用于非正交多址接入的签名域多路复用

技术领域

本申请涉及无线通信网络或系统的领域，更具体地，涉及提供可靠通信的系统。实施例涉及一种允许资源的可扩展过载的方法，并且尤其涉及一种用于非正交多址接入的签名域多路复用。

背景技术

图1是包括核心网络102和无线电接入网络104的地面无线网络100的示例的示意图。无线电接入网络104可以包括多个基站gNB

可以使用物理资源网格进行数据传输。物理资源网格可以包括资源元素的集合，各种物理信道和物理信号被映射到这些资源元素。例如，物理信道可以包括承载用户专用数据(也被称为下行链路和上行链路有效负载数据)的物理下行链路和上行链路共享信道(PDSCH、PUSCH)、例如承载主机信息块(MIB)和系统信息块(SIB)的物理广播信道(PBCH)、例如承载下行链路控制信息(DCI)的物理下行链路和上行链路控制信道(PDCCH、PUCCH)等。对于上行链路，一旦UE同步并且获得了MIB和SIB，则物理信道还可以包括由UE用于访问网络的物理随机接入信道(PRACH或RACH)。物理信号可以包括参考信号(RS)、同步信号等。资源网格可以包括在时域中具有特定持续时间(例如，10毫秒)并且在频域中具有给定带宽的帧或无线电帧。该帧可以具有一定数量的具有预定长度的子帧，例如，长度为1毫秒的2个子帧。取决于循环前缀(CP)的长度，每个子帧可以包括两个包含6或7个OFDM符号的时隙。帧还可以由更少数的OFDM符号组成，例如当利用缩短的传输时间间隔(sTTI)或基于微时隙/非时隙的仅包括几个OFDM符号的帧结构时。

无线通信系统可以是使用频分多路复用的任何单音或多载波系统，例如正交频分多路复用(OFDM)系统、正交频分多址(OFDMA)系统或任何其他具有或不具有CP的基于IFFT的信号，例如DFT-s-OFDM。可以使用其他波形，例如用于多路访问的非正交波形(例如，滤波器组多载波(FBMC)、广义频分多路复用(GFDM)或通用滤波多载波(UFMC)。无线通信系统可以例如根据LTE-Advanced pro标准或5G或NR(新无线电)标准运行。

在如图1所示的无线通信网络中，无线电接入网络104可以是包括主要小区网络的异构网络，每个主要小区包括主要基站(也被称为宏基站)。此外，可以为每个宏小区提供多个辅助基站(也被称为小型小区基站)。

除了上述地面无线网络之外，还存在非地面无线通信网络。图2是包括核心网络152和无线电接入网络154的非地面无线通信网络150的示例的示意图。除了图1的地面无线网络之外，非地面无线网络150包括：多个星载收发器156(例如，卫星)和/或机载收发器158(例如，无人驾驶飞机系统)。相应的星载或机载收发器156、158可以实现在相应的星载或机载运载工具中，例如上述卫星或无人驾驶飞机系统。收发器156和158被设置为服务一个或多个用户，例如图2中所示的设置在地面160上或高于地面160的位置的UE或IoT设备110。该UE和IoT设备可以是如上文参考图1所描述的设备。箭头158

在如上所述的无线通信网络中，可以实现各种服务。一些服务可能需要超可靠的通信，例如超可靠低延迟通信(URLLC)服务。URLLC旨在以极低的延迟提供高可靠性，使得实现超低延迟服务的系统支持仅几毫秒的往返时间(RTT)延迟，例如1ms的RTT。为了解决这样的短RTT延迟，已知方法使用上述的短传输时间间隔sTTI。尽管减小的RTT解决了延迟问题，但是仍然存在与UE处接收的控制信息的可靠性密切相关的可靠性问题。尽管例如通过降低编码率或通过调整调制和编码方案可以简单地改善数据信道，但是在控制信道中却不是那么简单。例如，由于物理下行链路控制信道PDCCH的基本上固定的、较不灵活的结构，PDCCH中所支持的最低编码率可能受到限制。关于在控制信道中接收控制消息，将观察丢失概率和误报概率，尤其是对于超可靠服务或URLLC服务。丢失概率是在控制信道中丢失诸如DCI消息之类的控制消息的概率，而误报概率是错误地检测或识别出不意图用于UE的控制消息的概率，这可能例如在这样的情况下发生：即尽管检测到的信号不是针对UE的DCI消息依然会产生有效的CRC(请参见下文)的盲解码过程中。

无线通信网络中的下行链路(DL)无线电帧包括PDCCH区域，其定义了特定PDCCH可能位于的位置或地点。UE搜索PDCCH区域。每个PDCCH承载控制消息，例如由UE特定的无线电网络临时标识符RNTI标识的下行链路控制信息(DCI)数据包。RNTI例如被编码在DCI的CRC附件中。可以使用UE特定的RNTI(例如C-RNTI)对DCI进行加扰。图3示意性地示出了具有由不同数量的控制信道元素(CCE)形成的多个PDCCH的PDCCH区域的示例。取决于要发送的DCI格式的有效负载大小和信道条件，基站可以选择适当的聚合级别，该聚合级别定义要用于发送DCI数据包的CCE的数量。如从图3中可以看出的，PDCCH搜索空间被划分为可以由基站所服务的所有UE监控的公共搜索空间和由至少一个UE监控的UE特定搜索空间。每个UE在整个PDCCH区域上执行盲解码，以便找到专用于该UE的一个或多个DCI数据包。DCI数据包例如指示在即将到来的数据传输期间要使用的资源和其他参数。

如上文所提到的，UE可以通过搜索包括盲解码/盲检测方法的PDCCH区域来获得其一个或多个DCI数据包。图4示意性地示出了在PDCCH区域内找到针对特定UE的一个或多个DCI数据包的盲解码过程。图4示意性地示出了PDCCH区域200(也被称为PDCCH搜索空间)。在PDCCH搜索空间200中示出了五个DCI数据包DCI

然而，上述盲解码方法也可能由于PDCCH搜索空间中的随机数据而找到匹配，即，可能会将不代表针对特定UE的DCI消息的数据错误地检测为有效控制消息(也被称为误报DCI)。这样的错误解码可能以P

注意，以上部分中的信息仅用于加强对本发明的背景技术的理解，因此，它可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

从所描述的现有技术出发，本发明的目的在于提供一种用于将从无线电信号中检测到的控制消息可靠地确定为针对接收器的有效控制消息的改进的方法。

该目的通过独立权利要求中限定的主题来实现，并且在所附权利要求中限定了有利的进一步发展。

附图说明

现在参考附图来进一步详细地描述本发明的实施例，附图中：

图1示出了地面无线通信系统的示例的示意图；

图2是非地面无线通信网络的示例的示意图；

图3示意性地示出了具有由不同数量的控制信道元素(CCE)形成的多个PDCCH的PDCCH区域的示例；

图4示意性地示出了在PDCCH区域内找到针对特定UE的一个或多个DCI数据包的盲解码过程；

图5示出了根据实施例的用户设备的示意性框图；

图6a示出了根据实施例的用于资源分配的示例欧拉平方矩阵(Euler-squarematrix)，其示出了针对F(3,2)形式的欧拉平方矩阵的资源分配；

图6b示出了根据实施例的用于资源分配的F(4，3)形式的欧拉平方矩阵的示意图；

图6c示出了根据实施例将图6b的资源分配给具有可变长度的资源子集；

图7a示出了根据实施例将第一矩阵和第二矩阵用于生成子集的构思；

图7b示出了根据实施例使用四个矩阵将与图7a中相同的资源分配给或关联到不同数量的子集的构思；

图7c是用于在保持子集的数量的同时减少映射到子集的资源的数量的构思；

图8示出了根据实施例的无线网络的示意性框图；

图9a示出了根据实施例的使用欧拉平方映射来映射由基站操作的六个资源的示例方案的示意图；

图9b示出了根据实施例的使用了正交通信和非正交通信的图9a的方案的示意图；

图10示出了用于示出根据实施例的资源的构思的示例图；以及

图11示出了可以执行根据本发明方法描述的单元或模块以及方法步骤的计算机系统的示例。

具体实施方式

现在参考附图来更详细地描述本发明的实施例，在附图中，相同或相似的元件具有为其指定的相同的附图标记。

为了使实现可靠通信的构思成为可能(该构思还允许高吞吐量)，一种被配置为在无线网络中进行操作的用户设备(UE)包括用于在无线网络中进行通信的无线接口，其中该网络利用第一数量的资源来服务通信的UE。通信指代发送过程和/或接收过程。UE包括控制器，该控制器被配置为从第一数量的资源的第二数量的预定义子集中选择至少一个资源子集，以用于在无线网络中进行通信。第二数量大于第一数量。第二数量的预定义子集基于第一数量的资源到第二数量的子集中的映射。对于这样的映射，UE(例如，控制器)可以被配置为例如通过实施一些可能的微小修改来使用欧拉平方映射或基于欧拉平方的映射。欧拉平方映射允许每个资源至少由第一子集和第二子集使用的方案，因而使得子集是非正交的。根据基于签名的方法，每个子集中包含的资源元素的模式在公共资源图中可以是唯一的，使得可以通过识别资源元素的模式来识别发送器和/或接收器。尽管下文中将实施例描述为与基于欧拉平方的映射有关，但是实施例不限于此，而是还涉及利用其他优选地导致复合地使用的非正交子集的映射方案的实施例。

结合本文描述的实施例，资源可以指代无线通信网络中可使用的单个或成组或多个资源，其中有时间、频率、传输功率、空间和码。例如，资源可以是用于特定时间(时域)的单个子载波(频域)。例如，资源也可以是这样的资源的聚合，例如，聚合成包含被认为提供均匀信道衰落的资源集的衰落块。例如，资源可以包括用于特定时间和/或频率时隙的码。因此，衰落块也可以被认为是资源。因此，资源的具体类型和/或其数量(例如，聚合在衰落块中的子载波和/或时隙的数量)可以取决于无线网络的粒度而变化。结合本文描述的实施例，资源元素被认为是衰落块，其中其他实施方式是可能的，而没有任何限制。

非正交多址接入(NOMA)是5G蜂窝网络及以后的新无线电(NR)设计的主要赋能者。其基本思想是通过允许不同的用户(或层)在时间、频率或空间或码或传输功率上并发地共享相同的物理资源而放松正交传输的范式。因此，大规模机器类型通信(mMTC)可以支持更多的连接，或者可替代地，在增强型移动宽带(eMBB)方案中可以实现更高的吞吐量。给定当前的频谱限制，需要用户设备(UE)以非正交方式共享无线资源的无线电接入技术(无论是在初始接入阶段还是在数据传输阶段中(或两者中，如在初始接入和数据传输的联合方案的情况下))。示例包括非正交多址接入(NOMA)的构思，其依赖于功率域或码域多路复用，相应的方案包括功率域NOMA、低密度扩展多址接入、稀疏码多址接入、多用户共享接入、模式分割多址接入等。其他示例是UE通过在共享信道资源(时频时隙)块上发送非正交信息承载序列来同时执行初始接入和将信息传送给联合接收器的通信方案。该构思概括了跨共享资源的两个多路复用层，其中不同的层可以对应于不同的用户，但是例如在广播或多播方案中，也可以对应于在相同资源上的同一用户多路复用消息。非正交多址接入的一个重要的方面是码设计，即根据其将各个层的信息承载消息映射到共享资源的预定义结构。

大量的NOMA技术可以粗略地分为两大类：签名域多路复用和功率域多路复用。在后一类中，对应于不同用户的信号被叠加，并且通常经由连续干扰消除(SIC)来解码。签名域多路复用基于区分的扩展码或交织器序列(与低速率纠错码级联)。低密度码域(LDCD)NOMA是基于签名的多路复用的重要子类别，它依赖于[1]中所述的低密度签名(LDS)。包括少量非零元素的稀疏扩展码用于在共享物理资源上线性地调制每个用户的符号。可以通过利用消息传递算法(MPA)来显著地降低接收器复杂度，其即使在接收到的功率相当的情况(与功率域NOMA相对)下也可以实现用户分离。LDCD-NOMA的不同变体在5G 3GPP标准化中已受到了广泛关注。例如，[2]和[3]中所述的稀疏码多址接入(SCMA)进一步优化了低密度序列，以通过使用多维星座来实现整形和编码增益。LDCD-NOMA中用户与资源之间的稀疏映射可以是规则的(其中，每个用户占用固定数量的资源，并且每个资源由固定数量的用户使用)或不规则的(其中，各个数量是随机的，并且仅是平均固定的)。在[4]中研究了不规则LCDC-NOMA的最佳光谱效率，并且将其示出以得出下面的如[5]中所述的密集随机扩展(RS)的公知光谱效率。该结果源于用户-资源映射的随机性，因此某些用户可能最终没有任何指定资源，而某些资源可能未被使用。另一方面，如[6]中所述，规则的用户-资源映射已显示出潜在的益处。

图5示出了根据实施例的用户设备50的示意性框图。用户设备50可以被配置为在无线网络(例如，无线网络100或150)中进行操作。作为示例，网络可以利用多个资源52，如上所述，资源52包括至少码、时间、频率和/或空间中的一个或多个。

用户设备50可以包括用于在无线网络中进行通信的无线接口54，例如包括至少一个天线的天线布置。用户设备可以被配置为利用无线接口执行波束形成或类似的特征，但是不必需这样做。用户设备还可以包括控制器56，其被配置为从多个预定义子集中选择资源52的至少一个子集58。在数据交换开始之前，预定义子集58对于用户设备50而言可以是已知的。例如，预定义子集可以通过经由广播信道交换信息来获知。可替代地或附加地，这样的信息可以被存储在存储器中并且对于控制器56可以是可访问的，以便符合通信标准等。预定义子集58可以是固定的或可变的信息。

示例资源表显示出了资源52

来自资源52的阴影表示的资源62

通过使用欧拉平方，可以获得所使用资源的不同的模式，不同的模式允许基于签名的多路复用。因此，实施例涉及基于签名的多路复用的一般形式，据此，在同步层多路复用之后，在衰落块FB q上(即，在块内的nc＝ns·no个资源元素上)接收到的信号矩阵Y

其中，

信号构造(即，确定在资源图中使用的模式)可以基于以下考虑：具有稀疏签名的NOMA传输方案的整体性能可能至少会在与各个用户(层)相关联的签名的构造上受到影响，其可以如下在矩阵中组合：

其中，F

欧拉平方允许在全部所获得的资源中高度或广泛地扩展已使用资源。关于欧拉平方的一些限制由下述定义：

阶数为n、度数为k和指数为n,k的欧拉平方是数量为n

对于以下情况，已知存在欧拉平方的显式构造[7]：

1)指数p,p-1，其中p是质数；

2)指数p

3)指数n,k，其中对于相异的奇质数p

此外，指数为n,k的欧拉平方的存在意味着指数为n,k’的欧拉平方也存在，其中k’

基于这些见解，对于n≥3，k≥2，大小为n·k x n

其中，(a

矩阵F实际上是由k个n×n

因此，欧拉平方映射可被表示为具有结构F(n,k)的矩阵，其中n·k是资源的第一数量，而n

图6a示出了对于n＝3和k＝2的示例欧拉平方矩阵，产生了具有九列和六行的矩阵。

参数n＝3和k＝2产生了n·k＝6个要分配的资源和3

矩阵F可以在所有子集上允许高度甚至最大程度的扩展，这对于增强所有层或用户的通信是有益的，因为可以减少或甚至避免某些子集面临高收益扩展而其他子集可能完全重叠从而没有扩展而导致高错误率的情况。

尽管第一子集的资源(例如，子集58

资源的模式(即，已使用资源)可以被视为允许区分不同用户的一种码或签名。根据实施例，无线网络被操作为OFDM网络。子集58中包括的所生成的码定义了用户如何使用其资源。基于规则的构造，资源子集之间的重叠的数量受到限制，并且还限制了每个用户使用的资源元素的数量。此外，欧拉平方映射的构造规则允许用于解决重叠用户的分离的重构和/或限制。

图6b示出了具有参数n＝4和k＝3的欧拉平方矩阵(即，F(4,3))的示意图。该矩阵产生了4

如图6c所示，示出了从欧拉平方矩阵F(4,3)中以不同的方式生成子集58

如针对矩阵F(4,3)的前四列所示出的，其例如代表n＝1区块，每列可以被细分为三个子集58

接下来的表示例如n＝2区块的四列可以被形成为子集58

属于矩阵F(4,3)的n＝3和n＝4区块的列9至列16可以分别被完全包括在一个子集58

特别是当涉及新无线电时，每个资源元素可以包括相同或不同的通信能力，例如带宽或要在该资源元素内发送的符号的数量。

矩阵F(3,2)和F(4,3)都显示出相当的结构，根据该结构：

·矩阵F中的每行中的个数(所分配的资源)为n；

·F的每列中的个数(所分配的资源)为k；

·F的列之间的重叠最多为1(即，用户/层签名最多在一个位置中重叠)；以及

·过载系数为β＝n/k。

根据实施例，进行或执行欧拉平方映射，使得n和k根据结合欧拉平方的生成所给出的解释。例如，对于F(3,2)，适用为p＝3选择“p,p-1”的规则。例如，对于F(4,3)，适用为p＝2选择“p

现在参照图7a和图7b，其示意性地示出了根据本文描述的实施例的使用欧拉平方的灵活性。作为示例，可以在网络(例如，网络100或150)中使用24个资源52

为了允许网络中的过载(即，与资源的数量相比更多的用户、层、消息或数据流)，可以使用欧拉平方。根据图7a，第一矩阵F

在图7b中，使用四个矩阵F

将四个矩阵F

使用欧拉平方矩阵可以实现高灵活性。分别基于网络中的负载、过载，可以改变、变化或调整资源52到子集58的分配，以便允许在实现因高度扩展而获得的高通信质量的同时为用户提供服务。这实现了网络中的可靠通信。

换句话说，图7a和图7b示出了一组24个资源元素的两种不同的配置。这两种配置均使用NOMA，而它们均具有不同的扩展特性(根据图7a的配置具有更大的扩展宽度并且具有更高的分集增益，而根据图7b的配置支持更大数量的用户)。

每个n＝1、n＝2、n＝3和/或n＝4部分可以经受不同的预编码器ID或与不同的预编码器ID相关联。例如，每个预编码器可以对应于波束形成器，从而允许与空间预编码结合的混合配置。空间多路复用可能会导致被复用的不同区域之间的干扰。通过使用相对于其他预编码器而正交的子集，可以减少不同空间区域之间的干扰。

尽管本文描述的实施例涉及F(3,2)和F(4,3)形式的欧拉平方矩阵，但是例如，取决于要共享的资源的数量和/或要使用的子集的数量，可以使用不同的形式。尽管实施例被描述为使用单个欧拉平方矩阵(图6a、图6b和图6c)、两个欧拉平方矩阵(图7a)或四个欧拉平方矩阵(图7b)将资源分配给子集，但是根据实施例，可以使用诸如3、5或更多的不同数量。

控制器可以选择要减少的分配给子集的资源数量。例如需要将资源分配给不同的子集、以其他方式使用或由于任何原因而变得不可用。

这可以通过使用不同的欧拉平方矩阵确定资源元素的子集来获得，例如，从图6b所示的欧拉平方矩阵F(4,3)到图6a所示的欧拉平方矩阵F(3,2)，或者从图7b的调度表到图7a的调度表。同时，可替代地，目标可以是映射相同数量的用户，但是要将其映射在更少数量的资源上，即n·k’，而不是n·k个资源元素或资源块上。

如图7c所示，可以使用减少的资源集服务相同数量的用户，其中可以利用上述知识，根据该知识，指数为n,k的欧拉平方的存在意味着指数为n,k’的欧拉平方也存在，其中k’

可以通过简单地每次从F(n,k)中删除n(n＝4)行的k–k’(3-2＝1)个块而从F(n,k)中获得F(n,k’)，例如，删除最后4行，使得8个资源而不是12个资源被映射。可以删除其任何其他行或块。减少行数允许保持子集58的数量而资源52减少。根据实施例的基站可以被配置为在第一时间实例期间将资源(其第一数量)分配给第二数量的子集以及在第二时间实例期间将减少的第二数量的资源分配给相同数量的子集，其中，第一实例可以在第二实例之前或之后。通过减少资源的数量，可以保持欧拉平方构思(即，资源子集之间的关系)的益处，特别是在删除行块时。

图8示出了根据实施例的无线网络80的示意性框图。根据实施例，无线网络80包括基站85。基站85被配置为至少操作无线网络的小区，使得无线网络利用第一数量的资源来服务通信的UE 50

基站85可以被配置为动态地调整传输特性。例如，在管理六个资源元素52

在附加UE 50

可替代地或附加地，基站85可以在监控由基站85服务的通信的UE的数量的同时确定子集的数量可能不足。例如，当参照结合图7a和图7b给出的示例时，从示例开始，在图7a中，第33个用户可能在无线网络中变为活跃。如结合图6c所描述的，基站可以被配置为鉴于对子集58的计数和/或鉴于子集中包含的资源的数量来调整子集58的数量，以便获得第二多个子集58的第二版本(即，其数量更多)。换句话说，基站85可以调整基于要服务的UE的数量将资源分配到子集中的方案。当UE的数量减少时，基站85可以被配置为减少子集的数量，同时可能增加每个子集85内使用的资源的数量。

虽然本文给出的示例涉及上行链路(即，UE用于发送其信号、数据流或消息的资源)，但是相同或类似的方案可以用于基站使用不同的资源与UE进行通信的下行链路目的。UE 50

信号88可以是无线发送器，其中包含在信号中的选择信息可以指示所分配的资源集或其属性(例如，以子带、大小和指数表示的带宽)。具体地，经受过载的所分配的资源集本身可以是由基站分配的总体资源的一部分。此外，选择信息可以指示子集58的数量、结构或其他细节。例如，选择信息可以指示由基站85生成的子集58

例如，选择信息可以指示预选择，该预选择指示请求接收端的或被寻址的UE 50

选择信息可以减小所允许的子集的范围，使得可以指示要使用的特定子集，例如当选择信息仅包含关于单个子集的信息时。这可以被称为由控制器或基站调度的基于授权的访问。选择信息可以例如通过使用其标识符来指示分配给UE以用于基于授权的访问的特定子集。即，选择信息可以允许子集的调度。

不同的UE 50

基于基站在特定信道上发送信息，UE可以被配置为接收选择信息，该选择信息指示所分配的第一资源集、指示特定欧拉平方矩阵(F(n,k))的分配和/或指示要用于在诸如物理广播信道(PBCH)等的广播控制信道上的通信(即，控制器可以使用这样的信道发送信号88，其中也可以使用其他的信道)的子集范围。可替代地或附加地，UE可以被配置为接收指示在诸如物理下行链路控制信道(PDCCH)之类的用户专用信道上分配给UE的特定子集的选择信息，其中也可以使用其他的信道。

可替代地，不存在信号88也可以被理解为选择信息，因为当UE 50

当基站85已经改变了生成子集的方案时，UE还可以选择不同的子集，使得控制器56被配置为在第一时间实例期间从预定义子集58的第一版本(例如，F(3,2))中以及在第二时间实例期间从预定义子集的第二版本(例如，F(4,3))中选择至少一个子集，其中第一版本和第二版本的区别在于对第二数量的预定义子集的计数和/或子集中包含的资源的数量。

换句话说，图8中示出了特定的应用方案，其中多个用户通过使用稀疏扩展签名/码来共享相同的资源。与LDS/SCMA相对地，各个用户到特定资源的映射可以由如本文描述的F矩阵来确定，例如，结合图6a、图6b、图6c、图7a和/或图7b所描述的。因此，图8示出了使用稀疏签名的非正交多址接入方案。可以在六个资源上多路复用全部用户50，并且如本文描述地构造签名。基站仅需要向用户广播F矩阵的参数(n＝3和k＝2)。与个人的ID一起，每个用户可以采用F矩阵的相应行生成唯一的扩展序列。

根据实施例的用于操作UE的方法包括在无线网络中进行通信以及从第一数量的资源的第二数量的预定义子集中选择至少一个子集以用于在无线网络中进行通信。第二数量大于第一数量。第二数量的预定义子集基于使用欧拉平方映射的、第一数量的资源到第二数量的子集中的映射。

根据实施例的用于操作基站的方法包括在无线网络中与基站进行通信。该方法包括操作无线网络，以便通过使用来自第一数量的资源的第二数量的预定义子集中的至少一个子集来支持UE的通信。第二数量大于第一数量，并且第二数量的预定义子集基于使用欧拉平方映射的、第一数量的资源到第二数量的子集中的映射。

其他实施例涉及一种包括指令的计算机程序产品，当该程序由计算机执行时，该指令使计算机执行本文描述的实施例之一。

将资源元素分配给子集的结构可以由网络的中央控制器(例如，基站)来确定，其中，基站可以使用静态或可变方案。系统(基站)可以例如通过定义要用于导出子集的一个或多个特定矩阵来确定或定义允许哪些序列/子集，这包括为特殊目的保留或阻止某些子集的可能性，例如优先服务等。因而，可以定义一个或多个F矩阵的结构。那些F矩阵形成规则或规定，根据该规则或规定，允许用户(层)分别访问基础资源网格、资源或资源块。如将结合图6c以及图9a和9b描述的，那些资源中的一些可以被生成为是正交的和/或被正交地使用。

本文描述的实施例的另一方面是如本文结合图6c所描述的将不同的子集分配给或关联到不同的预编码器。例如，特定数量(例如，图6c中的4或在其他实施例中的不同数量1、2、3或大于5)示例性地与四个预编码器或不同数量(在其他实施例中1、2、3或大于5)的预编码器相关联，其中预编码器的数量和子集的数量可以彼此对应，但是也可以不同。在一个预编码器内，如图6c所示的子集相对于彼此正交，从而允许正交通信，尽管子集的整体可以是非正交的。

图9a示出了使用欧拉平方映射来映射例如由基站操作的六个资源的方案的示意图。图9b示出了相同方案的示意图，其中根据图9a，使用正交通信，其中根据图9b，还允许非正交通信。对于根据图9a的正交通信和根据图9b的非正交通信，均可以使用根据实施例的欧拉平方映射。在示例的第一时间实例[t

在可以在第一时间实例和/或第二时间实例之前或之后的不同的时间实例[t5；t6]期间，例如，九个用户在网络中处于活跃状态。通过正交地服务他们而不用修改资源元素来利用六个资源元素同时为九个用户提供服务可能是困难的或不可能的。

现在参照图9b，在第二时间实例期间，可以激活另外的三个子集，以便为另外的三个用户服务。尽管在第一时间实例期间被标记为非活跃状态，但是每个用户可以使用两个或更多的子集，而没有任何限制。

在第三时间实例期间，九个用户可以使用全部九个子集58

·它描述了一种码构造，其基于欧拉平方产生规则的层/用户-资源映射，其中每个层占用固定数量的资源，每个资源由固定数量的层使用。从可以针对系统参数的多种组合(即，用户/层的数量、资源元素的数量、每层占用的资源的数量、共享相同的资源和过载因子的层的数量)进行明确描述的意义上说，该构造是灵活的；

·该构造允许以灵活的方式协调诸如延迟、可靠性和光谱效率之类的QoS要求，使其既适合于针对mMTC方案的非计划传输，也适合于针对eMBB和URLLC方案的计划传输。

·稀疏的规则构造使签名具有小密度，其支持计算复杂度低的解码算法；

·由于码签名的生成仅需要存储循环排列，因此大大节省了存储需求(更多详细信息在以下描述中提供)；

·该构造可以与利用稀疏扩展(例如SCMA和LDS)和密集扩展的其他码域NOMA相组合；

·该构造自然地将用户传输与随机激活相结合，使其也适合用作非正交随机访问的无授权方案。

与已知构思相比，实施例通过提供一种构造和分发(稀疏)资源分配模式(序列/结构化码)的有效方法/构思促进了NOMA在无线通信网络中的应用。

换句话说，图9a和图9b示出了示例资源分配和自适应网络配置。

本发明通过提供一种构造和分发(稀疏)资源分配模式(序列/结构化码)的有效方法促进了NOMA在无线通信网络中的应用。核心思想是可以基于特定规则构造资源分配--只需在网络中的不同节点之间用信号发送一组参数。相对地，基于LDS/SCMA的方案[ref]也采用稀疏扩展，但是使用了预定义的“码本”(即，网络内所有节点共用的预定义序列集)。如果两个节点想要进行通信，则两个节点(发送方和接收方)都需要共享要使用的特定序列的指数。由于码本的有限的尺寸(大小)及其预定义结构，无法在不同的配置(例如，过载系数)之间进行自适应切换。

SCMA网络的示例使用允许6个用户同时共享相同的4个资源(给出过载系数为6/4→1.5)的码本。网络中有6个用户，每个用户具有唯一的序列ID(即，码本条目)。现在，用户的数量增加了，即，有两个用户加入网络，但是没有可用的空闲资源。因此，它需要新的码本，其允许例如8/4→2的过载，并且该新的码本需要在所有用户(包括6个其他用户)之间共享。这导致了信令开销。我们的发明提供了一种如何可以更灵活地构造这些序列的框架，其不是共享码本条目，而是一种序列的构造方法，由于构造的规则结构，可以扩展该构造方法。

实施例提供了一种基于规则的层/用户资源映射并且支持系统参数的多种组合的用于NOMA的结构化、灵活的码设计。具体地，结合资源元素，可以考虑以下系统模型。可以假设资源网格的一般形式，其中资源元素(即，信道用户)在时间(OFDM符号)、频率(子载波)和空间(天线，其分别不同的波束)上被扩展，如图10所示。图10示出了根据实施例的用于示出资源的构思的示例图。

可以假设资源网格的一般形式，其中资源元素(即，信道用户)在时间、频率和空间上被扩展(请参见图10)。资源元素被组织成长度为nc(相干长度)的衰落块，假定它们在这些衰落块上经历大约相同(或相似)的无线信道条件(即，实现)。对于频率平坦的窄带信道，nc是信道保持恒定的时间(相干时间)内信道使用的数量；对于频率选择性信道，并且在使用正交频分多路复用(OFDM)的假设下，nc是信道保持恒定(相干带宽)的子载波的数量。更一般地，nc可以被解释为信道不改变的时频时隙的数量。例如，如在基于OFDM的系统中，衰落块被进一步划分为资源块(RB)，其中RB不包含OFDM符号，每个RB跨越ns个连续的子载波。

因此，图10示出了正交资源帧--包括衰落块(FB)，其中每个FB包含nc＝ns·no个资源元素(RE)。如前所述，基于无线网络的可能灵活的粒度，结合本文描述的实施例的术语“资源元素”可以是灵活的。根据一个实施例，衰落块等于资源元素52。在示例方案中，各层以非正交的方式跨正交资源块Q集(资源帧)共享资源元素。由此，假设每个RB是FB的子集，即，假设一个RB内的所有资源元素(大约)经历相同的信道条件，而信道条件通常可能跨不同的RB而有所变化。另外，可以假设层可以是通信信道的上行链路中的用户，或者是下行链路中的多路复用信号。通常，允许各个用户在相同的资源元素上多路复用信号，即，同时使用多个层。在这种情况下，不同的天线尺寸也可以被认为是资源(空间)。例如，如在基于OFDM的系统中，由n个FB正交衰落块(FB)组成的资源帧专用于多路访问过程，即，在各层之间共享。层可以是通信信道的上行链路中的用户，或者是下行链路中的多路复用信号。通常，可以允许各个用户在相同的资源元素上多路复用信号，即，同时使用多个层。

在图10所示的时频网格的情况下，可以按照以下方式对各个用户(层)的发送信号进行编码以用于非正交传输。

当活跃时，用户(层)j将发送信号向量x

Y

其中，在这种特定情况下，X

如前所述，所提出的方法允许分配各个UE以协调的方式访问特定资源。下面给出有关网络可以如何改变配置的示例。假设一个无线通信系统，其中多个用户共享无线资源(时间、频率、空间)。在基于OFDMA的系统中，可用资源被划分为(正交)RB(资源块)，而每个RB包括若干个资源元素。在基于LTE的系统中，所支持的用户的数量受可以调度的最小资源实例的数量限制(在LTE中，这对应于RB)。如果用户的数量增加(超过可用的正交资源的数量)，则网络/基站可以“切换”到正交MA(NOMA)，以便允许更多数量的用户。NOMA传输可以利用稀疏扩展序列来传输数据，例如LDS/SCMA。通常，由相同用户共享的组资源可以被视为组或块。图9a和图9b中描绘了示例，其中6个资源的组被3/6/9个用户使用不同的MA策略共享。

通常，应结合适当的前向纠错(FEC)编码(信道编码)和交织来解决一般NOMA和具体的签名域NOMA的总体性能问题。基于签名的多路复用可以被视为独立于特定的FEC方案。但是，在与FEC结合实现签名域的多路复用时，应解决由系统/信道模型引起的一些系统设计问题。特别是要解决两个重要的系统设计参数：

·在其上扩展发送信号的分集支路L的数量：在单天线传输中，这基本上是衰落块的数量L＝Q。这里的假设是不同的资源块或多或少地经历了独立的信道条件。在具有间隔足够的天线的多天线设置中，这是资源块的数量Q乘以发射天线的数量n

·信道相干长度nc：这是信道保持(大约)相同的资源元素的数量。当资源元素被分组为资源块时(如在我们的示例中所示)，资源块的大小不超过相干长度n

取决于系统设计参数以及以在共享资源上要容纳的用户的数量、相应的传输速率、可靠性(块错误率)和延迟要求表示的目标通信要求，有多种方式可以将签名域NOMA与FEC相组合。例如，利用分集的一种方法是在可用的分集支路上使用重复的形式(例如，在某些基于低密度签名(LDS)的NOMA方案中)。一种替代方案(在精神上有所不同)是基于高维星座的构造(例如，在SCMA中)，其基于信号空间分集构思。然而，问题是，是否可以通过在不同的分集支路上简单地传输编码块的不同部分来获得类似的益处。在实践中，这将意味着对信息比特进行编码和交织，然后在第一分集支路(资源块)上传输编码块的第一块，在第二分集支路上传输第二块，依此类推。给定特定的移动性方案，并且对于固定的码长度，每种方法的性能都主要取决于分集支路的数量。另外，当针对具有(零星)短数据包传输(即，固定的短码长度)的大规模访问方案时，为了获得最佳性能，以通过相同衰落块发送的符号的数量来协调分集支路的数量。其原因在于，当保持码长度固定时，通过采用更多的分集支路，剩下的经历相同信道条件的用于数据传输(包括信道估计)的资源元素较少，从而大大地降低了性能。

在执行接收器配置时，将发送信号映射到共享资源元素的矩阵F产生二部图，其中当且仅当(F)

·一种用于5G标准的有前景的多址接入和随机接入技术；

·一种改善无线网络的吞吐量并且使得能够在UL、DL、D2D或M2M中进行操作的方法；

·传输；

·一种开销小的传输短数据包的方法；

·一种容纳大量系统设备的方法；

·一种减少随机接入方案中的延迟的方法；

·一种提供非相干数据传输的方法(即，无需瞬时的发送/接收信道知识)；

·一种基于消息传递的低复杂度接收器实施方式；

·一种基于EXIT图的评估方法。

由于网络中大量的基站和终端，从本公开中得出的优点可能很重要。

实施例可以用于信号在共享资源上被多路复用的各种无线网络的应用中，例如当前和即将来临的网络规范。因此，实施例总体上涉及签名域多址接入。

本文描述的实施例允许根据哪些用户扩展其信息来对签名进行灵活且可扩展的结构化。如结合图6a、图6b、图6c、图7a和图7b所描述的，相同的序列和用于生成相同序列的相同方案可以用于不同的情况，使得本文描述的实施例涉及签名设计以及灵活性。

尽管已经在设备的上下文中描述了所述构思的某些方面，但是很显然，这些方面也表示对相应方法的描述，其中，块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对相应设备的相应块或项目或特征的描述。

本发明的各种元件和特征可以通过使用模拟和/或数字电路而在硬件中实现、通过由一个或多个通用或专用处理器执行指令而在软件中实现或被实现为硬件和软件的组合。例如，可以在计算机系统或另一处理系统的环境中实现本发明的实施例。图11示出了计算机系统350的示例。可以在一个或多个计算机系统350上执行单元或模块以及由这些单元执行的方法的步骤。计算机系统350包括一个或多个处理器352，例如专用或通用数字信号处理器。处理器352连接到诸如总线或网络之类的通信基础设施354。计算机系统350包括主存储器356(例如，随机存取存储器(RAM))和辅助存储器358(例如，硬盘驱动器和/或可移动存储驱动器)。辅助存储器358可以允许将计算机程序或其他指令加载到计算机系统350中。计算机系统350还可以包括通信接口360，以允许在计算机系统350与外部设备之间传输软件和数据。通信的形式可以是能够由通信接口处理的电子、电磁、光学或其他信号。通信可以使用导线或电缆、光纤、电话线，蜂窝电话链路、RF链路和其他通信信道362。

术语“计算机程序介质”和“计算机可读介质”通常用于指有形存储介质，例如可移动存储单元或安装在硬盘驱动器中的硬盘。这些计算机程序产品是用于向计算机系统350提供软件的装置。计算机程序(也被称为“计算机控制逻辑”)被存储在主存储器356和/或辅助存储器358中。计算机程序也可以经由通信接口360来接收。计算机程序在被执行时使计算机系统350能够实现本发明。具体地，计算机程序在被执行时使处理器352能够实现本发明的过程，例如本文描述的方法中的任何一个。因此，这样的计算机程序可以代表计算机系统350的控制器。在使用软件来实现本公开的情况下，可以将软件存储在计算机程序产品中并且使用可移动存储驱动器、接口(例如，通信接口360)等将其加载到计算机系统350中。

可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，云存储、软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存)来执行硬件或软件中的实现，其与可编程计算机系统协作(或能够协作)，从而执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。

根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，其能够与可编程计算机系统协作，从而执行本文描述的方法之一。

通常，本发明的实施例可以被实现为具有程序代码的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，该程序代码可操作用于执行所述方法之一。程序代码可以例如被存储在机器可读载体上。

其他实施例包括存储在机器可读载体上用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。换句话说，本发明方法的一个实施例因此是一种具有程序代码的计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，该程序代码用于执行本文描述的方法之一。

因此，本发明方法的另一个实施例是一种包括记录在其上的用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)。因此，本发明方法的又一个实施例是一种表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的数据流或信号序列。该数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接(例如，经由互联网)来传输。再一个实施例包括一种被配置为或适配为执行本文描述的方法之一的处理装置(例如，计算机或可编程逻辑设备)。再一个实施例包括一种其上安装有用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的计算机。

在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)可以用于执行本文描述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以便执行本文描述的方法之一。通常，这些方法优选地由任何硬件设备执行。

上面描述的实施例仅用于说明本发明的原理。应理解，本文描述的布置和细节的修改和变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明的意图是仅由即将决定的专利权利要求的范围限制，而不受通过对本文的实施例进行描述和解释而给出的具体细节限制。

[1]R.Hoshyar,F.P.Wathan,and R.Tafazolli,“Novel low-density signaturefor synchronous cdma systems over awgn channel,”IEEE Transactions on SignalProcessing,vol.56,no.4,pp.1616–1626,April 2008.

[2]H.Nikopour and H.Baligh,“Sparse code multiple access,”in 2013 IEEE24th Annual International Symposium on Personal,Indoor,and Mobile RadioCommunications(PIMRC),Sept 2013,pp.332–336.

[3]M.Taherzadeh,H.Nikopour,A.Bayesteh,and H.Baligh,“Scma codebookdesign,”in 2014 IEEE 80th Vehicular Technology Conference(VTC2014-Fall),Sept2014,pp.1–5.

[4]M.Yoshida and T.Tanaka,“Analysis of sparsely-spread cdma viastatistical mechanics,”in 2006 IEEE International Symposium on InformationTheory,July 2006,pp.2378–2382.

[5]S.Verdu and S.Shamai,“Spectral efficiency of cdma with randomspreading,”IEEE Transactions on Information Theory,vol.45,no.2,pp.622–640,Mar1999.

[6]O.Shental,B.M.Zaidel,and S.S.Shitz,“Low-density code-domain noma:Better be regular,”in 2017 IEEE International Symposium on Information Theory(ISIT),June 2017,pp.2628–2632.

[7]H.F.MacNeish,“Euler squares,”Annals of Mathematics,vol.23,no.3,pp.221–227,1922.[Online].Available:http://www.jstor.org/stable/1967920。