TWI376129B - Method for transceiving data and method for receiving date and communications apparatuses utilizing the same - Google Patents

Description

1376129 L·….. ...........it 六、發明說明： 相關申請之交叉引用 本申請要求題爲“ALIASING REDUCTION FOR DATA TRANSMISSION OVER GUARD SUBCARRIERS IN MULTI-BAND OFDMA SYSTEMS”的美國臨時申請案 No.61/078,509 (申請曰為2008/07/07)的優先權。在此參 考並結合該臨時申請案的全部内容。 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於多頻帶（multi-band)正交分頻多工存取 (Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 系統中用於在保護副载波(guard sub-carrier)上收發資料的 方法。 【先前技術】 OFDM是頻率選擇性信道傳輸信號的一種高效調變方 式。在OFDM中’較寬的帶寬分爲多個窄帶副載波，該多 個窄帶副載波互相正交。且調變在各副載波上的信號並行 (in parallel)傳輸。OFDMA是用OFDM的基本格式支持多 個用戶（subscriber)的一種多工存取方式。在〇fdmA中， 多個用戶用類似分頻多工存取（FDMA)的方式同時使用 不同的副載波。 近年來，OFDMA作爲一種高效多工存取方案，在頻 率選擇性信道上用於實施高速無線傳輸，具有很高的頻譜 效率。多頻帶OFDMA預期將成爲4G移動通信系統的重要 0758-A34252TWFl(20090925) 丄376129 、 、 厂 11 - — • 脾！月抑修(更)正替換頁| 技術之~。舉例而言，4G移動通信系統要求高至1 一' 的峰值傳輸速率以及擴展的資料傳輸帶寬。 多頻帶OFDMA利用多個RF載波來獲得擴展的資料 傳輸帶寬。第1圖是利用四個連續相鄰的RF載波頻帶（圖 中標示為頻帶#1、頻帶#2、頻帶#3、頻帶#4)實現擴展的 資料傳輪帶寬的示例譜圖（spectrogram)。每一 rf載波頻帶 =RF载波頻率為中心’且包含預設數目的副載波。例如， 每個RF載波頻帶中副載波的數目可以是1024 (對應IFFT 鲁的1024點）’且母個Rp載波頻帶的帶寬可以限制在大約 1〇MHz。為進一步提高多頻帶OFDMA系統的頻譜效率， 急需一種具有更高傳輸速率的新的資料收發方法。 【發明内容】 有#於此’本發明提供通信裝置、收發資料的方法和 接收資料的方法，以更好的適應4G移動通信系統的要求。 —本發明提供用於多頻帶0FDMA系統的通信裝置和收 發貝料的方法。it信裝f的一個實施例包含接收模組、低 .通滤波斋、類比至數位轉換器、快速傅立葉轉換模組和副 .收集器° -接收模⑱’接收具有―預^信號帶寬的一 L號’其中’該信號包含多個常規副載波頻率成分和多個 Hij載波頻率成分’且該信號在該多個常規副載波頻率 成=和該多個保護副戴波頻率成分上承載資料 ;一低通遽 波益i對該仏號渡波以獲得一已濾波信號，其中，該低通 m的m帶寬足以使得該信號的該多個常規副載 ’皮頻率成分和至少-半的該多個保護副載波頻率成分通 r ^ } 0758-A34252TWF1(20090925) T3^612Q— 货年M秆曰修(更)正替換頁 ^ 過；一類比至數位轉換器，以一採樣率對該已濾波信號採. 樣，以獲得多個數位採樣，其中，該採樣率超過根據該信― 號的該預設信號帶寬定義的一標準採樣率；一快速傅立葉 轉換模組，對該數位採樣的一預設點數實施一快速傅立葉 轉換，以獲得多個已轉換採樣，其中，該預設點數大於根 據該預設信號帶寬定義的一標準點數；以及一副載波收集 器，從該多個已轉換採樣中收集該資料。 在多頻帶OFDMA通信系統中用於收發資料的方法的 一個實施例包含：通過多個射頻載波頻帶將資料發射至一 φ 空氣介面，其中每個射頻載波頻帶具有一預設信號帶寬， 且每個射頻載波頻帶包含N個副載波音調的頻率成分，該 N個副載波音調包含多個常規副載波音調和位於相鄰射頻 載波頻帶之間的多個保護副載波音調，其中，該資料由該 多個常規副載波音調和該多個保護副載波音調承載；從該 空氣介面接收一射頻信號，該射頻信號包含至少一個該射 頻載波頻帶的頻率成分；處理該射頻信號以獲得多個數位 採樣，其中，該多個數位採樣是根據超過該預設信號帶寬 籲 的一採樣率來獲得；以及從該多個數位採樣中擷取該資料。 另一在多頻帶OFDMA系統中用於接收資料的方法的 · 實施例包含：從一空氣介面接收一信號，其中，該信號在 ^ 一射頻載波頻帶内承载資料，且該信號包含多個常規副載 波頻率成分和位於該射頻載波頻帶邊緣的多個保護副載波 頻率成分；用一濾波器帶寬對該信號進行低通濾波，以獲 得一已濾波信號，其中，該濾波器帶寬足以使得該信號的 該多個常規副載波頻率成分和至少一半的該多個保護副載

0758-A34252TWFl(20090925) 6 j®年ί月於^义义;·>:替換買ΐ 分通過；以-採樣率對該已濾波信號採樣，以獲 位採樣’其中，該採樣率超過該射頻載波頻帶的 號π見，以及從該多個數位採樣中擷取該資料。 ft明提供的通信裝置、收發資料的方法和接收資料 方法提南了通⑽統的峰值傳輸速率。 以下將參考所附圖式在實施例中給出詳細描述。 【實施方式】 、下描述疋職中執行本發明的最佳方式。這些描述 太：：在於舉例§兄明本發明的大體原則，且不應被視爲對 。本發明的範圍應參考所 專 來 做最佳確定。 始發ί錢習知技藝者了解’在相鄰RF載波頻帶之間無 A合’°s的未使用部分（例如第1圖所示的保護頻帶）通 :曰，留’以避免非理想低通滤波造成的信號干擾和/或混 [在本發明實施例中，為提高多頻帶OFDMA系統的峰 值傳輸速率，提出了—種用於在保護頻帶傳輸資料的不引 入鄰帶干擾的新收發方式。這種新的收發方式將在下文以 更多細節描述。 第_2圖疋根據本發明—個實施例的通信裝置中發射器 200的不思圖。正交振幅調變⑺AM)調變器撕首先用qam 方式調變欲發射的資料。Qam H可^ 16Qam、 64-QAM等等。進仃QA]y[調變之後，串行至並行轉換器 20.2 (圖中標不為“串行至並行”）將串行資料轉換為並行資 料。接著’ IFFT榼組2〇3對並行資料實施N點ifft (圖 I ^ 0758-A34252TWF1 (20090925) 1376129 j L - · - _、“ 一 中才示示為），以將資料調變承載至N個正交的副 載波。根據本發明的一個實施例，所有副栽波（例如包括 第1圖中位於頻帶101的常規副載波和位於頻帶102的保 護副載波）均可用於傳輸資料。換言之，保護頻帶中的保 護田載波不再承載空音調(null tone)，而是與常規副載波一 樣承載所需資料。進行IFFT之後，循環前辍(cyclicprefix) 插入器204(圖中標示為“循環前綴插入”）在已轉換資料中 插入循壞則綴。接著，DAC 205將數位資料轉換為類比信

號。隨後’ RF調變器206根據預設RF载波頻率對基帶類 比信號上變頻’以產生RF信號，RF信號通過天線207 (圖

中標示為“Nt天線，，）發射至空氣介面（也interface)。根據本 發明的貫施例’發射器200可以在多個RF載波頻帶（例 如第1圖所示的頻帶#1至頻帶#4)上承載資料。每一 RF

載波頻帶具有中心RF載波頻率以及預設信道帶寬（信號 帶寬）。根據本發明的實施例，由於相鄰RF載波頻帶之 間的保護副載波也用於傳輸所需資料，0FDMA通信系統 的峰值傳輸速率得到進一步提高，且頻譜效率也大爲改善。 第3圖是根據本發明一個實施例的通信裝置中接收器 300的示意圖。天線301 (圖中標示為“Nr天線，，）可以是接 收模組（接收模組例如可以包含天線3〇1和RF解調器3〇2) 的一個組件，用於從空氣介面接收RF信號SRF。根據本發 明的實施例’接收器3〇〇可包含多個用於接收多頻帶rF 信號的接收路徑。每一 RF信號Srf在預設信號帶寬内承載 RF載波頻可的資料，且每個RF信號SRF包含多個常規副 載波頻率成分和多個保護副載波頻率成分，如前所述，其 0758-A34252TWFl(20090925) 丄376129 妨年)月诱曰修(¾正替換頁

圖IS波位於灯載波頻帶的邊緣。第4A圖至第4D —個實施㈣多鮮RF錢_譜示意 圖中容^述了弟1個和第载波頻帶的頻譜， zir 規副載波音調，填充斜線的空心圓表示 調於:鄰RF載波頻帶邊緣的保護頻帶的保護副載波音 '所不’每一 RF載波頻帶具有預設帶寬BW。本領 ^知技藝者了解，RF载波帶寬在〇FDMA標準中定義清 ^例如’ RF载波帶寬可設計為麵Hz(當包括保護頻帶 餘帶寬實際為1L2MHZ)。灯_器302可以 =接收模組的另一組件’用於根據預設RF載波頻帶的RF 載波頻率對RF信號SRF進行下變頻，以產生基帶信號。低 通雇波器（LPF)3G3雜不f要的信號以獲得已濾波信號。 根據本發明的-個實施例，LPF的滤波器帶寬可以設計得 芩以使得RF載波頻帶中的常規副載波頻率成分和至少一 半的保護副载波頻率成分可以無失真的通過。例如，如第 4B圖和第4C圖所示，LPF的濾波器帶寬401、4〇2設計足 以使得常規副載波頻率成分和保護副載波頻率成分均能通 過。根據本發明另一實施例，由於保護頻帶由相鄰RF載 波頻帶共用，LPF的濾波器帶寬也可設計成使信號的常規 副載波頻率成分和一半的保護副載波頻率成分足以通過。 低通濾波後，ADC 304以採樣率Fs對已濾波信號採 樣’以獲得多個數位採樣。根據本發明實施例，採樣率Fs 可設計為高於標準採樣率Fstd。本領域習知技藝者了解， 標準採樣率Fstd和實施FFT/IFFT的標準點數N大體上是根 據RF載波帶寬BW(即預設載波帶寬’通稱爲預設信號化, -，.·«·' -"· 0758-A34252TWF1 (20090925) 1376129 —ΐ i 州办r: ... 这 _ _ ^ ·.·—»*·，,.，V '.!—· 1 ' J1 I J > I» 寬）定義的。根據本發明實施例，LPF 303的濾波器帶寬 比傳統OFDMA接收器的LPF帶寬更寬，且ADC 304的採. 樣率Fs設計為高於標準採樣率jrStd，以避免鄰帶干擾。類 比至數位轉換之後，循環前綴移除器3〇5 (圖中標示為‘‘楯 環前綴移除”）從數位採樣中移除已插入的循環前綴，FFT 模組306對數位採樣實施μ點FFT，以產生多個已轉換採 樣。根據本發明實施例，如前所述，預設點數Μ大於根據 預設載波帶寬定義的標準點數Ν。FFT之後即可擷取發射 益已調變的常規副載波音調和保護副載波音調，擷取結果 如第4D圖所示。FFT之後’副載波收集器307從已調變採傷 樣中收集資料（發射器200可能已在副載波上對該資料加 擾）供後續解碼。根據本發明實施例，副載波收集器307 從常規和保護副載波音調中收集資料。最後，並行至串行 轉換器308 (圖中標示為“並行至串行，，）轉換已收集採樣以 獲得串行資料，QAM解調器309解調串行資料以擷取所需 資料。 ' 根據本發明一個實施例，ADC 303的採樣率Fs可以是 _ 標準採樣率Fstd或預設RF載波帶寬BW的倍數。例如，採 樣率Fs與標準採樣率FStd的比值或者採樣率Fs與預設 載波帶寬BW的比值（可稱爲第一比值）可以是2的冪數。 FFT模組306的預設點數Μ可與比值(ps/；pstd)或（Fs/bw)相 . 關。例如，FFT模組306的預設點數μ可設計為ΚχΝ，其 · 中Κ為正整數，且κ與比值(Fs/Fstd)或（Fs/BW)相關。也就 疋5兒’預設點數Μ與標準點數N的比值κ(可稱爲第二比 值）與第一比值相關。根據本發明實施例，由於具有擴展 0758-A34252TWF1(20090925) 1376129 :的渡波器帶寬和更高的採樣率,相鄰頻 3貫質上減少。由此可以實現保護頻帶上的; 收。此外，基於本發明提出的收發方 、科發射和接 的結構可以無改變的應用於各種系統:射盗和接收器

載波頻帶來獲得不同的系統帶寬。 不同數目的RF 第5圖是根據本發明一個實施 信系統中收發資料的方法流程圖。根腦A通 射器（例如發射器_通過多個RF & ^明實施例’發 至空氣介面（步驟S5〇n。每個RFC將資料發射 號帶宽，個相桃 裁/皮頻帶具有預設信 ΐ!:，ί: 帶可包^個副载波音調的頻 ^刀八中，Ν個田ij載波音調包含多個常規 爷 和位於相鄰RF載波頻帶邊緣的多個保 ^曰^ 規副載波音調和保護副載波音調均 如接收器則）從空氣介面接收好信號，該號 至少一個RF載波頻帶的頻率成分（步驟S5〇2):接 接收器處理RF信號以獲得多個數位採樣（步驟。 根據本發明實施例’可根據超過RF信號預設信號的 採樣率獲得數位採樣。最後，接收器從數位採樣 料（步驟S504)。 貝 第6圖是根據本發明一個實施例的用於處理rf信號 以擷取所需資料的方法流程圖。接收器首先對rf作^下. 變頻至基帶信號（步驟S601)。接著，接收器對基帶信\虎 低通濾波以獲得已濾波信號’其中，低通濾波器的據^器° 帶寬足以使得所接收RF載波頻帶的常規副載波音調和至 少一半的保護副載波音調能夠通過（步驟§6〇2 )。然後， 0758-A34252TWFl(20090925) 11

郗年7月也ϊ泛(更)替換貫I 收暴以較高W樣率對已濾波信號過採樣（oversample)，以 獲得數位採樣，其中，該較高採樣率超過RF信號的預設 信號帶寬或標準採樣率（步驟S603)。之後，接收器對數 位採樣實施Μ點FT，以獲得多個已轉換採樣，其中 M=K>N，K為正整數，且K和採樣率與標準採樣率的比值、 或採樣率與預設信號帶寬的比值相關（步驟S604)。最後， 接收器從已轉換採樣中收集資料（步驟S605)。 雖然本發明以示例方式並依據較佳實施例描述如 上，但應當理解本發明並不以此為限。任何熟習此項技藝 者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可做些許的更動 與潤飾，因此本發明之保護範圍當視所附之申請專利範圍 所界定者為準。 【圖式簡單說明】 通過閲讀之後的詳細描述及舉例，並參考所附圖式， 可以更好的理解本發明。 第1圖是利用四個連續相鄰的RF載波頻帶實現擴展 的資料傳輸帶寬的示例譜圖。 第2圖是根據本發明一個實施例的通信裝置中發射器 的示意圖。 第3圖是根據本發明一個實施例的通信裝置中接收器 的示意圖。 第4Α圖至第4D圖是根據本發明一個實施例的多頻帶 RF信號的頻譜示意圖。 第5圖是根據本發明一個實施例在多頻帶OFDMA通 075 8-A34252TWF1 (20090925) 12 1376129 . _____ ' W月如物正

I -信系統中收發資料的方法流程圖。 第6圖是根據本發明一個實施例的用於處理RF信號 以擷取所需資料的方法流程圖。 【主要元件符號說明】 101、102〜頻帶； 200〜發射器；. 201〜QAM調變器； φ 2〇2〜串行至並行轉換器； 203〜IFFT模組； 204〜循環前綴插入器； 205〜DAC ; 206、 302〜RF調變器； 207、 301〜天線； 300〜接收器； 302〜RF調變器； • 303〜LPF ; 304〜ADC ; 305〜循環前綴移除器； 306〜FFT模組； 307〜副載波收集器； 308〜並行至串行轉換器； 309〜QAM解調器； 401、402〜濾波器帶寬； S501-S504、S601-S605 :步驟。 0758-A34252TWF1(20090925) 13

Claims (1)

1. 七、申請專利範圍： 1.一種通信裝置’用於一通信系統，包含： 一接收模組，接收具有一預設信號帶寬的一信號，其 、該L號包3夕個常規副載波頻率成分和多個保護副載 f頻率成i ’且該錢在該乡㈣規帛彳載波頻率成分和該 夕個保護副載波頻率成分上承載資料； 低通濾波器 對該信號濾波以獲得一已濾波信號， ;7丄該低通m的帶寬足以使得該信號的該 ::吊規副载波頻率成分和至少一半的該多個保波 頻率成分通過； 1 貞比至數位轉換H，以―採樣率對該已濾波信號採 個Ϊ:採樣’其中’該採樣率超過根據該信 唬的k預叹彳5號▼寬定義的一標準採樣率； 與立葉轉換拉組，對該數位採樣的—預設點數 :也-快速傳立葉轉換，以獲得多個已轉換採樣，其卜 该預設點數大於根據該預設信號帶寬定義的—標準點數； 以及 ’ 一副载波收集器 料。 從該多個已轉換採樣中收集該資

   2·如申請專·圍第】項所述的通信裝置， =轉多個常規副载波音調和多個保護副載 t㈤皮收集器從該多辦 多個保護副餘音财收賴資料。 3.如申請專利範圍第1項所述的通信裝置，1中，气 資料是通過多㈣_波鮮傳輸的，且每-射頻載波頻/ 0758-A34252TWFl(2〇〇9〇925) 1376129 'v年,ι.、m .▼在該預設信號帶寬内包含該多個常規副 =於相鄰射頻載波頻帶之間的該多個保護副載波頻率成 4.如申請專利範圍第3項所述的通信裝置，其中，該 ，通濾波器的該濾波器帶寬足以使得該射頻载波頻帶的= 多個常規副載波頻率成分和該多個保護副載波頻率成分通 過。 5·如申請專利範圍第1項所述的通信裝置，其中，該 • 類比至數位轉換器的該採樣率是該標準採樣率的倍數。" 6. 如申請專利範圍第1項所述的通信裝置，其中，該 類比至數位轉換器的該採樣率與該標準採樣率的_第一比 值是2的冪數。 7. 如申請專利範圍第6項所述的通信裝置，其中，該 快速傅立葉轉換的該預設點數與該標準點數的一第二比值 與該第一比值相關。 8. 如申請專利範圍第1項所述的通信裝置，其中，該 # 通信系統是一正交分頻多工存取通信系統。 9. 一種收發資料的方法，用於一多頻帶正交分頻多工 存取通信系統，該方法包含： 通過多個射頻載波頻帶將資料發射至一空氣介面，其 中每個射頻載波頻帶具有一預設信號帶寬，且每個射頻載 波頻帶包含N個副載波音調的頻率成分，該N個副載波音 調包含多個常規副載波音調和位於相鄰射頻載波頻帶之間 的多個保護副載波音調，其中，該資料由該多個常規副載 波音調和該多個保瘦副載波音調承載； 0758-A34252TWF1(20090925) 15 從該空氣介面接收一射頻信號，該射頻信號包含至少-一個該射頻載波頻帶的頻率成分； · 處理該射頻信號以獲得多個數位採樣，其中，該多個 數位採樣是根據超過該預設信號帶寬的一採樣率來獲得； 以及 從該多個數位採樣中擷取該資料。 10. 如申請專利範圍第9項所述的收發資料的方法，其 中，該處理的步驟進一步包含： 將該射頻信號下變頻至一基帶信號； 以一濾、波器帶寬對該基帶信號進行低通濾、波，以獲得 一已濾波信號，其中，該濾波器帶寬足以使得所接收的射 頻載波頻帶的該多個常規副載波音調和至少一半的該多個 保護副載波音調通過；以及 以該採樣率對該已濾波信號過採樣，以獲得該多個數 位採樣。 11. 如申請專利範圍第9項所述的收發資料的方法，其 中，該採樣率是該預設信號帶寬的倍數。 12. 如申請專利範圍第10項所述的收發資料的方法， 其中，該擷取的步驟進一步包含： 對該多個數位採樣實施ΚχΝ點傅立葉轉換，以獲得多 個已轉換採樣，其中Κ與一比值相關，該比值是該採樣率 與該預設信號帶寬的比值；以及 從該多個已轉換採樣中收集該資料。 13. 如申請專利範圍第10項所述的收發資料的方法， 其中，該採樣率與該預設信號帶寬的一比值是2的冪數。 0758-A34252TWF1(20090925) 16 ； 14.如申請專利範圍第10項所述的收發資料的方法， ‘其中，該低通濾波器的該濾波器帶寬足以使得所接收的射 頻載波頻帶的該多個常規副載波音調和該多個保護副載波 音調通過。 15. —種接收資料的方法，用於一多頻帶正交分頻多工 存取通信系統，該方法包含： 從一空氣介面接收一信號，其中，該信號在一射頻載 波頻帶内承載資料，且該信號包含多個常規副載波頻率成 • 分和位於該射頻載波頻帶邊緣的多個保護副載波頻率成 分； 用一濾波器帶寬對該信號進行低通濾波，以獲得一已 濾波信號，其中，該濾波器帶寬足以使得該信號的該多個 常規副載波頻率成分和至少一半的該多個保護副載波頻率 成分通過； 以一採樣率對該已濾波信號採樣，以獲得多個數位採 樣，其中，該採樣率超過該射頻載波頻帶的一預設信號帶 籲寬；以及 從該多個數位採樣中擷取該資料。 16. 如申請專利範圍第15項所述的接收資料的方法， 其中，該信號已經過N點快速傅立葉反轉換調變以在該射 頻載波頻帶内承載資料，且該方法進一步包含： 對該多個數位採樣實施Μ點快速傅立葉轉換，以獲得 多個已轉換採樣，其中Μ是正整數且Μ大於Ν ;以及 從該多個已轉換採樣中收集該資料。 17. 如申請專利範圍第15項所述的接收資料的方法^ 0758-A34252TWF1 (20090925) 17 修(更)正替換頁 其中，Μ與N的一比值是一正整數，且該比值和該採樣率 與該預設信號帶寬的比值相關。 18. 如申請專利範圍第Μ項所述的接收資料的方法， 其中’該採樣率與該預設信號帶寬的一比值是2的冪數。 19. 如申請專利範圍第15項所述的接收資料的方法， 其中’該濾波器帶寬足以使得該信號的該多個常規副載波 頻率成分和該多個保護副載波頻率成分通過，以獲得該已 濾波信號。

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   1376129 . 1四、指定代表圖： • (一)本案指定代表圖為：第（3)圖。 (二)本代表圖之元件符號簡單說明： 3 00〜接收器； . 302〜RF調變器； 301〜天線； 302〜RF調變器； 303〜LPF ; 304〜ADC ; 305〜循環前綴移除器； 306〜FFT模組； 307〜副載波收集器； 308〜並行至串行轉換器； 309〜QAM解調器。 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：

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