本發(fā)明涉及無線通信，以及特別地涉及使用faster-than-nyquist信令的無線通信。

背景技術(shù)：

當(dāng)由安排在塊中的多個(gè)符號(hào)構(gòu)成的信號(hào)通過無線通信信道進(jìn)行傳送時(shí)，對(duì)于信號(hào)將以某形式的失真被接收存在著高的幾率。例如，信號(hào)可沿著多個(gè)路徑（諸如直接瞄準(zhǔn)線路徑和一個(gè)或多個(gè)反射路徑）到達(dá)接收器。這種失真具有引起符號(hào)間干擾或塊間干擾的可能性。

為了避免符號(hào)間干擾，nyquist準(zhǔn)則設(shè)定信道和被傳送符號(hào)必須滿足的條件。nyquist準(zhǔn)則的一個(gè)方面是對(duì)于給出的信道，該準(zhǔn)則在數(shù)據(jù)承載脈沖的時(shí)間分隔上設(shè)定較低限制。

還已知的是，采用nyquist脈沖的形式但通過比nyquist準(zhǔn)則指定的脈沖之間時(shí)間分隔更短的脈沖之間時(shí)間分隔來傳送信號(hào)是可能的。這被稱作為faster-than-nyquist信令。這具有其能夠增加數(shù)據(jù)吞吐量的優(yōu)勢(shì)。然而，它具有將存在符號(hào)間干擾的不利效果，即在接收器得到的樣本將會(huì)依賴于多于一個(gè)的被傳送符號(hào)。因此在接收器中存在增加的錯(cuò)誤幾率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

按照本發(fā)明的第一方面，提供有一種通過無線通信信道傳送數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括傳送多個(gè)塊，每個(gè)塊包括表示所述數(shù)據(jù)的多個(gè)符號(hào)，以及包括使用時(shí)間打包（timepacking）傳送所述符號(hào)，使得塊中的每個(gè)符號(hào)與所述塊中的至少一個(gè)其他符號(hào)在時(shí)間域中重疊。所述方法還包括在每個(gè)塊中包括空保護(hù)間隔。

按照本發(fā)明的第二方面，提供有一種用于通過無線通信信道傳送數(shù)據(jù)的傳送器，所述傳送器配置成用于:傳送多個(gè)塊，每個(gè)塊包括表示所述數(shù)據(jù)的多個(gè)符號(hào);以及使用時(shí)間打包傳送所述符號(hào)，使得塊中的每個(gè)符號(hào)與所述塊中的至少一個(gè)其他符號(hào)在時(shí)間域中重疊。在每個(gè)塊中包括空保護(hù)間隔。

按照本發(fā)明的第三方面，提供有一種通過無線通信信道接收數(shù)據(jù)的方法，包括接收多個(gè)塊，每個(gè)塊包括表示所述數(shù)據(jù)的多個(gè)符號(hào)，其中已使用時(shí)間打包傳送所述符號(hào)，使得塊中的每個(gè)符號(hào)與所述塊中的至少一個(gè)其他符號(hào)在時(shí)間域中重疊。每個(gè)塊包括空保護(hù)間隔。

按照本發(fā)明的第四方面，提供有一種用于通過無線通信信道接收數(shù)據(jù)的接收器，所述接收器配置成用于接收多個(gè)塊，每個(gè)塊包括表示所述數(shù)據(jù)的多個(gè)符號(hào)，其中已使用時(shí)間打包傳送所述符號(hào)，使得塊中的每個(gè)符號(hào)與所述塊中的至少一個(gè)其他符號(hào)在時(shí)間域中重疊。每個(gè)塊包括空保護(hù)間隔。

按照本發(fā)明的第五方面，提供有一種包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)含有用于引起裝置執(zhí)行按照第一或第三方面的方法的指令。

附圖說明

圖1是依照實(shí)施例的通信系統(tǒng)的示意說明。

圖2是圖1的通信系統(tǒng)的更加詳細(xì)的說明。

圖3示出示出在圖1和圖2的通信系統(tǒng)中被傳送的信號(hào)的形式。

圖4示出示出按照實(shí)施例的方法。

具體實(shí)施方式

圖1示出包括傳送器10和接收器20的通信系統(tǒng)。

傳送器10包括通信模塊12和數(shù)據(jù)處理及控制單元14。數(shù)據(jù)處理及控制單元14包括處理器16和存儲(chǔ)器18。處理器16執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和邏輯操作，且存儲(chǔ)器18儲(chǔ)存用于引起處理器執(zhí)行本文所描述的方法的程序指令和工作數(shù)據(jù)。通信模塊12依照適合的通信標(biāo)準(zhǔn)生成用于傳送的采用適合形式的信號(hào)。

類似地，接收器20包括通信模塊22和數(shù)據(jù)處理及控制單元24。數(shù)據(jù)處理及控制單元24包括處理器26和存儲(chǔ)器28。處理器26執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和邏輯操作，且存儲(chǔ)器28儲(chǔ)存用于引起處理器執(zhí)行本文所描述的方法的程序指令和工作數(shù)據(jù)。程序指令可以計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式被提供，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品含有采用計(jì)算機(jī)可讀形式的所述指令。通信模塊22接收已依照適合的通信標(biāo)準(zhǔn)被傳送的信號(hào)，并且從所接收的信號(hào)提取數(shù)據(jù)。

盡管圖1示出傳送器10和接收器20，但將被領(lǐng)會(huì)到的是，在許多應(yīng)用中兩個(gè)裝置之間的通信是雙向的。即當(dāng)?shù)谝谎b置向第二裝置傳送信號(hào)時(shí)，第二裝置也可在第一裝置正在傳送時(shí)的同時(shí)，或在不同時(shí)間向第一裝置傳送信號(hào)。因而，傳送器10和接收器20可被包括在用于無線通信的任何固定的或可便攜的裝置中，包括但不限于膝上型或平板型計(jì)算機(jī)、包括智能電話的蜂窩式電話、蜂窩基站或無線接入點(diǎn)、或者用于機(jī)器對(duì)機(jī)器通信的遙感器。

如圖1中所示，傳送器10和接收器20通過無線通信信道30進(jìn)行通信。

圖2更詳細(xì)地示出在傳送器10和接收器20中生成、傳送、接收和提取的信號(hào)的形式。

具體地，圖2示出使用faster-than-nyquist信令的系統(tǒng)（其中使用時(shí)間打包）。即以基于樣本周期t的取樣率生成nyquist脈沖。然而，代替按照t秒來分隔時(shí)間進(jìn)行脈沖發(fā)送，脈沖改為按照ρt秒被分隔發(fā)送，其中0<ρ<1。照此，符號(hào)以非正交形式被傳送。

如下面更加詳細(xì)地討論的，施加接收的輸入數(shù)據(jù)a[n]到預(yù)編碼器40以獲得預(yù)編碼數(shù)據(jù)。施加預(yù)編碼數(shù)據(jù)a[n]到脈沖濾波器42以生成用于傳送的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用脈沖振幅調(diào)制(pam)，將數(shù)據(jù)a[n]用作對(duì)于脈沖的振幅。然而，將被領(lǐng)會(huì)到的是，可使用其他調(diào)制方案。

為了生成具有適合于使用faster-than-nyquist信令的傳送的形式的信號(hào)，脈沖濾波器42作用于預(yù)編碼數(shù)據(jù)a[n]以獲得被傳送信號(hào)s(t)，其中：

其中是新的脈沖形狀，其被標(biāo)準(zhǔn)化以便不增加在接收器中的傳送功率。其他脈沖濾波器是可能的。

當(dāng)通過無線信道30傳送信號(hào)s(t)（其能夠被視作為引起附加白高斯噪聲(awgn)）時(shí)，這給出接收信號(hào)r(t)為：

其中w(t)是穩(wěn)定，白，高斯過程。

如圖2中所示，使用匹配濾波器50對(duì)接收的信號(hào)r(t)進(jìn)行取樣，以優(yōu)化信噪比(snr)及獲得用于信號(hào)估計(jì)的充足的數(shù)據(jù)點(diǎn)y[n]的集合。因而：

之后在接收器中的難題就是，給定樣本y[n]來以最低的可能的錯(cuò)誤概率估計(jì)原始輸入數(shù)據(jù)a[n]。

已確定的是樣本y[n]按照如下公式與被傳送數(shù)據(jù)a[n]和噪聲w(t)相關(guān)：

其中w是被表達(dá)為獨(dú)立且同分布(i.i.d.)的變量的高斯噪聲，且g是矩陣，該矩陣的元素按照以下給出：

因而，矩陣g的形式依賴于被使用的特定脈沖整形濾波器的形式。上文提到的由預(yù)編碼器塊40施加的預(yù)編碼基于樣本y[n]、被傳送數(shù)據(jù)a[n]、以及噪聲w(t)之間的關(guān)系。預(yù)編碼基于來自脈沖整形濾波器的脈沖形狀。預(yù)編碼還基于faster-than-nyquist形式中的符號(hào)的重疊量（例如由參數(shù)ρ所指示的）。

具體地，在預(yù)編碼器塊40中使用的預(yù)編碼被稱作為g到減半(g-to-minus-half,gtmh)預(yù)編碼。這在“l(fā)owcomplexityalgorithmsforfaster-than-nyquistsignaling”，emilringh，msc論文集，斯德哥爾摩，瑞典，2013中被描述。代替使用輸入數(shù)據(jù)位作為pam符號(hào)的振幅，這些被轉(zhuǎn)換為預(yù)編碼位a，其中

并且符號(hào)a也取自于例如可由實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)形式的二進(jìn)制數(shù)字構(gòu)成的字母表a。

因此在傳送前施加預(yù)編碼位a到脈沖濾波器42。在通過無線信道的傳送后，接收的信號(hào)被傳至匹配濾波器50。在這個(gè)示例中，預(yù)編碼是g到減半(gtmh)，并且可選的，g是其形式依賴于脈沖整形濾波器的形式的矩陣。

由匹配濾波器50獲得的數(shù)據(jù)樣本y[n]之后被供應(yīng)到g到減半(gtmh)解碼塊52。因而，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)樣本y[n]以解碼樣本?[n]。

接收器的目的是要在給定數(shù)據(jù)樣本y[n]的情況下獲得對(duì)輸入數(shù)據(jù)位a的估計(jì)。

使用輸入數(shù)據(jù)位a和預(yù)編碼位a之間的關(guān)系，前面導(dǎo)出的關(guān)系能夠被重寫為：

因此，通過在塊52中施加g到減半(gtmh)解碼，即使用以下公式來轉(zhuǎn)換接收的數(shù)據(jù)樣本y[n]以獲得被解碼樣本：

或

能夠看到的是

這樣的效果是通過從數(shù)據(jù)樣本y[n]獲得被解碼樣本?[n]，接收器能夠獲得數(shù)值，所述數(shù)值之后能夠被用于獲得對(duì)于輸入數(shù)據(jù)的估計(jì)。

具體地，作為一個(gè)示例，為達(dá)到輸入數(shù)據(jù)位a的估計(jì)，使用任何常規(guī)的信道估計(jì)算法，之后能夠?qū)⒈唤獯a樣本?[n]施加到最大概似法(ml)估計(jì)塊(未在圖2中示出)。

因而，gtmh-預(yù)編碼的效果是要減少在faster-than-nyquist信令的該具體情形中必須在接收器中執(zhí)行的估計(jì)的復(fù)雜度。

關(guān)于faster-than-nyquist信令仍然出現(xiàn)的一個(gè)問題是符號(hào)間干擾。圖3示出用于使用faster-than-nyquist信令來傳送符號(hào)的方法，該方法采用減輕或避免塊間干擾的可能性的方式進(jìn)行。

具體地，圖3示出含有表示預(yù)編碼的輸入數(shù)據(jù)的符號(hào)71、72、73、74、75的塊70。盡管圖3示出僅一個(gè)塊70的整體，但它還示出前述塊70a的末端和后續(xù)塊70b的始端。來自傳送器的傳送含有一系列這樣的塊，這些塊可全部具有圖3中所示的一般形式。

在一般情形中，塊含有第一數(shù)量n的符號(hào)。因而，在這個(gè)示出的示例中，n=5。在典型情形中，預(yù)先確定在塊中的符號(hào)的數(shù)量并且該數(shù)量被發(fā)送器和接收器預(yù)先知曉。

每個(gè)符號(hào)具有持續(xù)時(shí)間t，其在本文中被稱作為例如可以是nyquist符號(hào)周期的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)周期。因而，當(dāng)使用正交傳送方案時(shí)，符號(hào)的始端按照標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)周期或脈沖持續(xù)時(shí)間t在時(shí)間上被分隔，且n個(gè)符號(hào)占用周期n.t。

然而，因?yàn)槭褂胒aster-than-nyquist信令，相繼的脈沖的始端沒有按照脈沖持續(xù)時(shí)間t，而是按照更短的周期ρt(即0<ρ<1)在時(shí)間上被分隔，因而，效果是在諸如周期76的周期期間，兩個(gè)相繼的脈沖(在這個(gè)情形中即脈沖71、72)重疊。

在這個(gè)示出的示例中，使用更短的脈沖分隔的效果是符號(hào)的第一數(shù)量n占用標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)周期的第二整數(shù)數(shù)量，第二數(shù)量比第一數(shù)量更小。在這個(gè)示例中，第二數(shù)量比第一數(shù)量少一個(gè)，并且因此n個(gè)符號(hào)占用(n-1)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)周期。為實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，能夠看到減小的脈沖分隔ρ=(n-2)/(n–1)。備選地，ρ=(n-1)/n。

在其他示例中，使用更短的脈沖分隔的效果是符號(hào)的第一數(shù)量n占用標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)周期的第二數(shù)量，其中第二數(shù)量小于第一數(shù)量多于或少于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)周期的量。該第二數(shù)量不需要是整數(shù)。

此外，如圖3中所示，塊70包括在其期間沒有傳送符號(hào)或任何符號(hào)的任何部分的保護(hù)間隔77。在保護(hù)間隔77內(nèi)沒有傳送重復(fù)循環(huán)前綴。即保護(hù)間隔77是空保護(hù)間隔。

在這個(gè)示出的示例中，保護(hù)間隔77跟隨符號(hào)71、72、73、74、75。下一個(gè)塊(例如圖3中所示的塊70b)之后緊接地跟隨在保護(hù)間隔77的末端。在備選的實(shí)施例中，在每個(gè)塊的始端能夠具有類似效果地包括保護(hù)間隔。

因而，多個(gè)塊被傳送，每個(gè)塊包括表示數(shù)據(jù)的多個(gè)符號(hào)，所述符號(hào)使用時(shí)間打包被傳送，使得塊中的每個(gè)符號(hào)與塊中的至少一個(gè)其他符號(hào)在時(shí)間域中重疊，并且每個(gè)塊還包括空保護(hù)間隔。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，傳送器10的數(shù)據(jù)處理及控制單元14能夠解譯由通信模塊12接收的信號(hào)，以便于測量或估計(jì)由信道引起的符號(hào)間干擾。按照彼此干擾的連續(xù)符號(hào)的數(shù)量能夠估定符號(hào)間干擾的量。例如，在由多路徑效應(yīng)引起的符號(hào)間干擾的情形中，這是在瞄準(zhǔn)線傳送路徑和最長可檢測回波路徑之間路徑長度中的差異的函數(shù)。之后按照符號(hào)周期能夠表達(dá)這個(gè)差異。如果該差異少于一個(gè)符號(hào)周期，那么兩個(gè)連續(xù)的符號(hào)將彼此干擾。如果該差異大于一個(gè)符號(hào)周期但是少于兩個(gè)符號(hào)周期，那么一個(gè)符號(hào)不僅將干擾下一個(gè)符號(hào)，而且將干擾跟隨那個(gè)下一個(gè)符號(hào)的符號(hào)。對(duì)于仍有的更大的差異，符號(hào)將會(huì)干擾更多的其他符號(hào)。

例如通過傳送器10的數(shù)據(jù)處理及控制單元14，之后能夠選擇保護(hù)間隔的長度，并且傳送器10能夠傳送信號(hào)，使得盡管因?yàn)樾诺赖男Ч约耙驗(yàn)閒aster-than-nyquist(ftn)信令的使用而存在符號(hào)間干擾，但減輕或避免了塊間干擾。因而，在其中信道使得兩個(gè)連續(xù)符號(hào)之間存在符號(hào)間干擾的系統(tǒng)中,能夠選擇空保護(hù)間隔使得它具有一個(gè)符號(hào)周期t的持續(xù)時(shí)間（如圖3中所示）。這具有在一個(gè)塊的最后一個(gè)符號(hào)和下一個(gè)塊的第一個(gè)符號(hào)之間不存在符號(hào)間干擾的效果，并且因此沒有塊間干擾。因此這允許使用如以上所描述的ftn信令和/或允許使用如以上所描述的gtmh預(yù)編碼。

其中信道離散或多路徑的效應(yīng)意味著在多于兩個(gè)連續(xù)符號(hào)之間（即信道比2個(gè)抽頭（tap）長）能夠存在符號(hào)間干擾，為了保證不存在塊間干擾，包括更長的空保護(hù)間隔是必要的。能夠因此挑選空保護(hù)間隔的長度使得它比發(fā)生符號(hào)間干擾所在的長度更長。能夠挑選空保護(hù)間隔的長度為整數(shù)數(shù)量的符號(hào)周期或非整數(shù)數(shù)量的符號(hào)周期。在一些示例中，保護(hù)間隔基于信道抽頭的被確定數(shù)量。例如，保護(hù)間隔等于或長于一定數(shù)量的符號(hào)的持續(xù)時(shí)間，其中該數(shù)量對(duì)應(yīng)于信道抽頭的數(shù)量減去一。

其中由信道引起的符號(hào)間干擾被測量，能夠在飛行中（onthefly）適應(yīng)空保護(hù)間隔的長度以解決系統(tǒng)在使用中時(shí)變化的信道條件。在一些示例中，在傳送器和接收器之間會(huì)用信號(hào)通知任何變更。在一些示例中，方法包括測量所述信道的符號(hào)間干擾的程度；以及響應(yīng)于此而設(shè)定所述空保護(hù)間隔的長度。

因而，圖2示出在傳送前被插入信號(hào)中的適合長度的空保護(hù)間隔，以及反過來示出在將信號(hào)傳至匹配濾波器50之前在接收器中被移除的保護(hù)間隔。在圖3中示出的實(shí)施例中，使用faster-than-nyquist信令在(n-1)個(gè)符號(hào)周期期間傳送n個(gè)符號(hào)的塊。而且，空保護(hù)間隔具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間。總體的效果是因此塊含有n個(gè)符號(hào)并且具有n個(gè)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間。在另一個(gè)實(shí)施例中，其中發(fā)現(xiàn)使用具有更長持續(xù)時(shí)間(例如m個(gè)符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間)的空保護(hù)間隔是有用的，可使用faster-than-nyquist信令來在(n-m)個(gè)符號(hào)周期期間傳送n個(gè)符號(hào)的塊。總體的效果是再一次因此塊含有n個(gè)符號(hào)并且具有n個(gè)符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間。

然而，在其他示例中，可使用faster-than-nyquist信令在(n-p)個(gè)符號(hào)周期期間傳送n個(gè)符號(hào)的塊，其中空保護(hù)間隔具有少于p個(gè)符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間，并且因此總體的效果是塊在短于n個(gè)符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間中含有n個(gè)符號(hào)。在仍有的進(jìn)一步的示例中，可使用faster-than-nyquist信令在(n-p)個(gè)符號(hào)周期期間傳送n個(gè)符號(hào)的塊，其中決定使用具有大于p個(gè)符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間的空保護(hù)間隔，并且因此總體的效果是塊在長于n個(gè)符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間中含有n個(gè)符號(hào)。

圖4示出按照一個(gè)或多個(gè)示例的方法100。實(shí)施例可以僅是所示步驟的部分。

在傳送器中，在101中接收數(shù)據(jù)。在102中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼以用于faster-than-nyquist傳入?？蛇x的，預(yù)編碼基于濾波器42。例如，方法包括對(duì)輸入數(shù)據(jù)施加預(yù)編碼；以及將預(yù)編碼的輸入數(shù)據(jù)傳至脈沖整形濾波器。在103中，信號(hào)被例如脈沖濾波器42所過濾。在104中，在通過信道進(jìn)行傳送之前插入保護(hù)間隔。在105中，信號(hào)被傳送。

在106中，接收器從無線信道接收被傳送信號(hào)。在107中，保護(hù)間隔被移除。在108中，使用匹配濾波器50過濾信號(hào)。在109中，faster-than-nyquist信號(hào)被解碼。在110中，對(duì)被傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)。

因此描述有方法和系統(tǒng)，在該方法和系統(tǒng)中能夠使用時(shí)間打包傳送用于傳送的信號(hào)，其中為了保證減輕塊間干擾而插入保護(hù)間隔。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供有一種通過無線通信信道傳送數(shù)據(jù)的方法，該方法包含：傳送多個(gè)塊，每個(gè)塊包括表示所述數(shù)據(jù)的多個(gè)符號(hào)。該方法還包括使用時(shí)間打包傳送所述符號(hào)，使得塊中的每個(gè)符號(hào)與塊中的至少一個(gè)其他符號(hào)在時(shí)間域中重疊；以及在每個(gè)塊中包括空保護(hù)間隔。

儀器和方法的任何示例可與儀器和方法的任何其他示例進(jìn)行組合。