CN106576092B - Fbmc信号的发送方法、接收方法和发射机以及接收机 - Google Patents
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Abstract
FBMC信号的发送方法、接收方法和发射机和接收机。其中,发送方法包括:生成包含在至少两个子带上的偏置正交幅度调制OQAM符号;将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,所述第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍;将所述频域信号生成FBMC信号;将所述FBMC信号发送给接收机。
Description
技术领域
本发明实施例涉及的是通信技术领域,尤其涉及一种滤波器组多载波(FilterBank Multi-Carrier,FBMC)信号的发送方法、接收方法和发射机以及接收机。
背景技术
FBMC是一种多载波调制技术,相对于正交频分复用(英文全称OrthogonalFrequency Division Multiplexing,英文简称OFDM),FBMC具有更低的带外辐射和更高的频谱效率,具有良好的应用前景。FBMC的一个重要特征是相邻子载波以及相邻FBMC符号间会有不同程度的相互干扰,例如,任意一个时频资源上的发送符号会在相邻的时频资源位置上产生附加的接收信号,从而引起对有用接收信号的干扰。
FBMC典型的实现方案是使用正交频分复用(英文简称OFDM)/偏置正交幅度调制(英文全称Offset Quadrature Amplitude Modulation,英文简称OQAM)技术。OFDM/OQAM和OFDM不同之处在于,OFDM/OQAM系统中发送的是纯实数或者纯虚数的OQAM符号,并且以实虚交替的规律在时频资源元素上进行映射。但是发送符号对接收信号的干扰总是出现在与发送符号相对的虚部或实部上。因此如果信道在时域和频域范围内能够维持不变的话,在进行信道均衡之后,通过一个实虚部分离的操作就可以把干扰消除。
但是,在实际应用中,信道在时域和频域范围内通常不可能是不变的。如果信道在时域或者频域的维度上发生较显著的变化,那么信道发生变化的时域边界或者频域边界处的发送符号之间仍将产生相互干扰。在宽带多载波系统中,信道在频域上变化较剧烈,并且由于宽带多载波系统广泛采用了频分多址技术,也会造成频域信道的显著变化。因此,如何消除频域边界的相互干扰仍有待解决。
发明内容
本发明实施例提供了一种FBMC信号的发送方法、接收方法和发射机和接收机,能够有效消除频域边界的相互干扰。
第一方面,本发明实施例提供一种FBMC信号的发送方法,包括:
生成包含在至少两个子带上的偏置正交幅度调制OQAM符号;
将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,所述第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍;
将所述频域信号生成FBMC信号;
将所述FBMC信号发送给接收机。
结合第一方面,在第一方面的第一种可能的实现方式中,对于都属于同一个子带的OQAM符号,所述将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,包括:
将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上;
将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上;
其中,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf,所述x指的是所述至少两个子带中的任意一个子带,所述n指的是第x个子带上的任意一个OQAM符号,所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号是第x个子带上的相邻两个OQAM符号,所述x、y、n均为正整数。
结合第一方面的第一种可能的实现方式,在第一方面的第二种可能的实现方式中,所述将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上以及将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上之后,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf通过如下方式实现:
在所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号之间插入(k-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子。
结合第一方面,在第一方面的第三种可能的实现方式中,对于分属于两个子带的OQAM符号,所述将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,包括:
将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上;
将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上;
其中,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf,所述Δf表示所述第一频率间隔,所述mΔf为保护频带间隔,所述m为大于0的分数,所述x、z均为正整数。
结合第一方面的第三种可能的实现方式,在第一方面的第四种可能的实现方式中,所述将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上以及将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上之后,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf通过如下方式实现:
在所述最后一个OQAM符号和所述第一个OQAM符号之间插入(k+p-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子,所述p为原型滤波器的带外抑制因子。
结合第一方面或第一方面的第一种可能或第二种可能或第三种可能的实现方式,在第一方面的第五种可能的实现方式中,所述将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上之前,所述方法还包括:
根据原型滤波器的交叠因子和带外抑制因子以及所述第一频率间隔获取所述保护频带间隔,其中,获取所述保护频带间隔通过如下方式:
其中,所述G为所述保护频带间隔,所述K为原型滤波器的交叠因子,所述P为原型滤波器的带外抑制因子,所述Δf为所述第一频率间隔。
结合第一方面,在第一方面的第六种可能的实现方式中,所述将所述频域信号生成FBMC信号之前,所述方法还包括:
对所述频域信号中每个子带上的OQAM符号进行预编码。
结合第一方面,在第一方面的第七种可能的实现方式中,所述生成至少两个子带上的偏置正交幅度调制OQAM符号,包括:
为同一个用户生成承载在同一个子带上的OQAM符号。
结合第一方面或第一方面的第一种可能或第二种可能或第三种可能的实现方式,在第一方面的第八种可能的实现方式中,所述将所述频域信号生成FBMC信号,包括:
对所述频域信号进行频域滤波;
对频域滤波后的所述频域信号进行离散傅里叶逆变换IDFT,得到时域信号;
对所述时域信号进行时域错位叠加,得到所述FBMC信号。
第二方面,本发明实施例还提供一种FBMC信号的接收方法,包括:
接收FBMC信号;
用接收到的FBMC信号得到频域信号;
根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,其中,所述第一频率间隔为同一个子带内的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为所述第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为所述第一频率间隔的分数倍。
结合第二方面,在第二方面的第一种可能的实现方式中,所述用接收到的FBMC信号得到所述频域信号,包括:
对接收到的的所述FBMC信号进行时域符号提取,得到时域信号;
对时域符号提取得到的时域信号进行离散傅里叶变换DFT,得到DFT后的信号;
对DFT后的信号进行频域滤波,得到所述频域信号。
结合第二方面的第一种可能的实现方式,在第二方面的第二种可能的实现方式中,所述对DFT后的信号进行频域滤波之前,所述方法还包括:
对DFT后的信号进行信道均衡。
结合第二方面,在第二方面的第三种可能的实现方式中,若接收到的的所述FBMC信号为下行信号时,所述用接收到的FBMC信号得到频域信号之后,所述方法还包括:
从所述频域信号中筛选出映射在预置的子载波上的频域信号;
所述根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,包括:
根据第一频率间隔和第二频率间隔对映射在预置的子载波上的频域信号进行逆映射。
结合第二方面,在第二方面的第四种可能的实现方式中,所述根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号之后,所述方法还包括:
对所述OQAM符号进行信道均衡。
结合第二方面,在第二方面的第五种可能的实现方式中,
所述根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,包括:
按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第一个OQAM符号;
提取到承载在第x个子带上的第一个OQAM符号之后,按照所述第一频率间隔依次从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第二个OQAM符号直至最后一个OQAM符号;
按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第(x+1)个子带上提取出承载在第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号;
其中,所述x指的是所述频域信号中的任意一个子带。
第三方面,本发明实施例提供一种发射机,包括:
符号生成模块,用于生成包含在至少两个子带上的偏置正交幅度调制OQAM符号;
符号映射模块,用于将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,所述第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍;
信号生成模块,用于将所述频域信号生成FBMC信号;
发送模块,用于将所述FBMC信号发送给接收机。
结合第三方面,在第三方面的第一种可能的实现方式中,对于都属于同一个子带的OQAM符号,所述符号映射模块,具体用于将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上;将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上;
其中,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf,所述x指的是所述至少两个子带中的任意一个子带,所述n指的是第x个子带上的任意一个OQAM符号,所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号是第x个子带上的相邻两个OQAM符号,所述x、y、n均为正整数。
结合第三方面的第一种可能的实现方式,在第三方面的第二种可能的实现方式中,所述将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上以及将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上之后,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf通过如下方式实现:
在所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号之间插入(k-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子。
结合第三方面,在第三方面的第三种可能的实现方式中,对于分属于两个子带的OQAM符号,所述符号映射模块,具体用于将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上;将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上;
其中,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf,所述Δf表示所述第一频率间隔,所述mΔf为保护频带间隔,所述m为大于0的分数,所述x、z均为正整数。
结合第三方面的第三种可能的实现方式,在第三方面的第四种可能的实现方式中,所述将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上以及将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上之后,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf通过如下方式实现:
在所述最后一个OQAM符号和所述第一个OQAM符号之间插入(k+p-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子,所述p为原型滤波器的带外抑制因子。
结合第三方面或第三方面的第一种可能或第二种可能或第三种可能的实现方式,在第三方面的第五种可能的实现方式中,所述发射机,还包括:
保护频带间隔获取模块,用于所述符号映射模块将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上之前,根据原型滤波器的交叠因子和带外抑制因子以及所述第一频率间隔获取所述保护频带间隔,其中,获取所述保护频带间隔通过如下方式:
其中,所述G为所述保护频带间隔,所述K为原型滤波器的交叠因子,所述P为原型滤波器的带外抑制因子,所述Δf为所述第一频率间隔。
结合第三方面,在第三方面的第六种可能的实现方式中,所述发射机,还包括:预编码模块,用于所述信号生成模块将所述频域信号生成FBMC信号之前,对所述频域信号中每个子带上的OQAM符号进行预编码。
结合第三方面,在第三方面的第七种可能的实现方式中,所述符号生成模块,具体用于为同一个用户生成承载在同一个子带上的OQAM符号。
结合第三方面或第三方面的第一种可能或第二种可能或第三种可能的实现方式,在第三方面的第八种可能的实现方式中,所述信号生成模块,包括:
滤波器,用于对所述频域信号进行频域滤波;
离散傅里叶逆变换模块,用于对频域滤波后的所述频域信号进行离散傅里叶逆变换IDFT,得到时域信号;
错位叠加模块,用于对所述时域信号进行时域错位叠加,得到所述FBMC信号。
第四方面,本发明实施例还提供一种接收机,包括:
信号接收模块,用于接收FBMC信号;
频域信号获取模块,用于用接收到的FBMC信号得到频域信号;
信号逆映射模块,用于根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,其中,所述第一频率间隔为同一个子带内的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为所述第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为所述第一频率间隔的分数倍。
结合第四方面,在第四方面的第一种可能的实现方式中,频域信号获取模块,包括:
时域信号提取子模块,用于对接收到的的所述FBMC信号进行时域符号提取,得到时域信号;
离散傅里叶变换子模块,用于对时域符号提取得到的时域信号进行离散傅里叶变换DFT,得到DFT后的信号;
滤波器,用于对DFT后的信号进行频域滤波,得到所述频域信号。
结合第四方面的第一种可能的实现方式,在第四方面的第二种可能的实现方式中,所述频域信号获取模块,还包括:
第一均衡器,用于所述滤波器对DFT后的信号进行频域滤波之前,对DFT后的信号进行信道均衡。
结合第四方面,在第四方面的第三种可能的实现方式中,若接收到的的所述FBMC信号为下行信号时,所述接收机,还包括:
频域信号筛选模块,用于所述频域信号获取模块用接收到的FBMC信号得到频域信号之后,从所述频域信号中筛选出映射在预置的子载波上的频域信号;
所述信号逆映射模块,具体用于根据第一频率间隔和第二频率间隔对映射在预置的子载波上的频域信号进行逆映射。
结合第四方面,在第四方面的第四种可能的实现方式中,所述接收机,还包括:
第二均衡器,用于所述信号逆映射模块根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号之后,对所述OQAM符号进行信道均衡。
结合第四方面,在第四方面的第五种可能的实现方式中,所述信号逆映射模块,包括:
第一逆映射子模块,用于按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第一个OQAM符号;
第二逆映射子模块,用于提取到承载在第x个子带上的第一个OQAM符号之后,按照所述第一频率间隔依次从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第二个OQAM符号直至最后一个OQAM符号;
第三逆映射子模块,用于按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第(x+1)个子带上提取出承载在第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号;
其中,所述x指的是所述频域信号中的任意一个子带。
从以上技术方案可以看出,本发明实施例具有以下优点:
本发明实施例中,发射机生成包含在至少两个子带上的OQAM符号之后,将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍,接下来将频域信号生成进行FBMC信号,最后将FBMC信号发送给接收机。由于发射机在相邻两个子带的相邻子载波之间形成有第二频率间隔,相比于在同一个子带内的相邻子载波之间的第一频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,保护频带间隔可以将相邻子带的子载波进行有效的隔离,通过保护频带间隔相邻子带的频谱可以实现不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉,并且由于保护频带间隔是第一频率间隔的分数倍,并没有超过一个完整的相邻子载波间隔,故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种FBMC信号的发送方法的流程方框示意图;
图2-A为本发明实施例提供的发射机在相邻两个子带之间插入保护频带间隔的一种实现方式示意图;
图2-B为本发明实施例提供的发射机在相邻两个子带之间插入保护频带间隔之后和插入保护频带间隔之前相比较消除相互干扰的实现方式示意图;
图3为本发明实施例提供的一种FBMC信号的接收方法的流程方框示意图;
图4-A为本发明实施例提供的滤波器的时域特性的示意图;
图4-B为本发明实施例提供的滤波器的频谱域特性的示意图;
图5为本发明实施例中发射机实现的FBMC信号的发送方法示意图;
图6为本发明实施例中在相邻子带之间插入保护频带间隔的一种应用场景示意图;
图7为本发明实施例中接收机实现的FBMC信号的接收方法示意图;
图8为本发明实施例中接收机实现的另一种FBMC信号的接收方法示意图;
图9-A为本发明实施例提供的一种发射机的组成结构示意图;
图9-B为本发明实施例提供的另一种发射机的组成结构示意图;
图9-C为本发明实施例提供的另一种发射机的组成结构示意图;
图9-D为本发明实施例提供的一种信号生成模块的组成结构示意图;
图10-A为本发明实施例提供的一种接收机的组成结构示意图;
图10-B为本发明实施例提供的另一种接收机的组成结构示意图;
图10-C为本发明实施例提供的另一种接收机的组成结构示意图;
图10-D为本发明实施例提供的另一种接收机的组成结构示意图;
图10-E为本发明实施例提供的另一种接收机的组成结构示意图;
图10-F为本发明实施例提供的一种信号逆映射模块的组成结构示意图;
图11为本发明实施例提供的另一种发射机的组成结构示意图;
图12为本发明实施例提供的另一种接收机的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种FBMC信号的发送方法、接收方法和发射机和接收机,能够有效消除频域边界的相互干扰。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域的技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
以下分别进行详细说明。
发送FBMC信号时,相邻的子载波以及相邻的FBMC信号间会有不同程度的相互干扰。任意一个时频资源上发送的信号会在相邻的时频资源位置上产生附加的接收信号,从而对接收到的有用信号形成干扰。这种干扰可以用滤波器组的复用转接器(英文全称Transmultiplexer,英文简称TMUX)响应来表示,TMUX响应反映了在理想信道条件下,某个时频位置上的发送信号向周边时频位置上扩散的程度。请参阅如下表1所示,为FBMC信号的相邻子载波以及相邻FBMC信号间产生相互干扰的示意表,其中,表1给出了一种典型的TMUX响应表的示例,表1中的第一列代表了子载波编号,第一行则代表了FBMC信号的编号。表1中除了第一行和第一列中的系数表示中心位置(即子载波0和信号0)所发送的信号在周围对应的子载波和信号位置上所产生的接收信号的系数。举例来讲,假设中心位置发送的信号为s0,子载波i、信号j位置的系数为ai,j,则发送s0的过程中会在子载波i、信号j位置上将产生一个接收信号ai,j×s0。如果不采取任何措施,这个接收信号ai,j×s0将对子载波i、信号j位置发送的有用信号的接收产生干扰,这种相互干扰通常是FBMC信号所固有的特性。
表1
在FBMC信号的处理系统中,发送信号为纯实数或纯虚数,并且以实数和虚数交替的规律在时频资源元素上进行映射。在这个前提下,根据上述表1的干扰系数表可知,相互干扰总是出现在与发送信号相对的虚部或实部上。因此如果信道在表1所示的时频范围内是不变的,在进行信道均衡之后,通过一个简单的实虚部分离的操作就可以把干扰消除。举例来说,假设表1中的(子载波0,信号0)位置发送的OQAM符号是一个纯实数符号a(0,0),则根据实数和虚数交替的规律,则(子载波0,信号1)位置发送的OQAM符号是一个纯虚数,记为a(0,1)·j。具体的,以a(0,0)对a(0,1)·j的干扰为例,暂时忽略其它位置的干扰,其它位置的干扰可以用相同的方法来分析。假设信道在表1范围内保持不变,取值为H,则在接收机处,(子载波0,信号1)位置的接收信号可以表示为y(0,1)=H(a0,1·j+a0,0·0.5644)+n,其中n表示噪声。假设采用迫零均衡算法,则均衡后的信号为显然,干扰信号a0,0·0.5644是纯实数,而目标接收信号a(0,1)·j是纯虚数,通过求的虚部就可以把干扰信号完全消除。
但是,在实际应用中,并不能保证信道在表1范围内是不变的。如果信道在时间或者频率维度上发生较显著的变化,那么信道发生变化的时域边界或者频域边界处的相邻发送信号之间将产生相互干扰。例如上面的例子中,如果a(0,0)经历的信道是H1,而a(0,1)·j经历的信道是H2,则接收信号将变为y(0,1)=H2·a0,1·j+H1·a0,0·0.5644+n,这种情况下通常无法通过均衡将H1和H2的影响同时消除,而H1和H2通常为复数,因此无法在通过上例中的取虚部的方法把干扰信号消除。在宽带多载波系统中,信道在频域上变化较剧烈,并且由于宽带多载波系统广泛采用了频分多址技术,也会产生造成频域信道的显著变化。因此,频域边界的相互干扰相比时域边界的干扰问题更加突出,本发明实施例中为了消除FBMC信号所固有的相互干扰,特提出FBMC信号的发送方法、接收方法和发射机以及接收机,接下来首先对FBMC信号的发送方法进行详细说明:
请参阅图1所示,本发明一个实施例提供的滤波器组多载波(英文全称FilterBank Multi-Carrier,英文简称FBMC)信号的发送方法,具体可以包括如下步骤:
101、生成包含在至少两个子带上的偏置正交幅度调制(英文全称OffsetQuadrature Amplitude Modulation,英文简称OQAM)符号。
在本发明实施例中,子带(英文全称subband)指的是多个连续的子载波所构成的一段频率资源。发射机生成的多个OQAM符号承载在各个子带上。其中OQAM符号的生成过程可参阅现有技术,本发明实施例中不再赘述。
在本发明的一些实施例中,发射机生成的OQAM符号用于上行传输时,不同用户的信号经历了不同的信道后到达接收机,从接收机的角度来讲,在不同用户的时频资源的临界位置上,信道同样不是恒定的,因此同样将产生干扰。在接收机处,两个数据块相邻的若干个子载波上也将产生相互干扰。因此为了避免不同用户之间的相互干扰,可选的,在本发明的一些实施例中发射机为同一个用户生成承载在同一个子带上的OQAM符号,即发射机为一个用户生成的OQAM符号承载在一个子带上,为不用用户生成的OQAM符号承载在不同的子带上。
102、将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号。同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔。
其中,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍。
在本发明实施例中,发射机生成OQAM符号之后,发射机对OQAM符号进行子载波映射,发射机将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,在映射完成之后,各个子载波之间保持固定的间隔,也就是说,只要是相邻的两个子载波之间都具有间隔(也可简称为子载波间隔),并且同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,由于第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,所以在本发明实施例中,对于同一个子带内的相邻子载波之间的第一频率间隔是小于相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有的第二频率间隔,从数值上来讲,第二频率间隔减去第一频率间隔就等于保护频带间隔。
在本发明的一些实施例中,步骤102将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上具体可以包括两种情形:一种是将同一个子带上的OQAM符号映射到子载波上,另一种是将相邻子带上各自承载的OQAM符号映射到子载波上。具体的,对于都属于同一个子带的OQAM符号,步骤102将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,可以包括如下步骤:
将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上;
将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上;
其中,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf,所述x指的是所述至少两个子带中的任意一个子带,所述n指的是第x个子带上的任意一个OQAM符号,所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号是第x个子带上的相邻两个OQAM符号,所述x、y、n均为正整数。
也就是说,发射机可以对步骤101中生成的所有OQAM符号分别进行映射,举例说明,以x表示发射机进行子载波映射的子带,若发射机生成的OQAM符号承载在4个子带上,则x的取值就可以为1或2或3或4,以n来表示第x个子带上的任意一个OQAM符号,若发射机在第x个子带上共承载有5个OQAM符号,则n的取值就可以为1或2或3等,(n+1)就可以表示与n相邻的OQAM符号,用y来表示第x个子带上的第n个OQAM符号映射到的子载波。以x的取值为1以及第1个子带上共承载有5个OQAM符号为例,首先将第1个子带上的第1个OQAM符号映射到第y个子载波上,然后将第1个子带上的第2个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上,...,直到将第1个子带上的第5个OQAM符号映射到了第(y+4)个子载波上。按照如上描述的方式对属于同一个子带的OQAM符号进行子载波映射,同一个子带内的相邻子载波之间都具有相同的间隔值,该间隔值为第一频率间隔,可以用Δf来表示。
进一步的,在本发明的一些实施例中,将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上以及将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上之后,从频域上来讲,第y个子载波和第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf通过如下方式实现:
在所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号之间插入(k-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子。
也就是说,发射机在进行子载波映射时,对于属于同一个子带的OQAM符号分别映射到子载波上的情形,相邻子载波(即第y个子载波和第(y+1)个子载波)之间具有的第一频率间隔是通过在第n个OQAM符号和第(n+1)个OQAM符号之间插入(k-1)个0来实现的,其中k是发射机设置的原型滤波器的交叠因子。
在本发明的另一些实施例中,对于分属于两个子带的OQAM符号,步骤102将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,具体可以包括如下步骤:
将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上;
将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上;
其中,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf,所述Δf表示所述第一频率间隔,所述mΔf为保护频带间隔,所述m为大于0的分数,所述x、z均为正整数。
也就是说,发射机可以对步骤101中生成的所有OQAM符号分别进行映射,举例说明,以x表示发射机进行子载波映射的子带,若发射机生成的OQAM符号承载在4个子带上,则x的取值就可以为1或2或3,用(x+1)表示与x相邻的子带,若将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上,则与第x个子带相邻的第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号就可以映射到第(z+1)个子载波上。以x的取值为1以及第1个子带上共承载有5个OQAM符号为例,对于分属于两个子带的OQAM符号的实现场景,举例说明如下:将第1个子带上的第5个OQAM符号映射到第z个子载波上,然后将第2个子带上的第1个OQAM符号映射到第z+1个子载波上。按照如上描述的方式对分属于两个子带的OQAM符号进行子载波映射,分属于两个子带的相邻子载波之间都具有相同的间隔值,该间隔值为第二频率间隔,可以用(m+1)Δf来表示,m表示一个大于0的分数,mΔf就可以表示保护频带间隔。
进一步的,在本发明的一些实施例中,将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上以及将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上之后,从频域上来讲,第z个子载波和第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf通过如下方式实现:
在所述最后一个OQAM符号和所述第一个OQAM符号之间插入(k+p-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子,所述p为原型滤波器的带外抑制因子。
也就是说,发射机在进行子载波映射时,对于分属于两个子带的OQAM符号分别映射到子载波上的情形,相邻子载波(即第z个子载波和第(z+1)个子载波)之间具有的第二频率间隔是通过在第x个子带上的最后一个OQAM符号和在第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号之间插入(k+p-1)个0来实现的,其中k是发射机设置的原型滤波器的交叠因子,p为原型滤波器的带外抑制因子。其中,在本发明中,带外抑制因子是一个反映原型滤波器带外抑制效果的参数。原型滤波器的带外抑制效果越好,则带外抑制因子越小,反之则越大。确定带外抑制因子的方法是,如果在相邻两个OQAM符号之间插入(k+p-1)个0,且经过频域滤波之后,所述相邻两个OQAM符号的频谱的能量主要部分不产生交叠,则认为p是一个合理的带外抑制因子取值。
在本发明的一些实施例中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔和相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,还可以通过如下方式实现:首先在所有的相邻子载波之间都插入第一频率间隔,即无论是同一个子带内的还是分属于两个子带之间的都插入第一频率间隔,然后对于分属于两个子带之间的相邻子载波再插入保护频带间隔,所以保护频带间隔再加上第一频率间隔就可以得到第二频率间隔。
也就是说,发射机将所有OQAM符号分别映射到各个子载波之后,所有的相邻子载波之间都具有第一频率间隔,然后发射机在FBMC信号中相邻两个子带之间的相邻子载波之间再插入保护频带间隔,其中保护频带间隔是一个取值为第一频率间隔的分数倍的间隔值,该间隔值的作用是用于保护相邻两个子带上的OQAM符号不产生相互干扰。由于发射机在不同子带之间插入有保护频带间隔,而保护频带间隔可以将相邻子带进行有效的隔离,通过保护频带间隔相邻子带的频谱可以实现不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉,并且由于保护频带间隔是第一频率间隔的分数倍,并没有超过一个完整的相邻子载波间隔,故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
举例说明如下,第x个子带的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上,第(x+1)个子带上的第一OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上,分属于两个子带的第z个子载波和第(z+1)个子载波之间先插入Δf,然后在第z个子载波和第(z+1)个子载波之间再插入mΔf,其中,mΔf为保护频带间隔,m为大于0的分数。
也就是说,在第z个子载波和第(z+1)个子载波之间存在间隔为Δf时,本发明实施例中发射机插入的保护频带间隔为mΔf,并且m是一个大于0的分数值。在这种情况下,通过步骤102可知,对于分属于两个不同子带的子载波,第z个子载波和第(z+1)个子载波之间相隔(m+1)Δf。请参阅如图2-A所示,为本发明实施例提供的发射机在相邻两个子带之间的相邻子载波插入保护频带间隔的一种实现方式示意图,在时域(t)上连续分布有第x个子带和第(x+1)个子带,在频域(f)上第x个子带和第(x+1)个子带之间插入有保护频带间隔,可见,在不同子带之间插入的保护频带间隔可以将相邻子带进行有效的隔离,故保护频带间隔可以将相邻子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉。
需要澄清的是,本发明实施例中,保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍,此处分数倍指的是一个大于0的分数,也可以认为分数倍是一个纯小数。
在本发明的实施例中,保护频带间隔的取值为第一频率间隔的分数倍,在实际应用中,保护频带间隔的获取方式有多种,具体的,在本发明的一些实施例中,步骤102将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上之前,本发明实施例提供的FBMC信号的发送方法还可以包括如下步骤:
根据原型滤波器的交叠因子和带外抑制因子以及所述第一频率间隔获取所述保护频带间隔,其中,获取所述保护频带间隔通过如下方式:
其中,所述G为所述保护频带间隔,所述K为原型滤波器的交叠因子,所述P为原型滤波器的带外抑制因子,所述Δf为所述第一频率间隔。
也就是说,发射机中配备有滤波器,发射机可以根据原型滤波器的交叠因子和带外抑制因子以及第一频率间隔来确定保护频带间隔的取值,其中,交叠因子的取值由发射机配备的滤波器来决定,带外抑制因子是指滤波器对通带以外的信号的抑制程度,发射机可以使用滤波器的相关参数来确定保护频带间隔的取值,本发明实施例中发射机只要设置的保护频带间隔的取值为第一频率间隔的分数倍即可,依据这个思路本发明实施例还可以存在其它获取保护频带间隔的方式,例如发射机可以预置一个分数倍的值作为保护频带间隔,当发射机将所有的OQAM符号都映射到各个子载波上之后,就可以将预置的保护频带间隔插入到相邻子带的相邻子载波之间。
举例说明,在本发明实施例中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔(也就可以称之为子载波间隔,例如Δf)是固定的。本发明实施例中在相邻子带之间插入保护频带间隔(也可以简称为保护间隔),而且保护间隔(G)是分数子载波间隔,其中K为正整数,P为非负整数。也就是说,插入了保护间隔后,两个相邻子带的相邻子载波间隔变为了
请参阅如图2-B所示,为本发明实施例提供的发射机在相邻两个子带之间插入保护频带间隔之后和插入保护频带间隔之前相比较消除相互干扰的实现方式示意图,图2-B中,用于实线表示子带1的频谱,用虚线表示子带2的频谱,图2-B中左半部分为插入保护频带间隔之前子带1和子带2之间存在干扰的频谱重叠示意图,图2-B中右半部分为插入保护频带间隔之后相互干扰被消除的频谱不重叠示意图,通过在相邻子带之间插入保护间隔,相邻子带的频谱的能量主要部分可以实现不重叠从而达到近似正交。另外,若不同的子带分配给不同的用户,还可以保证用户之间的正交。
在FBMC信号的技术领域中,信号是以子载波为单位进行处理的,通常情况下,保护间隔只能是整数倍的子载波间隔(如1个或2个子载波间隔),但是按照本发明实施例提供的方法,保护间隔可以只是分数倍的子载波间隔(例如3/4个子载波间隔)。故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
103、将频域信号生成FBMC信号。
在本发明实施例中,发射机将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上得到频域信号后,该频域信号在同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,在相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,发射机得到上述频域信号之后,发射机将该频域信号生成FBMC信号。
需要说明的是,在本发明的一些实施例中,步骤103将频域信号生成FBMC信号,可以包括如下步骤:
A1、对频域信号进行频域滤波;
A2、对频域滤波后的所述频域信号进行离散傅里叶逆变换(英文全称InverseDiscrete Fourier Transform,英文简称IDFT),得到时域信号;
A3、对所述时域信号进行时域错位叠加,得到所述FBMC信号。
具体来说,对于步骤A1,发射机对频域信号进行频域滤波,得到频域滤波后的频域信号。多个子带上承载的OQAM符号构成FBMC信号,并且每个FBMC信号都包括有多个子带上承载的OQAM符号,在本发明实施例中,发射机将频域信号进行频域滤波,具体可以通过发射机中配置的滤波器来实现。
在本发明的一些实施例中,步骤A1对频域信号进行频域滤波,具体可以包括如下步骤:
将频域信号与发射机中配置的滤波器的频域响应进行卷积,得到频域滤波后的频域信号。
在本发明的一些实施例中,步骤A1对频域信号进行频域滤波之前,本发明实施例提供的FBMC信号的发送方法,还可以包括如下步骤:
对所述频域信号进行预编码。
其中,发射机在已知信道状态信息的情况下,通过在发送端对发送的信号做一个预先的处理即预编码,可以方便接收机进行信号检测。
需要说明的是,在本发明实施例中,对于FBMC信号适用的其中一个典型场景是在多输入多输出(英文全称Multiple Input Multiple Output-Filter Bank MultiCarrier,英文简称MIMO-FBMC)系统中,如果使用了预编码技术,那么信道将变成等效信道,可以通过信道和预编码矩阵的乘积来表示。由于通常预编码是按照一定的时频粒度进行的,因此在不同预编码码块的频域边界附近,等效信道可能不再恒定。举例说明,数据块1和数据块2上如果使用了不同的预编码矩阵P1和P2,那么即便可以认为数据块1和数据块2相邻的子载波上经历的信道都是H,但两个数据块临界的相邻子载波上的等效信道仍然分别是H*P1和H*P2,这将产生相邻子载波之间的相互干扰。本发明实施例中通过步骤102的描述可知,发射机在相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,并且第二频率间隔由第一频率间隔和保护频带间隔组成,而保护频带间隔可以将相邻的两个子带进行有效的隔离,使用保护频带间隔可以使相邻两个子带的频谱实现不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻的两个子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉。
对于步骤A2,发射机对频域信号进行频域滤波之后,发射机对频域滤波后的频域信号进行IDFT,得到时域信号。进一步的,当原型滤波器的交叠因子的取值为2的整数次幂时,步骤A2发射机对频域滤波后的频域信号进行IDFT,具体可以包括如下步骤:
对频域滤波后的频域信号进行快速傅里叶逆变换(英文全称Inverse FastFourier Transform,英文简称IFFT),得到时域信号。
其中,因为IFFT通常特指基为2的快速傅里叶变换,如果交叠因子的值不是2的整数次幂时,但也可以在频域信号中加0使其满足2的整数次幂的要求,在这种情况下也可以进行IFFT。
对于步骤A3,发射机对频域信号进行IDFT之后,发射机对时域信号进行时域错位叠加,得到FBMC信号,该FBMC信号需要由发射机发送给接收机。进一步的,步骤A3具体可以包括如下步骤:
按照错位间隔为T/2K对时域信号进行时域错位,其中,T为一个FBMC时域信号的数据长度,K为原型滤波器的交叠因子;
对错位后的各个时域信号进行叠加,得到FBMC信号。
在实际应用中,错位间隔可以为T/2K,当然,发射机还可以根据具体的应用场景来灵活设定错位的间隔取值。当对所有的时域信号都完成错位之后,发射机再对错位后的各个时域信号进行叠加,可以得到时域错位叠加后的FBMC信号。
104、将FBMC信号发送给接收机。
在本发明实施例中,发射机对FBMC信号完成错位叠加之后,发射机将FBMC信号发送给接收机,由接收机来接收并进行解析。
在实际应用中,对于上行FBMC信号的处理过程,发射机具体可以为终端,接收机具体可以为基站,即终端将生成的FBMC信号发送给基站,另外,对于下行FBMC信号的处理过程,发射机具体可以为基站,接收机具体可以为终端,即基站将生成的FBMC信号发送给终端。
通过以上实施例对本发明的描述可知,发射机生成包含在至少两个子带上的OQAM符号之后,将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍,接下来将频域信号生成进行FBMC信号,最后将FBMC信号发送给接收机。由于发射机在相邻两个子带的相邻子载波之间形成有第二频率间隔,相比于在同一个子带内的相邻子载波之间的第一频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,保护频带间隔可以将相邻子带的子载波进行有效的隔离,通过保护频带间隔相邻子带的频谱可以实现不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉,并且由于保护频带间隔是第一频率间隔的分数倍,并没有超过一个完整的相邻子载波间隔,故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
以上实施例从发射机一侧对本发明实施例提供的FBMC信号的发送方法进行了描述,接下来介绍本发明实施例提供的FBMC信号的接收方法,由接收机来实现,请参阅如图3所示,主要可以包括如下步骤:
301、接收FBMC信号。
在本发明实施例中,发射机将FBMC信号发送出去之后,接收机可以正常接收到FBMC信号。
302、用接收到的FBMC信号得到频域信号。
在本发明实施例中,接收机接收到FBMC信号之后,接收机用接收到的FBMC信号得到频域信号。
具体的,接收机用接收到的FBMC信号得到频域信号具体可以包括如下步骤:
B1、对接收到的的所述FBMC信号进行时域符号提取,得到时域信号;
B2、对时域符号提取得到的时域信号进行离散傅里叶变换(英文全称DiscreteFourier Transform,英文简称DFT),得到DFT后的信号;
B3、对DFT后的信号进行频域滤波,得到所述频域信号。
对于步骤B1,接收机首先对接收到的FBMC信号进行时域符号提取,得到时域信号。进一步的,步骤B1对接收到的FBMC信号进行时域符号提取,得到时域信号,具体可以包括如下步骤:
对接收到的FBMC信号按照错位间隔T/2K进行时域符号提取,其中,T为时域信号的数据长度,K为原型滤波器的交叠因子。
也就是说,接收机对发射机发送的FBMC信号进行时域符号提取时可以按照发射机设置的错位间隔来进行提取,则提取到的两个FBMC信号之间有T/2K个延迟。
对于步骤B2,接收机对时域符号提取得到的时域信号进行DFT,得到DFT后的信号,以实现将FBMC信号从时域到频域的还原。
需要说的是,在本发明的一些实施例中,当交叠因子的取值为2的整数次幂时,步骤B2对时域符号提取得到的时域信号进行DFT,具体可以包括如下步骤:
对时域符号提取得到的时域信号进行快速傅里叶变换(英文全称Fast FourierTransform,英文简称FFT)。
其中,因为FFT通常特指基为2的快速傅里叶变换,如果交叠因子的值不是2的整数次幂时,如果发射机在FBMC频域信号中加0使其满足2的整数次幂的要求而采用了IFFT,在这种情况下接收机也可以进行和发射机的IFFT相同点数的FFT。
对于步骤B3,在本发明实施例中,接收机对FBMC信号进行DFT之后,接收机还需要对DFT后的FBMC信号进行频域滤波,得到频域信号,其中频域滤波具体可以通过接收机中配置的滤波器来实现。
进一步的,步骤B3对DFT后的信号进行频域滤波,得到频域信号,具体可以包括如下步骤:
将DFT后的信号与发射机配备的滤波器的频率响应的共轭进行卷积,得到频域信号。
其中,接收机配备的滤波器和发射机配备的滤波器在系数上互为共轭,通过滤波器的频域滤波,接收机可以生成频域信号。
在本发明的一些实施例中,步骤B3对DFT后的信号进行频域滤波,得到频域信号之前,本发明实施例提供的FBMC信号的接收方法还可以包括如下步骤:
对DFT后的信号进行信道均衡。
具体的,可以通过接收机中配置的均衡器来实现,对于衰落信道,均衡器作为一种可调滤波器,可以校正和补偿信道衰落,减少码间干扰的影响。
具体的,对DFT后的信号进行信道均衡,具体可包括如下步骤:
将DFT后的信号与均衡器的系数进行相乘,得到信道均衡后的时域信号,其中,均衡器的系数为接收机的信道频率响应的倒数。
303、根据第一频率间隔和第二频率间隔对频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,第一频率间隔为同一个子带内的相邻子载波之间具有的频率间隔,第二频率间隔为相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有的频率间隔。
其中,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍。
需要说明的是,在本发明的一些实施例中,若发射机进行下行数据传输,步骤302用接收到的FBMC信号得到频域信号之后,本发明实施例提供的FBMC信号的发送方法还可以包括如下步骤:
从所述频域信号中筛选出映射在预置的子载波上的频域信号;
在这种应用场景下,步骤303根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,具体可以包括如下步骤:
根据第一频率间隔和第二频率间隔对映射在预置的子载波上的频域信号进行逆映射。
其中,若发射机进行的是下行数据传输,则对于MIMO-FBMC系统来说,发射机发送的下行FBMC信号可能并不是只传输给一个用户的,则接收机用接收到的FBMC信号得到频域信号之后,接收机可以只在某个或某些特定子载波上进行逆映射,而并不需要在全部的子载波上都进行逆映射,例如,对于发射机进行下行信号传输的情况,则接收机只需要提取出调度给自己的子载波上的数据即可,无需对所有子载波上的数据进行后续处理,而如果发射机进行的是上行信号传输,则接收机需要提取所有有用的子载波上的数据进行后续处理。具体的,接收机可以对频域信号进行筛选,从所有的频域信号中筛选出映射在预置的子载波上的频域信号。
在本发明实施例中,接收机对频域信号按照发射机进行映射相反的方式进行逆映射,即接收机可以根据第一频率间隔和第二频率间隔从频域信号中取出数据,作为逆映射的结果。由于发射机在对频域信号进行映射时采用了两种间隔(即对于同一个子带内的相邻子载波采用的第一频率间隔和对于相邻两个子带之间的相邻子载波采用的第二频率间隔),那么接收机在进行信号还原时可以按照上述第一频率间隔和第二频率取出数据,得到承载在至少两个子带上的OQAM信号。
在本发明实施例中,接收机在进行逆映射时,对于每个子带内的相邻子载波可以根据第一频率间隔取出OQAM符号,而对于分属于两个子带的相邻子载波,由于发射机在分属于两个子带的相邻子载波之间插入的是第二频率间隔,而第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之后,那么接收机在进行逆映射时,也需要按照发射机插入的第二频率间隔来还原出OQAM符号。由于发射机在相邻两个子带之间的相邻子载波插入有保护频带间隔,而保护频带间隔可以将相邻的两个子带进行有效的隔离,通过保护频带间隔可以实现相邻的两个子带的频谱不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻的两个子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉,并且由于保护频带间隔是第一频率间隔的分数倍,并没有超过一个完整的相邻子载波间隔,故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
在本发明的一些实施例中,步骤303根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号之后,本发明实施例提供的FBMC信号的接收方法,还可以包括如下步骤:
对OQAM符号进行信道均衡。
具体的,可以通过接收机中配置的均衡器来实现,对于衰落信道,均衡器作为一种可调滤波器,可以校正和补偿信道衰落,减少码间干扰的影响。
具体的,对OQAM符号进行信道均衡,可包括如下步骤:
将OQAM符号与均衡器的系数进行相乘,得到信道均衡后的OQAM符号,其中,均衡器的系数为接收机的信道频率响应的倒数。
通过前述的内容描述可知,本发明实施例中接收机对FBMC信号的信道均衡可以在频域滤波之前完成,也可以在根据第一频率间隔和第二频率间隔对频域信号进行逆映射之后来完成,具体可以取决于具体的应用场景。
在本发明的一些实施例中,步骤303根据第一频率间隔和第二频率间隔对频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,具体可以包括如下步骤:
C1、按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第一个OQAM符号;
C2、提取到承载在第x个子带上的第一个OQAM符号之后,按照所述第一频率间隔依次从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第二个OQAM符号直至最后一个OQAM符号;
C3、按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第(x+1)个子带上提取出承载在第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号;
其中,所述x指的是所述频域信号中的任意一个子带。
具体的,对于步骤C1,第x个子带的第一个子载波和第(x-1)个子带的最后一个子载波为分属于两个子带的相邻子载波,其间隔为第二频率间隔,所以按照第二频率间隔可以从频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第一个OQAM符号。对于步骤C2,第x个子带的第二子载波和第x个子带的第三个子载波,其间隔为第一频率间隔,并且对于第x个子带的第三个子载波和第x个子带的第四个子载波,其间隔都是第一频率间隔,所以按照第一频率间隔可以从频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第二个OQAM符号直至最后一个OQAM符号,对于步骤C3,第(x+1)个子带的第一个子载波和第x个子带的最后一个子载波为分属于两个子带的相邻子载波,其间隔为第二频率间隔,所以按照第二频率间隔可以从频域信号的第(x+1)个子带上提取出承载在第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号。通过如上方式的描述就可以从频域信号中提取出完整的OQAM符号。
通过以上实施例对本发明的描述可知,接收机从发射机接收到FBMC信号之后,用接收到的FBMC信号得到频域信号,最后根据第一频率间隔和第二频率间隔对频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的OQAM符号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍。由于发射机在相邻两个子带的相邻子载波之间形成有第二频率间隔,而在同一个子带的相邻子载波之间形成有第一频率间隔,所以接收机需要根据第一频率间隔和第二频率间隔对频域信号进行逆映射,才能还原出发射机生成的OQAM符号。相比于在同一个子带内的相邻子载波之间的第一频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,保护频带间隔可以将相邻子带的子载波进行有效的隔离,通过保护频带间隔相邻子带的频谱可以实现不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉,并且由于保护频带间隔是第一频率间隔的分数倍,并没有超过一个完整的相邻子载波间隔,故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
为便于更好的理解和实施本发明实施例的上述方案,下面举例相应的应用场景来进行具体说明。
为了实现分数倍的保护频带间隔,本发明实施例可配置满足如下要求的滤波器:
1)、原型滤波器具有较窄的频域过渡带,其中,过渡带指从滤波器频域响应的中心到频域响应接近为0的这段频谱间隔,判断是否接近为0的指标是看是否对传输性能造成较大影响,例如可以认为小于-30dB的频域响应是接近于0的,因为通常无线通信系统的信干噪比在30dB以下。
2)、原型滤波器在OQAM调制下具有良好的实数域正交性。
通过现有的一些滤波器设计和优化技术可以实现这种滤波器,请参阅如图4-A和图4-B所示,为本发明实施例提供的滤波器的时域和频谱特性的示意图,图4-A和图4-B中给出了一个满足上述两个条件的原型滤波器,它由一个滚降系数α=0.125的升余弦滤波器经过优化得到,交叠因子为8。
请参阅如图5所示,为本发明实施例中发射机实现的FBMC信号的发送方法示意图,主要包括如下步骤:
发射机中配备的原型滤波器的交叠因子为K,频域子载波的个数为M。发射机的具体实现方法如下列步骤所述:
S1、生成包含在至少两个子带上的OQAM符号
假设生成的OQAM符号包含了L个子带,其中L大于等于2。这里用 来表示用于生成第n个FBMC信号的L个子带上的OQAM符号组成的向量,其中 N1,N2,……,NL都为正整数,代表了每个子带中的子载波个数,且N1+N2+…+NL=N≤M。n代表FBMC信号的编号,N代表有用子载波的总数,它在数值上不大于总子载波个数M,代表第i个子带的第z号子载波的用于生成第n个FBMC信号的数据。
S2、子载波映射
子载波映射的作用是将上述L个子带上的OQAM符号映射到子载波上(用矢量表示映射后的所有子载波上的数据),假设两个子载波之间的原有间隔Δf为1个间隔单位,并在子带之间插入分数倍的保护频带间隔。
其中,发射机进行的映射规则如下:
1)、对于第i个子带内部的子载波映射,如果映射到bn,j,则将映射到bn,j+K,依此类推,即映射后各个子载波保持固定的间隔,即交叠因子K。
2)、对于相邻子带的临界位置,为了避免干扰产生,使前一个子带的最后一个子载波和后一个子带的第一个子载波之间的频率间隔为K+P,其中P为非负整数。即如果第i个子带的最后一个子载波映射到bn,j上,则第i+1个子带的第0号子载波映射到bn,j+K+P上。
假设滤波器交叠因子K为8,P为4,请参阅如图6所示,为本发明实施例中在相邻子带之间插入保护频带间隔的一种应用场景示意图,图6给出了子带i和子带i+1的临界位置的子载波映射结果,其中,在相同的子带内,两个相邻的子载波之间被插入了K-1个0,而在两个子带之间,则被插入了K+P-1个0。
S3、频域滤波
频域滤波的作用是对经过映射后的数据块在频率进行滤波操作。频域滤波的实现方式上,可以通过将与滤波器频率响应进行卷积得到,即
其中符号⊙为卷积计算符,为原型滤波器的频率响应,它的长度通常为KM,但对于具有较好频域局域性的滤波器,也可以将其功率较小的系数截断,使其长度小于KM,从而减小计算复杂度。
S4、IDFT
对数据进行T点IDFT变换得到其中T是一个不小于KM的值,即T≥KM。如果T大于KM,则可以在的两侧插入0补足T点,再做IDFT即可。显然,IDFT变换后的的长度为T个采样点。
如果T的值为2的整数次幂,则可以进行基为2的快速傅里叶逆变换,即IFFT变换。
S5、时域错位叠加
下一步进行并串转换,并串转换后,第n+1个实数符号对应的T点数据要比第n个实数符号对应的T点数据延迟T/2K点,所有实数符号完成错位后再叠加,并行的数据就变为串行数据流,发射机再将FBMC信号发送给接收机。
而对于接收机,可以有两种FBMC信号的接收方法,其主要差异在于均衡器的位置,请参阅如图7所示,为本发明实施例中接收机实现的FBMC信号的接收方法示意图,主要包括如下步骤:
S1、接收信号时域符号提取
提取第n个FBMC信号的时域符号,得到 是长度为T的矢量。的T点数据要比的T点数据要延迟T/2K点。
S2、DFT
进行T点DFT操作得到由于T≥KM,如果T>KM,则按照发射机端补0的规律,去掉两侧多余的0,得到长度为KM的有效数据
Step3、信道均衡
在进行均衡时,假设信道频率响应为C(i),那么均衡器的系数为:
于是经过信道均衡后的信号为:
gn,i=fn,i×EQ(i),0≤i≤KM-1
其中,fn,i是的第i个元素,gn,i是的第i个元素。
S4、频域滤波
频域滤波是发射机频域滤波的匹配滤波操作,可以通过卷积来实现。具体实现方法是令与进行卷积操作,即其中是的共轭,其中符号⊙表示卷积。
S5、子载波逆映射
子载波的逆映射与发射机的子载波映射模块相对应。经过逆映射,得到和发送端的发送数据相对应的待检测数据其中是对应的待检测值,有其中是噪声向量。如图7所示,接收机进行逆映射之后,输出结果子载波逆映射是发送的子载波映射的逆过程,其具体方法为:
1)、对于第i个子带内的数据,每间隔K个位置取出一个数值作为逆映射的结果。例如:如果hn,j被逆映射到则hn,j+K被逆映射到其中是的第1个元素,hn,j是的第j个元素。
2)、对于相邻子带的临界位置,在发射端进行子载波映射时,前一个子带的最后一个子载波和后一个子带的第一个子载波之间的频率间隔为K+P。因此在接收端进行子载波逆映射时,在两个相邻子带的临界两个子载波之间的频率间隔是K+P。即如果hn,j被逆映射到了子带i的最后一个子载波上,则hn,j+P+K将被逆映射到第i+1个子带的第一个子载波上。
需要指出的是,如果是下行信号传输,则接收机只需要提取出调度给自己的子载波上的数据即可,无需对所有子载波上的数据进行后续处理。而如果是上行信号传输,则接收机需要提取所有有用的子载波上的数据进行后续处理。
在本发明的一些实施例中,接收机生成OQAM符号之后,还可以进行OQAM数据解调,其中,OQAM数据的解调以及译码等处理过程请参阅现有技术。
经过以上这些操作,插入分数倍的保护频带间隔的FBMC系统得以实现。
请参阅如图8所示,为本发明实施例中接收机实现的另一种FBMC信号的接收方法示意图,和图7的不同在于均衡器转移到了子载波映射之后进行。均衡的实现方法和S3中没有差别,区别在于图7中最多需要对KM个数据进行均衡操作,而图8中最多只需要对M个数据进行进行均衡操作。
本发明实施例中,在FBMC系统不同子带之间插入保护频带间隔来消除相邻子带间干扰。保护频带间隔能够做到分数子载波间隔宽度,节省了频谱资源。
需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
为便于实施本发明实施例的上述方案,下面还提供用于实施上述方案的相关装置。
请参阅图9-A所示,本发明实施例提供的一种发射机900,可以包括:符号生成模块901、符号映射模块902、信号生成模块903、发送模块904,其中,
符号生成模块901,用于生成包含在至少两个子带上的偏置正交幅度调制OQAM符号;
符号映射模块902,用于将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,所述第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍;
信号生成模块903,用于将所述频域信号生成FBMC信号;
发送模块904,用于将所述FBMC信号发送给接收机。
在本发明的一些实施例中,对于都属于同一个子带的OQAM符号,所述符号映射模块902,具体用于将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上;将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上;
其中,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf,所述x指的是所述至少两个子带中的任意一个子带,所述n指的是第x个子带上的任意一个OQAM符号,所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号是第x个子带上的相邻两个OQAM符号,所述x、y、n均为正整数。
进一步的,所述将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上以及将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上之后,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf通过如下方式实现:
在所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号之间插入(k-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子。
在本发明的一些实施例中,对于分属于两个子带的OQAM符号,所述符号映射模块902,具体用于将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上;将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上;
其中,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf,所述Δf表示所述第一频率间隔,所述mΔf为保护频带间隔,所述m为大于0的分数,所述x、z均为正整数。
进一步的,所述将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上以及将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上之后,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf通过如下方式实现:
在所述最后一个OQAM符号和所述第一个OQAM符号之间插入(k+p-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子,所述p为原型滤波器的带外抑制因子。
在本发明的一些实施例中,请参阅如图9-B所示,所述发射机900,还包括:保护频带间隔获取模块905,其中,所述保护频带间隔获取模块905,用于所述符号映射模块将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上之前,根据原型滤波器的交叠因子和带外抑制因子以及所述第一频率间隔获取所述保护频带间隔,其中,获取所述保护频带间隔通过如下方式:
其中,所述G为所述保护频带间隔,所述K为原型滤波器的交叠因子,所述P为原型滤波器的带外抑制因子,所述Δf为所述第一频率间隔。
在本发明的一些实施例中,请参阅如图9-C所示,所述发射机900,相比于如图9-A所示的发射机900,还包括:预编码模块906,用于所述信号生成模块903将所述频域信号生成FBMC信号之前,对所述频域信号中每个子带上的OQAM符号进行预编码。
在本发明的一些实施例中,符号生成模块901,具体用于为同一个用户生成承载在同一个子带上的OQAM符号。
在本发明的一些实施例中,请参阅如图9-D所示,信号生成模块903,包括:
滤波器9031,用于对所述频域信号进行频域滤波;
离散傅里叶逆变换模块9032,用于对频域滤波后的所述频域信号进行离散傅里叶逆变换IDFT,得到时域信号;
错位叠加模块9033,用于对所述时域信号进行时域错位叠加,得到所述FBMC信号。
通过以上实施例对本发明的描述可知,发射机生成包含在至少两个子带上的OQAM符号之后,将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍,接下来将频域信号生成进行FBMC信号,最后将FBMC信号发送给接收机。由于发射机在相邻两个子带的相邻子载波之间形成有第二频率间隔,相比于在同一个子带内的相邻子载波之间的第一频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,保护频带间隔可以将相邻子带的子载波进行有效的隔离,通过保护频带间隔相邻子带的频谱可以实现不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉,并且由于保护频带间隔是第一频率间隔的分数倍,并没有超过一个完整的相邻子载波间隔,故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
请参阅图10-A所示,本发明实施例提供的一种接收机1000,可以包括:信号接收模块1001、频域信号获取模块1002、信号逆映射模块1003,其中,
信号接收模块1001,用于接收FBMC信号;
频域信号获取模块1002,用于用接收到的FBMC信号得到频域信号;
信号逆映射模块1003,用于根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,其中,所述第一频率间隔为同一个子带内的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为所述第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为所述第一频率间隔的分数倍。
在本发明的一些实施例中,请参阅如图10-B所示,频域信号获取模块1002,包括:
时域信号提取子模块10021,用于对接收到的的所述FBMC信号进行时域符号提取,得到时域信号;
离散傅里叶变换子模块10022,用于对时域符号提取得到的时域信号进行离散傅里叶变换DFT,得到DFT后的信号;
滤波器10023,用于对DFT后的信号进行频域滤波,得到所述频域信号。
进一步的,请参阅如图10-C所示,频域信号获取模块1002,还包括:
第一均衡器10024,用于所述滤波器10023对DFT后的信号进行频域滤波之前,对DFT后的信号进行信道均衡。
在本发明的一些实施例中,请参阅如图10-D所示,相对于如图10-A所示的接收机,若接收到的的所述FBMC信号为下行信号时,接收机1000,还可以包括:
频域信号筛选模块1004,用于所述频域信号获取模块用接收到的FBMC信号得到频域信号之后,从所述频域信号中筛选出映射在预置的子载波上的频域信号;
在这种应用场景下,所述信号逆映射模块1003,具体用于根据第一频率间隔和第二频率间隔对映射在预置的子载波上的频域信号进行逆映射。
在本发明的一些实施例中,请参阅如图10-E所示,相对于如图10-A所示的接收机,接收机1000,还包括:第二均衡器1005,用于所述信号逆映射模块1003根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号之后,对所述OQAM符号进行信道均衡。
在本发明的一些实施例中,请参阅如图10-F所示,信号逆映射模块1003,具体可以包括:
第一逆映射子模块10031,用于按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第一个OQAM符号;
第二逆映射子模块10032,用于提取到承载在第x个子带上的第一个OQAM符号之后,按照所述第一频率间隔依次从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第二个OQAM符号直至最后一个OQAM符号;
第三逆映射子模块10033,用于按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第(x+1)个子带上提取出承载在第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号;
其中,所述x指的是所述频域信号中的任意一个子带。
通过以上实施例对本发明的描述可知,接收机从发射机接收到FBMC信号之后,用接收到的FBMC信号得到频域信号,最后根据第一频率间隔和第二频率间隔对频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的OQAM符号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍。由于发射机在相邻两个子带的相邻子载波之间形成有第二频率间隔,而在同一个子带的相邻子载波之间形成有第一频率间隔,所以接收机需要根据第一频率间隔和第二频率间隔对频域信号进行逆映射,才能还原出发射机生成的OQAM符号。相比于在同一个子带内的相邻子载波之间的第一频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,保护频带间隔可以将相邻子带的子载波进行有效的隔离,通过保护频带间隔相邻子带的频谱可以实现不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉,并且由于保护频带间隔是第一频率间隔的分数倍,并没有超过一个完整的相邻子载波间隔,故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质存储有程序,该程序执行包括上述方法实施例中记载的部分或全部步骤。
接下来介绍本发明实施例提供的另一种发射机,请参阅图11所示,发射机1100包括:
输入装置1101、输出装置1102、处理器1103、存储器1104、滤波器1105(其中发射机1100中的处理器1103的数量可以一个或多个,图11中以一个处理器为例)。在本发明的一些实施例中,输入装置1101、输出装置1102、处理器1103和存储器1104可通过总线或其它方式连接,其中,图11中以通过总线连接为例。
其中,处理器1103,用于执行如下步骤:
生成包含在至少两个子带上的偏置正交幅度调制OQAM符号;
将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,所述第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍;
将所述频域信号生成FBMC信号;
将所述FBMC信号发送给接收机。
在本发明的一些实施例中,对于都属于同一个子带的OQAM符号,处理器1103,具体用于执行如下步骤:
将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上;
将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上;
其中,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf,所述x指的是所述至少两个子带中的任意一个子带,所述n指的是第x个子带上的任意一个OQAM符号,所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号是第x个子带上的相邻两个OQAM符号,所述x、y、n均为正整数。
在本发明的一些实施例中,处理器1103,具体用于执行如下步骤:
所述将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上以及将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上之后,通过如下方式实现所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf:
在所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号之间插入(k-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子。
在本发明的一些实施例中,对于分属于两个子带的OQAM符号,处理器1103,具体用于执行如下步骤:将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上;
将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上;
其中,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf,所述Δf表示所述第一频率间隔,所述mΔf为保护频带间隔,所述m为大于0的分数,所述x、z均为正整数。
在本发明的一些实施例中,处理器1103,具体用于执行如下步骤:
所述将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上以及将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上之后,通过如下方式实现所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf:
在所述最后一个OQAM符号和所述第一个OQAM符号之间插入(k+p-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子,所述p为原型滤波器的带外抑制因子。
在本发明的一些实施例中,处理器1103,还用于执行如下步骤:将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上之前,根据原型滤波器的交叠因子和带外抑制因子以及所述第一频率间隔获取所述保护频带间隔,其中,获取所述保护频带间隔通过如下方式:
其中,所述G为所述保护频带间隔,所述K为原型滤波器的交叠因子,所述P为原型滤波器的带外抑制因子,所述Δf为所述第一频率间隔。
在本发明的一些实施例中,处理器1103,还用于执行如下步骤:将所述频域信号生成FBMC信号之前,对所述频域信号中每个子带上的OQAM符号进行预编码。
在本发明的一些实施例中,处理器1103,具体用于执行如下步骤:
为同一个用户生成承载在同一个子带上的OQAM符号。
在本发明的一些实施例中,处理器1103,具体用于执行如下步骤:
对所述频域信号进行频域滤波;
对频域滤波后的所述频域信号进行离散傅里叶逆变换IDFT,得到时域信号;
对所述时域信号进行时域错位叠加,得到所述FBMC信号。
通过以上实施例对本发明的描述可知,发射机生成包含在至少两个子带上的OQAM符号之后,将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍,接下来将频域信号生成进行FBMC信号,最后将FBMC信号发送给接收机。由于发射机在相邻两个子带的相邻子载波之间形成有第二频率间隔,相比于在同一个子带内的相邻子载波之间的第一频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,保护频带间隔可以将相邻子带的子载波进行有效的隔离,通过保护频带间隔相邻子带的频谱可以实现不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉,并且由于保护频带间隔是第一频率间隔的分数倍,并没有超过一个完整的相邻子载波间隔,故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
接下来介绍本发明实施例提供的另一种接收机,请参阅图12-A所示,接收机1200包括:
输入装置1201、输出装置1202、处理器1203、存储器1204、滤波器1205(其中接收机1200中的处理器1203的数量可以一个或多个,图12中以一个处理器为例)。在本发明的一些实施例中,输入装置1201、输出装置1202、处理器1203和存储器1204可通过总线或其它方式连接,其中,图12中以通过总线连接为例。
其中,处理器1203,用于执行如下步骤:
接收FBMC信号;
用接收到的FBMC信号得到频域信号;
根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,其中,所述第一频率间隔为同一个子带内的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为所述第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为所述第一频率间隔的分数倍。
在本发明的一些实施例中,处理器1203,具体用于执行如下步骤:
对接收到的的所述FBMC信号进行时域符号提取,得到时域信号;
对时域符号提取得到的时域信号进行离散傅里叶变换DFT,得到DFT后的信号;
对DFT后的信号进行频域滤波,得到所述频域信号。
在本发明的一些实施例中,处理器1203,还用于执行如下步骤:对DFT后的信号进行频域滤波之前,对DFT后的信号进行信道均衡。
在本发明的一些实施例中,处理器1203,还用于执行如下步骤:若接收到的的所述FBMC信号为下行信号时,所述用接收到的FBMC信号得到频域信号之后,从所述频域信号中筛选出映射在预置的子载波上的频域信号;
所述根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,包括:
根据第一频率间隔和第二频率间隔对映射在预置的子载波上的频域信号进行逆映射。
在本发明的一些实施例中,处理器1203,还用于执行如下步骤:根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号之后,对所述OQAM符号进行信道均衡。
在本发明的另一些实施例中,处理器1203,具体用于执行如下步骤:
按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第一个OQAM符号;
提取到承载在第x个子带上的第一个OQAM符号之后,按照所述第一频率间隔依次从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第二个OQAM符号直至最后一个OQAM符号;
按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第(x+1)个子带上提取出承载在第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号;
其中,所述x指的是所述频域信号中的任意一个子带。
通过以上实施例对本发明的描述可知,接收机从发射机接收到FBMC信号之后,用接收到的FBMC信号得到频域信号,最后根据第一频率间隔和第二频率间隔对频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的OQAM符号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍。由于发射机在相邻两个子带的相邻子载波之间形成有第二频率间隔,而在同一个子带的相邻子载波之间形成有第一频率间隔,所以接收机需要根据第一频率间隔和第二频率间隔对频域信号进行逆映射,才能还原出发射机生成的OQAM符号。相比于在同一个子带内的相邻子载波之间的第一频率间隔,第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,保护频带间隔可以将相邻子带的子载波进行有效的隔离,通过保护频带间隔相邻子带的频谱可以实现不重叠从而达到近似正交,故保护频带间隔可以将相邻子带由于经历了不同信道而产生的相互干扰消除掉,并且由于保护频带间隔是第一频率间隔的分数倍,并没有超过一个完整的相邻子载波间隔,故分数倍的保护频带间隔减小了对频谱资源的占用。
另外需说明的是,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外,本发明提供的装置实施例附图中,模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接,具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现,当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下,凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现,而且,用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的,例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是,对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中,如计算机的软盘,U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
综上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (30)
1.一种滤波器组多载波FBMC信号的发送方法,其特征在于,包括:
生成包含在至少两个子带上的偏置正交幅度调制OQAM符号;
将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,所述第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍;
将所述频域信号生成FBMC信号;
将所述FBMC信号发送给接收机。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对于都属于同一个子带的OQAM符号,所述将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,包括:
将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上;
将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上;
其中,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf,所述x指的是所述至少两个子带中的任意一个子带,所述n指的是第x个子带上的任意一个OQAM符号,所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号是第x个子带上的相邻两个OQAM符号,所述x、y、n均为正整数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上以及将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上之后,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf通过如下方式实现:
在所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号之间插入(k-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对于分属于两个子带的OQAM符号,所述将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,包括:
将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上;
将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上;
其中,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf,所述Δf表示所述第一频率间隔,所述mΔf为保护频带间隔,所述m为大于0的分数,所述x、z均为正整数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上以及将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上之后,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf通过如下方式实现:
在所述最后一个OQAM符号和所述第一个OQAM符号之间插入(k+p-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子,所述p为原型滤波器的带外抑制因子。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上之前,所述方法还包括:
根据原型滤波器的交叠因子和带外抑制因子以及所述第一频率间隔获取所述保护频带间隔,其中,获取所述保护频带间隔通过如下方式:
其中,所述G为所述保护频带间隔,所述K为原型滤波器的交叠因子,所述P为原型滤波器的带外抑制因子,所述Δf为所述第一频率间隔。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述频域信号生成FBMC信号之前,所述方法还包括:
对所述频域信号中每个子带上的OQAM符号进行预编码。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述生成至少两个子带上的偏置正交幅度调制OQAM符号,包括:
为同一个用户生成承载在同一个子带上的OQAM符号。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述将所述频域信号生成FBMC信号,包括:
对所述频域信号进行频域滤波;
对频域滤波后的所述频域信号进行离散傅里叶逆变换IDFT,得到时域信号;
对所述时域信号进行时域错位叠加,得到所述FBMC信号。
10.一种滤波器组多载波FBMC信号的接收方法,其特征在于,包括:
接收FBMC信号;
用接收到的FBMC信号得到频域信号;
根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,其中,所述第一频率间隔为同一个子带内的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为所述第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为所述第一频率间隔的分数倍。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述用接收到的FBMC信号得到所述频域信号,包括:
对接收到的的所述FBMC信号进行时域符号提取,得到时域信号;
对时域符号提取得到的时域信号进行离散傅里叶变换DFT,得到DFT后的信号;
对DFT后的信号进行频域滤波,得到所述频域信号。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述对DFT后的信号进行频域滤波之前,所述方法还包括:
对DFT后的信号进行信道均衡。
13.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,若接收到的的所述FBMC信号为下行信号时,所述用接收到的FBMC信号得到频域信号之后,所述方法还包括:
从所述频域信号中筛选出映射在预置的子载波上的频域信号;
所述根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,包括:
根据第一频率间隔和第二频率间隔对映射在预置的子载波上的频域信号进行逆映射。
14.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号之后,所述方法还包括:
对所述OQAM符号进行信道均衡。
15.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,包括:
按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第一个OQAM符号;
提取到承载在第x个子带上的第一个OQAM符号之后,按照所述第一频率间隔依次从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第二个OQAM符号直至最后一个OQAM符号;
按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第(x+1)个子带上提取出承载在第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号;
其中,所述x指的是所述频域信号中的任意一个子带。
16.一种发射机,其特征在于,包括:
符号生成模块,用于生成包含在至少两个子带上的偏置正交幅度调制OQAM符号;
符号映射模块,用于将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上,得到频域信号,其中,同一个子带内的相邻子载波之间具有第一频率间隔,相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有第二频率间隔,所述第二频率间隔为第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为第一频率间隔的分数倍;
信号生成模块,用于将所述频域信号生成FBMC信号;
发送模块,用于将所述FBMC信号发送给接收机。
17.根据权利要求16所述的发射机,其特征在于,对于都属于同一个子带的OQAM符号,所述符号映射模块,具体用于将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上;将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上;
其中,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf,所述x指的是所述至少两个子带中的任意一个子带,所述n指的是第x个子带上的任意一个OQAM符号,所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号是第x个子带上的相邻两个OQAM符号,所述x、y、n均为正整数。
18.根据权利要求17所述的发射机,其特征在于,所述将第x个子带上的第n个OQAM符号映射到第y个子载波上以及将第x个子带上的第(n+1)个OQAM符号映射到第(y+1)个子载波上之后,所述第y个子载波和所述第(y+1)个子载波之间具有第一频率间隔Δf通过如下方式实现:
在所述第n个OQAM符号和所述第(n+1)个OQAM符号之间插入(k-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子。
19.根据权利要求16所述的发射机,其特征在于,对于分属于两个子带的OQAM符号,所述符号映射模块,具体用于将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上;将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上;
其中,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf,所述Δf表示所述第一频率间隔,所述mΔf为保护频带间隔,所述m为大于0的分数,所述x、z均为正整数。
20.根据权利要求19所述的发射机,其特征在于,所述将第x个子带上的最后一个OQAM符号映射到第z个子载波上以及将第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号映射到第(z+1)个子载波上之后,所述第z个子载波和所述第(z+1)个子载波之间具有第二频率间隔(m+1)Δf通过如下方式实现:
在所述最后一个OQAM符号和所述第一个OQAM符号之间插入(k+p-1)个0;
其中,所述k为原型滤波器的交叠因子,所述p为原型滤波器的带外抑制因子。
21.根据权利要求16所述的发射机,其特征在于,所述发射机,还包括:
保护频带间隔获取模块,用于所述符号映射模块将每个子带上的OQAM符号分别映射到各个子载波上之前,根据原型滤波器的交叠因子和带外抑制因子以及所述第一频率间隔获取所述保护频带间隔,其中,获取所述保护频带间隔通过如下方式:
其中,所述G为所述保护频带间隔,所述K为原型滤波器的交叠因子,所述P为原型滤波器的带外抑制因子,所述Δf为所述第一频率间隔。
22.根据权利要求16所述的发射机,其特征在于,所述发射机,还包括:预编码模块,用于所述信号生成模块将所述频域信号生成FBMC信号之前,对所述频域信号中每个子带上的OQAM符号进行预编码。
23.根据权利要求16所述的发射机,其特征在于,所述符号生成模块,具体用于为同一个用户生成承载在同一个子带上的OQAM符号。
24.根据权利要求16至19中任一项所述的发射机,其特征在于,所述信号生成模块,包括:
滤波器,用于对所述频域信号进行频域滤波;
离散傅里叶逆变换模块,用于对频域滤波后的所述频域信号进行离散傅里叶逆变换IDFT,得到时域信号;
错位叠加模块,用于对所述时域信号进行时域错位叠加,得到所述FBMC信号。
25.一种接收机,其特征在于,包括:
信号接收模块,用于接收FBMC信号;
频域信号获取模块,用于用接收到的FBMC信号得到频域信号;
信号逆映射模块,用于根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号,其中,所述第一频率间隔为同一个子带内的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为相邻两个子带之间的相邻子载波之间具有的频率间隔,所述第二频率间隔为所述第一频率间隔和保护频带间隔之和,且所述保护频带间隔为所述第一频率间隔的分数倍。
26.根据权利要求25所述的接收机,其特征在于,频域信号获取模块,包括:
时域信号提取子模块,用于对接收到的的所述FBMC信号进行时域符号提取,得到时域信号;
离散傅里叶变换子模块,用于对时域符号提取得到的时域信号进行离散傅里叶变换DFT,得到DFT后的信号;
滤波器,用于对DFT后的信号进行频域滤波,得到所述频域信号。
27.根据权利要求26所述的接收机,其特征在于,所述频域信号获取模块,还包括:
第一均衡器,用于所述滤波器对DFT后的信号进行频域滤波之前,对DFT后的信号进行信道均衡。
28.根据权利要求25所述的接收机,其特征在于,若接收到的的所述FBMC信号为下行信号时,所述接收机,还包括:
频域信号筛选模块,用于所述频域信号获取模块用接收到的FBMC信号得到频域信号之后,从所述频域信号中筛选出映射在预置的子载波上的频域信号;
所述信号逆映射模块,具体用于根据第一频率间隔和第二频率间隔对映射在预置的子载波上的频域信号进行逆映射。
29.根据权利要求25所述的接收机,其特征在于,所述接收机,还包括:
第二均衡器,用于所述信号逆映射模块根据第一频率间隔和第二频率间隔对所述频域信号进行逆映射,得到承载在至少两个子带上的正交幅度调制OQAM符号之后,对所述OQAM符号进行信道均衡。
30.根据权利要求25所述的接收机,其特征在于,所述信号逆映射模块,包括:
第一逆映射子模块,用于按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第一个OQAM符号;
第二逆映射子模块,用于提取到承载在第x个子带上的第一个OQAM符号之后,按照所述第一频率间隔依次从所述频域信号的第x个子带上提取出承载在第x个子带上的第二个OQAM符号直至最后一个OQAM符号;
第三逆映射子模块,用于按照所述第二频率间隔从所述频域信号的第(x+1)个子带上提取出承载在第(x+1)个子带上的第一个OQAM符号;
其中,所述x指的是所述频域信号中的任意一个子带。
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