專利名稱：多載波系統(tǒng)的發(fā)射、接收裝置及其發(fā)射、接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射、接收裝置及其發(fā)射、接收方法，尤其涉及一種基于多子帶濾波器組的多載波頻分多址系統(tǒng)(MC-FDMA)中的發(fā)射、接收裝置及其發(fā)射、接收方法。
背景技術(shù)：
近年來，無線通信系統(tǒng)向著寬帶方向迅速發(fā)展；伴隨著這種發(fā)展趨勢，無線通信系統(tǒng)單信道占有的帶寬越來越高，無線接收機(jī)的復(fù)雜度也持續(xù)增長，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度越來越高。同時(shí)，根據(jù)近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，為了有效提升系統(tǒng)的吞吐量，頻分多址技術(shù)(FDMA)和時(shí)分多址技術(shù)(TDMA)的組合多址技術(shù)將成為未來移動通信技術(shù)的主要多址技術(shù)?；谶@樣的技術(shù)需求，多載波調(diào)制技術(shù)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來越多的關(guān)注，一方面，基于多載波調(diào)制技術(shù)，接收機(jī)的復(fù)雜度可以大大簡化；另一方面，基于多載波技術(shù)，可以很容易地實(shí)現(xiàn)FDMA和TDMA的混合多址技術(shù)，非常便于系統(tǒng)容量的優(yōu)化和增強(qiáng)。
在目前條件下，實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制技術(shù)的手段主要有兩種一種以正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的拓展，以形成多址方案；另外一種以多子帶濾波器組(MBFB)為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的拓展，從而形成多址方案。
OFDM調(diào)制將整個寬帶信道分隔為許多相互正交的子信道，每個子信道以獨(dú)占方式分配給各個用戶，形成OFDMA。由于在無線通信系統(tǒng)的下行連路中，對各個用戶而言，各子信道之間的正交性比較容易獲得，因此采用OFDMA，可以較好的解決多用戶之間的多址干擾(MAI)。然而在無線通信系統(tǒng)的上行鏈路中，若采用OFDMA，接收端(比如基站)必須對同時(shí)接入的多用戶信號聯(lián)合解調(diào)。由于各用戶的發(fā)射信號是相對獨(dú)立的，因此OFDMA較難保證聯(lián)合解調(diào)所必需的用戶信號之間的同步。當(dāng)各用戶信號之間存在較大的載波和定時(shí)偏移時(shí)，勢必導(dǎo)致多用戶之間的干擾。多子帶濾波器組可將整個寬帶信道分割為許多相互擬正交的子信道，各子信道相對獨(dú)立，并且子信道之間具有一定的頻域保護(hù)間隔。采用基于多子帶濾波器組構(gòu)成的FDMA，接收端(比如基站)可以對同時(shí)接入的多用戶信號分別獨(dú)立解調(diào)，因此對各用戶信號的載波和定時(shí)偏移魯棒性很強(qiáng)。
現(xiàn)有技術(shù)的基于多子帶濾波器組的頻分多址技術(shù)中，每個子帶內(nèi)的信號通常在添加CP(循環(huán)前綴)后進(jìn)行子帶成型濾波。由于子帶內(nèi)信號為窄帶信號，成型濾波器的時(shí)域滾降上升沿和下降沿將會接近甚至超過CP的長度。因此大大降低CP的有效長度。這樣，在給定的信道時(shí)延擴(kuò)展條件下，需要更長的CP(循環(huán)前綴)。
現(xiàn)有的基于多子帶濾波器組的頻分多址技術(shù)是利用子帶解調(diào)之后獲得的信息完成接收信號同步。由于子帶內(nèi)符號速率較低，即采樣頻率較低，而接收信號(亦即多子帶解調(diào)的輸入數(shù)據(jù)符號)的采樣率較高(通常大于子帶內(nèi)符號采樣頻率M倍，M為子帶總數(shù))，因此利用子帶解調(diào)之后獲得的低采樣率信息完成多子帶解調(diào)前的高采樣率輸入數(shù)據(jù)符號的同步，其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和同步精度都較難保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于多子帶濾波器組實(shí)現(xiàn)的多載波發(fā)射、接收裝置及其發(fā)射、接收方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種多載波系統(tǒng)的發(fā)射裝置，其包括依次連接的多子帶濾波器，用于將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進(jìn)行子帶多項(xiàng)濾波處理，并對將所述多個經(jīng)過子帶多項(xiàng)濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；保護(hù)間隔添加裝置，用于將所述每個分隔為預(yù)定長度的串行符號數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部添加一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成具有保護(hù)間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
進(jìn)一步地提供一種多載波系統(tǒng)的接收裝置，其包括依次連接的保護(hù)間隔去除裝置、將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分隔為預(yù)定長度的串行數(shù)據(jù)序列，并去除每一串行數(shù)據(jù)塊頭部或尾部的一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成去除保護(hù)間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；多子帶匹配濾波裝置、將所述串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列中每個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行波形分解操作，以生成多個長度較短的符號數(shù)據(jù)塊，并對所述多個較短的符號數(shù)據(jù)塊分別進(jìn)行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應(yīng)的子帶匹配濾波操作，以生成多個經(jīng)子帶匹配濾波操作的符號序列。
進(jìn)一步地，提供一種多載波系統(tǒng)的發(fā)射方法，其包括如下步驟多子帶濾波步驟，將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進(jìn)行子帶多項(xiàng)濾波處理，并對將所述多個經(jīng)過子帶多項(xiàng)濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；保護(hù)間隔添加步驟，將所述每個分隔為預(yù)定長度的串行符號數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部添加一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成具有保護(hù)間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。多子帶濾波步驟，將每路符號數(shù)據(jù)塊序列分別進(jìn)行子帶濾波處理，并對將所述多個經(jīng)過濾波的符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列。
進(jìn)一步地，提供一種多載波系統(tǒng)的接收方法，其包括如下步驟保護(hù)間隔去除步驟、將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分隔為預(yù)定長度的串行數(shù)據(jù)序列，并去除每一串行數(shù)據(jù)塊頭部或尾部的一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成去除保護(hù)間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；多子帶匹配濾波步驟、將所述串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列中每個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行波形分解操作，以生成多個長度較短的符號數(shù)據(jù)塊，并對所述多個較短的符號數(shù)據(jù)塊分別進(jìn)行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應(yīng)的子帶匹配濾波操作，以生成多個經(jīng)子帶匹配濾波操作的符號序列。與傳統(tǒng)的基于OFDM和OFDMA多載波-頻分多址系統(tǒng)的解決方案相比，基于多子帶濾波器組的多載波-頻分多址系統(tǒng)對時(shí)/頻同步誤差的魯棒性有較大提高。本發(fā)明是在將多子帶信號合成后，再添加CP，此時(shí)為寬帶信號，成型濾波器的時(shí)域滾降沿相對CP的長度較短，從而使得CP的長度比現(xiàn)有技術(shù)中的更短，可獲得更高的頻譜效率；本發(fā)明是在多子帶信號合成后，再添加CP，即接收端是在子帶信號解調(diào)之前完成同步，因此可獲得更好同步性能。


圖1是本發(fā)明的多載波系統(tǒng)的發(fā)射裝置的一個具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1所示的波形截?cái)嘌b置進(jìn)行緩存和截?cái)喾謮K操作的示意圖。
圖3是本發(fā)明的多載波系統(tǒng)的接收裝置的一個具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示本發(fā)明的多載波系統(tǒng)的發(fā)射裝置包括依次連接的一個串/并轉(zhuǎn)換裝置11、一個子帶映射裝置12、一個移相裝置13、一個M點(diǎn)的IFFT變換裝置14、M個上采樣裝置(為簡明起見，圖1中僅示出三個150，151和152)、M個多相濾波器(為簡明起見，圖1中僅示出三個160，161和162)、一個并/串轉(zhuǎn)換裝置17，一個波形合成裝置18，一個波形截?cái)嘌b置19和一個循環(huán)前綴添加裝置20。其中，所述的一個移相裝置13、一個M點(diǎn)的IFFT變換裝置14、M個上采樣裝置、M個多相濾波器、并/串轉(zhuǎn)換裝置17、波形合成裝置18構(gòu)成多子帶濾波器，該多子帶濾波器將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進(jìn)行子帶多項(xiàng)濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多項(xiàng)濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列。(需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)必要組成部分的信道編碼裝置，數(shù)字調(diào)制裝置，RF變頻裝置和一個發(fā)射天線與本發(fā)明的目的并無直接關(guān)系，在此未進(jìn)行描述。)假定{ak，k＝0，1，2....}為輸入到發(fā)射機(jī)的串并轉(zhuǎn)換裝置11的串行已調(diào)制符號序列；串并轉(zhuǎn)換裝置11，用于將符號已調(diào)制串行符號數(shù)據(jù)序列{ak，k＝0，1，2....}進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換操作，以形成相應(yīng)多個并行符號數(shù)據(jù)塊{bk，k＝0，1，2....}，這里，bk表示一個列向量，該向量的大小等于用戶被分配的子帶數(shù)目K；子帶映射裝置12，用于將經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)塊bk中的每個元素分別映射到相應(yīng)的子帶上進(jìn)行傳輸，對于沒有數(shù)據(jù)映射的子帶傳輸0。映射的方式可以時(shí)連續(xù)映射方式，即將數(shù)據(jù)塊中的各元素映射到頻譜上頻率連續(xù)排列的多個子帶上，也可以是離散映射方式，即將數(shù)據(jù)塊中的各元素映射到頻譜上頻率間隔排列的多個子帶上。經(jīng)過子帶映射裝置，輸入并行的數(shù)據(jù)塊序列{ck，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}，dk也表示一個元素?cái)?shù)量為M的列向量，其中M為IFFT變換裝置14中IFFT變換的大小，亦即多子帶濾波器組總的子帶數(shù)目。
移相裝置13，用于對輸入的并行符號數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}進(jìn)行移相操作，以生成經(jīng)過移相處理的并行符號數(shù)據(jù)塊序列。即對dk中的M個元素分別對應(yīng)乘上移相因子exp(-j2πmkN/M)，{m＝0，...，M-1；k＝0，1，2....}。其中N為多相濾波器160，161，162對應(yīng)的原型濾波器的上采樣頻率。經(jīng)過移相裝置，輸入并行的數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊序列{ek，k＝0，1，2....}，這里，ek也表示一個元素?cái)?shù)量為M的列向量。
IFFT變換裝置14，用于對每個并行符號數(shù)據(jù)塊序列{ek，k＝0，1，2....}進(jìn)行M點(diǎn)IFFT變換，以生成數(shù)據(jù)塊中元素信數(shù)為M的并行符號數(shù)據(jù)塊序列。IFFT變換點(diǎn)數(shù)M等于子帶總數(shù)，M大于等于FFT變換裝置11中FFT變換點(diǎn)數(shù)K，并且M為K的整數(shù)倍。經(jīng)過IFFT變換模塊，輸入并行的數(shù)據(jù)塊序列{ek，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊序列{gk，k＝0，1，2....}，相互之間的關(guān)系服從gk＝IFFT(ek)，這里，gk也表示一個元素?cái)?shù)量和IFFT變換大小M一樣的列向量。
M個上采樣裝置(150，151，152…)，分別用于對所述并行符號數(shù)據(jù)塊序列g(shù)k中每個數(shù)據(jù)塊中的M個元素進(jìn)行R倍上采樣操作，以生成經(jīng)過上采樣的M個串行符號序列；即在各元素后面添R-1個零。其中，R＝L/M，L為多相濾波器160，161，162對應(yīng)的原型濾波器的長度，M為子帶總數(shù)。經(jīng)過上采樣，第m個上采樣裝置的第k個數(shù)據(jù)塊序列時(shí)刻的輸出序列為{hkm(n)，n＝0，1，2...，R-1；m＝0，1，...，M-1；k＝0，1，2，...}。
M個多相濾波器(160，161、162…)，分別用于對經(jīng)過上采樣的串行符號序列{hkm(n)}分別進(jìn)行子帶濾波成型操作，以生成M個經(jīng)過子帶成型濾波的串并輸出符號序列。其中各個多相濾波器裝置的系數(shù)由同一個原型濾波器系數(shù)通過移位抽樣而得。具體地，假設(shè)原型濾波器系數(shù)(亦即沖激響應(yīng))為{fp(n)，n＝0，1，2...，L-1}。該濾波器滿足移位正交條件Σn=0L-1fp(n)fp*(n-kN)=δ(k),]]>其中L為濾波器長度，N為濾波器上采樣率。則第m(m＝0，1，...，M-1)個多相濾波器系數(shù)為該原型濾波器系數(shù)起始值移位m點(diǎn)后M倍下采樣而得，即{f0m(n)＝fp(nM+m)，n＝0，1，2...，L/M-1}，(其中M為子帶總數(shù)，L為M的整數(shù)倍。經(jīng)過多相濾波器裝置后，第m個多相濾波器的第k個數(shù)據(jù)塊序列時(shí)刻的輸出序列為{ikm(n)，n＝0，1，2...，L/M-1；k＝0，1，2，...}。
并/串轉(zhuǎn)換裝置17，用于將并行輸入的來自M個多相濾波器的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，以生成串行輸出符號序列。經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換裝置，輸出的串行數(shù)據(jù)塊序列為{lk(n)，n＝0，1，2...，L；k＝0，1，2，...}，這里{lk(n)}表示為塊長為L的串行數(shù)據(jù)塊。
波形合成裝置18，用于上述串行輸出符號序列按子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}的時(shí)間間隔(此處時(shí)間間隔等于多相濾波器對應(yīng)的原型濾波器的上采樣率N)進(jìn)行移位疊加。具體地，在k時(shí)刻，將以前生成的長度為L的數(shù)據(jù)序列的前N點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送出去，再取剩余的L-N點(diǎn)數(shù)據(jù)，在尾部添N個零后，與k時(shí)刻并串轉(zhuǎn)換輸出的L點(diǎn)數(shù)據(jù)塊相加，構(gòu)成新的數(shù)據(jù)序列；而k+1時(shí)刻又將該新生成的序列的前N點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送出去，再取剩余的L-N點(diǎn)數(shù)據(jù)，在尾部添N個零后，與k+1時(shí)刻并串轉(zhuǎn)換輸出的L點(diǎn)數(shù)據(jù)塊相加，構(gòu)成更新的數(shù)據(jù)序列。如此周而復(fù)始。經(jīng)過波形合成裝置，輸出序列為s(n)=Σk=0∞Σm=0M-1dk(m)fp(n-kN)exp(j2πm(n-kN)/M),]]>其中{fp(n)，n＝0，1，2....L-1}為多相濾波器的原型濾波器，波形截?cái)嘌b置19，用于對經(jīng)過波形合成裝置輸出的串行輸出符號數(shù)據(jù)序列進(jìn)行緩存和截?cái)喾謮K操作，以生成經(jīng)過截?cái)喾謮K的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。其操作如圖2所示。其中緩存數(shù)據(jù)的長度為F個子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊經(jīng)過波形合成后輸出的序列長度E。事實(shí)上，E＝(F-1)×N+L，其中L為濾波器長度，N為濾波器上采樣率。截?cái)喾謮K操作是將緩存的長度為E的數(shù)據(jù)序列中取出中間的Q點(diǎn)數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，Q取值為2的冪次方。經(jīng)過波形截?cái)嘌b置，形成串行符號數(shù)據(jù)塊序列{lk，k＝0，1，2....}。這里，lk表示一個元素?cái)?shù)量為Q的行向量；保護(hù)間隔添加裝置，用于將所述每個分隔為預(yù)定長度的串行符號數(shù)據(jù)塊頭部或尾部添加一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成具有保護(hù)間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列，用于減少信道間干擾(該保護(hù)間隔的長度應(yīng)大于信道最大時(shí)延擴(kuò)展長度)。優(yōu)選地，保護(hù)間隔添加裝置可采用循環(huán)前綴添加裝置20，其將所述串行符號數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復(fù)制到其前端，以生成帶循環(huán)前綴(CP)的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。經(jīng)過循環(huán)前綴添加裝置，輸入數(shù)據(jù)塊序列{lk，k＝0，1，2....}變換成完整的數(shù)據(jù)塊符號序列{mk，k＝0，1，2....}，這里，mk表示一個元素?cái)?shù)量為P的行向量，并且P＝Q+C，C為循環(huán)前綴長度。
如圖3所示的是本發(fā)明的基于多子帶濾波器組實(shí)現(xiàn)的多載波-頻分多址系統(tǒng)的接收裝置的框圖。其中包括一個循環(huán)前綴去除裝置30，一個波形重構(gòu)裝置31，一個波形分解裝置32，一個串/并轉(zhuǎn)換裝置33，M個多相匹配濾波器(為簡明起見，圖1中僅示出三個340，341和342)，M個下采樣裝置(為簡明起見，圖1中僅示出三個350，351和352)，一個M點(diǎn)的FFT變換裝置36，一個移相裝置37，一個子帶解映射裝置38和一個并/串轉(zhuǎn)換裝置39。其中，所述的波形分解裝置32、串/并轉(zhuǎn)換裝置33、M個多相匹配濾波器，M個下采樣裝置，一個M點(diǎn)的FFT變換裝置36，一個移相裝置37構(gòu)成多子帶匹配濾波裝置。該多子帶匹配濾波裝置用于將所述串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列中每個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行波形分解操作，以生成多個長度較短的符號數(shù)據(jù)塊，并對所述多個較短的符號數(shù)據(jù)塊分別進(jìn)行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應(yīng)的子帶匹配濾波操作，以生成多個經(jīng)子帶匹配濾波操作的符號序列。(需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)接收機(jī)必要組成部分的同步裝置，信道估計(jì)裝置，均衡裝置，信道解碼裝置和數(shù)字解調(diào)裝置與本發(fā)明的目的并無直接關(guān)系，在此未進(jìn)行描述。)假定{nk，k＝0，1，2....}為輸入到發(fā)接收機(jī)的循環(huán)前綴去除裝置30的串行符號序列；并且假定接收機(jī)理想同步。
保護(hù)間隔去除裝置，用于將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分隔成預(yù)定長度的串行數(shù)據(jù)序列，并去除每一串行數(shù)據(jù)塊頭部或尾部的一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成去除保護(hù)間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列。在本具體實(shí)施例中，所述保護(hù)間隔去除裝置為循環(huán)前綴去除裝置30，用于根據(jù)發(fā)射信號的結(jié)構(gòu)將輸入的符號序列分隔為長度為P的串行數(shù)據(jù)塊序列，并且將每個數(shù)據(jù)塊中前C個采樣值舍去，形成長度為Q的串行數(shù)據(jù)塊序列{ok，k＝0，1，2....}。這里，ok表示一個元素?cái)?shù)量為Q的行向量；波形重構(gòu)裝置31，用于對輸入的每個長度為Q的數(shù)據(jù)塊首尾兩端共添加E-Q個零，以形成長度為E的數(shù)據(jù)塊。經(jīng)過波形重構(gòu)裝置，形成串行符號數(shù)據(jù)塊序列{pk，k＝0，1，2....}。這里，pk表示一個元素?cái)?shù)量為E的行向量；波形分解裝置32，用于從輸入的每個長度為E的數(shù)據(jù)塊序列，按發(fā)射端子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}的時(shí)間間隔，移位取出L點(diǎn)的數(shù)據(jù)串行輸出。具體地，假設(shè)在第1個時(shí)刻，從第1點(diǎn)開始，取出數(shù)據(jù)塊中最前面L點(diǎn)數(shù)據(jù)，則第2個時(shí)刻，從第N+1點(diǎn)開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點(diǎn)數(shù)據(jù)，依次類推，第n個時(shí)刻，從第(n-1)N+1點(diǎn)開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點(diǎn)數(shù)據(jù)。第F個時(shí)刻，從第(F-1)N+1點(diǎn)開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點(diǎn)數(shù)據(jù)，亦即數(shù)據(jù)塊中最后的L點(diǎn)數(shù)據(jù)。經(jīng)過波形分解裝置，形成串行符號數(shù)據(jù)塊序列{qk，k＝0，1，2....}。這里，qk表示一個元素?cái)?shù)量為L的行向量；串/并轉(zhuǎn)換裝置33，用于將串行輸入的數(shù)據(jù)塊序列{qk，k＝0，1，2....}轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)塊序列{rk，k＝0，1，2....}。這里，rk表示一個元素?cái)?shù)量為M的列向量；M個多相匹配濾波器裝置(340、341、342…)，分別用于對經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換的序列{rk，k＝0，1，2....}進(jìn)行子帶匹配濾波操作。其中各個多相匹配濾波器的系數(shù)與發(fā)射端各個多相濾波器相對應(yīng)。經(jīng)過多相匹配濾波，第m個多相濾波器的輸出序列為{tm(n)，n＝0，1，2，...L/M-1；m＝0，...，M-1}。
M個下采樣裝置(350、351、352…)，用于對經(jīng)過多相匹配濾波的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行R倍下采樣操作。具體地，下采樣裝置按發(fā)射端子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}的時(shí)間間隔，取出各個多相匹配濾波輸出數(shù)據(jù)序列中第L/M-1個值，并且將多相匹配濾波裝置中的移位寄存器置零。經(jīng)過下采樣裝置，第m個下采樣裝置的輸出序列為{ukm，m＝0，...，M-1；k＝0，1，2，...}。
FFT變換裝置36，用于對輸入的M個下采樣裝置輸出的符號序列{ukm，m＝0，...，M-1；k＝0，1，2，...}進(jìn)行M點(diǎn)FFT變換。經(jīng)過FFT變換，輸入并行的數(shù)據(jù)序列變換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊序列{vk，k＝0，1，2....}，相互之間的關(guān)系服從vk＝FFT(uk)，這里，uk=uk0uk1···ukM-1T,]]>vk表示一個元素?cái)?shù)量和FFT變換大小M一樣的列向量。
移相裝置37，用于對FFT變換輸出的數(shù)據(jù)塊序列vk中的M個元素分別對應(yīng)乘上移相因子exp(j2πmkN/M)，{m＝0，...，M-1；k＝0，1，2....}。經(jīng)過移相裝置，輸入并行的數(shù)據(jù)塊序列{vk，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊序列{wk，k＝0，1，2....}，這里，wk也表示一個元素?cái)?shù)量為M的列向量。
子帶解映射裝置38，用于根據(jù)發(fā)射端子帶映射的方式，從經(jīng)過移相的數(shù)據(jù)塊wk中取出相應(yīng)的K點(diǎn)數(shù)據(jù)。經(jīng)過子帶解映射裝置，輸出為數(shù)據(jù)塊序列{xk，k＝0，1，2....}，這里，xk也表示一個元素?cái)?shù)量為K的列向量。
并/串轉(zhuǎn)換裝置39，用于對輸入的數(shù)據(jù)塊序列{xk，k＝0，1，2....}進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換操作。經(jīng)過并/串轉(zhuǎn)換裝置，輸出為串行數(shù)據(jù)符號序列{yk，k＝0，1，2....}，用于接收端的符號解調(diào)和解碼，以恢復(fù)發(fā)射的信息比特。
相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種多載波系統(tǒng)的發(fā)射方法，其包括如下步驟串并轉(zhuǎn)換步驟、用于將符號已調(diào)制串行符號數(shù)據(jù)序列進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換操作，以形成相應(yīng)多個并行符號數(shù)據(jù)塊；子帶映射步驟、用于將經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)塊中的每個元素分別映射到相應(yīng)的子帶上進(jìn)行傳輸，對于沒有數(shù)據(jù)映射的子帶傳輸0。
多子帶濾波步驟，將每路符號數(shù)據(jù)塊序列分別進(jìn)行子帶濾波處理，并對將所述多個經(jīng)過濾波的符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；波形截?cái)嗖襟E，對所述波形合成裝置輸出的串行輸出符號數(shù)據(jù)序列進(jìn)行緩存和截?cái)喾謮K操作，以生成經(jīng)過截?cái)喾謮K的串行輸出符號數(shù)據(jù)序列。
保護(hù)間隔添加步驟，將所述串行輸出符號數(shù)據(jù)序列分隔為預(yù)定長度的串行符號數(shù)據(jù)塊，在每個串行符號數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部添加一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成具有保護(hù)間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。本具體實(shí)施例中所述的保護(hù)間隔添加步驟具體為將所述串行符號數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復(fù)制到其前端，以生成帶循環(huán)前綴的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
其中所述的多子帶濾波步驟括依次連接的移相步驟，對輸入的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行移相操作，以生成經(jīng)過移相處理的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；IFFT變換步驟，對每個并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行M點(diǎn)IFFT變換，以生成數(shù)據(jù)塊中元素個為M的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；上采樣步驟，分別對所述并行符號數(shù)據(jù)塊序列中每個數(shù)據(jù)塊中的M個元素進(jìn)行R倍上采樣操作，以生成M個經(jīng)過上采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；多相濾波步驟，分別對經(jīng)過上采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進(jìn)行子帶濾波成型操作，以生成經(jīng)過子帶成型濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；并/串轉(zhuǎn)換步驟，將并行輸入的來自M個多相濾波器的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列；波形合成步驟，將上述串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列按子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列的時(shí)間間隔進(jìn)行移位疊加。
相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種多載波系統(tǒng)的接收方法，其包括如下步驟保護(hù)間隔去除步驟、將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分隔為預(yù)定長度的串行數(shù)據(jù)塊序列，并去除每個數(shù)據(jù)塊頭部或尾部的一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成去除保護(hù)間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；本具體實(shí)施例中，所述的保護(hù)間隔去除步驟具體為根據(jù)發(fā)射信號的結(jié)構(gòu)將輸入的符號序列分隔為長度為P的串行數(shù)據(jù)塊序列，并且將每個數(shù)據(jù)塊中前C個采樣值舍去，形成長度為Q的串行數(shù)據(jù)塊序列。
波形重構(gòu)步驟，對輸入的每個長度為Q的數(shù)據(jù)塊首尾兩端共添加E-Q個零，以形成長度為E的數(shù)據(jù)塊，以形成串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
多子帶匹配濾波步驟、將所述串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行波形分解操作，以生成多個長度較短的符號數(shù)據(jù)塊，并對所述多個較短的符號數(shù)據(jù)塊分別進(jìn)行與發(fā)射機(jī)端的子帶濾波相對應(yīng)的子帶匹配濾波操作，以生成多個經(jīng)子帶匹配濾波操作的符號序列。
其中，所述的多子帶匹配濾波步驟包括依次連接的波形分解步驟，從輸入的每個長度為E的數(shù)據(jù)塊序列，按發(fā)射端子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列的時(shí)間間隔，移位取出L點(diǎn)的數(shù)據(jù)串行輸出。
串/并轉(zhuǎn)換步驟，將串行輸入的數(shù)據(jù)塊序列轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)塊序列；M個多相匹配濾波器步驟，分別用于對經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換的序列進(jìn)行子帶匹配濾波操作；下采樣步驟，對經(jīng)過多相匹配濾波的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行R倍下采樣操作；FFT變換步驟，對輸入的各個下采樣裝置輸出的符號序列進(jìn)行M點(diǎn)FFT變換；移相步驟，對FFT變換輸出的數(shù)據(jù)塊序列中的M個元素分別對應(yīng)乘上移相因子。
所述的移相步驟之后還包括子帶解映射步驟，根據(jù)發(fā)射端子帶映射的方式，從經(jīng)過移相的數(shù)據(jù)塊中取出相應(yīng)的K點(diǎn)數(shù)據(jù)；并/串轉(zhuǎn)換步驟，對輸入的數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換操作。
權(quán)利要求
1.一種多載波系統(tǒng)的發(fā)射裝置，其特征在于，包括依次連接的多子帶濾波器，用于將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進(jìn)行子帶多項(xiàng)濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多項(xiàng)濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；保護(hù)間隔添加裝置，用于將所述每個分隔為預(yù)定長度的串行符號數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部添加一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成具有保護(hù)間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多載波系統(tǒng)的發(fā)射裝置，其特征在于，還包括與保護(hù)間隔添加裝置的輸入端相連接的波形截?cái)嘌b置，其對所述波形合成裝置輸出的串行輸出符號數(shù)據(jù)序列進(jìn)行緩存和截?cái)喾謮K操作，以生成經(jīng)過截?cái)喾謮K的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多載波系統(tǒng)的發(fā)射裝置，其特征在于，所述的保護(hù)間隔添加裝置為循環(huán)前綴添加裝置，其將所述串行符號數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復(fù)制到其前端，以生成帶循環(huán)前綴的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多載波系統(tǒng)的發(fā)射裝置，其特征在于，所述的多子帶濾波器包括依次連接的移相裝置，用于對輸入的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行移相操作，以生成經(jīng)過移相處理的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；IFFT變換裝置，用于對每個并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行M點(diǎn)IFFT變換，以生成數(shù)據(jù)塊中元素個數(shù)為M的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；M個上采樣裝置，分別用于對所述并行符號數(shù)據(jù)塊序列中每個數(shù)據(jù)塊中的M個元素進(jìn)行R倍上采樣操作，以生成經(jīng)過上采樣的M個串行符號序列；M個多相濾波器，分別用于對經(jīng)過上采樣的串行符號序列進(jìn)行子帶濾波成型操作，以生成M個經(jīng)過子帶成型濾波的串行符號序列；并/串轉(zhuǎn)換裝置，用于將并行輸入的來自M個多相濾波器的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，以生成串行輸出符號序列；波形合成裝置，用于上述串行輸出符號序列按子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列的時(shí)間間隔進(jìn)行移位疊加。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多載波系統(tǒng)的發(fā)射裝置，其特征在于，所述的發(fā)射裝置還包括設(shè)于移相裝置前的串/并轉(zhuǎn)換裝置，用于將符號已調(diào)制串行符號數(shù)據(jù)序列進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換操作，以形成相應(yīng)多個并行符號數(shù)據(jù)塊；子帶映射裝置，用于將經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)塊中的每個元素分別映射到相應(yīng)的子帶上進(jìn)行傳輸，對于沒有數(shù)據(jù)映射的子帶傳輸0。
6.一種多載波系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于，包括依次連接的保護(hù)間隔去除裝置、將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分隔為預(yù)定長度的串行數(shù)據(jù)序列，并去除每一串行數(shù)據(jù)塊頭部或尾部的一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成去除保護(hù)間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；多子帶匹配濾波裝置、將所述串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列中每個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行波形分解操作，以生成多個長度較短的符號數(shù)據(jù)塊，并對所述多個較短的符號數(shù)據(jù)塊分別進(jìn)行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應(yīng)的子帶匹配濾波操作，以生成多個經(jīng)子帶匹配濾波操作的符號序列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多載波系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于，還包括與保護(hù)間隔去除裝置的輸出端相連接的波形重構(gòu)裝置，用于對輸入的每個長度為Q的數(shù)據(jù)塊首尾兩端共添加E-Q個零，以形成長度為E的數(shù)據(jù)塊，以形成串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的多載波系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于，所述的保護(hù)間隔去除裝置為循環(huán)前綴去除裝置，用于根據(jù)發(fā)射信號的結(jié)構(gòu)將輸入的符號序列分隔為長度為P的串行數(shù)據(jù)塊序列，并且將每個數(shù)據(jù)塊中前C個采樣值舍去，形成長度為Q的串行數(shù)據(jù)塊序列。
9.根據(jù)權(quán)得要求6所述的多載波系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于，所述的多子帶匹配濾波裝置包括依次連接的波形分解裝置，用于從輸入的每個長度為E的數(shù)據(jù)塊序列，按發(fā)射端子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列的時(shí)間間隔，移位取出L點(diǎn)的數(shù)據(jù)串行輸出。串/并轉(zhuǎn)換裝置，用于將串行輸入的數(shù)據(jù)塊序列轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)塊序列；M個多相匹配濾波器裝置，分別用于對經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換的序列進(jìn)行子帶匹配濾波操作；M個下采樣裝置，用于對經(jīng)過多相匹配濾波的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行下采樣操作；FFT變換裝置，用于對輸入的M個下采樣裝置輸出的符號序列進(jìn)行M點(diǎn)FFT變換；移相裝置，用于對FFT變換輸出的數(shù)據(jù)塊序列中的M個元素分別對應(yīng)乘上移相因子。
10.根據(jù)權(quán)得要求9所述的多載波系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于，還包括連接于移相裝置之后子帶解映射裝置，用于根據(jù)發(fā)射端子帶映射的方式，從經(jīng)過移相的數(shù)據(jù)塊中取出相應(yīng)的K點(diǎn)數(shù)據(jù)；并/串轉(zhuǎn)換裝置，用于對輸入的數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換操作。
11.一種多載波系統(tǒng)的發(fā)射方法，其特征在于，包括如下步驟多子帶濾波步驟，將每路符號數(shù)據(jù)塊序列分別進(jìn)行子帶濾波處理，并對將所述多個經(jīng)過濾波的符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；保護(hù)間隔添加步驟，將所述串行輸出符號數(shù)據(jù)序列分隔為預(yù)定長度的串行符號數(shù)據(jù)塊，在每個串行符號數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部添加一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成具有保護(hù)間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多載波系統(tǒng)的發(fā)射方法，其特征在于，在保護(hù)間隔添加步驟前還包括波形截?cái)嗖襟E，對所述波形合成裝置輸出的串行輸出符號數(shù)據(jù)序列進(jìn)行緩存和截?cái)喾謮K操作，以生成經(jīng)過截?cái)喾謮K的串行輸出符號數(shù)據(jù)序列。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的多載波系統(tǒng)的發(fā)射方法，其特征在于，所述的保護(hù)間隔添加步驟具體為將所述串行符號數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復(fù)制到其前端，以生成帶循環(huán)前綴的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多載波系統(tǒng)的發(fā)射方法，其特征在于，多子帶濾波步驟包括依次連接的移相步驟，對輸入的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行移相操作，以生成經(jīng)過移相處理的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；IFFT變換步驟，對每個并行符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行M點(diǎn)IFFT變換，以生成數(shù)據(jù)塊中元素個為M的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；上采樣步驟，分別對所述并行符號數(shù)據(jù)塊序列中每個數(shù)據(jù)塊中的M個元素進(jìn)行R倍上采樣操作，以生成M個經(jīng)過上采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；多相濾波步驟，分別對經(jīng)過上采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進(jìn)行子帶濾波成型操作，以生成經(jīng)過子帶成型濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；并/串轉(zhuǎn)換步驟，將并行輸入的來自M個多相濾波器的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列；波形合成步驟，將上述串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列按子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列的時(shí)間間隔進(jìn)行移位疊加。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多載波系統(tǒng)的發(fā)射方法，其特征在于，在所述的多子帶濾波步驟前還包括串并轉(zhuǎn)換步驟、用于將符號已調(diào)制串行符號數(shù)據(jù)序列進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換操作，以形成相應(yīng)多個并行符號數(shù)據(jù)塊；子帶映射步驟、用于將經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)塊中的每個元素分別映射到相應(yīng)的子帶上進(jìn)行傳輸，對于沒有數(shù)據(jù)映射的子帶傳輸0。
16.一種多載波系統(tǒng)的接收方法，其特征在于，包括如下步驟保護(hù)間隔去除步驟、將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分隔為預(yù)定長度的串行數(shù)據(jù)塊序列，并去除每個數(shù)據(jù)塊頭部或尾部的一個特定長度的保護(hù)間隔，以生成去除保護(hù)間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；多子帶匹配濾波步驟、將所述串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行波形分解操作，以生成多個長度較短的符號數(shù)據(jù)塊，并對所述多個較短的符號數(shù)據(jù)塊分別進(jìn)行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應(yīng)的子帶匹配濾波操作，以生成多個經(jīng)子帶匹配濾波操作的符號序列。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多載波系統(tǒng)的接收方法，其特征在于，所述的保護(hù)間隔去除步驟后還包括波形重構(gòu)步驟，對輸入的每個長度為Q的數(shù)據(jù)塊首尾兩端共添加E-Q個零，以形成長度為E的數(shù)據(jù)塊，以形成串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的多載波系統(tǒng)的接收方法，其特征在于，所述的保護(hù)間隔去除步驟具體為根據(jù)發(fā)射信號的結(jié)構(gòu)將輸入的符號序列分隔為長度為P的串行數(shù)據(jù)塊序列，并且將每個數(shù)據(jù)塊中前C個采樣值舍去，形成長度為Q的串行數(shù)據(jù)塊序列。
19.根據(jù)權(quán)得要求16所述的多載波系統(tǒng)的接收方法，其特征在于，所述的多子帶匹配濾波步驟包括依次連接的波形分解步驟，從輸入的每個長度為E的數(shù)據(jù)塊序列，按發(fā)射端子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列的時(shí)間間隔，移位取出L點(diǎn)的數(shù)據(jù)串行輸出；串/并轉(zhuǎn)換步驟，將串行輸入的數(shù)據(jù)塊序列轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)塊序列；M個多相匹配濾波器步驟，分別用于對經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換的序列進(jìn)行子帶匹配濾波操作；下采樣步驟，對經(jīng)過多相匹配濾波的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行下采樣操作；FFT變換步驟，對輸入的各個下采樣裝置輸出的符號序列進(jìn)行M點(diǎn)FFT變換；移相步驟，對FFT變換輸出的數(shù)據(jù)塊序列中的M個元素分別對應(yīng)乘上移相因子。
20.根據(jù)權(quán)得要求19所述的多載波系統(tǒng)的接收方法，其特征在于，所述的移相步驟之后還包括子帶解映射步驟，根據(jù)發(fā)射端子帶映射的方式，從經(jīng)過移相的數(shù)據(jù)塊中取出相應(yīng)的K點(diǎn)數(shù)據(jù)；并/串轉(zhuǎn)換步驟，對輸入的數(shù)據(jù)塊序列進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換操作。
全文摘要
本發(fā)明提出一種多載波系統(tǒng)的發(fā)射、接收裝置及其發(fā)射、接收方法，發(fā)射裝置首先通過串/并轉(zhuǎn)換，將發(fā)送序列符號轉(zhuǎn)換為多個串行序列符號，然后通過多子帶濾波器組將各串行序列符號調(diào)制到不同的子帶對應(yīng)的子載波上。隨后，對多子帶濾波器組輸出的多載波信號進(jìn)行分塊操作。最后，對每個數(shù)據(jù)塊添加“循環(huán)前綴”，并發(fā)射到射頻上去。接收裝置首先對接收的信號數(shù)據(jù)塊去除循環(huán)前綴，然后對每個數(shù)據(jù)塊分別進(jìn)行頻域均衡。接著，通過多子帶匹配濾波器組，從均衡后的數(shù)據(jù)塊中恢復(fù)出發(fā)射信號。通過以上處理，本發(fā)明可獲得更高的頻譜效率及更好同步性能。
文檔編號H04L27/26GK1925473SQ20051002919
公開日2007年3月7日 申請日期2005年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者張小東, 李明齊, 周志剛, 卜智勇 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所, 上海無線通信研究中心