TCM发送器设备和接收器设备及其方法与流程

本发明涉及用于无线通信系统的发送器设备和接收器设备。此外，本发明还涉及相应方法、计算机程序以及计算机程序产品。

背景技术：

多址接入(Multiple Access，MA)方案被用来使共享通信信道同时可用于想要发送其数据流的多个用户或应用。下一代无线系统将不得不面临以下需求：在能够向更多同时的用户和应用提供可靠通信的同时提供比当前系统更高的聚合数据率。这样的高容量将通过提高对信道的物理资源的使用效率来实现。

过载是以下范例：在传输系统中，根据该范例，若干个数据流被多路复用在相同的时频空间资源元素(Resource Element，RE)上，从而产生提高的数据率和频谱效率。通过将过载概念应用于MA上下文，已经构思了过载多址接入(Overloaded Multiple Access，OLMA)方案，其能够提供比常规MA方案显著更高的频谱效率(Spectral Efficiency，SE)。

可以基于用户/流的分离域(Domain of Separation，DOS)对OLMA方案进行分类：

●功率DoS：例如，非正交多址接入(Non Orthogonal Multiple Access，NOMA)方案。这里，远的用户和近的用户被多路复用在相同的时频空间RE上。该方案基于具有不同幅度的叠加信号的传输。

●星座DoS：例如，星座扩展多址接入(Constellation Expansion Multiple Access，CEMA)。这里，星座符号的子集被分配给不同的用户/流。

●扩展序列DoS：例如，低密度扩展(Low Density Spread，LDS)、码分多址接入(Code Division Multiple Access，CDMA)和LDS正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)。这些方案基于将不同的稀疏序列分配给不同的用户/流。

●扩展叠加码本DoS：例如，LDS-CDMA、LDS-OFDM、稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access，SCMA)、交织多址接入(Interleave-Division Multiple Access，IDMA)。这些方案基于旨在使不同用户/流的稀疏扩展信号之间的最小欧几里得距离最大化的用户特定扩展调制码本。

●非扩展叠加码本DoS：例如，网格编码多址接入(Trellis-Coded Multiple Access，TCMA)和增强型网格编码多址接入(Enhanced Trellis-Coded Multiple Access，ETCMA)。这些方案基于利用流特定交织的TCM，以产生流特定非扩展码本。

实际的NOMA方法可以从不同场景来设计，其中，每个场景的特点在于用于选择传输参数的特定优化准则或目标，从而产生相当不同的方案。然而，所有的NOMA传输方法需要确保对在期望UE处的每个单独的多路复用流的可靠分离/检测、解调和解码。

在第一过载场景中，优化目标是通过向经历相似物理通信信道质量的UE进行同步传输来使(一个小区的)聚合下行链路(Downlink，DL)频谱效率最大化。向发送器报告相似信道质量指示(Channel Quality Indicator，CQI)的各个用户设备(User Equipment，UE)被调度器分组到相同类别中，然后由相同的传输资源在这些资源处的瞬时信道条件最佳时进行服务。相应NOMA方法因此维持了相同的数据率、每个多路复用流的每比特的相同发送能量以及相同的调度器设计，就好像多路复用流中的每个流在观察的时频空间资源上被单独发送一样。这还意味着每RE的发送功率与过载因子即多路复用流的数目成比例地增大。使用该原理所设计的NOMA方案包括例如低密度扩展(Low-Density Spread，LDS)多址接入(Low-Density Spread Multiple Access，LDSMA)、网格编码多址接入(Trellis-Coded Multiple Access，TCMA)及其增强版本(ETCMA)、星座扩展多址接入(Constellation-Extension Multiple Access，CEMA)等。

在第二过载场景中，目标是增大每RE所服务的UE的数目，而不增大每RE的发送功率。保持每RE的发送功率的直接结果是多路复用的UE信号的每个UE信号的可达数据率比在分别发送多路复用的UE信号中的每个UE信号的情况下低。另一目标是进行多路复用以使得同时被服务的UE的聚合率大于通过对这些UE进行时分复用(其中，每个传输时间间隔被划分成与不同UE对应的子时间间隔)所能够获得的聚合率。可以表明，该目标仅在各多路复用的UE的接收信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)不相等时能够实现。实际上，SNR差异越高，则能够从并发传输中期望的增益越高。应当注意，该目标并不等同于使每RE的聚合数据率最大化，这是因为可以表明，聚合数据率不能比具有最高接收SNR的UE所能够获得的最大单个UE数据率大。这样的NOMA方案的实际实现是基于(典型地两个)不同UE的纠错码字的加权幅度叠加，其中，UE特定幅度缩放将每RE的总功率保持为等于单个UE传输的RE功率。应当将这样的方案称为幅度加权NOMA(amplitude-weighted NOMA，AW-NOMA)。每个幅度缩放系数唯一地确定相应UE的最大码率。

任何OLMA方案的提高的SE是以每个多路复用流/用户的增大的发送功率为代价的。该增大可以通过所谓的单流SNR损耗来表征，该特征被定义为如下所定义的聚合频谱效率的函数：

SE(K，SNR)＝(1-BLER(SNR))Rm₀K[位/s/Hz] (1)

这里，BLER指示块错误率，R是信道码率，m₀是每符号的位的调制阶数，并且K是过载因子，即多路复用流的数目。SE是SNR的函数：

SE_∞(K)＝lim_SNR→∞SE(K，SNR) (2)并且公式(2)指示渐近聚合频谱效率(Aggregate Spectral Efficiency，ASE)。用于评估传输方案的相关度量是单流SNR损耗Δ_SNR(K，ρ)，其被定义为：当过载因子K>1时为了达到ASE的给定率ρ，接收器所需的SNR相对于单流SNR的增大，即

Δ_SNR(K，ρ)＝SNR(SE(K，SNR)＝ρSE_∞(K))-SNR(SE(1，SNR)＝ρSE_∞(1)) (3)

技术实现要素：

本发明的实施方式的目的是提供缓解或解决常规方案的缺点和问题的方案。

根据本发明的第一方面，利用一种用于无线通信系统的发送器设备来实现以上所提及的目的和其他目的，该发送器设备包括处理器和发送器，其中，处理器被配置成：

接收Z个数据流的集合，其中每个数据流包括多个信息字；

选择Z个数据流的集合中的K个数据流用于传输，其中K≤Z；

对于每个信息字以及对于每个数据流k＝0,…,K-1：

使用网格编码调制TCM方案对第k个数据流的信息字u_k进行编码和调制以获得第k个数据流的第一编码调制字

使用流特定加扰序列对第一编码调制字进行加扰以获得第k个数据流的第一加扰字以及

将全部K个数据流的第一加扰字进行叠加以获得第一信号s_U，即

另外，对于每个信息字以及对于每个数据流k＝0,…,K-1：

使用流特定排列∏_k对第k个数据流的信息字u_k进行交织以获得经交织的字v_k，

使用第二TCM方案对经交织的字v_k进行编码和调制以获得第k个数据流的第二编码调制字

使用流特定加扰序列对第k个数据流的第二编码调制字进行加扰以获得第k个数据流的第二加扰字以及

将全部K个数据流的第二加扰字进行叠加以获得第二信号s_V，即

将第一信号s_U和第二信号s_V组合成信号s用于传输；以及

其中，发送器被配置成：

通过无线通信系统的无线电信道来发送信号s。

在根据第一方面的发送器设备的第一可能实施中，处理器还被配置成选择经历相同信道质量的K个数据流。

发送器设备的第一可能实施具有以下优点：对所有的所选择的数据流提供相似水平的误差防护。

在根据第一方面的发送器设备的第二可能实施中，针对K个数据流的所有流特定排列∏_k彼此不同。

发送器设备的第二可能实施使得能够对不同的流进行分离。

在根据第一方面的发送器设备的第三可能实施中，针对数据流k＝0,…,K-1的流特定排列∏_k具有以下性质：对于下标为i、j的每个相邻元素输入对，排列扩展S满足：

其中

其中，|i-j|是相邻元素i、j之间的距离，|Π_k，i-Π_k，j|是在流特定排列Π_k的输出处的相邻元素i、j之间的距离，并且N是排列长度。

需要发送器设备的第三可能实施来向接收器提供良好的纠错能力，从而提高性能。

在根据第一方面的第二实施或第三实施的发送器设备的第四可能实施中，通过将同一原始排列Π₀循环移位来获得每个流特定排列Π_k，但是对于每个流特定排列循环移位不同数目的元素。

发送器设备的第四可能实施提供了用于生成K个合适的交织器排列——全部具有良好的排列扩展——的集合的容易的方法。另外，发送器系统和接收器系统不需要存储全部的排列的集合：仅需要存储原始排列Π₀和与循环移位对应的K个整数的集合，从而节省了大量的存储量。

在根据第一方面的发送器设备的第五可能实施中，针对K个数据流的所有流特定加扰序列和具有相同的幅度和不同的相位或者具有不同的幅度和不同的相位。

在发送器设备的第五可能实施中，当K个数据流具有相同的幅度和不同的相位时，平均发送功率对于所有的流是相同的。这适用于其中所有用户经历相同的SNR的过载场景。

在发送器设备的第五可能实施中，当K个数据流具有不同的幅度和不同的相位时，每个流的平均发送功率不同。该方案适用于其中必须通过单独地调整每个流的功率来应对不同的用户所经历的不同SNR的过载场景。

在根据第一方面的发送器设备的第六可能实施中，处理器还被配置成通过以下操作将第一信号s_U和第二信号s_V进行组合以获得传输信号s：

模式A——将第一信号s_U和第二信号s_V进行叠加；或者

模式B——将第一信号s_U和第二信号s_V进行正交复用。该叠加可以为s＝s_U+s_V，该正交复用可以为s＝s_U||s_V。

当选择了模式A时，第六可能实施具有使用较少的RE来发送传输信号s的优点，因此当SNR足够高时产生较高的频谱效率。当选择了模式B时，第六可能实施具有在SNR非常低时提供较佳的性能的优点。

在根据第一方面的发送器设备的第七可能实施中，处理器还被配置成基于无线电信道的信道质量来对第一信号s_U和第二信号s_V进行叠加或进行正交复用。

发送器设备的第七可能实施使得能够利用无线电信道的变化使得模式A用于较高SNR以及模式B用于较低SNR。

在根据第一方面的发送器设备的第八可能实施中，针对K个数据流的所有第一TCM方案和所有第二TCM方案为相同的TCM方案。

发送器设备的第八可能实施从而提供了低复杂度的发送器方案，因为在发送器中仅需要一种TCM单元。

根据本发明的第二方面，利用一种用于无线通信系统的接收器设备来实现以上所提及的目的和其他目的，接收器设备包括接收器和处理器，其中，接收器被配置成：

通过无线通信系统(30)的无线电信道来接收信号r，其中，信号r包括发送信号s，发送信号s包括K个数据流，其中，每个数据流k＝0,…,K-1包括信息字、第一调制字和第二调制字，其中，第一调制字和第二调制字每个均具有L个调制符号，并且其中，处理器(22)被配置成：

计算在所接收的信号r的条件下的K个数据流的所有调制符号的联合概率分布；

对于第一次数的迭代it＝0,…,N_IT1-1以及对于每个数据流k＝0，…，K-1，执行：

如果k和it均为偶数或者如果k和it均为奇数，则

计算第k个数据流的第一调制字的L个调制符号的第一软信息，

使用基于网格的解码器ETCMD_k对第一软信息进行解码以获得第k个数据流的信息字的第二软信息，

经由流特定交织器Π_k将第二软信息馈送至基于网格的解码器ETCMD_k+K，

计算第k个数据流的第二调制字的L个调制符号的第三软信息，

使用第二软信息和基于网格的解码器ETCMD_k+K对第三软信息进行解码以获得第k个数据流的第二调制字的更新的软信息；

利用第k个数据流的第二调制字的更新的软信息来更新联合概率分布；

否则，

计算第k个数据流的第二调制字的L个调制符号的第一软信息，

使用基于网格的解码器ETCMD_k+K对第一软信息进行解码以获得第k个数据流的信息字的第二软信息，

经由流特定去交织器将第二软信息馈送至基于网格的解码器ETCMD_k，

计算第k个数据流的第一调制字的L个调制符号的第三软信息，

使用第二软信息和基于网格的解码器ETCMD_k对第三软信息进行解码以获得第k个数据流的第一调制字的更新的软信息，

利用第一调制字的更新的软信息来更新联合概率分布；以及

对于第二次数的迭代it＝0,…,N_IT2-1以及对于每个数据流k＝0,…,K-1，执行：

利用更新的联合概率分布来计算第k个数据流的第一调制字的L个调制符号的第一软信息，

使用基于网格的解码器ETCMD_k对第一软信息进行解码以获得第k个数据流的信息字的第二软信息，

经由流特定交织器П_k将第二软信息馈送至基于网格的解码器ETCMD_k+K，

利用更新的联合概率分布来计算第k个数据流的第二调制字的L个调制符号的第三软信息，

使用第二软信息和基于网格的解码器ETCMD_k+K对第三软信息进行解码以获得第k个数据流的信息字的更新的软信息；

经由流特定去交织器将更新的软信息馈送至基于网格的解码器ETCMD_k以获得经去交织的更新的软信息，

利用经去交织的更新的软信息来估计第k个数据流的信息字。

在根据第二方面的接收器设备的第一可能实施中，处理器还被配置成：

选择所述K个数据流的子集；

利用经去交织的更新的软信息来估计与所选择的子集相关联的信息字。

根据第二方面的接收器设备的第一可能实施用于向正在执行接收器算法的用户或应用传送仅意图在于所述用户或所述应用的数据流的子集并且丢弃其他数据流。

根据本发明的第三方面，通过一种发送器设备中的方法来实现以上所提及的目的和其他目的，该方法包括：

接收Z个数据流的集合，其中每个数据流包括多个信息字；

选择Z个数据流的集合中的K个数据流用于传输，其中K≤Z；

对于每个信息字以及对于每个数据流k＝0,…,K-1：

使用网格编码调制TCM方案对第k个数据流的信息字u_k进行编码和调制以获得第k个数据流的第一编码调制字

使用流特定加扰序列对第一编码调制字进行加扰以获得第k个数据流的第一加扰字以及

将全部K个数据流的第一加扰字进行叠加以获得第一信号s_U；

另外，对于每个信息字以及对于每个数据流k＝0,…,K-1：

使用流特定排列П_k对第k个数据流的信息字u_k进行交织以获得经交织的字v_k，

使用第二TCM方案对经交织的字v_k进行编码和调制以获得第k个数据流的第二编码调制字

使用流特定加扰序列对第k个数据流的第二编码调制字进行加扰以获得第k个数据流的第二加扰字以及

将全部K个数据流的第二加扰字进行叠加以获得第二信号s_V；

将第一信号s_U和第二信号s_V组合成信号s用于传输；

通过无线通信系统的无线电信道来发送信号s。

在根据第三方面的发送器设备中的方法的第一可能实施中，方法还包括：选择经历相同信道质量的K个数据流。

在根据第三方面的发送器设备中的方法的第二可能实施中，针对K个数据流的所有流特定排列∏_k彼此不同。

在根据第三方面的发送器设备中的方法的第三可能实施中，针对数据流k＝0,…,K-1的流特定排列Π_k具有以下性质：对于下标为i、j的每个相邻元素输入对，排列扩展S满足：

其中

其中，|i-j|是相邻元素i、j之间的距离，|П_k，i-П_k，j|是在流特定排列П_k的输出处的相邻元素i、j之间的距离，并且N是排列长度。

在根据第三方面的第二实施或第三实施的发送器设备中的方法的第四可能实施中，方法还包括：通过将同一原始排列循环移位来获得每个流特定排列П_k，但是对于每个流特定排列循环移位不同数目的元素。

在根据第三方面的发送器设备中的方法的第五可能实施中，其中，针对K个数据流的所有流特定加扰序列和具有相同的幅度和不同的相位或者具有不同的幅度和不同的相位。

在根据第三方面的发送器设备中的方法的第六可能实施中，方法还包括通过以下操作将第一信号s_U和第二信号s_V进行组合以获得传输信号s：

(模式A)将第一信号s_U和第二信号s_V进行叠加；或者

(模式B)将第一信号s_U和第二信号s_V进行正交复用。该叠加可以为s＝s_U+s_V，该正交复用可以为s＝s_U||s_V。

在根据第三方面的发送器设备的方法中的第七可能实施中，方法还包括：基于无线电信道的信道质量来将第一信号s_U和第二信号s_V进行叠加或进行正交复用。

在根据第三方面的发送器设备的方法中的第八可能实施中，针对K个数据流的所有第一TCM方案和所有第二TCM方案为相同的TCM方案。

根据本发明的第四方面，通过一种接收器设备中的方法来实现以上所提及的目的和其他目的，该方法包括：

通过无线通信系统(30)的无线电信道来接收信号r，其中，信号r包括发送信号s，发送信号s包括K个数据流，其中，每个数据流k＝0,…,K-1包括信息字、第一调制字和第二调制字，其中，第一调制字和第二调制字每个均具有L个调制符号；

计算在所接收的信号r的条件下的所述K个数据流的所有调制符号的联合概率分布；

对于第一次数的迭代it＝0,…,N_IT1-1以及对于每个数据流k＝0,…,K-1，执行：

如果k和it均为偶数或者如果k和it均为奇数，则

计算第k个数据流的第一调制字的L个调制符号的第一软信息，

使用基于网格的解码器ETCMD_k对第一软信息进行解码以获得第k个数据流的信息字的第二软信息，

经由流特定交织器П_k将第二软信息馈送至基于网格的解码器ETCMD_k+K，

计算第k个数据流的第二调制字的L个调制符号的第三软信息，

使用第二软信息和基于网格的解码器ETCMD_k+K对第三软信息进行解码以获得第k个数据流的第二调制字的更新的软信息；

利用第k个数据流的第二调制字的更新的软信息来更新联合概率分布；

否则，

计算第k个数据流的第二调制字的L个调制符号的第一软信息，

使用基于网格的解码器ETCMD_k+K对第一软信息进行解码以获得第k个数据流的信息字的第二软信息，

经由流特定去交织器将第二软信息馈送至基于网格的解码器ETCMD_k，

计算第k个数据流的第一调制字的L个调制符号的第三软信息，

使用第二软信息和基于网格的解码器ETCMD_k对第三软信息进行解码以获得第k个数据流的第一调制字的更新的软信息，

利用第一调制字的更新的软信息来更新联合概率分布；以及

对于第二次数的迭代it＝0,…,N_IT2-1以及对于每个数据流k＝0,…,K-1，执行：

利用更新的联合概率分布来计算第k个数据流的第一调制字的L个调制符号的第一软信息，

使用基于网格的解码器ETCMD_k对第一软信息进行解码以获得第k个数据流的信息字的第二软信息，

经由流特定交织器П_k将第二软信息馈送至基于网格的解码器ETCMD_k+K，

利用更新的联合概率分布来计算第k个数据流的第二调制字的L个调制符号的第三软信息，

使用第二软信息和基于网格的解码器ETCMD_k+K对第三软信息进行解码以获得第k个数据流的信息字的更新的软信息；

经由流特定去交织器将更新的软信息馈送至基于网格的解码器ETCMD_k以获得经去交织的更新的软信息，

利用经去交织的更新的软信息来估计第k个数据流的信息字。

在根据第四方面的接收器设备中的方法的第一可能实施中，方法还包括：

选择所述K个数据流的子集；

利用经去交织的更新的软信息来估计与所选择的子集相关联的信息字。

发送器设备中的方法和接收器设备中的方法的优点与相应设备权利要求中的优点相同。

还注意，本发明还涉及包括根据本发明的至少一个发送器设备和至少一个接收器设备的无线通信系统。

另外，无线通信系统中的相应方法包括发送器设备中的方法和接收器设备中的方法。

本发明还涉及一种计算机程序，其特征在于代码装置，所述代码装置在由处理装置运行时使所述处理装置执行根据本发明的任一方法。另外，本发明还涉及一种包括计算机可读介质和所提及的计算机程序的计算机程序产品，其中，所述计算机程序包括在所述计算机可读介质中，并且所述计算机可读介质包括以下中的一者或更多者：ROM(只读存储器)、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪速存储器；EEPROM(电EPROM)、以及硬盘驱动器。

相比于常规方案，本发明的实施方式提供了提高的频谱效率，特别是当块长度增大以及针对较低SNR值的情况下。特别地，其聚合频谱效率在块长度增大的情况下不降低。

根据以下详细描述，本发明的另外的应用和优点将是明显的。

附图说明

附图意在阐述和说明本发明的不同实施方式，在附图中：

图1示出了根据本发明的发送器设备；

图2示出了发送器设备中的方法的流程图；

图3示出了根据本发明的接收器设备；

图4示出了接收器设备中的方法的流程图；

图5示出了常规发送器方案；

图6示出了TCM编码器-调制器；

图7示出了根据本发明的发送器的实施方式；

图8示出了根据本发明的接收器(模式A)的实施方式；

图9示出了根据本发明的接收器(模式B)的实施方式；

图10示出了本发明的实施方式的性能结果；以及

图11示出了无线通信系统中的本发明。

具体实施方式

在常规发送器中，并发地发送多个独立编码调制的TCM数据流。在传输之前，经调制的符号被根据流特定排列进行交织并且被根据流特定加扰签名进行加扰。

在图5中示出了表示常规发送器方案的方案，其中，流特定交织器用П_k来表示，并且流特定加扰签名用c_k(l)来表示。在图5中，发送器针对所有用户使用相同的RE集合来将多个数据流发送至多个用户。发送器接收K个独立数据流u₀(l)，u_k(l)，....，u_K-1(l)。所述K个独立数据流被发送至具有下标k的TCM编码器，即TCM_k。TCM编码器包括连接至调制映射器的率b/e网格编码器，该调制映射器从被称为TCM星座的符号集合χ_TCM中选择与二进制标签(d₀，...，d_e-1)对应的复输出符号m。因此，χ_TCM中的符号的数目为2^e。

率b/e网格编码器是以下设备：在每个时刻t处，在输入中接收信息位的向量(u₀，...，u_b-1)t并且在输出中生成经编码的位的向量(d₀，...，d_e-1)_t。编码器的状态通过二进制向量(s₀，...，s_g-1)_t来表示。其行为通过以下公式来指定：

其中，A是g×g二进制矩阵，B是b×g二进制矩阵，C是g×e二进制矩阵，并且D是b×e二进制矩阵。所有运算均在伽罗瓦域GF(2)上执行。

在进行网格编码调制以获得s_k(l)之后，利用流特定加扰序列c_k(l)对每个流进行加扰，之后将经加扰的流叠加(求和单元)成单个信号s(l)用于在系统中传输。

另外，已经提出了针对常规方案发送器的相应常规方案接收器，该接收器也在图5中示出。针对流k的接收器执行迭代多用户检测以及执行对所有流的解码以能够消除其他流对流k的干扰，然后使得在其输出端上得到流k的恢复信息。接收的信号r(l)由EMSD单元进行处理并且进一步由交织器П_k、去交织器以及单流增强TCM解码器(Enhanced TCM Decoder，ETCMD)ETCMD_k进行处理。

虽然显示出相当高的复杂度，但这样的常规发送器接收器在宽的SNR范围上展现了良好的性能，在该宽的SNR范围上，其SE接近AWGN信道的容量。然而，如下文所示，针对低SNR值以及当发送大的块或信息字时，常规方案的SE相对于AWGN信道容量仍展现出差距。

因此，本文所公开的本发明涉及用于通过高效地共享相同的物理时频空间资源来并发地发送和接收可能意图在于不同用户的多个独立的数据流的方法和设备。使用比常规系统中所使用的编码调制技术更高效的编码调制技术开发了本文所公开的本发明，因而本发明实现了较高的频谱效率。本发明应用于无线通信系统的下行链路和上行链路二者。无线通信系统可以以FDD模式或以TDD模式操作。

图1示出了根据本发明的发送器设备10。发送器设备10包括在通信上与发送器单元12耦接的处理器11。处理器11被配置成接收Z个数据流的集合并且选择所述Z个数据流的集合中的具有相同信道质量的K个数据流用于传输，其中K≤Z。根据本发明的一种实施方式，所述K个数据流的集合经历基本上相同的信道质量以能够向所述K个数据流提供相同的链路质量。例如，可以在SNR区间——例如1、2、3、4dB区间——内选择流。

之后，对于每个信息字以及对于每个数据流k＝0,…,K-1，处理器11进行编码、加扰和叠加以获得第一信号s_U。另外，对于每个信息字以及对于每个数据流k＝0,…,K-1，处理器11进行交织、编码、加扰和叠加以获得第二信号s_V。由处理器11将第一信号s_U和第二信号s_V组合成单个信号s用于传输。发送器设备10的发送器单元12被配置成通过无线通信系统30的无线电信道来发送传输信号s。

图2示出了根据本发明的发送器设备10中的方法的流程图。该方法包括：接收110Z个数据流的集合，其中每个数据流包括多个信息字；选择所述Z个数据流的集合中的K个数据流用于传输，其中K≤Z。然后对于每个信息字以及对于每个数据流k＝0,…,K-1：使用网格编码调制TCM方案对第k个数据流的信息字u_k进行编码和调制130以获得第k个数据流的第一编码调制字使用流特定加扰序列对第一编码调制字进行加扰131以获得第k个数据流的第一加扰字以及将全部K个数据流的第一加扰字进行叠加140以获得第一信号s_U。

另外，对于每个信息字以及对于每个数据流k＝0,…,K-1：使用流特定排列Π_k对第k个数据流的信息字u_k进行交织150以获得经交织的字v_k；使用第二TCM方案对经交织的字v_k进行编码和调制151以获得第k个数据流的第二编码调制字使用流特定加扰序列对第k个数据流的第二编码调制字进行加扰152以获得第k个数据流的第二加扰字以及将全部K个数据流的第二加扰字进行叠加160以获得第二信号s_V。

最终，将第一信号s_U和第二信号s_V组合成170信号s用于传输，并且通过无线通信系统30的无线电信道来发送(180)信号s。

在图7中示出了本发明发送器10的实施方式，其中，实线箭头表示数据信号，虚线箭头表示控制信号。使用turbo网格编码调制(trellis coded modulation，TCM)对K个数据流独立地进行编码和调制，然后并发地发送。在每个传输时间间隔(Transmission Time Interval，TTI)中，发送器10接收来自每个流k＝0,…,K-1的大小为bL位的信息字u_k作为输入并且根据组合器被设置成以传输模式A或以传输模式B操作来在输出中生成由L个或由2L个复符号构成的信号。这样的L个或2L个复符号对于模式A而言被在L个RE中发送并且对于模式B而言被在2L个RE中发送。

如图7中所示，使用网格编码调制编码器TCM_k对每个流的信息字u_k进行编码，并且每个TCM_k包括如图6中所示的连接至调制映射器的率b/e网格编码器。在每个时刻处，网格编码器接收b位的信息符号(在图7中用“b”示出；在图6中也用“b”示出)并且生成e位的编码符号(d₀，...，d_e-1)。这样的编码符号然后由每个TCM编码器TCM_k(参见图6)内的映射器使用以从TCM星座χ_TCM中选择相应复符号并且在输出中将其发送。

因此，每个信息字u_k由TCM编码器TCM_k进行编码，获得第一调制字块TCM_k包括跟随有调制映射器的递归网格编码器。信息字u_k还通过流特定排列∏_k进行交织并且通过可能不同的第二TCM编码器TCM_k+K进行编码，获得第二调制字而且，TCM_k+K包含跟随有调制映射器的递归网格编码器。

因此，需要K个不同的流特定交织器的集合——此处用∏_k表示——以帮助接收器对流进行分离。这些交织器是使得接收器能够将属于不同流和用户的信息分离的用户唯一特征。每个交织器根据用∏_k表示的特定排列对其输入块的元素进行重排。

用在并行级联方案中的用于交织的排列——如用在本发明中的用于交织的排列——必须展现某些性质以提供良好的编码增益，输入块中的每对相邻元素在输出块中必须被分隔开大的距离。更正式地，排列扩展S被定义为：如果对于任一对不同的整数i，j∈{0，...，N-1}，满足以下公式，则大小为N的排列Π_k具有扩展S：

其中，i和j是交织器输入块中的任意两个元素的下标，|i-j|是所述任意两个元素之间的距离，并且|Π_k，i-Π_k，j|是在输出块中的所述任意两个元素之间的距离。当用于连接并行级联的递归网格编码器时，以高的S为特征的排列会产生更佳的纠错能力，从而提供更高的编码增益。

找到全部均具有高的S的一组良好的排列的问题实际上是困难的。然而，将排列进行循环移位不会改变其扩展性质。因此，根据一种实施方式，提出了例如使用如在LTE系统中的QPP来生成被称为原始排列的具有良好扩展性质的排列Π₀。然后，通过将原始排列针对不同的流循环移位不同数目的元素，即具有不同数目的移位，来生成一组流特定排列，以获得针对每个流的流特定交织器。

特别地，定义其中表示排列Π₀的kQ个位置的循环移位。这里，Q是适当选择的整数。选择任何比网格编码器的约束长度大的Q均会产生了良好的结果。该方案特别方便，因为其解决了生成具有高的S的多个排列的问题。此外，发送器系统和接收器系统不需要存储整组排列：仅需要存储Π₀和与循环移位对应的K个整数的集合，因此节省了大量的存储量。

此外，参照图7，使用可能不同的加扰签名c_k和c_k+K对调制字s_k和s_k+K进行加扰。如图7中所公开的，加扰在于将经交织的调制符号序列s_k乘以复系数序列c_k。

在本发明的一种实施方式中，加扰序列的复系数全部具有相同的幅度(例如，单位幅度)，但是具有不同的相位。在该情况下，平均发送功率对于所有流是相同的。该方案适用于前面所提及的所有用户经历相同的SNR的第一过载场景。

在本发明的一种实施方式中，加扰序列的复系数具有不同的幅度和不同的相位。在该情况下，每个流的平均发送功率将是不同的。该方案适用于前面所提及的必须通过单独地调整每个流的功率来应对不同的用户所经历的不同SNR的第二过载场景。

将通过对未经交织的信息字的调制而获得的加扰字进行叠加以获得第一信号s_U。类似地，将通过对经交织的信息字的调制而获得的加扰字进行叠加以获得第二信号s_V。信号s_U和s_V二者均由L个复符号构成。最终，将第一信号s_U和第二信号s_V组合在多个时频空间RE上并且将经组合的信号作为用于传输的信号s进行发送。

在本发明的一种实施方式中，组合器根据两种不同模式即模式A和模式B进行操作：

-在模式A下：第一信号s_U和第二信号s_V被叠加(相加)，例如在一种实施方式中为：

s＝s_U+s_V (6)

这意味着s具有L个复符号。

-在模式B下：第一信号s_U和第二信号s_V被正交复用在不同RE上。在该情况下，发送信号s是s_U和s_V的级联，例如在一种实施方式中为：

s＝s_U||s_V＝(s_U，0，...，s_U，L-1，s_V，0，...，s_V，L-1) (7)

这意味着s具有2L个复符号。

两种传输模式A和B使用相同的总能量来发送K个信息字u₀，...，u_K-1。然而，模式B使用两倍的模式A的RE，因此，在高的SNR处，其实现了ASE的一半。选择模式A还是模式B的决定取决于信道质量，例如SNR或信号与干扰加噪声比(Signal to Interference and Noise Ratio，SINR)。可以添加阈值SNR*，使得对于超过阈值SNR*的值，选择模式B，而对于其他值，选择模式A。阈值SNR*可以被视为设计参数并且可以取决于多路复用流的数目、采用的TCM编码器等。

图3示出了根据本发明的接收器设备20。接收器设备20包括在通信上与处理器22耦接的接收器单元21。接收器单元21被配置成通过无线电信道来接收传输信号s。传输信号s被发送至处理器22，处理器22被配置成以具有两个迭代循环的迭代方式对接收的传输信号s进行解码和估计。

图4示出了根据本发明的接收器设备20中的方法的流程图。该方法包括：顺次地执行两个次数的迭代it。第一次数N_IT1的迭代根据k和it的值交替地执行函数“RX_iteration1”和“RX_iteration2”(参见下文)，并且第一次数N_IT1的迭代旨在改进由增强型多流检测器(Enhanced Multi Stream Detector，EMSD)执行的流分离。第二次数N_IT2的迭代涉及函数“RX_decode”的执行并且旨在将对信息字的可靠估计传送给一个或更多个接收者。

本接收器设备20因此包括连接至单流增强型TCM解码器(Enhanced TCM Decoder，ETCMD)的组的EMSD，参见示出了本发明的两种实施方式的图8和图9。由EMSD借助于ETCMD来执行流分离。通过根据本发明的EMSD与单流ETCMD的组之间的迭代交互，达到了几乎理想的流分离。

接收器20中的交织器Π_k执行与由发送器10中的相应交织器所执行的相同的对输入数据/向量/块的排列。唯一的差异在于被交织的信息的类型。在发送器10处交织器对信息位进行排列，而在接收器20处交织器执行对软信息值的排列。去交织器——即施加逆排列的那些去交织器——在图8和图9中用表示。

如果没有另外明确指出，则下文对本接收器20的描述适用于模式A接收器和模式B接收器二者。分别地，在图8中示出了模式A接收器的实施方式，在图9中示出了模式B接收器的实施方式。

参照图8，EMSD计算并迭代地更新每个时刻t处的TCM调制符号的联合概率分布P(s(t)|r)，其中s(t)表示在时间t处发送的向量s的元素。换言之，计算在所接收的信号r的条件下的K个数据流的所有调制符号的联合概率分布。

对于每个流k＝0,…,K-1，EMSD计算信号s_k的第t个符号等于TCM星座的第j个符号m_j的边缘概率，即软信息，σ_k，j(t)＝P(s_k(t)＝m_j|r(t))。然后，EMSD将这些概率发送至针对每个流的编码器ETCMD_k。编码器ETCMD_k接收软信息σ_k，j(t)作为输入，执行施加TCM网格编码约束的基于网格的解码算法(例如，Viterbi、BCJR或SISO)并且计算出更新的软信息ω_k，j(t)，更新的软信息ω_k，j(t)被反馈回EMSD。同时，ETCMD_k计算信息符号的更新的软信息α_k，n(t)，更新的软信息α_k，n(t)通过交织器Π_k被发送。这些软信息成为先验信息β_k+K，n(t)作为对编码器ETCMD_k+K的输入。

EMSD使用更新的软信息ω_k，j(t)来更新联合概率分布P(s(t)|r)，从而得到改进的对发送符号s(t)的认知。

当执行ETCMD_k+K时，ETCMD_k+K从EMSD接收边缘分布σ_k+K，j(t)并且从交织器Π_k接收信息符号的先验软信息β_k+K，n(t)作为输入。利用边缘分布σ_k+K，j(t)和先验软信息，ETCMD_k+K以增加的可靠性来计算软信息ω_k+K，j(t)。同时，ETCMD_k+K计算信息符号的更新的软信息α_k+K，n(t)，更新的软信息α_k+K，n(t)通过逆交织器被发送。这些更新的软信息成为先验信息β_k，n(t)以输入至ETCMD_k。

在迭代接收器算法中，通过块来处理软信息，块产生更新的软信息，更新的软信息又被发送至其他块以用于进一步的处理。以此方式，软信息流过以下路径：在一定数目的迭代步骤之后形成循环。已知循环的存在使得迭代算法在收敛于正确的解时不太有效。因此，对块的执行的调度和对软信息的路由的调度需要被小心设计以避免形成短循环。

出于该目的，提出了新的调度以改进收敛。本算法执行第一次数N_IT1的迭代和第二次数N_IT2的迭代，即，总次数为N_IT＝N_IT1+N_IT2。第一次数N_IT1的迭代涉及EMSD、ETCMD、交织器和去交织器。第一次数N_IT1的迭代用于使得EMSD能够实现良好水平的流分离。因此，N_IT1被设置成以下值：在该值处进一步的迭代不会改进流分离。在当k为偶数时的偶次迭代中，或者在当k为奇数时的奇次迭代期间，不执行去交织器，因而相应信息字的更新的软信息没有通过去交织器进行转发。类似地，在当k为偶数时的奇次迭代中，或者当k为奇数时的偶次迭代中，不执行交织器，因而相应信息字的更新的软信息没有通过交织器进行转发。以此方式，不存在由ETCMD_k、Π_k、ETCMD_k+K、形成的短循环，提高了迭代方案的收敛性。

在执行了第一次数N_IT1的迭代之后，接收器20实现了即使第一迭代的次数被设置成大的值也不能被再改进的流之间的分离。由EMSD在第N_IT1次迭代处计算的软信息σ_k，j(t)因此被存储并且用在之后的第二次数N_IT2的迭代中。这些迭代涉及ETCMD、交织器和去交织器而不涉及EMSD。

在第二次数N_IT2的迭代中，ETCMD_k接收由EMSD先前在其最后一次执行期间所计算的软信息σ_k，j(t)作为输入，然后ETCMD_k执行施加TCM的网格编码约束的基于网格的解码算法(例如，Viterbi、BCJR或SISO)并且计算更新的软信息ω_k，j(t)，更新的软信息ω_k，j(t)被丢弃。同时，ETCMD_k计算信息符号的更新的软信息α_k，n(t)，更新的软信息α_k，n(t)通过交织器Π_k被发送。这些软信息成为先验信息β_k+K，n(t)作为对ETCMD_k+K的输入。当执行ETCMD_k+K时，ETCMD_k+K接收由EMSD先前在其最后一次执行期间所计算的边缘分布σ_k+K，j(t)作为输入并且从交织器Π_k接收信息符号的先验软信息β_k+K，n(t)。ETCMD_k+K以增加的可靠性来计算软信息ω_k+K，j(t)。同时，ETCMD_k+K计算信息符号的更新的软信息α_k+K，n(t)，更新的软信息α_k+K，n(t)通过逆交织器被发送，并且该软信息成为先验信息β_k，n(t)作为对ETCMD_k的输入。

在执行了第二次数N_IT2的迭代之后，针对当前接收者关注的所有k，对信息字u_k的估计被传送至接收者。

图9示出了一种实施方式中的用于传输模式B的接收器20。这里，所接收的信号被解多路复用以将包含属于上方K个发送器分支的调制符号的信号r_U与包含属于下方K个发送器分支的调制符号的信号r_V分离。这两个信号r_U和r_V然后被发送至执行信号分离的两个不同的EMSD块。在信号分离之后，ETCMD的组执行单流解码。

否则，应用针对模式A的接收器20所应用的相同原理，这样会产生较少的循环并因此改进了性能。此外，在针对模式B的该情况下，接收器20包括两个阶段：第一阶段由涉及两个EMSD、ETCMD、交织器和去交织器的第一次数N_IT1的迭代构成。在当k为偶数时的偶次迭代期间，或者在当k为奇数时的奇次迭代期间，不执行去交织器，相应软信息不通过去交织器进行转发。类似地，在当k为奇数时的偶次迭代期间，或者在当k为偶数时的奇次迭代期间，不执行交织器，相应软信息不通过交织器进行转发。以此方式，不存在由ETCMD_k、∏_k、ETCMD_k+K和形成的短循环，提高了迭代方案的收敛性。

在模式B接收器中执行了第一次数N_IT1的迭代之后，接收器20实现了利用EMSD通过第二次数的迭代而不能改进的流之间的分离。由EMSD在第一次数N_IT1的迭代处计算的软信息σ_k，j(t)被存储并且用在之后的第二次数N_IT2的迭代中。这些迭代涉及ETCMD、交织器和去交织器但不涉及EMSD。

在本接收器20中执行了第二次数N_IT2的迭代之后，针对当前接收者关注的所有k，对信息字u_k的估计被传送至接收者。

在其中涉及一个基站发送器10和多个UE/接收者的蜂窝下行链路场景中，每个接收者执行本接收器算法以便计算对其关注的信息字的子集的估计。因此，每个接收者选择与其自身相关联的K个数据流的子集并且利用经去交织的更新的软信息来估计与所选择的子集相关联的信息字。因此，特定用户对整个信号进行解码以执行(由EMSD)高效的流分离，这意味着所有的流被解码。之后，用户提取其自身的流并且丢弃其他的流。当不同的流与例如相同的接收器设备中的不同的应用相关联时该方法仍然相同。特定应用提取其流并且丢弃其他流。

图11示出了其中在系统30中发送器10(基站)发送当前信号并且多个接收器20a,20b,20c,…,20n接收信号并且对其进行解码的下行链路场景。

在蜂窝上行链路场景中，多个发送器10(例如，UE)同时将它们的信号发送至基站接收器20，基站接收器20执行本接收器算法以计算对由所述多个发送器10发送的所有信息字的估计。

然而，应当注意，本发明不限于蜂窝系统或上行链路/下行链路场景。本发明的实施方式可以实现在任何适当的无线通信系统例如3GPP系统中或者根据其他标准来实现。

执行了针对本发明的性能测试。假定在AWGN信道上传输。除非另有指定，否则编码器输入位的数目为b＝1，并且TCM星座为QPSK。此外，当叠加信号的数目为3或比3小时，TCM网格编码器为具有生成器系数(7,5)₈的率b/e＝1/2递归系统常规编码器，并且当叠加信号的数目大于3时，TCM网格编码器为具有生成器系数(3,2)₈的率b/e＝1/2递归系统常规编码器。

当增大块长度时，常规方案的SE降低，而本发明的SE进一步提高。特别地，对于L＝6144个信息位(Rel.8-12，长期演进LTE中指定的最大块长度)，常规方案需要大约2dB的较高的E_b/N₀以实现与本发明相同的聚合SE。

观察到，对于给定数目个流K，模式B实现了较低的ASE，因为模式B使用了两倍的RE。然而，模式B的聚合SE较接近AWGN信道容量，即需要较低的SNR。这里，实现了ASE＝4位/s/Hz的本发明方案使用了通过以下矩阵指定的具有b＝2个输入位的网格编码器：

表3示出了根据使用公式(1)的仿真的结果所计算的单流SNR损耗。观察到，本发明展现了比常规方案高的单流SNR损耗。然而，在低的SNR处，本发明的单流频谱效率比常规方案的单流频谱效率高(参见图10)。提高了本发明所产生的聚合SE。

表1：根据公式(1)所计算的TTCMA和ETCMA的单流SNR损耗Δ_SNR(K,0.9)

图10示出了当长的块被发送时的本发明的聚合SE和常规方案的聚合SE。这里，实线对应于本发明，虚线对应于常规方案。观察到，具有较大块长度的本发明产生提高的聚合SE。

本发明的实施方式可以至少用在使用OFDM传输和MIMO传输的任何无线通信系统中，既用在无线网络的上行链路中又用在下行链路中。

此外，根据本发明的任何方法可以实现为具有代码装置的计算机程序，该代码装置当由处理装置执行时使处理装置执行所述方法的步骤。计算机程序被包括在计算机程序产品的计算机可读介质中。计算机可读介质可以包括基本上任何存储器，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪速存储器、EEPROM(电可擦除PROM)或硬盘驱动器。

此外，技术人员认识到，本发明设备即发送器设备10和接收器设备20包括用于执行本发明方案的例如功能、装置、单元、元件等形式的必要通信能力。其他这样的装置、单元、元件和功能的示例为适当地布置在一起以执行本发明方案的处理器、存储器、缓冲器、控制逻辑、编码器、解码器、率匹配器、去率匹配器、映射单元、多路复用器、决策单元、选择单元、开关、交织器、去交织器、调制器、解调器、输入、输出、天线、放大器、接收器单元、发送器单元、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器、供电单元、功率馈送器、通信接口、通信协议等。

特别地，本发明设备的处理器可以包括例如以下设备中的一个或更多个实例：中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)；处理单元；处理电路；处理器；专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)；微处理器；或者可以解释和执行指令的其他处理逻辑。表述“处理器”因此可以表示包括例如以上所提及的处理电路中的任一处理电路、一些处理电路或所有处理电路的多个处理电路的处理电路系统。处理电路系统还可以执行用于输入、输出和处理数据的数据处理功能，包括数据缓冲和设备控制功能，例如呼叫处理控制、用户接口控制等。

最后，应当理解，本发明不限于上述实施方式，而是还涉及并且包括在所附独立权利要求的范围内的所有实施方式。