CN104380677A - Tdd信号的基带处理 - Google Patents

Abstract

本文中的收发机和方法用于与通过有线线路的TDD通信相关联的信号的基带处理。该方法涉及使用单个流式I/O N/2-点复数FFT内核用于N-样本的发射信号块和接收信号块的基带处理。该处理包括将这些N-样本的信号块转换为中间N/2-点的信号。

Description

TDD信号的基带处理

技术领域

本文所建议的解决方案涉及基于离散傅里叶变换的基带通信系统的领域，基于离散傅里叶变换的基带通信系统经常称为离散多音调(DMT)系统，其中发射信号与接收信号在时间上被分离，即使用时分双工(TDD)。

背景技术

诸如xDSL的铜传输链路技术到今天为止正在向全世界28.6千万的订户提供接入宽带服务。不同代的DSL技术，诸如ADSL、ADSL2(+)、VDSL和VDSL2，在从1km到8km的范围上提供从几Mb/s上至大约100Mb/s范围中的数据速率。近来，对于宽带接入、家庭联网、以及4G移动网络回程，诸如例如LTE S1/X2接口回程，已经出现了对于电话级的铜上的千兆比特速度的需要。

新生代的类似DSL的系统能够在50-200米的范围中的非常短的线路/环路上提供这一容量。与更早的用于旧式系统的大约30MHz的最大带宽相比较，这样的环路提供100至200MHz的带宽用于数据传输。不像在频分双工方案(FDD)中的铜的不同频带中传输上行链路数据和下游数据的经典DSL系统，千兆比特DSL可以利用更加硬件友好的时分双工(TDD)，其中上游数据和下游数据以时间共享的方式利用整个铜频谱—收发机在时间上的给定点处发射或接收。

在如今的通信系统中，使用分别用于调制和解调的快速傅里叶变换及其逆变换的块传输是主导的调制方案，经常称为多载波调制。多载波调制的两个最重要的变型之一是使用复值基带发射/接收信号的通带传输，其称为正交频分复用(OFDM)。OFDM使用在例如无线通信系统(诸如LTE)中。第二种变型是使用实值发射/接收信号的基带传输，其称为离散多音调(DMT)。DMT使用在例如有线通信系统(诸如使用例如铜电缆的xDSL系统)中。

FFT是计算x_n的离散傅里叶变换X_k的高效方法，由下式给出：

X_k＝c_FFTΣ_n x_n exp(-j2πkn/N)

其中c_FFT是缩放因子。

IFFT是计算X_k的离散傅里叶逆变换x_n的高效方法，由下式给出：

x_n＝c_IFFTΣ_k X_k exp(j2πkn/N)

其中c_IFFT是缩放因子。

典型的选择是c_FFT＝1结合c_IFFT＝1/N；许多数学计算软件包(像例如MATLAB)使用这一配对。另一个典型的选择是c_FFT＝N^-1/2结合c_IFFT＝N^-1/2，其保持了变换之前和之后的平均每块的功率。然而，其他选择也是可能的。在一种实际的实施方式中，c_FFT和c_IFFT例如可能受到数字表示方案和/或对于数字表示所需精度的影响，或者还可能包括源自收发机链中的一个或多个块的其他缩放因子。

下文中使用的术语“离散傅里叶变换”和“FFT”指代具有任意缩放值c_FFT的变换。下文中使用的术语“离散傅里叶逆变换”和“IFFT”指代具有任意缩放值c_IFFT的变换。对于下文中使用的示例性描述，因子c_FFT＝1和c_IFFT＝1/N被用于N-点的FFT/IFFT，并且因子c_FFT＝1和c_IFFT＝2/N被用于N/2-点的FFT/IFFT。然而，所描述的方法和设备能够与用于c_FFT和c_IFFT的任何值一起使用。

信号的同时发射和接收需要用于分开这两个信号的方案。时间上的分开(也称为TDD)是用于低复杂度并且因此低成本的接收机实施方式的合适方法。例如，因为与使用频分的时候相比较，当使用TDD时存在对于回波消除的减少的需求，所以成本能够保持为低。TDD通信系统的示例包括，例如，通过任何种类的铜传输介质(诸如双绞线、CAT5等)的传输。TDD系统可以用于提供各种服务(诸如例如互联网接入和基站回程)的各种应用。该通信可以并且正在以不同的变型(诸如G.fast和G.hn)标准化，但是也可以以不同的非标准化的形式来使用。

基于离散傅里叶变换的基带通信系统需要足够快速的数字信号处理用于执行FFT和IFFT。尽管N-点的离散傅里叶变换之和的直接实施方式需要N²个有效(significant)操作，但是专用的FFT算法具有大约N logN个有效操作的复杂度。确切的数字强烈地取决于实际的实施方式。从硬件实施方式的视角，存在用于FFT/IFFT实施方式的两种根本上不同的架构，它们也图示在图1和图2中：

1.管道化输入/输出(I/O)：也记为“流式I/O”。以管道方式实施FFT算法允许连续操作，其中块的输入和输出样本以时钟频率连续地一个接一个地进入和离开FFT单元，该时钟频率等于块频率除以样本中的块长度。因此，如图1中所图示的，按时钟输入(或者按时钟输出)一整块要花费一个块长度。管道化的架构在逻辑和存储器方面是高代价的，但是允许块的连续变换而没有间隙。

2.突发I/O：输入块和输出块两者分别在实际变换之前(加载)和之后(卸载)被缓冲。如图2中所图示的，缓冲器的加载和卸载能够同时完成。突发I/O FFT在逻辑和存储器方面是便宜的，但是在变换之间需要一个块长度的间隙202用于加载/卸载缓冲器。

新兴的有线标准提议了用于N的值，大约是10⁴。对于具有这样长的块的系统，FFT/IFFT处理主导了多载波收发机中的复杂度。在本技术当前发展状态的架构中，收发机设备中的FFT块支持流式I/O能力，以便能够以任何符号周期来执行变换。流式I/O FFT块在硬件资源方面非常昂贵。

发明内容

减少对于收发机装备的复杂度和硬件成本将会是合意的。本文所建议的技术的一个目的是减少用于有线线路通信的收发机装备的复杂度，并且由此减少硬件成本。在本文中，建议了使用单个流式I/ON/2-点复数FFT内核或架构用于提供N-样本的信号块的多载波调制和解调。通过使用本文所建议的解决方案，与2-内核突发I/O架构相比，预期与基带多载波调制和解调有关的硬件成本可以减少大约15％，并且存储器节省预期为大约60％或者更多。

根据第一方面，提供了一种方法以用于与通过一个或多个有线线路的TDD通信相关联的信号的基带处理。该方法将由可操作为通过有线线路来通信的收发机执行。关于接收的信号，该方法包括：将实值的N-样本时域接收信号块r_n转换为包括N/2个复数点的信号z_n，并且进一步对信号z_n执行复数FFT。使用单个流式I/O N/2-点的复数FFT内核来执行该复数FFT，因此提供包括N/2个复数点的信号Z_k。该方法进一步包括：从信号Z_k导出信号块r_n的N-点离散傅里叶变换R_k。关于发射信号，该方法包括：将复数厄密对称的N-样本频域发射信号块T_k转换为包括N/2个复数点的信号Z’_k；并且使用流式I/O N/2-点复数FFT内核进一步对信号Z’_k执行复数FFT，因此提供包括N/2个复数点的信号z’_n。该方法进一步包括：从信号z’_n导出信号T_k的N-点离散傅里叶逆变换t_n。

根据第二方面，提供了一种收发机，用于与通过一个或多个有线线路的TDD通信相关联的信号的基带处理。该收发机包括：转换单元(706)，被适配为将实值的N-样本时域接收信号块r_n转换为包括N/2个复数点的信号z_n；并且进一步被适配为将复数厄密对称的N-样本频域发射信号块T_k转换为包括N/2个复数点的信号Z’_k。该收发机进一步包括：流式I/O N/2-点复数FFT内核，被适配为对信号z_n和Z’_k中的任何一个信号执行复数FFT，因此提供包括N/2个复数点的信号Z_k或z’_n。该收发机进一步包括：导出单元，被适配为从信号Z’_k导出信号块r_n的N-点的离散傅里叶变换R_k；并且进一步被适配为从信号z’_n导出信号T_k的N-点的离散傅里叶逆变换t_n。

相比先前已知的方法和收发机，上面的方法和收发机使得硬件成本的减少成为可能。

上面的方法和收发机可以实施在不同的实施例中。该转换和导出的示例将在本文中以及在附录中详细描述。

根据第三方面，提供了一种单个流式I/O N/2-点复数FFT内核在收发机中的用途，用于与通过一个或多个有线线路的TDD通信相关联的N-样本的发射信号块和接收信号块的基带处理。该基带处理包括将这些N-样本的信号块转换为中间N/2-点的信号。

根据第四方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括计算机可读代码装置，当该计算机可读代码装置运行在根据上面的第二方面的收发机中时，促使该收发机执行根据上面的第一方面的对应方法。

根据第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括根据第四方面的计算机程序。

附图说明

现在将借助于示例性实施例并且参考附图来更详细地描述所建议的技术，在附图中：

图1图示了根据现有技术的所谓的管道化或流式I/O架构。

图2图示了根据现有技术的所谓的突发I/O架构。

图3图示了根据与现有技术解决方案相比较的示例性实施例的一种布置。

图4和5是与接收块(4)和发射块(5)相关联的信号块和动作的图示。

图6是图示了根据一种示例性实施例的过程的流程图。

图7是图示了根据一种示例性实施例的收发机的框图。

图8是图示了根据一种示例性实施例的布置的框图。

具体实施方式

DMT多载波收发机具有两种基本功能：

1.发射(tx)：复值频域发射块T被变换为实值时域发射块t，这通过应用IFFT来实现。

2.接收(rx)：实值时域接收块r被变换为复值频域接收块R，这通过应用FFT来实现。

本文所描述的解决方案使得能够计算具有单个N/2-点的流式-I/O变换以及一些预处理和后处理的实值N-点FFT(RFFT)和实值N-点IFFT(RIFFT)两者。RFFT暗示了N个实点被变换为N个复数厄密对称点，并且IFFT暗示了N个复数厄密对称点被变换为N个实点。N/2-点的流式-I/O变换连续地操作，并且任意的FFT/IFFT调度是可能的。

关于专业用语，术语“样本”和“点”两者都被用来指代信号点，如在“N-样本”或“N-点”中。在本文中，将关于接收块和发射块r和T来使用“样本”，并且将关于中间信号z、Z并且大多关于经变换的信号R和t来使用术语“点”。然而，术语“点”可以替换地还被用于接收块和发射块的样本。对应地，术语“样本”可以被用于其他信号点。

当考虑先前已知的解决方案时，将使用以下架构之一来实施FFT/IFFT功能。针对具有N/2＝4096个子载波的系统的典型的基于FPGA的实施方式，来给出用于关系MAC块/存储器块的数量。然而，其他值的N也是可能的。关于值N/2＝4096，这基于：在子载波间隔F_SC的情况下，当忽视加窗和循环前缀/后缀时，时域块包括N＝8192个采样频率F_SCN的实值样本，导致N/(F_SCN)＝1/F_SC的块长度：

·架构A1：两个N-点(8k)突发I/O FFT内核，即每方向rx/tx:18/44一个。这种架构在图3的上部图示为架构301。

·架构A2：在方向rx/tx:18/21之间共享一个N-点(8k)流式I/OFFT内核。

在本文中，建议了以下的架构：

所提议的架构：利用厄密对称+预/后处理的一个N/2-点(4k)流式I/OFFT内核：15/9。所建议的架构在图3的下部示意性地图示为架构302。

也就是说，替代如A1中使用两个N-点的FFT内核，或者如在A2中共享一个流式I/O N-点FFT内核，所提议的解决方案仅需要一个流式I/O N/2-点的FFT内核。所提议的架构相比上面的架构A1和A2具有更低的复杂度和更低的存储器需求。进一步地，应当注意，所建议的解决方案完全避免了解调器/混合器级。所建议的解决方案中涉及到的不同信号块和动作示意性地图示在图4和5中。本说明书的附录中提供了用于所建议的解决方案的一种示例性实施方式的标记和数学表达。

示例性过程，图6

下面，将参考图6来描述用于与通过一个或多个有线线路的TDD多载波通信相关联的信号的基带处理的示例性过程。假定该过程由通信系统(诸如例如采用DMT的xDSL-系统)中的收发机或收发节点来执行。有线线路或多个有线线路可以假定是金属的(例如，铜)电缆，诸如例如，双绞线、CAT 5、同轴电缆或流电连接，诸如例如，底板总线、板上芯片间连接总线等。

如先前描述的，收发机处置所接收的块r以及将被发射的块T。分别与接收块和发射块相关联的动作是不同的。在图6中，对正确动作的选择由动作604图示。接收块或发射块的获得被图示为动作602。

在接收的信号的情况中，实值N-样本时域接收信号块r_n在动作606中被转换为包括N/2个复数点的信号z_n。在动作608中，使用流式I/O N/2-点的复数FFT内核，对信号z_n执行复数FFT。由此，提供了信号Z_k，其包括N/2个复数点。然后，在动作610中，从信号Z_k导出信号块r_n的N-点离散傅里叶变换R_k。

在发射信号(即，将被发射的信号)的情况中，在动作612中，复数厄密对称N-样本频域发射信号块T_k被转换为信号Z’_k，其中Z’_k包括N/2个复数点。在动作614中，使用流式I/O N/2-点复数FFT内核，对信号Z’_k执行复数FFT。由此，提供了信号z’_n，其包括N/2个复数点。然后，在动作616中，从信号z’_n导出信号块T_k的N-点离散傅里叶逆变换t_n。

动作606包括：将r_n的每第二个样本布置作为z_n的实部，并且r_n的剩余样本作为z_n的虚部，诸如(对于与本文中的标记和等式有关的细节，参见附录)：

z_n＝r_2n+jr_2n+1,n＝0,1,…,(N/2)-1

这可以替换地描述为将接收长度-N的信号块r_n拆分为两个长度-N/2的块r⁽¹⁾和r⁽²⁾，其中块r⁽¹⁾包含r_n的每第二个样本，并且另一个块r⁽²⁾包含剩余样本；并且然后将信号z_n构建为z_n＝r⁽¹⁾+jr⁽²⁾。

动作610包括：将Z_k转换为两个长度-N的块R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾，其中块R_k ⁽¹⁾对应于通过将r_n的所有偶数索引的样本设置为0而获得的块r⁽¹⁾的FFT，并且块R_k ⁽²⁾对应于通过将r_n的所有奇数索引的样本设置为0而获得的块r⁽²⁾的FFT。动作610进一步包括：计算作为R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾的按元素之和的R_k。

实施其的一种方式可以数学地描述为：

$R_k=\frac{1}{2}(Z_k+Z_{N_2-k}^{*}-j(Z_k-Z_{N_2-k}^{*})e^{-j2\mathrm{\πk}/N}),k=\mathrm{0,1},...,\frac{N}{2};$

其中 $N_2=\frac{N}{2}.$

描述动作610的替换方式可以如下：分别使用Z_k的实部和虚部两者的偶数部分和奇数部分(参见上文)，来构建r⁽¹⁾和r⁽²⁾的长度-N/2的FFT R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾。z_n的实部的FFT的实部是Z_k的实部的偶数部分，并且z_n的实部的FFT的虚部是Z_k的虚部的奇数部分；z_n的虚部的FFT的实部是Z_k的虚部的偶数部分，并且z_n的虚部的FFT的虚部是Z_k的实部的奇数部分。然后，可以将r_n的长度-N的FFT R_k计算为长度-N的块R_k ⁽¹⁾和长度-N的块R_k ⁽³⁾之和，长度-N的块R_k ⁽³⁾由R_k ⁽²⁾与包含常数exp(-j2πk/N),k＝0,…,N-1的长度-N的块的按元素的乘法来获得。

动作612包括：将T_k转换为两个长度-N/2的块T_k ⁽¹⁾和T_k ⁽²⁾，其中块T_k ⁽¹⁾对应于包括T_k的IFFT的所有偶数索引样本的块t⁽¹⁾的FFT，并且其中另一个块T_k ⁽²⁾对应于包括T_k的IFFT的所有奇数索引样本的块t⁽²⁾的FFT，以及将T_k ⁽¹⁾和T_k ⁽²⁾的实部和虚部转换为Z’_k，使得Z’_k的FFT的实部将对应于t⁽¹⁾，并且Z’_k的FFT的虚部将对应于t⁽²⁾。

实施其的一种方式可以数学地描述为：

$Z_k^{\′}=\frac{1}{2}(T_k^{*}+T_{N_2-k}-j(T_k^{*}-T_{N_2-k})e^{-j2\mathrm{\πk}/N}),k=\mathrm{0,1},...,\frac{N}{2}-1,$

其中 $N_2=\frac{N}{2}.$

动作616包括：将z’_n的实部布置作为t_n的每第二个样本，并且z’_n的虚部作为t_n的剩余样本。这可以数学地描述为：

其中 $N_2=\frac{N}{2}.$

示例性收发机，图7

下面，将参考图7来描述被适配为使得上面所描述的用于基带处理的过程的性能成为可能的示例性收发机701。收发机701可操作在使用通过一个或多个有线线路的TDD多载波通信的通信系统中。收发机701可以是例如DSLAM或CPE，或者某个其他的网络节点。例如，该收发机可以是使用一个或多个有线线路用于回程的无线通信系统中的基站。如先前所陈述的，该有线线路或多个有线线路可以假定是金属的(例如，铜)电缆，诸如例如，双绞线、CAT 5、同轴电缆或流电连接，诸如例如，底板总线、板上芯片间连接总线等。

收发机701被图示为使用包括接收机704和发射机703的通信单元或者线路驱动器单元702，通过有线线路来通信。收发机701可以包括功能单元714，诸如例如提供普通通信功能的功能单元，并且可以进一步包括一个或多个存储单元712。

布置700和/或收发机701，或者它们的部分，可以例如由以下各项中的一项或多项来实施：可编程逻辑设备(PLD)，诸如FPGA或ASIC；处理器或微处理器以及足够的软件和用于存储该足够的软件的存储器；或者被配置为执行上面所描述的动作的(多个)其他电子组件或处理电路。

收发机701可以被描述和图示为包括获得单元，该获得单元被适配为获得将被处理的信号块。接收信号块r可以例如从另一个实体或网络节点经由单元702来接收，并且可以从设备701的基带部分来接收将通过有线线路发射的发射信号块T。

收发机701包括转换单元706，转换单元706被适配为将所获得的N-样本信号块r或T转换为包括N/2个复数点的信号X，即z或Z’。所获得的N-样本信号块是实值的时域接收信号块r或者复数厄密对称的频域发射信号块T。收发机701进一步包括流式I/O N/2-点的复数FFT内核708，流式I/O N/2-点的复数FFT内核708被适配为对信号X执行复数FFT，因此提供包括N/2个复数点的信号X’_CFFT。收发机701进一步包括导出单元710，导出单元710被适配为，当所获得的信号块是接收块r时，从信号X’_CFFT导出N-点的离散傅里叶变换R，并且当所获得的信号块是发射块T时，导出N-点的离散傅里叶逆变换t。应当注意，该导出不涉及任何FFT或IFFT的执行。

由转换单元和导出单元执行的操作具有低计算复杂度。可以通过仅使用低复杂度操作(诸如移位操作和加法)来实现该转换和导出，从硬件的视角来看，这是非常有益的。该转换和导出不需要涉及任何复数乘法。

示例性布置，图8

图8示意性地示出了布置800的可能实施例，布置800也能够是公开图17中所图示的收发机1701中的布置1700的实施例的一种替换方式，或者至少是它的一部分。被包括在布置800中的是此处的例如具有DSP(数字信号处理器)的处理单元806。处理单元806可以是执行本文所描述的过程的不同动作的单个单元或者多个单元。该处理单元可以包括，例如，采用专用集成电路形式的流式I/O N/2-点的复数FFT内核。布置800还可以包括用于从其他实体或节点接收信号的输入单元802，以及用于向其他实体或节点提供信号的输出单元804。输出单元802和输出单元804可以被布置为集成的实体。

此外，布置800包括至少一个采用存储器形式的计算机程序产品808，存储器例如EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存和硬驱动器。计算机程序产品808包括计算机程序810，计算机程序810包括代码装置，当该代码装置在布置800中的处理单元806中被执行时，促使该布置和/或该布置被包括在其中的节点执行例如早先结合图6所描述的过程的动作。

计算机程序810可以被配置为在计算机程序模块中结构化的计算机程序代码。因此，在一个示例性实施例中，布置800的计算机程序810中的代码装置可以包括获得模块810a，获得模块810a用于获得对于承载设置的请求或者它的指示。布置800可以进一步包括转换模块810b，转换模块810b用于将实值的N-样本时域接收信号块r_n转换为包括N/2个复数点的信号z_n，并且进一步被适配为将复数厄密对称的N-样本的频域发射信号块T_k转换为包括N/2个复数点的信号Z’_k。

该计算机程序可以进一步包括导出模块810c，导出模块810c用于从信号Z’_k导出信号块r_n的N-点离散傅里叶变换R_k；并且进一步被适配为从信号z’_n导出信号T_k的N-点离散傅里叶逆变换t_n。计算机程序810可以进一步包括一个或多个附加的模块810d，例如，用于执行FFT的流式I/O N/2-点FFT模块。然而，在优选的解决方案中，FFT由专用硬件执行。

尽管上面结合图8所公开的实施例中的代码装置被实施为如下的计算机程序模块，当这些计算机程序模块在处理单元中被执行时，促使该布置或收发机执行上面结合上面提到的附图所描述的动作，但是这些代码装置中的至少一个代码装置可以在替换的实施例中至少部分地被实施为硬件电路。

如先前提到的，该处理器可以是单个CPU(中央处理单元)，但是也可以包括两个或更多处理单元。例如，该处理器可以包括通用微处理器；指令集处理器和/或相关的芯片集和/或诸如ASIC(专用集成电路)的专用微处理器。该处理器还可以包括用于缓存目的的板上存储器。该计算机程序可以由连接至该处理器的计算机程序产品携带。该计算机程序产品可以包括该计算机程序被存储在其上的计算机可读介质。例如，该计算机程序产品可以是闪存、RAM(随机访问存储器)、ROM(只读存储器)、或者EEPROM，并且上面所描述的计算机程序模块在替换实施例中可以分布在收发机701内采用存储器形式的不同计算机程序产品上。

虽然已经参考作为示例提供的具体实施例描述了用于如上面所建议的基带处理的方法以及网络节点或布置，但是本描述一般仅意图为说明所建议的技术，并且不应当被认为限制了所建议的方法和布置的范围，所建议的方法和布置的范围由所附权利要求限定。虽然一般性地被描述，但是该方法和布置可以可应用于，例如，通过有线线路的应用多载波TDD的不同类型的通信系统。

还将理解，交互单元或模块的选择，以及各单元的命名仅用于示例性的目的，并且适合于执行上面所描述的方法中的任何方法的节点可以采用多种替换方式来配置，以便能够执行所建议的过程动作。还应当注意，本公开内容中描述的单元或模块将视为逻辑实体并且不必然视为分开的物理实体。

缩写

DMT   离散多音调

DFT   离散傅里叶变换

FFT   快速傅里叶变换

IFFT  逆FFT

I/O   输入/输出

OFDM  正交频分复用

TDD   时分双工

附录

此处描述了标记和示例性预处理/后处理装置功能。

标记：

小写字母符号和大写字母符号分别标记时域点和频域点。和分别标记(·)的实部和虚部。(·)^*标记(·)的复共轭。

使用了以下的符号：

N                块长度(时域样本的编号)

N₂:＝N/2         CFFT大小

r_n,n＝0,1,…,N-1 实值的长度-N的时域接收块

R_k,k＝0,1,…,N-1 厄密对称(R_k＝R*_N-k)的长度-N的频域接收块(r_n的N-点的离散傅里叶变换(DFT))：

$R_k:=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_n{e}^{-j2\mathrm{\πkn}/N},k=\mathrm{0,1},...,N-1---\left(1\right)$

T_k,k＝0,1,…,N-1 厄密对称(T_k＝T*_N-k)的长度-N的频域发射块

t_n,n＝0,1,…,N-1  实值的长度-N的时域发射块(T_k的N-点

        的逆DFT)：

$t_n:=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{T}_k{e}^{2\mathrm{\πkn}/N},n=\mathrm{0,1},...,N-1---\left(2\right)$

z_n,n＝0,1,…,N₂-1CFFT输入(N₂个复数点)，接收

Z_k,k＝0,1,…,N₂-1CFFT输出(N₂个复数点)，接收

z_n’,n＝0,1,…,N₂-1CFFT输出(N₂个复数点)，发射

Z_k’,k＝0,1,…,N₂-1CFFT输入(N₂个复数点)，发射

接收处理：

1)预处理：计算

z_n＝r_2n+jr_2n+1,n＝0,1,...,N₂-1(3)

2)FFT：使用如下的CFFT内核来计算z_n,n＝0,1,…,N₂-1的N₂-点的DFT Z_k,k＝0,1,…,N₂-1：

$Z_k=\underset{n=0}{\overset{N_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{z}_n{e}^{-j2\mathrm{\πkn}/N_2},n=\mathrm{0,1},...,N_2-1---\left(4\right)$

3)后处理：计算

$R_k=\frac{1}{2}(Z_k+Z_{N_2-k}^{*}-j(Z_k-Z_{N_2-k}^{*})e^{-j2\mathrm{\πk}/N}),k=\mathrm{0,1},...,N_2---\left(5\right)$

注意以及

发射处理：

1)预处理：计算

$Z_k^{\′}=\frac{1}{2}(T_k^{*}+T_{N_2-k}-j(T_k^{*}-T_{N_2-k})e^{-j2\mathrm{\πk}/N}),k=\mathrm{0,1},...,N_2-1---\left(6\right)$

2)FFT：使用如下的CFFT内核来计算Z_k’,k＝0,1,…,N₂-1的N₂-点的DFT z_n’,n＝0,1,…,N₂-1：

$z_n^{\′}=\underset{k=0}{\overset{N_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_k^{\′}{e}^{-j2\mathrm{\πkn}/N_2},n=\mathrm{0,1},...,N_2-1---\left(7\right)$

3)后处理：计算

预处理大致需要N/2个复数MAC(大致2N个实数MAC)。

后处理大致需要N/2个复数MAC(大致2N个实数MAC)。

Claims (15)

1.一种在收发机中的方法，用于与通过一个或多个有线线路的时分双工TDD通信相关联的信号的基带处理，所述方法包括：

对于接收的信号：

-将实值的N-样本时域接收信号块r_n转换(606)为包括N/2个复数点的信号z_n；

-使用流式I/O N/2-点复数FFT内核对所述信号z_n执行复数FFT(608)，从而提供包括N/2个复数点的信号Z_k；

-从所述信号Z_k导出(610)所述信号块r_n的N-点离散傅里叶变换R_k；

对于发射信号：

-将复数厄密对称的N-样本频域发射信号块T_k转换(612)为包括N/2个复数点的信号Z’_k；

-使用所述流式I/O N/2-点复数FFT内核对所述信号Z’_k执行复数FFT(614)，从而提供包括N/2个复数点的信号z’_n；

-从所述信号z’_n导出(616)所述信号T_k的N-点离散傅里叶逆变换t_n。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述转换涉及：

对于接收的信号：

-将r_n的每个第二个样本布置作为z_n的实部并且r_n的剩余样本作为z_n的虚部；

对于发射信号：

-将T_k转换为两个长度-N/2的块T_k ⁽¹⁾和T_k ⁽²⁾，其中块T_k ⁽¹⁾对应于包括T_k的IFFT的所有偶数索引样本的块t⁽¹⁾的FFT，并且其中另一个块T_k ⁽²⁾对应于包括T_k的IFFT的所有奇数索引样本的块t⁽²⁾的FFT，以及

-将T_k ⁽¹⁾和T_k ⁽²⁾的实部和虚部转换为Z’_k，使得Z’_k的FFT的实部将对应于t⁽¹⁾，并且Z’_k的FFT的虚部将对应于t⁽²⁾。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述导出涉及：

对于接收的信号：

-将Z_k转换为两个长度-N的块R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾，其中一个块R_k ⁽¹⁾对应于能够通过将r_n的所有偶数索引的样本设置为0而获得的块r⁽¹⁾的FFT，并且其中另一个块R_k ⁽²⁾对应于能够通过将r_n的所有奇数索引的样本设置为0而获得的块r⁽²⁾的FFT，以及

-计算R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾的按元素之和；

对于发射信号：

-将z’_n的实部布置作为t_n的每个第二个样本并且z’_n的虚部作为t_n的剩余样本。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述导出涉及：

对于接收的信号：

-将Z_k转换为两个长度-N的块R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾，其中一个块R_k ⁽¹⁾对应于能够通过将r_n的所有偶数索引的样本设置为0而获得的块r⁽¹⁾的FFT，并且其中另一个块R_k ⁽²⁾对应于能够通过将r_n的所有奇数索引的样本设置为0而获得的块r⁽²⁾的FFT，以及

-计算R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾的按元素之和；

对于发射信号：

-将z’_n的实部乘以缩放因子c_IFFT并且将它布置作为tn的每个第二个样本，并且将z’_n的虚部乘以c_IFFT并且将它布置作为tn的剩余样本。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中通过一个或多个金属的有线线路来执行所述TDD多载波通信。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，被使用在根据通信标准G.fast来操作的通信系统中。

7.一种收发机(701)，用于与通过一个或多个有线线路的时分双工TDD通信相关联的信号的基带处理，布置包括：

-转换单元(706)，被适配为将实值的N-样本时域接收信号块r_n转换为包括N/2个复数点的信号z_n，并且进一步被适配为将复数厄密对称的N-样本频域发射信号块T_k转换为包括N/2个复数点的信号Z’_k；

-流式I/O N/2-点复数FFT内核(708)，被适配为对所述信号z_n和Z’_k中的任何一个信号执行复数FFT，从而提供包括N/2个复数点的信号Z_k或z’_n；

-导出单元(710)，被适配为从所述信号Z_k导出所述信号块r_n的N-点离散傅里叶变换R_k；并且进一步被适配为从所述信号z’_n导出所述信号T_k的N-点离散傅里叶逆变换t_n。

8.根据权利要求7所述的收发机，其中所述转换涉及：

对于接收的信号：

-将r_n的每个第二个样本布置作为z_n的实部并且r_n的剩余样本作为z_n的虚部；

对于发射信号：

-将T_k转换为两个长度-N/2的块T_k ⁽¹⁾和T_k ⁽²⁾，其中块T_k ⁽¹⁾对应于包括T_k的IFFT的所有偶数索引样本的块t⁽¹⁾的FFT，并且其中另一个块T_k ⁽²⁾对应于包括T_k的IFFT的所有奇数索引样本的块t⁽²⁾的FFT，以及

-将T_k ⁽¹⁾和T_k ⁽²⁾的实部和虚部转换为Z’_k，使得Z’_k的FFT的实部将对应于t⁽¹⁾，并且Z’_k的FFT的虚部将对应于t⁽²⁾。

9.根据权利要求7或8所述的收发机，其中所述导出涉及：

对于接收的信号：

-将Z_k转换为两个长度-N的块R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾，其中一个块R_k ⁽¹⁾对应于能够通过将r_n的所有偶数索引的样本设置为0而获得的块r⁽¹⁾的FFT，并且其中另一个块R_k ⁽²⁾对应于能够通过将r_n的所有奇数索引的样本设置为0而获得的块r⁽²⁾的FFT，以及

-计算R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾的按元素之和；

对于发射信号：

-将z’_n的实部布置作为t_n的每个第二个样本并且z’_n的虚部作为t_n的剩余样本。

10.根据权利要求7或8所述的收发机，其中所述导出涉及：

对于接收的信号：

-将Z_k转换为两个长度-N的块R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾，其中一个块R_k ⁽¹⁾对应于能够通过将r_n的所有偶数索引的样本设置为0而获得的块r⁽¹⁾的FFT，并且其中另一个块R_k ⁽²⁾对应于能够通过将r_n的所有奇数索引的样本设置为0而获得的块r⁽²⁾的FFT，以及

-计算R_k ⁽¹⁾和R_k ⁽²⁾的按元素之和；

对于发射信号：

-将z’_n的实部乘以缩放因子c_IFFT并且将它布置作为tn的每个第二个样本，并且将z’_n的虚部乘以c_IFFT并且将它布置作为tn的剩余样本。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的收发机，被适配为通过一个或多个金属的有线线路来执行所述TDD多载波通信。

12.根据权利要求7-11中任一项所述的收发机，被使用在根据通信标准G.fast来操作的通信系统中。

13.一种单个流式I/O N/2-点复数FFT内核在收发机中的用途，用于与通过一个或多个有线线路的时分双工TDD通信相关联的N-样本的发射信号块和接收信号块的基带处理，其中所述处理包括将所述N-样本的信号块转换为中间N/2-点的信号。

14.一种计算机程序(810)，包括计算机可读代码装置，当所述计算机可读代码装置运行在根据权利要求7-12中任一项所述的收发机中时，促使所述收发机执行根据权利要求1-6中任一项所述的对应方法。

15.一种计算机程序产品(808)，包括根据权利要求14所述的计算机程序(810)。