一种数据处理方法和装置与流程

一种数据处理方法和装置
[0001]
本申请是2016年1月29日递交的申请号为201610066883.5、申请名称为“一种数据处理方法和装置”的分案申请。
技术领域
[0002]
本发明涉及通信技术，尤指一种数据处理方法和装置。


背景技术：

[0003]
长期演进技术(long term evolution，lte)属于第四代(fourth generation，4g)的无线蜂窝通信技术。lte系统是一种多载波系统，采用了正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，ofdm)技术，lte的物理资源是由频域上的子载波和时域上的符号(约为71us)组成。每个符号可以包含有多个子载波，多个符号组成一个子帧。由于采用了循环前缀(cyclic prefix，cp)，cp-ofdm系统能很好的解决多径时延问题，并且将频率选择性信道分成了一套平行的平坦信道，这很好地简化了信道估计方法，并有较高的信道估计精度。然而，cp-ofdm系统性能对相邻子带间的频偏和时偏比较敏感，这主要是由于该系统的频谱泄漏比较大，因此容易导致子带间干扰。目前lte系统在频域上使用了保护间隔，但这样降低了频谱效率，因此需要采用一些新技术来抑制带外泄漏。
[0004]
业界已经开始研究第五代(fifth generation，5g)无线通信技术，其中，抑制带外泄漏是5g技术研究的一个重要方向。一些相关文献提到的新型多载波方案滤波器组多载波(filter bank multicarrier，fbmc)和广义频分复用技术(generalized frequency division multiplexing，gfdm)技术，可以抑制带外泄漏，但是这些技术与lte的cp-ofdm技术存在兼容性问题，而且还存在信道估计问题、以及与多入多出(multiple input multiple output，mimo)技术相结合问题等。另一些文献提到的基于子带滤波的ofdm(filtered ofdm，f-ofdm)技术、通用滤波器组多载波ufmc(universal filtered multicarrier)技术，虽然与lte的cp-ofdm技术有一定兼容性，但抑制带外泄漏不是很好，并且带宽内的子载波之间仍然需要严格的同步，即对子带内的频偏和时偏仍然比较敏感，而且接收端解调性能也有所下降。
[0005]
目前现有技术还存在以下问题：在保证尽量与lte系统兼容的情况下，不能有效抑制带外泄漏而且接收端解调性能也有所下降。


技术实现要素：

[0006]
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种数据处理方法和装置，能够在保证尽量与lte系统兼容的情况下，有效抑制带外泄漏而且接收端解调性能较好。
[0007]
为了达到本发明目的，第一方面，本发明实施例提供一种数据处理方法，应用于多载波系统，包括：
[0008]
对数据进行快速傅立叶反变换ifft处理和利用预设函数进行处理；
[0009]
其中，所述预设函数为第一函数与第二函数的乘积；所述第一函数为频域上的根
升余弦函数通过傅里叶变换到时域上的函数；所述第二函数为时域上的函数。
[0010]
进一步的，所述利用预设函数进行处理包括：滤波器组fb处理。
[0011]
进一步的，所述第二函数为时域上的升余弦函数。
[0012]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度为系统符号间隔的倒数。
[0013]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度和滚降因子满足如下关系：f
sc
≥f1(1+α)；f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f1表示所述第一函数的频谱宽度，α为第一函数的滚降因子，取值范围为[0,1]。
[0014]
进一步的，所述数据包括：连续l个符号的数据序列，l≥2；
[0015]
相应的，所述利用预设函数进行处理包括：使用预设函数对所述连续l个符号的数据序列进行处理。
[0016]
进一步的，所述使用预设函数对连续l个符号的数据序列进行处理，包括：
[0017]
使用所述预设函数对每一符号的数据序列分别进行处理，并将l个处理后的数据序列进行叠加。
[0018]
进一步的，所述使用所述预设函数对每一符号的数据序列分别进行处理，并将l个处理后的数据序列进行叠加，包括：
[0019]
对于每一符号的数据序列，以ifft处理之后的时域数据为基础在时域上进行重复扩展以得到每一符号对应的长度为n
×
t的数据序列；
[0020]
使用所述预设函数的离散函数值与所述每一符号对应的长度为n
×
t的数据序列进行点乘运算，得到l个处理后的长度为n
×
t的数据序列；
[0021]
将l个处理后的长度为n
×
t的数据序列在时域上依次错开t后进行叠加后得到一组数据序列；
[0022]
其中，所述预设函数的自变量取值的区间长度为n
×
t，n为大于或等于1的实数，t表示系统符号间隔。
[0023]
进一步的，所述预设函数包括：w(t)＝ifsry(t)*x(t)，ifsry(t)表示第一函数，x(t)表示第二函数；
[0024]
其中，ifsry(t)＝ifft(sry(f))，
[0025][0026]
f表示频率；ifft(.)表示对频域函数做ifft变换成时域函数；|.|为绝对值运算符；a为预设值；α为滚降因子，取值范围为[0,1]；f0＝f1/2，f1表示所述第一函数的频谱宽度，且t表示系统符号间隔；
[0027]
[0028]
t表示时间；b为预设值；β为滚降因子，取值范围为[0,1]；t0＝t1/2，t1表示所述第二函数的时域宽度参数，t1(1+β)＝n
×
t，n为大于或等于1的实数。
[0029]
进一步的，f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f
sc
≥2f0(1+α)。
[0030]
进一步的，所述连续l个符号为所述多载波系统中一个子帧上或一个资源块上的连续l个符号。
[0031]
第二方面，本发明实施例提供另一种数据处理方法，应用于多载波系统，包括：
[0032]
对数据利用预设函数进行处理和快速傅立叶变换fft处理；
[0033]
其中，所述预设函数为第一函数与第二函数的乘积；所述第一函数为频域上的根升余弦函数通过傅里叶变换到时域上的函数；所述第二函数为时域上的函数。
[0034]
进一步的，所述利用预设函数进行处理包括：滤波器组fb处理。
[0035]
进一步的，所述第二函数为时域上的升余弦函数。
[0036]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度为系统符号间隔的倒数。
[0037]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度和滚降因子满足如下关系：f
sc
≥f1(1+α)；f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f1表示所述第一函数的频谱宽度，α为第一函数的滚降因子，取值范围为[0,1]。
[0038]
进一步的，所述预设函数包括：w(t)＝ifsry(t)*x(t)，ifsry(t)表示第一函数，x(t)表示第二函数；所述预设函数的自变量取值的区间长度为n
×
t，n为大于或等于1的实数，t表示系统符号间隔；
[0039]
其中，ifsry(t)＝ifft(sry(f))，
[0040][0041]
f表示频率；ifft(.)表示对频域函数做ifft变换成时域函数；|.|为绝对值运算符；a为预设值；α为滚降因子，取值范围为[0,1]；f0＝f1/2，f1表示所述第一函数的频谱宽度，且t表示系统符号间隔；
[0042][0043]
t表示时间；b为预设值；β为滚降因子，取值范围为[0,1]；t0＝t1/2，t1表示所述第二函数的时域宽度参数，t1(1+β)＝n
×
t。
[0044]
进一步的，f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f
sc
≥2f0(1+α)。
[0045]
第三方面，本发明实施例提供一种数据处理装置，应用于多载波系统的发射节点，包括：
[0046]
对数据进行快速傅立叶反变换ifft处理和利用预设函数进行处理；
[0047]
其中，所述预设函数为第一函数与第二函数的乘积；所述第一函数为频域上的根
升余弦函数通过傅里叶变换到时域上的函数；所述第二函数为时域上的函数。
[0048]
第四方面，本发明提供另一种数据处理装置，应用于多载波系统的接收节点，包括：
[0049]
对数据利用预设函数进行处理和快速傅立叶变换fft处理；
[0050]
其中，所述预设函数为第一函数与第二函数的乘积；所述第一函数为频域上的根升余弦函数通过傅里叶变换到时域上的函数；所述第二函数为时域上的函数。
[0051]
第五方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行时实现第一方面或第一方面的任一种实现方式所述的数据处理方法。
[0052]
第六方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行时实现第二方面或第二方面的任一种实现方式所述的数据处理方法。
[0053]
本发明实施例提供的数据处理方法和装置，由于发射侧在ifft处理之后再进行滤波器组fb处理，因此可以很好的与lte系统保持兼容性。虽然相邻符号的数据经过预设函数调制后会叠加和干扰，但由于本发明实施例中的预设函数的函数特性可以将干扰降低的很小，接收侧再次通过预设函数进行数据解调就可以有比较好的解调性能，并且预设函数的特性也可以实现更好地抑制带外泄漏。
[0054]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0055]
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
[0056]
图1为本发明实施例提供的一种数据处理方法的流程示意图；
[0057]
图2为本发明实施例还提供的一种数据处理方法的流程示意图；
[0058]
图3为本发明实施例提供的一种数据处理装置的结构示意图；
[0059]
图4为本发明实施例还提供的一种数据处理装置的结构意图。
具体实施方式
[0060]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0061]
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0062]
本发明实施例提供一种数据处理方法，基于多载波系统的发射侧，如图1所示，该方法包括：
[0063]
步骤101、对数据进行快速傅立叶反变换(inverse fast fourier transform，
ifft)处理和利用预设函数进行处理。
[0064]
其中，所述预设函数为第一函数与第二函数的乘积；所述第一函数为频域上的根升余弦函数通过傅里叶变换到时域上的函数；所述第二函数为时域上的函数。
[0065]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度为系统符号间隔的倒数。
[0066]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度和滚降因子满足如下关系：f
sc
≥f1(1+α)；f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f1表示所述第一函数的频谱宽度，α为第一函数的滚降因子，取值范围为[0,1]。
[0067]
进一步地，所述第二函数为时域上的升余弦函数。
[0068]
需要说明的是，所述预设函数处理一般是采用滤波器组(filter bank，fb)处理，也可以称为多相滤波处理。由于多相滤波处理中包含有多个滤波处理并行进行，因此本发明将多相滤波处理也称为滤波器组fb处理。另外，由于本实施例是基于发射侧，所述滤波器组fb处理也可以称为多相滤波调制(发射侧对数据的处理一般称为调制)。
[0069]
所述滤波器组fb处理的参数是由所述预设函数确定的。
[0070]
值得一提的是，在所述ifft处理与所述滤波器组fb处理之间，也可以增加其他处理过程，本发明不做具体限定。
[0071]
步骤102、发射处理后的数据。
[0072]
示例性的，步骤102具体可以是发射侧对于经过调制处理之后数据，再进行数模转换(digital to analog converter，dac)操作及后续的射频操作(属于现有的技术手段)，然后从天线发射出去。
[0073]
进一步的，所述数据包括：连续l个符号的数据序列，l≥2；
[0074]
相应的，所述使用预设函数对所述数据进行处理包括：使用预设函数对所述连续l个符号的数据序列进行处理。
[0075]
进一步的，所述使用预设函数对连续l个符号的数据序列进行处理，包括：
[0076]
使用所述预设函数对每一符号的数据序列分别进行处理，并将l个处理后的数据序列进行叠加。
[0077]
进一步的，所述使用所述预设函数对每一符号的数据序列分别进行处理，并将l个处理后的数据序列进行叠加，包括：
[0078]
对于每一符号的数据序列，以ifft处理之后的时域数据为基础在时域上进行重复扩展以得到每一符号对应的长度为n
×
t的数据序列；
[0079]
使用所述预设函数的离散函数值与所述每一符号对应的长度为n
×
t的数据序列进行点乘运算，得到l个处理后的长度为n
×
t的数据序列；
[0080]
将l个处理后的长度为n
×
t的数据序列在时域上依次错开t后进行叠加后得到一组数据序列；
[0081]
其中，所述预设函数的自变量取值的区间长度为n
×
t，n为大于或等于1的实数，t表示系统符号间隔。
[0082]
值得一提的是，上述数据序列为时域离散数据序列。
[0083]
进一步地，所述预设函数可以是连续函数或离散函数。
[0084]
具体的，如果所述预设函数为连续函数，则所述预设函数的离散函数值是指与每个符号的时域数据所在时刻位置相同的自变量值对应的函数值。
[0085]
举例说明如下：每一符号的数据序列经过重复扩展后，变为长度为n
×
t的数据序列，假设相邻离散数据间的时间间隔为ts，在时间t内包含的离散数据个数为k，则有，k
×
ts＝t，n
×
k
×
ts＝n
×
t。因此在长度为n
×
t的数据序列里包含有n
×
k个离散数据(这里假设n
×
k为整数)。假设第1个离散数据所在时刻为0，则第2个离散数据所在时刻为ts，第3个为2ts，第n
×
k个(即最后一个)离散数据所在时刻为(n
×
k-1)ts。如上所述波形函数的自变量区间长度也为n
×
t，因此所述预设函数的离散函数值就是指自变量为0、ts、
…
、(n
×
k-1)ts时对应的函数值。换句话说，所述预设函数的离散函数值可以通过对连续函数值按照自变量间隔ts进行采样得到。
[0086]
如果所述预设函数为离散函数，则该离散函数在自变量区间长度为n
×
t内包含的自变量个数与长度为n
×
t的数据序列里包含数据个数相同。该离散函数可以通过对所述连续函数采样得到。
[0087]
由上面可以看出，在发射侧利用预设函数进行处理(或者所述滤波器组fb处理)的结果是对数据进行了波形函数赋形，因此对于发射侧，预设函数处理(或者滤波器组fb处理)有时也称为赋形处理。
[0088]
进一步的，所述预设函数包括：w(t)＝ifsry(t)*x(t)，ifsry(t)表示第一函数，x(t)表示第二函数；
[0089]
其中，ifsry(t)＝ifft(sry(f))，
[0090][0091]
f表示频率；ifft(.)表示对频域函数做ifft变换成时域函数；|.|为绝对值运算符；a为预设值；α为滚降因子，取值范围为[0,1]；f0＝f1/2，f1表示所述第一函数的频谱宽度，且t表示系统符号间隔；
[0092][0093]
t表示时间；b为预设值；β为滚降因子，取值范围为[0,1]；t0＝t1/2，t1表示所述第二函数的时域宽度参数，t1(1+β)＝n
×
t，n为大于或等于1的实数；也就是说，所述第二函数的非零函数值对应的自变量之间的最大时间跨度等于n
×
t。
[0094]
进一步的，f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f
sc
≥2f0(1+α)。优选的，f
sc
＝2f0(1+α)。
[0095]
需要说明的是：对于y(f)，当滚降因子α＝1时，y(f)就变为：
[0096]
[0097]
当滚降因子α＝0时，y(f)就变为：
[0098][0099]
同理，当滚降因子β等于1或0时，函数x(t)都可以变为其他形式；
[0100]
需要特别说明的是，对第一函数和第二函数进行移位或其他形式上的变换，都属于本发明的保护范围之内。
[0101]
进一步地，所述预设函数的非零函数值自变量之间的最大时间跨度大于等于t。所述连续l个符号为所述多载波系统中一个子帧上或一个资源块上的连续l个符号。
[0102]
本发明实施例上述技术方案中，由于发射侧在ifft处理之后再进行滤波器组fb处理，因此可以很好的与lte系统保持兼容性。虽然相邻符号的数据经过预设函数调制后会叠加和干扰，但由于本发明实施例中的预设函数的函数特性可以将干扰降低的很小，接收端就可以有比较好的解调性能，本发明实施例中的预设函数的特性也可以实现更好地抑制带外泄漏。
[0103]
需要说明的是，本发明实施例上述方案中发射侧采用预设函数对数据进行调制，可以使得子载波在频域上的主瓣宽度变窄，这样相邻子载波的主瓣就不会出现重叠，也就不会有很大干扰，因此相邻子载波可以不同步。也就是说，用户资源调度最小单位可以以子载波为单位，而且用户间可以不需要同步。
[0104]
本发明实施例还提供一种数据处理方法，基于多载波系统的接收侧，如图2所示，该方法包括：
[0105]
步骤201、接收数据。
[0106]
示例性的，接收侧可以接收上述方法实施例中的发射侧发送的经过调制处理后数据。
[0107]
步骤202、对数据利用预设函数进行处理和快速傅立叶变换(fast fourier transform，ifft)处理；
[0108]
其中，所述预设函数为第一函数与第二函数的乘积；所述第一函数为频域上的根升余弦函数通过傅里叶变换到时域上的函数；所述第二函数为时域上的函数。
[0109]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度为系统符号间隔的倒数。
[0110]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度和滚降因子满足如下关系：f
sc
≥f1(1+α)；f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f1表示所述第一函数的频谱宽度，α为第一函数的滚降因子，取值范围为[0,1]。
[0111]
进一步的，所述第二函数为时域上的升余弦函数。
[0112]
进一步的，所述利用预设函数进行处理包括：滤波器组fb处理。
[0113]
需要说明的是，所述预设函数处理一般是采用滤波器组(filter bank，fb)处理，也可以称为多相滤波处理。由于多相滤波处理中包含有多个滤波处理并行进行，因此本发明将多相滤波处理也称为滤波器组fb处理。另外，由于本实施例是基于接收侧，所述滤波器组fb处理也可以称为多相滤波解调(接收侧对数据的处理一般称为解调)。所述滤波器组fb处理的参数是由所述预设函数确定的。
[0114]
值得一提的是，在所述滤波器组fb处理与所述fft处理之间，也可以增加其他处理过程，本发明不做具体限定。
[0115]
进一步地，接收侧对接收的数据进行步骤202所述的解调处理之后，可以再通过后续的信道均衡和检测(现有的技术手段)，恢复出发射侧调制之前的原始数据。
[0116]
进一步的，所述预设函数包括：w(t)＝ifsry(t)*x(t)，ifsry(t)表示第一函数，x(t)表示第二函数；所述预设函数的自变量取值的区间长度为n
×
t，n为大于或等于1的实数，t表示系统符号间隔；
[0117]
其中，ifsry(t)＝ifft(sry(f))，
[0118][0119]
f表示频率；ifft(.)表示对频域函数做ifft变换成时域函数；|.|为绝对值运算符；a为预设值；α为滚降因子，取值范围为[0,1]；f0＝f1/2，f1表示所述第一函数的频谱宽度，且t表示系统符号间隔；
[0120][0121]
t表示时间；b为预设值；β为滚降因子，取值范围为[0,1]；t0＝t1/2，t1表示所述第二函数的时域宽度参数，t1(1+β)＝n
×
t。
[0122]
进一步的，f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f
sc
≥2f0(1+α)。优选的，f
sc
＝2f0(1+α)。
[0123]
本发明实施例还提供的一种数据处理方法，基于接收侧，通过接收发射侧发送的经过调制处理的数据，采用与发射侧相同的预设函数来对数据进行解调并通过fft处理以及后续处理获取原始的数据。由于本发明实施例中的预设函数的函数特性可以将干扰降低的很小，接收侧就可以有比较好的解调性能，本发明实施例中的预设函数的特性也可以实现更好地抑制带外泄漏。
[0124]
本发明实施例提供一种数据传输装置10，应用于多载波系统的发射节点，该装置10包括：
[0125]
处理单元11，用于对数据进行快速傅立叶反变换ifft处理和利用预设函数进行处理；
[0126]
其中，所述预设函数为第一函数与第二函数的乘积；所述第一函数为频域上的根升余弦函数通过傅里叶变换到时域上的函数；所述第二函数为时域上的函数。
[0127]
进一步的，所述利用预设函数进行处理包括：滤波器组fb处理。
[0128]
进一步的，所述第二函数为时域上的升余弦函数。
[0129]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度为系统符号间隔的倒数。
[0130]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度和滚降因子满足如下关系：f
sc
≥f1(1+α)；f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f1表示所述第一函数的频谱宽度，α为第一函数的滚降
因子，取值范围为[0,1]。
[0131]
值得说明的是，多载波系统的发射端包括：基站、终端、中继(relay)、发射点(transmitting point)等等各种发射设备，在本发明将这些发射设备统称为发射节点。
[0132]
本实施例用于实现上述第一种数据处理方法的实施例，本实施例中各个单元的工作流程和工作原理参见上述方法实施例中的描述，在此不再赘述。
[0133]
本发明实施例还提供一种数据处理装置20，应用于多载波系统的接收节点，该装置20包括：
[0134]
处理单元21，用于对数据利用预设函数进行处理和快速傅立叶变换fft处理；
[0135]
其中，所述预设函数为第一函数与第二函数的乘积；所述第一函数为频域上的根升余弦函数通过傅里叶变换到时域上的函数；所述第二函数为时域上的函数。
[0136]
进一步的，所述利用预设函数进行处理包括：滤波器组fb处理。
[0137]
进一步的，所述第二函数为时域上的升余弦函数。
[0138]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度为系统符号间隔的倒数。
[0139]
进一步的，所述第一函数的频谱宽度和滚降因子满足如下关系：f
sc
≥f1(1+α)；f
sc
表示所述多载波系统的子载波间隔，f1表示所述第一函数的频谱宽度，α为第一函数的滚降因子，取值范围为[0,1]。
[0140]
值得说明的是，多载波系统的接收端包括基站、终端、中继(relay)等等各种接收设备，在本发明中将这些接收设备统称为接收节点。
[0141]
本实施例用于实现上述另一种数据处理方法的实施例，本实施例中各个单元的工作流程和工作原理参见上述另一种数据处理方法的实施例中的描述，在此不再赘述。
[0142]
本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行上述任一种数据处理方法实施例步骤的程序代码。
[0143]
可选地，存储介质还被设置为存储用于执行上述任一种数据处理方法实施例步骤的程序代码。
[0144]
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0145]
可选地，在本实施例中，处理器根据存储介质中已存储的程序代码执行上述任一种数据处理方法实施例步骤的程序代码。
[0146]
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述任一种数据处理方法实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
[0147]
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。