CN109644171A - 滤波后的多载波通信 - Google Patents

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Abstract

一种用于在多载波发射机中处理数据符号的装置，包括：发射脉冲整形器和发射子带滤波器。发射脉冲整形器适用于利用相应的发射脉冲整形滤波器对多个数据脉冲进行滤波。数据脉冲中的每个数据脉冲与多载波通系统的相应的载波相关联。发射子带滤波器适用于对脉冲整形后的数据脉冲进行子带滤波。子带滤波器和发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器关联。这种关联可以通过联合设计子带滤波器和脉冲整形滤波器实现。

Description

滤波后的多载波通信
背景技术
本发明在其一些实施例中涉及多载波5G通信系统，并且更具体且不仅仅涉及正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex，OFDM)5G通信系统。
第五代无线系统(5G)将需要适应5G系统中包含的各种不同的新服务所提出的各种要求。这些新服务的示例包括机器型通信(machine type communication，MTC)和车载通信(vehicular-to-anything communication，V2X)。因此，当今无线电系统中普遍存在的空中接口的“一体适用”方案将不再充分，因为其仅仅提供了一种不充分的折中。相反，5G系统必须提供更多的灵活性，以能够对服务类型及其需求定制系统配置。
利用滤波的多载波波形可以是一种用于这种灵活的空中接口的重要方法，因为其为系统设计提供了额外的自由度。多载波波形能够将可用于移动无线电传输的频谱划分为独立的子带，独立的子带可以单独配置为最优地适应个别用户链路的信号条件或特定无线电服务的要求。由于滤波后的波形提供了信号功率的良好的频谱抑制，所以，即使这些信号仅被松散地同步，单独配置的子带之间的干扰也可以保持为最小。这将允许传输频带中不同服务的独立和非协调操作，并能够实现异步系统设计。
正交频分复用(OFDM)是一种多载波方案，在若干种当前无线系统中实现，例如WiFi和LTE。OFDM将给定的带宽B划分为数量为M个的窄带子载波信号，用于数据符号的并行传输。子载波间隔为F＝B/M。并行发送的(最多)M个数据符号包含在持续时间T的OFDM符号中。T可以覆盖包含M个子载波数据信号的逆离散傅里叶变换(InverseDiscrete FourierTransform，IDFT)变换的频域信号的周期性重复，从而形成循环前缀(cyclicprefix，CP)并产生T>1/F。F和T的适当大小通常取决于双分散通道的特性。符号持续时间T被典型地选择为比最大延迟扩展大，而子载波间隔F被典型地选择为比最大多普勒扩展或频率偏移大。
OFDM发射信号s(t)和从接收信号r(t)获得的数据符号的估计值由以下公式给出：
其中，m代表子载波索引，m∈[1,...,M]，n是时域中的OFDM符号索引，amn是在第n个符号内的第m个子载波上传送的数据符号，gT和gR分别是索引m处的子载波信号的发射和接收脉冲形状。
传统上，在发射机和接收机处使用矩形窗口，该发射机和接收机根据sinc-脉冲对频域中的子载波信号进行整形。然后，发射机gT和接收机gR处的矩形脉冲由以下公式给出：
gT,m(t)＝rectT(t)·ej2πmFt
gR,m(t)＝rect1/F(t)·ej2πmFt
注意，如果发射机和接收机被正确同步，gR仅切断发射机处添加的循环前缀(CP)，以得到最小长度为TOFDM,min＝1/F的OFDM符号，然后将该OFDM符号变换至频域，得到M个子载波上的数据符号。
虽然在发射机和接收机处选择矩形脉冲能够实现非常简单的系统实现，但其具有以下缺点：
a)发射滤波器和接收滤波器的失配引起SNR损耗。
b)不好定位矩形脉冲的Sinc整形后的频谱，导致能量泄漏。
c)对如同载波频率偏移或多普勒扩展的频率失真鲁棒性不强。
为了解决具有矩形脉冲的OFDM信号的不良频率定位的问题，可以使用在时域中具有平滑功率滚降的脉冲。这在频域中转化为更陡的功率衰减，产生频谱良好包含的信号。利用脉冲整形，脉冲可以扩展超过符号持续时间T，产生连续发射的OFDM符号以重叠。对于，频谱抑制由于更长的脉冲持续时间得到典型改善，突出了那些系统中脉冲设计的基本折中。这种具有作为开放设计参数的任意长度的脉冲形状的OFDM系统被称为滤波多音(filteredmulti-tone，FMT)系统或滤波器组多载波(filterbank multi-carrier，FBMC)系统。
利用发射机和接收机处的脉冲整形，接收机处的发射信号和估计的数据信号为：
因此，用于发射机和接收机的相应脉冲分别由以下公式给出：
gT,m(t)＝gT(t)·ej2πmFt
gR,m(t)＝gR(t)·ej2πmFt
这两个滤波器可以彼此匹配(gT＝gR)以获得最大SNR，或者它们可以选为不同，以将操作期间预期的系统条件固有的干扰最小化。一般而言，精确的滤波器设计是满足预定义设计约束的优化过程的结果，例如干扰最小化或SINR最大化。正交性是该优化过程中的另一个重要的设计标准。
脉冲整形系统方案有一些缺点，包括：
a)正交性、对信道失真的鲁棒性和带外发射(out-of-band emission，OOBE)之间的折中。
b)由于过滤器长度受时间限制，所以基本上不能减少OOBE。
c)时域中的长滤波器脉冲响应可以显著改善频谱定位，然而，通常导致跨越若干个符号持续时间T的脉冲，这可能对时间定制的传输造成困难。
一种在保持传统的OFDM系统的特性(特别是其有利的时间定位)的同时实现多载波信号的频谱抑制的可替换的方法是滤波后的OFDM系统，其使用子带低通(low-pass，LP)滤波器滤波一组相邻的子载波(本文中表示为子带)，从而减少该子带的OOBE。由于该方法不需要任何加窗，所以，一个子带内的子载波信号保持其传统的OFDM中的sinc-形状。
利用在发射机和接收机处对2Q+1个子载波的子带宽度进行低通滤波，接收机处的发射信号和估计的数据信号为：
其中，gLP表示在发射机和接收机处应用的子带低通滤波器，*表示线性卷积。因此，发射机和接收机处的滤波后的脉冲分别由以下公式给出：
gT,m(t)＝rectT(t)·ej2πmFt*gLP(t)
gR,m(t)＝rect1/F(t)·ej2πmFt*gLP(t)
与如上所述的具有脉冲整形的OFDM相比，子带滤波的优点在于，对于受约束的滤波器长度，可以在频域中实现更陡的功率衰减。然而，这以滤波引起的一些失真为代价。因此，子带滤波的缺点可概括如下：
a)(如传统的OFDM中)发射滤波器和接收滤波器的失配引起SNR耗损。
b)(如传统的OFDM中)对如同载波频率偏移或多普勒扩展的频率失真鲁棒性不强。
c)低通滤波器引起额外的失真。
总之，当前的OFDM系统设计没有实现提供高质量5G服务所需的性能特性。
额外的背景技术包括：
[1]P.Jung和G.Wunder，“多载波传输中的WSSUS脉冲设计问题”，IEEE通讯学报，第55卷，第10期，1918至1928页，2007年10月(P.Jung and G.Wunder,“The WSSUS pulsedesign problem in multicarrier transmission,”IEEE Transactions onCommunications,vol.55,no.10,pp.1918–1928,Oct 2007)。
[2]A.Antoniou，数字滤波器：分析，设计和应用，纽约，NY：麦格劳希尔，1993年(A.Antoniou,Digital Filters:Analysis,Design,and Applications,New York,NY:McGraw-Hill,1993)。
[3]P.P.Vaidyanathan，“多速率数字滤波器、滤波器组、多相网络和应用：教程”IEEE会议记录，第78卷，第1期，56至93页，1990年1月(P.P.Vaidyanathan,“Multiratedigital filters,filter banks,polyphase networks,and applications:a tutorial,”Proceedings of the IEEE,vol.78,no.1,pp.56–93,Jan 1990)。
[4]A.Oppenheim和R.Schafer，离散时间信号处理，恩格尔伍德克利夫斯，NJ，USA：普伦蒂斯霍尔出版社，1989年(A.Oppenheim and R.Schafer,Discrete-Time SignalProcessing.Englewood Cliffs,NJ,USA:Prentice-Hall,1989)。
[5]B.Farhang-Boroujeny，“OFDM与滤波器组多载波”，IEEE信号处理杂志，第28卷，第3期，92至112页，2011年5月(B.Farhang-Boroujeny,“OFDM Versus Filter BankMulticarrier”,IEEE Signal Processing Magazine,vol.28,no.3,pp.92-112,May2011)。
[6]Z.Zhao，M.Schellmann，Q.Wang，X.Gong等，“用于异步上行链路访问的脉冲整形后的OFDM”，关于信号、系统和计算机的Asilomar会议，蒙特利，USA，2015年11月(Z.Zhao,M.Schellmann,Q.Wang,X.Gong et al.,“Pulse shaped OFDM for asynchronous uplinkaccess“,Asilomar Conference on Signals,Systems and Computers,Monterey,USA,Nov.2015)。
[7]T.Wild，F.Schaich和Y.Chen，“基于通用滤波后(Universal Filtered,UF-)的OFDM的5G空中接口设计”，关于数字信号处理(DSP)的国际会议，香港，2014年8月(T.Wild,F.Schaich and Y.Chen,“5G Air Interface Design based on Universal Filtered.(UF-)OFDM”,International Conference on Digital Signal Processing(DSP),HongKong,Aug.2014)。
[8]J.Abdoli，M.Jia和J.Ma，“滤波后的OFDM：用于未来无线系统的新波形”，IEEESPAWC 2015，斯德哥尔摩，瑞典，2015年6月(J.Abdoli,M.Jia and J.Ma,“Filtered OFDM:Anew waveform for future wireless systems",IEEE SPAWC 2015,Stockholm,Sweden,June 2015)。
发明内容
本发明的实施例包括在诸如OFDM的多载波通信系统的接收机和/或发射机端处的多载波信号的相关脉冲整形和子带滤波。脉冲整形滤波后的多载波系统提供了良好的频谱抑制，对频率失真的高鲁棒性，并将由子带滤波器引起的信号失真最小化。
可以可选地通过如下文更详细描述的迭代设计过程联合设计子带滤波器和一个或两个脉冲整形滤波器。
根据本发明的一些实施例的一方面，提供了一种用于在多载波发射机中处理数据符号的装置。该装置包括发射脉冲整形器和发射子带滤波器。发射脉冲整形器利用相应的发射脉冲整形滤波器对多个数据脉冲进行滤波。数据脉冲中的每个数据脉冲与相应的载波相关联。发射子带滤波器对脉冲整形后的数据脉冲进行子带滤波。子带滤波器和发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器关联。
根据本发明的一些实施例，所述子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度，以及，基于预定义的所述子带滤波器设计所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并将信号与干扰加噪声比(signal-to-interference-plus-noise ratio，SINR)最大化。
根据本发明的一些实施例，所述子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度，以及，基于预定义的所述子带滤波器设计所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并优化指定的性能测量。
根据本发明的一些实施例，所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器预定义有所需的脉冲整形滤波器长度，以及，基于预定义的所述至少一个发射脉冲整形滤波器设计所述子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并实现指定的带外发射(OOBE)。
根据本发明的一些实施例，所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器预定义有所需的脉冲整形滤波器长度，以及，基于预定义的所述至少一个发射脉冲整形滤波器设计所述子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化指定的性能测量。
根据本发明的一些实施例，联合设计所述子带滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器，以优化指定的性能测量。
根据本发明的一些实施例，载波包括OFDM子带中的子载波。
根据本发明的一些实施例，子带滤波器是低通滤波器。
根据本发明的一些实施例，用于在多载波发射机中处理数据符号的装置还包括适于将输入数据调制到载波上的调制器。
根据本发明的一些实施例，用于在多载波发射机中处理数据符号的装置还包括逆频率变换器，适用于将多个数据调制后的载波变换至多个数据脉冲。
根据本发明的一些实施例，用于在多载波发射机中处理数据符号的装置还包括上变频器，适用于将子带滤波后的数据脉冲上变频至OFDM频带。
根据本发明的一些实施例的一方面，提供了一种用于在多载波接收机中处理数据信号的装置。该装置包括接收子带滤波器和接收脉冲整形器。接收子带滤波器对接收信号进行滤波。所述接收脉冲整形器利用相应的接收脉冲整形滤波器对子带滤波后的信号中的载波进行脉冲整形。子带滤波器和接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器关联。
根据本发明的一些实施例，所述子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度，以及，基于预定义的所述子带滤波器设计所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并将信号与干扰加噪声比(SINR)最大化。
根据本发明的一些实施例，所述子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度，以及，基于预定义的所述子带滤波器设计所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并优化指定的性能测量。
根据本发明的一些实施例，所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器预定义有所需的脉冲整形滤波器长度，以及，基于预定义的所述至少一个接收脉冲整形滤波器设计所述子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并实现指定的带外发射(OOBE)。
根据本发明的一些实施例，所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器预定义有所需的脉冲整形滤波器长度，以及，基于预定义的所述至少一个接收脉冲整形滤波器设计所述子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化指定的性能测量。
根据本发明的一些实施例，联合设计所述子带滤波器和所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器，以优化指定的性能测量。
根据本发明的一些实施例，接收子带滤波器是低通滤波器。
根据本发明的一些实施例，用于在多载波接收机中处理数据信号的装置还包括适用于检测调制到载波上的相应数据的数字信号处理器。
根据本发明的一些实施例，用于在多载波接收机中处理数据信号的装置还包括下变频器，适用于通过将OFDM信号下变频得到接收信号。
根据本发明的一些实施例的一方面，提供了一种用于多载波通信系统的滤波器设计的方法。所述方法通过使用电子设计自动化系统实现。所述方法包括：
-指定所需的子带带宽、所需的子带滤波器长度和所需的脉冲整形滤波器长度；
以及
-联合设计具有所述所需的子带带宽和所述所需的子带滤波器长度的子带滤波器以及接收和发射脉冲整形滤波器对，所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个具有所述所需的脉冲整形滤波器长度。
根据本发明的一些实施例，联合设计所述子带滤波器以及所述接收和发射脉冲整形滤波器对包括：设计所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器，以具有所述所需的脉冲整形滤波器长度。
根据本发明的一些实施例，所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器相匹配。
根据本发明的一些实施例，联合设计所述子带滤波器以及所述接收和发射脉冲整形滤波器对包括：设计所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器，以具有不同的相应脉冲整形滤波器长度。
根据本发明的一些实施例，联合设计所述子带滤波器以及所述接收和发射脉冲整形滤波器对包括：
-预定义具有所述所需的子带带宽和所述所需的子带滤波器长度的子带滤波器；
以及
-基于预定义的所述子带滤波器设计所述接收和发射脉冲整形滤波器对，以得到所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个的所述所需的脉冲整形滤波器长度并将信号与干扰加噪声比(SINR)最大化。
根据本发明的一些实施例，联合设计所述子带滤波器以及所述接收和发射脉冲整形滤波器对包括：
-预定义具有所述所需的子带带宽和所述所需的子带滤波器长度的子带滤波器；
以及
-基于预定义的所述子带滤波器设计所述接收和发射脉冲整形滤波器对，以得到所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个的所述所需的脉冲整形滤波器长度并优化指定的性能测量。
根据本发明的一些实施例，联合设计所述子带滤波器以及所述接收和发射脉冲整形滤波器对包括：
-预定义接收和发射脉冲整形滤波器对，所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个具有所述所需的脉冲整形滤波器长度；以及
-基于预定义的所述接收和发射脉冲整形滤波器对设计所述子带滤波器，以得到所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并实现指定的带外发射(OOBE)。
根据本发明的一些实施例，联合设计所述子带滤波器以及所述接收和发射脉冲整形滤波器对包括：
-预定义接收和发射脉冲整形滤波器对，所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个具有所述所需的脉冲整形滤波器长度；以及
-基于预定义的所述接收和发射脉冲整形滤波器对设计所述子带滤波器，以得到所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化指定的性能测量。
根据本发明的一些实施例，联合设计所述子带滤波以及所述接收和发射脉冲整形滤波器对，以优化指定的性能测量。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：
通过以下步骤迭代设计所述子带滤波器和所述接收和发射脉冲整形滤波器对：
-基于所述子带滤波器的当前设计重新设计所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器，以满足所述所需的脉冲整形滤波器长度并优化第一性能测量；以及
-基于所述接收和发射脉冲整形滤波器对的当前设计重新设计所述子带滤波器，以具有所述所需的子带带宽和所述所需的子带滤波器长度并优化第二性能测量；以及
-当所述滤波器设计收敛时，输出对所述子带滤波器和对所述接收和发射脉冲整形滤波器对的所述设计。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括，在所述迭代设计期间，调整所述脉冲整形滤波器长度，以增加利用所述滤波器设计获得的信号与干扰加噪声比(SINR)。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括，在所述迭代设计期间，调整载波间隔和符号持续时间中的至少一个，以增加利用所述滤波器设计获得的SINR。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：当所述滤波器设计未能收敛时，调整通信系统参数并重新开始所述迭代设计。
根据本发明的一些实施例，所述第一性能测量包括SINR水平，所述第二性能测量包括OOBE水平。
根据本发明的一些实施例，多载波通信系统包括OFDM通信系统。
除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。尽管与本文中描述的方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明的实施例的实践或测试，但下文描述了示例性方法和/或材料。如有冲突，专利说明书，包括定义将控制。此外，材料、方法和示例仅是说明性的，并非旨在限制。
附图的若干个视图的简要说明
本文中仅通过示例的方式参考附图描述了本发明的一些实施例。现具体参考附图，强调所示的细节是作为示例并且出于本发明的实施例的说明性讨论的目的。这方面，利用附图进行的描述使得本领域技术人员清楚如何实践本发明的实施例。
图中：
图1是根据本发明实施例的用于在多载波发射机中处理数据符号的装置的简化框图；
图2是根据本发明示例性实施例的用于在多载波发射机中处理数据符号的装置的简化框图；
图3是根据本发明实施例的用于在多载波接收机中处理数据符号的装置的简化框图；
图4是根据本发明实施例的用于多载波通信系统的滤波器设计的方法的简化流程图；
图5示出了子带滤波器以及接收脉冲整形滤波器和发射脉冲整形滤波器的联合设计；
图6示出了图5的示例性设计过程的对应输入和输出关系；
图7A和7B比较了传统OFDM中的时域脉冲形状与脉冲整形滤波后的OFDM的时域脉冲形状；
图8A和8B比较了具有子带滤波的OFDM中的OOBE与脉冲整形滤波后的OFDM；以及
图9A和9B比较了具有子带滤波的OFDM中的SINR与脉冲整形滤波后的OFDM。
具体实施方式
本发明在其一些实施例中涉及多载波5G通信系统，并且更具体且不仅仅涉及正交频分复用(OFDM)5G通信系统。
本发明的实施例将脉冲整形和子带滤波应用在多载波通信中。这种方法在以下的等式中呈现，其分别显示了发射机和接收机处的脉冲整形和子带滤波：
gT,m(t)＝gT(t)·ej2πmFt*gLP(t)
gR,m(t)＝gR(t)·ej2πmFt*gLP(t)
其中，gT和gR是发射和接收脉冲形状，gLP代表子带滤波器。
为了清楚，本文中呈现的一些实施例描述了使用低通子带滤波器gLP(t)在基带处进行子带滤波的非限制性实现方式。然后，可以将低通滤波后的信号被移位到期望的子带。
在可替换的实施例中，子带滤波在不同的频带(即，不是基带)处进行，子带滤波器实现为带通滤波器。可选地，脉冲整形后的多载波信号在期望的子带中生成，并在子带频率范围利用子带滤波器对其进行滤波。
由于这些滤波后的脉冲形状，用于脉冲整形后且子带滤波后的多载波信号的接收机处的发送信号和估计的数据信号为：
可选地，联合设计子带滤波器gLP(t)以及脉冲整形滤波器gT(t)和gR(t)中的一个或两个，如下文更详细地描述。通过联合设计滤波器，可以优化系统对信号失真的鲁棒性，同时方便实现滤波后的子带信号的良好频谱抑制。
可选地，联合设计过程以迭代的方式进行。例如，基于固定的子带滤波器gLP，可以设计一对脉冲整形滤波器gT和gR用于对信号失真具有期望的鲁棒性。然后，根据设计的脉冲整形滤波器对，优化子带滤波器。在随后的迭代中，根据子带滤波器，重新设计这对脉冲整形滤波器gT和gR。可以重复该过程直到达到收敛。
可以使用不同的性能测量优化滤波器设计。例如，SINR(signal to noise andinterference ratio，信号与噪声和干扰比)可以被认为是用作优化脉冲整形滤波器的目标函数的良好测量，因为其反映了由预期的运行环境中的系统设计造成的信号失真以及噪音引起的降级。然而，对于子带滤波器的设计，OOBE可以是优选的性能测量，因为信号的侧低波瓣的抑制即其频谱抑制，在这里是非常重要的。
在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应理解，本发明不一定限于其应用于以下描述中阐述的和/或在附图和/或示例中说明的组件和/或方法的构造细节和布置。本发明能够实现其他实施例或以各种方式实践或执行。
本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。该计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质(或媒介质)，其上具有计算机可读程序指令，用于使处理器执行本发明的各方面。
计算机可读存储介质可以是有形设备，其可以保留和存储供指令执行设备使用的指令。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光学存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非详尽列表包括以下内容：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、可擦可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(static random access memory，SRAM)、便携式光盘只读存储器(compact disc read-only memory，CD-ROM)、数字多功能光盘(digital versatile disk，DVD)、存储棒、软盘、机械编码的装置(例如在其上记录有指令的凹槽中的穿孔卡或凸起结构)以及前述的任意合适的组合。本文中使用的计算机可读存储介质不应被解释为瞬时信号本身，例如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)或通过导线传输的电信号。
本文中描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或经由网络下载到外部计算机或外部存储设备，例如，互联网、局域网、广域网和/或无线网络。网络可以包括铜传输电缆、光学传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配器卡或网络接口接收来自网络的计算机可读程序指令，并转发计算机可读程序指令，以存储在相应的计算/处理设备内的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编器指令、指令集架构(instruction-set-architecture，ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据或以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，包括诸如Smalltalk、C++等的面向目标的编程语言，以及诸如“C”编程语言或类似编程语言的传统过程的编程语言。计算机可读程序指令可以完全在用户的计算机上执行，部分地在用户的计算机上作为独立的软件包执行，部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上执行，或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情景下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，包括局域网(local area network，LAN)或广域网(wide areanetwork，WAN)，或者对外部计算机进行连接(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。在一些实施例中，为了执行本发明的各方面，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或可编程逻辑阵列(programmable logicarray，PLA)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令以将电子电路个性化。
本文中参考根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明的各方面。将理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以通过计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，以生产机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图框中指定的功能/动作的方法。这些计算机可读程序指令也可以存储在可引导计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式起作用的计算机可读存储介质中，使得具有存储在其中的指令的计算机可读存储介质包括一种制品，其包括实现流程图和/或框图框中指定的功能/动作的各方面。
计算机可读程序指令也可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，使得一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行，以产生计算机实现的过程，使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的指令实现流程图和/或框图框中指定的功能/动作。
附图中的流程图和框图示出了根据本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的架构、功能和操作。这方面，流程图或框图中的每个框可以表示模块、分段或指令的一部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些可替换的实现方式中，框中提到的功能可以不按图中提到的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行框，这取决于所涉及的功能。还应注意，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以通过执行指定功能或动作或执行专用硬件和计算机指令的专用的基于硬件的系统来实现。
发射装置
现参考图1，图1是根据本发明实施例的用于在多载波发射机中处理数据符号的装置的简化框图。发射装置100包括发射脉冲整形器110和发射子带滤波器120。可选地，发射装置是OFDM通信系统的一部分，载波是OFDM子带中的子载波。
发射脉冲整形器110利用相应的发射脉冲整形滤波器对数据脉冲进行滤波。数据脉冲中的每个数据脉冲与多载波信号的相应的载波相关联。可选地，发射脉冲整形器110进行附加操作，包括但不限于：添加CP和/或“重叠和添加”过程(其适用于连续的OFDM发射符号将在某种程度上重叠的情况)。
发射子带滤波器120对由发射脉冲整形器110输出的脉冲整形后的数据脉冲进行子带滤波。
子带滤波器和发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器关联。可选地，这种相关性通过如下更详细描述的联合设计过程获得。
在一些实施例中，子带滤波器在时域中实现。在可替换的实施例中，子带滤波器在频域中实现。可选地，发射子带滤波器是低通滤波器。
可选的实施例以不同的方式获得子带滤波器和发射脉冲整形滤波器(或多个发射脉冲整形滤波器)之间的相关性。这些方式包括但不限于：
A)子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度。基于预定义的子带滤波器设计发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并优化至少一个指定的性能测量。进一步可选地，优化指定的性能测量包括将信号与干扰加噪声比(SINR)最大化。
B)发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器预定义有相应的所需的脉冲整形滤波器长度。基于预定义的发射脉冲整形滤波器(或预定义的多个发射脉冲整形滤波器)设计子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化至少一个指定的性能测量。进一步可选地，优化指定的性能测量包括实现指定的带外发射(OOBE)。
C)联合设计子带滤波器和发射脉冲整形滤波器中的一个或多个发射脉冲整形滤波器，以优化指定的性能测量。
如本文中使用的，术语“指定的性能测量”表示与(发送和/或接收)信号本身和/或(发送和/或接收端)通信系统的特性有关的一个或多个参数。
术语“优化”表示改变设计参数，以相对于期望的水平(例如，设计目标)提高性能测量的水平。优化通常受限于给定的系统条件。
可选地，脉冲整形通过并行的多相滤波实现，子带滤波通过快速卷积实现，通常导致低的实现成本。
在可替换的可选的实现方式中，扩展的FFT跨越脉冲整形滤波后的OFDM符号的整个长度，包括其所有的滤波器拖尾。在这种情况下，所有的滤波操作(脉冲整形和子带滤波)可以在频域中实现。
在两种情况下，接收机可以以相应的方式实现。
发射装置100可选地包括一个或多个附加元件，包括但不限于：
A)调制器，将输入数据调制到载波上(例如，调制到OFDM子载波上)。
B)逆频变换器(inverse frequency transformer，IFFT)，将数据调制的载波变换至时域数据脉冲，以向发射脉冲整形器110输入。进一步可选地，使用大尺寸的IFFT以实现过采样频域信号的有效变换(例如，使用整数过采样因子并通过整数因子相应地增加IFFT块)。
C)上变频器，将子带滤波后的数据脉冲上变频至OFDM频带。可选地，在上变频之前，将进一步的信号处理应用于发射子带滤波器120的输出。
现参考图2，图2是根据本发明示例性实施例的用于在多载波发射机中处理数据符号的装置的简化框图。
频域中子载波上的数据调制后的载波sm,l由逆傅里叶变换器(IFFT)210相加。然后，经历脉冲整形220和子带滤波240。
脉冲整形操作应用在由IFFT 210生成的时域OFDM数据符号上。在图2的示例性实施例中，在子带滤波平行于P/S 230的串行转换后，子带滤波应用于级联的脉冲整形后的OFDM数据符号。
可选地，脉冲整形包括可能的添加CP和/或“重叠和添加”过程，其适用于连续的OFDM发射符号将在某种程度上重叠的情况。
接收设备
现参考图3，图3是根据本发明实施例的用于在多载波接收机中处理数据符号的装置的简化框图。接收装置300包括接收子带滤波器310和接收脉冲整形器320。可选地，接收装置是OFDM通信系统的一部分，载波是OFDM子带中的子载波。
接收子带滤波器310对接收信号进行滤波。接收脉冲整形器320利用相应的接收脉冲整形滤波器对子带滤波后的信号中脉冲整形载波进行滤波。
子带滤波器和接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器关联。可选地，这种相关性通过类似于上述对发射装置描述的过程的联合设计过程获得。这些方式包括但不限于：
A)子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度。基于预定义的子带滤波器设计接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并优化至少一个指定的性能测量。进一步可选地，优化指定的性能测量包括将信号与干扰加噪声比(SINR)最大化。
B)接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器预定义有所需的脉冲整形滤波器长度。基于预定义的接收脉冲整形滤波器设计子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化至少一个指定的性能测量。进一步可选地，优化指定的性能测量包括实现指定的带外发射(OOBE)。
C)联合设计子带滤波器和接收脉冲整形滤波器中的一个或多个接收脉冲整形滤波器，以优化指定的性能测量。
接收装置300可选地包括一个或多个附加元件，包括但不限于：
A)数字信号处理器，用于检测调制到载波上的相应数据。
B)下变频器，适用于通过将OFDM信号下变频得到接收信号。
子带滤波器和脉冲整形滤波器的联合设计
在一些实施例中，为了根据两种方法提供的特性获得最大益处，联合设计脉冲整形滤波器(多个脉冲整形滤波器)和子带滤波器。因此，可以实现系统对信号失真的最佳鲁棒性，同时方便实现低通滤波后的子带信号的良好频谱抑制。可选地，联合设计以迭代的方式进行(例如，基于固定的子带滤波器gLP，第一对脉冲整形滤波器gT和gR针对信号失真的期望的鲁棒性进行优化，然后，根据这对脉冲整形滤波器，优化子带滤波器)。可选地，重复该过程直到达到收敛。
现参考图4，图4是根据本发明实施例的用于多载波通信系统的滤波器设计的方法的简化流程图。可选地，滤波器设计方法通过使用电子设计自动化系统进行。
400中，指定了子带滤波器和脉冲整形滤波器的要求。可选地，这些要求包括：
a)子带滤波器的所需的子带带宽；
b)子带滤波器的所需的子带滤波器长度；和
c)接收脉冲整形滤波器和发射脉冲整形滤波器中的一个或两个的所需的脉冲整形滤波器长度。
410中，联合设计具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度的子带滤波器以及具有所需的脉冲整形滤波器长度的接收和发射脉冲整形滤波器对。
术语“接收和发射脉冲整形滤波器对”包括接收脉冲整形滤波器和发射脉冲整形滤波器。可选地，接收脉冲整形滤波器和发射脉冲整形滤波器相匹配，并且都具有相同的滤波器长度。可替换地，接收脉冲整形滤波器和发射脉冲整形滤波器失配，并且对两个滤波器指定相应的滤波器长度。
可选地，联合设计通过预定义子带滤波器或接收和发射脉冲整形滤波器对开始。然后，基于预定义的滤波器(预定义的多个滤波器)设计另一个(或其他)滤波器。
可选地，联合设计子带滤波以及接收和发射脉冲整形滤波器对，以优化指定的性能测量。
可选地，迭代地设计子带滤波器和脉冲整形滤波器。进一步可选地，最近设计的滤波器类型用作重新设计其他类型滤波器的基础。例如，在设计(或重新设计)子带滤波器之后，基于当前的子带滤波器设计重新设计脉冲整形滤波器对。然后，基于当前的脉冲整形滤波器对的设计重新设计子带滤波器。
当滤波器设计收敛时，输出对子带滤波器以及接收和发射脉冲整形滤波器对的设计。
可选地，迭代以预定义的子带滤波器为开始。可替换地，迭代以至少一个预定义的脉冲整形滤波器(即，接收脉冲整形滤波器和/或发射脉冲整形滤波器)为开始。
可以通过本领域已知的任何方式预定义和/或设计子带滤波器和脉冲整形滤波器对。
可选地，当滤波器设计未能收敛和/或未达到期望的目标性能时，改变通信系统要求和/或性能测量和/或滤波器要求，并重新开始迭代设计过程。可以进行测量和要求的调整直到最终实现收敛。
过滤器设计过程的可选的实施例包括以下步骤中的一个或两个步骤：
1)在发射机和接收机处使用不同的子带滤波器；和
2)在发射机和接收机处对每个子载波进行缩放(即，每个子载波信号与适当的缩放因子的相乘)，以补偿子带滤波器引入的失真。
现参考图5，图5示出了根据该方法的示例性实施例的子带滤波器以及接收脉冲整形滤波器和发射脉冲整形滤波器的联合设计。图5的示例性过程的对应输入和输出关系在图6中示出。
对于系统的适当大小，首先指定基本的滤波器要求。这些滤波器要求是符号持续时间T、子载波间隔F和脉冲整形滤波器的滤波器长度LPS以及子带低通滤波器的滤波器长度LLP。参数T、F和LPS影响脉冲整形滤波器的设计，并且通常根据一般的系统要求和在操作的场景中预期的信号条件(例如，信道条件或受损的同步)推导出。
注意，如果不以匹配的滤波器设计为目标，则对于在发射机和接收机处使用的滤波器，滤波器长度可以是不同的。与此相反，子带滤波器的设计通常仅取决于参数LLP，该参数LLP可以基于OOBE的期望的抑制水平(即频谱抑制)来选择。
对于脉冲整形滤波器的优化，SINR通常是一种良好的性能测量，因为其反映了由预期的运行环境中的系统设计造成的信号失真以及噪声引起的降级。对于子带滤波器设计的优化，所使用的性能测量是OOBE，因为信号的侧低波瓣的抑制，即其频谱抑制，是非常重要的。
基于这些要求和性能测量，进行滤波器的联合优化过程，如下：
1、以满足长度约束LLP的给定带宽BLP的预定义的子带滤波器gLP为开始。
2、根据以下方面，利用将整体SINR最大化的目的，优化满足滤波器长度约束LPS的一对脉冲形状gT和gR：
a、子带滤波器gLP；
b、环境条件，如通道散射函数所代表的通道统计；和
c、操作的SNR。
3、根据以下方面，利用达到期望的OOBE水平的目标，优化满足长度约束LLP的带宽BLP的子带滤波器gLP：
a、步骤2中得到的脉冲整形滤波器对。
4、利用新的子带滤波器gLP，返回至步骤2，并重复优化过程直到达到滤波器的收敛。
可替换地，联合优化过程以预定义的一对脉冲整形滤波器gT和gR为开始。在这种情况下，会在步骤2中优化子带滤波器gLP，并且会在步骤3中更新脉冲整形滤波器。
对于脉冲整形滤波器的优化，可以应用与[1]中的方法类似的方法进行发射滤波器和接收滤波器的交替优化，以将给定的信道统计的SINR最大化。这可以通过将附加的子带滤波器应用于在每个步骤中保持固定的脉冲整形滤波器，扩展到本文中描述的脉冲整形滤波后的多载波系统。对于子带滤波器的优化，可以使用标准的滤波器设计工具，例如等波纹滤波器或多尔夫-切比雪夫(Dolph-Chebycheff)加窗0。
可选地，如果在优化过程完成之后不能满足期望的目标SINR，则可以调整基本系统参数T、F、LPS和LLP中的一个或多个，以改善整体SINR条件，然后可以重新运行迭代的优化过程。
脉冲整形滤波后的OFDM的信号特征的示例
图7A至9B是曲线图，示出了对于25％的CP开销、SNR＝10dB和构成子频带的24个子载波，相对于传统OFDM的脉冲整形滤波后的OFDM的改进的信号特征。
基于上述方法数值设计了脉冲形状和低通子带滤波器，然后，数值分析了功率谱密度和SINR。
现参考图7A和7B，图7A和7B示出了(具有矩形脉冲形状的)传统OFDM中发射机和接收机处使用的时域脉冲形状和用于(具有优化的脉冲整形滤波器的)脉冲整形滤波后的OFDM的发射机和接收机处使用的时域脉冲形状的比较，其示出：
-与OFDM相比，优化的发送滤波器/接收滤波器相匹配。
-子带滤波器在时间上非常好定位。
现参考图8A和8B，图8A和8B示出了脉冲整形滤波后的OFDM的非常低的OOBE：
-由于矩形脉冲形状，具有子带滤波的OFDM稍差。
-单独的OFDM或脉冲整形明显更糟。
现参考图9A和9B，图9A和9B示出了脉冲整形滤波后的OFDM的改进的SINR：
-CP内延迟的增益高达1dB(类似于频率偏移)。
-脉冲整形显着减少了子带边缘处的失真。
总之，与滤波后的OFDM和FMT/FBMC相比，本发明的实施例展示了显着的优点。与标准的滤波后的OFDM相比，脉冲整形滤波后的OFDM的优点包括：
-由于发射滤波器/接收滤波器相匹配，可以得到更高的SINR。
-对双分散通道的更好的鲁棒性。
-对子带滤波器引入的失真的更好的鲁棒性。
与FMT/FBMC相比的优点包括：
-降低带外发射(OOBE)。
-通过分别处理SINR和OOBE，简化了滤波器设计。
-缩短了对给定的OOBE掩模的滤波器脉冲响应。
为OFDM开发的所有算法可以直接应用于脉冲整形滤波后的OFDM，因为OFDM兼容性被完全保持。这些算法包括但不限于，同步和信道估计以及MIMO检测和预编码(包括空时码)。
如上所述的方法使用在集成电路芯片的制造中。
附图中的流程图和框图示出了根据本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的架构、功能和操作。这方面，流程图或框图中的每个框可以表示模块、分段或代码的一部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些可替换的实现方式中，框中提到的功能可以不按图中提到的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行框，这取决于所涉及的功能。还应注意，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以通过执行指定功能或动作或专用硬件和计算机指令的专用的基于硬件的系统来实现。
已经出于说明的目的呈现了对本发明的各个实施例的描述，但是并不旨在彻底和限制所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对本领域普通技术人员来说是显而易见的。选择本文中使用的术语以最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中发现的技术的技术改进，或以使本领域普通技术人员能够理解本文中公开的实施例。
预期在本应用成熟的专利有效期间，将开发许多相关的多载波信号、子带滤波器、脉冲整形滤波器、设计滤波器的方法、滤波器设计的性能测量、系统要求、接收机和发射机，术语多载波信号、多载波系统、子带滤波器、脉冲整形滤波器、滤波器设计的方法、性能测量、系统要求、接收机设备和发射机设备的范围旨在包括所有这些新的先验技术。
术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”“具有”及其缀合物表示“包括但不限于”。该术语包含术语“由......组成”和“基本上由......组成”。
短语“基本上由......组成”是指组合物或方法可以包括额外的成分和/或步骤，但这仅在额外的成分和/或步骤实质上不改变要求保护的组合物或方法的基本和新颖特征的情况下。
如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指代，除非上下文另有明确说明。例如，术语“化合物”或“至少一种化合物”可包括多种化合物，包括其混合物。
词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。被描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为比其他实施例优选或有利，和/或不必将特征结合从其他实施例排除。
词语“可选地”在本文中用于表示“在一些实施例中提供且其他实施例中未提供”。本发明的任何特定实施例可以包括多个“可选的”特征，除非这些特征冲突。
整个申请中，本发明的各个实施例可以以范围格式呈现。应理解，范围形式的描述仅仅是为了方便和简洁，不应该被解释为对本发明范围的不可改变的限制。因此，应该认为范围的描述已经具体公开了所有可能的子范围以及该范围内的各个数值。例如，应当认为对诸如1至6的范围的描述已经具体公开了子范围，例如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等，以及在该范围内的各个数字，例如，1、2、3、4、5和6。无论范围的广度如何，这都适用。
无论何时在本文中指示数值范围，其意图包括在所指示的范围内的任何引用的数字(分数或整数)。短语第一指示数字和第二指示数字“之间的范围(ranging/ranges)”以及“从”第一指示数字“至”第二指示数字的“范围(ranging/ranges)”在本文中可互换使用，并且表示包括第一和第二指示数字以及它们之间的所有分数和整数数字。
应理解，在单独的实施例的上下文中清楚地描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，在单个实施例的上下文中简洁地描述的本发明的各个特征也可以单独提供，或以任何合适的子组合提供，或者适合于本发明的任何其他描述的实施例中。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施例的本质特征，除非该实施例在没有那些元件的情况下不起作用。
尽管已经结合本发明的具体实施例描述了本发明，但显然，许多替换、修改和变化对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求的精神和广泛范围内的所有这些替换、修改和变化。
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用全部并入本说明书中，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体和单独地指出通过引用并入本文。另外，本申请中任何参考文献的引用或标识不应被解释为承认这种参考可用作本发明的现有技术。对于章节标题被使用的范围，其不应被解释为必然限制。

Claims (15)

1.一种用于在多载波发射机中处理数据符号的装置，包括：
发射脉冲整形器，适用于利用相应的发射脉冲整形滤波器对多个数据脉冲进行滤波，所述数据脉冲中的每个数据脉冲与相应的载波相关联；
发射子带滤波器，与所述发射脉冲整形器相关联，适用于对脉冲整形后的所述数据脉冲进行子带滤波，
其中，所述子带滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器关联。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度，以及其中，基于预定义的所述子带滤波器设计所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并优化指定的性能测量。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器预定义有所需的脉冲整形滤波器长度，以及其中，基于预定义的所述至少一个发射脉冲整形滤波器设计所述子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化指定的性能测量。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，联合设计所述子带滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个发射脉冲整形滤波器，以优化指定的性能测量。
5.一种用于在多载波接收机中处理数据信号的装置，包括：
接收子带滤波器，适用于对接收信号进行子带滤波；以及
接收脉冲整形器，与所述接收子带滤波器相关联，适用于利用相应的接收脉冲整形滤波器对子带滤波后的所述信号中载波进行脉冲整形，
其中，所述子带滤波器和所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器关联。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述子带滤波器预定义有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度，以及其中，基于预定义的所述子带滤波器设计所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器，以具有所需的脉冲整形滤波器长度并优化指定的性能测量。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器预定义有所需的脉冲整形滤波器长度，以及其中，基于预定义的所述至少一个接收脉冲整形滤波器设计所述子带滤波器，以具有所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化指定的性能测量。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，联合设计所述子带滤波器和所述接收脉冲整形滤波器中的至少一个接收脉冲整形滤波器，以优化指定的性能测量。
9.一种用于多载波通信系统的滤波器设计的方法，包括：
使用电子设计自动化系统：
指定所需的子带带宽、所需的子带滤波器长度和所需的脉冲整形滤波器长度；以及
联合设计具有所述所需的子带带宽和所述所需的子带滤波器长度的子带滤波器以及接收和发射脉冲整形滤波器对，所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个具有所述所需的脉冲整形滤波器长度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述联合设计包括：设计所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器，以具有所述所需的脉冲整形滤波器长度。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其中，所述联合设计包括：
预定义具有所述所需的子带带宽和所述所需的子带滤波器长度的子带滤波器；以及
基于预定义的所述子带滤波器设计所述接收和发射脉冲整形滤波器对，以得到所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个的所述所需的脉冲整形滤波器长度并优化指定的性能测量。
12.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其中，所述联合设计包括：
预定义接收和发射脉冲整形滤波器对，所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器中的至少一个具有所述所需的脉冲整形滤波器长度；以及
基于预定义的所述接收和发射脉冲整形滤波器对设计所述子带滤波器，以得到所需的子带带宽和所需的子带滤波器长度并优化指定的性能测量。
13.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其中，联合设计所述子带滤波器和所述接收和发射脉冲整形滤波器对，以优化指定的性能测量。
14.根据权利要求9所述的方法，还包括：
通过以下步骤迭代设计所述子带滤波器和所述接收和发射脉冲整形滤波器对：
基于所述子带滤波器的当前设计重新设计所述接收脉冲整形滤波器和所述发射脉冲整形滤波器，以满足所述所需的脉冲整形滤波器长度并优化第一性能测量；以及
基于所述接收和发射脉冲整形滤波器对的当前设计重新设计所述子带滤波器，以具有所述所需的子带带宽和所述所需的子带滤波器长度并优化第二性能测量；以及
当所述滤波器设计收敛时，输出对所述子带滤波器和对所述接收和发射脉冲整形滤波器对的所述设计。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：当所述滤波器设计未能收敛时，调整通信系统参数并重新开始所述迭代设计。
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