專利名稱：基于多子帶濾波器組的發(fā)射、接收裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)射、接收裝置及其方法，尤其涉及一種基于時域循環(huán)結(jié)構(gòu)多子帶濾波器組的發(fā)射、接收裝置。
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)占有的帶寬越來越高，傳輸速率越來越高，頻譜效率也要求越來越高。在寬帶無線移動通信系統(tǒng)和寬帶無線接入網(wǎng)中要求多個用戶同時接入，需要采用多址技術(shù)。通常采用的多址技術(shù)主要有三種頻分多址、時分多址和碼分多址。頻分多址技術(shù)是將用戶的信息分配到不同頻率的載波信道進行傳輸。時分多址技術(shù)是將不同的信息分配到不同的時隙進行傳輸，一個載波可以按時隙傳輸多個用戶的信息，傳輸?shù)挠脩魯?shù)取決于時隙的數(shù)目。碼分多址技術(shù)采用擴頻通信方式，它可以在同一時間和同一載波上傳輸不同的偽隨機碼調(diào)制的多個用戶的信號。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)。
目前，常用的頻分多址系統(tǒng)有兩種，一種是多載波頻分多址(MC-FDMA)系統(tǒng)，另一種是單載波頻分多址(SC-FDMA)系統(tǒng)?；诙噍d波調(diào)制技術(shù)的頻分多址系統(tǒng)，具有實現(xiàn)復雜度低，時頻顆粒度小，頻域均衡復雜度小等優(yōu)點。其主要缺點是發(fā)射信號功率峰均比高，時頻同步精度要求高，容易因為同步不好造成用戶間干擾，影響通信的總體性能。因此，多載波頻分多址(MC-FDMA)技術(shù)一般用于寬帶無線移動通信的下行鏈路。單載波頻分多址是近年來國際上提出來的一種既具備單載波通信低功率峰均比特性，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)。一般而言，由于單載波頻分多址系統(tǒng)中各載波相對獨立，同時各載波的帶寬遠大于多載波頻分多址系統(tǒng)中子載波的帶寬，使得單載波頻分多址系統(tǒng)對時頻同步的要求也遠低于多載波頻分多址系統(tǒng)。因此，單載波頻分多址技術(shù)更適合于寬帶移動通信的上行鏈路解決方案。
在通信系統(tǒng)中，為補償衰落信道造成的接收信號的失真，通常在接收端利用估計的信道響應，均衡接收的信號。在基于分組交換的多址通信系統(tǒng)中，一般采用塊傳輸方式。基于循環(huán)前綴的塊傳輸可以采用簡單的單點頻域均衡以降低接收機復雜度，同時可以有效支持多天線收/發(fā)傳輸方式，如采用頻域均衡的單載波-頻分多址系統(tǒng)(SC-FDMA)和采用正交頻分復用多址技術(shù)的多載波-頻分多址系統(tǒng)(OFDMA)。
現(xiàn)有的基于多子帶濾波器組的頻分多址技術(shù)中，信道均衡可以在子帶內(nèi)實現(xiàn)，即對經(jīng)過多子帶匹配濾波后的各個子帶的接收信號分別進行均衡；也可以在子帶外實現(xiàn)，即對接收信號先進行均衡后，然后經(jīng)過多子帶匹配濾波恢復出各個子帶的發(fā)送信號。對于子帶內(nèi)頻域均衡系統(tǒng)，每個子帶內(nèi)的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊通常在添加CP(循環(huán)前綴)后進行子帶成型濾波。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，在給定的信道時延擴展條件下，需要更長的CP，從而降低系統(tǒng)的頻譜利用率。對于子帶外頻域均衡的系統(tǒng)，各個子帶傳輸?shù)男盘柦?jīng)過多子帶濾波器組成型后再添加CP，因此子帶成型濾波器不會降低CP的有效長度，從而可以提高系統(tǒng)的頻譜效率。然而，為降低子帶間的干擾，子帶的頻率響應的過渡帶應盡量陡峭。此時，多子帶濾波器組對應的原型濾波器系數(shù)將很長，從而導致多子帶濾波器組輸出的信號有很長的拖尾。如果將該信號直接發(fā)送出去，將極大降低系統(tǒng)的頻譜利用率。為提高頻譜效率，經(jīng)過多子帶濾波的信號可以先經(jīng)過波形截短后再發(fā)送出去。如果直接將經(jīng)過多子帶濾波的信號中的拖尾截取，則一方面會導致信號失真，另一方面導致發(fā)射信號的頻譜泄漏，造成信號的帶外干擾。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射、接收裝置及其方法，通過對發(fā)射端經(jīng)過多子帶濾波的截短信號進行循環(huán)疊加，一方面可以提高系統(tǒng)的頻譜利用率，另一方面可減小信號失真。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置，包括多子帶濾波器組，其將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；其特征在于，還包括波形緩存截短裝置，用于對經(jīng)過波形合成后的數(shù)據(jù)序列進行緩存，截去數(shù)據(jù)首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號；截短信號的長度為多子帶濾波器組采用的原型濾波器的移位正交間隔的整數(shù)倍；循環(huán)波形形成裝置，對截短信號進行首尾循環(huán)疊加，使得獲得信號為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
進一步地，該基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置還包括連接于循環(huán)波形形成裝置后的保護間隔添加裝置，用于在循環(huán)波形序列的頭或尾部添加一個特定長度的保護間隔。該保護間隔添加裝置可減少信道間干擾。這樣，本發(fā)明采用子帶外頻域均衡，各個子帶傳輸?shù)男盘柦?jīng)過多子帶濾波器組成型后再添加循環(huán)前綴，因些子帶成型濾波器不會降低循環(huán)前綴的有效長度，從而可以提高系統(tǒng)的頻譜效率。
相應地，本發(fā)明還提供一種基于多子帶濾波器組的接收裝置，包括多子帶匹配濾波器組，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)塊分別進行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應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，以及在該多子帶濾波器組前還連接有波形循環(huán)擴展裝置，用于對輸入數(shù)據(jù)塊首尾兩端循環(huán)擴展，恢復發(fā)射信號的正交性?？蓽p少信號的失真。
對應地，本發(fā)明還提供一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射方法，包括如下步驟多子帶濾波步驟，其將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；波形緩存截短步驟，對經(jīng)過波形合成后的數(shù)據(jù)序列進行緩存，截去數(shù)據(jù)首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號；截短信號的長度為多子帶濾波器組采用的原型濾波器的移位正交間隔的整數(shù)倍；循環(huán)波形形成步驟，對截短信號進行首尾循環(huán)疊加，使得獲得信號為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
以及，一種基于多子帶濾波器組的接收方法，包括如下步驟波形循環(huán)擴展步驟，用于對輸入數(shù)據(jù)塊首尾兩端循環(huán)擴展，恢復發(fā)射信號的正交性；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)塊分別進行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應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。
進一步地，本發(fā)明還提供一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置，包括多子帶濾波器組，其將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；以及設于多子帶濾波器組之前的數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展裝置，用于對輸入的D個并行符號數(shù)據(jù)塊{ck，k＝0，1，...，D-1}進行數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展操作，即將在D個數(shù)據(jù)塊內(nèi)的后C1個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之前，而將D個數(shù)據(jù)塊的前C2個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之后，以形成D+C個并行符號數(shù)據(jù)塊；設于多子帶濾波器組之后的波形緩存截短裝置，所述的波形緩存截短裝置對數(shù)據(jù)進行緩存，并且截去緩存波形首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號，截短信號的長度為原型濾波器移位正交間隔N的整數(shù)倍，從而使截短信號成為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
相應地，本發(fā)明還提供一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射方法，包括如下步驟循環(huán)擴展步驟，對輸入的D個并行符號數(shù)據(jù)塊進行數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展操作，即將在D個數(shù)據(jù)塊內(nèi)的后C1個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之前，而將D個數(shù)據(jù)塊的前C2個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之后，以形成D+C個并行符號數(shù)據(jù)塊；多子帶濾波步驟，將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；波形緩存截短步驟，對數(shù)據(jù)進行緩存，并且截去緩存波形首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號，截短信號的長度為原型濾波器移位正交間隔N的整數(shù)倍，從而使截短信號成為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
從圖9的仿真圖可以看出采用本發(fā)明的多子帶濾波器組的頻分多址系統(tǒng)可取得較好的誤比特性能。從圖10的單子帶信號的頻譜圖可以看出采用本發(fā)明的時域循環(huán)信號的頻譜帶外衰減明顯好于直接截短的時域非循環(huán)信號的帶外衰減。
圖1是本發(fā)明的基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的循環(huán)波形形成步驟的波形截斷及循環(huán)波形形成示意圖。
圖3是本發(fā)明的基于多子帶濾波器組的接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的波形循環(huán)擴展步驟的示意圖。圖5是本發(fā)明基于多子帶濾波器組的發(fā)射、接收方法的仿真框圖。
圖6是本發(fā)明的另一實施例的發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明的另一實施例循環(huán)擴展示意8是本發(fā)明的另一實施例的波形截斷示意圖。
圖9是本發(fā)明的系統(tǒng)比特誤碼性能仿真結(jié)果示意圖。
圖10是本發(fā)明的系統(tǒng)單子帶頻譜仿真結(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
的基于時域循環(huán)結(jié)構(gòu)多子帶濾波器組的頻分多址系統(tǒng)的發(fā)射機的框圖。其中包括一個數(shù)據(jù)塊分割裝置10、一個串并轉(zhuǎn)換裝置11、一個K點的FFT變換裝置12，一個子帶映射裝置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18，一個波形緩存截短裝置19，一個循環(huán)波形形成裝置20和一個循環(huán)前綴添加裝置21。其中，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和一個波形合成裝置18共同構(gòu)成多子帶濾波器組，該多子帶濾波器組其將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，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{an，n＝0，1，2....}為輸入到發(fā)射機的數(shù)據(jù)塊分割裝置10的串行已調(diào)制符號序列；數(shù)據(jù)塊分割裝置10，用于將符號已調(diào)制串行符號數(shù)據(jù)序列{an，n＝0，1，2....}，分割為串行符號數(shù)據(jù)塊序列{bm，m＝0，1，2....}，這里，bm表示一個元素數(shù)量等于D×K的行向量，其中D為其后波形合成裝置18中疊加的波形數(shù)目，K為其后FFT變換裝置12中FFT變換的點數(shù)。由于發(fā)射裝置對輸入的每個串行符號數(shù)據(jù)塊的操作是相同而且是獨立的，因此在其后的方案描述中僅描述發(fā)射及接收裝置對一個串行數(shù)據(jù)塊的操作。
串并轉(zhuǎn)換裝置11，用于將串行符號數(shù)據(jù)塊序列{bm，m＝0，1，2....}中每個數(shù)據(jù)塊進行串并轉(zhuǎn)換操作，以形成D個并行符號數(shù)據(jù)塊{ck，k＝0，1，...，D-1}，這里，ck表示一個元素數(shù)量和FFT變換大小K一樣的列向量；FFT變換裝置12，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊{ck，k＝0，1，...，D-1}進行K點FFT變換，生成相應的多個符號數(shù)據(jù)塊。經(jīng)過FFT變換模塊，輸入并行的數(shù)據(jù)塊序列{ck，k＝0，1，...，D-1}變換成相應的數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，...，D-1}，相互之間的關(guān)系服從dk＝FFT(ck)，這里，dk也表示一個元素數(shù)量和FFT變換大小一樣的列向量。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調(diào)整。
子帶映射裝置13，用于將經(jīng)過FFT變換輸出的數(shù)據(jù)塊dk中的每個元素分別映射到相應的子帶上進行傳輸，對于沒有數(shù)據(jù)映射的子帶傳輸0。映射的方式可以是連續(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{dk，k＝0，1，...，D-1}變換成相應的數(shù)據(jù)塊序列{ek，k＝0，1，...，D-1}，ek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。
M點的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，...，D-1}進行M點的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，優(yōu)選地，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)塊序列變換成相應的數(shù)據(jù)塊序列{gk，k＝0，1，...，D-1}，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。
M個上采樣裝置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個并行數(shù)據(jù)塊時刻的輸出序列為{hkm(n)，n＝0，1，2...，R-1；m＝0，1，...，M-1；k＝0，1，...，D-1}。
M個多相成型濾波器裝置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，假設成型原型濾波器系數(shù)(亦即沖激響應)為{fp(n)，n＝0，1，2...，L-1}，其中L為濾波器長度，其頻率響應為單子帶低通濾波器的頻率響應。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為濾波器移位正交間隔，亦即多子帶濾波器組的上采樣率。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個時刻的輸出序列為{ikm(n)，n＝0，1，2...，L/M-1；k＝0，1，...，D-1}。
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{jk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，...，D-1}，這里{jk(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)塊序列按多相濾波器對應的原型濾波器的移位正交間隔N進行移位疊加。具體地，在k時刻，將k-1時刻波形合成裝置生成的長度為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{jk(n)，n＝0，1，2...，L-1}相加，構(gòu)成新的L點數(shù)據(jù)序列；而k+1時刻又將該新生成的L點序列的前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{jk+1(n)，n＝0，1，2...，L-1}相加，構(gòu)成更新的數(shù)據(jù)序列。如此周而復始。經(jīng)過波形合成裝置，輸出序列為{k(n)，n＝0，1，2...，E-1}。其中，k(n)=Σk=0D-1Σm=0M-1ek(m)fp(n-kN)exp(j2πm(n-kN)/M),]]>{fp(n)，n＝0，1，2...，L-1}為多相成型濾波器對應的原型濾波器，ek為子帶映射裝置13輸出的數(shù)據(jù)塊序列。顯然，序列k(n)的長度為E＝(D-1)×N+L，其中L為原型濾波器長度，N為原型濾波器移位正交間隔；波形緩存截短裝置19，用于對經(jīng)過波形合成后的數(shù)據(jù)序列進行緩存，截去數(shù)據(jù)首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號；截短信號的長度為多子帶濾波器組采用的原型濾波器的移位正交間隔的整數(shù)倍。
循環(huán)波形形成裝置20，對截短信號進行首尾循環(huán)疊加，使得獲得信號為首尾連續(xù)的循環(huán)的信號，所述波形緩存截短裝置19及循環(huán)波形形成裝置20的操作如圖2所示。首先，緩存長度為E的波形合成后輸出序列。然后將緩存的長度為E的數(shù)據(jù)序列分割為長度分別為F1，Q和F2的三段數(shù)據(jù)塊，使得E＝F1+Q+F2。優(yōu)選地，Q＝D×N。選擇D和N，使得Q≥F1+F2，并且F1和F2應盡量相等。最后將分成的三段數(shù)據(jù)塊首尾循環(huán)疊加，即將截取的前F1點數(shù)據(jù)與截取的Q點數(shù)據(jù)塊的最后F1點數(shù)據(jù)疊加，同時，將截取的后F2點數(shù)據(jù)與截取的Q點數(shù)據(jù)塊的前F2點數(shù)據(jù)疊加，形成長度為Q的循環(huán)波形序列{ln，n＝0，1，...，Q-1}。由于Q為原型濾波器移位正交間隔N的整數(shù)倍，序列{ln，n＝0，1，...，Q-1}為一首尾連續(xù)的循環(huán)序列；保護間隔添加裝置，用于在循環(huán)波形序列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(優(yōu)選地，該保護間隔的長度應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21，也即將所述數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復制到其的前端，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)序列{ln，n＝0，1，...，Q-1}變換成完整的數(shù)據(jù)塊符號序列{mn，n＝0，1，...，P-1}，其中，P＝Q+C，C為循環(huán)前綴長度。
圖3示出一種根據(jù)本發(fā)明一個具體實施方式
的基于時域循環(huán)結(jié)構(gòu)多子帶濾波器組的頻分多址系統(tǒng)的接收裝置的框圖。其中包括一個循環(huán)前綴去除裝置30，一個波形循環(huán)擴展裝置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36，一個子帶解映射裝置37，一個K點的IFFT變換裝置38和一個并/串轉(zhuǎn)換裝置39。其中，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)和一個M點的FFT變換裝置36共同構(gòu)成多子帶匹配濾波器組，該多子帶匹配濾波器組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)塊分別進行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應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。
假定接收機理想同步，并且假定{s(n)，n＝0，1，...，P-1}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；循環(huán)前綴去除裝置30，用于按照發(fā)射端循環(huán)前綴添加規(guī)則，將數(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)序列{o(k)，k＝0，1，2，...，Q-1}；波形循環(huán)擴展裝置31，用于完成發(fā)射端循環(huán)波形形成裝置19相對應的逆操作，即對輸入的長度為Q的數(shù)據(jù)塊首尾兩端循環(huán)擴展，其操作如圖4。此處假設長度為Q的數(shù)據(jù)塊已經(jīng)過信道均衡。數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展就是將Q點數(shù)據(jù)塊的首部F2個采樣值添加到Q點數(shù)據(jù)塊的尾部，再將Q點數(shù)據(jù)塊尾部的F1個采樣值添加到Q點數(shù)據(jù)塊的首部，形成一個長度為E(E＝F1+Q+F2)的串行符號數(shù)據(jù)序列{p(n)，n＝0，1，2，...，E-1}；波形分解裝置32，用于完成發(fā)射端波形合成裝置18相對應的逆操作，即從輸入的長度為E的數(shù)據(jù)塊序列，按發(fā)射端多相濾波器對應的原型濾波器的移位正交間隔N，移位取出L點的串行數(shù)據(jù)。具體地，假設在第0個時刻，從第0點開始，取出數(shù)據(jù)塊{p(n)，n＝0，1，2，...，E-1}中最前面L點數(shù)據(jù)，則第1個時刻，從第N點開始，取出數(shù)據(jù)塊{p(n)，n＝0，1，2，...，E-1}中L點數(shù)據(jù)，依次類推，第n個時刻，從第n×N點開始，取出數(shù)據(jù)塊中L點數(shù)據(jù)。第D-1個時刻，從第(D-1)×N點開始，取出數(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，...，D-1}。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，...，D-1}中的每個長度為L的行向量轉(zhuǎn)換為L/M個并行數(shù)據(jù)塊，并且每個數(shù)據(jù)塊具有M個元素。經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換，輸出為并行數(shù)據(jù)塊序列{rk，n(m)，n＝0，1，...，M-1；n＝0，1，...，L/M-1；k＝0，1，...，D-1}；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，n}進行子帶匹配濾波操作。其中各個多相匹配濾波器 n＝0，1，2...，L/M-1，m＝0，1，...，M-1}為發(fā)射端各個多相成型濾波器{f0m(n)，n＝0，1，2...，L/M-1，m＝0，1，...，M-1}相對應的匹配濾波器。經(jīng)過多相匹配濾波，第m個多相匹配濾波器的輸出序列為{tk，m(n)，n＝0，1，...，L/M-1；m＝0，..，M-1；k＝0，1，...，D-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，下采樣裝置取出各個多相匹配濾波輸出數(shù)據(jù)序列中第R-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{uk，m，m＝0，...，M-1；k＝0，1，...，D-1}。
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{uk，m＝0，...，M-1；k＝0，1，...，D-1}進行M點FFT變換。經(jīng)過FFT變換，輸入并行的數(shù)據(jù)序列變換成相應的數(shù)據(jù)塊序列{vk，k＝0，1，...，D-1}，相互之間的關(guān)系服從vk＝FFT(uk)，這里，uk＝[uk，0uk，1... uk，M-1]T，上標“T”表示轉(zhuǎn)置，vk表示一個元素數(shù)量和FFT變換大小M一樣的列向量。
子帶解映射裝置37，用于完成發(fā)射端子帶映射裝置13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FFT變換的數(shù)據(jù)塊vk中取出相應的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，...，D-1}，這里，xk也表示一個元素數(shù)量為K的列向量。
IFFT變換裝置38，用于對輸入的數(shù)據(jù)塊序列{xk，k＝0，1，...，D-1}，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，...，D-1}變換成相應的數(shù)據(jù)塊序列{yk，k＝0，1，...，D-1}，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。
并/串轉(zhuǎn)換裝置39，用于對輸入的數(shù)據(jù)塊序列{yk，k＝0，1，...，D-1}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{zm，m＝0，1，...，D×K-1}，用于接收端的符號解調(diào)和解碼，以恢復發(fā)射的信息比特。
結(jié)合圖5所示，本發(fā)明的基于多子帶濾波器組的發(fā)射及接收方法包括如下步驟一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射方法，包括如下步驟多子帶濾波步驟，其將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；波形緩存截短步驟，對經(jīng)過波形合成后的數(shù)據(jù)序列進行緩存，截去數(shù)據(jù)首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號；截短信號的長度為多子帶濾波器組采用的原型濾波器的移位正交間隔的整數(shù)倍；循環(huán)波形形成步驟，對截短信號進行首尾循環(huán)疊加，使得獲得信號為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
所述的多子帶濾波步驟包括M點的IFFT變換步驟，對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行M點的IFFT變換；M次上采樣步驟，分別對經(jīng)過IFFT變換的數(shù)據(jù)塊中的各元素進行R倍上采樣操作，即在各元素后面添R-1個零；M次多相成型濾波步驟，分別對經(jīng)過上采樣的序列進行子帶濾波成型操作，其多相濾波的系數(shù)由同一個原型濾波器系數(shù)通過移位抽樣而得；
并/串轉(zhuǎn)換步驟，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；波形合成步驟，將并串轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)塊序列按原型濾波器的移位正交間隔進行移位疊加，構(gòu)成L點數(shù)據(jù)序列。
所述的波形緩存截短步驟及循環(huán)波形形成步驟具體包括首先，緩存長度為E的波形合成后的輸出序列，然后將緩存的長度為E的數(shù)據(jù)序列分割為長度分別為F1，Q和F2的三段數(shù)據(jù)塊，使得E＝F1+Q+F2；最后將分成的三段數(shù)據(jù)塊首尾循環(huán)疊加，即將截取的前F1點數(shù)據(jù)與截取的Q點數(shù)據(jù)塊的最后F1點數(shù)據(jù)疊加，同時，將截取的后F2點數(shù)據(jù)與截取的Q點數(shù)據(jù)塊的前F2點數(shù)據(jù)疊加，形成長度為Q的循環(huán)波形序列。
所述的Q＝D×N，選擇D和N，使得Q≥L-N，并且F1和F2應盡量相等，其中D為波形合成步驟中疊加的波形數(shù)目，N為原型濾波器移位正交間隔。
一種基于多子帶濾波器組的接收方法，包括如下步驟波形循環(huán)擴展步驟，用于對輸入數(shù)據(jù)塊首尾兩端循環(huán)擴展，恢復發(fā)射信號的正交性；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)塊分別進行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應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。
所述的多子帶匹配濾波步驟包括如下步驟波形分解步驟，完成發(fā)射端波形合成裝置相對應的逆操作，即從輸入的數(shù)據(jù)塊序列，按發(fā)射端多相濾波器對應的原型濾波器的移位正交間隔移位取出L點的串行數(shù)據(jù)；串/并轉(zhuǎn)換步驟，用于將串行輸入的數(shù)據(jù)塊序列中的每個L的行向量轉(zhuǎn)換為由L/M個并行數(shù)據(jù)塊，并且每個數(shù)據(jù)塊具有M個元素；M次多相匹配濾波步驟，分別對經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換的序列進行子帶匹配濾波操作；M次下采樣步驟，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；M點FFT變換裝置，用于對輸入的各個下采樣裝置輸出的符號序列進行M點FFT變換。
所述的波形循環(huán)擴展步驟具體為將Q點數(shù)據(jù)塊的首部F2個采樣值添加到Q點數(shù)據(jù)塊的尾部，再將Q點數(shù)據(jù)塊尾部的F1個采樣值添加到Q點數(shù)據(jù)塊的首部；如圖6、7、8所示的是本發(fā)明的另一實施例，在本實施例中僅循環(huán)波形形成的方案與實施例1不同，其他結(jié)構(gòu)及方法均與實施例1相同，在此與實施例1相同的部分就不再贅述了本實施例中，在串并轉(zhuǎn)換裝置11與FFT變換裝置12之間設有數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展裝置22，用于對輸入的D個并行符號數(shù)據(jù)塊{ck，k＝0，1，...，D-1}進行數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展操作，即將在D個數(shù)據(jù)塊內(nèi)的后C1個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之前，而將D個數(shù)據(jù)塊的前C2個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之后，以形成D+C個并行符號數(shù)據(jù)塊{ck’，k＝0，1，...，D+C-1}。具體的操作過程如圖7所示。其中C1＝C2＝C/2，C小于D；這里，ck’表示一個元素數(shù)量和FFT變換大小K一樣的列向量；相應地，在波形合成裝置18與循環(huán)前綴添加裝置21之間設有波形緩存截短裝置19(與實施例1相比，此處少了循環(huán)波形形成裝置20)，所述的波形緩存截短裝置對數(shù)據(jù)進行緩存，并且截去緩存波形首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號。截短信號的長度為原型濾波器移位正交間隔N的整數(shù)倍，從而使截短信號成為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。其操作過程如圖8所示。
首先，緩存長度為E’的波形合成后輸出序列。然后將緩存的長度為E’的數(shù)據(jù)序列分割為長度分別為F1’，Q和F2’的三段數(shù)據(jù)塊，使得E′＝F1′+Q+F2′。顯然，由于數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展裝置22中將傳輸?shù)腄個并行符號數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展為D+C個并行符號數(shù)據(jù)塊，因此，波形合成裝置18輸出的序列k(n)的長度為E′＝(D+C-1)×N+L。選擇Q＝D×N，這樣F1′+F2′＝(C-1)×N+L。選擇D和N，使得Q≥L-N和選擇F1′＝F2′或F1′和F2′取值盡量接近。由于Q為原型濾波器移位正交間隔N的整數(shù)倍，并且多子帶濾波器組輸入的信號為循環(huán)擴展的信號，從而使得截取的長度為Q的數(shù)據(jù)序列{ln，n＝0，1，...，Q-1}為一首尾連續(xù)的循環(huán)序列；對應地，在本實施例中串并轉(zhuǎn)換步驟與FFT變換步驟之間設有數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展步驟，對輸入的D個并行符號數(shù)據(jù)塊{ck，k＝0，1，...，D-1}進行數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展操作，即將在D個數(shù)據(jù)塊內(nèi)的后C1個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之前，而將D個數(shù)據(jù)塊的前C2個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之后，以形成D+C個并行符號數(shù)據(jù)塊{ck’，k＝0，1，...，D+C-1}。
對應地，在波形合成裝置步驟與循環(huán)前綴添加步驟之間設有波形緩存截短步驟(與實施例1相比，此處少了循環(huán)波形形成步驟)，所述的波形緩存截短步驟對數(shù)據(jù)進行緩存，并且截去緩存波形首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號。截短信號的長度為原型濾波器移位正交間隔N的整數(shù)倍，從而使截短信號成為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
本實施例中由于發(fā)射端發(fā)射的數(shù)據(jù)與實施例1完全相同，所以在接收端其結(jié)構(gòu)與接收方法也與實施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置，包括多子帶濾波器組，其將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；其特征在于，還包括波形緩存截短裝置，用于對經(jīng)過波形合成后的數(shù)據(jù)序列進行緩存，截去數(shù)據(jù)首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號；截短信號的長度為多子帶濾波器組采用的原型濾波器的移位正交間隔的整數(shù)倍；循環(huán)波形形成裝置，對截短信號進行首尾循環(huán)疊加，使得獲得信號為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置，其特征在于，還包括連接于循環(huán)波形形成裝置后的保護間隔添加裝置，其用于在循環(huán)波形序列的頭或尾部添加一個特定長度的保護間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置，其特征在于，所述的保護間隔添加裝置為循環(huán)前綴添加裝置，其用于將所述數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復制到其前端，形成帶循環(huán)前綴的數(shù)據(jù)塊符號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置，其特征在于，所述的多子帶濾波器組包括M點的IFFT變換裝置，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行M點的IFFT變換；M個上采樣裝置，分別用于對經(jīng)過IFFT變換的數(shù)據(jù)塊中的各元素進行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為多相成型濾波器對應的原型濾波器的長度；M個多相成型濾波器裝置，分別用于對經(jīng)過上采樣的序列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；并/串轉(zhuǎn)換裝置，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；波形合成裝置，用于將并串轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)塊序列按多相成型濾波器對應的原型濾波器的移位正交間隔進行移位疊加，構(gòu)成E點數(shù)據(jù)序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置，其特征在于，所述的多子帶濾波器組前還包括數(shù)據(jù)塊分割裝置，用于將符號已調(diào)制串行符號數(shù)據(jù)序列分割為串行符號數(shù)據(jù)塊序列；串并轉(zhuǎn)換裝置，用于將串行符號數(shù)據(jù)塊序列中每個數(shù)據(jù)塊進行串并轉(zhuǎn)換操作，以形成并行符號數(shù)據(jù)塊序列；FFT變換裝置，用于對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊進行K點FFT變換，生成相應的多個符號數(shù)據(jù)塊；子帶映射裝置，用于將經(jīng)過FFT變換輸出的數(shù)據(jù)塊中的每個元素分別映射到相應的子帶上進行傳輸，對于沒有數(shù)據(jù)映射的子帶傳輸0。
6.一種基于多子帶濾波器組的接收裝置，包括多子帶匹配濾波器組，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)塊分別進行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應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，其特征在于，在該多子帶匹配濾波器組前還連接有波形循環(huán)擴展裝置用于對輸入數(shù)據(jù)塊首尾兩端循環(huán)擴展，恢復發(fā)射信號的正交性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多子帶濾波器組的接收裝置，其特征在于，還包括一連接于波形循環(huán)擴展裝置前的循環(huán)前綴去除裝置，用于按照發(fā)射端循環(huán)前綴添加規(guī)則，將數(shù)據(jù)塊中前一定長度采樣值舍去，形成串行數(shù)據(jù)序列。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的基于多子帶濾波器組的接收裝置，其特征在于，所述的多子帶匹配濾波器組包括依次連接的波形分解裝置，用于完成發(fā)射端波形合成裝置相對應的逆操作，即從輸入的數(shù)據(jù)塊序列，按發(fā)射端多相濾波器對應的原型濾波器的移位正交間隔移位取出L點的串行數(shù)據(jù)；串/并轉(zhuǎn)換裝置，用于將串行輸入的數(shù)據(jù)塊序列中的每個長度為L的行向量轉(zhuǎn)換為L/M個并行數(shù)據(jù)塊，并且每個數(shù)據(jù)塊具有M個元素；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)序列進行R倍下采樣操作；M點FFT變換裝置，用于對輸入的各個下采樣裝置輸出的符號序列進行M點FFT變換。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多子帶濾波器組的接收裝置，其特征在于，所述的M點FFT變換裝置后還依次連接有子帶解映射裝置，用于完成發(fā)射端子帶映射裝置相反的逆操作，從經(jīng)過FFT變換的數(shù)據(jù)塊中取出相應的K點數(shù)據(jù)；IFFT變換裝置，用于對輸入的數(shù)據(jù)塊序列進行K點的IFFT變換；并/串轉(zhuǎn)換裝置，用于對輸入的數(shù)據(jù)塊序列進行并/串轉(zhuǎn)換操作。
10.一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射裝置，包括多子帶濾波器組，其將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；其特征在于，還包括設于多子帶濾波器組之前的數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展裝置，用于對輸入的D個并行符號數(shù)據(jù)塊進行數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展操作，即將在D個數(shù)據(jù)塊內(nèi)的后C1個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之前，而將D個數(shù)據(jù)塊的前C2個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之后，以形成D+C個并行符號數(shù)據(jù)塊；以及，設于多子帶濾波器組之后的波形緩存截短裝置，所述的波形緩存截短裝置對數(shù)據(jù)進行緩存，并且截去緩存波形首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號，截短信號的長度為原型濾波器移位正交間隔N的整數(shù)倍，從而使截短信號成為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
11.一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射方法，包括如下步驟多子帶濾波步驟，其將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；波形緩存截短步驟，對經(jīng)過波形合成后的數(shù)據(jù)序列進行緩存，截去數(shù)據(jù)首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號；截短信號的長度為多子帶濾波器組采用的原型濾波器的移位正交間隔的整數(shù)倍；循環(huán)波形形成步驟，對截短信號進行首尾循環(huán)疊加，使得獲得信號為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于多子帶濾波器組的發(fā)射方法，其特征在于，所述的多子帶濾波步驟包括M點的IFFT變換步驟，對輸入的每個并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行M點的IFFT變換；M次上采樣步驟，分別對經(jīng)過IFFT變換的數(shù)據(jù)塊中的各元素進行R倍上采樣操作，即在各元素后面添R-1個零；M次多相成型濾波步驟，分別對經(jīng)過上采樣的序列進行子帶濾波成型操作，其多相濾波的系數(shù)由同一個原型濾波器系數(shù)通過移位抽樣而得；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)進行并串轉(zhuǎn)換；波形合成步驟，將并串轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)塊序列按多相成型濾波器對應的原型濾波器的移位正交間隔進行移位疊加，構(gòu)成L點數(shù)據(jù)序列。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的基于多子帶濾波器組的發(fā)射方法，其特征在于，所述的波形緩存截短步驟及循環(huán)波形形成步驟具體包括首先，將緩存長度為E的波形合成后輸出序列，然后將緩存的長度為E的數(shù)據(jù)序列分割為長度分別為F1，Q和F2的三段數(shù)據(jù)塊，使得E＝F1+Q+F2；最后將分成的三段數(shù)據(jù)塊首尾循環(huán)疊加，即將截取的前F1點數(shù)據(jù)與截取的Q點數(shù)據(jù)塊的最后F1點數(shù)據(jù)疊加，同時，將截取的后F2點數(shù)據(jù)與截取的Q點數(shù)據(jù)塊的前F2點數(shù)據(jù)疊加，形成長度為Q的首尾連續(xù)的循環(huán)波形序列。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于多子帶濾波器組的發(fā)射方法，其特征在于，所述的Q＝D×N，選擇D和N，使得Q≥F1+F2，并且F1和F2應盡量相等，其中D為波形合成步驟中疊加的波形數(shù)目，N為原型濾波器移位正交間隔。
15.一種基于多子帶濾波器組的接收方法，包括如下步驟波形循環(huán)擴展步驟用于對輸入數(shù)據(jù)塊首尾兩端循環(huán)擴展，恢復發(fā)射信號的正交性；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)塊分別進行與發(fā)射裝置端的子帶濾波相對應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。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基于多子帶濾波器組的接收方法，其特征在于，所述的多子帶匹配濾波步驟包括如下步驟波形分解步驟，完成發(fā)射端波形合成裝置相對應的逆操作，即從輸入的數(shù)據(jù)塊序列，按發(fā)射端多相濾波器對應的原型濾波器的移位正交間隔移位取出L點的串行數(shù)據(jù)；串/并轉(zhuǎn)換步驟，用于將串行輸入的數(shù)據(jù)塊序列中的每個L的行向量轉(zhuǎn)換為L/M個并行數(shù)據(jù)塊，并且每個數(shù)據(jù)塊具有M個元素；M次多相匹配濾波步驟，分別對經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換的序列進行子帶匹配濾波操作；M次下采樣步驟，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；M點FFT變換裝置，用于對輸入的各個下采樣裝置輸出的符號序列進行M點FFT變換。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的基于多子帶濾波器組的接收方法，其特征在于，所述的波形循環(huán)擴展步驟具體為將Q點數(shù)據(jù)塊的首部F2個采樣值添加到Q點數(shù)據(jù)塊的尾部，再將Q點數(shù)據(jù)塊尾部的F1個采樣值添加到Q點數(shù)據(jù)塊的首部。
18.一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射方法，包括如下步驟數(shù)據(jù)塊循環(huán)擴展步驟，對輸入的D個并行符號數(shù)據(jù)塊進行循環(huán)擴展操作，即將在D個數(shù)據(jù)塊內(nèi)的后C1個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之前，而將D個數(shù)據(jù)塊的前C2個符號數(shù)據(jù)塊添加到D個數(shù)據(jù)塊之后，以形成D+C個并行符號數(shù)據(jù)塊；多子帶濾波步驟，將每路子帶并行符號數(shù)據(jù)塊序列分別進行子帶多相濾波處理，并對所述多個經(jīng)過子帶多相濾波的并行符號數(shù)據(jù)塊序列進行合成處理，以生成串行輸出符號數(shù)據(jù)序列；波形緩存截短步驟，對數(shù)據(jù)進行緩存，并且截去緩存波形首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號，截短信號的長度為原型濾波器移位正交間隔N的整數(shù)倍，從而使截短信號成為首尾連續(xù)的循環(huán)信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的基于多子帶濾波器組的發(fā)射方法，其特征在于，所述的波形緩存截短步驟，將緩存的長度為E’的數(shù)據(jù)序列分割為長度分別為F1’，Q和F2’的三段數(shù)據(jù)塊，使得E′＝F1′+Q+F2′，選擇Q＝D×N，這樣F1′+F2′＝(C-1)×N+L。選擇D和N，使得Q≥L-N，選擇F1′＝F2′或F1′和F2′取值盡量接近。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于多子帶濾波器組的發(fā)射、接收裝置及其方法，發(fā)射端通過對經(jīng)過多子帶濾波器組合成處理后的波形信號進行緩存，截去緩存波形首部和尾部的拖尾信號，獲得截短信號，再對截短信號進行首尾循環(huán)疊加，獲得時域首尾循環(huán)的傳輸信號。通過截去緩存波形首部和尾部的拖尾信號可提高系統(tǒng)的傳輸效率，通過對截短信號進行循環(huán)疊加構(gòu)成時域首尾循環(huán)的傳輸信號，可降低發(fā)射信號的帶外干擾，保證多子帶信號的正交性。接收端相應地對輸入數(shù)據(jù)塊首尾兩端循環(huán)擴展，可恢復發(fā)射信號的正交性，減少信號的失真。
文檔編號H04J4/00GK1941755SQ20051003027
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者張小東, 李明齊, 周斌, 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