用于scma通信系統(tǒng)中開環(huán)mimo通信的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于SCMA通信系統(tǒng)中開環(huán)MlMO通信的系統(tǒng)和方法
[0001] 本發(fā)明要求2012年12月14日遞交的發(fā)明名稱為"用于針對(duì)SCMAOFDM調(diào)制的開 環(huán)MIM0 傳輸和接收的方法（MethodsforOpen-LoopMIM0TransmissionandReception forSCMAOFDMModulation)"的第61/737, 338號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案W及2013年9月 25日遞交的發(fā)明名稱為"用于SCMA通信系統(tǒng)中開環(huán)MIM0通信的系統(tǒng)和方法（Systemand MethodforOpen-LoopMIMOCommunicationsinaSCMACommunicationsSystem) "的第 14/035, 996號(hào)美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)案的在先申請(qǐng)優(yōu)先權(quán)，該兩個(gè)在先申請(qǐng)的內(nèi)容W引入的 方式并入本文本中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明一般設(shè)及數(shù)字通信，更具體地說，設(shè)及一種用于稀疏碼多址（SCMA)通信系 統(tǒng)中開環(huán)多輸入多輸出（MIM0)通信的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 碼分多址（CDMA)是一種數(shù)據(jù)符號(hào)擴(kuò)展在正交和/或近似正交碼序列上的多址技 術(shù)。傳統(tǒng)CDMA編碼是一種兩步驟過程，其中在施加擴(kuò)展序列之前，二進(jìn)制碼被映射至正交 幅度調(diào)制（QAM)符號(hào)。雖然傳統(tǒng)CDMA編碼可W提供相對(duì)高的數(shù)據(jù)速率，但需要實(shí)現(xiàn)更高數(shù) 據(jù)速率的新技術(shù)/機(jī)制，W滿足下一代無線網(wǎng)絡(luò)日益增長(zhǎng)的需求。低密度擴(kuò)展（LD巧是用 于復(fù)用不同數(shù)據(jù)層的一種形式的CDM。LDS使用同一符號(hào)在時(shí)間或頻率中的層特定非零位 置上的重復(fù)。作為示例，在LDS-正交頻分復(fù)用（(FDM)中，星座點(diǎn)在LDS塊的非零頻率音調(diào) 上重復(fù)（可能有一定的相位旋轉(zhuǎn)）。稀疏碼多址（SCMA)是LDS的一種推廣，其中多維碼本 用于將數(shù)據(jù)擴(kuò)展在不一定具有重復(fù)符號(hào)的音調(diào)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的示例實(shí)施例提供了一種用于SCMA通信系統(tǒng)中開環(huán)MIM0通信的系統(tǒng)和方 法。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，提供了一種傳輸數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括傳輸設(shè)備 將預(yù)期用于第一傳輸天線的第一編碼后信息比特流映射至多個(gè)第一擴(kuò)展序列中的至少一 個(gè)第一擴(kuò)展序列W生成第一數(shù)據(jù)流，W及所述傳輸設(shè)備將預(yù)期用于第二傳輸天線的第二編 碼后信息比特流映射至多個(gè)第二擴(kuò)展序列中的至少一個(gè)第二擴(kuò)展序列W生成第二數(shù)據(jù)流。 所述方法還包括所述傳輸設(shè)備在相應(yīng)的傳輸天線上傳輸所述第一數(shù)據(jù)流和所述第二數(shù)據(jù) 流。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例，提供了一種用于在通信系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù)的方法。 所述方法包括：接收設(shè)備確定第一多個(gè)碼本和第二多個(gè)碼本，其中所述第一多個(gè)碼本和所 述第二多個(gè)碼本與向所述接收設(shè)備傳輸用戶數(shù)據(jù)的傳輸設(shè)備相關(guān)聯(lián)；W及所述接收設(shè)備接 收攜帶通過所述通信系統(tǒng)的共享資源傳送的輸出碼字的信號(hào)，其中每個(gè)所述輸出碼字包括 多個(gè)碼字，所述多個(gè)碼字中的每個(gè)碼字屬于所述多個(gè)碼本中的不同碼本，W及所述多個(gè)碼 本中的每個(gè)碼本與多個(gè)數(shù)據(jù)層中的不同數(shù)據(jù)層相關(guān)聯(lián)。所述方法還包括所述接收設(shè)備使用 所有所述多個(gè)數(shù)據(jù)層中的所述第一多個(gè)碼本和所述第二多個(gè)碼本處理所述信號(hào)W恢復(fù)所 述用戶數(shù)據(jù)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例，提供了一種用于傳輸數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括 傳輸設(shè)備將預(yù)期用于傳輸天線的編碼后信息比特流映射至多個(gè)擴(kuò)展序列中的至少一個(gè)擴(kuò) 展序列W產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，W及所述傳輸設(shè)備使用空時(shí)碼編碼所述數(shù)據(jù)流W產(chǎn)生符號(hào)塊。所述 方法還包括所述傳輸設(shè)備傳輸所述符號(hào)塊。
[000引根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例，提供了一種用于接收數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括 所述接收設(shè)備從向所述接收設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的傳輸設(shè)備接收符號(hào)塊，W及所述接收設(shè)備使用 與所述傳輸設(shè)備相關(guān)聯(lián)的空時(shí)碼和多個(gè)碼本處理所述符號(hào)塊W恢復(fù)所述數(shù)據(jù)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例，提供了一種傳輸設(shè)備。所述傳輸設(shè)備包括處理器， W及可操作地禪合至所述處理器的發(fā)射器。所述處理器將預(yù)期用于第一傳輸天線的第一編 碼后信息比特流映射至多個(gè)第一擴(kuò)展序列中的至少一個(gè)第一擴(kuò)展序列W生成第一數(shù)據(jù)流， W及將預(yù)期用于第二傳輸天線的第二編碼后信息比特流映射至多個(gè)第二擴(kuò)展序列中的至 少一個(gè)第二擴(kuò)展序列W生成第二數(shù)據(jù)流。所述發(fā)射器在相應(yīng)的傳輸天線上傳輸所述第一數(shù) 據(jù)流和所述第二數(shù)據(jù)流。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例，提供了一種接收設(shè)備。所述接收設(shè)備包括處理 器，W及可操作地禪合至所述處理器的接收器。所述處理器確定第一多個(gè)碼本和第二多個(gè) 碼本，其中所述第一多個(gè)碼本和所述第二多個(gè)碼本與向所述接收設(shè)備傳輸用戶數(shù)據(jù)的傳輸 設(shè)備相關(guān)聯(lián)；W及使用所有多個(gè)數(shù)據(jù)層中的所述第一多個(gè)碼本和所述第二多個(gè)碼本恢復(fù)信 號(hào)W恢復(fù)所述用戶數(shù)據(jù)，所述信號(hào)攜帶通過通信系統(tǒng)的共享資源傳送的輸出碼字，其中每 個(gè)所述輸出碼字包括多個(gè)碼字，所述多個(gè)碼字中的每個(gè)碼字屬于所述多個(gè)碼本中的不同碼 本，W及所述多個(gè)碼本中的每個(gè)碼本與所述多個(gè)數(shù)據(jù)層中的不同數(shù)據(jù)層相關(guān)聯(lián)。所述接收 器接收所述信號(hào)。
[001U 實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，通過將SCMA與MIMO相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了提高的頻譜效率。因 此，可W支持更高的數(shù)據(jù)速率。
【附圖說明】
[0012] 為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參考下文結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，其中：
[0013] 圖1示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的示例通信系統(tǒng)；
[0014] 圖2示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的示例通信系統(tǒng)，突出顯示了傳輸設(shè)備和 接收設(shè)備；
[0015] 圖3示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的用于編碼數(shù)據(jù)的示例SCMA復(fù)用方案；
[0016] 圖4a示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的傳輸設(shè)備的示例部分；
[0017] 圖4b示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)傳輸設(shè)備使用用于OFDM SCMA的開 環(huán)MIMO碼空間復(fù)用進(jìn)行傳輸時(shí)發(fā)生在傳輸設(shè)備中的高級(jí)操作的示例流程圖；
[001引圖5a示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)傳輸設(shè)備使用用于OFDM SCMA的開 環(huán)MIMO碼空間復(fù)用向接收設(shè)備進(jìn)行傳輸時(shí)發(fā)生在傳輸設(shè)備中的操作的示例流程圖；
[0019] 圖化示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)傳輸設(shè)備使用用于OFDM SCMA的開 環(huán)MIMO碼空間復(fù)用準(zhǔn)備待傳輸?shù)亩鄠€(gè)數(shù)據(jù)層時(shí)發(fā)生在傳輸設(shè)備中的操作的示例流程圖；
[0020] 圖5c示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)傳輸設(shè)備使用用于OFDMSCMA的開 環(huán)MIM0碼空間復(fù)用準(zhǔn)備待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)層時(shí)發(fā)生在傳輸設(shè)備中的操作的示例流程圖；
[0021] 圖6a示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)接收設(shè)備從傳輸設(shè)備接收傳輸時(shí)發(fā) 生在接收設(shè)備中的操作的示例流程圖，其中傳輸是使用用于OFDMSCMA的開環(huán)MIM0碼空間 復(fù)用進(jìn)行傳輸?shù)模?br>[0022] 圖化示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)具有低接收器復(fù)雜性的接收設(shè)備從 傳輸設(shè)備接收傳輸時(shí)發(fā)生在接收設(shè)備中的操作的示例流程圖，其中傳輸是使用用于OFDM SCMA的開環(huán)MIMO碼空間復(fù)用進(jìn)行傳輸?shù)模?br>[0023] 圖6c示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)具有中等接收器復(fù)雜性的接收設(shè)備 從傳輸設(shè)備接收傳輸時(shí)發(fā)生在接收設(shè)備中的操作的示例流程圖，其中傳輸是使用用于OFDM SCMA的開環(huán)MIMO碼空間復(fù)用進(jìn)行傳輸?shù)模?br>[0024] 圖6d示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)具有高接收器復(fù)雜性的接收設(shè)備從 傳輸設(shè)備接收傳輸時(shí)發(fā)生在接收設(shè)備中的操作的示例流程圖，其中傳輸是使用用于OFDM SCMA的開環(huán)MIMO碼空間復(fù)用進(jìn)行傳輸?shù)模?br>[0025] 圖7a示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的包括具有低接收器復(fù)雜性的接收設(shè)備 的通信系統(tǒng)的示例部分；
[0026] 圖化示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的包括具有中等接收器復(fù)雜性的接收設(shè) 備的通信系統(tǒng)的示例部分；
[0027] 圖8示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的包括具有高接收器復(fù)雜性的接收設(shè)備 的通信系統(tǒng)的示例部分；
[002引圖9示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的通信系統(tǒng)的示例部分，其中干擾管理是 使用簽名和/或碼本集合分配執(zhí)行的；
[0029] 圖10a示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的示例通信系統(tǒng)，其中發(fā)射器間協(xié)調(diào)波 束成形（CB巧用于開環(huán)MIMOCSM;
[0030] 圖1化示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的示例通信系統(tǒng)，其中發(fā)射器內(nèi)協(xié)調(diào)波 束成形（CB巧用于開環(huán)MIMOCSM;
[0031] 圖11a示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的在MIMOCSM方式的逐塊空時(shí)編碼中 使用的傳輸設(shè)備-接收設(shè)備對(duì)的示例模型，其中接收設(shè)備具有低復(fù)雜性；
[003引圖1化示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的在MIMOCSM方式的逐塊空時(shí)編碼中 使用的傳輸設(shè)備-接收設(shè)備對(duì)的示例模型，其中接收設(shè)備具有高復(fù)雜性；
[0033] 圖12a示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)傳輸設(shè)備使用逐塊空時(shí)編碼傳輸 數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生在傳輸設(shè)備中的操作的示例流程圖；
[0034] 圖1化示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)具有低復(fù)雜性的接收設(shè)備使用逐 塊空時(shí)編碼接收數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生在接收設(shè)備中的操作的示例流程圖；
[0035] 圖12c示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的當(dāng)具有高復(fù)雜性的接收設(shè)備使用逐 塊空時(shí)編碼接收數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生在接收設(shè)備中的操作的示例流程圖；
[0036] 圖13a示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的示例MIMOSCMAOFDM通信系統(tǒng)的示 例符號(hào)；
[0037]圖13b示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的使用Alamouti算法用于逐塊空時(shí)編 碼的傳輸設(shè)備-接收設(shè)備對(duì)的示例模型；
[003引圖14示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的示例第一通信設(shè)備；
[0039] 圖15示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的示例第二通信設(shè)備；
[0040] 圖16示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的示例第S通信設(shè)備；
[0041] 圖17示出了根據(jù)本文所述的示例實(shí)施例的示例第四通信設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0042]W下詳細(xì)論述當(dāng)前實(shí)例實(shí)施例的操作和其結(jié)構(gòu)。但應(yīng)了解，本發(fā)明提供的許多適 用發(fā)明概念可實(shí)施在多種具體環(huán)境中。所論述的具體實(shí)施例僅僅說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)W 及用于操作本發(fā)明的具體方式，而不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。
[004引本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例設(shè)及SCMA通信系統(tǒng)中的開環(huán)MIM0通信。例如，傳輸設(shè)備將預(yù) 期用于第一傳輸天線的第一編碼后信息比特流映射至多個(gè)第一擴(kuò)展序列中的至少一個(gè)第 一擴(kuò)展序列W生成第一數(shù)據(jù)流，將預(yù)期用于第二傳輸天線的第二編碼后信息比特流映射至 多個(gè)第二擴(kuò)展序列中的至少一個(gè)第二擴(kuò)展序列W生成第二數(shù)據(jù)流，W及在相應(yīng)的傳輸天線 上傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流。作為另一示例，接收設(shè)備確定第一多個(gè)碼本和第二多個(gè) 碼本，其中第一多個(gè)碼本和第二多個(gè)碼本與向接收設(shè)備傳輸用戶數(shù)據(jù)的傳輸設(shè)備相關(guān)聯(lián)； 接收攜帶通過通信系統(tǒng)的共享資源傳送的輸出碼字的信號(hào)，其中每個(gè)輸出碼字包括多個(gè)碼 字，多個(gè)碼字中的每個(gè)碼字屬于多個(gè)碼本中的不同碼本，W及多個(gè)碼本中的每一碼本與多 個(gè)數(shù)據(jù)層中的不同數(shù)據(jù)層相關(guān)聯(lián)；W及使用所有多個(gè)數(shù)據(jù)層中的第一多個(gè)碼本和第二多個(gè) 碼本處理信號(hào)W恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)。
[0044] 本發(fā)明將參考特定上下文，即支持MIM0W提高頻譜效率的SCMA通信系統(tǒng)，中的示 例實(shí)施例進(jìn)行描述。然而，本發(fā)明還可W應(yīng)用于支持MIM0W提高頻譜效率的符合標(biāo)準(zhǔn)和不 符合標(biāo)準(zhǔn)的SCMA通信系統(tǒng)。
[0045] SCMA是一種將數(shù)據(jù)流編碼成多維碼字的編碼技術(shù)，數(shù)據(jù)流可W是二進(jìn)制數(shù)據(jù)流， 或者一般地，M進(jìn)制數(shù)據(jù)流，其中M為大于或等于2的整數(shù)。SCMA直接將數(shù)據(jù)流編碼成多維 碼字并規(guī)避正交幅度調(diào)制（QAM)符號(hào)映射，該可W使得編碼增益優(yōu)