[发明专利]对多个窄带子载波的正交时间频率空间调制的方法和通信设备

说明书

描述了正交时间频率空间调制(OTFS)的调制方案，所述调制方案使用诸如2D傅立叶变换的辛式变换和可选的加扰操作，将数据符号连同可选的导频符号一起映射到复杂的波聚合体中，并且与传统的OFDM系统向后兼容。可以通过根据各种时间间隔和频率间隔选择的的聚合体的部分来处理这种波聚合体以用于传输。可以使用来自这个过程的输出，通常通过使用相互正交的子载波“音调”或载波频率，根据多个窄带子载波上的各种时间间隔来调制传送的波形。整个所述波聚合体可以在各种时间间隔内进行传送。在接收器处，可以使用这个过程的逆过程来表征数据信道并校正接收信号的信道失真，从而接收到清晰形式的原始数据符号。

相关申请的交叉引用

本专利文档要求2015年7月12日提交的标题为“METHODS OF ORTHOGONAL TIMEFREQUENCY SPACE MODULATION OVER A PLURALITY OF NARROW BAND SUBCARRIERS(对多个窄带子载波的正交时间频率空间调制的方法)”的美国临时专利申请62/191,468的优先权权益。本申请还要求2015年9月7日提交的标题为“METHODS OF ORTHOGONAL TIMEFREQUENCY SPACE MODULATION OVER A PLURALITY OF NARROW BAND SUBCARRIERS(对多个窄带子载波的正交时间频率空间调制的方法)”的美国临时专利申请62/215,126的优先权权益。所有前述专利申请均以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本文档涉及通信领域，具体地，涉及对通信数据信道中的减损的估计和补偿。

背景技术

自1858年第一条横跨大西洋的电缆问世以来，令其支持者失望的是，它只能以每16小时约100个字的速率传送数据，不完善的数据信道对通信速度和可靠性的影响对于电信行业已经很明显。

快速过渡到近代、甚至现代的电子线(例如CATV电缆)、光纤和无线(无线电)数据传输方法受到不完善数据信道的影响。数据信道通常是不完善的，因为它们常常包含定位在介质中各种物理位置处的各种信号反射器(例如，1D电导体(诸如导线)中的各种结点，或者光导体(诸如光纤)中的1D结点。对于介质为3D空间的无线通信，这些反射器可以是位于空间中各个位置处的无线电反射器)。不管介质类型和反射器类型如何，反射器典型地都会通过创建各种回波反射、频率位移等来使信号波形失真。最终的结果是，由数据信道发射器发送的最初清晰且易于解释的信号波形在其到达接收器时可能会由于原始信号波形的各种回波和频率移位版本的存在而降级。

传统上，电信行业倾向于通过以下方式来处理这些问题：使用这些各种数据信道反射器和其他减损的统计模型，以便在统计基础上创建关于给定数据信道的状态(信道状态)可以如何波动的统计图。这种现有技术包括Clarke和Jakes(R.H.Clarke，Astatistical theory of mobile-radio reception(移动无线电接收的统计理论)，贝尔系统技术杂志，第47期，第957-1000页(1968)；以及W.C.Jakes(编)，Microwave MobileCommunications(微波移动通信)，威利出版社，纽约，1974))的著作，并且事实上，此类方法在工业中通常被称为Clarke-Jakes模型。

这些现有技术模型是有用的；因为它有助于通信工程师保守地设计通常足够强大以适用于各种商业应用的设备。例如，如果统计模型预测频率中靠得太近的波形将倾向于由于具有某种统计概率的信道状态而彼此模糊，则可以将通信规范设计成信道之间具有足够的频率间隔，以便在一定的统计概率水平下运行。类似地，如果统计模型显示信道状态中的某些统计波动会产生对应的信号强度波动，则可以将传送波形的功率、或数据传输的最大速率或两者设计成应对这些统计波动。