[发明专利]基于滤波的载波调制系统中的信号发送、接收方法和装置

说明书

本申请提供一种基于滤波的载波调制系统中的信号发送方法，包括：对于所述系统中可用频带的每个子带，发射机确定其参考信号图样，并将所述参考信号图样的信息发送给接收机；所述发射机按照每个子带的参考信号图样，在相应的时频资源中插入参考信号，对数据信号和参考信号进行载波调制和时域滤波处理，并发送各个子带信号的处理结果；其中，所述参考信号用于估计经过时域滤波器和所述发射机到接收机间物理信道的等效信道的频率响应。本申请还提供一种接收方法、发射机和接收机。通过本申请，能够大大降低接收机的存储需求和检测复杂度。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及基于滤波的载波调制系统中的信号发送方法、接收方法及其装置。

背景技术

随着信息产业的快速发展，特别是来自移动互联网和物联网(IoT,internet ofthings)的增长需求，给未来移动通信技术带来前所未有的挑战。如根据国际电信联盟ITU的报告ITU-R M.[IMT.BEYOND 2020.TRAFFIC]，可以预计到2020年，移动业务量增长相对2010年(4G时代)将增长近1000倍，用户设备连接数也将超过170亿，随着海量的IoT设备逐渐渗透到移动通信网络，连接设备数将更加惊人。为了应对这前所未有的挑战，通信产业界和学术界已经展开了广泛的第五代移动通信技术研究(5G)，面向2020年代。目前在ITU的报告ITU-R M.[IMT.VISION]中已经在讨论未来5G的框架和整体目标,其中对5G的需求展望、应用场景和各项重要性能指标做了详细说明。针对5G中的新需求，ITU的报告ITU-R M.[IMT.FUTURE TECHNOLOGY TRENDS]提供了针对5G的技术趋势相关的信息，旨在解决系统吞吐量显著提升、用户体验一致性、扩展性以支持IoT、时延、能效、成本、网络灵活性、新兴业务的支持和灵活的频谱利用等显著问题。

调制波形和多址方式是无线通信空中接口(Air-interface)设计的重要基础，在5G也不会例外。当前，多载波调制技术家族(Multi-carrier Modulation,MCM)中的典型代表正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)被广泛地应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中，例如第三代移动通信合作伙伴项目(3rdGeneration Partnership Project，3GPP)制定的Evolved Universal Terrestrial RadioAccess(E-UTRA)协议对应的长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统，欧洲的数字视频(Digital Video Broadcasting,DVB)和数字音频广播(Digital Audio Broadcasting,DAB)、甚高速数字用户环路(Very-high-bit-rate Digital Subscriber Loop,VDSL)、IEEE802.11a/g无线局域网(Wireless Local Area,WLAN)、IEEE802.22无线城域网(Wireless Regional Area Network,WRAN)和IEEE802.16全球微波互联接入(WorldInteroperability for Microwave Access,WiMAX)等等。OFDM技术的基本思想是将宽带信道划分为多个并行的窄带子信道/子载波，使得在频率选择性信道中传输的高速数据流变为在多个并行的独立平坦子信道上传输的低速数据流，因此大大增强了系统抵抗多径干扰的能力,且OFDM可以利用快速反傅里叶变换和快速傅里叶变换(IFFT/FFT)实现简化的调制和解调方式；其次，通过添加循环前缀(Cyclic Prefix,CP)使跟信道的线性卷积变为圆周卷积，从而根据圆周卷积的性质，当CP长度大于信道最大多径时延时，利用简单的单抽头频域均衡就可实现无符号间干扰(Inter-symbol Interference,ISI)接收,进而降低接收机处理复杂度。虽然基于CP-OFDM调制波形能很好的支持4G时代的移动宽带(MobileBroadband,MBB)业务需求，不过由于5G将面临更具挑战和更丰富的场景，这使得CP-OFDM在5G的场景中出现很大的限制或者不足之处，主要表现在：(1)添加CP来抵抗ISI在5G低时延传输的场景会极大的降低频谱利用率，因为低时延传输将极大缩短OFDM的符号长度，而CP的长度只是受制于信道的冲击响应，那么CP的长度跟OFDM的符号长度之比会大大增加，这样的开销造成频谱效率损失非常大，是难以接受的。(2)严格的时间同步要求在5G的IoT场景中会造成很大的闭环同步维护所需的信令开销，而且严格的同步机制造成数据帧结构无弹性，不能很好的支持多种业务的不同的同步需求。(3)OFDM采用矩形脉冲成形(Rectangular Pulse)使得其频域旁瓣滚降很慢，造成很大的带外泄露。因此OFDM对频偏(Carrier Frequency Offset，CFO)非常敏感。然而5G将会有很多的碎片化频谱灵活接入/共享的需求，OFDM的高带外泄露极大的限制了频谱接入的灵活性，或者说需要很大的频域保护带，从而降低了频谱的利用率。这些不足主要是由其自身的固有特性造成的，通过采取一定的措施，尽管可以降低这些缺点造成的影响，但同时会增加系统设计的复杂度，且无法从根本上解决问题。