CN109792419B - 处理具有所选脉冲整形方案的信号波形的无线发射器设备和无线接收器设备 - Google Patents

处理具有所选脉冲整形方案的信号波形的无线发射器设备和无线接收器设备 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种无线发射器设备，包括处理器，用于：基于传输波形将数据帧调制到无线资源(300)上，其中所述传输波形是根据脉冲整形方案形成的；分配所述无线资源的一段(301)，用于携带所述脉冲整形方案(310)的信息；以及在所述无线资源(300)上传输具有所选脉冲整形方案(310)的信号波形，其中所述信号波形包括所述脉冲整形方案(310)的所述信息，并且所述信息是在所述无线资源(300)中的所述分配的段(301)上发送的。本公开还涉及一种接收此类信号波形的无线接收器设备。

Description

处理具有所选脉冲整形方案的信号波形的无线发射器设备和 无线接收器设备
技术领域
本公开涉及在无线资源上发射具有所选脉冲整形方案的信号波形的无线发射器设备和接收此类信号波形的无线接收器设备。本公开还涉及自包含脉冲整形参数的信号发送和识别方法和设备。具体地，本公开涉及用于5G空中接口的新波形方案。
背景技术
2G和3G移动通信***的空中接口的波形调制方案使用固定参数。例如，2G全球移动通信***(Global System for Mobile communication，GSM)***使用具有固定高斯滤波器的信号载波高斯最小移位键控(Gaussian Minimum Shift Keying，GMSK)调制。3G宽带码分多址(Wideband Code Modulation Multiple Access，WCDMA)***使用具有固定根升余弦(Root Raised Cosine，RRC)滤波器的单载波正交幅度调制(Quadrature AmplitudeModulation，QAM)调制。4G长期演进(Long Term Evolution，LTE)使用具有固定子载波间隔和循环前缀(Cyclic Prefix，CP)长度的两个选项的循环前缀正交频分多址(Cyclic-PrefixOrthogonal Frequency Division Multiple Access，CP-OFDM)多载波波形。表1给出了当前指定的波形调制方案的概述。
Figure BDA0002004953630000011
表1：2G至5G波形的脉冲整形参数比较
在针对未来5G移动通信***的正在进行的研究和设计中，正在深入研究具有高度灵活性的波形配置的空中接口，以实现新功能，例如：支持人机的多样化和混合服务；采用多种信道和多种访问模式；高效划分无线频谱资源；组成可重新配置的帧结构，特别是用于短时延应用；以及实现防止窃听的物理层安全。
为了提供具有高度灵活性的波形配置的空中接口，所选配置可以在发射器(TX)和接收器(RX)之间通过信号发送，例如，通过使用公共控制信道信令，或者接收单元可以应用盲识别方法来检测所使用的波形配置。然而，信令需要用于信令的额外资源，例如，外部信令信道，并且盲检测需要很长的观察时间并且往往不可靠，尤其是其具有衰落信道和时钟缺陷，这使得其不适用于短帧和实际条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于有效和/或可靠地指示发射器和接收器之间的波形配置的的概念，例如用于上述场景。
此目的可以通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实现方式在从属权利要求、具体说明和附图中显而易见。
本发明的基本思想是使用数据帧的资源中特殊部分来指示波形配置。包含在数据帧的资源中的该特殊部分携带数据帧的脉冲整形参数(pulse shaping parameter，PSP)信息。该特殊部分，也称为PSP通道(PSP Channel，PSPC)，在统一的PSP内的数据帧中的发射器侧生成。PSPC示出了针对数据帧的不同PSP配置的不同模式，其可以将PSP信息用信号发送到接收器侧并帮助接收器实现PSP的可靠识别，这在解调和解码之前完成。
无线电设备传输具有包含动态变化的脉冲整形参数(pulse shaping parameter，PSP)的波形的数据帧：子载波间隔、过采样率和脉冲整形滤波器类。所发射的数据帧使用一定范围的时间和频率资源。为了解码数据帧中携带的信息，接收器识别该数据帧的波形的PSP。因此，接收器能够仅使用数据帧本身的时频资源来识别数据帧的PSP，而无需使用诸如公共控制信道(common control channel，CCC)之类的外部信令信道，例如，位于数据帧的时频资源范围之外的LTE PDCCH。因此，所选波形配置，例如PSP，可以在帧的资源范围内通过信号发送，例如，以如下文所述的自包含方式发送。
本公开呈现了一种用于实现通过信号发送所发射的波形的可变和自适应PSP参数的概念，使得接收器可以立即且敏锐地识别所发射的波形的可变和自适应PSP参数。这样可以在不使用高成本资源且不灵活的外部CCC的情况下可靠地识别数据帧的动态变化的PSP。
为了详细描述本发明，将使用以下术语、缩写和符号：
PSP：脉冲整形参数
PSPC：PSC信道
WCDMA：宽带码分多址
LTE：长期演进
OFDM：正交频分复用
CP-OFDM：循环前缀OFDM
CP：循环前缀
RRC：根升余弦
GSM：全球移动通信***
5G：第五代移动通信***(无线通信网络)
PHY：物理设备
CCC：共同控制信道
PDCCH：物理下行控制信道
SC：子载波
FBMC：滤波器组多载波
SC-FDM：单载波频分复用
MCS：调制编码方案
RX：接收端
TX：发射端
UE：用户设备，移动终端
BS：基站，服务无线电小区
QAM：正交幅度调制
DFT：离散傅里叶变换
ETU：扩展典型城市(信道模型)
EVA：扩展车辆A(信道模型)
PMR：误识别概率
AWGN：加性高斯白噪声
SNR：信噪比
ACK：应答消息
NACK：否定应答
GP：保护期
MIMO：多入多出技术
根据第一方面，本发明涉及一种无线发射器设备，包括处理器，用于：基于传输波形将数据帧调制到无线资源上，其中所述传输波形是根据脉冲整形方案形成的；分配无线资源中的一段，用于携带所述脉冲整形方案的信息；以及在所述无线资源上传输具有所选脉冲整形方案的信号波形，其中所述信号波形包括所述脉冲整形方案的所述信息，并且所述信息是在所述分配的无线资源中的段上发送的。
此类无线发射器设备能够在运行中灵活、有效且可靠地重新配置所述信号波形，即通过将脉冲整形参数从数据帧改变到数据帧。所述脉冲整形参数(pulse shapingparameter，PSP)的灵活重新配置可以在单个时间/频率资源内完全进行，而无需公共控制信道(common control channel，CCC)通过信号发送所述PSP。通过这种方式，所述控制信道本身也可以通过具有自包含信令的动态可配置的PSP生成，以适应不同的服务和信道条件。发射器设备的所述自包含信令不需要任何在发射器侧和接收器侧之间进行的耗费时间和资源的握手，而仅需要PSP信道(PSP Channel，PSPC)所花费的少量资源开销，因此不会引入额外的时延。与盲检测相比，即使具有短突发长度，所述PSP的识别也更加敏锐。因此可以大大简化接收器侧的识别算法。
具有自包含信令的动态可变PSP参数可以增强来自物理层的信息安全性。除了传统通信***中的可变调制/编码方法之外，所发射的波形的其它可变性会增加不想要的接收器的信号拦截难度。
在根据第一方面的所述无线发射器设备的第一种可能实现方式中，所述传输波形的所述脉冲整形方案是随时间可变的。
这提供了以下优点：所述脉冲整形方案能够用于时变信道，以优化变化信道上的吞吐量。
根据第一方面或根据第一方面的第一种实现方式，在所述无线发射器设备的第二种可能实现方式中，携带所述脉冲整形方案的所述段分配在所述无线资源的可变部分中。
这提供了以下优点：根据发射器设备和接收器设备的需要，具有脉冲整形方案的段可以灵活地接入到无线资源的频率和/或时间位置。
根据第一方面或根据第一方面的前述实现方式中的任一项，在所述无线发射器设备的第三种可能实现方式中，所述的无线发射器设备用于基于所述脉冲整形方案分配所述段。
这提供了以下优点：取决于所述脉冲整形方案，可以分配不同大小的无线资源，从而有效地使用这些无线资源。
根据第一方面或根据第一方面的前述实现方式中的任一项，在所述无线发射器设备的第四种可能实现方式中，所述无线发射器设备用于改变两个连续帧之间所述段的分配。
这提供了如下优点：必要时可以快速改变所述信号波形，从而允许对变化的条件快速反应。
根据第一方面或根据第一方面的前述实现方式中的任一项，在所述无线发射器设备的第四种可能实现方式中，所述脉冲整形方案的所述信息包括以下脉冲整形参数(pulseshaping parameter，PSP)中的至少一个：子载波间隔、过采样速率和发射的脉冲整形滤波器类。
这提供了以下优点：可以通过仅使用由所述子载波间隔、所述过采样率和所述发射的脉冲整形滤波器类这三个参数表征的少量信息在发射器设备和接收器设备之间有效地指示所述脉冲整形方案。
根据第一方面或根据第一方面的前述实现方式中的任一项，在所述无线发射器设备的第六种可能实现方式中，所述处理器用于将所述脉冲整形方案的所述信息作为时频序列模式唯一地映射到所述无线资源上，所述时频序列模式表示不同脉冲整形方案配置的离散数量。
这提供了以下优点：重新配置所述PSP的任何变化将导致所述PSP模式的所述三个因素中的至少一个发生变化。
根据第一方面的第六种可能实现方式，在所述无线发射器设备的第七种可能实现方式中，每个信号配置包括所述时频模式的特定信号序列、特定子载波索引和特定起始时间。
该特征使得接收器能够通过处理所述PSP信道，即用于传输所述PSP模式的所述无线资源的所分配的段，利用信号处理方法来识别不同的PSP。
根据第一方面的第七种可能实现方式，在所述无线发射器设备的第八种可能实现方式中，所述特定信号序列包括复向量，具体是Zadoff-Chu序列、PN序列或其循环移位后的版本。
这提供了以下优点：用于检测此类序列的现有方法可以容易地在接收器设备中实现，以便检测所述PSP配置。
根据第一方面或根据第一方面的前述实现方式中的任一项，在所述无线发射器设备的第九种可能实现方式中，所述处理器用于在传输所述信号波形之前对所述脉冲整形方案的所述信息进行加密。
包含所述PSP的加密信息的具有自包含信令的所述动态可变的PSP参数可以增强来自所述物理层的信息安全性，从而增加不想要的接收器的信号拦截难度。加密的PSP参数对不期望的接收器(攻击者)的信号拦截更具挑战性。
根据第一方面或根据第一方面的前述实现方式中的任一项，在所述无线发射器设备的第十种可能实现方式中，所述处理器用于通过使用基于每子载波过滤的传输波形或通过使用基于每子带过滤的传输波形调制所述数据帧。
这提供了以下优点：基于子载波过滤或子带过滤能够实现灵活的接收器架构，即不同的接收器架构。
根据第一方面或根据第一方面的前述实现方式中的任一项，在所述无线发射器设备的第十一种可能实现方式中，所述处理器用于基于反馈信息，尤其是基于从所述发射的信号波形的接收器接收的反馈信息，调整所述传输波形，其中所述反馈信息推导自信道状态信息。
这提供了以下优点：当利用来自接收器的反馈信息，特别是信道状态信息时，可以精确地设计所述传输波形。
根据第一方面或根据第一方面的前述实现方式中的任一项，在所述无线发射器设备的第十二种可能实现方式中，所述数据帧为自包含数据帧，其包括：包括发射数据的第一段，包括所述脉冲整形方案的所述信息的第二段，以及包括指示用于下一次传输的脉冲整形方案的反馈信息的第三段。
这提供了以下优点：所述自包含数据帧可以有效地传输所有所需信息，例如所述PSP和所述反馈信息。
根据第二方面，本发明涉及一种无线接收器设备，包括处理器，用于：接收在无线资源上发射的具有所选脉冲整形方案的信号波形，其中所述信号波形包括携带所述脉冲整形方案的信息；从所述无线资源检测所述脉冲整形方案的所述信息；以及通过使用根据所述检测到的所述脉冲整形方案的所述信息形成的接收PSP对来自所述无线资源的所述信号波形进行解调。
此类无线接收器设备能够在运行中灵活，有效且可靠地重新配置所述信号波形，即通过将脉冲整形参数从数据帧改变到数据帧。所述脉冲整形参数(pulse shapingparameter，PSP)的灵活重新配置可以在单个时间/频率资源内完全进行，而无需公共控制信道(common control channel，CCC)通过信号发送PSP。通过这种方式，所述控制信道本身也可以通过动态可配置的具有自包含信令的PSP生成，以适应不同的服务和信道条件。所述自包含信令不需要任何在发射器侧和接收器侧之间进行的耗费时间和资源的握手，而仅需要PSP信道(PSP Channel，PSPC)所花费的少量资源开销，因此不会引入额外的时延。与盲检测相比，即使具有短突发长度，所述PSP的识别也更加敏锐。因此可以大大简化接收机侧的识别算法。
根据第二方面，在无线接收器设备的第一种可能实现方式中，所述脉冲整形方案的所述信息包括以下脉冲整形参数(pulse shaping parameter，PSP)中的至少一个：子载波间隔、过采样速率和发射的脉冲整形滤波器类。
这提供了以下优点：可以通过仅使用由所述子载波间隔、所述过采样率和所述发射的脉冲整形滤波器类这三个参数表征的少量信息在发射器设备和接收器设备之间有效地指示所述脉冲整形方案。
根据第二方面或根据第二方面的第一种实现方式，在所述无线接收器设备的第二种可能实现方式中，将所述脉冲整形的所述信息作为时频序列模式唯一地映射到所述无线资源上，所述时频序列模式表示不同脉冲整形方案配置的离散数量。
这提供了以下优点：重新配置所述PSP的任何变化将导致所述PSP模式的所述三个因素中的至少一个发生变化。
根据第二方面的第二种可能实现方式，在所述无线接收器设备的第三种可能实现方式中，所述处理器用于基于将无线资源与来自离散数量个不同脉冲整形方案配置中的所有脉冲整形方案配置进行匹配来检测所述脉冲整形方案的所述信息。
这提供了以下优点：所述接收器设备可以应用诸如离散傅里叶变换或皮尔逊相关处理等信号处理方法来检测所述PSP。
根据第三方面，本发明涉及用于在无线资源上发射具有所选脉冲整形方案的信号波形的方法，所述方法包括：基于传输波形将数据帧调制到无线资源上，其中所述传输波形根据脉冲整形方案形成；分配无线资源的一段，用于携带所述脉冲整形方案的信息；以及在所述无线资源上传输具有所选脉冲整形方案的信号波形，其中所述信号波形包括所述脉冲整形方案的所述信息并且所述信息在所述分配的无线资源的段上发送。
此类方法能够在运行中灵活，有效且可靠地重新配置所述信号波形。所述脉冲整形参数(pulse shaping parameter，PSP)的灵活重新配置可以在单个时间/频率资源内完全进行，而无需公共控制信道(common control channel，CCC)通过信号发送所述PSP。
根据第四方面，本发明涉及用于在无线资源上接收具有所选脉冲整形方案的信号波形的方法，所述方法包括：接收在无线资源上发射的具有所选脉冲整形方案的信号波形，其中所述信号波形包括携带所述脉冲整形方案的信息的资源段；从所述无线资源检测所述脉冲整形方案的所述信息；以及通过使用根据所述检测到的所述脉冲整形方案的所述信息形成的接收PSP对来自所述无线资源的所述信号波形进行解调。
此类方法可以通过避免使用公共控制信道(common control channel，CCC)通过信号发送所述PSP来节省资源。与盲检测相比，即使具有短突发长度，所述PSP的识别也更加敏锐。因此可以大大简化接收机侧的识别算法。
根据第五方面，本发明涉及一种计算机程序，用于在计算机上执行时实现第三方面或第四方面所述的方法。
这提供了以下优点：在许多不同的无线电设备上能够容易地实现这种计算机程序。
附图说明
本发明的具体实施方式将结合以下附图进行描述，其中：
图1为根据本公开示出的具有无线发射器设备110和无线接收器设备120的无线通信***100的示意图；
图2为根据本公开示出的所发射的信号的灵活脉冲整形参数(pulse shapingparameter，PSP)的示意图200；
图3为根据本公开示出的自包含信令的概念的资源300的时频图；
图4为根据本公开示出的从PSP配置401到PSP信道模式402的映射的示意图400；
图5为根据本公开示出的具有PSP索引506的反馈的自包含帧500的示例性帧结构的示意图；
图6a至图6l示出了根据本公开的12个示例性PSP配置的示例性脉冲整形滤波器冲激响应。
图7为示出了针对不同信道条件的经由SNR的误识别(probability ofmisrecognition，PMR)概率的性能图。
具体实施方式
以下结合附图进行详细描述，所述附图是描述的一部分，并通过图解说明的方式示出可以实施本发明的具体方面。可以理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以利用其他方面，并可以做出结构上或逻辑上的改变。因此，以下详细的描述并不当作限定，本发明的范围由所附权利要求书界定。
应当理解，结合所描述的设备做出的评论，电路或***也可以适用于相应的方法，反之亦然。例如，如果描述了一个具体的方法步骤，对应的设备可以包含用于执行所描述的方法步骤的单元，即使此类单元未在图中详细阐述或说明。此外，应理解，除非另外具体指出，否则本文中描述的各种示例性方面的特征可彼此组合。
在本文后文中描述的设备和方法可以在例如长期演进(Long Term Evolution，LTE)标准或其高级版本LTE-A，特别是在5G网络等无线通信网络中实现。LTE(Long TermEvolution，长期演进)，市场上称为4G，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。除了更高的数据速度外，5G还将进一步支持各种机器类型的服务的低延迟、高可靠性和大规模连接。下面描述的方法和设备还可以在基站(NodeB，eNodeB)或移动设备(或移动站或用户设备(User Equipment，UE))等无线电小区中实现。所描述的设备可以包括集成电路和/或式被动元件，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、存储器电路和/或式被动元件。
这里描述的方法和设备可以用于发射和/或接收无线信号。无线信号可以是或可以包括由无线发射设备(或无线发射器或发送器)辐射的射频信号，其射频在约3kHz至300GHz的范围内。频率范围可以对应于用于产生和检测无线电波的交流电信号的频率。
下文描述的设备和方法可以应用于MIMO***中。多入多出(multiple-inputmultiple-output，MIMO)无线通信***在发射器和接收器处使用多个天线以增加***容量并实现更好的服务质量。在空间复用模式中，MIMO***可以通过在相同频带中并行发射多个数据流而在不增加***带宽的情况下达到更高的峰值数据速率。
下文描述的设备和方法可以应用于OFDM***中。OFDM是用于在多个载波频率上编码数字数据的方案。可以使用大量紧密间隔的正交子载波信号来携带数据。由于子载波的正交性，可以抑制子载波之间的串扰。
图1为根据本公开示出的具有无线发射器设备110和无线接收器设备120的无线通信***100的示意图。无线发射器设备110在移动通信信道101上与无线接收器设备120通信。
无线发射器设备110包括处理器111。处理器111用于基于传输波形将数据帧调制到无线资源上，例如，如下参考图3所述的具有时频资源的无线资源300。根据脉冲整形方案，例如，如下参考图3所述的脉冲整形方案，形成传输波形。处理器111用于分配该无线资源的一段，用于携带该脉冲整形方案(310)的信息，如图3所示的时频无线资源300的段301。处理器111还用于在该无线资源上传输具有所选脉冲整形方案的信号波形，其中该信号波形包括该脉冲整形方案的信息并且该信息在所述分配的无线资源的段上发送。
该传输波形的脉冲整形方案是随时间可变的。携带该脉冲整形方案的段分配在无线资源的可变部分中。无线发射器设备110可基于该脉冲整形方案分配该段。无线发射器设备110可用于改变两个连续帧之间段的分配。脉冲整形方案的信息包括以下脉冲整形参数(pulse shaping parameter，PSP)中的至少一个：子载波间隔201、过采样速率202和发射的脉冲整形滤波器类203，例如，参考图2的描述。处理器111可用于将脉冲整形方案的信息作为时频序列模式唯一地映射到无线资源上，例如图3所示的模式307，该时频序列模式表示不同脉冲整形方案配置，例如图3所示的配置302、303和304的离散数量。
每个信号配置可以包括时频模式的特定信号序列307、特定子载波索引305和特定起始时间306，如图3所示的时频模式。特定信号序列可包括复向量，具体是Zadoff-Chu序列、伪噪声(pseudo noise，PN)序列或其循环移位后的版本。
处理器111可用于在传输所述信号波形之前对脉冲整形方案的信息进行加密。所述处理器111可用于通过使用基于每子载波过滤的传输波形或通过使用基于每子带过滤的传输波形调制数据帧。处理器用于基于反馈信息，尤其是基于从发射的信号波形的接收器接收的反馈信息，调整该传输波形。反馈信息可推导自信道状态信息。数据帧可以是自包含数据帧500，例如，如下参考图5所述的数据帧。自包含数据帧可包括：包括发射数据的第一段、包括脉冲整形方案的信息的第二段，以及包括指示用于下一次传输的脉冲整形方案的反馈信息的第三段。
无线接收器设备120包括处理器121。处理器121用于接收在无线资源上发射的具有所选脉冲整形方案的信号波形，例如如图3所示的脉冲整形方案310a，其中该信号波形包括脉冲整形方案的信息。处理器121还用于检测来自无线资源的脉冲整形方案的信息以及通过使用根据检测到的脉冲整形方案310的信息形成的接收PSP对来自所述无线资源300的信号波形进行解调。
脉冲整形方案的信息包括以下脉冲整形参数(pulse shaping parameter，PSP)中的至少一个：子载波间隔201、过采样速率202和发射的脉冲整形滤波器类203，例如，参考图2的描述。将脉冲整形的信息作为时频序列模式307唯一地映射到无线资源300上，例如如图3所示，该时频序列模式表示不同脉冲整形方案配置302、303和304的离散数量。处理器121可用于基于将无线资源300与来自离散数量个不同脉冲整形方案配置的所有脉冲整形方案配置300、303和304进行匹配来检测脉冲整形方案的信息。
本发明还涉及在无线资源上发射具有所选脉冲整形方案的信号波形的方法，该方法可以由处理器111处理。此方法包括以下块：基于传输波形将数据帧调制到无线资源上，其中传输波形根据脉冲整形方案形成；分配无线资源的一段，用于携带该脉冲整形方案的信息；以及在该无线资源上发射具有所选脉冲整形方案的信号波形，其中该信号波形包括该脉冲整形方案的信息并且该信息在分配的无线资源的段上发送。
本公开还涉及一种用于在无线资源上接收具有所选脉冲整形方案的信号波形的方法。该方法可以由处理器121处理。此方法包括以下块：接收在无线资源上发射的具有所选脉冲整形方案的信号波形，其中该信号波形包括该脉冲整形方案的信息；从该无线资源检测该脉冲整形方案的信息；以及通过使用根据检测到的脉冲整形方案的信息形成的接收PSP对来自该无线资源的信号波形进行解调。
本公开还涉及一种计算机程序，该计算机程序用于当在计算机上执行时，例如由发射器设备110的处理器111或由接收器设备的处理器121执行时，实现用于在无线资源上发射或接收此类信号波形的方法。
图2为根据本公开示出的所发射的信号的灵活脉冲整形参数(pulse shapingparameter，PSP)的示意图200。
发射器110利用以下脉冲整形参数(Pulse-Shaping Parameter，PSP)可以动态改变的灵活波将信号发射到接收器120侧，该脉冲整形参数包括：子载波间隔201、过采样率202和脉冲整形(或原型)滤波器类203。如图2所示，子载波(subcarrier，SC)间隔201是相邻子载波中心频率之间的距离。利用某类脉冲整形滤波器203在时域中对每个SC上的信号进行滤波，以便在保持最小化SC间和符号间干扰的正交性的同时抑制到其他SC的功率干扰泄漏。过采样率202等于SC间隔201除以SC上信号的主瓣带宽，其等于SC上信号的符号率。
图3为根据本公开示出的自包含信令的概念的资源300的时频图。
通过信号发送PSP 310的关键思想是包含在数据帧的资源300中的特殊部分301携带数据帧的PSP信息310。该特殊部分301，名为PSP信道(PSP Channel，PSPC)，在统一PSP内的数据帧中的发射器110侧产生。PSPC 301示出了针对数据帧的不同PSP配置的不同模式302、303和304，其可以将PSP信息310用信号发送到接收器120侧并帮助接收器120实现PSP310的可靠识别，这在解调和解码之前完成。
图3示出了这种自包含信令概念，其在数据帧使用的确定性时频资源300内包含PSPC 301，示出了其起始时间306、SC索引305和信号序列模式307。
在多载波调制方案(例如，OFDM和FBMC)或利用多载波方法(例如SC-FDM)实现的单载波调制方案中，PSPC的起始时间306对应于多载波符号的索引，其中包含PSPC信号序列307。PSPC信号序列307可以是任何复向量(例如，Zadoff-Chu序列和PN序列)，被映射到指定SC索引305上的多载波符号。
在一种实现方式中，可以通过具有秘密PSPC模式307的动态可重配置PSP 310来增强安全性。通过动态地改变其PSP 310，可以使发射的波形更加可变。可以加密PSPC 301使其仅由期望的接收器120知道。在不知道PSP 310的情况下，不期望的接收器对信号进行窃听和解码变得更加困难。因此可以实现信息安全性的进一步增强。
图4为根据本公开示出的从PSP配置401到PSP信道模式402的映射的示意图400。
如图4所示，包括参数{起始时间tk、SC索引
Figure BDA0002004953630000091
信号序列
Figure BDA0002004953630000092
的PSPC信道模式401被唯一地映射403到PSP配置402，PSP配置402包括参数{SC间隔bk、过采样率γk、脉冲整形滤波器类pk，其也表示为原型滤波器类索引}。因此，重新配置PSP 402中的任何变化将导致PSPC模式401的三个因素中的至少一个发生变化。PSPC的该关键特征使得接收器120能够利用信号处理方法通过处理PSPC来识别不同的PSP。
下文描述了用于识别不同PSP的示例，例如，在图1中所示的在接收器设备120中实现的PSP。假设y(t)是使用PSP配置索引c生成的接收和同步的时域信号样本集。识别所发射的信号中使用的PSP的方法是通过测试不同的PSP表示来找出c。
Figure BDA0002004953630000093
基于PSPC的假定起始时间tk，接收器选择可能包含在发射的数据帧中的PSPC信号序列向量：
Figure BDA0002004953630000094
然后，接收器粗略地(例如，简单地使用DFT操作)将信号解调为SC向量并取出假定的PSPC使用的可能的SC。
Figure BDA0002004953630000095
下一步是找到与接收到的PSPC模式最相似的PSPC模式，例如，可以通过在假定的起始时间计算假定模式序列和解调后的接收信号之间的Pearson积矩相关系数来执行：
Figure BDA0002004953630000096
通过找到具有最大相似性的PSPC模式可以最终实现识别：
Figure BDA0002004953630000097
图5为根据本公开示出的具有PSP索引506的反馈的自包含帧500的示例性帧结构的示意图。
自包含帧500包括同步段501，包括如上面参考图3所述的PSPC 301的PSPC段、包括数据和导频信号的数据和导频段503、保护期(guard period，GP)部分504、用于应答消息或否定应答的ACK/NACK段505和PSP索引反馈段506。
为了配置所发射的信号的PSP以适应变化的无线信道，发射器110需要来自接收器120的反馈信息，因为只有接收器120可以通过处理其接收信号来获得信道的知识。信道信息的反馈(例如，延迟扩展、多普勒频率)将花费太多的信令开销。相反，接收器120可以基于通过处理当前接收的帧而获得的信道信息，简单地反馈建议的PSP506的索引以用于下一次传输。
图6a至图6l示出了根据本公开的12个示例性PSP配置的示例性脉冲整形滤波器冲激响应。
为了证明所公开的自包含PSP信令方案的可行性和有效性，已经使用FBMC/QAM调制和采样率1.92MS/s进行了计算机模拟。并且，具有的3个SC间隔选项的12种不同的PSP配置如下：15kHz、7.5kHz，3.75kHz＝>DFT尺寸：128(80)、256(160)、512(320)；2个过采样(oversampling，OS)速率选项：5/4，17/16和2个原型滤波器类的选项：根升余弦(RootRaised Cosine，RRC)和开窗列于下文表2中。PSP信号是Zadoff-Chu序列(索引7，长度60)及其循环移位后的版本。PSP信道的起始时间位于帧中的第4个多载波符号。
表2列出了总共12种具有不同的SC间隔、过采样率和脉冲整形滤波器类别的动态PSP配置。此外，图6a至图6l示出了12种PSP配置的不同脉冲整形滤波器的冲激响应。
Figure BDA0002004953630000101
表2：模拟研究中的12个动态PSP配置
图6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、6i、6j、6k和6l分别示出了配置1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12的脉冲整形滤波器的冲激响应。模拟结果如图7所示。
图7为示出了针对不同信道条件的经由SNR的误识别(probability ofmisrecognition，PMR)概率的性能图。
在模拟中，随机采用如表2所示的12种PSP配置中的一种动态地重新配置所发射的波形。接收器120可以通过找到PSPC模式的最大Pearson相关值来识别所传输帧的PSP，例如，如上参考图4所述的PSPC模式。模拟了几个通道条件，这些是加性高斯白噪声模型(Additive White Gaussian Noise model，AWGN)、扩展典型城市模型(Extended TypicalUrban model，ETU)和扩展车辆A模型(Extended Vehicular Amodel，EVA)。图7中的模拟结果表明，在低信噪比水平下，可以在不同的信道条件下实现低误识别概率(probability ofmisrecognition，PMR)，这证明了所公开的自包含PSP信令方案的可行性和高可靠性。
所公开的方案能够在运行中实现子载波参数的灵活重新配置。脉冲整形参数(Pulse-Shaping Parameter，PSP)的灵活重新配置可以在单个时间/频率资源内全部完成，而无需公共控制信道(common control channel，CCC)通过信号发送所述PSP。通过这种方式，控制信道本身也可以通过动态可配置的具有自包含信令的PSP生成，以适应不同的服务和信道条件。
自包含信令不需要任何在发射器侧和接收器侧之间进行的耗费时间和资源的握手，而仅需要PSP信道(PSP Channel，PSPC)所花费的少量资源开销，因此不会引入额外的时延。
与盲检测相比，尽管具有短突发长度，所述PSP(子载波间隔、过采样率和原型滤波器类)的识别也更加敏锐。此外，可以大大简化接收器处的识别算法。上面参照图4给出的接收器算法及其在图7中所示的模拟性能已经证明了即使使用具有低复杂度的识别算法的有效性也是如此。
具有自包含信令方法的动态可变PSP参数可以增强来自物理层的信息安全性。除了传统通信***中的可变调制/编码方法之外，所发射的波形的其它可变性会增加不想要的接收器的信号拦截难度。此外，PSPC的模式可以对不期望的接收器保密，使信号拦截更具挑战性。
尽管本发明的特定特征或方面可能已经仅结合几种实现方式中的一种进行公开，但此类特征或方面可以和其他实现方式中的一个或多个特征或方面相结合，只要对于任何给定或特定的应用是有需要或有利。而且，在一定程度上，术语“包含”、“有”、“具有”或这些词的其他变形在详细的说明书或权利要求书中使用，这类术语和所述术语“包含”是类似的，都是表示包含的含义。同样，术语“示例性地”，“例如”仅表示为示例，而不是最好或最佳的。可以使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应当理解，这些术语可以用于指示两个元件彼此协作或交互，而不管它们是直接物理接触还是电接触，或者它们彼此不直接接触。
尽管本文中已说明和描述特定方面，但所属领域的技术人员应了解，多种替代和/或等效实施方式可在不脱离本发明的范围的情况下所示和描述的特定方面。该申请旨在覆盖本文论述的特定方面的任何修改或变更。
尽管以上权利要求书中的元件是利用对应的标签按照特定顺序列举的，除非对权利要求的阐述另有暗示用于实施部分或所有这些元件的特定顺序，否则这些元件不必限于以所述特定顺序来实施。
通过以上启示，对于本领域技术人员来说，许多替代、修改和变化是显而易见的。当然，所属领域的技术人员容易认识到除本文所述的应用之外，还存在本发明的众多其它应用。虽然已参考一个或多个特定实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将认识到在不偏离本发明的范围的前提下，仍可对本发明作出许多改变。因此，应理解，只要是在所附权利要求书及其等效物的范围内，可以用不同于本文具体描述的方式来实践本发明。

Claims (15)

1.一种无线发射器设备（110），其特征在于，包括处理器（111），用于：
基于传输波形将数据帧调制到无线资源（300）上，其中所述传输波形是根据脉冲整形方案（310）形成的；
分配所述无线资源中的一段（301），用于携带所述脉冲整形方案（310）的信息；以及
在所述无线资源（300）上传输具有所选脉冲整形方案（310）的信号波形，其中所述信号波形包括所述脉冲整形方案（310）的所述信息，并且所述信息是在所述分配的所述无线资源（300）中的段（301）上发送的；
所述处理器（111）还用于将所述脉冲整形方案（310）的所述信息作为时频序列模式（307）唯一地映射到所述无线资源（300）上，所述时频序列模式表示不同脉冲整形方案配置（302、303、304）的离散数量。
2.根据权利要求1所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
所述传输波形的所述脉冲整形方案（310）是随时间可变的。
3.根据权利要求1或2所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
携带所述脉冲整形方案（310）的所述段（301）是被分配在所述无线资源（300）的可变部分中。
4.根据前述权利要求中1或2所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
所述无线发射器设备用于基于所述脉冲整形方案（310）分配所述段（301）。
5.根据前述权利要求中1或2所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
所述无线发射器设备用于改变两个连续帧之间所述段（301）的分配。
6.根据前述权利要求1或2所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
所述脉冲整形方案（310）的所述信息包括以下脉冲整形参数（pulse shapingparameter，PSP）中的至少一个：子载波间隔（201）、过采样速率（202）和发射的脉冲整形滤波器类（203）。
7.根据权利要求1所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
每个信号配置（302、303、304）包括所述时频模式的特定信号序列（307）、特定子载波索引（305）和特定起始时间（306）。
8.根据权利要求7所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
所述特定信号序列（307）包括复向量，具体是Zadoff-Chu序列、PN序列或其循环移位后的版本。
9.根据前述权利要求中1或2所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
所述处理器（111）用于在传输所述信号波形之前对所述脉冲整形方案（310）的所述信息进行加密。
10.根据前述权利要求中1或2所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
所述处理器（111）用于通过使用基于每子载波过滤的传输波形或通过使用基于每子带过滤的传输波形调制所述数据帧。
11.根据前述权利要求中1或2所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
所述处理器（111）用于基于反馈信息（506），尤其是基于从所述发射的信号波形的接收器（120）接收的反馈信息（506），调整所述传输波形。
12.根据前述权利要求中1或2所述的无线发射器设备（110），其特征在于，
所述数据帧为自包含数据帧（500），其包括：包括发射数据（503）的第一段，包括所述脉冲整形方案（310）的所述信息的第二段，以及包括指示用于下一次传输的脉冲整形方案（310）的反馈信息的第三段。
13.一种无线接收器设备（120），包括处理器，其特征在于，用于：
接收在无线资源（300）上发射的具有所选脉冲整形方案（310）的信号波形，其中所述信号波形包括携带所述脉冲整形方案（310）的信息的资源段；
从所述无线资源（300）检测所述脉冲整形方案（310）的所述信息；以及
通过使用根据所述检测到的所述脉冲整形方案的所述信息形成的接收脉冲整形参数（pulse shaping parameter，PSP）对来自所述无线资源（300）的所述信号波形进行解调；
所述处理器，还用于将所述脉冲整形（310）的所述信息作为时频序列模式（307）唯一地映射到所述无线资源（300）上，所述时频序列模式表示不同脉冲整形方案配置（302、303、304）的离散数量。
14.根据权利要求13所述的无线接收器设备（120），其特征在于，
所述脉冲整形方案（310）的所述信息包括以下脉冲整形参数（pulse shapingparameter，PSP）中至少一个：子载波间隔（201）、过采样速率（202）和发射的脉冲整形滤波器类（203）。
15.根据权利要求根据权利要求13所述的无线接收器设备（120），其特征在于，
所述处理器（121）用于基于将所述无线资源（300）与来自离散数量个不同脉冲整形方案配置（302、303、304）中的所有脉冲整形方案配置进行匹配来检测所述脉冲整形方案（310）的所述信息。
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