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號美國臨時專利申請案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號美國非臨時專利申請案的在先申請優(yōu)先權，該兩個在先申請的內(nèi)容W引入的 方式并入本文本中。
技術領域
[0002] 本發(fā)明一般設及數(shù)字通信，更具體地說，設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】
[0003] 碼分多址（CDMA)是一種數(shù)據(jù)符號擴展在正交和/或近似正交碼序列上的多址技 術。傳統(tǒng)CDMA編碼是一種兩步驟過程，其中在施加擴展序列之前，二進制碼被映射至正交 幅度調(diào)制（QAM)符號。雖然傳統(tǒng)CDMA編碼可W提供相對高的數(shù)據(jù)速率，但需要實現(xiàn)更高數(shù) 據(jù)速率的新技術/機制，W滿足下一代無線網(wǎng)絡日益增長的需求。低密度擴展（LD巧是用 于復用不同數(shù)據(jù)層的一種形式的CDM。LDS使用同一符號在時間或頻率中的層特定非零位 置上的重復。作為示例，在LDS-正交頻分復用（(FDM)中，星座點在LDS塊的非零頻率音調(diào) 上重復（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)擴展在不一定具有重復符號的音調(diào)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的示例實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備 將預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第一擴展序列中的至少一 個第一擴展序列W生成第一數(shù)據(jù)流，W及所述傳輸設備將預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第二擴展序列中的至少一個第二擴展序列W生成第二數(shù)據(jù)流。 所述方法還包括所述傳輸設備在相應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：接收設備確定第一多個碼本和第二多個碼本，其中所述第一多個碼本和所 述第二多個碼本與向所述接收設備傳輸用戶數(shù)據(jù)的傳輸設備相關聯(lián)；W及所述接收設備接 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，其中每個所述輸出碼字包括 多個碼字，所述多個碼字中的每個碼字屬于所述多個碼本中的不同碼本，W及所述多個碼 本中的每個碼本與多個數(shù)據(jù)層中的不同數(shù)據(jù)層相關聯(lián)。所述方法還包括所述接收設備使用 所有所述多個數(shù)據(jù)層中的所述第一多個碼本和所述第二多個碼本處理所述信號W恢復所 述用戶數(shù)據(jù)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例，提供了一種用于傳輸數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括 傳輸設備將預期用于傳輸天線的編碼后信息比特流映射至多個擴展序列中的至少一個擴 展序列W產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，W及所述傳輸設備使用空時碼編碼所述數(shù)據(jù)流W產(chǎn)生符號塊。所述 方法還包括所述傳輸設備傳輸所述符號塊。
[000引根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例，提供了一種用于接收數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括 所述接收設備從向所述接收設備傳輸數(shù)據(jù)的傳輸設備接收符號塊，W及所述接收設備使用 與所述傳輸設備相關聯(lián)的空時碼和多個碼本處理所述符號塊W恢復所述數(shù)據(jù)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例，提供了一種傳輸設備。所述傳輸設備包括處理器， 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第一擴展序列中的至少一個第一擴展序列W生成第一數(shù)據(jù)流， W及將預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第二擴展序列中的至 少一個第二擴展序列W生成第二數(shù)據(jù)流。所述發(fā)射器在相應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)明的另一示例實施例，提供了一種接收設備。所述接收設備包括處理 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碼本和第二多個 碼本，其中所述第一多個碼本和所述第二多個碼本與向所述接收設備傳輸用戶數(shù)據(jù)的傳輸 設備相關聯(lián)；W及使用所有多個數(shù)據(jù)層中的所述第一多個碼本和所述第二多個碼本恢復信 號W恢復所述用戶數(shù)據(jù)，所述信號攜帶通過通信系統(tǒng)的共享資源傳送的輸出碼字，其中每 個所述輸出碼字包括多個碼字，所述多個碼字中的每個碼字屬于所述多個碼本中的不同碼 本，W及所述多個碼本中的每個碼本與所述多個數(shù)據(jù)層中的不同數(shù)據(jù)層相關聯(lián)。所述接收 器接收所述信號。
[001U 實施例的一個優(yōu)點在于，通過將SCMA與MIMO相結(jié)合實現(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，現(xiàn)在參考下文結(jié)合附圖進行的描述，其中：
[0013] 圖1示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的示例通信系統(tǒng)；
[0014] 圖2示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的示例通信系統(tǒng)，突出顯示了傳輸設備和 接收設備；
[0015] 圖3示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的用于編碼數(shù)據(jù)的示例SCMA復用方案；
[0016] 圖4a示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的傳輸設備的示例部分；
[0017] 圖4b示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當傳輸設備使用用于OFDM SCMA的開 環(huán)MIMO碼空間復用進行傳輸時發(fā)生在傳輸設備中的高級操作的示例流程圖；
[001引圖5a示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當傳輸設備使用用于OFDM SCMA的開 環(huán)MIMO碼空間復用向接收設備進行傳輸時發(fā)生在傳輸設備中的操作的示例流程圖；
[0019] 圖化示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當傳輸設備使用用于OFDM SCMA的開 環(huán)MIMO碼空間復用準備待傳輸?shù)亩鄠€數(shù)據(jù)層時發(fā)生在傳輸設備中的操作的示例流程圖；
[0020] 圖5c示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當傳輸設備使用用于OFDMSCMA的開 環(huán)MIM0碼空間復用準備待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)層時發(fā)生在傳輸設備中的操作的示例流程圖；
[0021] 圖6a示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當接收設備從傳輸設備接收傳輸時發(fā) 生在接收設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 復用進行傳輸?shù)模?br>[0022] 圖化示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當具有低接收器復雜性的接收設備從 傳輸設備接收傳輸時發(fā)生在接收設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碼空間復用進行傳輸?shù)模?br>[0023] 圖6c示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當具有中等接收器復雜性的接收設備 從傳輸設備接收傳輸時發(fā)生在接收設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碼空間復用進行傳輸?shù)模?br>[0024] 圖6d示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當具有高接收器復雜性的接收設備從 傳輸設備接收傳輸時發(fā)生在接收設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碼空間復用進行傳輸?shù)模?br>[0025] 圖7a示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的包括具有低接收器復雜性的接收設備 的通信系統(tǒng)的示例部分；
[0026] 圖化示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的包括具有中等接收器復雜性的接收設 備的通信系統(tǒng)的示例部分；
[0027] 圖8示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的包括具有高接收器復雜性的接收設備 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)本文所述的示例實施例的在MIMOCSM方式的逐塊空時編碼中 使用的傳輸設備-接收設備對的示例模型，其中接收設備具有低復雜性；
[003引圖1化示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的在MIMOCSM方式的逐塊空時編碼中 使用的傳輸設備-接收設備對的示例模型，其中接收設備具有高復雜性；
[0033] 圖12a示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當傳輸設備使用逐塊空時編碼傳輸 數(shù)據(jù)時發(fā)生在傳輸設備中的操作的示例流程圖；
[0034] 圖1化示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當具有低復雜性的接收設備使用逐 塊空時編碼接收數(shù)據(jù)時發(fā)生在接收設備中的操作的示例流程圖；
[0035] 圖12c示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的當具有高復雜性的接收設備使用逐 塊空時編碼接收數(shù)據(jù)時發(fā)生在接收設備中的操作的示例流程圖；
[0036] 圖13a示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的示例MIMOSCMAOFDM通信系統(tǒng)的示 例符號；
[0037]圖13b示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的使用Alamouti算法用于逐塊空時編 碼的傳輸設備-接收設備對的示例模型；
[003引圖14示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的示例第一通信設備；
[0039] 圖15示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的示例第二通信設備；
[0040] 圖16示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的示例第S通信設備；
[0041] 圖17示出了根據(jù)本文所述的示例實施例的示例第四通信設備。
【具體實施方式】
[0042]W下詳細論述當前實例實施例的操作和其結(jié)構(gòu)。但應了解，本發(fā)明提供的許多適 用發(fā)明概念可實施在多種具體環(huán)境中。所論述的具體實施例僅僅說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)W 及用于操作本發(fā)明的具體方式，而不應限制本發(fā)明的范圍。
[004引本發(fā)明的一個實施例設及SCMA通信系統(tǒng)中的開環(huán)MIM0通信。例如，傳輸設備將預 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第一擴展序列中的至少一個第 一擴展序列W生成第一數(shù)據(jù)流，將預期用于第二傳輸天線的第二編碼后信息比特流映射至 多個第二擴展序列中的至少一個第二擴展序列W生成第二數(shù)據(jù)流，W及在相應的傳輸天線 上傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流。作為另一示例，接收設備確定第一多個碼本和第二多個 碼本，其中第一多個碼本和第二多個碼本與向接收設備傳輸用戶數(shù)據(jù)的傳輸設備相關聯(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，其中每個輸出碼字包括多個碼 字，多個碼字中的每個碼字屬于多個碼本中的不同碼本，W及多個碼本中的每一碼本與多 個數(shù)據(jù)層中的不同數(shù)據(jù)層相關聯(lián)；W及使用所有多個數(shù)據(jù)層中的第一多個碼本和第二多個 碼本處理信號W恢復用戶數(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 例實施例進行描述。然而，本發(fā)明還可W應用于支持MIM0W提高頻譜效率的符合標準和不 符合標準的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，數(shù)據(jù)流可W是二進制數(shù)據(jù)流， 或者一般地，M進制數(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)符號映射，該可W使得編碼增益優(yōu)