TWI517640B - 產生ｏｆｄｍ資料信號的方法 - Google Patents

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TWI517640B
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Description

產生OFDM資料信號的方法
本發明關於一種產生OFDM資料信號的方法及一種OFDM信號產生器。
正交分頻多工(OFDM)通訊系統透過無線電通道來傳輸高速資料且使用彼此正交的複數個載子。當透過多路徑通道來傳輸OFDM符元時，目前傳輸的符元可能會被先前傳輸的符元影響。為了減輕OFDM符元之間的符元間干擾(ISI)，在連續符元之間插入比通道之最大延遲擴展更長的保護間隔(GI)。因此，OFDM符元週期係由傳輸實際資料的有效符元間隔與GI之總和組成。接收器在移除GI之後偵測且解調關聯於有效符元間隔的資料。
已在如數位視頻地面廣播(DVB-T)標準、數位音頻廣播(DAB)標準、電機電子工程師學會(IEEE)802.11a區域網路(LAN)標準、及IEEE 802.16a都會區域網路標準的無線標準中採用OFDM通訊的概念。因此 ，OFDM架構目前被視為用於第4代(4G)行動通訊系統之未來使用的代表性架構。
10‧‧‧OFDM傳輸系統
Tx‧‧‧發射器
1‧‧‧平行/序列轉換器
2‧‧‧反傅立葉轉換器
3‧‧‧保護間隔插入單元
4‧‧‧傳輸天線
Rx‧‧‧接收器
11‧‧‧接收天線
12‧‧‧保護間隔移除單元
13‧‧‧序列/平行轉換器
14‧‧‧傅立葉轉換器
15‧‧‧等化單元
16‧‧‧通道估計單元
zk‧‧‧信號
20‧‧‧OFDM信號產生器
21‧‧‧時域資料信號產生器
22‧‧‧部分信號產生器
23‧‧‧電路元件
30‧‧‧OFDM信號產生器
32‧‧‧部分信號產生器
32.1‧‧‧尾部信號產生器
32.2‧‧‧尾部信號產生器
40‧‧‧方法
50‧‧‧OFDM信號產生器
51‧‧‧頻域資料信號產生器
52‧‧‧時域資料信號產生器
53‧‧‧尾部信號產生器
54‧‧‧乘算的尾部信號產生器
55‧‧‧差值成型器
55.1‧‧‧負向器
55.2‧‧‧加法器
Xd‧‧‧輸出
yd‧‧‧時域資料信號
56‧‧‧特有字暫存器
57‧‧‧加法器
71‧‧‧冗餘副載子
72‧‧‧資料載子
73‧‧‧冗餘副載子
82‧‧‧TD資料信號
83‧‧‧尾部信號
84‧‧‧資料GI信號
85‧‧‧TD冗餘信號
m0‧‧‧取樣偏移量
S‧‧‧間隔
90‧‧‧OFDM信號
91‧‧‧時域資料信號
92‧‧‧部分信號
91.1‧‧‧信號部
91.2‧‧‧尾部
92.1‧‧‧部份信號
90‧‧‧OFDM信號產生器
91‧‧‧傅立葉轉換器
92‧‧‧保護帶遮蔽單元
93‧‧‧反傅立葉轉換器
94‧‧‧加法器
95‧‧‧保護間隔遮蔽單元
yrb‧‧‧信號
yr‧‧‧信號
xrb‧‧‧信號
xr‧‧‧FD冗餘信號
100‧‧‧OFDM信號產生器
yd‧‧‧時域資料信號
101‧‧‧尾部信號產生器
102‧‧‧旋轉器
103‧‧‧傅立葉轉換器
104‧‧‧旋轉器/定標器
105‧‧‧保護帶遮蔽單元
106‧‧‧反傅立葉轉換器
107‧‧‧乘算的尾部信號產生器
108‧‧‧加法器
109‧‧‧保護間隔遮蔽單元
110‧‧‧加法器
111‧‧‧特有字暫存器
附圖被包括以提供進一步了解本揭露之態樣且被併入並構成本說明書之一部分。圖繪示出態樣且與本說明一起用來解釋態樣之原理。其他態樣和實例以及態樣和實例的許多預期優點將隨著它們藉由參考下列詳細說明變得更好了解而容易理解。相同參考數字表示對應之類似部件。
第1圖繪示示範OFDM傳輸系統。
第2A和2B圖繪示OFDM符元格式的實例。
第3圖繪示示範OFDM信號產生器的示意方塊圖。
第4圖繪示具有尾部信號產生器和乘算的尾部信號產生器之示範OFDM信號產生器。
第5圖繪示產生OFDM信號之示範方法的流程圖。
第6圖繪示具有特有字暫存器之示範OFDM信號產生器的示意方塊圖。
第7圖繪示具有冗餘副載子配置的示範OFDM格式。
第8圖繪示如由產生待傳輸之最後OFDM信號的方法產生之中間OFDM信號的圖。
第9圖繪示示範OFDM信號的圖。
第10圖繪示具有保護帶遮蔽單元、保護間隔遮蔽單元和特有字暫存器之OFDM信號產生器的示意方塊圖。
第11圖繪示具有減少複雜性的保護帶遮蔽單元之OFDM信號產生器的示意方塊圖。
【發明內容與實施方式】
參考圖來說明態樣和實例，其中通常使用相同的參考數字來指本文中相同的元件。在下面的說明中，為了解釋之目的，提出許多具體細節以對一或更多態樣或實例提出全面性了解。然而，本領域之熟知技術者可清楚明白可在較小程度的具體細節下實行一或更多態樣或實例。在其他情況下，以示意形式顯示已知的結構和元件以有助於說明一或更多態樣或實例。應了解可利用其他實例且可在不脫離本揭露之範圍下進行結構或邏輯上的改變。
此外，儘管可只針對數個實作中的一個來揭露實例之特定特徵或態樣，但上述特色或態樣可根據對於任何給定或特定應用而言所希望和有利的來與其他實作之一或更多其他特徵或態樣結合。此外，就在詳細說明或申請專利範圍中使用「包括」、「具有」、「連同」或以上之其他變化之術語而言，打算以類似於「包含」之術語來包括這類術語。可使用「耦接」和「連接」之術語及其衍生詞。應了解這些術語可用以表示兩個元件彼此合作或互 動而無論它們是否直接實體或電性連接，或它們並非直接接觸。而且，「示範」之術語僅意味著作為實例，而不是最好或最佳的。因此，下面的詳細說明不被視為限制意義，且本發明之範圍係由所附之申請專利範圍定義。
使用如本文所述之設備和方法作為無線電傳輸系統(即，操作於正交分頻多工(OFDM)模式中的系統)之一部分。所揭露之設備可實作於用於OFDM無線電信號之傳輸或接收的裝置之基帶區段中，尤其是基地台、中繼站、行動電話、手持裝置或其他種類的行動無線電接收器。可採用所述之設備以進行如本文所揭露之方法，雖然也可以任何其他方式來進行那些方法。
也可結合任何種類的多載子無線電傳輸系統，尤其是採用多載子調變的任何行動通訊系統，例如，通用行動電信系統(UMTS)標準或長期演進(LTE)標準來閱讀下面的說明。
也可結合在基於地面發射器和適用於行動或手持接收器之通訊系統設計的數位視頻廣播(DVB-T/H)之領域中的多載子無線電傳輸系統來閱讀下面的說明。然而，還有其他通訊系統，例如，衛星OFDM系統可受益於本文所述之概念和原理。
可以任何一種如本文所述之多載子無線電傳輸系統內採用的天線配置來利用如本文所述之方法和設備。特別是，本文所提出的概念可適用於採用任意數量之傳輸及/或接收天線的無線電系統，也就是單輸入單輸出 (SISO)系統、單輸入多輸出(SIMO)系統、多輸入單輸出(MISO)系統及多輸入多輸出(MIMO)系統。
參考第1圖，顯示OFDM傳輸系統10的示意方塊圖。在發射器Tx中，形成了OFDM符元，每一個都包含在頻域(FD)中的N個平行副載子。OFDM符元被送至平行/序列(P/S)轉換器1中且之後其藉由反(離散)傅立葉轉換器2(也稱為OFDM調變器)中的反(離散)傅立葉轉換(N-IDFT)來轉換成時域(TD)。在保護間隔(GI)插入單元3中，保護間隔被添加至時域資料信號且最後OFDM符元被傳輸天線4傳輸。在接收器Rx中，OFDM符元被接收天線11接收且之後在保護間隔移除單元12中，從OFDM符元移除保護間隔。此後，OFDM符元被送至序列/平行(S/P)轉換器13中，其將所轉換信號供應至(離散)傅立葉轉換器14(也稱為OFDM解調器)，其中時域信號藉由反(離散)傅立葉轉換(N-DFT)來轉換回頻域。傅立葉轉換器14的輸出被傳送至等化單元15和通道估計單元16。通道估計單元16將通道估計的結果供應至等化單元15，其接著在其輸出提供OFDM符元。能根據正交調幅(QAM)或相位鍵移調變(PSK)或任何其他調變架構來調變輸入至P/S轉換器1或由等化單元15輸出的OFDM符元。
在某些情況下，所接收之信號zk的複雜基帶表示法在對副載子k(這裡忽略符元時間索引)之傅立葉轉換器14 OFDM解調中的傅立葉轉換之後減少為 zk=Hkxk+nk k=0,...,N-1 (1)其中xk表示所傳輸之FD QAM/PSK調變符元，Hk表示通道傳輸函數，且nk表示附加的雜訊加干擾。為了使這種非常好的模組(1)有效，分散通道所引起的ISI(符元間干擾)必須遠離接收器中的解調傅立葉轉換器14。因此，OFDM特徵在於插入於連續OFDM符元之間的保護間隔(GI)以使ISI暫態在新符元開始之前消失。根據一個實例，以取自於在GI之後的有用OFDM符元結束之長度L的循環前置(CP)來填滿此保護間隔。藉由忽略GI(CP移除)，接收器能抑制不超過GI長度L的任何ISI(假設正確時序)。儘管ISI存在，這仍建立了模組(1)，然而，卻以降低之傳輸效率為代價，即，必須傳輸N+L個樣本以傳送有用資訊的N個樣本。
參考第2A和2B圖，顯示OFDM符元格式的實例。在如第2A圖所示之符元格式中(CP-OFDM)，CP隨機地出現且不是IDFT也不是DFT所處理之信號的一部分(CP移除)。有用的OFDM符元長度等於DFT長度N，且總OFDM符元長度是N+L。第2B圖中顯示另一符元格式(UW-OFDM)，其中使用已知的確定性序列，「特有字」來填入保護間隔而不是循環前置(不一定在OFDM符元的末端)。對照於CP-OFDM，在UW-OFDM IDFT/DFT處理中，不僅包含OFDM符元的有用部分，還包含保護間隔。因此，在UW-OFDM中，有用的OFDM符元長度是N-L，且總OFDM符元長度等於DFT長度 N。
根據本揭露之態樣，一種產生OFDM信號的方法包含產生一OFDM信號，OFDM信號包含一資料部和一保護間隔、及藉由形成一時域資料信號與複數個部分信號之間的差值來產生資料部和保護間隔，每一個部分信號係源於時域資料信號的尾部。
參考第3圖，顯示能實現上述方法之示範OFDM信號產生器的示意方塊圖。第3圖之OFDM信號產生器20包含一時域(TD)資料信號產生器21，配置以產生一時域資料信號、一部分信號產生器22，配置以基於時域資料信號的一尾部來產生複數個部分信號、及一電路元件23，配置以形成時域資料信號與複數個部分信號之間的差值或總和。電路元件23能因此由減法器或加法器組成。時域資料信號產生器21的第一輸出能連接至部分信號產生器22的輸入以將時域資料信號供應至部分信號產生器22。時域資料信號產生器21的第二輸出能與電路元件23的第一輸入連接。部分信號產生器22的輸出能與電路元件23的第二輸入連接。在電路元件23的輸出能傳送待傳輸之OFDM信號。
時域資料信號產生器21能配置以接收一頻域資料信號且進行頻域資料信號之反傅立葉轉換來產生時域資料信號。在一個實施例中，時域資料信號產生器21可由此配置作為一反快速傅立葉轉換器。時域資料信號產生器21所產生的時域資料信號可包含可藉由部分信號產生 器22和電路元件23來有效地替換為保護間隔的尾部。部分信號產生器22可配置以產生一尾部信號，包含時域資料信號的尾部且形成複數個部分信號，其中每一個部分信號能基於尾部。電路元件23可配置以形成時域資料信號與部分信號產生器22所產生的複數個部分信號之間的差值或總和。電路元件23可因此配置以從時域資料信號減去複數個部分信號或從複數個部分信號減去時域資料信號，或將複數個部分信號加上時域資料信號。部分信號能以它們以等距彼此隔開且具有相同持續時間的方式來分佈於時域資料信號的空部分。此外，部分信號能彼此相同，或它們能彼此不同。例如，能根據特定預定計算規則基於尾部來計算部分信號。
參考第4圖，顯示示範OFDM信號產生器的示意方塊圖。OFDM信號產生器30能被視為第3圖之OFDM信號產生器20的進一步發展，特別是因為其顯示稍微較詳細的部分信號產生器32。部分信號產生器32整體來說係配置以基於時域資料信號的尾部來產生複數個部分信號。部分信號產生器32包括一尾部信號產生器32.1和一乘算的尾部信號產生器32.2。尾部信號產生器32.1係配置以產生一尾部信號，包含時域資料信號的尾部。能以只有保留時域資料信號的尾部且時域資料信號之剩餘部分的所有信號被設成零之方式來從時域資料信號得到尾部信號。乘算的尾部信號產生器32.2能配置以形成複數個部分信號，其中每個部分信號係源於或基於尾部。在下文 中，由於這裡所敘述的方法，有效地以能在之後填上一特有字的空保護間隔部來替換尾部，因此尾部也稱為GI(保護間隔)部。
時域信號產生器21的輸出能與尾部信號產生器32.1的輸入連接以將時域資料信號傳送至尾部信號產生器32.1，且尾部信號產生器32.1的輸出能與乘算的尾部信號產生器32.2之輸入連接以將尾部信號傳送至乘算的尾部信號產生器32.2。時域資料信號產生器21的輸出能與電路元件23的第一輸入連接，且乘算的尾部信號產生器32.2之輸出能與電路元件23的第二輸入連接。
參考第5圖，顯示根據本揭露之態樣之產生OFDM資料信號的方法。第5圖之方法40包含在41中形成一頻域資料信號，包括決定複數個非資料載子且將非資料載子設成零、在42中藉由進行頻域資料信號之反傅立葉轉換來形成一時域資料信號。方法40更包含在43中形成一尾部信號，包含時域資料信號的尾部、在44中藉由形成複數個部分信號來形成一乘算的尾部信號，每個部分信號係源於或基於尾部、及在45中形成乘算的尾部信號與時域資料信號之間的差值或總和。
參考第6圖，顯示示範OFDM信號產生器的示意方塊圖。也顯示的是在各自信號路徑中的圖以指出中間和最後OFDM符元的結構和格式。第6圖之OFDM信號產生器50包含頻域資料信號產生器51、時域資料信號產生器52、尾部信號產生器53、乘算的尾部信號產生器 54、及差值成型器55，包括負向器55.1和加法器55.2。 頻域資料信號產生器51可配置以藉由決定複數個非資料載子且將非資料載子設成零來產生一頻域資料信號。各別圖「FD資料」顯示於頻域資料信號產生器51上方且由資料載子之間中的空間隙指出非資料載子。頻域資料信號產生器51的輸出Xd能與時域資料信號產生器52的輸入連接以供應頻域資料信號。例如，時域資料信號產生器52能配置以藉由進行頻域資料信號之反快速傅立葉轉換(IFFT)來產生一時域資料信號yd。各別圖「TD資料」顯示於時域資料信號產生器52上方。時域資料信號產生器52的輸出能與尾部信號產生器53的輸入連接以對其供應時域資料信號。尾部信號產生器53能配置以產生一尾部信號，包含時域資料信號的尾部。例如，能藉由僅保留時域資料信號的尾部且將在時域資料信號之剩餘部分中的信號設成零來產生尾部信號。各別圖「TD GI資料」顯示於尾部信號產生器53下方。尾部信號產生器53的輸出能連接至乘算的尾部信號產生器54之輸入以對其供應尾部信號。乘算的尾部信號產生器54能配置以形成複數個部分信號，每個部分信號係源於或基於尾部。各別圖「重覆的TD GI」顯示於乘算的尾部信號產生器54下方。乘算的尾部信號產生器54之輸出能與差值成型器55的輸入連接以對其提供部分信號。差值成型器55可包括負向器55.1和加法器55.2，其中負向器55.1能配置以改變部分信號的正負號，使得負向器55.1和加法器55.2的結合效 果係由時域資料信號與部分信號之間的差值形成。反之，也有可能以它們已具有「正確的」正負號的方式在乘算的尾部信號產生器54中產生部分信號，如此能省略負向器55.1。這將於下更詳細顯示出。於是，時域資料信號的尾部和部分信號的負尾部彼此抵消，以便在OFDM符元的末端形成空保護間隔部，其長度相當於尾部的長度。這在加法器55.2上方的OFDM時間圖「TD傳輸(空GI)」中被指出。
OFDM信號產生器50可更包含一特有字暫存器56和一加法器57。加法器57的第一輸入可連接至加法器55.2的輸出且加法器57的第二輸入可與特有字暫存器56的輸出連接。這些額外元件的目的係為了以原則上能為任何所欲序列的特有字來填上空保護間隔。例如，特有字能用於通道估計。所得之OFDM信號係顯示於最後時間圖「TD傳輸(具有UW)」中。
在下文中，將結合第7和8圖來稍微更詳細說明到目前為止所敘述的方法和裝置。
如以上結合第5和6圖所述，在整個OFDM頻譜的頻率帶寬，能決定複數個非資料載子且這些非資料載子上的信號能被設成零。這些非資料載子能稱為冗餘副載子。
參考第7圖，繪示示範OFDM格式70顯示冗餘副載子配置的實例。第7圖顯示OFDM頻譜之佔據部分B內的冗餘副載子71、保護帶內的B之外的冗餘副載子 73、資料載子72、和保護帶內的空載子。特定OFDM格式的特徵在於所定義的一組kr FD冗餘副載子索引71，使得能沒有(或很少)誤差地取樣(這裡是在頻率方向上「取樣」)具有等於GI長度L之(兩側)頻寬的帶通GI信號(這裡的「帶通」意味著受限於時域中)。
取樣定理需要冗餘副載子間隔(在相鄰位置kr之間)以滿足
在一個實施例中，冗餘副載子跨FDOFDM頻譜為等距的(於是Sr=S)。若這是不可能的話(在邊緣處、接近DC、或當與指示或其他特殊符元衝突時)，則只要至少在頻譜的佔據部分(頻寬B)內滿足(2)也可能是其他配置。
參考第8圖，OFDM信號的時間圖被顯示為其藉由根據實例的方法來產生。根據實例，一個等式可以與在CP-OFDM中相同的方式(經由IDFT)從其FD對應xd(d,kd)81來首先形成TD資料信號82 yd=IDFT(xd) (3)
然而，其中非資料副載子被設成零。然後，一個等式可選擇資料信號的TD GI部分來形成下面的尾部信號83 ydg=ydg(yd,ng) (4)，其具有GI樣本索引向量ng=[N-L...N-1]T，其中非GI樣本被設成零。為了方便起見，這裡顯示和在本文之其餘 部分中的ng對位於OFDM符元之末端的GI是有效的。請注意本揭露也涵蓋位於OFDM符元中任何位置之GI的一般情況。
接著，一個等式可形成TD重覆的資料GI信號84 其中重覆GI信號S次且每個重覆的部分信號會移位多個M個樣本並由旋轉相量或旋轉因子旋轉，其中 其中M、s、m0分別是部分信號之間的時間間隔、部分信號的索引、及取樣偏移量。
在這點上應提到根據上述等式(6)，在取樣偏移量m0等於零的特殊情況下，旋轉因子變成等於1，其意味著乘算的尾部信號之所有部分信號的旋轉因子等於1，使得部分信號彼此相同且只移位至時域資料信號內的不同位置。在這種特殊情況下，旋轉因子係獨立於時間位置，而在所有其他情況下，旋轉因子取決於時間位置。
現在，從上述等式(5)之此重覆的資料信號84來看，TD冗餘信號85能形成為 這很容易在可能的UW插入之前產生具有空GI的TD傳 輸信號y=yd+yr。
在這點上應附加也能省略之對應於第6圖之負向器55.1的等式(7)之上述步驟，即，若使用上述等式(6)的旋轉因子。在這種情況下，能只將如由第6圖之乘算的尾部產生器54產生之乘算的尾部信號加上第6圖之加法器55.2中的時域資料信號。
上述等式(4)至(7)的基本程序有效地清除任何(非UW)信號的保護間隔，假若冗餘載子位置被選擇為kr=m0+m．S 且索引向量 m=[0 1...M-1]T (8)這需要以取樣偏移量m0、間隔S、及一組M=N/S>=L冗餘樣本來等距取樣(第6圖)。然後，如所希望地運作上述等式(4)至(7)之程序，因為所建構的(5)之FD對應在正好這些位置m0+m．S為非零的，否則為零；間隔M的TD轉換成間隔S的FD，且TD相位旋轉因子轉換成FD取樣偏移量m0。根據(7)，也可推斷FD冗餘副載子符元係藉由下列等式提出
參考第9圖，有顯示根據本揭露之態樣之OFDM信號的時間圖。如第9圖所示之OFDM信號90基本上係由疊加組成或形成，即，時域資料信號91加上或減去複數個部分信號92。如先前所述，在也涵蓋部分91.2的整個OFDM時間框上展開原始時域資料信號，部 分91.2打算變成保護間隔部。原始時域資料信號係由信號部91.1和位於在最終OFDM信號90中是空的位置之尾部91.2組成。在複數個部分信號92中，在疊加部份信號92.1之前，其正好為尾部91.2的負數，使得疊加基本上具有先前信號91.2和92.1彼此抵消的效果，如此產生空保護間隔。保護間隔能保持是空的或也能填上一特有字(UW)。
參考第10圖，有顯示示範OFDM信號產生器的示意方塊圖連同中間和最後OFDM信號的時間圖。參考這裡的第6圖和上面的說明。在下文中，將只有說明額外元件，其為可選的。第10圖之OFDM信號產生器90更包括傅立葉轉換器91、保護帶遮蔽單元92、反傅立葉轉換器93、加法器94、及保護間隔遮蔽單元95。負向器55.1的輸出係與傅立葉轉換器91的輸入連接，傅立葉轉換器91的輸出係與保護帶遮蔽單元92的輸入連接，且保護帶遮蔽單元92的輸出係與反傅立葉轉換器93的輸入連接。 再者，反傅立葉轉換器93的輸出係與加法器94的第一輸入連接，反傅立葉轉換器52的輸出係與加法器94的第二輸入連接，加法器94的輸出係與保護間隔遮蔽單元95的輸入連接，且保護間隔遮蔽單元95的輸出係與加法器57連接。再次，負向器55.1和加法器94的結合效果係由時域資料信號與反傅立葉轉換器93所輸出的信號yrb之間的差值形成。換言之，也能省略負向器55.1且加法器94能替換為減法器。
傅立葉轉換器91進行將信號yr傅立葉轉換成頻域，藉此產生指定為「FD冗餘」的信號。之後，GB遮蔽單元92藉由例如將GB內的冗餘載子設成零的帶通濾波器來移除保護帶，藉此產生也指為「GB遮蔽的FD冗餘」的信號xrb。此後，反傅立葉轉換器93進行將信號xrb反傅立葉轉換成時域，藉此產生也指為「GB移除的TD傳輸」的信號。
為了限制或排除不想要的帶外發射，保護帶移除藉由消除如參考上述第7圖之正負號73所指之保護帶內的載子將FD冗餘信號xr(而因此整個FD信號x)侷限為帶寬。這需要產生FD冗餘符元xr=DFT(yr)且移除(設成零)保護帶內的冗餘載子：xr=DFT(yr) (10)
yrb=IDFT(xrb) (12)
其中krb表示非GB冗餘副載子的索引向量。
FD GB遮蔽導致TD傳輸信號中的一些干擾。尤其是，GB移除造成剩餘信號再現於保護間隔中。為了使特有字免於這種失真，保護間隔移除藉由移除GI內部的(剩餘)信號樣本來將TD信號y侷限為非GI部。在TD中這種非常簡單的操作接著造成FD樣本中的一些誤差(星座誤差)。然而，針對關於無線通訊的OFDM配置(N、B、L)，發現由於GI移除的誤差向量幅度(EVM )是相當小的而因此是可容忍的。
參考第11圖，有顯示示範OFDM信號產生器的示意方塊圖。第11圖之OFDM信號產生器100包含時域信號產生器(未顯示)，用以產生時域資料信號yd、尾部信號產生器101、旋轉器102、傅立葉轉換器103、旋轉器/定標器104、保護帶遮蔽單元105、反傅立葉轉換器106、乘算的尾部信號產生器107、加法器108、保護間隔遮蔽單元109、加法器110、及特有字暫存器111。時域資料信號yd被送至尾部信號產生器101的輸入中，尾部信號產生器101的輸出被供應至旋轉器102的輸入，旋轉器102的輸出被供應至傅立葉轉換器103的輸入，且傅立葉轉換器103的輸出被供應至旋轉器/定標器104的輸入。又參考第11圖，旋轉器/定標器104的輸出被供應至保護帶遮蔽單元105的輸入，保護帶遮蔽單元105的輸出被供應至反傅立葉轉換器106的輸入，反傅立葉轉換器106的輸出被供應至乘算的尾部信號產生器107之輸入，且乘算的尾部信號產生器107之輸出被供應至加法器108的第一輸入。再次，又參考第11圖，時域資料信號被供應至加法器108的第二輸入，加法器108的輸出被供應至保護間隔遮蔽單元109的輸入，保護間隔遮蔽單元109的輸出被供應至加法器110的第一輸入，特有字暫存器111的輸出被供應至加法器110的第二輸入，而加法器110的輸出傳送待傳輸的OFDM信號。
第一旋轉器(102)是滿足非零取樣m0偏移 量所必要的。其將輸入信號(在如第11圖所示之時間中循環性移位的GI信號)乘以向量。第二旋轉器104佔OFDM符元內的GI位置(這裡的GI位於OFDM符元的末端)。其將輸入信號(M點FFT輸出)乘以向量。僅由提出也包含在元件(104)中的縮放因子。旋轉和重覆單元(107)以與從ydg產生TD冗餘信號類似的方式將M點輸入信號擴展至N點輸出信號，即，藉由形成M點輸入信號的S副本，將這些副本之各者乘以旋轉因子，且最後將S合成旋轉信號副本序連成長度N的輸出信號。
OFDM信號產生器的實例解決下列的問題。結合上方第10圖所述之基本保護帶(GB)移除涉及具有維度N的FFT/IFFT處理(9,11)，即，全OFDM符元長度。GB移除的一個實施例涉及具有降為M=N/S之維度的FFT/IFFT處理，M=N/S並非比GI長度長很多。根據本發明的此實施例之具有減少複雜性之GB移除的所得之UW-OFDM發射器信號處理係繪示於第11圖中。
儘管已針對一或更多實作來繪示並說明本發明，但可在不脫離所附之申請專利範圍的精神和範圍下對所示之實例進行變更及/或修改。特別是關於上述元件或結構(組件、裝置、電路、系統、等等)所進行的各種功能，除非另有指明，否則用以描述這類元件的術語(包括所提及的「工具」)都預期對應於進行所述之元件之指定功能(例如，功能上等效)的任何元件或結構，即使並非 結構上等效於進行本發明之本文所示示範實作中的功能之所揭露結構。
50‧‧‧OFDM信號產生器
51‧‧‧頻域資料信號產生器
52‧‧‧時域資料信號產生器
53‧‧‧尾部信號產生器
54‧‧‧乘算的尾部信號產生器
55‧‧‧差值成型器
55.1‧‧‧負向器
55.2‧‧‧加法器
xd‧‧‧輸出
y‧‧‧信號
yd‧‧‧時域資料信號
yr‧‧‧信號
56‧‧‧特有字暫存器
57‧‧‧加法器

Claims (26)

  1. 一種產生一OFDM資料信號的方法，包含：形成一頻域資料信號，包括決定複數個非資料載子且將該等非資料載子設成零；藉由進行該頻域資料信號之反傅立葉轉換來形成一時域資料信號；形成一尾部信號，包含該時域資料信號的一尾部；藉由形成複數個部分信號來形成一乘算的尾部信號，該等部分信號之每一者係源於該尾部信號；及形成該乘算的尾部信號與該時域資料信號之間的差值或總和，其中形成該乘算的尾部信號與該時域資料信號之間的差值包含從該時域資料信號減去該乘算的尾部信號或從該乘算的尾部信號減去該時域資料信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成該乘算的尾部信號與該時域資料信號之間的差值更包含藉由改變該乘算的尾部信號之正負號來形成一反向之乘算的尾部信號且加疊該時域資料信號和該反向之乘算的尾部信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：以該等載子間隔滿足下列關係式的方式來決定該複數個非資料載子Sr=(kr-kr-1)N/L，其中 kr、N、L分別是該等載子在OFDM頻譜中的位置、該OFDM頻譜的總頻帶寬、及該尾部的長度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：以該等載子至少跨該OFDM頻譜之一區域為等距的方式來決定該複數個非資料載子。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：藉由反傅立葉轉換來形成該時域資料信號yd包含進行下列計算：，其中，其中N、k、n分別是該頻域中的取樣點數量、頻率索引及時間索引，且其中w*包含一旋轉因子。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：藉由取得該時域資料信號且於其中將該尾部外之部分中的所有信號成分設成零來形成該尾部信號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，更包含：藉由選擇該時域資料信號yd的尾部來形成該尾部信號ydg ydg=ydg(yd,ng)，其中 n g =[N-L...N-1] T 且其中在0nN-L-1時的該時域資料信號yd之信號成分被設成零，其中n、ng、N、L分別是非GI樣本、GI樣本的索引集、時域中的取樣點數量、及該尾部中的取樣點數量。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成該乘算的尾部信號包含藉由取得該尾部之副本來形成該等部分信號之每一者、將該副本轉移至該尾部之位置外的一時間位置、及將該副本乘以一旋轉因子。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，更包含：藉由下列等式來形成該乘算的尾部信號，其中，其中該旋轉因子 ，其中M、S分別是該等部分信號之間的時間間隔及該等部分信號的索引。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：在形成該乘算的尾部信號與該時域資料信號之間的差值或總和之後，在該尾部中填上一特有字。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：進行反轉之該乘算的尾部信號之一傅立葉轉換；從該傅立葉轉換之反轉之乘算的尾部信號移除一保護帶；及進行該保護移除的傅立葉轉換之反轉之乘算的尾部信號之一反傅立葉轉換。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：在形成該乘算的尾部信號與該時域資料信號之間的差值或總和之後，移除該尾部內的剩餘信號樣本。
  13. 一種產生一OFDM資料信號之方法，包含：產生一OFDM信號，該OFDM信號包含一資料部和一保護間隔；及藉由形成一時域資料信號與複數個部分信號之間的差值或總和來產生該資料部和該保護間隔，其中該等部分信號之每一者係源於包含該時域資料信號的一尾部的一尾部信號，其中形成該時域資料信號與該複數個部分信號之間的該差值包含從該時域資料信號減去乘算的尾部信號或從該乘算的尾部信號減去該時域資料信號。
  14. 一種OFDM信號產生器，包含：一頻域資料信號產生器，配置以藉由決定複數個非資料載子且將該等非資料載子設成零來產生一頻域資料信號；一時域資料信號產生器，配置以藉由進行該頻域資料 信號之一反傅立葉轉換來產生一時域資料信號；一尾部信號產生器，配置以產生一尾部信號，其包含該時域資料信號的一尾部；一乘算的尾部信號產生器，配置以形成包含複數個部分信號之一乘算的尾部信號，其中該等部分信號之每一者係基於該尾部信號；及一電路元件，配置以形成該時域資料信號與該乘算的尾部信號之間的差值或總和，其中該電路元件係配置以藉由從該時域資料信號減去該乘算的尾部信號來形成該乘算的尾部信號與該時域資料信號之間的該差值。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之OFDM信號產生器，其中該電路元件係配置以藉由改變該乘算的尾部信號之正負號來形成一反向之乘算的尾部信號且加疊該時域資料信號和該反向之乘算的尾部信號來形成該乘算的尾部信號與該時域資料信號之間的差值。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之OFDM信號產生器，其中該頻域資料信號產生器係配置以藉該複數個非資料載子之間的載子間隔滿足下列關係式的方式來決定該複數個非資料載子Sr=(kr-kr-1)N/L，其中Sr、kr、N、及L分別是該載子間隔、該等載子在OFDM 頻譜中的位置、該OFDM頻譜的總頻帶寬、及該尾部的長度。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之OFDM信號產生器，其中該頻域資料信號產生器係配置以藉該等載子至少跨該OFDM頻譜之一區域為頻率中等距的方式來決定該複數個非資料載子。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之OFDM信號產生器，其中該時域資料信號產生器係配置以藉由反傅立葉轉換進行下列計算來形成該時域資料信號yd：，其中，其中N、k、n分別是該頻域中的取樣點數量、頻率索引及時間索引，且xK代表一資料符元。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之OFDM信號產生器，其中該尾部信號產生器係配置以藉由取得該時域信號且於其中將該尾部外之部分中的所有信號成分設成零來形成該尾部信號。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之OFDM信號產生器，其中該尾部信號產生器係配置以藉由選擇該時域資料信號yd的一尾部來形成該尾部信號ydg ydg=ydg(yd,ng)，其中n g =[N-L...N-1] T 且其中在0nN-L-1時的該時域資料信號yd之該等信號成分被設成零，其中n、ng、N、及L分別是非GI樣本、GI樣本的索引集、該時域中的取樣點數量、及該尾部中的取樣點數量。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之OFDM信號產生器，其中該乘算的尾部信號產生器係配置以藉由取得該尾部之副本來形成該等部分信號之每一者、將該副本轉移至該尾部之位置外的一時間位置、及將該副本乘以一旋轉因子來形成該乘算的尾部信號。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之OFDM信號產生器，其中該乘算的尾部信號產生器係配置以藉由下列等式來形成該乘算的尾部信號，其中，其中該旋轉因子 ，其中M、s、m0分別是該等部分信號之間的時間間隔、該等部分信號的索引、及取樣偏移量。
  23. 如申請專利範圍第14項所述之OFDM信號產生器，更包含：一特有字暫存器，配置以在形成該乘算的尾部信號與該時域資料信號之間的差值或總和之後，在該時域信號的該尾部中填上一特有字。
  24. 如申請專利範圍第14項所述之OFDM信號產生器，更包含：一保護帶遮蔽單元，包含一傅立葉轉換器、一保護帶遮蔽器、和一反傅立葉轉換器，其中：該傅立葉轉換器係配置以進行反向之該乘算的尾部信號之一傅立葉轉換，該保護帶遮蔽單元係配置以從該傅立葉轉換之反轉之乘算的尾部信號移除一保護帶，及該反傅立葉轉換器係配置以進行該保護移除的傅立葉轉換之反轉之乘算的尾部信號之一反傅立葉轉換。
  25. 如申請專利範圍第14項所述之OFDM信號產生器，更包含：一保護間隔遮蔽單元，配置以在形成該乘算的尾部信號與該時域資料信號之間的差值或總和之後，移除該尾部信號中的剩餘信號樣本。
  26. 一種OFDM信號產生器，包含：一時域資料信號產生器，配置以產生一時域資料信號；一部分信號產生器，配置以基於包含該時域資料信號 的一尾部的尾部信號來產生複數個部分信號；及一電路元件，配置以形成該時域資料信號與該複數個部分信號之間的差值或總和，其中該電路元件係配置以藉由從該時域資料信號減去乘算的尾部信號或從該乘算的尾部信號減去該時域資料信號來形成該時域資料信號與該複數個部分信號之間的該差值。
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