一种信号处理方法及装置与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种信号处理方法及装置。

背景技术：

LTE(Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)技术标准的长期演进。

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)作为一种有效的对抗多径信道的高速传输技术被广泛应用于宽带无线通信系统中。OFDM除了具有好的抗多径能力，并且非常易于与MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)技术进行结合。LTE系统以及Wi-Fi(无线局域网)都将OFDM作为物理层的关键技术。

LTE系统中采用OFDM进行传输，子载波间隔为15KHz，传输时间间隔为1ms，在高速移动等频偏较大的场景时，系统性能损失较大。目前存在的载波聚合方法能够提高系统传输速率，但是载波内部仍采用LTE的基本配置，且载波之间有较大的保护带宽，频谱利用效率较低。因此，高效率的波形传输是支持5G多样化的业务需求，也是业界需要研究和解决的问题。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种信号处理的方法及装置。

本发明的一个实施例提供的一种信号处理方法，包括：

确定待传输的数据占用的N个子带，以及每个子带对应的波形配置参数，N为大于1的整数；

根据每个子带对应的波形配置参数，分别对每个子带上待传输的数据进行波形符号调制，得到N个子带波形符号；

将所述N个子带波形符号进行聚合，形成基带波形信号。

本发明的一个实施例提供的一种信号处理装置，包括：

确定模块：用于确定待传输的数据占用的N个子带，以及每个子带对应的波形配置参数，N为大于1的整数；

波形符号调制模块，所述子带波形处理模块的数量为N，第i子带波形处理模块用于根据第i子带对应的波形配置参数，对第i子带上待传输的数据进行波形符号调制，得到N个子带波形；其中，1≤i≤N；

波形聚合模块：将所述N个子带波形进行聚合，形成基带波形信号。

本发明的上述实施例中，预先确定参与波形聚合的多个子带信号与其对应的波形配置参数，根据波形配置参数，对每一个子带信号进行子带波形符号调制，最后将所有子带波形符号进行聚合，形成基带波形信号，实现了不同子带波形信号的聚合，提高了信号传输的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的信号处理流程示意图；

图2为本发明实施例提供的波形符号调制流程示意图；

图3为本发明实施例提供的子带波形符号调制装置的系统架构示意图；

图4为本发明实施例提供的信号处理装置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的信号处理流程示意图，该流程可由基站执行。如图所示，该流程可包括如下步骤：

步骤101：确定待传输的数据占用的N个子带，以及每个子带对应的波形配置参数。

其中，所述待传输的数据可以是多个目标UE(User Equipment，用户设备，即终端)的数据，每个目标UE的数据可以占用一个或多个子带。本发明实施例允许将不同子带的数据调制成不同波形符号，再将这些不同波形符号进行聚合后传输。

具体实施时，可根据待传输数据的目标UE、待传输的数据所属业务的类型、待传输的数据的传输性能要求等因素，确定待传输的数据可占用的子带。例如，UE 1的下行数据属于高速率传输的视频业务数据，UE 2的下行数据为低时延要求的数据，针对这种情况，可以确定将UE 1的下行数据调制到子带1并采用OFDM波形符号发送，将UE 2的下行数据调制到子带2并采用GFDM(Generalized Frequency Division Multpexing,广义频分复用)波形符号发送。其中，子带1为一个连续的10MHz带宽的子带，包括600个间隔为10KHz的子载波，子带2为一个连续的10MHz带宽的子带，包括80个间隔为120KHz的子载波。

基站在确定待传输的数据占用的N个子带后，可采用以下方式确定每个子带对应的波形配置参数：获取波形配置参数表，根据所述N个子带各自对应目标波形，确定每个子带对应的波形配置参数。

具体实施时，可预先设置波形配置参数表，该波形配置参数表中包括多种 波形的波形配置参数，在进行波形符号调制时，可根据该表中的波形配置参数进行波形符号调制、滤波等处理。

优选地，波形配置参数可包括以下中的一种或多种组合：

-调制方式，所述调制方式可包括QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交振幅调制)或者偏置正交振幅调制OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation,偏置正交振幅调制)；

-子带带宽；

-子载波间隔；

-一个子带包含的有效子载波个数；

-子载波滤波器参数；

-CP长度；

-子带信号滤波器参数；

-波形符号中包含的子符号数。

步骤102：根据每个子带对应的波形配置参数，分别对每个子带上待传输的数据进行波形符号调制，得到N个子带波形符号。

步骤103：将所述N个子带波形符号进行聚合，形成基带波形符号。

本发明的上述实施例实现了对多个不同子带波形信号的调制聚合，且不同子带所使用的新的波形与OFDM相比，具有更低的带外泄露，因此子带之间可以采用更少的保护间隔，提高带宽的利用效率。另外，不同子带波形可以根据业务需求来调整最优的传输参数(例如低时延业务与传统高清视频业务可以采用各自传输最优的参数)，提高传输的可靠性。

下面结合图2和图3，对图1所示流程中的步骤102的具体实现过程进行详细描述。其中，图2为本发明实施例提供的子带波形符号调制过程的流程示意图，图3为本发明实施例提供的子带波形符号调制装置的系统架构示意图。

下面以对第一子带的波形符号进行调制为例进行说明，其他子带上待传输的数据进行波形符号调制的过程均相同。如图2所示，对第一子带上传输的数 据进行波形符号调制的过程可包括：

步骤201：获取第一子带对应的第一串行序列。

步骤202：将所述第一串行序列进行串并转换，得到M路序列，每路序列包含K个调制符号，每路序列最终被调制到一个子符号上传输，每个子符号在频域上包含K个子载波；其中，K为所述第一子带包含的有效子载波的数量，M为子符号的数量，K和M为大于或等于1的整数。

优选地，在上述步骤202之后，并行地对所述M路序列中的K个调制符号进行相位预处理。若对所述第一子带采用正交振幅调制QAM调制，则对M路序列分别乘以系数1；或者，若对所述第一子带采用偏置正交振幅调制OQAM调制，则对M路序列分别乘以系数其中，D＝L_g-1，L_g表示子载波滤波器中原型滤波器的长度，0≤m≤M-1，0≤k≤K-1。相位预处理操作，使得对波形符号调制过程更加灵活，既可以对经过QAM调制后的信号进行处理，也可以对进行OQAM调制后的信号进行处理。

步骤203：并行地对所述M路序列进行IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，快速傅里叶逆变换)，得到M路序列，每路序列包含Q个调制符号，其中，Q为IFFT的大小。

上述步骤203中，IFFT的大小为其中表示向上取整，B为目标子带中子载波带宽，W为系统带宽。K个调制符号在IFFT中输入的位置为所述K个调制符号对应的K个子载波在系统宽带内对应的位置，其余位置填充0。

步骤204：并行地对IFFT后的M路序列中的每个子载波进行子载波滤波，得到Q路序列，所述Q路序列中的每路序列包含L个子符号，L为大于或等于1的整数。

上述步骤204中，并行地对IFFT后的M路序列中的每个子载波进行子载波滤波时，Q个子载波滤波单元并行执行，第j个子载波滤波单元用于对IFFT后的M路序列中的第j个子载波进行子载波滤波，得到Q路序列，每路序列 长度为L，L为大于或等于1的整数；其中，1≤j≤Q；使用的滤波器是线性卷积滤波器或者循环卷积滤波器。子载波滤波器是线性滤波器时，那么L>M；子载波滤波器是循环卷积滤波器时，则L＝M。

步骤205：对所述Q路序列进行并串变换，得到第二串行序列，所述第二串行序列中包括依次串接的第一路序列到第Q路序列；

优选地，在上述步骤205之后，对所述第二串行序列进行子带信号滤波。

进一步地，若子带由连续子载波构成，则子带信号滤波器可以使用子带对应的带通滤波器；若子带由非连续子载波构成，则子带信号滤波器可以使用子带对应的梳状滤波器。

对所述第二串行序列进行子带信号滤波时，可以采用以下几种方式之一：

方式1：使用长度为M的循环卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到GFDM波形；

方式2：使用长度为P的线性卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到FBMC(Filter Bank Multi-Carrier，滤波器组多载波)波形，P为FBMC滤波器的重叠因子；

方式3：使用长度为M+P-1的循环卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到FBMC波形，其中，所述M+P-1中的前P位与长度为P的线性卷积滤波器的重叠因子相同，其余M-1位为0；

方式4：使用长度为1的线性滤波器或者为长度M的循环卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier，通用滤波多载波)波形；

方式5：使用长度为1的线性滤波器或者为长度M的循环卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到OFDM波形。

以上几种子带信号滤波仅为本发明实施例提供的优选实现方案，本发明对此不作限制。

可选地，在对所述第二串行序列进行子带信号滤波之前或者之后，对子带 波形信号添加循环前缀。

本发明的上述实施例中，预先确定参与波形聚合的多个子带信号与其对应的波形配置参数，根据波形配置参数；对每一个子带信号进行子带波形处理，包括串/并变换、相位预处理、快速傅里叶逆变换、子载波滤波、子带信号滤波等过程，使得对子带波形处理过程更加灵活，既可以对经过QAM调制后的信号进行处理，也可以对进行OQAM调制后的信号进行处理，可以生成波形为GFDM、FBMC、UFMC或者OFDM等目标子带波形；最后将所有子带波形进行聚合。

为了更清楚地理解本发明的上述实施例，下面以一个具体应用场景为例，对本发明上述实施例的具体实现过程进行描述。

在一个20MHz的带宽上发送用户1和用户2的数据，中心频率为2GHz；其中，用户1为视频业务数据，超清视频需要高速率传输；用户2为低延时业务的数据。用户1的数据传输占用1个连续的10MHz的子带，并采用OFDM波形方式传输，子载波间隔为Δf_O＝15KHz，10MHz的带宽包括600个子载波。用户2的数据传输占用另外10MHz的连续子带，并采用GFDM的波形方式传输，子载波间隔为Δf_G＝120KHz，包含80个子载波。考虑1个子帧的时间传输长度为1ms，用户1在1个子帧内传输14个OFDM符号(需要添加CP)；用户2在1个子帧内传输14个GFDM符号。系统采样速率为30.72MHz。基站端的波形配置参数表如表1所示：

表1

基站根据上述波形配置表，对用户1的子带数据进行如下处理过程：

1)对用户1编码调制后的数据首先进行串并转换，得到1路数据，该路数据中又包含600个并行的调制符号，即，该路序列最终被调制到一个子符号上传输，每个子符号在频域上包含600个子载波；

2)将600个并行调制符号放入对应的子载波位置，其他子载波位置填充0，然后进行2048点的快速傅里叶逆变换操作；

数据对应的子载波位置和FFT变换关系如下：假设数据对应的第k个子载波的中心频点为f_k，系统带宽的起始频点为f₀，则该数据对应的子载波的FFT位置是(f_k-f₀)/Δf_O；

3)对经过IFFT后的数据添加循环前缀，设循环前缀的长度为N_cp个采样点，将经过IFFT后的数据中最后N_cp个采样点复制到该数据的前面；

4)并行地对2048个调制符号，使用长度为1的线性卷积滤波器对其进行子载波滤波；

5)对2048个调制符号进行并串变换；

6)对经过并串变换后的串行数据进行子带信号滤波，滤波器可以为根升余弦或者是基于汉明窗的有限长度冲激滤波器，滤波器长度为512。

基站根据上述波形配置表，对用户2的子带数据进行如下处理过程：

1)对用户2编码调制后的数据首先进行串并转换，得到8路并行的数据，每路数据中又包含80个并行的调制符号，即，该8路序列最终被调制到8个子符号上传输，每个子符号在频域上包含80个子载波；

2)将80个并行的调制符号并行数据放入对应的子载波位置，其他子载波位置填充0，然后进行256点的快速傅里叶逆变换操作；

数据对应的子载波位置和FFT变换关系如下：假设数据对应的第k个子载波的中心频点为f_k，系统带宽的起始频点为f₀，则该数据对应的子载波的FFT位置是(f_k-f₀)/Δf_O；

3)将并行的256路数据进行分块，每8组256路并行数据流为1个数据块。

4)对每个长度为8的256路并行数据块，分别使用长度为256*8的循环卷积滤波器进行子载波滤波。第i(i＝1,2,…,256)个子载波滤波器系数为g_i＝[g_i,g_i+256,...,g_i+256×7]^T，其中g_i为原型滤波器g＝[g_i,g_i+256,...,g_i+256×7]^T中的第i个元素，原型滤波器g的长度为2048点，可以是升余弦或者根升余弦滤波器；

5)对步骤4)中输出的每个8*256的数据块进行并串变换，得到为长度为2048的串行数据；

6)对得到的串行数据，加循环前缀，设循环前缀的长度为N_cp个采样点，将步骤2)中数据的最后N_cp个采样点，复制到步骤5)中输出数据的前面。

7)将多个数据块的串行数据依照数据块的次序串行输出。

对两个用户子带数据进行上述处理后，将用户1的OFDM波形信号与用 户2的GFDM波形信号的叠加作为基带波形信号输出。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种信号处理装置。

参见图4，为本发明实施例提供的信号处理装置示意图，该装置包括：

确定模块401：用于确定待传输的数据占用的N个子带，以及每个子带对应的波形配置参数，N为大于1的整数；

波形符号调制模块402，所述子带波形处理模块的数量为N，第i子带波形处理模块用于根据第i子带对应的波形配置参数，对第i子带上待传输的数据进行波形符号调制，得到N个子带波形；其中，1≤i≤N；

波形聚合模块403：将所述N个子带波形进行聚合，形成基带波形信号。

上述确定模块所获取的波形配置参数表，包括多种波形的波形配置参数；根据所述N个子带各自对应目标波形，确定每个子带对应的波形配置参数。一个子带对应的波形配置参数包括以下中的一种或多种组合：

调制方式，所述调制方式包括QAM或者OQAM；

子带带宽；

子载波间隔；

一个子带包含的有效子载波个数；

子载波滤波器参数；

CP长度；

子带信号滤波器参数；

波形符号中包含的子符号数。

上述波形符号调制模块还包括：

串并转换单元：用于获取第i子带对应的第一串行序列，将所述第一串行序列进行串并转换，得到M路序列，每路序列包含K个调制符号；其中，K为所述第一子带包含的有效子载波的数量，M为子符号的数量，K和M为大于或等于1的整数；

快速傅里叶变换IFFT单元：用于并行地对所述M路序列进行IFFT，得到 M路序列，每路序列包含Q个调制符号，其中，Q为IFFT的大小；

Q个子载波滤波单元：所述Q个子载波滤波单元并行执行，第j个子载波滤波单元用于对IFFT后的M路序列中的第j个子载波进行子载波滤波，得到Q路序列，所述Q路序列中的每路序列包含L个子符号，L为大于或等于1的整数；其中，1≤j≤K；

并串变换单元：用于对所述Q路序列进行并串变换，得到第二串行序列，所述第二串行序列中包括依次串接的第一路序列到第Q路序列。

上述IFFT单元中IFFT的大小为其中表示向上取整，B为目标子带中子载波带宽，W为系统带宽。

优选地，在所述IFFT单元并行地对所述M路序列进行IFFT之前，加入相位预处理模块，用于并行地对所述M路序列中的K个调制符号进行相位预处理。若对所述第i子带采用正交振幅调制QAM调制，则使用第一系数对所述M路序列进行相位预处理，所述第一系数的取值为1；或者若对所述第i子带采用偏置正交振幅调制OQAM调制，则使用第二系数对所述M路序列进行相位预处理，所述第二系数根据以下公式计算得到：其中D＝L_g-1，L_g表示子载波滤波器中原型滤波器的长度，0≤m≤M-1，0≤k≤K-1。

优选地，在所述并串变换单元对所述Q路序列进行并串变换，得到第二串行序列之后，加入子带信号滤波单元，用于对所述第二串行序列进行子带信号滤波。使用长度为M的循环卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到GFDM波形；或者使用长度为P的线性卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到FBMC波形，P为FBMC滤波器的重叠因子；或者使用长度为M+P-1的循环卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到FBMC波形，其中，所述M+P-1中的前P位与长度为P的线性卷积滤波器的重叠因子相同，其余M-1位为0；或者使用长度为1的线性滤波器或者为长度M的循环卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到UFMC波形；或者使用长度为1的线性滤波器或者为长度M的循 环卷积滤波器，对所述第二串行序列进行子带信号滤波，得到OFDM波形。

本发明的上述实施例中，预先确定参与波形聚合的多个子带信号与其对应的波形配置参数，根据波形配置参数；对每一个子带信号进行子带波形处理，包括串/并变换、相位预处理、快速傅里叶逆变换、子载波滤波、子带信号滤波等过程，使得对子带波形处理过程更加灵活，既可以对经过QAM调制后的信号进行处理，也可以对进行OQAM调制后的信号进行处理，可以生成波形为GFDM、FBMC、UFMC或者OFDM等目标子带波形；最后将所有子带波形进行聚合。本发明实现了不同子带波形的聚合，能够同时最优地支持不同业务类型的用户传输，提高了信号传输的效率。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要 求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。