CN101557372A - 子带波形生成方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种子带波形生成方法及其装置，对存储空间要求小，控制更为简单。本发明中，子带中的数据块被适当循环拓展后形成一个较长的数据序列，此数据序列通过一个时域滤波器，滤波器输出的指定部分就是需要的子带波形。

Description

子带波形生成方法及其装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及子带波形的生成技术。

背景技术

为了能在空中接口高效地传输数据，有一种做法是将整个频带划分成若干个通常互为正交的子带，每个子带中传一路数据，子带中以数据块为单位进行传输，每个数据块通常包括多个数据信息并以一个循环前缀(CyclicPrefix，简称“CP”)保护。

为了能够进行子带的传输，需要根据待传输的数据生成子带波形。子带波形的生成有频域和时域两种实现方式。其中频域的实现方式基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，简称“FFT”)/逆向快速傅立叶变换(InverseFast Transform，简称“IFFT”)变换对，即先通过FFT将数据块变换到频域，在频域和滤波器的频率响应相乘，然后通过IFFT再变回到时域，形成时域的单载波形式的子带信号。

频域实现方式比较直接，但当数据块时域时间窗较长或时域采样率较高时需要非常大的FFT/IFFT变换，实现复杂度较大，在这种情况下，采用时域滤波的方式复杂度较小。

已有的时域实现方式将数据块与时域滤波器进行卷积运算，将时域滤波后的结果超出时域时间窗的部分拷贝到时域时间窗内并叠加起来，其具体过程如图1所示。

图1(a)是子带滤波器的时域波形，其中Tb是以CP保护的子带数据块的长度；图1(b)是要发送的调制后数据。二者卷积结果如图1(c)所示，分为block0，block1，blockp1三部分。如果子带滤波器的带宽较窄，时域波形拖尾较长，卷积结果还会有block2，block3，...和blockp2，blockp3，...等部分。这些部分需要叠加起来，如图1(d)、(e)、(f)所示，最终得到图1(g)的结果。

可以看出，已有的时域滤波方法采用了拷贝相加的办法，需要较大的存储空间和较复杂的控制，尤其是在子带滤波器系数较多情况下更为严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种子带波形生成方法及其装置，对存储空间要求小，控制更为简单。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种子带波形生成方法，包括以下步骤：

以子带中一个数据块为基础，在该数据块的前后分别进行循环拓展，得到一个序列；

将序列串行输入时域滤波器；

将滤波器的输出结果中在时间上与数据块输入滤波器的时间段相对应的部分作为子带波形输出；

其中，序列的长度应满足以下条件：如果在序列的前后再进行循环拓展，则最终输出的子带波形没有变化。

本发明的实施方式还提供了一种子带波形生成装置，包括：

循环缓存，用于缓存子带中一个数据块，并在该数据块的前后分别进行循环拓展，输出一个序列；

子带滤波器，用于对循环缓存输出的序列进行时域滤波；

输出缓存，用于将子带滤波器的输出结果中在时间上与数据块输入子带滤波器的时间段相对应的部分作为子带波形输出；

其中，序列的长度应满足以下条件：如果在序列的前后再进行循环拓展，则最终输出的子带波形没有变化。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

对数据进行循环拓展后再进行时域数据滤波，将输出结果中的指定部分作为子带波形。从而在子带波形块较长的情况下，避免了频域实现方式对较大FFT/IFFT的要求；与已有时域滤波实现方式比较，不需要较大的存储空间和较复杂的控制，即可实现子带波形的生成。

附图说明

图1是现有技术中子带波形的滤波后拷贝相加的生成方法示意图；

图2是本发明实施方式中子带波形的数据循环拓展滤波的生成原理示意图；

图3是本发明实施方式中子带波形生成装置结构示意图；

图4是本发明实施方式中子带波形生成方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

先介绍一下本发明实施方式的原理。

图2(a)示出了子带滤波器时域波形。

如图2(b)所示的数据块经过循环拓展后所得序列如图2(c)所示，其中Block0是子带中的数据块，Tb0是其在时域的长度，Blockp1是该数据块向左(时间上在前)循环拓展的部分，Tbp1是其在时域的长度，Block1是该数据块向右(时间上在后)循环拓展的部分，Tb1是其在时域的长度。数据块及其循环拓展所得的序列是一个数据信息串，本身在时域是没有长度的，但这些数据信息是以固定的速率输入子带滤波器进行处理的，本发明实施方式中将数据块及序列输出子带滤波器进行处理所占用的时间称为其时域长度。

数据块向左和向右拓展的长度跟子带滤波器时域波形的长度有关。子带滤波器时域波形的长度越长拓展的长度也应当越长。图1(a)中所示的波形是一个非因果的数字滤波器的时域波形，令其在零点(相对应的待滤波数据输入的时刻)之前的时域长度为X，在零点之后的时域长度为Y，则拓展的长度应当满足：Tbp1≥Y且Tb1≥X。

如果知道X和Y比较困难，还有一个等效方法，即如果在序列的前后再进行循环拓展，则最终输出的子带波形没有变化。实际操作时可以以子带的数据块为基础向左或向右扩展，如果扩展后输出的子带波形有变化则继续向这个方向扩展，直到最终输出的子带波形没有变化。这样得到的只是最短的拓展长度，如果在此基础上再拓展得长一些也是可以的，不过会消耗更多的处理资源。

本发明实施方式中的子带滤波器是非因果的数字滤波器，因果与非因果的数字滤波器只是在时域波形上不同，本领域的技术人员可以容易地将本发明的技术方案应用到子带滤波器是因果的数字滤波器的情况。

拓展后的数据和图2(a)所示滤波器的卷积如图2(d)示，可以看到，在block0部分滤波器的输出已经消除了数据块边界导致的暂态效应。取出block0对应的部分，就是所需要的子带时域波形，如图2(e)所示。

下面介绍可以实现上述原理的一种子带波形生成装置，其结构示意图如图3所示。

控制器301用于控制循环缓存302和输出缓存304的操作。

循环缓存302，用于缓存子带中一个数据块，并在该数据块的前后分别进行循环拓展，输出一个序列。具体的方法可以是用一个指针指向要输出的数据，每输出一个数据指针向后移一个数据。当指针移过循环缓存的最后一个数据时，重新将指针指向循环缓存的头一个数据。本发明实施方式中所称的数据通常是以比特为单位的，当然也可以是其它的单位，这并不影响本发明的精神实质。

子带滤波器303是一个有限冲激响应滤波器(Finite Impulse Response，简称“FIR”)，FIR是一种数字滤波器，在本发明实施方式中用于进行时域滤波。子带滤波器303可以是时域过采样的，例如，当总带宽为N，当前子带带宽为M，则当前子带的数据部分有数据信息M个，滤波器系数在整个数据部分时间内的系数为N个，这样相对数据信息，需要过采样N/M倍。过采样率不必是整数倍，可以是分数倍。

输出缓存304，用于对子带滤波器303输出的有效结果进行缓存，具体地说是将子带滤波器的输出结果中在时间上与数据块输入子带滤波器的时间段相对应的部分作为子带波形输出。

需要说明的是，本发明的装置实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合是才解决本发明所提出的技术问题的关键。例如控制器301可以与本发明实施方式中没有提到的同一装置中的其它单元一起在一个数字信号处理器(Digital SignalProcessor，简称“DSP”)中实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

结合图3所示的装置，图4中示出了一种子带波形生成方法的实施方式。

在步骤401中，输入数据按照控制器的指示进入循环缓存。

此后进入步骤402，控制器清空输出缓存。

此后进入步骤403，控制器控制循环缓存内的数据进入子带滤波器。

此后进入步骤404，等待子带滤波器移位寄存器充满数据且循环缓存的数据移到合适位置。或者说，丢弃子带滤波器的输出，直到数据块的第一个数据开始输入子带滤波器；

此后进入步骤405，移位循环缓存的数据并把此时滤波器的输出移入到输出缓存中。

此后进入步骤406，将子带滤波器的输出移入输出缓存，直到数据块的最后一个数据输入子带滤波器。通常将输出缓存的长度设置成是正好是所需的子带波形的长度，所以只要待输出缓存填满，即可控制输出缓存移出滤波后的数据，此时从输出缓存移出的数据即子带波形。

上述实施方式在子带波形块较长的情况下，避免了频域实现方式对较大FFT/IFFT的要求，与已有时域滤波实现方式比较，上述实施方式通过循环拓展发送数据然后滤波的方法，不需要较大的存储空间和较复杂的控制，即可实现子带波形的生成。

本发明的方法实施方式可以以软件、硬件、固件等等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可是换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种子带波形生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

以子带中一个数据块为基础，在该数据块的前后分别进行循环拓展，得到一个序列；

将所述序列串行输入时域滤波器；

将所述滤波器的输出结果中在时间上与所述数据块输入所述滤波器的时间段相对应的部分作为子带波形输出；

其中，所述序列的长度应满足以下条件：如果在所述序列的前后再进行循环拓展，则最终输出的子带波形没有变化。

2.根据权利要求1所述的子带波形生成方法，其特征在于，所述滤波器是有限冲激响应滤波器。

3.根据权利要求2所述的子带波形生成方法，其特征在于，通过以下方式实现所述循环拓展；

将所述数据块保存在循环缓存中，依次循环输出循环缓存中数据，得到所述序列。

4.根据权利要求3所述的子带波形生成方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在将所述序列串行输入时域滤波器的步骤之前，清空输出缓存；

所述子带波形输出的步骤中包括以下子步骤：

丢弃所述滤波器的输出，直到所述数据块的第一个数据开始输入所述滤波器；

此后将所述滤波器的输出移入所述输出缓存，直到所述数据块的最后一个数据输入所述滤波器；

将所述输出缓存中的数据作为子带波形输出。

5.根据权利要求4所述的子带波形生成方法，其特征在于，

所述滤波器是时域过采样的，时域过采样的倍数为N/M，其中N为总带宽，M为当前子带宽带宽。

6.一种子带波形生成装置，其特征在于，包括：

循环缓存，用于缓存子带中一个数据块，并在该数据块的前后分别进行循环拓展，输出一个序列；

子带滤波器，用于对所述循环缓存输出的所述序列进行时域滤波；

输出缓存，用于将所述子带滤波器的输出结果中在时间上与所述数据块输入所述子带滤波器的时间段相对应的部分作为子带波形输出；

其中，所述序列的长度应满足以下条件：如果在所述序列的前后再进行循环拓展，则最终输出的子带波形没有变化。

7.根据权利要求6所述的子带波形生成装置，其特征在于，所述子带滤波器是有限冲激响应滤波器。

8.根据权利要求7所述的子带波形生成装置，其特征在于，所述子带滤波器是时域过采样的。

9.根据权利要求8所述的子带波形生成装置，其特征在于，所述子带滤波器时域过采样的倍数为N/M，其中N为总带宽，M为当前子带宽带宽。

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