CN109964461A - 基于与带内和带外子载波相关的映射函数对多载波信号进行预编码和解码的技术 - Google Patents

基于与带内和带外子载波相关的映射函数对多载波信号进行预编码和解码的技术 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种发送设备(600)，包括：处理器(601)，用于：根据数据符号和参考符号的组合生成多载波信号(100)，其中，多载波信号(100)包括第一多个带内子载波(101)和第二多个带外OOB子载波(102)，以及根据与第一多个带内子载波(101)和第二多个带外子载波(102)相关的映射函数，对多载波信号(100)进行预编码，其中，映射函数用于减少OOB子载波(102)。

Description

基于与带内和带外子载波相关的映射函数对多载波信号进行 预编码和解码的技术
技术领域
本公开涉及基于与带内和带外(out-of-band，OOB)子载波相关的映射函数用于对多载波信号进行预编码和解码的技术。具体地，本公开涉及用于混合频分双工/时分双工(Frequency Division Duplex/Time Division Duplex，FDD/TDD)帧结构的OOB发射抑制的预编码器。
背景技术
在FDD系统中，发射机以相邻载波频率接收其数据流。当接收载波频率置于接近发送载波频率时，由于路径损耗和信道衰落而已经失真的接收信号由于发送信号的旁瓣将进一步遭受失真，这种现象称为自干扰。通过将发送信号和接收信号封装的在频域上彼此更接近，产生了更高的频谱效率，因为不再需要在发送频带和接收频带之间插入保护频带。
为了解决这个问题，存在各种方法。有时，RF模拟滤波器用于使用带通滤波器滤除发送信号。模拟滤波器占据了较大的面积并消耗了大量能量，这对未来的收发器并不实用。或者，可以将接收频率置于尽可能远离发送信号频率的位置。
在基于时域处理的时间相关方法中，引入了信号的时间样本之间的受控相关，从而抑制了高频。在主动干扰消除方法中，对一组子载波(通常在频谱的边缘)进行调谐，以根据未被修改的数据符号消除OOB发射。在数据预编码方法中，为了抑制OOB发射，信息符号被修改。在这种方法中，在发射机侧引入了一些误差，引入了误差矢量幅度(Error VectorMagnitude，EVM)，导致了SNR降低。然而，在超可靠通信中，SNR降低是不可接受的。
一般来说，大多数已知的解决方案都是基于使发送信号失真或消耗更高的能量，以减少带外发射。
发明内容
本发明的目的是改善信号的传输，特别是提供一种在使信号不失真或不增加能量消耗的情况下减轻上述自干扰现象的构思。
该目的通过独立权利要求的特征实现。根据从属权利要求、说明书和附图，进一步的实现方式是显而易见的。
本发明的基本思想是使用依赖于需要被抑制的带外子载波的范围的接近正交的空间对发送信号进行预编码。信号通过预编码完全失真，然后在接收机处进行重构。提出了一种信道估计机制，通过使用冗余子载波进行信道估计以促进接收机的均衡过程。
本文描述的发送设备和接收设备可以在无线通信网络中实现，特别是在基于移动通信标准的通信网络中实现，该移动通信标准例如是LTE，特别是LTE-A和/或OFDM。本文描述的发送设备和接收设备还可以在基站(NodeB、eNodeB)或移动设备(或移动台或用户设备(User Equipment，UE))中实现。所描述的设备可以包括集成电路和/或无源电路，并且可以根据各种技术制造。例如，电路可以被设计为逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、光学电路、存储电路和/或集成无源电路。
本文描述的发送设备和接收设备可以用于发送和/或接收无线信号。无线信号可以是或可以包括由射频位于约3kHz至300GHz的范围内的无线发射设备(或无线发射机或发送机)发射的射频信号。该频率范围可以对应于用于生成和检测无线波的交流电信号的频率。
本文描述的发送设备和接收设备可以根据移动通信标准进行设计，例如长期演进(Long Term Evolution，LTE)标准或其高级版本LTE-A。以4G和5G LTE及更高版本销售的LTE是用于移动电话和数据终端的高速数据的无线通信的标准。
本文描述的发送设备和接收设备可以应用于OFDM系统中。OFDM是一种在多个载波频率上对数字数据进行编码的方案。大量密集的正交子载波信号可用于承载数据。由于子载波的正交性，可以抑制子载波之间的串扰。
为了详细描述本发明，将使用以下术语、缩写和符号：
OOB： 带外
FDD： 频分双工
TDD： 时分双工
EVM： 误差矢量幅度
D2D： 设备到设备
FO： 频率偏移
OFDM： 正交频分复用
W： 传递矩阵
DL： 下行链路
UL： 上行链路
BS： 基站、eNodeB、eNB
UE： 用户设备，例如，移动设备或者机器类型通信设备
4G： 根据3GPP标准的第四代
5G： 根据3GPP标准的第五代
LTE： 长期演进
RF： 射频
SNR： 信噪比
根据第一方面，本发明涉及一种发送设备，包括：处理器用于：根据数据符号和参考符号的组合生成多载波信号，其中，所述多载波信号包括第一多个带内子载波和第二多个带外OOB子载波，以及根据与所述第一多个带内子载波和所述第二多个带外子载波相关的映射函数，对所述多载波信号进行预编码，其中，所述映射函数用于减少所述OOB子载波。
通过使用该映射函数对多载波信号进行预编码，可以在使信号不失真或不增加能量消耗的情况下有效地缓解上述自干扰现象。
注意，多载波信号包括带内子载波以及带外子载波。然而，OOB子载波不是由处理器生成的。处理器仅生成带内子载波，而只是将OOB子载波考虑在内。这些OOB子载波被设计为始终为零，但是由于发射机振荡器和接收机振荡器之间的轻微异步，也可以采用不为零的值。
在根据第一方面的发送设备的第一种可能的实现方式中，所述映射函数基于发送经预编码的所述多载波信号的发射机的振荡器和接收经预编码的所述多载波信号的接收机的振荡器之间的频率偏移FO，特别地，基于归一化到子载波间隔的频率偏移(α)。
这提供的优点在于，映射函数可以考虑发射机振荡器和接收机振荡器之间的异步，从而以高精度控制OOB失真的抑制。
在根据第一方面或者根据第一方面的第一种可能的实现方式的发送设备的第二种可能的实现方式中，所述映射函数基于所述带外子载波之间的距离(β)。
这提供的优点在于与现有解决方案相比，映射函数能够更好地反映从非正交空间中选择的非正交矢量以生成更平坦的OOB噪声的影响，例如，如下文关于图4所示。
在根据第一方面或者根据第一方面的任一前述实现方式的发送设备的第三种可能的实现方式中，所述映射函数基于将所述第一多个带内子载波传递到所述第二多个带外子载波的传递矩阵W。
这提供了的优点在于，通过在映射函数中使用传递矩阵，带内载波到OOB载波的映射的解析公式可以被应用以产生提高的精度。
在根据第一方面的第三种实现方式的发送设备的第四种可能的实现方式中，所述传递矩阵W基于正交频分复用OFDM波形、极性OFDM(p-OFDM)波形或基于滤波器组的多载波FBMC波形中的一个。
这提供的优点在于，发送设备可以被灵活地应用于多种不同的多载波技术。
在根据第一方面的第三或第四种实现方式中的发送设备的第五种可能的实现方式中，所述传递矩阵W中第i行和第j列的元素由以下OFDM波形方程表示：其中，α是归一化到所述子载波间隔的所述频率偏移，β是所述带外子载波之间的所述距离。
这提供的优点在于，通过使用该公式，可以容易且有效地应用预编码。
在根据第一方面的第三至第五种实现方式中的任一所述的发送设备的第六种可能的实现方式中，所述映射函数用于将所述第一多个带内子载波至少部分地投射到所述传递矩阵W的零空间。
这提供的优点在于，放宽了完全位于零空间的预编码器条件。因此，简化了预编码的设计，并且降低了由处理器实现的所述预编码器的计算复杂度。
在根据第一方面的第六种实现方式的发送设备的第七种可能的实现方式中，所述映射函数用于将至少一个分量投射到所述传递矩阵W的OOB空间上。
这提供的优点在于，可以减少至少一个分量，优选的是对带外发射最大贡献量的至少一个分量，从而显著减轻自干扰。
在根据第一方面的第三至第七种实现方式中的任一所述的发送设备的第八种可能的实现方式中，所述处理器用于根据所述传递矩阵W的奇异值分解SVD确定所述映射函数。
这提供的优点在于，通过使用可用的标准算法可以有效地计算奇异值分解。
在根据第一方面的第八种实现方式的发送设备的第九种可能的实现方式中，所述映射函数基于从所述SVD的非正交空间中选择的矢量的数量(κ)。
这提供的优点在于，通过从SVD的非正交空间中选择矢量的数量κ，可以控制冗余子载波的数量。通过将更多独立的矢量包括在预编码器中，冗余子载波的数量可以减少，并将其用于数据传输，提高了传输的频谱效率。
在根据第一方面的第九种实现方式的发送设备的第十种可能的实现方式中，所述处理器用于根据奇异值(λi)的幅度对所述奇异值进行排序，并从所述SVD的右边的矩阵的特征值(λi)的最小数量(κ)对应的矢量中选择所述矢量的数量(κ)。这意味着处理器从SVD分解的V矩阵中选择，也称为SVD分解的右侧矩阵。
这提供的优点在于，对OOB发射具有最大贡献的奇异矢量可以被选择并优选被消除。
在根据第一方面的第三至第十种实现方式中的任一所述的发送设备的第十一种可能的实现方式中，所述处理器用于增加所述OOB子载波的数量，以在所述传递矩阵W的OOB空间中覆盖更宽的抑制范围。
通过在传递矩阵W的OOB空间中覆盖更宽的抑制范围，可以更有效地执行自干扰的抑制。
在根据第一方面的第三至第十一种实现方式中的任一所述的发送设备的第十二种可能的实现方式中，所述处理器用于调谐所述带外子载波之间的距离(β)，以便将所述传递矩阵W的OOB空间中的陷波均等地分布在所述范围的子载波上。
这提供的优点在于，可以实现更小和更平坦的OOB失真范围，从而提供高效的自干扰抑制。
在根据第一方面或根据第一方面的任一前述实现方式的发送设备的第十三种可能的实现方式中，所述处理器用于提供用于通过控制信道发送的指示所述映射函数的属性的参数。
这提供的优点在于，发送设备可以灵活地应用最佳预编码参数并且不必使用预定的预编码参数。所应用的预编码参数可以经由控制信道传递到接收设备，接收设备可以基于接收的预编码参数对数据进行解码。
在根据第一方面的第十三种实现方式的发送设备的第十四种可能的实现方式中，指示所述映射函数的属性的所述参数包括以下中的至少一个：归一化到子载波间隔的频率偏移(α)；OOB陷波子载波的数量Nb，数据子载波的数量Nr，非正交矢量的数量(κ)，多个参考信号子载波L。
通过将这些参数传递到接收设备，接收机可以高效地解码经预编码的数据并以高精度重建原始数据。
根据第二方面，本发明涉及一种接收设备，包括：接收机，用于接收基于数据符号和参考符号的组合的多载波信号，其中，所述多载波信号包括第一多个带内子载波和第二多个带外OOB子载波；处理器，用于根据与所述第一多个带内子载波和所述第二多个带外子载波相关的映射函数，对所述多载波信号进行解码，其中，所述映射函数用于减少所述OOB子载波。
通过使用该映射函数对多载波信号进行解码，可以在使信号不失真或不增加能量消耗的情况下有效地减轻上述自干扰现象。
在根据第二方面的接收设备的第一种可能的实现方式中，所述接收机用于接收通过控制信道发送的且指示所述映射函数的属性的参数。
这提供的优点在于，最佳预编码参数可以应用于预编码/解码，即不需要使用预定的预编码参数。所应用的预编码参数可以经由控制信道传递到接收设备，接收设备可以基于接收的预编码参数对数据进行解码。
在根据第二方面的第一种实现方式的接收设备的第二种可能的实现方式中，指示所述映射函数的属性的所述参数包括以下中的至少一个：归一化到所述子载波间隔的频率偏移(α)；OOB陷波子载波的数量Nb，数据子载波的数量Nr，非正交矢量的数量(κ)，多个信道估计子载波L。
通过使用这些参数，接收设备可以高效地解码经预编码的数据并以高精度重建原始数据。
根据第三方面，本发明涉及一种发送方法，包括：根据数据符号和参考符号的组合生成多载波信号，其中，所述多载波信号包括第一多个带内子载波和第二多个带外OOB子载波，以及根据与所述第一多个带内子载波和所述第二多个带外子载波相关的映射函数，对所述多载波信号进行预编码，其中，所述映射函数用于减少所述OOB子载波。
通过使用该映射函数对多载波信号进行预编码，可以在使信号不失真或不增加能量消耗的情况下有效地减轻上述自干扰现象。
注意，多载波信号包括带内子载波以及带外子载波。然而，OOB子载波不是通过发送方法生成的。该发送方法仅生成带内子载波，并且仅将OOB子载波考虑在内。这些OOB子载波被设计为始终为零，但是由于发射机振荡器和接收机振荡器之间的略微不同步，也可以采用不为零的值。
根据第四方面，本发明涉及一种接收方法，包括：接收基于数据符号和参考符号的组合的多载波信号，其中，所述多载波信号包括第一多个带内子载波和第二多个带外OOB子载波，以及根据与所述第一多个带内子载波和所述第二多个带外子载波相关的映射函数，对所述多载波信号进行解码，其中，所述映射函数用于减少所述OOB子载波。
通过使用该映射函数对多载波信号进行解码，可以在使信号不失真或不增加能量消耗的情况下有效地减轻上述自干扰现象。
根据第五方面，本发明涉及两个实体之间的通信系统，每个实体包括预编码器和解码器，其中，每个发送实体包括用于生成多载波信号的装置，其中，所述多载波信号是数据子载波和接收机已知的参考信号的组合，其中，所述组合基于将带内传输映射到带外频率发射的映射矩阵。
在根据第五方面的通信系统的第一种可能的实现方式中，带外频率范围属于所述发送实体的接收频率，所述接收频率置于接近或邻近发射频率的位置，特别地，接收频率是连续变化的。
在根据第五方面的通信系统的第二种可能的实现方式中，所述映射矩阵是根据通信实体的时钟之间的实际频率偏移构造的。
在根据第五方面或者根据第五方面的第二种实现方式的通信系统的第三种可能的实现方式中，所述频率偏移被两个通信实体连续监控，并且被发送到所述接收机。
在根据第五方面的通信系统的第四种可能的实现方式中，发射机从所述映射矩阵中提取其预编码矩阵，以使用SVD分解获得正交或准正交空间。
在根据第五方面或者根据第五方面的第四种实现方式的通信系统的第五种可能的实现方式中，所述预编码矩阵中使用的非正交矢量κ的数量是根据其对应的所述SVD分解的最小奇异值选择的。
在根据第五方面的第五种实现方式的通信系统的第六种可能的实现方式中，参数κ被发送到所述接收机。
在根据第五方面或者根据第五方面的第四或第五种实现方式中的通信系统的第七种可能的实现方式中，发送信号是预编码器矩阵的线性组合，所述组合的权重是数据子载波、参考子载波和冗余子载波。
在根据第五方面的通信系统的第八种可能的实现方式中，参考信号由预编码器进行预编码，以在子载波范围内产生恒定的发送值。
在根据第五方面或者根据第五方面的第八种实现方式的通信系统的第九种可能的实现方式中，所述恒定的数值是使用将预编码器空间投射到期望的空子载波上的LS投射获得的。
在根据第五方面或者根据第五方面的第八或第九种实现方式的通信系统的第十种可能的实现方式中，具有恒定值L的子载波的数量被发送到所述接收机。
在根据第五方面的通信系统的第十一种可能的实现方式中，所述接收机使用关于所述频率偏移、非正交矢量数量κ的信息，以重构预编码器矩阵，并获得矩阵的逆用于所述经预编码的信号的重构。
在根据第五方面的通信系统的第十二种可能实现方式中，所述接收机对L个子载波上的接收信号进行平均，以获得L个子载波上的信道估计。
附图说明
将参照以下附图描述本发明的进一步的实施例，其中：
图1示出了多载波信号的发送子载波和OOB旁瓣的频率图100；
图2示出了根据一种实现方式的设备到设备(D2D)预编码系统200的框图；
图3示出了OOB发射完全位于传递矩阵的零空间中的预编码器的示例性OOB发射的频率图300；
图4示出了根据本公开的OOB发射部分位于传递矩阵的非零空间中的预编码器的示例性OOB发射的频率图400；
图5示出了根据一种实现方式的D2D预编码系统500的抽象框图；
图6示出了根据一种实现方式的发送设备600的框图；
图7示出了根据一种实现方式的接收设备700的框图；
图8示出了根据一种实现方式的发送方法800的示意图；以及
图9示出了根据一种实现方式的接收方法900的示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考附图，这些附图形成了本发明的一部分，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实施本公开的具体方面。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他方面，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，下面的详细描述并不旨在限制，并且本公开的范围仅由所附的权利要求书所限定。
应理解，结合所述方法做出的评述对于用于执行所述方法的相应设备或系统也成立，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，则对应的设备可以包括执行所描述的方法步骤的单元，即使在图中没有明确描述或示出该单元。此外，应理解，除非另有说明，本文描述的各个示例性方面的特征可以彼此组合。
图1示出了在如OFDM的多载波系统中的多载波信号100的发送子载波101和OOB旁瓣102的频率图。可用频带(带内)开始于频率0，范围为正频率，而不使用负频率范围。因此，正频率范围中的子载波表示带内子载波101，而负频率范围中的子载波表示带外(out-of-band，OOB)子载波102。注意，也可以应用任何其他具有带内子载波和OOB子载波的其他分布的频率方案。在该频率方案中子载波之间的间隔表示均等分布的子载波间隔103。注意，也可以应用非均等分布的子载波间隔。
在下文中，描述了传递矩阵，其将带内数据子载波101映射到OOB发射102。在接收机与发射机完全同步的理想的OFDM系统中，OOB子载波102正好在OFDM频率波形的旁瓣之间的零点处重合。图1示出了在从索引0开始以及0以上的子载波上OFDM发送信号的过采样频域频谱。在-1和-1以下的OOB子载波102都位于OFDM脉冲的零点处。
实际上，接收机与发射机时钟(或振荡器)略微不同步。因此，在发送信号的精确零点略微偏移的频率位置处，对接收信号进行采样。这在发送信号和接收信号之间产生了干扰。发射机和接收机之间的异步在下文中表示为频率偏移(Frequency Offset，FO)。其可以被建模为随机变量，使得从接收信号中简单地减去发送信号是不可能的。
传递矩阵W基于前文解释的频率偏移参数FO。矩阵W由表示OOB子载波102总数的Nb行和表示带内子载波101总数的NT列组成。矩阵表示带内子载波101(列)到OOB子载波102(行)的映射。第i行和第j列元素的元素可以表示为：
其中，α是归一化到子载波间隔的FO，β是OOB子载波102之间的距离。例如，β＝2表示每隔一秒考虑OOB子载波102。W被定义为具有sinc频谱的OFDM波形，但是它可以概括为具有特征OOB模式的任何波形(例如，p-OFDM、FBMC等)。
在以下部分将要解释的预编码器的任务是以最小化由矩阵W表征的所得OOB发射的方式处理输入数据符号。就线性代数而言，这意味着数据理想地位于矩阵W的零空间中。
图2示出了根据一种实现方式的D2D预编码系统200的框图。D2D预编码系统200包括接收待预编码的数据201的预编码器202、通过信道204发送经预编码的数据的发射机(transmitter，TX)203、接收经预编码的数据的接收机(receiver，RX)205和对经预编码的数据进行解码以在输出207处重构原始数据201的解码器206。
如图所示，发射机203使用预编码器202对信号进行完全修改。然后在接收机205处通过使用解码器206，该效果被反转。经预编码的数据可以表示为：
其中，是预编码器202，x是未编码的数据符号201。理想地，预编码器202应理想地位于矩阵W的零空间中。预编码器可以根据W的SVD分解得到。理论上，如果存在NT个带内子载波101、Nb个OOB子载波被抑制，则带内数据子载波的最大数量是NT-Nb，并且带内保留了Nb个冗余子载波。简而言之，为了抑制OOB中的每个子载波，需要保留至少一个带内子载波。
在所公开的预编码方案中，以下前提条件成立：
-矩阵W是根据频率偏移α构造的，所述α根据实际的FO变化。
-可以放宽完全位于零空间的理想预编码器条件，预编码器可以在OOB空间上具有一些分量。
-发送信号不必投射在预编码器空间上，而是使用特殊的接收机反转预编码器的效果。
图3示出了OOB发射完全位于传递矩阵的零空间中的预编码器的示例性OOB发射的频率图300。
如图3所示，与传统OFDM 302相比，预编码器301的OOB子载波中存在非常深的凹口。然而，这种预编码器有两个主要缺点：没有陷波的子载波具有高水平的发射，可能引起自干扰。陷波彼此相邻。更合理的做法是将陷波分布在更广的范围内。这反映在参数β中，参数β定义了OOB中陷波之间的距离。
根据图3，得出了一种新的预编码器设计，如下所示。矩阵W被细分为其奇异值分解(Singular Value Decomposition，SVD)，如下所示：
奇异值λi的幅度描述了相应的列矢量vi在正交空间中的“强健”程度。
奇异矢量按降序排序，因此λ1对OOB发射的贡献最大，而λNb的贡献最小(接近正交但不完全正交)。
新预编码器可以被设计为包括一定量的用κ表示的矢量，这些矢量反映了从非正交空间中选择的非正交矢量v的数量。当然，这些矢量应以从最小奇异值到最大奇异值的顺序进行选择，以最小化对OOB发射的贡献。
通过将更多独立的矢量包括在预编码器中，冗余子载波的数量可以减少，并将其用于数据传输，与现有设计相比，这提高了系统的频谱效率。
可替换地，可以增加OOB子载波的数量Nb，从而在OOB中覆盖更宽的抑制范围。
另外，可以对参数β进行调谐，使得将OOB发射的陷波均等分布在OOB发射的子载波的范围内，其用于在相反方向上的传输。
在下面的示例中，描述了陷波的可能分布。在这个示例中，可用子载波的总数是100个。对于DL，使用60个子载波，对于UL，使用40个子载波。然后，DL预编码器应将其陷波分布在UL的40个子载波上。如果陷波的数量是10(Nb＝10)，那么为了覆盖40个子载波，β应该被调谐到
图4示出了根据本公开的OOB发射部分位于传递矩阵的非零空间中的预编码器的示例性OOB发射的频率图400。
与利用纯正交空间的预编码器(κ＝0)402和非预编码传输401相比，示出了OOB发射部分地位于传递矩阵的非零空间中的预编码器(κ>0)403、404、405的结果。从图4可以看出，与零空间预编码402和非预编码传输401相比，非零空间预编码设计403、404、405的OOB更平坦，并且覆盖更多的子载波。另外，非零空间预编码设计403、404、405的数据速率大于其他预编码器设计的数据速率。
在普通发射机中，插入带内的冗余子载波实际上未被使用，并被视为开销。然而，这些子载波可以用于有用的目的，即将其用作参考信号(导频)。导频可用于接收机处的信道估计，并有助于提高解码器性能，从而减少重传。在新的预编码器设计的一种实现方式中，在接收机可以简单地对L个子载波上的接收信号进行平均的情况下，参考信号可以被复用到数据信号中，以获得L个子载波上的信道估计。这在频率选择性受限的信道条件下特别有用。
图5示出了根据一种实现方式的D2D预编码系统500的抽象框图。该D2D预编码系统500包括预编码器502，该预编码器502对数据501进行预编码，用于在数据信道504上进行传输。接收的预编码数据由解码器506进行解码，以在输出507处提供数据501的重建。预编码系统500包括控制路径，其中用于对数据501进行预编码的预编码器502的特定参数503经由控制信道505被发送到解码器506。解码器506可以通过利用预编码器502使用的这些被发送的参数503执行解码。注意，在图5中，为了简化该图的目的，没有明确示出该图为发射机或接收机。
从发射机发送到接收机的被发送的参数503可以概括如下：
1、频率偏移α：频率偏移是早期方法中未提出的一个关键参数，其定义了预编码器的传递矩阵W。
2、OOB陷波子载波的数量Nb：该参数根据需要凹陷的带宽而变化。
3、数据子载波的数量Nr：该参数指示用于信道估计的子载波的数量。
4、非正交矢量的数量κ：定义预编码器用于投射的搜索空间的新参数。对于κ＝0，预编码器完全位于零空间中(类似于SotA)，否则预编码器在零空间上有一些受控投射。
5、信道估计子载波L：定义了接收机可以对接收信号进行平均以获得信道估计的子载波的数量。
可以根据如上所述的图1的传递矩阵W，得到发送预编码器502。通过观察限定预编码器502的被发送的参数503，例如κ，就可以很容易地检查是否应用了根据本发明的预编码。此外，发送信号的频谱是唯一的。
图6示出了根据一种实现方式的发送设备600的框图。发送设备600包括处理器601，该处理器601用于根据数据符号和参考符号的组合生成多载波信号，例如图1所示的多载波信号100。多载波信号100包括第一多个带内子载波101和第二多个带外(out-of-band，OOB)子载波102。处理器601还用于根据与第一多个带内子载波101和第二多个带外子载波102相关的映射函数，对多载波信号100进行预编码，其中，映射函数用于减少OOB子载波102。处理器601可以实现以上关于图2至图5描述的预编码器的任务。
映射函数可以基于发送经预编码的多载波信号的发射机(例如上文关于图2描述的发射机203)的振荡器和接收经预编码的多载波信号的接收机(例如上文关于图2描述的接收机205)的振荡器之间的频率偏移(frequency offset，FO)。频率偏移可以是归一化到子载波间隔103的频率偏移α，例如，如上文关于图5所述。
映射函数可以基于带外子载波102之间的距离β，例如，如上文关于图5所述。映射函数可以基于将第一多个带内子载波101传递到第二多个带外子载波102的传递矩阵W，例如，如上文关于图1所述。传递矩阵W可以基于正交频分复用(orthogonal frequencydivision multiplexing，OFDM)波形、极性OFDM(polar-OFDM，p-OFDM)波形或基于滤波器组的多载波(filter bank based multicarrier，FBMC)波形。
传递矩阵W中第i行和第j列的元素，可以由以下OFDM波形方程表示：
其中，α是归一化到子载波间隔103的频率偏移，β是带外子载波102之间的距离，例如，如上文关于图1所述。
映射函数可以被设计为将第一多个带内子载波101至少部分投射到传递矩阵W的零空间，例如，如上文关于图5所述。映射函数可以被设计为将至少一个分量投射到传递矩阵W的OOB空间上，例如，如上文关于图5所述。处理器601可以根据传递矩阵W的奇异值分解(singular value decomposition，SVD)确定映射函数，例如，如上文关于图1所述。映射函数可以基于从SVD的非正交空间中选择的矢量的数量κ，例如，如上文关于图5所述。
处理器601可以根据奇异值λi的幅度对奇异值进行排序，并可以从SVD的右边的矩阵的特征值λi的最小数量κ对应的矢量中选择矢量的数量κ，例如，如上文关于图1和图5所述。处理器601可以增加OOB子载波102的数量，以在传递矩阵W的OOB空间中覆盖更宽的抑制范围，例如，如上文关于图5所述。处理器601可以调谐带外子载波(102)之间的距离κ，以便将传递矩阵W的OOB空间中的陷波均等地分布在子载波的所述范围，例如，如上文关于图5所述。
处理器601用于提供参数503，所述参数503指示映射函数的属性且通过控制信道505发送，例如，如上文关于图5所述。这些参数可以包括：归一化到子载波间隔103的频率偏移α、OOB陷波子载波的数量Nb、数据子载波的数量Nr、非正交矢量的数量κ和/或多个参考信号子载波L，例如，如上文关于图5所述。
图7示出了根据一种实现方式的接收设备700的框图。接收设备700包括：接收机701，用于接收基于数据符号和参考符号的组合的多载波信号703，如上文参考图1所述的多载波信号100。多载波信号703，100包括第一多个带内子载波101和第二多个带外(OOB)子载波102。接收设备700还包括处理器702用于根据与第一多个带内子载波101和第二多个带外子载波102相关的映射函数，对多载波信号703，100进行解码，其中，映射函数用于减少OOB子载波102。处理器702可以实现以上关于图2至图5描述的预编码器的任务。处理器702可以实现针对解码情况的相应任务，如由上文关于图6所述的处理器601实现的预编码的情况。
接收机701可以用于接收通过控制信道505发送的且指示映射函数的属性的参数503，例如，如上文关于图5所述。这些参数可以包括：归一化到子载波间隔103的频率偏移α，OOB陷波子载波的数量Nb，数据子载波的数量Nr，非正交矢量的数量κ，和/或多个参考信号子载波L，例如，如上文关于图5和图6所述。
图8示出了根据一种实现方式的发送方法800的示意图。发送方法800，包括：根据数据符号和参考符号的组合生成801多载波信号100，如上文参考图1所述的多载波信号100，其中，多载波信号100包括第一多个带内子载波101和第二多个OOB子载波102。发送方法800还包括：根据与第一多个带内子载波101和第二多个带外子载波102相关的映射函数，对多载波信号100进行预编码802，其中，映射函数用于减少OOB子载波102。
生成801多载波信号100的和对多载波信号100进行预编码802可以对应于上文关于图6描述的处理器601的任务。
图9示出了根据一种实现方式的接收方法900的示意图。接收方法900包括：接收901基于数据符号和参考符号的组合的多载波信号100，如上文参考图1所述的多载波信号100，其中，多载波信号100包括第一多个带内子载波101和第二多个OOB子载波102。接收方法900还包括：根据与第一多个带内子载波101和第二多个带外子载波102相关的映射函数，对多载波信号100进行解码902，其中，映射函数用于减少OOB子载波102。
对多载波信号100进行解码902可以对应于上文关于图7描述的处理器702的任务。
本公开还支持包括计算机可执行代码或计算机可执行指令的计算机程序产品，所述计算机可执行代码或计算机可执行指令在被执行时使得至少一个计算机执行本文描述的执行和计算步骤，特别是上述方法的步骤。该计算机程序产品可以包括可读的非暂时性存储介质，其上存储有计算机使用的程序代码。程序代码可以执行本文描述的处理和计算步骤，特别是上文描述的方法800、方法900。
虽然本公开的特定特征或方面可能相对于几个实现方式中的仅仅一个实现方式被公开，但是如对于任何给定或特定应用而言可以是期望和有利的，该特征或方面可以与其他实现方式的一个或多个其他特征或方面相结合。此外，就在说明书或权利要求中使用的术语“包括”、“具有”、“利用”或其变型而言，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式是包括性的。此外，术语“示例性”、“例如”和“如”仅仅意味着作为示例，而不是最好或最佳的。可以使用术语“耦合”和“连接”以及其派生词。应理解，这些术语可以被用来表示两个元件相互协作或相互作用，不管它们是直接物理接触还是电接触，或者它们不直接相互接触。
尽管在此已经示出和描述了特定方面，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以用各种替代和/或等效实现方式来替代所示和描述的特定方面。本申请旨在涵盖本文讨论的特定方面的任何修改或变化。
尽管权利要求中的元素以对应标记的特定顺序叙述记载的，除非权利要求另外暗示用于实现元素中的一些或全部的特定顺序，否则这些元素不一定旨在限制为以该特定顺序实现。
根据上述教导，许多替换、修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。当然，本领域技术人员容易认识到，除了本文描述的应用之外，本发明还有许多应用。虽然已经参考一个或多个特定实施例描述了本发明，但是本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多改变。因此，应当理解，在所附权利要求书及其等同物的范围内，本发明可以以不同于本文具体描述的方式实施。

Claims (20)

1.一种发送设备(600)，包括：
处理器(601)，用于：
根据数据符号和参考符号的组合生成多载波信号(100)，其中，所述多载波信号(100)包括第一多个带内子载波(101)和第二多个带外OOB子载波(102)，以及
根据与所述第一多个带内子载波(101)和所述第二多个带外子载波(102)相关的映射函数，对所述多载波信号(100)进行预编码，其中，所述映射函数用于减少所述OOB子载波(102)。
2.根据权利要求1所述的发送设备(600)，
其中，所述映射函数基于发送经预编码的所述多载波信号的发射机的振荡器和接收经预编码的所述多载波信号的接收机的振荡器之间的频率偏移FO，特别地，基于归一化到子载波间隔(103)的频率偏移(α)。
3.根据权利要求1或2所述的发送设备(600)，
其中，所述映射函数基于所述带外子载波(102)之间的距离(β)。
4.根据前述权利要求任一项所述的发送设备(600)，
其中，所述映射函数基于将所述第一多个带内子载波(101)传递到所述第二多个带外子载波(102)的传递矩阵W。
5.根据权利要求4所述的发送设备(600)，
其中，所述传递矩阵W基于正交频分复用OFDM波形、极性OFDM(p-OFDM)波形或基于滤波器组的多载波FBMC波形中的一个。
6.根据权利要求4或5所述的发送设备(600)，
其中，所述传递矩阵W中第i行和第j列的元素，由以下OFDM波形方程表示：
其中，α是归一化到所述子载波间隔(103)的所述频率偏移，β是所述带外子载波(102)之间的所述距离。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的发送设备(600)，
其中，所述映射函数用于将所述第一多个带内子载波(101)至少部分地投射到所述传递矩阵W的零空间。
8.根据权利要求7所述的发送设备(600)，
其中，所述映射函数用于将至少一个分量投射到所述传递矩阵W的OOB空间上。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的发送设备(600)，
其中，所述处理器(601)用于根据所述传递矩阵W的奇异值分解SVD确定所述映射函数。
10.根据权利要求9所述的发送设备(600)，
其中，所述映射函数基于从所述SVD的非正交空间中选择的矢量的数量(κ)。
11.根据权利要求10所述的发送设备(600)，
其中，所述处理器(601)用于根据奇异值(λi)的幅度对所述奇异值进行排序，并从所述SVD的右边的矩阵的特征值(λi)的最小数量(κ)对应的矢量中选择所述矢量的数量(κ)。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的发送设备(600)，
其中，所述处理器(601)用于增加所述OOB子载波(102)的数量，以在所述传递矩阵W的OOB空间中覆盖更宽的抑制范围。
13.根据权利要求4至12中任一项所述的发送设备(600)，
其中，所述处理器(601)用于调谐所述带外子载波(102)之间的距离(β)，以便将所述传递矩阵W的OOB空间中的陷波均等地分布在子载波的所述范围。
14.根据前述权利要求任一项所述的发送设备(600)，
其中，所述处理器(601)用于提供通过控制信道(505)发送的指示所述映射函数的属性的参数(503)。
15.根据权利要求14所述的发送设备(600)，
其中，指示所述映射函数的属性的所述参数(503)包括以下中的至少一个：
归一化到子载波间隔(103)的频率偏移(α)；
OOB陷波子载波的数量Nb，
数据子载波的数量Nr，
非正交矢量的数量(κ)，
多个参考信号子载波L。
16.一种接收设备(700)，包括：
接收机(701)，用于接收基于数据符号和参考符号的组合的多载波信号(703，100)，其中，所述多载波信号(703，100)包括第一多个带内子载波(101)和第二多个带外OOB子载波(102)；
处理器(702)，用于根据与所述第一多个带内子载波(101)和所述第二多个带外子载波(102)相关的映射函数，对所述多载波信号(703，100)进行解码，其中，所述映射函数用于减少所述OOB子载波(102)。
17.根据权利要求16所述的接收设备(700)，
其中，所述接收机(701)用于接收通过控制信道(505)发送的且指示所述映射函数的属性的参数(503)。
18.根据权利要求17所述的接收设备(700)，
其中，指示所述映射函数的属性的所述参数(503)包括以下中的至少一个：
归一化到所述子载波间隔(103)的频率偏移(α)；
OOB陷波子载波的数量Nb，
数据子载波的数量Nr，
非正交矢量的数量(κ)，
多个信道估计子载波L。
19.一种发送方法(800)，包括：
根据数据符号和参考符号的组合生成(801)多载波信号(100)，其中，所述多载波信号(100)包括第一多个带内子载波(101)和第二多个带外OOB子载波(102)，以及
根据与所述第一多个带内子载波(101)和所述第二多个带外子载波(102)相关的映射函数，对所述多载波信号(100)进行预编码(802)，其中，所述映射函数用于减少所述OOB子载波(102)。
20.一种接收方法(900)，包括：
接收(901)基于数据符号和参考符号的组合的多载波信号(100)，其中，所述多载波信号(100)包括第一多个带内子载波(101)和第二多个带外OOB子载波(102)，以及
根据与所述第一多个带内子载波(101)和所述第二多个带外子载波(102)相关的映射函数，对所述多载波信号(100)进行解码(902)，其中，所述映射函数用于减少所述OOB子载波(102)。
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