[发明专利]多址接入通信系统的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及多址接入通信系统的多个用户实体的通信。特别涉及信号之间的识别、通信会话或此类系统中通过签名序列与各种用户实体相关的连接。

背景技术

信息符号扩频是通过多径选频衰落传播信道实现频率分集的一种常见方法。它也是使用共享通信信道向多个用户（用户实体）提供同时多址接入的方法。具有基于用户特定扩频码的多址接入功能的扩频通信系统通常称为码分多址(CDMA)系统（扩频码也通常称为扩频签名或签名序列，但在下文中“签名序列”用作此类代码/序列/签名的通用术语）。

多址接入功能是基于签名序列之间较低（理想状态为零）的互相关。但多径传播会降低CDMA系统的性能，因为每个签名序列元素的多次反射会导致传输的签名序列失真。接收的失真签名序列的互相关将会偏离设计的最小值。

正交频分复用(OFDM)传输系统可为同时多址接入通信提供备选的传输方法。OFDM系统为每一个块的传输符号使用传输循环前缀，使多径衰落信道在接收器中的每个正交检测副载波上显示为单径信道。这样就可以在单个载波系统中使用较少的复杂接收器。

然而，OFDM系统无法直接利用多径衰落信道的潜在分集增益。因此开发出了一种系统，称为MC-CDMA或扩频OFDM系统，一方面，这是分集增益与CDMA系统多址接入功能的折衷，另一方面，是分集增益与OFDM系统接收器的简单性的折衷。在这些系统采用的方法中，每个信息符号（可能通过纠错编码获取）乘以由m个扩频符号的序列组成的用户特定的签名（通常称为码片）。之后，这些信息符号通过m个正交副载波传输，其中每码片的扩频信息符号将调制一个指定副载波。与OFDM系统类似，将为每一块的传输信息符号传输循环前缀。

尽管MC-CDMA系统具有CDMA和OFDM的优良性质，但此类系统也继承了CDMA系统的其中一个缺点。即，在多径传播信道中的多址接入符号间干扰。

在此类系统中，可将符号出错概率最小化的（接收器）检测方法是最大后验概率(MAP)检测方法。然而对于实际用户而言，这种检测方法通常太过复杂，因此开发出了各种次优的多用户检测(MUD)方法。但所有此类次优的MUD方法都在某种方式上接近最优的联合最大或然(ML)检测。MUD接收器通常仍然十分复杂，该复杂性随着签名长度的增加按指数方式地增加。

在传统方式上，MUD方法已经独立于签名设计。通常影响MUD实施复杂性的唯一方面是签名的数量。但MUD复杂性可以通过特别设计的签名得到降低。

一项此类尝试包括低密度扩频(LDS)签名。长度m的LDS签名是m个扩频符号（码片）的序列，因此w_c码片不等于零，而m-w_c等于零，同时满足w_c<<m。

在一项先前技术示例中，n LDS签名的集合可从单个普通签名获得，包含m-w_c个零之后w_c个连续BPSK符号。获得的剩下n-1个签名作为普通签名的循环移位。

一旦生成所有循环移位，所有签名的码片都会根据单个常见的排列向量以相同方式排列（交错），从而通过将每个签名的非零元素放在尽可能远的集合中来提高衰落信道上的分集增益。接收到的信号反向排列，然后使用MAP检测方法使其均衡并进行解扩。

基于LDS签名的迭代多用户检测的其他先前技术示例是以置信传播(BP)算法为基础。此MUD算法旨在通过迭代置信值接近MAP检测算法，并假设签名序列是称为低密度奇偶校验(LDPC)类型的低密度矩阵。置信传播算法的复杂性远远低于MAP检测算法，尽管前者仍然依赖于正在使用的特殊签名序列，但其性能可以接近MAP检测算法的性能。

因此，现在存在由包含许多零的签名序列组成的签名序列矩阵。先前技术的非零元素的值随机生成。（LDS指标矩阵的每个列乘以一个具有随机用户特定相位的单位包络复数。）

发明内容

通信系统中存在一种需要，因此也对方法和装置提出了要求，其中签名序列能够以比先前技术更加明显的方式生成，特别是对于负载过重的情况。

本发明的优先实施例的目标是要提供一种可消除或至少减少部分先前技术问题的多址接入通信系统和方法。

同时，本发明实施例的目标是至少减少先前技术中与通信系统瞬态和时变负载相关的问题。

有一种技术解决方案采用相比先前技术而言更为简单的方式，通过限制签名序列矩阵S的各种可能的元素星位，建立具有满意的系统性能的签名序列。