CN112187333B - 信号传输方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种信号传输方法及其装置,其中方法包括如下步骤:对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据;从无线射频设备接收载波信号,将所述载波信号与所述第二数据进行混合处理,得到混合信号;向网络设备发送所述混合信号。采用本申请实施例,可以支持更多的无源设备复用,从而可以提高反向散射通信***的***容量。
Description
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域,具体涉及一种信号传输方法及其装置。
背景技术
物联网(internet of things,IoT)即“万物相连的互联网”。物联网中存在无源物联网(passive internet of things,passive IoT)的终端设备,简称无源设备,是一种超低功耗、廉价的终端设备。通常,无源设备无电池等稳定的供电器件,通过能量捕获(energyharvest)的方式将外部的能量收集存储在电容等器件中作为供电设备以支持无源设备进行数据发送。
为了支持无源设备的数据传输,提出反向散射(backscatter)通信(communication)。反向散射通信***包括无源设备、无线射频设备(radio frequencyderive,RF derive)和网络设备。无线射频设备向无源设备发送无线电磁波作为无源设备的能量来源和承载数据的载波信号,该无线电磁波可以是一个载波信号(carriersignal)。由于无源设备不产生高频率的载波信号,因此无源设备通过将无线射频设备发送的载波信号进行反向散射来传输数据。
目前,反向散射通信***采用时分复用(time domain multiplexing,TDM)方式支持不同无源设备进行时分复用,实现基于TDM的反向散射传输。时分复用实现简单,但是***的容量有限,即可以支持复用的无源设备数目比较有限。因此,如何提高反向散射通信***的***容量是亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供一种信号传输方法及其装置,可以支持更多的无源设备频分复用,从而可以提高反向散射通信***的***容量。
本申请实施例第一方面提供一种信号传输方法,包括:
对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据;
从无线射频设备接收载波信号,将该载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号;
向网络设备发送混合信号。
本申请实施例第一方面,通过对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据,将第二数据与载波信号进行混合,得到混合信号,向网络设备发送混合信号,可以实现基于频分复用(frequency domain multiplexing,FDM)的反向散射传输,可以提高复用的无源设备数量,从而提高***容量。
在一种可能的实现方式中,对第一数据进行重复处理,得到第三数据,第一数据包括M 个元素,M为正整数;第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数;根据第一相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理,得到第二数据,第二数据包括N个元素。即第三数据和第二数据所包括的元素个数为第一数据所包括的元素个数的K倍。
其中,第一相位旋转因子集包括N个第一相位旋转因子。根据第一相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理,具体包括采用第一相位旋转因子集中的第n个第一相位旋转因子对第三数据中的第n个元素进行相位旋转,得到第二数据中的第n个元素。对第三数据中的第n个元素进行的相位旋转可以是点乘操作(或称为乘法运算)。换言之,将第一相位旋转因子集中的第n个第一相位旋转因子与第三数据中的第n个元素进行乘法运算,得到第二数据中的第n个元素。第n个元素为N个元素中的任意一个,n=0,1,2,...,N-1。
在一种可能的实现方式中,第一相位旋转因子集为k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K-1],kini为整数。kini可以是预定义的,即无源设备和网络设备均知晓,例如为0或或者可以是网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,第一相位旋转因子集为k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K'-1],kini为整数,K'为的向上取整,p为正整数。kini可以是预定义的,即无源设备和网络设备均知晓,例如为0或或者可以是网络设备通过信令为无源设备指示的。为正整数,可以是预定义的,也可以是由网络设备通过信令为无源设备指示的。
对于上述两种第一相位旋转因子集,不同k的取值对应不同的频域子载波位置。对于不同的无源设备,可以由网络设备配置各无源设备特定的k的取值,从而实现不同无源设备发送的数据在频域映射在不同的频率位置,即不同无源设备之间是频分的,同时保持正交不会彼此干扰。对于不同的无源设备,网络设备为其配置的k的取值可以是相同的,也可以是不同的,本申请实施例不做限制。
在一种可能的实现方式中,对于第t个时刻,混合信号的相位与载波信号的相位之差为该时刻对应的第一相位旋转因子,混合信号的幅度与第二数据的幅度相同,实现基于FDM的反向散射传输,从而提高***容量。
在一种可能的实现方式中,在第一数据包括M=1个元素的情况下,对第一数据进行重复处理,得到第三数据;第三数据包括N'个元素,N'=N×Nupsample,Nupsample为过采样的倍数,K为正整数。即在M=1的情况下,对这一个元素复制K次,得到K个元素,N=K,对K个元素进行过采样处理,得到N'个元素,N'=K×Nupsample=N×Nupsample。根据第二相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理得到第二数据;第二数据包括N'个元素。其中, Nupsample可以是预定义的,也可以是由网络设备通过信令为无源设备指示的。
其中,第二相位旋转因子集包括N'个第二相位旋转因子,根据第二相位旋转因子集中的第n'个第一相位旋转因子对第三数据中的第n'个元素进行相位旋转处理得到第二数据中的第n'个元素。第n'个为N'个中的任意一个,n'=0,1,2,...,N'-1。
在M=1的情况下,对第一数据进行过采样处理,使得混合信号可以减少谐波的数目,从而降低带外泄露。
在一种可能的实现方式中,在M=1的情况下,第二相位旋转因子集为或 k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K-1],kini为整数。kini可以是预定义的,即无源设备和网络设备均知晓,例如为0或也可以是由网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,该方法还包括:接收第一指示信息,该第一指示信息用于指示k,以便确定第一相位旋转因子集或第二相位旋转因子集。该第一指示信息可以由网络设备直接向无源设备发送,也可以由网络设备通过无线射频设备向无源设备发送,网络设备针对不同的无源设备指示不同的k,实现频分复用且保持正交不会彼此干扰。
在一种可能的实现方式中,在时间单元l内向网络设备发送混合信号,即混合信号位于时间单元l内。例如,发送混合信号的起始时间单元对应的索引为lstart,使用连续的L个时间单元发送混合信号,则发送混合信号的时间单元l的取值为l=lstart,lstart+1,...,lstart+L-1。
上述时间单元l的索引l还可以用于确定第一相位旋转因子集中的k,进而确定第一相位旋转因子集;或用于确定第二相位旋转因子集中的k,进而确定第二相位旋转因子集。
在一种可能的实现方式中,该方法还包括:对第一比特进行调制,得到第一数据,根据第二比特确定第一相位旋转因子集。其中,第一比特和第二比特包括于待发送比特中。例如第一比特和第二比特为对待发送比特进行分割得到的。根据第二比特确定k,进而确定第一相位旋转因子集或第二相位旋转因子集。该方式下,在某个无源设备需要传输数据时,该无源设备可以从多个子载波中选择一个子载波传输该数据,剩余子载波可以承载其他数据,从而可以承载更多的数据。
在一种可能的实现方式中,该方法还包括:对待发送比特进行调制,得到第一数据。该方式下,第一相位旋转因子集可通过第一指示信息或发送混合信号的时间单元l的索引l确定。
本申请实施例第二方面提供一种信号传输装置,该装置包括扩展电路、混合电路、信号输入端和信号输出端;
混合电路的第一端耦合至扩展电路,混合电路的第二端耦合至信号输入端,混合电路的第三端耦合至信号输出端;
扩展电路,用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据,并将第二数据输入混合电路;
信号输入端,用于从无线射频设备接收载波信号,将载波信号输入混合电路;
混合电路,用于将载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号;
信号输出端,用于向网络设备发送混合信号。
在一种可能的实现方式中,扩展电路包括复制电路和阻抗电路,复制电路的输出端耦合至阻抗电路的输入端;阻抗电路包括多个阻抗;
复制电路,用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据,并将第三数据输入阻抗电路;第一数据包括M个元素,M为正整数;第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数;
阻抗电路,用于根据第一相位旋转因子集控制多个阻抗的开关,得到第二数据;第二数据包括N个元素,第二数据中每个元素对应一个第一相位旋转因子。
在一种可能的实现方式中,第一相位旋转因子集为k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K'-1],kini为整数,K'为的向上取整,p为正整数。kini为整数。为正整数。
在一种可能的实现方式中,扩展电路包括复制电路和阻抗电路,复制电路的输出端耦合至阻抗电路的输入端;阻抗电路包括多个阻抗;
复制电路,用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据,并将第三数据输入阻抗电路;第一数据包括M个元素,M=1;第三数据包括N'个元素,N'=N×Nupsample,Nupsample为过采样的倍数,K为正整数;
阻抗电路,用于根据第二相位旋转因子集控制多个阻抗的开关,得到第二数据;第二数据包括N'个元素,第二数据中每个元素对应一个第二相位旋转因子。
在一种可能的实现方式中,混合电路,具体用于将载波信号与第二数据相乘,得到混合信号。
在一种可能的实现方式中,信号输出端,具体用于在时间单元l内向网络设备发送所述混合信号。
在一种可能的实现中,第一相位旋转因子集中的k是根据上述时间单元l的索引l确定的;或第二相位旋转因子集中的k是根据上述时间单元l的索引l确定的。
本申请实施例第三方面提供一种信号传输装置,该信号传输装置可以是无源设备,也可以是无源设备中的装置,或者是能够与无源设备匹配使用的装置。一种设计中,该装置可以包括执行第一方面中所描述的方法/操作/步骤/动作所一一对应的模块,该模块可以是硬件电路,也可是软件,也可以是硬件电路结合软件实现。一种设计中,该装置可以包括处理模块和通信模块。示例性的,
处理模块,用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据;
通信模块,用于从无线射频设备接收载波信号;
处理模块,还用于将载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号;
通信模块,还用于向网络设备发送混合信号。
在一种可能的实现方式中,处理模块用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据时,具体用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据;第一数据包括M个元素, M为正整数;第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数;根据第一相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理,得到第二数据;第二数据包括N个元素。
在一种可能的实现方式中,第一相位旋转因子集为k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K-1],kini为整数。kini可以是预定义的,也可以是网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,第一相位旋转因子集为k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K'-1],kini为整数,K'为的向上取整,p为正整数。kini可以是预定义的,也可以是网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,处理模块用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据时,具体用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据;第一数据包括M个元素,M=1;第三数据包括N'个元素,N'=N×Nupsample,Nupsample为过采样的倍数,K为正整数;根据第二相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理得到第二数据;第二数据包括N'个元素。其中,Nupsample可以是预定义的,也可以是由网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,第二相位旋转因子集为 或k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K-1],kini为整数。kini可以是预定义的,即无源设备和网络设备均知晓,例如为0或也可以是由网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,通信模块,还用于接收第一指示信息,该第一指示信息用于指示k。
在一种可能的实现方式中,通信模块用于向网络设备发送混合信号时,具体用于在时间单元l内向网络设备发送混合信号。处理模块还用于根据时间单元l的索引l确定k。
在一种可能的实现方式中,处理模块,还用于对第一比特进行调制,得到第一数据;根据第二比特确定第一相位旋转因子集或第二相位旋转因子集。其中,第一比特和第二比特包括于待发送比特中。
第三方面的各种可能实现方式可参见第一方面的各种可能实现方式的具体描述。
本申请实施例第四方面提供一种信号传输装置,该装置包括处理器,用于实现上述第一方面描述的方法。该装置还可以包括存储器,用于存储指令和数据。该存储器与该处理器耦合,该处理器执行该存储器中存储的指令时,可以实现上述第一方面描述的方法。该装置还可以包括通信接口,该通信接口用于该装置与其它设备进行通信,示例性的,通信接口可以是收发器、电路、总线、模块或其它类型的通信接口,其它设备可以为网络设备、无线射频设备等。在一种可能的设计中,该装置包括:
存储器,用于存储程序指令;
处理器,用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据;利用通信接口,从无线射频设备接收载波信号;将载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号;利用通信接口,向网络设备发送混合信号。
在一种可能的实现方式中,处理器,用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据时,具体
用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据;第一数据包括M个元素,M为正整数;第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数;根据第一相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理,得到第二数据;第二数据包括N个元素。
在一种可能的实现方式中,第一相位旋转因子集为k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K-1],kini为整数。kini可以是预定义的,也可以是网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,第一相位旋转因子集为k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K'-1],kini为整数,K'为的向上取整,p为正整数。kini可以是预定义的,也可以是网络设备通过信令为无源设备指示的。为正整数,可以是预定义的,也可以是由网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,处理器用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据时,具体用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据;第一数据包括M个元素, M=1;第三数据包括N'个元素,N'=N×Nupsample,Nupsample为过采样的倍数,K为正整数;根据第二相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理得到第二数据;第二数据包括N' 个元素。Nupsample可以是预定义的,也可以是由网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,第二相位旋转因子集为 或k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K-1],kini为整数。kini可以是预定义的,即无源设备和网络设备均知晓,例如为0或也可以是由网络设备通过信令为无源设备指示的。
在一种可能的实现方式中,处理器,还用于利用通信接口,接收第一指示信息,该第一指示信息用于指示k。
在一种可能的实现方式中,处理器用于利用通信接口,向网络设备发送混合信号时,具体用于利用通信接口,在时间单元l内向网络设备发送混合信号。处理器还用于根据时间单元 l的索引l确定k。
在一种可能的实现方式中,处理器,还用于对第一比特进行调制,得到第一数据;根据第二比特确定第一相位旋转因子集或第二相位旋转因子集。其中,第一比特和第二比特包括于待发送比特中。
第四方面的各种可能实现方式可参见第一方面的各种可能实现方式的具体描述。
本申请实施例第五方面提供一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行第一方面提供的方法。
本申请实施例第六方面提供一种芯片***,该芯片***包括处理器,还可以包括存储器,用于实现上述第一方面提供的方法。该芯片***可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。
本申请实施例第七方面提供一种信号传输方法,包括:
网络设备从无源设备接收混合信号;从混合信号中剥离出第二数据;通过信道响应信息对第二数据进行均衡,得到均衡结果;对均衡结果依次进行去相位旋转处理、去重复处理以及解调,获得待发送比特。
本申请实施例第八方面提供一种信号传输装置,该信号传输装置可以是网络设备,也可以是网络设备中的装置,或者是能够与网络设备匹配使用的装置。一种设计中,该装置可以包括执行第七方面中所描述的方法/操作/步骤/动作所一一对应的模块,该模块可以是硬件电路,也可是软件,也可以是硬件电路结合软件实现。一种设计中,该装置可以包括处理模块和通信模块。示例性的,
通信模块,用于从无源设备接收混合信号;
处理模块,用于从混合信号中剥离出第二数据;通过信道响应信息对第二数据进行均衡,得到均衡结果;对均衡结果依次进行去相位旋转处理、去重复处理以及解调,获得待发送比特。
本申请实施例第九方面提供一种信号传输装置,该装置包括处理器,用于实现上述第七方面描述的方法。该装置还可以包括存储器,用于存储指令和数据。该存储器与该处理器耦合,该处理器执行该存储器中存储的指令时,可以实现上述第七方面描述的方法。该装置还可以包括通信接口,该通信接口用于该装置与其它设备进行通信,示例性的,通信接口可以是收发器、电路、总线、模块或其它类型的通信接口,其它设备可以为网络设备、无线射频设备等。在一种可能的设计中,该装置包括:
存储器,用于存储程序指令;
处理器,用于利用通信接口,从无源设备接收混合信号;从混合信号中剥离出第二数据;通过信道响应信息对第二数据进行均衡,得到均衡结果;对均衡结果依次进行去相位旋转处理、去重复处理以及解调,获得待发送比特。
本申请实施例第十方面提供一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行第七方面提供的方法。
本申请实施例第十一方面提供一种芯片***,该芯片***包括处理器,还可以包括存储器,用于实现上述第七方面提供的方法。该芯片***可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。
本申请实施例第十二方面提供一种信号传输***,该***包括第三方面提供的无源设备和第八方面提供的网络设备;或包括第四方面提供的无源设备和第九方面提供的网络设备。该***还包括无线射频设备。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图进行说明。
图1为本申请实施例提供的一种***架构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种信号传输方法的交互流程示意图;
图2a为本申请实施例提供的另一种信号传输方法的交互流程示意图;
图3为本申请实施例提供的第三数据对应的频域数据的子载波位置示例图;
图4为本申请实施例提供的第二数据对应的频域数据的子载波位置示例图;
图5为本申请实施例提供的一种信号传输方法的过程示意图;
图6为本申请实施例提供的另一种信号传输方法的过程示意图;
图7a为本申请实施例提供的一个第二比特的子载波示例图;
图7b为本申请实施例提供的两个第二比特的子载波示例图;
图8为本申请实施例提供的信号传输装置的硬件实现框图;
图9为本申请实施例提供的信号传输装置的硬件电路示意图;
图10为本申请实施例提供的N个时钟周期内载波信号经过阻抗顺序的示例图;
图11为本申请实施例提供的信号传输装置的逻辑结构示意图;
图12为本申请实施例提供的信号传输装置的实体结构简化示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。其中,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系,例如,A/B可以表示A或B;本申请中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。并且,在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”是指两个或多于两个。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b,或c中的至少一项(个),可以表示: a,b,c,a和b,a和c,b和c,或a和b和c,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。另外,为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案,在本申请的实施例中,采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同或相似的技术特征进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定,并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
鉴于反向散射通信***采用时分复用的弊端,提出在反向散射通信***中采用频分复用 (frequency domain multiplexing,FDM),以提高反向散射通信***的***容量。在一种可能的实现方式中,无源设备实现频分复用的方法为:采用由晶体震荡器产生的一个周期性方波来近似正弦波,将方波与无线射频设备产生的载波信号混合后可以实现频移,从而实现频分复用。但是采用方波近似正弦波的方法会产生奇次谐波,对其他频率的终端设备会产生干扰,破坏了不同终端设备之间频分的正交性,造成解调性能的损失。
本申请实施例提供一种信号传输方法及其装置,在反向散射通信***采用频分复用,可以提高反向散射通信***的***容量,还可以确保频分的正交性,减少无源设备之间的干扰。
请参见图1,为本申请实施例提供的一种***架构示意图,该***架构示意图可以为反向散射通信***的***架构示意图,包括无源设备101、无线射频设备102和网络设备103。
其中,反向散射通信也可以称为反射通信、被动通信、无源通信、或散射通信(ambient communication)等。
无源设备101,可以被称为无源物联网中的终端设备,其不产生高频率载波信号。无源设备可以是超低功耗、廉价的设备。无源设备101也可以称为反射器、反向散射终端(backscatter terminal)、反射终端、半有源设备(semi-passive device)、散射信号设备(ambient signal device)、标签(Tag)或标签设备等。应用在本申请实施例中,用于实现无源设备的功能的装置可以是无源设备,也可以是能够支持无源设备实现该功能的装置,例如芯片***。本申请实施例中,芯片***可以由芯片构成,也可以包括芯片和其他分立器件。在本申请实施例中,以用于实现无源设备的功能的装置是无源设备为例,描述本申请实施例提供的技术方案。
无线射频设备102,指的是可以产生高频率载波信号,可以向无源设备101提供载波信号的设备。无线射频设备102也可以称为射频设备、辅助设备、辅助装置、激励器、激励源、射频源、helper、询问器(interrogator)、或读写器(reader)等。应用在本申请实施例中,用于实现无线射频设备的功能的装置可以是无线射频设备,也可以是能够支持无线射频设备实现该功能的装置,例如芯片***。在本申请实施例中,以用于实现无线射频设备的功能的装置是无线射频设备为例,描述本申请实施例提供的技术方案。
可选地,无线射频设备102可以是用户设备(user equipment,UE)。UE可以是一种具有无线收发功能的设备,其可以部署在陆地上,包括室内或室外、手持或车载;也可以部署在水面上(如轮船等);还可以部署在空中(例如飞机、气球和卫星上等)。UE包括具有无线通信功能的手持式设备、车载设备、可穿戴设备或计算设备。示例性地,UE可以是手机(mobile phone)、平板电脑或带无线收发功能的电脑。UE还可以称为终端或终端设备,该终端设备还可以是虚拟现实(virtual reality,VR)终端设备、增强现实(augmentedreality,AR)终端设备、工业控制中的无线终端、无人驾驶中的无线终端、远程医疗中的无线终端、智能电网中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smarthome)中的无线终端等等。
网络设备103,指的是接收混合信号的设备,也可以称为接收器、接收机或接收设备等。网络设备103可以包括基站,基站可能有多种形式,比如宏基站、微基站、中继站和接入点等,可以是长期演进(long term evolution,LTE)***中的基站,也可以是新空口(newradio, NR)***中的基站,还可以是未来通信***中的基站。应用在本申请实施例中,用于实现网络设备的功能的装置可以是网络设备,也可以是能够支持网络设备实现该功能的装置,例如芯片***。在本申请实施例中,以用于实现网络设备的功能的装置是网络设备为例,描述本申请实施例提供的技术方案。其中,NR***还可以称为第五代(5th generation,5G)***。
图1中,无线射频设备102向无源设备101发送载波信号。无源设备101对待发送比特进行调制,将调制数据与接收到的载波信号进行混合,得到混合信号,通过无源设备101的天线将混合信号反射至网络设备103,该处理可以理解为将调制数据承载在载波信号上。网络设备103接收混合信号,从混合信号中解调出待发送比特。应用在本申请实施例中,网络设备103还可以向无源设备101发送多种指示信息,例如指示调制数据的长度的指示信息,指示k的指示信息,k用于确定相位旋转因子集。网络设备103向无源设备101发送信息或信号时,可以通过无线射频设备102进行转发。
图1中以一个无线射频设备102向一个无源设备101提供载波信号为例,实际应用中,一个无线射频设备102可以向多个无源设备101提供载波信号,这多个无源设备101可以称为一个组。在一种可能的实现方式中,一个无线射频设备102可以在相同时间向一个组的内无源设备101提供相同中心频率的载波信号。在另一种可能的实现方式中,一个无线射频设备102在相同时间内向各个无源设备101提供的载波信号的中心频率可由网络设备103为各无源设备101独立配置,具体网络设备103如何配置不限定。无线射频设备102也可以将其自身的调制数据与载波信号进行混合,再将混合后的信号发送至网络设备103。
图1中以反向散射通信***包括三种通信节点为例,无源设备101、无线射频设备102 和网络设备103均独立部署。在另一种可能的实现方式中,无线射频设备102与网络设备103 可以合并,例如无线射频设备102部署在网络设备103中,这样反向散射通信***包括两种通信节点,一种通信节点实现无源设备101的功能,另一种通信节点实现无线射频设备102 和网络设备103的功能。本申请实施例以图1所示的***架构为例,描述本申请实施例提供的技术方案。
需要说明的是,反向散射通信***的名称以及该***所包括的通信节点的名称,用于举例,并不构成对本申请实施例的限定。例如,反向散射通信***包括第一设备、第二设备和第三设备,第一设备对应无源设备101,第二设备对应无线射频设备102,第三设备对应网络设备103。
本申请实施例提供的信号传输方法及其装置,可以应用于反向散射通信***,反向散射通信***可以应用于多种通信制式的***,可以包括但不限于LTE***、NR***或未来通信制式的***等。
下面将对本申请实施例提供的信号传输方法进行介绍。
以图1所示的***架构示意图为例,请参见图2,为本申请实施例提供的一种信号传输方法的交互流程示意图,该方法可以包括但不限于如下步骤:
步骤201,无源设备对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据。
可选地,第一数据为根据待发送比特进行调制得到的。示例性的,待发送比特可以由原始比特数据得到,原始比特数据可以经过编码、交织、加扰等处理得到待发送比特。无源设备根据将要发送的业务确定原始比特数据,例如将要发送的业务为语音业务,则根据语音业务确定原始比特数据。示例性地,该原始比特数据还可以称为传输块(transportblock,TB),其可以是在物理层生成的传输块。
在一种可能的实现方式中,无源设备直接对待发送比特进行调制得到第一数据。在另一种可能的实现方式中,无源设备对待发送比特进行分割得到第一比特和第二比特,并对第一比特进行调制得到第一数据。第二比特的作用将在图6所示过程中进行介绍。
无源设备进行调制的调制方式可以是幅度移位键控(amplitude shift keying,ASK)调制、相位移位键控(phase shift keying,PSK)调制、二进制相移键控(binary phaseshift keying, BPSK)调制、π/2的二进制相移键控(π/2binary phase shift keying,π/2-BPSK)调制或正交相移键控(quadrature phase shift keying,QPSK)调制等。具体采用何种调制方式在本申请实施例中不作限定。
在得到第一数据之后,无源设备对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据。无源设备先对第一数据进行重复处理,得到第三数据。重复处理可以理解为复制处理,即第三数据的数据量为第一数据的数据量的正整数倍。
示例性的,第一数据中包括M个元素,M为正整数。M可以是预定义的,也可以是网络设备通过信令为无源设备指示的。第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数。K 可以是预定义的,也可以是网络设备通过信令为无源设备指示的。N可以是预定义的,也可以是网络设备通过信令为无源设备指示的。K为重复倍数或复制倍数。特殊的,K=1时, N=M,该种情况下,第一数据与第三数据一致,不需要执行重复处理。本申请实施例以第一数据包括M个元素,重复倍数为K,第三数据包括N个元素为例进行介绍。第一数据中的元素的类型可以是复数,该复数可以是实部为0虚部不为0、实部不为0虚部为0、实部和虚部都为0、或者实部和虚部都不为0,本申请实施例不做限制。
第一数据包括M个元素,可以理解为包括M个数据,由于第一数据为经过调制得到的,那么M个数据可以是M个调制数据。第一数据可以表示为d,第一数据中第m个数据可以表示为d(m),m的取值范围为m=0,1,...,M-1。第三数据可以表示为y,第三数据中第n 个数据可以表示为y(n),n的取值范围为n=0,1,...,N-1。第三数据与第一数据之间的关系如下所示:
y(n)=d(n mod M),n=0,1,...,N-1
第三数据可以看做时域数据,可通过傅里叶变换将第三数据转换为频域数据。可参见图3,为本申请实施例提供的第三数据对应的频域数据的子载波位置示例图。图3中,第三数据包括12个数据,即N=12,那么对第三数据进行傅里叶变换后,频域最多有12个子载波可以用于承载数据。这12个子载波位置采用编号-6,-5,…,5表示,用于举例,并不构成限定,例如还可以采用编号0,1,…,11表示。图3包括三个示例,分别为(a) M=1,K=12,N=12;(b)M=2,K=6,N=12;(c)M=12,K=1,N=12。
对于示例(a),第一数据包括1个数据,编号为1,第三数据包括12个数据,对第三数据进行傅里叶变换后,第三数据对应的频域数据占用的子载波位置为“0”。其余未被占用的子载波位置可供其他无源设备使用,若每个无源设备均发送一个数据,那么可供12个无源设备进行频分复用,从而可提高***容量并减少干扰。
对于示例(b),第一数据包括两个数据,编号为1和2,第三数据包括12个数据,对第三数据进行傅里叶变换后,第三数据对应的频域数据占用的子载波位置为“-6”和“0”。该示例下,若每个无源设备均发送两个数据,那么可供6个无源设备进行频分复用。
对于示例(c),第一数据包括12个数据,编号为1-12,第三数据包括12个数据,对第三数据进行傅里叶变换后,第三数据对应的频域数据占用这12个子载波位置。
对于示例(a)和(b),在实现多个无源设备复用时,各个无源设备需确定各自占用哪个或哪些子载波位置。本申请实施例中,通过相位旋转因子集中的k来确定。
在得到第三数据之后,无源设备根据第一相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理,得到第二数据。第一相位旋转因子集包括N个第一相位旋转因子。具体的,无源设备根据第一相位旋转因子集中的第n个第一相位旋转因子对第三数据中的第n个数据进行相位旋转,得到第二数据中的第n个数据。相位旋转可以是点乘操作,点乘操作也可称为乘法运算。例如将第三数据中的第n个数据与第一相位旋转因子集中的第n个第一相位旋转因子点乘,得到第二数据中的第n个数据,表示如下:
x(n)=d(n mod M)×ej×α×n,n=0,1,...,N-1
其中,ej×α×n为第一相位旋转因子集中第n个第一相位旋转因子。
基于无源设备直接对待发送比特进行调制得到第一数据的场景,第一相位旋转因子集可通过如下方式一和方式二表示。需要说明的是,方式一和方式二用于举例,并不构成对本申请实施例的限定,实际应用中还可以采用其他方式来表示第一相位旋转因子集。
方式一,第一相位旋转因子集为π表示圆周率, k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K-1],即k为 [kini,kini+1,kini+2,...,kini+K-1]中的任意一个值。kini可以是预定义的,即无源设备和网络设备均知晓,例如为0或 表示向下取整。k的具体数值可以是预配置的。或者,k的具体数值可由网络设备通过指示信息进行指示,应用在本申请实施例中,网络设备通过第一指示信息指示k的具体数值,以便无源设备确定第一相位旋转因子集。该方式下K的最大取值为K=N,那么第一指示信息中用于指示k的比特数最多为即最多采用个比特对k的具体数值进行指示,表示向上取整。
方式二,第一相位旋转因子集为π表示圆周率, k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K'-1],即k为 [kini,kini+1,kini+2,...,kini+K'-1]中的任意一个值。kini为整数,K'为的向上取整,kini可以是预定义的,即无源设备和网络设备均知晓,例如为0或 表示向下取整。k的具体数值可以是预配置的。或者,k的具体数值可由网络设备通过指示信息进行指示,应用在本申请实施例中,网络设备通过第一指示信息指示k的具体数值,以便无源设备确定第一相位旋转因子集。该方式下K的最大取值为K=N/2,那么第一指示信息中用于指示k的比特数最多为即最多采用个比特对k的具体数值进行指示,表示向上取整。其中,满足p为正整数。为正整数,可以是预定义的,也可以由网络设备通过指示信息进行指示。
上述两种方式中,第一指示信息可由网络设备直接发送至无源设备,也可以先由网络设备将第一指示信息发送至无线射频设备,再由无线射频设备将第一指示信息发送至无源设备。网络设备向无源设备发送的其他指示信息均可以采用这两种方式。例如,在考虑网络设备和无线射频设备合并的情况下,例如在网络设备中集成无线射频设备的功能,那么可由网络设备直接向无源设备下发指示信息。
上述两种方式中,不同k的取值对应不同的频域子载波位置。对于不同的无源设备,可以由网络设备配置不同k的取值,从而实现不同无源设备发送数据是频分的,且保持正交不会彼此干扰。以方式一为例,可参见图4所示的第二数据对应的频域数据的子载波位置示例图,该示例图示出不同k值对应不同子载波位置。
图4中,以M=1,K=12,N=12为例,第二数据对应的频域数据占用1个子载波。假设那么k的取值范围-6≤k<6。当k=-6时,第二数据对应的频域数据占用的子载波位置为-6;当k=-5时,第二数据对应的频域数据占用的子载波位置为-5,以此类推。基于图4所示的示例图,最多可支持12个无源设备进行频分复用,即不同无源设备根据不同k的取值占用不同的子载波位置,使得不同无源设备发送的数据映射到不同的子载波上,这样可以保证不同无源设备之间的正交性且不会彼此干扰。
步骤202,无线射频设备向无源设备发送载波信号。相应的,无源设备从无线射频设备接收载波信号。
其中,载波信号也可以称为输入载波信号(incoming carrier signal)或输入射频信号 (incoming radio frequency signal)等。载波信号是一种高频载波信号,由无线射频设备产生,而无源设备不产生。载波信号用于承载第二数据,以便无源设备可以向网络设备发送数据。
载波信号可以是中心频率为Fc的载波信号,表示为fin(t),那么中心频率为Fc的载波信号可以表示为也可以表示为fin(t)=cos(2×π×Fc×t),还可以表示为 fin(t)=sin(2×π×Fc×t)。应用在本申请实施例中,载波信号以为例。
步骤203,无源设备将载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号。
无源设备将载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号。例如,将载波信号与第二数据相乘得到混合信号。可以理解的是,无源设备将第二数据承载在载波信号上,得到混合信号。载波信号与第二数据相乘的表达式如下:
其中s(t)为混合信号,x(t)是第二数据x(n)的连续形式,一种可能的实现方式中x(t)与 x(n)的关系如下:
x(t)=x(n),n×Ts≤t<(n+1)×Ts
其中Ts为时间单位,可以认为是第二数据x(n)中连续两个第二数据之间的时间间隔。
对于n×Ts≤t<(n+1)×Ts内的某个时刻的混合信号而言,其与该时刻的载波信号的相位差为该时刻对应的第一相位旋转因子,其与该时刻的载波信号的幅度比为该时刻对应的第二数据的幅度。
在反向散射通信***中,晶体震荡器可以生成时钟,生成时钟的时钟周期即为Ts。该时钟周期确定了时域数据进行离散化采样的最小精度,那么在一个Ts的持续时间内,第二数据的连续形式x(t)的取值是一个值,因此x(t)与x(n)的关系可能为x(t)=x(n)。
步骤204,无源设备向网络设备发送混合信号。相应的,网络设备从无源设备接收混合信号。
无源设备向网络设备发送混合信号,即向网络设备反向散射混合信号,即向网络设备反向散射承载有第二数据的载波信号。
Ts是第二数据x(n)中连续两个第二数据之间的时间间隔,第二数据包括N个数据,那么第二数据的持续时间为N×Ts。第二数据可以位于一个时间单元内,即一个时间单元的持续时间为N×Ts。那么,无源设备将第一时间单元内的第二数据与载波信号进行混合,得到该时间单元内的混合信号,向网络设备反向散射该时间单元内的混合信号。换言之,在该时间单元内向网络设备反向散射混合信号。其中,一个时间单元可以称为一个符号或一个时隙等。
无源设备除了在一个时间单元内发送混合信号之外,还可以在连续的多个时间单元内发送混合信号。一个时间单元可以是一个符号、一个时隙或一个子帧等。示例性的,在时间单元l(也可以称为索引为l的时间单元)内向网络设备反向散射混合信号。其中,l为整数。例如,发送混合信号的起始时间单元对应的索引为lstart,使用连续的L个时间单元发送混合信号,则发送混合信号的时间单元l的取值为l=lstart,lstart+1,...,lstart+L-1。
在一种可能的实现方式中,上述时间单元l的索引l还可以用于确定第一相位旋转因子集中的k,进而确定第一相位旋转因子集。示例性的,以上述第一相位旋转因子集的方式一为例,k=(k0+Kstep×l)mod K。k0可以为预定义的值,或者可以由网络设备通过指示信息为无源设备进行指示,k0表示初始值。Kstep可由网络设备通过指示信息为无源设备进行指示,也可以是预定义的,即网络设备和无源设备均知晓。mod表示求模运算。
第一相位旋转因子集中的k,可由网络设备直接指示,即上述方式一和方式二通过第一指示信息直接指示k;也可由无源设备自己确定,例如预定义或者网络设备通过指示信息指示k0,无源设备根据k0和l确定k。
网络设备在接收到混合信号时,从混合信号中剥离出第二数据,对第二数据进行依次进行去相位旋转处理、去重复处理以及解调,获得待发送比特。
具体的,网络设备在接收到混合信号时,对混合信号去载波获得第二数据,然后利用信道响应信息对第二数据进行均衡,得到均衡结果。对均衡结果依次进行去相位旋转处理、去重复处理以及解调,获得待发送比特。其中,信道响应信息可以通过参考信号的信道估计获取。示例性的,混合信号中的第二数据可以是网络设备已知的参考信号序列。无源设备将包括参考信号序列的第一混合信号与包括待发送比特的第二混合信号发送给网络设备。网络设备可以通过已知的参考信号序列进行信道估计获得信道响应信息。其中,去载波可以理解为下变频(down conversion),下变频指的是将混合信号中载波信号的频率降低,例如将载波信号的中心频率Fc降为零,这样便剩下基带信号,基带信号即对应本申请实施例中的第二数据。
在图2所示的实施例中,无源设备对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,可以实现不同无源设备发送的数据是频分且正交的,从而在提高***容量的同时,可减少无源设备之间的干扰。
图2所示实施例以及后续图2a所示实施例中的各步骤之间无执行先后顺序的限制,例如图2中,步骤201和步骤202可以在同一个时间单元执行;也可以先执行步骤202,后执行步骤201;或者可以先执行步骤201,后执行步骤201。
作为一种可能的实施例,无线射频设备发送的载波信号的中心频率Fc可由网络设备配置,网络设备可通过信令将配置的载波信号的中心频率告知无线射频设备。网络设备针对不同的无源射频设备可配置不同的载波信号的中心频率,例如网络设置针对无线射频设备1配置的载波信号的中心频率为Fc1,针对无线射频设备2配置的载波信号的中心频率为Fc2,Fc1与Fc2不同;网络设备针对同一无线射频设备在不同时间段也可以配置不同的载波信号的中心频率,例如针对无线射频设备1在时间段1配置的载波信号的中心频率为Fc1,针对无线射频设备1在时间段2配置的载波信号的中心频率为Fc2,Fc1与Fc2不同。
其中,不同时间段可以是不同时间单元。同一无线射频设备在不同的时间单元可以采用不同的中心频率发送载波信号。具体的,无线射频设备可以根据网络设备的信令和时间单元索引l确定载波信号的中心频率。示例性的,载波信号的中心频率Fc可以表示为 为预定义的或者由网络设备的信令指示,Fc(l)由时间单元索引l确定。例如,某个无线射频设备发送载波信号的中心频率为那么在时间单元索引l为偶数时,中心频率为在时间单元索引l为奇数时,中心频率为换言之,无线射频设备的载波信号的中心频率在和之间进行跳频。
网络设备配置无线射频设备的载波信号的中心频率,使得频分复用更加灵活,可支持复用的无源设备的数量更多,进一步提高***容量。例如,基于图4所示的示例图,在图4所示的中心频率Fc下可支持12个无源设备进行频分复用,在另一个中心频率Fc'下又可以支持 12个无源设备进行频分复用,该另一个中心频率Fc'可以是其他无线射频设备的载波信号的中心频率,也可以是同一无线射频设备的不同时间段的载波信号的中心频率。
图2所示的实施例以图1所示的反向散射***为例,即以无线射频设备与网络设备独立部署为例进行描述。在一种可能的实现方式中,无线射频设备与网络设备可以合并。以该方式架构为例进行描述时,请参见图2a,为本申请实施例提供的另一种信号传输方法的交互流程示意图。图2a中包括无源设备和通信节点,该通信节点可以实现无线射频设备和网络设备的功能,该通信节点的名称用于举例,并不构成对本申请实施例的限定,例如该通信节点称为网络设备,即将无线射频设备的功能集成在网络设备中。
图2a所示的实施例可以包括但不限于如下步骤:
步骤201a,无源设备对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据。
步骤202a,通信节点向无源设备发送载波信号。相应的,无源设备从通信节点接收载波信号。
步骤203a,无源设备将载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号。
步骤204a,无源设备向通信节点发送混合信号。相应的,通信节点从无源设备接收混合信号。
其中,步骤201a和步骤203a可参见图2所示实施例中步骤201和步骤203的具体描述;步骤202a中通信节点实现无线射频设备的功能,向无源设备提供载波信号;步骤204a中通信节点实现网络设备的功能,从无源设备接收混合信号。
通信节点在接收到混合信号时,对混合信号下载波获得第二数据,然后利用信道响应信息对第二数据进行均衡,得到均衡结果。具体可参见步骤204中网络设备接收到混合信号的具体描述。
图2a所示的实施例中,无源设备对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,可以实现不同无源设备发送的数据是频分且正交的,从而在提高***容量的同时,可减少无源设备之间的干扰。无线射频设备与网络设备可以合并,实现更加简便。
图2所示实施例主要基于无源设备直接对待发送比特进行调制得到第一数据的场景,该场景下的信号传输方法的过程示意图可参见图5。图5中,无源设备对待发送比特进行调制,得到第一数据;对第一数据进行重复处理,得到第三数据;对第三数据进行相位旋转处理,得到第二数据;在从无线射频设备接收到载波信号时,对载波信号和第二数据进行混合处理,得到混合信号;向网络设备反向散射混合信号。网络设备接收到混合信号时,从混合信号中获取第二数据。
请参见图6,为另一种信号传输方法的过程示意图,基于无源设备先对待发送比特进行分割处理得到第一比特和第二比特,再对第一比特进行调制得到第一数据的场景。本申请实施例不限定采用何种方式对待发送比特进行分割。
图6中,第一数据与第一比特的数据量可能相同,也可能不相同,具体与调制方式相关。例如第一比特包括M个数据,调制方式为BPSK,那么第一数据包括M个数据。
图6中进行相位旋转处理的第一相位旋转因子集与图5中进行相位旋转处理的第一相位旋转因子集有所不同。图5中的第一相位旋转因子集可是预定义的,可根据网络设备的第一指示信息确定,或者可根据时间单元l的索引l确定。而图6中的第一相位旋转因子集可根据第二比特确定,具体可根据第二比特确定k,进而确定第一相位旋转因子集。
一个时间单元内的第二比特可以表示为b2nd,b2nd包括N2nd个比特。根据N2nd个比特可以确定个不同的k值,即第二数据对应的频域数据有种不同的子载波位置。步骤201 的方式一中,k最多有K个不同的取值,那么在方式一下步骤201的方式二中, k最多有K'个不同的取值,那么在方式一下K'为的向上取整。
其中b2nd(i)表示第二比特b2nd中的第i个比特。kstart为无源设备占用频域带宽的起始子载波位置。无源设备可以在多个时间单元内发送混合信号,不同时间单元对应的第二比特所确定的k 值可以是独立配置的(比如可以相同,也可以不同,本申请实施例不做限制)。例如,无源设备实际可使用个子载波的频域带宽发送混合信号。而对于一个时间单元内,无源设备通过第二比特选择其中的M个子载波承载数据。kstart为这个子载波中的起始子载波位置。
示例性的,M=1,第二比特包括1个比特,即N2nd=1,这一个比特可以为“0”或“1”,两种取值。可参见图7a所示的一个第二比特时的子载波示例图。无源设备实际可使用个子载波的频域带宽,在每个时间单元内通过第二比特选择其中的M=1个子载波承载第二数据。如图7a所示,假设起始子载波位置kstart=-6,当一个时间单元内的第二比特为“0”时,由上述k的取值与N2nd个第二比特之间的关系可得,该时间单元内第二数据对应的频域数据占用的子载波位置为-6;当一个时间单元内的第二比特为“1”时,由上述k的取值与N2nd个第二比特之间的关系可得,该时间单元内第二数据对应的频域数据占用的子载波位置为-5。
示例性的,M=1,第二比特包括2个比特,即N2nd=2,这两个比特可以为“00”、“10”、“01”或“11”,四种取值。可参见图7b所示的两个第二比特的子载波示例图。无源设备实际使用个子载波的频域带宽,在每个时间单元内通过第二比特选择其中的M=1个子载波承载第二数据。如图7b所示,假设起始子载波位置kstart=-6,当一个时间单元内的第二比特为“00”时(即b2nd(0)=0,b2nd(1)=0),由上述k的取值与N2nd个第二比特之间的关系可得,该时间单元内第二数据对应的频域数据占用的子载波位置为-6;当一个时间单元内的第二比特为“01”时(即b2nd(0)=1,b2nd(1)=0),由上述k的取值与N2nd个第二比特之间的关系可得,该时间单元内第二数据对应的频域数据占用的子载波位置为-5;当一个时间单元内的第二比特为“10”时(即b2nd(0)=0,b2nd(1)=1),由上述k的取值与N2nd个第二比特之间的关系可得,该时间单元内第二数据对应的频域数据占用的子载波位置为-4;当一个时间单元内的第二比特为“01”时(即b2nd(0)=1,b2nd(1)=1),由上述k的取值与N2nd个第二比特之间的关系可得,该时间单元内第二数据对应的频域数据占用的子载波位置为-3。
由上述两个示例可知,对于一个无源设备在一个时间单元内的第二数据而言,该第二数据对应的频域数据占用的子载波位置并不是固定的、单一的,可以从多个子载波位置中选择用于承载第二数据的子载波位置。可以理解的是,对于一个无源设备而言,其可用的子载波位置并不是固定的、单一的,与第二比特的个数以及第二比特的取值有关,使得该无源设备通过可用的子载波位置可用承载更多的数据,提高频域资源的利用率。
在另一种可能的实现方式中,k的取值与N2nd个第二比特之间的关系为如下:
其中kend为无源设备占用频域带宽的截止子载波位置。
需要说明的是,上述两种k的取值与N2nd个第二比特之间的关系并不构成对本申请实施例的限定,这两种关系中,K2nd还可以用其他方式表示,例如:
图6所示的过程相比图5所示的过程,可以承载更多的数据,提高频域资源的利用率。
请参见图8,为本申请实施例提供的信号传输装置的硬件实现框图,该信号传输装置可以是无源设备,也可以是无源设备内的一部分装置。图8所示的信号传输装置包括扩展电路 801、混合电路802、信号输入端803和信号输出端804。
混合电路802的第一端耦合至扩展电路801,混合电路802的第二端耦合至信号输入端 803,混合电路802的第三端耦合至信号输出端804。
扩展电路801的一端耦合至混合电路802,另一端用于接收第一数据,具体第一数据来自哪个电路在本申请实施例中不作限定。
图8所示装置用于实现上述方法实施例,可包括:扩展电路801,用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据,并将第二数据输入802混合电路;信号输入端803,用于从无线射频设备接收载波信号,将载波信号输入混合电路802;混合电路802,用于将载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号;信号输出端804,用于向网络设备发送混合信号。信号输出端804可连接天线,通过天线向网络设备发送混合信号。或者信号输出端 804即为天线。
在一种可能的实现中,混合电路802,具体用于将载波信号与第二数据相乘,得到混合信号。
在一种可能的实现方式中,图8中扩展电路801包括复制电路8011和阻抗电路8012,复制电路8011的输出端耦合至阻抗电路8012的输入端;阻抗电路8012包括多个阻抗;
复制电路8011,用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据,并将第三数据输入阻抗电路;第一数据包括M个元素,M为正整数;第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数;
阻抗电路8012,用于根据第一相位旋转因子集控制多个阻抗的开关,得到第二数据;第二数据包括N个元素,第二数据中每个元素对应一个第一相位旋转因子。
在一种可能的实现方式中,图8中扩展电路801包括复制电路8011和阻抗电路8012,复制电路8011的输出端耦合至阻抗电路8012的输入端;阻抗电路8012包括一个或多个阻抗;
复制电路8011,用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据,并将第三数据输入阻抗电路;第一数据包括M个元素,M=1;第三数据包括N'个元素,N'=N×Nupsample,Nupsample为过采样的倍数,K为正整数;
阻抗电路8012,用于根据第二相位旋转因子集控制多个阻抗的开关,得到第二数据;第二数据包括N'个元素,第二数据中每个元素对应一个第二相位旋转因子。
在一种可能的实现中,信号输出端804,具体用于在时间单元l内向网络设备发送混合信号。
需要说明的是,图8所示的硬件实现框图、各个电路的划分、以及各电路的名称并不构成对本申请实施例的限定。例如,阻抗电路8012和混合电路802可合一部署,同时执行。
无源设备为了实现超低功耗与超低成本,其硬件结构都比较简单。本申请实施例可将相位旋转处理以及混合处理通过一个开关(switch)实现,该开关用于控制载波信号经过的阻抗以及经过阻抗的先后顺序,以实现在反向散射***中与其他无源设备进行频分复用,从而提高***容量。
无源设备在接收到载波信号之后,通过电路可以将载波信号转换为交流电流的形式,载波信号对应的交流电流通过相应的阻抗,可以改变该交流电流的幅度和相位,即实现对载波信号的幅度和相位进行改变。其中,阻抗可以表示为Z。
示例性的,载波信号经过阻抗Z后,幅度由1变为A,相位变化的差值为ej ×β,即经过阻抗后的载波信号与经过阻抗前的载波信号之间的相位差为ej×β。幅度A可以理解为第一数据的幅度,相位差可以理解为载波信号与混合信号之间的相位差。
请参加图9,为本申请实施例提供的信号传输装置的硬件电路示意图。图9包括开关,该开关用于实现相位旋转处理和混合处理,并通过天线向网络设备发送混合信号。
该开关通过一个时钟控制,时钟的周期为Ts,可以由一个晶体震荡器生成。图9中以第三数据包括12个数据为例,调制方式以BPSK为例,即N=12。假设第一相位旋转因子集为无论k和n如何取值,第一相位旋转因子集最多有12个不同的取值,即α×n的12种不同取值为这12个相位值也是12-PSK 调制的相位值,也就是说相位旋转因子的所有可能值对应N-PSK调制的相位值。图9中12 个阻抗Z0,Z1,...,Z11分别对应12个相位值
信号传输装置通过第一相位旋转因子集中的第一相位旋转因子确定由开关控制载波信号经过12个阻抗的某一个阻抗,从而实现将载波信号与第三数据的混合。
示例性的,第n个时钟周期持续时间为n×Ts≤t<(n+1)×Ts,在第n个时钟周期内,第二数据对应的数值为x(t)=x(n)。由公式x(n)=d(n mod M)×ej×α×n可知,第二数据中第n 个数据的幅度可以由第一数据包括的M个调制数据中的第n mod M个数据(即d(n modM)) 的幅度确定,第二数据中第n个数据的相位可以由第一数据中第n个数据的相位和相位旋转因子确定。以调制方式为BPSK调制为例,则M个调制数据中的一个调制数据为1 或者-1,第二数据的幅度为1。当d(n mod M)=1时,可以知道x(n)对应的第一相位旋转因子集为此时在第n个时钟周期内开关控制载波信号经过阻抗Zi,其中Zi对应的第一相位旋转因子集为当d(n mod M)=-1时,可以知道x(n)对应的第一相位旋转因子集为此时在第n个时钟周期内开关控制载波信号经过阻抗Zi,其中Zi对应的第一相位旋转因子集可以知道,第一相位旋转因子集对应的相位值的12种所有的可能取值仍是通过这种方式,载波信号经过阻抗Zi后相位的变化等于第二数据x(n)对应的相位,从完成第二数据与载波信号的混合过程。
经过N个时钟周期后,可以生成混合信号。由于N个时钟周期中每一个时钟周期对应的第二数据的相位可能是不同的,因此N个时钟周期载波信号可能会由开关控制经过不同的阻抗,因此通过控制载波信号经过阻抗的顺序可以实现第二数据与载波信号的混合,同时实现了通过相位旋转将第二数据对应的频域数据映射到相应的频域位置。
示例性的,N个时钟周期内载波信号经过阻抗顺序可参见图10所示。图10中假设 M=1,K=12,N=12,即第二数据对应的频域数据占用1个子载波。同时假设调制方式为BPSK调制且d(n mod M)=1,即第二数据x(n)对应的相位因子为对于k不同的取值,第二数据对应的频域数据占用的子载波位置不同。如图10所示,当k=-6时,根据第一相位旋转因子集可以确定N=12个时钟周期内载波信号经过阻抗的顺序为 Z0,Z6,Z0,Z6,Z0,Z6,Z0,Z6,Z0,Z6,Z0,Z6;当k=-5时,根据第一相位旋转因子集可以确定N=12个时钟周期内载波信号经过阻抗的顺序为 Z0,Z7,Z2,Z9,Z4,Z11,Z6,Z1,Z8,Z3,Z10,Z5。依次类推可以确定其他k值下载波信号经过阻抗的顺序。
基于图5所示的过程,在M=1的情况下,可能会使得混合信号产生比较多的谐波(harmonic)分量,导致带外泄露(out of band,OOB)的性能损失。例如,在 M=1,K=12,N=12,k=-6的情况下,以步骤201中的方式一为例,第一相位旋转因子集包括和两个取值,对应硬件实现时载波信号经过阻抗Z0和Z6。此时只使用了两个不同的相位旋转因子,使得混合信号会产生比较多的谐波分量,导致带外泄露的性能损失。
鉴于此,针对M=1的情况,无源设备对第一数据进行重复处理时,不是仅包括复制K 次,而是对第一数据进行复制处理,得到K个元素,N=K,K为复制倍数,进行过采样处理,得到第三数据。过采样的倍数为Nupsample,Nupsample为正整数,第三数据包括N'个数据, N'=K×Nupsample=N×Nupsample。可以理解的是,第一数据包括1个数据,第三数据的数据量是第一数据的数据量的N×Nupsample倍。该情况下,第三数据的表示如下:
x(n')=d(n'mod M)×ej×α×n',n'=0,1,...,N'-1
在得到第三数据之后,对第三数据进行相位旋转处理,得到第二数据,第二数据包括N' 个数据。本申请实施例将M=1的情况下进行相位旋转处理的相位旋转因子集称为第二相位旋转因子集。
特别的,Nupsample=1时,执行的重复处理和相位旋转处理与步骤201相同。
以为例,当可以使用的相位旋转因子数目为N 时,第二相位旋转因子集可以是或k的取值范围为[kini,kini+1,kini+2,...,kini+K-1],kini为整数。kini可以是预定义的,即无源设备和网络设备均知晓,例如为0或由于N=K,第二相位旋转因子集中的N可以替换为K。其中表示向下取整,表示向上取整。
第二相位旋转因子集中的k,可根据网络设备的第一指示信息确定,也可根据时间单元l 的索引l确定,还可根据对待发送比特分割得到的第二比特确定。
由于可以使用的相位旋转因子数目为N,那么通过N个不同的阻抗实现这N个不同的相位旋转因子。
在得到第二数据之后,将载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号。M=1的情况下,载波信号与第二数据相乘的表达式如下:
其中s(t)为混合信号,x(t)是第二数据x(n')的连续形式,一种可能的实现方式中x(t)与 x(n)的关系如下:
x(t)=x(n'),n'×Ts/Nupsample≤t<(n'+1)×Ts/Nupsample
采用过采样倍数为Nupsample的过采样之后,第二数据x(n')中连续两个第二数据之间的时间间隔变为Ts/Nupsample,采样点的数目(即x(n')的长度)为N×Nupsample。第二数据的连续形式x(t)的持续时间与未采用过采样的情况下第二数据的连续形式的持续时间是一致的,即持续时间均为(N×Nupsample)×(Ts/Nupsample)=N×Ts。
采用过采样时,硬件实现中晶体振荡器生成的时钟的周期为Ts/Nupsample。硬件实现时根据作用于第二数据x(n')的第二相位旋转因子集确定载波信号经过阻抗的顺序。
示例性的,以相位因子为例,需要12 个阻抗Z0,Z1,...,Z11实现对应12个相位值当k=-6时,根据相位因子可以确定N×Nupsample=48个时钟周期内载波信号经过阻抗的顺序为:Z0,Z10,Z9,Z7,Z6,Z4,Z3,Z1,Z0,Z10,Z9,Z7,Z6,Z4,Z3,Z1,Z0,Z10,Z9,Z7,Z6,Z4,Z3,Z1,...。
对于M=1的情况,未采用过采样时,k=-6时,载波信号只经过2个阻抗(即2个相位旋转因子);经过4倍过采样时,时钟周期更小,载波信号经过了8个阻抗(即8个相位旋转因子)。若时钟周期无限小时,可以认为此时的混合信号是理想的连续形式,因此采用过采样后混合信号更加接近理想的连续形式,进而可以减少谐波的数目,降低带外泄露。
上述本申请提供的实施例中,从交互的角度对本申请实施例提供的方法进行了介绍,还对本申请实施例提供的电路结构进行了介绍。为了实现上述本申请实施例提供的方法中的各功能,无源设备和网络设备可以包括硬件结构和/或软件模块,以硬件结构、软件模块、或硬件结构加软件模块的形式来实现上述各功能。上述各功能中的某个功能以硬件结构、软件模块、还是硬件结构加软件模块的方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。
请参见图11,为本申请实施例提供的信号传输装置的逻辑结构示意图。图11中,信号传输装置90包括处理模块901和通信模块902。该信号传输装置可以实现本申请实施例中的无源设备101的功能,也可以实现本申请实施例中的网络设备103的功能,还可以是集成本申请实施例中无线射频设备102的功能和网络设备103的功能的装置。
对于信号传输装置90用于实现本申请实施例中的无源设备101的功能的情况:
处理模块901,用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据;
通信模块902,用于从无线射频设备接收载波信号;
处理模块901,还用于将载波信号与第二数据进行混合处理,得到混合信号;
通信模块902,还用于向网络设备发送混合信号。
在一种可能的实现方式中,处理模块901用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据时,具体用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据;第一数据包括M个元素,M为正整数;第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数;根据第一相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理,得到第二数据;第二数据包括N个元素。
在一种可能的实现方式中,处理模块901用于对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据时,具体用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据;第一数据包括M个元素,M=1;第三数据包括N'个元素,N'=N×Nupsample,Nupsample为过采样的倍数,K为正整数,K=N;根据第二相位旋转因子集对第三数据进行相位旋转处理得到第二数据;第二数据包括N'个元素。
在一种可能的实现方式中,通信模块902,还用于接收第一指示信息,该第一指示信息用于指示k。
在一种可能的实现方式中,通信模块902用于向网络设备发送混合信号时,具体用于在时间单元l内向网络设备发送混合信号。处理模块901还用于根据时间单元l的索引l确定k。
在一种可能的实现方式中,处理模块901,还用于对第一比特进行调制,得到第一数据;根据第二比特确定第一相位旋转因子集或第二相位旋转因子集。其中,第一比特和第二比特包括于待发送比特中。
对于信号传输装置90用于实现本申请实施例中的网络设备103的情况或为集成本申请实施例中无线射频设备102的功能和网络设备103的功能的装置的情况:
通信模块902,用于从无源设备接收混合信号;
处理模块901,用于从混合信号中剥离出第二数据;通过信道响应信息对第二数据进行均衡,得到均衡结果;对均衡结果依次进行去相位旋转处理、去重复处理以及解调,获得待发送比特。
本申请实施例中对模块的划分是示意性的,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,另外,在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理器中,也可以是单独物理存在,也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。
请参见图12,为本申请实施例提供的信号传输装置的逻辑结构示意图。图12所示的信号传输装置100可以用于实现上述方法中无源设备的功能,该装置可以是无源设备,也可以是无源设备中的装置,或者是和无源设备匹配使用的装置。信号传输装置100还可以用于实现上述方法中网络设备的功能,该装置可以是网络设备,也可以网络设备中的装置,或者是和网络设备匹配使用的装置。信号传输装置100还可以用于实现上述方法中网络设备的功能和无线射频设备的功能。
信号传输装置100可以为芯片***。本申请实施例中,芯片***可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。
信号传输装置100包括至少一个处理器1020。对于信号传输装置100用于实现无源设备的功能的情况,示例性的,处理器1020可以执行图2所示实施例中的步骤201和步骤203;图2a所示实施例中的步骤201a和步骤203a。对于信号传输装置100用于实现网络设备的情况,或用于实现网络设备+无线射频设备的功能的情况,示例性的,处理器1020可以对混合信号下载波获得第二数据,对第二数据进行均衡,得到均衡结果,对均衡结果依次进行去相位旋转处理、去重复处理以及解调,获得待发送比特。
信号传输装置100还可以包括至少一个存储器1030,用于存储程序指令和/或数据。存储器1030和处理器1020耦合。本申请实施例中的耦合是装置、单元或模块之间的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式,用于装置、单元或模块之间的信息交互。处理器1020可能和存储器1030协同操作。处理器1020可能执行存储器1030中存储的程序指令。所述至少一个存储器中的至少一个可以包括于处理器中。
信号传输装置100还可以包括通信接口1010,用于通过传输介质和其它设备进行通信,从而用于信号传输装置100可以和其它设备进行通信。通信接口可以是收发器、接口、总线、电路或者能够实现收发功能的装置。示例性的,信号传输装置100用于实现无源设备的功能时,该其它设备可以是网络设备、无线射频设备,处理器1020利用通信接口1010接收载波信号,发送混合信号。
对于信号传输装置100用于实现无源设备的功能情况下,处理器1020可控制图9所示硬件电路的实现,例如处理器1020控制图9中的开关;通信接口1010可以是图9中的天线、载波信号输入端。
本申请实施例中不限定上述通信接口1010、处理器1020以及存储器1030之间的具体连接介质。本申请实施例在图12中以存储器1030、处理器1020以及通信接口1010之间通过总线1040连接,总线在图12中以粗线表示,其它部件之间的连接方式,仅是进行示意性说明,并不引以为限。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图 12中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
在本申请实施例中,处理器可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件,可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
本申请实施例还提供一种信号传输***,该***可以包括无源设备、网络设备和无线射频设备。在网络设备和无线射频设备合并为一个通信节点的情况下,该***包括无源设备和该通信节点。
在本申请实施例中,存储器可以是非易失性存储器,比如硬盘(hard disk drive,HDD) 或固态硬盘(solid-state drive,SSD)等,还可以是易失性存储器(volatilememory),例如随机存取存储器(random-access memory,RAM)。存储器是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质,但不限于此。本申请实施例中的存储器还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置,用于存储程序指令和/ 或数据。
本申请实施例提供的方法中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、网络设备、用户设备或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line,简称DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机可以存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,数字视频光盘(digital video disc,简称DVD))、或者半导体介质(例如,SSD) 等。
在本申请实施例中,在无逻辑矛盾的前提下,各实施例之间可以相互引用,例如方法实施例之间的方法和/或术语可以相互引用,例如装置实施例之间的功能和/或术语可以相互引用,例如装置实施例和方法实施例之间的功能和/或术语可以相互引用。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (13)
1.一种信号传输方法,其特征在于,包括:
对第一比特进行调制,得到第一数据;
根据第二比特确定第一相位旋转因子集;
其中,所述第一比特和所述第二比特包括于待发送比特中;
对所述第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据;
从无线射频设备接收载波信号,将所述载波信号与所述第二数据进行混合处理,得到混合信号;
向网络设备发送所述混合信号;
所述对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据,包括:
对第一数据进行重复处理,得到第三数据;所述第一数据包括M个元素,M为正整数;所述第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数;
根据所述第一相位旋转因子集对所述第三数据进行相位旋转处理,得到第二数据;所述第二数据包括N个元素。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据,包括:
对第一数据进行重复处理,得到第三数据;所述第一数据包括M个元素,M=1;所述第三数据包括N'个元素,N'=K×Nupsample=N×Nupsample,Nupsample为过采样的倍数,K为正整数,K=N;
根据第二相位旋转因子集对所述第三数据进行相位旋转处理得到第二数据;所述第二数据包括N'个元素。
6.根据权利要求2,3和5中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
接收第一指示信息,所述第一指示信息用于指示所述k。
7.根据权利要求2,3和5中任一项所述的方法,其特征在于,所述向网络设备发送所述混合信号,包括:
在时间单元l内向网络设备发送所述混合信号;
所述方法还包括:
根据所述时间单元l的索引l确定所述k。
8.一种信号传输装置,其特征在于,包括扩展电路、混合电路、信号输入端和信号输出端;
所述混合电路的第一端耦合至所述扩展电路,所述混合电路的第二端耦合至所述信号输入端,所述混合电路的第三端耦合至所述信号输出端;
所述扩展电路,用于:
对第一比特进行调制,得到第一数据;
根据第二比特确定第一相位旋转因子集;
其中,所述第一比特和所述第二比特包括于待发送比特中;
对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据,并将所述第二数据输入所述混合电路;所述对第一数据进行重复处理和相位旋转处理,得到第二数据,包括:对第一数据进行重复处理,得到第三数据;所述第一数据包括M个元素,M为正整数;所述第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数;根据所述第一相位旋转因子集对所述第三数据进行相位旋转处理,得到第二数据;所述第二数据包括N个元素;
所述信号输入端,用于从无线射频设备接收载波信号,将所述载波信号输入所述混合电路;
所述混合电路,用于将所述载波信号与所述第二数据进行混合处理,得到混合信号;
所述信号输出端,用于向网络设备发送所述混合信号。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述扩展电路包括复制电路和阻抗电路,所述复制电路的输出端耦合至所述阻抗电路的输入端;所述阻抗电路包括多个阻抗;
所述复制电路,用于对第一数据进行重复处理,得到第三数据,并将所述第三数据输入所述阻抗电路;所述第一数据包括M个元素,M为正整数;所述第三数据包括N个元素,N=K×M,K为正整数;
所述阻抗电路,用于根据第一相位旋转因子集控制所述多个阻抗的开关,得到第二数据;所述第二数据包括N个元素,所述第二数据中每个元素对应一个第一相位旋转因子。
10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述混合电路,具体用于将所述载波信号与所述第二数据相乘,得到混合信号。
11.一种信号传输装置,其特征在于,所述信号传输装置包括通信模块和处理模块,使得所述信号传输装置实现权利要求1-7任一项所述的方法。
12.一种信号传输装置,其特征在于,所述信号传输装置包括处理器和存储器,所述存储器和所述处理器耦合,使得所述信号传输装置执行权利要求1-7任一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行权利要求1-7任一项所述的方法。
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