WO2012159289A1 - 抑制带外辐射的方法、接收机、发射机和一种通信系统 - Google Patents

抑制带外辐射的方法、接收机、发射机和一种通信系统 Download PDF

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WO2012159289A1
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transmitter
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孙国林
蒋伟
周向炜
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华为技术有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
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    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/26265—Arrangements for sidelobes suppression specially adapted to multicarrier systems, e.g. spectral precoding

Definitions

  • This invention relates to the field of communications, and more particularly to a method, receiver, transmitter and communication system for suppressing out-of-band radiation.
  • Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology is widely used in 4G technology such as Long-Term Evolution (LTE) because of its strong anti-frequency selective fading, high spectral efficiency, and modulation and demodulation.
  • OFDM technology divides large bandwidth into a large number of subcarriers. By turning off certain subcarriers, OFDM technology can flexibly occupy spectrum-aware continuous or non-contiguous spectrum segments, while considering standard compatibility and continuity of technology evolution, OFDM Technology is considered to be the most appropriate potential physical layer transmission technology for CR.
  • the OFDM technique uses a rectangular window function to cut off the time domain signal. There is a signal transition between successive OFDM symbol boundaries, which corresponds to the spectrum, resulting in relatively large out-of-band Radiation (OOB Radiation).
  • OOB Radiation In the CR environment, the interference of CR users to authorized users is the most concerned issue, which may affect the development of CR technology itself. Therefore, it is necessary to design an out-of-band radiation suppression algorithm for OFDM technology, so that the out-of-band interference of authorized users of OFDM-based CR users meets the requirements.
  • one of the existing solutions is to set the guard band, that is, to completely close the sub-carriers of the spectrum edge, but the effect of suppressing out-of-band radiation is poor, and Waste valuable spectrum resources.
  • Another solution is to smooth the edge of the OFDM symbol to zero by time-domain windowing, thereby suppressing out-of-band radiation.
  • this method brings time-domain expansion of OFDM symbols, sacrificing interference between codes (Inter -Symbol Interference, ISI).
  • the third solution of the existing solution is an Active Interference Cancellation (AIC) method, that is, calculating interference cancellation subcarriers in real time according to data of each OFDM symbol, and reducing out-of-band radiation by canceling each other, but this method
  • AIC Active Interference Cancellation
  • Embodiments of the present invention provide a method, receiver, transmitter, and communication system for suppressing out-of-band radiation, which effectively suppresses out-of-band radiation of an OFDM signal with a lower complexity algorithm.
  • An embodiment of the present invention provides a method for suppressing out-of-band radiation, including: separately generating a precoding matrix of data of the user ⁇ for each user in an orthogonal frequency division multiplexing OFDM system, where the OFDM system includes multiple user, the user t / a OFDM system is any of a plurality of users; using the precoding matrix G k for the data of the user U k precoding; for all the users precoded
  • the data is mapped to the corresponding subcarriers, and OFDM modulation is performed to form a transmission signal.
  • An embodiment of the present invention provides a transmitter, including: a precoding matrix generating module, configured to separately generate a precoding matrix of data of the user ⁇ for each user in an orthogonal frequency division multiplexing OFDM system, where An OFDM system includes a plurality of users, the user being any one of a plurality of users in an OFDM system, and a precoding module for using a precoding matrix generated by the precoding matrix generation module (3 ⁇ 4 for the user ⁇ Data is precoded; a transmit signal forming module is used to The data of all users precoded by the coding module is mapped onto corresponding subcarriers, and OFDM modulation is performed to form a transmission signal.
  • a precoding matrix generating module configured to separately generate a precoding matrix of data of the user ⁇ for each user in an orthogonal frequency division multiplexing OFDM system, where An OFDM system includes a plurality of users, the user being any one of a plurality of users in an OFDM system, and a precoding module for using a precoding
  • An embodiment of the present invention provides a communication system, where the communication system includes a transmitter and a receiver, and the transmitter is configured to separately generate the user u for each user U k in the orthogonal frequency division multiplexing OFDM system.
  • Precoding matrix of data of k precoding the data of the user u k by using the precoding matrix ⁇ 3 ⁇ 4, mapping data of all precoded users to corresponding subcarriers, and performing
  • the OFDM system includes a plurality of users, the user is any one of a plurality of users in an OFDM system, and the receiver is configured to receive and transmit after being encoded by the transmitter.
  • the (3 ⁇ 4 is a precoding matrix, where the data of the user t/ A is not precoded corresponding to the transmitted symbol.
  • the precoding matrix generated for the transmitted data is a precoding matrix of data generated for a single user t/ A
  • the precoding matrix is used (3 ⁇ 4 for the user t/ A
  • the data is encoded. Therefore, for the transmitter, the complexity of selecting the precoding matrix can be reduced; for the receiver, when receiving the transmitted symbol corresponding to the data of the user t/ A transmitted after the transmitter encoding, since only the The user's data is de-precoded without the need to de-encode the data of other users on all subcarriers together, thus greatly reducing the computational complexity of the receiver.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of a method for suppressing out-of-band radiation according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a transmitter including a precoder according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic flowchart of a method for suppressing out-of-band radiation according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a receiver including a decoder according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a logical structure of a transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a logical structure of a transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a logical structure of a transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a logical structure of a transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a logical structure of a receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a logical structure of a receiver according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a logical structure of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • Embodiments of the present invention provide a method, receiver, transmitter, and communication system for suppressing out-of-band radiation, which effectively suppresses out-of-band radiation of an OFDM signal with a lower complexity algorithm.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of a method for suppressing out-of-band radiation according to an embodiment of the present invention.
  • the execution body of the method may be a transmitter in an OFDM system, and the method mainly includes the following steps: S101: separately generate a precoding matrix of the data of the user ⁇ for each user in the orthogonal frequency division multiplexing OFDM system. (3 ⁇ 4, the OFDM system includes a plurality of users, the user being any one of a plurality of users in the OFDM system.
  • the baseband complex signal in each symbol period of the downlink can be expressed in the time domain as:
  • T T S +T g denotes the OFDM symbol length containing the CP
  • S i nc W sin(J ⁇ , ajf) denotes the nth subcarrier Corresponding spectrum.
  • PSD Power Density
  • the pre-encoded object is data of a single user, that is, the generated pre-coding matrix is data belonging to a certain user, which is different from the pre-coding of data of all users on the sub-carriers in the prior art. Precoding matrix.
  • the spectrum of the subcarriers is denoted i takes 0, 1, ..., N k - ⁇ , then these The frequency point j is selected on the edge of the subcarrier spectrum.
  • the number and position of the frequency point j can be determined according to the requirement of suppressing out-of-band radiation. Generally, the higher the requirement for suppressing out-of-band radiation, that is, the out-of-band radiation is completely suppressed as much as possible. Then, the number of frequency points j to be selected on the edge of these subcarrier spectrums should be larger.
  • ⁇ ,, ⁇ , ⁇ , ⁇ ,'
  • t/ A is a matrix of Lx L
  • ⁇ is a matrix of > ⁇
  • ⁇ is a matrix of ⁇ > ⁇ .
  • M k ⁇ constitute a column matrix of order N A xM k, which is the order matrix ⁇ xM k precoding matrix.
  • FIG. 2 A schematic diagram of its precoder can be seen in FIG. 2.
  • the resulting transmitted signal G k d k is transmitted by the transmitter to the receiver of the system.
  • the precoding matrix generated for the transmitted data is a precoding matrix of data generated for a single user t/ A , and the precoding matrix is used (3 ⁇ 4 for the user t/ A
  • the data is encoded. Therefore, for the transmitter, the complexity of selecting the precoding matrix can be reduced; for the receiver, when receiving the transmitted symbol corresponding to the data of the user t/ A transmitted after the transmitter encoding, since only the User ⁇ data is de-precoded without having to all subcarriers The data of other users on the same is de-precoded together, thus greatly reducing the computational complexity of the receiver.
  • FIG. 3 it is a schematic flowchart of a method for suppressing out-of-band radiation according to another embodiment of the present invention.
  • the executor of the method may be a receiver in an OFDM system, and the method mainly includes the following steps: S301: Receive a transmit signal G k d k corresponding to data of a user U k transmitted after being encoded by a transmitter.
  • G k d k G k d k , where is the precoding matrix, the corresponding transmission signal when the data of the user t/ A is not encoded, the generation process of the precoding matrix and the vector representation are illustrated in FIG. Refer to the foregoing embodiment, and details are not described herein again.
  • the receiver since the receiver transmits the symbol corresponding to the data of the user ⁇ transmitted after the transmitter is encoded, only the data of the user U k needs to be pre-coded, and not all the children are needed.
  • the data of other users on the carrier are deprecoded together.
  • all the subcarriers (assuming a number of N) are decoded (the majority of the decoded data belong to other users), and the algorithm complexity is fixed to o(N 2 ) compared to this.
  • the method for suppressing out-of-band radiation provided by the embodiment of the invention has an algorithm complexity of 0 ( ) when decoding, thereby greatly reducing the design complexity of the receiver.
  • FIG. 5 it is a schematic diagram of a logical structure of a transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitter illustrated in Figure 5 may be a transmitter of an OFDM system.
  • the radiation reducing apparatus 50 illustrated in Fig. 5 includes a precoding matrix generating module 501, a precoding module 502, and a transmission signal forming module 503, wherein:
  • the precoding matrix generating module 501 is configured to separately generate a precoding matrix of the data of the user t/ A for each user t/ A in the orthogonal frequency division multiplexing OFDM system, where the OFDM system includes multiple users, The user t/ A is any one of a plurality of users in an OFDM system;
  • the encoding module 502 is configured to use the precoding matrix generated by the precoding matrix generating module 501 G k precoding the data of the user U k ;
  • the transmit signal forming module 503 is configured to map data of all users processed by the precoding module to corresponding subcarriers, and perform OFDM modulation to form a transmit signal.
  • each functional module is only an example.
  • the foregoing functions may be allocated according to requirements, such as configuration requirements of corresponding hardware or convenience of implementation of software.
  • Different functional modules are completed, that is, the internal structure of the transmitter is divided into different functional modules to complete all or part of the functions described above.
  • the corresponding functional modules in this embodiment may be implemented by corresponding hardware, or may be implemented by corresponding hardware to execute corresponding software.
  • the foregoing precoding matrix generation module may have an execution Each user in the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) OFDM system separately generates a precoding matrix of the data of the user ⁇ (3 ⁇ 4 hardware, such as a precoding matrix generator, or can execute a corresponding computer program to perform the foregoing functions.
  • a general processor or other hardware device; and the encoding module as described above may be configured to perform the foregoing precoding matrix generated by the precoding matrix generating module (or precoding matrix generator) to the user t/ A .
  • the hardware for which the data is precoded, such as an encoder, may also be a general processor or other hardware device capable of executing a corresponding computer program to perform the aforementioned functions.
  • the precoding matrix generation module 501 of the example of FIG. 5 may include a matrix construction submodule 601 and an acquisition submodule 602, as shown in FIG. 6, a transmitter 60 according to another embodiment of the present invention, wherein:
  • a matrix construction sub-module 601 configured to construct a matrix with sample values at different frequency points of a spectrum of subcarriers allocated for each user t/ A ;
  • the matrix construction sub-module 601 illustrated in FIG. 6 may include an allocation unit 701 and a selection unit 702, and the acquisition sub-module 602 includes a singular value decomposition sub-unit 703 and a pre-coding matrix construction unit 704, as shown in FIG.
  • the transmitter provided by the example, where:
  • the allocating unit 701 is configured to allocate a subcarrier for the user t/ A , and the sample value of the subcarrier at any frequency point/up is recorded as i, taking 0, 1, ..., N k - ⁇ ;
  • a singular value decomposition sub-unit 703 configured to perform singular value decomposition on the matrix , to obtain a number of subcarriers allocated to each user ⁇ as described in the N k xN k r matrix;
  • the precoding matrix construction unit 704 is configured to select the rear column of the matrix to form the precoding matrix, and the number of the transmitted symbols corresponding to the data of each user ⁇ is not encoded, the ... , d Mk —) T , ⁇ 3 ⁇ 4 4, ..., means 4, ..., Transposed.
  • the encoding module 501 of any of the examples of Figures 5 through 7 may include a left multiplying unit 801, such as the transmitter provided by another embodiment of the present invention, as shown in Figure 5.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a logical structure of a receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the receiver illustrated in Fig. 9 may be a receiver of an OFDM system.
  • the receiver of the example of Fig. 9 includes a receiving module 901, a demodulating module 902, and a decoding module 903, where:
  • Demodulation module 902 configured to demodulate the obtained value obtained by 3 ⁇ 4;
  • the decoding module 903 is configured to decode the estimated value 3 to obtain the estimated value 4. It should be noted that, in the implementation manner of the foregoing receiver, the division of each functional module is merely an example. In actual applications, the foregoing functions may be allocated according to requirements, such as configuration requirements of corresponding hardware or convenience of implementation of software. Different functional modules are completed, that is, the internal structure of the receiver is divided into different functional modules to complete all or part of the functions described above. Moreover, in practical applications, the corresponding functional modules in this embodiment may be implemented by corresponding hardware, or may be performed by corresponding hardware to execute corresponding software. For example, the foregoing demodulation module may have an execution pair.
  • (3 ⁇ 4 hardware for demodulation, such as a demodulator, may also be a general processor or other hardware device capable of executing a corresponding computer program to perform the foregoing functions; and the decoding module as described above may have the foregoing
  • the hardware that estimates the value of the decoding function, such as the decoder, may also be a general processor or other hardware device capable of executing a corresponding computer program to perform the aforementioned functions.
  • the decoding module 903 of the example of Figure 9 can include a left multiplying unit 1001, such as the receiver of the other embodiment of the present invention shown in FIG.
  • the left multiplying unit 1001 is for multiplying the conjugate transposed matrix Gf of the precoding matrix by the estimated value 3 ⁇ 4.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a logical structure of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the exemplary communication system of Figure 11 can be an OFDM system.
  • the communication system illustrated in Fig. 11 includes the transmitter 1101 of any of Figs. 5 to 8 and the receiver 1102 of any of Figs. 9 to 10, wherein:
  • the transmitter 1101 is configured to separately generate a precoding matrix of data of the user U k for each user in an OFDM system, and use the precoding matrix to use the precoding matrix.
  • the U k data is pre-coded, and the pre-coded data of all users is mapped to corresponding sub-carriers, and OFDM modulation is performed to form a transmit signal, where the OFDM system includes multiple users, and the user t ⁇ is Any one of a plurality of users in an OFDM system;
  • the receiver 1102 is configured to receive the transmit symbol corresponding to the data of the user U k sent by the transmitter 1101 and obtain the estimated value of 3 ⁇ 4, and perform the estimated value 3 ⁇ 4.
  • the program may be stored in a computer readable storage medium, and the storage medium may include: Read Only Memory (ROM), Random Access Memory (RAM), disk or optical disk.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory

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Abstract

本发明实施例提供抑制带外辐射的方法、接收机、发射机和一种通信系统，以较低复杂度的算法有效地抑制OFDM信号的带外辐射。所述方法包括：为正交频分复用OFDM系统中的每个用户U k 单独生成所述用户U k 的数据的预编码矩阵G k ；使用所述预编码矩阵G k 对所述用户U k 的数据进行预编码；将所述经过预编码的所有用户的数据映射到对应的子载波上，进行OFDM调制后形成发射信号。本发明提供的方法对于发射机，可降低选取预编码矩阵的复杂度；对于接收机，在接收到经过发射机编码后发送的用户U k 的数据对应的发射符号时，由于仅仅需要将用户U k 的数据进行解预编码，而不需要将所有子载波上的其它用户的数据一起进行解预编码，因此大大降低了接收机的计算复杂度。

Description

抑制带外辐射的方法、 接收机、 发射机和一种通信系统 技术领域
本发明涉及通信领域， 尤其涉及抑制带外辐射的方法、接收机、 发射机和 一种通信系统。
背景技术
快速发展的无线通信系统导致了对频谱资源的巨大需求，为了提高频谱资 源的利用率，一般的方法是采用频率复用技术在相隔较远的地点重复使用相同 的频段。 然而， 这种方法并不能解决根本问题。 这是因为， 按照现行频谱管理 原则分配给授权用户的频谱资源的利用率实际上非常低，但是， 即使授权用户 暂时不使用这些频谱资源， 非授权用户又不能使用分配给授权用户的频谱资 源， 因此造成了很大的浪费。 感知无线电 （Cognitive Radio, CR )技术可以通 过频谱感知（Spectrum Sensing, SS )获取无线电环境信息， 在保证不对授权 用户正常使用已分配频谱资源造成干扰的前提下， "借用" 授权用户暂未使用 的频谱资源， 客观上提高了整个频谱资源的利用率。
正交频分复用 ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing , OFDM )技术 抗频率选择性衰落强、 频谱效率高、 调制解调筒单， 广泛应用于长期演进 ( Long-Term Evolution, LTE )等 4G技术。 OFDM技术将大带宽分成大量的 子载波， 通过关闭某些子载波， OFDM技术可以灵活地占用频谱感知获取的 连续或非连续频谱片段，同时，考虑到标准兼容性和技术演进的连续性， OFDM 技术被认为是 CR的最合适的潜在物理层传输技术。
OFDM技术使用矩形窗函数对时域信号进行截断， 连续的 OFDM符号边 界之间会存在信号的跳变， 对应到频谱，造成比较大的带外辐射（Out-of-Band Radiation, OOB Radiation )。 在 CR环境中， 由于 CR用户对授权用户的干扰 是最被关注的问题， 可能会影响 CR技术本身的发展。 因此， 需要设计 OFDM 技术的带外辐射抑制算法， 使基于 OFDM的 CR用户对授权用户的带外干扰 符合要求。 对于 OFDM技术中的带外辐射问题， 现有的解决方法之一是设置保护频 带， 即， 通过筒单地关闭频谱边缘的子载波来实现， 但是， 这种抑制带外辐射 的效果差， 而且浪费宝贵的频谱资源。 另一种解决方法是通过时域加窗， 使 OFDM符号边缘平滑过渡到零， 从而抑制带外辐射， 然而， 这种方法会带来 OFDM符号的时域扩展， 牺牲了对码间干扰（ Inter-Symbol Interference , ISI ) 的抑制能力。 现有的解决方法之三是主动干扰消除 （Active Interference Cancellation, AIC ) 方法， 即， 根据每个 OFDM符号的数据， 实时计算出干 扰消除子载波， 通过相互抵消减少带外辐射， 但是这种方法复杂度高， 计算量 大， 实际实现起来比较困难。
发明内容
本发明实施例提供抑制带外辐射的方法、接收机、发射机和一种通信系统， 以较低复杂度的算法有效地抑制 OFDM信号的带外辐射。
本发明实施例提供一种抑制带外辐射的方法， 包括： 为正交频分复用 OFDM系统中的每个用户 ^单独生成所述用户 ^的数据的预编码矩阵 , 所 述 OFDM系统包含多个用户，所述用户 t/A为 OFDM系统中多个用户中的任意一 个； 使用所述预编码矩阵 Gk对所述用户 Uk的数据进行预编码； 将所述经过预 编码的所有用户的数据映射到对应的子载波上，进行 OFDM调制后形成发射信 号。
本发明另一实施例提供一种抑制带外辐射的方法， 包括： 接收经过发射机 预编码后发送的用户 ^的数据对应的发射信号 记 bk =Gkdk , 所述 为预 编码矩阵， 所述 为所述用户 ^的数据未经预编码时对应的发射信号； 进行 正交频分复用 OFDM解调， 获取经过预编码后的发射数据的估计值 ¾ ; 对所述 估计值 ¾进行解预编码， 得到所述 dk的估计值 4。
本发明实施例提供一种发射机， 包括： 预编码矩阵生成模块， 用于为正交 频分复用 OFDM系统中的每个用户 ^单独生成所述用户 ^的数据的预编码矩 阵 ,所述 OFDM系统包含多个用户，所述用户 [^为 OFDM系统中多个用户中 的任意一个； 预编码模块， 用于使用所述预编码矩阵生成模块生成的预编码矩 阵(¾对所述用户 ^的数据进行预编码； 发射信号形成模块， 用于将经过所述 编码模块预编码的所有用户的数据映射到对应的子载波上，进行 OFDM调制后 形成发射信号。
本发明另一实施例提供一种接收机， 包括： 接收模块， 用于接收经过发射 机编码后发送的用户 Uk的数据对应的发射符号 Gkdk , 记 =Gkdk , 所述 为预 编码矩阵， 所述 为所述用户 ^的数据未经编码时对应的发射符号； 解调模 块， 用于对所述 <¾ 进行正交频分复用 OFDM解调， 得到 的估计值¾ ; 解预 编码模块， 用于对所述估计值 ¾进行译码， 得到所述 的估计值 ¾。
本发明实施例提供一种通信系统， 所述通信系统包括发射机和接收机； 所 述发射机，用于为正交频分复用 OFDM系统中的每个用户 Uk单独生成所述用户 uk的数据的预编码矩阵 , 使用所述预编码矩阵 <¾对所述用户 uk的数据进行 预编码， 将所述经过预编码的所有用户的数据映射到对应的子载波上， 进行
OFDM调制后形成发射信号， 所述 OFDM系统包含多个用户， 所述用户 [^为 OFDM系统中多个用户中的任意一个； 所述接收机， 用于接收经过所述发射机 编码后发送的用户 的数据对应的发射符号 对所述 进行解调，得到 (¾ 的估计值¾ , 对所述估计值 ¾进行解预编码， 得到所述 的估计值 4 , 记 bk =Gkdk , 所述 (¾为预编码矩阵， 所述 为所述用户 t/A的数据未经预编码时对 应的发射符号。
从上述本发明实施例可知，由于为发送的数据生成的预编码矩阵是为单个 用户 t/A生成的数据的预编码矩阵 , 并且使用所述预编码矩阵 (¾对所述用户 t/A的数据进行编码。 因此， 对于发射机， 可以降低选取预编码矩阵的复杂度； 对于接收机， 在接收到经过发射机编码后发送的用户 t/A的数据对应的发射符 号时， 由于仅仅需要将用户 ^的数据进行解预编码， 而不需要将所有子载波 上的其它用户的数据一起进行解预编码， 因此大大降低了接收机的计算复杂 度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对现有技术或实施例 描述中所需要使用的附图作筒单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动 性的前提下， 还可以如这些附图获得其他的附图。
图 1是本发明实施例提供的抑制带外辐射的方法流程示意图；
图 2是本发明实施例提供的包含预编码器的发射机示意图；
图 3是本发明另一实施例提供的抑制带外辐射的方法流程示意图； 图 4是本发明实施例提供的包含解码器的接收机示意图；
图 5是本发明实施例提供的发射机逻辑结构示意图；
图 6是本发明另一实施例提供的发射机逻辑结构示意图；
图 7是本发明另一实施例提供的发射机逻辑结构示意图；
图 8是本发明另一实施例提供的发射机逻辑结构示意图；
图 9是本发明实施例提供的接收机逻辑结构示意图；
图 10是本发明另一实施例提供的接收机逻辑结构示意图；
图 11是本发明实施例提供的通信系统逻辑结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了抑制带外辐射的方法、接收机、发射机和一种通信系 统， 以较低复杂度的算法有效地抑制 OFDM信号的带外辐射。
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。基于本发明中的实施例， 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。
请参阅附图 1 , 是本发明实施例提供的一种抑制带外辐射的方法流程示意 图。该方法的执行主体可以是 OFDM系统中的发射机，所述方法主要包括步骤： S101 , 为正交频分复用 OFDM系统中的每个用户 ^单独生成所述用户 ^ 的数据的预编码矩阵 (¾ ,所述 OFDM系统包含多个用户，所述用户 [^为 OFDM 系统中多个用户中的任意一个。
为了更加清楚地说明本发明实施例提供的方法，以下对 OFDM技术中涉及 的术语或定义进行说明。
假设 OFDM系统中可用子载波的集合以^表示， 子载波的数量为 N, 对应 的频谱可以是连续的，也可以是不连续的。 下行每个符号周期内的基带复信号 在时域上可以表示为：
Figure imgf000007_0001
其中， 表示第 n个子载波上的数据， 7：表示未加前缀的 OFDM符号长度， 窗 函数 /(0的定义为:
ίΐ -Τ ≤t≤T
I(t) = \ , g _ _ s
[0, otherwise
其中， 7；表示循环前缀（Cyclic Prefix, CP) 的长度。 包含 CP的完整的 OFDM 符号对应的傅里叶变换在频域上可以表示为：
S{f) = ^_dnan{f) 其中，
-MT,-TS)(J--) n
a„(f) = Te ^sincW/--)) 其中， T = TS+Tg,表示包含 CP的 OFDM符号长度， 函数 SincW = sin(J^, ajf)表 示第 n个子载波对应的频谱。
OFDM信号的功率语密度 ( Power Spectrum Density, PSD)表示为：
P(f)=^E{\S(f) \2} = ^aT(f)E{ddH}a (f) 其中， a(f) = (ano(f), ani(f), d = {dn, dn, ... , dn T , nt N , ie{0, 1， ...， N-l}上标 T、 *、 H分别表示向量或矩阵的转置、 复共轭和共轭转 置。
与现有技术中对子载波上的所有用户的数据进行预编码不同，在本发明实 施例中， 进行预编码的对象是单个用户的数据， 即生成的预编码矩阵是属于某 个用户的数据的预编码矩阵。 假设用户 是 OFDM系统中第 k个用户， 为用户 生成该用户 的数据的预编码矩阵 包括： 以为所述用户 ί/λ分配的子载波 的频谱的不同频点上的抽样值构造矩阵 此处， （¾和 的关系满足 (¾=0； 将所述矩阵 Α进行奇异值分解（Singular Value Decomposition, SVD) , 得到 阶矩阵 这里的 为分配给所述用户 [^的子载波数目； 选取所述矩 阵 的后 列构成所述预编码矩阵 ,这里的 为所述用户 ^的数据未经编 码时对应的发射符号 包含的符号个数， 记为 = …， dMk_)T , …， dM T表示 …， 4^)的转置。
具体地， 为所述用户 ^分配 个子载波， 此处的 个子载波只分配给用 户 Uk, 所述子载波的频谱记为 i 取 0, 1, ... , Nk-\, 然后在这些 个 子载波频谱边缘上选取频点 j , 频点 j的数量和位置可以根据抑制带外辐射的 要求而定， 一般地， 抑制带外辐射的要求越高， 即尽可能地将带外辐射完全抑 制，则在这些 个子载波频谱边缘上选取频点 j的数量应该越多。本发明实施 例中， I 取 0, 1, ... , L-1,记向量 为 = "ί(/， …， aN k k— τ , 其中， , "ί(/， …， /') 表示 "ί(/， …， ― 的转置， 以 所述向量^ (/；)构成矩阵 所述矩阵 Α记为：
按照上述 /和 的取值，
Figure imgf000008_0001
阶矩阵。
若扩展至所有用户， 则实际上预编码矩阵的目标函数为
Figure imgf000009_0001
对矩阵 A进行奇异值分解:
Α,, = υ,Σ,Υ,' 其中， t/A是 Lx L的矩阵， 是 >< ^的矩阵， ^是^ ><^的矩阵。 第 k个用户 ^ 的数据对应的发射符号表示为 4 = ( ， dx, ... ,άΜ^)τ , 包含^个符号， Mk≤Nk。 选取矩阵^的后 Mk列构成一个 NA xMk阶矩阵， 该^ xMk阶矩阵即为预编码矩 阵 。 根据 SVD分解的特性， 预编码矩阵为正交矩阵： GkG = 1 , 其中， /表 示单位矩阵。
5102, 使用所述预编码矩阵 对所述用户 Uk的数据进行编码。
具体地， 可以将所述预编码矩阵 左乘所述用户 Uk的数据未经编码时对 应的发射符号 ， 即得到经过编码后的用户 ^的数据对应的发射符号 记 bk = Gkdk , 其预编码器的示意图可参阅附图 2。
5103 ,将所述经过预编码的所有用户的数据映射到对应的子载波上，进行 OFDM调制后形成发射信号。
形成的发射信号 Gkdk通过发射机发送至系统的接收机。
从上述本发明实施例可知，由于为发送的数据生成的预编码矩阵是为单个 用户 t/A生成的数据的预编码矩阵 , 并且使用所述预编码矩阵 (¾对所述用户 t/A的数据进行编码。 因此， 对于发射机， 可以降低选取预编码矩阵的复杂度； 对于接收机， 在接收到经过发射机编码后发送的用户 t/A的数据对应的发射符 号时， 由于仅仅需要将用户 ^的数据进行解预编码， 而不需要将所有子载波 上的其它用户的数据一起进行解预编码， 因此大大降低了接收机的计算复杂 度。
请参阅附图 3 , 是本发明另一实施例提供的抑制带外辐射的方法流程示意 图。该方法的执行主体可以是 OFDM系统中的接收机，所述方法主要包括步骤： S301 , 接收经过发射机编码后发送的用户 Uk的数据对应的发射信号 Gkdk。 记 bk = Gkdk , 其中， 为预编码矩阵， 为用户 t/A的数据未经编码时对应 的发射信号， 预编码矩阵 的生成过程以及 的向量表示在附图 1示例说明， 可参阅前述实施例， 此处不再赘述。
5302 , 对所述 <¾ 进行正交频分复用 OFDM解调， 获取经过编码后的发射 数据的估计值 ¾。
5303 , 对估计值¾进行解预编码， 得到 的估计值 ¾。
具体方法可以是将预编码矩阵 的共轭转置矩阵 Gf左乘估计值 ¾， 即得 到 dk的估计值 = ¾ , 其解码器的示意图可参阅附图 4。
从上述本发明实施例可知，由于接收机在接收到经过发射机编码后发送的 用户 ^的数据对应的发射符号时， 仅仅需要将用户 Uk的数据进行解预编码， 而不需要将所有子载波上的其它用户的数据一起进行解预编码。与现有技术的 接收机需要对所有的子载波（假设数量为 N个）进行译码（译码的大部分数 据属于其它用户） 时的算法复杂度固定为 o(N2)相比， 本发明实施例提供的抑 制带外辐射的方法， 其译码时的算法复杂度为 0( ）， 因此大大降低了接收机 的设计复杂度。
请参阅附图 5 ,是本发明实施例提供的发射机逻辑结构示意图。 图 5示例的 发射机可以是 OFDM系统的发射机。 为了便于说明， 仅仅示出了与本发明实施 例相关的部分。 图 5示例的降低辐射的装置 50包括预编码矩阵生成模块 501、预 编码模块 502和发射信号形成模块 503 , 其中：
预编码矩阵生成模块 501 , 用于为正交频分复用 OFDM系统中的每个用户 t/A单独生成所述用户 t/A的数据的预编码矩阵 , 所述 OFDM系统包含多个用 户， 所述用户 t/A为 OFDM系统中多个用户中的任意一个；
编码模块 502 , 用于使用所述预编码矩阵生成模块 501生成的预编码矩阵 Gk对所述用户 Uk的数据进行预编码；
发射信号形成模块 503, 用于将经过所述预编码模块处理后的所有用户的 数据映射到对应的子载波上， 进行 OFDM调制后形成发射信号。
需要说明的是， 以上发射机的实施方式中，各功能模块的划分仅是举例说 明， 实际应用中可以根据需要， 例如相应硬件的配置要求或者软件的实现的便 利考虑， 而将上述功能分配由不同的功能模块完成， 即将所述发射机的内部结 构划分成不同的功能模块， 以完成以上描述的全部或者部分功能。 而且， 实际 应用中， 本实施例中的相应的功能模块可以是由相应的硬件实现，也可以由相 应的硬件执行相应的软件完成， 例如， 前述的预编码矩阵生成模块， 可以是具 有执行为正交频分复用 OFDM系统中的每个用户 ^单独生成所述用户 ^的数 据的预编码矩阵 (¾的硬件， 例如预编码矩阵生成器， 也可以是能够执行相应 计算机程序从而完成前述功能的一般处理器或者其他硬件设备；再如前述的编 码模块， 可以是具有执行前述使用所述预编码矩阵生成模块（或预编码矩阵生 成器）生成的预编码矩阵 对所述用户 t/A的数据进行预编码功能的硬件， 如 编码器，也可以是能够执行相应计算机程序从而完成前述功能的一般处理器或 者其他硬件设备。
附图 5示例的预编码矩阵生成模块 501可以包括矩阵构造子模块 601和获取 子模块 602, 如附图 6所示本发明另一实施例提供的发射机 60, 其中：
矩阵构造子模块 601, 用于以为所述每个用户 t/A分配的子载波的频谱的不 同频点上的抽样值构造矩阵 ；
获取子模块 602 , 用于获取 Gk和 4的关系满足 (¾ = 0的所述 。
附图 6示例的矩阵构造子模块 601可以包括分配单元 701和选取单元 702,获 取子模块 602包括奇异值分解子单元 703和预编码矩阵构造单元 704, 如附图 7 所示本发明另一实施例提供的发射机， 其中：
分配单元 701, 用于为所述用户 t/A分配 个子载波， 所述子载波在任意频 点/上的抽样值记为 i 取 0, 1, ... , Nk-\;
选取单元 702, 用于选取所述子载波频谱边缘上的频点 ,记向量 为 ak(fi) = (a0(fl), ^( {), …， αΝ Λ^))τ , «ί( )， …， αΝ Λ^))τ 表 示 «ί(/， …， 的转置， I 取 0, 1, ... , L-1, 以所述向量 (/ 构 成矩阵 4, 矩阵 Λ记为：
Figure imgf000012_0001
奇异值分解子单元 703,用于将所述矩阵 Α进行奇异值分解，得到 NkxNk r 矩阵 所述 为分配给所述每个用户 ^的子载波数目；
预编码矩阵构造单元 704,用于选取所述矩阵 的后 列构成所述预编码 矩阵 , 所述 为所述每个用户 ^的数据未经编码时对应的发射符号数量， 所述 记为 = …， dMk—)T, <¾ 4， …， 表示 4， …，
Figure imgf000012_0002
的 转置。
附图 5至附图 7任一示例的编码模块 501可以包括左乘单元 801 , 如附图 5所 示本发明另一实施例提供的发射机。 左乘单元 801用于将所述预编码矩阵 左 乘所述每个用户 ^的数据未经编码时对应的发射符号 得到经过编码后的每 个用户 Uk的数据对应的发射符号 Gkdk , 记 bk= Gkdk。
请参阅附图 9,是本发明实施例提供的接收机逻辑结构示意图。 图 9示例的 接收机可以是 OFDM系统的接收机。 为了便于说明， 仅仅示出了与本发明实施 例相关的部分。 图 9示例的接收机包括接收模块 901、 解调模块 902和译码模块 903, 其中：
接收模块 901 , 用于接收经过发射机编码后发送的用户 Uk的数据对应的发 射符号 记 bk=Gkdk, 所述 <¾为预编码矩阵， 所述 为所述用户 的数据 未经编码时对应的发射符号；
解调模块 902, 用于对所述 进行解调， 得到 的估计值¾;
译码模块 903, 用于对所述估计值 ¾进行译码， 得到所述 的估计值 4。 需要说明的是， 以上接收机的实施方式中，各功能模块的划分仅是举例说 明， 实际应用中可以根据需要， 例如相应硬件的配置要求或者软件的实现的便 利考虑， 而将上述功能分配由不同的功能模块完成， 即将所述接收机的内部结 构划分成不同的功能模块， 以完成以上描述的全部或者部分功能。 而且， 实际 应用中， 本实施例中的相应的功能模块可以是由相应的硬件实现，也可以由相 应的硬件执行相应的软件完成， 例如， 前述的解调模块， 可以是具有执行对所 述 (¾ 进行解调的硬件， 例如解调器， 也可以是能够执行相应计算机程序从而 完成前述功能的一般处理器或者其他硬件设备； 再如前述的译码模块， 可以是 具有执行前述对所述估计值 ¾进行译码功能的硬件， 如译码器， 也可以是能够 执行相应计算机程序从而完成前述功能的一般处理器或者其他硬件设备。
附图 9示例的译码模块 903可以包括左乘单元 1001，如附图 10所示本发明另 一实施例提供的接收机。 左乘单元 1001用于将所述预编码矩阵 的共轭转置 矩阵 Gf左乘所述估计值 ¾。
请参阅附图 11 , 是本发明实施例提供的通信系统逻辑结构示意图。 图 11 示例的通信系统可以是 OFDM系统。 为了便于说明， 仅仅示出了与本发明实施 例相关的部分。图 11示例的通信系统包括附图 5至附图 8任一示例的发射机 1101 和附图 9至附图 10任一示例的接收机 1102, 其中：
所述发射机 1101 ,用于为正交频分复用 OFDM系统中的每个用户 [^单独生 成所述用户 Uk的数据的预编码矩阵 , 使用所述预编码矩阵<¾对所述用户 Uk 的数据进行预编码，将所述经过预编码的所有用户的数据映射到对应的子载波 上， 进行 OFDM调制后形成发射信号， 所述 OFDM系统包含多个用户， 所述用 户 t ^为 OFDM系统中多个用户中的任意一个；
所述接收机 1102,用于接收经过所述发射机 1101编码后发送的用户 Uk的数 据对应的发射符号 对所述 进行解调， 得到 (¾ 的估计值¾ , 对所述 估计值 ¾进行解预编码， 得到所述 的估计值 4, 记 bk = Gkdk , 所述 为预编 码矩阵， 所述 为所述用户 ^的数据未经编码时对应的发射符号。
需要说明的是， 上述装置各模块 /单元之间的信息交互、 执行过程等内容， 由于与本发明方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施 例相同， 具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述， 此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步 骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读 存储介质中， 存储介质可以包括： 只读存储器（ ROM, Read Only Memory ) 、 随机存取存储器（RAM, Random Access Memory ) 、 磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例提供的抑制带外辐射的方法、接收机、发射机和一种 进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思 想； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想， 在具体实施方式 及应用范围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明 的限制。

Claims

权 利 要 求
1、 一种抑制带外辐射的方法， 其特征在于， 所述方法包括：
为正交频分复用 OFDM系统中的每个用户 [^生成所述用户 [^的数据的预 编码矩阵 Gk ,所述 OFDM系统包含多个用户，所述用户 Uk为所述 OFDM系统中 多个用户中的任意一个；
使用所述预编码矩阵(¾对所述用户 Uk的数据进行预编码；
将所述经过预编码的所有用户的数据映射到对应的子载波上，进行 OFDM 调制后形成发射信号。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述为正交频分复用 OFDM系 统中的每个用户 ^生成所述用户 ^的数据的预编码矩阵 包括：
以为所述每个用户 ^分配的子载波的频谱的不同频点上的抽样值构造矩 阵
获取 Gk和 4的关系满足 Λ<¾ = 0的所述 。
3、 如权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述以为所述每个用户 [^分 配的子载波不同频点上的抽样值构造矩阵 4包括：
为所述每个用户 ^分配 个子载波， 所述第 i '子载波的频谱记为 a (/)， i 取 0, 1 , ... , Nk-\ ;
选 取 所 述 子 载 波 频 谱 的 频 点 j , 记 向 量 为 = {a {fl), "ί(/， ···， aN k k_ ))T , "ί(/， …， 表 示 、, …， a^if )的转置， I 取 0, 1 , ... , L-1-1 , 以所述向量 (/ 构成矩阵 A , 所述矩阵 4记为：
「V
a
A
4、 如权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述获取 <¾和 4的关系满足 <¾ = 0的所述 包括：
将所述矩阵 A进行奇异值分解，得到 阶矩阵 所述 为分配给所 述每个用户 Uk的子载波数目；
选取所述矩阵 的后 列构成所述预编码矩阵 ,所述 为所述每个用 户 Uk 的数据未经编码时对应 的发射符号数量， 所述 dk记为 dk = (d^ …， 4， …， 表示 …， 的转置。
5、如权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述使用所述预编码矩阵 <¾对 所述用户 Uk的数据进行预编码为：
将所述预编码矩阵 左乘所述每个用户 uk的数据未经编码时对应的发射 符号 得到经过编码后的每个用户 Uk的数据对应的发射符号 Gkdk ,记 bk = Gkdk。
6、 一种抑制带外辐射的方法， 其特征在于， 所述方法包括：
接收经过发射机预编码后发送的用户 Uk的数据对应的发射信号 Gkdk , 记 bk =Gkdk , 所述 (¾为预编码矩阵， 所述 为所述用户 ^的数据未经预编码时对 应的发射信号；
进行正交频分复用 OFDM解调， 获取经过预编码后的发射数据的估计值
4；
对所述估计值 ¾进行解预编码， 得到所述 的估计值 4。
7、 如权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 所述对所述估计值 ¾进行解预 编码包括：
以所述预编码矩阵 Gk的共轭转置矩阵 Gf左乘所述估计值 ¾。
8、 一种发射机， 其特征在于， 所述发射机包括：
预编码矩阵生成模块，用于为正交频分复用 OFDM系统中的每个用户 [^单 独生成所述用户 ^的数据的预编码矩阵 , 所述 OFDM系统包含多个用户， 所述用户 ^为 OFDM系统中多个用户中的任意一个；
预编码模块， 用于使用所述预编码矩阵生成模块生成的预编码矩阵(¾对 所述用户 Uk的数据进行预编码；
发射信号形成模块，用于将经过所述编码模块预编码的所有用户的数据映 射到对应的子载波上， 进行 OFDM调制后形成发射信号。
9、 如权利要求 8所述的发射机， 其特征在于， 所述预编码矩阵生成模块包 括矩阵构造子模块和获取子模块；
所述矩阵构造子模块， 用于以为所述每个用户 ^分配的子载波的频谱的 不同频点上的抽样值构造矩阵 ；
所述获取子模块， 用于获取 Gk和 4的关系满足 (¾ = 0的所述 。
10、 如权利要求 9所述的发射机， 其特征在于， 所述矩阵构造子模块包括 分配单元和选取单元；
所述分配单元， 用于为所述每个用户 ^分配 个子载波， 所述第 子载波 频谱记为 af(/)记为 af f), i 取 0, 1, ... , Nk-V,
所述选取单元，用于选取所述子载波频谱边缘上的频点 /；,记向量 α (/ 为 a (fl) = ( 0(fl), ( ift), …，
Figure imgf000017_0001
表 示
«ί(/， …， — 的转置， I 取 0, 1, ... , L-1, 以所述向量 (/ 构 成矩阵 4, 所述矩阵 Α记为：
Α,
(" (Λ—
11、 如权利要求 9所述的发射机， 其特征在于， 所述获取子模块包括奇异 值分解子单元和预编码矩阵构造单元；
所述奇异值分解子单元， 用于将所述矩阵 Α进行奇异值分解， 、 NkxNk 阶矩阵 所述 为分配给所述每个用户 [^的子载波数目；
所述预编码矩阵构造单元， 用于选取所述矩阵 的后 列构成所述预编 码矩阵 , 所述 为所述每个用户 [^的数据未经编码时对应的发射符号数 量，所述 记为 = …， H <¾ 4， …， 表示 4， …， 1) 的转置。
12、 如权利要求 9所述的发射机， 其特征在于， 所述预编码模块包括： 左乘单元， 用于将所述预编码矩阵 左乘所述每个用户 ^的数据未经编 码时对应的发射符号 得到经过编码后的每个用户 Uk的数据对应的发射符号
13、 一种接收机， 其特征在于， 所述接收机包括：
接收模块， 用于接收经过发射机编码后发送的用户 ^的数据对应的发射 符号 记 =(¾ ， 所述 为预编码矩阵， 所述 为所述用户 ^的数据未 经编码时对应的发射符号；
解调模块， 用于对所述 <¾ 进行正交频分复用 OFDM解调， 得到 的估计 值 4;
解预编码模块， 用于对所述估计值 ¾进行译码， 得到所述 的估计值 。
14、如权利要求 13所述的接收机， 其特征在于， 所述译码模块包括左乘单 元， 用于以所述预编码矩阵 Gk的共轭转置矩阵 Gf左乘所述估计值 ¾。
15、 一种通信系统， 其特征在于， 所述通信系统包括发射机和接收机； 所述发射机，用于为正交频分复用 OFDM系统中的每个用户 [^单独生成所 述用户 Uk的数据的预编码矩阵 , 使用所述预编码矩阵(¾对所述用户 Uk的数 据进行预编码， 将所述经过预编码的所有用户的数据映射到对应的子载波上， 进行 OFDM调制后形成发射信号， 所述 OFDM系统包含多个用户， 所述用户 ^ 为 OFDM系统中多个用户中的任意一个；
所述接收机， 用于接收经过所述发射机编码后发送的用户 Uk的数据对应 的发射符号 对所述 进行解调， 得到 (¾ 的估计值¾ , 对所述估计值 ¾进行解预编码， 得到所述 的估计值 ¾ , 记 bk =Gkdk , 所述 (¾为预编码矩阵， 所述 为所述用户 uk的数据未经预编码时对应的发射符号。
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