專利名稱：：可配置變換長度dft的頻域補償方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理及數(shù)字信息傳輸
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種用于變換長度可以配置的DFT(離散傅立葉變換)系統(tǒng)的頻域補償方法及相關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
：DFT/IDFT(離散傅立葉變換/逆離散傅立葉變換)是無線通信技術(shù)中的關(guān)鍵方法，其不僅用于OFDM信號的調(diào)制和解調(diào)，還可用于LTE上行鏈路發(fā)送機制采用的最新的SC-FDMA(單載波頻分多址)，也稱為DFT-SpreadOFDM(DFT擴展OFDM)信號的DFT預(yù)編碼。DFT變換有幾種常用的表達形式，這幾種表達形式之間只有一個常數(shù)因子的差別，其表達的內(nèi)容是一樣的。本發(fā)明使用下式表示7V點DFT變換由公式(1)和公式(2)可知，對DFT運算的輸入取共軛，輸出結(jié)果再取共軛，便可以得到IDFT變換結(jié)果，因此所有對DFT相關(guān)論述都可自然推廣到IDFT。目前，無線通信系統(tǒng)中所使用的DFT，從原來只使用變換長度7V二2"的DFT以便于進行FFT(快速傅立葉變換)運算發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)開始使用變換長度非2"的DFT,如中國數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴适褂?780點DFT;從使用單一變換長度的DFT發(fā)展到使用多種可配置變換長度的DFT,如最新發(fā)展的基于OFDM/OFDMA技術(shù)的無線通信標準移動WiMAX和LTE。移動WiMAX是所謂的準4G無線通信技術(shù)之一，為了使用可擴展帶寬，相應(yīng)的，7V點IDFT表示為:其使用的DFT變換長度不再是固定的，它可支持128，256,512,1024，2048幾種FFT變纟奐長度。LTE是與移動WiMAX相比當前更具有發(fā)展優(yōu)勢的準4G無線通信技術(shù)。LTE下行鏈路采用OFDMA，上行鏈路發(fā)送機制采用SC-FDMA。DFT是實現(xiàn)LTE上行鏈路SC-FDMA的關(guān)鍵方法，其變換長度7V取決于為指定用戶的上行鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送分配的子信道數(shù)量，其以下式定義iV=12x2。365c《1320(3)其中iV是子載波的數(shù)量，"，6和c在WS1320條件下都大于等于0(20MHz帶寬時)。對于指定的用戶，iV范圍可以從12(a,6,c=0)到1296，總共有35個不同的選擇。在以上兩個提到的無線通信標準中用到的變換長度A^2"的DFT,都需要#可以分解成若干個小素數(shù)因子的乘積即^=7^.7V2…iV,(A^，A^，…7V,是小的素數(shù))，通過素因子分解法PFA、WinogradFFT方法等先計算小點數(shù)的DFT,然后通過一系列復(fù)雜步驟的處理得到最終的iV點DFT。然而，這種方法不適用于任意變換長度的DFT，特別是那些變換長度不能分解成小素數(shù)因子乘積的DFT。另外，如果用此種方法計算可配置變換長度的DFT,相應(yīng)的各種變換長度必須要有共同的素數(shù)因子，否則計算將非常復(fù)雜。以下為方便敘述，本發(fā)明主要使用LTE所使用的DFT作為例子進行論述，其它情況可以類推。針對可配置的具有任意變換長度形式的DFT，本發(fā)明人已經(jīng)向中國國家知識產(chǎn)權(quán)局提出了申請?zhí)枮?00910045186.1的發(fā)明專利。該專利描述的系統(tǒng)可以用一套裝置計算任意變換長度的DFT/IDFT,比如LTE上行鏈路SC-FDMA所使用的35種變換長度的DFT,從而為DFT在未來的無線通信技術(shù)中的進一步應(yīng)用掃清了一大障礙。請參閱圖1，其為專利申請?zhí)枮?00910045186.1，用于3GPPLTE/4G無線通信的可配置變換長度的DFT變換系統(tǒng)的頂層結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)包括前處理單元101，可配置FFT處理單元102，后處理單元103及相應(yīng)的控制邏輯單元104。該DFT變換系統(tǒng)的工作原理如下前處理單元101的輸入端接收輸入數(shù)據(jù)并對其進行上采樣率轉(zhuǎn)換后輸出至可配置FFT處理單元102,該輸入數(shù)據(jù)是復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，以塊為單位，每塊數(shù)據(jù)包含〃點數(shù)據(jù)，經(jīng)過前處理單元101的上采樣后得到一妍=2"^點數(shù)據(jù)的輸出，M-2^w為2的整數(shù)次方?？膳渲肍FT處理單元102接收前處理單元輸出的M二2^w點數(shù)據(jù)，并對其進行長度為M的FFT變換，然后將變換后的數(shù)據(jù)輸出至后處理單元103。最后經(jīng)后處理單元103對數(shù)據(jù)進行頻域補償、數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射處理后得到最終的DFT變換數(shù)據(jù)。請在參閱圖2與圖3，其分別是上述可配置變換長度DFT系統(tǒng)的前處理單元101及后處理單元103的結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，在數(shù)據(jù)通路上主要包括循環(huán)重構(gòu)電路lll,可配置多相濾波器電路112和插值電路113。前處理單元101的主要作用是對長度為W的輸入信號進行上采樣，得到2的整數(shù)次方的長度為M=的輸出數(shù)據(jù)。如圖3所示，后處理單元103由頻域補償電路131和數(shù)據(jù)抽取及預(yù)映射電路132級聯(lián)而成。其中的頻域補償電路131的作用就是用來補償前處理單元101的上采樣操作所造成的頻域損傷。請參閱圖4,其為專利申請?zhí)枮?00910045186.1,用于3GPPLTE/4G無線通信的可配置變換長度的DFT變換系統(tǒng)所采用的常用頻域補償電路的結(jié)構(gòu)圖，該頻域補償電路131包括補償因子查找表134，補償因子產(chǎn)生邏輯電路135和復(fù)數(shù)乘法器子電路136。補償因子產(chǎn)生邏輯子電路135設(shè)置在復(fù)數(shù)乘法器子電路136和補償因子查找表134之間。補償因子產(chǎn)生邏輯電路135從補償因子查找表134中讀取數(shù)據(jù)，產(chǎn)生補償因子之后送入復(fù)數(shù)乘法器子電路136與可配置FFT處理單元102輸出的結(jié)果相乘，完成頻域補償過程。由于頻域補償電路的主要作用是對前處理單元的上采樣操作所造成的頻域損傷進行補償，因此我們需要先討論上采樣電路的頻域特性和補償因子曲線的特性。下面描述的是理想化的抽象的模型，實際情況可以無限逼近這個模型，但是總會有一定誤差。設(shè)上采樣過程完成后，理想的輸入信號表示為x(")其DFT變換為I(Q,由前處理單元中可配置多相濾波電路及插值電路級聯(lián)而成的濾波器的離散時間單位脈沖響應(yīng)為/2(w)及相應(yīng)的DFT變換為//(",則以下關(guān)系成立_y(")=x(")/(")《+単)=雄).歸)(4)所以可配置FFT處理單元的輸出必須進行頻域補償才能得到輸入x(")的DFT變換X(",也就是下式=(5)補償因子可以用下式表示C(A)==雄V維)(6)、乂歸)^W是補償因子的幅度，^"是補償因子的相位，對應(yīng)下式母)=，岸)=-Z歸)(7)由上可知，補償因子是由可配置多相濾波器和插值器級聯(lián)所組成的上采樣濾波器的頻域響應(yīng)的倒數(shù)，因此可配置多相濾波器和插值器的頻域特性決定了補償因子的特性。以下先在連續(xù)時間域和頻率域討論頻域響應(yīng)。在隨后的公式中，如果自變量為/則表示頻率是連續(xù)的，如果自變量為A:則表示頻率是離散的。前處理單元的頻域響應(yīng)可以表示為下式。則(8)式中//p(/)是可配置多相濾波器的頻域響應(yīng)，(/)是插值器的頻域響應(yīng)?？膳渲枚嘞酁V波器是一個低通濾波器而且其阻帶受到充分抑制，通常我們都將其單位脈沖響應(yīng)/ZpO)設(shè)計成具有偶對稱特性的實系數(shù)，在這種情況下其頻域響應(yīng)具有如下所示的對稱和線性相移特性~(/)(9)&(/)=Z//p=(10)對于插值器，我們討論通常情況下使用的線性插值器，其它插值器可以以此類推。圖5是線性插值的示意圖，圖6是線性插值連續(xù)時間域的沖擊響應(yīng)的波形圖，其公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(ll)式為實偶函數(shù)，則其傅里葉變換也為實偶函數(shù)，經(jīng)計算其頻域響應(yīng)為:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>實際使用時，插值器對應(yīng)的應(yīng)該是一個因果系統(tǒng)，這可以將/7,(0右移"尋到對應(yīng)的傅里葉變換為//,(/)=7>inC2(/7;)eXp(-2;^)(13)由公式(13)可知線性插值運算同樣是一個具有對稱幅度頻率響應(yīng)特性的線性相移系統(tǒng)。由于可配置多相濾波器和線性插值器的頻域響應(yīng)都是線性相移和幅度偶對稱的，根據(jù)公式(8)由它們級聯(lián)而成的濾波器同樣也具有線性相移和幅度頻率響應(yīng)偶對稱特性。根據(jù)前面的分析，對于設(shè)計良好的前處理單元，可以證明經(jīng)過一系列數(shù)字信號處理得到的頻域補償因子同樣具有偶對稱的幅度頻率特性和很好的線性相移特性，在離散頻率域，以下幾式成立<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中L^/2」表示取小于或等于7V/2的最大整數(shù)。圖7給出了LTE中用到的1296點DFT的頻域補償因子幅度頻率特性，可見其具有公式(14)和公式(15)所描述的對稱性；圖8給出了相應(yīng)的相位頻率特性，它具有公式(16)所描述的線性相移特性(注在圖8中，相位^("士2m;r,m二0,l，…和^;"表示的值是一樣的)。在以上專利申請?zhí)枮?00910045186.1的發(fā)明中，對補償因子不進行處理，而直接將補償因子放在存儲器中。假設(shè)補償因子的實部和虛部均采用12位的定點數(shù)表示，對于LTE上行鏈路SC-FDMA調(diào)制所需的35種DFT變換長度，則補償因子所需的存儲空間(ROM或者RAM)約為393Kbits;利用公式(14)中補償因子的對稱特性，則需要的存儲空間可減小為原來的1/2，約為197Kbits。在這種情況下，需要的存儲空間已經(jīng)有些偏大，但勉強還可接受。如果我們希望在未來的無線通信標準中推廣使用這種可配置變換長度的DFT，例如需要實現(xiàn)的變換長度是10~1600并且相鄰點數(shù)是連續(xù)的。同樣使用12位的定點數(shù)表示補償因子的實部和虛部，如果不對補償因子作任何處理，那么需要的存儲空間約為30.7Mbits;如果利用公式(14)中補償因子的對稱特性，需要的存儲空間可以降到約15.4Mbits。顯然，這兩種情況下所需要的存儲空間都太大，是不可接受的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可配置變換長度DFT的頻域補償方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中直接存儲補償因子所需存儲空間過大的技術(shù)問題。為達到上述目的，本發(fā)明提供一種可配置變換長度DFT的頻域補償方法，包括以下步驟(1)建立并存儲包括補償因子擬合系數(shù)查找表在內(nèi)的補償信息，所述補償因子擬合系數(shù)查找表保存變換長度和與之對應(yīng)的擬合系數(shù)，所述補償信息中還包括擬合曲線公式所需自變量A和^的計算方法；(2)每一次頻域補償計算時，先根據(jù)變換長度7V查找補償因子擬合系數(shù)查找表獲得擬合系數(shù)，再計算出擬合自變量，后分別通過曲線擬合公式和直線擬合公式計算出頻率點&處的頻域補償因子的幅度和補償因子的相位)，其中，上V=0，1，其中A:'為需要進行頻域補償?shù)念l率點的序號；(3)根據(jù)頻率點A處頻域補償因子的幅度和相位，將復(fù)數(shù)的頻域補償因子轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標表示形式，然后根據(jù)共軛對稱關(guān)系得到最后所需要的頻10率點A'處的補償因子；(4)將得到的頻域補償因子與可配置FFT處理器輸出的對應(yīng)頻率點序號為A'處的數(shù)據(jù)進行復(fù)數(shù)相乘，完成頻域補償過程。依照本發(fā)明較佳實施例所述的方法，步驟(1)建立并存儲補償信息進一步包括建立并保存l/sinc、"。函數(shù)查找表，根據(jù)其自變量1="2的取值范圍，將自變量在這個范圍內(nèi)進行若干等分，得到對應(yīng)的l/sinc、函數(shù)值，(X,l/sinc2x)的關(guān)系便可以構(gòu)成一個查找表，其中由x可計算出查找表的對應(yīng)的地址，1/sinc、對應(yīng)查找表的內(nèi)容。依照本發(fā)明較佳實施例所述的方法，步驟(1)建立并存儲補償信息進一步包括建立并保存cosx函數(shù)查找表，將余弦函數(shù)cosx的自變量x在范圍內(nèi)進行若干等分，得到對應(yīng)的COSX函數(shù)值，(X,COSJC)的關(guān)系便可以構(gòu)成一個查找表，其中由x可計算出查找表的對應(yīng)的地址，COSJC對應(yīng)查找表的內(nèi)々谷。依照本發(fā)明較佳實施例所述的方法，其還包括對于每一種變換長度iV,只需要計算頻率序號為O,l,..2的頻i或才卜氺因子，而+1，...，7V-1范圍內(nèi)的頻域補償因子利用共輒對稱特性C(yt)=C*(W-A)由前述的補償因子得到。依照本發(fā)明較佳實施例所述的方法，步驟(2)進一步包括對于頻率序號A在O,1，…，2范圍內(nèi)的2十l個頻域補償因子的幅度，采用曲線擬合公式=.S(x2)+)計算得到；曲線擬合公式中和2(a)是以:q為自變量的多項式，S(^)是以X2為自變量并且是與可配置變換長度DFT的前處理單元的幅頻特性有關(guān)的函數(shù)。依照本發(fā)明較佳實施例所述的方法，步驟(2)進一步包括采用^(A:)=).S(x2)+20,)計算補償因子幅度，其中)和)使用一次多項式，即戶Oi)二fl+Z^和gOi)二d+ex，；對于可配置變換長度DFT前處理單元使用線性插值的情況下，5(>2)=l/sinc2(cx2);其中a，6,c,d,e為計算補償因子幅度所用到的擬合系數(shù)。依照本發(fā)明較佳實施例所述的方法，步驟(2)進一步包括采用直線擬合公式=計算出補償因子的相位0(/t),其中々為頻率序號，A0為擬合得到的系數(shù)。依照本發(fā)明較佳實施例所述的方法，步驟(3)進一步根據(jù)共輒對稱關(guān)系得到最后所需要的頻率點A'處的補償因子如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>依照本發(fā)明較佳實施例所述的方法，擬合曲線公式所需自變量^和j^的<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>計算方法進一步包括x,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>和<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>本發(fā)明還提供一種可配置變換長度DFT的頻域補償裝置，包括補償信息存儲單元，用于存儲補償因子擬合系數(shù)查找表在內(nèi)的補償信息，所迷補償因子擬合系數(shù)查找表保存變換長度W和與之對應(yīng)的擬合系數(shù)，所述補償信息中還包括擬合曲線公式所需自變量x,和^的計算方法；；頻域補償因子的幅度和相位計算單元，先根據(jù)變換長度W查找補償因子擬合系數(shù)查找表獲得擬合系數(shù)，再計算出擬合自變量，分別通過曲線擬合公式和直線擬合公式擬合出頻率點A處的頻域補償因子的幅度j("和相位頻率點補償因子計算單元，根據(jù)頻率點&處頻域補償因子的幅度和相位，將復(fù)數(shù)頻域補償因子轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標表示形式，然后根據(jù)共軛對稱關(guān)系得到最后所需要的頻率點A:'處的補償因子；頻域補償計算單元，將得到的頻域補償因子與可配置FFT處理器輸出的對應(yīng)頻率點序號為A:'處的數(shù)據(jù)進行復(fù)數(shù)相乘，完成頻域補償過程，以及，控制邏輯子電路分別與補償信息存儲單元、頻域補償因子的幅度和相位計算單元、頻率點補償因子計算單元以及頻域補償計算單元連接，用以給補償信息存儲單元、頻域補償因子的幅度和相位計算單元、頻率點補償因子計算單元和頻域補償計算單元提供控制信號。本發(fā)明提供的一種可配置變換長度DFT的頻域補償方法，首先利用頻域補償因子的對稱特性，減少需要計算的補償因子的數(shù)量；然后利用曲線擬合的方法來得到這些頻域補償因子的幅度，利用直線擬合的方法得到補償因子離的笛卡爾坐標表示形式，而后送入復(fù)數(shù)乘法器與對應(yīng)頻率點的數(shù)據(jù)相乘，完成頻域補償過程。本發(fā)明所用的方法使需要存儲的數(shù)據(jù)變?yōu)榍€擬合和直線擬合得到的系數(shù)，極大地減少了生成補償因子所需的數(shù)據(jù)存儲量。本發(fā)明可用于3GPPLTE上行鏈路SC-FDMA以及未來無線通信系統(tǒng)OFDM/OFDMA調(diào)制所用到的DFT/IDFT變換。換句話說，本發(fā)明提出的頻域補償算法只需要存儲相關(guān)頻域4卜償因子的擬合系數(shù)，而不必存儲每個頻域點的復(fù)數(shù)頻域補償因子，大大減少了得到頻域補償因子所需的存儲空間，使實現(xiàn)具有大量的可配置變換長度的DFT系統(tǒng)成為可能。另外，本發(fā)明提出的實現(xiàn)上述頻域補償算法的頻域補償裝置可以高效地實現(xiàn)該頻域補償算法，并且其結(jié)構(gòu)簡單、占用硬件資源相對較少。圖1為專利申請?zhí)枮?00910045186.1—用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT變換系統(tǒng)的頂層結(jié)構(gòu)圖；圖2為專利申請?zhí)枮?00910045186.1—用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT變換系統(tǒng)的前處理單元的結(jié)構(gòu)圖3為專利申請?zhí)枮?00910045186.1—用于3GPPLTE/4G無線通信的DFT變換系統(tǒng)的后處理單元的結(jié)構(gòu)圖4為常用的用于可配置變換長度DFT系統(tǒng)的后處理單元的頻域補償電路的結(jié)構(gòu)框圖5為對一離散信號進行線性插值得到相應(yīng)的連續(xù)信號的示意圖6為線性插值操作在連續(xù)時間域所對應(yīng)的沖擊響應(yīng)波形圖7為一LTE中用到的變換長度為1296的DFT，頻率序號處于[O，1295]范圍內(nèi)所對應(yīng)的補償因子幅度頻率特性曲線；圖8為一LTE中用到的變換長度為1296的DFT，頻率序號處于[O,1295]范圍內(nèi)所對應(yīng)的補償因子相位頻率特性曲線；圖9為一LTE中用到的變換長度為1296的DFT,頻率序號處于[O，648]范圍內(nèi)所對應(yīng)的補償因子幅度頻率特性曲線；圖IO為一LTE中用到的變換長度為1296的DFT,頻率序號處于[O,648]范圍內(nèi)所對應(yīng)的補償因子相位頻率特性曲線；圖11為對圖9所示的曲線進行擬合，利用擬合曲線公式計算得到的補償因子的幅度頻率曲線；圖12為圖9和圖11所示曲線相對誤差的絕對值和頻率的關(guān)系示意圖；圖13為對圖IO所示的直線進行擬合，利用擬合直線公式計算得到的補償因子的相位頻率曲線；圖14為圖10和圖13所示直線的誤差的絕對值和頻率的關(guān)系示意圖；圖15為本發(fā)明的可配置變換長度DFT的頻域補償方法的原理流程圖；圖16為本發(fā)明的可配置變換長度DFT的頻域補償方法的示例流程圖；圖17為本發(fā)明的可配置變換長度DFT的頻域S卜償裝置的結(jié)構(gòu)框圖18為本發(fā)明的可配置變換長度DFT的頻域補償裝置的頻域補償因子的幅度和相位計算單元結(jié)構(gòu)框圖。具體實施方式本發(fā)明的關(guān)鍵在于使用擬合方法產(chǎn)生頻域補償因子，使得只需要存儲相關(guān)的擬合系數(shù)而不必存儲每個頻率點的復(fù)數(shù)頻域補償因子，從而大大減少了數(shù)據(jù)存儲量，使實現(xiàn)具有大量的可配置變換長度的DFT系統(tǒng)成為可能。以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明由于本發(fā)明采用擬合方法產(chǎn)生頻域補償因子，在此，首先介紹補償因子幅度和相位的擬合方法。根據(jù)公式(14)、公式(15)和公式(16),可以知道補償因子具有對稱特性，線性相移特性。同時，在設(shè)計前處理單元的可配置多相濾波器時都會使其有良好的通帶幅度頻率特性尤其是紋波得到充分抑制。頻域補償是對前處理單元中由可配置多相濾波器和線性插值器級聯(lián)而成的濾波器對頻域數(shù)據(jù)造成的損傷進行補償，因此頻域補償因子的幅度頻率特性曲線也具有相應(yīng)的良好特性，可以采用曲線擬合方法得到補償因子的幅度。以下討論得到頻域補償因子的相關(guān)步驟。首先根據(jù)公式(14)所描述的補償因子的對稱特性，對于變換長度為W的DFT并不需要存儲所有iV個頻率點的頻域補償因子，只需要知道頻率序號為0，l，…，Lw/2」的頻域補償因子，而L^V/2」+l,…，iV-l的頻域補償因子利用對稱特性可以由0，l，…丄iV/2」的補償因子得到。僅這一步，就可以使需要存儲的數(shù)據(jù)量減半。圖7是〃=1296時，頻率序號A在[O,1295]范圍內(nèi)對應(yīng)的補償因子的幅度頻率曲線，圖8是對應(yīng)的相位頻率曲線，可以明顯的看到其對稱特性。對于上述的頻率序號在0，1,...丄W/2」范圍內(nèi)的復(fù)數(shù)補償因子，可以將其幅度和相位分離開來表示為極坐標形式，得到相應(yīng)的幅度頻率曲線和相位頻率曲線。圖9是〃=1296時，頻率序號A在范圍內(nèi)對應(yīng)的補償因子的幅度頻率曲線，圖IO是對應(yīng)的相位頻率曲線，可以看到幅度頻率曲線是一個平滑的單調(diào)遞增曲線，相位頻率曲線是一條直線。根據(jù)前面的分析，頻域補償是為了補償前處理單元中級聯(lián)起來的可配置多相濾波器和線性插值器對輸入信號造成的頻域損傷。由公式(12)和公式(13),知道線性插值器的幅度頻率響應(yīng)中有個sinc^cx函數(shù)項(在這里c常數(shù)，X為頻率相關(guān)的自變量)，因此我們在針對補償因子的幅度頻率特性選用擬合曲線時可以使其包含一個對應(yīng)的1/sinc2cx函數(shù)項。前處理單元的可配置多相濾波器是經(jīng)過精心設(shè)計的，其幅度頻率響應(yīng)在通帶范圍內(nèi)是平滑并且緩慢變化的。綜合考慮各種因素，本發(fā)明釆用下式所描述的曲線來對頻域補償因子的幅度頻率特性進行擬合。,=/^)母2)+胸)(17)式中SO^l/sinc2^)(18)上式中;q和JC2是對頻率序號/t0=0,1,2,…，|_A^/2」)進行合適的線性處理得到的變量，其主要目的是為了避免曲線擬合得到病態(tài)的結(jié)果，本發(fā)明較佳實施例采用以下兩式所描述的jc,，x2。71(19)2,盧、x,=——^^(20)!,、l。g2(T)+12L采用公式(19)和公式(20)生成擬合用的自變量避免了復(fù)雜的除法運算，通過簡單的移位就可以得到除法的結(jié)果。在公式(17)所描述的補償因子的幅度擬合曲線中，尸0,)和go,)是兩個以x,為自變量的多項式。通常情況下，尸(A)和G(A)的階次越高，擬合得到的結(jié)果越精確，但需要的乘法器和加法器資源也越多。在本發(fā)明的較佳實施例中，尸oo和go,)采用一次多項式就能擬合得到相當精確的結(jié)果，其表達式4口下所示。尸(^)-a+Z^(21)GO!)"+^(22)根據(jù)以上分析，只要對通過數(shù)字計算得到的補償因子的幅度頻率特性曲線采用公式(17)至公式(22)所描述的公式進行曲線擬合，得到相應(yīng)的擬合系數(shù)a，6，c,d,e,就不必再需要存儲LiV/2」+l個幅度值，因為我們可以根據(jù)頻率序號A及擬合系數(shù)a，6,c,J,e采用上述公式計算得到對應(yīng)頻率點的補償因子的幅度值。這樣便大大減少了數(shù)據(jù)存儲量。圖11是對圖9所示的由數(shù)值計算得到的補償因子的幅度頻率曲線按照公式(17)至公式(22)進行擬合所得到的幅度頻率曲線。圖12是圖11和圖9所示曲線的相對誤差和頻率的關(guān)系，其相對誤差的最大值〈5xl()4。由此可見，擬合得到的頻域補償因子的幅度和原來實際的補償因子的幅度之間的誤差是很小的。根據(jù)公式(16)，在*=0,1，2,.,L〃/2」范圍內(nèi)，補償因子的相位和頻率成線性關(guān)系，圖10就是=1296時補償因子相位和頻率序號之間的關(guān)系曲線，這是一條明顯的從原點開始的直線。因此，可以對補償因子的相位進行直線擬合得到該直線的斜率A^,根據(jù)該斜率和頻率序號A就可以得到相應(yīng)的補償因子的相位。采用直線擬合方法后，我們只需要存儲一個斜率值A(chǔ)-,而不必再需要存儲L^V/2」+1個相位值。圖13是對圖10所示的由數(shù)值計算得到的補償因子的相位頻率曲線按照公式(16)進行直線擬合所得到的相位頻率曲線。圖14是圖IO和圖13所示相位頻率曲線的誤差絕對值和頻率的關(guān)系，其誤差的最大值〈5xl(T5。由此可見，擬合得到的頻域補償因子的相位和原來實際的補償因子的相位基本是一致的，誤差4艮小。'根據(jù)以上的描述，補償因子的幅度和相位都可以采用擬合方法產(chǎn)生，而不需要存儲每個頻率點對應(yīng)的復(fù)數(shù)的補償因子。下面系統(tǒng)詳細地描述本發(fā)明的可配置變換長度DFT的頻域補償算法的流程，并以3GPPLTE上行鏈路SC-FDMA調(diào)制所用的DFT為例進行描述。請參閱圖15,其為本發(fā)明一種可配置變換長度DFT的頻域補償方法的原理流程示意圖。它包括以下步驟Sll:建立并存儲包括補償因子擬合系數(shù)查找表在內(nèi)的補償信息，所述補償因子擬合系數(shù)查找表保存變換長度W和與之對應(yīng)的擬合系數(shù)，所述補償信息中還包括曲線擬合公式所需自變量x,和A的計算方法。對于可配置變換長度DFT的每一種變換長度7V,通過數(shù)字計算方法可以得到其補償因子的幅度頻率曲線和相位頻率曲線，然后使用曲線擬合公式和直線擬合公式分別對幅度頻率曲線和相位頻率曲線進行擬合得到對應(yīng)的擬合系數(shù)。補償因子的幅度采用曲線擬合公式=).s(x2)+)計算得到；曲線擬合公式中尸(X^和^X)是以jq為自變量的多項式，5(義2)是以12為自變量并且是與可配置變換長度DFT的前處理單元的幅頻特性有關(guān)的函數(shù)。S(x2)可以先制作成查找表，也可以確定對應(yīng)的計算公式。在本發(fā)明的實例中，其中P(x,)和0(x！)使用一次多項式，即P(x,)^^a+Z^和2(x)二d+e^;對于可配置變換長度DFT前處理單元使用線性插值的情況下，S(x2)=l/sinc2(ox2)。建立并存儲補償信息進一步包括建立并保存l/sinc、cx。函數(shù)查找表根據(jù)其自變量義="2的取值范圍，將自變量在這個范圍內(nèi)進行若干等分，得到對應(yīng)的l/sinc2x函數(shù)值,0,1/sinc2jc)的關(guān)系便可以構(gòu)成一個查找表，其中由x可計算得到對應(yīng)查找表的地址，1/sinc、對應(yīng)查找表的內(nèi)容。需要說明的是，1/sinc、可以做成查找表，也可以不做成查找表，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。建立并存儲補償信息進一步包括建立并保存cosjc函數(shù)查找表。同樣需要說明的是，cosx可以做成查找表，也可以不做成查找表，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。S12:每一次頻域補償計算時，先根據(jù)變換長度W查找補償因子擬合系數(shù)查找表獲得擬合系數(shù)，再計算出擬合自變量，后分別通過曲線擬合公式和直線擬合公式計算出頻率點A處的頻域補償因子的幅度和補償因子的相位-(",其中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>其中yt'為需要進行頻域補償?shù)念l率點的序號；在本實例中，曲線擬合公式所需自變量^和X2的計算方法進一步包括J」^L、，」和A=2,需要說明的是，確定JC,和JC，的計算方法可+1以是很多種，以上舉的僅是本發(fā)明的一實例,S13:根據(jù)頻率點A處頻域補償因子的幅度和相位，將其轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標表示形式，然后根據(jù)共軛對稱關(guān)系得到最后所需要的頻率點^處的補償因子。根據(jù)共輒對稱關(guān)系得到最后所需要的頻率點A:'處的補償因子可以采用如下示例，下述的示例是用于舉例用，并非用于限定本發(fā)明的。.cos+y..sin-(A:)，cos岸)_乂.-4(Ar)sinTV2S14:將得到的頻域補償因子與可配置FFT處理器輸出的對應(yīng)頻率點序號為A'處的數(shù)據(jù)進行復(fù)數(shù)相乘，完成頻域補償過程。實施例請參閱圖16,其為本發(fā)明的可配置變換長度DFT的頻域補償方法的示例流程圖。一種可配置變換長度DFT的頻域補償方法，包括以下步驟:S110:根據(jù)變換長度W得到其對應(yīng)的擬合系數(shù)在預(yù)先設(shè)定的補償因子擬合系數(shù)查找表中的地址，并讀出查找表中相應(yīng)地址的擬合系數(shù)，如a，6,c，<i，e禾口△》；S120:對需要進行頻域補償?shù)念l率點的序號A:',將其按照下式轉(zhuǎn)換為范圍內(nèi)的頻率序號A:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>并根據(jù)頻率序號A求得擬合曲線公式所需的自變量x!和x2;S130:根據(jù)擬合系數(shù)如a,6，c,d,e以及自變量j^和X2，使用曲線擬合公式單)=).S(x2)+)計算出頻率點A:處的頻域補償因子的幅度雄);根據(jù)頻率點序號A及直線擬合公式=可以計算出對應(yīng)的補償因子的相位餘S140:根據(jù)頻率點A處頻域補償因子的幅度和相位，將其轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標表示形式C(A:)二J(A:).cos-("+y.sin,然后根據(jù)共軛對稱關(guān)系得到最后所需要的頻率點A:'處的補償因子如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>S150:得到頻域補償因子C(A:')后，將其與可配置FFT處理器輸出的對應(yīng)頻率點序號為A:'處的數(shù)據(jù)進行復(fù)數(shù)相乘，完成頻域補償過程。以上對補償因子幅度和相位的擬合方法已經(jīng)進行了詳細的論述，在此不再贅述。本發(fā)明的頻域補償方法在實現(xiàn)上需要預(yù)先設(shè)定幾個查找表，分別為補償因子擬合系數(shù)查找表，1/sinc、函數(shù)查找表，以及cos:c函數(shù)查找表。以下分別對上述查找表的設(shè)定加以介紹。(1)、補償因子擬合系數(shù)查找表首先，需要通過數(shù)值計算方法得到各種變換長度的DFT的補償因子的幅度頻率曲線和相位頻率曲線。然后，按照上面描述的方法進行曲線擬合得到相應(yīng)的幅度頻率曲線的擬合系數(shù)fl,6，c，進行直線擬合得到相位頻率直線的斜率A0。將DFT變換長度W和與之相應(yīng)的擬合系數(shù)制成一張補償因子擬合系數(shù)查找表，表1所示為3GPPLTEDFT的一個較佳實施例的DFT變換長度7V和相應(yīng)擬合系數(shù)的查找表。用硬件實現(xiàn)時，需要將對應(yīng)的系數(shù)定點化并存放在ROM或者RAM中。<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表,l需要說明的是，上表只是一個實例，實際的擬合系數(shù)和濾波器設(shè)計以及上采樣倍數(shù)等有關(guān)系，另外對相位擬合得到的斜率^H吏用較高的精度表示。(2)、1/sinc2;c函數(shù)查找表公式(1S)中的因子l/sinc、是超越函數(shù)，不能用通常的計算方法在硬件中實現(xiàn)。為解決這個問題，我們可以根據(jù)其自變量^="2的取值范圍，將自變量在這個范圍內(nèi)進行若干等分，然后用數(shù)值計算方法得到對應(yīng)的l/sinc、函數(shù)值。(jc,l/sinc、)的關(guān)系便可以構(gòu)成一個查找表，其中由；c計算出對應(yīng)查找表的地址，1/sinc、對應(yīng)查找表的內(nèi)容。只要jc等分得足夠精細，用查找表方法得到的l/sinc、函數(shù)值就足夠精確。通過分析，cx2的取值范圍在之間。將自變量在此取值范圍按0.7/1024間隔均勻等分，然后計算對應(yīng)的1024個函數(shù)值得到的查找表就基本能夠滿足精度要求。(3)、cosx函數(shù)查找表通過擬合方法得到補償因子的幅度和相位之后，需要將極坐標形式表示的補償因子轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標表示形式，即下式。C("=雄)e，)=単).cos,+乂.雄).sin(23)上式需要計算三角函數(shù)值cos^(A:)和sin0(A:),這可以用其它方法如CORDIC算法實現(xiàn)，但本發(fā)明采用查找表方式實現(xiàn)，其原理和前面描述的計算1/sine2jc函數(shù)值的方法一致。根據(jù)三角函數(shù)的性質(zhì)，只需要計算自變量:c在[O，;r/2]范圍內(nèi)的cosjc函數(shù)值并制作成查找表即可，其它范圍的cosx函數(shù)值以及sinx函數(shù)值都可以根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系由范圍內(nèi)的cosx函數(shù)值得到。同樣，自變量x在[O,W2]范圍內(nèi)按1024間隔等分得到的cosx函數(shù)查找表基本能滿足精度要求。有了上述三個查找表后，有關(guān)頻域補償?shù)乃羞\算都可以用簡單的硬件模塊實現(xiàn)?；谏鲜龇椒?，本發(fā)明又提出一種可配置變換長度DFT的頻域補償裝置，該頻域補償裝置在數(shù)字電路中實現(xiàn)，如圖17所示，該頻域補償裝置包括補償信息存儲單元201、頻域補償因子的幅度和相位計算單元202、頻率點補償因子計算單元203、頻域補償計算單元204和控制邏輯子電路205,其中補償信息存儲單元201用于存儲補償因子擬合系數(shù)查找表在內(nèi)的補償信息，所述補償因子擬合系數(shù)查找表保存變換長度和與之對應(yīng)的擬合系數(shù)，所述補償信息中還包括擬合曲線公式所需自變量^和x2的計算方法；頻域補償因子的幅度和相位計算單元202先根據(jù)變換長度iV查找補償因子擬合系數(shù)查找表獲得擬合系數(shù)，再計算出擬合自變量，分別通過曲線擬合公式和直線擬合公式擬合出頻率點A:處的頻域補償因子的幅度^("和相位^(";頻率點補償因子計算單元203根據(jù)頻率點A處頻域補償因子的幅度和相位，將復(fù)數(shù)頻域補償因子轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標表示形式，然后根據(jù)共軛對稱關(guān)系得到最后所需要的頻率點/t'處的補償因子；頻域補償計算單元204將得到的頻域補償因子與可配置FFT處理器輸出的對應(yīng)頻率點序號為A:'處的數(shù)據(jù)進行復(fù)數(shù)相乘，完成頻域補償過程。控制邏輯子電路205分別與補償信息存儲單元201、頻域補償因子的幅度和相位計算單元202、頻率點補償因子計算單元203以及頻域補償計算單元204連接，用以給補償信息存儲單元201、頻域補償因子的幅度和相位計算單元202、頻率點補償因子計算單元203和頻域補償計算單元204提供控制信號。本申請所稱連接是指電路間的電氣連接，可以是直接連接，也可以是間接連接，并不限于以何種具體的方式相連。請參閱圖18，其為本發(fā)明的頻域補償裝置的核心模塊一一頻域補償因子的幅度和相位計算單元的結(jié)構(gòu)框圖，頻域補償因子的幅度和相位計算單元202包括擬合自變量產(chǎn)生子電路206,幅度相位擬合產(chǎn)生子電路207以及1/sinc2x查找表208。其中，擬合自變量產(chǎn)生電路206和幅度相位擬合產(chǎn)生電路207依次相連，幅度相位擬合產(chǎn)生電路207還分別與l/sinc2x查找表208和補償信息存儲單元201連接。擬合自變量產(chǎn)生電路206接收控制輸入信號產(chǎn)生用于擬合的自變量，并將擬合自變量輸出給幅度相位擬合產(chǎn)生電路207;幅度相位擬合產(chǎn)生電路207接收擬合自變量和控制輸入信號以及補償信息存儲單元201輸出的擬合系數(shù)，并從l/sinc、查找表中查找相應(yīng)的函數(shù)值，分別用擬合曲線公式和擬合直線公式計算得到補償因子的幅度和相位并輸出。在本實例中，1/sinc、查找表存儲的是將x的值在表示DFT變換長度7V的取值范圍為從10開始，下一個變換長度依次加10，直至1600。根據(jù)表2可以看出，采用本發(fā)明的頻域補償算法，能夠使所需的存儲空間大大減小。這樣一來，使用一套裝置來計算變換長度在101600之間的任意點的DFT都成為了可能。此算法及對應(yīng)的裝置不僅可以用來計算3GPPLTE上行鏈路所用的DFT，還可以用于未來的無線通信系統(tǒng)，特別是釆用SC-FDMA及OFDM/OFDMA調(diào)制的通信系統(tǒng)。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種可配置變換長度DFT的頻域補償方法，其特征在于，包括以下步驟(1)建立并存儲包括補償因子擬合系數(shù)查找表在內(nèi)的補償信息，所述補償因子擬合系數(shù)查找表保存變換長度N和與之對應(yīng)的擬合系數(shù)，所述補償信息中還包括擬合曲線公式所需自變量x1和x2的計算方法；(2)每一次頻域補償計算時，先根據(jù)變換長度N查找補償因子擬合系數(shù)查找表獲得擬合系數(shù)，再計算出擬合自變量，后分別通過曲線擬合公式和直線擬合公式計算出頻率點k處的頻域補償因子的幅度A(k)和補償因子的相位φ(k)，其中，其中k′為需要進行頻域補償?shù)念l率點的序號；(3)根據(jù)頻率點k處頻域補償因子的幅度和相位，將復(fù)數(shù)的頻域補償因子轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標表示形式，然后根據(jù)共軛對稱關(guān)系得到最后所需要的頻率點k′處的補償因子；(4)將得到的頻域補償因子與可配置FFT處理器輸出的對應(yīng)頻率點序號為k′處的數(shù)據(jù)進行復(fù)數(shù)相乘，完成頻域補償過程。2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)建立并存儲補償信息進一步包括建立并保存l/sinc、cx2)函數(shù)查找表，根據(jù)其自變量x=cx2的取值范圍，將自變量在這個范圍內(nèi)進行若干等分，得到對應(yīng)的l/sinc、函數(shù)值，(x，l/sinc、)的關(guān)系便可以構(gòu)成一個查找表，其中由x可計算出查找表的對應(yīng)的地址，1/sinc、對應(yīng)查找表的內(nèi)容。3、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)建立并存儲補償信息進一步包括建立并保存cosx函數(shù)查找表，將余弦函數(shù)cos;c的自變量x在范圍內(nèi)進行若干等分，得到對應(yīng)的cosx函數(shù)值，(x,cosx)的關(guān)系便可以構(gòu)成一個查找表，其中由x可計算出查找表的對應(yīng)的地址，cosx對應(yīng)查找表的內(nèi)容。4、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括:對于每一種變換長度見只需要計算頻率序號為0,1,…,的頻域補4'幽因子，而+1，一，7v-1范圍內(nèi)的頻域補償因子利用共扼對稱特性c("=c*(tv-"由前述的補償因子得到。5、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)進一步包括對于頻率序號A:在O，1,2范圍內(nèi)的了+1個頻域補償因子的幅度，采用曲線擬合公式」(a)=尸(x,)s(x2)+)計算得到;曲線擬合公式中尸(a)和QOO是以A為自變量的多項式，5(12)是以12為自變量并且是與可配置變換長度DFT的前處理單元的幅頻特性有關(guān)的函數(shù)。6、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟(2)進一步包括采用雄)=戶(;c).S(x2)+Q(jc)計算補償因子幅度,其中)和)使用一次多項式，即P(jO二a+、和2(x0^d+e;c,;對于可配置變換長度DFT前處理單元使用線性插值的情況下，S(jc2)=l/sinc2(c;c2);其中a,6,c，d,e為計算補償因子幅度所用到的擬合系數(shù)。7、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟(2)進一步包括釆用直線擬合公式0(a:)=計算出補償因子的相位00)，其中為頻率序號，a^為擬合得到的系數(shù)。8、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)進一步根據(jù)共軛對稱關(guān)系得到最后所需要的頻率點A'處的補償因子如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>9、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，擬合曲線公式所需自變量:c,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>10、一種可配置變換長度DFT的頻域補償裝置，其特征在于，包括補償信息存儲單元，用于存儲補償因子擬合系數(shù)查找表在內(nèi)的補償信息，所述補償因子擬合系數(shù)查找表保存變換長度7V和與之對應(yīng)的擬合系數(shù)，所述補償信息中還包括擬合曲線公式所需自變量jc,和巧的計算方法；；頻域補償因子的幅度和相位計算單元，先^^艮據(jù)變換長度W查找補償因子擬合系數(shù)查找表獲得擬合系數(shù)，再計算出擬合自變量，分別通過曲線擬合公式和直線擬合公式擬合出頻率點&處的頻域補償因子的幅度和相位頻率點補償因子計算單元，根據(jù)頻率點A處頻域補償因子的幅度和相位，將復(fù)數(shù)頻域補償因子轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標表示形式，然后根據(jù)共軛對稱關(guān)系得到最后所需要的頻率點F處的補償因子；頻域補償計算單元，將得到的頻域補償因子與可配置FFT處理器輸出的對應(yīng)頻率點序號為A:'處的數(shù)據(jù)進行復(fù)數(shù)相乘，完成頻域補償過程，以及，控制邏輯子電路分別與所述補償信息存儲單元、頻域補償因子的幅度和相位計算單元、頻率點補償因子計算單元以及頻域補償計算單元連接，用以給所述補償信息存儲單元、頻域補償因子的幅度和相位計算單元、頻率點補償因子計算單元和頻域補償計算單元提供控制信號。全文摘要一種可配置變換長度DFT的頻域補償方法，首先利用頻域補償因子的對稱特性，減少需要計算的補償因子的數(shù)量；然后利用曲線擬合的方法來得到這些頻域補償因子的幅度，利用直線擬合的方法得到補償因子的相位；得到補償因子的幅度和相位之后再將補償因子轉(zhuǎn)化為實部虛部相分離的笛卡爾坐標表示形式，而后送入復(fù)數(shù)乘法器與對應(yīng)頻率點的數(shù)據(jù)相乘，完成頻域補償過程。本發(fā)明所用的方法使需要存儲的數(shù)據(jù)變?yōu)榍€擬合和直線擬合得到的系數(shù)，極大地減少了生成補償因子所需的數(shù)據(jù)存儲量。本發(fā)明可用于3GPPLTE上行鏈路SC-FDMA以及未來無線通信系統(tǒng)OFDM/OFDMA調(diào)制所用到的DFT/IDFT變換。文檔編號H04L27/26GK101521649SQ200910048198公開日2009年9月2日申請日期2009年3月25日優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日發(fā)明者呂正德申請人:呂正德