本發(fā)明涉及通信，尤其涉及一種面向高可靠低時延移動通信的頻域差分調(diào)制方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、高可靠和低時延通信(ultra-reliable?and?low-latency?communications，urllc)是第五代(5th?generation，5g)和第六代(6th?generation，6g)無線通信網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用場景，可實現(xiàn)工廠自動化、遠程手術(shù)、觸覺互聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛等各種關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用。為了支持這些應(yīng)用，標準化組織3gpp(3rd?generation?partnership?project)為5g網(wǎng)絡(luò)下的高可靠低時延應(yīng)用指定了1毫秒物理層時延和99.999％可靠性的性能要求。隨著新興業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)性能的要求越來越嚴格，預(yù)計在即將到來的6g網(wǎng)絡(luò)中高可靠和低時延通信的物理層時延和可靠性要求將分別達到0.1ms和99.99999％。

2、為了滿足高可靠低時延通信中如此嚴格的性能要求，3gpp為5g網(wǎng)絡(luò)引入了mini-slot的新特性。具體來說，mini-slot采用一組2、4或7個ofdm符號作為數(shù)據(jù)調(diào)度和資源分配的基本單元。相比之下，5g網(wǎng)絡(luò)中其他兩個主要用例(即增強移動寬帶(enhanced?mobilebroadband，embb)和大規(guī)模機器類通信(massive?machine-type?communications，mmtc)的最小調(diào)度單元是占用12或14個ofdm符號的傳統(tǒng)時隙。在傳統(tǒng)時隙格式中，時隙內(nèi)到達的數(shù)據(jù)包必須等到時隙的末端才能進行傳輸。相比之下，具有更精細時域劃分的mini-slot格式可以在任何ofdm符號處開始數(shù)據(jù)傳輸，而無需等待時隙邊界。因此，mini-slot格式特別適用于幾十到幾百字節(jié)大小的短數(shù)據(jù)包，以實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸和傳輸響應(yīng)。

3、為了在基于mini-slot格式的短包傳輸中支持不同的業(yè)務(wù)場景和用例，3gpprelease?18定義了一個固定的導(dǎo)頻符號部署來實現(xiàn)信道估計和數(shù)據(jù)檢測。圖1(a-d)展示了3gpp?release?18中規(guī)定的2、4和7個ofdm符號單元的導(dǎo)頻模式。具體來說，為了在接收到數(shù)據(jù)符號后立即進行信道估計和數(shù)據(jù)檢測，導(dǎo)頻符號被放置在mini-slot的第一個ofdm符號的等間距子載波上。此外，對于高移動性場景，可以在大于4個ofdm符號的mini-slot中間部署額外的導(dǎo)頻符號，以提高信道估計性能，如圖1(d)所示。

4、由圖1(a)可知，在2個ofdm符號單元中，高達25％的無線資源被分配給導(dǎo)頻符號以進行信道估計，這對于短包傳輸來說是十分昂貴的，并且顯著損害了系統(tǒng)的時延性能和頻譜效率。另一方面，降低導(dǎo)頻符號的占比會導(dǎo)致信道估計精度下降，從而嚴重降低數(shù)據(jù)檢測的性能，尤其是在信道快速波動的高移動性場景中更加明顯。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了避免信道估計引起的信令成本問題，本發(fā)明提出一種面向高可靠低時延移動通信的頻域差分調(diào)制方法來實現(xiàn)基于mini-slot的短包傳輸，頻域差分調(diào)制方法可以將發(fā)送信息編碼為同一ofdm符號下相鄰子載波信號的相位差，并通過對比兩個子載波信號間的相位來檢測數(shù)據(jù)，從而避免了信道估計過程，極大地降低了信令成本。

2、本發(fā)明提供了一種面向高可靠低時延移動通信的頻域差分調(diào)制方法，包括以下步驟：

3、步驟1：發(fā)射機采用信道編碼器，將b位信息比特轉(zhuǎn)換為j位編碼比特；

4、步驟2：對于差分調(diào)制的ofdm系統(tǒng)，首先將j位編碼比特映射為一個長度為n＝j(luò)/lo2gm的m階相移鍵控符號塊c＝{c1,c2,...,cn}，其中是m階psk符號的星座字母表，并假設(shè)n是一個整數(shù)，接著，n個psk符號被重新排列成一個大小為(k-1)×t的矩陣(vk,t)，使用頻域差分調(diào)制技術(shù)將信息表示為同一ofdm符號中兩個相鄰子載波信號的相位差；

5、步驟3：通過對每個ofdm符號上的k個子載波信號執(zhí)行k點離散傅里葉逆變換來將頻域序列轉(zhuǎn)換為時域傳輸序列，并在時域傳輸序列中添加一個長度和信道路徑數(shù)一致的循環(huán)前綴來對抗信道的多徑效應(yīng)，接著將添加循環(huán)前綴的并行時域傳輸序列排列成串行序列，最后通過無線信道發(fā)送給接收機；

6、步驟4：接收機接收所述步驟3發(fā)送的串行序列，將其排列成并行序列后去除循環(huán)前綴，然后，通過計算的k點離散傅里葉變換，得到第t個ofdm符號上k個子載波的接收信號并通過比較同一個ofdm符號上兩個連續(xù)接收到的子載波信號來檢測信息，然后，將并行檢測到的信號重新排列成串行序列，并先后通過m階psk軟判決解調(diào)器和信道解碼器將檢測得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為b位信息比特，最終，接收機得到一個b位長度估計信息比特序列

7、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟2中，第t個ofdm符號上的第k個子載波的信號，記為dk,t，表示為

8、dk,t＝vk,tdk-1,t

9、其中，d0,t＝1表示頻域差分ofdm中第t個ofdm符號的初始參考信號。作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟3中，包括循環(huán)前綴在內(nèi)的第t個ofdm符號的傳輸序列，表示為

10、

11、其中，-l≤i≤k-1表示采樣點，k表示子載波的系數(shù)。作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟4中，假設(shè)符號完美同步，st(i)的對應(yīng)接收信號在去除循環(huán)前綴后為

12、

13、其中，0≤i≤k-1，ht(l)表示第l條路徑在第t個ofdm符號期間的信道增益以及wt(i)表示加性噪聲。

14、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟4中，第t個ofdm符號的第個k子載波上的接收信號為：

15、

16、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟4中，接收機是通過比較同一ofdm符號上的兩個連續(xù)子載波信號來檢測信息，因此，檢測到的信號表示為

17、本發(fā)明還公開了一種面向高可靠低時延移動通信的頻域差分調(diào)制系統(tǒng)，包括：存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器上的計算機程序，所述計算機程序配置為由所述處理器調(diào)用時實現(xiàn)本發(fā)明所述頻域差分調(diào)制方法的步驟。

18、本發(fā)明還公開了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序配置為由處理器調(diào)用時實現(xiàn)本發(fā)明所述頻域差分調(diào)制方法的步驟。

19、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的頻域差分調(diào)制方法能夠以極低的信令成本和無線資源來實現(xiàn)高可靠低時延移動通信。

技術(shù)特征：

1.一種面向高可靠低時延移動通信的頻域差分調(diào)制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻域差分調(diào)制方法，其特征在于，在所述步驟2中，第t個ofdm符號上的第k個子載波的信號，記為dk,t，表示為

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻域差分調(diào)制方法，其特征在于，在所述步驟3中，包括循環(huán)前綴在內(nèi)的第t個ofdm符號的傳輸序列，表示為

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻域差分調(diào)制方法，其特征在于，在所述步驟4中，假設(shè)符號完美同步，st(i)的對應(yīng)接收信號在去除循環(huán)前綴后為

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻域差分調(diào)制方法，其特征在于，在所述步驟4中，第t個ofdm符號的第個k子載波上的接收信號為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻域差分調(diào)制方法，其特征在于，在所述步驟4中，接收機是通過比較同一ofdm符號上的兩個連續(xù)子載波信號來檢測信息，因此，檢測到的信號表示為

7.一種面向高可靠低時延移動通信的頻域差分調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于，包括：存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器上的計算機程序，所述計算機程序配置為由所述處理器調(diào)用時實現(xiàn)權(quán)利要求1－6中任一項所述頻域差分調(diào)制方法的步驟。

8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于：所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序配置為由處理器調(diào)用時實現(xiàn)權(quán)利要求1－6中任一項所述頻域差分調(diào)制方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種面向高可靠低時延移動通信的頻域差分調(diào)制方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，頻域差分調(diào)制方法包括：步驟1：將B位信息比特轉(zhuǎn)換為J位編碼比特；步驟2：將J位編碼比特映射為M階相移鍵控符號塊，用頻域差分調(diào)制技術(shù)將信息表示為同一OFDM符號中兩個相鄰子載波信號的相位差；步驟3：執(zhí)行K點離散傅里葉逆變換將頻域傳輸序列轉(zhuǎn)換為時域傳輸序列，在時域傳輸序列中添加循環(huán)前綴；步驟4：接收機接收串行序列，計算的K點離散傅里葉變換，通過對比同一個OFDM符號上的子載波信號檢測數(shù)據(jù)，利用相移鍵控軟解調(diào)器和信道解碼器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為B位信息比特。本發(fā)明的有益效果是：能夠以極低的信令成本和無線資源來實現(xiàn)高可靠低時延移動通信。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭福春,鄭燦健
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26