单载波调制方案的设备和方法技术

本申请涉及单载波调制方案，并且提供了用于单载波调制方案的发射器设备、接收器设备和收发器设备。发射器设备用于生成用于单载波传输的多个签名根，基于所述多个签名根构造拉格朗日矩阵和范德蒙矩阵，并且基于所述拉格朗日和范德蒙矩阵生成单载波调制信号。接收器设备用于确定多个签名根，从所述多个签名根构造至少两个范德蒙矩阵，并基于所述至少两个范德蒙矩阵执行单载波调制信号的解调。收发器设备包括用于生成单载波调制信号的发射器设备以及用于执行单载波调制信号的解调的接收器设备。用于执行单载波调制信号的解调的接收器设备。用于执行单载波调制信号的解调的接收器设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单载波调制方案的设备和方法


[0001]本公开一般涉及单载波系统领域，尤其涉及一种发射器设备、接收器设备、收发器设备及其实现方法。
[0002]本申请公开具体地提出了一种收发器设备，提供基于拉格朗日
‑
范德蒙(Lagrange
‑
Vandermonde，LV)单载波调制方案的新波形设计，其可以使具有低复杂度的收发器设计进行单抽头均衡。本申请还提出一种发射器设备，尤其是用于诸如LV单载波调制方案的单载波调制方案。本公开还提出了一种接收器设备，尤其是用于诸如LV单载波调制方案的单载波调制方案。

技术介绍

[0003]第三代合作伙伴计划(3GPP)同意将正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)(诸如具有一些小的修改)用于第五代(5G)移动通信。尽管从向后兼容第四代(4G)无线系统的角度来看，这样的决策可能很有用，但对于所有可能的用例而言，其并非最有效的技术。此外，OFDM可以在下行链路(DL)和上行链路(UL)传输中用作调制格式(或波形)。此外，尽管对于DL传输来说，OFDM的使用是公知的，但是对于移动通信网络中的UL传输来说，还是一项新技术。此外，在UL和DL传输中具有相同的波形可以使未来传输协议中的设备到设备通信更加容易。值得一提的是，使用多载波发射器(Tx)时，UL通信将受到高峰均比(PAPR)的影响。因此，优化了用于单载波频分复用访问(SC
‑
FDMA)的4G系统，其中，在UL中启用了单载波传输。图18示意性地示出了单载波频分复用接入框图1800。
[0004]图18示出了4G发射器如何通过添加“块”1801从多载波转换为单载波传输，“块”1801通过快速傅立叶变换(FFT)在时域而非频域中引入了信号。通过添加“块”1802，在接收器(Rx)处进行反向操作。此外，在5G及更高版本中，未来的移动系统可能具有高度异构性，并具有大量可能的用例，包括从增强型移动宽带(eMBB)以及增强型机器类型通讯(eMTC)到车辆通讯中的超可靠低延迟(URLLC)。更加灵活的波形设计，诸如能够从单载波切换到多载波，反之亦然，对于处理所有上述用例都具有重要意义。
[0005]此外，等式1给出接收信号的频域(在经过图18中IFFT框1802之前)：
[0006][0007]其中，为第k个副载波的频率响应信道，F为由等式2给出的离散傅立叶变换(DFT)K
×
K矩阵：
[0008][0009]但是，其明显缺点是，当受到信道H
k
＝0冲击时，在第k个副载波上传输的符号s
k
(n)不能恢复。此种情况下，不满足完全恢复(Perfect Recovery，PR)条件。
[0010]总的来说，也已经提出了用于码分多址(CDMA)系统的拉格朗日
‑
范德蒙方案。图19示意性地示出了基于互正交用户代码接收器(AMOUR)框图1900的传统方案。AMOUR系统是提出的用于准同步盲CDMA的最通用的框架。
[0011]在AMOUR系统1900中，可执行下列操作：
[0012]1.每个发送K个符号的用户都可以使用K个长度为P的扩频码，其中P＝M(L+K)+L，其中M为用户数，L为信道延迟扩展。
[0013]2.第μ个用户的第k个符号可使用扩频码(例如，可从拉格朗日多项式得出，诸如基于等式3)：
[0014][0015]3.J＝K+L从第m个用户处接受的过滤器可以形成范德蒙矩阵，例如基于等式4：
[0016]G
m
＝[v
P
(ρ
m,0
) ... v
P
(ρ
m,J
‑1)]T
ꢀꢀꢀꢀꢀ
等式4
[0017]其中，v
P
(ρ)可以从等式5获取：
[0018]v
P
(ρ)＝[1，ρ
‑1，
…ꢀ
ρ
‑
(P
‑
1)
]T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式5
[0019]然而，传统的设备及方法具有以下缺点：
[0020]1.完美恢复(PR)条件可能并不总能够满足。此外，不能使用单抽头均衡，而需要更复杂的接收器。
[0021]例如，若其中，可根据等式6获取：
[0022][0023]2.发射器(Tx)需要将签名根(ρ)传递到接收器(Rx)(诸如以构建G和V
m
)。
[0024]在这种情况下，通道状态信息应该在Tx(CSIT)处可用，以便选择应该传递给Rx的签名根。
[0025]3.当前情况下，没有关于最佳签名根选择的提议(缺少用于修改(诸如调整、优化)签名根选择的方法)。
[0026]例如，可以在单位圆上选择所有用户的签名根，其中，第m个用户的第k个签名根由下式给出：
[0027][0028]4.实施复杂度高
[0029]例如，通常Rx需要将V
m
逆变换，而范德蒙矩阵的求逆复杂且成本O(J3)高运算量大，其中J＝K+L。此外，通常还使用签名根，这些签名根散布在单位圆上，其中简化为离散傅立叶变换(DFT)矩阵(请参见第3点中提到的缺点)。
[0030]5.不平衡的硬件实现：
[0031]例如，当仅使用K Tx码时，可能需要J Rx滤波器。这种冗余是以带宽效率为代价的。
[0032]6.所提出的方案中，由于每个用户m的表达式都简化为单载波传输，而签名根遍布整个单位圆(即，不能将其视为OFDM方案)，因此第m个Tx使用扩展(如上所述)，第k个符号不能用于多载波系统。
[0033]尽管存在用于提供单调制方案(例如，常规的SC
‑
FDMA方案)的技术，但通常期望能够提供改进的设备和方法，例如用于提供单载波调制方案。

技术实现思路

[0034]鉴于上述问题和缺点，本申请实施例旨在改进常规设备及方法。进而本申请旨在提供用于提供新的单载波调制方案的设备和方法。
[0035]通过所附独立权利要求中提供的实施例实现本申请的目的。从属权利要求中进一步限定了实施例的有利实现方式。
[0036]在本申请的具体实施例中，提出了基于称为拉格朗日
‑
范德蒙(Lagrange
‑
Vandermonde)调制的单载波调制方案的设备和方法，该单载波调制方案可以在满足PR条件的同时概括常规的SC
‑
FDMA方案。
[0037]本申请实施例的主要优点可归纳如下：
[0038]·
提供一种可以满足理想恢复条件的拉格朗日
‑
范德蒙单载波调制方案。
[0039]·
提供用于单个用户收发器的设备和方法。
[0040]·
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于单载波调制方案的发射器设备(100)，所述发射器设备(100)用于：生成多个签名根(ρ
k
)用于单载波传输，其中，每个签名根(ρ
k
)为非零复数点；基于所述多个签名根(ρ
k
)，构造拉格朗日(Lagrange)矩阵(101
‑
L)和范德蒙(Vandermonde)矩阵(101
‑
V)；以及基于所述拉格朗日矩阵(101
‑
L)和范德蒙矩阵(101
‑
V)，生成单载波调制信号(102)。2.根据权利要求1所述的发射器设备(100)，还用于：对所述单载波调制信号(102)执行零填充过程或循环前缀过程。3.一种用于单载波调制方案的接收器设备(200)，所述接收器设备(200)用于：确定多个签名根(ρ
k
)，其中，每个签名根为非零复数点；从所述多个签名根(ρ
k
)构造至少两个范德蒙矩阵(201
‑
V，202
‑
V)；以及基于所述至少两个范德蒙矩阵(201
‑
V，202
‑
V)执行单载波调制信号(102)的解调(203)。4.根据权利要求3所述的接收器设备，其中，所述解调(203)包括：基于所述范德蒙矩阵中的一个矩阵(201
‑
V)执行预均衡过程；在所述预均衡过程的输出上应用单抽头均衡器；以及基于所述范德蒙矩阵的其它矩阵(202
‑
V)对所述单抽头均衡器的输出执行后均衡过程。5.根据权利要求3或4所述的接收器设备(200)，还用于：基于通信信道的信道状态信息确定圆的半径(a)，其中，所述确定的多个签名根(ρ
k
)均匀分布在所述圆的圆周上。6.根据权利要求5所述的接收器设备(200)，还用于：基于通信信道的信道状态信息，计算度量以评估所述圆的半径(a)和/或所述多个签名根(ρ
k
)。7.根据权利要求3至6中任一项所述的接收器设备(200)，还用于：基于机器学习算法，尤其是梯度下降算法，从所述多个签名根(ρ
k
)中单独修改每个签名根。8.根据权利要求7所述的接收器设备(200)，还用于：鉴于所述每个签名根的单独修改，执行所述单载波调制信号(102)的解调(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡梅尔，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：