用于正交频分复用-偏移正交幅度调制的系统和方法
【专利说明】
[0001] 本发明要求2013年2月19日递交的发明名称为"OFDM-OQAM中加权循环卷积滤 波的系统和方法（SystemAndMethodForWeightedCircularlyConvolvedFiltering inOFDM-OQAM)"的第61/766, 426号美国临时专利申请案以及2013年9月24日递交的 发明名称为"用于正交频分复用-偏移正交幅度调制的系统和方法（SystemAndMethod ForOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing-OffsetQuadratureAmplitude Modulation) "的第14/035, 161号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，这两个在先 申请的内容以引入的方式并入本文本中。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种用于无线通信的系统和方法，尤其涉及一种用于正交频分复用 (OFDM)/偏移正交幅度调制（0QAM)的系统和方法。
【背景技术】
[0003] 在无线通信中，正交频分复用（OFDM)可以作为一种波形结构。OFDM有很多优点， 包括使用快速傅里叶变换（FFT)和快速傅立叶反变换（IFFT)而易于实施以及抗多路径衰 落的鲁棒性。然而，OFDM也有缺点，例如循环前缀（CP)和频率隔离带带来的频谱效率低下。
[0004] OFDM-偏移正交幅度调制（0QAM)是一种多载波传输技术，使用时频局部正交原型 滤波器，例如根升余弦（RRC)和各向同性正交变换算法（IOTA)脉冲波形。0FDM/0QAM相比 于OFDM具有优越的功率频谱密度（PSD)旁瓣衰减。因此，0FDM/0QAM相比于OFDM可以减少 隔离带开销。例如，在长期演进（LTE)系统中，除来自CP移除的频谱效率中的增益以外，该 开销可以减少10%。然而，0FDM/0QAM由于传输突发两端处的尾部的传输时间而产生了开 销。0FDM/0QAM由于0QAM符号之间存在T/2时间偏移而存在开销，其中T是符号时长。总 开销时长等于原型滤波器的长度减去T/2。原型滤波器的长度可能至少为4T以保留可接受 的符号间干扰（ISI)载波间干扰（ICI)。对于突发长度为28个0QAM符号来说，时间上存在 7/28 = 25 %的开销。
【发明内容】
[0005] 一种执行正交频分复用（OFDM)/偏移正交幅度调制（0QAM)的实施例方法包括获 取数据突发。所述方法包括对所述数据突发执行加权循环卷积滤波调制以产生输出信号。 所述方法还包括第一无线设备向第二无线设备发送所述输出信号。
[0006] 另一种执行0FDM/0QAM的实施例方法包括第一无线设备接收来自第二无线设备 的输入信号。所述方法还包括对所述输入信号执行加权循环卷积解调滤波以产生数据突 发。
[0007] 一种实施例第一无线设备包括处理器和存储由所述处理器执行的程序的计算机 可读存储介质。所述程序包括执行以下操作的指令：获取数据突发，对所述数据突发执行加 权循环卷积滤波调制以产生输出信号，以及向第二无线设备发送所述输出信号。
[0008] 上述内容广泛地列出了本发明实施例的特征，因而能更好地理解下文对本发明的 详细描述。本发明实施例的其他特征和优点将在后文中描述，这些特征和优点形成本发明 权利要求书的主题。本领域技术人员应理解，所述概念和具体实施例可方便地作为改进或 设计其他结构或过程的基础，执行与本发明相同的目的。本领域技术人员还应理解，这些等 价结构也不背离所附权利要求书所述的本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0009] 为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
[0010] 图1示出了用于传送数据的无线网络的图；
[0011] 图2示出了实施例线性卷积正交频分复用（OFDM) /偏移正交幅度调制（OQAM)调 制器；
[0012] 图3示出了线性卷积0FDM/0QAM信号；
[0013] 图4示出了另一线性卷积0FDM/0QAM信号；
[0014] 图5示出了实施例0FDM/0QAM调制器多相结构；
[0015] 图6示出了实施例0FDM/0QAM解调器多相结构；
[0016] 图7示出了实施例加权循环卷积0FDM/0QAM调制器；
[0017] 图8示出了加权循环卷积0FDM/0QAM调制；
[0018] 图9示出了加权循环卷积0FDM/0QAM调制；
[0019] 图10示出了加权循环卷积0FDM/0QAM调制；
[0020] 图11示出了加权循环卷积0FDM/0QAM调制；
[0021] 图12示出了加权循环卷积0FDM/0QAM调制；
[0022] 图13示出了加权时间加窗；
[0023] 图14示出了加权循环卷积0FDM/0QAM调制的实施例方法的流程图；
[0024] 图15示出了执行裁剪和位移的实施例方法的流程图；
[0025] 图16示出了加权循环卷积0FDM/0QAM解调的实施例方法的流程图；
[0026] 图17示出了加权循环卷积之后的0FDM/0QAM信号；
[0027] 图18示出了另一实施例0FDM/0QAM调制器多相结构；
[0028] 图19示出了另一实施例0FDM/0QAM解调器多相结构；
[0029] 图20示出了功率频谱密度（PSD)对基带频率的图；
[0030] 图21示出了PSD对基带频率的另一图；
[0031] 图22示出了通过时变信道发送的传输突发；
[0032] 图23示出了为高移动性UE保存传输块的边缘0QAM符号；以及
[0033] 图24示出了实施例通用计算机系统的方框图。
[0034] 除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是 为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
【具体实施方式】
[0035] 首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所公开的系 统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已知还是现有的。本发明 决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性 设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。
[0036] 正交频分复用（OFDM)/偏移正交幅度调制（OQAM)是一种多载波传输技术，其由 于传输突发两端处的传输时间或尾部而产生了开销。在示例中，0FDM/0QAM表示为具有一 组频率调制版本的原型滤波器的输入上采样0QAM序列的线性卷积。可以使用产生滤波开 销的线性卷积滤波器。在一个示例中，使用硬截断来减少开销。硬截断完全消除开销。然 而，硬截断通过使符号的脉冲波形变形在0QAM符号上产生符号间干扰（ISI)和载波间干扰 (ICI)，这些符号被调制接近于信号的时间边缘，从而使它们非正交。此外，0FDM/0QAM信号 的频谱旁瓣衰减在信号的边缘处受到来自突变过渡的截断的负面影响。截断在频谱旁瓣和 信号矢量幅度误差（EVM)方面都存在问题。
[0037] 在实施例中，加权循环卷积滤波用于减少0FDM/0QAM中的开销。通过循环卷积滤 波，一系列的加权数据块作为0FDM/0QAM调制的输入。确定权重，使得调制器的输出是周期 性的。这等同于调制器和解调器中的加权循环卷积。
[0038] 图1示出了用于传送数据的网络100。网络100包括拥有覆盖区域106的通信控 制器102,多个用户设备（UE)，包括UE104和UE105,以及回程网络108。描述了两个UE，但 是可以存在更多的UE。通信控制器102可以是能够通过，尤其是建立与UE104和UE105的 上行（虚线）和/或下行（点先）连接提供无线接入的任何部件，例如基站、增强型基站 (eNB)、微微蜂窝基站、毫微微蜂窝基站和其他启用无线的设备。UE104和UE105可以是能够 建立与通信控制器102的无线连接的任何部件，例如移动电话、智能电话、平板电脑、传感 器等。回程网络108可以是允许数据在通信控制器102和远端（未示出）之间交换的任何 组件或组件的集合。在一些实施例中，网络100可包括各种其他无线设备，例如中继器、毫 微微蜂窝基站等。
[0039] 图2示出了线性卷积调制方法的流程图。输入数据突发D由线性卷积0FDM/0QAM 调制器130进行线性卷积以产生输出信号s(t)。示例数据突发由下式给出：
[0040]
[0041] 其中各列对应于频率，而各行对应于时间。在数据突发D中，时间上存在2M个子 载波和N个符号。
[0042] 图3示出了输出信号s(t)，由曲线142示出。为了说明而扩大了该曲线。曲线142 具有长度各为LT/2的尾部144。曲线142的总时间由下式给出：
[0043]
[0044] 然而，希望曲线142的时间减至： _5] '4。
[0046] 图4示出了另一输出信号|s(t) | |