专利名称：一种简单的基于多子带滤波器组的发射和接收装置与方法
技术领域：
本发明属于宽带移动通信技术领域，特别涉及一种简单的基于多子带滤波器组的发射和接收装置及其方法。
背景技术：
近年来，无线通信系统向着宽带方向迅速发展。伴随着这种发展趋势，无线通信系统单信道占有的带宽越来越高，无线接收机的复杂度也持续增长，实现复杂度越来越高。同时，根据近几年的研究发现，为了有效提升系统的吞吐量，频分多址技术(FDMA)和时分多址技术(TDMA)的组合多址技术将成为未来移动通信技术的主要多址技术。基于这样的技术需求，多载波调制技术受到学术界和工业界越来越多的关注，一方面，基于多载波调制技术，接收机的复杂度可以大大简化；另一方面，基于多载波技术，可以很容易地实现FDMA和TDMA的混合多址技术，非常便于系统容量的优化和增强。
在目前条件下，实现多载波调制技术的手段主要有两种一种以正交频分复用技术(OFDM)为基础进行相应的拓展，以形成多址方案；另外一种以多带滤波器组(MBFB)为基础进行相应的拓展，从而形成多址方案。
OFDM调制将整个宽带信道分割为许多相互正交的子信道，每个子信道以独占方式分配给各个用户，形成OFDMA。由于在无线通信系统的下行连路中，对各个用户而言，各子信道之间的正交性比较容易获得，因此采用OFDMA，可以较好的解决多用户之间的多址干扰(MAI)。然而在无线通信系统的上行链路中，若采用OFDMA，接收端(比如基站)必须对同时接入的多用户信号联合解调。由于各用户的发射信号是相对独立的，因此OFDMA较难保证联合解调所必需的用户信号之间的同步。当各用户信号之间存在较大的载波频偏和多普勒频移时，势必导致严重的多用户之间的干扰。多带滤波器组可将整个宽带信道分割为许多相互拟正交的子信道(子带)，各子带具有陡峭的频谱边沿，并且相邻子带之间可设置一定的频域保护间隔，因此采用基于多子带滤波器组构成的FDMA系统，对各用户信号的载波频偏和多普勒频移的鲁棒性较强。
现有基于多子带滤波器组的FDMA系统大多采用临界采样(critical sample)，即多子带滤波器组的原型滤波器上采样率与滤波器组子带总数目相同。此时相邻子带是-3dB交叠的，即相邻子带之间没有频域保护间隔。当该FDMA系统用于无线通信系统上行链路时，势必存在较大的多址干扰。
对于非临界采样(non-critical sample)的多子带滤波器组的FDMA系统，多子带滤波器组的原型滤波器上采样率略大于滤波器组子带总数目。这样，相邻子带的交叠点将小于-3dB，即相邻子带之间存在一定的频域保护间隔。从而可以提高该FDMA系统的多址干扰鲁棒性。
此外，为减小发射端对数模转换器和RF变频器的要求，需要降低基于多子带滤波器组的FDMA系统基带信号的直流分量。这可以通过将传输信号的频谱搬移半个子带频率间隔实现，即将直流分量对齐相邻子带的交叠点处。
目前，对于基于非临界采样(non-critical sample)的多子带滤波器组的发射和接收方案，特别是存在频谱搬移的条件下，还没有统一简单的实现方法。
发明内容
本发明即是针对存在频谱搬移的基于非临界采样(non-critical sample)的多子带滤波器组的FDMA系统，提出一种简单的基于多子带滤波器组的发射和接收装置与方法。在多子带滤波器组的发射端，首先通过子带映射，将调制符号映射到指定的子带上传输。随后，通过IDFT变换，形成时域多子带信号。接着通过时域移相和周期拓展，形成子带频移和周期拓展的时域多子带信号。然后对该信号进行波形成型和频谱成型。最后通过移位叠加，对成型后的波形符号进行时域波形复用，形成传输信号。在多子带滤波器组的接收端，首先将接收的数据序列分割成与原型滤波器长度相同的数据块，然后分别对该数据块进行波形匹配，数据块合并，相移，离散付立叶变换和子带解映射等操作，获得指定的子带上传输的数据符号。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案 一种简单的基于多子带滤波器组的发射装置，其特征在于包括 串并转换装置，用于将已调制串行符号数据序列进行串并转换操作； 子带映射装置，用于将经过串并转换的每个数据块中的每个元素分别映射到相应的子带上进行传输； IDFT变换装置，用于对子带映射装置输出的每个并行符号数据块进行IDFT变换； 相移装置，用于对IDFT变换输出的每个并行时域符号数据块中的元素分别对应乘上移相因子，该相移因子取决于子带频率偏移量； 数据块级联装置，用于对经过相移的数据块整体乘上不同的相移因子后，级联多次，相移因子取决于子带频率偏移量； 波形成型装置，用于对数据块级联后输出的并行数据块波形成型； 并/串转换装置，用于将波形成型后的并行数据块进行并串转换； 波形合成装置，用于将并串转换输出的数据块序列按原型滤波器的上采样率进行移位叠加。
一种简单的基于多子带滤波器组的发射方法，包括以下步骤 串并转换步骤，用于将已调制串行符号数据序列进行串并转换操作； 子带映射步骤，用于将经过串并转换的每个数据块中的每个元素分别映射到相应的子带上进行传输； IDFT变换步骤，用于对子带映射步骤输出的每个并行符号数据块进行IDFT变换； 相移步骤，用于对IDFT变换输出的每个并行时域符号数据块中的元素分别对应乘上移相因子，该相移因子取决于子带频率偏移量； 数据块级联步骤，用于对经过相移的数据块整体乘上不同的相移因子后，级联多次，相移因子取决于子带频率偏移量； 波形成型步骤，用于对数据块级联后输出的并行数据块波形成型； 并/串转换步骤，用于将波形成型后的并行数据块进行并串转换； 波形合成步骤，用于将并串转换输出的数据块序列按原型滤波器的上采样率进行移位叠加。
一种简单的基于多子带滤波器组的接收装置，包括 波形分解装置，用于完成发射端波形合成装置相对应的逆操作； 串/并转换装置，用于将串行输入的数据块序列转换为并行数据块序列； 波形匹配装置，用于对串/并转换后输出的并行数据块波形匹配； 数据块合并装置，用于对经过波形匹配的数据块先分成L/M段大小为M的数据块，然后对每个M点的数据块分别乘上相移因子，最后将这L/M个数据块叠加，形成长度为M的数据块； 相移装置，用于对数据块合并输出的每个并行时域符号数据块中的M个元素分别对应乘上移相因子，相移因子取决于子带频率偏移量； DFT变换装置，用于对经过相移的符号序列进行M点DFT变换； 子带解映射装置，用于完成发射端子带映射装置相反的逆操作； 并/串转换装置，用于对输入的数据块序列进行并/串转换操作。
一种简单的基于多子带滤波器组的接收方法，包括 波形分解步骤，用于完成发射端波形合成装置相对应的逆操作； 串/并转换步骤，用于将串行输入的数据块序列转换为并行数据块序列； 波形匹配步骤，用于对串/并转换后输出的并行数据块波形匹配； 数据块合并步骤，用于对经过波形匹配的数据块先分成L/M段大小为M的数据块，然后对每个M点的数据块分别乘上相移因子，最后将这L/M个数据块叠加，形成长度为M的数据块； 相移步骤，用于对数据块合并输出的每个并行时域符号数据块中的M个元素分别对应乘上移相因子，相移因子取决于子带频率偏移量； DFT变换步骤，用于对经过相移的符号序列进行M点DFT变换； 子带解映射步骤，用于完成发射端子带映射装置相反的逆操作； 并/串转换步骤，用于对输入的数据块序列进行并/串转换操作。
本发明可以有效实现基于多子带滤波器组的多载波传输系统信号的发射和接收。并且通过时域相移，可完成传输信号的频域子带频谱搬移，当频谱搬移为半个子带频率间隔时，可以减小基带信号的直流分量，从而减小发射端对数模转换器和RF变频器的要求。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
图1为基于多子带滤波器组的发射装置； 图2为基于多子带滤波器组的接收装置； 图3为没有子带频谱搬移的基于多子带滤波器组的发射信号频谱； 图4存在子带频谱搬移的基于多子带滤波器组的发射信号频谱； 图5为基于滤波器组的发射和接收系统在AWGN信道下QPSK调制的未编码误比特率。
具体实施例方式 图1示出一种根据本发明一个具体实施方式
的基于多子带滤波器组的发射装置实现框图。其中包括一个串/并转换装置11、一个子带映射装置12、一个M点的逆离散付立叶变换(IDFT)装置13、一个相移装置14、一个数据块级联装置15、一个波形成型装置16、一个并/串转换装置17和一个波形合成装置18。
需要说明的是，作为数字通信系统发射机必要组成部分的信道编码装置，数字调制装置，基带信号成帧装置，RF变频装置以及发射天线与本发明的目的并无直接关系，在此未进行描述。
假定{ak，k＝0，1，2....}为输入到串并转换装置11的串行已调制符号序列； 串并转换装置11，用于将已调制串行符号数据序列{ak，k＝0，1，2....}进行串并转换操作，以形成相应的多个并行符号数据块{bk，k＝0，1，2....}，这里，bk表示一个列向量，该向量的大小等于占用的子带数目K； 子带映射装置12，用于将经过串并转换的每个数据块bk中的每个元素分别映射到相应的子带上进行传输，对于没有数据映射的子带传输0。经过子带映射装置，输入并行的数据块序列{bk，k＝0，1，2....}变换成相应的数据块序列{ck，k＝0，1，2，...}，ck也表示一个元素数量为M的列向量，其中M为IDFT变换装置13中IDFT变换的大小。
IDFT变换装置13，用于对输入的每个并行符号数据块ck进行M点IDFT变换。IDFT变换点数M等于多子带滤波器组总的子带数目。经过IDFT变换模块，输入并行的数据块序列{ck，k＝0，1，2....}变换成相应的数据块序列{dk，k＝0，1，2....}，相互之间的关系服从n＝0，...，M-1，这里，dk也表示一个元素数量和IDFT变换大小M一样的列向量。
相移装置14，用于IDFT变换输出的每个并行时域符号数据块dk中的M个元素分别对应乘上移相因子。相移因子取决于子带频率偏移量。经过移相装置，输入并行的数据块序列{dk，k＝0，1，2....}变换成相应的数据块序列{ek，k＝0，1，2....}，相互之间的关系服从ek(n)＝dk(n)exp(-j2πnξ/M)，{n＝0，...，M-1}。ξ为子带间隔归一化的频率偏移量。这里，ek也表示一个元素数量为M的列向量，M等于多子带滤波器组总的子带数目。
数据块级联装置15，用于对经过相移的数据块ek整体乘上不同的相移因子后，级联R次。相移因子取决于子带频率偏移量。经过数据块级联装置，输入并行的数据块序列{ek，k＝0，1，2....}变换成相应的并行数据块序列{gk，k＝0，1，2....}，相互之间的关系服从gk(n′+mM)＝ek(n′)exp(-j2πmξ)，{n′＝0，...，M-1；m＝0，...，R-1}，M等于多子带滤波器组总的子带数目，并且M×R＝L，L为多子带滤波器组对应的原型滤波器长度。这里，gk也表示一个元素数量为L的列向量。特别地，当频率偏移量ξ为0.5个子带间隔时，gk(n′+mM)＝ek(n′)(-1)m。
波形成型装置16，用于对数据块级联后输出的并行数据块波形成型，即每个数据块乘上多子带滤波器组对应的原型滤波器系数。经过波形成型，输入并行的数据块序列{gk，k＝0，1，2....}变换成相应的数据块序列{hk，k＝0，1，2....}，相互之间的关系服从hk(n)＝gk(n)fp(n){n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...}。其中{fp(n)，n＝0，1，2，...，L-1}为多子带滤波器组对应的原型滤波器系数(亦即冲激响应)。该滤波器满足移位正交条件其中L为原型滤波器长度，N为原型滤波器移位正交间隔。这里，hk 也表示一个元素数量为L的列向量。
并/串转换装置17，用于将波形成型后的并行数据块进行并串转换。经过并串转换装置，输出的串行数据块序列为{lk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...}，这里lk表示为块长为L的串行数据块，并且n＝0，1，2...，L-1。
波形合成装置18，用于将并串转换输出的数据块序列按原型滤波器的上采样率N进行移位叠加。具体地，在k时刻，将以前生成的长度为L的数据序列的前N点数据发送出去，再取剩余的L-N点数据，在尾部添N个零后，与k时刻并串转换输出的L点数据块相加，构成新的数据序列；而k+1时刻又将该新生成的序列的前N点数据发送出去，再取剩余的L-N点数据，在尾部添N个零后，与k+1时刻并串转换输出的L点数据块相加，构成更新的数据序列。如此周而复始。经过波形合成装置，输出序列为更进一步，D为时域波形复用数目，可为任意正整数。这里，{s(n)，n＝0，1，...(D-1)×N+L-1}，也表示长度为(D-1)×N+L的行矢量。
一种简单的基于多子带滤波器组的发射方法，包括以下步骤 串并转换步骤，用于将已调制串行符号数据序列进行串并转换操作； 子带映射步骤，用于将经过串并转换的每个数据块中的每个元素分别映射到相应的子带上进行传输； IDFT变换步骤，用于对子带映射步骤输出的每个并行符号数据块进行IDFT变换； 相移步骤，用于对IDFT变换输出的每个并行时域符号数据块中的元素分别对应乘上移相因子，该相移因子取决于子带频率偏移量； 数据块级联步骤，用于对经过相移的数据块整体乘上不同的相移因子后，级联多次，相移因子取决于子带频率偏移量； 波形成型步骤，用于对数据块级联后输出的并行数据块波形成型； 并/串转换步骤，用于将波形成型后的并行数据块进行并串转换； 波形合成步骤，用于将并串转换输出的数据块序列按原型滤波器的上采样率进行移位叠加。
上述基于多子带滤波器组的发射方法中各步骤的详细描述已经在基于多子带滤波器组的发射装置中已有与之相对应的描述，即串/并转换步骤、子带映射步骤、M点的逆离散付立叶变换(IDFT)步骤、相移步骤、数据块级联步骤、波形成型步骤、并/串转换步骤和波形合成步骤分别对应串/并转换装置11、子带映射装置12、M点的逆离散付立叶变换(IDFT)装置13、相移装置14、数据块级联装置15、波形成型装置16、并/串转换装置17和波形合成装置18对应的操作，在此省略对各步骤的详细描述。
图2示出一种根据本发明一个具体实施方式
的基于多子带滤波器组的接收装置实现框图。其中包括一个波形分解装置21，串/并转换装置22，一个波形匹配装置23，一个数据块合并装置24，一个相移装置25，一个M点的离散付立叶变换(DFT)装置26，一个子带解映射装置27，一个并/串转换装置28。
需要说明的是，作为数字通信系统接收机必要组成部分的接收天线，RF变频装置，同步装置，信道估计和均衡装置，基带信号解帧装置，信道解码装置和数字解调装置与本发明的目的并无直接关系，在此未进行描述。
假定接收机理想同步，并且{s′(n)，n＝0，1，...，(D-1)×N+L-1}为输入到多子带滤波器组的接收装置的串行数据序列； 波形分解装置21，用于完成发射端波形合成装置18相对应的逆操作，即从输入的串行数据序列，按发射端多相滤波器对应的原型滤波器的移位正交间隔N，移位取出L点的串行数据。波形分解输出的串行数据块序列为{qk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从qk(n)＝s′(n+kN){n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}。这里，qk表示一个元素数量为L的行向量。其中L为原型滤波器长度； 串/并转换装置22，用于将串行输入的数据块序列{qk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}转换为并行数据块序列{rk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}。这里，rk表示一个元素数量为L的列向量； 波形匹配装置23，用于对串/并转换后输出的并行数据块波形匹配，即每个数据块乘上多子带滤波器组对应的原型滤波器系数。经过波形匹配，输入并行的数据块序列{rk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}变换成相应的数据块序列{tk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从tk(n)＝rk(n)fp(n){n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...}。其中上标“*”表示共轭，{fp(n)，n＝0，1，2，...，L-1}为多子带滤波器组对应的原型滤波器系数(亦即冲激响应)。
数据块合并装置24，用于对经过波形匹配的数据块tk先分成L/M段大小为M的数据块，然后对每个M点的数据块分别乘上相移因子，最后将这L/M个数据块叠加，形成长度为M的数据块。经过数据块合并，输入的每个并行数据块序列{tk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}变换成并行数据块{uk(n)，n＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从{n＝0，1，2，...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}。M等于多子带滤波器组总的子带数目，L为多子带滤波器组对应的原型滤波器长度。ξ为子带间隔归一化的频率偏移量。这里，uk也表示一个元素数量为M的列向量。
相移装置25，用于对数据块合并输出的每个并行时域符号数据块uk中的M个元素分别对应乘上移相因子。相移因子取决于子带频率偏移量。经过移相装置，输入并行的数据块序列{uk(n)，n＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}变换成相应的数据块序列{vk(n)，n＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从vk(n)＝uk(n)exp(j2πnξ/M)，{n＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}。ξ为子带间隔归一化的频率偏移量。这里，vk也表示一个元素数量为M的列向量，M等于多子带滤波器组总的子带数目。
DFT变换装置26，用于对经过相移的符号序列{vk(n)，n＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}进行M点DFT变换。经过DFT变换，输入并行的数据序列变换成相应的数据块序列{wk(m)，m＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从这里，wk表示一个元素数量和DFT变换大小M一样的列向量。
子带解映射装置27，用于完成发射端子带映射装置12相反的逆操作。即根据发射端子带映射的方式，从经过DFT变换输出的数据块wk中取出相应的K点数据。经过子带解映射装置，输出为数据块序列{xk(m′)，m′＝0，1，2...，K-1；k＝0，1，2，...，D-1}，这里，xk也表示一个元素数量为K的列向量。
并/串转换装置28，用于对输入的数据块序列{xk(m′)，m′＝0，1，2...，K-1；k＝0，1，2，...，D-1}进行并/串转换操作。经过并/串转换装置，输出为串行数据符号序列{yk(m′)，m′＝0，1，2...，K-1；k＝0，1，2，...，D-1}，并且yk(m′)＝xk(m′)，{m′＝0，1，2...，K-1；k＝0，1，2，...，D-1}，用于接收端的符号解调和信道解码，以恢复发射的信息比特。
一种简单的基于多子带滤波器组的接收方法，包括 波形分解步骤，用于完成发射端波形合成装置相对应的逆操作； 串/并转换步骤，用于将串行输入的数据块序列转换为并行数据块序列； 波形匹配步骤，用于对串/并转换后输出的并行数据块波形匹配； 数据块合并步骤，用于对经过波形匹配的数据块先分成L/M段大小为M的数据块，然后对每个M点的数据块分别乘上相移因子，最后将这L/M个数据块叠加，形成长度为M的数据块； 相移步骤，用于对数据块合并输出的每个并行时域符号数据块中的M个元素分别对应乘上移相因子，相移因子取决于子带频率偏移量； DFT变换步骤，用于对经过相移的符号序列进行M点DFT变换； 子带解映射步骤，用于完成发射端子带映射装置相反的逆操作； 并/串转换步骤，用于对输入的数据块序列进行并/串转换操作。
上述基于多子带滤波器组的接收方法中各步骤的详细描述已经在基于多子带滤波器组的接收装置中已有与之相对应的描述，即波形分解步骤、串/并转换步骤、波形匹配步骤、数据块合并步骤、相移步骤、DFT变换步骤、子带解映射步骤、并/串转换步骤分别对应波形分解装置21、串/并转换装置22、波形匹配装置23、数据块合并装置24、相移装置25、DFT变换装置26、子带解映射装置27、并/串转换装置28对应的操作，在此省略对各步骤的详细描述。
仿真系统参数如下表
图3为没有子带频谱搬移的基于多子带滤波器组的发射信号频谱，图4为存在子带频谱搬移的基于多子带滤波器组的发射信号频谱。比较图3和图4可见，频谱搬移0.5个子带间隔时，发射信号直流分量位于相邻两个子带之间，比没有子带频谱搬移的发射信号有明显降低。
图5为基于滤波器组的发射和接收系统在AWGN信道下QPSK调制的未编码误比特率，由仿真结果可见，该传输方案的未编码误比特率与理论值非常接近。
权利要求
1.一种简单的基于多子带滤波器组的发射装置，其特征在于包括
串并转换装置，用于将已调制串行符号数据序列进行串并转换操作；
子带映射装置，用于将经过串并转换的每个数据块中的每个元素分别映射到相应的子带上进行传输；
IDFT变换装置，用于对子带映射装置输出的每个并行符号数据块进行IDFT变换；
相移装置，用于对IDFT变换输出的每个并行时域符号数据块中的元素分别对应乘上移相因子，该相移因子取决于子带频率偏移量；
数据块级联装置，用于对经过相移的数据块整体乘上不同的相移因子后，级联多次，相移因子取决于子带频率偏移量；
波形成型装置，用于对数据块级联后输出的并行数据块波形成型；
并/串转换装置，用于将波形成型后的并行数据块进行并串转换；
波形合成装置，用于将并串转换输出的数据块序列按原型滤波器的上采样率进行移位叠加。
2.一种简单的基于多子带滤波器组的发射方法，其特征在于包括以下步骤
串并转换步骤，用于将已调制串行符号数据序列进行串并转换操作；
子带映射步骤，用于将经过串并转换的每个数据块中的每个元素分别映射到相应的子带上进行传输；
IDFT变换步骤，用于对子带映射步骤输出的每个并行符号数据块进行IDFT变换；
相移步骤，用于对IDFT变换输出的每个并行时域符号数据块中的元素分别对应乘上移相因子，该相移因子取决于子带频率偏移量；
数据块级联步骤，用于对经过相移的数据块整体乘上不同的相移因子后，级联多次，相移因子取决于子带频率偏移量；
波形成型步骤，用于对数据块级联后输出的并行数据块波形成型；
并/串转换步骤，用于将波形成型后的并行数据块进行并串转换；
波形合成步骤，用于将并串转换输出的数据块序列按原型滤波器的上采样率进行移位叠加。
3.根据权利要求2所述的发射方法，其特征在于
所述子带映射步骤中，将经过串并转换的每个数据块bk中的每个元素分别映射到相应的子带上进行传输，对于没有数据映射的子带传输0，输入并行的数据块序列{bk，k＝0，1，2...}变换成相应的数据块序列{ck，k＝0，1，2，...}，ck也表示一个元素数量为M的列向量，其中bk表示一个列向量，该向量的大小等于占用的子带数目K；M为IDFT变换装置13中IDFT变换的大小。
4.根据权利要求3所述的发射方法，其特征在于
所述IDFT变换步骤中，对输入的每个并行符号数据块ck进行M点IDFT变换，IDFT变换点数M等于多子带滤波器组总的子带数目，输入并行的数据块序列{ck，k＝0，1，2...}变换成相应的数据块序列{dk，k＝0，1，2...}，相互之间的关系服从n＝0，...，M-1，其中，dk表示一个元素数量和IDFT变换大小M一样的列向量。
5.根据权利要求4所述的发射方法，其特征在于
所述相移步骤中，输入并行的数据块序列{dk，k＝0，1，2...}变换成相应的数据块序列{ek，k＝0，1，2...}，相互之间的关系服从ek(n)＝dk(n)exp(-j2πnξ/M)，{n＝0，...，M-1}，ξ为子带间隔归一化的频率偏移量，其中，ek也表示一个元素数量为M的列向量，M等于多子带滤波器组总的子带数目。
6.根据权利要求5所述的发射方法，其特征在于
所述数据块级联步骤中，输入并行的数据块序列{ek，k＝0，1，2...}变换成相应的并行数据块序列{gk，k＝0，1，2...}，相互之间的关系服从gk(n′+mM)＝ek(n′)exp(-j2πmξ)，{n′＝0，...，M-1；m＝0，...，R-1}，M等于多子带滤波器组总的子带数目，并且M×R＝L，L为多子带滤波器组对应的原型滤波器长度，其中，gk也表示一个元素数量为L的列向量。
7.根据权利要求6所述的发射方法，其特征在于当频率偏移量ξ为0.5个子带间隔时，gk(n′+mM)＝ek(n′)(-1)m。
8.根据权利要求6所述的发射方法，其特征在于
所述波形成型步骤中，输入并行的数据块序列{gk，k＝0，1，2...}变换成相应的数据块序列{hk，k＝0，1，2...}，相互之间的关系服从hk(n)＝gk(n)fp(n){n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...}，其中{fp(n)，n＝0，1，2，...，L-1}为多子带滤波器组对应的原型滤波器系数，该滤波器满足移位正交条件其中L为原型滤波器长度，N为原型滤波器移位正交间隔，hk表示一个元素数量为L的列向量。
9.根据权利要求8所述的发射方法，其特征在于
所述并/串转换步骤中，输出的串行数据块序列为{lk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...}，其中lk表示为块长为L的串行数据块，并且
n＝0，1，2...，L-1。
10.根据权利要求9所述的发射方法，其特征在于
所述波形合成步骤中，在k时刻，将以前生成的长度为L的数据序列的前N点数据发送出去，再取剩余的L-N点数据，在尾部添N个零后，与k时刻并串转换输出的L点数据块相加，构成新的数据序列；而k+1时刻又将该新生成的序列的前N点数据发送出去，再取剩余的L-N点数据，在尾部添N个零后，与k+1时刻并串转换输出的L点数据块相加，构成更新的数据序列，如此周而复始，输出序列为D为时域波形复用数目。
11.根据权利要求10所述的发射方法，其特征在于
所述波形合成步骤中，这里，
{s(n)，n＝0，1，…(D-1)×N+k-1}，表示长度为(D-1)×N+L的行矢量。
12.一种简单的基于多子带滤波器组的接收装置，其特征在于包括
波形分解装置，用于完成发射端波形合成装置相对应的逆操作；
串/并转换装置，用于将串行输入的数据块序列转换为并行数据块序列；
波形匹配装置，用于对串/并转换后输出的并行数据块波形匹配；
数据块合并装置，用于对经过波形匹配的数据块先分成L/M段大小为M的数据块，然后对每个M点的数据块分别乘上相移因子，最后将这L/M个数据块叠加，形成长度为M的数据块；
相移装置，用于对数据块合并输出的每个并行时域符号数据块中的M个元素分别对应乘上移相因子，相移因子取决于子带频率偏移量；
DFT变换装置，用于对经过相移的符号序列进行M点DFT变换；
子带解映射装置，用于完成发射端子带映射装置相反的逆操作；
并/串转换装置，用于对输入的数据块序列进行并/串转换操作。
13.一种简单的基于多子带滤波器组的接收方法，其特征在于包括
波形分解步骤，用于完成发射端波形合成装置相对应的逆操作；
串/并转换步骤，用于将串行输入的数据块序列转换为并行数据块序列；
波形匹配步骤，用于对串/并转换后输出的并行数据块波形匹配；
数据块合并步骤，用于对经过波形匹配的数据块先分成L/M段大小为M的数据块，然后对每个M点的数据块分别乘上相移因子，最后将这L/M个数据块叠加，形成长度为M的数据块；
相移步骤，用于对数据块合并输出的每个并行时域符号数据块中的M个元素分别对应乘上移相因子，相移因子取决于子带频率偏移量；
DFT变换步骤，用于对经过相移的符号序列进行M点DFT变换；
子带解映射步骤，用于完成发射端子带映射装置相反的逆操作；
并/串转换步骤，用于对输入的数据块序列进行并/串转换操作。
14.根据权利要求13所述的接收方法，其特征在于
所述波形分解步骤中，用于完成发射端波形合成装置18相对应的逆操作，假设接收机理想同步，并且输入到多子带滤波器组的接收装置的串行数据序列可表示为{s′(n)，n＝0，1，...，(D-1)×N+L-1}，则波形分解输出的串行数据块序列为{qk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从qk(n)＝s′(n+kN){n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}。这里，qk表示一个元素数量为L的行向量。其中L为原型滤波器长度。
15.根据权利要求14所述的接收方法，其特征在于所述串/并转换步骤中，输出为并行数据符号序列{rk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}。这里，rk表示一个元素数量为L的列向量。
16.根据权利要求15所述的基于多子带滤波器组的接收方法，其特征在于
所述波形匹配步骤中，输入并行的数据块序列{rk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}变换成相应的数据块序列{tk(n)，n＝0，1，2...，L-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从其中{fp(n)，n＝0，1，2，...，L-1}为多子带滤波器组对应的原型滤波器系数，上标“*”表示共轭，tk(n)表示一个元素数量为L的列向量。
17.根据权利要求16所述的接收方法，其特征在于
所述数据块合并步骤中，输入的每个并行数据块序列tk(n)变换成并行数据块{uk(n)，n＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从{n＝0，1，2，...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}，其中，M等于多子带滤波器组总的子带数目，L为多子带滤波器组对应的原型滤波器长度，ξ为子带间隔归一化的频率偏移量。uk表示一个元素数量为M的列向量。
18.根据权利要求17所述的接收方法，其特征在于
所述相移步骤中，输入并行的数据块序列{uk(n)，n＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}变换成相应的数据块序列{vk(n)，n＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从vk(n)＝uk(n)exp(j2πnξ/M)，{n＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}，其中，ξ为子带间隔归一化的频率偏移量，vk也表示一个元素数量为M的列向量，M等于多子带滤波器组总的子带数目。
19.根据权利要求18所述的接收方法，其特征在于
所述DFT变换步骤中，输入并行的数据序列变换成相应的数据块序列{wk(m)，m＝0，1，2...，M-1；k＝0，1，2，...，D-1}，相互之间的关系服从其中，wk表示一个元素数量和DFT变换大小M一样的列向量。
20.根据权利要求19所述的接收方法，其特征在于
所述子带解映射步骤中，根据发射端子带映射的方式，从经过DFT变换输出的数据块wk中取出相应的K点数据，经过子带解映射装置，输出为数据块序列
{xk(m′)，m′＝0，1，2...，K-1；k＝0，1，2，...，D-1}，其中，xk也表示一个元素数量为K的列向量。
21.根据权利要求20所述的接收方法，其特征在于
所述并/串转换步骤中，输出为串行数据符号序列
{yk(m′)，m′＝0，1，2...，K-1；k＝0，1，2，...，D-1}，
并且yk(m′)＝xk(m′)，{m′＝0，1，2...，K-1；k＝0，1，2，...，D-1}，用于接收端的符号解调和信道解码，以恢复发射的信息比特。
全文摘要
一种简单的基于多子带滤波器组的发射和接收装置与方法，首先通过子带映射，将调制符号映射到指定的子带上传输。随后，通过IDFT变换，形成时域多子带信号。接着通过时域移相和周期拓展，形成子带频移和周期拓展的时域多子带信号。然后对该时域多子带信号进行波形成型和频谱成型。最后通过移位叠加，对成型后的波形符号进行时域波形复用，形成传输信号。多子带滤波器组的接收装置，首先将接收的数据序列分割成多个与原型滤波器长度相同的数据块，然后分别对该数据块进行波形匹配，数据块合并，相移，离散付立叶变换和子带解映射等操作，获得指定的子带上传输的数据符号。本发明可以有效实现基于多子带滤波器组的多载波传输系统信号的发射和接收。
文档编号H04L27/26GK101166170SQ20061011733
公开日2008年4月23日 申请日期2006年10月19日 优先权日2006年10月19日
发明者李明齐, 张小东, 李元杰, 赟 芮 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所