專利名稱：基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址發(fā)射、接收裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及寬帶通信領(lǐng)域，更具體地，涉及基于多子帶濾波的頻分多址發(fā)射機、接收機及其方法。
背景技術(shù)：
SC-FDMA是近年來國際上提出來的一種既具備單載波通信功率峰均比特性，又具備多載波通信實現(xiàn)簡單和資源調(diào)度靈活特性的新型頻分多址通信系統(tǒng)，主要應(yīng)用于寬帶移動通信的上行鏈路解決方案，支持頻域擴展技術(shù)、頻域均衡方法和多用戶并發(fā)通信場景。目前，SC-FDMA的實現(xiàn)方式主要有兩種，即參考文獻1中所公開的通過頻域?qū)崿F(xiàn)的DFT-SOFDM，以及參考文獻2所公開的通過時域?qū)崿F(xiàn)的IFDMA。
當前國際上提出的DFT-SOFDM系統(tǒng)主要是基于之前盛行的OFDM(見參考文獻3)和OFDMA(見參考文獻4)系統(tǒng)改進而成。對于傳統(tǒng)的OFDM(A)系統(tǒng)，各個用戶編碼調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號是直接映射到分配的子載波上傳輸?shù)模總€數(shù)據(jù)符號只占用一個子載波；而DFT-SOFDM系統(tǒng)，各個用戶編碼調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號先經(jīng)過一個DFT變換，然后映射到分配的子載波上傳輸?shù)?，這樣每個數(shù)據(jù)符號擴頻到所有分配的子載波上傳輸。因此，原先OFDM系統(tǒng)的優(yōu)點也就在DFT-SOFDM上得到相應(yīng)繼承，例如，實現(xiàn)復(fù)雜度低，時頻顆粒度小，頻域均衡復(fù)雜度小等等，同時，DFT-SOFDM也繼承了OFDM或者OFDMA系統(tǒng)的缺陷，即時頻同步精度要求高，否則會有較大的時頻干擾產(chǎn)生，影響系統(tǒng)的傳輸性能。當然，與OFDM或者OFDMA相比，DFT-SOFDM已經(jīng)大大降低前者的功率峰均比，有效地提高了功放的效率，擴大了上行信號的覆蓋范圍，而這些對于無線終端而言都是致命的要素，因此，DFT-SOFDM已經(jīng)成為當前寬帶移動通信上行鏈路的主要解決方案。當然，SC-FDMA的另外一個實現(xiàn)方式，即IFDMA系統(tǒng)，是在時域完成的，它除了具有和DFT-SOFDM系統(tǒng)相同的優(yōu)點外，同時也具備和DFT-SOFDM相同的缺陷，即同步精度要求高，容易因為同步不好造成用戶間干擾上升，影響通信的總體性能。
當前國際上提出的DFT-SOFDM系統(tǒng)主要是基于之前盛行的OFDM和OFDMA系統(tǒng)改進而成，因此，原先OFDM系統(tǒng)的優(yōu)點也就在DFT-SOFDM上得到相應(yīng)繼承，例如，實現(xiàn)復(fù)雜度低，時頻顆粒度小，頻域均衡復(fù)雜度小等等，同時，DFT-SOFDM也繼承了OFDM或者OFDMA系統(tǒng)的缺陷，即時頻同步精度要求高，否則會有較大的時頻干擾產(chǎn)生，影響系統(tǒng)的傳輸性能。當然，與OFDM或者OFDMA相比，DFT-SOFDM已經(jīng)大大降低前者的功率峰均比，有效地提高了功放的效率，擴大了上行信號的覆蓋范圍，而這些對于無線終端而言都是致命的要素，因此，DFT-SOFDM已經(jīng)成為當前寬帶移動通信上行鏈路的主要解決方案。當然，SC-FDMA的另外一個實現(xiàn)方式，即IFDMA系統(tǒng)，是在時域完成的，它除了具有和DFT-SOFDM系統(tǒng)相同的優(yōu)點外，同時也具備和DFT-SOFDM相同的缺陷，即同步精度要求高，容易因為同步不好造成用戶間干擾上升，影響通信的總體性能。
參考文獻13GPP，R1-050584，Motorola.“EUTRA Uplink Numerology andDesign”2Schnell，M.；De Broeck，I.；“Application of IFDMA to mobile radiotransmission”，IEEE International Conference on Universal PersonalCommunications，1998.Vol.2，Page(s)1267-1272.
3Zou W.Y.and Yiyan W.，“COFDMan overview，”IEEE Transactions onBroadcasting，1995，Vol.41(1)，Page(s)1-8.
4Sari，H.；Levy，Y.；Karam，G.；“An analysis of orthogonalfrequency-division multiple access”IEEE Global TelecommunicationsConference，1997.Vol.3，Page(s)1635-1639.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種基于多子帶濾波器組實現(xiàn)的單載波-頻分多址系統(tǒng)的發(fā)射裝置、接收裝置及其方法。本發(fā)明是針對SC-FDMA的上述技術(shù)特征提出來的一方面，發(fā)明裝置要努力保持SC-FDMA系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，另一方面，發(fā)明裝置應(yīng)當盡量克服SC-FDMA的技術(shù)缺陷，使得用戶同步精度方面的要求大大下降，并且不會因為同步精度較低造成多用戶之間的干擾上升，影響傳輸系統(tǒng)的性能。
具體地，在本發(fā)明中，通過多子帶濾波器組，將整個系統(tǒng)寬帶分割為若干相互擬正交的窄帶子信道。在每個子信道中，采用單載波傳輸方案。每個用戶按傳輸速率的需要，可以分配一個或若干個子信道。當一個用戶采用多個子信道時，這些子信道的頻帶在頻譜上可以是連續(xù)排列，也可以是離散排列。同時，通過對輸入的數(shù)據(jù)符號進行FFT變換后，映射到多個子帶上傳輸，一方面可以獲得頻率分集增益，另一方面可以降低發(fā)射信號的峰均比。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種在通信系統(tǒng)的發(fā)射機中基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址發(fā)射方法，該方法包括以下步驟a)將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行串并轉(zhuǎn)換，以形成相應(yīng)的多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；b)對所述多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行DFT變換，以生成多個經(jīng)DFT變換的并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列，作為多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；c)對所述多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行子帶濾波處理，以生成一個串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；d)由所述串行輸出符號數(shù)據(jù)序列形成一組串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列，其包含多個預(yù)定長度的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊；f)在所述串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列的每個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部添加一個特定長度的保護間隔，以生成具有保護間隔的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種在通信系統(tǒng)中的基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址發(fā)射裝置，該發(fā)射裝置包括串并轉(zhuǎn)換裝置，用于將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行串并轉(zhuǎn)換，以形成相應(yīng)的多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；DFT變換裝置，用于對所述多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行DFT變換，以生成多個經(jīng)DFT變換的并行符號數(shù)據(jù)塊序列，作為多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；子帶濾波裝置，用于對所述多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行子帶濾波處理，以生成一個串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；塊形成裝置，用于由所述串行輸出符號數(shù)據(jù)序列形成一個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列，其包含多個預(yù)定長度的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊；保護間隔添加裝置，用于在所述串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列的每個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部添加一個特定長度的保護間隔，以生成具有保護間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種在通信系統(tǒng)的接收機中的基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址接收方法，該方法包括以下步驟g)將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分割為預(yù)定長度的串行符號數(shù)據(jù)塊序列，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間隔，以生成去除保護間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；h)由所述去除保護間隔的串行輸入數(shù)據(jù)塊序列分解形成一串行輸入符號數(shù)據(jù)序列；i)對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的子帶濾波處理相對應(yīng)的子帶匹配濾波處理，以生成多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；j)對所述多路子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的DFT過程相逆的IDFT處理，以生成多路經(jīng)過IDFT處理的并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；k)對所述多路經(jīng)過IDFT處理的并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行并串轉(zhuǎn)換處理，以生成串行輸出數(shù)據(jù)序列。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種在通信系統(tǒng)中基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址接收裝置，該接收裝置包括保護間隔去除裝置，用于將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分割為預(yù)定長度的串行數(shù)據(jù)塊序列，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間隔，以生成去除保護間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；塊分解裝置，用于將將所述去除保護間隔的串行輸入數(shù)據(jù)塊序列分解形成為一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列；子帶匹配濾波裝置，用于將所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的子帶濾波處理相對應(yīng)的子帶匹配濾波處理，以生成多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；IDFT變換裝置，用于對所述多路子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的DFT過程相逆的IDFT處理，以生成多路經(jīng)過IDFT處理的并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；輸出并串轉(zhuǎn)換裝置，用于對所述多路經(jīng)過IDFT處理的并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行并串轉(zhuǎn)換，以生成串行輸出數(shù)據(jù)序列。
在寬帶移動通信上行鏈路中，傳統(tǒng)的基于OFDM和OFDMA系統(tǒng)的解決方案，一方面為減小多用戶間干擾，對時頻同步精度要求很高，另一方面為擴大上行信號的覆蓋范圍，對影響射頻功放效率的信號峰均比要求很高。本發(fā)明通過多子帶濾波器，將整個寬帶信道分割為許多相互擬正交的子信道，各子信道相對獨立，并且子信道之間具有一定的頻域保護間隔。接收端(比如基站)可以對同時接入的多用戶信號分別獨立解調(diào)，因此對各用戶信號的載波和定時偏移魯棒性很強。本發(fā)明在子帶中還采用單載波傳輸方案可降低傳輸信號的峰均比，提高上行信號的覆蓋范圍。當一個用戶采用多個子信道時，通過對輸入的數(shù)據(jù)符號進行FFT變換后，再映射到多個子帶上傳輸，可以有效降低發(fā)射信號的峰均比。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的基于多子帶濾波器組實現(xiàn)的單載波-頻分多址系統(tǒng)的發(fā)射機的框圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的在基于多子帶濾波器組實現(xiàn)的單載波-頻分多址發(fā)射機中波形截斷的示意圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的，在通信系統(tǒng)的發(fā)射機中基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址發(fā)射方法的流程圖；圖4示出一種根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的基于多子帶濾波器組實現(xiàn)的單載波-頻分多址系統(tǒng)的接射機的框圖；圖5為為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的在通信系統(tǒng)的接收機中的基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址接收方法；圖6示出了對由根據(jù)本發(fā)明的單載波-頻分多址發(fā)射機和接收機所構(gòu)成的通信系統(tǒng)的仿真結(jié)果示意圖。
具體實施例方式
圖1示出一種根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的基于多子帶濾波器組實現(xiàn)的單載波-頻分多址系統(tǒng)的發(fā)射機的框圖。其中包括一個串/并轉(zhuǎn)換裝置10、一個K點的FFT變換裝置11、一個子帶映射裝置12、一個移相裝置13、一個M點的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個多相濾波器裝置(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18，一個波形截斷裝置19和一個循環(huán)前綴添加裝置20。
需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)射機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，在此未進行描述。
假定{ak，k＝0，1，2....}為輸入到發(fā)射機的串并轉(zhuǎn)換裝置10的串行已調(diào)制符號數(shù)據(jù)序列；串并轉(zhuǎn)換裝置10，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表示一個元素數(shù)量和FFT變換大小一樣的列向量；FFT變換裝置11，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊{bk，k＝0，1，2....}進行K點FFT變換，生成相應(yīng)的多個符號數(shù)據(jù)塊。經(jīng)過FFT變換模塊，輸入并行的數(shù)據(jù)塊序列{bk，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊序列{ck，k＝0，1，2....}，相互之間的關(guān)系服從ck＝FFT(bk)，這里，ck也表示一個元素數(shù)量和FFT變換大小K一樣的列向量。FFT變換大小K等于傳輸所需子帶數(shù)目，并且可根據(jù)通信系統(tǒng)所需傳輸速率進行自適應(yīng)調(diào)整。
可選的，還包括一個子帶映射裝置12，用于將經(jīng)過FFT變換的數(shù)據(jù)塊ck中的每個元素分別映射到相應(yīng)的子帶上進行傳輸，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也表示一個元素數(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。
隨后，由子帶成型濾波裝置來對所述子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行相應(yīng)的子帶成型濾波操作，以生成一串行輸出符號數(shù)據(jù)序列。具體地，為了降低各個成型濾波器的實現(xiàn)復(fù)雜度，子帶成型濾波裝置可包括圖1中所示移相裝置13、IFFT變換裝置14、上采樣裝置150、151、152...，多相濾波器裝置160，161和162...，并/串轉(zhuǎn)換裝置17和波形合成裝置18。
其中，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....}進行移相操作，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也表示一個元素數(shù)量為M的列向量。
IFFT變換裝置14，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊序列{ek，k＝0，1，2....}進行M點IFFT變換。IFFT變換點數(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也表示一個元素數(shù)量和IFFT變換大小M一樣的列向量。
上采樣裝置150，151，152，分別用于對經(jīng)過IFFT變換的數(shù)據(jù)塊gk中的各元素進行R倍上采樣操作，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)塊序列時刻的輸出序列為{hkm(n)，n＝0，1，2...，R-1；m＝0，1，...，M-1；k＝0，1，2，...}。
多相濾波器裝置160，161和162，分別用于對經(jīng)過上采樣的序列{hkm(n)}進行子帶濾波成型操作。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個多相濾波器組的數(shù)據(jù)進行并串轉(zhuǎn)換。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，用于將并串轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)塊序列按子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}的時間間隔(此處時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)進行移位疊加。具體地，在k時刻，將以前生成的長度為L的數(shù)據(jù)序列的前N點數(shù)據(jù)發(fā)送出去，再取剩余的L-N點數(shù)據(jù)，在尾部添N個零后，與k時刻并串轉(zhuǎn)換輸出的L點數(shù)據(jù)塊相加，構(gòu)成新的數(shù)據(jù)序列；而k+1時刻又將該新生成的序列的前N點數(shù)據(jù)發(fā)送出去，再取剩余的L-N點數(shù)據(jù)，在尾部添N個零后，與k+1時刻并串轉(zhuǎn)換輸出的L點數(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，可選的，還包括塊形成成裝置，用于由所述串行輸出符號數(shù)據(jù)序列形成一個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列，其包含多個預(yù)定長度的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊。優(yōu)選地，塊生成裝置為波形截斷裝置19，用于對經(jīng)過移位疊加后的串行符號數(shù)據(jù)序列進行波形截斷(包括緩存和截斷分塊)操作，其操作如圖2所示，以生成該形成串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。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。截斷分塊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點數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，Q取值為2的冪次方。經(jīng)過波形截斷裝置，形成串行符號數(shù)據(jù)塊序列{lk，k＝0，1，2....}。這里，lk表示一個元素數(shù)量為Q的行向量；保護間隔添加裝置20，用于在經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)塊的頭或尾部添加一個特定長度的保護間隔，用于減少信道間干擾(該保護間隔的長度應(yīng)大于信道最大時延擴展長度)。優(yōu)選地，保護間隔添加裝置可采用循環(huán)前綴(CP)添加裝置，也即將所述數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復(fù)制到其的前端，形成最終的帶CP的數(shù)據(jù)塊符號。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表示一個元素數(shù)量為P的行向量，并且P＝Q+C，C為循環(huán)前綴長度。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的，在通信系統(tǒng)的發(fā)射機中基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址發(fā)射方法。需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)射方法的必要組成部分的信道編碼過程，數(shù)字調(diào)制過程，RF變頻過程和在射頻上發(fā)射的過程與本發(fā)明的目的并無直接關(guān)系，在此未進行描述。
假定{ak，k＝0，1，2....}為輸入到發(fā)射機的串并轉(zhuǎn)換裝置10的一個串行已調(diào)制符號數(shù)據(jù)序列；在步驟S100中，將該符號已調(diào)制串行符號數(shù)據(jù)序列{ak，k＝0，1，2....}進行串并轉(zhuǎn)換操作，以形成相應(yīng)多個并行符號數(shù)據(jù)塊序列{bk，k＝0，1，2....}，這里，bk表示一個元素數(shù)量和FFT變換大小一樣的列向量；隨后，在步驟S101中，對輸入的每個并行符號塊數(shù)據(jù){bk，k＝0，1，2....}進行K點FFT變換，生成相應(yīng)的多個符號數(shù)據(jù)塊。經(jīng)過FFT變換，輸入并行的串行符號數(shù)據(jù)序列{bk，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列{ck，k＝0，1，2....}，相互之間的關(guān)系服從ck＝FFT(bk)，這里，ck也表示一個元素數(shù)量和FFT變換大小K一樣的列向量。FFT變換大小K等于傳輸所需子帶數(shù)目，并且可根據(jù)通信系統(tǒng)所需傳輸速率進行自適應(yīng)調(diào)整。
可選的，還可對經(jīng)FFT變換后的并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行子帶映射，如圖3中步驟S102所示，將經(jīng)過FFT變換的并行符號數(shù)據(jù)塊ck中的每個元素分別映射到相應(yīng)的子帶上進行傳輸，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，輸入并行符號數(shù)據(jù)塊序列{ck，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}，dk也表示一個元素數(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。
隨后，可對所述子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行相應(yīng)的子帶成型濾波操作，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列。具體地，為了降低各個成型濾波器的實現(xiàn)復(fù)雜度，可通過圖3中所示步驟S103-S108來實現(xiàn)。
在步驟S103中，對輸入的并行符號數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}進行移相操作，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，輸入并行數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的并行符號數(shù)據(jù)塊序列{ek，k＝0，1，2....}，這里，ek也表示一個元素數(shù)量為M的列向量。
在步驟S104中，對經(jīng)過移相處理的每個并行符號數(shù)據(jù)塊{ek，k＝0，1，2....}進行M點IFFT變換。IFFT變換點數(shù)M等于子帶總數(shù)，M大于等于FFT變換裝置11中FFT變換點數(shù)K，并且M為K的整數(shù)倍。經(jīng)過IFFT變換模塊，經(jīng)移相處理的并行符號數(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也表示一個元素數(shù)量和IFFT變換大小M一樣的列向量。
在步驟S105中，分別對經(jīng)過IFFT變換的數(shù)據(jù)塊gk中的各元素進行R倍上采樣操作，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)過上采樣操作，第m個經(jīng)IFFT變換后的第k個數(shù)據(jù)塊序列時刻的輸出序列為{hkm(n)，n＝0，1，2...，R-1；m＝0，1，...，M-1；k＝0，1，2，...}。
在步驟S106中，分別對經(jīng)過上采樣的序列{hkm(n)}進行多相成型濾波操作。其中各個多相成型濾波操作的系數(shù)由同一個原型濾波操作的系數(shù)通過移位抽樣而得。具體地，假設(shè)原型濾波操作的系數(shù)(亦即沖激響應(yīng))為{fp(n)，n＝0，1，2...，L-1}。該原型濾波操作滿足移位正交條件Σn=0L-1fp(n)fp*(n-kN)=δ(k),]]>其中L為濾波操作的長度，N為濾波操作的上采樣率。則第m(m＝0，1，...，M-1)個多相濾波操作的系數(shù)為該原型濾波操作的系數(shù)起始值移位m點后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)過多相成型濾波處理后，第m個多相成型濾波操作的第k個數(shù)據(jù)塊序列時刻的輸出序列為{ikm(n)，n＝0，1，2...，L/M-1；k＝0，1，2，...}。
在步驟S107中，將經(jīng)過多相成型濾波操作的多個并行符號數(shù)據(jù)序列進行并串轉(zhuǎn)換，以輸出串行符號數(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。
在步驟S108中，將并串轉(zhuǎn)換輸出的串行符號數(shù)據(jù)塊序列按子帶映射輸出的數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2...}的時間間隔(此處時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)進行移位疊加。具體地，在k時刻，將以前生成的長度為L的數(shù)據(jù)序列的前N點數(shù)據(jù)發(fā)送出去，再取剩余的L-N點數(shù)據(jù)，在尾部添N個零后，與k時刻并串轉(zhuǎn)換輸出的L點數(shù)據(jù)塊相加，構(gòu)成新的數(shù)據(jù)序列；而k+1時刻又將該新生成的序列的前N點數(shù)據(jù)發(fā)送出去，再取剩余的L-N點數(shù)據(jù)，在尾部添N個零后，與k+1時刻并串轉(zhuǎn)換輸出的L點數(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)過移位疊加操作，生成一串行輸出符號數(shù)據(jù)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}為多相濾波操作的原型濾波操作，可選的，在步驟S109中，由所述串行輸出符號數(shù)據(jù)序列形成一個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列，其包含多個預(yù)定長度的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊。優(yōu)選地，對經(jīng)過移位疊加后的的串行符號數(shù)據(jù)序列進行波形截斷(包括緩存和截斷分塊)操作，其操作如圖2所示，以生成該形成串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。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)過移位疊加操作后輸出的序列長度E。事實上，E＝(F-1)×N+L，其中L為濾波操作的長度，N為濾波操作的上采樣率。截斷分塊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點數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，Q取值為2的冪次方。經(jīng)過波形截斷操作，形成經(jīng)過波形截斷的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列{lk，k＝0，1，2...}。這里，lk表示一個元素數(shù)量為Q的行向量；隨后，在步驟S110中，在每個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊的頭或尾部添加一個特定長度的保護間隔，用于減少信道間干擾(該保護間隔的長度應(yīng)大于信道最大時延擴展長度)。優(yōu)選地，可采用循環(huán)前綴(CP)添加方式，也即將所述串行輸出數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復(fù)制到其的前端，形成最終的帶CP的數(shù)據(jù)塊符號。經(jīng)過循環(huán)前綴添加過程，輸入數(shù)據(jù)塊序列{lk，k＝0，1，2....}變換成完整的串行輸出數(shù)據(jù)塊符號序列{mk，k＝0，1，2....}，這里，mk表示一個元素數(shù)量為P的行向量，并且P＝Q+C，C為循環(huán)前綴長度。
圖4示出一種根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的基于多子帶濾波器組實現(xiàn)的單載波-頻分多址系統(tǒng)的接射機的框圖。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個多相匹配濾波器裝置(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點的FFT變換裝置36，一個移相裝置37，一個子帶解映射裝置38，一個K點的IFFT變換裝置39和一個并/串轉(zhuǎn)換裝置40。
需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)接收機必要組成部分的同步裝置，信道估計裝置，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，在此未進行描述。
假定{nk，k＝0，1，2....}為輸入到發(fā)接收機的循環(huán)前綴去除裝置30的串行符號序列；并且假定接收機理想同步。
保護間隔去除裝置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的串行輸入數(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表示一個元素數(shù)量為Q的行向量；
塊分解裝置，用于將所述去除保護間隔的串行輸入數(shù)據(jù)塊序列分解形成為一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列?？蛇x的，如果發(fā)射機端的塊形成裝置采用來圖2所示的波形截斷裝置，則接收機2的塊分解裝置為波形重構(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表示一個元素數(shù)量為E的行向量；隨后，對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的子帶成型濾波處理相對應(yīng)的子帶匹配濾波處理，以生成多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；優(yōu)選地，如發(fā)射機端采用圖1所示的移相裝置13、IFFT變換裝置14、上采樣裝置150、151、152...，多相濾波器裝置160，161和162...，并/串轉(zhuǎn)換裝置17和波形合成裝置18來完成所述子帶成型濾波處理，則采用波形分解裝置32、串/并轉(zhuǎn)換裝置33、多相匹配濾波器裝置340，341和342...、下采樣裝置350，351和352、FFT變換裝置36和逆移相裝置37來完成所述子帶匹配濾波處理。
其中，波形分解裝置32，用于對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列{pk，k＝0，1，2....}進行與發(fā)射機端的波形合成(或移位疊加)操作相逆的波形分解操作，即，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....}的時間間隔，移位取出L點的數(shù)據(jù)串行輸出。具體地，假設(shè)在第1個時刻，從第1點開始，取出數(shù)據(jù)塊中最前面L點數(shù)據(jù)，則第2個時刻，從第N+1點開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點數(shù)據(jù)，依次類推，第n個時刻，從第(n-1)N+1點開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點數(shù)據(jù)。第F個時刻，從第(F-1)N+1點開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點數(shù)據(jù)，亦即數(shù)據(jù)塊中最后的L點數(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表示一個元素數(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表示一個元素數(shù)量為M的列向量；多相匹配濾波器裝置340，341和342，分別用于對經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換的序列{rk，k＝0，1，2....}進行子帶多相匹配濾波操作。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匹配。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}。
下采樣裝置350，351和352，用于對經(jīng)過多相匹配濾波的數(shù)據(jù)序列進行R倍下采樣操作，其中R＝L/M。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，用于對輸入的各個下采樣裝置輸出的符號序列{ukm，m＝0，...，M-1；k＝0，1，2，...}進行M點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表示一個元素數(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也表示一個元素數(shù)量為M的列向量。
子帶解映射裝置38，用于完成發(fā)射端子帶映射裝置12相反的逆操作。即根據(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也表示一個元素數(shù)量為K的列向量。
IFFT變換裝置39，用于對輸入的數(shù)據(jù)塊序列{xk，k＝0，1，2....}，進行K點的IFFT變換。經(jīng)過IFFT變換裝置，輸入并行的數(shù)據(jù)塊序列{xk，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊序列{yk，k＝0，1，2....}，相互之間的關(guān)系服從yk＝IFFT(xk)，這里，yk也表示一個元素數(shù)量和IFFT變換大小K一樣的列向量。
一個并/串轉(zhuǎn)換裝置40，用于經(jīng)過IFFT變換的并行符號數(shù)據(jù)塊序列{yk，k＝0，1，2....}進行并/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{zk，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。
對來自M個多相濾波器組的數(shù)據(jù)進行并串轉(zhuǎn)換。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。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的在通信系統(tǒng)的接收機中的基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址接收方法，該方法包括以下步驟.需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)的接收方法中的同步過程，信道估計過程，均衡過程，信道解碼過程和數(shù)字解調(diào)過程與本發(fā)明的目的并無直接關(guān)系，在此未進行描述。
假定{nk，k＝0，1，2....}為輸入到接收機的循環(huán)前綴去除裝置30的串行符號序列；并且假定接收機理想同步。
在步驟S200中，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的串行符號數(shù)據(jù)塊序列，并且將每個數(shù)據(jù)塊中前C個采樣值(為發(fā)射機端所添加的保護間隔)舍去，形成長度為Q的去除保護間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列{ok，k＝0，1，2....}。這里，ok表示一個元素數(shù)量為Q的行向量；可選的，如果發(fā)射機端采用來圖2所示的波形截斷過程，則在步驟S201中，對輸入的去除保護間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列{ok，k＝0，1，2....}執(zhí)行與發(fā)射機端波形截斷操作相逆的波形重構(gòu)操作，即，將每個長度為Q的串行符號數(shù)據(jù)塊首尾兩端共添加E-Q個零，以形成長度為E的串行符號數(shù)據(jù)塊。經(jīng)過波形重構(gòu)操作，形成串行輸入符號數(shù)據(jù)序列{pk，k＝0，1，2....}。這里，pk表示一個元素數(shù)量為E的行向量；隨后，對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的子帶成型濾波處理相對應(yīng)的子帶匹配濾波處理，以生成多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；優(yōu)選地，如發(fā)射機端采用步驟S103-S108來完成所述子帶成型濾波處理，則采用步驟S202-S207來完成所述子帶匹配濾波處理。
在步驟S202中，對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列{pk，k＝0，1，2....}進行與發(fā)射機端的波形合成(或移位疊加)操作相逆的波形分解操作，即，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....}的時間間隔，移位取出L點的數(shù)據(jù)串行輸出。具體地，假設(shè)在第1個時刻，從第1點開始，取出數(shù)據(jù)塊中最前面L點數(shù)據(jù)，則第2個時刻，從第N+1點開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點數(shù)據(jù)，依次類推，第n個時刻，從第(n-1)N+1點開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點數(shù)據(jù)。第F個時刻，從第(F-1)N+1點開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點數(shù)據(jù)，亦即數(shù)據(jù)塊中最后的L點數(shù)據(jù)。經(jīng)過波形分解操作，形成串行符號數(shù)據(jù)塊序列{qk，k＝0，1，2....}。這里，qk表示一個元素數(shù)量為L的行向量；隨后，在步驟S203中，將經(jīng)過波形分解后的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列{qk，k＝0，1，2....}進行串并轉(zhuǎn)換，生成并行符號數(shù)據(jù)塊序列{rk，k＝0，1，2....}。這里，rk表示一個元素數(shù)量為M的列向量；隨后，在步驟S204中，分別用于對經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換的并行符號數(shù)據(jù)序列{rk，k＝0，1，2....}進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}；隨后，在步驟S205中，對經(jīng)過多相匹配濾波的并行符號數(shù)據(jù)序列進行下采樣操作。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)過下采樣操作，第m個下采樣裝置的輸出序列為{ukm，m＝0，...，M-1；k＝0，1，2，...}。
隨后，在步驟S206中，對經(jīng)過下采樣操作的多個并行符號數(shù)據(jù)塊序列{ukm，m＝0，...，M-1；k＝0，1，2，...}進行M點FFT變換，以生成經(jīng)過FFT變換的并行符號數(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表示一個元素數(shù)量和FFT變換大小M一樣的列向量。
隨后，在步驟S207中，對經(jīng)FFT變換輸出的并行符號數(shù)據(jù)塊序列vk進行與發(fā)射機端的移相操作相逆的去移相操作，即將其中的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)過去移相過程，輸入并行的數(shù)據(jù)塊序列{vk，k＝0，1，2....}變換成子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列{wk，k＝0，1，2....}，這里，wk也表示一個元素數(shù)量為M的列向量。
可選地，如果發(fā)射機端進行了子帶映射操作，則在步驟S208中，對所述子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列{wk，k＝0，1，2....}進行與發(fā)射端子帶映射過程相逆的子帶解映射操作。即根據(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點數(shù)據(jù)。經(jīng)過子帶解映射過程，輸出為多個并行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列{xk，k＝0，1，2....}，這里，xk也表示一個元素數(shù)量為K的列向量。
隨后，在步驟S209中，對輸入的多個并行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列{xk，k＝0，1，2....}，進行與發(fā)射機端FFT變換相逆的K點的IFFT變換。經(jīng)過IFFT變換過程，所述并行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列{xk，k＝0，1，2....}變換成相應(yīng)的經(jīng)IFFT變換的并行符號數(shù)據(jù)塊序列{yk，k＝0，1，2....}，相互之間的關(guān)系服從yk＝IFFT(xk)，這里，yk也表示一個元素數(shù)量和IFFT變換大小K一樣的列向量。
隨后，在步驟S210中，將經(jīng)過IFFT變換的并行符號數(shù)據(jù)塊序列{yk，k＝0，1，2....}進行并/串轉(zhuǎn)換操作，以生成串行符號數(shù)據(jù)序列{zk，k＝0，1，2....}，用于接收端的符號解調(diào)和解碼，以恢復(fù)處發(fā)射的信息比特。
圖6示出了對由根據(jù)本發(fā)明的單載波-頻分多址發(fā)射機和接收機所構(gòu)成的通信系統(tǒng)進行仿真所得到的結(jié)果。其中，系統(tǒng)參數(shù)如下所示子帶總數(shù)目(M)16占用子帶數(shù)目(K)4原型濾波器根升余弦原型濾波器長度(L)224濾波器上采樣率(N)18子帶映射方式等間隔離散映射混合自動請求重傳(HARQ)方式Type II編碼方式/碼率Turbo(1/2)調(diào)制方式QPSK天線配置1發(fā)1收，1發(fā)2收信道模型TU
均衡算法MMSE頻域均衡以上對本發(fā)明的實施例進行了描述。但是本發(fā)明并不局限于特定的系統(tǒng)、設(shè)備以及具體協(xié)議，本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)的發(fā)射機中基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址發(fā)射方法，該方法包括以下步驟a)將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行串并轉(zhuǎn)換，以形成相應(yīng)的多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；b)對所述多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行DFT變換，以生成多個經(jīng)DFT變換的并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列，作為多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；c)對所述多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行子帶濾波處理，以生成一個串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；d)由所述串行輸出符號數(shù)據(jù)序列形成一組串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列，其包含多個預(yù)定長度的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊；f)在所述串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列的每個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部添加一個特定長度的保護間隔，以生成具有保護間隔的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b)還包括將所述多個經(jīng)DFT變換的并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列分別映射到一組子帶的相應(yīng)子帶上，以生成多個子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟d)為對所述串行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行緩存和截斷分塊操作，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列，用于進行步驟f)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，步驟f)為將所述串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列中每個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復(fù)制到其前端，以生成帶循環(huán)保護間隔的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，步驟c)包括以下步驟c1)對所述每個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行移相處理，以生成多個經(jīng)移相處理的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；c2)將所述多個經(jīng)移相處理的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行IDFT變換，以生成經(jīng)過IDFT變換后的多個并行符號數(shù)據(jù)塊序列；c3)對所述每個經(jīng)IDFT變換后的多個并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行多倍上采樣操作，以生成經(jīng)過上采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；c4)對每個經(jīng)過上采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行多相成型濾波操作，以生成經(jīng)過多相成型濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列，其中所述每個多相成型濾波操作的濾波系數(shù)都為同一個原型濾波操作的濾波系數(shù)經(jīng)過移位抽樣獲得；c5)對所述多個經(jīng)多相濾波成型的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行并串轉(zhuǎn)換，以生成串行符號數(shù)據(jù)序列；c6)對所述串行符號數(shù)據(jù)塊序列進行移位疊加操作，以生成經(jīng)過移位疊加處理的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。
6.一種在通信系統(tǒng)中的基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址發(fā)射裝置，該發(fā)射裝置包括串并轉(zhuǎn)換裝置，用于將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行串并轉(zhuǎn)換，以形成相應(yīng)的多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；DFT變換裝置，用于對所述多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行DFT變換，以生成多個經(jīng)DFT變換的并行符號數(shù)據(jù)塊序列，作為多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；子帶成型濾波裝置，用于對所述多個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行子帶濾波處理，以生成一個串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；塊形成裝置，用于由所述串行輸出符號數(shù)據(jù)序列形成一個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列，其包含多個預(yù)定長度的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊；保護間隔添加裝置，用于在所述串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列的每個串行輸出符號數(shù)據(jù)塊的頭部或尾部添加一個特定長度的保護間隔，以生成具有保護間隔的串行符號數(shù)據(jù)塊序列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)射裝置，其特征在于，還包括子帶映射裝置，用于將所述多個經(jīng)DFT變換的并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列分別映射到一組子帶的相應(yīng)子帶上，以生成多個子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的發(fā)射裝置，其特征在于，所述塊形成裝置為波形截斷裝置，用于對所述經(jīng)過移位疊加處理的串行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行緩存和截斷分塊操作，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項所述的發(fā)射裝置，其特征在于，所述保護間隔添加裝置用于將所述串行輸出符號數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復(fù)制到其前端，以生成帶循環(huán)保護間隔的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項所述的發(fā)射裝置，其特征在于，濾波合成裝置包括多個移相裝置，用于對所述每個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行移相處理，以生成多個經(jīng)移相處理的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；多個IDFT變換裝置，分別用于將所述多個經(jīng)移相處理的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行IDFT變換，以生成經(jīng)過IDFT變換后的多個并行符號數(shù)據(jù)塊序列；多個上采樣裝置，分別用于對所述每個經(jīng)IDFT變換后的多個并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行多倍上采樣操作，以生成經(jīng)過上采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；多個多相濾波裝置，分別用于對每個經(jīng)過上采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行多相成型濾波操作，以生成經(jīng)過多相成型濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列，其中所述每個多相濾波裝置的濾波系數(shù)都為同一個原型濾波裝置的濾波系數(shù)經(jīng)過移位抽樣獲得；并串轉(zhuǎn)換裝置，用于對所述多個經(jīng)多相濾波成型的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行并串轉(zhuǎn)換，以生成串行符號數(shù)據(jù)序列；波形合成裝置，用于對所述串行符號數(shù)據(jù)塊序列進行移位疊加操作，以生成經(jīng)過移位疊加處理的串行輸出符號數(shù)據(jù)塊序列。
11.一種在通信系統(tǒng)的接收機中的基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址接收方法，該方法包括以下步驟g)將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分割為預(yù)定長度的串行符號數(shù)據(jù)塊序列，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間隔，以生成去除保護間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；h)由所述去除保護間隔的串行輸入數(shù)據(jù)塊序列分解形成一串行輸入符號數(shù)據(jù)序列；i)對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的子帶濾波處理相對應(yīng)的子帶匹配濾波處理，以生成多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；j)對所述多路子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的DFT過程相逆的IDFT處理，以生成多路經(jīng)過IDFT處理的并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；k)對所述多路經(jīng)過IDFT處理的并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行并串轉(zhuǎn)換處理，以生成串行輸出數(shù)據(jù)序列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟對將所述多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端子帶映射相逆的子帶解映射處理，以生成多個并行輸出符號數(shù)據(jù)序列，并作為輸入提供給步驟j)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，步驟h)為通過在所述去除保護間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列的每個數(shù)據(jù)塊兩端添加一定長度的零，以重構(gòu)發(fā)射端截斷分塊前的數(shù)據(jù)塊長度，并由此形成一串行輸入符號數(shù)據(jù)序列。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項所述的方法，其特征在于，步驟i)包括以下步驟i1)對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的移位疊加操作相逆的波形分解操作，以生成串行符號數(shù)據(jù)序列；i2)對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行串并轉(zhuǎn)換，以生成多個并行輸入符號數(shù)據(jù)序列；i3)對所述每個并行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的多相濾波操作相應(yīng)的多相匹配濾波操作，以生成多個經(jīng)過多相匹配濾波的并行符號數(shù)據(jù)序列；i4)對所述每個經(jīng)多相匹配濾波的并行符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端上采樣操作相應(yīng)的下采樣操作，以生成經(jīng)過下采樣的并行符號數(shù)據(jù)序列；i5)對所述每個經(jīng)過下采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行與發(fā)射機端的IDFT變換相逆的DFT變換，以生成經(jīng)過DFT變換后的多個并行符號數(shù)據(jù)序列；i6)對所述每個經(jīng)DFT處理后的并行符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的移相操作相逆的去移相操作，以生成多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列。
15.一種在通信系統(tǒng)中基于多子帶濾波器組的單載波頻分多址接收裝置，該接收裝置包括保護間隔去除裝置，用于將一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列分割為預(yù)定長度的串行數(shù)據(jù)塊序列，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間隔，以生成去除保護間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列；塊分解裝置，用于將所述去除保護間隔的串行輸入數(shù)據(jù)塊序列分解形成為一個串行輸入符號數(shù)據(jù)序列；子帶匹配濾波裝置，用于將所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的子帶濾波處理相對應(yīng)的子帶匹配濾波處理，以生成多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；IDFT變換裝置，用于對所述多路子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的DFT過程相逆的IDFT處理，以生成多路經(jīng)過IDFT處理的并行輸出符號數(shù)據(jù)序列；輸出并串轉(zhuǎn)換裝置，用于對所述多路經(jīng)過IDFT處理的并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行并串轉(zhuǎn)換，以生成串行輸出數(shù)據(jù)序列。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的接收裝置，其特征在于，還包括子帶解映射裝置，用于對將所述多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端子帶映射相逆的子帶解映射處理，以生成多個并行輸出符號數(shù)據(jù)序列，并作為輸入提供給所述IDFT變換裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的接收裝置，其特征在于，所述塊分解裝置用于通過在所述去除保護間隔的串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列的每個數(shù)據(jù)塊兩端添加一定長度的零，以重構(gòu)發(fā)射端截斷分塊前的數(shù)據(jù)塊長度，并由此形成一串行輸入符號數(shù)據(jù)序列。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項所述的接收裝置，其特征在于，所述分離濾波裝置包括波形分解裝置，用于對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的移位疊加操作相逆的波形分解操作，以生成串行符號數(shù)據(jù)序列；串并轉(zhuǎn)換裝置，用于對所述串行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行串并轉(zhuǎn)換，以生成多個并行輸入符號數(shù)據(jù)序列；多個多相匹配濾波器，用于對所述每個并行輸入符號數(shù)據(jù)塊序列進行與發(fā)射機端的多相濾波相逆的多相匹配濾波，以生成多個經(jīng)過多相匹配濾波相對應(yīng)的并行符號數(shù)據(jù)序列；多個下采樣裝置，用于對所述每個經(jīng)子帶多相匹配濾波的并行符號數(shù)據(jù)序列分別進行與發(fā)射機端上采樣操作相逆的下采樣操作，以生成經(jīng)過下采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列；DFT變換裝置，用于將所述每個經(jīng)過下采樣的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行DFT變換，以生成經(jīng)過DFT變換后的多個并行符號數(shù)據(jù)塊序列；子帶去移相裝置，用于對所述每個經(jīng)DFT處理后的子帶并行符號數(shù)據(jù)序列進行與發(fā)射機端的移相操作相逆的去移相操作，以生成多個子帶并行輸出符號數(shù)據(jù)序列。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于多子帶濾波器組實現(xiàn)的單載波－頻分多址系統(tǒng)的發(fā)射裝置、接收裝置及其方法。具體地，通過多子帶濾波器組，將整個系統(tǒng)寬帶分割為若干相互擬正交的窄帶子信道，在每個子信道中，采用單載波傳輸方案。每個用戶按傳輸速率的需要，可以分配一個或若干個子信道。當一個用戶采用多個子信道時，這些子信道的頻帶在頻譜上可以是連續(xù)排列，也可以是離散排列。同時，通過對輸入的數(shù)據(jù)符號進行FFT變換后，映射到多個子帶上傳輸，一方面可以獲得頻率分集增益，另一方面可以降低發(fā)射信號的峰均比。
文檔編號H04L27/00GK1925474SQ20051002919
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