CN108353048B - 数据传输方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了本发明的一种数据传输方法和装置，所述方法包括正交频分复用(OFDM)和/或正交频分多址(OFDMA)传输，和/或单载波频分多址(SC‑FDMA)传输，连同循环前缀(CP)增强的单载波(SC)传输的正交并发的传输，该正交并发的传输在接收器处保持正交。可以在接收端使用单个快速傅立叶变换(FFT)进行处理，因此该方法优于长期演进(LTE)。

Description

数据传输方法和设备
技术领域
本发明实施例涉及计算机和通信技术，并且尤其涉及一种数据传输方法和装置。
背景技术
为了将物联网(IoT)特性引入到下一代无线局域网(WLAN)标准中，IoT特性应当与现有WLAN设备共存，并且也满足要求(例如，低峰均功率比(PAPR)波形)，以确保IoT设备的高功效。尤其地，远距用户受其所发送的信号的PAPR的限制。
发明内容
本发明实施例提供了一种数据传输方法和装置，用于解决远距用户受其发送信号的PAPR限制的问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供了以下技术方案：
在第一方面中，提供一种数据传输方法，包括：
正交频分复用(OFDM)和/或正交频分多址(OFDMA)传输，和/或单载波频分多址(SC-FDMA)传输，连同循环前缀(CP)增强的单载波(SC)传输的正交并发的传输，所述正交并发的传输在接收器处保持正交。
在所述第一方面的第一种可能的实施方式中，所述SC传输包括：
SC信号x(t)，
Figure GDA0002358342790000011
-Tg≤t≤T
其中ap∈QAM，并且
Figure GDA0002358342790000015
是周期性波形，频带限于OFDM子载波0,...,Q-1(Q≥M)，M是由OFDM子载波解释的等效数据带宽，T和Tg分别表示OFDM符号的持续时间和CP的持续时间，
并且
Figure GDA0002358342790000012
gk表示SC波形的频率系数。
在所述第一方面的第二种可能的实施方式中，其中所述正交并发传输可以在所述接收器处使用单个快速傅立叶变换FFT来处理。
在第二方面中，提供了一种数据传输装置，包括：
电路，被配置为执行正交频分复用OFDM和/或正交频分多址OFDMA传输，和/或单载波频分多址SC-FDMA传输，连同循环前缀CP增强的单载波SC传输的正交并发的传输，所述正交并发的传输在接收器处保持正交。
在所述第二方面的第一种可能的实施方式中，所述SC传输包括：
SC信号x(t)，
Figure GDA0002358342790000013
-Tg≤t≤T
其中ap∈QAM，并且
Figure GDA0002358342790000014
是周期性波形，频带限于OFDM子载波0,...,Q-1(Q≥M)，M是由OFDM子载波解释的等效数据带宽，T和Tg分别表示OFDM符号的持续时间和CP的持续时间，
并且
Figure GDA0002358342790000021
gk表示SC波形的频率系数。
在所述第二方面的第二种可能的实施方式中，其中所述正交并发的传输可以在所述接收器处使用单个FFT来处理。
本发明提供的数据传输方法和装置，所述方法包括正交频分复用(OFDM)/正交频分多址(OFDMA)传输和单载波(SC)传输，因此所述方法优于长期演进(LTE)，可以：1)允许与OFDMA并发传输；2)允许接收器使用单个FFT(在接收器处)与其他OFDMA信号同时处理；3)传输简单；4)当然，PAPR低于OFDM/OFDMA(可能低于SC-FDMA)。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单地介绍，显然地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的传输方案；
图2是根据本发明的具有离散傅里叶变换(DFT)的传输结构；
图3是根据本发明实施例的没有DFT的等效传输结构；
图4是根据本发明实施例，将在本发明中公开的方案、OFDM/OFDMA方案和SC-FDMA方案进行的互补累计分布函数(CCDF)曲线比较。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。下面的实施例用于描述本发明，但并不限制本发明的范围。
在本发明中，提供了一种数据传输方法，包括正交频分复用(OFDM)/正交频分多址(OFDMA)传输和单载波(SC)传输。
详细来说，SC传输包括：
SC信号x(t),
Figure GDA0002358342790000022
-Tg≤t≤T
其中ap∈QAM，并且
Figure GDA0002358342790000023
是周期性波形，频带限于OFDM/OFDMA子载波0,...,Q-1(Q≥M)，M是由OFDM子载波解释的等效数据带宽，T和Tg分别表示OFDM符号的持续时间和CP的持续时间，
并且
Figure GDA0002358342790000024
gk表示SC波形的频率系数。
在本发明中，我们考虑了PAPR优化的单载波(POSC)作为用于11ax和其他无线标准的范围扩展的一个新的低PAPR传输方案，所提出的结构包括：以单个FFT进行联合OFDM/OFDMA和单载波(具有循环前缀)的发送和接收；采用直接形式在发射器上实现；采用基于单载波FDMA传输的实现；与在OFDMA和(PAPR优化的)单载波传输模式之间的选择相关的信令。
图1描绘了所提出的POSC方案的大体传输方案，可以看出，IoT客户端可以使用PAPR优化的单载波波形进行传输，其也与11ax客户端的OFDMA部分信号完全正交。在接收侧，单个FFT操作即可以同时获得IoT数据和传统的11ax数据，又不会互相干扰。
对于IoT设备的传输，我们考虑以下具有循环前缀(CP)的(基带)单载波信号x(t)：
Figure GDA0002358342790000031
-Tg≤t≤T
其中ap∈QAM表示QAM调制星座点，并且
Figure GDA0002358342790000032
是周期性波形，频带限于OFDM/OFDMA子载波0,...,Q-1(Q≥M)，M是由OFDM子载波解释的等效数据带宽，T和Tg分别表示OFDM/OFDMA符号的持续时间和CP的持续时间。
这意味着
Figure GDA0002358342790000033
可以写成
Figure GDA0002358342790000034
其中gk表示对应的单载波波形的合理设计的频率系数。应该注意的是，这Q个子载波可以占用可用带宽的任何连续部分，不一定是为了简单起见在这里所描绘的第一子载波。
同时，对于传统基于OFDM/OFDMA/SC-FDMA的设备(例如，802.11ax)的传输，我们有一般的OFDMA信号，合并为：
Figure GDA0002358342790000035
其中zk∈QAM表示SC-FDMA中的QAM调制星座点或DFT输出，并且Q表示由OFDM/OFDMA子载波所解释的IoT客户端的等效带宽，N是用于OFDMA传输的子载波总数(包括DC和侧边保护(side guard)子载波)。
于是，输入信号是SC和OFDMA信号的总和
y(t)＝z(t)+x(t)
因此，接收机处的第k个子载波的FFT输出是
Figure GDA0002358342790000036
则OFDMA对FFT输出的贡献自然是：
Figure GDA0002358342790000041
SC对FFT输出的贡献是：
Figure GDA0002358342790000042
其中
Figure GDA0002358342790000043
并且周期性为周期M。
因此，总的来说，我们以单次FFT处理就有了以下FFT输出：
Figure GDA0002358342790000044
这意味着SC和OFDMA组件之间完全正交，也即我们拥有的信道之间完全正交
Figure GDA0002358342790000045
其中
Figure GDA0002358342790000046
和
Figure GDA0002358342790000047
分别表示OFDM/OFDMA客户端(例如常规的802.11ax)和POSC客户端的等效信道系数。
最后，我们着重于构建单载波波形
Figure GDA0002358342790000048
以得到良好的降PAPR性能。例如在SC-FDMA(Q＝M)中，波形
Figure GDA0002358342790000049
是一个周期性的Sinc(第一个null在T/M)。当增加波形BW时，例如使Q＝2M(当然要适当选择gk)，我们可以大大降低PAPR。这意味着我们可以给远距用户提供例如2个RU而不是1个RU来增加他们的范围。
虽然在下一代WLAN标准中，我们只定义了SC波形，而不是具体的实现，这里我们仍会为IoT客户端提供一种发送结构。
图2示出了用于POSC传输所采用的SC-FDMA发射器结构，以及图3描述了没有DFT处理的替代发射器结构，其中包括多相内插器。
在本发明中，我们将POSC视为用于无线设备(例如，802.11ax设备)的范围扩展的新的低PAPR传输方案。建议的方案的优点是：1)比OFDMA和SC-FDMA相比显著降低PAPR；2)与OFDMA传输和单个FFT接收完全共存；3)传输实现简单；4)卓越的检测性能；从而降低PAPR可以直接转化为范围扩展应用。所建议的方案在PAPR方面的优点在图4中示出。
在本发明中，提供了一种数据传输装置，包括：用于执行正交频分复用(OFDM)/正交频分多址(OFDMA)传输和单载波(SC)传输的电路。
详细来说，SC传输包括：
SC信号x(t),
Figure GDA0002358342790000051
-Tg≤t≤T
其中ap∈QAM，并且
Figure GDA0002358342790000052
是周期性波形，频带限于OFDM子载波0,…,Q-1(Q≥M)，M是由OFDM子载波解释的等效数据带宽，M是由OFDM子载波解释的等效数据带宽，T和Tg分别表示OFDM/OFDMA符号的持续时间和CP的持续时间，
并且
Figure GDA0002358342790000053
gk表示SC波形的频率系数。
本领域普通技术人员应该理解，本发明的各个方面的各方面或可能的实施方式可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面或各个方面可能的实施方式可以使用完全硬件的实施例、完全软件(包括固件、驻留软件等)的实施例、或者软件和硬件组合的实施例的形式，在此被称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的各个方面或各个方面可能的实施方式可以使用计算机程序产品的形式，其中计算机程序产品是指存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码。
计算机可读存储介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。其中，计算机可读存储介质包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、设备或装置或上述任何合适的组合，诸如：随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤或便携式只读存储器(CD-ROM)。
计算机中的处理器读取存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码，使得处理器可以执行在每个步骤中指定的功能动作或者流程图中的不同步骤的组合；生成实现在每个块中指定的功能动作的设备或者图中不同块的组合。
计算机可读程序代码可以完全在用户计算机上执行、部分在用户计算机上执行、作为单独的程序包、部分在用户计算机上执行且部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或处理器上执行。还应该注意的是，在一些替代实施例中，流程图中的每个步骤或者图中的每个方框中指示的功能可以不根据附图中指示的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个步骤或两个块可以实际上被同时执行，或者这些块有时可以以相反的顺序执行。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。因此，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种数据传输方法，包括：
正交频分复用OFDM和/或正交频分多址OFDMA传输，和/或单载波频分多址SC-FDMA传输连同循环前缀CP增强的单载波SC传输的正交并发的传输，所述正交并发的传输在接收器处保持正交，其中所述CP增强的SC传输包括：
基带SC信号x(t),
Figure FDA0002358342780000011
-Tg≤t≤T
其中ap∈QAM，并且
Figure FDA0002358342780000012
是周期性波形，频带限于OFDM/OFDMA子载波0,...,Q-1(Q≥M)，M是由OFDM/OFDMA子载波解释的等效数据带宽，T和Tg分别表示OFDM/OFDMA符号的持续时间和CP的持续时间，
并且
Figure FDA0002358342780000013
gk表示SC波形的频率系数。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其中所述正交并发传输可以在所述接收器处使用单个快速傅立叶变换FFT来处理。
3.一种数据传输装置，包括：
电路，被配置为执行正交频分复用OFDM和/或正交频分多址OFDMA传输，和/或单载波频分多址SC-FDMA传输连同循环前缀CP增强的单载波SC传输的正交并发的传输，所述正交并发的传输在接收器处保持正交，其中所述SC传输包括：
SC信号x(t)，
Figure FDA0002358342780000014
-Tg≤t≤T
其中ap∈QAM，并且
Figure FDA0002358342780000015
是周期性波形，频带限于OFDM/OFDMA子载波0,...,Q-1(Q≥M)，M是由OFDM/OFDMA子载波解释的等效数据带宽，T和Tg分别表示OFDM/OFDMA符号的持续时间和CP的持续时间，
并且
Figure FDA0002358342780000016
gk表示SC波形的频率系数。
4.根据权利要求3所述的数据传输装置，其中所述正交并发的传输可以在所述接收器处使用单个FFT来处理。
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