信号生成方法及装置与流程

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及信号生成方法及装置。


背景技术：

2.在无线通信中，当前主流的波形传输方案为多载波传输，其具有高速率传输、支持多用户分集、均衡复杂度低、自适应调制编码技术等特点。示例性的，如图1a所示，为一种多载波传输方案的实现框图，其中，发射机在时频域上通过成型滤波器对各个调制符号进行综合后得到发送信号并发送，接收机收到经过信道传输的发送信号后，用相应的匹配滤波器解析发送信号，得到解调信号。
3.在众多的多载波传输技术中，正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，ofmd)技术通过相互正交的子载波承载信号，具有结构简单、易于实现、支持多天线等优势，成为长期演进(long term evolution，lte)或新无线(new radio，nr)系统中被广泛应用的多载波传输技术。
4.然而，随着通信技术的发展，未来蜂窝网络可能具有更加多样化的需求，以正交子载波和奈奎斯特采样为基础的ofdm波形可能不再适用。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种信号生成方法及装置，可以加密子载波，提高频谱效率，降低接收机均衡的复杂度。
6.为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：
7.第一方面，提供了一种信号生成方法。该方法中，第一通信装置生成第一信号，并发送该第一信号。其中，该第一信号包括的符号由k 2(m-1)个子载波承载，用于该子载波成型的时域脉冲满足：该时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，相邻子载波之间的子载波间隔为主瓣宽度的1/m，该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波和最后m-1个子载波为冗余子载波，k为正整数，m为大于1的正整数。
8.基于该方案，一方面，相邻子载波之间的子载波间隔为时域脉冲频谱的主瓣宽度的1/m，即本技术中对子载波进行了加密，可以提高栅格密度，从而提高频谱效率。另一方面，由于时域脉冲的频谱中，部分或全部旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，且相邻子载波之间的子载波间隔为时域脉冲频谱的主瓣宽度的1/m，可以使得某个子载波与k 2(m-1)个子载波中的2(m-1)个子载波非正交，而与其他子载波正交，从而相比于子载波全部非正交的方案，可以降低接收机均衡的复杂度。再一方面，由于起始m-1个子载波和最后m-1个子载波为冗余子载波，可以降低不同用户之间的干扰，同时可以对抗多普勒频移。也就是说，本技术的方案在提高频谱效率的同时，第k个子载波上的符号仅受到与其相关的2(m-1)个子载波承载的符号的干扰，与其余子载波承载的符号之间无干扰，k∈{0,1,2,...,k 2(m-1)-1}。
9.第二方面，提供了一种信号生成方法。该方法中，第二通信装置接收第一信号，并
解调该第一信号。其中，该第一信号包括的符号由k 2(m-1)个子载波承载，用于该子载波成型的时域脉冲满足：该时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，相邻子载波之间的子载波间隔为主瓣宽度的1/m，该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波和最后m-1个子载波为冗余子载波，k为正整数，m为大于1的正整数。第二方面所带来的技术效果可参见上述第一方面所带来的技术效果，此处不再赘述。
10.结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，第一信号包括l个时域脉冲构成的长度为βtl的时域自循环脉冲信号，t为时域脉冲的窗长，βt为相邻时域脉冲之间的脉冲间隔，l为正整数，β为正数。
11.结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，β大于等于1/m，且小于等于1，即1/m≤β≤1。基于该可能的设计，β的取值小于1时，时域脉冲交叠，即加密时域脉冲，从而降低带外衰减，提高频谱效率。在β取最小值1/m时，l个时域脉冲中，第l个时域脉冲分别与其左右相邻的m-1个时域脉冲之间存在干扰，与其余时域脉冲正交，即不存在干扰，此时，时域脉冲的密度可以达到最大；当β取最大值1时，l个时域脉冲相互之间不存在干扰，此时，相当于时域脉冲相互正交。
12.结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，β的取值可以为1/2，此时，第l个时域脉冲仅分别对与其左右相邻的一个时域脉冲造成干扰，而与其他时域脉冲相互正交，可以在时域脉冲之间存在较少干扰的同时，加密时域脉冲以提高频谱效率，降低带外衰减。
13.结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，第一信号满足如下公式：
[0014][0015]
其中，s(t)为第一信号，g(t)为时域脉冲，为第k个子载波第l个时域脉冲承载的符号，k∈{1,2,...,k 2(m-1)}，l∈{1,2,...,l}。
[0016]
结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，第一信号还包括时域循环前缀。基于该可能的设计，添加了时域循环前缀后，该第一信号可以对抗多径干扰。
[0017]
结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，第一信号满足如下公式：
[0018][0019]
其中，s(t)为第一信号，g(t)为时域脉冲，为第k个子载波第l个时域脉冲承载的符号，k∈{1,2,...,k 2(m-1)}，l∈{1,2,...,l}，t
cp
为时域循环前缀的长度。
[0020]
结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，m等于2。
[0021]
结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，该时域脉冲为升余弦脉冲，
该升余弦脉冲的窗长为t，滚降系数为1。基于该可能的设计，可以实现第k个子载波与其左右相邻的一个子载波非正交，而与其他子载波正交，可以减少非正交子载波的数量。
[0022]
结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，第一信号包括的符号为调制符号；或者，第一信号包括的符号为调制符号经过k维离散傅里叶变换扩展后的符号。基于该可能的设计，由于在发送端引入离散傅里叶变换扩展，从而可以降低峰均功率比，此外，接收端无需进行离散傅里叶变换，可以相对降低接收端的复杂度。
[0023]
结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波用于承载频域循环前缀，最后m-1个子载波用于承载频域循环后缀。
[0024]
结合上述第一方面和第二方面，在一些可能的设计中，该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波和最后m-1个子载波用零填充。基于该可能的设计，由于冗余子载波用零填充，可以节省2(m-1)个子载波的发射功率，从而降低冗余子载波对其相邻子载波造成的干扰。
[0025]
第三方面，提供了一种通信装置用于实现上述各种方法。该通信装置可以为上述第一方面中的第一通信装置，或者包含上述第一通信装置的装置，或者上述第一通信装置中包含的装置，比如芯片；或者，该通信装置可以为上述第二方面中的第二通信装置，或者包含上述第二通信装置的装置，或者上述第二通信装置中包含的装置。所述通信装置包括实现上述方法相应的模块、单元、或手段(means)，该模块、单元、或means可以通过硬件实现，软件实现，或者通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块或单元。
[0026]
第四方面，提供了一种通信装置，包括：处理器和存储器；该存储器用于存储计算机指令，当该处理器执行该指令时，以使该通信装置执行上述任一方面所述的方法。该通信装置可以为上述第一方面中的第一通信装置，或者包含上述第一通信装置的装置，或者上述第一通信装置中包含的装置，比如芯片；或者，该通信装置可以为上述第二方面中的第二通信装置，或者包含上述第二通信装置的装置，或者上述第二通信装置中包含的装置。
[0027]
第五方面，提供了一种通信装置，包括：处理器和接口电路，该接口电路用于与该通信装置之外的模块通信；该处理器用于运行计算机程序或指令以执行上述任一方面所述的方法。该通信装置可以为上述第一方面中的第一通信装置，或者包含上述第一通信装置的装置，或者上述第一通信装置中包含的装置，比如芯片；或者，该通信装置可以为上述第二方面中的第二通信装置，或者包含上述第二通信装置的装置，或者上述第二通信装置中包含的装置。
[0028]
或者，该接口电路可以为代码/数据读写接口电路，该接口电路用于接收计算机执行指令(计算机执行指令存储在存储器中，可能直接从存储器读取，或可能经过其他器件)并传输至该处理器，以使该处理器运行计算机执行指令以执行上述任一方面所述的方法。
[0029]
在一些可能的设计中，该通信装置可以为芯片或芯片系统。
[0030]
第六方面，提供了一种通信装置，包括：处理器；所述处理器用于与存储器耦合，并读取存储器中的指令之后，根据所述指令执行如上述任一方面所述的方法。该通信装置可以为上述第一方面中的第一通信装置，或者包含上述第一通信装置的装置，或者上述第一通信装置中包含的装置，比如芯片；或者，该通信装置可以为上述第二方面中的第二通信装置，或者包含上述第二通信装置的装置，或者上述第二通信装置中包含的装置。
[0031]
第七方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在通信装置上运行时，使得通信装置可以执行上述任一方面所述的方法。该通信装置可以为上述第一方面中的第一通信装置，或者包含上述第一通信装置的装置，或者上述第一通信装置中包含的装置，比如芯片；或者，该通信装置可以为上述第二方面中的第二通信装置，或者包含上述第二通信装置的装置，或者上述第二通信装置中包含的装置。
[0032]
第八方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在通信装置上运行时，使得通信装置可以执行上述任一方面所述的方法。该通信装置可以为上述第一方面中的第一通信装置，或者包含上述第一通信装置的装置，或者上述第一通信装置中包含的装置，比如芯片；或者，该通信装置可以为上述第二方面中的第二通信装置，或者包含上述第二通信装置的装置，或者上述第二通信装置中包含的装置。
[0033]
第九方面，提供了一种通信装置(例如，该通信装置可以是芯片或芯片系统)，该通信装置包括处理器，用于实现上述任一方面中所涉及的功能。在一种可能的设计中，该通信装置还包括存储器，该存储器，用于保存必要的程序指令和数据。该通信装置是芯片系统时，可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。
[0034]
其中，第三方面至第九方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见上述第一方面或第二方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
[0035]
第十方面，提供一种通信系统，该通信系统包括上述方面所述的第一通信装置和上述方面所述的第二通信装置。
附图说明
[0036]
图1a为一种多载波传输方案的实现框图；
[0037]
图1b为一种星座图、成型滤波器、栅格的结构示意图；
[0038]
图2为本技术实施例提供的一种通信系统的架构示意图；
[0039]
图3为本技术实施例提供的一种通信装置的结构示意图；
[0040]
图4为本技术实施例提供的另一种通信系统的架构示意图；
[0041]
图5为本技术实施例提供的一种终端设备和网络设备的结构示意图；
[0042]
图6为本技术实施例提供的一种信号生成方法的流程示意图；
[0043]
图7为本技术实施例提供的一种频谱示意图；
[0044]
图8为本技术实施例提供的一种时域脉冲叠加的结构示意图；
[0045]
图9为本技术实施例提供的一种时频帧的结构示意图；
[0046]
图10为本技术实施例提供的一种时频栅格的示意图；
[0047]
图11a为本技术实施例提供的发射机的基带实现框图一；
[0048]
图11b为本技术实施例提供的接收机的解调框图一；
[0049]
图12a为本技术实施例提供的发射机的基带实现框图二；
[0050]
图12b为本技术实施例提供的接收机的解调框图二；
[0051]
图13a为本技术实施例提供的发射机的基带实现框图三；
[0052]
图13b为本技术实施例提供的接收机的解调框图三；
[0053]
图14a为本技术实施例提供的发射机的基带实现框图四；
[0054]
图14b为本技术实施例提供的接收机的解调框图四；
[0055]
图15为本技术实施例提供的一种峰均功率比的示意图；
[0056]
图16为本技术实施例提供的一种带外泄漏的示意图；
[0057]
图17为本技术实施例提供的一种误块率的示意图；
[0058]
图18为本技术实施例提供的一种频谱效率的示意图；
[0059]
图19为本技术实施例提供的一种第一通信装置的结构示意图；
[0060]
图20为本技术实施例提供的一种第二通信装置的结构示意图。
具体实施方式
[0061]
为了方便理解本技术实施例中的方案，首先给出相关技术的简要介绍如下：
[0062]
目前，ofdm技术中的复基带信号的一般形式可以表示为：
[0063][0064]
其中，k表示子载波索引；l表示时间索引，或者说表示时域脉冲间隔；a
k,l
表示调制符号；k表示子载波数；g(t)表示成型滤波器，或者说表示时域脉冲；t表示脉冲间隔，δf表示子载波间隔。
[0065]
结合该复基带信号的形式，如图1b所示，星座图、成型滤波器、栅格构成了多载波传输的基本要素。其中，星座图用于将信号表示在复平面上，以直观的表示信号与信号之间的关系。星座图上的点称为星座点，一个星座点表示一个信号，星座点的向量长度表示信号的幅度，星座点的向量角度代表信号的相位。成型滤波器可以理解为时域脉冲。一个栅格由时域上的一个时域脉冲和频域上的一个子载波构成。栅格也可以称为时频栅格。
[0066]
通常，采用下列三个指标衡量多载波传输方案的性能：(i)移位正交：接收机简单；(ii)时频集中：带外衰减小；(iii)栅格紧密：频谱效率高。根据balian-low定理，无论如何设计g(t-lt)e
j2πkδft
，这三个特性都无法同时满足。因此，任何多载波波形设计都是在这三个性能指标之间进行取舍。其中，栅格紧密程度可以由脉冲间隔与子载波间隔的乘积表示，栅格紧密程度也可以称为栅格密度。
[0067]
然而，随着通信技术的发展，未来蜂窝网络可能具有更加多样化的需求，以正交子载波和奈奎斯特采样为基础的ofdm波形可能不再适用。基于此，本技术提供一种信号生成方法，以设计一种新的波形来适应未来蜂窝网络的多样化需求。
[0068]
可以理解的是，波形是信号在时间或频率上分布情况的图像抽象，本技术中，术语“信号”可以和“波形”相互替换。
[0069]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。其中，在本技术的描述中，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；本技术中的“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，在本技术的描述中，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，a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0070]
另外，为了便于清楚描述本技术实施例的技术方案，在本技术的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。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。同时，在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念，便于理解。
[0071]
如图2所示，为本技术提供的一种通信系统20a。该通信系统20a包括第一通信装置201和第二通信装置202。
[0072]
可选的，第一通信装置201和第二通信装置202可以为不同类型的设备，例如，第一通信装置201和第二通信装置202中的一个为网络设备，另一个为终端设备。或者，第一通信装置201和第二通信装置202也可以为相同类型的设备，例如，第一通信装置201和第二通信装置202均为终端设备，或，第一通信装置201和第二通信装置202均为网络设备，本技术实施例对此不做具体限定。
[0073]
可选的，图2所示的通信系统可以是各种通信系统。例如：第五代(5th generation，5g)通信系统、第六代(6th generation，6g)通信系统、卫星通信系统、非陆地网络(non-terrestrial network，ntn)、或未来演进的通信系统等。术语“系统”可以和“网络”相互替换。其中，5g通信系统是正在研究当中的下一代通信系统。5g通信系统包括非独立组网(non-standalone，nsa)的5g移动通信系统，独立组网(standalone，sa)的5g移动通信系统，或者，nsa的5g移动通信系统和sa的5g移动通信系统。此外，通信系统还可以适用于面向未来的通信技术，都适用本技术实施例提供的技术方案。
[0074]
上述提供的通信系统仅是举例说明，可以理解的是使用本技术方案的通信系统不限于此，在此统一说明，以下不再赘述。
[0075]
以图2所示的第一通信装置201和第二通信装置202交互为例，本技术中，第一通信装置201生成第一信号，并向第二通信装置202发送该第一信号。相应的，第二通信装置202接收并解调该第一信号。其中，该第一信号包括的符号由k 2(m-1)个子载波承载，用于该子载波成型的时域脉冲满足：该时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，相邻子载波之间的子载波间隔为该主瓣宽度的1/m，该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波和最后m-1个子载波为冗余子载波，k为正整数，m为大于1的正整数。
[0076]
基于该方案，一方面，相邻子载波之间的子载波间隔为时域脉冲频谱的主瓣宽度的1/m，即本技术中对子载波进行了加密，可以提高栅格密度，从而提高频谱效率。另一方面，由于时域脉冲的频谱中，部分或全部旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，且相邻子载波之间的子载波间隔为时域脉冲频谱的主瓣宽度的1/m，可以使得某个子载波与k 2(m-1)个子载波中的2(m-1)个子载波非正交，而与其他子载波正交，从而相比于子载波全部非正交的方案，可以降低接收机均衡的复杂度。再一方面，由于起始m-1个子载波和最后m-1个子载波为冗余子载波，可以降低不同用户之间的干扰，同时可以对抗多普勒频移。
[0077]
可选的，第一通信装置201或第二通信装置202可以通过图3中的通信装置来实现。图3所示为本技术提供的通信装置300的硬件结构示意图。该通信装置300包括处理器301，通信线路302，以及至少一个通信接口(图3中仅是示例性的以包括通信接口304为例进行说明)。可选的，该通信装置300还可以包括存储器303。
[0078]
处理器301可以是一个通用中央处理器(central processing unit，cpu)，微处理器，特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)，或一个或多个用于控制本技术方案程序执行的集成电路。
[0079]
通信线路302可包括一通路，在上述组件之间传送信息。
[0080]
通信接口304，使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信，如以太网，无线接入网(radio access network，ran)，无线局域网(wireless local area networks，wlan)等。
[0081]
存储器303可以是只读存储器(read-only memory，rom)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，ram)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，eeprom)、只读光盘(compact disc read-only memory，cd-rom)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者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。存储器可以是独立存在，通过通信线路302与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。
[0082]
其中，存储器303用于存储执行本技术方案的计算机执行指令，并由处理器301来控制执行。处理器301用于执行存储器303中存储的计算机执行指令，从而实现本技术下述实施例提供的信号生成方法。
[0083]
可选的，本技术实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码或者计算机程序代码，本技术实施例对此不作具体限定。
[0084]
在具体实现中，作为一种实施例，处理器301可以包括一个或多个cpu，例如图3中的cpu0和cpu1。
[0085]
在具体实现中，作为一种实施例，通信装置300可以包括多个处理器，例如图3中的处理器301和处理器308。这些处理器中的每一个可以是一个单核(single-cpu)处理器，也可以是一个多核(multi-cpu)处理器。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路、和/或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。
[0086]
在具体实现中，作为一种实施例，通信装置300还可以包括输出设备305和输入设备306。输出设备305和处理器301通信，可以以多种方式来显示信息。例如，输出设备305可以是液晶显示器(liquid crystal display，lcd)，发光二极管(light emitting diode，led)显示设备，阴极射线管(cathode ray tube，crt)显示设备，或投影仪(projector)等。输入设备306和处理器301通信，可以以多种方式接收用户的输入。例如，输入设备306可以是鼠标、键盘、触摸屏设备或传感设备等。
[0087]
此外，以第一通信装置201和第二通信装置202中的一个网络设备，另一个为终端设备为例，如图4所示，为本技术提供的另一种通信系统20b。该通信系统20b包括至少一个网络设备50，以及与该网络设备50连接的一个或多个终端设备40。可选的，不同的终端设备40之间可以相互通信。
[0088]
其中，网络设备50可以作为图2中的第一通信装置201，此时，终端设备40作为图2中的第二通信装置202；或者，网络设备50可以作为图2中的第二通信装置202，此时，终端设
备40作为图2中的第一通信装置201。
[0089]
可选的，本技术实施例中的网络设备50，是一种将终端设备40接入到无线网络的设备。所述网络设备50可以为无线接入网中的节点，又可以称为基站，还可以称为无线接入网(radio access network，ran)节点(或设备)。例如，网络设备可以包括长期演进(long term evolution，lte)系统或演进的lte系统(lte-advanced，lte-a)中的演进型基站(nodeb或enb或e-nodeb，evolutional node b)，如传统的宏基站enb和异构网络场景下的微基站enb；或者也可以包括5g新无线(new radio，nr)系统中的下一代节点b(next generation node b，gnb)，或者还可以包括传输接收点(transmission reception point，trp)、家庭基站(例如，home evolved nodeb，或home node b，hnb)、基带单元(base band unit，bbu)、基带池bbu pool，或wifi接入点(access point，ap)等；再或者还可以包括云接入网(cloud radio access network，cloudran)系统中的集中式单元(centralized unit，cu)和分布式单元(distributed unit，du)；又或者可以包括非陆地网络(non-terrestrial network，ntn)中的网络设备，即可以部署于高空平台或者卫星，在ntn中，网络设备可以作为层1(l1)中继(relay)，或者可以作为基站，或者可以作为du，或者可以作为接入回传一体化(integrated access and backhual，iab)节点，本技术实施例并不限定。
[0090]
可选的，本技术实施例中的终端设备40，可以是用于实现无线通信功能的设备，例如终端或者可用于终端中的芯片等。其中，终端可以是5g网络或者未来演进的plmn中的用户设备(user equipment，ue)、接入终端、终端单元、终端站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、无线通信设备、终端代理或终端装置等。接入终端可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol，sip)电话、无线本地环路(wireless local loop，wll)站、个人数字处理(personal digital assistant，pda)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备或可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，vr)终端设备、增强现实(augmented reality，ar)终端设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端等。或者，终端可以是车联网(vehicle-to-everything，v2x)中的终端(例如车联网设备)、设备到设备(device to device)通信中的终端、或者机器到机器(machine to machine，m2m)通信中的终端等。终端可以是移动的，也可以是固定的。
[0091]
可选的，如图5所示，为本技术实施例提供的网络设备50和终端设备40的结构示意图。
[0092]
其中，终端设备40包括至少一个处理器(图5中示例性的以包括一个处理器401为例进行说明)和至少一个收发器(图5中示例性的以包括一个收发器403为例进行说明)。可选的，终端设备40还可以包括至少一个存储器(图5中示例性的以包括一个存储器402为例进行说明)、至少一个输出设备(图5中示例性的以包括一个输出设备404为例进行说明)和至少一个输入设备(图5中示例性的以包括一个输入设备405为例进行说明)。
[0093]
处理器401、存储器402和收发器403通过通信线路相连接。通信线路可包括一通路，在上述组件之间传送信息。
[0094]
处理器401、存储器402、输出设备404、输入设备405的相关描述可参考图3所示的通信设备300中处理器301、存储器303、输出设备305、和输入设备306的描述，在此不再赘述。
[0095]
收发器403可以使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信，如以太网、无线接入网(radio access network，ran)、或者无线局域网(wireless local area networks，wlan)等。收发器403包括发射机(transmitter，tx)和接收机(receiver，rx)。
[0096]
存储器402可以是独立存在，通过通信线路与处理器401相连接。存储器402也可以和处理器401集成在一起。
[0097]
其中，存储器402用于存储执行本技术方案的计算机执行指令，并由处理器401来控制执行。具体的，处理器401用于执行存储器402中存储的计算机执行指令，从而实现本技术实施例中所述的信号生成方法。
[0098]
或者，可选的，本技术实施例中，也可以是处理器401执行本技术下述实施例提供的信号生成方法中的处理相关的功能，收发器403负责与其他设备或通信网络通信，本技术实施例对此不作具体限定。
[0099]
网络设备50包括至少一个处理器(图5中示例性的以包括一个处理器501为例进行说明)、至少一个收发器(图5中示例性的以包括一个收发器503为例进行说明)和至少一个网络接口(图5中示例性的以包括一个网络接口504为例进行说明)。可选的，网络设备50还可以包括至少一个存储器(图5中示例性的以包括一个存储器502为例进行说明)。其中，处理器501、存储器502、收发器503和网络接口504通过通信线路相连接。网络接口504用于通过链路(例如s1接口)与核心网设备连接，或者通过有线或无线链路(例如x2接口)与其它网络设备的网络接口进行连接(图5中未示出)，本技术实施例对此不作具体限定。另外，处理器501、存储器502和收发器503的相关描述可参考终端设备40中处理器401、存储器402和收发器403的描述，在此不再赘述。
[0100]
可以理解的是，图5所示的结构并不构成对终端设备40以及网络设备50的具体限定。比如，在本技术另一些实施例中，终端设备40或网络设备50可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。
[0101]
下面将结合图1至图5，以图2所示的第一通信装置201与第二通信装置202进行交互为例，对本技术实施例提供的信号生成方法进行展开说明。
[0102]
可以理解的，本技术实施例中，第一通信装置和/或第二通信装置可以执行本技术实施例中的部分或全部步骤，这些步骤或操作仅是示例，本技术实施例还可以执行其它操作或者各种操作的变形。此外，各个步骤可以按照本技术实施例呈现的不同的顺序来执行，并且有可能并非要执行本技术实施例中的全部操作。
[0103]
需要说明的是，本技术下述实施例中各个装置之间的消息名字或消息中各参数的名字等只是一个示例，具体实现中也可以是其他的名字，本技术实施例对此不作具体限定。
[0104]
如图6所示，为本技术实施例提供的信号生成方法，该方法包括如下步骤：
[0105]
s601、第一通信装置生成第一信号。
[0106]
其中，第一信号的特征将在后续实施例中说明，在此不予赘述。
[0107]
s602、第一通信装置向第二通信装置发送第一信号。相应的，第二通信装置接收来自第一通信装置的第一信号。
[0108]
s603、第二通信装置解调第一信号。
[0109]
可选的，第二通信装置解调第一信号后，可以得到第一信号包括的符号所对应的解调符号，并根据该解调符号进行后续处理，本技术实施例对此不做具体限定。
[0110]
下面，对第一信号进行详细说明。
[0111]
其中，第一信号包括的符号由k 2(m-1)个子载波承载。用于子载波成型的时域脉冲满足：该时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于该频谱的主瓣宽度的1/m。该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波和最后m-1个子载波为冗余子载波。相邻子载波之间的子载波间隔为时域脉冲频谱的主瓣宽度的1/m。k为正整数，m为大于1的正整数。
[0112]
也就是说，上述k 2(m-1)个子载波中，中间k个子载波可以认为是有效子载波，第一信号包括的符号由k 2(m-1)个子载波承载，可以为：第一信号包括的符号由该k 2(m-1)个子载波中的k个有效子载波承载。冗余子载波的个数取决于时域脉冲的频谱特性，在该时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于该频谱的主瓣宽度的1/m时，有效子载波两边各添加的冗余子载波的个数为m-1。
[0113]
可以理解的是，从时频域的角度来看，信号是通过频域子载波和时域脉冲共同承载的，因此，由子载波承载的符号可以认为是一个符号向量，包括该子载波在多个时域脉冲上承载的符号。从单个符号的角度来看，一个子载波和一个时域脉冲承载一个符号。
[0114]
可选的，在该时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于该频谱的主瓣宽度的1/m时，有效子载波两边各添加的冗余子载波的个数也可以大于m-1。此时，该方案可以对抗超高速移动场景下的多普勒频移。即在时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于该频谱的主瓣宽度的1/m时，有效子载波两边各添加的冗余子载波的个数至少为m-1。
[0115]
需要说明的是，主瓣宽度也可以称为主瓣带宽，二者可以相互替换。频谱的部分旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，可以为：从该频谱的第p个旁瓣开始(包括第p个旁瓣)之后的旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，p为大于1的正整数。例如，该频谱的第一个旁瓣的宽度不等于主瓣宽度的1/m，第2个旁瓣以及第2个旁瓣之后的旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m。
[0116]
需要说明的是，频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于该频谱的主瓣宽度的1/m，可以认为频谱满足m倍过零点特性，二者可以相互替换。
[0117]
基于上述特性，一方面，相邻子载波之间的子载波间隔为时域脉冲频谱的主瓣宽度的1/m，即本技术中对子载波进行了加密，可以提高栅格密度，从而提高频谱效率。另一方面，由于时域脉冲的频谱中，部分或全部旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，且相邻子载波之间的子载波间隔为时域脉冲频谱的主瓣宽度的1/m，可以使得某个子载波与k 2(m-1)个子载波中的2(m-1)个子载波非正交，而与其他子载波正交，从而相比于子载波全部非正交的方案，可以降低接收机均衡的复杂度。再一方面，由于起始m-1个子载波和最后m-1个子载波为冗余子载波，可以降低不同用户之间的干扰，同时可以对抗多普勒频移。
[0118]
也就是说，本技术的方案在提高频谱效率的同时，第k个子载波上的符号仅受到与其相关的2(m-1)个子载波承载的符号的干扰，与其余子载波承载的符号之间无干扰，k∈{0,1,2,...,k 2(m-1)-1}。
[0119]
可以理解的是，在不考虑时域循环前缀时，若ofdm的频谱效率为1，基于本技术提
供的子载波加密方案，在子载波加密后，理论上的频谱效率可以为m。此外，在有效子载波两端各添加m-1个冗余子载波后，频谱效率可以为mk/(k 2m-2)。
[0120]
可选的，频谱满足m倍过零点特性的时域脉冲可以表示为如下形式：
[0121][0122]
其中，g(t)为该时域脉冲，t为该时域脉冲的窗长，h为正整数，α0,α1,...,αh为时域脉冲对应的滤波器系数。
[0123]
可选的，本技术一种可能的实现方式中，上述m等于2，即时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于该频谱的主瓣宽度的1/2，或者说，时域脉冲的频谱满足两倍过零点特性。
[0124]
可选的，在m等于2时，该时域脉冲可以为升余弦脉冲，该升余弦脉冲的窗长为t，滚降系数为1。该场景下，该升余弦脉冲的频谱的全部旁瓣的宽度等于该频谱的主瓣宽度的1/2。基于该方案，可以实现第k个子载波与其左右相邻的一个子载波非正交，而与其他子载波正交，可以减少非正交子载波的数量。
[0125]
可选的，该窗长为t，滚降系数为1的升余弦脉冲g(t)可以表示为：
[0126][0127]
相应的，其频率响应g(f)可以表示为：
[0128][0129]
示例性的，如图7所示，为矩形窗和滚降系数为1的升余弦脉冲的频谱示意图，矩形窗的窗长为t/2，升余弦脉冲的窗长为t。图7中的一个频谱可以认为是同一脉冲成型的多个子载波叠加的频谱，同一脉冲成型的不同子载波的形状相同，频域位置不同，图7中的一条曲线可以认为是一个子载波。
[0130]
如图7所示，(a)为矩形窗的ofdm频谱，(b)为滚降系数为1的升余弦脉冲的ofdm频谱。在(a)和(b)中，子载波间隔等于主瓣宽度，即子载波之间相互正交。例如，(a)和(b)中子载波2的主瓣峰值点为其他子载波旁瓣的零点，即其他子载波对子载波2没有干扰。
[0131]
其中，(c)为本技术设计的，子载波间隔为主瓣宽度的1/2的升余弦脉冲频谱。子载波1和子载波8分别为冗余子载波，子载波1至子载波8中的任一子载波分别与其左右相邻的1个子载波非正交，与其他子载波正交，例如，子载波2与子载波1和子载波3非正交，即子载波1和子载波3主瓣峰值点不为子载波2的零点，子载波2与除子载波1和子载波3之外的其他子载波正交，即其他子载波的主瓣峰值点为子载波2的零点。
[0132]
以上介绍了第一信号的频域特征，下面对第一信号的时域特征进行说明。
[0133]
可选的，在时域上，第一信号可以包括l个上述时域脉冲构成的长度为βtl的时域自循环脉冲信号，t为该时域脉冲的窗长，βt为相邻时域脉冲之间的脉冲间隔，β为时域脉冲之间的压缩率，l为正整数，β为正数。
[0134]
也就是说，l个时域脉冲相互交叠。示例性的，可以根据β将l个时域脉冲错位相加，同时去掉最后一个脉冲的尾部叠加到第一个脉冲的头部，得到长度为βtl的时域自循环脉冲信号。
[0135]
可选的，β大于等于1/m，且小于等于1，即1/m≤β≤1。一般地，时域脉冲之间的压缩率等于β时，第l个时域脉冲分别对其左右相邻的个时域脉冲造成干扰。因此，本技术中，当β取最小值1/m时，l个时域脉冲中，第l个时域脉冲分别与其左右相邻的m-1个时域脉冲之间存在干扰，此时，时域脉冲的密度达到最大；当β取最大值1时，l个时域脉冲相互之间不存在干扰，此时，相当于时域脉冲相互正交。其中，l∈{1,2,...,l}。
[0136]
也就是说，β的取值越小，时域脉冲的密度越大，相应的，非正交时域脉冲的数量越多，即第l个时域脉冲会对与其相邻的更多时域脉冲造成干扰；β的取值越大，时域脉冲的密度越小，相应的，正交时域脉冲的数量越多，非正交时域脉冲的数量越少。实际应用中，可以结合实际情况灵活选择β的取值。
[0137]
本技术一种可能的实现方式中，β的取值可以为1/2，此时，第l个时域脉冲仅分别对与其左右相邻的一个时域脉冲造成干扰，而与其他时域脉冲相互正交，可以在时域脉冲之间存在较少干扰的同时，加密时域脉冲以提高频谱效率，降低带外衰减。
[0138]
可以理解的是，在不考虑频域冗余子载波时，若ofdm的频谱效率为1，基于本技术提供的时域脉冲加密方案，在时域脉冲加密后，理论上的频谱效率可以为1/β。
[0139]
可选的，在时域上，第一信号还可以包括时域循环前缀。示例性的，可以将长度为t
cp
的时域循环前缀添加到长度为βtl的时域自循环脉冲信号之前，最终构成长度为t
cp
βtl的时域信号。基于该方案，由于添加了时域循环前缀，因此该第一信号可以对抗多径干扰。
[0140]
可以理解的是，在不考虑频域冗余子载波时，若ofdm的频谱效率为1，基于本技术提供的方案，添加时域循环前缀后，频谱效率可以为βlt/(t
cp
βtl)。
[0141]
示例性的，以β大于1/2为例，上述提供的时域特性可以如图8所示。其中，s
l
表示第l个时域脉冲。0到βt之间叠加了最后一个时域脉冲的尾部时域循环前缀是将尾部的信号复制到头部构成的，即-t
cp
到0之间的时域循环前缀是复制的βlt之前的长度为t
cp
的信号，图8中以和表示。
[0142]
需要说明的是，图8中为了便于理解，将s
l
表示为矩形，并不代表s
l
为矩形窗，实际上，s
l
为上述提供的频谱满足m倍过零点特性的时域脉冲。
[0143]
以上，为本技术提供的第一信号的时域特征和频域特征。基于上述特征，本技术中的第一信号可以称为相邻部分响应信号(adjacent partial response signaling，aprs)。当然，第一信号还可以有其他名称，本技术实施例对第一信号的名称不做具体限定。
[0144]
综上所述，本技术中第一信号具有的特征以及各个特征所带来的频谱效率可以如下表1所示。
[0145]
表1
[0146]
信号特征频谱效率子载波间隔为时域脉冲频谱主瓣宽度的1/mm起始m-1和最后m-1个子载波为冗余子载波k/(k 2m-2)时域脉冲间隔为βt1/β
添加时域循环前缀βlt/(t
cp
βtl)第一信号kltm/(k 2m-2)(t
cp
βtl)
[0147]
下面对第一信号包括的符号以及冗余子载波承载的内容进行说明。
[0148]
对于第一信号包括的符号：
[0149]
一种可能的实现方式中，该第一信号包括的符号可以为调制符号，例如正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，qam)符号等，本技术对调制方式不做具体限定。
[0150]
另一种可能的实现方式中，该第一信号包括的符号可以为调制符号经过k为离散傅里叶变换扩展后的符号。
[0151]
基于该方案，由于在发送端引入离散傅里叶变换扩展，从而可以降低峰均功率比，此外，接收端无需进行离散傅里叶变换，可以相对降低接收端的复杂度。
[0152]
对于冗余子载波：
[0153]
一种可能的实现方式中，该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波用于承载频域循环前缀，最后m-1个子载波用于承载频域循环后缀。也就是说，冗余子载波用于承载频域循环前后缀。
[0154]
可选的，起始m-1个子载波承载的频域循环前缀可以为中间k个有效子载波中的最后m-1个有效子载波承载的符号，最后m-1个子载波承载的频域循环后缀可以为该k个有效子载波中的起始m-1个有效子载波承载的符号。
[0155]
例如，m等于2时，频域循环前缀可以为频域循环后缀为其中，为k个有效子载波中的最后一个有效子载波第l个时域脉冲承载的符号，为k个有效子载波中的第一个有效子载波第l个时域脉冲承载的符号。
[0156]
另一种可能的实现方式中，该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波和最后m-1个子载波用零填充。也就是说，冗余子载波上可以不承载符号。
[0157]
基于该方案，由于冗余子载波用零填充，可以节省2(m-1)个子载波的发射功率，从而降低冗余子载波对其相邻子载波造成的干扰。
[0158]
基于上述特征，本技术还提供第一信号的连续时间复基带信号的表示形式，具体如下：
[0159]
在第一信号不包括时域循环前缀时，第一信号满足如下公式，或者说，第一信号的形式可以表示为如下公式一：
[0160][0161]
在第一信号包括时域循环前缀时，第一信号满足如下公式，或者说，第一信号的形式可以表示为如下公式二：
[0162][0163]
其中，s(t)为第一信号，g(t)为时域脉冲，为第k个子载波第l个时域脉冲承载的符号，k∈{0,1,2,...,k 2(m-1)-1}，l∈{1,2,...,l}，t
cp
为时域循环前缀的长度。
[0164]
可以理解的是，可以为调制符号，此时，也可以写为a
k,l
；或者，也可以为调制符号经过k维离散傅里叶变换扩展后的符号，此时，也可以写为也就是说，本技术中，调制符号可以表示为a
k,l
，调制符号经过k维离散傅里叶变换扩展后的符号可以表示为
[0165]
可选的，上述公式中时间t的范围为左闭合右打开的形式。当然，也可以为右闭合左打开，或者左右两边都闭合的形式，本技术实施例对此不做具体限定，最终使得第一信号在时间上连续即可，例如，第一信号包括时域循环前缀时，上述公式中的-t
cp
≤t＜0可以换为-t
cp
≤t≤0，0≤t＜βt可以换为0＜t≤βt。其中，范围闭合表示可以取到范围的边界值，范围打开表示不能取到范围的边界值。
[0166]
综上，示例性的，以m等于2，β等于1/2为例，如图9所示，为第一信号对应的时频帧结构示意图。其中，图9示出了6个时频帧，对于每个时频帧，其频域前后各包括一个冗余子载波用于承载频域循环前后缀，或者用零填充。在时域前包括时域循环前缀。
[0167]
需要说明的是，由于本技术中频域子载波交叠，时域脉冲交叠，因此，图9中的某个矩形的宽为该矩形对应的子载波和对该子载波造成干扰的子载波交叠而成的，同理，该矩形的长为该矩形对应的时域脉冲和对该时域脉冲造成干扰的时域脉冲交叠而成的。
[0168]
此外，示例性的，假设l等于3，k等于3，m等于2，β等于1/2，如图10所示，为第一信号的时频栅格的示意图。其中，相同填充图样表示相同的符号。中间3个子载波为有效子载波，将该3个有效子载波中第一个有效子载波承载的符号a
1,l
复制到最后一个冗余子载波作为频域循环后缀，将第三个有效子载波承载的符号a
3,l
复制到第一个冗余子载波作为频域循环前缀。此外，可以理解的是，图10中的cp为时域循环前缀，第一个时域脉冲上的符号中叠加了第3个时域脉冲的尾部的符号，图10中未示出该过程。
[0169]
基于图10所示的示例，β等于1/2时，第k个子载波第l个时域脉冲承载的符号，仅受到其相邻子载波k-1、k 1，相邻脉冲l-1、l 1承载的符号的干扰，即受到受到的干扰。以为例，图10中由标识的矩形表示第2个有效子载波第2个时域脉冲上承载的符号，该矩形周围的8个矩形分别为来自第2个有效子载波的相邻子载波、以及第2个时域脉冲的相邻脉冲的干扰，从左上角按顺时针顺序来看，该8个矩形分别为对的干扰。其他符号的干扰分析类似于在此不再赘述。
[0170]
下面对第一信号的基带实现方案进行说明。根据冗余子载波承载的内容、以及第一信号包括的符号的类型，本技术将分别提供下述四种场景下发射机的基带实现方案，以及相应的接收机解调方案：
[0171]
(i)冗余子载波承载频域循环前后缀，且第一信号包括的符号为调制符号。此时，第一信号可以称为循环前后缀相邻部分响应信号(cps-aprs)；
[0172]
(ii)冗余子载波承载频域循环前后缀，且第一信号包括的符号为调制符号经过k维离散傅里叶变换扩展后的符号。此时，第一信号可以称为离散傅里叶变换扩展的循环前后缀相邻部分响应信号(dft-s-cps-aprs)；
[0173]
(iii)冗余子载波用零填充，且第一信号包括的符号为调制符号。此时，第一信号可以称为零填充相邻部分响应信号(zp-aprs)；
[0174]
(iv)冗余子载波用零填充，且第一信号包括的符号为调制符号经过k维离散傅里叶变换扩展后的符号。此时，第一信号可以称为离散傅里叶变换扩展的零填充部分响应信号(dft-s-zp-aprs)。
[0175]
可以理解的是，在基带实现中，上述介绍的第一信号的各个特征均以离散形式表示。
[0176]
下面以m等于2为例，分别对上述四种场景下发射机的基带实现方案进行详细说明。
[0177]
如图11a所示，为场景(i)对应的发射机基带实现框图，其中，各个模块的功能或动作或相关说明如下：
[0178]
1101、第k个有效子载波第l个时域脉冲承载的调制符号可以表示为a
k,l
，第l个时域脉冲承载的调制符号可以表示为a
l
，a
l
＝[a
1,l
,a
2,l
,...,a
k,l
]
t
，k个有效子载波，l个时域脉冲承载的调制符号的矩阵形式a可以表示为：
[0179][0180]
需要说明的是，此处k∈{1,2,...,k}，l∈{1,2,...,l}。
[0181]
此外，上述时域脉冲的离散时域脉冲g[n]和其频率响应g[k]构成傅里叶变换对，即
[0182][0183]
其中：
[0184]
g[n]＝(1 cos2πn/k)/2
[0185]
相应的：
[0186]
[0187]
由本技术中子载波相互交叠，以及g[k]的表达式可得，g[k]为3拍频率响应。
[0188]
1102、(k 2)
×
k维的用于添加频域循环前缀和频域循环后缀的矩阵c在左乘符号矩阵a后，使得频域循环前缀等于ak，频域循环后缀等于a1。
[0189]
示例性的，矩阵c可以为：
[0190][0191]
其中，0为零矩阵，下标分别表示行和列，例如，0
k-2
×1表示k-2行1列的零矩阵。i
k-2
×
k-2
为单位矩阵，下标分别表示行和列，例如，i
k-2
×
k-2
表示k-2行k-2列的零矩阵。
[0192]
1103、3拍频率响应g[k]，构造的(k 2)
×
(k 2)维的3拍滤波矩阵g为：
[0193][0194]
其中，3拍滤波矩阵g为托普利兹(toeplitz)矩阵，即主对角线上的元素相等，平行于主对角线的线上的元素也相等，各元素关于次对角线对称。
[0195]
基于该3拍滤波矩阵g可以模拟相邻子载波、相邻脉冲之间的干扰。
[0196]
1104、通过插值滤波对a
l
＝[a
1,l
,a
2,l
,...,a
k,l
]
t
进行2n
fft
维离散傅里叶逆变换，得到长度为2n
fft
的上采样时域信号。
[0197]
该过程可以表示为：
[0198][0199]
其中，s
l
为长度为2n
fft
的上采样时域信号，n
fft
为傅里叶逆变换的点数(size)，n
fft
通常取2的整数次幂，即通常取2的整数次幂，即表示2n
fft
维离散傅里叶变换矩阵。
[0200]
1105、对上采样时域信号s1,s2,...,s
l
进行移位相加，得到长度为2βln
fft
的时域信号t，
[0201]
该过程可以表示为：
[0202][0203]
其中，该时域信号t为2βln
fft
×
2ln
fft
维的矩阵。
[0204]
1106、在时域信号t前添加长度为t
cp
的时域循环前缀后，最终得到长度为2βln
fft
t
cp
的基带时域离散发送信号x。
[0205]
该过程可以表示为：
[0206][0207]
可以理解的是，该时域离散发送信号x可以由上述公式二所示的时间连续信号采样得到。
[0208]
至此，可以得到具有前述特征的基带离散时域发送信号。之后，发射机进行并串变换后，发送时间连续信号，该时间连续信号可以表示为上述公式二。
[0209]
如图11b所示，为图11a对应的接收机解调实现框图。其中，各个模块的功能或动作或相关说明如下：
[0210]
1107、接收机接收发射机发送的第一信号进行串并变换后，去掉时域循环前缀并进行分块均衡，对于第l个时域脉冲得到n
fft
个离散时域信号
[0211]
其中，
[0212]
可选的，分块均衡可以是采用最小均方误差均衡多径时延和脉冲间干扰。
[0213]
1108、对第l个时域脉冲的离散时域信号进行n
fft
维离散傅里叶变换，得到n
fft
个离散频域信号
[0214]
其中，其中，表示n
fft
维离散傅里叶变换矩阵。
[0215]
1109、接收机可以从n
fft
个离散频域信号中提取k 2(m-1)个子载波中的中间k个有效子载波上的频域信号从而去掉频域循环前缀和频域循环后缀。
[0216]
其中，
[0217]
其中，b为k
×nfft
维子载波提取矩阵，从而可得：
[0218]
[0219]
1110、对频域信号进行k维离散傅里叶逆变换，得到k个离散时域信号
[0220]
其中，fk为k维离散傅里叶变换矩阵。
[0221]
1111、通过对k个离散时域信号进行时域均衡得到k个离散时域信号
[0222]
其中，λ可以称为多普勒均衡器，其是一个k维对角矩阵λ＝diag{λ1,λ2,...,λk}，λ1,λ2,...,λk为均衡器系数。
[0223]
1112、对k个离散时域信号进行k维离散傅里叶变换，得到k个离散频域信号a
l
。
[0224]
其中，
[0225]
该a
l
即为接收机最终解调得到的解调符号。至此，采用该方法接收机可以解调第一信号得到第一信号包括的符号所对应的解调符号，即a
l
。
[0226]
通过上述方案，发射机在频带两端分别引入频域循环前缀和频域循环后缀，经过3拍频谱响应teoplitz矩阵g滤波后，信号经信道传输至接收机处。接收机提取中间k个有效子载波后，可将信号传输过程由线性卷积转换为循环卷积。循环卷积对应的循环矩阵可以通过k维离散傅里叶变换矩阵对角化，即
[0227]
其中，g为k维对角矩阵，其主对角线上的元素为：
[0228]
g[-k/2],g[-k/2 1],...,g[k/2 1]
[0229]
该主对角线上的元素可以通过对g[-k/2],g[-k/2 1],...,g[k/2 1]进行离散傅里叶逆变换得到。
[0230]
最终，循环矩阵可以表示为：
[0231][0232]
基于上述方案，由于可以将线性卷积转换为循环卷积，在解调过程中，提取中间k个有效子载波后，进行离散傅里叶逆变换、时域均衡、以及离散傅里叶变换即可得到解调符号，可以降低接收机的解调复杂度。此外，发射机无需进行离散傅里叶变换扩展，结构相对简单。
[0233]
如图12a所示，为场景(ii)对应的发射机基带实现框图，其中，各个模块的功能或动作或相关说明如下：
[0234]
1201、同上述1101，可参见1101中的相关说明，在此不再赘述。
[0235]
1202、对调制符号a进行k为离散傅里叶变换，得到调制符号经k维离散傅里叶变换扩展后的符号
[0236]
其中，
[0237]
1203～1204、分别与上述1102～1103相同，可参见1102～1103中的相关说明，在此不再赘述。
[0238]
1205、通过插值滤波对进行2n
fft
维离散傅里叶逆变换，得到长度为2n
fft
的上采样时域信号。
[0239]
该过程可以表示为：
[0240][0241]
其中，s
l
为长度为2n
fft
的上采样时域信号，n
fft
为傅里叶逆变换的点数(size)，n
fft
通常取2的整数次幂，即通常取2的整数次幂，即表示2n
fft
维离散傅里叶变换矩阵。
[0242]
1206～1207、分别与上述1105～1106相同，可参见1105～1106中的相关说明，在此不再赘述。
[0243]
至此，可以得到具有前述特征的基带离散时域发送信号。之后，发射机进行并串变换后，发送时间连续信号，该时间连续信号可以表示为上述公式二。
[0244]
如图12b所示，为图12a对应的接收机解调实现框图。其中，1208～1212分别于上述1107～1111相同，可参见上述1107～1111中的相关说明，在此不再赘述。
[0245]
该场景下所达到的技术效果可参考上述场景(i)。此外，在该场景下，接收机在时域均衡之后，无需进行k维离散傅里叶变换，结构相对简单。
[0246]
如图13a所示，为场景(iii)对应的发射机基带实现框图，其中，各个模块的功能或动作或相关说明如下：
[0247]
1301、同上述1101，可参考1101中的相关说明，在此不再赘述。
[0248]
1302、(k 2)
×
k维的用于填充冗余子载波的矩阵z在左乘符号矩阵a后，使得冗余子载波用零填充。
[0249]
示例性的，矩阵z可以为：
[0250][0251]
1303、同上述1103，可参考1103中的相关说明，在此不再赘述。
[0252]
1304、通过插值滤波对a
l
＝[a
1,l
,a
2,l
,...,a
k,l
]
t
进行2n
fft
维离散傅里叶逆变换，得到长度为2n
fft
的上采样时域信号。
[0253]
该过程可以表示为：
[0254][0255]
1305～1306、同上述1105～1106，可参考1105～1106中的相关说明，在此不再赘述。
[0256]
至此，可以得到具有前述特征的基带离散时域发送信号。之后，发射机进行并串变换后，发送时间连续信号，该时间连续信号可以表示为上述公式二。
[0257]
如图13b所示，为图13a对应的接收机解调实现框图。其中，各个模块的功能或动作或相关说明如下：
[0258]
1307～1308、同上述1107～1108，可参考1107～1108中的相关说明，在此不再赘述。
[0259]
1309、接收机可以从n
fft
个离散频域信号中提取k 2(m-1)个子载波上的频域信号后交叠相加得到k维频域信号
[0260]
其中，
[0261]
其中，c
t
为交叠相加矩阵，其为上述1102中的矩阵c的转置矩阵。d为(k 2)
×nfft
维子载波提取矩阵，从而可得：
[0262][0263]
1310～1312、同上述1110～1112，可参考1110～1112中的相关说明，在此不再赘述。
[0264]
其中，a
l
即为接收机最终解调得到的解调符号。至此，采用该方法接收机可以解调第一信号得到第一信号包括的符号所对应的解调符号，即a
l
。
[0265]
该场景下所达到的技术效果可参考上述场景(i)。此外，在该场景下，冗余子载波用零填充，可以节省冗余子载波上的发射功率，降低冗余子载波对其相邻子载波的干扰。
[0266]
如图14a所示，为场景(iv)对应的发射机基带实现框图，其中，各个模块的功能或动作或相关说明如下：
[0267]
1401、同上述1101，可参考1101中的相关说明，在此不再赘述。
[0268]
1402、对调制符号a进行k为离散傅里叶变换，得到调制符号经k维离散傅里叶变换扩展后的符号
[0269]
其中，
[0270]
1403、同上述1302，可参考1302中的相关说明，在此不再赘述。
[0271]
1404、同上述1103，可参考1103中的相关说明，在此不再赘述。
[0272]
1405、通过插值滤波对进行2n
fft
维离散傅里叶逆变换，得
到长度为2n
fft
的上采样时域信号。
[0273]
该过程可以表示为：
[0274][0275]
1406～1407、分别与上述1105～1106相同，可参见1105～1106中的相关说明，在此不再赘述。
[0276]
至此，可以得到具有前述特征的基带离散时域发送信号。之后，发射机进行并串变换后，发送时间连续信号，该时间连续信号可以表示为上述公式二。
[0277]
如图14b所示，为图14a对应的接收机解调实现框图。其中，1408～1412分别于上述1307～1311相同，可参见上述1307～1311中的相关说明，在此不再赘述。
[0278]
该场景下所达到的技术效果可参考上述场景(i)。此外，在该场景下，接收机在时域均衡之后，无需进行k维离散傅里叶变换，结构相对简单。再者，冗余子载波用零填充，可以节省冗余子载波上的发射功率，降低冗余子载波对其相邻子载波的干扰。
[0279]
可以理解的，上述发射机可以为第一通信装置，或第一通信装置包含的装置；上述接收机可以为第二通信装置，或第二通信装置包含的装置。
[0280]
其中，上述所示的实施例中，第一通信装置或第二通信装置的动作可以由图3所述的通信装置300中的处理器301调用存储器303中存储的应用程序代码以指令该通信装置执行，本实施例对此不作任何限制。
[0281]
下面结合仿真结果对本技术实施例提供的aprs(即第一信号)的峰均功率比、带外泄漏、误块率、以及频谱效率进行说明。
[0282]
需要说明的是，下述aprs为cps-aprs，即冗余子载波用于承载频域循环前后缀，即aprs表示cps-aprs，dft-s-aprs表示dft-s-cps-aprs。
[0283]
如图15所示，为β等于1/2，时域循环前缀的长度为25％时，aprs与ofdm的峰均功率比的仿真示意图。其中，qpsk为调制方式，表示正交相移键控(quadrature phase shift keying，qpsk)调制，rb为资源块(resource block，rb)，1rb表示12个子载波。
[0284]
由图15可得aprs比ofdm的峰均功率比高0.8～1.2db，dft-s-aprs比dft-s-ofdm的峰均功率比低0.3～1db。
[0285]
如图16所示，为子载波间隔为15khz，资源块数为2，时域循环前缀的长度为25％时，aprs与ofdm的带外泄漏的仿真示意图。图16中，ofdm和dft-s-ofdm的曲线重合，aprs和dft-s-aprs的曲线重合，即ofdm和dft-s-ofdm的带外泄漏相同，带外衰减到-25db，aprs和dft-s-aprs的带外泄漏相同，带外衰减到-35db，从而aprs/dft-s-ofdm比ofdm/dft-s-ofdm低10db。
[0286]
如图17所示，为资源块数等于1，β等于0.75，调制阶数为2，编码效率为0.125，时域循环前缀的长度为25％时，第一信号与ofdm的误块率的仿真示意图。由图17可得，高速移动场景下，dft-s-aprs利用频带两端的冗余子载波可以降低误块率。
[0287]
如图18所示，为资源块数等于1，β等于0.75，调制阶数为2，编码效率为0.5，时域循环前缀的长度为25％时，第一信号与ofdm的频谱效率的仿真示意图。由图18可得，在静止场
景下，信噪比大于4db时，aprs的频谱效率大于ofdm的频谱效率；信噪比大于大约大于5.5db时，dft-s-aprs的频谱效率大于dft-s-ofdm的频谱效率。在高速移动场景下，信噪比大约大于5.5db时，aprs的频谱效率大于ofdm的频谱效率；信噪比大约大于9.5db时，dft-s-aprs的频谱效率大于dft-s-ofdm的频谱效率。aprs通过加密时频栅格，频谱效率较ofdm有所提升。
[0288]
通过上述对比可知，本技术提供的第一信号较ofdm信号相比，可以降低带外泄露，提升频谱效率，在高速移动场景下，降低误块率。
[0289]
除ofdm外，在5g标准进程中，围绕多载波技术中的星座图、成型滤波、时频栅格的不同设计方案，形成了一系列时频非正交波形方案和超奈奎斯特传输方案。部分波形方案及其典型特征如下表2所示。
[0290]
其中：
[0291]
ftn为超奈奎斯特传输：faster-than-nyquist；
[0292]
sefdm为高谱效频分复用：spectrally efficient frequency-division multiplexing；
[0293]
gfdm为广义频分复用：generalized frequency-division multiplexing；
[0294]
fbmc为滤波器组多载波：filter bank multi-carrier；
[0295]
oqam为偏移正交幅度调制：offset quadrature amplitude modulation。
[0296]
表2
[0297][0298][0299]
由表2可得，ftn在所有时域脉冲间存在码间干扰，sefdm在所有子载波间存在载波间干扰，从而增加了接收机均衡的复杂度。而本技术提供的第一信号，仅在部分子载波和部分时域脉冲间存在干扰，因此，相比于ftn和sefdm，本技术可以降低码间干扰和子载波间干扰，从而降低接收机均衡的复杂度。
[0300]
相比于gfdm的子载波相互正交，本技术提供的第一信号子载波加密，且仅在部分子载波间存在干扰，因此，第一信号的栅格紧密程度高于gfdm。
[0301]
fbmc无需引入时域循环前缀，通过设计较长的成型滤波器保证时频集中性。qam在复数域具有正交性，奇数子载波对应的脉冲不连续，偶数子载波对应的脉冲具有时频集中
性，由于非连续脉冲导致带外衰减过大，实际中难以应用。本技术提供的第一信号时域脉冲交叠，能够降低带外衰减。
[0302]
由此可得，本技术相比于现有的时频非正交波形方案和超奈奎斯特传输方案，也存在显著的进步。
[0303]
在本技术的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。
[0304]
可以理解的是，以上各个实施例中，由第一通信装置实现的方法和/或步骤，也可以由可用于第一通信装置的部件(例如芯片或者电路)实现，由第二通信装置实现的方法和/或步骤，也可以由可用于第二通信装置的部件实现。
[0305]
上述主要从各个网元之间交互的角度对本技术实施例提供的方案进行了介绍。相应的，本技术实施例还提供了通信装置，该通信装置用于实现上述各种方法。该通信装置可以为上述方法实施例中的终端设备，或者包含上述终端设备的装置，或者为可用于终端设备的部件；或者，该通信装置可以为上述方法实施例中的网络设备，或者包含上述网络设备的装置，或者为可用于网络设备的部件。可以理解的是，该通信装置为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本技术能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0306]
本技术实施例可以根据上述方法实施例中对通信装置进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。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。需要说明的是，本技术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。
[0307]
比如，以通信装置为上述方法实施例中的第一通信装置为例。图19示出了一种第一通信装置190的结构示意图。该第一通信装置190包括处理模块1901和收发模块1902。所述收发模块1902，也可以称为收发单元用以实现发送和/或接收功能，例如可以是收发电路，收发机，收发器或者通信接口。
[0308]
其中，收发模块1902，可以包括接收模块和发送模块，分别用于执行上述方法实施例中由第一通信装置执行的接收和发送类的步骤，处理模块1901，可以用于执行上述方法实施例中由第一通信装置执行的除接收和发送类步骤之外的其他步骤。
[0309]
例如，处理模块1901，用于生成第一信号，其中，第一信号包括的符号由k 2(m-1)个子载波承载，用于该子载波成型的时域脉冲满足：时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，相邻子载波之间的子载波间隔为主瓣宽度的1/m，该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波和最后m-1个子载波为冗余子载波，k为正整数，m为大于1的正整数；收发模块1902，用于发送该第一信号。
[0310]
其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
[0311]
在本实施例中，该第一通信装置190以采用集成的方式划分各个功能模块的形式来呈现。这里的“模块”可以指特定asic，电路，执行一个或多个软件或固件程序的处理器和存储器，集成逻辑电路，和/或其他可以提供上述功能的器件。在一个简单的实施例中，若终端设备作为第一通信装置，本领域的技术人员可以想到该第一通信装置190可以采用图5所示的终端设备40的形式。
[0312]
比如，图5所示的终端设备40中的处理器401可以通过调用存储器402中存储的计算机执行指令，使得终端设备40执行上述方法实施例中的信号生成方法。
[0313]
具体的，图19中的处理模块1901和收发模块1902的功能/实现过程可以通过图5所示的终端设备40中的处理器401调用存储器402中存储的计算机执行指令来实现。或者，图19中的处理模块1901的功能/实现过程可以通过图5所示的终端设备40中的处理器401调用存储器402中存储的计算机执行指令来实现，图19中的收发模块1902的功能/实现过程可以通过图5所示的终端设备40中的收发器403来实现。
[0314]
由于本实施例提供的第一通信装置190可执行上述的信号生成方法，因此其所能获得的技术效果可参考上述方法实施例，在此不再赘述。
[0315]
或者，比如，以通信装置为上述方法实施例中的第二通信装置为例。图20示出了一种第二通信装置200的结构示意图。该第二通信装置200包括处理模块2001和收发模块2002。所述收发模块2002，也可以称为收发单元用以实现发送和/或接收功能，例如可以是收发电路，收发机，收发器或者通信接口。
[0316]
其中，收发模块2002，可以包括接收模块和发送模块，分别用于执行上述方法实施例中由第二通信装置执行的接收和发送类的步骤，处理模块2001，可以用于执行上述方法实施例中由第二通信装置执行的除接收和发送类步骤之外的其他步骤。
[0317]
例如，收发模块2002，用于接收第一信号，其中，第一信号包括的符号由k 2(m-1)个子载波承载，用于该子载波成型的时域脉冲满足：时域脉冲的频谱的部分或全部旁瓣的宽度等于主瓣宽度的1/m，相邻子载波之间的子载波间隔为主瓣宽度的1/m，该k 2(m-1)个子载波中的起始m-1个子载波和最后m-1个子载波为冗余子载波，k为正整数，m为大于1的正整数；处理模块2001，用于解调该第一信号。
[0318]
其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
[0319]
在本实施例中，该第二通信装置200以采用集成的方式划分各个功能模块的形式来呈现。这里的“模块”可以指特定asic，电路，执行一个或多个软件或固件程序的处理器和存储器，集成逻辑电路，和/或其他可以提供上述功能的器件。在一个简单的实施例中，若网络设备作为第二通信装置，本领域的技术人员可以想到该第二通信装置200可以采用图5所示的网络设备50的形式。
[0320]
比如，图5所示的网络设备50中的处理器501可以通过调用存储器502中存储的计算机执行指令，使得网络设备50执行上述方法实施例中的信号生成方法。
[0321]
具体的，图20中的处理模块2001和收发模块2002的功能/实现过程可以通过图5所示的网络设备50中的处理器501调用存储器502中存储的计算机执行指令来实现。或者，图20中的处理模块2001的功能/实现过程可以通过图5所示的网络设备50中的处理器501调用存储器502中存储的计算机执行指令来实现，图20中的收发模块2002的功能/实现过程可以
通过图5所示的网络设备50中的收发器503来实现。
[0322]
由于本实施例提供的第二通信装置200可执行上述的信号生成方法，因此其所能获得的技术效果可参考上述方法实施例，在此不再赘述。
[0323]
可选的，本技术实施例还提供了一种通信装置(例如，该通信装置可以是芯片或芯片系统)，该通信装置包括处理器，用于实现上述任一方法实施例中的方法。在一种可能的设计中，该通信装置还包括存储器。该存储器，用于保存必要的程序指令和数据，处理器可以调用存储器中存储的程序代码以指令该通信装置执行上述任一方法实施例中的方法。当然，存储器也可以不在该通信装置中。在另一种可能的设计中，该通信装置还包括接口电路，该接口电路为代码/数据读写接口电路，该接口电路用于接收计算机执行指令(计算机执行指令存储在存储器中，可能直接从存储器读取，或可能经过其他器件)并传输至该处理器。该通信装置是芯片系统时，可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件，本技术实施例对此不作具体限定。
[0324]
可选的，本技术实施例还提供一种通信装置，该通信装置可以包括处理器和接口电路，该接口电路，用于与该通信装置之外的其他模块通信，该处理器可以用于执行计算机程序或指令，以使该通信装置实现上述任一方法实施例中的方法。在一些场景下，该通信装置可以为芯片或芯片系统。
[0325]
在上述实施例中，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。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该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计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术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、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、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，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能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以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，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，ssd))等。本技术实施例中,计算机可以包括前面所述的装置。
[0326]
尽管在此结合各实施例对本技术进行了描述，然而，在实施所要求保护的本技术过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
[0327]
尽管结合具体特征及其实施例对本技术进行了描述，显而易见的，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本技术的示例性说明，且视为已覆盖本技术范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不
脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。