通信系统中的信号处理方法和设备技术方案

本公开涉及通信系统中的信号处理方法和设备。本公开利用正交与准正交的扩展序列和空间信道来区分终端设备的数据。由于相同终端设备的数据所使用的扩展序列是正交的，从而消除了用户自身的干扰。由不同终端设备使用的扩展序列是准正交的，用户间的干扰通过空间信道而得到抑制。与其他非正交的多用户接入方案相比，本公开通过正交扩展序列和空间信道的结合，可以增加所支持的过载因子。

【技术实现步骤摘要】
通信系统中的信号处理方法和设备
本公开总体上涉及通信领域，并且更具体地，涉及通信系统中的信号处理方法和设备。
技术介绍
第五代(5G)移动通信系统需要支持大规模机器类型通信mMTC场景。在多样化的mMTC场景中，上行链路上的短包流量广泛存在。由于针对短包的基于免授权竞争的上行传输可以减少信令开销和传输延迟，所以针对短包的基于免授权(grant-free)竞争的上行传输将扮演重要角色。在传统的移动通信系统中，当处于空闲状态的终端设备需要上行传输一些短包时，终端设备在传输数据之前需要连接到网络设备(例如，eNB或NodeB之类的基站设备)并且获取上行链路传输许可。这时，移动通信系统需要面对针对短包传输的高信令开销和大连接延迟。而免授权竞争的上行传输可以实现一步式的上行传输。换言之，终端设备使用基于竞争的上行链路传输数据，并且基站可以恢复该数据。基于竞争的上行链路传输中，由于网络设备不分配用于数据的资源，针对不同活动终端设备的数据信号有可能发生冲突。因此需要对信号的形式进行设计以减少冲突概率。另一方面，针对每个终端设备的传输容量以及系统能够同时支持的活动终端设备的最大数目是信号设计优劣的重要度量。
技术实现思路
根据本公开的第一方面，公开了一种信号处理方法。该方法包括在频域中对待发送的信号进行调制；利用正交扩展序列对经调制的信号进行扩展，正交扩展序列是随机生成的非恒定幅度序列；以及将经扩展的信号从频域变换到时域。根据本公开的第二方面，公开了一种信号处理方法。该方法包括获取与多个终端设备相关的信息，信息包括特定于终端设备的正交扩展序列和针对终端设备的信道响应，正交扩展序列是随机生成的非恒定幅度序列；接收待处理的信号；将经接收的信号由时域变换到频域；以及至少部分基于信息对经变换的信号进行解扩展。根据本公开的第三方面，公开了一种终端设备。该终端设备包括控制器以及包括指令的存储器。当指令被控制器执行时，使得终端设备执行动作。动作包括：在频域中对待发送的信号进行调制；利用正交扩展序列对经调制的信号进行扩展，正交扩展序列是随机生成的非恒定幅度序列；以及将经扩展的信号从频域变换到时域。根据本公开的第四方面，公开了一种网络设备。该网络设备包括控制器和包括指令的存储器。当指令被控制器执行时，使得网络设备执行动作。动作包括获取与多个终端设备相关的信息，信息包括特定于终端设备的正交扩展序列和针对终端设备的信道响应，正交扩展序列是随机生成的非恒定幅度序列；接收待处理的信号；将经接收的信号由时域变换到频域；以及至少部分基于信息对经变换的信号进行解扩展。附图说明通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本公开内容的实施例的通信系统的架构框图；图2示出了根据本公开内容的实施例的第一方面的信号处理方法的流程图；图3示出了根据本公开内容的实施例的第二方面的信号处理方法的流程图；图4示出了根据本公开内容的实施例的第三方面的装置的框图；图5示出了根据本公开内容的实施例的第四方面的装置的框图；图6示出了根据本公开的某些实施例的设备的框图。图7示出了根据本公开内容的实施例的信号处理性能对比图。具体实施方式下面将参考附图中所示出的若干示例性实施例来描述本公开的原理和精神。应当理解，描述这些具体的实施例仅是为了使本领域的技术人员能够更好地理解并实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。在此使用的术语“网络设备”是指在基站或者通信网络中具有特定功能的其他实体或节点。“基站”(BS)可以表示节点B(NodeB或者NB)、演进节点B(eNodeB或者eNB)、远程无线电单元(RRU)、射频头(RH)、远程无线电头端(RRH)、中继器、或者诸如微微基站、毫微微基站等的低功率节点等等。在本公开的上下文中，为讨论方便之目的，术语“网络设备”和“基站”可以互换使用，并且可能主要以eNB作为网络设备的示例。在此使用的术语“终端设备”或“用户设备”(UE)是指能够与基站之间或者彼此之间进行无线通信的任何终端设备。作为示例，终端设备可以包括移动终端(MT)、订户台(SS)、便携式订户台(PSS)、移动台(MS)或者接入终端(AT)，以及车载的上述设备。在本公开的上下文中，为讨论方便之目的，术语“终端设备”和“用户设备”可以互换使用。至今，已经提出了许多非正交的多用户接入(NOMA)方案，例如稀疏多址接入SCMA、资源扩展多址接入RSMA等。然而，这些NOMA方案不提供在不进行预编码情况下支持多个天线的空间复用的详细方法。在免授权上行链路传输中，由于缺少信道响应，预编码很难被实现。实际上，一些NOMA方案难以支持不进行预编码的空间复用。例如稀疏多址接入SCMA和图样分割多址接入PDMA方案基于对多个终端设备数据在每个正交资源中的总和的观测而得出，即：其中，yk表示对于资源k的观测，xm表示终端设备m的数据，并且hm,k表示在资源k处的针对终端设备m的信道响应。对于多个接收天线的情况，观测则可以表示为：(yk,1,...,yk,N)T＝(hk,1x,...,hk,Nx)T＝Hx(2)其中N为整数，表示接收天线的数目。在使用空间复用的情况下，终端设备的数量远大于接收天线的数量。因此，分离出针对各个终端设备的少量数据变得困难。换言之，矩阵H不能被接收器变换成块对角矩阵。这意味着基于消息传递算法(MPA)的接收器不能有效地工作。在5G移动通信系统中，基站装备有大量天线，并且支持空间复用将显著增加针对每个活动终端设备的传输容量以及同时活动的终端设备的最大数目。然而，对于免授权上行链路传输，预编码不能实现，并且因此不支持利用预编码的空间复用。因此，为了在进行预编码的情况下支持空间复用，倾向于对数据信号进行密集扩展。大部分基于密集扩展的NOMA方案使用专门设计的短扩展序列，诸如Zadoff-Chu(ZC)序列。注意到，由于针对免授权传输的准同步性，OFDM符号的子载波将受到随机线性相位偏转的影响。因此，需要设计新的扩展序列。本公开的方法考虑上行链路传输的场景，其中每个终端设备具有单个传输天线并且每个网络设备(例如，eNB)具有大量接收天线。对于终端设备具有多个天线的情况，可以将该终端设备视为分别具有单个天线的多个虚拟终端设备。利用正交扩展序列和空间复用，本公开的方法可以区分不同终端设备的不同数据。在示例场景中，大量的终端设备在相同的资源中传输数据，即具有高的过载因子(overloadingfactor)。eNB利用空间信道来区分不同终端设备的数据。本公开的方法基于长随机正交扩展序列，正交扩展序列可以被用来解调相同终端设备的数据。由于终端设备具有单个发送天线，相同终端设备的数据不能通过空间信道而被区分。图1示出了根据本公开内容的实施例的通信系统100的框图。该通信系统100包括发送方110、信道120、接收方130。根据本公开的实施例，发送方110可以是终端设备终端设备，接收方130可以是eNB或NodeB之类的基站设备。根据本公开的实施例，发送方110在发送数据时，首先在频域中对待发送的信号进行调制，然后利用正交扩展序列对经调制的信号进行扩展，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理方法，包括：在频域中对待发送的信号进行调制；利用正交扩展序列对经调制的信号进行扩展，所述正交扩展序列是随机生成的非恒定幅度序列；以及将经扩展的信号从频域变换到时域。

【技术特征摘要】
1.一种信号处理方法，包括：在频域中对待发送的信号进行调制；利用正交扩展序列对经调制的信号进行扩展，所述正交扩展序列是随机生成的非恒定幅度序列；以及将经扩展的信号从频域变换到时域。2.根据权利要求1所述的方法，其中对经调制的信号进行扩展包括：生成特定于终端设备的随机正交矩阵；利用所述随机正交矩阵获得所述正交扩展序列。3.根据权利要求2所述的方法，其中生成特定于终端设备的随机正交矩阵包括：获取所述终端设备的标识和/或传输参数；以及基于经获取的所述终端设备的标识和/或传输参数，利用伪随机算法生成所述随机正交矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述终端设备的标识包括国际移动用户识别码，并且其中所述传输参数包括正交频分复用符号编号或子帧编号。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述随机正交矩阵是酉矩阵，所述酉矩阵是通过对随机矩阵执行奇异值分解而被生成的。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述终端设备的多个经调制的信号置于相同的物理资源上进行传输。7.根据权利要求1所述的方法，所述正交扩展序列可以被分割成至少一个部分，并且所述至少一个部分中的每一部分在一个正交频分复用符号上被传输。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述经扩展的信号分配到正交频分复用子载波上。9.一种信号处理方法，包括：获取与多个终端设备相关的信息，所述信息包括特定于终端设备的正交扩展序列和针对所述终端设备的信道响应，所述正交扩展序列是随机生成的非恒定幅度序列；接收待处理的信号；将经接收的所述信号由时域变换到频域；以及至少部分基于所述信息对经变换的所述信号进行解扩展。10.根据权利要求9所述的方法，获取与多个终端设备相关的信息包括：检测针对所述终端设备的导频信号；以及利用所述导频信号获取所述正交扩展序列和所述信道响应。11.根据权利要求9所述的方法，还包括：利用连续干扰消除接收机对所述信号进行处理。12.一种终端设备，包括：控制器；包括指令的存储器，当所述指令被所述控制器执行时，使得所述终端设备执行动作，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆喆，陶涛，刘建国，沈钢，孟艳，
申请(专利权)人：上海诺基亚贝尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31