CN111480325A

CN111480325A - 生成多载波信号的方法、解调方法、计算机程序产品和对应装置

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Publication number: CN111480325A
Application number: CN201880080357.1A
Authority: CN
Inventors: M.拉诺伊斯李; B.贾汉
Original assignee: Orange SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2020-07-31
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: WO2019115956A1; US10999115B2; US20200403834A1; CN111480325B; EP3725051B1; FR3075532A1; EP3725051A1

Abstract

本发明涉及一种用于生成由多载波码元形成的多载波信号的方法，包括以下步骤：从源码元的序列获取(E200)N个第一调制码元和N个第二调制码元，对于索引为k的所述源码元中的至少一个，所述获取包括以下子步骤：‑对索引为k的源码元的实部和虚部分别与索引为k+/‑R的源码元之一的实部和虚部进行线性组合(E200a)，其中R是非零整数，分别传递至少一个第一、第二组合码元，对所述N个第一调制码元和所述N个第二调制码元分别进行时间‑频率变换(E210)，分别传递N个载波的第一块、第二块；和从所述N个载波的第一和第二块生成(E220)所述多载波码元。

Description

生成多载波信号的方法、解调方法、计算机程序产品和对应装置

技术领域

本发明的领域是经由多载波信号传输数字数据的领域。

更具体地，本发明涉及用于生成例如与OFDM(正交频分复用)类型多载波信号相比具有改进的谱性能的多载波信号的技术、以及用于解调这种信号的技术。

在通过线缆或通过RF载波频率上的无线电传输数字数据时，广泛使用这样的信号。因此，本发明特别地但不排他地在本地无线网络(WiFi)、3GPPLTE(第三代合作伙伴计划和长期演进)移动小区无线电话或此外ADSL(非对称数字订户线)领域中具有许多应用，并且在广播领域中具有许多应用，例如在与数字音频广播(DAB)、数字电视广播(尤其是DVB-T(数字视频广播-地面)或DVB-T2)、或此外线缆广播(尤其是DVB-C(数字视频广播-线缆))有关的标准中所描述的。

背景技术

在数字通信中，自从将其用于不同的标准(例如DAB、DVB-T/T2、ADSL、3GPP LTE等)以来，OFDM调制作为参考调制已在过去二十年中占主导地位。

与单载波调制相比，这种类型的调制在谱拥塞、对时间分散信道的抵抗力、以及利用每个载波一个系数的均衡操作的简便性方面(称为“迫零”方法)的固有质量已确保其在上述标准中的成功。

保护间隔“Δ”(在于在有效载荷码元的两个块之间添加信号部分)是这种调制的重要元素。实际上，保护间隔使得能够吸收无线电传输期间多次反射所导致的回波(echoes)。它可用于执行系统的第一时间同步(称为粗同步)，并由此准确放置FFT(快速傅里叶变换)窗口以解调信号。

但是，在面对日益增长的比特率需求时以及在面对新标准中出现的日益复杂的场景时，存在OFDM调制中出现的局限性，特别是在谱效率方面。

实际上，由矩形窗口定义的多载波信号(也称为OFDM块)的时间定位(其频率响应是基数正弦函数(cardinal sine function))并未给出如新标准的规范所要求的那样限制的谱。

已经提出了替代解决方案。特别地，已经提出了OFDM/OQAM(偏移正交幅度调制)调制。这样的多载波调制具有远比OFDM情况更好地在频率中定位的谱响应。

但是，OFDM/OQAM调制无法引入任何保护间隔。现在，即当缺少保护间隔使得可能增加调制的谱效能时，这种缺少会限制调制吸收高度时间分散信道中存在的回波的能力。

因此，已经设想了用于利用OFDM/OQAM调制引入保护间隔的解决方案(例如，专利申请FR2928233(A1)中公开的方案)，但是其谱质量恶化，因此将这些调制限制于低时间分散信道。

因此，需要与OFDM调制相比具有改进的谱效能的多载波调制。

还需要使得能够插入保护间隔的这种调制。

最后，需要生成和解调根据在硬件实现方面简单的这种调制所调制的信号。

发明内容

本发明的一个实施例提出了一种用于生成由多载波码元形成的多载波信号的方法。这样的方法实现以下步骤，用于生成所述多载波码元中的至少一个：

-从源码元的序列获得N个第一调制码元和N个第二调制码元，对于索引为k的所述源码元中的至少一个，所述获得包括以下子步骤：

-对索引为k的所述源码元的实部和虚部分别与索引为k+/-R的所述源码元之一的实部和虚部进行线性组合，其中R是非零整数，所述线性组合分别传递至少一个第一组合码元、和至少一个第二组合码元，所述N个第一调制码元中的至少一个、和所述N个第二调制码元中的至少一个分别是所述至少一个第一组合码元、和所述至少一个第二组合码元的函数；

-对所述N个第一调制码元和所述N个第二调制码元进行频率-时间变换(E210)，所述N个第一调制码元的频率-时间变换传递N个载波的第一块，所述第一块的每一载波由所述第一调制码元之一调制，并且所述N个第二调制码元的频率-时间变换传递N个载波的第二块，所述第二块的每一载波由所述第二调制码元之一调制；和

-从所述N个载波的第一和第二块生成所述多载波码元。

因此，本发明提出了一种新颖且有创造性的解决方案，以使得能够生成与例如OFDM类型信号相比具有改进谱效率的多载波信号。

为此，所要求保护的方法提出将源码元变换为通过将源码元序列的码元的码元的实部和虚部分别与偏移了延迟R的相同序列的码元的实部和虚部进行线性组合而获得的调制码元。在频域中(即在频率-时间变换之前(例如，在傅里叶逆变换之前))执行的这样的线性组合实现了在时域中的正弦加窗。然后对生成的信号进行变迹(apolized)，并改进其谱。

此外，延迟R定义了在生成的多载波码元持续时间内出现的正弦加窗函数的半周期的数目(对于R等于1，我们有一个半正弦周期，对于R等于2，我们有一个正弦周期，对于R等于4，我们有两个周期，依此类推)。获得的正弦加窗函数的零点对生成的多载波码元的开始和结束进行加权，从而改进了其谱。

根据一个实施例，用于获得的步骤还包括分别应用于所述至少一个第一组合码元和所述至少一个第二组合码元的相位旋转子步骤，所述相位旋转分别传递所述N个第一调制码元中的所述至少一个、和所述N个第二调制码元中的所述至少一个。

因此，尽管为了生成多载波信号而对所传送的码元的实部和虚部应用不同的处理操作，但是所传送的码元的实部和虚部仍保持正交。结果，可以在接收时容易地估计所传送的信号。

根据一个实施例，所述生成步骤包括子步骤：传递第一和第二同步块的所述N个载波的第一和第二块的同步。所述多载波码元是从所述第一和第二同步块生成的。

因此，加权第一和第二同步块的正弦函数保持正交。结果，在接收时可以容易地区分和估计所传送的码元的实部和虚部。此外，这样生成的多载波信号的平均功率不会因考虑的正弦加窗而降级。

根据一个实施例，所述同步步骤包括分别相对于N个载波的第二块和N个载波的第一块、对N个载波的第一块和N个载波的第二块进行时间偏移，所述时间偏移传递第一和第二同步块。

因此，简单且有效地实现N个载波的第一和第二块的同步。

根据一个实施例，所述生成步骤包括用于对第一和第二同步块求和的子步骤，所述求和传递多载波码元。

根据一个实施例，所述生成步骤还包括：通过分别循环地复制所述N个载波的第一块和N个载波的第二块的p*(N/R)个样本、来插入保护间隔的步骤，其中p是非零整数，并且R是N的整数约数，所述插入分别传递N个载波的第一扩展块、和N个载波的第二扩展块。所述同步子步骤被应用于所述第一和第二扩展块以传递第一和第二同步块。

因此，保护间隔的持续时间是正弦加窗函数的半周期的整数倍。结果，即使当在多载波码元中提供保护间隔时，所获得的多载波信号的谱仍保持改进。

根据一个实施例，所述线性组合包括分别在所述索引为k的源码元的所述实部和所述虚部、与分别在和纯虚数相乘的索引为k+/-R的源码元的所述实部和所述虚部之间的相加或相减。

因此，减少了在接收时在源码元的估计期间从估计码元到估计码元的误差传播。

本发明的一个实施例提出了一种用于解调由多载波码元形成的多载波信号的方法。这样的方法包括以下步骤：

-对从所述多载波信号获得的N个输入样本的集合进行频率-时间变换，所述频率-时间变换传递至少N个调制码元；和

-根据从所述至少N个调制码元分别获得的N个第一调制码元和N个第二调制码元估计至少一个源码元，分别对于索引为k的所述N个第一调制码元、和索引为k的N个第二调制码元中的至少一个，所述估计包括子步骤：

-索引为k的所述调制码元的虚部、与分别索引为k+/-R的所述N个第一调制码元和索引为k+/-R的N个第二调制码元之一的实部的线性组合，其中R为非零整数，所述线性组合分别传递所述至少一个源码元的估计的实部和虚部。

因此，本发明还涉及一种用于解调多载波信号的方法，与OFDM类型信号相比，该多载波信号具有改进的谱效能。

为此，所要求保护的方法关于生成多载波信号的方法提出实现与上文描述的线性组合的操作对称的操作。更具体地，在时间-频率变换步骤的输出处(例如，直接傅里叶变换之后)获得的调制码元序列的实部和虚部、与偏移了延迟R的相同序列的调制码元的实部和虚部分别进行线性组合的对应处理操作使得能够估计所传送的源码元。

根据一个实施例，该解调方法还包括以下步骤：从所述多载波信号的至少N个输入样本获得N个第一样本的集合和N个第二样本的集合。所述时间-频率变换一方面应用于所述N个第一样本的集合传递所述N个第一调制码元，而另一方面应用于所述N个第二样本的集合传递所述N个第二调制码元。

根据一个实施例，所述获得步骤包括以下子步骤：

-复制所述多载波信号的所述至少N个输入样本，传递至少N个第一输入样本的集合和至少N个第二输入样本的集合；和

-对所述至少N个第一输入样本和至少N个第二输入样本的集合进行同步，传递至少N个第一同步样本的集合和至少N个第二同步样本的集合。

所述N个第一和N个第二样本的集合是从所述至少N个第一和N个第二同步样本的集合中获得的。

因此，尽管如上参考用于生成多载波信号的方法描述了在生成所考虑的多载波码元期间将正弦加权函数设置为正交，但是在接收时实现的时间-频率变换被应用于与相同多载波码元的源码元相对应的样本。

根据一个实施例，所述同步子步骤包括分别相对于至少N个第二输入样本的集合和至少N个第一输入样本的集合、对至少N个第一输入样本的集合和至少N个第二输入样本的集合进行时间偏移，所述时间偏移传递至少N个第一和第二同步样本。

因此，简单且有效地实现了至少N个第一输入样本和N个第二输入样本的集合的同步。

根据一个实施例，所述至少N个第一同步样本和至少N个第二同步样本分别是N+p*(N/R)个第一同步样本和N+p*(N/R)个第二同步样本，其中p为自然整数，而R是N的整数约数。所述获得步骤包括用于通过分别消除所述N+p*(N/R)个第一同步样本中以及所述N+p*(N/R)个第二同步样本之中的p*(N/R)个样本、来消除保护间隔的子步骤，所述消除分别传递所述N个第一样本的集合和所述N个第二样本的集合。

根据一个实施例，所述时间-频率变换的步骤传递所述N个第一和N个第二调制码元。该解调方法还包括分别应用于所述N个第一调制码元和N个第二调制码元的相位旋转的步骤，所述相位旋转分别传递N个第一相移调制码元和N个第二相移调制码元。所述线性组合的子步骤分别应用于所述N个第一相移调制码元和N个第二相移调制码元，以传递所述至少一个源码元。

因此，如上文参考用于生成多载波信号的方法所描述的，在生成多载波码元期间应用的相位旋转被抵消，以便改进所传送的源码元的估计。

根据一个实施例，所述解调方法还包括：

-应用于所述至少N个调制码元的相位旋转的步骤，所述相位旋转传递N个相移调制码元；和

-复制所述N个相移调制码元的步骤，所述复制分别传递N个第一相移调制码元和N个第二相移调制码元；

所述线性组合的子步骤分别应用于所述N个第一相移调制码元和N个第二相移调制码元，以传递所述至少一个源码元。

因此，在仅实现一个时间-频率变换块(例如，单个直接傅里叶变换)时，可以以简化的方式实现解调方法。在这种情况下，通过调制码元的互补相移(基于其实现两个上述线性组合之一)，来消除在所考虑的多载波码元的生成期间获得的、与正弦加权函数的正交设置有关的时移效应。

本发明还涉及至少一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码指令，当计算机执行所述程序时，所述程序代码指令用于实现根据其不同实施例中的任一个如上所述的至少一种方法。

本发明的另一实施例提出了一种用于生成多载波信号的对应装置。

这种生成装置被特别地设计用于实现根据本发明的生成多载波信号的方法(根据上文提到的其不同实施例中的任一个)。

因此，该装置的特性和优点与上述的生成方法的特性和优点相同。因此，没有更详细地描述它们。

本发明的另一实施例提出了一种用于解调多载波信号的对应装置。

这种解调装置被特别地设计用于实现根据本发明的用于解调多载波信号的方法(根据以上描述的不同实施例中的任一个)。

因此，该装置的特性和优点与上述的解调方法的特性和优点相同。因此，没有更详细地描述它们。

附图说明

根据作为指示性和非穷举性示例给出的以下描述并且根据附图，本发明的其他特征和优点将显现出来，其中：

-图1图示了根据本发明一个实施例的用于生成多载波信号的装置的功能块；

-图2图示了根据本发明一个实施例的用于生成多载波信号的方法的步骤；

-图3a和3b图示了在实现图2的方法期间生成的时间和频率波形；

-图4A图示了根据本发明一个实施例的用于解调多载波信号的装置的功能块；

-图4B图示了根据本发明另一实施例的用于解调多载波信号的装置的功能块；

-图4C图示了根据本发明又一实施例的用于解调多载波信号的装置的功能块；

-图5图示了根据本发明一个实施例的用于解调多载波信号的方法的步骤。

具体实施方式

在本文档的所有附图中，相同的元件和步骤由相同的附图标记指定。

所描述的技术的一般原理在于生成多载波信号，在于对调制器的输入处的源码元的实部和虚部进行有区别的处理。

更具体地，从源码元序列的实部和虚部分别与偏移了延迟R的相同源码元序列的实部和虚部的线性组合分别获得N个第一调制码元和N个第二调制码元，其中R是非零整数。然后单独向N个第一调制码元和N个第二调制码元应用频率-时间变换(例如大小为N的傅里叶逆变换)，以传递N个载波的第一块和第二块。然后，将N个载波的第一和第二块相加，以便传递根据本发明的多载波码元。

可以看出，序列的索引为k的源码元的实部和虚部分别与序列的索引为k+/-R的另一源码元的线性组合在频域中(即在频率-时间变换之前)实现与时域中的正弦加窗相对应的处理操作。对于序列的至少某些源码元，例如序列的N个源码元，实现这种线性组合。这意味着，经由如此生成的多载波时间信号的变迹，来改进获得的多载波码元的谱。

现在参考图1，我们描述实现保护间隔插入的根据本发明一个实施例的用于生成多载波信号的装置的功能块。可以注意到，根据本发明，保护间隔的插入是可选的。

更具体地，多载波信号包括多载波码元，每个多载波码元包括由从属于码元星座的源码元获得的码元调制的N个载波，具有频率索引k的源码元表示为x_(k)＝a_(k)+jb_(k)。应当理解，在变型中，一些源码元被设置为零，以便清除(extinguish)对应的副载波。这尤其是用于提出某些标准(例如LTE)的情况，其中清除多载波码元的边缘处的副载波(即，最小和最大频率索引的副载波)，以便使能不同的多载波信号共存于相邻频率信道上。

为了生成这样的信号，生成装置100首先包括用于从源码元序列中获得N个调制码元的两个块：

-第一块110_1，用于从源码元序列的实部获得N个第一

调制码元；和

-第二块110_2，用于从源码元序列的虚部获得N个第二

调制码元。

为此，第一110_1和第二110_2获得块例如实现下面参考图2描述的用于生成多载波信号的方法的获得步骤E200。

根据该示例，生成装置100还包括两个傅里叶逆变换块。这些是应用于从源码元序列的实部获得的N个第一调制码元

的第一块120_1、以及应用于从源码元序列的虚部获得的N个第二调制码元

的第二块120_2。

例如，傅里叶逆变换块实现下面参考图2描述的用于生成多载波信号的方法的傅里叶逆变换步骤E210。

生成装置100最后包括块130，用于从由第一120_1和第二120_2傅里叶逆变换块分别传递的N个载波的第一块和第二块中生成多载波信号的多载波码元。

为此，生成块130实现例如下面参考图2描述的用于生成多载波信号的方法的生成步骤E220。

可以在执行包括指令序列的程序的可再编程计算机上(PC计算机、DSP处理器、微控制器等)或在专用计算机器上(例如一组逻辑门，例如FPGA、或ASIC、或任何其他硬件模块)同样好地实现生成装置100的上述不同块，以便实现下面参考图2所述的生成多载波信号的方法。

如果生成装置100由可再编程的计算机器制成，则对应的程序(即，指令序列)可以存储在可拆卸的储存介质中(例如软盘、CD ROM或DVD ROM)或者不可拆卸的介质中(例如，可以是易失性或非易失性的存储器)，该储存介质可由计算机或处理器部分或全部读取。在初始化时，计算机程序的代码指令例如被加载到随机存取存储器中，并然后由处理单元的处理器执行。

现在参考图2，我们描述根据本发明一个实施例的用于生成多载波信号的方法的步骤。

更具体地，描述用于生成多载波信号的多载波码元的以下步骤。

在步骤E200，从源码元序列中获得N个第一

调制码元和N个第二

调制码元，例如在生成装置100的第一获得块110_1和第二获得块110_2的输出处。

为此，在子步骤E200a，第一获得块110_1执行源码元序列的码元的实部和与偏移了延迟R的相同序列的码元的实部之间的线性组合。例如，延迟R的值是2的幂。根据图1所示的示例，用于获得的第一块110_1在具有频率索引k的源码元x_(k)的实部a_(k)与具有频率索引k-R的源码元x_(k-R)的实部a_(k-R)之间进行减法，k是范围从R到N+R的整数。对于在R和N+R之间包括的每个索引k重复的这种减法例如传递N个第一组合码元。

在一个变型中，在具有频率索引k的源码元x_(k)的实部a_(k)与具有频率索引k+R的源码元x_(k+R)的实部a_(k+R)之间进行减法，其中，k是范围从1到N的整数。对于范围从1到N的每个索引k重复的这种减法然后传递N个第一组合码元。

可以看出，在频域中(即在傅里叶逆变换之前)执行的码元的实部之间的这种线性组合实现了时域中的正弦加窗，N/R代表考虑的正弦波的半周期(样本的数目)。

实际上，频率为f0处的正弦函数的傅里叶逆变换与(δ(f-f₀)-δ(f+f₀))成正比。因此，通过分布(δ(f-f₀)-δ(f+f₀))对源码元的实部的卷积使得可能通过这种正弦函数来获得时间信号的加权，即在傅里叶逆变换之后。

然后对生成的信号进行变迹，并改进其频谱。

此外，源码元x_(k)的实部a_(k)的这种卷积导致具有上述形式的线性组合形式的期望加权的简单有效的实现，即：a_(k)-a_(k-R)。

然而，为了在接收时在源码元的估计期间使得从估计码元到估计码元的误差传播最小化，具有频率索引k-R的源码元的实部(即，a_(k-R))在与具有频率索引k的源码元的实部(即，a_(k))组合(例如从中减去)之前，可以乘以纯虚数单位数j，使得实部a_(k)和a_(k-R)被相移π/2。例如，在向其应用等于π/2的相位旋转项时，实部a_(k-R)被相移。因此，我们获得具有频率索引k的第一组合码元。

此外，在子步骤E200b，从至少一个第一组合码元和第二组合码元分别确定第一N个调制码元和第二N个调制码元。例如，具有频率索引k的第一组合码元在向其应用相位旋转项(在此等于–kπ/2R)时被相移，以便传递具有频率索引k的第一调制码元

这意味着第一获得模块110_1对步骤E200的实现实现了以下操作：

类似地，第二获得块110_2对源码元x_(k)的虚部b_(k)执行相同类型的操作，以便传递N个第二调制码元

然而，第二获得块110_2对步骤E200的实施更具体地实现了以下操作：

实际上，该函数

的傅里叶变换包络对应于归一化的频率正弦函数

如同函数

的情况那样。

此外，R是在具有N个载波的多载波码元的持续时间上存在的正弦半周期的数目。结果，正弦函数的零点使得当前多载波码元的开始和结束两者衰减，从而改进由此生成的多载波信号的谱。

在傅里叶逆变换步骤E210，生成装置100的第一傅里叶逆变换块120_1向N个第一调制码元

应用傅里叶逆变换以便传递N个载波的第一块。类似地，第二块120_2对N个第二调制码元

应用傅里叶逆变换，以便传递N个载波的第二块。

最终，在步骤E220中，生成装置100的生成块130从在实现步骤E210期间由第一傅里叶逆变换块120_1和第二傅里叶逆变换块120_2分别传递的N个载波的第一块和第二块中生成多载波信号的多载波码元。例如，根据图1所示的一个实施例，在子步骤E220a，插入保护间隔。为此，生成块130循环地复制N个载波的第一块的p*(N/R)个样本，以便传递N个载波的第一扩展块。类似地，生成块130循环地复制N个载波的第二块的p*(N/R)个样本，以便传递N个载波的第二扩展块。

因此，当N是R的倍数时，保护间隔的持续时间是正弦加权函数的半周期的整数倍。因此，正弦函数的零点使得N个载波的第一和第二扩展块的开始和结束保持衰减。因此，即使当在多载波码元中提供了保护间隔时，所获得的多载波信号的谱也保持改进。

此外，在可选的子步骤E220b，块130执行N个载波的第一和第二扩展块的同步。例如，N个载波的第二扩展块被延迟N/2R个样本，即相对于N个载波的第一扩展块被延迟四分之一正弦周期。因此传递N个载波的第一和第二同步块。

因此，加权第一和第二同步块的正弦函数被正交设置。这意味着在接收时可以容易地区分和估计源码元的实部和虚部。此外，正弦加窗不会使得这样生成的时间多载波信号的平均功率降级，即，它在多载波码元的持续时间内保持相当恒定。

在变型中，应用于N个载波的第二扩展块的延迟与N/2R个样本不同。

最终，在子步骤E220c，块130执行N个同步载波的第一块和第二块的求和，以便生成多载波码元。

现在参考图3a和3b，我们描述在实现图2的方法期间生成的时间和频率波形。

更具体地，图3a图示了在求和之前获得的N个载波的第一块和第二块的时间图。

在本示例中，因子R等于16。这意味着在所考虑的第一和第二块的持续时间内存在正弦值的16个半周期。正弦加权函数的零点因此使得N个载波的第一块和第二块的开始和结束两者衰减。

此外，由于N个载波的第一块和第二块在时间上相对于彼此偏移等于N/2R(即，正弦周期的四分之一)的时滞，因此在应用子步骤E220b之后，分别对N个载波的第一和第二块加权的正弦函数正交。因此，在接收中可以容易地区分和估计源码元的实部和虚部。此外，所考虑的正弦加窗不会使得这样生成的多载波信号的平均功率降级。

例如，如图3a所示，保护间隔Δ在等于正弦加权函数的四个半周期的持续时间上延伸。换句话说，保护间隔Δ由分别从N个载波的第一和第二块循环复制的4*(N/R)个样本组成。因此，相对于包括相同数目载波的OFDM信号的谱310，在对第一和第二块求和之后获得的多载波码元的谱300(图3b)保持改进。即使在当前的多载波码元以及之前或之后的多载波码元中提供了保护间隔时，这仍然适用。

可以注意到，间隔的长度不必等于正弦加权函数的四个半周期。特别地，可以作为信道的分散(即回波的长度)的函数，来配置保护间隔的长度。

现在参考图4A至4C，根据不同的实施例，我们描述用于解调根据以上参考图2在这里描述的生成方法所生成的多载波信号的装置的功能块。

图4A所示的第一装置适于解调以保护间隔或不以保护间隔传送的多载波信号。

解调装置400A首先包括块410，该块410用于从所考虑的多载波信号的N+p*(N/R)个输入样本中获得N个第一样本的集合和N个第二样本的集合。

为此，获得块410实现例如下面参考图5描述的多载波信号的解调方法的获得步骤E500。

生成装置400A还包括两个傅里叶变换块，包括应用于N个第一样本的第一块420_1，传递N个第一调制码元；以及应用于N个第二样本的第二块420_2，传递N个第二调制码元。

例如，傅里叶变换块实现下面参考图5描述的用于解调多载波信号的方法的傅里叶变换步骤E510。

解调装置400A还包括两个相旋转块，包括：第一块425_1，将第一相移应用于N个第一调制码元，传递N个第一相移调制码元；和第二块425_2，将第二相移应用于N个第二调制码元，传递N个第二相移调制码元。

例如，第一和第二相位旋转块实现以下参考图5描述的多载波信号的解调方法的相位旋转的步骤E520。

解调装置400A最后包括用于估计所考虑的多载波信号所递送的N个源码元的两个估计块，所述两个估计块包括用于从N个第一相移调制码元估计N个源码元的第一块430_1、和用于从N个第二相移调制码元估计N个源码元的第二块430_2。

例如，第一估计块430_1和第二估计块430_2实现下面参考图5在此描述的用于解调多载波信号的方法的估计步骤E530。

现在参考图4B和4C，我们描述用于解调根据以上参考图2在此描述的生成方法所生成的多载波信号的解调装置的、根据本发明其他实施例的功能块。

更具体地，解调装置400B和400C适于解调多载波信号，该多载波信号的多载波码元包括保护间隔。换句话说，当图2的生成方法实现用于插入保护间隔的子步骤E220a时，生成所考虑的多载波信号。

图4B和4C所示的解调装置400B和400C实现单个傅里叶变换块420_1，该傅里叶变换块420_1被应用于从多载波信号获得的N个输入样本的集合，并传递N个调制码元。

例如，这种傅里叶变换块420_1实现图5的解调方法的步骤E510。

更具体地，在图4B所示的实施例中，我们复制在傅里叶变换块420_1的输出处获得的N个调制码元，这传递N个第一调制码元和N个第二调制码元。

解调装置400B还包括两个相移旋转块，其中第一块425_1将第一相移应用于N个第一调制码元，传递N个第一相移调制码元，而第二块425_2将第二相移应用于N个第二调制码元，传递N个第二相移调制码元。

在附加相位旋转块425_2B中实现附加相移，使得可能区分第一估计块430_1和第二估计块430_2所处理的码元、与多载波信号所携带的码元。

为了简化解调器，在图4C所示的实施例中，傅里叶变换块420_1传递的N个调制码元首先由单一相位旋转块425进行相移，并然后被复制以供给实现下面参考图5描述的用于解调多载波信号的方法的估计步骤E530的第一码元估计块430_1和第二码元估计块430_2。

与装置400A相比，装置400B和400C不包括用于同样(as such)获得N个第一样本的集合和N个第二样本的集合的任何块410。相反，经由用于消除保护间隔的块440、以及经由时移块450，视情况而定，在硬件实现方面需要时，从多载波信号的至少N个样本的集合中获得给予傅里叶变换块420_1的N个输入样本的集合。

可以在执行包括指令序列的程序的可再编程计算机器上(PC计算机、DSP处理器、微控制器等)或在专用计算机器上(例如一组逻辑门，例如FPGA、或ASIC、或任何其他硬件模块)同样好地实现解调装置400A、400B和400C的不同上述块，以便实现下面参考图5所述的解调多载波信号的方法。

假如解调装置400A、400B和400C由可再编程的计算机器制成，则对应的程序(即，指令序列)可以存储在可拆卸的储存介质中(例如软盘、CD ROM或DVD ROM)或者不可拆卸的介质中(例如，可以是易失性或非易失性的存储器)，该储存介质可由计算机或处理器部分或全部读取。在初始化时，计算机程序的代码指令例如被加载到随机存取存储器中，并然后由处理单元的处理器执行。

现在参考图5，我们描述根据本发明一个实施例的解调多载波信号的方法的步骤。

这种方法实现与以上参考图2在本文描述的用于生成多载波信号的方法的操作对称的操作。

作为示例，如果我们考虑图4A所示的解调装置，则在步骤E500，解调装置400的块410从所考虑的多载波信号的N+p*(N/R)个输入样本获得N个第一样本的集合和N个第二样本的集合。

更具体地，在子步骤E500a，块410复制多载波信号的N+p*(N/R)个输入样本，以便传递N+p*(N/R)个第一输入样本的集合和N+p*(N/R)个第二输入样本的集合。

在子步骤E500b，获得块410使得N+p*(N/R)个第一输入样本和N+p*(N/R)个第二输入样本的集合同步，以便传递N+p*(N/R)个第一同步样本的集合和N+p*(N/R)个第二同步样本的集合。例如，N+p*(N/R)个第一样本的集合相对于N+p*(N/R)个第二样本的集合延迟了N/2R个样本。因此，对以上参考图1在本文描述的生成块130生成的第一和第二同步块进行加权的正弦函数回到同相。

最后，在子步骤E500c期间，块410通过在N+p*(N/R)个同步的第一样本之中、和N+p*(N/R)个同步的第二样本之中分别消除p*(N/R)个样本，来消除保护间隔Δ，这分别传递所考虑的N个第一样本的集合和N个第二样本的集合。

在步骤E510，解调装置400的第一块420_1将傅立叶变换(在这种情况下是直接变换)应用于N个第一样本，以便传递N个第一调制码元。类似地，解调装置400的第二块420_2将傅立叶变换(也是直接变换)应用于N个第二样本，以便传递N个第二调制码元。

在步骤E520，第一相位旋转块425_1将在这种情况下等于+kπ/2R的相位旋转项添加到第一调制码元，以便传递N个第一相移调制码元。这样的操作使得可能取消如以上参考图2在本文所述的多载波信号的生成期间所添加的相位旋转项。

类似地，第二相位旋转块425_2将在这种情况下等于-kπ/2R的相位旋转项添加到第二调制码元，以便传递N个第二相移调制码元。

在步骤E530，从N个第一和N个第二调制码元中估计由所考虑的多载波信号递送的N个源码元。

更具体地，在子步骤E530a，第一估计块430_1在具有频率索引k的第一相移调制码元的虚部与具有频率索引k-R的第一相移调制码元的实部之间进行线性组合，例如相减。所考虑的线性组合传递对N个所考虑的源码元之一的实部的估计

实际上，参考上式(式1)给出的具有频率索引k的第一调制码元的解析式，因此，由下式给出索引k的第一相移调制码元的估计值

的表达式：

因此可以看出：

在一个变型中，在具有频率索引k的第一相移调制码元的虚部与具有频率索引k+R的另一第一相移调制码元的实部之间进行减法。

类似地，第二估计块430_2执行与块430_1相同的操作，但是对第二调制码元进行操作，以便传递所考虑的N个源码元的虚部的估计

然而，根据所示的实施例，在第二估计块430_2中实现的线性组合在此对应于加法。

实际上，参考由上式(式2)给出的具有频率索引k的第二调制码元的解析式，由下式给出具有频率索引k的第二相移调制码元的估计值

的表达式：

可以看出：

在与实现解调方法的解调装置400B或400C的根据图4B或根据图4C的实现相对应的一些特定实施例中，不实现获得步骤E500。当多载波信号的多载波码元包括保护间隔时，这尤其可能。

确实，保护间隔Δ：

-一方面对应于由块130在实现生成方法的步骤E220b期间生成的第一和第二同步块的循环复制，其组成所述多载波码元；和

-另一方面，对应于大于或等于时移的持续时间，该时移对应于第一和第二当前块的正弦加权函数的正交设置。

可以看出，可以将直接傅里叶变换窗口放置在多载波码元的相同样本上，以便获得包含在由块110_1和110_2实现生成方法的步骤E200期间获得的N个第一和N个第二调制码元的所有信息的N个调制码元。

在这种情况下，可以在频域中补偿时移的影响。

在对应于解调装置400B的根据图4B的实现的实施例中，这种补偿例如通过以上参考图4B描述的附加相位旋转块425_2B在步骤E520期间应用的附加相位旋转+kπ/R来进行。

在对应于解调装置400C的根据图4C的实现的实施例中，这种补偿例如通过以上参考图4C描述的单一相位旋转块425在步骤E520期间应用的公共相位旋转+kπ/2R来进行。另外，在本实施例中，该方法实现了分别传递N个第一相移调制码元和N个第二相移调制码元的、N个相移调制码元的复制步骤。结果，线性组合E530a的子步骤分别应用于N个第一相移调制码元和N个第二相移调制码元，以便分别传递所解调的多载波信号所携带的源码元之一的实部的估计

和虚部的估计

在这些实施例中，解调装置400B和400C在步骤E510期间，对从多载波信号获得的N个输入样本应用单傅里叶变换(在这种情况下为直接傅里叶变换)，以便传递N个调制码元。更具体地，根据所讨论的实施例，通过实现以下步骤来获得给予傅里叶变换块420_1的N个输入样本的集合：

-传递N+p*(N/R)个同步样本的集合的、N+p*(N/R)个输入样本的集合的时间偏移的步骤；和

-通过消除N+p*(N/R)个同步样本的集合中的N+p*(N/R)个样本之中的p*(N/R)个样本来消除保护间隔的步骤。

在其他未示出的实施例中，生成装置100不实现用于插入保护间隔的子步骤E220a。在这种情况下，块130在子步骤E220b中执行(分别由块120_1和120_2传递的)N个载波的第一和第二块的同步，而不是N个扩展载波的第一块和第二块的同步。然后根据由此从N个载波的第一和第二块获得的第一和第二同步块(例如，通过求和)，来生成多载波码元。对称地，解调装置400A然后不实现用于消除保护间隔的子步骤E500c。

在其他未示出的实施例中，生成装置100不实现同步子步骤E220b。在这种情况下，块130从N个载波的第一块和第二块(取决于所考虑的实施例是否实现用于插入保护间隔的子步骤E220a、扩展或不扩展)直接生成多载波码元(例如，通过求和)。对称地，解调装置400A然后不实现用于使得第一和第二输入样本的集合同步的子步骤E500b。

Claims

1.一种用于生成由多载波码元形成的多载波信号的方法，

其特征在于，它执行以下步骤，用于生成所述多载波码元中的至少一个：

-从源码元的序列获得(E200)N个第一调制码元和N个第二调制码元，对于索引为k的所述源码元中的至少一个，所述获得包括以下子步骤：

-对索引为k的所述源码元的实部和虚部分别与索引为k+/-R的所述源码元之一的实部和虚部进行线性组合(E200a)，其中R是非零整数，

所述线性组合分别传递至少一个第一组合码元、和至少一个第二组合码元，

所述N个第一调制码元中的至少一个和所述N个第二调制码元中的至少一个分别是所述至少一个第一组合码元和所述至少一个第二组合码元的函数；

-从所述N个载波的第一和第二块生成(E220)所述多载波码元。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中所述获得步骤还包括子步骤：分别应用于所述至少一个第一组合码元和所述至少一个第二组合码元的相位旋转(E200b)，所述相位旋转(E200b)分别传递所述N个第一调制码元中的所述至少一个、和所述N个第二调制码元中的所述至少一个。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中所述生成步骤包括子步骤：传递第一和第二同步块的所述N个载波的第一和第二块的同步(E220b)，

所述多载波码元是从所述第一和第二同步块生成的。

4.根据权利要求3所述的方法，

其中所述生成步骤包括子步骤：用于对所述第一和第二同步块进行求和(E220c)，所述求和(E220c)传递所述多载波码元。

5.根据权利要求3或4所述的方法，

其中所述生成步骤还包括：通过分别循环地复制所述N个载波的第一块和N个载波的第二块的p*(N/R)个样本、来插入(E220a)保护间隔的步骤，其中p是非零整数，并且R是N的整数约数，所述插入(E220a)分别传递N个载波的第一扩展块、和N个载波的第二扩展块，

所述同步子步骤被应用于所述第一和第二扩展块以传递第一和第二同步块。

6.根据权利要求1至5所述的生成方法，

其中所述线性组合包括分别在所述索引为k的源码元的所述实部和所述虚部、与分别在和纯虚数相乘的索引为k+/-R的源码元的所述实部和所述虚部之间的相加或相减。

7.一种用于解调由多载波码元形成的多载波信号的方法，

其特征在于，它包括以下步骤：

-对从所述多载波信号获得的N个输入样本的集合进行频率-时间变换(E510)，所述频率-时间变换(E510)传递至少N个调制码元；和

-根据从所述至少N个调制码元分别获得的N个第一调制码元和N个第二调制码元估计(E530)至少一个源码元，分别对于索引为k的所述N个第一调制码元、和索引为k的N个第二调制码元中的至少一个，所述估计(E530)包括子步骤：

-索引为k的所述调制码元的虚部、与分别索引为k+/-R的所述N个第一调制码元和索引为k+/-R的N个第二调制码元之一的实部的线性组合(E530b)，其中R为非零整数，

所述线性组合分别传递所述至少一个源码元的估计的实部和虚部。

8.根据权利要求7所述的方法，

进一步包括以下步骤：从所述多载波信号的至少N个输入样本获得(E500)N个第一样本的集合和N个第二样本的集合，

并且其中所述时间-频率变换一方面应用于所述N个第一样本的集合传递所述N个第一调制码元，而另一方面应用于所述N个第二样本的集合传递所述N个第二调制码元。

9.根据权利要求8所述的方法，

其中所述获得步骤包括以下子步骤：

-复制(E500a)所述多载波信号的所述至少N个输入样本，传递至少N个第一输入样本的集合和至少N个第二输入样本的集合；和

-对所述至少N个第一输入样本和至少N个第二输入样本的集合进行同步(E500b)，传递至少N个第一同步样本的集合和至少N个第二同步样本的集合；

10.根据权利要求9所述的方法，

其中所述至少N个第一同步样本和至少N个第二同步样本分别是N+p*(N/R)个第一同步样本和N+p*(N/R)个第二同步样本，其中p为自然整数，而R是N的整数约数，

所述获得步骤包括子步骤：用于通过分别消除所述N+p*(N/R)个第一同步样本中以及所述N+p*(N/R)个第二同步样本之中的p*(N/R)个样本来消除(E500c)保护间隔，所述消除(E500c)分别传递所述N个第一样本的集合和所述N个第二样本的集合。

11.根据权利要求7至10中的任一项所述的方法，

其中所述时间-频率变换的步骤传递所述N个第一和N个第二调制码元，

该方法还包括分别应用于所述N个第一调制码元和N个第二调制码元的相位旋转(E520)的步骤，所述相位旋转(E520)分别传递N个第一相移调制码元和N个第二相移调制码元，

12.根据权利要求7所述的方法，

进一步包括：

-应用于所述至少N个调制码元的传递N个相移调制码元的相位旋转(E520)的步骤；和

13.一种计算机程序，包括程序代码指令，当在计算机上执行所述程序时，所述程序代码指令用于实现根据权利要求1至12中的任一项所述的至少一种方法。

14.一种用于生成由多载波码元形成的多载波信号的装置(100)，

其特征在于，为了生成所述多载波码元中的至少一个，它包括：

-从源码元的序列获得N个第一调制码元和N个第二调制码元的部件(110_1,110_2)，对于索引为k的所述源码元中的至少一个，所述获得部件包括：

-对索引为k的所述源码元的实部和虚部分别与索引为k+/-R的所述源码元之一的实部和虚部进行线性组合的部件(110_1,110_2)，其中R是非零整数，

-对所述N个第一调制码元和所述N个第二调制码元进行频率-时间变换的部件(120_1,120_2)，所述N个第一调制码元的频率-时间变换传递N个载波的第一块，所述第一块的每一载波由所述第一调制码元之一调制，并且所述N个第二调制码元的频率-时间变换传递N个载波的第二块，所述第二块的每一载波由所述第二调制码元之一调制；和

-从所述N个载波的第一和第二块生成所述多载波码元的部件(130)。

15.一种用于解调由多载波码元形成的多载波信号的装置(400A，400B，400C)，

其特征在于，该装置包括：

-用于对所述多载波信号的N个输入样本的集合进行频率-时间变换的部件(420_1,420_2)，所述频率-时间变换的部件(420_1,420_2)传递至少N个调制码元；和

-根据从所述至少N个调制码元分别获得的N个第一调制码元和N个第二调制码元估计至少一个源码元的部件(430_1,430_2)，分别对于索引为k的所述N个第一调制码元中的至少一个、和所述N个第二调制码元中的至少一个，所述估计部件包括：

-对索引为k的所述调制码元的虚部、与分别索引为k+/-R的所述N个第一调制码元之一和所述N个第二调制码元之一的实部进行线性组合的部件(430_1,430_2)，其中R为非零整数，

-所述线性组合分别传递所述至少一个源码元的估计的实部和虚部。