СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ/КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ СО СДВИГОМ
SYSTEM AND METHOD FOR ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING/QUADRATURE-AMPLITUDE-MODULATION WITH SHIFT

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент (США) порядковый номер 61/766426, поданной 19 февраля 2013 года и озаглавленной "System and Method for Weighted Circularly Convolved Filtering in OFDM-OQAM", и непредварительной заявки на патент (США) порядковый номер 14/035161, поданной 24 сентября 2013 года и озаглавленной "System and Method for Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Offset Quadrature Amplitude Modulation", причем эти заявки настоящим содержатся в данном документе путем ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к системе и способу для беспроводной связи и, в частности, к системе и способу для мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM)/квадратурной амплитудной модуляции со сдвигом (OQAM).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В беспроводной связи, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) может использоваться в качестве структуры формы сигнала. OFDM имеет множество преимуществ, включающих в себя простоту реализации с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT) и обратного FFT (IFFT) и устойчивость к затуханию при многолучевом распространении. Тем не менее, OFDM имеет такие недостатки, как спектральная неэффективность из циклического префикса (CP) и защитных полос частот.
[0003] Квадратурная амплитудная модуляция со сдвигом (OQAM) и OFDM представляет собой технологию передачи с несколькими несущими, которая использует ортогональные прототипные фильтры с частотно-временной локализацией, к примеру, формы импульса на основе приподнятого косинуса с извлечением корня (RRC) и алгоритма изотропного ортогонального преобразования (IOTA). OFDM/OQAM имеет улучшенное затухание бокового лепестка на основе спектральной плотности мощности (PSD) по сравнению с OFDM. Следовательно, OFDM/OQAM может уменьшать объем служебной информации защитной полосы частот по сравнению с OFDM. Например, в системе по стандарту долгосрочного развития (LTE), объем служебной информации может уменьшаться на 10%, в дополнение к выигрышу по спектральной эффективности за счет CP-удаления. Тем не менее, OFDM/OQAM подвергается объему служебной информации вследствие времен передачи хвостовых частей на обоих концах пакета передачи. OFDM/OQAM имеет объем служебной информации вследствие сдвига во времени T/2 между OQAM-символами, где T является продолжительностью символа. Полная длительность для передачи служебной информации равна длине прототипного фильтра минус T/2. Длина прототипного фильтра может составлять, по меньшей мере, 4T, чтобы сохранять приемлемые межсимвольные помехи (ISI) и помехи между несущими (ICI). Для длины пакета в 28 OQAM-символов, это составляет 7/28=25% служебной информации во времени.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Способ по варианту осуществления для выполнения мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM)/квадратурной амплитудной модуляции со сдвигом (OQAM) включает в себя получение пакета данных. Способ включает в себя модуляцию с фильтрацией со взвешенной кольцевой сверткой выполнения для пакета данных для того, чтобы формировать выходной сигнал. Способ дополнительно включает в себя передачу посредством первого беспроводного устройства выходного сигнала во второе беспроводное устройство.
[0006] Способ по другому варианту осуществления для выполнения OFDM/OQAM включает в себя прием посредством первого беспроводного устройства входного сигнала из второго беспроводного устройства. Способ дополнительно включает в себя фильтрацию с демодуляцией со взвешенной кольцевой сверткой выполнения для входного сигнала для того, чтобы формировать пакет данных.
[0007] Первое беспроводное устройство варианта осуществления включает в себя процессор и машиночитаемый носитель хранения данных, хранящий программы для выполнения посредством процессора. Программы включают в себя инструкции для того, чтобы получать пакет данных, выполнять модуляцию с фильтрацией со взвешенной кольцевой сверткой для пакета данных для того, чтобы формировать выходной сигнал, и передавать выходной сигнал во второе беспроводное устройство.
[0008] Выше достаточно широко выделены признаки варианта осуществления настоящего изобретения, чтобы подробное описание изобретения, которое приводится ниже, могло лучше пониматься. Далее в этом документе описываются дополнительные признаки и преимущества вариантов осуществления изобретения, которые формируют предмет формулы изобретения. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что концепция и раскрытые конкретные варианты осуществления могут быть легко использованы в качестве основы для модификации или разработки других структур или процессов для достижения идентичных целей настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники также должны осознавать, что такие эквивалентные структуры не отступают от сущности и объема изобретения, как указано в прилагаемой формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] Для более полного понимания настоящего изобретения и дополнительных его преимуществ далее приводится ссылка на последующее подробное описание, рассматриваемое вместе с чертежами, на которых:
[0010] Фиг. 1 иллюстрирует схему беспроводной сети для обмена данными;
[0011] Фиг. 2 иллюстрирует модулятор на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с линейной сверткой/квадратурной амплитудной модуляции со сдвигом (OQAM) по варианту осуществления;
[0012] Фиг. 3 иллюстрирует OFDM/OQAM-сигнал с линейной сверткой;
[0013] Фиг. 4 иллюстрирует другой OFDM/OQAM-сигнал с линейной сверткой;
[0014] Фиг. 5 иллюстрирует многофазную структуру OFDM/OQAM-модулятора по варианту осуществления;
[0015] Фиг. 6 иллюстрирует многофазную структуру OFDM/OQAM-демодулятора по варианту осуществления;
[0016] Фиг. 7 иллюстрирует OFDM/OQAM-модулятор со взвешенной кольцевой сверткой по варианту осуществления;
[0017] Фиг. 8 иллюстрирует OFDM/OQAM-модуляцию со взвешенной кольцевой сверткой;
[0018] Фиг. 9 иллюстрирует OFDM/OQAM-модуляцию со взвешенной кольцевой сверткой;
[0019] Фиг. 10 иллюстрирует OFDM/OQAM-модуляцию со взвешенной кольцевой сверткой;
[0020] Фиг. 11 иллюстрирует OFDM/OQAM-модуляцию со взвешенной кольцевой сверткой;
[0021] Фиг. 12 иллюстрирует OFDM/OQAM-модуляцию со взвешенной кольцевой сверткой;
[0022] Фиг. 13 иллюстрирует обработку функцией окна во временной области со взвешиванием;
[0023] Фиг. 14 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа по варианту осуществления для OFDM/OQAM-модуляции со взвешенной кольцевой сверткой;
[0024] Фиг. 15 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа по варианту осуществления для выполнения обрезки и сдвига;
[0025] Фиг. 16 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа по варианту осуществления для OFDM/OQAM-демодуляции со взвешенной кольцевой сверткой;
[0026] Фиг. 17 иллюстрирует OFDM/OQAM-сигнал после взвешенной кольцевой свертки;
[0027] Фиг. 18 иллюстрирует многофазную структуру OFDM/OQAM-модулятора по другому варианту осуществления;
[0028] Фиг. 19 иллюстрирует многофазную структуру OFDM/OQAM-демодулятора по другому варианту осуществления;
[0029] Фиг. 20 иллюстрирует график спектральной плотности мощности (PSD) в зависимости от частоты в полосе модулирующих частот;
[0030] Фиг. 21 иллюстрирует другой график PSD в зависимости от частоты в полосе модулирующих частот;
[0031] Фиг. 22 иллюстрирует пакет передачи, отправленный по изменяющемуся во времени каналу;
[0032] Фиг. 23 иллюстрирует резервирование краевых OQAM-символов блоков передачи для UE с высокой мобильностью; и
[0033] Фиг. 24 иллюстрирует блок-схему компьютерной системы общего назначения по варианту осуществления.
[0034] Соответствующие номера и символы на различных чертежах, в общем, означают соответствующие части, если не указано иное. Чертежи нарисованы таким образом, что они ясно иллюстрируют релевантные аспекты вариантов осуществления, и не обязательно нарисованы в масштабе.
Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления
[0035] Изначально следует понимать, что хотя ниже предоставлена иллюстративная реализация одного или более вариантов осуществления, раскрытые системы и/или способы могут реализовываться с использованием любого числа технологий, независимо от того, они в настоящее время известны или существуют либо нет. Раскрытие сущности никоим образом не должно быть ограничено иллюстративными реализациями, чертежами и технологиями, проиллюстрированными ниже, включающими в себя примерные разработки и реализации, проиллюстрированные и описанные в данном документе, и может модифицироваться в пределах объема прилагаемой формулы изобретения наряду с ее полным объемом эквивалентов.
[0036] Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM)/квадратурная амплитудная модуляция со сдвигом (OQAM) представляет собой технологию передачи с несколькими несущими, которая подвергается объему служебной информации вследствие времен передачи или хвостовых частей на обоих концах пакета передачи. В примере, OFDM/OQAM выражается как линейная свертка входной повышающе дискретизированной OQAM-последовательности с помощью гребенки частотно-модулированных версий прототипного фильтра. Фильтры с линейной сверткой могут использоваться, что создает объем служебной информации по фильтрации. В одном примере, жесткое усечение используется для того, чтобы уменьшать объем служебной информации. Жесткое усечение полностью удаляет служебную информацию. Тем не менее, оно вызывает межсимвольные помехи (ISI) и помехи между несущими (ICI) в OQAM-символах посредством искажения форм импульса символов, которые модулируются близко к временным краям сигнала, делая их неортогональными. Кроме того, на спектральное затухание бокового лепестка OFDM/OQAM-сигнала оказывает отрицательное влияние усечение от резких переходов на краях сигнала. Усечение имеет проблемы в боковых лепестках спектра и в абсолютной величине вектора ошибок (EVM) сигнала.
[0037] В варианте осуществления, фильтрация со взвешенной кольцевой сверткой используется для того, чтобы уменьшать объем служебной информации в OFDM/OQAM. При фильтрации с кольцевой сверткой, последовательность взвешенных блоков данных используется в качестве ввода для OFDM/OQAM-модуляции. Весовые коэффициенты определяются таким образом, что вывод модулятора является периодическим. Это является эквивалентным взвешенной кольцевой свертке в модуляторе и демодуляторе.
[0038] Фиг. 1 иллюстрирует сеть 100 для обмена данными. Сеть 100 содержит контроллер 102 связи, имеющий зону 106 покрытия, множество абонентских устройств (UE), включающих в себя UE 104 и UE 105, и транзитную сеть 108. Проиллюстрировано два UE, но присутствовать могут гораздо большее число. Контроллер 102 связи может представлять собой любой компонент, допускающий предоставление беспроводного доступа посредством, в числе прочего, установления соединений по восходящей линии связи (пунктирная линия) и/или нисходящей линии связи (точечная линия) с UE 104 и UE 105, такой как базовая станция, усовершенствованная базовая станция (eNB), пикосота, фемтосота и другие устройства с поддержкой беспроводного режима. UE 104 и UE 105 могут представлять собой любой компонент, допускающий установление беспроводного соединения с контроллером 102 связи, такой как сотовые телефоны, смартфоны, планшетные компьютеры, датчики и т.д. Транзитная сеть 108 может представлять собой любой компонент или совокупность компонентов, которые дают возможность обмена данных между контроллером 102 связи и удаленным концом (не показан). В некоторых вариантах осуществления, сеть 100 может содержать различные другие беспроводные устройства, к примеру, ретрансляторы, фемтосоты и т.д.
[0039] Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа модуляции с линейной сверткой. Входной пакет D данных подвергается линейной свертке посредством OFDM/OQAM-модулятора 130 с линейной сверткой для того, чтобы формировать выходной сигнал s(t). Примерный пакет данных задается следующим образом:
,
где столбцы соответствуют частоте, и строки соответствуют времени. В пакете D данных, существуют 2M поднесущих и N символов во времени.
[0040] Фиг. 3 иллюстрирует выходной сигнал s(t), показанный посредством кривой 142, которая укрупнена в качестве иллюстрации. Кривая 142 имеет хвостовые части 144 с длиной в LT/2. Полное время кривой 142 задается следующим образом:
.
Тем не менее, желательно уменьшение времени кривой 142 до:
.
[0041] Фиг. 4 иллюстрирует более реалистичный график другого выходного сигнала  в зависимости от времени, проиллюстрированный посредством кривой 262. Кривая 262 содержит служебную информацию 264.
При модуляции с линейной сверткой, последовательность OQAM-символов модулируется для набора действительноортогональных форм импульса. Формы импульса получаются посредством сдвига симметричного действительнозначного прототипного фильтра p(t) во времени и по частоте. Для непрерывного временного OFDM/OQAM-сигнала вывод модулятора может записываться следующим образом:
.
n
Действительнозначные точки созвездия задаются посредством dk,. Действительнозначные точки созвездия, например, могут представлять собой символы импульсно-амплитудной модуляции (PAM) либо действительные или мнимые части символов квадратурной амплитудной модуляции (QAM). Число поднесущих составляет 2M, разнесение поднесущих составляет 1/T, и временное разнесение между двумя последовательными OQAM-символами составляет T/2. Действительная ортогональность подразумевает то, что:
,
где:
.
[0042] Дискретное временное формулирование OFDM/OQAM-передачи реализовано посредством дискретизации непрерывного временного сигнала с периодом дискретизации в:
Иными словами:
n
k
n+k
2
[0043] Фиг. 5 иллюстрирует многофазную структуру 110 OFDM/OQAM-модулятора, которая может использоваться для того, чтобы реализовывать OFDM/OQAM-модуляцию. Входные точки данных составляют dk,, где k представляет поднесущую, а n представляет символ во времени. Вводы умножаются на j в блоках 112 умножителя. Затем IFFT-блок 114, 2M-точечное IFFT, выполняет IFFT. После IFFT-блока 114 линейные сверточные фильтры 116 выполняют линейную свертку с использованием передаточных функций G(z). Блоки 118 разворачивания разворачивают выводы линейных сверточных фильтров 116 на коэффициент M. Выводы блоков 118 разворачивания затем сдвигаются во времени посредством блоков 120 сдвига во времени и суммируются посредством сумматоров 122 для того, чтобы формировать выходной сигнал s(n).
k
2
n+k
[0044] Фиг. 6 иллюстрирует многофазную структуру 150 OFDM/OQAM-демодулятора. Принимаемый сигнал s(n) сдвигается во времени посредством блоков 152 сдвига во времени. Сдвинутые во времени сигналы затем прореживаются посредством блоков 154 прореживания. Блоки 156 фильтров фильтруют прореженный вывод с использованием фильтров G(z). Блоки 156 фильтров могут представлять собой гребенку фильтров, каждый из которых применяет линейную свертку к своему входному сигналу. Затем, 2M-точечное IFFT выполняется посредством IFFT-блока 158 для фильтрованных сигналов. Выводы IFFT-блока 158 затем умножаются на (-j) в блоках 160 умножения. В завершение, действительные части извлекаются посредством блоков 162 извлечения действительных частей, чтобы формировать выводы .
[0045] Хотя OFDM/OQAM-сигнал выражается как бесконечная последовательность OQAM-символов, фактически, длина последовательности является конечной. По сути, соображения задержки способствуют пакету передачи, который не является слишком длинным. С другой стороны, длина прототипного фильтра может составлять, по меньшей мере, 4T, с тем чтобы удовлетворять условию действительной ортогональности, с помощью приемлемой аппроксимации при наличии обоснованной производительности бокового лепестка спектра. Следовательно, для пакета длины N в OQAM-символов, может быть коэффициент служебной информации во время:
.
Фиг. 4 показывает OFDM/OQAM-сигнал с пакетом OQAM-символов N=28 с объемом служебной информации в 25%.
[0046] Агрегирование хвостовых частей вследствие линейной свертки каждого многофазного фильтра с последующими сдвигами во времени приводит к полному объему служебной информации модулированного сигнала s(n). Добавление взвешенной кольцевой свертки позволяет удалять служебную информацию OFDM/OQAM-сигналов без увеличения ICI/ISI. Использование традиционной кольцевой свертки в многофазных фильтрах уничтожает действительную ортогональность OFDM/OQAM-сигнала, когда длина пакета OQAM-сигналов является нечетной. Следовательно, традиционная кольцевая свертка вызывает ICI/ISI, особенно в символах, модулированных вокруг краев сигнала временной области.
n+k
[0047] OFDM/OQAM-модулятор представляет собой линейную зависимую от времени систему вследствие повышающей дискретизации на коэффициент M и умножений на коэффициент j. Фактически, если s(n) является выводом модулятора для входного сигнала:
,
вывод модулятора для входного сигнала:
o
d(n-n)
может быть показан как равный:
,
либо, в непрерывной временной области:
.
При условии, что d(n) является пакетом длины N из действительных OQAM-сигналов, т.е.:
и в модулятор предоставляется взвешенная закольцованная версия по модулю N d(n). Иными словами:
i
где α являются действительнозначными весовыми коэффициентами, вывод модулятора задается следующим образом:
i
i
Весовые коэффициенты α могут получаться таким образом, что sc(t) является периодическим с периодом NT/2, когда N является четным, и с периодом 2NT, когда N является нечетным. Когда N является нечетным, sc(t) не может задаваться периодическим с периодом NT/2, поскольку весовые коэффициенты ограничены как действительные. Тем не менее, α могут выбираться таким образом, что sc(t) структурирован в интервале 2NT.
i
i
i
i
[0048] Фиг. 7 иллюстрирует фильтрацию со взвешенной кольцевой сверткой, которая может применяться к OFDM/OQAM. Входной пакет D данных умножается на коэффициенты α и сдвигается для того, чтобы формировать. Коэффициенты α являются действительными коэффициентами, которые выбраны таким образом, что x(t) является периодическим или структурированным. Теоретически, существуют бесконечные коэффициенты α, но на практике используется конечное число коэффициентов α. Умноженная и сдвинутая форма сигнала затем подвергается линейной свертке посредством OFDM/OQAM-модулятора 170 с линейной сверткой. Таким образом, сформированный вывод следующий:
Где  Этот вывод x(t) готов для передачи.
N
-1
0,
1
2
N
-N
N
2N
[0049] Фиг. 8 иллюстрирует пример формирования x(t). Передача является периодической с длиной T. Четыре сдвинутых кривых, кривая 182, кривая 184, кривая 186 и кривая 188, складываются по ординатам. Кривая 182 формируется посредством коэффициента αj, кривая 184 формируется посредством коэффициента αкривая 186 формируется посредством коэффициента αj, и кривая 188 формируется посредством коэффициента αj. Когда передается только периодическая часть T, исходный сигнал может быть восстановлен на основе этой периодичности.
N
i
i
i
[0050] Когда N является четным, может достигаться периодический x(t) с периодом T. Когда N по модулю 4 равен 0, α=1, а когда N по модулю 4 равен 2, α=(-1). В обоих случаях, форма сигнала является периодической с периодом:
Таким образом:
и:
[0051] Фиг. 9 иллюстрирует примерную структуру 190 формы сигнала, причем форма сигнала является периодической с периодом TN/2, и N является четным.
[0052] Фиг. 10 иллюстрирует реализацию 210 для модуляции, когда N является четным. Исходная форма сигнала сдвинута и суммирована четыре раза, как показано на фиг 9. Результирующая форма сигнала затем обрезается. Для большого N, например,  , когда длина прототипного фильтра составляет LT, выполняются две итерации. Для небольшого N, например,  могут выполняться более двух итераций.
N
i
i
i
[0053] Когда N является нечетным, коэффициенты умножения могут выбираться таким образом, что форма сигнала имеет специальную структуру. Структура имеет период в 4T. Тем не менее, вследствие структуры, вся форма сигнала может восстанавливаться из временного интервала в NT/2. Когда N по модулю 4 равен 1, α=1, а когда N по модулю 4 равен 3, α=(-1). Фиг. 11 иллюстрирует структуру 200 формы сигнала, в которой:
который является периодическим сигналом с периодом 2NT.
[0054] Можно показать, что:
N
Из этой структуры, исходная форма сигнала может восстанавливаться из интервала T. В примере, подтверждение вышеприведенного первого уравнения заключается в следующем:
Это равно:
Таким образом:
[0055] Фиг. 12 иллюстрирует реализацию 220 для модуляции, когда N является нечетным. Формы сигналов сдвигаются и умножаются на 1, j, -1 и -j. Часть NT/2 сохраняется для передачи.
[0056] Вследствие резких краев сигналов во временной области, OFDM/OQAM со взвешенной кольцевой сверткой имеет ухудшенную производительность бокового лепестка спектра по сравнению с OFDM/OQAM с линейной сверткой. Обработка функцией окна во временной области со взвешиванием может использоваться для того, чтобы сглаживать переходы на краях сигнала. Поскольку обработка функцией окна во временной области со взвешиванием выполняется посредством добавления двух окон с плавным переходом в начало и конец OFDM/OQAM-сигнала со взвешенной кольцевой сверткой, оно не вызывает искажение в сигнале. Фиг. 13 иллюстрирует график 300, демонстрирующий обработку функцией окна во временной области со взвешиванием.
w
w
w
[0057] Когда N является четным, часть длины в 0,5T от начала сигнала 302 добавляется в его конец 304. Аналогично, часть длины 0,5T от конца из сигнала 306 добавляется в его начало 308. Это обеспечивает непрерывность сигнала на краях. Затем надлежащее окно спада длины T, например, окно с приподнятым косинусом, применяется к добавленным частям в начале и концу сигнала.
w
w
[0058] Когда N является нечетным, часть длины в 0,5T от начала из сигнала 302 сначала умножается на j и затем добавляется в его конец 304. Кроме того, часть длины 0,5T от конца из сигнала 306 сначала умножается на -j и затем добавляется в его начало 308. После этого обработка функцией окна применяется к сигналу.
[0059] Фиг. 14 иллюстрирует блок-схему 230 последовательности операций способа для выполнения OFDM/OQAM-модуляции. Первоначально, на этапе 232, выполняется модуляция с линейной сверткой. Например, модуляция с линейной сверткой может выполняться, как проиллюстрировано посредством многофазной структуры 110 OFDM/OQAM-модулятора на фиг. 5.
[0060] Затем, на этапе 234, обрезка и сдвиг выполняется для модулированного с линейной сверткой вывода. Посредством сдвига и суммирования формы сигнала, создается периодическая или структурированная форма сигнала. Эта форма сигнала затем может быть обрезана до меньшей части для передачи. Исходная форма сигнала может восстанавливаться из обрезанной формы сигнала вследствие периодичности или структурирования формы сигнала перед обрезкой. Если длительность прототипного фильтра составляет LT, s(t) имеет длительность:
В таком случае:
где  является наименьшим целочисленным . Сигнал с удаленной служебной информацией получается из s(t). Когда N является четным:
для:
Когда N является нечетным:
для:
.
[0061] В завершение, на этапе 236, передается обрезанная форма сигнала. В одном примере, форма сигнала передается посредством контроллера связи в UE. В другом примере, форма сигнала передается из UE в контроллер связи.
i
[0062] Фиг. 15 иллюстрирует блок-схему 240 последовательности операций способа для выполнения обрезки и сдвига. Первоначально, на этапе 242, форма сигнала умножается на коэффициент α.
[0063] Затем на этапе 244, форма сигнала сдвигается посредством i и суммируется с исходной формой сигнала.
[0064] Затем, на этапе 246, устройство определяет то, предусмотрены или нет дополнительные итерации. Когда предусмотрены дополнительные итерации, оно переходит к этапу 242 для того, чтобы снова суммировать и сдвигать форму сигнала. Когда не предусмотрены дополнительные итерации, оно переходит к этапу 248, на котором форма сигнала обрезается. Обрезанная форма сигнала содержит достаточную информацию для восстановления исходной формы сигнала.
[0065] На этапе 249, может выполняться обработка функцией окна во временной области со взвешиванием . Обработка функцией окна во временной области со взвешиванием приводит к тому, что время передачи плавно снижается до нуля. Некоторое время добавляется, и используется обработка функцией окна во временной области со взвешиванием. Тем не менее, дополнительное время составляет относительно небольшое количество времени.
[0066] Фиг. 16 иллюстрирует блок-схему 250 последовательности операций способа OFDM/OQAM-демодуляции, в котором используется фильтрация с кольцевой сверткой. Первоначально, на этапе 252, принимается сообщение, которое модулировано с использованием фильтрации с кольцевой сверткой. В одном примере, UE принимает сообщение из контроллера связи. В другом примере, контроллер связи принимает сообщение из UE.
[0067] Затем, на этапе 254, добавление со взвешиванием применяется к форме сигнала. Когда N является четным, исходный сигнал может быть восстановлен посредством закольцевания приемного устройства посредством NT/2 по модулю. Длительность сигнала следующая:
Когда N является четным:
max
i раз.
Когда N является нечетным:
max
i раз. Кроме того, обработка функцией окна во временной области со взвешиванием может быть удалена.
[0068] Демодуляция с линейной сверткой выполняется на этапе 256. Она может осуществляться, например, с использованием многофазной структуры 150 OFDM/OQAM-демодулятора, проиллюстрированной на фиг. 6. может получаться посредством прохождения результирующего сигнала через демодулятор. В идеальном канале без шума,  для n=0, ..., N-1, вследствие действительной ортогональности OFDM/OQAM.
[0069] Фиг. 17 иллюстрирует график версии с удаленной служебной информацией сигнала в зависимости от времени с использованием OFDM/OQAM со взвешенной кольцевой сверткой, показанного посредством кривой 292.
[0070] В другом примере, многофазные фильтры в OFDM/OQAM-модуляторе и демодуляторе заменены фильтрами со взвешенной кольцевой сверткой по модулю N. Сдвиги во времени заменены на M взвешенных кольцевых сдвигов во времени по модулю N.
n
k
n+k
2
[0071] Фиг. 18 иллюстрирует многофазную структуру 330 OFDM/OQAM-модулятора, которая может использоваться для OFDM/OQAM-модуляции с кольцевой сверткой. Вводы dk,, где k представляет поднесущую и n, представляют символ во времени. Вводы умножаются на j в блоках 112 умножителя. Затем IFFT-блок 114 выполняет IFFT для умноженных значений. После IFFT-блока 114 фильтры 332 по модулю N выполняют взвешенную кольцевую свертку с передаточными функциями G(z). Ввод фильтра по модулю N составляет x(n), а вывод составляет y(n). Когда N является четным:
Когда N является нечетным:
MN
Блоки 118 разворачивания разворачивают фильтрованные формы сигнала на коэффициент M. Выводы сдвигаются во времени посредством N блоков 334 сдвига во времени по модулю M D и суммируются посредством сумматоров 122. Ввод для N блоков 334 сдвига во времени по модулю M составляет a(n), а вывод составляет b(n). Когда N является четным:
Когда N является четным:
MN
k
2
n+k
[0072] Фиг. 19 иллюстрирует многофазную структуру 340 OFDM/OQAM-демодулятора, которая используется для OFDM/OQAM-демодуляции с модуляцией с кольцевой сверткой. Принимаемый сигнал s(n) сдвигается во времени посредством M блоков 342 сдвига во времени D по модулю N. Затем сдвинутый во времени сигнал прореживается посредством блоков 154 прореживания. Блоки 344 фильтров фильтруют прореженный вывод с использованием G(z). После этого, 2M-точечное IFFT выполняется посредством IFFT-блока 158. Выводы затем умножаются на (-j) в блоках 160 умножения. В завершение, действительные части извлекаются посредством блоков 162 извлечения действительных частей.
w
w
[0073] Фиг. 20 и 21 иллюстрируют графики спектральной плотности мощности (PSD) в децибелах (дБ) в зависимости от частоты в полосе модулирующих частот в МГц. Два OQAM-символа используются для того, чтобы формировать эти графики, чтобы оценивать производительность OFDM/OQAM-модуляции со взвешенной кольцевой сверткой для краевых символов. 600 поднесущих с разнесением поднесущих 15 кГц используются, что является эквивалентным OQAM-символам с длительностью T приблизительно в 66,67 мкс. Используемый прототипный фильтр представляет собой приподнятый косинус с извлечением корня длины 4T с коэффициентом спада β=1. Для обработки во времени функцией окна используется длина окна T=T/2 для графика 310 по фиг. 20, в то время как используется длина окна T=T/4 для графика 320 на фиг. 21. Оба графика сравнивают PSD кодированных со взвешиванием во временной области OFDM/OQAM-сигналов со взвешенной кольцевой сверткой с PSD OFDM/OQAM-сигналов с линейной сверткой как с, так и без усечения. Для усечения, часть длины:
w
с середины сигнала сохраняется, а остальное усекается. обработка функцией окна T применяется к усеченному сигналу. Эта обработка функцией окна повышает производительность бокового лепестка спектра усеченного сигнала за счет искажения сигнала.
w
[0074] Фиг. 20 иллюстрирует график 310 для длины обработки функцией окна длиной T=T/2. Кривая 312 (обозначена посредством пунктирной линии), показывает PSD с усечением, кривая 314 (обозначена посредством отдельной пунктирной линии) показывает PSD с линейной сверткой, кривая 316 (обозначена посредством сплошной линии) показывает PSD со взвешенной кольцевой сверткой с кодированием с обработкой функией окна, и кривая 318 (обозначена посредством отдельной сплошной линии) показывает PSD с усечением и обработкой функией окна. Абсолютная величина вектора ошибок (EVM) демодулированных точек OQAM-созвездия вычисляется для этих четырех кривых. Для линейной свертки EVM составляет -69,47 дБ, для кольцевой свертки с обработкой функией окна EVM составляет -43,83 дБ, для усечения EVM составляет -30,77, а для усечения с обработкой функией окна EVM составляет -21,46 дБ.
w
[0075] Фиг. 21 иллюстрирует график 320 для длины обработки функией окна T=T/4. Кривая 322 (обозначена посредством пунктирной линии), показывает PSD для усечения, кривая 324 (обозначена посредством отдельной пунктирной линии) показывает PSD для линейной свертки, кривая 326 (обозначена посредством сплошной линии) показывает кривую для PSD со взвешенной кольцевой сверткой с обработкой функией окна, и кривая 328 (обозначена посредством отдельной сплошной линии) показывает PSD для усечения с обработкой функией окна . EVM демодулированных точек OQAM-созвездия вычисляется для этих кривых. Для линейной свертки EVM составляет -69,47 дБ, для кольцевой свертки с обработкой функией окна EVM составляет -43,83 дБ, для усечения EVM составляет -20,16 дБ, и для усечения с обработкой функией окна EVM составляет -17,11 дБ.
[0076] Для обоих графиков, PSD сигнала обработанного функией окна с взвешенной кольцевой сверткой является очень близким к PSD сигнала с линейной сверткой и выше около главного лепестка. Ухудшенная производительность бокового лепестка сигнала с линейной сверткой и его ухудшенная производительность по сравнению с усечением с обработкой функией окна обусловлена усечением прототипного фильтра, которое приводит к боковым лепесткам. Увеличение длины прототипного фильтра позволяет повышать производительность бокового лепестка.
[0077] Одна потенциальная проблема относительно производительности OFDM/OQAM-модуляции со взвешенной кольцевой сверткой связана с UE с высокой мобильностью. UE с высокой мобильностью представляют собой UE, которые являются достаточно мобильными для того, чтобы иметь изменяющийся во времени канал передачи в пределах пакета передачи. Вследствие изменения канала передачи, после добавления со взвешиванием в приемном устройстве (например, этапа 254 по фиг. 16), неоднородность канала может проявляться на краю пакета передачи UE с высокой мобильностью. Например, фиг. 22 иллюстрирует OFDM/OQAM-модулированный со взвешенной кольцевой сверткой пакет 402 передачи, передаваемый по изменяющемуся во времени каналу 400 передачи UE с высокой мобильностью. В приемном устройстве, после добавления со взвешиванием пакета 402 передачи (представлено посредством стрелки 404), неоднородность 406 проявляется на краях пакета 402 передачи вследствие изменяющегося во времени канала 400 передачи. Неоднородность 406 может приводить к ISI/ICI в OQAM-символах на краях блока передачи. ISI/ICI в OQAM-символах в краевых местоположениях могут быть особенно проблематичными для UE с высокой мобильностью в режиме связи с высоким отношением "сигнал-шум" (SNR), поскольку в режимах с низким SNR, аддитивный белый гауссов шум (AWGN) может быть более доминирующим, чем ISI/ICI.
[0078] ISI/ICI на краях блоков передачи для UE с высокой мобильностью могут разрешаться посредством резервирования символов на краях блоков передачи в качестве защитных символов. Иными словами, ничего не может передаваться в OQAM-символах на обоих краях блока передачи для UE с высокой мобильностью. Фиг. 23 иллюстрирует реализацию защитных символов для UE с высокой мобильностью. Блок 408 передачи для UE с высокой мобильностью включает в себя множество OQAM-символов 410 в частотно-временной области. OQAM-символы на краях блока 408 передачи (т.е. OQAM-символы 410') должны быть зарезервированы в качестве защитных символов 410', и ничего не передается в символах 410'. Таким образом, могут исключаться ISI/ICI в этих краевых местоположениях. Поскольку защитные символы могут быть зарезервированы только для UE с высокой мобильностью, которые типично составляют небольшой процент UE в сети, потери спектральной эффективности по сети могут быть очень небольшими или пренебрежимо малыми. Кроме того, защитные символы могут быть прозрачными и не оказывать влияние на другие UE, которые не имеют высокую мобильность в сети. В различных альтернативных вариантах осуществления, реализация защитных символов может применяться только к UE с высокой мобильностью в режимах связи с высоким SNR.
[0079] Предложенная технология удаления служебной информации превосходит подход на основе усечения. EVM-разность между предложенной технологией и OFDM/OQAM-сигналом с линейной сверткой обусловлена неидеальностью прототипного фильтра. Фактически, поскольку прототипный фильтр представляет собой усеченную версию фильтра на основе приподнятого косинуса с извлечением корня, он является почти ортогональным. Следовательно, существуют остаточные ISI/ICI даже в сигнале с линейной сверткой. Поскольку предложенная операция удаления служебной информации сохраняет часть сигнала из середины пакета бесконечной длины, она всегда подвергается большим остаточным ISI/ICI, чем краевые OQAM-символы сигнала с линейной сверткой. Эти остаточные помехи могут уменьшаться посредством увеличения длины прототипного фильтра, чтобы делать их более ортогональными.
[0080] Фиг. 24 иллюстрирует блок-схему системы 270 обработки, которая может использоваться для реализации устройств и способов, раскрытых в данном документе. Конкретные устройства могут использовать все показанные компоненты либо только поднабор компонентов, и уровни интеграции могут варьироваться между устройствами. Кроме того, устройство может содержать несколько экземпляров компонента, к примеру, несколько блоков обработки, процессоров, запоминающих устройств, передающих устройств, приемных устройств и т.д. Система обработки может содержать процессор, оснащенный одним или более устройств вывода, таких как микрофон, мышь, сенсорный экран, клавишная панель, клавиатура и т.п. Кроме того, система 270 обработки может быть оснащена одним или более устройств вывода, таких как динамик, принтер, дисплей и т.п. Процессор может включать в себя центральный процессор 274 (CPU), запоминающее устройство 276, устройство 278 хранения данных большой емкости, видеоадаптер 280 и интерфейс 288 ввода-вывода, соединенные с шиной.
[0081] Шина может представлять собой одну или более из любого типа из нескольких шинных архитектур, включающих в себя шину запоминающего устройства или контроллер запоминающего устройства, периферийную шину, видеошину и т.п. CPU 274 может содержать любой тип электронного процессора данных. Запоминающее устройство 276 может содержать любой тип системного запоминающего устройства, такой как статическое оперативное запоминающее устройство (SRAM), динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM), синхронное DRAM (SDRAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), комбинация вышеозначенного и т.п. В варианте осуществления, запоминающее устройство может включать в себя ROM для использования при начальной загрузке и DRAM для хранения программ и данных для использования при выполнении программ.
[0082] Устройство 278 хранения данных большой емкости может содержать любой тип устройства хранения данных, выполненного с возможностью хранить данные, программы и другую информацию и обеспечивать доступность данных, программ и другой информации через шину. Устройство 278 хранения данных большой емкости может содержать, например, одно или более из полупроводникового накопителя, жесткого диска, накопителя на магнитных дисках, накопителя на оптических дисках и т.п.
[0083] Видеоадаптер 280 и интерфейс 288 ввода-вывода предоставляют интерфейсы для того, чтобы соединять внешние устройства ввода и вывода с процессором. Как проиллюстрировано, примеры устройств ввода и вывода включают в себя дисплей, соединенный с видеоадаптером, и мышь/клавиатуру/принтер, соединенные с интерфейсом ввода-вывода. Другие устройства могут соединяться с процессором, и может использоваться большее или меньше число интерфейсных плат. Например, последовательная интерфейсная плата (не показана) может быть использована для того, чтобы предоставлять последовательный интерфейс для принтера.
[0084] Процессор также включает в себя один или более сетевых интерфейсов 284, которые могут содержать линии проводной связи, такие как Ethernet-кабель и т.п., и/или линии беспроводной связи, для того, чтобы осуществлять доступ к узлам или различным сетям. Сетевой интерфейс 284 дает возможность процессору обмениваться данными с удаленными блоками через сети. Например, сетевой интерфейс может предоставлять беспроводную связь через одно или более передающих устройств/передающих антенн и одно или более приемных устройств/приемных антенн. В варианте осуществления, процессор соединяется с локальной вычислительной сетью или глобальной вычислительной сетью для обработки данных и связи с удаленными устройствами, такими как другие процессоры, Интернет, удаленные средства хранения и т.п.
[0085] Хотя несколько вариантов осуществления предоставлено в настоящем раскрытии сущности, следует понимать, что раскрытые системы и способы могут быть осуществлены во многих других конкретных формах без отступления от сущности или объема настоящего раскрытия сущности. Настоящие примеры должны считаться иллюстративными, а не ограничивающими, и намерение не должно быть ограничено подробностями, приведенными в данном документе. Например, различные элементы или компоненты могут комбинироваться или интегрироваться в другую систему, либо определенные признаки могут опускаться или не реализовываться.
Помимо этого, технологии, системы, подсистемы и способы, описанные и проиллюстрированные в различных вариантах осуществления как дискретные или отдельные, могут быть комбинированы или интегрированы с другими системами, модулями, технологиями или способами без отступления от объема настоящего раскрытия сущности. Другие элементы, показанные или поясненные как соединенные либо непосредственно соединенные или обменивающиеся данными между собой, могут косвенно соединяться или обмениваться данными посредством некоторого интерфейса, устройства или промежуточного компонента, электрически, механически или иным способом. Другие примеры изменений, замен и изменений являются очевидными для специалистов в данной области техники и могут вноситься без отступления от объема, раскрытого в данном документе.