用于无线通信系统的收发端的装置和方法、软信息估计器与流程

本发明的实施例总体上涉及无线通信领域，具体地涉及混合多址接入技术，更具体地涉及一种用于无线通信系统的发送端和接收端的装置和方法以及一种软信息估计器。

背景技术：

混合多址接入(hma,hybridmultipleaccess)技术是一种极具应用前景的技术，相比于其它单一的多址接入技术如频分多址(fdma,frequencydivisionmultipleaccess)、正交频分多址(ofdma，orthogonalfrequencydivisionmultipleaccess)、码分多址(cdma,codedivisionmultipleaccess)以及交织多址(idma，interleavedivisionmultipleaccess)等，hma技术使用分层结构，结合了各层所使用技术的优点，具有高服务质量和高抗干扰能力等优势，有望应用于下一代无线通信系统中。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于无线通信系统的发送端的装置，包括：交织多址单元，被配置为将要发送的信息进行交织处理；以及滤波器组多载波单元，被配置为使用预先选择的特定子载波并行传输交织后的信息。

根据本申请的另一个方面，提供了一种用于无线通信系统的接收端的装置，包括：软信息估计器，被配置为根据针对每一个用户的每一组码片的实部和虚部的先验统计信息和接收数据来分别计算码片的实部和虚部的外附软信息，其中，先验统计信息是基于码片的先验软信息获得的，先验软信息的初始值为0；更新单元，被配置为基于外附软信息来更新对应于用户的码片的先验软信息，基于更新的先验软信息计算对应于所述用户的码片的先验统计信息，并将其提供给软信息估计器以更新先验统计信息；迭代控制单元，被配置为控制软信息估计器和更新单元进行迭代操作，直到满足预定条件为止；以及判决单元，被配置为在满足预定条件的情况下基于码片的外附软信息进行硬判决。

根据本申请的另一个方面，提供了一种软信息估计器，被配置为：根据针对每一个用户的每一组码片的实部和虚部的先验统计信息和接收数据来分别计算码片的实部和虚部的外附软信息，其中，先验统计信息是基于码片的先验软信息获得的，先验软信息的初始值为0。

根据本申请的另一个方面，提供了一种用于无线通信系统的发送端的方法，包括：将要发送的信息进行交织处理；以及使用预先选择的特定子载波并行传输交织后的信息。

根据本申请的另一个方面，提供了一种用于无线通信系统的接收端的方法，包括：根据针对每一个用户的每一组码片的实部和虚部的先验统计信息和接收数据来分别计算码片的实部和虚部的外附软信息，其中，先验统计信息是基于码片的先验软信息获得的，先验软信息的初始值为0；基于外附软信息来更新对应于用户的码片的先验软信息，基于更新的先验软信息来更新对应于用户的码片的先验统计信息；对上述处理进行迭代操作，直到满足预定条件为止；以及在满足预定条件的情况下基于码片的外附软信息进行硬判决。

根据本申请的实施例的用于无线通信系统的发送端和接收端的装置和方法通过将滤波器组多载波技术与交织多址技术相结合，实现了一种新的混合多址接入技术，能够有效地扩大系统容量并且提高系统性能。另一方面，根据本申请的实施例的软信息估计器能够应用于各种调制格式的信号的软信息估计。

依据本发明的其它方面，还提供了用于无线通信系统的发送端和接收端的方法以及用于软信息估计的方法的计算机程序代码和计算机程序产品以及其上记录有该用于实现这些方法的计算机程序代码的计算机可读存储介质。

通过以下结合附图对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的上述以及其他优点将更加明显。

附图说明

为了进一步阐述本发明的以上和其它优点和特征，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。具有相同的功能和结构的元件用相同的参考标号表示。应当理解，这些附图仅描述本发明的典型示例，而不应看作是对本发明的范围的限定。在附图中：

图1是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的发送端的装置的结构框图；

图2是示出了图1的滤波器组多载波单元的示意性结构框图；

图3示出了发送端分别对k个用户进行交织多址处理和滤波器组多载波处理的示意图；

图4示出了发送端分别对k个用户进行交织多址处理和滤波器组多载波处理的另一个示意图；

图5是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的发送端的装置的另一个结构框图；

图6是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的发送端的装置的另一个结构框图；

图7是示出了根据本申请的实施例的无线通信系统中基站与用户设备之间的信息流程的示例的图；

图8是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的接收端的装置的结构框图；

图9是示出了图8的更新单元的示意性结构框图；

图10示出了接收端所进行的接收处理的示意图；

图11是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的接收端的装置的另一个结构框图；

图12示出了接收端所进行的接收处理的另一个示意图；

图13示出了根据现有技术的ofdm-idma(orthogonalfrequencydivisionmultiple-interleavedivisionmultipleaccess)通信系统的结构框图；

图14示出了滤波器组的滤波器的频谱响应的示例的图；

图15示出了在子载波数目为3的情况下三种通信系统的误比特率(ber,biterrorrate)随信噪比变化的曲线图；

图16示出了在子载波数目为5的情况下三种通信系统的误比特率ber随信噪比变化的曲线图；

图17示出了在子载波数目为7的情况下三种通信系统的误比特率ber随信噪比变化的曲线图；

图18示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的发送端的方法的流程图；

图19示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的接收端的方法的流程图；以及

图20是其中可以实现根据本发明的实施例的方法和/或装置和/或系统的通用个人计算机的示例性结构的框图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

<第一实施例>

交织多址(idma)作为一种完全的非正交多址技术，使用独立的交织器来区分用户，对扩频码的要求降低，可以通过编码方式实现扩频，具有最大化的编码增益，因此可以通过改进信道编码来提高频谱效率。另外，由于将扩频与信道编码结合，扩频码所使用的带宽用于信道编码，可进一步降低码率，最大化编码增益，从而有效的扩大系统容量。但是idma接收端对于多径信道的干扰采用迭代的干扰消除方式，复杂度较高。因此可以采用idma与具有良好的对抗多径的性能且复杂度较低的多载波技术相结合。

在本实施例中，使用了滤波器组多载波(fbmc，filterbankmulti-carrier)技术。图1示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的发送端的装置100的结构框图，包括：交织多址单元101，被配置为将要发送的信息进行交织处理；以及滤波器组多载波单元102，被配置为使用预先选择的特定子载波并行传输交织后的信息。

其中，交织多址单元101可以使用现有的任何交织器实现。针对每一个用户使用不同的交织器，该交织器是系统区分用户的唯一标识。接下来，滤波器组多载波单元102对每一个用户交织后的数据进行滤波操作。例如，滤波器组多载波单元102中使用的滤波器组中的每一个滤波器对应于一个子载波，滤波器组多载波单元102通过选择相应的滤波器来使用相应的子载波进行数据发送。每个子载波上可以发送相同的数据，也可以发送不同的数据，或者两者皆有。在装置100中，不同的用户可以使用相同的子载波进行数据发送，即，可以将一个子载波同时分配给多个用户使用，从而提高了系统容量。

由于fbmc具有良好的抗载波频偏的性能，对发送数据同步要求低，并且容易实现简单的载波聚合，因此，通过将其与idma相结合获得的混合多址接入系统可以更好地对抗外界频偏干扰，实现更好的系统性能。

在一个示例中，如图2所示，滤波器组多载波单元102可以包括：上采样模块1021，被配置为对交织后的信息进行上采样；滤波器组1022，包括多个滤波器且每一个滤波器对应于一个子载波，上采样后的用户信息输入所述预先选择的特定子载波对应的一个或更多个滤波器；以及合并模块1023，被配置为合并所述一个或更多个滤波器的输出以用于发送。

为了便于描述，图3示出了发送端分别对k个用户进行交织多址处理和滤波器组多载波处理的示意图。如图3所示，用户k的发送信息比特向量bk(经过编码的或未经编码的均可)被输入扩展器进行扩展，以得到扩展后的码片(chip)向量ck，扩展序列例如为{+1，-1}交替序列。然后，ck通过交织器πk进行交织，得到交织后的码片向量其中，如前所述，k个用户中的每一个用户的交织器必须不同，以便系统区分用户。接下来，在对进行符号映射后，得到数据流xk(m),k＝1,2,...,k，这里的符号映射可以为bpsk、qpsk、qam等等。针对每一个数据流，上采样模块1021进行采样因子为p的上采样，然后，数据流进入预先选择的一个或更多个滤波器进行同步滤波，合并模块1023对一个或更多个滤波器的输出进行合并以得到每一个用户的输出数据。最终，k个用户的输出数据进入多址接入信道(mac，multipleaccesschannel)传输以到达接收端(图3中未示出)。

此外，如图2中的虚线框所示，滤波器组多载波单元102还可以包括：循环前缀模块1024，被配置为在对交织后的信息进行上采样之前在其中插入循环前缀。例如，循环前缀的插入有利于提高通信质量，从而可以应用于信道质量较差的情形。类似于图3，图4示出了在插入循环前缀的情况下，发送端的处理的示意图。可以看出，插入循环前缀位于进行映射和进行上采样的处理之间。

在一个示例中，发送端为用户设备，如图5所示，装置100还可以包括收发单元201，被配置为从基站接收有关是否采用循环前缀以及/或者要选择的子载波的数目n的信息。在该示例中，基站例如根据信道质量、服务质量需求、活跃用户数量(即，处于连接状态的用户设备的数量)等因素来确定是否采用循环前缀和用户设备将要使用的子载波的数目n。例如，当信道质量较差或者服务质量需求较高时，可以采用循环前缀，而当服务质量需求高、活跃用户数量少时，可以设置较大的数目n。

如图5中的虚线框所示，装置100还可以包括：选择单元202，被配置为随机选择n个子载波作为特定子载波。可以采用各种适当的随机选择算法。

此外，收发单元201还可以被配置为从基站接收数据长度以及滤波器组的相关信息，以使得用户设备基于这些相关信息来进行数据分组和滤波器生成。例如，在基站收到来自用户设备的数据传输请求之后，生成关于数据以及子载波的参数设置包括比如数据长度以及滤波器组的参数等，并将其在数据传输响应中发送给用户设备。通过这些参数传递，可以确保发送端和接收端对于数据分组和滤波器参数的理解相同。

在另一个示例中，发送端为基站，如图6所示，装置100还可以包括：确定单元301，被配置为根据信道估计的结果来确定是否采用循环前缀以及用户设备要使用的子载波的数目。其中，基站可以使用从用户设备接收到的训练序列进行信道估计。

如图6中的虚线框所示，装置100还可以包括：收发单元302，被配置为从用户设备接收训练序列和服务质量需求，以使得基站根据训练序列和服务质量需求进行信道估计，以及向用户设备发送是否采用循环前缀以及/或者用户设备要使用的子载波的数目。

此外，收发单元302还可以被配置为在接收到用户设备的数据传输请求后向用户设备发送数据长度以及滤波器组的相关信息。如前所述，用户设备可以根据这些信息来对要发送的数据进行封装以及生成滤波器组中的各个滤波器。在一个示例中，滤波器组的相关信息包括以下中的至少一个：子载波数目、滤波器长度、中心频率、带宽。应该理解，这些参数仅是示例，而并不限于此。

包括上述装置100的用户设备(ue)和基站(bs)构成基于滤波器组多载波-交织多址(fbmc-idma)技术的无线通信系统，为了便于理解，图7示出了该无线通信系统中基站与用户设备之间的信息流程的示例的图，在该示例中，以时分双工上行数据传输系统为例进行描述。

如图7所示，ue首先向bs发送数据传输请求，bs接收到该数据传输请求后，探测周围环境是否适合通信，如果适合通信，则响应于该数据传输请求生成数据长度以及子载波参数设置，并在数据传输响应中将这些设置发送给ue。ue根据所接收到的数据长度和子载波参数设置来进行数据分组和滤波器生成处理，其中数据分组的方式和滤波器的参数是ue和bs双方均认同的。

随后，ue向bs发送服务质量(qos，qualityofservice)需求和训练序列。bs基于接收到的训练序列进行信道估计，并且根据信道估计的结果来确定信道状态，从而决定使用带循环前缀(cp)的idma-fbmc还是不带循环前缀(ncp)的idma-fbmc。例如，如果信道状态较好，则可以使用ncpidma-fbmc，否则使用cpidma-fbmc。bs还可以确定最短cp长度nc＝(nf+l-1)/p，其中nf为滤波器长度，l为信道长度，p为上采样率。随后，根据信道估计得到的信道状态信息、活跃用户数量以及qos需求等，bs决定分配给ue的子载波的数目。

接下来，bs向ue发送关于是否采用cp的决策和子载波数目的信息以及数据传输指令。在接收到数据传输指令后，ue按照所接收到的子载波数目来随机选择子载波，即选择滤波器组中对应的滤波器以并行发送上行链路数据。bs使用相应的接收方法来接收这些数据，并且如果必要还可进行下行链路数据传输。

在上述信令交互过程中，大部分信令数据只涉及很少的数据量，可以通过控制信道来传输，只有训练序列和数据块的数据量较大，通过数据信道传输。

在本实施例中，通过将fbmc与idma相结合获得的混合多址接入系统不仅可以更好地对抗外界频偏干扰，实现更好的系统性能，而且可以仅使用滤波器组中的部分滤波器以及将同一个子载波同时分配给不同的用户设备，提高了系统容量和配置灵活性。

<第二实施例>

图8示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的接收端的装置200的结构框图，装置200包括：软信息估计器201，被配置为根据针对每一个用户的每一组码片的实部和虚部的先验统计信息和接收数据来分别计算所述码片的实部和虚部的外附软信息，其中，先验统计信息是基于码片的先验软信息获得的，先验软信息的初始值为0；更新单元202，被配置为基于外附软信息来更新对应于用户的码片的先验软信息，基于更新的先验软信息计算对应于用户的码片的先验统计信息，并将其提供给软信息估计器201以更新上述先验统计信息；迭代控制单元203，被配置为控制软信息估计器201和更新单元202进行迭代操作，直到满足预定条件为止；以及判决单元204，被配置为在满足预定条件的情况下基于码片的外附软信息进行硬判决。

本实施例的接收端例如可以用于接收采用根据第一实施例的装置100的发送端所发送的数据。在装置200中，接收到的信号进入软信息估计器201，该软信息估计器201通过码片级干扰消除来将由多个用户数据合成的接收数据分成相应于各个用户的数据流。此外，装置200分别对接收信号的实部和虚部进行处理。

下面将以接收信号为图3所示的发送端发出的信号经过mac传输后的信号为示例描述装置200的具体结构。但是，应该理解，装置200能够接收的信号并不限于此，这里仅是为了描述的方便。

示例性地，如图9所示，更新单元202可以包括：下采样模块2021，被配置对外附软信息进行下采样以获得用户的相应的数据流的第二外附软信息；更新模块2022，被配置为使用第二外附软信息来更新用户的数据流的先验软信息，基于更新的先验软信息计算用户的数据流的先验统计信息；以及上采样模块2023，被配置对更新的先验统计信息进行上采样以获得码片的先验统计信息。其中，这里使用“第二外附软信息”仅是为了与码片的外附软信息进行区别，而并不具有顺序的含义。由于在发送端进行了上采样，因此接收端需要进行相应的下采样以获得相应的数据流的相关参数或信息。

在一个示例中，采用不基于循环前缀的滤波器组多载波交织多址(ncpfbmc-idma)通信技术，其中，发送端包括根据第一实施例所述的装置100，接收端包括根据本实施例所述的装置200，发送端和接收端之间是多址接入信道。如前所述，装置200使用逐码片检测方法(chip-by-chipdetectionalgorithm)。

图10示出了该示例的接收处理的示意图。下面将参照图10对装置200中的各个单元进行详细描述。如图10所示，软信息估计器201基于接收数据和每一个用户的每一组码片的先验统计信息来分别计算码片的实部和虚部的外附软信息。注意，由于对实部和虚部的处理是相同的，因此在以下描述中，并不特别指出是实部还是虚部，这些描述对二者均是适用的。这样，软信息估计器201可以适用于各种调制格式的信号，包括但不限于bpsk、qpsk、qam等。其中，外附软信息代表了接收信号取某一发送值的概率。

接下来，更新单元202基于计算的外附软信息来更新先验统计信息，并将更新后的先验统计信息提供给软信息估计器，从而执行迭代操作，直到满足预定条件为止。该预定条件例如可以为达到预定迭代次数。在图10中，用方框标出了更新单元202所进行的处理部分。最终，在满足预定条件时，判决单元204根据码片的外附软信息进行硬判决，例如，对此时的解码器的输出进行硬判决，从而获得估计的序列

例如，在经过mac信道的传输之后，接收信号r可以表示为：

其中，

r＝[r(1),r(2),...,r(n)]^t(2)

ξ＝[ξ(1),ξ(2),...,ξ(n)]^t(4)

其中，n是码片的长度，为一自然数。r(j)是接收到的每个符号数据，是{xk(m)}上采样后的数据，ξ(j)是加性高斯白噪声(awgn，additivewhitegaussiannoise)，heq,k(l)是用户k选择的所有子载波和用户k的多址接入信道(mac)合成的等效信道(equivalentchannel)，hk是由heq,k(l)作为第一列所构成的n×n的托普利兹矩阵(toeplitzmatrix)。

公式(1)可以写为：

其中，ξk是对应于用户k的干扰(包含噪声，以下称为干扰噪声和)。根据中心极限定理，ξk可以近似为一个高斯变量，且该高斯变量的概率密度函数(pdf,probabilitydensityfunction)由其均值和方差决定。

在该示例中，先验统计信息为均值和方差，软信息估计器201如下计算码片的外附软信息：基于码片的均值和方差计算干扰噪声和的均值和协方差矩阵从而获得码片的外附软信息。

在一个示例中，软信息估计器201可以根据如下公式来计算上述外附软信息：

其中，表示所获得的外附软信息，并且其中，

cov(r)表示接收数据的协方差矩阵，上标h表示共轭转置运算，cov(ξk)为用户k的干扰噪声和的协方差矩阵，上标-1表示矩阵逆运算。为向量的均值，表示码片的均值构成的码片均值向量，为向量的协方差矩阵，表示由码片的方差作为对角线元素构成的码片协方差矩阵，可以分别用下式(11)和(12)计算。

其中，和分别为码片的均值和方差，可以由上采样模块2023对数据流xk(m)的均值和方差进行上采样获得，如下所示：

其中，↑p代表上采样因子为p的上采样。例如，数据流的均值和方差可以由更新模块2022根据如下公式来计算得到：

其中，

e(re(xk(m)))＝tanh(edec(re(xk(m)))/2)

e(im(xk(m)))＝tanh(edec(im(xk(m)))/2)

其中，

var(re(xk(m)))＝1-(e(re(xk(m))))²

var(im(xk(m)))＝1-(e(im(xk(m))))²

其中，xk(m)代表第k个用户的数据流，e()表示均值，var()表示方差，re表示实部，im表示虚部，edec(re(xk(m)))表示数据流的实部的先验软信息，edec(im(xk(m)))表示数据流的虚部的先验软信息，即数据流的均值和方差是根据数据流的先验软信息获得的。在初次进行迭代时，这些先验软信息设置为0。

在软信息估计器201如上计算出码片的外附软信息之后，下采样模块2021对该外附软信息进行下采样以获得相应的数据流的第二外附软信息eese(xk(m))，更新模块2022可以被配置为如下更新用户的数据流的先验软信息：使用第二外附软信息进行相应于用户的解映射、解交织、解码以获得第三外附软信息，使用该第三外附软信息进行相应的交织、映射以获得更新的先验软信息edec(xk(m))。接着，更新模块2022使用式(15)和(16)来计算数据流的更新的先验统计信息，上采样模块2023使用式(13)和(14)来获得码片的更新的先验统计信息。随后，软信息估计器201使用式(8)至(12)来计算更新的外附软信息，从而使得能够进行新一轮的迭代计算。

此外，虽然在上述示例中下采样是在计算出码片的外附软信息之后对该外附软信息进行的，但是也可以对干扰噪声和的均值e(ξk)和协方差矩阵cov(ξk)进行下采样，从而根据式(8)直接计算出数据流的第二外附软信息eese(xk(m))。应该理解，这两种方式所获得的计算结果是相同的，只是计算量略有不同。

迭代控制单元203控制软信息估计器201和更新单元202重复以上计算，直到满足预定条件为止，该预定条件例如可以为达到预定迭代次数。在满足预定条件时，判决单元204基于此时的码片的外附软信息进行硬判决，例如，在图10中，判决单元204可以对解码器的输出进行硬判决。

在另一个示例中，采用基于循环前缀的滤波器组多载波交织多址(cpfbmc-idma)通信技术，其中，发送端包括根据第一实施例所述的装置100，接收端包括根据本实施例所述的装置200，发送端和接收端之间是多址接入信道。如前所述，装置200仍使用逐码片检测方法(chip-by-chipdetectionalgorithm)。

如图11所示，在该示例中，除了图8所示的各个单元之外，装置200还包括：循环前缀去除单元205，被配置为去除接收数据中的循环前缀；傅里叶变换单元206，被配置为对去除了循环前缀的接收数据进行快速傅里叶变换，并将变换后的接收数据提供给软信息估计器201；其中，傅里叶变换单元206还被配置为获取更新单元202计算的码片的先验统计信息，对该先验统计信息进行快速傅里叶变换以获得码片的频域的先验统计信息，并将该频域的先验统计信息提供给软信息估计器201，其中，软信息估计器201基于码片的频域的先验统计信息和变换后的接收数据计算更新的频域的统计信息，软信息估计器201还包括逆快速傅里叶变换模块，被配置为对更新的频域的统计信息进行逆傅里叶变换以获得时域的统计信息，软信息估计器201基于该时域的统计信息来计算外附软信息。

图12示出了该示例的接收处理的示意图。与前一示例不同的是，由于循环前缀的添加，为了降低接收端计算复杂度，添加了傅里叶变换和逆变换的处理，软信息估计器的处理在频域进行。

例如，发送信号在经过mac信道的传输之后，接收信号r仍可以表示为：

其中，r＝[r(1),r(2),...,r(n)]^t(18)

ξ＝[ξ(1),ξ(2),...,ξ(n)]^t(20)

其中，类似地，r(j)是接收到的每个符号数据；是xk(m)经过上采样之后的数据，而xk(m)是发送端添加cp之前的数据；ξ(j)是加性高斯白噪声(awgn)；heq,k(l)是用户k和用户的多址接入信道(mac)合成的等效信道，hk是由heq,k(l)作为第一列所构成的n×n的循环矩阵，可以看出，该hk与在ncpfbmc-idma的情形中的hk不同。

对公式(17)进行快速傅里叶变换(fft)，获得如下式(22)。

其中r、xk和z分别表示r,和ξ经过fft操作之后的频域信号，λk＝diag{λk(1),λk(2),...,λk(n)}，λk为以{λk(1),λk(2),...,λk(n)}为矩阵的对角线上的元素的对角矩阵，而{λk(1),λk(2),...,λk(n)}是heq,k(l)经过n点fft之后对应的值。

对于公式(22)的每一行，有下式(23)。

其中，r(n)、λk(n)、xk(n)和z(n)分别是r,λk,xk,和z的第n个元素。

公式(23)还可以写成：

r(n)＝λk(n)xk(n)+ηk(n),(24)

其中，ηk(n)是对应于用户k的干扰噪声和。根据中心极限定理，ηk(n)可以近似为一个高斯变量，且该高斯变量的概率密度函数(pdf)由其均值和方差决定。

在该示例中，先验统计信息为均值，软信息估计器201如下计算外附软信息：基于码片的频域的均值计算干扰噪声和的均值从而获得码片的更新的频域的均值；由逆快速傅里叶变换模块对该更新的频域的均值进行逆傅里叶变换以获得码片的时域的均值；以及利用码片的时域的均值来计算外附软信息。

例如，软信息估计器201可以根据如下公式来计算外附软信息：

其中，eese(xk(m))为所获得的外附软信息，e(xk(m))为根据接受数据和码片的先验统计信息计算的数据流的更新的统计信息，并且其更新过程实质上是在频域进行的，如下。

e(xk(m))＝(ifft(e(xk(n))))↓p(27)

↓p表示下采样因子为p的下采样。其中，

其中，r(n)代表变换后的接收数据，

e(xk(n))为码片的频域的均值，其中，k'仅是为了与k进行区分。可以由对上采样模块2023对数据流的时域的均值进行上采样并且由傅里叶变换单元206进行fft运算获得，对于第k个用户而言，如下式所示。

e(xk(n))＝fft((e(xk(m)))↑p)(30)

例如，数据流的时域的均值可以由更新模块2022根据如下公式来计算得到：

其中，e(re(xk(m)))＝tanh(edec(re(xk(m)))/2)

e(im(xk(m)))＝tanh(edec(im(xk(m)))/2)，xk(m)代表第k个用户的数据流，e()表示均值，re表示实部，im表示虚部，edec(re(xk(m)))表示所述数据流的实部的先验软信息，edec(im(xk(m)))表示所述数据流的虚部的先验软信息。类似地，在首次迭代中，先验软信息的初始值设置为0。

以上在式(26)中直接计算了数据流的外附软信息，这是因为在式(27)中计算更新的统计信息时进行了下采样，但是，也可以严格如图12中的结构所示，在式(27)中不进行下采样，而是在转换为外附软信息后再进行下采样。此时，如下式(32)和(33)所示。

应该理解，这两种方式所获得的结果是相同的，区别仅在于计算量有所不同。

在软信息估计器201和下采样模块2021如上获得数据流的第二外附软信息eese(xk(m))(这里使用“第二”仅是为了与码片的外附软信息进行区别并与前一示例保持一致)，更新模块2022可以被配置为如下更新用户的数据流的先验软信息：使用第二外附软信息进行相应于用户的解映射、解交织、解码以获得第三外附软信息，使用该第三外附软信息进行相应的交织、映射以获得更新的先验软信息edec(xk(m))。接着，更新模块2022使用式(31)来计算数据流的更新的先验统计信息，上采样模块2023和傅里叶变换单元206使用式(30)来获得码片的频域的更新的先验统计信息。随后，软信息估计器201和下采样模块2021使用式(26)至(29)来计算数据流的时域的更新的外附软信息，从而使得能够进行新一轮的迭代计算。

迭代控制单元203控制软信息估计器201、傅里叶变换单元206、更新单元202重复以上计算，直到满足预定条件为止，该预定条件例如可以为达到预定迭代次数。在满足预定条件时，判决单元204基于此时的码片的外附软信息进行硬判决，例如，在图12中，判决单元204可以对解码器的输出进行硬判决。

此外，应该注意，这里所述的傅里叶变换单元206起到两个作用，在进入迭代操作之前对接收数据进行fft以及在迭代操作中对先验统计信息进行fft，实际中，可以分别设置fft模块，也可以共用一个fft模块。参照图12，可以理解，对先验统计信息进行fft的傅里叶变换单元206在功能上可以为软信息估计器201的一部分。

根据本实施例的装置200通过采用逐码片检测方法，分别对接收数据的实部和虚部进行软信息估计，能够实现对各种调制格式的fbmc-idma信号的接收，更好地对抗外界频谱干扰。

为了更好地理解本申请的fbmc-idma通信系统的优点，以下通过仿真给出了ncpfbmc-idma通信系统和cpfbmc-idma通信系统与现有的ofdm-idma通信系统的性能比较。其中，ncpfbmc-idma通信系统由图3的发送端和图10的接收端以及连接发送端和接收端的mac组成，cpfbmc-idma通信系统由图4的发送端和图12的接收端以及连接发送端和接收端的mac组成，二者的系统信令流程如图7所示，ofdm-idma通信系统的框图参见图13，其中各个模块均可以使用已有技术实现，简述如下。

在发送端(tx)，用户k的发送信息比特向量bk(经过编码的或未经编码的均可)被输入扩展器进行扩展，以得到扩展后的码片向量ck，扩展序列例如为{+1，-1}交替序列。然后，ck通过交织器πk进行交织，得到交织后的码片向量这里，k个用户中的每一个用户的交织器也必须不同，以便系统区分用户。接下来，在对进行符号映射后，得到数据流xk(m),k＝1,2,...,k。随后，对该数据流进行串并(serial/parallel,s/p)转换以进行逆离散傅里叶变换(idft)，并对变换后的数据进行并串(parallel/serial,p/s)转换，然后加上循环前缀(cp)以得到发送数据。发送数据经过mac传输后到达接收端。在接收端处，首先进行cp去除，然后进行s/p转换和dft，最后利用基本信号估计器估计外附软信息，并基于该外附软信息进行解码。

系统相关参数如下：活跃用户数k＝4，子载波数目m＝8，各用户采用随机交织器，星座图为qpsk调制，信道为16抽头rayleigh衰落信道，每个用户选择d个子载波，接收机迭代次数为12，cp长度为fbmc-idma的滤波器组的滤波器采用非完全重构设计，如图14所示。其中，滤波器长度为nf＝64,滤波器组的上采样率为p＝8，fbmc-idma扩展长度s＝4，ofdm-idma扩展长度s＝32。

图15-17分别给出了每个用户选择的子载波数目d为3、5和7的情况下，三个系统的相应的误比特率ber随信噪比变化的曲线的比较。可以看出，在三种情况中，在相同的信噪比下，cpfbmc-idma性能最佳，ncpfbmc-idma的性能次之，ofdm-idma的性能最差。并且当信噪比越高时，fbmc-idma的系统性能的改善越显著，从而验证了根据本申请的fbmc-idma通信系统对系统性能的提升。

<第三实施例>

本实施例提供了一种软信息估计器，被配置为：根据针对每一个用户的每一组码片的实部和虚部的先验统计信息和接收数据来分别计算码片的实部和虚部的外附软信息，其中，先验统计信息是基于码片的先验软信息获得的，先验软信息的初始值为0。

该软信息估计器以码片为单位进行处理，并且分别针对接收数据的实部和虚部进行估计，可以应用于各种调制格式比如bpsk、qpsk、qam等。其中，软信息代表接收数据取不同发送值的概率。

软信息估计器例如可以用于以上在第一实施例和第二实施例所述的fbmc-idma通信系统中。在ncp-fbmc-idma通信系统和cp-fbmc-idma通信系统中，软信息估计器的操作有所不同，关于其具体描述，可参见第二实施例所述，在此不再重复。

<第四实施例>

在上文的实施方式中描述用于无线通信的发送端和接收端的装置以及软信息估计器的过程中，显然还公开了一些处理或方法。下文中，在不重复上文中已经讨论的一些细节的情况下给出这些方法的概要，但是应当注意，虽然这些方法在对装置的描述的过程中公开，但是这些方法不一定采用所描述的那些部件或不一定由那些部件执行。例如，上述装置的实施方式可以部分地或完全地使用硬件和/或固件来实现，而下面讨论的相应方法可以完全由计算机可执行的程序来实现，尽管这些方法也可以采用用于上述装置的硬件和/或固件。

图18示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的发送端的方法的流程图，该方法包括：将要发送的信息进行交织处理(s11)；以及使用预先选择的特定子载波并行传输交织后的信息(s12)。

在一个示例中，上述步骤s12还可以包括对交织后的信息进行上采样并使得上采样后的信息经过子载波对应的滤波器，以及合并滤波器的输出以用于发送。其中，在对交织后的信息进行上采样之前还可以在其中插入循环前缀。

上述方法可以由用户设备执行，在这种情况下，上述方法还可以包括从基站接收有关是否采用循环前缀以及/或者要选择的子载波的数目n的信息。相应地，上述方法还可以包括随机选择n个子载波作为特定子载波的步骤。此外，还可以从基站接收数据长度以及滤波器组的相关信息，以使得用户设备基于这些相关信息来进行数据分组和滤波器生成。

另一方面，上述方法可以由基站执行，在这种情况下，上述方法还可以包括根据信道估计的结果来确定是否采用循环前缀以及要使用的子载波的数目的步骤。

此外，基站还可以从用户设备接收训练序列和服务质量需求，以使得基站根据训练序列和服务质量需求进行信道估计，以及将是否采用循环前缀以及/或者要使用的子载波的数目的信息发送给用户设备。上述方法还可以包括在接收到用户设备的数据传输请求后向用户设备发送数据长度以及滤波器组的相关信息。滤波器组的相关信息例如包括以下中的至少一个：子载波数目、滤波器长度、中心频率、带宽。

图19示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信系统的接收端的方法的流程图，该方法包括：根据针对每一个用户的每一组码片的实部和虚部的先验统计信息和接收数据来分别计算码片的实部和虚部的外附软信息(s21)，其中，先验统计信息是基于码片的先验软信息获得的，先验软信息的初始值为0；基于外附软信息来更新对应于用户的码片的先验软信息，基于所述更新的先验软信息来更新对应于用户的码片的先验统计信息(s22)；对上述处理s21和s22进行迭代操作，直到满足预定条件为止(s23)；以及在满足预定条件的情况下基于码片的外附软信息进行硬判决(s24)。

其中，预定条件例如为达到预定迭代次数。

由于在发送端存在上采样的步骤，因此步骤s22可以包括如下处理：对外附软信息进行下采样以获得用户的相应的数据流的第二外附软信息；使用第二外附软信息来更新用户的数据流的先验软信息，基于更新的先验软信息计算用户的数据流的先验统计信息；以及对更新的先验统计信息进行上采样以获得码片的先验统计信息。

其中，例如可以如下更新用户的数据流的先验软信息：使用第二外附软信息进行相应于用户的解映射、解交织、解码以获得第三外附软信息，使用该第三外附软信息进行相应的交织、映射以获得更新的先验软信息。

在一个示例中，例如在ncpfbmc-idma通信系统中，先验统计信息为均值和方差，在步骤s21中如下计算码片的外附软信息：基于码片的均值和方差计算干扰噪声和的均值和协方差均值，从而获得码片的外附软信息。其中，具体的公式表达已在第二实施例中详细给出，在此不再重复。

在另一个示例中，当发送数据被插入了循环前缀时，比如在cpfbmc-idma通信系统，虽然图19中未示出，但是上述方法在步骤s21之前还可以包括如下步骤：去除接收数据中的循环前缀；以及对去除了循环前缀的接收数据进行fft，并将变换后的接收数据提供给步骤s21。因此，在该示例中，在步骤s21中，外附软信息的计算是在频域进行的，具体地，基于码片的频域的先验统计信息和变换后的接收数据计算更新的频域的统计信息，然后对该更新的频域的统计信息进行逆快速傅里叶变换(ifft)以获得时域的统计信息，基于该时域的统计信息计算外附软信息。其中，码片的频域的先验统计信息通过对相应的数据流的时域的上采样后的先验统计信息进行fft获得。

在该示例中，先验统计信息为均值，可以如下计算外附软信息：基于码片的频域的均值计算干扰噪声和的均值从而获得码片的更新的频域的均值，对该更新的频域的均值进行ifft以获得时域的均值，以及利用码片的时域的均值来计算外附软信息。其中，具体的公式表达已在第二实施例中详细给出，在此不再重复。

在参照图18和图19的描述中，实际还提供了一种软信息估计方法，包括：根据针对每一个用户的每一组码片的实部和虚部的先验统计信息和接收数据来分别计算码片的实部和虚部的外附软信息，其中，先验统计信息是基于码片的先验软信息获得的，先验软信息的初始值为0。

注意，上述各个方法可以结合或单独使用，其细节在第一至第三实施例中已经进行了详细描述，在此不再重复。

以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，对本领域的技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者其组合的形式实现，这是本领域的技术人员在阅读了本发明的描述的情况下利用其基本电路设计知识或者基本编程技能就能实现的。

本领域的技术人员可以理解，上文所述的装置中的例如交织多址单元、滤波器组多载波单元、确定单元、选择单元、软信息估计器、更新单元、迭代控制单元、判决单元等，可以由一个或更多个处理器来实现，而例如收发单元等，可以由天线、滤波器、调制解调器及编解码器等电路元器件实现。

因此，本发明还提出了一种电子设备(1)，包括：一种电路，被配置为：将要发送的信息进行交织处理；以及使用预先选择的特定子载波并行传输交织后的信息。

本发明还提出了一种电子设备(2)，包括：一种电路，被配置为：根据针对每一个用户的每一组码片的实部和虚部的先验统计信息和接收数据来分别计算码片的实部和虚部的外附软信息，其中，先验统计信息是基于码片的先验软信息获得的，先验软信息的初始值为0；基于外附软信息来更新对应于用户的码片的先验软信息，基于所述更新的先验软信息来更新对应于用户的码片的先验统计信息；对上述处理进行迭代操作，直到满足预定条件为止；以及在满足预定条件的情况下基于码片的外附软信息进行硬判决。

本发明还提出了一种电子设备(3)，包括：一种电路，被配置为：根据针对每一个用户的每一组码片的实部和虚部的先验统计信息和接收数据来分别计算码片的实部和虚部的外附软信息，其中，先验统计信息是基于码片的先验软信息获得的，先验软信息的初始值为0。

而且，本发明还提出了一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。所述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本发明实施例的方法。

相应地，用于承载上述存储有机器可读取的指令代码的程序产品的存储介质也包括在本发明的公开中。所述存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。

在通过软件或固件实现本发明的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机(例如图20所示的通用计算机2000)安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等。

在图20中，中央处理单元(cpu)2001根据只读存储器(rom)2002中存储的程序或从存储部分2008加载到随机存取存储器(ram)2003的程序执行各种处理。在ram2003中，也根据需要存储当cpu2001执行各种处理等等时所需的数据。cpu2001、rom2002和ram2003经由总线2004彼此连接。输入/输出接口2005也连接到总线2004。

下述部件连接到输入/输出接口2005：输入部分2006(包括键盘、鼠标等等)、输出部分2007(包括显示器，比如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等，和扬声器等)、存储部分2008(包括硬盘等)、通信部分2009(包括网络接口卡比如lan卡、调制解调器等)。通信部分2009经由网络比如因特网执行通信处理。根据需要，驱动器2010也可连接到输入/输出接口2005。可移除介质2011比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等根据需要被安装在驱动器2010上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分2008中。

在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可移除介质2011安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图20所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可移除介质2011。可移除介质2011的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(cd-rom)和数字通用盘(dvd))、磁光盘(包含迷你盘(md)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是rom2002、存储部分2008中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的设备一起被分发给用户。

还需要指出的是，在本发明的装置、方法和系统中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应该视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。