CN105453467B - 无线通信***中的发送和接收方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种发送方法，包括：接收传输数据；将所述接收的传输数据划分为K个数据流，其中K>1，并且K是正整数；将每个所述数据流输入其相关的并行处理路径，以从所述并行处理路径获得K个调制数据包j，j＝1,…,K，其中每个处理路径包括处理步骤：将所述数据流分段；采用第一错误检测码编码所述分段数据流，以及调制错误检测编码后的分段数据流，从而获得包括多个调制符号的调制数据包j；将所述K个调制数据包进行复用，使得每个调制数据包j的至少一个调制符号在时间和/或频率上彼此邻近放置；以及在无线通信***的无线电信道上发送所述复用的调制数据包。此外，本发明实施例涉及一种接收方法、一种发射设备，一种接收设备。

Description

无线通信***中的发送和接收方法及设备
技术领域
本发明实施例涉及无线通信***中的发送方法和对应的接收方法。进一步地，本发明实施例还涉及发送设备，接收设备，计算机程序及其计算机程序产品。
背景技术
无线***中，网络节点(例如，终端，基站，接入节点，射频拉远头(Remote RadioHead)，用户设备等)之间的信道在时间和频率上是变化的。接收节点上的接收器以能够跟踪在其上发送数据的时间-频率网格中的无线信道变化的方式设置。大多数情况下，通过假设在接收机侧具有完备的信道状态信息(CSI)(例如，信道增益)或者具有足够高保真度的CSI估计，对接收机的结构进行优化。
这种假设产生一些重要结果，以设计发送机-接收机链。最值得注意的是，在完备CSI的假设下，使用最近邻解码的接收机是最优的，其允许***工作至其理论性能极限。根据最近邻决策规则，在一些标准中，解码器试图选择与接收的有噪声信号向量(也即，采样基带信号)最近的的码字(codeword)，例如用于高斯信道的欧几里德距离(Euclideandistance)，或者用于双信道的汉明距离(Hamming Distance)。这种解码规则要求解码器随着信道增益缩放发送码字。实际上信道增益无法事先得到，而是应该被获知的。CSI也可以从接收到的有噪声信号中明确地或隐含地获知。
信道估计是接收器链中对于相干数据传输和检测相干数据的关键组成部分。相干接收意味着接收机可以补偿所发送的调制符号的相位旋转和幅度放大。信道估计使得接收机可以跟踪接收的编码和调制信号。这种方法通常使得在接收机侧用于数据检测的模块化***设计更加简单：数据检测紧跟着信道估计。为在接收器处提供信道估计，一些预先指定的传输符号，称为导频或参考符号，在发送机处与数据符号(即信息承载符号)复用。也就是说，每块编码符号的传输被划分为一些子块，使得发送机在每个子块上消耗资源以获知信道和传输数据。
接收机利用已知的发送导频符号来估计发送和接收天线之间的信道增益。之后，估计的信道被用来对接收数据包进行解码。导频传输在很多标准的无线通信***中是通常做法，例如在长期演进(LTE)无线通信***中。总的来说，这种数据发送和接收的方法被称为导频辅助通信。
举例来说，LTE中的导频符号在无线资源的时间-频率网格上分布。导频符号的位置(即时间-频率映射)和值在如LTE的每个***中都是预先指定的。接收机利用对发送导频符号和相关的时间-频率映射的了解，得到影响发送导频符号的等效复数信道(即相位旋转和幅度放大)。这些估计的信道接着被用来估计影响发送的数据符号的信道增益。该步骤通常通过在导频符号的估计信道上插值来进行。
导频辅助通信，尽管其实现简单，然而也存在两个主要的问题：由于导频符号传输导致频谱有效性损失，以及信道估计误差传播给接收机的解码器。
图1示出了传统的导频辅助发送机链。在发送机处，利用分割块对通信源产生的传输数据(即，原始信息比特)分组，然后以例如循环冗余校验(CRC)的形式给每个信息块增加附加比特。之后，每个信息块被传送到信道编码器以生成编码比特数据包。图1示出的编码器块典型地由主纠错编码器以及跟随的速率匹配，和可能的比特交织器(bit-interleaver)组成。接着，编码后的信息比特被传送到调制器以产生编码符号。最后，利用复用器(multiplexer)将编码符号与预定义的导频符号复用，并且映射到时间-频率资源元素，以在物理信道上传输。速率匹配被用来使编码信息比特灵活地匹配到发送机处的可用资源数量。CRC的主要目的是使接收机能够验证解码数据包是否正确。如果附加的CRC在解码后没有被正确校验，接收机可以发起否定确认(NACK)信号以通知发送机解码包是不正确的。在接收到NACK信号后，发送机重新发送该数据包。
图2描述了一种用于导频辅助通信的接收机。由于接收机知晓导频符号和数据符号是如何映射到物理资源的，接收机可以解复用接收到的与发送的导频符号和数据符号相关的有噪声信号。接收到的与发送的导频符号相关的有噪声信号被传送到信道估计器，该信道估计器通过利用其知晓传输的是哪个导频信号的这一事实生成信道增益的估计。信道估计器的两种典型的例子包括最大似然(ML)估计器和最小均方误差(MMSE)估计器。估计的信道接着被传送到解码器以进行解码。例如，对于迭代解码器，在解码器处的估计的信道增益被用来使用接收到的有噪声数据信号计算发送的比特的似然比(LLR)。
发送导频符号的目的是为了使接收机可以跟踪随时间变化的无线电信道。估计的信道增益可以被用作辅助信息，其使解码器能够得到接收到的信号的估计，该接收到的信号是经相位旋转和幅值放大扰动的发送的编码调制符号的有噪声版本。对于随时间变化的信道，所接收到的星座一般而言是发送的信号星座的缩放和旋转版本。从而，与解码之前不了解可用信道增益的情形相比，对信道增益的了解使得解码器以较低的块错误率(BLER)工作。对于一个给定的编码器-解码器组，解码器的性能取决于信道估计器的质量。信道估计越好，BLER越低，使得服务质量越高。对于给定的编码器-解码器设置，其极限性能是拥有与完全了解信道的情形非常接近的性能。然而，在实际中有性能损失，这是因为，由于存在估计噪声，信道估计可能并不接近真实信道。信道估计噪声传播到解码器，这降低了端到端的性能。
因此，有必要设计一种通信***，其生成信道估计增益，该信道估计增益不偏离发送数据经历的真实信道增益。在接收机处的有缺陷的信道估计降低了通信***的性能。在多输入多输出MIMO链路中，信道估计噪声，即信道估计器使用发送导频符号导致的估计噪声，传播到解调器/解码器和空间滤波器。估计噪声降低了端到端的性能，例如，给定频谱效率的块出错率(BLER)或者误码率(BER)，或者给定BLER或者BER的最大可实现频谱效率。
不同研究者报告了一些有趣的结果，表明与接收机处具有完备信道状态信息相比较，有显著的频谱效率损失。作为补救措施，两种主要方法普遍地被实践：平衡导频符号与数据符号的数量以及优化这些信号之间的功率分配。与具有完备CSI的情形相比，这两种方法仅仅部分恢复了频谱效率的损失。为了解决信道估计噪声，考虑了三种主要的现有技术方案。
功率提升
随着功率的提升，发送机发送的导频符号具有较高的平均功率。这使得接收机处的信道估计噪声较低。然而，该策略消耗能量，并且由于大部分***对发送符号有峰值功率限制，不适合具有限定的峰值功率(peak-power)约束的***。除此缺陷外，在多用户设置中，当相邻近的发送机在相同的时间-频率资源元素上发送它们的导频符号或者数据符号时，较高功率的导频会导致来自邻近发送机的严重干扰。一个例子就是由来自在相同时间-频率资源上发送的导频符号的干扰引起的导频污染。最后，对于快速变化的信道，利用导频估计的信道增益已经过时，因此，不管导频符号的发送功率被设置多高，估计的信道增益也变得与真实的影响发送的数据符号的信道增益不再相关。
更密集的导频发送
可选地，发送机对于给定的资源块可以复用较多数量的导频符号。该方案也提高了信道估计的质量(即，降低了信道估计噪声)，并且适合变化非常快速的信道，因为其产生的估计与发送的数据符号所经历的实际信道增益更加相关。该方案的主要缺点在于，由于其为了传输导频消耗了额外的时间-频率资源元素，而这些资源元素本可以用来传输数据，因此其降低了传输的频谱效率。
迭代估计解码
另外一个提高信道估计质量的方式是使用迭代的解调/解码和信道估计。该类型的策略适合于以迭代方式设计的解码器。对于这样的接收机，解码器将其数据估计反馈给信道估计器，并且信道估计器更新其将被解码器使用的估计以更新对数似然比(LLR)的值，参见图2中虚线的从解码器到信道估计器的反馈。该方案不会消耗任何物理资源但是由于其需要额外的外环迭代，增加了解码的复杂度。更重要的是，该方案存在误差传播，这是因为，由于解码还没有完成，来自解码器的反馈信号仍然是有噪声的。最后，该方案不可能对所有类型的解码器可行，例如对于那些处理一次接收到的有噪声数据包并且未被配置用于迭代估计的解码器，或者那些被设计成使用其他指标工作的解码器。
发明内容
本发明实施例的一个目的在于提供一种解决方案，该解决方案缓解或解决现有技术方案的缺陷和问题。
本发明实施例的另一个目的在于提供一种用于改进无线通信***中信道估计的方法。
根据本发明的第一方面，上述提到的以及其他目的可以通过无线通信***中的发送方法实现，所述方法包括步骤：
接收传输数据；
将所述接收的传输数据划分为K个数据流，其中K>1，并且K是正整数；
将每个数据流输入其相关的并行处理路径，以从所述并行处理路径获得K个调制数据包j，j＝1，…，K，其中每个处理路径包括处理步骤：
将所述数据流分段，
采用第一错误检测码编码所述分段数据流，以及
调制所述错误检测编码后的分段数据流，从而获得包括多个调制符号的调制数据包j；
将所述K个调制数据包复用，使得每个调制数据包j的至少一个调制符号在时间和/或频率上彼此邻近放置；以及
在无线通信***的无线电信道上发送所述复用的调制数据包。
根据所述方法的一个实施例，每个处理路径进一步包括处理步骤：
采用纠错码编码所述错误检测编码后的分段数据流。
根据所述方法的另一个实施例，所述复用的步骤进一步包括：
将所述K个调制数据包的调制符号与多个信道估计导频符号一起复用。根据所述实施例，所述多个导频符号邻近所述K个调制数据包的所述调制符号被复用。
根据所述方法的还一个实施例，所述邻近意味着相同的无线电信道相干时间Tc和/或相同的无线电信道相干带宽Bc。
根据本方法的还一个实施例，所述无线通信***是单载波时分复用SCTM***，并且至少一个导频符号和至多Tc-1个调制符号属于不同的调制数据包。
根据本方法的还一个实施例，所述无线通信***是多载波时间-频率复用MCTFM***，并且至少一个导频符号和至多BcTc-1个调制符号属于不同的调制数据包。
根据本方法的还一个实施例，所述复用的步骤包括：
将来自所述调制数据包j的至少一个调制符号邻近各调制数据包1至j-1的至少一个调制符号放置。
根据本方法的还一个实施例，所述方法在所述划分的步骤之前进一步包括步骤：
采用第二错误检测码编码所述接收到的传输数据。
根据本方法的还一个实施例，所述第一错误检测码和/或第二错误检测码为循环冗余校验CRC码。
根据本方法的还一个实施例，所述复用的调制数据包在多输入多输出MIMO信道上发送。
根据本方法的还一个实施例，所述调制数据包j的传输速率随索引j值的增加而增加。根据所述实施例，通过组中的一个或多个方法获得所述增加的传输速率，所述组包括：改变纠错码的速率，进行速率匹配，以及改变调制阶数。
根据本发明的第二方面，上述提到的以及其他目的可以通过无线通信***中的接收方法实现，所述方法包括步骤：
接收至少一个包括如前述任一项权利要求所述的复用的调制数据包的通信信号；
解复用所述复用的调制数据包，以获得K个调制数据包，并且对于接收到的调制数据包j，其中j＝1，…，K：
解调和检测第j个调制数据包，以获得第j个数据包，
通过错误检测校验，检验所述第j个数据包是否是正确的数据包，并且若所述第j个数据包是正确的，
重新调制所述第j个数据包，并且对于j＝2，…，K，将至少一个之前重新调制的第j个数据包用于第(j+1)个调制数据包的信道估计，解调和检测。
根据本方法的还一个实施例，所述复用的调制数据包是采用纠错码编码的，所述重新调制的步骤包括：
重新调制和重新编码所述第j个数据包，并且将所述重新调制和重新编码的第j个数据包用于第(j+1)个调制数据包的信道估计，解调和检测。
根据本方法的另一个实施例，若所述第j个数据包不是正确的数据包，所述方法进一步包括步骤：
为所述第j个数据包发起自动重传请求ARQ。
根据本发明的第三方面，上述提到的以及其他目的可以通过无线通信***中的发送和接收方法实现，所述方法包括步骤：
接收机接收传输数据；
所述接收机将所述接收到的传输数据划分为划分为K个数据流，其中K>1，并且K是正整数；
所述接收机将每个数据流输入其相关的并行处理路径，以从所述并行处理路径获得K个调制数据包j，j＝1,…,K，其中每个处理路径包括处理步骤：
将所述数据流分段，
采用第一错误检测码编码所述分段数据流，以及
调制所述错误检测编码后的分段数据流，从而获得包括多个调制符号的调制数据包j；
所述接收机将所述K个调制数据包复用，使得每个调制数据包j的至少一个调制符号在时间和/或频率彼此邻近放置；以及
所述接收机在无线通信***的无线电信道上发送所述复用的调制数据包；
接收机接收至少一个包括所述复用的调制数据包的通信信号；
所述接收机解复用所述复用的调制数据包，以获得K个调制数据包，并且对于接收到的调制数据包j，其中j＝1，…，K：
解调和检测第j个调制数据包，以获得第j个数据包，
通过错误检测校验，检验所述第j个数据包是否是正确的数据包，并且若所述第j个数据包是正确的，
重新调制所述第j个数据包，并且对于j＝2，…，K，将所述至少一个之前重新调制的第j个数据包用于第(j+1)个调制数据包的信道估计，解调和检测。
根据本发明的第四方面，上述提到的以及其他目的可以通过无线通信***中用于通信的发送设备实现，所述发送设备包括处理器，用于：
接收传输数据；
将所述接收的传输数据划分为K个数据流，其中K>1，并且K是正整数；
将每个数据流输入其相关的并行处理路径，以从所述并行处理路径获得K个调制数据包j，j＝1,…,K，其中每个处理路径包括处理步骤：
将所述数据流分段，
采用第一错误检测码编码所述分段数据流，以及
调制所述错误检测编码后的分段数据流，从而获得包括多个调制符号的调制数据包j；
将所述K个调制数据包复用，使得每个调制数据包j的至少一个调制符号在时间和/或频率彼此邻近放置；以及
在无线通信***的无线电信道上发送所述复用的调制数据包。
根据本发明的第五方面，上述提到的以及其他目的可以通过无线通信***中用于通信的接收设备实现，所述接收设备包括处理器，用于：
接收至少一个包括如前述任一项权利要求所述的复用的调制数据包的通信信号；
解复用所述复用的调制数据包，以获得K个调制数据包，并且对于接收到的调制数据包j，其中j＝1，…，K：
解调和检测第j个调制数据包，以获得第j个数据包，
通过错误检测校对，检验所述第j个数据包是否是正确的数据包，并且若所述第j个数据包是正确的，
重新调制所述第j个数据包，并且对于j＝2，…，K，将所述至少一个之前重新调制的第j个数据包用于第(j+1)个调制数据包的信道估计，解调和检测。
本发明实施例提供了一种解决方案，通过顺序估计逐步增强了接收机处的信道估计质量。与现有技术相比，这一改进的引入没有消耗额外的功率，也没有发送额外的传统导频符号，尽管这是可选的，并且也不存在误差传播。
本发明实施例既适合慢速变化无线电信道又适合快速变化无线电信道。本发明不会增加每个发送数据包的解码复杂度，并且提供了一种灵活的无线通信。另外，本方法提供了一种机制以降低由于传统导频符号导致的开销，甚至彻底消除了传统导频符号。
本发明进一步的应用和优点在下面的具体描述中将会显而易见。
附图说明
附图是为了澄清和解释本发明的不同实施例，其中：
图1示出了传统导频辅助通信***中现有发送机的框图；
图2示出了传统导频辅助通信***中现有接收机的框图；
图3示出了根据本发明一个实施例的发送机的框图；
图4示出了SCTM的一个示例；
图5示出了MCTFM的一个示例；
图6示出了MCTFM的另一个示例；
图7示出了MCTFM的还一个示例；
图8示出了根据本发明一个实施例的接收机的框图；
图9示出了本发明的性能增益；
图10示出了根据本发明一个实施例的发送设备；
图11示出了根据本发明一个实施例的可替代的发送设备；
图12示出了根据本发明一个实施例的接收设备；
图13示出了根据本发明一个实施例的可替代的接收设备。
具体实施方式
根据本发明，在发送机侧，在传输之前结合了两个主要组成部分，即:并行编码流和复用。通过本发明的并行编码和复用，顺序估计在接收机处成为可能，并且提供了一种比现有技术方法更优的估计。
无线通信中传输的传输数据被接收，并且被划分为K>1个数据流，其中K为正整数。不同的数据流被输入各相关的并行处理路径，使得输出K个调制数据包，具有索引j＝1，…，K。每个处理路径包括：将数据流分段，采用第一错误检测码编码分段数据流，以及调制错误检测编码后的分段数据流，从而获得包括多个调制符号的调制数据包j。之后，将K个调制数据包复用，使得每个调制数据包j的至少一个调制符号在时间和/或频率上彼此邻近放置。该复用的步骤在本方法中非常重要。最后，在无线通信***的无线电信道上发送所述复用的调制数据包，该无线通信***，例如，可以是如3GPP***或者其他合适的通信***的蜂窝***。该发送也可以在MIMO信道上进行，这意味着该发送机被适当地设置用于这种传输。
在接收机处，来自发送机的复用的调制数据包在一个或多个通信信号中被接收。该复用的调制数据包被解复用，从而获得K个调制数据包。之后，执行顺序信道估计，即，对于接收到的调制数据包j，其中j＝1，…，K：解调和检测第j个调制数据包以获得第j个数据包，通过错误检测校验检验所述第j个数据包是否是正确的数据包，并且若该第j个数据包是正确的，则重新调制所述第j个数据包，并且将重新调制的第j个数据包以及之前的(对于1，…，j-1)数据包中的至少一个用于第(j+1)个调制数据包的信道估计，解调和检测。因此，换句话说，在阶段j，j＝2，…，K，包含之前已解调的并正确检测的数据包的至少一个调制符号的子集被用于信道估计，这显著改善了无线电信道的估计。根据本发明的一个实施例，这说明属于不同的之前已解调并正确检测的数据包的调制符号可以被结合用于信道估计。然而，根据本发明的另一个实施例，对于提高的性能，在阶段j，所有先前已解调并检测的数据包被用作信道估计。
图3示出了根据本发明的发送机方法的一个实施例。在发送机侧，传输数据(即用于传输的数据)首先被分段，初始比特被用来增加错误检测能力，例如，以循环冗余校验(CRC)或者任意其他错误检测码的形式。CRC校验通常是通信***的一部分，并且CRC的主要目的在于使接收机验证解码的数据包是正确的还是错误的。接着，带CRC的分段数据被分割为更小的数据包。在图示的发送机中，有K>1个数据包被生成，并且被并行处理。每个数据包以传统方式被编码。本示例中，假设数据是从单一源生成的，但是该方法也适用于具有多数据源的情形。首先使用分段块将信息比特分组，然后将附加比特增加到每个信息块。该情形中，根据本发明的一个实施例，附加比特例如以循环冗余校验(CRC)的形式被用来增加错误检测能力。该CRC可以是数据包专用的，并且可以不同于用于其他并行数据包的CRC。然而，根据本发明，为了一个新的用途使用CRC或者其他错误检测码，以允许增强信道估计能力，如后续接收机结构中所述。
CRC编码后，每个信息块被传送到一个带纠错能力(ECC)的可选的信道编码器，以生成编码比特块(即，带CRC的编码数据包)。图3描述的编码块典型地包括一个主纠错编码器，以及跟随的速率匹配，和可能的比特交织器。编码的信息数据包随后被传送到调制器，生成编码调制数据包。
在平行处理流中，以类似第一个数据包的方式处理其他数据包。然而，其他数据包可以有不同的编码速率，以及可能不同的调制阶数或者比特到符号(bit-to-symbol)的映射。可以通过如下两种主要的方法获得不同的错误编码率：改变主码或者执行速率匹配。速率匹配可以通过打孔(缩短主码字)或者重复(延长主码字)来实现，这些在现有技术中都是熟知的。
生成每个平行流的编码符号后，在这一情形中，编码符号及预定义的导频符号一起被复用。复用的方案应该以这样的方式设计，即，使接收机侧的信道估计能够改善。在提出的方法中，导频符号是可选的，***设计允许移除传统的导频符号，这意味着增加吞吐量和降低开销。
应该以这样的方式设计本复用器，即，使接收机处解码的“较早的”数据包可以被用来实现信道估计的改善，即，第j阶段的信道估计器使用数据包1到j-1中的正确解码的数据包的子集中调制符号，以在接收机处重新估计信道。估计的信道，其一般形式可以被写作，
其中，fj代表信道估计器，其中，其使用传统导频符号xp(若存在)，以及较早的数据包中已正确调制的数据符号。
信道估计器可以根据不同的偏好来选择，但是根据本发明实施例，两种主要的选项为最小均方差(MMSE)和最大似然(ML)估计器。此处表示选择正确解码数据包的调制符号的指示函数。该选择基于错误检测能力进行，例如使用CRC校验。复用应该被执行以使得估计的信道增益的质量随着j的增加平均得以提高。
为了设计有效的复用方案，发送机可以使用信道的长期统计数据，如信道的相干时间和相干带宽，以确定设计多少个并行数据包，多大数据速率，以及在相干时间和相干带宽内复用每个数据包的多少个符号。
因此，为了增强信道估计的质量，可以考虑下述用于接收机复用的基本原则。
数据包j的编码调制符号应该邻近数据包1到j-1的编码调制符号以及传统导频符号放置，若存在传统导频符号。这保证了被较早数据包的编码调制符号影响的信道是足够相关的，使得接收机能够为后续数据包进行增强信道估计。根据本发明的一个实施例，邻近意味着相同的无线电信道相干时间Tc和/或相同的无线电信道相干带宽Bc。
一种具体的设计选择是，复用器以这样的方式工作，即，复用的编码调制符号和传统的导频符号横跨所述相同的相干时间和带宽。也就是说，对于给定的相干时间Tc和/或相干带宽Bc大小的时间-频率帧，存在若干数据包的编码调制符号。以这种方式，后续数据包的信道估计质量可以被改善。
为保证较早数据包的信道估计稳健，除了优化时间-频率网格上的放置外，根据本发明的另一个实施例，还可以优化数据包的长度，相关的数据速率，每个相干带宽和时间内放置的编码调制符号的数量。
在复用时，较早数据包的编码调制符号在时间-频率网格中的放置应该被完成，以使来自使用相同的时间-频率资源的邻居节点的干扰量得以减轻。一个具体的准则是，利用参考符号的结构和邻居节点的控制区域以放置第一个数据包的编码调制符号，以避免潜在的干扰，并且使得初始的信道估计稳健。在有来自接收节点的反馈信号的情况下，调制编码符号的放置可以动态调整。因此，这为更灵活的无线电传输铺平了道路。换句话说，所提出的方案可以被并入到网络调度器，该网络调度器亦为改善信道估计而调度无线资源。
对于给定相干带宽和时间(可以通过信道的长期数据统计获得)的无线链路，随着并行数据包的增加而增加每个相干时间和带宽内放置编码调制符号的数量，这从总体来讲是有益的。
对于没有传统导频符号的通信***，根据本发明，第一个数据包应该被盲解码，下一个数据包可以通过利用较早的数据包的数据符号来估计信道增益以进行相干解码。因此，该***可以设计第一个数据包扮演传统导频的角色。该解决方案可能对由于被设想在如大量多输入多输出(MIMO)无线链路中，因而传统导频符号需要大量开销的情形有用。在MIMO情形下，根据本发明的另一个实施例，接收机的导频扩展应该仅包含那些从相同天线端口发送的符号。
在后续公开的内容中，讨论用于单载波和多载波***的根据本发明的复用导频和数据符号的说明性示例。
单载波时分复用(SCTM)
在SCTM中，编码调制符号和导频符号一起被复用，以使不同编码符号横跨相关信道。一种典型的措施是利用如前所述的信道相干时间。相干间隔表明在多少个符号上信道保持不变。相干间隔取决于用户的移动性。用户移动越快，相干间隔越小，反之亦然。若信道的相干时间是Tc，那么一个潜在的方案就是使用至少一个导频符号和至多Tc-1个编码符号属于不同的编码数据包。
然而，***可以通过调整并行流数量的自由度，导频和数据符号的数量，以及在相干时间内的相关映射来优化取决于信道参数，用户数量，移动性等的***性能。因此，总的来说，***可以允许每个相干时间内来自不同数据包的编码调制符号的数量是可变的。图4示出了基于无线信道相干间隔的符号复用示例。
多载波时间-频率复用(MCTFM)
根据本发明的复用也可以以多载波方式实现。图5示出了多载波时间-频率复用的一个示例。在该情形下编码符号和导频符号一起被复用以使不同的编码符号横跨一个资源块。一种典型的措施是利用无线信道相干时间和相干带宽大小的资源块。进一步地，***可以优化编码符号在时间和频率网格上的放置。导频和编码符号的放置及密度以及并行编码数据包的数量可以基于信道参数、数据速率、用户数量、移动性等被优化。因此，类似于单载波的情形，总的来说，***可以允许每个相干间隔内的编码符号的数量是可变的。因此，根据本发明的一个实施例，至少一个导频符号和至多BcTc-1个调制符号属于不同的调制数据包。
图6示出了复用符号与可替换地映射的编码调制符号的另一个示例。另一个可能的方案是，使用邻居填充(neighbourhood-filling)，其中，放置并行数据流j的调制符号以使得在时间和频率上为并行流(j-1)的调制符号提供最大的信道相关性。在MIMO的情形下，还可以考虑空间相关性。
图7示出了含8个传统导频符号和2个复用的数据包的一个LET帧的大小。第一个数据包的编码调制符号被映射到传统导频符号相邻的资源元素(REs)，剩下的资源元素用来传输第二个数据包的编码符号。可选地，***还可以移除传统导频符号，并且使用3个数据包而不是2个数据包，使得第一个数据包可以为后两个数据包扮演传统导频符号的角色。
接收机
本部分更加详细地描述根据本发明的接收机。该接收机有两个主要的组件。为改善信道估计，设计使用顺序解码和渐进无噪声导频扩展。图8示出了根据本发明一个实施例的接收机的框图。
接收机首先使用解复用器来分解接收到的与发送的导频符号(若存在)和每个调制数据符号相关联的有噪声基带信号。然而，在该示例中，假设使用了导频符号。使用已知的导频符号和接收到的导频符号的有噪副本，第一信道估计器获得无线信道估计。该估计的信道接着被用作第一解码器解码第一个数据包的辅助信息。解码的数据包接着被输入CRC校验以验证该解码数据包是否被正确解码。在没有导频符号的情形下，信道可以被盲估计或者基于信道长期的数据统计估计，或者，可替换地，差分调制与非相干检测可以被用于第一个数据流。
若CRC校验正确，解码的信息比特接着被重新编码(若发送机处使用了纠错编码)和重新调制，以被用作下一个数据包的新的导频符号。初始导频符号和第二个数据包的编码符号一起被用来重新估计信道。由于事实上更多数量的导频符号(包括原始的第一个数据包的调制符号)被用于信道估计，无线电信道的新估计的质量有所提高。
本发明的改进主要来于两个方面：一方面，测量噪声的影响减小了，使得导频符号经历的信道能被被更加准确地估计；另一方面，由于导频符号数量的增加，导频符号经历的实际信道变得与数据符号经历的信道更加相关。后一事实防止了信道过时，并且在快速变化的无线信道中非常重要。因此，第二个信道估计与第二个发送数据包的编码符号经历的实际无线信道更加相关。这使得第二个解码器能获取改善的信道估计，因此第二个解码器的性能变得更为接近无线信道的知识完备的情况。
在本方法中，由于接收机使用CRC校验，因此可以避免误差传播至第二个信道估计器。若第一个解码的数据包不能检验CRC，接收机可以发起ARQ以重新传输第一个数据包。在该情形中，发送机重新发送数据包直到接收机正确解码第一个数据包。继而，解码的数据包可以在第二个信道估计器被用来恢复编码符号。因此，初始数据包需要在适当的缓存中存储。较早的错误数据包的存储存在于采用具有软结合的ARQ的***中。对于延迟成为性能约束或者接收机决定丢弃错误数据包的情形，第二个解码器可以仅使用原始导频符号进行信道估计。对于每个数据包的CRC传输开销大的情形，由于在发送机中考虑两级CRC，接收机可以基于更大的合并数据包请求CRC。
第三解码器以类似于第二解码器的方式解码接收到的第三个数据包，但是使用第一和第二个数据包的编码符号作为扩展的导频符号用于信道估计。
最后，第K个信道估计器使用导频符号和所有正确检测的(K-1)个编码符号的子集来解码最后发送的数据包。再者，在一些数据包不校验CRC的情形下，接收机可以发起ARQ，或者在信道估计的质量已经足够好的情形下，它可仅使用校验CRC的解码数据包的一部分。第j阶段的信道估计器可以仅使用正确解码的直到(j-1)的较早数据包的调制符号的一个小子集，以降低信道估计的复杂度。
根据本发明，接收机执行顺序解码，因此后续的“下一个解码器”可以看到改善的信道增益估计。这意味着，输入解调器(以及MIMO中的空间滤波器)和解码器的信道估计的噪声较低，解码器可以更频繁地成功解码数据包。因此，在本方法中，发送机也可以增加数据包的速率。发送机可以选择不同的传输速率。也就是说，第一个数据包，以较低信道估计质量解码的数据包，可以具有较低的速率，第二个解码器携带较高的数据速率，因此每个后续发送的数据包的数据速率都可以增加。如此，增加了成功解码第一个数据包的可能性，并且更频繁地改善了下一个解码器的信道估计。然而，若发送机保持所有数据包流的速率不变，后面的数据包可以更频繁地成功解码。因此，即便对于固定速率传输的情形，有效吞吐量也提高了。特别是，本发明在下面列出的几个方面是有益的。
灵活的传输
例如，当前的3GPP LTE***是为了低速用户优化的。这导致了特定的导频符号的密度和图案。然而，为了使不同移动条件下更大范围的用户可以享受到可靠的信道估计，传输数据帧应该被调整。根据本发明的方案提供了一种方式，允许不同用户享受基于他们的需求享受不同可靠度的信道估计。本方法通过可变速率传输有助于这一点，其中较低速率的数据包被嵌入高速率数据包，以使较低速率数据包在高移动性的情形下可以被解码并且被重用为附加的导频。
增强的鲁棒性
本方法以提供针对信道估计噪声的非对等错误保护(un-equal errorprotection)的方式设计。也就是，在后续阶段，解码的数据包享有更好的信道估计质量，因此相关的解码器看到更小的实际的估计噪声。这意味着该方案可以后续解码更敏感的数据，以保证较低的块错误率。
提高的数据速率
也可以利用本方法提高传输数据速率。值得注意的是，随着接收机处解码的演进，信道估计性能提高了，解码序列中后续数据包的相关块错误率性能(随着索引j增加)也增强了。因此，发送机可以提高在解码序列中的后续数据包的传输速率，然而，由于有效估计噪声变小，也能够保持块错误率不变。该速率例如可以以三种方式增加：改变主码的速率，执行速率匹配，或者改变调制阶数。
降低的开销
随着解码的演进，本方法产生无噪声的导频符号，因此本方法的另一个应用是，使用更少数量的传统导频符号解码第一个数据包，以及保证成功解码第一个数据包。之后，其他数据包可以见到数量更多的导频符号，例如包括传统的和较早数据包的编码符号。
下面是本发明的一个示例性应用。在无线通信***中，一般有两种参考信号：测量参考信号(RS)和解调RS。与解调RS的密度相比，测量RS的密度一般较小。下面为本发明可以在其中应用的一个示例。***可以保持测量RS以获得初始信道估计，从而解码第一个数据包。在解码第一个数据包后，第一个数据包的发送编码调制符号可以接着被用作解码其他数据包的解调RS。按照这种方式，由于解调RS，开销被降低了，这提高了***整体的频谱效率。若测量信号从与编码调制数据符号相同的天线端口发送，该解决方案是适用的。
图9示出了在基准单一速率码本上的性能增益的一个实例，其中所述方案被用于相干时间为Tc的无线链路，有两个码本(即，K＝2)和Tc-1个码本(即，K＝Tc-1)，其中Tc为符号持续时间归一化的信道相干时间。
另外，如本领域技术人员所理解的，根据本发明的任意方法也可以由包括代码装置的计算机程序实现，在被处理装置运行时，其使该处理装置执行该方法的步骤。计算机程序可以包含在计算机程序产品的计算机可读介质中。该计算机可读介质可以基本上包括任意存储器，诸如ROM(只读存储器)，PROM(可编程ROM)，EPROM(可擦写PROM)，闪存，EEPROM(电子EPROM)，或者硬盘驱动器。
而且，发送机和接收机中的本方法可以分别在合适的发送机和接收机通信设备中实现和执行。技术人员可以意识到本发送机和接收机设备可以包括必要的，例如功能，装置，单元，元件等形式的通信能力，以执行根据本发明的方法，这意味着，可以根据本发明的任意方法，适当变通地，修改这两个设备。其他这样的装置，单元，元件和功能的示例有：存储器，编码器，解码器，映射单元，乘法器，交织器，解交织器，调制器，解调器，输入，输出，天线，放大器，DSP等，这些示例可以被适当地设置在一起。发送机和接收机设备的示例是基站(如eNB)，移动设备(如UEs)，中继设备，射频拉远头，超发送-接收机，虚拟发送-接收机，协作多点式发送-接收机等。
特别是，本设备的处理器可以包括，例如，中央处理单元(CPU)，处理单元，处理电路，处理器，应用专用集成电路(ASIC)，微处理器，或者其他可以解释和执行指令的处理逻辑中的一个或多个实例。因此“处理器”这一表达可以代表一个包括多个处理电路的处理电路***，比如，该处理电路***可以包括例如上述提到的实例中的任意一个，几个或者全部。该处理电路***可以进一步执行输入、输出和数据处理的数据处理功能，数据处理包括数据缓存和设备控制功能，如通话处理控制，用户界面控制等。
本发送机设备包括处理器，该处理器被用于执行根据本发明的发送方法的步骤。该实施例如图10所示，其中发送机包括处理器，处理器被用于如图10中箭头所示执行本方法中的不同步骤。
可替代地，根据本发明的另一个实施例，本发送机设备包括专用单元，用于执行各方法步骤。该实施例如图11所示，其中发送机包括对应方法步骤的专用单元。根据该实施例的设备包括接收单元，划分单元，输入单元，复用单元和发送单元；各并行处理流包括分段单元，编码单元和调制单元。
本接收机设备包括处理器，该处理器可以被用于执行根据本发明的接收器方法中的步骤。该实施例如图12所示，其中接收机包括处理器，处理器被用于如图12中箭头所示执行本方法的不同步骤。
可替换地，根据本发明的另一个实施例，本接收机设备包括专用单元，用于执行各方法步骤。该实施例如图13所示，其中接收机包括对应方法步骤的专用单元。根据该实施例的设备包括接收单元，解复用(De-MUX)单元，解调(De-mod.)单元，检测单元，校验单元，重新调制单元，以及使用单元。
可在其中使用本方法的本蜂窝***可以是3GPP***，如LET或者高级LTE，或者任何其他合适的蜂窝***，这些可以完全被本领域技术人员所理解。
最后，应该理解的是，本发明并不限于上述的实施例，还涉及和包含所附权利要求保护范围内的所有实施例。

Claims (18)

1.一种无线通信***中的发送方法，所述方法包括步骤：
接收传输数据；
将所述接收的传输数据划分为K个数据流，其中K>1，并且K是正整数；
将每个数据流输入其相关的并行处理路径，以从所述并行处理路径获得K个调制数据包j，j＝1，…，K，其中每个处理路径包括处理步骤：
将所述数据流分段，
采用第一错误检测码编码所述分段数据流，以及
调制错误检测编码后的分段数据流，从而获得包括多个调制符号的调制数据包j；
将所述K个调制数据包复用，使得每个调制数据包j的至少一个调制符号在时间和/或频率上彼此邻近放置，其中所述邻近意味着相同的无线电信道相干时间Tc和/或相同的无线电信道相干带宽Bc；以及
在无线通信***的无线电信道上发送所述复用的调制数据包。
2.根据权利要求1所述的方法，其中每个处理路径进一步包括处理步骤：
采用纠错码编码所述错误检测编码后的分段数据流。
3.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述复用的步骤进一步包括：
将所述K个调制数据包的调制符号与多个信道估计导频符号一起复用。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述多个导频符号邻近所述K个调制数据包的所述调制符号被复用。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述无线通信***是单载波时分复用SCTM***，并且至少一个导频符号和至多Tc-1个调制符号属于不同的调制数据包。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述无线通信***是多载波时间-频率复用MCTFM***，并且至少一个导频符号和至多BcTc-1个调制符号属于不同的调制数据包。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述复用的步骤包括：
将来自所述调制数据包j的至少一个调制符号邻近各调制数据包1至j-1的至少一个调制符号放置。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述方法在所述划分的步骤之前进一步包括步骤：
采用第二错误检测码编码所述接收到的传输数据。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一错误检测码和/或第二错误检测码为循环冗余校验CRC码。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述复用的调制数据包在多输入多输出MIMO信道上发送。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述调制数据包j的传输速率随着索引j值的增加而增加。
12.根据权利要求11所述的方法，其中通过组中的一种或多种方法获得所述增加的传输速率，所述组包括：改变纠错码的速率，进行速率匹配，以及改变调制阶数。
13.一种无线通信***中的接收方法，所述方法包括步骤：
接收至少一个包括如前述任一项权利要求所述的复用的调制数据包的通信信号；
解复用所述复用的调制数据包，以获得K个调制数据包，并且对于接收到的调制数据包j，其中j＝1，…，K：
解调和检测第j个调制数据包，以获得第j个数据包，
通过错误检测校验，检验所述第j个数据包是否是正确的数据包，并且若所述第j个数据包是正确的，
重新调制所述第j个数据包，并且对于j＝2，…，K，将至少一个之前重新调制的第j个数据包用于第(j+1)个调制数据包的信道估计，解调和检测。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述复用的调制数据包是采用纠错码编码的，所述重新调制的步骤包括：
重新调制和重新编码所述第j个数据包，并且将所述重新调制和重新编码的第j个数据包用于第(j+1)个调制数据包的信道估计，解调和检测。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中若所述第j个数据包不是正确的数据包，所述方法进一步包括步骤：
为所述第j个数据包发起自动重传请求ARQ。
16.一种无线通信***中的发送和接收方法，其中所述方法包括步骤：
接收机接收传输数据；
所述接收机将所述接收到的传输数据划分为K个数据流，其中K>1，并且K是正整数；
所述接收机将每个数据流输入其相关的并行处理路径，以从所述并行处理路径获得K个调制数据包j，j＝1,…,K，其中每个处理路径包括处理步骤：
将所述数据流分段，
采用第一错误检测码编码所述分段数据流，以及
调制错误检测编码后的分段数据流，从而获得包括多个调制符号的调制数据包j；
所述接收机将所述K个调制数据包复用，使得每个调制数据包j的至少一个调制符号在时间和/或频率上彼此邻近放置，其中所述邻近意味着相同的无线电信道相干时间Tc和/或相同的无线电信道相干带宽Bc；以及
所述接收机在无线通信***的无线电信道上发送所述复用的调制数据包；
接收机接收至少一个包括所述复用的调制数据包的通信信号；
所述接收机解复用所述复用的调制数据包，以获得K个调制数据包，并且对于接收到的调制数据包j，其中j＝1，…，K：
解调和检测第j个调制数据包，以获得第j个数据包，
通过错误检测校验，检验所述第j个数据包是否是正确的数据包，并且若所述第j个数据包是正确的，
重新调制所述第j个数据包，并且对于j＝2，…，K，将至少一个之前重新调制的第j个数据包用于第(j+1)个调制数据包的信道估计，解调和检测。
17.一种无线通信***中用于通信的发送设备，所述发送设备包括处理器，用于：
接收传输数据；
将所述接收的传输数据划分为K个数据流，其中K>1，并且K是正整数；
将每个数据流输入其相关的并行处理路径，以从所述并行处理路径获得K个调制数据包j，j＝1,…,K，其中每个处理路径包括处理步骤：
将所述数据流分段，
采用第一错误检测码编码所述分段数据流，以及
调制错误检测编码后的分段数据流，从而获得包括多个调制符号的调制数据包j；
将所述K个调制数据包复用，使得每个调制数据包j的至少一个调制符号在时间和/或频率上彼此邻近放置，其中所述邻近意味着相同的无线电信道相干时间Tc和/或相同的无线电信道相干带宽Bc；以及
在无线通信***的无线电信道上发送所述复用的调制数据包。
18.一种无线通信***中用于通信的接收设备，其中所述接收设备包括处理器，用于：
接收至少一个包括如前述任一项权利要求所述的复用的调制数据包的通信信号；
解复用所述复用的调制数据包，以获得K个调制数据包，并且对于接收到的调制数据包j，其中j＝1，…，K：
解调和检测第j个调制数据包，以获得第j个数据包；
通过错误检测校验，检验所述第j个数据包是否是正确的数据包，并且若所述第j个数据包是正确的，
重新调制所述第j个数据包，并且对于j＝2，…，K，将至少一个之前重新调制的第j个数据包用于第(j+1)个调制数据包的信道估计，解调和检测。
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