CN108886792A - 无线通信系统中的电子设备和通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信系统中的电子设备和通信方法。该电子设备包括：处理电路，被配置为：获取与该电子设备通信的多个用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括所述多个用户设备与该电子设备间的各个信道的信道状态；以及基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备中的至少一部分的稀疏编码多址接入。

Description

无线通信系统中的电子设备和通信方法 技术领域
本申请总地涉及一种无线通信系统中的电子设备和通信方法，尤其是用于稀疏编码多址接入(SCMA)的电子设备和通信方法。
背景技术
稀疏编码多址接入作为一种新型的非正交多址接入技术，具有高频谱效率、低信令开销和延时等特点，被认为在未来5G通信中具有广泛的应用前景。在稀疏编码多址接入技术中，二进制符号被直接映射成为多维稀疏码本中的码字以获取经编码的数据流，每个码本例如与相应的接入用户相关联。因此，在稀疏编码多址接入技术中，码本设计一直是热点话题。在码本设计的研究中，需要为每个接入用户设计不同的星座图和映射矩阵，其中星座图用于比特信息到低维星座点的调制过程，映射矩阵用于低维星座点到高维度星座点的稀疏化。
在码本设计时，由于需要为每个接入用户设计不同的码本而且没有通用的设计标准，所以很难找到一个最优的设计方法。在Hosein Nikopour和Hadi Baligh的论文“Sparse code multiple access,”in IEEE 24th PIMRC,2013,pp.332-336，和Taherzadeh,Mahmoud等人的论文“SCMA Codebook Design.”Vehicular Technology Conference(VTC Fall),2014 IEEE 80th.IEEE,2014中，提出了把映射矩阵和星座图的设计分离开来单独设计来实现最终的码本设计的解决方案。在该解决方案中，对于给定的系统参数，这种方案先给出了支持最多通信用户时的映射矩阵设计准则，然后再单独地设计星座图。而且，在设计星座图时，先设计一个多维的母星座图，然后通过一系列的旋转、置换等操作来得到多个不同的星座图。
该解决方案有一些缺陷。第一，对于映射矩阵的设计，只提出了 支持最多通信用户时的映射矩阵设计准则，而没有具体给出对于特定数目的接入用户的映射矩阵的设计方法。第二，该方案把映射矩阵和星座图的设计完全独立开来，而没有考虑在设计星座图时利用已有映射矩阵的信息。第三，该解决方案只是基于蜂窝参数的系统设计方法，而没有考虑到用户端的差异性。
发明内容
本申请的目的是通过提出其中优化映射矩阵和星座图设计的电子设备和通信方法来克服至少一个上述缺陷。
本申请的一方面涉及一种无线通信系统中控制设备侧的电子设备，其特征在于包括：处理电路，被配置为：获取与该电子设备通信的多个用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括所述多个用户设备与该电子设备间的各个信道的信道状态；以及基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备中的至少一部分的稀疏编码多址接入。
本申请的又一方面涉及一种用于无线通信系统中用户设备侧的电子设备，其特征在于包括：处理电路，被配置为：向控制设备提供该用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括该用户设备与控制设备的信道的信道状态；从控制设备获取该用户设备和其他用户设备对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于该用户设备的稀疏编码多址接入，其中，所述资源分配参数是基于该用户设备和其他用户设备的用户特定信息来设置的。
本申请的另一方面涉及一种无线通信系统中控制设备侧的电子设备，其特征在于包括：获取单元，被配置为获取与该电子设备通信的多个用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括所述多个用户设备与该电子设备间的各个信道的信道状态；以及设置单元，被配置为基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备中的至少一部分的稀疏编码多址接入。
本申请的再一方面涉及一种用于无线通信系统中用户设备侧的电子设备，其特征在于包括：提供单元，被配置为向控制设备提供该用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括用户设备与控制设备的信道的信道状态；获取单元，被配置为从控制设备获取该用户设备和其他用户设备对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于该用户设备的稀疏编码多址接入，其中，所述资源分配参数是基于该用户设备和其他用户设备的用户特定信息来设置的。
本申请的再一方面涉及一种用于无线通信系统的无线通信方法，无线通信系统至少包括控制设备和多个用户设备，其特征在于包括：通过控制设备获取与该控制设备通信的多个用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括所述多个用户设备与该控制设备间的各个信道的信道状态；以及通过控制设备基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备中的至少一部分的稀疏编码多址接入。
本申请的再一方面涉及一种用于无线通信系统的无线通信方法，无线通信系统至少包括控制设备和多个用户设备，其特征在于包括：通过所述多个用户设备向控制设备提供各个用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括相应用户设备与控制设备间的信道的信道状态；通过所述多个用户设备从控制设备获取相应用户设备对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备的稀疏编码多址接入，其中，所述资源分配参数是基于所述多个用户设备的用户特定信息来设置的。
因此，根据本申请的各方面，提出了根据用户特定信息尤其是信道状态针对特定数目的用户设备设计映射矩阵或因子图矩阵的新设计方法，其可以相对于现有技术的一般准则改进SCMA的码本设计方案从而使得SCMA适于在实际通信系统中应用，并且提高误码率性能。
附图说明
下面结合具体的实施例，并参照附图，对本申请的上述和其它目的和优点做进一步的描述。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。
图1示出根据本申请的实施例的稀疏编码多址接入系统的框图；
图2示出根据本申请的实施例的控制设备侧的电子设备的框图；
图3示出根据本申请的实施例的用户设备侧的电子设备的框图；
图4是根据本申请的实施例的通信方法的总体流程；
图5是根据本申请的实施例的上行通信方法的示意图；
图6是根据本申请的实施例的时分双工TDD下行通信方法的示意图；
图7是根据本申请的实施例的频分双工FDD下行通信方法的示意图；
图8A是根据本申请的实施例的设置资源分配参数的流程图；图8B是根据本申请的实施例的设置映射矩阵的因子图矩阵的流程图；图8C是用映射矩阵对调制符号进行映射的过程的示意图；图8D是构建映射矩阵的因子图矩阵的示例性示意图；
图9A-9B示出设置资源分配参数的变型实施例；
图10A是根据本申请的实施例的分配星座图的流程图；图10B是根据本申请的实施例的计算干扰距离的示意图；图10C是星座图分配结果的图；图10D是星座图分配的变型实施例的示意图；
图11是根据本申请的实施例的SCMA系统和现有技术的仿真图；
图12是根据本申请的实施例的控制设备侧电子设备的示意性配置的第一示例的框图；
图13是根据本申请的实施例的控制设备侧电子设备的示意性配置的第二示例的框图；
图14是根据本申请的实施例的智能电话的示意性配置的示例的框图；以及
图15是根据本申请的实施例的汽车导航设备的示意性配置的示例的框图。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本申请的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实施例的所有特征。然而，应该了解，在对实施例进行实施的过程中必须做出很多特定于实施方式的设置，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与设备及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还应当注意，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图中仅仅示出了与至少根据本申请的方案密切相关的处理步骤和/或设备结构，而省略了与本申请关系不大的其他细节。
接下来，按照以下顺序进行描述。
1.根据本申请的实施例的稀疏编码多址接入系统的示意性配置
图1示出根据本申请的实施例的稀疏编码多址接入系统的框图。整个系统从发送侧到接收侧可以分成四个模块，即调制模块101、映射模块102、复用模块103以及检测模块104。在调制模块101中，从发送侧设备如用户设备或基站发送的比特信息经过一个N维的星座图进行调制后得到N维的符号其中M是星座图的点数。在映射模块102中，使用映射矩阵V对符号c进行映射之后得到稀疏的K维码字在复用模块103中，多个例如J个用户设备的码字经过复接后经无线信道发送给基站或者从基站发送给用户设备。在检测模块105中，接收侧设备如基站或用户设备接收到信号y后，根据信道状态信息CSI，利用发送信号的稀疏性，可以采用消息传递算法MPA以较低复杂度实现多用户检测，即检测出多个用户的信号x＝(x1,…,xJ)。如后文所述，本申请主要基于调制模块和映射模块来完成SCMA的优化码本设计。
1-1.控制设备侧的电子设备200的示意性配置
图2示出根据本申请的实施例的控制设备侧的电子设备如基站的框图。
根据本公开的一个实施例的控制设备侧的电子设备200例如为基站，可以包括例如通信单元201、存储器202和处理电路203。
电子设备200的处理电路203提供电子设备200的各种功能。例如，电子设备200的处理电路203可以包括获取单元204和设置单元205。获取单元204可被配置为获取与电子设备200通信的下文描述的用户设备侧的多个电子设备300的用户特定信息。用户特定信息可以包括电子设备300与电子设备200间的通信信道的信道状态，例如信道方向(例如可由预编码矩阵索引PMI表示)、信道质量(例如可由量化的信道质量信息CQI表示)。取决于通信系统的前向信道和后向信道的对称性，有不同的方式可获取电子设备300与电子设备200间的通信信道的信道状态。在一个前后向信道不对称的例子中，获取单元204可以根据电子设备300对电子设备200发送的参考信号进行测量并反馈的信息获取包括电子设备200到电子设备300的信道状态的用户特定信息。替代地，电子设备300也会传送探测参考信号(SRS)供电子设备200测量以使得获取单元204获得电子设备200到电子设备300的信道状态。在一些示例中，电子设备200根据信道质量来确定映射矩阵及星座图；在另一些示例中，电子设备200获取多个用户设备的信道方向来确定其彼此间的干扰，并将信道方向差异较大的用户设备放在一起做SCMA编码。
用户特定信息不仅限于信道状态，还可以包括用户设备的优先级、用户设备的业务类型中至少之一。在包括用户优先级的情况下，电子设备200判断用户优先级，对于优先级高的用户用例如传统OFDMA充分保证通信质量，而对于优先级低的用户才进行SCMA从而实现资源的高效利用。另外，在包括用户设备的业务类型的情况下，本申请可以结合可调带宽的子载波/灵活符号长度设置(例如F-OFDM技 术)一起使用，使得能够通过考虑业务类型(例如，IoT物联网业务用窄带子载波，实时车联网业务用宽带子载波)，把业务类型一致的用户设备放在一起做SCMA编码。
设置单元205可被配置为基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备中至少一部分的稀疏编码多址接入。取决于具体所应用的通信系统的资源分配粒度，传输资源集合可以是各种层次/类型的用于通信传输的资源的集合，例如时隙、频带、子载波、时频资源单元或时频资源块的集合。资源分配参数指示用户设备在传输资源集合中所占用的资源，例如是映射矩阵，或者映射矩阵的变形，如二进制指示符向量，或者包含多个用户映射矩阵信息的因子图矩阵等，这将在后文中详细描述。
电子设备200的通信单元201(例如实现为收发机)可以被配置为在处理电路203的控制下与各个电子设备300执行通信。
在本申请的实施例中，通信单元201例如可以实现为天线器件、射频电路和基带处理器等通信接口部件。通信单元201用虚线绘出，因为它还可以位于处理电路203内或者位于电子设备200之外。
存储器202可以存储由处理电路203产生的信息，通过通信单元201从各个电子设备300接收的信息，用于电子设备200操作的程序和数据，以及上述的资源分配参数。存储器202用虚线绘出，因为它还可以位于处理电路203内或者位于电子设备200之外。存储器202可以是易失性存储器和/或非易失性存储器。例如，存储器202可以包括，但不限于，随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)以及闪存存储器。
1-2.用户设备侧的电子设备300的示意性配置
图3示出根据本申请的实施例的用户设备侧的电子设备300如智能手机的框图。
根据本申请的一个实施例的电子设备300可以包括例如通信单元 301、存储器302、和处理电路303。
电子设备300的处理电路303提供该设备的各种功能。例如，在本申请的实施例中，电子设备300的处理电路303可以包括提供单元304和获取单元305。提供单元304可被配置为提供用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括用户设备与控制设备间的信道的信道状态。如前所述，用户特定信息不仅限于信道状态，还可以包括用户设备的优先级、用户设备的业务类型中至少之一。获取单元305可被配置为从控制设备侧电子设备200获取该电子设备300和其他电子设备300对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于该电子设备300的稀疏编码多址接入。
电子设备300的通信单元301可被配置为在处理电路303的控制下与前述的各个电子设备200执行通信。通信单元301用虚线绘出，因为它还可以位于处理电路303内或者位于电子设备300之外。
存储器302可以存储由处理电路303产生的信息，通过通信单元301从电子设备200接收的信息，用于电子设备300操作的程序和数据，以及资源分配参数。存储器302用虚线绘出，因为它还可以位于处理电路203内或者位于存储器302之外。存储器302可以是易失性存储器和/或非易失性存储器。例如，存储器302可以包括，但不限于，随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)以及闪存存储器。
以上描述的各个单元是用于实施本申请中描述的处理的示例性和/或优选的模块。这些模块可以是硬件单元(诸如中央处理器、场可编程门阵列、数字信号处理器或专用集成电路等)和/或软件模块(诸如计算机可读程序)。以上并未详尽地描述用于实施下文描述各个步骤的模块。然而，只要有执行某个处理的步骤，就可以有用于实施同一处理的对应的模块或单元(由硬件和/或软件实施)。通过下文所描述的步骤以及与这些步骤对应的单元的所有组合限定的技术方案都被包括在本申请的公开内容中，只要它们构成的这些技术方案是完整并且可应用的。
此外，由各种单元构成的设备可以作为功能模块被并入到诸如计算机之类的硬件设备中。除了这些功能模块之外，计算机当然可以具有其他硬件或者软件部件。
2.根据本申请的实施例的通信过程
2-1.图4是根据本申请的实施例的通信方法的总体流程。
在参与SCMA的用户设备发生变化的情况下，比如新加入SCMA，退出SCMA，或者优先级发生变化等，可以触发开始执行图4的流程。
在步骤S401中，控制设备侧电子设备200可以获取与该电子设备200通信的用户设备侧的多个电子设备300的用户特定信息。用户特定信息包括电子设备300与电子设备200间的信道的信道状态。如前文所述，用户特定信息不仅限于信道状态，还可以包括用户设备的优先级、用户设备的业务类型中至少之一。
在获得信道状态如CQI之后，就可以根据CQI与调制方式的对应关系来至少确定用于用户设备的调制方式，如后文参照图8A－8B详细描述那样。
在本文中，上行是指从电子设备300向电子设备200发送信号的方向，反之为下行。在一个例子中，通过对由电子设备300发送给电子设备300的上行参考信号进行测量来获得上行信道的CQI。实际上，在上行的情况下或下行通信的情况下，电子设备200都可以获得该用户特定信息，这将在下文中结合图5－7的示意图详细说明。在另一个例子中，替代测量的方式，可以直接根据电子设备300与电子设备200的位置关系来估计信道状态。例如，如果二者距离较远，则考虑信道质量较差。或者，如果二者之间有较大障碍物如山体或隧道等，则考虑信道质量较差。
在步骤S402中，电子设备200可以基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于多个电子设备300中至少一部分的稀疏编码多址接入。资源分配参数指示用户设备 在所述传输资源集合中所占用的资源，其中，用户设备所占用的资源数量与信道状态有关。资源分配参数例如是映射矩阵，或者映射矩阵的变形，如二进制指示符向量，或者包含多个用户映射矩阵信息的因子图矩阵。该步骤作为本申请的重要部分，将在后文参照图8A-8D详细描述。
在步骤S403中，电子设备200可以获取用于优化SCMA的优化目标，优化目标包括以下中的至少一个：电子设备300的优先级，以及系统总体性能需求。优先级可以由电子设备300提供并且是基于电子设备300的缓冲报告、Qos或付费等级中的至少一个来确定的。
该步骤是可选的，这是因为还可以不考虑优化目标而进行该通信流程中的后续步骤。
在步骤S404中，电子设备200优选地根据至少一个优化目标并根据多个映射矩阵的各个二进制指示符向量之间的干扰或重叠情况来为每个电子设备300分配一个映射矩阵或者二进制指示符向量。如上文所述，二进制指示符向量指示电子设备300在传输资源集合中所占用的资源。在该步骤中，考虑优化目标例如电子设备300的优先级能够优化不同优先级的电子设备300对传输资源集合中的可用资源的占用从而提高服务质量。或者，考虑优化目标例如系统总体性能需求能够使不同的电子设备300对传输资源集合中的可用资源的占用进行优化从而获得最好的总体性能需求，如误码率或解码概率等。或者，可以不考虑优化目标，仅根据干扰或重叠情况来为每个电子设备300随机地分配一个二进制指示符向量。
在步骤S405中，电子设备200优选地根据至少一个优化目标并根据基于调制方式确定的多个星座图之间的干扰情况来为各电子设备300分配对应的星座图，或者从另一个角度(信号层面)来考虑星座图的设计和分配。所述多个星座图可以通过采用一个母星座图和多个不同的旋转操作来获得，如图10B和10D所示。在该步骤中，考虑优化目标例如电子设备300的优先级能够优化不同优先级的电子设备对传输资源集合中的可用资源的占用从而提高服务质量。或者，考虑 优化目标例如系统总体性能需求能够使不同的电子设备300对传输资源集合中的可用资源的占用进行优化从而获得最好的总体性能需求，如误码率或解码概率等。或者，不考虑优化目标，仅根据干扰情况来为每个电子设备300随机地分配多个星座图中的一个星座图。该步骤作为本申请的另一重要部分，将在后文参照图10A-10D详细描述。
在步骤S406中，在接收端(如上行通信时的基站或下行通信时的用户设备)，利用发送信号的稀疏性，根据消息传递算法MPA在复用资源上检测相应的二进制数据。在这个过程中接收端进行多用户检测和解码需要用到所有用户的资源分配信息和星座图信息。由于检测和解码过程是已知的技术，此处不再重复描述。
2-2.根据本发明的实施例的通信过程的示意图
下面参照图5-图7详细描述根据本发明的实施例的通信过程的示意图，具体示出本发明可以应用于上行和下行的各种通信场景。图5是根据本申请的实施例的上行通信方法的示意图，其可以适用于基站和用户设备之间的TDD上行通信或FDD上行通信，这里TDD和FDD仅为示例，而并非限制本发明。
方框501-方框503对应于图4的流程图中的步骤S401。在方框501中，用户设备1向基站发送上行参考信号和传送请求。类似地，在方框502中，用户设备n向基站发送上行参考信号和传送请求。在方框503中，基站测量上行参考信号以获得各个上行信道的信道状态。基站还可以通过传送请求来计算请求SCMA的用户设备的数量。
方框504根据信道状态来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于用户设备1～n的稀疏编码多址接入，这对应于图4的流程图中的将在下文详细描述的步骤S402。
方框505对应于图4的流程图中的步骤S404，至少根据多个映射矩阵的各个二进制指示符向量之间的干扰或重叠情况来为每个用户设备分配一个映射矩阵或二进制指示符向量，从而用户设备知道自己在时频资源集合中所占用的资源。此外，因为方框503中获得信道 状态如CQI之后，就可以根据CQI与调制方式的对应关系来确定用于用户设备的调制方式，因此在方框505还向用户设备1～n发送对应的调制方式。
方框506对应于图4的流程图中的步骤S405并根据基于调制方式确定的多个星座图之间的干扰情况来为用户设备1～n分配星座图。
优选地，方框505和方框506还可以考虑优化目标进行分配，如图4的步骤S404和S405所述，此处不再重复。
在方框507和508中，用户设备1～n获得调制方式、星座图和所分配的资源之后，就可以对二进制码流进行调制和映射，从而完成上行发送过程，如方框509和510所示。
方框511对应于图4的流程图中的检测步骤S406。基站利用发送信号的稀疏性，使得能够根据消息传递算法MPA在复用的时频资源上检测相应的用户设备数据。具体而言，基站在接收到复用的信号之后，根据各个用户设备1～n的映射矩阵建立因子图模型，每个用户设备作为一个变量结点，每个资源块作为一个因子结点，其中变量结点和因子结点之间有边表示这个用户设备占用了该资源块。再根据每个用户设备的星座图确定每个变量结点可能的取值(即为该用户设备可能发送的星座点符号)及每个取值的概率(初始值可以设为等概)。然后进行迭代，每次迭代过程中，变量结点向每个与之相连的因子结点发送其可能取值的先验概率，因子结点收集变量结点发送的消息之后再根据收到的信号计算后验概率发送给变量结点，迭代的收敛条件是达到一定的迭代次数或者两次迭代过程中发送消息之差小于一个设定的门限。收敛之后，即可解出每个用户设备发送的星座点符号。再根据各个用户设备1～n的星座图解调出其发送的数据。
图6是根据本申请的实施例的在基站和用户设备之间的TDD下行通信方法的示意图。这里TDD也仅为示例，而并非限制本发明。
方框601-方框606与图5的方框501-506类似，因此不再重复描述。图6与图5的不同之处在于方框607-611，这是因为在下行通信中，基站向用户设备发送经编码的数据流并且由用户设备进行解调和 检测。具体而言，在方框607和608中，用户设备对经编码的数据流进行检测需要获得参与SCMA的所有用户设备的星座图和分配给这些用户设备的资源。在方框609中，在把参与SCMA的所有用户设备的星座图和分配给这些用户设备的资源发送给每个用户设备之后，基站可以对二进制码流进行调制和映射，从而完成下行发送过程。
方框610和611对应于图4的流程图中的步骤S406。用户设备1～n利用发送信号的稀疏性，根据消息传递算法MPA在复用的时频资源上检测相应的用户设备数据。检测过程和上行通信方法中的过程类似，同样需要所有用户设备1～n的映射矩阵和星座图信息，先用消息传递算法解出自己的星座图符号，再用自己的星座图解调数据。
图7是根据本申请的实施例的在基站和用户设备之间的FDD下行通信方法的示意图。这里FDD也仅为示例，而并非限制本发明。
图7与图6的不同之处在于用于获得下行信道状态的方框701-704，这是因为在FDD下行通信中，基站向用户设备发送信息的频率与用户设备向基站发送信息的频率不同，所以不能通过基站直接测量参考信号的方式来获得下行信道状态。具体而言，在方框701中，基站向各用户设备1～n发送下行参考信号。然后在方框702和703中，由各用户设备来分别测量下行参考信号以便得出对应的下行信道状态以便反馈给基站。接下来在方框704中，基站通过用户设备1～n的反馈结果获得各下行信道的信道状态。接下来的方框705-方框712与图6的TDD下行通信过程的方框604-611类似，因此不再重复描述。
3.根据本申请的实施例的资源分配参数的设置过程
该部分基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备中至少一部分的稀疏编码多址接入。该部分对应于图4中的步骤S402并是其详细描述。
3-1.设置资源分配参数的一般方式
下面参照图8A-8D详细描述根据本申请的实施例的资源分配参数的设置过程。
图8A是根据本申请的实施例的设置资源分配参数的流程图。在步骤S8001中，可以根据获得的信道状态中包括的CQI与调制方式的对应关系来确定用于用户设备的调制方式，包括调制点的个数。作为一个优选的例子，可以把多用户设备中CQI最差的信道对应的调制方式确定为用于所有用户设备的调制方式。如图9A所示，与用户设备UE2-UE4的CQI对应的调制方式为QPSK，因此选择QPSK作为这4个用户设备UE1-UE4的SCMA的调制方式。
在步骤S8002中，根据例如用户设备的传送请求来确定将要参与SCMA的用户设备的数量。此外，还确定传输资源集合中的可用资源的数量。
在步骤S8003中，判断是否需要进行SCMA。具体而言，如果基于用户设备的数量和调制方式得出的实际资源数量大于可用资源数量K，则需要进行SCMA以提高资源利用效率并且进入步骤S8004。反之，则不需要进行SCMA并且返回步骤S8001，因为可用资源的数量足以保证正交多址接入以提供优化的通信质量。
在步骤S8004中，在需要进行SCMA的情况下，确定用于这些用户设备的SCMA的资源分配参数使得占用同一资源的用户设备的数量最小化。资源分配参数例如与用于SCMA的映射矩阵关联，指示用户设备在传输资源集合中所占用的资源，其中，用户设备所占用的资源数量与信道状态有关。图8C示出了用于一个用户设备的映射矩阵V(最左侧)及其应用的示例。映射矩阵V的行表示可用资源的数量K＝4并且列表示调制方式的维度N＝2，其中的非零元素表示该用户设备占用了第1和第3个传输资源。X1和X2是二进制符号的经调制(如QPSK调制)后的N维(该示例为二维)码元，经映射矩阵映射之后得到K维(该示例为四维)的码字，如右侧的矩阵所示。
资源分配参数还可以是用于SCMA的映射矩阵的变型。如二进制指示符向量f＝diag(VVT)，从而以更加直观的方式表示用户设备在传输资源集合中所占用的资源。
作为更优选的变型，资源分配参数例如是以用于多个例如J个用 户设备的二进制指示符向量fj为列构成的因子图矩阵F＝(f1,…,fJ)，因子图矩阵F的各行表示可用资源，j≤J。这将从下文参照图8B和图8D的描述更加清楚。因子图矩阵的优点是允许直观地得出资源分配方式的干扰情况从而便于根据优化目标对特定数量的用户设备进行资源分配。
优选地，步骤S8004确定用于这些用户设备的SCMA的资源分配参数还使得不同用户设备的映射矩阵/二进制指示符向量之间的差异性最大化。为了满足上述条件，需要求解如下的优化问题：
其中，λ>0表示拉格朗日乘子，Fkj为优化变量，s.t.表示约束条件。为了求解上述优化问题，采用图8B所示的启发式算法。
图8B是根据本申请的实施例的确定映射矩阵的因子图矩阵的流程图。在步骤S8005中，每次添加F的新的一列并且每一列的非零元素数量等于调制方式的维度N，使得与之前的列的非零元素重叠最小。这保证了占用同一资源的用户设备的数量最小化。
在步骤S8006中，优选地，在添加新的一列时，使任意两列的非零元素之间的重叠最小化，这保证了不同用户设备的映射矩阵之间的差异性最大化。
在步骤S8007中，判断新的一列是否添加完成，即非零元素的数量是否达到N。如果未完成，则返回步骤S8005继续添加该列的下一个元素，否则进入步骤S8008。
在步骤S8008中，判断F是否构建完成，即第J列是否完成。如果未完成，则返回步骤S8005继续添加下一列的元素直至F构建完 成。
图8D是按照图8B的流程图构建映射矩阵的因子图矩阵F的示例性示意图。在该示例中，假设根据信道状态确定的调制方式的维度N＝3，星座点数为M＝8，可用资源数量为K＝10，用户设备的数量为J＝n。与用户设备UE1-UE3对应的列已经添加完毕，可见非零元素的添加使得同一资源仅被一个用户设备占用。
接下来为用户设备UE4添加对应的列，即3个非零元素“1”和7个零元素。第一个1被添加到第10行，这是因为第10个资源尚未被其他用户占用。第二个1被添加到第1行，这是因为前9行都已经分别被1个用户设备占用，因此任选1行添加都与之前的列有1次重叠。第三个1被添加到第4行，这是因为在进一步考虑S8006的约束条件的情况下，如果将其添加到第2-3行，则第1列与第4列将有两个资源重叠。在第三个1添加完成之后，第4列的其余元素添加零。以此类推，添加全部n列，直至得到最后的因子图矩阵F。
虽然在图8B和图8D的实施例中采用启发式算法来确定资源分配参数，但是本发明不限于这样的实施例，在维度N、可用资源数量K较小的情况下也可以采用穷搜算法，即遍历所有可能的映射矩阵，对比每一种情况下各个资源结点的用户重叠数和各个用户的映射矩阵的差异，取其中用户重叠数最小且各个用户映射矩阵差异性最大的映射矩阵集合，作为最优的因子图矩阵F。
3-2.设置资源分配参数的其他实施例
在参照图8A-8D描述的实施例中，在需要为多个具有不同信道状态的用户设备分配非正交的资源和星座图以进行传输的情况下，根据获得的信道状态中包括的CQI与调制方式的对应关系来确定用于用户设备的调制方式，包括调制点的个数，从而进一步设置资源分配参数。
在一个优选实施例中，可以把与CQI最差的信道对应的调制方式确定为用于所有用户设备的调制方式，如图9A所示。
在另一个实施例中，可以根据CQI对这些用户设备分组使得每 一组内的用户设备具有相近的信道状态或适用相同的调制方式(例如CQI为1～6的用户适用QPSK，CQI为7～9适用16QAM)，针对每一组用户设备设计映射矩阵并分配星座图使得组内用户设备复用非正交的资源，而组与组之间使用正交的资源。如图9B所示，在用户设备1-4需要利用资源块1-6进行传输的情况下，UE2-UE4的调制方式均为16QAM，因此把UE2-UE4分为一组进行因子图矩阵的设计并且然后进行SCMA。UE1的调制方式为QPSK，可以单独进行正交传输而不参加资源复用。通过这种方式，能够提高SCMA的传输质量和资源利用效率。
在一个变型中，在通信系统有可能采用固化的映射矩阵的集合例如下式(2)的F0的情况下，按照F0的规定最多选择6个用户设备参与对4个资源块的复用。如果有超过6个用户设备同时要求传输，则可以选择其中具有最相近的信道状态/调制方式的6个用户设备对4个资源块进行复用。
在另一个变型中，在通信系统有可能采用固化的映射矩阵的集合例如F0的情况下，按照F0的规定最多选择6个用户参与对4个资源块的复用。如果有超过6个用户同时要求传输，则可以对多个用户设备的信道状态进行排序(例如对CQI排序)，选择其中具有最佳信道状态的6个用户设备对4个资源块进行复用。该变型实施例的优点是因为资源复用可能会提高误码率，所以选择信道较好的用户设备参与复用可以一定程度克服此问题。换言之，优先选择具有较好信道条件的用户设备进行SCMA。
4.根据本申请的实施例的分配星座图的过程
该部分根据多个星座图之间的干扰情况来为每个用户设备分配一个星座图，或者从另一个角度(信号层面)来考虑星座图的设计和 分配。该部分与图4的步骤S405相对应并是其详细描述。
4-1.QPSK的实施例
图10A是根据本申请的实施例的分配星座图的流程图。在该实施例中以QPSK为调制方式的示例进行说明。为了得到不同的N维星座图，采用母星座图和不同的旋转操作，如图10B中所示，实心黑点为母星座图，空心圆圈为母星座图旋转30度之后的星座图，按照这样的旋转可以得到用于多个用户设备的多个星座图。
在步骤S1001中，根据已知的因子图矩阵，选择资源重叠最大的维度作为主维度。以下式(3)的因子图矩阵F*为例:各列的第一个非零元素为第1维度，可见这些非零元素与对应行中的其他非零元素存在3次重叠。以此类推，各列的第二个非零元素为第2维度，重叠次数为1。因此，选择第1维度作为主维度n。
在步骤S1002中，计算任意两个星座图之间在主维度上的干扰距离Dn：
其中，p1,p2表示两个星座图中M个星座点的概率，即有表示第一个星座图的第i个星座点和第二个星座图的第j个星座点在第n维上的投影距离。根据这个定义，干扰距离越小，表示两个星座图间的干扰越大。
图10B是根据本申请的实施例的计算干扰距离的示意图。其中，黑点表示第一个星座图中的四个点，圆圈表示第二个星座图的四个点在同一坐标系下的位置。根据干扰距离的计算公式，该图给出了第一个星座图中一个点和第二个星座图中所有点在第一个维度上的投影距离，即j＝{1,2,3,4}。。以此类推，可以通过把各个投影距离代入式 (4)来得出两个星座图之间的干扰距离。
在步骤S1003中，降序排列上述干扰距离。如图10C中第2行所示。
在步骤S1004中，为各用户设备分配一个星座图。优选地，根据用户设备的优先级来选择一个星座图的排序使得干扰距离大的星座图被分配给优先级要求高的用户设备。或者，根据系统总体性能需求来选择一个星座图的排序使得能够使不同的用户设备对传输资源集合中的可用资源的占用获得最好的总体性能需求。
更优选地，选择一个星座图的排序使得干扰小(干扰距离大)的星座图对应于因子图矩阵中的重叠少的二进制指示符向量。
以一个稀疏编码多址接入系统为例，J个用户设备通过K个正交的资源向基站发送信息，假设信道为加性高斯白噪声信道，系统参数设定如下：N＝2,K＝4,J＝3,M＝4。根据本申请提出的因子图矩阵设计方案，可以得到式(3)的映射矩阵。
假设采用如图10B那样旋转获得的3个不同的QPSK星座图，选择F*的第一维为主维度来计算各个星座图之间的干扰距离，结果见图10C。由此可知星座图1与2或3之间的干扰距离最大，而映射矩阵F*的前两列具有最小的重叠，所以星座图1与2或3要对应分配给前两列，即可以给出图10C所示的星座图排序。通过这样做，可以提高资源利用率和系统误码性能。
4-2.干扰距离计算的其他实施例
在星座图分配时，用星座图之间平均投影距离作为干扰距离只是定义各个星座图之间干扰情况的一个实施例。也可以选择其他方式来量化星座图间的干扰情况。
在一个实施例中，替代投影距离和选择主维度，用两个星座图中星座点的平均欧式距离作为干扰距离来度量星座图之间的干扰情况，距离越小表示干扰越大。
在另一个实施例中，采用实际测量的方法，在模拟的无线通信场景中，两个用户设备分别采用不同的星座图调制，用实测的误码性能 等表达星座图之间的干扰情况，误码性能好表示星座图之间的干扰小，用这种方法可以得到各个星座图之间干扰情况的定量结果。
4-3.其他实施例
以上以QPSK为例进行了说明，但本发明显然不限于该实施例，而是可以用于各种调制方式。
在一个实施例中，在采用16QAM的情况下，图10D示出星座图旋转的示意图。其余的分配过程与QPSK的过程类似，因此不再重复描述。
如前面参照图4－7所述，星座图的分配结果是通过下行信令告知用户设备的。在另一个实施例中，第一次分配时，通过下行信令把母星座图和旋转角度通知用户设备，然后在重新分配星座图的情况下，如果母星座图不变，则只需要传输旋转角度即可。这样做的优点是能够降低信令交互。
在前面的实施例中，分配星座图是在已经完成映射矩阵设计的基础上进行的。在另一个实施例中，也可以基于任意已知的映射矩阵单独分配星座图。例如，在N＝2,K＝4,J＝3,M＝4的SCMA系统中，采用从式(2)中的现有F0中任意选择3列(用于3个用户设备)而成的因子图矩阵：
星座图分配的其余步骤与前述类似，因此不再重复描述。
4-4.替代实施例
在本申请的一个替代实施例中，不是采用使预定的母星座图旋转的方式来确定各星座图并考虑它们之间的干扰情况来分配给用户，而是从另一个角度(信号层面)来考虑星座图的设计和分配。具体来说，根据多个映射矩阵的二进制指示符向量和调制方式来确定或计算星座图以使得稀疏编码多址接入后的各发送信号之间的距离最大。对于接收端来说，用户检测是根据接收到的稀疏编码多址接入后的带噪声的各发送信号中检测出特定的发送信号，所以接收端的误码性能由各 发送信号之间的距离决定的，该距离越大，则接收端处的误码率越低并且误码性能越好。该星座图确定方法可以例如按照以下进行。
已分配的映射矩阵为对于有M个点的N维星座图，第j个用户设备的星座图可表示如下变量：
所有J个用户设备的星座图可以写成矩阵形式，即C＝[C1,C2,…,CJ]N×(MJ)。在每次发送过程中，每个用户设备从自身的星座图中选择一个符号，并经过映射矩阵的稀疏化映射，得到要发送的稀疏符号，该稀疏符号可表示如下：
把每个用户设备发送的稀疏符号叠加之后，即可得到稀疏编码多址接入后的一次发送信号，表示如下：
其中mj表示第j个用户设备的星座图中符号的索引，当所有用户设备的mj遍历所有的取值时，可以得到可能的发送信号的集合，表示为矩阵其中每一列表示一次可能的发送信号。为了设计星座图C使得各次发送信号间的距离最大，需要求解如下的优化问题：
其中，t表示所有发送信号之间的最小距离，Tr()表示矩阵的秩，[·]H表示共轭转置操作。第一类约束使得各次发送信号之间的距离尽可能大，第二类约束 使得每个星座图的平均符号功率不超过给定的功率P。为了便于求解，把优化变量写成矢量形式，即
其中，vec(·)表示矩阵的向量化操作。可以看到原优化问题的目标函数 和约束条件都是x的二次形式，所以原问题可以写成如下的等价的问题：
其中Q、A、B表示对应二次型的系数矩阵。这个问题是一个非凸的二次约束二次规划问题，是一类NP难问题，即使在约束数目较少的时候也很难求解。注意到上述问题的目标函数和约束都是xxH的线性形式，用X来表示xxH，采用半定松弛SDR(semi-definite relaxation)的思想，上述问题可以松弛成如下的近似问题：
松弛后的问题是一个半定规划问题，可以采用凸优化工具箱CVX进行高效的求解。但是得到最优解X*之后，还需要提取等价问题的近似解可以采用如下的高斯随机化算法：
输入：松弛后问题的最优解X*，随机化次数L。
For l＝1，2，...，L
·产生随机矢量并且令
·取
·最大化距离：
其中，
End
取
输出：等价问题的近似解
于是，再经过向量的矩阵化，可以得到原始问题的解，即优化的星座图如下：
其中，unvec(·)表示向量的矩阵化操作，C*和中元素的对应关系为，
通过上述优化问题的求解，可以得到J个优化的星座图，即完成了为每个用户设备设计一个星座图。但是可以看到上述求解过程仍然复杂度很高，其中求解半定规划问题的复杂度为∈表示给定的求解精度，表示约束个数。由于原始问题中距离约束有很多重复项，所以约束个数可以减少为但是仍然随着用户设备数目J的增长而呈指数增长。为了进一步降低复杂度，只考虑部分约束，即在两次发送过程中只有1或者个用户设备发送的星座点不同，于是约束个数减少为 随着df而不是J指数增长，所以在K>N时能很大程度上降低实现的复杂度。
值得注意的是，以上优化中t表示所有发送信号之间的最小距离仅为优选示例。根据实际应用需求，t可以表示所有发送信号之间的平均距离、距离中值或者倒数第二小距离等。与前述的实施例不同，根据以上替代实施例的方法确定的优化的星座图是与映射矩阵一一对应的，在映射矩阵被按照某一优化目标被分配给相应的用户设备的同时星座图也被进行了相同的分配。在不影响实施的情况下，除此之外的其余部分也可以参照前述实施例来理解。另外，需要注意的是，根据本替代实施例的星座图设计方案亦可以不依赖于前述实施例中优化的映射矩阵/资源分配方案，本领域技术人员可以采用任意例如固化的映射矩阵的集合结合本替代实施例来获得相应的星座图而无须赘述。
5.根据本申请的实施例的稀疏编码多址接入系统的仿真
为了评估上述SCMA系统和通信方法的性能，进行了如下的对 比实验。
一方面，假设本申请的方案得到式(3)中那样的因子图矩阵和图10C的星座图分配结果。
另一方面，考虑到因子图矩阵的现有设计规则：a)矩阵是针对所有用户设备的K×J维矩阵，b)任何两列都不同，c)其对应的各个映射矩阵中去掉全零行之后的结果为单位矩阵。所以从式(2)的现有F0中任取不同的三列都可以作为用于3个用户设备的已知矩阵如式(5)所示(比较例1)。
同时，可以任选一个随机的顺序给用户分配星座图作为对比(比较例2)。对比结果如图11A-11B所示，表1给出了仿真设置的条件。
表1实验仿真的设置对比
  映射矩阵 星座图
比较例1 F*_rand 随机(G_rand)
比较例2 F* 随机
本申请 F* 优化(图10C)
图11A是用于3个用户设备的情况下的符号误码率随信噪比的变化的曲线图，其中三条曲线从上至下依次代表比较例1、比较例2和本申请。图11B是用于4个用户设备的情况下的符号误码率随信噪比的变化的曲线图。如图11A所示，可以看出使用本申请的因子图矩阵相比于随机选取的矩阵具有更好的误码率性能。进一步地，同时使用本申请的因子图矩阵和星座图分配的方案具有最好的误码率性能。
同样，对于4个用户的情况，可以更明显地得到相同的结论，如图11B所示。
进一步地，可考虑在部分4-4中介绍的确定和分配星座图使得各发送信号之间的距离最大的实施例。具体而言，考虑上述比较例1、比较例2、星座图的优化求解和为降低求解复杂度的减少约束的近似优化求解方案。仿真设置条件参见表2。
表2实验仿真的设置对比
  映射矩阵 星座图
比较例1 F*_rand 随机
比较例2 F* 随机
近似优化方法 F* 近似优化
优化方法 F* 优化
图11C示出了符号误码率随信噪比的变化的曲线图，其中四条曲线从上至下依次代表比较例1、比较例2、近似优化算法和优化算法的误码率。可以看出，星座图优化求解具有最好的误码率性能。另外，采用低复杂度的近似优化方法可以在降低求解复杂度的同时保证性能损失很少，即仍然优于传统设计方法。
6.本申请的应用示例
本申请内容的技术能够应用于各种产品。
例如，用户侧电子设备300可以被实现为移动终端(诸如智能电话、平板个人计算机(PC)、笔记本式PC、便携式游戏终端、便携式/加密狗型移动路由器和数字摄像装置)或者车载终端(诸如汽车导航设备)。用户侧电子设备300还可以被实现为执行机器对机器(M2M)通信的终端(也称为机器类型通信(MTC)终端)。此外，用户侧电子设备300可以为安装在上述终端中的每个终端上的无线通信模块(诸如包括单个晶片的集成电路模块)。
例如，控制设备侧电子设备300可以被实现为任何类型的演进型节点B(eNB)，诸如宏eNB和小eNB。小eNB可以为覆盖比宏小区小的小区的eNB，诸如微微eNB、微eNB和家庭(毫微微)eNB。代替地，控制设备侧电子设备300可以被实现为任何其他类型的基站，诸如NodeB和基站收发台(BTS)。控制设备侧电子设备300可以包括：被配置为控制无线通信的主体(也称为基站设备)以及设置在与主体不同的地方的一个或多个远程无线头端(RRH)。
6-1.关于控制设备侧电子设备的应用示例
(第一应用示例)
图12是示出可以应用本申请内容的技术的控制设备侧电子设备200的示意性配置的第一示例的框图。其中，电子设备200被示出为eNB 800。其中，eNB 800包括一个或多个天线810以及基站设备820。基站设备820和每个天线810可以经由RF线缆彼此连接。
天线810中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在多输入多输出(MIMO)天线中的多个天线元件)，并且用于基站设备820发送和接收无线信号。如图23所示，eNB 800可以包括多个天线810。例如，多个天线810可以与eNB 800使用的多个频带兼容。虽然图12示出其中eNB 800包括多个天线810的示例，但是eNB 800也可以包括单个天线810。
基站设备820包括控制器821、存储器822、网络接口823以及无线通信接口825。
控制器821可以为例如CPU或DSP，并且操作基站设备820的较高层的各种功能。例如，控制器821根据由无线通信接口825处理的信号中的数据来生成数据分组，并经由网络接口823来传递所生成的分组。控制器821可以对来自多个基带处理器的数据进行捆绑以生成捆绑分组，并传递所生成的捆绑分组。控制器821可以具有执行如下控制的逻辑功能：该控制诸如为无线资源控制、无线承载控制、移动性管理、接纳控制和调度。该控制可以结合附近的eNB或核心网节点来执行。存储器822包括RAM和ROM，并且存储由控制器821执行的程序和各种类型的控制数据(诸如终端列表、传输功率数据以及调度数据)。
网络接口823为用于将基站设备820连接至核心网824的通信接口。控制器821可以经由网络接口823而与核心网节点或另外的eNB进行通信。在此情况下，eNB 800与核心网节点或其他eNB可以通过逻辑接口(诸如S1接口和X2接口)而彼此连接。网络接口823还可以为有线通信接口或用于无线回程线路的无线通信接口。如果网络接 口823为无线通信接口，则与由无线通信接口825使用的频带相比，网络接口823可以使用较高频带用于无线通信。
无线通信接口825支持任何蜂窝通信方案(诸如长期演进(LTE)和LTE-先进)，并且经由天线810来提供到位于eNB 800的小区中的终端的无线连接。无线通信接口825通常可以包括例如基带(BB)处理器826和RF电路827。BB处理器826可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行层(例如L1、介质访问控制(MAC)、无线链路控制(RLC)和分组数据汇聚协议(PDCP))的各种类型的信号处理。代替控制器821，BB处理器826可以具有上述逻辑功能的一部分或全部。BB处理器826可以为存储通信控制程序的存储器，或者为包括被配置为执行程序的处理器和相关电路的模块。更新程序可以使BB处理器826的功能改变。该模块可以为插入到基站设备820的槽中的卡或刀片。可替代地，该模块也可以为安装在卡或刀片上的芯片。同时，RF电路827可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线810来传送和接收无线信号。
如图12所示，无线通信接口825可以包括多个BB处理器826。例如，多个BB处理器826可以与eNB 800使用的多个频带兼容。如图12所示，无线通信接口825可以包括多个RF电路827。例如，多个RF电路827可以与多个天线元件兼容。虽然图12示出其中无线通信接口825包括多个BB处理器826和多个RF电路827的示例，但是无线通信接口825也可以包括单个BB处理器826或单个RF电路827。
在图12中示出的eNB 800中，参考图2描述的处理电路203中包括的一个或多个组件(获取单元204和设置单元205)可被实现在无线通信接口825中。可替代地，这些组件中的至少一部分可被实现在控制器821中。例如，eNB 800包含无线通信接口825的一部分(例如，BB处理器826)或者整体，和/或包括控制器821的模块，并且一个或多个组件可被实现在模块中。在这种情况下，模块可以存储用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序(换言之，用于允许处 理器执行一个或多个组件的操作的程序)，并且可以执行该程序。作为另一个示例，用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被安装在eNB 800中，并且无线通信接口825(例如，BB处理器826)和/或控制器821可以执行该程序。如上所述，作为包括一个或多个组件的装置，eNB 800、基站装置820或模块可被提供，并且用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被提供。另外，将程序记录在其中的可读介质可被提供。
另外，在图12中示出的eNB 800中，参考图2描述的通信单元201可被实现在无线通信接口825(例如，RF电路827)中。另外，通信单元201可被实现在控制器821和/或网络接口823中。
(第二应用示例)
图13是示出可以应用本申请内容的技术的控制设备侧电子设备200的示意性配置的第二示例的框图。其中，电子设备200被示出为eNB 830。eNB 830包括一个或多个天线840、基站设备850和RRH 860。RRH 860和每个天线840可以经由RF线缆而彼此连接。基站设备850和RRH 860可以经由诸如光纤线缆的高速线路而彼此连接。
天线840中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)并且用于RRH 860发送和接收无线信号。如图13所示，eNB 830可以包括多个天线840。例如，多个天线840可以与eNB 830使用的多个频带兼容。虽然图13示出其中eNB830包括多个天线840的示例，但是eNB 830也可以包括单个天线840。
基站设备850包括控制器851、存储器852、网络接口853、无线通信接口855以及连接接口857。控制器851、存储器852和网络接口853与参照图12描述的控制器821、存储器822和网络接口823相同。
无线通信接口855支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且经由RRH 860和天线840来提供到位于与RRH 860对应的扇区中的终端的无线通信。无线通信接口855通常可以包括例如BB处理器856。除了BB处理器856经由连接接口857连接到RRH 860 的RF电路864之外，BB处理器856与参照图12描述的BB处理器826相同。如图12所示，无线通信接口855可以包括多个BB处理器856。例如，多个BB处理器856可以与eNB 830使用的多个频带兼容。虽然图12示出其中无线通信接口855包括多个BB处理器856的示例，但是无线通信接口855也可以包括单个BB处理器856。
连接接口857为用于将基站设备850(无线通信接口855)连接至RRH 860的接口。连接接口857还可以为用于将基站设备850(无线通信接口855)连接至RRH 860的上述高速线路中的通信的通信模块。
RRH 860包括连接接口861和无线通信接口863。
连接接口861为用于将RRH 860(无线通信接口863)连接至基站设备850的接口。连接接口861还可以为用于上述高速线路中的通信的通信模块。
无线通信接口863经由天线840来传送和接收无线信号。无线通信接口863通常可以包括例如RF电路864。RF电路864可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线840来传送和接收无线信号。如图13所示，无线通信接口863可以包括多个RF电路864。例如，多个RF电路864可以支持多个天线元件。虽然图13示出其中无线通信接口863包括多个RF电路864的示例，但是无线通信接口863也可以包括单个RF电路864。
在图13中示出的eNB 830中，参考图2描述的处理电路203中包括的一个或多个组件(获取单元204和设置单元205)可被实现在无线通信接口855中。可替代地，这些组件中的至少一部分可被实现在控制器851中。例如，eNB 830包含无线通信接口855的一部分(例如，BB处理器856)或者整体，和/或包括控制器851的模块，并且一个或多个组件可被实现在模块中。在这种情况下，模块可以存储用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序(换言之，用于允许处理器执行一个或多个组件的操作的程序)，并且可以执行该程序。作为另一个示例，用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被 安装在eNB 830中，并且无线通信接口855(例如，BB处理器856)和/或控制器851可以执行该程序。如上所述，作为包括一个或多个组件的装置，eNB 830、基站装置850或模块可被提供，并且用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被提供。另外，将程序记录在其中的可读介质可被提供。
另外，在图24中示出的eNB 830中，参考图2描述的通信单元201可被实现在无线通信接口855(例如，BB电路856)中。另外，通信单元120可被实现在控制器851和/或网络接口853中。
6-2.关于用户侧电子设备的应用示例
(第一应用示例)
图14是示出可以应用本申请内容的技术的智能电话900的示意性配置的示例的框图。智能电话900包括处理器901、存储器902、存储装置903、外部连接接口904、摄像装置906、传感器907、麦克风908、输入设备909、显示设备910、扬声器911、无线通信接口912、一个或多个天线开关915、一个或多个天线916、总线917、电池918以及辅助控制器919。
处理器901可以为例如CPU或片上系统(SoC)，并且控制智能电话900的应用层和另外层的功能。存储器902包括RAM和ROM，并且存储数据和由处理器901执行的程序。存储装置903可以包括存储介质，诸如半导体存储器和硬盘。外部连接接口904为用于将外部装置(诸如存储卡和通用串行总线(USB)装置)连接至智能电话900的接口。
摄像装置906包括图像传感器(诸如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS))，并且生成捕获图像。传感器907可以包括一组传感器，诸如测量传感器、陀螺仪传感器、地磁传感器和加速度传感器。麦克风908将输入到智能电话900的声音转换为音频信号。输入设备909包括例如被配置为检测显示设备910的屏幕上的触摸的触摸传感器、小键盘、键盘、按钮或开关，并且接收从用户 输入的操作或信息。显示设备910包括屏幕(诸如液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)显示器)，并且显示智能电话900的输出图像。扬声器911将从智能电话900输出的音频信号转换为声音。
无线通信接口912支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且执行无线通信。无线通信接口912通常可以包括例如BB处理器913和RF电路914。BB处理器913可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行用于无线通信的各种类型的信号处理。同时，RF电路914可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线916来传送和接收无线信号。无线通信接口912可以为其上集成有BB处理器913和RF电路914的一个芯片模块。如图14所示，无线通信接口912可以包括多个BB处理器913和多个RF电路914。虽然图14示出其中无线通信接口912包括多个BB处理器913和多个RF电路914的示例，但是无线通信接口912也可以包括单个BB处理器913或单个RF电路914。
此外，除了蜂窝通信方案之外，无线通信接口912可以支持另外类型的无线通信方案，诸如短距离无线通信方案、近场通信方案和无线局域网(LAN)方案。在此情况下，无线通信接口912可以包括针对每种无线通信方案的BB处理器913和RF电路914。
天线开关915中的每一个在包括在无线通信接口912中的多个电路(例如用于不同的无线通信方案的电路)之间切换天线916的连接目的地。
天线916中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)，并且用于无线通信接口912传送和接收无线信号。如图14所示，智能电话900可以包括多个天线916。虽然图14示出其中智能电话900包括多个天线916的示例，但是智能电话900也可以包括单个天线916。
此外，智能电话900可以包括针对每种无线通信方案的天线916。在此情况下，天线开关915可以从智能电话900的配置中省略。
总线917将处理器901、存储器902、存储装置903、外部连接 接口904、摄像装置906、传感器907、麦克风908、输入设备909、显示设备910、扬声器911、无线通信接口912以及辅助控制器919彼此连接。电池918经由馈线向图14所示的智能电话900的各个块提供电力，馈线在图中被部分地示为虚线。辅助控制器919例如在睡眠模式下操作智能电话900的最小必需功能。
在图14中示出的智能电话900中，参考图3描述的处理电路303中包括的一个或多个组件(提供单元304和/或获取单元305)可被实现在无线通信接口912中。可替代地，这些组件中的至少一部分可被实现在处理器901或者辅助控制器919中。作为一个示例，智能电话900包含无线通信接口912的一部分(例如，BB处理器913)或者整体，和/或包括处理器901和/或辅助控制器919的模块，并且一个或多个组件可被实现在该模块中。在这种情况下，该模块可以存储允许处理起一个或多个组件的作用的程序(换言之，用于允许处理器执行一个或多个组件的操作的程序)，并且可以执行该程序。作为另一个示例，用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被安装在智能电话900中，并且无线通信接口912(例如，BB处理器913)、处理器901和/或辅助控制器919可以执行该程序。如上所述，作为包括一个或多个组件的装置，智能电话900或者模块可被提供，并且用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被提供。另外，将程序记录在其中的可读介质可被提供。
另外，在图14中示出的智能电话900中，例如，参考图3描述的通信单元301可被实现在无线通信接口912(例如，RF电路914)中。
(第二应用示例)
图15是示出可以应用本申请内容的技术的汽车导航设备920的示意性配置的示例的框图。汽车导航设备920包括处理器921、存储器922、全球定位系统(GPS)模块924、传感器925、数据接口926、内容播放器927、存储介质接口928、输入设备929、显示设备930、扬声器931、无线通信接口933、一个或多个天线开关936、一个或多 个天线937以及电池938。
处理器921可以为例如CPU或SoC，并且控制汽车导航设备920的导航功能和另外的功能。存储器922包括RAM和ROM，并且存储数据和由处理器921执行的程序。
GPS模块924使用从GPS卫星接收的GPS信号来测量汽车导航设备920的位置(诸如纬度、经度和高度)。传感器925可以包括一组传感器，诸如陀螺仪传感器、地磁传感器和空气压力传感器。数据接口926经由未示出的终端而连接到例如车载网络941，并且获取由车辆生成的数据(诸如车速数据)。
内容播放器927再现存储在存储介质(诸如CD和DVD)中的内容，该存储介质被插入到存储介质接口928中。输入设备929包括例如被配置为检测显示设备930的屏幕上的触摸的触摸传感器、按钮或开关，并且接收从用户输入的操作或信息。显示设备930包括诸如LCD或OLED显示器的屏幕，并且显示导航功能的图像或再现的内容。扬声器931输出导航功能的声音或再现的内容。
无线通信接口933支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且执行无线通信。无线通信接口933通常可以包括例如BB处理器934和RF电路935。BB处理器934可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行用于无线通信的各种类型的信号处理。同时，RF电路935可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线937来传送和接收无线信号。无线通信接口933还可以为其上集成有BB处理器934和RF电路935的一个芯片模块。如图15所示，无线通信接口933可以包括多个BB处理器934和多个RF电路935。虽然图15示出其中无线通信接口933包括多个BB处理器934和多个RF电路935的示例，但是无线通信接口933也可以包括单个BB处理器934或单个RF电路935。
此外，除了蜂窝通信方案之外，无线通信接口933可以支持另外类型的无线通信方案，诸如短距离无线通信方案、近场通信方案和无线LAN方案。在此情况下，针对每种无线通信方案，无线通信接口 933可以包括BB处理器934和RF电路935。
天线开关936中的每一个在包括在无线通信接口933中的多个电路(诸如用于不同的无线通信方案的电路)之间切换天线937的连接目的地。
天线937中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)，并且用于无线通信接口933传送和接收无线信号。如图15所示，汽车导航设备920可以包括多个天线937。虽然图15示出其中汽车导航设备920包括多个天线937的示例，但是汽车导航设备920也可以包括单个天线937。
此外，汽车导航设备920可以包括针对每种无线通信方案的天线937。在此情况下，天线开关936可以从汽车导航设备920的配置中省略。
电池938经由馈线向图15所示的汽车导航设备920的各个块提供电力，馈线在图中被部分地示为虚线。电池938累积从车辆提供的电力。
在图15中示出的汽车导航装置920中，参考图3描述的处理电路303中包括的一个或多个组件(提供单元304和/或获取单元305)可被实现在无线通信接口933中。可替代地，这些组件中的至少一部分可被实现在处理器921中。作为一个示例，汽车导航装置920包含无线通信接口933的一部分(例如，BB处理器934)或者整体，和/或包括处理器921的模块，并且一个或多个组件可被实现在该模块中。在这种情况下，该模块可以存储允许处理起一个或多个组件的作用的程序(换言之，用于允许处理器执行一个或多个组件的操作的程序)，并且可以执行该程序。作为另一个示例，用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被安装在汽车导航装置920中，并且无线通信接口933(例如，BB处理器934)和/或处理器921可以执行该程序。如上所述，作为包括一个或多个组件的装置，汽车导航装置920或者模块可被提供，并且用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被提供。另外，将程序记录在其中的可读介质可被提供。
另外，在图15中示出的汽车导航装置920中，例如，参考图3描述的通信单元301可被实现在无线通信接口933(例如，RF电路935)中。
本申请内容的技术也可以被实现为包括汽车导航设备920、车载网络941以及车辆模块942中的一个或多个块的车载系统(或车辆)940。车辆模块942生成车辆数据(诸如车速、发动机速度和故障信息)，并且将所生成的数据输出至车载网络941。
7.总结
根据以上描述可知，现有技术仅提出了支持最多通信用户设备时的映射矩阵设计的一般准则，而本申请提出了根据用户特定信息尤其是信道状态针对特定数目的用户设备设计映射矩阵或因子图矩阵的新设计方法，其可以相对于现有技术的一般准则改进SCMA的码本设计方案并且明显地提高误码率性能。
而且，本申请还可以在分配星座图时联合考虑这样设计的映射矩阵或因子图矩阵的信息，这进一步改进了SCMA的码本设计方案并且明显地提高误码率性能。
此外，本申请可以考虑到用户设备的差异性。虽然实施例中描述了蜂窝通信系统的示例，但是本申请的实施例不限于相关示例。例如，通信系统可以是符合另一通信标准的系统，如短距离无线通信方案、近场通信方案和无线LAN方案。在这种情况下，各电子设备可以是对应的终端设备。
虽然已详细描述了本申请的一些具体实施例，但是本领域技术人员应当理解，上述实施例仅是说明性的而不限制本申请的范围。本领域技术人员应该理解，上述实施例可以被修改而不脱离本申请的范围和实质。本申请的范围是通过所附的权利要求限定的。

Claims (27)

  1. 一种无线通信系统中控制设备侧的电子设备，其特征在于包括：
    处理电路，被配置为：
    获取与该电子设备通信的多个用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括所述多个用户设备与该电子设备间的各个信道的信道状态；以及
    基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备中的至少一部分的稀疏编码多址接入。
  2. 根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述用户特定信息还包括所述多个用户设备的优先级、所述多个用户设备的业务类型中至少之一。
  3. 根据权利要求1所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为根据用户特定信息对所述多个用户设备分组，并且针对至少一组设置资源分配参数。
  4. 根据权利要求1－3之一所述的电子设备，其中，所述资源分配参数与用于稀疏编码多址接入的映射矩阵相关联，指示所述多个用户设备中的至少一部分在所述传输资源集合中所占用的资源，其中，用户设备所占用的资源数量与信道状态有关。
  5. 根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述映射矩阵包括低密度非零值，使得能够根据消息传递算法MPA在复用资源上检测相应用户设备的数据。
  6. 根据权利要求4所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为使用启发式算法为所述多个用户设备中的至少一部分设置资源分配参数以使得占用同一资源的用户设备的数量最小。
  7. 根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述资源分配参数包括多个映射矩阵的二进制指示符向量以用于所述多个用户设备中的 至少一部分，处理电路还被配置为获取优化目标并且根据至少一个优化目标和各个二进制指示符向量之间的干扰情况来为所述至少一部分用户设备中的每个用户设备分配一个二进制指示符向量。
  8. 根据权利要求7所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为根据至少一个优化目标并根据基于调制方式确定的多个星座图之间的干扰情况来为所述至少一部分用户设备中的每个用户设备分配星座图。
  9. 根据权利要求8所述的电子设备，其中，对星座图和资源的分配采用同一个优化目标。
  10. 根据权利要求9所述的电子设备，其中，优化目标包括以下中的一个：用户设备的优先级，以及系统总体性能需求。
  11. 根据权利要求7所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为使得：根据所述多个映射矩阵的二进制指示符向量和调制方式来确定星座图以使得稀疏编码多址接入后的各发送信号之间的距离最大。
  12. 根据权利要求10所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为把干扰情况较小的资源和干扰情况较小的星座图分配给优先级较高的用户设备。
  13. 根据权利要求8所述的电子设备，其中，星座图之间的干扰情况由干扰距离表示或是针对特定数量的用户设备实际测量得到的。
  14. 根据权利要求1－3之一所述的电子设备，其中，信道状态至少包括信道质量。
  15. 根据权利要求10所述的电子设备，其中，用户设备的优先级基于用户设备的缓冲报告、QoS或付费等级中至少之一来确定。
  16. 根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述电子设备工作为基站，所述电子设备还包括：
    计算机可读存储介质，存储所述处理电路的配置程序以及所述资源分配参数，以及
    收发机，向所述多个用户设备中的至少一部分发送关于资源分配参数的指示。
  17. 一种用于无线通信系统中用户设备侧的电子设备，其特征在于包括：
    处理电路，被配置为：
    向控制设备提供该用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括该用户设备与控制设备的信道的信道状态；
    从控制设备获取该用户设备和其他用户设备对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于该用户设备的稀疏编码多址接入，
    其中，所述资源分配参数是基于该用户设备和其他用户设备的用户特定信息来设置的。
  18. 根据权利要求17所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为获得用于稀疏编码多址接入的调制方式以及星座图的指示。
  19. 根据权利要求17－18之一所述的电子设备，其中，所述用户特定信息还包括该用户设备的优先级、该用户设备的业务类型中至少之一。
  20. 根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述资源分配参数与用于稀疏编码多址接入的映射矩阵关联，指示该用户设备在所述传输资源集合中所占用的资源，其中，该用户设备所占用的资源数量与信道状态有关。
  21. 根据权利要求20所述的电子设备，其中，星座图与映射矩阵是联合确定的并基于该用户设备的优先级而被分配至该用户设备的。
  22. 根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述星座图是根据用于稀疏编码多址接入的映射矩阵的二进制指示符向量和调制方式来确定的以使得稀疏编码多址接入后的各发送信号之间的距离最大。
  23. 根据权利要求17所述的电子设备，其中，所述电子设备工作为用户设备，所述电子设备还包括：
    计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储所述处理电路的配置程序以及所述资源分配参数，以及
    收发机，从控制设备接收所述资源分配参数并基于所述资源分配 参数与控制设备进行数据通信。
  24. 一种无线通信系统中控制设备侧的电子设备，其特征在于包括：
    获取单元，被配置为获取与该电子设备通信的多个用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括所述多个用户设备与该电子设备间的各个信道的信道状态；以及
    设置单元，被配置为基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备中的至少一部分的稀疏编码多址接入。
  25. 一种用于无线通信系统中用户设备侧的电子设备，其特征在于包括：
    提供单元，被配置为向控制设备提供该用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括用户设备与控制设备的信道的信道状态；
    获取单元，被配置为从控制设备获取该用户设备和其他用户设备对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于该用户设备的稀疏编码多址接入，
    其中，所述资源分配参数是基于该用户设备和其他用户设备的用户特定信息来设置的。
  26. 一种用于无线通信系统的无线通信方法，无线通信系统至少包括控制设备和多个用户设备，其特征在于包括：
    通过控制设备获取与该控制设备通信的多个用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括所述多个用户设备与该控制设备间的各个信道的信道状态；以及
    通过控制设备基于用户特定信息来设置对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备中的至少一部分的稀疏编码多址接入。
  27. 一种用于无线通信系统的无线通信方法，无线通信系统至少包括控制设备和多个用户设备，其特征在于包括：
    通过所述多个用户设备向控制设备提供各个用户设备的用户特定信息，其中，所述用户特定信息包括相应用户设备与控制设备间的 信道的信道状态；
    通过所述多个用户设备从控制设备获取相应用户设备对传输资源集合进行非正交复用的资源分配参数，以用于所述多个用户设备的稀疏编码多址接入，
    其中，所述资源分配参数是基于所述多个用户设备的用户特定信息来设置的。
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