CN116830538A - 用于无线通信系统的发送设备和接收设备 - Google Patents

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CN116830538A CN202180093638.2A CN202180093638A CN116830538A CN 116830538 A CN116830538 A CN 116830538A CN 202180093638 A CN202180093638 A CN 202180093638A CN 116830538 A CN116830538 A CN 116830538A
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Abstract

本公开涉及一种用于无线通信系统的发送设备和接收设备，该无线通信系统支持用于基于分层快速傅立叶变换的无线通信的低开销多址接入。所述发送设备获取多个用户在时延–多普勒域中的多个第一数据符号矩阵、所述多个用户在中间频域中的多个第二数据符号矩阵、以及所述多个用户在中间频域中的聚合矩阵。所述接收设备根据从发送设备接收的时域信号获取多个用户在中间频域中的聚合矩阵、多个用户在中间频域中的多个第一数据符号矩阵、以及多个用户在时延–多普勒域中的多个第二数据符号矩阵。

Description

用于无线通信系统的发送设备和接收设备
技术领域
本公开大体上涉及无线通信领域，尤其涉及用于无线通信系统的发送设备和接收设备。因此，公开了用于无线通信系统的发送设备、接收设备和相应的方法。所公开的发送设备、接收设备和方法可以支持基于分层快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)的无线通信的低开销多址接入(low-overhead multiple access)。
背景技术
通常，在无线通信系统中，接收设备已知的专用信号，例如，长期演进(long-termevolution，LTE)和新空口(new radio，NR)系统中的信道状态信息–参考信号(channelstate information reference signal，CSI-RS)和解调参考信号(demodulationreference signal，DMRS)导频(pilot)，通常由发送设备发送。接收设备可以生成发送设备信道状态信息(channel state information，CSI)，CSI用于估计其与发送设备之间的无线链路。这些专用信号(例如，CSI-RS、DMRS等)不携带数据，并且可能会导致开销，而该开销在无线通信系统中应尽可能保持低。
此外，无线通信系统中的另一开销可能来自用于将导频符号(pilot symbol)与数据符号(data symbol)分离的空符号(null symbol)或保护符号(guard symbol)。例如，空符号或保护符号可用于防止或至少减少在信道估计期间来自数据的干扰或在数据检测期间来自导频的干扰。
此外，无线通信系统中的另一开销可能来自用于分离来自不同无线终端或目的地为不同无线终端的数据符号和导频符号的空符号或保护符号，以防止或至少减少多用户干扰。
开销级别(overhead level)与导频符号和保护符号相关，并且是运行无线通信系统所需的，在高移动性场景中(例如，在发送设备和接收设备相对快速移动的情况下)，开销级别可能会增加。在高移动性场景中，可以接收(即，由接收设备接收)具有较大的所谓多普勒频移(Doppler frequency shift)的发送信号。此外，来自环境中不同反射对象和散射对象的接收信号中的不同贡献量(即分量)通常在多普勒频移的不同值的情况下被接收。接收信号中最小的多普勒频移和最大的多普勒频移之间的差称为多普勒频率扩展(Dopplerfrequency spread)。在现有的无线通信系统中，多普勒扩展越大，其对接收端的数据检测的挑战就越大。
无线通信系统的传统波形(例如，当前无线标准(至第五代(fifth Generation，5G)且包括5G)的波形)并未针对移动性而设计。然而，可以对传统波形进行调谐以弥补设计上的缺陷，例如，通过使正交频分复用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)中的符号更短。
但是，这种补偿方法可能会导致频谱效率(例如，在OFDM的情况下)损失或其他性能指标损失。
一些传统设备和方法基于非对称OFDM(asymmetric OFDM，A-OFDM)。A-OFDM最初作为OFDM的替代方案而提出，A-OFDM的峰均功率比(lower peak-to-average power ratio，PAPR)较低。A-OFDM基于使用分层IFFT变换(layered-IFFT transformation)来生成要发送的信号。此外，例如在移动性场景中，相比OFDM，A-OFDM对多普勒频率扩展的鲁棒性更高。
但是，A-OFDM的问题在于：接收器不进行分层FFT变换，因此在时延–多普勒域(delay-Doppler domain)中，在接收器侧可能无法检测到数据符号。因此，使用A-OFDM收发器不能保证高移动性信道的全分集(full diversity)。时延–多普勒域是由特定的分层FFT数学变换(称为Zak变换)定义的域。检测时延–多普勒域中的数据符号可以基于将适当的分层FFT变换步骤应用于接收的样本，使得能够对具有不同时延或不同多普勒频移的接收符号的不同分量进行隔离，并且对其时延和多普勒频移进行适当地、一致地补偿。因此，在时延–多普勒域中传输的数据符号可获取信道的全分集增益(full diversity gain)。时延–多普勒域的这种属性使得其中的数据传输和检测在高移动性场景中特别适用。
另一种传统的传输方案是正交时频空间(orthogonal time-frequency space，OTFS)调制，即例如通过使用适当的分层FFT收发器结构，在时延–多普勒域中传输和检测数据符号。原则上，相比A-OFDM或OFDM，例如，因OTFS使用了时延–多普勒域，所以OTFS的可靠性更高。然而，使用OTFS可能需要大量的空符号或保护符号，以便将目的地为不同终端或来自不同终端的数据符号分离或将此类数据符号与导频符号分离。保护符号的数量(表示数据传输的开销且需要减少该开销)随着相应无线传输信道的最大时延扩展和/或最大多普勒频率扩展而增加。
因此，通常希望设计在可靠性、可实现的数据速率或时延方面优于传统波形的新波形，特别是对于具有较大的普勒频率扩展的信道。
发明内容
鉴于上述问题和缺点，本公开的实施例旨在改进用于无线通信系统的传统发送设备、接收设备和方法。本公开的目的是为发送信号提供在可靠性、可实现的数据速率或时延方面优于传统波形的波形。具体地，新波形优于具有大的多普勒频率扩展的信道。
具体地，本公开的发送设备、接收设备和方法可以进行分层FFT调制(layered FFTmodulation)，例如，进行线性预编码分层FFT(1inearly pre-coded layered FFT，LP-LFFT)调制。此外，通过进行分层FFT运算，本公开的发送设备、接收设备和方法可以执行一个或多个操作，通过这些操作，可以将多个符号排列成二维阵列，并且可以重复地对这两个维度中的一个维度的每个向量进行FFT运算。此外，当进行线性预编码时，可以通过线性运算(即与应用于相似数量的数据符号向量的矩阵相乘)，来获得构成二维符号阵列的一个或两个维度的符号向量。可以进行线性预编码，使得LP-LFFT在时延-多普勒域中传输数据符号，例如，以用于在高移动性链路上获取高分集增益，并且同时可以创建具有一些期望属性的中间域(intermediate domain)，(即在发送设备侧产生信号或在接收设备上检测信号的中间步骤)。例如，其中一个期望属性是使该中间步骤中接收设备侧的符号和发送设备处的相应符号之间的关系与在频域中发送和检测数据的系统(例如OFDM)中的频域符号所经历的等效关系相似，因为与时延-多普勒域相比，在频域中为了减少数据/导频干扰和多用户干扰通常所需的保护符号更少。此外，可以通过产生这样的等效频域属性的方式选择线性预编码，并且可将与中间步骤相对应的符号视为中间频域的符号。此外，可以在中间频域中插入保护符号以保持低开销级别(例如，保持在最小级别)，同时在时延-多普勒域中发送和接收数据符号以实现更好的可靠性(例如，由于时延-多普勒域所提供的分集)。本公开的发送设备、接收设备和方法可以例如通过使用更少的保护符号(开销)来实现导频或数据复用和多址目的，从而实现更高的频谱效率和/或更好的可靠性。此外，这些性能增益可以通过更快的收敛检测算法(faster-converging detection algorithm)实现。
第一方面，本公开提供了一种用于无线通信系统的发送设备，所述发送设备用于：对于多个用户中的每个用户u，通过将用户u的数据符号排列在形式为Mu×N的第一数据符号矩阵中，以获取多个用户在时延-多普勒域(也称为多普勒-时延域)中的多个第一数据符号矩阵，其中，Mu是特定于用户u的行的数量，Mu＞1，N是列的数量，N≥1；对所述多个用户中的每个用户u，通过对用户u的第一数据符号矩阵进行(例如，使用线性预编码)Mu点快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)运算，以获取所述多个用户在中间频域中的多个第二数据符号矩阵，其中，获取的所述用户u的第二数据符号矩阵的形式为Mu×N；通过在中间频域中所述多个第二数据符号矩阵中的每个第二数据符号矩阵的N个列进行级联，获取所述多个用户在中间频域中的聚合矩阵，其中，所述聚合矩阵的形式为M×N，M是行的数量，其中M大于所述多个用户的所述多个第二数据符号矩阵的各自的行的数量Mu的和。
具体地，发送设备可以使用中间频域中的多个第二数据符号矩阵(例如，通过使用分层IFFT方案)产生发送信号(例如，具有新波形)以及使用中间频域中的聚合矩阵形成发送信号。分层IFFT(或分层FFT)是指应用于数据符号向量的变换：通过将各项重新排列到二维阵列中并重复地对阵列中的每行和/或每列(按某种顺序)进行IFFT变换(或FFT变换)。
本公开不限于特定的分层IFFT调制方案。例如，在线性预编码和中间频域步骤之后，在第一方面的发送设备执行的步骤可以基于A-OFDM发送器、OTFS方案，而不限制本公开。
第一方面的发送设备可以基于线性预编码分层IFFT方案来产生发送信号(例如，具有新波形)，所述线性预编码分层IFFT方案在可靠性、可实现的数据速率或时延方面优于传统使用的发送信号(波形)。具体地，发送设备在大多普勒频率扩展的信道上具有较高的性能。例如，发送设备可以为基于分层FFT的无线通信系统实现低开销多址接入。此外，发送设备能够将不同用户的数据符号(不同用户的数据符号矩阵)变换到中间频域。此外，在中间频域中插入用于操作的导频(operating pilot)、插入多用户保护符号和进行信道估计使得保护符号的开销较低，这可以增加可靠性或数据速率的时延。
在一些实施例中，预编码步骤(具体地，计算复杂度较低的预编码步骤)可用于建立中间频域。
具体地，发送设备可以进行Mu点FFT或IFFT运算，以将时延-多普勒域中的Mu×N第一数据符号矩阵中的每列的Mu数据符号传递到中间频域中的Mu×N第二数据符号矩阵中的每列的Mu符号。
在第一方面的实现方式中，所述发送设备还用于将保护符号插入到在所述中间频域中的所述聚合矩阵中，其中，所述保护符号插入在所述多个第二数据符号矩阵中的每个第二数据符号矩阵的级联的所述N个列之间。
在第一方面的另一种实现方式中，发送设备还用于在获得多个第二数据符号矩阵之前，在接收设备已知的第一位置将信道估计导频符号插入到时延-多普勒域中的第一数据符号矩阵的一列或多列中，或者在获得中间频域中的聚合矩阵之前，在接收设备已知的第二位置将信道估计导频符号插入到中间频域中的第二数据符号矩阵的一列或多列中。
例如，在一些实施例中，可以根据插入在聚合矩阵的每列中属于不同用户u的每个符号块的边缘位置的导频符号，在中间频域中插入导频符号(例如，由发送设备插入)和进行信道估计(例如，在收发器的接收设备位置进行信道估计)。通过在中间频域中执行的操作(而非由传统设备在时延-多普勒域中执行的操作)，使得具有保护符号的开销相对较低的优点。
在第一方面的另一种实现方式中，所述发送设备还用于通过对所述中间频域中的聚合矩阵进行基于列的相位加权运算(phase-weighting operation)，以获取所述中间频域中的相位加权聚合矩阵，其中，所述基于列的相位加权运算包括将所述中间频域中的所述聚合矩阵的每列与相位因子加权矩阵相乘。
在第一方面的另一种实现方式中，所述发送设备还用于对获取的中间频域中的相位加权聚合矩阵进行M点快速傅立叶逆变换(Inverse FFT，IFFT)运算，以将中间频域中的所述相位加权聚合矩阵转换为时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵。
具体地，发送设备可以在中间频域中对获得的相位加权聚合矩阵的每列重复地进行M点IFFT运算。
在第一方面的另一种实现方式中，所述发送设备还用于：根据所述时延-多普勒域中的所述相位加权聚合矩阵，获取所述时延-多普勒域的信号；对所述时延-多普勒域的信号进行N点IFFT运算，以将所述时延-多普勒域的信号转换为时域信号，其中，所述时域信号包括多个N×M符号。
在第一方面的另一种实现方式中，所述发送设备还用于通过将所述时域信号与根据所述无线通信系统的无线通信信道的时延-多普勒剖面(profile，也称为配置文件)计算的一组窗口系数相乘，来执行二次相位(例如，啁啾(chirp))加窗过程；在所述时域中的二次相位加窗过程中产生的信号的开始位置添加chirp-periodic(啁啾周期性)前缀。
具体地，通过无线通信信道的时延-多普勒剖面进行chirp加窗，可以减少在接收设备位置产生的中间频域中的多用户干扰和导频/数据干扰。
在第一方面的另一种实现方式中，所述发送设备还用于从所述接收设备接收反馈消息，其中，所述反馈消息指示CSI，CSI由接收设备根据插入在时延-多普勒域中的信道估计导频符号或根据插入在中间频域中的信道估计导频符号进行估计。
第二方面，本公开提供了一种用于无线通信系统的接收设备，所述接收设备用于：根据从发送设备接收的时域信号获取多个用户在中间频域中的聚合矩阵，所述中间频域中的聚合矩阵的形式为M×N，其中，M是行的数量，M＞1，N是列的数量，N≥1；通过对所述中间频域中的聚合矩阵的N个列进行解级联，获取多个用户在所述中间频域中的多个第一数据符号矩阵，其中，每个第一数据符号矩阵的形式为Mu×N，Mu是特定于所述多个用户中的用户u的行的数量，其中，M大于所述多个用户的所述多个第一数据符号矩阵的各自的行的数量Mu的和；对于所述多个用户中的每个用户u，通过对所述用户u的第一数据符号矩阵进行Mu点快速傅立叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)运算，获取所述多个用户在时延-多普勒域中的多个第二数据符号矩阵，其中，获取的用户u的第二数据符号矩阵的形式为Mu×N。
具体地，接收信号可以对在任何处理之前由接收设备接收的符号进行指定。
在第二方面的实现方式中，所述接收设备还用于通过以下步骤获取所述第二时域信号：从接收的时域信号中丢弃在发送设备插入的至少一个前缀；将接收的所述时域信号与根据无线通信系统的无线通信信道的时延-多普勒剖面计算出的一组窗口系数相乘。
具体地，基于无线通信信道的时延-多普勒剖面计算的一组窗口系数可以包括二次相位窗口系数和chirp窗口系数中的至少一个。
在第二方面的另一种实现方式中，所述接收设备还用于通过对所述第二时域信号进行N点FFT运算，获取所述时延-多普勒域的信号。
具体地，接收设备可以通过对第二时域信号进行分层FFT运算，例如，通过将第二信号的NM个样本排列在M×N矩阵中，并且通过对所述矩阵的每行重复地进行N点FFT运算，来获取时延-多普勒域的信号。
在第二方面的另一种实现方式中，接收设备还用于：根据所述时延-多普勒域的信号，获取所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵；对所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵进行M点FFT运算，以将所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵转换为所述中间频域中的相位加权聚合矩阵。
具体地，接收设备可以在时延-多普勒域中对获得的相位加权聚合矩阵的每列重复地进行M点FFT运算。
在第二方面的另一种实现方式中，所述接收设备还用于：通过对所述中间频域中的相位加权聚合矩阵进行基于列的相位加权运算，以获取所述中间频域中的聚合矩阵，其中，所述基于列的相位加权运算包括将所述中间频域中的相位加权聚合矩阵的每列与对角相位加权矩阵相乘。
在第二方面的另一种实现方式中，接收设备还用于：从所述中间频域中的所述聚合矩阵的N个列中提取保护符号；通过对所述中间频域中的聚合矩阵的N个列进行解级联，获取所述中间频域中的多个第一数据符号矩阵。
例如，除了在保护符号的位置上接收的符号之外，接收设备可以从获得的相位加权聚合矩阵的每一列中提取属于用户u的Mu个符号。提取是基于丢弃占据属于其他用户的符号及其保护频带的列的条目进行的。
此外，接收设备可以进行重叠添加(overlap-add)，包括将在保护频带的位置上接收的每一列符号，以及位于同一列的非保护符号的每一端的符号添加到位于相对端的数量相同的非保护符号中。此外，接收设备对获得的符号进行Mu点IFFT运算，以转换到时延-多普勒域。
在第二方面的另一种实现方式中，所述中间频域中的聚合矩阵还包括在所述发送设备插入到一列或多列中的信道估计导频符号。
在第二方面的另一种实现方式中，所述接收设备还用于根据所述时延-多普勒域中的所述信道估计导频符号或所述中间频域中的所述信道估计导频符号对信道状态信息CSI进行估计。
在第二方面的另一种实现方式中，所述接收设备还用于向所述发送设备发送反馈消息，其中，所述反馈消息指示估计的CSI。
例如，在一些实施例中，可以提供信令流程和反馈消息的发送流程。在本公开的一些实施例中，新的信令消息可以用于向接收设备传送精确的数据和导频配置，以及发送设备在可能的加窗方法中选择的加窗方法。
在一些实施例中，反馈消息可以用于向发送设备传送已经由接收设备计算的CSI。例如，接收设备可以根据发送设备在中间频域中插入的导频来计算CSI。
第三方面，一种用于发送设备的方法，所述方法包括：对于多个用户中的每个用户u，将用户u的数据符号排列在形式为Mu×N的第一数据符号矩阵中，以获取多个用户在时延-多普勒域中的多个第一数据符号矩阵，其中，Mu是特定于用户u的行的数量，Mu＞1，N是列的数量，N≥1；对于所述多个用户中的每个用户u，通过对所述用户u的第一数据符号矩阵进行Mu点快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)运算，获取所述多个用户在中间频域中的多个第二数据符号矩阵，其中，获取的用户u的第二数据符号矩阵的形式为Mu×N；通过在中间频域中所述多个第二数据符号矩阵中的每个第二数据符号矩的N个列进行级联，获取所述多个用户在中间频域中的聚合矩阵，其中，所述聚合矩阵的形式为M×N，M是行的数量，其中M大于所述多个用户的所述多个第二数据符号矩阵的各自的行的数量Mu的和。
在第三方面的实现方式中，所述方法还包括：将保护符号插入到中间频域中的聚合矩阵中，其中，将保护符号插入到多个第二数据符号矩阵中的每个第二数据符号矩阵的级联的N个列之间。
在第三方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：在获得多个第二数据符号矩阵之前，在接收设备已知的第一位置将信道估计导频符号插入到时延-多普勒域中的第一数据符号矩阵的一列或多列中，或者在获得中间频域中的聚合矩阵之前，在接收设备已知的第二位置将信道估计导频符号插入到中间频域中的第二数据符号矩阵的一列或多列中。
在第三方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：通过对所述中间频域中的聚合矩阵进行基于列的相位加权运算，以获取所述中间频域中的相位加权聚合矩阵，其中，所述基于列的相位加权运算包括将所述中间频域中的所述聚合矩阵的每列与相位因子加权矩阵相乘。
在第三方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：对获取的中间频域中的相位加权聚合矩阵进行M点IFFT运算，以将中间频域中的所述相位加权聚合矩阵转换为时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵。
在第三方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：根据所述时延-多普勒域中的所述相位加权聚合矩阵，获取所述时延-多普勒域的信号；对所述时延-多普勒域的信号进行N点IFFT运算，以将所述时延-多普勒域的信号转换为时域信号，其中，所述时域信号包括多个N×M符号。
在第三方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：通过将所述时域信号与根据所述无线通信系统的无线通信信道的时延-多普勒剖面计算的一组窗口系数相乘，来执行二次相位加窗过程；在所述时域中的二次相位加窗过程中产生的信号的开始位置添加chirp-periodic前缀。
在第三方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：从所述接收设备接收反馈消息，其中，所述反馈消息指示CSI，CSI由接收设备根据插入在时延-多普勒域中的信道估计导频符号或根据插入在中间频域中的信道估计导频符号进行估计。
第三方面的方法实现了针对第一方面的发送设备描述的优点和效果。
第四方面，本公开提供了一种用于接收设备的方法。所述方法包括：根据从发送设备接收的时域信号获取多个用户在中间频域中的聚合矩阵，所述中间频域中的聚合矩阵的形式为M×N，其中，M是行的数量，M＞1，N是列的数量，N≥1；通过对所述中间频域中的聚合矩阵的N个列进行解级联，获取多个用户在所述中间频域中的多个第一数据符号矩阵，其中，每个第一数据符号矩阵的形式为Mu×N，Mu是特定于所述多个用户中的用户u的行的数量，其中，M大于所述多个用户的所述多个第一数据符号矩阵的各自的行的数量Mu的和；对于所述多个用户中的每个用户u，通过对所述用户u的第一数据符号矩阵进行Mu点快速傅立叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)运算，获取所述多个用户在时延-多普勒域中的多个第二数据符号矩阵，其中，获取的用户u的第二数据符号矩阵的形式为Mu×N。
在第四方面的实现方式中，所述方法还包括：通过以下步骤获取所述第二时域信号：从接收的时域信号丢弃在发送设备插入的至少一个前缀；将接收的所述时域信号与根据无线通信系统的无线通信信道的时延-多普勒剖面计算出的一组窗口系数相乘。
在第四方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：通过对所述第二时域信号进行N点FFT运算，获取所述时延-多普勒域的信号。
在第四方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：根据所述时延-多普勒域的信号，获取所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵；对所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵进行M点FFT运算，以将所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵转换为所述中间频域中的相位加权聚合矩阵。
在第四方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：通过对所述中间频域中的相位加权聚合矩阵进行基于列的相位加权运算，以获取所述中间频域中的聚合矩阵，其中，所述基于列的相位加权运算包括将所述中间频域中的相位加权聚合矩阵的每列与对角相位加权矩阵相乘。
在第四方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：从所述中间频域中的所述聚合矩阵的N个列中提取保护符号；通过对所述中间频域中的聚合矩阵的N个列进行解级联，获取所述中间频域中的多个第一数据符号矩阵。
在第四方面的另一种实现方式中，所述中间频域中的聚合矩阵还包括在所述发送设备插入到一列或多列中的信道估计导频符号。
在第四方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：根据所述时延-多普勒域中的所述信道估计导频符号或所述中间频域中的所述信道估计导频符号对信道状态信息CSI进行估计。
在第四方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：向所述发送设备发送反馈消息，其中，所述反馈消息指示估计的CSI。
第四方面的方法实现了针对第一方面的接收设备描述的优点和效果。
本公开的第五方面提供了一种计算机程序，包括用于执行根据第三方面或第四方面或其任何实现方式的方法的程序代码。
本公开的第六方面提供了一种非瞬时性存储介质，该非瞬时性存储介质存储可执行程序代码，当处理器执行可执行程序代码时，使得根据第三方面或第四方面或其任何实现方式的方法被执行。
需要说明的是，本申请中描述的所有设备、元件、单元和构件可以在软件或硬件元件或其任何类型的组合中实现。本申请中描述的各种实体所执行的步骤以及所描述的各种实体要执行的功能均意在指相应实体适于或用于执行相应步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，外部实体执行的具体功能或步骤没有在执行具体步骤或功能的实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应清楚，这些方法和功能可以通过相应的硬件或软件元件或其任何组合实现。
附图说明
结合所附附图，下面具体实施例的描述将阐述上述各个方面及其实现方式，其中：
图1示出了本公开实施例提供的用于无线通信系统的发送设备的示意图；
图2示出了本公开实施例提供的用于无线通信系统的接收设备的示意图；
图3示出了本公开实施例提供的用于无线通信系统的发送设备的示意图；
图4示出了本公开实施例提供的用于无线通信系统的接收设备的示意图；
图5示出了在时延-多普勒域中插入导频符号的发送设备的示意图；
图6示出了在时延-多普勒域中进行信道估计的接收设备的示意图；
图7A示出了在中间频域中插入导频的发送设备的示意图，其中，在接收器侧每个数据块(data block)具有一个用于插值的导频块(pilot block)；
图7B示出了在中间频域中插入导频的发送设备的示意图，其中在接收器侧具有两个用于插值的导频块；
图8A示出了在中间频域中进行信道估计但未进行插值的接收设备的示意图；
图8B示出了在中间频域中进行信道估计且进行插值的接收设备的示意图；
图9示出了本公开的实施例提供的能够进行矩形加窗(rectangular windowing)和循环前缀(cyclic prefix，CP)插入的线性预编码分层FFT(linearly pre-codedlayered FFT，LP-LFFT)发送设备的框图的示意图；
图10示出了本公开实施例提供的在发送设备处使用矩形加窗的LP-LFFT接收设备的框图的示意图；
图11示出了本公开实施例提供的能够进行离散长球体序列(discrete prolatespheroidal sequence，DPSS)加窗和CP插入的LP-LFFT发送设备的框图的示意图；
图12示出了本公开实施例提供的在发送设备处使用DPSS加窗的情况下的LP-LFFT接收设备的框图的示意图；
图13示出了本公开实施例提供的能够进行chirp-coefficient加窗和chirp-periodic前缀插入的LP-LFFT发送设备的框图的示意图；
图14示出了本公开实施例提供的在进行chirp-coefficient加窗的情况下的LP-LFFT接收设备的框图的示意图；
图15示出了本公开实施例提供的用于发送设备的方法的流程图；以及
图16示出了本公开实施例提供的用于接收设备的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了本公开实施例提供的用于无线通信系统1的发送设备100的示意图。
发送设备100可以包括第一编码器101、Mu点FFT模块102和第二编码器103。第一编码器101和第二编码器103可以相似或相同。此外，第一编码器101和第二编码器103可以执行类似或相同的功能，而不限制本公开。
发送设备100的第一编码器101可以为多个用户在时延-多普勒域中获取多个第一数据符号矩阵111、112、113(其不是发送设备100的结构元件)。为了简单起见，如图1所示的讨论中，假设有三个用户。
例如，发送设备100的第一编码器101可以通过将第一用户的数据符号排列在形式为Mu×N的第一数据符号矩阵111中，获取第一用户的第一数据符号矩阵111。因此，Mu是特定于第一用户的行的数量，其中，Mu＞1，N是列的数量，N≥1。同样，第一编码器101可以通过将第二用户的数据符号排列在形式为Mu×N的第一数据符号矩阵112中，获取第二用户的第一数据符号矩阵112，并可以通过将第三用户的数据符号排列在形式为Mu×N的第一数据符号矩阵113中，获取第三用户的第一数据符号矩阵113。
因此，保护符号和信道估计导频符号中的至少一个可以插入在数据符号之间，如下详述。
此外，发送设备100的Mu点FFT模块102可以包括与用户数量相等的实例。也就是说，若U是用户数量，Mu点FFT模块102可以包括U个实例。例如，如图1所示，Mu点FFT模块102的三个实例分别为三个用户的第一实例120a、第二实例120b和第三实例120c。
发送设备100的Mu点FFT模块102可以为多个用户获取中间频域中的多个第二数据符号矩阵121、122、123(其不是发送设备100的结构元件)。
发送设备100的Mu点FFT模块102的第一实例120a可以(针对第一用户)对第一用户的第一数据符号矩阵111进行Mu点FFT运算，以获取第一用户的第二数据符号矩阵121。第一用户的第二数据符号矩阵121的形式可以为Mu×N。此外，第二实例120b可以(针对第二用户)对第二用户的第一数据符号矩阵112进行Mu点FFT运算，以获取第二用户的第二数据符号矩阵122。第二用户的第二数据符号矩阵122的形式可以为Mu×N。最后，第三实例120c可以(针对第三用户)对第三用户的第一数据符号矩阵113进行Mu点FFT运算，以获取第三用户的第二数据符号矩阵123。第三用户的第二数据符号矩阵123的形式可以为Mu×N。
此外，发送设备100还可以包括第二编码器103。第二编码器103可以为多个用户获取中间频域中的聚合矩阵130(其不是发送设备100的结构元素)。例如，第二编码器103可以在中间频域上将多个第二数据符号矩阵121、122、123中的每个第二数据符号矩阵的N列进行级联，得到聚合矩阵130。聚合矩阵130的形式可以为M×N，其中M是行的数量。此外，M大于多个用户的多个第二数据符号矩阵121、122、123的各自的行的数量Mu的和。
此外，中间频域中的聚合矩阵130还可以配有保护符号、导频符号以及属于其他发送设备或发往其他接收设备的其他中间频域符号。
发送设备100可以包括处理电路(图1中未示出)，所述处理电路用于执行、进行或启动本文所述的发送设备100的各种运算。所述处理电路系统可以包括硬件和软件。硬件可以包括模拟电路或数字电路，或模拟电路和数字电路两者。数字电路可以包括专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)或多用途处理器等组件。在一个实施例中，处理电路包括一个或多个处理器和连接到一个或多个处理器的非易失性存储器。非瞬时性存储器可以携带可执行程序代码，所述可执行程序代码在由一个或多个处理器执行时使发送设备100执行、进行或发起本文描述的运算或方法。
图2示出了本公开实施例提供的用于无线通信系统1的接收设备200的示意图。
接收设备200可以包括第一解码器203、Mu点IFFT模块202和第二解码器201。
第一解码器203和第二解码器201可以相似或相同。此外，第一解码器203和第二解码器201可以执行类似或相同的功能，而不限制本公开。
接收设备200的第一解码器203可以根据在时域中从发送设备100接收的信号110，为多个用户获取中间频域中的聚合矩阵230(其不是接收设备200的结构元素)。为了简单起见，如图2所示的讨论中，假设有三个用户。
中间频域中的聚合矩阵230的形式可以为M×N，其中M是行的数量，M＞1，N是列的数量，N≥1。
此外，接收设备200的第二解码器201可以为多个用户获取中间频域中的多个第一数据符号矩阵221、222、223(其不是接收设备200的结构元件)。
例如，接收设备200的第二解码器201可以在中间频域上将聚合矩阵230的N列进行解级联，以获取第一用户的第一数据符号矩阵221。此外，第二解码器201可以在中间频域上将聚合矩阵230的N列进行解级联，以获取第二用户的第一数据符号矩阵222。此外，第二解码器201可以在中间频域上对聚合矩阵230的N列进行解级联，以获取第三用户的第一数据符号矩阵223。
多个第一数据符号矩阵221、222、223各自的形式可以为Mu×N，其中Mu是与相应的第一数据符号矩阵相关联的特定于用户u的行的数量，M大于多个用户的多个第一数据符号矩阵221、222、223的相应的行的数量Mu的和。
此外，接收设备200的Mu点IFFT模块202可以包括与用户数量相等的实例。也就是说，若U是用户数量，Mu点IFFT模块202可以包括U个实例。例如，如图2中的实施例所示，分别为三个用户示出了Mu点IFFT模块202的第一实例220a、第二实例220b和第三实例220c。
接收设备200的Mu点IFFT模块202可以为多个用户获取时延-多普勒域中的多个第二数据符号矩阵211、212、213(其不是接收设备200的结构元素)。
例如，接收设备200的Mu点IFFT模块202的第一实例220a可以(针对第一用户)对第一用户的第一数据符号矩阵221进行Mu点IFFT运算，以获取第一用户的第二数据符号矩阵211。多个第二数据符号矩阵的形式可以为Mu×N。此外，第二实例220b可以(针对第二用户)对第二用户的第一数据符号矩阵222进行Mu点IFFT运算，以获取第二用户的第二数据符号矩阵212。此外，第三实例220c可以(针对第三用户)对第三用户的第一数据符号矩阵223进行Mu点IFFT运算，以获取第三用户的第二数据符号矩阵213。
接收设备200可以包括处理电路(图2中未示出)，所述处理电路用于执行、进行或启动本文所述的接收设备200的各种运算。所述处理电路系统可以包括硬件和软件。硬件可以包括模拟电路或数字电路，或模拟电路和数字电路两者。数字电路可以包括专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)或多用途处理器等组件。在一个实施例中，处理电路包括一个或多个处理器和连接到一个或多个处理器的非易失性存储器。非瞬时性存储器可以携带可执行程序代码，所述可执行程序代码在由一个或多个处理器执行时使接收设备200执行、进行或发起本文描述的运算或方法。
图3示出了本公开实施例提供的用于无线通信系统1的发送设备100的示意图，其中所述发送设备100基于图1中的实施例。具体地，图3示出了针对多个用户中特定用户u的发送设备100的详细内容(其中u在1-U的范围内，U是用户数量)。
具体地，图3所示的发送设备100还包括(除了图1所示的发送设备100的元件外)相位加权模块301、M-IFFT模块302、按列到按行模块(column-wise to row-wise module)303、N-IFFT模块304、按行到按列模块305、具有连续长度为M的加窗模块306、前缀添加模块307和从并行到串行模块308。
发送设备100可以获取NMu-1个数据符号，这些数据符号表示为且针对用户u。数据符号携带将由发送设备100发送到用户u的数据，即信息。通过将需要传输给用户u的信息(例如，特定的比特序列)映射到包括符号的离散字母表上，例如，映射到符号星座上来生成数据符号。
发送设备100还可以将用户u的NMu-1个数据符号排列到时延-多普勒域中的用户u的第一数据符号矩阵中。例如，用户u可以是图1所示第一用户，且可以将数据符号排列到形式为Mu×N的第一用户的第一数据符号矩阵111中，如图1所示。然后，第一数据符号矩阵111可以作为输入提供给Mu点FFT模块102，具体地，作为与第一用户相关联的实例120a的输入。
因此，图3所示的发送设备100包括Mu点FFT模块102，Mu点FFT模块102具有U个实例，其中U是用户的数量，即每个用户一个实例(图3仅示出第一用户的实例120a)。例如，Mu点FFT模块102可以包括用于图1中示例性地示出的三个用户的三个实例120a、120b、120c。Mu点FFT模块102可以使用每个用户的不同实例对每个用户的第一数据符号矩阵进行Mu点FFT运算。具体地，Mu点FFT模块102的每个实例可以对第一数据符号矩阵中的一个第一数据符号进行Mu点FFT运算。由此，模块102可以获取U个第二数据符号矩阵，例如，图1所示的三个第二数据符号矩阵121、122、123。
具体地，如图3所示，例如，在用户u是第一用户的情况下，将第一用户的第一数据符号矩阵111的N列中的每一列提供给Mu点FFT模块102的实例120a的不同的块320。每个块320的大小可以是Mu≤M，即，每个块320能够处理跨越第一数据符号矩阵111的所有Mu行的一整列，其中Mu点FFT模块102的U个实例中的每一个实例可以包括N个块320(与相应的第一数据符号矩阵的N列中的每列中的每个块相对应)，使得在整个Mu点FFT模块102中，块320的总数为N×U。
在Mu点FFT模块102之后，发送设备100还可以获取形式为M×N的聚合矩阵130。例如，从Mu点FFT模块102的U个实例输出的U个第二数据符号矩阵可以相互级联，以形成聚合矩阵130。具体地，如图3所示，例如，用户u为第一用户，可以在中间频域中对分别从Mu点FFT模块102的实例210a的N个块320输出的第二数据符号矩阵121的N列进行级联。同样地，这也适合于每个用户的第二数据符号矩阵。因此，可以在多个用户的第二数据符号矩阵的数据符号之间，具体地，在这些第二数据符号矩阵的级联的N列之间插入多个零符号或保护符号。因此，可以使用插入的保护符号对聚合矩阵130中不同用户的数据符号进行分离。
随后，发送设备100的相位加权模块301可以获取中间频域中的相位加权聚合矩阵。例如，发送设备100的相位加权模块301可以在中间频域对聚合矩阵130进行基于列的相位加权运算，得到相位加权聚合矩阵。
例如，发送设备100的相位加权模块301可以将中间频域中的聚合矩阵130的每列与相位因子加权矩阵相乘，以进行基于列的相位加权运算。
例如，聚合矩阵130的第n列的相位因子加权矩阵(0≤n≤N-1)如下：
也就是说，聚合矩阵130的第n列可以与上述矩阵Φn相乘。所述特定加权矩阵在抑制接收设备的中间频域中的多用户干扰和数据/导频干扰方面具有优势。
发送设备100还包括M-IFFT模块302，其每个用户可以配有N个实例。发送设备100的M-IFFT模块302可以对中间频域中的相位加权聚合矩阵的每列重复进行M点IFFT运算，以便将中间频域中的相位加权聚合矩阵转换为时延–多普勒域中的相位加权聚合矩阵。
发送设备100还包括按列到按行模块303。按列到按行模块303可以接收由M-IFFT模块302输出的时延–多普勒域的相位加权聚合矩阵，并可以根据时延–多普勒域的相位加权聚合矩阵获取时延–多普勒域的信号。具体地，按列到按行模块303可以将相位加权聚合矩阵重新排列成M块，其中，每个块的大小为N，以获取时延–多普勒域的信号。
此外，发送设备100的N-IFFT模块304可以对时延–多普勒域信号的每个M块重复进行N点IFFT运算，以将时延–多普勒域信号转换为时域信号。因此，时域信号包括多个N×M符号。
发送设备100还包括按行到按列模块305，用于在时域中重新排列信号。
发送设备100还包括连续的长度为N的加窗模块306。连续长度为M的加窗模块306可以执行二次相位加窗过程。例如，连续的长度为M的加窗模块306可以将按行到按列模块305接收的时域信号与根据无线通信系统1的无线通信信道的时延–多普勒剖面计算的一组chirp窗口系数相乘。
发送设备100还包括前缀添加模块307，前缀添加模块307可以在所述时域中的二次相位加窗过程中产生的信号的开始位置添加chirp-periodic前缀。并行到串行模块308可以对前缀添加模块307产生的信号进行序列化。
值得注意的是，本公开不限于发送设备100的模块304至308的具体配置。例如，模块304至308可以是用于时延–多普勒域到时域转换的任何已知模块，例如传统的分层FFT发送器，OTFS发送器。
图4示出了本公开实施例提供的用于无线通信系统1的接收设备200的示意图，其中，所述接收设备200基于图2中的实施例。具体地，图4示出了针对多个用户中特定用户u的接收设备200的详细内容(其中u在1–U的范围内，U是用户数量)。
通常，在接收设备200处进行的运算与在发送设备100处进行的运算相反，如图3所示。
图4所示的接收设备200还包括(除了包括图2所示的接收设备200的元件)从串行到并行模块401、前缀移除模块402、连续长度为M的加窗模块403、按列到按行模块404和具有每用户N个实例的N-FFT模块405，按行到按列模块406、具有每用户N个实例的M-FFT模块407和相位加权模块408。
接收设备200可以从发送设备100接收时域110信号。所述信号可以包括符号(例如，包括数据符号和保护符号或导频符号)。从串行到并行模块401可以对信号110进行并行化处理。并行时域信号可以是包括N×M个符号的向量。
前缀移除模块402可以将插入发送设备100的至少一个前缀从时域并行信号110中丢弃。例如，接收设备200的前缀移除模块402可以将插入在发送设备100侧的任何前缀丢弃。
此外，连续长度为M的加窗模块403可以将从前缀移除模块402接收的时域信号110与根据无线通信系统1的无线通信信道的时延–多普勒剖面计算的一组chirp窗口系数相乘，以获取第二时域信号。
接收设备200的按列到按行模块404还可以对第二时域信号的符号进行重新排列。
N-FFT模块405可以对按列到按行模块404接收的第二时域信号进行N点FFT运算。N-FFT模块405可以在输出时延–多普勒域信号。时延–多普勒域信号的符号可以在按行到按列模块406中重新排列。
值得注意的是，本公开不限于接收设备200的模块401至405的具体配置。例如，模块401至405可以是用于将长度为M×N的时域信号转换为维度为M×N的时延–多普勒域信号的任何已知模块。
随后，接收设备200可以根据按行到按列模块406接收的时延–多普勒域信号，获取时延–多普勒域中的相位加权聚合矩阵。此外，M-FFT模块407可以对时延–多普勒域中的相位加权聚合矩阵进行M点FFT运算，以将时延–多普勒域中的相位加权聚合矩阵转换为中间频域中的相位加权聚合矩阵。
接收设备200的相位加权模块408可以对中间频域中的相位加权聚合矩阵进行基于列的相位加权运算，以获取中间频域中的聚合矩阵230。例如，接收设备200的相位加权模块408可以将中间频域中的相位加权聚合矩阵的每列与对角相位加权矩阵相乘，以进行基于列的相位加权运算。例如，可以将相位加权聚合矩阵的第n列(0≤n≤N-1)与上述矩阵Φn的逆矩阵相乘。聚合矩阵230的形式为M×N。
此外，接收设备200可以包括前缀-后缀重叠添加模块409。前缀-后缀重叠添加模块409可以通过将中间频域中的聚合矩阵230的N个列进行解级联，以获取中间频域中多个用户的多个第一数据符号矩阵。例如，如图4所示，例如，若用户u是所述第一用户，则前缀-后缀重叠添加模块409可以获取第一用户的第一数据符号矩阵221。
为此，前缀-后缀重叠添加模块409可以对聚合矩阵230执行重叠添加过程。因此，前缀-后缀重叠添加模块409可以从中间频域中的聚合矩阵230的N个列提取保护符号。例如，前缀-后缀重叠添加模块409可以从聚合矩阵230每列的前缀保护带的位置(例如，在数据符号之前的属于聚合矩阵230中的用户u的保护符号)和后缀保护带的位置(例如，在聚合矩阵230中这些数据符号之后的属于用户u的保护符号)提取聚合矩阵230中的符号。前缀保护频带和后缀保护频带位置上的符号与属于用户u的第二数据符号矩阵121的数据符号与插入到发送设备100侧的聚合矩阵130中的保护符号对应。前缀-后缀重叠添加模块409可以通过重叠添加过程将前缀保护带位置上的符号添加到聚合矩阵230中数据符号位置上的符号上。重叠添加过程可以是传统的重叠添加过程。前缀-后缀重叠添加模块409可以在将其结果作为输入输送到Mu点IFFT模块202之前执行重叠添加过程。
Mu点IFFT模块202可以为多个用户中的每个用户u，对用户u的第一数据符号矩阵进行Mu点IFFT运算，以获取时延-多普勒域中的多个第二数据符号矩阵。从而，为所述多个用户中的每个用户u获取第二数据符号矩阵。Mu点IFFT模块202可以包括每个用户u的实例，例如，可以配有U个实例。例如，如图4所示，例如，若用户u是第一用户，与第一用户关联的Mu点IFFT模块202的实例220a可以从第一用户的第一数据符号矩阵221中获取第一用户的第二数据符号矩阵211。Mu点IFFT模块202的每个实例，例如，与第一用户相关联的所示实例220a，可以包括N个块420。如图所示，第一用户的第一数据符号矩阵221的N列中的每一列可以提供给Mu点IFFT模块202的实例220a的不同块420。每个块420的大小可以是Mu≤M，即每个块420能够处理跨越第一数据符号矩阵121的所有Mu行的一整列，其中值得注意的是，Mu点IFFT模块202的U个实例中的每个实例可以包括N个块420(与各自的第一数据符号矩阵的N列中每列对应)，使得整个Mu点IFFT模块202可以包括总数为N×U的块420。
图5示出了用于在时延-多普勒域中插入导频符号的发送设备100的示意图，其中，所述发送设备100基于图3所示的发送设备100。具体地，发送设备100可以在获取多个第二数据符号矩阵之前，在接收设备200已知的第一位置将导频符号插入到在时延-多普勒域中的第一数据符号矩阵(即第一用户的第一数据符号矩阵111)的一列或多列中。
在一些实施例中，发送设备100可以插入导频符号，使接收设备200具有进行信道估计的可能性。这些插入的信道估计导频符号可以是接收设备200已知的符号，可以在资源网格内的位置传输，这些位置也是接收设备200已知的。
如图5所示，发送设备100可以包括导频生成模块501，用于生成需要插入的导频符号。可以将生成的导频符号插入，例如，第一数据符号矩阵111中，具体地，在所述第一数据符号矩阵111的数据符号中，并且可以由确定数量的保护符号包围，以避免数据符号和导频符号受到干扰。可以将导频符号插入在Mu点FFT模块102的输入位置(例如，如图所示，插入在负责对第一用户的第一数据符号矩阵111进行Mu点FFT运算的实例120a的块320的位置)。
图6示出了示出接收设备200在时延-多普勒域中进行相应的信道估计的一个示例的示意图，其中，接收设备200基于图4所示的接收设备200。
具体地，图6示出了相位加权模块408、前缀-后缀重叠-添加模块409和接收设备200的Mu点IFFT模块202的一个实例的块420，所述模块和设备可以与图4中讨论的所示接收设备的相应模块相同或相似。此外，接收设备200可以包括信道估计模块601，用于根据由发送设备100插入的导频符号来进行信道估计。
因此，因数据符号干扰而损坏的保护符号的子集可以丢弃掉，并且不能用于信道估计(与未被这种干扰损坏的保护符号的子集相反，在导频符号通过无线信道后，仅包含来自导频符号的贡献量)。
在一些实施例中，例如，通过将发送设备100位置的导频符号插入到中间频域而不是时延-多普勒域，可以减少保护符号的开销。具体地，图7A和图7B示出了在中间频域中插入导频符号的两种可能性。
图7A示出了在中间频域中插入导频的发送设备100的示意图，其中，在接收器侧每个数据块具有一个用于插值的导频块。图7A中示出了与图5中相同的块，并且相同的块用相同的参考符号标记。如图7A中所示，发送设备100的导频生成模块501可以再次生成导频符号。此外，可以在每个第二数据符号矩阵中插入一个导频符号块，例如，如图所示，可以在第一用户为特定用户u的第二数据符号矩阵121中插入导频符号块，并由Mu点FFT模块102的实例120a的块320输出所述导频符号块。发送设备100具体用于在获取中间频域中的聚合矩阵130之前，在接收设备200已知的第二位置处，将导频符号插入到中间频域中的第二数据符号矩阵121的一列或多列(实例120a的每个块320的一列输出)中。
图7B示出了在中间频域中插入导频的发送设备100的示意图，但是在获得聚合矩阵130之前，由Mu点FFT模块102的实例120a的块320将两个导频符号块插入到第一用户输出的第二数据符号矩阵121中。导频符号可用于在接收器侧基于插值进行的信道估计。图7A中示出了与图5中相同的块，并且相同的块用相同的参考符号标记。
在一些实施例中，接收设备200可以对中间频域中的信道进行估计。图8A和图8B示出了接收器侧对应的信道估计块。
图8A示出了在中间频域中进行信道估计但未进行插值的接收设备200的示意图。
如图8A所示，接收设备200的信道估计模块601可以进行信道估计，并且可以使用一个导频符号块进行估计。
例如，接收设备200可以接收发送设备100发送的信号110。例如，发送设备100可以在获取所述聚合矩阵130之前，在接收设备200已知的第二位置处，将信道估计导频符号，可选地，围绕导频符号的保护符号，插入到中间频域中的第二数据符号矩阵的列中。基于此，发送设备100可能已经生成了信号110。如图8A所示，具体地，假设发送设备100在每个第二数据符号矩阵中插入一个导频符号块(如图7A所示)。
此外，接收设备200的相位加权模块408可以对获取的相位加权聚合矩阵进行基于列的相位因子加权运算，还可以获取(例如，提取)从信道估计导频符号(可选地，围绕这些符号的不受干扰的保护符号)的已知位置接收的符号。此外，接收设备200的信道估计模块601可以使用从信道估计导频符号的已知位置获取的符号来进行信道估计。本公开不限于特定的信道估计过程。
此外，前缀-后缀重叠添加模块409可以移除在数据符号块之前添加的前缀保护符号，和Mu-IFFT模块202的实例的块420(例如，在实例220a中，第一用户是如图所示的特定用户u)可以进行基于列的IFFT调制。
图8B示出了在中间频域中进行信道估计且进行插值的接收设备200的示意图。
如图8B所示，接收设备200的信道估计模块601可以进行信道估计，并且可以使用两个导频符号块进行估计。
例如，图8B所示的接收设备200可以接收发送设备100发送的信号110。如图8B所示，与图8A相比，假设发送设备100在每个第二数据符号矩阵中插入两个导频符号块。
图8B所示的接收设备200可以进行与图8A所示的接收设备200类似的信道估计运算。因此，为了简单起见，省略了对接收设备200的每个模块进行的运算的详细描述。图8B与图8A的唯一区别是，由接收设备200获取在由发送设备100添加的信道估计导频符号(可选地，围绕这些符号的不受干扰的保护符号)的两个块的已知位置上接收的符号。
同样，可以将由于发往同一用户的数据符号的干扰或发往其他用户的数据或导频符号的干扰而被破坏的保护符号的子集丢弃，因此，这些被破坏的保护符号的子集不被用于信道估计(与未由于这种干扰而被破坏的保护符号的子集相反，仅包含来自同一用户的导频符号的贡献量)。
在一些实施例中，在高移动性链路上的分集方面，发送设备100和/或接收设备200优于使用OFDM和单载波传输的设备。例如，与在OTFS中一样，发送设备和/或接收设备将时变多径信道转换为时延–多普勒域中的二维信道，所述二维信道可以直接表示构成无线链路的各种反射器的几何形状以及其引入的不同多普勒频移，因此，对应地，在这些反射器的每个时延和多普勒频率偏移的结果信道矩阵的对角线上，变化更小。
在一些实施例中，发送设备100和/或接收设备200可以对时变衰落进行跟踪，具体地，在高速车辆通信过程中。此外，由于能够跨时间和频率提取信道的全部分集，可靠性比OFDM的可靠性更高。此外，可以实现发送设备100和/或接收设备200的改进性能，而保护符号或零符号的开销比在OTFS中更低。因此，在一些实施例中，发送设备100和/或接收设备200可以实现比OTFS(以及OFDM及其许多变体)更高的频谱效率值，即更高的数据吞吐量。
此外，在中间频域中，在信道矩阵的主对角线上，信道矩阵的功率较大。该属性可用于使用简单的检测算法(例如，单抽头均衡(one tap equalization))在所述域中执行第一数据解码过程。此外，如果第一解码过程失败，仍然可以使用通过第一解码获取的(软)结果，例如，将所述结果作为先验信息，对需要应用于数据符号的任何迭代检测算法进行初始化(因此，因此有可能加速其收敛并获得时延和复杂性降低)。
在下文中，为了简单起见，分别与图3的发送设备100和图4的接收设备200相比，图9至图14仅描述发送设备100或接收设备200的附加模块。
图9示出了发送设备100的框图的示意图，其基于图3所示的发送设备100。具体地，发送设备100具有矩形加窗和CP插入的LP-LFFT发送设备100。图9所示的发送设备100可以包括矩形加窗模块和CP添加模块907。
加窗模块可以执行矩形加窗(rectangular windowing)(图9中未示出，这相当于将符号与1相乘)。
CP添加模块907可以将CP添加到“按行到按列”模块305的输出中，如图9所示。
图10示出了接收设备200的框图的示意图，其基于图4所示的接收设备200。具体地，接收设备200是LP-LFFT接收设备，并且可以在发送设备100(例如，图9的LP-LFFT发送设备)位置进行矩形加窗和CP添加。例如：图10所示的接收设备200可以包括矩形加窗模块和CP移除模块1002。
加窗模块可以进行矩形加窗(未示出，这相当于将符号与1相乘)。
CP移除模块1002可以将CP从应用于模块401的输出中移除，即可以从所述输出中移除CP，并排列在“按列到按行”模块404的输入之前，如图10所示。
图11示出了发送设备100的框图的示意图，其基于图9所示的发送设备100。发送设备100是能够进行离散长球体序列(discrete prolate spheroidal sequence，DPSS)加窗和CP插入的LP-LFFT发送设备。图11的发送设备100可包括图9所示的发送设备100的DPSS加窗模块1106和CP添加模块907。
发送设备100的DPSS加窗模块1106可以减少在时间或频率不完全同步时的载波间能量泄漏。此外，发送设备100的DPSS加窗模块1106还可以降低带外(out-of-band，OOB)发送电平。例如，DPSS加窗模块1106可以进行与DPSS窗口的乘法运算。CP添加模块907可以，如图9所示，将CP添加到DPSS加窗模块1106的输出中，如图11所示。
图12示出了接收设备200的框图的示意图，其基于图10所示的接收设备200。具体地，接收设备200是LP-LFFT接收设备，并且可以在发送设备100(例如，图11所示的LP-LFFT发送设备100)位置进行DPSS加窗。接收设备200可以包括CP移除模块1002。
接收设备200的CP移除模块1002可以在按列到按行模块404的输入之前移除CP，如图12所示。
通过DPSS加窗，可以减少中间频域中的后缀或前缀保护符号的数量，因此，可以提高频谱效率。
图13示出了发送设备100的框图的示意图，其基于图3所示的发送设备100。发送设备100是LP-LFFT发送设备100，用于执行chirp系数加窗和插入chirp-periodic前缀的过程。发送设备100可以包括chirp加窗模块1306和chirp-periodic前缀添加模块1307。
chirp加窗模块1306可以通过将时域信号与基于无线通信系统1的无线通信信道的时延–多普勒剖面计算的一组窗口系数(例如，chirp窗口序列)相乘来执行二次相位加窗过程。chirp-periodic前缀添加模块1307还可以在所述时域中的二次相位加窗过程中开始产生的信号的位置添加chirp-periodic前缀。
此外，chirp-periodic窗口模块1306可以通过将其输入位置的符号与长度为NM的chirp序列(t＝0,…,NM-1)相乘，且α是称为“chirp参数”或“chirp速率”的实数。至于“chirp-periodic”模块，首先根据上述加窗模块的输入(而非输出)生成长度为L的CP，然后将所述循环前缀的符号与按所述顺序排列的系数/>相乘。
图14示出了接收设备200的框图的示意图，其基于图4所示的接收设备200。具体地，接收设备200是LP-LFFT接收设备，并且可以在发送设备100(例如，图13所示的LP-LFFT发送设备100)位置执行chirp系数加窗过程。接收设备200可以包括chirp加窗模块1403和chirp-periodic前缀移除模块1402。Chirp加窗模块1403和chirp-periodic前缀移除模块1402的工作方式与发送设备100的chirp加窗模块1306和chirp-periodic前缀添加模块1307的工作方式与类似，但需移除chirp-periodic前缀。
Chirp加窗模块1403可以表示与长度为NM的chirp序列相乘。
此外，在一些实施例中，chirp参数α可以为信道的时延–多普勒剖面的函数。此外，可以实现保护开销和降低均衡复杂性方面的优点。
图15示出了本公开实施例提供的用于无线通信系统1的发送设备100的方法1500的流程图。所述方法1500可以由上述附图所述的所发送设备100执行。
所述方法1500包括步骤S1501：对于多个用户中的每个用户u，通过将用户u的数据符号排列在形式为Mu×N的第一数据符号矩阵中，以获取多个用户在时延-多普勒域中的多个第一数据符号矩阵111、112、113，其中，Mu是特定于用户u的行的数量，Mu＞1，N是列的数量，N≥1。
所述方法1500还包括步骤S1502：对于所述多个用户中的每个用户u，通过对所述用户u的第一数据符号矩阵111、112、113进行Mu点FFT运算，获取所述多个用户在中间频域中的多个第二数据符号矩阵121、122、123，其中，获取的用户u的第二数据符号矩阵121、122、123的形式为Mu×N的符号。
所述方法1500还包括步骤S1503：通过在中间频域中所述多个第二数据符号矩阵中的每个第二数据符号矩阵121、122、123的N个列进行级联，获取所述多个用户在中间频域中的聚合矩阵130，其中，所述聚合矩阵的形式为M×N，M是行的数量，其中M大于所述多个用户的所述多个第二数据符号矩阵的各自的行的数量Mu的和。
图16示出了本公开实施例提供的用于接收设备200的方法1600的流程图。所述方法1600可以由上述接收设备200执行。
所述方法1600包括步骤S1601：根据从发送设备100接收的时域信号110获取多个用户在中间频域中的聚合矩阵230，所述中间频域中的聚合矩阵230的形式为M×N，其中，M是行的数量，M＞1，N是列的数量，N≥1。
所述方法1600还包括步骤S1602：通过对所述中间频域中的聚合矩阵230的N个列进行解级联，获取多个用户在所述中间频域中的多个第一数据符号矩阵221、222、223，其中，每个第一数据符号矩阵221、222、223的形式为Mu×N，Mu是特定于所述多个用户中的用户u的行的数量，其中，M大于所述多个用户的所述多个第一数据符号矩阵221、222、223的各自的行的数量Mu的和。
所述方法1600还包括步骤S1603：对于所述多个用户中的每个用户u，通过在Mw点对所述用户u的第一数据符号矩阵221、222、223进行IFFT运算，获取所述多个用户在时延-多普勒域中的多个第二数据符号矩阵211、212、213，其中，获取的用户u的第二数据符号矩阵211、212、213的形式为Mu×N。
本公开已结合各种实施例作为示例以及实现方式进行描述。但是，根据对附图、本公开和所附权利要求书的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的公开时，能够理解和实现其它变化。在权利要求书以及说明书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足权利要求书中描述的若干实体或项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施并不表示这些措施的组合不能被有效地使用。

Claims (20)

1.一种用于无线通信系统(1)的发送设备(100)，其特征在于，所述发送设备(100)用于：
对于多个用户中的每个用户u，通过将所述用户u的数据符号排列在形式为Mu×N的第一数据符号矩阵中，以获取所述多个用户在时延-多普勒域中的多个第一数据符号矩阵(111、112、113)，其中，Mu是特定于用户u的行的数量，Mu＞1，N是列的数量，N≥1；
对于所述多个用户中的每个用户u，通过对所述用户u的第一数据符号矩阵进行Mu点快速傅立叶变换(FFT)运算，以获取所述多个用户在中间频域中的多个第二数据符号矩阵(121、122、123)，其中，获取的所述用户u的第二数据符号矩阵的形式为Mu×N；以及
通过对所述中间频域中所述多个第二数据符号矩阵中的每个第二数据符号矩阵的N个列进行级联，以获取所述多个用户在所述中间频域中的聚合矩阵(130)，其中，所述聚合矩阵的形式为M×N，M是行的数量，其中M大于所述多个用户的所述多个第二数据符号矩阵的各自的行的数量Mu的和。
2.根据权利要求1所述的发送设备(100)，其特征在于，所述发送设备(100)还用于将保护符号插入到在所述中间频域中的所述聚合矩阵(130)中，其中，所述保护符号插入在所述多个第二数据符号矩阵(121、122、123)中的每个第二数据符号矩阵的级联的所述N个列之间。
3.根据权利要求1或2所述的发送设备(100)，其特征在于，所述发送设备(100)还用于：
在获取所述多个第二数据符号矩阵(121、122、123)之前，在接收设备(200)已知的第一位置将信道估计导频符号插入到所述时延-多普勒域中的所述第一数据符号矩阵(111、112、113)的一列或多列中；或
在获取所述中间频域中的所述聚合矩阵(130)之前，在所述接收设备(200)已知的第二位置将信道估计导频符号插入到所述中间频域中的所述第二数据符号矩阵(121、122、123)的一列或多列中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发送设备(100)，其特征在于，所述发送设备(100)还用于通过对所述中间频域中的所述聚合矩阵(130)进行基于列的相位加权运算，以获取所述中间频域中的相位加权聚合矩阵，其中，所述基于列的相位加权运算包括将所述中间频域中的所述聚合矩阵(130)的每列与相位因子加权矩阵相乘。
5.根据权利要求4所述的发送设备(100)，其特征在于，所述发送设备(100)还用于对获取的所述中间频域中的相位加权聚合矩阵进行M点快速傅立叶逆变换(IFFT)运算，以将所述中间频域中的所述相位加权聚合矩阵转换为所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵。
6.根据权利要求5所述的发送设备(100)，其特征在于，所述发送设备(100)还用于：
根据所述时延-多普勒域中的所述相位加权聚合矩阵，获取所述时延-多普勒域的信号；以及
对所述时延-多普勒域的信号进行N点IFFT运算，以将所述时延-多普勒域的信号转换为时域信号，其中，所述时域信号包括多个N×M符号。
7.根据权利要求6所述的发送设备(100)，其特征在于，所述发送设备(100)还用于：
通过将所述时域信号与根据所述无线通信系统(1)的无线通信信道的时延-多普勒剖面计算出的一组窗口系数相乘，来执行二次相位加窗过程；以及
在所述时域中的所述二次相位加窗过程中产生的信号的开始位置添加chirp-periodic前缀。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的发送设备(100)，其特征在于，所述发送设备(100)还用于从所述接收设备(200)接收反馈消息，其中，所述反馈消息指示信道状态信息(CSI)，所述CSI由所述接收设备(200)根据插入在所述时延-多普勒域中的所述信道估计导频符号或根据插入在所述中间频域中的所述信道估计导频符号进行估计。
9.一种用于无线通信系统(1)的接收设备(200)，其特征在于，所述接收设备(200)用于：
根据从发送设备(100)接收的时域信号(110)获取多个用户在中间频域中的聚合矩阵(230)，所述中间频域中的聚合矩阵(230)的形式为M×N，其中，M是行的数量，M＞1，N是列的数量，N≥1；
通过对所述中间频域中的聚合矩阵(230)的N个列进行解级联，获取所述多个用户在所述中间频域中的多个第一数据符号矩阵(221、222、223)，其中，每个第一数据符号矩阵(221、222、223)的形式为Mu×N，Mu是特定于所述多个用户中的用户u的行的数量，其中，M大于所述多个用户的所述多个第一数据符号矩阵(221、222、223)的各自的行的数量Mu的和；以及
对于所述多个用户中的每个用户u，通过对所述用户u的第一数据符号矩阵(221、222、223)进行Mu点快速傅立叶逆变换(IFFT)运算，获取所述多个用户在时延-多普勒域中的多个第二数据符号矩阵(211、212、213)，其中，获取的所述用户u的第二数据符号矩阵(211、212、213)的形式为Mu×N。
10.根据权利要求9所述的接收设备(200)，其特征在于，所述接收设备(200)还用于通过以下步骤获取第二时域信号：
从接收的所述时域信号(110)中丢弃在所述发送设备(100)插入的至少一个前缀；以及
将接收的所述时域信号(110)与根据所述无线通信系统(1)的无线通信信道的时延-多普勒剖面计算出的一组窗口系数相乘。
11.根据权利要求10所述的接收设备(200)，其特征在于，所述接收设备(200)还用于通过对所述第二时域信号进行N点FFT运算，获取所述时延-多普勒域的信号。
12.根据权利要求11所述的接收设备(200)，其特征在于，所述接收设备(200)还用于：
根据所述时延-多普勒域的信号，获取所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵；以及
对所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵进行M点FFT运算，以将所述时延-多普勒域中的相位加权聚合矩阵转换为所述中间频域中的相位加权聚合矩阵。
13.根据权利要求12所述的接收设备(200)，其特征在于，所述接收设备(200)还用于通过对所述中间频域中的相位加权聚合矩阵进行基于列的相位加权运算，以获取所述中间频域中的聚合矩阵(230)，其中，所述基于列的相位加权运算包括将所述中间频域中的相位加权聚合矩阵的每列与对角相位加权矩阵相乘。
14.根据权利要求13所述的接收设备(200)，其特征在于，所述接收设备(200)还用于：
从所述中间频域中的所述聚合矩阵(230)的N个列中提取保护符号；以及
通过对所述中间频域中的所述聚合矩阵(230)的所述N个列进行解级联，获取所述中间频域中的所述多个第一数据符号矩阵(221、222、223)。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的接收设备(200)，其特征在于，所述中间频域中的所述聚合矩阵(230)还包括在所述发送设备(100)插入到一列或多列中的信道估计导频符号。
16.根据权利要求15所述的接收设备(200)，其特征在于，所述接收设备(200)还用于根据所述时延-多普勒域中的所述信道估计导频符号或所述中间频域中的所述信道估计导频符号对信道状态信息(CSI)进行估计。
17.根据权利要求16所述的接收设备(200)，其特征在于，所述接收设备(200)还用于向所述发送设备(100)发送反馈消息，其中，所述反馈消息指示估计的CSI。
18.一种用于发送设备(100)的方法(1500)，其特征在于，所述方法(1500)包括：
对于多个用户中的每个用户u，通过将用户u的数据符号排列在形式为Mu×N的第一数据符号矩阵中，以获取(S1501)所述多个用户在时延-多普勒域中的多个第一数据符号矩阵(111、112、113)，其中，Mu是特定于用户u的行的数量，Mu＞1，N是列的数量，N≥1；
对于所述多个用户中的每个用户u，通过对所述用户u的第一数据符号矩阵(111、112、113)进行Mu点快速傅里叶变换(FFT)运算，以获取(S1502)所述多个用户在中间频域中的多个第二数据符号矩阵(121、122、123)，其中，获取的所述用户u的第二数据符号矩阵(121、122、123)的形式为Mu×N；以及
通过对所述中间频域中所述多个第二数据符号矩阵中的每个第二数据符号矩阵(121、122、123)的N个列进行级联，以获取(S1503)所述多个用户在所述中间频域中的聚合矩阵(130)，其中，所述聚合矩阵(130)的形式为M×N，M是行的数量，其中M大于所述多个用户的所述多个第二数据符号矩阵(121、122、123)的各自的行的数量Mu的和。
19.一种用于接收设备(200)的方法(1600)，其特征在于，所述方法(1600)包括：
根据从发送设备(100)接收的时域信号(110)获取(S1601)多个用户在中间频域中的聚合矩阵(230)，所述中间频域中的聚合矩阵(230)的形式为M×N，其中，M是行的数量，M＞1，N是列的数量，N≥1；
通过对所述中间频域中的聚合矩阵(230)的N个列进行解级联，获取(S1602)所述多个用户在所述中间频域中的多个第一数据符号矩阵(221、222、223)，其中，每个第一数据符号矩阵(221、222、223)的形式为Mu×N，Mu是特定于所述多个用户中的用户u的行的数量，其中，M大于所述多个用户的所述多个第一数据符号矩阵(221、222、223)的各自的行的数量Mu的和；以及
对于所述多个用户中的每个用户u，通过对所述用户u的第一数据符号矩阵(221、222、223)进行Mu点快速傅立叶逆变换(IFFT)运算，获取(S1603)所述多个用户在时延-多普勒域中的多个第二数据符号矩阵(211、212、213)，其中，获取的所述用户u的第二数据符号矩阵(211、212、213)的形式为Mu×N。
20.一种计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序由计算机执行时，使得根据权利要求18所述的方法(1500)或根据权利要求19所述的方法(1600)被执行。
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