脉冲形状正交分频复用
【专利说明】脉冲形状正交分频复用
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年2月5日提交的美国临时申请No. 61/760,938和于2013年 8月29日提交的美国临时申请No. 61/871，461的权益，这两个申请的内容通过引用合并于 此。
【背景技术】
[0003] 多载波调制（MCM)是基于将快速宽带信号分解成多个低速信号的思想，其中，每 个信号占据较窄的带宽。正交分频复用（OFDM)已经证明其本身作为最流行的MCM技术中 的一种并且当前被用在许多无线通信系统中，诸如第三代合作伙伴计划（3GPP)长期演进 (LTE)、802. 11等。OFDM提供了许多优势，诸如对于多径传播的鲁棒性、简单的均衡、简单的 收发信机结构及通过重叠子信道的有效带宽的高效使用。另一方面，OFDM具有多个缺点， 诸如由于旁瓣而导致的频谱泄漏、以及峰均功率比（PAPR)高。
[0004] 对于较高数据速率的要求已经大大地增加了。多种技术已经被研宄并被提议以满 足该要求，诸如在宏小区上重叠小型小区以允许频谱再用，开放用于无线通信的新带宽，以 及通过经由认知无线电进行频谱共享来更有效地使用带宽。由于无线系统正向着"万网之 网"结构演进，在该结构中多个网络被期望共享频谱，具有小的带外泄漏的频谱敏捷波形是 重要的。为了该目的，通过OFDM的频谱泄漏创建的邻信道干扰使得该波形不适合于这些网 络。
[0005] 作为OFDM的替代，最近已经带来对滤波器组多载波（FBMC)调制方案，特别OFDM 偏移正交幅度调制（QAM)的兴趣。0FDM-0QAM是另一种MCM技术，在该技术中，每个子载波 上的数据被成形成具有合适设计的脉冲，以使得旁瓣较低。实际数据符号在每个子信道中 和每个0FDM-0QAM符号上被传输。连续的0FDM-0QAM符号交错。相邻子信道重叠以最大 化频谱效率，产生载波间干扰（ICI);并且连续的0FDM-0QAM符号由于长脉冲而导致彼此干 扰，产生符号间干扰（ISI)。在理想的单路径加性高斯白噪声（AWGN)信道中，完美的正交性 可以被实现并且ISI/载波间干扰（ICI)可以被消除。0FDM-0QAM发射机和接收机可以以有 效方式通过使用多相滤波器组而被实施。尽管0FDM-0QAM提供较少的频谱泄漏，由于其复 杂性、延迟性、及双重色散信道中更复杂的信道评估和均衡算法而导致其在实际系统中的 实施提出了多个挑战。因此，期望设计类似的0FDM，但是频谱包含的波形具有改善的带外发 射特性。
[0006] 因此，需要先进的波形以用于频谱敏捷系统，该频谱敏捷系统能够与其它用户共 享机会性可用并且非连续的频谱资源。这种波形的特性应该包括低带外发射（OOBE)、低带 内失真、低复杂性、低延迟、低PAPR、对频率和时间异步的鲁棒性、以及对功率放大器（PA) 非线性的鲁棒性。在那些系统中的现有基带波形具有极大的00BE，这可能使其对于现有基 带波形难以被用于频谱敏捷系统中。
【发明内容】
[0007] 用于对传输的不同子频带使用不同加窗函数来执行发射机和接收机侧脉冲成形 的方法和装置被公开。一种在无线发射/接收单元（WTRU)中使用以执行发射机侧脉冲成 形的方法可以包括WTRU接收数据符号。该WTRU可以将数据符号分配给不同子频带中的多 个子载波并且将不同子频带中多个子载波的每个子载波上的数据符号映射到快速傅里叶 逆变换（IFFT)块的多个相应子载波。WTRU可以针对每个子频带进行块的IFFT并且针对每 个子频带利用循环前缀（CP)和后缀填充IFFT块的输出。WTRU可以将加窗函数应用至针对 每个子频带的填充的输出并且通过添加每个子频带的加窗的输出来形成用于传输的混合 信号。
[0008] -种在无线传输/接收单元（WTRU)中使用以执行接收机侧脉冲成形的方法可以 包括WTRU接收包括数据符号的信号并将数据符号分配到不同子频带中多个子载波。WTRU 可以将接收加窗函数应用到每个子频带并将不同子频带中的多个子载波的每个子载波上 的数据符号映射到快速傅里叶变换（FFT)块的多个相应子载波。WTRU可以对每个子频带进 行块的FFT并且针对每个子频带对FFT块的输出应用进一步的处理。
[0009] 利用零填充OFDM代替具有循环前缀（CP)的OFDM来执行发射机和接收机侧脉冲 成形的方法和装置也被公开。用于改善接收加窗的性能的方法和装置（包括干扰消除、CP 开销降低、及CP采样的利用）也被公开。
【附图说明】
[0010] 根据以下通过结合附图的示例给出的描述可以获得更加详细的理解，其中：
[0011] 图IA是可以实施所公开的一个或多个实施方式的示例通信系统的系统图；
[0012] 图IB是可以在图IA所示的通信系统中使用的示例无线发射/接收单元（WTRU) 的系统图；
[0013] 图IC是可以在图IA所示的通信系统中使用的示例无线电接入网以及示例核心网 的系统图；
[0014] 图2是使用循环前缀（CP)的示例传输加窗实施过程的流程图；
[0015] 图3是被配置成使用循环前缀（CP)实施传输加窗的示例发射机模块的框图；
[0016] 图4是根据图2中描述的方法的传输加窗的示例应用的图；
[0017] 图5是使用零填充的不例发射机加窗的流程图；
[0018] 图6是根据图5中描述的方法使用零填充的传输加窗的示例应用的图；
[0019] 图7是使用零填充进行加窗的接收机侧过程的示例图；
[0020] 图8是对传输的不同子频带应用不同加窗函数的示例方法的图；
[0021] 图9是接收加窗的边界的示例图；
[0022] 图10是被配置成实施示例类型接收加窗的接收机模块的框图；
[0023] 图11是实际系统中示例加窗间隔的图；
[0024] 图12是实际系统中示例加窗间隔的图；
[0025] 图13是被配置成通过逐点相乘（point-wisemultiplying)实施示例类型接收加 窗的接收机模块的图；
[0026] 图14是传输加窗的示例情况；
[0027] 图15是传输加窗的示例情况；
[0028] 图16是传输加窗的示例情况；
[0029] 图17是针对非连续子频带的接收机加窗的示例实施的图；
[0030] 图18是描绘了在IEEE802.Ilaf为基本的无线电接入媒介的情况下由于添加向 后CP采样而引起AWGN信道中BER改善的曲线；
[0031] 图19是能够针对不同子频带传输具有可变CP长度的符号的示例发射机的图；
[0032] 图20是示出第一接收机处以dB为单位的所接收的干扰功率的曲线图；
[0033] 图21是描绘了分配给第一用户的前半部频谱的图20的特写图的曲线图；
[0034] 图22是当使用可变CP长度时使用发射机加窗来降低ICI的示例发射机的图；
[0035] 图23是当使用可变CP长度时使用接收机加窗来拒绝干扰的示例接收机的图；
[0036] 图24是当使用可变CP长度时使用发射机侧滤波的不例发射机的图；
[0037] 图25是当使用可变CP长度时使用接收机侧滤波以拒绝干扰的示例接收机的图；
[0038] 图26是示例的基于RB-F-OFDM的发射机的图；
[0039] 图27是示例的类型I每RBFOFDM传送模块（F-OFDMTxk)的图；
[0040] 图28是对应于图26中的RBF-OFDM发射机的示例RBF-OFDM接收机（RB-F-0FDM Rx)的图；
[0041] 图29是示例的类型I每RBFOFDM接收模块（F-OFDMRxk)的图；
[0042] 图30是对应于两个信号的示例帧结构的图；
[0043] 图31是对应于两个信号的示例帧结构的图。
【具体实施方式】
[0044] 图IA是可以在其中实施一个或多个所公开的实施方式的示例通信系统100的 图示。通信系统1〇〇可以是将诸如语音、数据、视频、消息、广播等之类的内容提供给多个 无线用户的多接入系统。通信系统100可以通过系统资源（包括无线带宽）的共享使得 多个无线用户能够访问这些内容。例如，通信系统100可以使用一个或多个信道接入方 法，例如码分多址（CDM)、时分多址（TDM)、频分多址（FDM)、正交FDM(OFDM)、单载波 FDMA(SC-FDMA)等等。
[0045] 如图IA所示，通信系统100可以包括无线发射/接收单元（WTRU) 102a，102b， 102c，102d、无线电接入网络（RAN) 104、核心网络106、公共交换电话网（PSTN) 108、因特网 110和其他网络112,但可以理解的是所公开的实施方式可以涵盖任意数量的WTRU、基站、 网络和/或网络元件。WTRU102a，102b，102c，102d中的每一个可以是被配置成在无线环境 中操作和/或通信的任何类型的装置。作为示例，WTRU102a，102b，102c，102d可以被配置 成发送和/或接收无线信号，并且可以包括用户设备（UE)、移动站、固定或移动用户单元、 寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理（PDA)、智能电话、便携式电脑、上网本、个人计算机、无线 传感器、消费电子产品等等。
[0046] 通信系统100还可以包括基站114a和基站114b。基站114a，114b中的每一个可 以是被配置成与WTRU102a，102b，102c，102d中的至少一者无线交互，以便于接入一个或 多个通信网络（例如核心网络106、因特网110和/或网络112)的任何类型的装置。例如， 基站114a，114b可以是基站收发信站（BTS)、节点B、e节点B、家用节点B、家用e节点B、站 点控制器、接入点（AP)、无线路由器以及类似装置。尽管基站114a，114b每个均被描述为单 个元件，但是可以理解的是基站114a，114b可以包括任何数量的互联基站和/或网络元件。
[0047] 基站114a可以是RAN104的一部分，该RAN104还可以包括诸如站点控制器 (BSC)、无线电网络控制器（RNC)、中继节点之类的其他基站和/或网络元件（未示出）。基 站114a和/或基站114b可以被配置成传送和/或接收特定地理区域内的无线信号，该特 定地理区域可以被称作小区（未示出）。小区还可以被划分成小区扇区。例如与基站114a 相关联的小区可以被划分成三个扇区。由此，在一种实施方式中，基站114a可以包括三个 收发信机，即针对所述小区的每个扇区都有一个收发信机。在另一实施方式中，基站114a 可以使用多输入多输出（MMO)技术，并且由此可以使用针对小区的每个扇区的多个收发 信机。
[0048] 基站 114a，114b可以通过空中接口 116 与WTRU102a，102b，102c，102d中的一者 或多者通信，该空中接口 116可以是任何合适的无线通信链路（例如射频（RF)、微波、红外 (IR)、紫外（UV)、可见光等）。空中接口 116可以使用任何合适的无线电接入技术（RAT)来 建立。
[0049] 更具体地，如前所述，通信系统100可以是多接入系统，并且可以使用一个或多个 信道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDM等等。例如，在RAN104中的基站 114a以及WTRU102a，102b，102c可以实施诸如通用移动电信系统（UMTS)陆地无线电接入 (UTRA)之类的无线电技术，其可以使用宽带CDMA(WCDMA)来建立空中接口 116。WCDMA可以 包括诸如高速分组接入（HSPA)和/或演进型HSPA(HSPA+)的通信协议。HSPA可以包括高 速下行链路分组接入（HSDPA)和/或高速上行链路分组接入（HSUPA)。
[0050] 在另一实施方式中，基站114a和WTRU102a，102b，102c可以实施诸如演进型 UMTS陆地无线电接入（E-UTRA)的无线电技术，其可以使用长期演进（LTE)和/或高级 LTE(LTE-A)来建立空中接口 116。
[0051] 在其他实施方式中，基站114a和WTRU102a，102b，102c可以实施诸如IEEE 802. 16(即全球微波互联接入（WiMAX))、00麻2000、00麻200011、00麻200(^￥-00、临时标准 2000 (IS-2000)、临时标准95 (IS-95)、临时标准856 (IS-856)、全球移动通信系统（GSM)、增 强型数据速率GSM演进（EDGE)、GSMEDGE(GERAN)等等的无线电技术。
[0052] 图IA中的基站114b可以是无线路由器、家用节点B、家用e节点B或者接入点，并 且可以使用任何合适的RAT，以便于在诸如商业处所、家庭、车辆、校园等等的局部区域的通 信连接。在一种实施方式中，基站114b和WTRU102c，102d可以实施诸如IEEE802. 11之类 的无线电技术以建立无线局域网络（WLAN)。在另一实施方式中，基站114b和WTRU102c， 102d可以实施诸如IEEE802. 15之类的无线电技术以建立无线个人局域网络（WPAN)。在 又一实施方式中，基站114b和WTRU102c，102d可以使用基于蜂窝的RAT(例如WCDMA、 CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A等）以建立微微小区（picocell)和毫微微小区（femtocell)。 如图IA所示，基站114b可以具有至因特网110的直接连接。由此，基站114b不必经由核 心网络106来接入因特网110。
[0053] RAN104可以与核心网络106通信，该核心网络106可以是被配置成将语音、数据、 应用程序和/或网际协议上的语音（VoIP)服务提供到WTRU102a，102b，102c，102d中的一 者或多者的任何类型的网络。例如，核心网络106可以提供呼叫控制、计费服务、基于移动 位置的服务、预付费呼叫、网际互联、视频分配等，和/或执行高级安全性功能，例如用户认 证。尽管图IA中未示出，需要理解的是RAN104和/或核心网络106可以直接或间接地与 其他RAN进行通信，这些其他RAT可以使用与RAN104相同的RAT或者不同的RAT。例如， 除了连接到可以采用E-UTRA无线电技术的RAN104,核心网络106也可以与使用GSM无线 电技术的其他RAN(未显示）通信。
[0054] 核心网络 106 也可以用作WTRU102a，102b，102c，102d接入PSTN108、因特网 110 和/或其他网络112的网关。PSTN108可以包括提供普通老式电话服务（POTS)的电路交 换电话网络。因特网110可以包括互联计算机网络以及使用公共通信协议的装置的全球 系统，所述公共通信协议例如传输控制协议（TCP)/网际协议（IP)因特网协议套件的中的 TCP、用户数据报协议（UDP)和IP。网络112可以包括由其他服务提供方拥有和/或运营的 无线或有线通信网络。例如，网络112可以包括连接到一个或多个RAN的另一核心网络，这 些RAN可以使用与RAN104相同的RAT或者不同的RAT。
[0055] 通信系统100中的WTRU102a，102b，102c，102d中的一些或者全部可以包括多模 式能力，即WTRU102a，102b，102c，102d可以包括用于通过不同通信链路与不同的无线网 络进行通信的多个收发信机。例如，图IA中所示的WTRU1