用于基于线性调制的通信系统的接收机架构技术方案

用于滤波器组多载波频率扩展信号(例如FBMC、FBMC/OQAM，OFDM)的接收机包括线性相位旋转模块，该线性相位旋转模块适于将线性相位旋转引入到接收的时域信号、离散傅里叶变换和有限脉冲响应数字滤波器。数字滤波器的系数定义了接收机的原型滤波器的频率响应的偏移，并且数字滤波器的系数是固定的，以补偿由滤波器引入的线性相位旋转。引入的频移可以等于调制子载波间隔的2的幂的倒数。

Receiver architecture for a communication system based on linear modulation

For fbmc frequency spread signal (such as FBMC, FBMC/OQAM, OFDM) receiver including linear phase rotation module, the linear phase rotation module for linear phase rotation is introduced into the time domain signal, receiving the discrete Fu Liye transform and finite impulse response digital filter. The coefficients of the digital filter define the offset of the frequency response of the prototype filter, and the coefficients of the digital filter are fixed to compensate for the linear phase rotation introduced by the filter. The frequency shift introduced can be equal to the power reciprocal of 2 of the modulation subcarrier interval.

【技术实现步骤摘要】
用于基于线性调制的通信系统的接收机架构
本专利技术涉及用于基于线性调制的通信系统的接收机架构及其设计。
技术介绍
预计即将到来的移动通信系统将在所有情况下提供无处不在的连接和无缝服务交付。预期的大量设备和以人为中心和机器类型应用的共存将导致通信场景和特性的大的多样性。在该上下文中，许多先进的通信技术正在调查之中。这些技术中的每一种通常针对预见的通信场景的子集进行优化。一类技术是基于滤波器组多载波通信原理的。滤波器组多载波(FBMC)通信系统由用于调制的合成滤波器和用于解调的分析滤波器组成。合成滤波器和分析滤波器由用于通信系统的子载波表示的M个信道组成。合成滤波器的信道号m调制在以N上采样之前的信号的时间采样n处携带信息的复信号cn(m)。这反映了在上采样操作之前信号在合成滤波器中被采样的事实，n对应于该信号的通用索引。数据然后进行以N上采样，所以(N-1)个零是在两个连续的n值之间引入的。每个信道包括以N过采样操作，随后是有限脉冲响应滤波器Fm(z)。这些操作可以表示如下：以N上采样通过Fm(z)滤波g称为原型滤波器，并且是具有有限长度的函数，如果则L：g(k)＝0。在合成滤波器的输出处的调制信号s(k)是在对每个信道输出求和后获得的：合成滤波器的输入和输出信号之间的等价关系可表达如下：该表达式导出合成滤波器的多相网络表示，其在与直接合成滤波器表示相比时在实现上计算复杂。关于分析滤波器，M个信道的发射机的相应操作包括以下操作：通过Fm(z)滤波：以N下采样：dn(m)＝rm(nN)(7)分析滤波器的输入信号与输出信号之间的等价关系可表达如下：该基本方法用于许多调制方案中，并且因此，实现所描述的方法的滤波器的设计是重要的活动。FBMC技术的这种定义对应于许多调制方案，这取决于原型滤波器的设计和不同参数集(M，N，L，...)的选择。换句话说，所描述的技术生成多个载波(如由指定的MC部分所建议的)，并且可以分别定义每个载波的调制方案的选择，OQAM的选择是对某些通信系统有利的选择。一种这样的调制方案是具有偏移正交幅度调制(FBMC/OQAM)的滤波器组多载波，其被认为是例如未来灵活的5G空中接口的关键推动因素。与传统的正交频分复用(OFDM)相比，它呈现出具有更少带外能量分量的频谱形状，并且实现更好的频谱使用和改进的移动性支持。因为使用原型滤波器这是可能的，这使得可以改善收发机的时间和频率定位特性。OQAM方案在真实领域保留正交性。FBMC/OQAM实现类似于OFDM，因为它依赖于具有附加低复杂度多相网(PPN)滤波级的快速傅里叶变换(FFT)处理。然而，原型滤波器的选择对于FBMC/OQAM调制至关重要，因为该滤波器的时间/频率定位可以显著影响通信系统的不同性能水平和帧结构。此外，原型滤波器的长度相当大地影响了接收机的复杂性。因此，新的滤波器的设计对于提高FBMC/OQAM对信道损伤的鲁棒性和支持各种5G场景施加的约束，同时保持合理的接收机复杂度是非常有意义的。FBMC是一种多载波传输方案，其引入了一个滤波器组，以便为每个单独子载波上传送的信号实现高效的脉冲整形。该附加元件表示将输入信号分离成多个分量或子载波的带通滤波器阵列，每个子载波携带原始信号的单个频率子带。由滤波器组执行的分解过程称为分析(意指在其在每个子带中的分量方面，对信号进行分析)；分析的输出被称为具有与滤波器组中的滤波器一样多的子带的子带信号。重建过程称为合成，指示由滤波过程所得到的完整信号的重构。这样的收发机结构通常需要更高的实现复杂度，这不仅是由于滤波步骤，而且还是由于对调制器/解调器架构应用的修改。然而，数字多相滤波器组结构的使用以及近年来数字处理能力的快速增长使得FBMC成为一种切实可行的方法。作为滤波调制方案的有希望的变体，FBMC/OQAM(有时也称为OFDM/OQAM或交错调制多音调-SMT)通常可以实现比OFDM更高的频谱效率，因为它不需要插入循环-前缀(CP)。另外的优点包括通过选择适当的原型滤波器类型和系数来抵抗高度变异的衰落信道条件和不完全同步的鲁棒性。4G/LTE基于OFDM多载波调制。按照Balian-Low定理，OFDM：1)遵守复杂的正交性，2)通过采用矩形波形在频域中定位性较差，3)由于添加了CP而浪费了部分可用带宽。性质2导致高带外功率泄漏(OOBPL)，并且必须插入大的保护带以遵守相邻信道泄漏功率比(ACLR)要求。此外，它导致对多普勒频移和扩散的鲁棒性差。相应OFDM系统的进一步可能的缺点与灵活的频谱使用场景有关，其中不能高效地支持频谱共享和分段使用。为了克服OFDM的缺点2)和3)，FBMC/OQAM：a)松弛到真实领域的正交性，b)在时间和频率上更好地定位，这取决于使用的原型滤波器，c)高效地使用可用带宽以实现更高的频谱效率。性质a)通过改变QAM符号映射到每个子载波上的方式来获得。不同于如经典CP-OFDM中那样发送持续时间T的复数符号(I和Q)，实部和虚部被分离并以T/2的偏移发送(因此名为Offset-QAM)。改进b)来自于滤波器组的引入，因此取决于其类型和系数。性质c)是没有CP的结果。以前发表的作品已经确定了FBMC/OQAM系统的两个主要设计标准：·时间频率定位(TFL)标准：对于由于原型滤波器而在时域和频域中更好地定位的波形。可以预见的是，FBMC系统在双分散信道中并且在具有同步误差的通信的情况下表现出比CP-OFDM更好的鲁棒性。为此，已经提出了具有优化的TFL标准的滤波器设计，诸如“重叠因子(OF)等于4的等方位正交变换算法”。·低边带标准：在频域实现低带外功率泄漏，并改善与其他系统的频谱共存。为此，可以使用特定的滤波器类型，例如在PHYDYAS项目期间对于FBMC/OQAM所考虑的“Martin-Mirabassi-Bellange，OF等于4”。FBMC/OQAM系统描述图1显示了FSFBMC/OQAM发射机实现。如图所示，图1的实现包括OQAM映射器110，其包括QAM映射器111，由二进制输入创建实值和虚值。相对于实际值，虚值被延迟单元112延迟了T/2。实值和虚值被输出到相应的处理信道。每个处理信道依次包括预处理单元121，122，将每个信号升高一个因子q的上采样单元131，132，有限脉冲响应(FIR)滤波器141，142和快速傅立叶逆变换151，152。然后，两个处理信道的输出由加法器160组合。该技术的原始意图是将滤波级转换到频域，以使得能够使用像OFDM中的低复杂度的每子载波均衡器。认为硬件复杂度高于替代的多相网络(PPN)实现的复杂度，至少对于长滤波器而言。事实上，它需要每个OQAM符号的大小为L＝qM的一个FFT，其中q是重叠因子，M是可用子载波的总数。然而，在短滤波器情况中(q＝1)，FFT的大小与PPN实现相同。图2显示了FSFBMC/OQAM接收机实现。假设接收到的信号采用对应的采样频率(其值取决于带宽)进行采样。如图所示，第一滑动窗口261被应用在多个采样上。样品数量取决于窗口长度。接收到的信号进一步由延迟单元270进行M/2延迟，其中M是第一滑动窗口261的长度，也是延迟单元270的输出端被馈送到的第二滑动窗口262的长度，使得两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对信号进行解码的滤波器组多载波频率扩展接收机，所述接收机包括适于将线性相位旋转引入时域信号的线性相位旋转模块、离散傅立叶变换单元、以及有限脉冲响应数字滤波器，其中所述有限脉冲响应数字滤波器的系数定义所述接收机的原型滤波器的频率响应的偏移，并且其中所引入的线性相位旋转由所述有限脉冲响应数字滤波器的频移补偿。

【技术特征摘要】
2016.06.21 EP 16305752.41.一种用于对信号进行解码的滤波器组多载波频率扩展接收机，所述接收机包括适于将线性相位旋转引入时域信号的线性相位旋转模块、离散傅立叶变换单元、以及有限脉冲响应数字滤波器，其中所述有限脉冲响应数字滤波器的系数定义所述接收机的原型滤波器的频率响应的偏移，并且其中所引入的线性相位旋转由所述有限脉冲响应数字滤波器的频移补偿。2.根据权利要求1所述的滤波器组多载波接收机，其中所述数字滤波器的系数被截断以包括足以实现期望的信号与干扰比的最小数目的系数。3.根据权利要求1或2所述的滤波器组多载波接收机，其中所述频移等于调制子载波间隔的2的幂的倒数。4.根据权利要求3的滤波器组多载波接收机，其中所述频移等于所述调制子载波间隔的一半。5.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器组多载波接收机，其中所述数字滤波器与所述原型滤波器的频率响应相比具有更少的系数。6.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器组多载波接收机，其中所述原型滤波器的滤波器组脉冲响应满足奈奎斯特准则。7.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器组多载波接收机，其中所述原型滤波器是QMF滤波器、TFL1滤波器或IOTA滤波器之一。8.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·纳达尔，C·阿卜杜勒努尔，A·巴格达迪，
申请(专利权)人：法国矿业电信学校联盟法国国立高等电信布列塔尼学院，
类型：发明
国别省市：法国,FR