滤波器设计方法和系统及其用途技术方案

一种设计截断式滤波器的方法，包括：设计具有目标频率响应的原型滤波器，并选择具有滚降参数的软截断函数，所述滚降参数指定所述软截断函数过渡到零的速率。该方法还包括将所述软截断函数应用到所述原型滤波器，以产生截断式滤波器，并将所述截断式滤波器存储至存储器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求享有于2014年3月21日提交、申请号为14/222,280、专利技术名称为“滤波器设计方法和系统及其用途”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用清楚地结合在本申请中。
本公开一般涉及数字通信，更具体地，涉及一种滤波器设计方法和系统及其用途。
技术介绍
正交频分复用(OFDM)已经被用作很多先进无线通信系统的主要发送波形，包括第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)。OFDM提供了很多优点，包括使用快速傅立叶变换(FFT)的有效实施、与循环前缀(CP)结合使用时对抗多径衰落信道的鲁棒性等。OFDM的缺点是具有高频谱旁瓣，由于频率保护带的必要性使得其频谱效率低。例如，在3GPPLTE中，频率保护带约占可用带宽的10％。因此，可用带宽显著的一部分没有被使用于提高通信系统的性能。
技术实现思路
本公开的示例性实施例提供了一种滤波器设计方法和系统及其用途。本公开的一个示例性实施例提供了一种设计截断式滤波器的方法。该方法包括：设计装置设计具有目标频率响应的原型滤波器，以及所述设计装置选择具有滚降参数的软截断函数，所述滚降参数指定所述软截断函数过渡到零的速率。该方法还包括：所述设计装置将所述软截断函数应用到所述原型滤波器以产生截断式滤波器，以及所述设计装置将所述截断式滤波器存储至存储器。本公开的另一个示例性实施例提供了一种发送数据的方法。该方法包括：发送装置设计由具有第一滚降参数的第一软截断函数截断的第一滤波器，所述第一滚降参数指定所述第一软截断函数过渡到零的第一速率，以及所述发送装置用所述第一滤波器对第一数据信号进行滤波。该方法还包括：所述发送装置发送所述滤波后的第一数据信号。本公开的另一个示例性实施例提供了一种设计装置。该设计装置包括处理器和操作性地耦合到所述处理器的存储器。所述处理器设计具有目标频率响应的原型滤波器，选择具有滚降参数的软截断函数，将所述软截断函数应用到所述原型滤波器以产生截断式滤波器，并且将所述截断式滤波器存储至存储器，其中所述滚降参数指定所述软截断函数过渡到零的速率。所述存储器存储所述截断式滤波器。本公开的另一个示例性实施例提供了一种发送装置。该发送装置包括处理器和操作性地耦合到所述处理器的发送器。该处理器设计由具有第一滚降参数的第一软截断函数截断的第一滤波器，并且用所述第一滤波器对第一数据信号进行滤波，其中所述第一滚降参数指定所述第一软截断函数过渡到零的第一速率。所述发送器发送所述滤波后的第一数据信号。实施例的一个优点是，使用具有设计者可指定的滚降参数的软截断能够设计具有尖锐过渡和相对平坦的通带的有限长度滤波器。这种滤波器允许减小保护带的大小，而不会显著增加失真。滤波器的设计者能够折中考虑过渡锐度、滤波器长度、通带平坦度、失真等。附图说明为了更全面地理解本公开及其优点，下面结合附图进行描述，其中：图1示出了根据本文描述的示例性实施例的示例性通信系统；图2示出了根据本文描述的示例性实施例的示例性频带；图3a示出了根据本文描述的示例性实施例的示例性OFDM数据带和滤波器响应的频域图，其中滤波器具有慢过渡；图3b示出了根据本文描述的示例性实施例的示例性OFDM数据带和滤波器响应的频域图，其中滤波器具有快速过渡；图4示出了根据本文描述的示例性实施例的示例性软截断函数、示例性原型滤波器和示例性截断式滤波器的脉冲响应数据图；图5a示出了根据本文描述的示例性实施例当设计装置设计截断式滤波器时设计装置中发生的示例性操作的流程图；图5b示出了根据本文描述的示例性实施例当发送装置使用截断式滤波器进行发送时发送装置中发生的示例性操作的流程图；图6示出了根据本文描述的示例性实施例的被具有不同滚降因子的软截断函数所截断的截断式滤波器的示例性频率响应的数据图；图7a至7c示出了根据本文描述的示例性实施例的被具有不同滚降因子的软截断函数所截断的截断式滤波器的示例性频率响应、突出失真、过渡持续时间以及阻带抑制的数据图；图8a和8b示出了根据本文描述的示例性实施例当示例性截断式滤波器对于不同滚降因子满足信号抑制阈值时频率的数据图；以及图9示出了根据本文描述的示例性实施例的示例性装置。具体实施方式下面详细讨论当前示例性实施例的操作和结构。然而，应当理解的是，本公开提供了可在各种特定背景下实施的很多适用的创造性概念。讨论的具体实施例仅说明本公开的具体结构和操作本公开的方法，并不限制本公开的范围。本公开的一个实施例涉及滤波器设计及其用途。例如，设计装置设计具有目标频率响应的原型滤波器，选择具有滚降因子的软截断函数，将所述软截断函数应用到所述原型滤波器以产生截断式滤波器，并将所述截断式滤波器存储到存储器，其中该滚降因子指定所述软截断函数过渡到零的速率。本公开将针对具体背景，即使用OFDM作为发送波形的通信系统中的示例性实施例进行说明。本公开可应用于标准兼容的通信系统，例如符合第三代合作伙伴计划(3GPP)、IEEE802.11等的通信系统，以及使用OFDM作为发送波形的非标准兼容的通信系统。然而，本公开也可应用于需要具有尖锐过渡和相对平滑通带的有限长度滤波器的场景。图1示出了示例性通信系统100。通信系统100包括eNB105，其服务于多个UE，例如UE110、UE112和UE114。通常，来自UE和去往UE的通信会通过eNB105。然而，在机器对机器(M2M)模式中，UE可以不经过eNB105而直接通信。通信系统100还可以包括中继节点(RN)115。RN115可以使用eNB的网络资源来帮助提高覆盖范围和整体性能。如图1所示，RN115可服务于UE114以帮助提高对于UE114的覆盖范围。此外，eNB105和RN115可以同时向UE114发送，以进一步提高整体性能。应注意的是，eNB通常也可以称为基站、NodeB、控制器、通信控制器等。同样，UE通常也可以称为移动台、手机、用户、订户、终端等。可以理解的是，通信系统可以采用能够与多个RN和UE进行通信的多个eNB，但是为简单起见，只示出一个eNB和几个RN和UE。通信系统100还可以包括设计装置120。设计装置120可用于设计通信系统100中使用的滤波器。设计装置120可以是独立的装置，设计滤波器并将它们保存到存储器，例如本地数据库或远程数据库，或将滤波器提供给通信装置120的操作者，该操作者可以将滤波器提供给通信系统100中运行的装置。设计装置120也可以位于与通信系统100中的实体相同的位置，如eNB或任何其它网络侧实体。设计装置120也可以位于与通信系统100中运行的装置的子集相同的位置。对于具有位于相同位置的设计装置的设备，这些设备可以设计它们自己的滤波器。对于没有处于相同位置的设计装置的设备，这些设备可以使用另一设备设计的滤波器。在支持OFDM的通信系统中，两个不同载波中的OFDM信号可以在由保护带分隔的相邻频带中发送。一般情况下，最好是有窄保护带而不是宽保护带，因为可以使用分配到宽保护带的频率的一部分来发送OFDM子载波，提高通信系统效率。图2示出了示例性频带200。第一频带(显示为块)205可以代表具有宽保护带的频带，第二频带207可以代表具有窄保护带的频带。如图2所示，在基本相等的频率范围内，利用第一频带205的通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设计截断式滤波器的方法，包括：设计装置设计具有目标频率响应的原型滤波器；所述设计装置选择具有滚降参数的软截断函数，所述滚降参数指定所述软截断函数过渡到零的速率；所述设计装置将所述软截断函数应用到所述原型滤波器，以产生截断式滤波器；以及所述设计装置将所述截断式滤波器存储至存储器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.21 US 14/222,2801.一种设计截断式滤波器的方法，包括：设计装置设计具有目标频率响应的原型滤波器；所述设计装置选择具有滚降参数的软截断函数，所述滚降参数指定所述软截断函数过渡到零的速率；所述设计装置将所述软截断函数应用到所述原型滤波器，以产生截断式滤波器；以及所述设计装置将所述截断式滤波器存储至存储器。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述原型滤波器包括sinc滤波器。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述软截断函数包括升余弦函数，表示为：fw(t)=1,|t|≤1-β2f012[1+cos(πf0β[|t|-1-β2f0])],1-β2f0<|t|≤1+β2f00,O.W.]]>其中t为时间，Tw为所述软截断函数的持续时间，β为所述滚降参数。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述软截断函数包括斜坡函数、曲线函数、椭圆函数、指数函数、布莱克曼(blackman)窗、凯泽(Kaiser)窗和切比雪夫(Chebyshev)窗其中之一。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述软截断函数包括逐渐过渡到零的函数。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述将所述软截断函数应用到所述原型滤波器包括使所述软截断函数和所述原型滤波器相乘。7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述截断式滤波器存储在本地存储器、远程存储器和远程数据库其中之一。8.根据权利要求1所述的方法，还包括根据所述目标频率响应选择所述滚降参数。9.一种发送数据的方法，包括：发送装置设计由具有第一滚降参数的第一软截断函数截断的第一滤波器，所述第一滚降参数指定所述第一软截断函数过渡到零的第一速率；所述发送装置用所述第一滤波器对第一数据信号进行滤波；以及所述发送装置发送所述滤波后的第一数据信号。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述软截断函数包括升余弦函数，表示为：fw(t)=1,|t|≤1-β2f012[1+cos(πf0β[|t|-1-β2f0])],1-β2f0<|t|≤1+β2f00,O.W.]]>其中t为时间，Tw为所述软截断函数的持续时间，β为所述滚降参数。11.根据权利要求9所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆哈姆德贾瓦德·阿布多利，贾明，马江镭，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44