CN107666453A - 发射器和相应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发射器和相应的方法。该方法包括对待发送的信号进行预处理，所述信号跨多个子频带；对所述信号进行滤波以生成统一滤波的正交频分复用(UF‑OFDM)信号，所述多个子频带中的两个或更多个子频带由共用的滤波器滤波；以及发送生成的UF‑OFDM信号。

Description

发射器和相应的方法
技术领域
本公开的实施例涉及通信领域，并且具体地涉及用于处理统一滤波的正交频分复用(UF-OFDM)信号的方法和设备。
背景技术
统一滤波的正交频分复用(UF-OFDM)，也被称为统一滤波多载波(UFMC)，是在基于OFDM的5G通信系统中具有应用前景的技术。在UF-OFDM发送器中，通常需要对信号进行滤波。为此，可以使用子频带有限冲击响应(FIR)滤波器对子载波组进行滤波。因为每一个子频带的波形是分别合成的，因此需要与子带数量相同的频时变换和过滤操作。这成为了影响UF-OFDM信号处理效率的主要因素。
发明内容
在本公开的第一方面，提供了一种通信方法。该方法包括对待发送的信号进行预处理，所述信号跨多个子频带；对所述信号进行滤波以生成统一滤波的正交频分复用(UF-OFDM)信号，所述多个子频带中的两个或更多个子频带由共用的滤波器滤波；以及发送生成的UF-OFDM信号。
在某些实施例中，该方法还包括：确定所述多个子频带中的连续子频带的频带宽度；基于确定的所述频带宽度，通过参考预定的查阅表来确定用于对所述连续子频带进行滤波的滤波器系数，所述查阅表中存储有多个子频带宽度与相应滤波器系数的关联关系。
在某些实施例中，所述多个子频带具有相同的频带宽度，并且确定所述连续子频带的频带宽度包括确定所述连续子频带的数目。
在某些实施例中，所述预处理包括：对频域信号进行预均衡；以及通过频时变换将所述频域信号变换到时域以获得所述待发送的信号。
在某些实施例中，所述预均衡包括：确定用于所述滤波的滤波器系数；以及基于所述频带宽度和所述滤波器系数来确定用于所述预均衡的参数。
在某些实施例中，所述滤波包括：使用第一滤波器对所述多个频带中连续的第一组子频带进行滤波；以及使用第二滤波器对所述多个频带中连续的第二组子频带进行滤波，所述第一组子频带和所述第二组子频带彼此不连续，并且所述第一滤波器不同于所述第二滤波器。
在某些实施例中，所述滤波包括：使用有限冲击响应滤波器对信号进行滤波。
在本公开的第二方面，提供了一种发射器。该发射器包括控制器；以及耦合至控制器的存储器，所述控制器利用所述存储器被配置为：对待发送的信号进行预处理，所述信号跨多个子频带；以及对所述信号进行滤波以生成统一滤波的正交频分复用(UF-OFDM)信号以便由所述发射器发送，所述多个子频带中的两个或更多子频带由共用的滤波器滤波。
在本公开的第三方面，提供了一种发射器。该发射器包括计算模块，其包括：预处理模块，被配置为对待发送的信号进行预处理，所述信号跨多个子频带；以及滤波模块，被配置为对所述信号进行滤波以生成统一滤波的正交频分复用(UF-OFDM)信号以用于发送，所述多个子频带中的两个或更多子频带由共用的滤波器滤波。
提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1图示了现有解决方案中的UF-OFDM发送器的示例框图；
图2图示了根据本公开的实施例的处理UF-OFDM信号的示例过程200的示意图；
图3图示了根据本公开的实施例的处理UF-OFDM信号的方法或者过程300的示例流程图。
图4图示了根据本公开的一个实施例的处理UF-OFDM信号的示例过程300的示意图。
图5图示了可以实现本公开的实施例的装置模块500的简化框图。
图6图示了可以实现本公开的实施例的发射器600的示例图。
具体实施例
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
如上文所述，在发送UF-OFDM信号时，需要与子带数量相同的频时变换和过滤操作。传统上，如图1所示出，需要采用与子频带相同数目的滤波器来完成滤波。具体地，图1中示出的UF-OFDM系统100具有K个子频带1101到110k，其中k为大于1的自然数。每个子频带例如可以具有Q个子载波。
对每个子频带信号1101到110k的处理可以分为多个级(stage)。在预均衡级1201到120k可以对信号进行预均衡。继而在频时变换级1301到130k，对经过预均衡的信号从频域变换到时域。在传统方案中，每一个经过时频变换的子频带信号由其对应的子频带滤波器1401，...,140k滤波。对应的子频带滤波器是频率移动的长度为L的原型滤波器f。时域的输出信号150(记为x)可以表达为：
其中，sk表示Q*1矩阵表示传输在第k个子频带上的负载信息信号。Pk表示Q*Q预均衡对角矩阵。Vk表示N*Q的N点逆离散傅里叶变换的子矩阵，其只包括对应于第k个子频带的子载波频率的列。Fk表示(N+L-1)*N矩阵，其表示包括FIR滤波器系数响应的托普利茨(Toeplitz)矩阵。
然而，根据上述的解决方案，当数据跨多个子频带传输时，由于每一个子频带具有单独的子频带滤波器，上述实现变得复杂。为了至少部分地解决上述以及其他潜在的问题和缺陷，本公开提供了可用于UF-OFDM系统并且减小了发送器复杂性的方法。
图2图示了根据本公开的实施例的处理UF-OFDM信号的示例过程200的示意图。图2中的每个框可以被视作是处理中的各个级或步骤，也可以被实现为例如发送器中的模块或者部件。
根据本公开的实施例，对于跨多个子频带的待发送信号，可以对其中的两个或者更多子频带使用相同的滤波器进行滤波。由此，可以显著提升对UF-OFDM信号的处理性能和效率，降低处理成本。例如，在图2所示的示例中，信号210是跨连续子频带2101,...,210m的信号。注意，在本公开的上下文中，术语“子频带”和“子频带”信号可以互换使用。
如果这些子频带满足预定的条件(将在下文讨论)，则与图1形成对比的是，这些子频带可以作为整体进行滤波，输出时域信号250。可选地，之前的预处理220过程(例如，预均衡和频时变换)也可以在整体上完成。也就是说，不同于传统方案，不是对信号210占用的子频带2101,...,210m中的每一个分别进行预均衡、频时变换以及带通滤波240。
通过下文描述将会理解，本公开的实施例并非要求对所有频带仅仅使用一个滤波器。例如，待发送的信号210中的子频带2101,...,210m可能包括多个组，每组中的子频带是连续的，而组与组之间是不连续的。此时，可以针对每个组使用特定的滤波器。与传统方案相比，这同样能够显著提高发射器的性能。这方面的示例实现还将在下文描述。
图3是根据本公开的实施例的处理UF-OFDM信号的方法或者过程300的示例流程图。方法300可由发射器实现，发射器的示例将在下文参考图5和图6描述。
在302，对待发送的信号进行预处理，待发送信号跨多个子频带。在某些实施例中，在302处的预处理可以包括，但不限于，对待发送频域信号进行预均衡，以及通过频时变换将频域信号变换到时域信号。可以理解，图3中302处的处理是图2中的预处理级220中的处理。在某些实施例中，预处理包括预均衡处理，并且预均衡的参数是基于确定的所述频带宽度和确定的用于所述滤波的滤波器确定的。这还将在下文参考图4描述。
在304，对信号进行滤波以生成UF-OFDM信号，并且多个子频带中的两个或更多个子频带由共同的滤波器滤波。此处的操作可在图2中的滤波级240中实现。在某些实施例中，滤波可以包括但不限于：确定多个子频带中连续子频带的带宽，基于确定的频带宽度，通过参考预定的查阅表确定用于对连续子频带进行滤波的滤波器系数，查阅表中存储有多个子频带宽度与相应滤波器系数的关联关系。
在306，发送生成的UF-OFDM信号。在某些实施例中，生成的UF-OFDM信号被发送给发射器中的RF电路/模块。
根据图3中示出的过程300，复杂性与待发送信号占用的子频带的数目无关。这样，与传统的UF-OFDM相比，能够节约大量的计算资源。
图4图示了根据本公开的实施例的一个示例实现的处理UF-OFDM信号的示例过程400的示意图。图4中的每个框可以被视作是处理中的各个级或步骤，也可以被实现为，例如发射器中的模块或者部件。参照图3图示的流程图，结合图4图示的示例实现进行解释说明。应当注意的是，图4中的过程400示出的仅是本发明的一个示例实现的过程。图4中预均衡420以及频时变换430仅是图2中预处理220的可能的实现。同样地，查阅原型滤波器LUT460也仅是本发明的一个示例实现的过程。因此，本领域的技术人员可以理解的是图4中未示出的其它可能的实现也是某些。
如上所述，信号410是跨多个连续子频带的信号并且可以被预处理(图3中的302)。在一些实施例中，预处理至少包括两级，即，预均衡420，以及频时变换430。具体而言，在420可以使用任何目前已知或者将来开发的手段对信号进行预均衡。而后在430，可以把预均衡后的信号从频域信号变换为时域信号。在一些实施例中，应用的时频变换方法可以是逆快速傅里叶变换(IFFT)，还可以是其它方法进行时频变换。
特别地，在一些实施例中，可以确定用于对信号410滤波440的滤波器，更具体地说，滤波器系数。而后，可以基于连续子频带的数目K以及确定的滤波器系数，来确定预均衡420的参数。以此方式，可以在预均衡与滤波之间形成一个“反馈回路”，从而使二者更好地相互协调和配合工作。
接下来，对经过预处理后的信号410进行滤波440(图3中的304)，以生成UF-OFDM信号。在一些实施例中，在440，可以确定信号410中连续子频带的频带宽度。此后，可以基于确定的信号410的频带宽度，通过参考预定的查阅表460确定用于对信号410中连续子频带。查阅表460中存储有多个子频带宽度与相应滤波器系数的关联关系。在一些实施例中，确定信号410中的连续子频带的频带宽度包括确定连续子频带的数目470(K470)。在一些实施例中，查阅表460中存储的是原型子频带滤波器为有限冲击响应滤波器(FIR)，应当理解的是，也可以使用适宜的其它类型的滤波器。以下为查阅表460的一个示例。
子频带数目 L抽头FIR滤波器系数
1～K1 f1
K1+1～K2 f2
... ...
KM-1+1～KM fM
根据确定的信号410的带宽和信号410的连续子频带的数目470(K470)，在查阅表460中查找与信号410带宽相同的原型子频带滤波器并且确定与信号410带宽相同的原型子频带滤波器的滤波器系数。使用的滤波器的系数同与信号410带宽相同的原型子频带滤波器的系数一致。输出时域信号450(表示为S450)可表示为
S450＝FVP S410
其中S410表示KQ*1矩阵表示传输在所有K个子频带上的负载信息信号，Q表示每一个子频带的子载波数目，P表示KQ*KQ的预均衡对角矩阵，V表示N*KQ的N点逆离散傅里叶变换的子矩阵，其包括对应所有K个子频带的子载波频率的列。
在此示例中，连续子频带数目470(K470)，每个子频带子载波数目Q的待发送信号可以被看作子频带数目K4701＝1，且该子频带的子载波数目Q1＝K470*Q的信号。因为UF-OFDM系统中频时变换的数目以及滤波的次数等于子频带数目。因为待发送信号的子频带数目可以看作为1，所以，在本示例中，频时变换的数目以及滤波的次数均为1。此外，如上所述，本公开的实施例可以使用有限冲击响应滤波器，其示例包括但不限于切比雪夫型滤波器。当然，任何其它适当类型的滤波器均可在此使用。
在一些某些实施例中，待发送信号所占用的多个子频带可能不全部连续。此时，如上所述，可以在304针对每组连续的子频带而使用专门的滤波器。假设信号多个子频带2101,...,210m包括第一组子频带和第二组子频带。在第一组和第二组子频带各自是连续的，但是第一组与第二组子频带彼此不连续。此时，在304，可以使用第一滤波器对第一组子频带进行滤波，并且使用第二滤波器对第二组子频带进行滤波。第一滤波器不同于第二滤波器。
图5图示了适用于实现本发明的实施例的装置模块500的简化框图。应当理解的是装置模块500可以被实现在基站(BS)端，也可以被实现在用户设备(UE)端。如图所示，装置模块500包括计算模块580。在某些实施例中，计算模块580还可以与星座映射模块(未示出)、子频带信号生成部分(未示出)以及RF模块(未示出)连接。
计算模块580包括预处理模块520和滤波模块540。预处理模块520可被配置为对待发送的信号进行预处理，其中所述信号跨多个子频带。滤波模块540可被配置为对所述信号进行滤波以生成UF-OFDM信号以用于发送，其中多个子频带中的两个或更多子频带由共用的滤波器滤波。
在某些实施例中，所述滤波模块540还被配置为：确定所述多个子频带中的连续子频带的频带宽度；基于确定的所述频带宽度，通过参考预定的查阅表来确定用于对所述连续子频带进行滤波的滤波器系数，所述查阅表中存储有多个子频带宽度与相应滤波器系数的关联关系。在某些实施例中，查阅表可以存储在与计算模块580可通信地连接的存储模块560中。当然，查阅表也可以存储在其他适当位置。
图6适用于实现本发明的实施例的发射器600的简化框图。应当理解的是发射器600可以被包括在例如基站(BS)的网络设备中，和/或被包括在例如用户设备(UE)的终端设备中。
如图所示，发射器600包括控制器680以及连接到控制器680的存储器660。应当理解的是发射器600还可以包括其它元件，例如RF电路(未示出)。控制器680可以在存储器660的配置下执行上文参考图2到图4描述的过程和方法。在一些实施例中，控制器680还可以执行诸如生成子频带信号等的操作。控制器680可以是可编程门阵列(FPGA)，数字信号控制器(DSP)以及其它可以实现本公开的实施例的元件的一个或多个的组合。
在使用查阅表的那些实施例中，查阅表可被存储在存储器660中。在一些实施例中，存储器660可以是外部连接到控制器680的存储元件，在一些实施例中，存储器660可以是控制器680内部的存储元件。存储器660可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它适宜类型的存储器的一个或多个的组合。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的实施例的系统、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (21)

1.一种通信方法，包括：
对待发送的信号进行预处理，所述信号跨多个子频带；
对所述信号进行滤波以生成统一滤波的正交频分复用(UF-OFDM)信号，所述多个子频带中的两个或更多子频带由共用的滤波器滤波；以及
发送生成的所述UF-OFDM信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述滤波包括：
确定所述多个子频带中的连续子频带的频带宽度；
基于确定的所述频带宽度，通过参考预定的查阅表来确定用于对所述连续子频带进行滤波的滤波器系数，所述查阅表中存储有多个子频带宽度与相应滤波器系数的关联关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个子频带具有相同的频带宽度，并且
其中确定所述连续子频带的频带宽度包括确定所述连续子频带的数目。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预处理包括：
对频域信号进行预均衡；以及
通过频时变换将所述频域信号变换到时域以获得所述待发送的信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预均衡包括：
确定用于所述滤波的滤波器系数；以及
基于所述频带宽度和所述滤波器系数来确定用于所述预均衡的参数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述滤波包括：
使用第一滤波器对所述多个频带中连续的第一组子频带进行滤波；以及
使用第二滤波器对所述多个频带中连续的第二组子频带进行滤波，所述第一组子频带和所述第二组子频带彼此不连续，并且所述第一滤波器不同于所述第二滤波器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述滤波包括：
使用有限冲击响应滤波器对所述信号进行滤波。
8.一种发射器，包括：
控制器；以及
耦合至控制器的存储器，所述控制器利用所述存储器被配置为：
对待发送的信号进行预处理，所述信号跨多个子频带；以及
对所述信号进行滤波以生成统一滤波的正交频分复用(UF-OFDM)信号以便由所述发射器发送，所述多个子频带中的两个或更多子频带由共用的滤波器滤波。
9.根据权利要求8所述的发射器，所述控制器还被配置为：
确定所述多个子频带中的连续子频带的频带宽度；
基于确定的所述频带宽度，通过参考预定的查阅表来确定用于对所述连续子频带进行滤波的滤波器系数，所述查阅表中存储有多个子频带宽度与相应滤波器系数的关联关系。
10.根据权利要求9所述的发射器，其中所述多个子频带具有相同的频带宽度，并且所述控制器还被配置为：
通过确定所述连续子频带的数目来确定所述连续子频带的频带宽度。
11.根据权利要求8所述的发射器，其中所述控制器还被配置为：
对频域信号进行预均衡；以及
通过频时变换将所述频域信号变换到时域以获得所述待发送的信号。
12.根据权利要求11所述的发射器，其中所述控制器还被配置为:
确定用于所述滤波的滤波器系数；以及
基于所述频带宽度和所述滤波器系数来确定用于所述预均衡的参数。
13.根据权利要求8所述的发射器，其中所述控制器被配置为：
使第一滤波器对所述多个频带中连续的第一组子频带进行滤波；以及
使第二滤波器对所述多个频带中连续的第二组子频带进行滤波，所述第一组子频带和所述第二组子频带彼此不连续，并且所述第一滤波器不同于所述第二滤波器。
14.根据权利要求8所述的发射器，其中所述控制器被配置为：
使用有限冲击响应滤波器对所述信号进行滤波。
15.一种发射器，包括：
计算模块，包括：
预处理模块，被配置为对待发送的信号进行预处理，所述信号跨多个子频带；以及
滤波模块，被配置为对所述信号进行滤波以生成统一滤波的正交频分复用(UF-OFDM)信号以用于发送，所述多个子频带中的两个或更多子频带由共用的滤波器滤波。
16.根据权利要求15所述的发射器，其中所述滤波模块被配置为：
确定所述多个子频带中的连续子频带的频带宽度；
基于确定的所述频带宽度，通过参考预定的查阅表来确定用于对所述连续子频带进行滤波的滤波器系数，所述查阅表中存储有多个子频带宽度与相应滤波器系数的关联关系。
17.根据权利要求16所述的发射器，其中所述多个子频带具有相同的频带宽度，并且所述滤波模块被配置为：
通过确定所述连续子频带的数目，来确定所述连续子频带的频带宽度。
18.根据权利要求15所述的发射器，其中所述预处理模块包括：
预均衡模块，被配置为对频域信号进行预均衡；以及
频时变换模块，被配置为将所述频域信号变换到时域以获得所述待发送的信号。
19.根据权利要求18所述的发射器，其中所述滤波模块被配置为确定用于所述滤波的滤波器系数；并且
其中所述预处理模块被配置为基于所述频带宽度和所述滤波器系数来确定用于所述预均衡的参数。
20.根据权利要求15所述的发射器，其中所述滤波模块包括：
第一滤波器，被配置为对所述多个频带中连续的第一组子频带进行滤波；以及
第二滤波器，被配置为对所述多个频带中连续的第二组子频带进行滤波，所述第一组子频带和所述第二组子频带彼此不连续，并且所述第一滤波器不同于所述第二滤波器。
21.根据权利要求15所述的发射器，其中所述滤波模块包括有限冲击响应滤波器。
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