基于近似正交滤波器组的时域与频域之间的变换的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请大体上涉及基于近似正交滤波器组的通信系统。
【背景技术】
[0002] 通常基于快速傅里叶变换（FastFourierTransform，FFT)和快速傅里叶逆变换 (InverseFastFourierTransform，IFFT)来分别执行信号分解与合成。然而，基于FFT 和IFFT的这些方法对于信道噪声、载波频率偏移以及多普勒效应是敏感的。因此，需要新 的信号分解与合成方法。
【发明内容】
[0003] 在一个实施方案中，提供一种用于信号分解的滤波器组。滤波器组包括具有一个 输入端和两个输出端的多个滤波器单元，从而形成传递函数彼此互补的两条路径，其中多 个滤波器单元经连接以形成树状结构。
[0004] 在一些实施方案中，滤波器组用于分解包含N。个子载波信号的信号。滤波器组包 括队个阶并且s阶包括2s个级，其中Ns=log2凡，s代表阶数，并且sG[0,I. ..Ns-I]。
[0005] 在一些实施方案中，第s阶第I级滤波器单元的两个输出端分别连接至第 (s+1)阶第（21)级滤波器单元和第（s+1)阶第（21+1)级滤波器单元的输入端，其中 IG[0，1. ? ? 2S_1]。
[0006] 在一些实施方案中，可通过将第S阶第P级滤波器单元的第n阶脉冲响应系数 hs，p(n)与旋转因子相乘来计算第s阶第q级滤波器单元的第n阶脉冲响应系数hs，q(n)，其 中pG[0,I. . . 2S_1]，并且qG[0,I. . . 2S_1]，其中旋转因子是复指数因子。
[0007] 在一些实施方案中，可根据以下方程式计算第s阶第q级滤波器单元的脉冲响应 系数：
[0009] 其中hSiq(n)表示第s阶第q级滤波器单元的第n阶脉冲响应系数，hSiP(n)表示第 s阶第p级滤波器单元的第n阶脉冲响应系数，
[0011] 其中茇是P的Ns-I位二进制编码的位反转型式的值，§是q的Ns-I位二进制编码 的位反转型式的值。
[0012] 在一个实施方案中，提供一种用于信号合成的滤波器组。滤波器组包括多个滤波 器单元，所述多个滤波器单元具有两个输入端和一个输出端，从而形成传递函数彼此互补 的两条路径，其中多个滤波器单元经连接以形成树状结构。
[0013] 在一些实施方案中，滤波器组用于合成包含N。个子载波信号的信号。滤波器组包 括队个阶并且s阶包括2s个级，其中Ns=log2凡，s代表阶数，并且sG[0,I. ..Ns-I]。
[0014] 在一些实施方案中，第s阶第I级滤波器单元的两个输入端分别连接至第（s+1) 阶第（21)级滤波器单元的输出端和第（s+1)阶第（21+1)级滤波器单元的输出端，其中 IG[0，1. ? ? 2S_1]。
[0015] 在一些实施方案中，可通过将第s阶第p级滤波器单元的第n阶脉冲响应系数 hs，p(n)与旋转因子相乘来计算第s阶第q级滤波器单元的第n阶脉冲响应系数hs，q(n)，其 中pG[0,I. . . 2S_1]，并且qG[0,I. . . 2S_1]，其中旋转因子是复指数因子。
[0016] 在一些实施方案中，可根据以下方程式计算第s阶第q级滤波器单元的脉冲响应 系数：
[0018] 其中hSiq(n)表示第s阶第q级滤波器单元的第n阶脉冲响应系数，hSiP(n)表示第 s阶第p级滤波器单元的第n阶脉冲响应系数，3代表p的Ns-I位二进制编码的位反转型 式的值，I代表q的Ns-I位二进制编码的位反转型式的值。
[0019] 在一个实施方案中，提供一种接收器。接收器包括用于分解由发射器的第二滤波 器组合成的信号的第一滤波器组，所述信号包含N。个子载波信号。第一滤波器组包括对应 于N。个子载波的N。个信道。第二滤波器组也包括对应于N。个子载波的N。个信道。第一滤 波器组的信道P的向量形式传递函数近似正交于第二滤波器组的信道q的向量形式传递函 数。
[0020] 在一些实施方案中，当p=q时，的结果大致等于1 ;当|p_q| = 1 时，的结果小于预先确定的阈值；否则?#,.，0,其中[]H代表共辄转置 运算，其中预先确定的阈值足够小，使得由发射器合成的信号可由接收器正确地分解，其中 成,.氧的结果被归一化。当P=Q时，不要求间.氣的结果精确地等于1，而是 要求其足够接近1使得可正确地分解N。个子载波信号。
[0021] 在一些实施方案中，可基于发射器所使用的调制方法来确定阈值。
[0022] 在一个实施方案中，提供一种信号合成方法。所述方法可包括：将N。个子载波信 号分别馈入树状结构滤波器组的N。个输入端中，其中滤波器组具有多个滤波器单元，所述 多个滤波器单元具有两个输入端和一个输出端，从而形成传递函数彼此互补的两条路径； 以及从滤波器组的输出端获得包含N。个子载波信号的合成信号。
[0023] 在一个实施方案中，提供一种信号分解方法。所述方法可包括：将包含N。个子载 波信号的信号馈入具有一个输入端和N。个输出端的树状结构滤波器组中，其中滤波器组具 有多个滤波器单元，所述多个滤波器单元具有一个输入端和两个输出端，从而形成传递函 数彼此互补的两条路径；以及从滤波器组的N。个输出端分别获得N。个子载波信号。
[0024] 在一个实施方案中，提供一种通信方法。所述方法可包括：使用具有N。个信道的第 一树状结构滤波器组来合成N。个子载波信号，从而获得包含N。个子载波信号的合成信号； 以及使用具有N。个信道的第二树状结构滤波器组来分解所述合成信号，从而获得N。个子载 波信号，其中第一滤波器组的信道q的向量形式传递函数近似正交于第二滤波器组的信道 P的向量形式传递函数。
[0025] 在一些实施方案中，当p=q时，[/^,f?義^的结果大致等于1，；当|p_q| =1时， 的结果小于预先确定的阈值；否则[/7,.v]〃 _/7,..广0，其中藏#是第一滤波器组 的信道q的向量形式传递函数并且斤,,是第二滤波器组的信道P的向量形式传递函数，其 中[]H代表共辄转置运算，其中预先确定的阈值足够小，使得由第一滤波器组合成的N。个子 载波信号可由第二滤波器组正确地分解，其中?參￥的结果被归一化。
【附图说明】
[0026] 结合附图，根据以下描述和所附权利要求书，本公开的上述和其它特征将变得更 加完全显而易见。要理解，这些附图仅描述根据本公开的几个实施方案，因此不应被认为是 限制本公开的范围，本公开将通过使用附图用另外的特征和细节来描述。
[0027] 图1示出在一个实施方案中用于信号分解的滤波器组的示意性框图。
[0028] 图2示出图1中滤波器组的滤波器单元的示意性框图。
[0029] 图3示出在一个实施方案中用于信号合成的滤波器组的示意性框图。
[0030] 图4示出在一个实验中使用一个实施方案的通信系统而获得的频谱。
[0031] 图5示出图4中的频谱和基于FFT/IFFT的常规通信系统的频谱的放大视图。
【具体实施方式】
[0032] 在以下详细描述中，参考形成详细描述的一部分的附图。在附图中，除非上下文另 有所指，类似符号通常识别类似部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方 案并不意味着是限制性的。在不背离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可利用其他 实施方案，并且可作出其他改变。将容易理解的是，如在本文中大体描述并在附图中示出的 本公开的各方面可以各种不同的配置进行布置、代替、组合以及设计，所有这些都被明确考 虑并组成本公开的一部分。
[0033] 参考图1，示出用于分解包含八个子载波信号的信号的三阶滤波器组100。滤波器 组100包括三个阶。第0阶包括一个滤波器单元101，第1阶包括两个滤波器单元103和 105,并且第2阶包括四个滤波器单元107、109、111和113。所述滤波器单元中的每个包括 一个输入端和形成两条路径的两个输出端。滤波器组1〇〇整体包括一个输入端和八个输出 端，换句话说，滤波器组100包括八个信道。
[0034] 用于分解具有N。个子载波信号的信号的滤波器组包括Ns=log2N。个阶，s阶包括 2s个滤波器单元/级，其中s代表阶数。
[0035] 参考图2,第s阶第I级滤波器单元200具有输入端201和两个输出端203和205， 所述输出端203和205形成上部路径和下部路径。假设上部路径的频域传递函数是， 那么下部路径的频域传递函数应该足J 这两个传递函数彼此互补，其中A表示量
(MostSignificantBit，MSB)，并且B。是最低有效位（LeastSignificantBit，LSB)。例 如，参考图1，"信道4"的信道号是四。
[0037] 假设第s阶第0级滤波器单元的频域传递函数被写为方程式（1)，
[0039] 其中Ms-I表示第s阶中的传递函数的阶数，并且hs(0)、hjl)……hs(n)是第s阶 第〇级滤波器单元的传递函数的脉冲响应系数，那么第s阶中的信道c的频域传递函数可 被写为方程式（2)，
[0041] 其中Bs代表信道号c的二进制编码的第s元件/位、N。代表通信系统中信道的总 数、队代表信号分解系统中阶的总数，例如，假设N。= 8、s= 2并且c= 6、c的二进制编 码是110,那么1是110的第2兀件（所述兀件是1)，其中二进制编码e一卢。的第0兀件是 e0,e^e。的第一元件是e!，并且e^e。的第2元件是e2，
[0045] 其中k。代表c的二进制编码的最低s位的值。例如，在这个实例中假设Ns= 3、s =2并且c= 6,那么c的二进制编码是110,c的二进制编码的最低s= 2位是10,并且k。 =2〇 当s= 0 时，k0=0