滤波后的多载波通信制造技术

一种用于在多载波发射机中处理数据符号的装置，包括：发射脉冲整形器和发射子带滤波器。发射脉冲整形器适用于利用相应的发射脉冲整形滤波器对多个数据脉冲进行滤波。数据脉冲中的每个数据脉冲与多载波通系统的相应的载波相关联。发射子带滤波器适用于对脉冲整形后的数据脉冲进行子带滤波。子带滤波器和发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器关联。这种关联可以通过联合设计子带滤波器和脉冲整形滤波器实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】滤波后的多载波通信
技术介绍
本专利技术在其一些实施例中涉及多载波5G通信系统，并且更具体且不仅仅涉及正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplex，OFDM)5G通信系统。第五代无线系统(5G)将需要适应5G系统中包含的各种不同的新服务所提出的各种要求。这些新服务的示例包括机器型通信(machinetypecommunication，MTC)和车载通信(vehicular-to-anythingcommunication，V2X)。因此，当今无线电系统中普遍存在的空中接口的“一体适用”方案将不再充分，因为其仅仅提供了一种不充分的折中。相反，5G系统必须提供更多的灵活性，以能够对服务类型及其需求定制系统配置。利用滤波的多载波波形可以是一种用于这种灵活的空中接口的重要方法，因为其为系统设计提供了额外的自由度。多载波波形能够将可用于移动无线电传输的频谱划分为独立的子带，独立的子带可以单独配置为最优地适应个别用户链路的信号条件或特定无线电服务的要求。由于滤波后的波形提供了信号功率的良好的频谱抑制，所以，即使这些信号仅被松散地同步，单独配置的子带之间的干扰也可以保持为最小。这将允许传输频带中不同服务的独立和非协调操作，并能够实现异步系统设计。正交频分复用(OFDM)是一种多载波方案，在若干种当前无线系统中实现，例如WiFi和LTE。OFDM将给定的带宽B划分为数量为M个的窄带子载波信号，用于数据符号的并行传输。子载波间隔为F＝B/M。并行发送的(最多)M个数据符号包含在持续时间T的OFDM符号中。T可以覆盖包含M个子载波数据信号的逆离散傅里叶变换(InverseDiscreteFourierTransform，IDFT)变换的频域信号的周期性重复，从而形成循环前缀(cyclicprefix，CP)并产生T>1/F。F和T的适当大小通常取决于双分散通道的特性。符号持续时间T被典型地选择为比最大延迟扩展大，而子载波间隔F被典型地选择为比最大多普勒扩展或频率偏移大。OFDM发射信号s(t)和从接收信号r(t)获得的数据符号的估计值由以下公式给出：其中，m代表子载波索引，m∈[1,...,M]，n是时域中的OFDM符号索引，amn是在第n个符号内的第m个子载波上传送的数据符号，gT和gR分别是索引m处的子载波信号的发射和接收脉冲形状。传统上，在发射机和接收机处使用矩形窗口，该发射机和接收机根据sinc-脉冲对频域中的子载波信号进行整形。然后，发射机gT和接收机gR处的矩形脉冲由以下公式给出：gT,m(t)＝rectT(t)·ej2πmFtgR,m(t)＝rect1/F(t)·ej2πmFt注意，如果发射机和接收机被正确同步，gR仅切断发射机处添加的循环前缀(CP)，以得到最小长度为TOFDM,min＝1/F的OFDM符号，然后将该OFDM符号变换至频域，得到M个子载波上的数据符号。虽然在发射机和接收机处选择矩形脉冲能够实现非常简单的系统实现，但其具有以下缺点：a)发射滤波器和接收滤波器的失配引起SNR损耗。b)不好定位矩形脉冲的Sinc整形后的频谱，导致能量泄漏。c)对如同载波频率偏移或多普勒扩展的频率失真鲁棒性不强。为了解决具有矩形脉冲的OFDM信号的不良频率定位的问题，可以使用在时域中具有平滑功率滚降的脉冲。这在频域中转化为更陡的功率衰减，产生频谱良好包含的信号。利用脉冲整形，脉冲可以扩展超过符号持续时间T，产生连续发射的OFDM符号以重叠。对于，频谱抑制由于更长的脉冲持续时间得到典型改善，突出了那些系统中脉冲设计的基本折中。这种具有作为开放设计参数的任意长度的脉冲形状的OFDM系统被称为滤波多音(filteredmulti-tone，FMT)系统或滤波器组多载波(filterbankmulti-carrier，FBMC)系统。利用发射机和接收机处的脉冲整形，接收机处的发射信号和估计的数据信号为：因此，用于发射机和接收机的相应脉冲分别由以下公式给出：gT,m(t)＝gT(t)·ej2πmFtgR,m(t)＝gR(t)·ej2πmFt这两个滤波器可以彼此匹配(gT＝gR)以获得最大SNR，或者它们可以选为不同，以将操作期间预期的系统条件固有的干扰最小化。一般而言，精确的滤波器设计是满足预定义设计约束的优化过程的结果，例如干扰最小化或SINR最大化。正交性是该优化过程中的另一个重要的设计标准。脉冲整形系统方案有一些缺点，包括：a)正交性、对信道失真的鲁棒性和带外发射(out-of-bandemission，OOBE)之间的折中。b)由于过滤器长度受时间限制，所以基本上不能减少OOBE。c)时域中的长滤波器脉冲响应可以显著改善频谱定位，然而，通常导致跨越若干个符号持续时间T的脉冲，这可能对时间定制的传输造成困难。一种在保持传统的OFDM系统的特性(特别是其有利的时间定位)的同时实现多载波信号的频谱抑制的可替换的方法是滤波后的OFDM系统，其使用子带低通(low-pass，LP)滤波器滤波一组相邻的子载波(本文中表示为子带)，从而减少该子带的OOBE。由于该方法不需要任何加窗，所以，一个子带内的子载波信号保持其传统的OFDM中的sinc-形状。利用在发射机和接收机处对2Q+1个子载波的子带宽度进行低通滤波，接收机处的发射信号和估计的数据信号为：其中，gLP表示在发射机和接收机处应用的子带低通滤波器，*表示线性卷积。因此，发射机和接收机处的滤波后的脉冲分别由以下公式给出：gT,m(t)＝rectT(t)·ej2πmFt*gLP(t)gR,m(t)＝rect1/F(t)·ej2πmFt*gLP(t)与如上所述的具有脉冲整形的OFDM相比，子带滤波的优点在于，对于受约束的滤波器长度，可以在频域中实现更陡的功率衰减。然而，这以滤波引起的一些失真为代价。因此，子带滤波的缺点可概括如下：a)(如传统的OFDM中)发射滤波器和接收滤波器的失配引起SNR耗损。b)(如传统的OFDM中)对如同载波频率偏移或多普勒扩展的频率失真鲁棒性不强。c)低通滤波器引起额外的失真。总之，当前的OFDM系统设计没有实现提供高质量5G服务所需的性能特性。额外的
技术介绍
包括：[1]P.Jung和G.Wunder，“多载波传输中的WSSUS脉冲设计问题”，IEEE通讯学报，第55卷，第10期，1918至1928页，2007年10月(P.JungandG.Wunder,“TheWSSUSpulsedesignprobleminmulticarriertransmission,”IEEETransactionsonCommunications,vol.55,no.10,pp.1918–1928,Oct2007)。[2]A.Antoniou，数字滤波器：分析，设计和应用，纽约，NY：麦格劳希尔，1993年(A.Antoniou,DigitalFilters:Analysis,Design,andApplications,NewYork,NY:McGraw-Hill,1993)。[3]P.P.Vaidyanathan，“多速率数字滤波器、滤波器组、多相网络和应用：教程”IEEE会议记录，第78卷，第1期，56至93本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在多载波发射机中处理数据符号的装置，包括：发射脉冲整形器，适用于利用相应的发射脉冲整形滤波器对多个数据脉冲进行滤波，所述数据脉冲中的每个数据脉冲与相应的载波相关联；发射子带滤波器，与所述发射脉冲整形器相关联，适用于对脉冲整形后的所述数据脉冲进行子带滤波，其中，所述子带滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在多载波发射机中处理数据符号的装置，包括：发射脉冲整形器，适用于利用相应的发射脉冲整形滤波器对多个数据脉冲进行滤波，所述数据脉冲中的每个数据脉冲与相应的载波相关联；发射子带滤波器，与所述发射脉冲整形器相关联，适用于对脉冲整形后的所述数据脉冲进行子带滤波，其中，所述子带滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器关联。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度，以及其中，基于预定义的所述子带滤波器设计所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并优化指定的性能测量。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器预定义有所需的脉冲整形滤波器长度，以及其中，基于预定义的所述至少一个发射脉冲整形滤波器设计所述子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化指定的性能测量。4.根据权利要求1所述的装置，其中，联合设计所述子带滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器，以优化指定的性能测量。5.一种用于在多载波接收机中处理数据信号的装置，包括：接收子带滤波器，适用于对接收信号进行子带滤波；以及接收脉冲整形器，与所述接收子带滤波器相关联，适用于利用相应的接收脉冲整形滤波器对子带滤波后的所述信号中载波进行脉冲整形，其中，所述子带滤波器和所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器关联。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度，以及其中，基于预定义的所述子带滤波器设计所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并优化指定的性能测量。7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器预定义有所需的脉冲整形滤波器长度，以及其中，基于预定义的所述至少一个接收脉冲整形滤波器设计所述子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化指定的性能测量。8.根据权利要求5所述的装置，其中，联合设计所述子带滤波器和所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳尔多·伯恩克，麦塔·舒尔曼，赵兆，
申请(专利权)人：杜塞尔多夫华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE