CN107534826A - 用于生成波形的可配置架构 - Google Patents

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Abstract

多构建块架构可以被配置成生成在无线通信系统中使用的波形(“目标宽带信号”)，其中，该波形支持各种基带信号。生成目标宽带信号的任务可以划分为若干任务，每个任务与多个子载波频带中的一个子载波频带的生成有关。每个子载波频带(子带)可以通过包括在该架构的子带构建块中的子带构建单元之一生成。若干子带可以通过子带组构建块形成为子带组。多个子带组可以通过宽带构建块形成为目标宽带信号。

Description

用于生成波形的可配置架构
交叉引用
本申请要求于2015年12月18日提交的题为“Configurable Architecture forGenerating a Waveform”的美国专利申请序列第14/974,919号的优先权，其要求于2015年6月1日提交的题为“Configurable Multi-Stage and Multi-Building BlockArchitecture for Generating Waveform for Use in A Wireless CommunicationSystem”的美国临时专利申请序列第62/169,302号的优先权，这两个申请的全部内容在此通过引用并入本文中。
技术领域
本申请总体上涉及生成在无线通信系统中使用的波形，更特别地，涉及用于执行这样的生成的可配置多级多构建块架构。
背景技术
目前，为了生成用于无线通信系统的窄带波形或宽带波形，采用单个基带构建块。
对于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)，在基带处在分配的带宽内的非常小的相邻载波上调制信息。OFDM系统被设计成减少载波(也称为子载波或音调)之间的干扰。
在OFDM系统中，要发送的数据流从串行的二进制数据流转换为多个并行的二进制数据流。这样的转换通常在发送缓冲器内完成。然后可以通过将比特集合映射到复时域数据符号来对并行的二进制数据流进行正交幅度调制。向时域的转换用离散傅里叶逆变换(inverse discrete Fourier Transform,IDFT)来完成。复数数据符号的特性包括每个符号描述具有相位和幅度的二维向量。复数数据符号用同相和正交分量来描述。
OFDM系统将调制符号解释为调制的频率音调，所述调制的频率音调要随着时间被变换为信号以被发送。因此，具有基带频谱的调制符号被映射为正交子载波(也称为“音调”)。
为了使不同音调上发送的信号之间的干扰最小化，可以对信号进行滤波。如本领域公知的，滤波器可以在频域中被描述为具有各种频带：通带、阻带以及过渡带。通带可以被设计为具有与要发送的信号的带宽(信号带宽)相似的带宽。阻带被设计为限制带外信号的传输。过渡带是通带和阻带之间的频率范围。过渡带可以与过渡带宽相关联。
发明内容
多构建块架构可以被配置成生成在无线通信系统中使用的波形(“目标宽带信号”)，其中，该波形支持各种基带信号。生成目标宽带信号的任务可以划分为若干任务，每个任务与多个子载波频带中的一个子载波频带的生成有关。每个子载波频带(子带)可以通过包括在该架构的子带构建块中的子带构建单元之一生成。若干子带可以通过子带组构建块形成为子带组。多个子带组可以通过宽带构建块形成为目标宽带信号。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于生成在无线通信系统中使用的目标波形的可配置多构建块架构，该架构在一个或更多个处理设备上实现。所述架构包括多个子带构建块，所述多个子带构建块中的每个块适于形成子带组信号，使得形成多个子带组信号。另外，所述多个子带构建块中的每个块还适于接收待被组合成目标波形的多个频域信号以及采用多个子带构建单元以通过以下操作构建多个子带：接收多个频域信号中的给定频域信号；将所述频域信号转换为时域信号；以及对所述时域信号进行滤波。所述多个子带构建块中的每个块还适于采用子带组构建块以形成包括经滤波的时域信号的子带的子带组信号。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种使用可配置多构建块架构来形成多个子带组信号以用于生成在无线通信系统中使用的目标波形的方法。所述方法包括：在多个子带构建块中的每个子带构建块处，通过接收待被组合成目标波形的多个频域信号来形成多个子带组信号。在子带构建块内的多个子带构建单元中的每个子带构建单元处，所述方法包括：接收多个频域信号中的给定频域信号；将所述给定频域信号转换为给定时域信号；以及对所述给定时域信号进行滤波，从而构建多个子带。在子带构建块内的子带组构建块处，所述方法包括对多个子带进行组合以形成子带组信号。
在结合附图阅读了本公开内容的具体实施方案的以下描述之后，本公开内容的其他方面和特征对于本领域普通技术人员而言将变得明显。
附图说明
现在将通过示例的方式参照示出示例性实施方案的附图；并且其中：
图1示出了用于生成目标宽带信号的多构建块架构，该架构包括子带构建块(包括离散傅里叶逆变换单元、整形滤波器、子带上采样滤波器和子带组构建块)和宽带构建块(包括宽带上采样滤波器和组频带组合器)；
图2示意性示出了图1的离散傅里叶逆变换单元之一的示例性部件；
图3示意性示出了包括图1的整形滤波器之一的整形滤波器核心的示例性部件；
图4示意性示出了包括图1的子带上采样滤波器之一的子带上采样滤波器核心的示例性部件；
图5示意性示出了包括图1的子带组构建块之一的频率调谐器和复数加法器的示例性部件；
图6示意性示出了合并的滤波器核心的示例性部件，该合并的滤波器核心将图3的整形滤波器核心的功能与图5的子带上采样滤波器核心的功能相结合；
图7示意性示出了包括图1的上采样滤波器之一的上采样滤波器核心的示例性部件；
图8示意性示出了图7的上采样滤波器核心的示例性部件；
图9示意性示出了图1的组频带组合器的示例性部件；
图10用图解法示出了来自图1的子带构建单元之一的示例性输出；
图11A用图解法示出了来自图1的子带组构建块之一的示例性输出；
图11B用图解法示出了来自图1的子带组构建块之一的示例性输出；
图12A用图解法示出了来自图1的子带组构建块之一的示例性输出；
图12B用图解法示出了来自图1的子带组构建块之一的示例性输出；
图13A用图解法示出了来自图1的宽带构建块的示例性输出；
图13B用图解法示出了来自图1的宽带构建块的示例性输出；
图13C用图解法示出了来自图1的宽带构建块的示例性输出；
图14A用图解法示出了来自图1的宽带构建块的示例性输出；
图14B用图解法示出了来自图1的宽带构建块的示例性输出；
图14C用图解法示出了来自图1的宽带构建块的示例性输出；
图15示出了配置图1的可配置多构建块架构的方法中的示例性步骤；
图16示出了配置图1的可配置多构建块架构的方法中的示例性步骤；
图17示出了图1的可配置多构建块架构的元件的示例性级联配置；
图18示出了当与图1的多构建块设备的子带元件相比时具有一些变更的子带构建块；
图19示出了与图18的子带构建块类似的子带构建块，其中多个元件被组合以被示出为单个元件；以及
图20示出了使用图19所示的类型的多个子带构建块的多构建块设备。
具体实施方式
未来的无线系统可能需要生成具有超过100MHz的带宽并且包括各种信号的宽带信号。因此，可以认为需要用于生成在无线通信系统中使用的波形的新架构。
第三代合作伙伴计划(Third Generation Partnership Project,3GPP)负责对长期演进(Long Term Evolution,LTE)、第四代(“4G”)无线网络进行标准化。被称为下一代移动网络(Next Generation Mobile Networks,NGMN)联盟的联盟定义了第五代(“5G”)网络需求，所述第五代(“5G”)网络需求包括：应当支持几十Mb/s的数据速率用于数万用户；为同一办公楼层上的数十名工作人员同时提供1Gbit/s；支持数十万个同时连接用于大量传感器部署；与4G相比，应当显著提高频谱效率；应当改进覆盖率；并且应当提高信令效率。
力图解决5G网络需求中的至少一些需求，已经针对正交和非正交的5G多载波通信系统提出了各种候选子载波波形。然而，为了支持这些各种5G候选波形，可能需要新颖的硬件架构，其中，新颖的硬件架构被配置成处理各种基带信号。优选地，一些或全部子载波波形将与当前的LTE标准兼容。
一种增加频谱使用率的方法可以包括减小滤波器过渡带。这样的方法包括滤波器设计级的配置。值得注意地，当过渡带宽与信号带宽之比变小时，典型的单基带构建块架构需要相对长的滤波器长度。对相对长的过滤器长度的这种需求增加了滤波器设计的复杂性。滤波器的级联配置使得能够实现相对长的滤波器。这样的配置将在下文中讨论。
图1示出了用于生成目标宽带信号的多构建块架构100。多构建块架构100包括宽带构建块104和多个子带构建块102，多个子带构建块102中的示例性的第一子带构建块与附图标记102AB相关联。子带构建块102AB包括：两个子带构建单元，所述两个子带构建单元中的示例性的第一子带构建单元与附图标记116A相关联；以及第一子带组构建块118AB。第一子带构建单元116A包括第一离散傅里叶逆变换(inverse discrete Fouriertransform,IDFT)单元110A(单独地称为或统称为110)、第一循环前缀(Cyclic Prefix,CP)单元112A、第一整形滤波器114A和第一子带上采样滤波器115A。第二子带构建单元包括第二IDFT单元110B、第二CP单元112B、第二整形滤波器114B和第二子带上采样滤波器115B，但是第二子带构建单元并没有明确地这样标记。
虽然也未明确地这样标记，但是第三子带构建单元包括多个IDFT单元110C、多个CP单元112C、多个整形滤波器114B和多个子带上采样滤波器115C。类似地，第四子带构建单元包括多个IDFT单元110D、多个CP单元112D、多个整形滤波器114D和多个子带上采样滤波器115D。此外，第五子带构建单元包括多个IDFT单元110E、多个CP单元112E、多个整形滤波器114E和多个子带上采样滤波器115E。
第三子带构建单元与第二子带组构建块118C相关联。第四子带构建单元与第三子带组构建块118D相关联。第五子带构建单元与第四子带组构建块118E相关联。
宽带构建块104包括第一宽带上采样滤波器124A、第二宽带上采样滤波器124C、第三宽带上采样滤波器124D和第四宽带上采样滤波器124E。宽带构建块104还包括组频带组合器126。
对于本领域普通技术人员而言应当清楚的是，图1的框图的各框代表功能，而不是代表具体的硬件。实际上，图1所示的所有功能可以由单个微处理器或更一般地由处理器执行。可替代地，图1所示的功能可以由多个处理器执行，其中采用特定处理器来执行特定功能。这样的布置在本领域是公知的，因此在本文中不提供具体的布置。另外可替代地，图1所示的功能可以由单个块专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)资源或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)资源来执行，其中对由各种块共享的资源的使用进行定时。单个处理器、处理器的集合、ASIC或FPGA均可以称为“处理设备”。
图2示意性示出了IDFT单元110之一的示例性部件。示例性IDFT单元110包括连接至IDFT处理器212的块输入接口210，而IDFT处理器212又连接至块输出接口214。值得注意地，IDFT单元110之间的可选连接允许IDFT单元110被级联以对付可能超出单个IDFT处理器212的能力的IDFT处理。值得注意地，不确定数目的端口将块输入接口210连接至IDFT处理器212，并且不确定数目的端口将IDFT处理器212连接至块输出接口214。在需要时，这样的配置允许若干IDFT处理器212被配置在一起以形成较大尺寸的IDFT处理器212。
图3示意性示出了整形滤波器114之一的示例性部件。整形滤波器114包括布置成接收来自可编程系数单元304的输入的整形滤波器核心302。
图4示意性示出了子带上采样滤波器115之一的示例性部件。如所示的，子带上采样滤波器115包括布置成接收来自可编程系数单元404的输入的子带上采样滤波器核心402。适合用作子带上采样滤波器核心402的示例性滤波器包括内插滤波器和速率变化滤波器。
图5示意性示出了图1的第一子带组构建块118AB的示例性部件。第一子带组构建块118AB包括第一频率调谐器506A，该第一频率调谐器506A被布置成接收来自第一子带上采样滤波器115A的输入并且将输出传递至复数加法器508。第一子带组构建块118AB还包括第二频率调谐器506B，该第二频率调谐器506B被布置成接收来自第二子带上采样滤波器115B的输入并且将输出传递至复数加法器508。
如图1所示，由于第一子带组构建块118AB仅接收两个输入，因此仅采用第一频率调谐器506A和第二频率调谐器506B。然而，为了一般性，第一子带组构建块118AB被示出为具有：第三频率调谐器506C，其被布置成接收来自未示出的子带上采样滤波器的输入并且将输出传递至复数加法器508；第四频率调谐器506D，其被布置成接收来自未示出的子带上采样滤波器的输入并且将输出传递至复数加法器508；以及第五频率调谐器506E，其被布置成接收来自未示出的子带上采样滤波器的输入并且将输出传递至复数加法器508。
图1示出了整形滤波器114和子带上采样滤波器115。在可替代实施方式中，可以在单个合并的滤波器中运用这两个功能。图6示意性示出了合并的滤波器核心602的示例性部件，该合并的滤波器核心602将图3的整形滤波器核心302的功能与图4的子带上采样滤波器核心402的功能相结合。合并的滤波核心602包括与DFT处理器612进行通信的块输入接口610，DFT处理器612与滤波器系数乘法单元614进行通信。滤波器系数乘法单元614与IDFT处理器616进行通信，而IDFT处理器616与块输出接口618进行通信。
图7示意性示出了宽带上采样滤波器124之一的示例性部件。示例性宽带上采样滤波器124包括被布置成接收来自可编程系数单元704的输入的上采样滤波器核心702。上采样滤波器核心702可以被配置为内插滤波器。可替代地，上采样滤波器核心702可以被配置为速率变化滤波器。
图8示意性示出了图7的上采样滤波器核心702的示例性部件。上采样滤波器核心702包括N个级：第一级802-1；第二级802-2；第三级802-3；直到第N级802-N。到上采样滤波器核心702的输入由第一多路复用器806-1接收并且被传递至第一级802-1。
在第一级联模式下，第一级802-1的输出连同到上采样滤波器核心702的输入在第二多路复用器806-2处被接收。第二多路复用器806-2的输出被传递至第二级802-2。第二级802-2的输出连同到上采样滤波器核心702的输入在第三多路复用器806-3处被接收。第三多路复用器806-3的输出被传递至第三级802-3。第N-1级(未示出)的输出连同到上采样滤波器核心702的输入在第N多路复用器806-N处被接收。第N多路复用器806-N的输出被传递至第N级802-N。
第二级联模式类似于第一级联模式。值得注意的是，模式之间的差别在于：在第二级联模式下，第一多路复用器806-1接收来自另一上采样滤波器核心的输出。
图9示意性示出了图1的组频带组合器126的示例性部件。组频带组合器126包括：第一频率调谐器906A；第二频率调谐器906B；第三频率调谐器906C；第四频率调谐器906D；以及第五频率调谐器906E(统称为或单独地称为906)。每个频率调谐器906被布置成将输出传递至复数加法器908。在操作中，每个频率调谐器906接收来自相应的宽带上采样滤波器124(参见图1)的输入并且将其输出传递至复数加法器908。
概括地说，图1的可配置多构建块架构100被设计成可操作地生成用于在无线通信系统中使用的波形(“目标宽带信号”)，其中，该波形支持各种基带信号。生成目标宽带信号的任务可以划分为若干任务，每个任务与多个子载波频带中的一个子载波频带的生成有关。每个子载波频带(子带)可以由包括在图1的子带构建块102中的子带构建单元116之一生成。若干子带可以由子带组构建块118形成为子带组。多个子带组可以由宽带构建块104形成为目标宽带信号。
可以看到，图1的可配置多构建块架构100使得能够在载波之间实现灵活的OFDM参数配置。可以被配置的各种参数包括：子载波的数目、子载波空间、以及保护音调的数目。这样的参数的配置可以通过适当地配置子带组构建块118中的各个子带组构建块来实现。更具体地，这样的参数的配置可以通过适当地配置可编程系数单元404中的各个可编程系数单元来实现。
便利地，如图1所示，当使用多个子带构建单元116时，在生成宽带信号的过程中，在104的输出端处，每个子带构建单元116可以以低于用于宽带信号的时钟速率的时钟速率进行操作。在一些情况下，多个子带构建单元116可以共享同一资源(即，单个处理器，未示出)。实际上，多个IDFT 110中的每个IDFT可以以快速傅里叶变换(Fast FourierTransform,FFT)大小进行操作，该快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)大小与在单块方法中可以使用的FFT大小相比相对较小。这使得能够为宽带信号内的子带分配不同的OFDM参数集。不同的OFDM参数集有时被称为不同的数字(numerology)。
在操作中，多个子带构建块102的架构100处理各个子带的生成，所述各个子带通常具有不同的滤波特性并且具有分组的子带。在宽带构建块104中对子带的组进行组合以形成目标宽带信号。
具体地，子带构建单元116生成子带。图10用图解法示出了来自图1的子带构建单元116之一的示例性输出。输出——子带1000——在频域中被示出为包括信息携载频带1002和两个保护频带1004L、1004R。
在操作中，子带组构建块118形成包括若干子带的子带组。图11A用图解法示出了来自图1的子带组构建块118之一的示例性输出。输出——子带组1100A——在频域中被示出为包括许多子带中的三个子带：具有第一带宽的第一子带1106F；具有第二带宽的第二子带1106G；以及具有第三带宽的第三子带1106H(共同地或单独地，子带可以由附图标记1106表示)。值得注意地，子带1106的信息携载频带是相邻的。此外，第二子带1106G(以及未示出的其他子带)不具有保护频带，并且第一子带1106F和第三子带1106H仅在与第二子带1106G不相邻的一侧上具有保护频带。虽然示出了三个子带，但应当理解的是，这三个子带仅用作示例，并且子带的数量可以更大或更小。此外，在随后的附图中，子带通常用相似的带宽示出。然而，应当理解的是，各个子带均可以被明确地配置成具有不同的带宽。
图11B用图解法示出了来自图1的子带组构建块118之一的示例性输出。输出——子带组1100B——在频域中被示出为包括三个子带：第一子带1108J、第二子带1108K、以及第三子带1108L(共同地或单独地由附图标记1108表示)。虽然示出了三个子带1108，但是应当理解的是，这三个子带1108仅用作示例，并且子带的数量可以更大或更小。如图11B所示，这三个子带1108中的每一个子带在两侧具有保护频带，并且子带1108的保护频带相邻。
图12A用图解法示出了来自图1的子带组构建块118之一的示例性输出。输出——子带组1200A——在频域中被示出为包括三个子带：第一子带1206F、第二子带1206G、以及第三子带1206H(共同地或单独地由附图标记1206表示)。尽管示出了三个子带1206，但是应当理解的是，这三个子带1206仅用作示例，并且子带的数量可以更大或更小。如图12A所示，子带的保护频带被扩展的保护频带隔开，扩展的保护频带被示出为保护频带之间的空白空间。
图12B用图解法示出了来自图1的子带组构建块118之一的示例性输出。输出——子带组1200B——在频域中被示出为包括单个子带1208。
便利地，本文中公开的架构100使得能够使用一个或若干个子带组构建块118来生成包括若干较低带宽信号的目标宽带信号，以使得能够共享处理器资源或共享硬件，从而显著减少对处理器资源或硬件资源的使用率。
配置子带组构建块118以输出子带组可以例如包括用可编程系数单元404中的特定系数来配置子带上采样滤波器115(参见图4)。
值得注意地，偶尔可能存在某些原因以配置架构100使得子带组构建块118被绕过。绕过子带组构建块118可以通过将频率调谐器406中的调谐频率设置为零并且将可编程系数单元404中的滤波器系数设置为“1”或“0”来实现。
在操作中，宽带构建块104形成包括若干子带组的目标宽带信号。
图13A用图解法示出了来自图1的宽带构建块104的示例性输出。输出——第一目标宽带信号1300A——在频域中被示出为包括多个子带组：第一子带组1308AM、以及第二子带组1308AN。尽管示出了两个子带组1308A，但是应当理解的是，这两个子带组1308A仅用作示例，并且子带组1308A的数量可以大于或小于两个。如图13A所示，对于第一子带组1308AM，大多数信息携载频带相邻，只有最外面的信息携载频带具有保护频带。如图13A所示，第二子带组1408AN中的每个信息携载频带由保护频带包围(bracket)，并且第二子带组1408AN中的子带的保护频带相邻。也就是说，第一目标宽带信号1200A包括混合类型的子带组1208A。尽管未具体示出，但值得注意的是，在一个实施方式中，第一目标宽带信号1300A可以在子带组1308A之间包括保护频带，而在另一实施方式中，第一目标宽带信号1300A可以包括相邻的子带组1308A。
图13B用图解法示出了来自图1的宽带构建块104的示例性输出。输出——第二目标宽带信号1300B——在频域中被示出为包括多个子带组：第一子带组1308BM、以及第二子带组1308BN。尽管示出了两个子带组1308B，但是应当理解的是，这两个子带组1308B仅用作示例，并且子带组1308B的数量可以更大或更小。如图13B所示，对于第一子带组1308BM以及对于第二子带组1308BN，大多数信息携载频带是相邻的，只有最外面的信息携带频带具有保护频带。也就是说，第二目标宽带信号1200B包括一致类型的子带组1208B。尽管未具体示出，但值得注意的是，在一个实施方式中，第二目标宽带信号1300B可以在子带组1308B之间包括保护频带，而在另一实施方式中，第二目标宽带信号1300B可以包括相邻的子带组1308B。
图13C用图解法示出了来自图1的宽带构建块104的示例性输出。输出——第三目标宽带信号1300C——在频域中被示出为包括多个子带组：第一子带组1308CM、以及第二子带组1308CN。尽管示出了两个子带组1308C，但是应当理解的是，这两个子带组1308C仅用作示例，并且子带组1308C的数量可以更大或更小。如图13C所示，对于第一子带组1308CM，大多数信息携载频带是相邻的，只有最左边的信息携载频带具有保护频带。对于第二子带组1308CN，大多数信息携载频带是相邻的，只有最右边的信息携载频带具有保护频带。也就是说，第三目标宽带信号1300C包括混合类型的子带组1308C，该混合类型的子带组1308C可以由组频带组合器126组合成由保护频带包围的单个宽带信息携载信号。
图14A用图解法示出了来自图1的宽带构建块104的示例性输出。输出——第四目标宽带信号1400A——在频域中被示出为包括多个子带组：第一子带组1408AM、以及第二子带组1408AN。尽管示出了两个子带组1408A，但是应当理解的是，这两个子带组1408A仅用作示例，并且子带组1408A的数量可以更大或更小。如图14A所示，第一子带组1408AM和第二子带组1408AN中的子带的保护频带由扩展的保护频带隔开。也就是说，第四目标宽带信号1400A包括一致类型的子带组1408A。
图14B用图解法示出了来自图1的宽带构建块104的示例性输出。输出——第二目标宽带信号1400B——在频域中被示出为包括多个子带组：第一子带组1408BM、以及第二子带组1408BN。尽管示出了两个子带组1408B，但应当理解的是，这两个子带组1408B仅用作示例，并且子带组1408B的数量可以更大或更小。如图14B所示，第一子带组1408BM和第二子带组1408BN中的子带的保护频带相邻。也就是说，第二目标宽带信号1400B包括一致类型的子带组1408B。虽然没有具体示出，但是值得注意的是，在一个实施方式中，第五目标宽带信号1400B可以在子带组1408B之间包括保护频带，而在另一实施方式中，第五目标宽带信号1400B可以包括相邻的子带组1408B。
图14C用图解法示出了来自图1的宽带构建块104的示例性输出。输出——第六目标宽带信号1400C——在频域中被示出为包括多个子带组：第一子带组1408CM、以及第二子带组1408CN。尽管示出了两个子带组1408C，但是应当理解的是，这两个子带组1408C仅用作示例，并且子带组1408C的数量可以更大或更小。如图14C所示，第一子带组1408CM中的子带的保护频带相邻，而第二子带组1408CN中的子带的保护频带由扩展的保护频带隔开。也就是说，第六目标宽带信号1400C包括混合类型的子带组1408C。
根据需要，可以关闭子带构建单元116中的一个或更多个子带构建单元、子带构建块102中的一个或更多个子带构建块、或者宽带构建块104。
对于第一示例，考虑要生成的目标宽带信号包括两个信号。这两个信号具有相同的带宽(比方说，20MHz)，但是具有不同数目的保护音调。在这样的情况下，由于保护音调的数目不同，因此对于两个信号，需要不同的整形滤波器。代替使用试图解决两个信号的需求而设计的单个整形滤波器，图1的多构建块架构100可以被布置成使得通过两个不同的子带构建块102来处理两个信号，并且子带构建块102以特定于两个信号中的每个信号的需求的方式来配置。两个20MHz的信号的滤波可以通过使用单个物理子带构建块102和两个不同的整形滤波器系数集合来“共享定时”。
对于第二示例，又考虑到要生成的目标宽带信号包括两个信号。这两个信号具有相同的带宽(比方说，20MHz)，但是具有不同的子载波空间(OFDM子载波)。在这样的情况下，对于两个信号，需要不同的整形滤波器。代替使用试图解决两个信号的需求而设计的单个整形滤波器，图1的多构建块架构100可以被布置成使得通过两个不同的子带构建块102来处理两个信号，并且子带构建块102以特定于两个信号中的每个信号的需求的方式来配置。两个20MHz信号的滤波也可以通过使用单个物理子带构建块102和两个不同的整形滤波器系数集合来“共享定时”。
对于第三示例，又考虑到要生成的目标宽带信号包括两个信号。这两个信号具有不同的带宽。因此，对于这两个信号，需要不同的整形滤波器和不同的速率变化滤波器。代替使用试图解决两个信号的需求而设计的单个整形滤波器，图1的多个构建块架构100可以被布置成使得通过两个不同的子带构建块102来处理两个信号，并且子带构建块102以特定于两个信号中的每个信号的需求的方式来配置。
图15示出了配置图1的可配置多构建块架构100的方法中的示例性步骤。这些步骤可以由为它自身配置图1的架构100或者以采用各种硬件元件的处理器执行。
为了配置图1的架构100，当图13A的第一目标宽带信号1300A、图13B的第二目标宽带信号1300B或者图13C的第三宽带信号1300C是目标时，处理器可以将目标宽带信号1300A、1300B、1300C划分(步骤1502)为多个子带，以降低滤波器的复杂性并且减少对处理资源的使用。每个子带可以具有相同带宽或不同带宽。然后，处理器可以将每个子带的生成分配(步骤1504)给子带构建块102中的一个子带构建块。分配(步骤1504)可以例如考虑子带的信号带宽并且做出行动以对给定子带构建块102中具有相同信号带宽的子带进行分组。然后，处理器可以确定(步骤1506)每子带构建块102的信号的数目。子带构建块102内生成的信号的数目可以通过将a/b的商向下舍入到最接近的整数来确定，其中，“a”是时钟速率(处理器或硬件操作时钟)，“b”是子带构建块102进行的单次采样处理速率。然后，处理器可以确定(步骤1508)子带构建单元116的数目。所述确定(步骤1508)可以通过将c/d的商向上舍入到最接近的整数来完成，其中，“c”是总的信号数目，“d”是子带构建单元的信号的数目。然后，处理器可以确定(步骤1510)子带构建组118的数目。子带构建组118的数目可以例如根据不同的采样率的数目来确定(步骤1510)。
为了配置图1的架构100，当图13B的第二目标宽带信号1300B、图13C的第三目标宽带信号1300C、图14的第四目标宽带信号1400A、图14B的第五目标宽带信号1400B或图14C的第六目标宽带信号1400C是目标时，处理器可以绕过划分步骤(步骤1502)并且开始于分配步骤(步骤1504)。
图16示出了配置图1的可配置多构建块架构100的方法中的示例性步骤。
为了配置图1的架构100，当图14的第四目标宽带信号1400A是目标时，处理器可以再次绕过划分步骤，并且开始于将子带的生成分配(步骤1604)给单个子带构建块102。然后，处理器可以确定(步骤1608)子带构建单元116的数目。所述确定(步骤1508)是使用单个子带构建单元116还是使用多个子带构建单元116可以基于信号采样率和操作时钟速率。所述确定(步骤1508)还可以通过将e/f的商向上舍入到最接近的整数来完成，其中，“e”是采样率，“f”是子带构建块102进行的单次采样处理速率。然后，处理器可以配置(步骤1612)滤波器级联模式和IDFT级联模式。
还可以看出，图1的可配置多构建块架构100使得能够直接生成宽带信号，即，不划分为子载波频带。在这样的情况下，图1的可配置多构建块架构100可以采用以级联的整形滤波器为特征的配置。实际上，整形滤波器114可以形成为级联的滤波器，整形滤波器114和速率变化滤波器402可以级联，宽带上采样滤波器124可以包括如图8所示的级联的滤波器级802，并且整形滤波器114、速率变化滤波器402和宽带上采样滤波器124可以级联在一起。
图17示出了元件的示例性级联配置。包括在图17中的是第一子带构建块1702A、第二子带构建块1702B和第三子带构建块1702C。第一子带构建块1702A包括第一整形滤波器1714A和第一子带上采样滤波器1718A。第二子带构建块1702B包括第二整形滤波器1714B和第二子带上采样滤波器1718B。第三子带构建块1702C包括第三整形滤波器1714C和第三子带上采样滤波器1718C。
还示出了第一宽带构建块1704A、第二宽带构建块1704B和第三宽带构建块1704C。第一宽带构建块1704A包括第一宽带上采样滤波器1724A和频率调谐器1706A。第二宽带构建块1704B包括第二宽带上采样滤波器1724B。第三宽带构建块1704C包括第三宽带上采样滤波器1724C。
在操作中，来自第一整形滤波器1714A的输出可以在第一子带上采样滤波器1718A处被接收，被滤波，并且输出被传递至第二子带上采样滤波器1718B。在第二子带上采样滤波器1718B处，来自第一子带上采样滤波器1718A的输出和第二整形滤波器1714B的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至第三子带上采样滤波器1718C。在第三子带上采样滤波器1718C处，来自第二子带上采样滤波器1718B的输出和第三整形滤波器1714C的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至第三宽带上采样滤波器1724C。在第三宽带上采样滤波器1724C处，来自第三子带上采样滤波器1718C的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至第二宽带上采样滤波器1724B。在第二宽带上采样滤波器1724B处，来自第三宽带上采样滤波器1724C的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至第一宽带上采样滤波器1724A。在第一宽带上采样滤波器1724A处，来自第二子带上采样滤波器1718B的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至频率调谐器1706A。从频率调谐器1706A，处理如以上参照图9描述的那样继续。
便利地，可以看出，图1的可配置多构建块架构100使得能够生成用于5G无线系统的各种带宽的波形。此外，还可以看出，图1的可配置多构建块架构100通过使用多级多构建块架构来降低滤波器设计要求。另外，还可以看出，图1的可配置多构建块架构100使得能够实现用于每个子带的独立的OFDM参数，从而允许对不同的应用和需求的灵活配置。更具体地，还可以看出，图1的可配置多构建块架构100允许用于各个子带的独立且灵活的整形滤波器114。
对于传统架构，可以认为难以生成图11所示的子带组1100A。值得注意地，目标宽带信号的过渡带宽非常小。架构100(图1)包括将目标宽带信号划分为子带，从而降低整形滤波器的复杂性。这样由于窄带信号导致还降低了采样率，使得可以认为架构100使得能够实现资源共享。
还可以注意到，传统架构不能够生成具有混合的OFDM参数的目标宽带信号。部分地，由于本文中提出的将目标宽带信号划分为若干子带，因而各个子带可以与不同的OFDM参数相关联。此外，通过配置OFDM参数和滤波器系数，可以为子带定制整形滤波器。
使用多级多个构建块使得架构100能够灵活地生成各种目标宽带信号。架构100还通过将目标宽带波形划分为子带信号来实现资源共享。可以看出，架构100使得能够实现资源共享方案、级联配置和未使用块的断电。
图18示出了当与图1的多构建块设备100的子带元件相比时具有一些变更的子带构建块1800。子带构建块1800包括子带组组合器1826。
图18的子带构建块1800被示出为包括潜在的多个子带构建单元中的三个示例性子带构建单元(统称为或单独地称为1816)：第一子带构建单元1816A；第二子带构建单元1816B；以及第N子带构建单元1816N。可以注意到，相对于图1的多构建块设备100而言，特定的差异在于：IDFT单元110和CP单元112被组合成单个组合的IDFT和CP单元。
第一子带构建单元1816A包括第一组合的IDFT和CP单元1813A、第一整形滤波器1814A和第一子带上采样滤波器1815A。第二子带构建单元1816B包括第二组合的IDFT和CP单元1813B、第二整形滤波器1814B和第二子带上采样滤波器1815B。第N子带构建单元1816N包括第N组合的IDFT和CP单元1813N、第N整形滤波器1814N和第N子带上采样滤波器1815N。
子带组组合器1826包括复数加法器1808以及与子带构建单元1816中的每个子带构建单元相关联的频率调谐器。实际上，来自第一子带上采样滤波器1815A的输出可以由第一频率调谐器1825A接收，来自第二子带上采样滤波器1815B的输出可以由第二频率调谐器1825B接收，来自第N子带上采样滤波器1815N的输出可以由第N频率调谐器1825N接收。来自第一频率调谐器1825A、第二频率调谐器1825B和第N频率调谐器1825N的输出可以在复数加法器1808处被接收。
实际上，从图18来看，值得注意地是，由于资源共享，多个子带构建单元1816可以由单个物理子带构建单元硬件1816来实现。图19是当使用资源共享时物理子带构建单元1917的示例。
图19示出了子带构建块1917，该子带构建块1917类似于图18的子带构建块1800。然而，在图19所示的子带构建块1917的表示中，多个元件被组合以被示出为单个元件。实际上，多个组合的IDFT和CP单元1913被示出为单个元件。类似地，多个整形滤波器1914被示出为单个元件。此外，多个子带上采样滤波器1915被示出为单个元件。子带组组合器1926内是由单个元件表示的多个频率调谐器1925以及被布置成接收来自多个频率调谐器1925的多个输入的复数加法器1908。
图20示出了使用图19所示类型的多个子带构建块的多构建块设备2000。多构建块设备2000包括接收来自第一子带构建块2017A、第二子带构建块2017B、以及多个其他子带构建块——包括第N子带构建块2017N——的输入的宽带构建块。实际上，图20可以被认为是示出了其中单个物理子带构建块被所有子带构建块2017共享定时的场景的高级框图。
以与图19所示的子带构建块1917相同的方式，第一子带构建块2017A包括第一多个组合的IDFT和CP单元2013A、第一多个整形滤波器2014A、第一多个子带上采样滤波器2015A和第一子带组组合器2026A。第一子带组组合器2026A包括第一多个频率调谐器2025A和第一复数加法器2027A。由此可见，第二子带构建块2017B包括第二多个组合的IDFT和CP单元2013B、第二多个整形滤波器2014B、第二多个子带上采样滤波器2015B和第二子带组组合器2026B。第二子带组组合器2026B包括第二多个频率调谐器2025B和第二复数加法器2027B。此外，由此可见，第N子带构建块2017N包括第N多个组合的IDFT和CP单元2013N、第N多个整形滤波器2014N、第N多个子带上采样滤波器2015N和第N子带组组合器2026N。第N子带组组合器2026N包括第N多个频率调谐器2025N和第N复数加法器2027N。
宽带构建块2004内是宽带上采样滤波器以及与多个子带构建块2017中的每个子带构建块相关联的频率调谐器。实际上，存在第一宽带上采样滤波器2024A以及与第一子带构建块2017A相关联的第一频率调谐器2006A、第二宽带上采样滤波器2024B以及与第二子带构建块2017B相关联的第二频率调谐器2006B、第N宽带上采样滤波器2024N以及与第N子带构建块2017N相关联的第N频率调谐器2006N。频率调谐器2006的输出由复数加法器2008接收，复数加法器2008的输出是多构建块设备2000的输出。
如图17所示，可能存在其中优选级联的滤波器的配置的情况。作为在图20的多构建块设备2000中配置的这样的级联的结果，可以绕过多构建块设备2000的元件(如子带组组合器2026)。
在操作中，可以在第二多个组合的IDFT和CP单元2013B处接收来自第一多个组合的IDFT和CP单元2013A的输出。在第二多个组合的IDFT和CP单元2013B处，来自第一多个组合的IDFT和CP单元2013A的输出被接收，被处理，并且输出被传递至下一个多个组合的IDFT和CP单元。在第N多个组合的IDFT和CP单元2013N处，来自第N-1多个组合的IDFT和CP单元的输出被接收，被处理，并且输出被传递至第N多个整形滤波器2014N。
类似地，来自第一多个子带上采样滤波器2015A的输出可以在第二多个子带上采样滤波器2015B处被接收。在第二多个子带上采样滤波器2015B处，来自第一多个子带上采样滤波器2015A的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至下一个多个子带上采样滤波器。在第N多个子带上采样滤波器2015N处，来自第N-1多个子带上采样滤波器的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至第N宽带上采样滤波器2024N。
在第N宽带上采样滤波器2024N处，来自第N多个子带上采样滤波器2015N的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至第N-1宽带上采样滤波器。在第二宽带上采样滤波器2024B处，来自第三宽带上采样滤波器(未示出)的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至第一宽带上采样滤波器2024A。在第一宽带上采样滤波器2024A处，来自第二宽带上采样滤波器2024B的输出被接收，被滤波，并且输出被传递至第一频率调谐器2006A。输出从第一频率调谐器2006A被传递至复数加法器2008。
实施方式1.用于生成在无线通信系统中使用的目标宽带波形的可配置多级架构，所述架构在处理设备上实现，所述架构包括：多个子带构建块，所述多个子带构建块中的每个块适于使用相应的参数集生成多个子带信号中相应的子带信号；以及宽带构建块，所述宽带构建块适于对所述多个子带信号进行滤波和积聚以生成目标宽带波形。
实施方式2.根据实施方式1所述的架构，其中，所述目标宽带波形包括所述多个子带信号，并且其中，所述多个子带信号中的至少两个子带信号具有不同的带宽。
实施方式3.根据实施方式1所述的架构，其中，所述多个子带信号中的每个子带信号包括相关联的保护频带。
实施方式4.根据实施方式1所述的架构，其中，所述多个子带信号中只有外部子带具有相关联的保护频带。
实施方式5.生成目标宽带波形的方法，所述方法包括：接收数据流；在发送缓冲器内将所述数据流转换为可以表示为对应的多个窄带信号的多个并行的二进制数据流；在多个子带构建块中的每个子带构建块处生成具有相应的参数集的相应的子带信号；在宽带构建块处对所述多个子带信号进行滤波以产生多个经滤波的子带信号；以及在宽带构建块处积聚所述多个经滤波的子带信号以生成目标宽带波形。
本申请的上述实施方案仅旨在作为示例。在不脱离由所附权利要求书限定的本申请的范围的情况下，本领域技术人员可以对具体实施方案做出改变、修改和变更。

Claims (23)

1.一种用于生成在无线通信系统中使用的目标波形的可配置多构建块架构，所述架构在处理设备上实现，所述架构包括：
多个子带构建块，所述多个子带构建块中的每个块适于形成子带组信号，使得形成多个子带组信号；以及
所述多个子带构建块中的每个块还适于：
接收待被组合成所述目标波形的多个频域信号；
采用多个子带构建单元以通过以下操作构建多个子带：
接收所述多个频域信号中的给定频域信号；
将所述频域信号转换为时域信号；以及
对所述时域信号进行滤波；以及
采用子带组构建块以形成包括经滤波的时域信号的子带的子带组信号。
2.根据权利要求1所述的架构，其中，用于对所述多个子带构建单元中的第一子带构建单元的时域信号进行滤波的第一整形滤波器不同于用于对所述多个子带构建单元中的第二子带构建单元的时域信号进行滤波的第二整形滤波器。
3.根据权利要求1所述的架构，其中，与所述多个子带中的第一子带相关联的第一带宽不同于与所述多个子带中的第二子带相关联的第二带宽。
4.根据权利要求1所述的架构，其中，与所述多个子带中的第一子带相关联的子载波的第一数目不同于与所述多个子带中的第二子带相关联的子载波的第二数目。
5.根据权利要求1所述的架构，其中，与所述多个子带中的第一子带相关联的第一子载波空间不同于与所述多个子带中的第二子带相关联的第二子载波空间。
6.根据权利要求1所述的架构，其中，与所述多个子带中的第一子带相关联的保护音调的第一数目不同于与所述多个子带中的第二子带相关联的保护音调的第二数目。
7.根据权利要求1所述的架构，其中，将所述频域信号转换为所述时域信号包括采用多个离散傅里叶逆变换单元，其中，至少两个离散傅里叶逆变换单元以级联布置被连接。
8.根据权利要求1所述的架构，还包括宽带构建块，所述宽带构建块适于：
接收所述多个子带组；
采用多个上采样滤波器，所述多个上采样滤波器中的每个上采样滤波器适于对所述多个子带组中的给定子带组进行滤波，从而产生多个经滤波的子带组；以及
将所述多个经滤波的子带组组合成所述目标波形。
9.根据权利要求8所述的架构，其中，所述多个上采样滤波器中的给定上采样滤波器采用多个级联的滤波器级，并且其中，所述多个上采样滤波器中的至少两个上采样滤波器被级联成：所述给定上采样滤波器适于接收来自所述多个上采样滤波器中的另一上采样滤波器的输出。
10.根据权利要求1所述的架构，其中，所述多个子带构建块中的每个块包括用于对所述时域信号进行滤波的整形滤波器和子带上采样滤波器。
11.根据权利要求10所述的架构，其中，所述整形滤波器是多个整形滤波器之一，所述子带上采样滤波器是多个子带上采样滤波器之一，所述多个整形滤波器、所述多个子带上采样滤波器和所述多个上采样滤波器能够被配置成级联在一起以形成单个合并的整形滤波器。
12.根据权利要求10所述的架构，其中，来自所述子带上采样滤波器的输出在所述多个上采样滤波器中的给定上采样滤波器处被接收。
13.一种使用可配置多构建块架构来形成多个子带组信号以用于生成在无线通信系统中使用的目标波形的方法，所述方法包括：
在多个子带构建块中的每个子带构建块处，通过以下操作形成所述多个子带组信号：
接收待被组合成所述目标波形的多个频域信号；
在所述子带构建块内的多个子带构建单元中的每个子带构建单元处：
接收所述多个频域信号中的给定频域信号；
将所述给定频域信号转换为给定时域信号；
对所述给定时域信号进行滤波；
从而构建多个子带；以及
在所述子带构建块内的子带组构建块处：
对所述多个子带进行组合以形成子带组信号。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
将多个子带中的每个子带的生成分配给所述多个子带构建块中的子带构建块；以及
确定子带构建单元的数目。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述分配考虑了子带组的信号带宽并且做出行动以对所述子带构建块中具有相同的信号带宽的子带进行分组。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述确定子带构建单元的数目包括将通过以下操作形成的商向上舍入到最接近的整数：将子带的总数除以由每个子带构建单元处理的信号的数目。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括将所述目标宽带信号划分为所述多个子带。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，每个子带具有相同的带宽。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述子带中的至少两个子带具有不同的带宽。
20.根据权利要求14所述的方法，还包括确定每子带构建块的信号数目。
21.根据权利要求14所述的方法，其中，确定要由单个单元处理的子带的数目包括将通过以下操作形成的商向下舍入到最接近的整数：将时钟速率除以单次采样的子带处理速率。
22.根据权利要求14所述的方法，还包括确定子带构建组的数目。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，确定所述子带构建组的数目取决于不同的采样率的数量。
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