用于執(zhí)行非正交復(fù)用的設(shè)備和方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 對(duì)相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求與本申請(qǐng)具有共同列名發(fā)明人并且于2014年8月22日在美國(guó)專利商 標(biāo)局提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)62/040, 671的在先提交日的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入 本文。此外，本申請(qǐng)通過(guò)引用并入與本申請(qǐng)具有共同列名發(fā)明人并且于2014年9月18日 在美國(guó)專利商標(biāo)局提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)62/052, 291的全部?jī)?nèi)容并要求其在先提交日的權(quán) 益rm.O
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)設(shè)及利用用于通信的正交頻分復(fù)用（(FDM)的通信，并且更具體地，設(shè)及復(fù) 用方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 近來(lái)，除了現(xiàn)有的移動(dòng)電話之外，還已經(jīng)開(kāi)發(fā)了其它的無(wú)線通信設(shè)備。據(jù)估計(jì)，至U 2020年，對(duì)無(wú)線通信資源的需求將比當(dāng)前的無(wú)線通信需求大一千倍，其造成對(duì)新的無(wú)線通 信資源的需求，運(yùn)會(huì)受現(xiàn)有無(wú)線通信技術(shù)中的限制所限。在用于無(wú)線通信的3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 中，已開(kāi)發(fā)了第五代巧G)標(biāo)準(zhǔn)，其進(jìn)一步提高了頻率利用效率，W適應(yīng)對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)不 斷增長(zhǎng)的需求。 陽(yáng)0化]在當(dāng)前的LTE/LTE-A中，采用了正交頻分復(fù)用（OFDM)，并且利用頻域中的正交性 執(zhí)行復(fù)用。此外，載波聚合通過(guò)加寬帶寬被用來(lái)增加無(wú)線容量，但是沒(méi)有解決無(wú)線電波資源 枯竭的問(wèn)題。
[0006] 在一些情況下，增加了（FDM中每子載波的調(diào)制階數(shù)，W便增加復(fù)用符號(hào)的總數(shù) 量。例如，LTE使用16QAM(正交幅度調(diào)制），LTE-A使用256QAM。在LTE-A的情況下，每子 載波傳輸?shù)谋忍氐目倲?shù)增加到八，但是符號(hào)之間的距離減小，因此需要更高的每比特能量 與噪聲功率譜密度之比巧b/N。)，^維持預(yù)定的物理層誤碼率（PHY BER)。
[0007] 其它復(fù)用方法已被引入W解決由于增加每子載波調(diào)制的比特的數(shù)量所帶來(lái)的問(wèn) 題，包括采用包括頻率、時(shí)間和碼的調(diào)制符號(hào)之間的正交性關(guān)系。例如，CFDM與正交頻率關(guān) 聯(lián)，W及CDMA與正交碼關(guān)聯(lián)。在現(xiàn)在被認(rèn)為是第五代巧G)的LTE中，使用了濾波器組多載 波（FBMC)調(diào)制方法，其采用小波OFDM。FBMC調(diào)制通過(guò)將時(shí)間正交和頻率正交在一起使用 使得循環(huán)前綴（CP)不必要。此外，保護(hù)帶也是不必要的，因?yàn)閹獾母Ｉ浞浅５?。FBMC調(diào) 制允許更多數(shù)量的用戶設(shè)備扣巧使用相同的帶寬；但是，通過(guò)消除CP和保護(hù)帶所獲得的提 高量最多為百分之十，運(yùn)不足W適應(yīng)對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)增長(zhǎng)的需求。
[0008] 此外，非正交多址接入（non-〇;rthogonal multiple access, NOMA)也被考慮用于 解決由于無(wú)線通信系統(tǒng)增加的需求而產(chǎn)生的問(wèn)題。NOMA允許復(fù)用信號(hào)基于信噪比（SNIR) 的差異在接收器進(jìn)行分離并且允許發(fā)送信號(hào)基于幅度進(jìn)行復(fù)用。例如，兩個(gè)信號(hào)可W被復(fù) 用到第一層和第二層中，并且復(fù)用信號(hào)的發(fā)送功率是基于在滿足預(yù)期邸R的接收器處實(shí)現(xiàn) 第一層和第二層的SNIR來(lái)確定的。在接收器處，通過(guò)從接收信號(hào)中減去解調(diào)的信號(hào)來(lái)依次 地恢復(fù)復(fù)用的層。NOMA允許更大量的復(fù)用，但是較低信號(hào)層引起與較高層的干擾，運(yùn)導(dǎo)致發(fā) 送功率總體增加，運(yùn)會(huì)對(duì)具有有限發(fā)送功率的終端設(shè)備造成困難。例如，二至=個(gè)復(fù)用層在 此時(shí)被認(rèn)為是實(shí)際的。
[0009] 此外，NOM使用所謂的自適應(yīng)調(diào)制方法來(lái)保持小區(qū)或終端設(shè)備中的發(fā)送功率恒 定。例如，自適應(yīng)調(diào)制允許調(diào)制量基于接收器處的SNIR來(lái)改變。但是，利用取決于被使用 的調(diào)制類型的自適應(yīng)調(diào)制通信速度會(huì)非常慢，并且頻率利用效率會(huì)變得甚至更差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 在示例性實(shí)施例中，設(shè)備包括被配置為利用一個(gè)或多個(gè)正交碼將一個(gè)或多個(gè)符號(hào) 擴(kuò)展為具有預(yù)定數(shù)量的比特的擴(kuò)展信號(hào)的電路。擴(kuò)展信號(hào)的幅度通過(guò)一個(gè)或多個(gè)層系數(shù)進(jìn) 行修改并且擴(kuò)展信號(hào)被復(fù)用到分層發(fā)送信號(hào)中。
[0011] 在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，方法包括利用一個(gè)或多個(gè)正交碼將一個(gè)或多個(gè)符號(hào)擴(kuò) 展為具有預(yù)定數(shù)量的比特的擴(kuò)展信號(hào)；通過(guò)一個(gè)或多個(gè)層系數(shù)修改擴(kuò)展信號(hào)的幅度；將擴(kuò) 展信號(hào)復(fù)用到分層發(fā)送信號(hào)中；并且通過(guò)利用一個(gè)或多個(gè)正交碼將接收信號(hào)逆擴(kuò)展來(lái)恢復(fù) 接收信號(hào)層。
[0012] 在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，設(shè)備包括被配置為執(zhí)行下述處理的電路：通過(guò)利用一 個(gè)或多個(gè)正交碼將接收信號(hào)逆擴(kuò)展來(lái)恢復(fù)最高接收信號(hào)層，利用一個(gè)或多個(gè)正交碼將最高 接收信號(hào)層再擴(kuò)展并將相應(yīng)的擴(kuò)展信號(hào)乘W關(guān)聯(lián)的層系數(shù)，并且從接收信號(hào)中減去再擴(kuò)展 信號(hào)W恢復(fù)一個(gè)或多個(gè)較低的接收信號(hào)層。
[0013] 說(shuō)明性實(shí)施例的W上一般描述及其W下的具體描述僅僅是本公開(kāi)教導(dǎo)的示例性 方面，并不是限制性的。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 將容易地獲得本公開(kāi)及其許多附屬優(yōu)點(diǎn)的更完整理解，因?yàn)?，?dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)， 通過(guò)參考W下的具體描述，運(yùn)些將變得更好理解。
[0015] 圖IA是根據(jù)某些實(shí)施例的發(fā)送器的示例性框圖；
[0016] 圖IB是根據(jù)某些實(shí)施例的發(fā)送器調(diào)制過(guò)程的示例性流程圖；
[0017] 圖2A是根據(jù)某些實(shí)施例的接收器的示例性框圖；
[0018] 圖2B是根據(jù)某些實(shí)施例的接收器解調(diào)過(guò)程的示例性流程圖；
[0019] 圖3A是根據(jù)某些實(shí)施例的復(fù)用的層的示例性圖；
[0020] 圖3B是根據(jù)某些實(shí)施例的復(fù)用的層的示例性圖；
[0021] 圖4A是根據(jù)某些實(shí)施例的物理層的誤碼率的示例性曲線圖；
[0022] 圖4B是根據(jù)某些實(shí)施例的物理層的誤碼率的示例性曲線圖；
[0023] 圖5是根據(jù)某些實(shí)施例的設(shè)備的示例性框圖；
[0024] 圖6是根據(jù)某些實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示例性示意圖；及
[0025] 圖7是根據(jù)某些實(shí)施例的處理器的示例性示意圖。
【具體實(shí)施方式】 陽(yáng)0%] 在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)在若干個(gè)視圖中表示相同或相應(yīng)的部分。而且，如本文所使 用的，除非另作說(shuō)明，否則沒(méi)有用數(shù)詞進(jìn)行限定的詞語(yǔ)通常具有"一個(gè)或多個(gè)"的含義。此 夕F，術(shù)語(yǔ)"近似地"、"近似"、"大約"及類似的術(shù)語(yǔ)通常指包括在20 %、10 %或5 %的邊際內(nèi) 識(shí)別的值W及其之間的任何值的范圍。
[0027] 本公開(kāi)的各方面針對(duì)用于在維持預(yù)定的誤碼率標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)為調(diào)制的發(fā)送信號(hào)增 加復(fù)用符號(hào)的數(shù)量的復(fù)用方法。實(shí)施例描述了利用非正交多址接入（NOMA)技術(shù)應(yīng)用具 有正交碼的碼分復(fù)用，W在限制發(fā)送功率的增加的同時(shí)增加復(fù)用符號(hào)的總數(shù)和頻率利用效 率。
[0028] 圖IA是根據(jù)某些實(shí)施例的發(fā)送器100的示例性框圖。發(fā)送器100包括IFFT塊 102, IFFT塊為包括一個(gè)或多個(gè)子載波的信號(hào)計(jì)算IFFT。循環(huán)前綴（CP)在CP模塊104被 添加到信號(hào)，并且射頻（R巧前端106將信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線電頻率W被天線108發(fā)送。
[0029] 圖IA還示出了信號(hào)結(jié)構(gòu)如何被發(fā)送器100構(gòu)造和發(fā)送的示圖。在一些實(shí)現(xiàn)中，發(fā) 送器100包括被配置為通過(guò)利用具有L。比特長(zhǎng)度的正交碼將符號(hào)轉(zhuǎn)換為具有L。比特長(zhǎng)度 的擴(kuò)展信號(hào)的關(guān)聯(lián)電路。由于符號(hào)經(jīng)正交碼擴(kuò)展，因此擴(kuò)展符號(hào)的幅度等于原始符號(hào)的幅 度的1/Lc。在一種實(shí)現(xiàn)中，用于擴(kuò)展符號(hào)的正交碼是Walsh碼。由于具有Lc比特的正交碼 包括Lc個(gè)正交碼Cd。至ccKL C-1)，因此通過(guò)經(jīng)Lc個(gè)正交碼Cd。至ccKL C-1)擴(kuò)展Lc個(gè)符號(hào) 中的每一個(gè)并將結(jié)果獲得的擴(kuò)展符號(hào)加到一起來(lái)執(zhí)行復(fù)用。復(fù)用的符號(hào)然后與第一層系數(shù) CgO相乘，運(yùn)產(chǎn)生具有L。個(gè)符號(hào)的第一層信號(hào)。
[0030] 接著，第二層信號(hào)通過(guò)W下獲得：經(jīng)具有L。比特的正交碼將新的符號(hào)復(fù)用到擴(kuò)展 符號(hào)中，把結(jié)果獲得的擴(kuò)展符號(hào)加在一起，并將擴(kuò)展符號(hào)乘W第二層系數(shù)Cgl來(lái)修改符號(hào) 的幅度，運(yùn)產(chǎn)生具有L。個(gè)符號(hào)的第二層信號(hào)。第二層信號(hào)然后被復(fù)用到第一層信號(hào)上，并 且總共（LcXM)個(gè)符號(hào)通過(guò)重復(fù)地執(zhí)行擴(kuò)展、幅度修改W及復(fù)用到之前層上直到第M層的 過(guò)程而被復(fù)用。
[0031] 根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)，M層中的每一層都利用相同的正交碼擴(kuò)展并且一層或M層可W不 相對(duì)于其它層正交。為了能夠在接收器分離該M層，各層的幅度被修改，運(yùn)被稱為非正交多 址接入（NOMA)。在本公開(kāi)中，層系數(shù)，CgO至Cg(L^-I),被用來(lái)修改每個(gè)其它M層的幅度值。 將在本文進(jìn)一步討論關(guān)于確定層系數(shù)的細(xì)節(jié)。
[0032] 一旦第1層至第M層信號(hào)被復(fù)用，信號(hào)就被分配給子載波。由于直到第M層的每 個(gè)信號(hào)都已經(jīng)通過(guò)Lc比特?cái)U(kuò)展，因此Lc比特中的每一比特被分配到(FDM的相應(yīng)的子載波， 運(yùn)導(dǎo)致（LcX M)個(gè)符號(hào)被復(fù)用到L。個(gè)子載波上。另外的M層信號(hào)被分配給子載波，直到發(fā) 送器100的所有子載波都被分配。在一種實(shí)現(xiàn)中，子載波的總數(shù)用成。b表示，并且可W被發(fā) 送器100的一個(gè)IFFT發(fā)送的符號(hào)的總數(shù)通過(guò)下面的方程式表示：
[0033] 林）
[0034] 例如，發(fā)送符號(hào)的總數(shù)可W通過(guò)增加分層發(fā)送信號(hào)的層的數(shù)量和/或增加子載波 的數(shù)量來(lái)增加。
[0035] 可W被發(fā)送器100的一個(gè)IFFT發(fā)送的包括在一個(gè)符號(hào)中的比特的總數(shù)量，Nb,可 W被表示為如下：
[0036]
[0037] 圖IB是根據(jù)某些實(shí)施例的發(fā)送器調(diào)制過(guò)程120的示例性流程圖。在一個(gè)例子中， 可W被發(fā)送器100的IFFT塊102處理的子載波的數(shù)量Nwb等于2048。此外，與要被復(fù)用的 符號(hào)關(guān)聯(lián)的層M的總數(shù)等于4。
[0038] 在步驟S122,當(dāng)前層值被初始化為值一。在步驟S124,利用Lt比特長(zhǎng)度的正交碼 來(lái)擴(kuò)展要被發(fā)送的符號(hào)。在一種實(shí)現(xiàn)中，用于調(diào)制發(fā)送的符號(hào)的正交碼是具有4比特長(zhǎng)度 Lc的Walsh碼，并且該正交碼可W被描述如下：
[0039] CdO = (1，1，-1，-1) (3.1)
[0040] Cdl = (1，-1，-1，1) (3.。
[0041] cd2 = (1，-1,1，-1) (3.3)
[0042] cd3 = (1，1，1，1) (3.4)
[0043] 一旦正交碼被應(yīng)用到符號(hào)，結(jié)果獲得的符號(hào)就被加到一起。例如，如圖IA所示， dataO,datal，data2和data3表不通過(guò)正交碼cdO,cdl，cd2和cd3復(fù)用的擴(kuò)展符號(hào)。
[0044] 在步驟S126,擴(kuò)展符號(hào)乘W第一層系