CN112514298B - 用于比特级信号处理的方法和计算设备 - Google Patents

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Abstract

根据各个实施方式，诸如无线通信设备之类的设备执行以下动作：对于要应用的扩展序列的每个元素，基于所述元素确定是否对编码数据流执行随机化，其中扩展序列的每个元素都属于集合{1，‑1，j，‑j}；对于确定要应用随机化的扩展序列的每个元素，基于所述元素的值，将一种或多种随机化技术应用于所述编码数据流；调制所述编码数据流；以及传送所述经调制的数据流。

Description

用于比特级信号处理的方法和计算设备
技术领域
本公开总体上涉及无线网络，并且更具体地涉及用于比特级信号处理的方法和计算设备。
背景技术
符号级扩展已经被广泛地用于码分多址系统中，在该系统中，长扩展序列被应用于将用户间和小区间的干扰随机化。来自不同用户的上行链路信号使用特定于用户的加扰编码被扩展，并且在共享的物理(时域/频域)资源中彼此叠加。虽然非正交传输引入了多用户干扰，但是如果扩展因子较大，则能够保证服务质量。然而，较大的扩展因子导致较低的数据速率，这并不适用于现代宽带服务。
已经针对较新的无线网络提出了基于非正交多址(NOMA)方案的扩展，其目标是要复用更多数量的用户，并且实现比基于正交资源的传输更高的总频谱效率。基于扩展的方案一般是在符号级进行操作，其中通过使用低互相关序列(诸如WBE序列)或通过使用低密度扩展码，例如稀疏码来实现较低的用户间干扰。MMSE-SIC接收机能够被用于在联合编码域和空间域的符号级别上实现多个用户之间的良好干扰抑制。然而，当前无线网络不支持用于上行链路数据传输的符号级扩展。
附图说明
尽管所附的权利要求具体阐述了本技术的特征，但是从结合下列附图的以下详细的说明书中，可以最好地理解这些技术及其目的和优点，其中：
图1是在其中可以实施各种实施例的通信网络的示意图。
图2是根据实施例的由图1的各种组件所使用的硬件架构图。
图3是示出了用于NOMA的发射机侧处理的框图。
图4是示出了其中采用特定于UE的处理的，用于NOMA的发射机侧处理的框图。
图5A是符号级扩展的示例。
图5B是根据实施例的通过比特级处理的扩展的实施方式。
图5C是根据实施例的通过特定于UE的调制的扩展的实施方式。
图6示出了根据实施例的用于QPSK的比特到符号的映射星座图。
图7示出了根据实施例的用于16QAM的比特到符号的映射星座图。
图8示出了根据实施例的用于64QAM的比特到符号的映射星座图。
图9示出了根据实施例的比特级处理过程。
具体实施方式
根据各个实施例，诸如无线通信设备之类的设备执行以下动作：对于要应用的扩展序列的每个元素，基于该元素确定是否对编码数据流执行随机化，其中扩展序列的每个元素属于集合{1，-1，j，-j}；对于确定要应用随机化的扩展序列的每个元素，基于该元素的值，将一种或多种随机化技术应用于编码数据流；调制编码数据流；以及传送调制的数据流。
在实施例中，对于确定要对其应用随机化的扩展序列的每个元素，该设备对编码数据流执行比特级重复。
根据实施例，将一种或多种随机化技术应用于编码数据流包括将加扰技术应用于编码数据流。
在实施例中，将一种或多种随机化技术应用于编码数据流包括将交织技术和加扰技术应用于编码数据流。
根据实施例，应用交织技术包括交织编码数据流的实比特和虚比特。
在实施例中，应用加扰技术包括在编码数据流的实比特的符号比特上加扰1。
根据实施例，应用加扰技术包括在编码数据流的虚比特的符号比特上加扰1。
在实施例中，应用加扰技术包括在编码数据流的实比特的符号比特上加扰0。
根据实施例，应用加扰技术包括在编码数据流的虚比特的符号比特上加扰0。
在实施例中，该设备还将扩展序列应用于调制数据流。
根据实施例，调制该编码数据流包括对该编码数据流应用特定于设备的调制。
在实施例中，该设备还对编码数据流执行比特到符号的映射。
在进一步描述各个实施例之前，现在将参考图1来描述其中可以实践这里描述的各个技术的通信系统的示例，该图1描绘了多用户无线通信系统100。该通信系统100包括几个无线通信设备。所描绘的通信设备是第一无线通信设备102(被描绘为用户设备(“UE”))，网络节点104(被描绘为基站)和第二无线通信设备106(被描绘为UE)。应当理解，可能存在许多其他通信设备，并且图1中表示的那些仅仅是为了举例。在实施例中，无线通信系统100具有在图1中未示出的许多其他组件，包括其他网络节点、其他UE、无线基础设施、有线基础设施以及在无线网络中常见的其他设备。无线通信设备的可能实施方式包括能够进行无线通信的任何设备，诸如智能手机、平板电脑、膝上型计算机和非传统设备(例如，家用电器或“物联网”的其他部分)。当作为无线通信系统的一部分操作时，无线通信设备可以被称为“无线网络节点”。无线通信设备主要通过传送和接收无线信号进行通信。
图2示出了根据实施例的由图1的每个无线通信设备实施的基本硬件架构。图2的元件也可以具有其他组件。图2中描绘的硬件架构包括逻辑电路212、存储器214、收发机216以及由天线218表示的一个或多个天线(包括发射天线和/或接收天线)。存储器214可以是或包括缓冲器，该缓冲器例如保存输入的传输，直到逻辑电路能够处理该传输为止。这些元件中的每一个经由一个或多个数据路径220彼此通信地链接。数据路径的示例包括电线、微芯片上的导电路径和无线连接。
如本文所使用的术语“逻辑电路”是指被设计成执行根据数学逻辑定义的复杂功能的电路(一种电子硬件)。逻辑电路的示例包括微处理器、控制器或专用集成电路。当本公开涉及执行动作的设备时，应当理解，这也可以意味着与该设备集成的逻辑电路实际上正在执行该动作。
图3描绘了当前无线系统的发射机侧处理的一般结构。本文描述的许多NOMA方案可以包括具有特定于UE的比特级交织器/加扰、特定于UE的调制或特定于UE的符号级扩展的信道编码(例如，三个阴影块)。
添加基于比特级处理的NOMA方案可能对当前使用的系统影响较小，因为交织和加扰处理已经在这种系统的发射机中实施。根据一些实施方式，用于NOMA系统的交织模式是特定于UE的。此外，交织模式或加扰序列的设计被构造以使用户间的干扰最小化。
基于符号级扩展的NOMA方案可能不需要从当前实施的设计中改变比特级处理块。此外，特定于UE的扩展序列主要用于UE区分和干扰减少。解扩和信道均衡(考虑多用户干扰)可以通过联合编码域和空间域中的MMSE均衡同时实现。可以假设单用户解码器用于接收机侧的比特级处理。因此，对于基于符号级扩展的方案，接收机侧不需要进行根本性的改变。
对于基于符号级扩展的NOMA方案，不同UE之间的扩展序列的互相关特性影响着整个系统的性能。例如，扩展序列的一个可能的设计目标是满足序列间互相关的韦尔奇界等式(WBE)标准，并且在NOMA用户之间的SNR分布相等的假设下最小化每个用户的均方误差(MSE)。互相关与扩展长度和序列池的大小有关，例如，扩展长度越长，可以实现的总互相关越小，并且如果在给定的扩展因子下需要更大的序列池来容纳更多的UE，则会出现更高的互相关。
如先前所讨论的，对于每个UE的频谱效率通常不是很低的较新系统，扩展长度不应该很长。给定短的扩展长度，与伪噪声(PN)序列相比，复值序列可以提供更大的序列池大小。例如，从{-1，1，-j，j}中选取的每个元素的长度为L的序列具有4L个不同的序列，而PN序列(从{-1，1}中选取的元素)只有2L个不同的序列。
在继续描述之前，本文使用的一些术语现在将被阐明。
本文使用的术语“随机化”是指一系列比特(例如，数据流的比特)的随机化。随机化的示例包括应用交织器、执行加扰、以及应用交织器和执行加扰的组合。
本文使用的“加扰”的示例如下：通信设备：1)生成长度等于要加扰的比特或符号的长度的扰码。2)输入序列被扰码屏蔽。
本文使用的“比特级重复”的示例如下：通信设备：1)产生1s的重复序列。2)将输入序列乘以重复序列的元素。例如，通信设备生成重复序列[c1,c1,c1,c1,c2,c2,c2,c2,c3,c3,c3,c3](假设原始长度为3的序列且重复因子为4)然后，给定输入序列[c1,c2,c3]T，通信设备将[c1,c2,c3]T乘以[1,1,1,1]并获得[c1,c1,c1,c1；c2,c2,c2,c2；c3,c3,c3,c3]。然后，该设备对这个3×4矩阵执行并行到串行转换，以获得1×12向量[c1,c2,c3,c1,c2,c3,c1,c2,c3,c1,c2,c3]。
下面描述了根据各个实施例的用于通过使用比特级处理来实现复值符号级扩展的等效结果的各个技术。
图5A、图5B和图5C示出了实现具有符号级扩展效果的信号处理的不同方式。
图5A示出了用于符号级扩展的典型信号处理。经编码的二进制比特
Figure GDA0003336207670000051
通过调制器(例如QPSK、M-QAM)被映射到符号
Figure GDA0003336207670000052
然后，在映射到资源元素之前，用长度为L的扩展序列{s1，s2,…,sL}扩展已调制符号。
长度为L的扩展也可以通过L次具有附加的特定于UE的交织/加扰或调制的比特级重复来分别实现，分别如图5B和图5C所示。
根据一个实施例，设计目标是对于每个l＝1,…,L，确保
Figure GDA0003336207670000053
在一个实施例中，使用具有从{1,-1,j,-j}中挑选的复值元素的符号级扩展。这种技术代表了旋转角度{0，pi，pi/2，-pi/2}的整个调制星座。特定于UE的调制和符号级扩展之间的等式可以如下所示：
Figure GDA0003336207670000061
根据各个实施例，基于不同调制顺序的等效位级处理被单独呈现。
情况1：QPSK
QPSK星座表示每两个连续的编码二进制比特
Figure GDA0003336207670000062
被映射到一个符号，如下式所示(注意b0，b1之间的顺序可以互换。对于情况2、3和4也是如此)：
Figure GDA0003336207670000063
值b0表示复值调制符号的实部的符号，并且b1表示复值调制符号的虚部的符号，如图6所示的比特到符号的映射星座。
如果sl＝1，则
Figure GDA0003336207670000064
并且不需要比特级处理(即
Figure GDA0003336207670000065
)。
如果sl＝-1，那么
Figure GDA0003336207670000066
其可以用加扰序列
Figure GDA0003336207670000067
的比特级加扰来表示，而无需交织
Figure GDA0003336207670000068
Figure GDA0003336207670000069
如果sl＝j，那么
Figure GDA00033362076700000610
，其可以由比特级交织和加扰来表示为交织模式
Figure GDA00033362076700000611
和加扰序列
Figure GDA00033362076700000612
如果sl＝-j，那么
Figure GDA00033362076700000613
其可以由比特级交织和加扰来表示为交织模式
Figure GDA0003336207670000071
和加扰序列
Figure GDA0003336207670000072
情况2：16QAM
16QAM星座表示每四个连续经编码的二进制比特
Figure GDA0003336207670000073
被映射到一个符号，如下式所示：
Figure GDA0003336207670000074
参见图7。
如果sl＝1，那么
Figure GDA0003336207670000075
并且不需要进行比特级处理(即，
Figure GDA0003336207670000076
)。
如果是sl＝-1，那么
Figure GDA0003336207670000077
可以用加扰序列
Figure GDA0003336207670000078
进行比特级加扰来表示，而无需交织
Figure GDA0003336207670000079
如果sl＝j，那么
Figure GDA00033362076700000710
其可以由比特级交织和加扰来表示为交织模式
Figure GDA00033362076700000711
和加扰序列
Figure GDA0003336207670000081
Figure GDA0003336207670000082
如果sl＝-j，那么
Figure GDA0003336207670000083
其可以由比特级交织和加扰来表示为交织模式
Figure GDA0003336207670000084
和加扰序列
Figure GDA0003336207670000085
Figure GDA0003336207670000086
情况3：64QAM
64QAM星座表示每六个连续经编码的二进制比特
Figure GDA0003336207670000087
被映射到一个符号，如下式所示：
Figure GDA0003336207670000088
64QAM的比特-符号映射星座如图8所示。基本上，b0表示复值调制符号实部的符号，b1表示虚部的符号，b2和b4用于区分实部(星座图上的列)的不同系数，b3和b5用于区分复值调制符号的虚部(星座图上的行)的不同系数。
如果sl＝1，那么
Figure GDA0003336207670000089
并且不需要进行比特级处理。
如果sl＝-1，那么
Figure GDA0003336207670000091
其可以由利用加扰序列
Figure GDA0003336207670000092
的比特级加扰来表示，而无需交织
Figure GDA0003336207670000093
并且
Figure GDA0003336207670000094
如果sl＝j，那么
Figure GDA0003336207670000095
其可以由比特级交织和加扰来表示为交织模式
Figure GDA0003336207670000096
和加扰序列
Figure GDA0003336207670000097
Figure GDA0003336207670000098
如果sl＝-j，那么
Figure GDA0003336207670000099
其可以由比特级交织和加扰来表示为交织模式
Figure GDA0003336207670000101
和加扰序列
Figure GDA0003336207670000102
Figure GDA0003336207670000103
情况4：256QAM
256QAM星座表示每六个连续经编码的二进制比特
Figure GDA0003336207670000104
被映射到一个符号，如下式所示：
Figure GDA0003336207670000105
为简单起见，未绘制256QAM的比特到符号映射星座图。值b0表示复值调制符号的实部的符号，b1表示虚部的符号。b2、b4和b6用于区分实部(星座图上的列)的不同系数，b3、b5和b7用于区分复值调制符号的虚部(星座图上的行)的不同系数。
如果sl＝1，那么
Figure GDA0003336207670000106
并且无需进行比特级处理。
如果sl＝-1，那么
Figure GDA0003336207670000107
其可以由利用加扰序列
Figure GDA0003336207670000108
进行比特级加扰来表示，而无需交织
Figure GDA0003336207670000109
并且
Figure GDA00033362076700001010
如果sl＝j，那么
Figure GDA0003336207670000111
其可以由比特级交织和加扰来表示为交织模式
Figure GDA0003336207670000112
和加扰序列
Figure GDA0003336207670000113
Figure GDA0003336207670000114
如果sl＝-j，那么
Figure GDA0003336207670000115
其可以由比特级交织和加扰来表示为交织模式
Figure GDA0003336207670000116
和加扰序列
Figure GDA0003336207670000117
Figure GDA0003336207670000118
可以如图9所示结束处理过程。请注意，对于任何关于两个轴都是对称的M-QAM(具有Q阶)复值调制星座图，假设有两个符号比特指示实部和虚部分别为调制符号的一部分，剩余(Q-2)比特的一半表示实部的系数，具有奇数的剩余(Q-2)比特的另一半表示虚部的系数，具有取自{1,-1,j,-j}的扩展序列的元素的符号级扩展可以通过本文讨论的比特级重复技术加上交织和/或加扰来实现，其中交织器可以交换表示实部和虚部的比特，而加扰被用于移位符号比特。
应当理解，本文描述的示例性实施例应仅在描述性意义上考虑，而不是出于限制的目的。每个实施例中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。本领域普通技术人员应当理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。例如，各个方法的步骤可以以对于本领域技术人员而言显而易见的方式重新排序。

Claims (11)

1.一种由无线通信设备执行的方法，包括：
对于基于元素要被应用的扩展序列的每个元素，确定是否对编码的数据流执行随机化，其中所述扩展序列的每个元素属于集合{1,-1,j,-j}；
对于基于所述元素的值确定要被应用随机化的所述扩展序列的每个元素，将一种或多种随机化技术应用于所述编码的数据流，其中所述一种或多种随机化技术包括特定于无线通信设备交织或加扰中的一种或多种；
对于确定要被应用随机化的所述扩展序列的每个元素，对所述编码的数据流应用比特级重复；
调制所述编码的数据流；以及
传送所述调制的数据流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，应用交织技术包括交织所述编码数据流的实数比特和虚数比特。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，应用加扰技术包括在所述编码数据流的实数比特的符号比特上加扰1。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，应用加扰技术包括在所述编码数据流的虚数比特的符号比特上加扰1。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，应用加扰技术包括在所述编码数据流的实数比特的符号比特上加扰0。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，应用加扰技术包括在所述编码数据流的虚数比特的符号比特上加扰0。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括将扩展序列应用于所述调制的数据流。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，调制所述编码的数据流包括将特定于设备的调制应用于所述编码的数据流。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述编码的数据流执行比特到符号的映射。
10.一种装置，包括：
至少一个处理器；以及
包括可执行指令的至少一个存储器，所述可执行指令被执行时执行包括权利要求1～9中任一项的操作。
11.一种非暂态计算机可读存储介质，其具有存储在其上的计算机可执行指令，所述指令用于执行根据权利要求1～9中的任何一项所述的方法。
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