率限制的条件下，按照高阶调制星座图来设计低阶调制数据流的相位及功率调整准则，也就是采用高于当前调制阶数的调制星座图进行调整。以使用BPSK调制，传输八流的发射机为例，对每一路的相位以及功率调整因子如表3所示。
表3：相位与功率调整示例
流 1 2 3 4 5 6 7 8
相位(°) 45 -45 45 -45 18.43 -18.43 71.57 -71.57
功率 0.2 0.2 1.8 1.8 1 1 1 1
若第k个数据流相位调整因子为θk，功率调整因子为ak，其中θk与ak由表3确定，且传输星座点符号为xk，则第k个数据流实际传输符号为根据表3进行相位与功率调整之后，叠加后的发射机发送的是类似于16QAM调制的星座图，并且各个流在叠加时传输符号不重叠，也不相互抵消。
为在相同的时频资源上服务多个用户，接收机会将用于区分用户的交织图样、栅格映射图样、前导序列、相应的相位功率调整因子以及所支持的最大流数以查找表的方式发送于物理广播信道、物理下行控制信道或是物理下行共享信道之上。发射机根据所要发送的数据流数以及所支持的最大流数，确定需要叠加的流数，以及每一流所分配的交织图样、栅格映射图样、前导序列、相应的相位功率调整因子。
若实际发送的流数K小于接收机所支持的最大流数Kmax，发送机可采用如下方式进行发送：
1.仅发送K个数据流，并在物理上行控制信道或是物理上行共享信道中告知接收机所发送的流数。即发送流数指示，以查找表方式告知接收机需要接收的流数。
2.发送Kmax个数据流，其中有K个数据流传输信息，另外Kmax-K个数据流传输全零数据。由于全零序列是信道编码的许用码字，若接收机检测到全零或是接近全零的序列，则认为该流并未用于传输数据。即完成迭代检测与解码过程后，统计解码序列中零的个数。若零的个数超过预先设定的阈值，则认为该流用于传输有效序列，否则认为该流并未用于传输有效序列。
通过多流叠加的方式，本实施例所提供的方案能够在相同时频资源上支持较多的用户，同时提高单个用户的传输数据率，并保持较高的可靠性。
实施例六：
本实施例中将介绍本发明提供的发射方式与多天线技术相结合的方案。系统配置如实施例一所示，K个发射机采用本申请提供的基于单载波调制的发射方式，并配备NT根发送天线，以多天线的方式发送数据。接收机采用如图3所示的迭代检测解码的方式对发送比特流进行检测和估计。接收机配备NR根接收天线。
发射机可以通过如下方式中的一种采用多天线技术进行传输：
1.如图12所示，当发射机仅发送一个数据流时，数据流经过信道编码、交织、调制与栅格映射后，进行串行-并行转换，将一个数据流转换为多个数据流。也可以进行类似于LTE中的层映射(Layer mapping)，将一个数据流转换为多个数据流。为估计信道状态信息，发射机在串行-并行转换(或层映射)之后的每条链路插入相互正交的前导序列或循环前缀，不同发射机间也采用相互正交的前导序列。其中，前导序列或循环前缀的插入与前述实施例的方式相同，周期性插入前导序列，不需要插入前导序列时插入循环前缀，后续的几种方式相同，就不再赘述。对插入前导序列或循环前缀的数据流进行预处理和基带到射频的处理，得到待发送的多天线数据流。预处理可以包括空时预编码操作，例如与预编码矩阵的相乘或是进行空时编码等。接收机根据前导序列估计经过预处理的等效信道状态信息。接收机仍然采用如图3所示的迭代检测解码结构，具体结构如图13所示。接收信号进行射频到基带的处理，然后利用前导序列进行等效信道估计或者去除循环前缀的操作，并在经过多天线多用户检测器之后，得到各个发送链路信号的估计。这些信号进行并行-串行转换(或层解映射)后得到来自于一个发射机的数据流。该数据流经过解栅格映射、解交织与信道解码后，得到该发射机发送数据的估计。将该数据估计作为先验信息，进行交织、栅格映射与串行-并行转换(或层映射)，输入多天线多用户检测器作为下一次迭代的先验信息。
为区分来自不同发射机的数据，除了可以依据各不相同且相互正交的前导序列，不同发射机还可以采用不相同的交织图样和/或栅格映射图样。具体交织图样分配方式可参照前述实施例，在此不再赘述。
2.如图14所示，当发射机需要发送M个数据流时，每个数据流经过信道编码、交织、调制与栅格映射。在图14中，模块栅格映射的数据生成的功能就是以图1所示的信道编码、交织、调制和栅格映射的方式处理数据流。经过处理的各个数据流经过层映射之后插入相互正交的前导序列或循环前缀，不同发射机间也采用相互正交的前导序列，再进行预处理，并对预处理后的各个数据流分别进行基带到射频的处理后经过多天线发送出去。对于层映射和预处理，一种可能的层映射与预处理方式为层映射等效矩阵与预处理等效矩阵均为单位矩阵，即经过处理的数据流与发送天线链路一一对应。这种方式下，每个数据链路插入相互正交的前导序列，用于每条数据链路的信道估计。接收机进行处理时，将每个链路视为不同的采用单天线的发射机，采用如图3所示迭代检测解码结构进行数据比特流的检测，并通过交织图样与栅格映射图样区分来自于不同用户的数据流。
交织图样与栅格映射图样的分配通过查找表的方式在物理广播信道、物理下行控制信道或是物理下行共享信道来通知各个发射机。不同用户的不同数据流分配有不相同的前导序列；为区分来自于不同用户的不同数据流，可以根据交织图样和/或栅格映射图样和/或前导序列进行，具体区分方式可以采用实施例五中的区分方式。
3.如图15所示，当发射机需要发送M个数据流时，每个数据流经过信道编码、交织、调制与栅格映射。在图15中，模块栅格映射后的数据生成的功能就是以图1所示的信道编码、交织、调制和栅格映射的方式处理数据流。接下来，相同发射机发送的多个数据流经过相位与功率调整之后叠加，再经过串行-并行转换(或是层映射)后插入前导序列或循环前缀，为估计各个链路的等效信道状态信息，需要为每条链路分配各不相同且相互正交的前导序列，用于在接收机处估计经过预处理的等效信道。并对插入前导序列或循环前缀后的序列进行预处理和基带到射频的处理，最后通过多根发射天线进行发送。为区分来自于不同发射机的不同数据流，需要为各个数据流分配交织图样与栅格映射图样。分配方式参照实施例五所述方案，同时在物理广播信道、物理下行控制信道与物理下行共享信道中通知各个发射机。相位/功率调调整的目的为使得来自同一发射机的各个数据流在叠加时不会重叠或是抵消，具体的调整方式参见实施例五。经过相位/功率调整后，接收机可以采用如图13所示方式对接收信号进行检测，并根据交织图样和/或栅格映射图样和/或前导序列区分来自于不同发射机的不同数据流，具体区分方式可以采用实施例五中的区分方式。
在上述三种方式中，为得到包括预处理的等效信道估计，均在预处理前执行插入循环前缀或前导序列的处理。事实上，循环前缀需要在预处理前插入，但是前导序列可以在预处理前插入，或者也可以在预处理之后插入。当发射机在预处理之后插入前导序列时，接收机在检测解码时根据前导序列估计出的信道特性为不包括预处理的信道特性，在得到信道估计结果后，需要利用发射端使用的预处理信息对去除前导序列后的符号序列进行解预处理，然后，再将处理后的序列送入多天线多用户检测器。
4.上述三种方式中至少两种方式的结合。例如部分链路采用方式二直接映射，部分链路采用方式三经过串行-并行转换之后进行层映射等。
需要说明的是，以上方式中，第二种方式更加适合用于提高传输数据率，即采用在不同链路上传输不同数据流的方式提高传输数据率；而第一种方式更加适合于提高传输可靠性，即通过空时分组编码、空频分组编码等空时编码获得空间分集，从而提高传输可靠性；第三种方式能够同时获得可靠性与数据率的提升，即通过空时分组编码、空频分组编码等空时编码获得空间分集，同时通过多个数据流的叠加获得数据率的提升；而第四种方式可以看做是可靠性与数据率间的折中。
当发射机能够通过信道估计或是反馈等方式获得传输信道的信道状态信息时，则可以通过预编码(例如迫零预编码)等方式消除同一发射机不同链路间的干扰，这将会极大简化接收机的操作，同时以上所述各种方式均可以用于提高传输数据率。
本申请提供的发射机基本结构如图16所示，包括：通信系统中的发射机，其特征在于，包括：基带处理单元、插入单元、射频处理单元和发送单元。
其中，基带处理单元，用于将待发送的信息比特序列依次进行信道编码、调制和栅格映射。插入单元，用于将经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀；其中，前导序列为周期性插入，在未插入前导序列的所述符号序列中插入循环前缀。射频处理单元，用于将插入前导序列或循环前缀后的序列进行基带到射频的处理。发送单元，用于将基带到射频处理后的信号发射出去。
本申请提供的接收机基本结构如图17所示，包括：射频处理单元、信道估计单元、迭代检测单元。
其中，射频处理单元，用于将接收信号进行射频到基带的处理，得到基带接收信号。信道估计单元，用于利用周期插入的前导序列估计不同发射机到所述接收机的信道信息或者去除循环前缀。迭代检测单元，用于对去除前导序列或循环前缀后的基带接收信号进行迭代检测，确定发射机发送的信息比特序列。其中，在多用户迭代检测中根据发射机采用的栅格映射方式进行解栅格映射。
以利用外信息进行的多用户迭代检测和发射机进行交织处理为例，迭代检测中的任一次迭代处理包括：根据前次迭代产生的各个信息比特的先验概率信息对去除前导序列或循环前缀后的基带接收信号进行多用户检测，得到每个比特或每个符号的后验概率信息，将后验概率信息与所述先验概率信息相减得到外信息；对所述外信息进行解栅格映射和解交织，并对解交织后的软信息进行信道解码和数据判决；所述先验概率信息为：将解码得到的软信息经过与发射机相同的信道编码后减去所述解交织后的软信息，再经过与发射机相同的交织处理和栅格映射后得到的比特信息。
综上所述，本申请提供了一种结合单载波调制的发射方法及多址接入方式与装置，避免了在多载波调制中可能会遇到的高峰均比的问题，从而更加适应于5G的mMTC场景中的低成本，大数量级的设备接入。同时结合非正交多址接入的设计，可以在同一时频资源上复用多个用户，提高可接入用户数量。另外在单载波调制中引入了前导序列的插入，增加了区分用户的维度，灵活的前导序列发送周期可以适应信道状态多变的传输环境。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (25)

1.一种通信系统中的信号发射方法，其特征在于，包括：
a、发射机将待发送的信息比特序列依次进行信道编码、调制和栅格映射；
b、将经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀，将插入前导序列或循环前缀后的序列进行基带到射频的处理后发射出去；其中，所述前导序列为周期性插入，在未插入前导序列的所述符号序列中插入循环前缀。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述信道编码和调制处理之间，该方法包括：对信道编码的结果进行交织处理；所述交织处理中，交织前和交织后的序列长度相同。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列时，在相同时频资源上传输信号的不同用户间的前导序列各不相同且相互正交。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用交织图样和/或栅格映射图样和/或前导序列区分不同的用户；其中，交织图样用于进行所述交织处理，栅格映射图样用于进行所述栅格映射。
5.根据权利要求1到4中任一所述的方法，其特征在于，在所述信道编码前，该方法包括：接收网络侧发送的前导序列配置信息、交织图样信息和栅格映射图样信息，并根据所述前导序列配置信息确定所使用的前导序列，根据所述交织图样信息确定交织处理时使用的交织图样，根据所述栅格映射图样信息确定所述栅格映射时使用的栅格映射图样。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定交织处理时使用的交织图样包括：
将交织图样信息中的包含交织图样作为所述交织处理时使用的交织图样；或者，将所述交织图样信息中包含的交织图样作为母交织器的交织图样，并按照设定的规则将母交织器的交织图样循环移位后得到所述交织处理时使用的交织图样。
7.根据权利要求1到5中任一所述的方法，其特征在于，前导序列的插入周期为预先设定或携带在所述前导序列配置信息中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述前导序列的插入周期携带在所述前导序列配置信息中时，所述插入周期是由网络侧根据信道变化情况确定的，信道变化越快，所述插入周期越短。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在插入所述前导序列前，该方法包括：所述发射机根据自身测量的信道状态信息向网络侧请求临时调整前导序列的插入周期，并在收到网络侧的确认信息后，所述发射机按照预先设定的变更规则临时调整所述插入周期，或者，所述发射机根据所述网络侧下发的指令临时调整所述插入周期，按照临时调整后的所述插入周期执行所述前导序列的插入操作；
在临时调整所述插入周期后，若再次收到所述前导序列配置信息，则所述发射机按照最新收到的所述前导配置信息，插入所述前导序列。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法包括：网络侧根据网络的负载情况确定区分不同用户的方式。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当网络负载≤设定的第一门限γ1时，采用交织图样、栅格映射图样或前导序列区分不同的用户；和/或，
当γ1<网络负载≤设定的第二门限γ2时，采用交织图样、栅格映射图样和前导序列中任意两者的组合区分不同的用户；和/或，
当网络负载>γ2时，采用交织图样、栅格映射图样和前导序列的组合区分不同的用户。
12.根据权利要求1、2、4或5所述的方法，其特征在于，当所述待发送的信息比特序列为多个数据流的信息比特序列时，
所述将信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射包括：以数据流为单位，分别将每个数据流待发送的信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射；
在执行所述插入前导序列或循环前缀的操作前，分别将每个数据流经过栅格映射后产生的符号序列进行相位与功率的调整，在调整后以数据流为单位，分别对每个数据流经过相位和功率调整后的符号序列，执行所述插入前导序列或循环前缀的操作以及执行所述进行基带到射频的处理的操作，并将处理后的各个数据流的数据叠加后发射；或者，在执行所述插入前导序列或循环前缀的操作前，分别将每个数据流经过栅格映射后产生的符号序列进行相位与功率的调整，在调整后叠加各个数据流的符号序列，并对叠加后的符号序列，执行所述插入前导序列或循环前缀的操作以及执行所述进行基带到射频的处理后发射的操作；
其中，在分别对各个数据流的符号序列进行所述相位与功率调整时，保证不同数据流对应的符号序列在进行所述叠加时不会重叠或抵消。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，对于所述网络侧为用户分配的前导序列：不同用户的前导序列互不相同且相互正交，当经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀后再进行多个数据流的叠加时，同一用户不同数据流的前导序列互不相同且相互正交。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，
当经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀后再进行多个数据流的叠加时：不同用户的不同数据流分配不同的交织图样或者不同的栅格映射图样，利用交织图样或栅格映射图样或前导序列区分不同用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样，同一用户的不同数据流分配相同的交织图样和不同的栅格映射图样，利用交织图样区分不同的用户，利用栅格映射图样或前导序列或栅格映射图样与前导序列的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样，同一用户的不同数据流分配相同的栅格映射图样和不同的交织图样，利用栅格映射图样区分不同的用户，利用交织图样或前导序列或交织图样与前导序列的组合区分同一用户的不同数据流；或者，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样或不同的交织图样或不同的栅格映射图样与交织图样的组合，利用前导序列区分不同的用户，利用栅格映射图样或交织图样或栅格映射图样和交织图样的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与栅格映射图样的组合，利用交织图样与栅格映射图样的组合区分不同的用户，利用前导序列区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样，利用交织图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用栅格映射图样区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的交织图样，利用栅格映射图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用交织图样区分同一用户的不同数据流；
和/或，
当经过栅格映射后产生的符号序列进行多个数据流的叠加后再插入前导序列或循环前缀时：不同用户的不同数据流分配不同的交织图样或者不同的栅格映射图样，利用交织图样或栅格映射图样区分不同用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样，同一用户的不同数据流分配相同的交织图样和不同的栅格映射图样，利用交织图样区分不同的用户，利用栅格映射图样区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样，同一用户的不同数据流分配相同的栅格映射图样和不同的交织图样，利用栅格映射图样区分不同的用户，利用交织图样区分同一用户的不同数据流；或者，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样或不同的交织图样或不同的栅格映射图样与交织图样的组合，利用前导序列区分不同的用户，利用栅格映射图样或交织图样或栅格映射图样和交织图样的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样，利用交织图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用栅格映射图样区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的交织图样，利用栅格映射图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用交织图样区分同一用户的不同数据流。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当发射机实际发送的数据流数量K小于接收机支持的最大流数Kmax时，
所述发射机将K个数据流进行处理后发射，并向网络侧发送流数指示，所述流数指示用于指示实际发射的数据流数K；或者，
所述发射机将Kmax个数据流进行处理后发射，其中K个数据流的信息比特序列为要传输的信息，其余Kmax-K个数据流的信息比特序列为全零，全零的信息比特序列用于指示相应的数据流未用于传输有效的信息比特序列。
16.根据权利要求1、4或5所述的方法，其特征在于，当所述发射机包括多根发射天线时，若所述待发送的信息比特序列为一个数据流A，或者，所述待发送的信息比特序列为多个数据流，对于其中的一个数据流A，所述步骤a为：对该数据流A的信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射；在所述步骤a和步骤b之间，该方法包括：将数据流A栅格映射后产生的符号序列进行串并变换或层映射；
对串并变换或层映射后形成的每个数据流分别进行步骤b中插入前导序列或循环前缀的操作，并对插入前导序列或循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；或者，当插入循环前缀时，对串并变换或层映射后形成的每个数据流分别进行步骤b中插入循环前缀的操作，并对插入循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；当插入前导序列时，对串并变换或层映射后形成的所有数据流进行预处理，再以预处理的数据流为单位，执行步骤b中插入前导序列、基带到射频的处理和发射的操作；
和/或，
当所述发射机包括多根发射天线时，若所述待发送的信息比特序列为多个数据流，对其中部分或全部数据流的信息比特序列，所述步骤a为：以数据流为单位，分别对所述部分或全部数据流中每个数据流的信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射；在所述步骤a和步骤b之间，该方法包括：将所述部分或全部数据流中所有数据流栅格映射后产生的符号序列进行层映射；
对层映射后产生的每个数据流分别进行步骤b中插入前导序列或循环前缀的操作，并对插入前导序列或循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；或者，当插入循环前缀时，对层映射后形成的每个数据流分别进行步骤b中插入循环前缀的操作，并对插入循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；当插入前导序列时，对层映射后形成的所有数据流进行预处理，再以预处理的数据流为单位，执行步骤b中插入前导序列、基带到射频的处理和发射的操作；
和/或，
当所述发射机包括多根发射，若所述待发送的信息比特序列为多个数据流，对其中部分或全部数据流的信息比特序列，所述步骤a为：以数据流为单位，分别对所述部分或全部数据流中每个数据流的信息比特序列依次进行信道编码、交织处理、调制和栅格映射；在所述步骤a和步骤b之间，该方法包括：分别将所述部分或全部数据流中每个数据流经过栅格映射后产生的符号序列进行相位与功率的调整，并将调整后所有数据流的符号序列叠加，再进行串并变换或层映射；
对串并变换或层映射后产生的每个数据流分别进行步骤b中插入前导序列或循环前缀的操作，并对插入前导序列或循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；或者，当插入循环前缀时，对串并变换或层映射后形成的每个数据流分别进行步骤b中插入循环前缀的操作，并对插入循环前缀后的所有数据流进行设定的预处理，再以预处理后的数据流为单位，执行步骤b中基带到射频的处理和发射的操作；当插入前导序列时，对串并变换或层映射后形成的所有数据流进行预处理，再以预处理的数据流为单位，执行步骤b中插入前导序列、基带到射频的处理和发射的操作。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，对于所述网络侧为用户分配的前导序列：不同用户的前导序列互不相同且相互正交，对于串并变换或层映射后产生的不同数据流，前导序列互不相同且相互正交，用于估计包括预处理在内的各个发射天线到接收天线的等效信道状态。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，对于所述网络侧为用户分配的交织图样和栅格映射图样：
不同用户的不同数据流分配不同的交织图样或者不同的栅格映射图样，利用交织图样或栅格映射图样或前导序列区分不同用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样，同一用户的不同数据流分配相同的交织图样和不同的栅格映射图样，利用交织图样区分不同的用户，利用栅格映射图样或前导序列或栅格映射图样与前导序列的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样，同一用户的不同数据流分配相同的栅格映射图样和不同的交织图样，利用栅格映射图样区分不同的用户，利用交织图样或前导序列或交织图样与前导序列的组合区分同一用户的不同数据流；或者，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样或不同的交织图样或不同的栅格映射图样与交织图样的组合，利用前导序列区分不同的用户，利用栅格映射图样或交织图样或栅格映射图样和交织图样的组合区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与栅格映射图样的组合，利用交织图样与栅格映射图样的组合区分不同的用户，利用前导序列区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的交织图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的栅格映射图样，利用交织图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用栅格映射图样区分同一用户的不同数据流；或者，不同用户分配不同的栅格映射图样与前导序列的组合，同一用户的不同数据流分配不同的交织图样，利用栅格映射图样与前导序列的组合区分不同的用户，利用交织图样区分同一用户的不同数据流。
19.一种通信系统中的信号接收方法，其特征在于，包括：
接收机将接收信号进行射频到基带的处理，得到基带接收信号，去除循环前缀或者利用周期插入的前导序列估计不同用户到所述接收机的信道信息并去除前导序列；
对去除前导序列或循环前缀后的基带接收信号进行多用户迭代检测，确定不同用户发送的信息比特序列；其中，在所述多用户迭代检测中根据发射机采用的栅格映射方式进行解栅格映射。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，采用交织图样和/或栅格映射图样和/或前导序列区分不同用户的信号；其中，交织图样用于进行所述解交织处理，栅格映射图样用于进行所述解栅格映射。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，在所述接收信号前，该方法包括：将各个发射机的前导序列配置信息、交织图样信息和栅格映射图样信息对应发送给相应的发射机。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，当发射机发送多个数据流的数据时，所述接收机在进行多用户迭代检测后确定不同用户发送的不同数据流的信息比特序列。
23.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，当所述发射机包括多根发射天线时，
所述估计不同发射机到所述接收机的信道信息包括：利用周期插入的前导序列估计不同用户到所述接收机的包括预处理在内的等效信道信息；所述进行多用户检测为多天线多用户检测；或者，
所述估计不同发射机到所述接收机的信道信息包括：利用周期插入的前导序列估计不同用户到所述接收机的信道信息；在进行多用户检测前，利用发射机采用的预处理信息对去除前导序列的基带接收信号进行解预处理操作。
24.一种通信系统中的发射机，其特征在于，包括：基带处理单元、插入单元、射频处理单元和发送单元；
所述基带处理单元，用于将待发送的信息比特序列依次进行信道编码、调制和栅格映射；
所述插入单元，用于将经过栅格映射后产生的符号序列插入前导序列或循环前缀；其中，所述前导序列为周期性插入，在未插入前导序列的所述符号序列中插入循环前缀；
所述射频处理单元，用于将插入前导序列或循环前缀后的序列进行基带到射频的处理；
所述发送单元，用于将基带到射频处理后的信号发射出去。
25.一种通信系统中的接收机，其特征在于，包括：射频处理单元、信道估计单元、迭代检测单元；
所述射频处理单元，用于将接收信号进行射频到基带的处理，得到基带接收信号；
所述信道估计单元，用于去除循环前缀或者利用周期插入的前导序列估计不同发射机到所述接收机的信道信息并去除所述前导序列；
所述迭代检测单元，用于对去除前导序列或循环前缀后的基带接收信号进行多用户迭代检测，确定不同用户发送的信息比特序列；其中，在所述多用户迭代检测中根据发射机采用的栅格映射方式进行解栅格映射。
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