CN105634654A - 多用户信息传输的叠加编码、解调方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用户信息传输的叠加编码、解调方法及装置，在上述方法中，将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列；采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列，其中，第三复数符号序列具有Gray映射属性；根据第三复数符号序列形成发射信号，并将发射信号发送至多个接收机。根据本发明提供的技术方案，不仅能够使得接收端进行符号级的SIC解调，极大地简化SIC接收机，而且还能够使得叠加编码后的符号又具有Gray属性，此外还可以简单、灵活地实现为不同数据流分配不同的功率，提高多址接入的性能。

Description

多用户信息传输的叠加编码、解调方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种多用户信息传输的叠加编码、解调方法及装置。

背景技术

多用户信息传输技术或者称为多址复用技术，其可以分为正交多址接入(OrthogonalMultipleAccess，简称为OMA)和非正交多址接入(NoneOrthogonalMultipleAccess，简称为NOMA)。传统的TDMA、正交CDMA、OFDMA均属于正交多址复用技术的范畴。在正交多址复用技术中，各个用户使用严格相互正交的“子通道”来进行通信，因而在解调时各用户信息之间没有相互干扰，进而分离用户信息较容易。相对地，在非正交多址复用技术中，每个用户的信息都是在“整个通道”上传输的，在解调时各用户信息之间是相互干扰的，所以分离用户信息较为麻烦。

非正交多址复用技术通常可以分为两种解调方法：

第一种、每个用户都带着其他用户的干扰解调，这样实现较为简单，但性能是有损的。

第二种、是使用干扰消除技术，也即多用户检测技术。

下面以两个用户的串行干扰消除(SuccessiveInterferenceCancellation，简称为SIC)过程为例进行简单说明，多用户的SIC过程很容易由此推广：先解调译码出用户A的信息(带着用户B的干扰来解调译码A信息)。然后，在解调用户B信息时，需要先将之前解调译码出来的A信息(可能需要重构)减去，再解调出用户B信息。这样用户B信息因为可以没有干扰，所以性能可以存在较大提升。相关技术中采用非正交多址复用结合SIC技术是可以达到多用户信息容量极限的。

接下来将要描述的是在无线通信系统中的下行多用户信息传输系统中的叠加编码技术。图1是根据相关技术的NOMA下行广播示意图。如图1所示，下行多用户信息传输通常也被称为下行广播，其指的是发射机可以采用非正交的方式向多个接收机发送各自所需信息。此处需要注意的是，这里多用户多址“广播”是指不同用户的信息通过基站一起发出去，与传统中广播(例如：电台广播)中基站向所有用户发送相同信息是有所区别的。

图2是根据相关技术的NOMA方式和OMA方式的容量对比示意图。如图2所示，下行多用户信息传输技术(下行广播)有非正交多址接入(NOMA)和正交多址接入(OMA)两种接入方式。NOMA方式因为每个用户可以使用全部自由度，能够取得比OMA方式更大的系统容量或边缘吞吐量。特别地，NOMA下行广播能够更加优先地提高边缘用户的容量，同时基本保持中心用户的高吞吐量。在NOMA广播发送之前，要将多个用户的信号叠加到一起，然后在相同的时频资源上进行发送。将多个用户信号进行叠加的过程又称为“叠加编码”。

多个用户信号直接相加起来即为一种最简单的“叠加编码”，而且这种最简单的直接相加的叠加编码方式结合码块级SIC也可以达到下行多用户信道容量界限。不过，这种最简单的直接相加的叠加编码方式由于最终组合出的星座点没有Gray映射(映射的相邻星座点仅存在1个比特不同，这样调制的性能最优)的属性。图3是根据相关技术的多个用户信号直接叠加编码的示意图。如图3所示，即为QPSK符号和QPSK符号直接叠加的星座。终端如果使用简单的符号级SIC接收，其解调性能会下降较大，因而，为了保证性能，终端需要使用复杂的码块级SIC。码块级SIC对终端而言会引起很高的实现复杂度、功耗和时延，这些对终端来说有时是不可接受的。

分层调制(Hierarchicalmodulation)也可以看做一种叠加编码的变种。分层调制是指通过高优先比特流和低优先比特流的组合而形成叠加后的调制符号。虽然分层调制也可以组合出具有Gray映射属性的星座，但分层调制对不同数据流的进行不同功率分配很不灵活，而且其实现复杂度也较高。而对不同数据流进行不同功率分配是达到下行多用户信道容量的必要手段。

综上所述，相关技术中的多个用户信号直接相加最终组合出的星座点缺少Gray映射属性。

发明内容

本发明实施例提供了一种多用户信息传输的叠加编码、解调方法及装置，以至少解决相关技术中的多个用户信号直接相加最终组合出的星座点没有Gray映射属性的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种多用户信息传输的叠加编码方法。

根据本发明实施例的多用户信息传输的叠加编码方法包括：将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列；采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列，其中，第三复数符号序列具有Gray映射属性；根据第三复数符号序列形成发射信号，并将发射信号发送至多个接收机。

优选地，将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列包括：将双信息流中的第一信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第一功率调整因子得到第一复数符号序列；将双信息流中的第二信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第二功率调整因子得到第二复数符号序列；其中，第一功率调整因子大于第二功率调整因子，第一复数符号序列的调制阶数低于或等于第二复数符号序列的调制阶数。

优选地，采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列包括：对第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列。

优选地，对第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列包括：根据第一复数符号序列的实部取值确定镜像后的符号序列的实部符号；根据第一复数符号序列的虚部取值确定镜像后的符号序列的虚部符号。

优选地，将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列包括以下之一：第三复数符号序列为 第三复数符号序列为 其中，为第一复数符号序列，y2·i)为第二复数符号序列，或者 为镜像后的符号序列，Xstd+Ystd·i为与第一复数符号序列对应的未归一化的整数格点星座符号，为第一功率调整因子，为第二功率调整因子，表示向上取整，表示向下取整。

优选地，在生成第三复数符号序列之后，还包括：通过调整第一功率调整因子和/或第二功率调整因子对第三复数符号序列进行调整。

优选地，在将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列之前，还包括：按照预设编码格式对双信息比特流进行编码处理，生成双信息流，其中，第一信息流的保护优先级大于第二信息流的保护优先级。

根据本发明的另一方面，提供了一种多用户信息传输的解调方法。

根据本发明实施例的多用户信息传输的解调方法包括：接收来自于发射机的发射信号，其中，发射信号是在发射机上将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列，并采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理生成第三复数符号序列之后，根据第三复数符号序列形成的，第三复数符号序列具有Gray映射属性；根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调。

优选地，根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调包括：在确定自身类型为小区边缘用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；从第一部分信号中解码出与小区边缘用户对应的用户信息。

优选地，根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调包括：在确定自身类型为小区中心用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；对接收信号中的第一部分信号进行去除，并从剩余的部分信号中镜像解调出待发送至小区中心用户的第二部分信号；从第二部分信号中解码出与小区中心用户对应的用户信息。

优选地，各个用户接收发射信号所使用的信道的时频资源相同且重叠使用。

根据本发明的又一方面，提供了一种多用户信息传输的叠加编码装置。

根据本发明实施例的多用户信息传输的叠加编码装置包括：调制模块，用于将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列；叠加编码模块，用于采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列，其中，第三复数符号序列具有Gray映射属性；发送模块，用于根据第三复数符号序列形成发射信号，并将发射信号发送至多个接收机。

优选地，调制模块包括：第一调制单元，用于将双信息流中的第一信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第一功率调整因子得到第一复数符号序列；第二调制单元，用于将双信息流中的第二信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第二功率调整因子得到第二复数符号序列；其中，第一功率调整因子大于第二功率调整因子，第一复数符号序列的调制阶数低于或等于第二复数符号序列的调制阶数。

优选地，叠加编码模块包括：获取单元，用于对第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；叠加编码单元，用于将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列。

优选地，获取单元包括：第一获取子单元，用于根据第一复数符号序列的实部取值确定镜像后的符号序列的实部符号；第二获取子单元，用于根据第一复数符号序列的虚部取值确定镜像后的符号序列的虚部符号。

优选地，编码单元，用于将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列包括以下之一：第三复数符号序列为 第三复数符号序列为 其中，为第一复数符号序列，为第二复数符号序列，或者为镜像后的符号序列，Xstd+Ystd·i为与第一复数符号序列对应的未归一化的整数格点星座符号，为第一功率调整因子，为第二功率调整因子，表示向上取整，表示向下取整。

优选地，上述装置还包括：调整模块，用于通过调整第一功率调整因子和/或第二功率调整因子对第三复数符号序列进行调整。

优选地，上述装置还包括：生成模块，用于按照预设编码格式对双信息比特流进行编码处理，生成双信息流，其中，第一信息流的保护优先级大于第二信息流的保护优先级。

根据本发明的再一方面，提供了一种多用户信息传输的解调装置。

根据本发明实施例的多用户信息传输的解调装置包括：接收模块，用于接收来自于发射机的发射信号，其中，发射信号是在发射机上将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列，并采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理生成第三复数符号序列之后，根据第三复数符号序列形成的，第三复数符号序列具有Gray映射属性；解调模块，用于根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调。

优选地，解调模块包括：第一解调单元，用于在确定自身类型为小区边缘用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；第一解码单元，用于从第一部分信号中解码出与小区边缘用户对应的用户信息。

优选地，解调模块包括：第二解调单元，用于在确定自身类型为小区中心用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；第三解调单元，用于对接收信号中的第一部分信号进行去除，并从剩余的部分信号中镜像解调出待发送至小区中心用户的第二部分信号；第二解码单元，用于从第二部分信号中解码出与小区中心用户对应的用户信息。

优选地，各个用户接收发射信号所使用的信道的时频资源相同且重叠使用。

通过本发明实施例，采用将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列；采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列，其中，第三复数符号序列具有Gray映射属性；根据第三复数符号序列形成发射信号，并将发射信号发送至多个接收机，解决了相关技术中的多个用户信号直接相加最终组合出的星座点没有Gray映射属性的的问题，进而在NOMA下行广播通信系统中简化了SIC接收机，使得接收端尽可能地进行符号级的SIC解调，同时使叠加编码后的符号又具有Gray属性，且可以简单、灵活地实现为不同数据流分配不同的功率，提高多址接入性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的NOMA下行广播示意图；

图2是根据相关技术的NOMA方式和OMA方式的容量对比示意图；

图3是根据相关技术的多个用户信号直接叠加编码的示意图；

图4是根据本发明实施例的多用户信息传输的叠加编码方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的多用户信息传输的解调方法的流程图；

图6是根据本发明优选实施例的采用下行多用户信息传输系统的叠加编码方法实施的无线广播通信系统示意图；

图7是根据本发明优选实施例的下行多用户信息传输系统的典型接收机结构示意图；

图8根据本发明优选实施例的下行多用户信息传输系统的叠加编码装置的结构示意图；

图9是根据本发明优选实施例的下行多用户信息传输系统的叠加编码装置的发射机模块的结构示意图；

图10是根据本发明优选实施例的中心用户的QPSK信号进行镜像处理过程的示意图；

图11是根据本发明优选实施例的在镜像处理后保持不变的叠加编码过程示意图；

图12是根据本发明优选实施例的在镜像处理后进行水平映射的叠加编码过程示意图；

图13是根据本发明优选实施例的中心用户的16QAM信号进行镜像过程的示意图；

图14是根据本发明实施例的多用户信息传输的叠加编码装置的结构框图；

图15是根据本发明优选实施例的多用户信息传输的叠加编码装置的结构框图；

图16是根据本发明实施例的多用户信息传输的解调装置的结构框图；

图17是根据本发明优选实施例的多用户信息传输的解调装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图4是根据本发明实施例的多用户信息传输的叠加编码方法的流程图。如图4所示，该方法可以包括以下处理步骤：

步骤S402：将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列；

步骤S404：采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列，其中，第三复数符号序列具有Gray映射属性；

步骤S406：根据第三复数符号序列形成发射信号，并将发射信号发送至多个接收机。

相关技术中的多个用户信号直接相加最终组合出的星座点没有Gray映射属性。采用如图4所示的方法，发射机可以将中心用户的星座进行相应的镜像处理后再进行叠加编码处理，然后将叠加后的符号形成发射信号，发送至小区内边缘用户接收机和中心用户接收机。因而，针对NOMA下行广播系统，不仅能够使得接收端进行符号级的SIC解调，极大地简化SIC接收机，而且还能够使得叠加编码后的符号又具有Gray属性，此外还可以简单、灵活地实现为不同数据流分配不同的功率，提高多址接入的性能，特别是提高了小区中心用户的性能。

需要说明的是，本发明实施例所提供的下行多用户信息传输系统的叠加编码方案可以支持旧版本的下行广播系统。

优选地，在步骤S402中，将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列可以包括以下操作：

步骤S1：将双信息流中的第一信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第一功率调整因子得到第一复数符号序列；

步骤S2：将双信息流中的第二信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第二功率调整因子得到第二复数符号序列；

其中，第一功率调整因子大于第二功率调整因子，第一复数符号序列的调制阶数低于或等于第二复数符号序列的调制阶数。

在优选实施例中，复数符号序列S1是指将C1经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以一个功率调整因子所得。复数符号序列S2是指将C2经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以一个功率调整因子所得。C1调制后具有一定功率的复数符号序列S1为C2调制后具有一定功率的复数符号序列S2为S1的功率调整因子为S2的功率调整因子为 大于当小于或等于时，无需对符号序列S2进行星座镜像。

优选地，在步骤S404中，采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列可以包括以下步骤：

步骤S3：对第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；

步骤S4：将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列。

在优选实施例中，复数符号序列S1和S2经过叠加可以是复数符号序列S1和复数符号序列S2镜像后的符号S直接叠加，直接叠加后的复数符号序列S3可表示为(S1+S)。S1和S2镜像后的符号直接叠加得到S3。S3的星座点具有Gray属性，可以通过其它的方法使叠加后符号星座具有Gray属性。

优选地，在步骤S3中，对第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列可以包括操作：

步骤S31：根据第一复数符号序列的实部取值确定镜像后的符号序列的实部符号；

步骤S32：根据第一复数符号序列的虚部取值确定镜像后的符号序列的虚部符号。

在优选实施例中，在复数符号序列S2与S1进行叠加处理之前需要经过镜像处理，根据S1实部的值确定S实部的符号，根据S1虚部的值确定S虚部的符号。复数符号序列S2镜像后的符号S可以表示为：或者符号S的功率和S2的功率一样。

优选地，在步骤S4中，将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列可以包括以下方式之一：

方式一、第三复数符号序列为

方式二、第三复数符号序列为

其中，为第一复数符号序列，为第二复数符号序列，或者 为镜像后的符号序列，Xstd+Ystd·i为与第一复数符号序列对应的未归一化的整数格点星座符号，为第一功率调整因子，为第二功率调整因子，表示向上取整，表示向下取整。

在优选实施例中，假设C1调制后具有一定功率的复数符号序列S1为 C2调制后具有一定功率的复数符号序列S2为S1对应的未归一化的整数格点星座符号S_std为Xstd+Ystd·i，则S1和S2经过镜像叠加后得到复数符号序列S3可以为 是功率调整因子，符号表示向上取整。

上述未归一化整数格点星座符号S_std为Xstd+Ystd·i，例如：QPSK对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1}；16QAM对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1，3，-3}；64QAM对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1，3，-3，5，-5，7，-7}。

另外，还可以假设C1调制后具有一定功率的复数符号序列S1为C2调制后具有一定功率的复数符号序列S2为S1对应的未归一化的整数格点星座符号S_std为Xstd+Ystd·i，则S1和S2经过镜像叠加后得到复数符号序列S3可以为 是功率调整因子，符号表示向下取整。

上述未归一化整数格点星座符号S_std为Xstd+Ystd·i，例如：QPSK对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1}；16QAM对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1，3，-3}；64QAM对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1，3，-3，5，-5，7，-7}。

优选地，在步骤S404，生成第三复数符号序列之后，还可以包括以下操作：

步骤S5：通过调整第一功率调整因子和/或第二功率调整因子对第三复数符号序列进行调整。

在优选实施例中，可以根据功率调整因子调整S3，其中，大于

优选地，在步骤S402，将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列之前，还可以包括以下步骤：

步骤S6：按照预设编码格式对双信息比特流进行编码处理，生成双信息流，其中，第一信息流的保护优先级大于第二信息流的保护优先级。

在优选实施例中，双信息流可以由双信息比特流编码得到，其中，C1保护优先级大于C2的保护优先级。C1和C2被调制为具有一定功率的复数符号序列S1和S2，S1的调制阶数低于或等于S2的调制阶数。S1和S2叠加编码得到高于S1或S2调制阶数的调制符号。

图5是根据本发明实施例的多用户信息传输的解调方法的流程图。如图5所示，该方法可以包括以下处理步骤：

步骤S502：接收来自于发射机的发射信号，其中，发射信号是在发射机上将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列，并采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理生成第三复数符号序列之后，根据第三复数符号序列形成的，第三复数符号序列具有Gray映射属性；

步骤S504：根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调。

采用如图5所示的方法，解决了相关技术中的多个用户信号直接相加最终组合出的星座点没有Gray映射属性的的问题，进而在NOMA下行广播通信系统中简化了SIC接收机，使得接收端尽可能地进行符号级的SIC解调，同时使叠加编码后的符号又具有Gray属性，且可以简单、灵活地实现为不同数据流分配不同的功率，提高多址接入性能。

优选地，在步骤S504中，根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调可以包括以下操作：

步骤S7：在确定自身类型为小区边缘用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；

步骤S8：从第一部分信号中解码出与小区边缘用户对应的用户信息。

即小区里边缘用户接收机1带着中心用户的干扰解调出边缘用户信息。

优选地，在步骤S504中，根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调可以包括以下步骤：

步骤S9：在确定自身类型为小区中心用户的情况下，从发射信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；

步骤S10：对接收信号中的第一部分信号进行去除，并从剩余的部分信号中解调出待发送至小区中心用户的第二部分信号；

步骤S11：从第二部分信号中解码出与小区中心用户对应的用户信息。

即小区里中心用户接收机2在解调出边缘用户信息并除去后，镜像解出中心用户信息。

优选地，各个用户接收发射信号所使用的信道的时频资源相同且重叠使用。每个用户的信息都是在“整个通道”上传输，整个通道指多个信道的时频资源完全相同，而且可以完全重叠使用。

在优选实施例中，假设接收端解调出边缘用户的信息S1’为x1’+y1’·i，小区内中心用户接收机2解调出边缘用户信息并除去后的信号为x2’+y2’·i，S1’对应标准未归一化整数格点星座符号S_std’为Xstd’+Ystd’·i则进行镜像处理解调出中心用户信号可以为或者 其中，符号表示向上取整，表示向下取整。

上述未归一化整数格点星座符号S_std’为Xstd’+Ystd’·i，例如：QPSK对应的Xstd’、Ystd’取值为{1，-1}；如16QAM对应的Xstd’、Ystd’取值为{1，-1，3，-3}；64QAM对应的Xstd’、Ystd’取值为{1，-1，3，-3，5，-5，7，-7}。

下面将结合优选实施例一至优选实施例五对上述优选实施过程做进一步的描述。

优选实施例一

图6是根据本发明优选实施例的采用下行多用户信息传输系统的叠加编码方法实施的无线广播通信系统示意图。如图6所示，基站可以将多用户信息传输到两个用户设备(即UE1和UE2)。

在基站内，双信息流可以被调制为具有一定功率的复数符号序列S1和S2，在经过镜像叠加处理后得到复数符号序列S3。

首先，双信息流由待发送至用户的双信息比特流分别经过Turbo编码得到，其中，C1的保护优先级大于C2的保护优先级。C1和C2被调制为具有一定功率的复数符号序列S1和S2，其中，S1的调制阶数低于或等于S2的调制阶数。UE1的谱效需要小于UE2的谱效，其中，复数符号序列S1是指将C1经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以一个功率调整因子所得。复数符号序列S2是指将C2经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以一个功率调整因子所得。假设S1的功率调整因子为S2的功率调整因子为且大于则复数符号序列S1为复数符号序列S2为S1对应的未归一化整数格点星座符号S_std为Xstd+Ystd·i。未归一化整数格点星座符号S_std为Xstd+Ystd·i，例如：QPSK对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1}；16QAM对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1，3，-3}；64QAM对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1，3，-3，5，-5，7，-7}。

然后，复数符号序列S1和S2经过镜像叠加处理是指复数符号序列S1和复数符号序列S2镜像后的符号S直接叠加，直接叠加后的复数符号序列S3既可以表示为(S1+S)，也可以表示为：其中，符号表示向上取整。

根据功率调整因子调整S3，其中，大于

叠加编码后的复数符号S3的星座具有Gray属性，可以通过其它的方法使叠加后符号星座具有Gray属性，其中，可以根据S1实部的值确定S实部的符号，可以根据S1虚部的值确定S虚部的符号。复数符号序列S2镜像后的符号S可以表示为：符号S的功率与S2的功率一样。

最后，基站可以将叠加处理后的符号形成发射信号，发送之小区内的边缘用户UE1和中心用户UE2。

优选实施例二

图7是根据本发明优选实施例的下行多用户信息传输系统的典型接收机结构示意图。如图7所示，接收机可以包括但不限于：接收模块、解调模块和解码模块。

双信息流在“整个通道”上传输，边缘用户接收机1带着其他干扰信息解调出其所需信息，中心用户接收机2在解调出干扰信息并除去该干扰信息后，镜像解调出所需信息。

在接收机1，边缘用户首先接收到复数符号序列R1，然后带着弱信号(发给中心用户的信息)的干扰解调出强信号(发给边缘用户的信息)S1’，最后解码出边缘用户的信息B1’。

在接收机2，中心用户首先接收到R2，然后在解调模块1中解调出强信号S1’，再将解调信息传送到解调模块2，解调模块2从R2中去除强信号，然后镜像解调出弱信号S2’，最后解码出中心用户的信息B2’。S1’对应标准未归一化的星座符号S_std’为Xstd’+Ystd’·i。镜像解调是指先经过SIC分离出中心用户的信息，再进行镜像处理以得到S2’，其镜像结果S2’与S1’和SIC解调后的复数符号有关。假设接收端解调出边缘用户的信息为x1’+y1’·i，SIC解调后的复数符号为x2’+y2’·i，则镜像得到的信号S2’为：或者 其中，符号表示向上取整，表示向下取整。两个用户的接收机可以采用一样的设计，中心用户需要使用两个解调模块，而边缘用户只需要使用解调模块1即可。

优选实施例三

图8根据本发明优选实施例的下行多用户信息传输系统的叠加编码装置的结构示意图。图9是根据本发明优选实施例的下行多用户信息传输系统的叠加编码装置的发射机模块的结构示意图。如图8和图9所示，叠加编码装置可以包括但不限于：发射机BS、信道以及接收机。发射信号经过信道1到达接收机1以及经过信道2到达接收机2。BS存储与各个接收机之间的无线信道相关信息，从BS到接收机1与从BS到接收机2的无线信道质量存在较大差异，例如：20dB的差异。发射机可以为基站、中继节点或者网络编码节点。接收机可以是移动或固定的无线通信设备，也可以被称为移动节点，节点可以在有效通信范围内任意移动。

发射机可以完成上述叠加编码。发射机可以包括但不限于：编码模块、调制模块、调度模块、功率分配模块、叠加编码模块以及发射模块。双信息流被调制为具有一定功率的复数符号序列S1和S2经过镜像叠加后得到复数符号序列S3。

在编码模块中，信息比特流B1、B2可以经过Turbo编码处理，得到双信息流C1、C2，其中，C1保护优先级大于C2的保护优先级。

在调制模块中，C1和C2经过调制得到具有归一化平均功率的复数符号序列后乘以功率调整因子得到S1和S2，其中，S1的调制阶数小于或等于S2的调制阶数。S1和S2经过叠加编码处理得到S3，其中，S3的调制阶数高于S1或S2调制阶数。假设C1经过调制模块后得到S1为C2经过调制模块后得到S2为调度模块可以调度分组出边缘用户接收机1和中心用户接收机2。

功率分配模块可以根据调度模块的标识信号设置功率调整因子C1经过功率归一化星座图调制后乘以功率调整因子得到S1为C2经过功率归一化星座图调制后乘以功率调整因子得到S2为其中，大于当小于或等于时，无需对符号序列S2进行星座镜像。

在叠加编码模块中，复数符号序列S1和S2经过镜像叠加是指复数符号序列S1和复数符号序列S2镜像后的符号S直接叠加，直接叠加后的复数符号序列S3可表示为(S1+S)，其中，可以根据S1实部的值确定S实部的符号，可以根据S1虚部的值确定S虚部的符号。复数符号序列S2镜像后的符号S表示为 或者其中，符号表示向上取整，表示向下取整。符号S的功率与S2的功率一样。S1和S2经过叠加编码后得到复数符号序列S3。叠加编码后的复数符号S3的星座具有Gray属性，可以通过其它的方法使得叠加后符号星座具有Gray属性。

发射模块可以将叠加后的符号形成发射信号T，发送至小区内的边缘用户接收机1和中心用户接收机2。

需要说明的是，在该优选实施例中仅提供了在一个cell下的应用情景，但其并不构成对本发明的不当限制。上述系统也可以是具有多个cell蜂窝状的网络系统。

优选实施例四

发射机需要将第一组信息传输至边缘用户，以及将第二组信息传输至中心用户。

首先，可以将上述第一组信息以及第二组信息按照现有标准的码率和调制方式进行编码调制。例如：双信息流C1、C2由待发送至用户的双信息比特流分别经过Turbo编码得到，其中，C1保护优先级大于C2的保护优先级。C1和C2被调制为具有一定功率的复数符号序列S1和S2，其中，S1的调制阶数小于或等于S2的调制阶数。调制方式可以是多样的，例如：BPSK、QPSK、16QAM或其它现有调制方式。边缘用户的谱效需要小于中心用户的谱效。

复数符号序列S1是指将C1经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以一个功率调整因子所得。复数符号序列S2是指将C2经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以一个功率调整因子所得。假设S1的功率调整因子为C1经过功率归一化星座图调制后乘以功率调整因子得到S1为C2经过功率归一化星座图调制后乘以功率调整因子得到S2为 大于当小于或等于时，无需对符号序列S2进行星座镜像。

功率分配模块可以设置功率调整因子，例如：

然后，复数符号序列S1和S2经过镜像叠加是指复数符号序列S1和复数符号序列S2镜像后的符号S直接叠加，直接叠加后的复数符号序列S3可表示为(S1+S)，也可以表示为其中，符号表示向下取整。叠加编码后的复数符号S3的星座具有Gray属性，可以通过其它的方法使得叠加后符号星座具有Gray属性。

在该优选实施例中，假设两组信息按照标准均采用QPSK调制，根据S1实部的值确定S实部的符号，根据S1虚部的值确定S虚部的符号。复数符号序列S2镜像后的符号S表示为符号S的功率与S2的功率一样。图10是根据本发明优选实施例的中心用户的QPSK信号进行镜像处理过程的示意图。如图10所示，当符号S_std为1+i，即Xstd＝1，Ystd＝1时，S为与S2一样；当符号S_std为-1+i，即Xstd＝-1，Ystd＝1时，S为其相当于对S2进行水平镜像处理；当符号S_std为1-i，即Xstd＝1，Ystd＝-1时，S为 其相当于对S2进行垂直镜像；当符号S_std为-1-i，即Xstd＝-1，Ystd＝-1时，S为其相当于对S2进行180°镜像(既水平镜像又垂直镜像)。在完成镜像步骤后，下个步骤则需要进行叠加处理。

图11是根据本发明优选实施例的在镜像处理后保持不变的叠加编码过程示意图。如图11所示，其完整的叠加编码流程如下：

步骤1、符号S2做镜像，由S1可知，S_std为1+i，即Xstd＝1，Ystd＝1时，S为4·(x2+y2·i)，与S2一样，即S2保持不变；

步骤2、符号S1直接与镜像后的符号S叠加，得到叠加后的符号S3。

图12是根据本发明优选实施例的在镜像处理后进行水平映射的叠加编码过程示意图。如图12所示，其完整的叠加编码流程如下：

步骤1、符号S2做镜像，由S1可知，S_std为-1+i，即Xstd＝-1，Ystd＝1时，S为与S2一样，相当于S2做水平镜像；

步骤2、符号S1与镜像后的符号S直接叠加，得到叠加后的符号S3。

需要说明的是，对比图3直接叠加的情况，镜像后叠加符号S3是Gray映射的，并且，更为重要的是，即使在接收机因为噪声误判了符号S1，对符号S2解调后再进行一次镜像仍然能够正确解调出符号S2，因而近端用户的性能有明显改善。

优选实施例五

发射机需要将第一组信息传输给边缘用户，以及将第二组信息传输给中心用户。

首先，双信息流C1、C2由待发送至用户的双信息比特流分别经过Turbo编码得到。C1和C2被调制为具有一定功率的复数符号序列S1和S2，假设S1的功率调整因子为S2的功率调整因子为且大于则复数符号序列S1为 复数符号序列S2为S1对应的未归一化整数格点星座符号S_std为Xstd+Ystd·i。未归一化整数格点星座符号S_std为Xstd+Ystd·i，例如：QPSK对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1}；16QAM对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1，3，-3}；64QAM对应的Xstd、Ystd取值为{1，-1，3，-3，5，-5，7，-7}。

功率分配模块设置功率调整因子，例如：

然后，复数符号序列S1和S2经过镜像叠加处理是指复数符号序列S1与复数符号序列S2镜像后的符号S直接叠加，直接叠加后的复数符号序列S3可以表示为其中，符号表示向上取整。叠加编码后的复数符号S3的星座具有Gray属性，可以通过其它的方法使得叠加后符号星座具有Gray属性。

上述两组信息按标准均可以采用16QAM调制，根据S1实部的值确定S实部的符号，根据S1虚部的值确定S虚部的符号。复数符号序列S2镜像后的符号S表示为符号S的功率和S2的功率一样。图13是根据本发明优选实施例的中心用户的16QAM信号进行镜像过程的示意图。如图13所示，当符号S_std为3+3i，即Xstd＝3，Ystd＝3时，S为与S2一样；当符号S_std为1+3i，即Xstd＝1，Ystd＝3时，S为其相当于对S2做水平镜像；当符号S_std为1+1i，即Xstd＝1，Ystd＝1时，S为其相当于对S2做180°镜像(既垂直镜像又水平镜像)，其他情况可以类似得到。

图14是根据本发明实施例的多用户信息传输的叠加编码装置的结构框图。如图14所示，该多用户信息传输的叠加编码装置可以包括：调制模块10，用于将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列；叠加编码模块20，用于采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列，其中，第三复数符号序列具有Gray映射属性；发送模块30，用于根据第三复数符号序列形成发射信号，并将发射信号发送至多个接收机。

采用如图14所示的装置，解决了相关技术中的多个用户信号直接相加最终组合出的星座点没有Gray映射属性的的问题，进而在NOMA下行广播通信系统中简化了SIC接收机，使得接收端尽可能地进行符号级的SIC解调，同时使叠加编码后的符号又具有Gray属性，且可以简单、灵活地实现为不同数据流分配不同的功率，提高多址接入性能。

优选地，如图15所示，调制模块10可以包括：第一调制单元100，用于将双信息流中的第一信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第一功率调整因子得到第一复数符号序列；第二调制单元102，用于将双信息流中的第二信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第二功率调整因子得到第二复数符号序列；其中，第一功率调整因子大于第二功率调整因子，第一复数符号序列的调制阶数低于或等于第二复数符号序列的调制阶数。

优选地，如图15所示，叠加编码模块20可以包括：获取单元200，用于对第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；叠加编码单元202，用于将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列。

优选地，获取单元200可以包括：第一获取子单元(图中未示出)，用于根据第一复数符号序列的实部取值确定镜像后的符号序列的实部符号；第二获取子单元(图中未示出)，用于根据第一复数符号序列的虚部取值确定镜像后的符号序列的虚部符号。

优选地，编码单元202，用于将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列可以包括以下方式之一：

方式一、第三复数符号序列为

方式二、第三复数符号序列为

其中，为第一复数符号序列，为第二复数符号序列，或者 为镜像后的符号序列，Xstd+Ystd·i为与第一复数符号序列对应的未归一化的整数格点星座符号，为第一功率调整因子，为第二功率调整因子，表示向上取整，表示向下取整。

优选地，如图15所示，上述装置还可以包括：调整模块40，用于通过调整第一功率调整因子和/或第二功率调整因子对第三复数符号序列进行调整。

优选地，如图15所示，上述装置还可以包括：生成模块50，用于按照预设编码格式对双信息比特流进行编码处理，生成双信息流，其中，第一信息流的保护优先级大于第二信息流的保护优先级。

图16是根据本发明实施例的多用户信息传输的解调装置的结构框图。如图16所示，该多用户信息传输的解调装置可以包括：接收模块60，用于接收来自于发射机的发射信号，其中，发射信号是在发射机上将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列，并采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理生成第三复数符号序列之后，根据第三复数符号序列形成的，第三复数符号序列具有Gray映射属性；解调模块70，用于根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调。

优选地，如图17所示，解调模块70可以包括：第一解调单元700，用于在确定自身类型为小区边缘用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；第一解码单元702，用于从第一部分信号中解码出与小区边缘用户对应的用户信息。

优选地，如图17所示，解调模块70可以包括：第二解调单元704，用于在确定自身类型为小区中心用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；第三解调单元706，用于对接收信号中的第一部分信号进行去除，并从剩余的部分信号中解调出待发送至小区中心用户的第二部分信号；第二解码单元708，用于从第二部分信号中解码出与小区中心用户对应的用户信息。

在优选实施过程中，各个用户接收发射信号所使用的信道的时频资源相同且重叠使用。

从以上的描述中，可以看出，上述实施例实现了如下技术效果(需要说明的是这些效果是某些优选实施例可以达到的效果)：采用本发明实施例所提供的技术方案，在NOMA下行广播通信系统中对SIC接收机进行简化，使接收端尽可能地实现符号级的SIC解调，同时又能够使得叠加编码后的符号又具有Gray属性，且可以简单、灵活地实现不同数据流分配不同的功率，提高多址接入的性能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种多用户信息传输的叠加编码方法，其特征在于，包括：

将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列；

采用所述第一复数符号序列与所述第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列，其中，所述第三复数符号序列具有Gray映射属性；

根据所述第三复数符号序列形成发射信号，并将所述发射信号发送至多个接收机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述双信息流分别调制成所述第一复数符号序列和所述第二复数符号序列包括：

将所述双信息流中的第一信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第一功率调整因子得到所述第一复数符号序列；

将所述双信息流中的第二信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第二功率调整因子得到所述第二复数符号序列；

其中，所述第一功率调整因子大于所述第二功率调整因子，所述第一复数符号序列的调制阶数低于或等于所述第二复数符号序列的调制阶数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述第一复数符号序列与所述第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成所述第三复数符号序列包括：

对所述第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；

将所述第一复数符号序列与所述镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成所述第三复数符号序列。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述第二复数符号序列进行镜像处理，获取所述镜像后的符号序列包括：

根据所述第一复数符号序列的实部取值确定所述镜像后的符号序列的实部符号；

根据所述第一复数符号序列的虚部取值确定所述镜像后的符号序列的虚部符号。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述第一复数符号序列与所述镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成所述第三复数符号序列包括以下之一：

所述第三复数符号序列为

所述第三复数符号序列为

其中，为所述第一复数符号序列，为所述第二复数符号序列，或者 为所述镜像后的符号序列，Xstd+Ystd·i为与所述第一复数符号序列对应的未归一化的整数格点星座符号，为所述第一功率调整因子，为所述第二功率调整因子，表示向上取整，表示向下取整。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在生成所述第三复数符号序列之后，还包括：

通过调整所述第一功率调整因子和/或所述第二功率调整因子对所述第三复数符号序列进行调整。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在将所述双信息流分别调制成所述第一复数符号序列和所述第二复数符号序列之前，还包括：

按照预设编码格式对双信息比特流进行编码处理，生成所述双信息流，其中，所述第一信息流的保护优先级大于所述第二信息流的保护优先级。

8.一种多用户信息传输的解调方法，其特征在于，包括：

接收来自于发射机的发射信号，其中，所述发射信号是在所述发射机上将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列，并采用所述第一复数符号序列与所述第二复数符号序列进行叠加编码处理生成第三复数符号序列之后，根据所述第三复数符号序列形成的，所述第三复数符号序列具有Gray映射属性；

根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调包括：

在确定所述自身类型为小区边缘用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至所述小区边缘用户的第一部分信号；

从所述第一部分信号中解码出与所述小区边缘用户对应的用户信息。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调包括：

在确定所述自身类型为小区中心用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；

对接收信号中的所述第一部分信号进行去除，并从剩余的部分信号中镜像解调出待发送至所述小区中心用户的第二部分信号；

从所述第二部分信号中解码出与所述小区中心用户对应的用户信息。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，各个用户接收所述发射信号所使用的信道的时频资源相同且重叠使用。

12.一种多用户信息传输的叠加编码装置，其特征在于，包括：

调制模块，用于将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列；

叠加编码模块，用于采用所述第一复数符号序列与所述第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列，其中，所述第三复数符号序列具有Gray映射属性；

发送模块，用于根据所述第三复数符号序列形成发射信号，并将所述发射信号发送至多个接收机。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述调制模块包括：

第一调制单元，用于将所述双信息流中的第一信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第一功率调整因子得到所述第一复数符号序列；

第二调制单元，用于将所述双信息流中的第二信息流经过功率归一化星座图调制后的功率归一的调制符号序列乘以第二功率调整因子得到所述第二复数符号序列；

其中，所述第一功率调整因子大于所述第二功率调整因子，所述第一复数符号序列的调制阶数低于或等于所述第二复数符号序列的调制阶数。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述叠加编码模块包括：

获取单元，用于对所述第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；

叠加编码单元，用于将所述第一复数符号序列与所述镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成所述第三复数符号序列。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括：

第一获取子单元，用于根据所述第一复数符号序列的实部取值确定所述镜像后的符号序列的实部符号；

第二获取子单元，用于根据所述第一复数符号序列的虚部取值确定所述镜像后的符号序列的虚部符号。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述编码单元，用于将所述第一复数符号序列与所述镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成所述第三复数符号序列包括以下之一：

所述第三复数符号序列为

所述第三复数符号序列为

其中，为所述第一复数符号序列，为所述第二复数符号序列，或者 为所述镜像后的符号序列，Xstd+Ystd·i为与所述第一复数符号序列对应的未归一化的整数格点星座符号，为所述第一功率调整因子，为所述第二功率调整因子，表示向上取整，表示向下取整。

17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

调整模块，用于通过调整所述第一功率调整因子和/或所述第二功率调整因子对所述第三复数符号序列进行调整。

18.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

生成模块，用于按照预设编码格式对双信息比特流进行编码处理，生成所述双信息流，其中，所述第一信息流的保护优先级大于所述第二信息流的保护优先级。

19.一种多用户信息传输的解调装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收来自于发射机的发射信号，其中，所述发射信号是在所述发射机上将双信息流分别调制成第一复数符号序列和第二复数符号序列，并采用所述第一复数符号序列与所述第二复数符号序列进行叠加编码处理生成第三复数符号序列之后，根据所述第三复数符号序列形成的，所述第三复数符号序列具有Gray映射属性；

解调模块，用于根据自身类型采用对应的解调方式对接收信号进行解调。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述解调模块包括：

第一解调单元，用于在确定所述自身类型为小区边缘用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至所述小区边缘用户的第一部分信号；

第一解码单元，用于从所述第一部分信号中解码出与所述小区边缘用户对应的用户信息。

21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述解调模块包括：

第二解调单元，用于在确定所述自身类型为小区中心用户的情况下，从接收信号中解调出待发送至小区边缘用户的第一部分信号；

第三解调单元，用于对接收信号中的所述第一部分信号进行去除，并从剩余的部分信号中镜像解调出待发送至所述小区中心用户的第二部分信号；

第二解码单元，用于从所述第二部分信号中解码出与所述小区中心用户对应的用户信息。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的装置，其特征在于，各个用户接收所述发射信号所使用的信道的时频资源相同且重叠使用。