滤波的CP-OFDM波形的构造制造技术

本发明专利技术涉及信号处理设备、包括该信号处理设备的网络节点和用户设备、以及用于该信号处理设备的方法。信号处理设备包括处理器，处理器用于使用加权系数Wk对当前星座符号xk，0进行加权，以提供加权的星座符号Wkxk，0；对加权的星座符号Wkxk，0进行复用，以提供加权的正交频分复用符号w‑ODFM；从当前星座符号xk，0导出当前循环前缀CP0，并从先前星座符号xk，0‑i导出先前循环前缀CP0‑i；对当前循环前缀CP0和先前循环前缀CP0‑i进行滤波，以提供滤波的循环前缀f‑CP；以及将滤波的循环前缀f‑CP附加到加权的正交频分复用符号w‑ODFM，以提供滤波的循环前缀正交频分复用符号f‑CP‑ODFM。

Construction of filtered CP-OFDM waveform

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】滤波的CP-OFDM波形的构造
本专利技术涉及信号处理设备。本专利技术还涉及网络节点和用户设备。另外，本专利技术还涉及相应方法以及执行该方法的计算机程序和计算机程序产品。
技术介绍
正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，OFDM)是如今许多通信系统如长期演进(long-termevolution，LTE)系统所使用的空中接口。在第五代(5G)蜂窝网络使用的可能的候选波形中，考虑了传统OFDM的若干变形形式。通用滤波的OFDM(universal-filteredOFDM，UF-OFDM)(也称为UFMC)以及滤波的OFDM(filtered-OFDM，f-OFDM)均是所考虑的滤波方式的变形形式，其减少了传统OFDM波形的带外(out-of-band，OOB)辐射。OFDM调制用快速傅里叶逆变换(inversefastFouriertransform，IFFT)将频域星座符号转换为时域样本(sample)。随后，添加循环前缀(cyclicprefix，CP)以维持时间色散信道中OFDM子载波间的正交性。为了对整个传统OFDM符号进行滤波，整个OFDM符号需要与其添加的CP一起处理，还要考虑先前/之前的OFDM符号的前一次时间采样。当前OFDM符号的CP和先前OFDM符号之间的过渡区可能会引起高OOB辐射，因此该过渡区是待过滤的信号的最重要的部分。此外，由于需要过滤CP以及由于滤波器的脉冲响应，相应的处理窗口需要比OFDM符号周期更长。采用较长滤波器设计的滤波的OFDM的实现复杂度非常高，还会造成下行/上行(DL/UL)切换过程中较大的时间开销。时域中的时间卷积运算可以通过频域中的乘法更有效率地实现，因此，在对整个OFDM符号进行滤波之前执行快速傅里叶变换，从而可以在频域上执行滤波。然后，执行IFFT以提供时域滤波的OFDM符号。待滤波的OFDM样本的数量等于OFDM的IFFT大小加上滤波器的脉冲响应长度，这一定大于分配的子载波的数量。OFDM调制(其本身就包括IFFT运算)和滤波(包括快速傅里叶变换(fastFouriertransform，FFT)运算和另一IFFT运算)的顺序操作使用级联的若干FFT/IFFT运算/算法反复实现频域到时域的转换。这种实现在实现复杂度方面效率低下。因此，滤波的OFDM实现复杂度较高，对于具有分配用于传输的大量子载波的宽带传输而言，这种实现复杂度更高。如果可以将星座符号级的部分处理转移到频域上，则有可能降低滤波复杂度。然而，OFDM调制的IFFT和滤波步骤的FFT大小不同，因此不能直接转移。一方面，OFDM调制的IFFT的大小固定，并且对每个OFDM符号独立实施。另一方面，如上所述，由于连续的块之间的不规则过渡引起高OOB辐射，因此FFT滤波窗口需要覆盖两个连续的OFDM符号。这种覆盖导致FFT滤波窗口的大小与OFDM调制的IFFT大小不匹配。在使用具有更长脉冲响应的滤波器时，这种不匹配更严重。
技术实现思路
本专利技术实施例的一个目的是提供一种减轻或至少部分地解决上述缺点和问题的解决方案。本专利技术实施例的另一目的是提供一种低实现复杂度的滤波循环前缀正交频分复用(filteredcyclicprefixorthogonalfrequencydivisionmultiplex，f-CP-OFDM)符号的构造。上述目的和其他目的通过独立权利要求的主题实现。本专利技术的其他有利实现形式由从属权利要求限定。根据本专利技术第一方面，上述目的和其他目的用一种信号处理设备实现，该信号处理设备包括处理器，该处理器用于：使用加权系数Wk对当前星座符号xk，0进行加权，以提供加权的星座符号Wkxk，0；对加权的星座符号Wkxk，0进行复用，以提供加权的正交频分复用符号w-ODFM；从当前星座符号xk，0导出当前循环前缀CP0，并从先前星座符号xk，0-i导出先前循环前缀CP0-i；对当前循环前缀CP0和先前循环前缀CP0-i进行滤波，以提供滤波的循环前缀f-CP；以及将滤波的循环前缀f-CP附加到加权的正交频分复用符号w-ODFM，以提供滤波的循环前缀正交频分复用符号f-CP-ODFM。因此，f-CP-OFDM的计算被分为两个计算组，即，f-CP的计算和w-OFDM的计算。因此，通过结合部分滤波和部分子载波/星座符号加权，提供了一种基于OFDM波形构建的新型波形。通过对由当前循环前缀CP0和先前循环前缀CP0-i组成的短信号进行滤波，生成f-CP采样。滤波计算步骤保证了连续的OFDM符号之间的平滑过渡，因此保证了低OOB辐射。与传统的滤波的OFDM方法相比，w-OFDM符号的子载波加权计算提供了更低的实现复杂度和更高自由度的泛化，其中，w-OFDM符号是通过对当前星座符号xk，0进行加权和复用而生成。可以设计子载波的权值为用于滤波计算步骤的滤波器的函数，该步骤提供了相关的信号输出。两个计算组可以由存储有滤波器系数的公共单元控制。用于对当前星座符号xk，0进行加权的权值可以基于这些滤波器系数来获得，这减少了对存储内存的需要。最后，分别计算的f-CP和w-OFDM符号可以附加在一起以形成f-CP-OFDM符号。由于使用了已在OFDM调制中可用的IFFT，故在此提供了比传统滤波的OFDM实现更低的实现复杂度。W-OFDM的计算用符号/子载波加权操作来计算其大部分采样，与传统OFDM复杂度相比，该操作几乎没有额外的复杂度。大多数额外的实现复杂度是在CP滤波的步骤中添加的，这是由降低在f-CP被附加到w-OFDM之后发送f-CP-OFDM符号时OOB辐射的可能性而激励的。信号处理设备尤其有益于宽带传输的频谱抑制，并且实现复杂度与FFT/IFFT大小呈对数关系。在根据第一方面的信号处理设备的第一可能实现形式中，处理器用于使用加权系数Wk对当前星座符号xk，0进行加权，其中，加权系数Wk是用于对当前循环前缀CP0和先前循环前缀CP0-i进行滤波的滤波器fn的傅里叶系数Fk的函数。使用作为傅里叶系数Fk的函数的加权系数Wk仍然保证会降低OOB，并且还提供了在选择加权系数幅度方面的自由度，这可以在降低OOB和改善错误率性能之间得到权衡。因此，可以调整子载波/星座符号加权系数以用OOB辐射交换平坦的带内失真，从而改善错误性能。此外，重复使用滤波器傅里叶系数Fk使实现复杂度较低。在根据第一方面的第一实现形式的信号处理设备的第二可能实现形式中，加权系数Wk是复系数，并且具有与滤波器fn的相应傅里叶系数Fk的相位θk相等的相位θk。在此，加权系数具有与在CP滤波步骤中使用的滤波器的傅里叶系数相等的相位，因为保证了f-CP和w-OFDM之间的相位连续性，所以维持了较低的OOB辐射。在根据第一方面的第一或第二实现形式的信号处理设备的第三可能实现形式中，加权系数Wk是复系数，并且处理器用于基于对滤波器fn的相应傅里叶系数Fk的幅值ρk以及正实数K求平均值，确定加权系数Wk的至少一个幅值据此，平滑了滤波器响应的带内衰减。平滑的带内衰减实现了OOB辐射和误比特性能之间的权衡的自由度。这在滤波器响应由于CP约束而过短而无法提供可接受的性能时可能尤其重要。对于该实现，由于Wk≠Fk，故生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理设备(100)，包括处理器(104)，所述处理器(104)用于：使用加权系数(Wk)对当前星座符号(xk,0)进行加权，以提供加权的星座符号(Wkxk,0)；对所述加权的星座符号(Wkxk,0)进行复用，以提供加权的正交频分复用符号(w‑ODFM)；从所述当前星座符号(xk,0)导出当前循环前缀(CP0)，并从先前星座符号(xk,0‑k)导出先前循环前缀(CP0‑i)；对所述当前循环前缀(CP0)和所述先前循环前缀(CP0‑i)进行滤波，以提供滤波的循环前缀(f‑CP)；以及将所述滤波的循环前缀(f‑CP)附加到所述加权的正交频分复用符号(w‑ODFM)，以提供滤波的循环前缀正交频分复用符号(f‑CP‑ODFM)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种信号处理设备(100)，包括处理器(104)，所述处理器(104)用于：使用加权系数(Wk)对当前星座符号(xk,0)进行加权，以提供加权的星座符号(Wkxk,0)；对所述加权的星座符号(Wkxk,0)进行复用，以提供加权的正交频分复用符号(w-ODFM)；从所述当前星座符号(xk,0)导出当前循环前缀(CP0)，并从先前星座符号(xk,0-k)导出先前循环前缀(CP0-i)；对所述当前循环前缀(CP0)和所述先前循环前缀(CP0-i)进行滤波，以提供滤波的循环前缀(f-CP)；以及将所述滤波的循环前缀(f-CP)附加到所述加权的正交频分复用符号(w-ODFM)，以提供滤波的循环前缀正交频分复用符号(f-CP-ODFM)。2.根据权利要求1所述的信号处理设备(100)，其中，所述处理器(104)用于使用所述加权系数(Wk)对所述当前星座符号(xk,0)进行加权，所述加权系数(Wk)是用于对所述当前循环前缀(CP0)和所述先前循环前缀(CP0-i)进行滤波的滤波器(fn)的傅里叶系数(Fk)的函数。3.根据权利要求2所述的信号处理设备(100)，其中，所述加权系数(Wk)是复系数，并且具有与所述滤波器(fn)的相应傅里叶系数(Fk)的相位(θk)相等的相位(θk)。4.根据权利要求2或3所述的信号处理设备(100)，其中，所述加权系数(Wk)是复系数，并且所述处理器(104)用于基于对所述滤波器(fn)的相应傅里叶系数(Fk)的幅值(ρk)以及正实数K求平均值，确定所述加权系数(Wk)的至少一个幅值5.根据权利要求4所述的信号处理设备(100)，其中，所述处理器(104)用于将所述复加权系数(Wk)的幅值中的一个或多个调整为值1。6.根据权利要求2或3所述的信号处理设备(100)，其中，所述加权系数(Wk)的值等于所述滤波器(fn)的相应傅里叶系数(Fk)。7.根据权利要求1-6中任一项所述的信号处理设备(100)，其中，所述处理器(104)用于使用有限脉冲响应(FIR)滤波器(fn)对所述当前循环前缀(CP0)和所述先前循环前缀(CP0-i)进行滤波，所述有限脉冲响应(FIR)滤波器(fn)的脉冲响应短于所述当前循环前缀(CP0)。8.根据权利要求1-7中任一项所述的信号处理设备(100)，其中，所述处理器(104)用于：从对所述当前循环前缀(CP0)和所述先前循环前缀(CP0-i)进行滤波得到的信号输出选择中心脉冲的样本作为所述滤波的循环前缀(f-CP)；以及丢弃从所述滤波得到的所述信号输出的一个或多个尾部的样本(CPdiscr)。9.根据权利要求1-8中任一项所述的信号处理设备(100)，其中，所述处理器(104)用于使用频域滤波对所述当前循环前缀(CP0)和所述先前循环前缀(CP0-i)进行滤波。10.根据权利要求1-9中任一项所述的信号处理设备(100)，其中所述当前星座符号(xk,0)表示将在所述滤波的循环前缀正交频分复用符号(f-CP-OFDM)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷诺德亚历山大·皮塔沃，布兰尼斯拉夫·波波维奇，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44