脈沖形狀正交分頻復(fù)用
【專利說明】脈沖形狀正交分頻復(fù)用
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年2月5日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/760,938和于2013年 8月29日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/871，461的權(quán)益，這兩個(gè)申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用合并于 此。
【背景技術(shù)】
[0003] 多載波調(diào)制（MCM)是基于將快速寬帶信號(hào)分解成多個(gè)低速信號(hào)的思想，其中，每 個(gè)信號(hào)占據(jù)較窄的帶寬。正交分頻復(fù)用（OFDM)已經(jīng)證明其本身作為最流行的MCM技術(shù)中 的一種并且當(dāng)前被用在許多無線通信系統(tǒng)中，諸如第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP)長(zhǎng)期演進(jìn) (LTE)、802. 11等。OFDM提供了許多優(yōu)勢(shì)，諸如對(duì)于多徑傳播的魯棒性、簡(jiǎn)單的均衡、簡(jiǎn)單的 收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)及通過重疊子信道的有效帶寬的高效使用。另一方面，OFDM具有多個(gè)缺點(diǎn)， 諸如由于旁瓣而導(dǎo)致的頻譜泄漏、以及峰均功率比（PAPR)高。
[0004] 對(duì)于較高數(shù)據(jù)速率的要求已經(jīng)大大地增加了。多種技術(shù)已經(jīng)被研宄并被提議以滿 足該要求，諸如在宏小區(qū)上重疊小型小區(qū)以允許頻譜再用，開放用于無線通信的新帶寬，以 及通過經(jīng)由認(rèn)知無線電進(jìn)行頻譜共享來更有效地使用帶寬。由于無線系統(tǒng)正向著"萬網(wǎng)之 網(wǎng)"結(jié)構(gòu)演進(jìn)，在該結(jié)構(gòu)中多個(gè)網(wǎng)絡(luò)被期望共享頻譜，具有小的帶外泄漏的頻譜敏捷波形是 重要的。為了該目的，通過OFDM的頻譜泄漏創(chuàng)建的鄰信道干擾使得該波形不適合于這些網(wǎng) 絡(luò)。
[0005] 作為OFDM的替代，最近已經(jīng)帶來對(duì)濾波器組多載波（FBMC)調(diào)制方案，特別OFDM 偏移正交幅度調(diào)制（QAM)的興趣。0FDM-0QAM是另一種MCM技術(shù)，在該技術(shù)中，每個(gè)子載波 上的數(shù)據(jù)被成形成具有合適設(shè)計(jì)的脈沖，以使得旁瓣較低。實(shí)際數(shù)據(jù)符號(hào)在每個(gè)子信道中 和每個(gè)0FDM-0QAM符號(hào)上被傳輸。連續(xù)的0FDM-0QAM符號(hào)交錯(cuò)。相鄰子信道重疊以最大 化頻譜效率，產(chǎn)生載波間干擾（ICI);并且連續(xù)的0FDM-0QAM符號(hào)由于長(zhǎng)脈沖而導(dǎo)致彼此干 擾，產(chǎn)生符號(hào)間干擾（ISI)。在理想的單路徑加性高斯白噪聲（AWGN)信道中，完美的正交性 可以被實(shí)現(xiàn)并且ISI/載波間干擾（ICI)可以被消除。0FDM-0QAM發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以以有 效方式通過使用多相濾波器組而被實(shí)施。盡管0FDM-0QAM提供較少的頻譜泄漏，由于其復(fù) 雜性、延遲性、及雙重色散信道中更復(fù)雜的信道評(píng)估和均衡算法而導(dǎo)致其在實(shí)際系統(tǒng)中的 實(shí)施提出了多個(gè)挑戰(zhàn)。因此，期望設(shè)計(jì)類似的0FDM，但是頻譜包含的波形具有改善的帶外發(fā) 射特性。
[0006] 因此，需要先進(jìn)的波形以用于頻譜敏捷系統(tǒng)，該頻譜敏捷系統(tǒng)能夠與其它用戶共 享機(jī)會(huì)性可用并且非連續(xù)的頻譜資源。這種波形的特性應(yīng)該包括低帶外發(fā)射（OOBE)、低帶 內(nèi)失真、低復(fù)雜性、低延遲、低PAPR、對(duì)頻率和時(shí)間異步的魯棒性、以及對(duì)功率放大器（PA) 非線性的魯棒性。在那些系統(tǒng)中的現(xiàn)有基帶波形具有極大的00BE，這可能使其對(duì)于現(xiàn)有基 帶波形難以被用于頻譜敏捷系統(tǒng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 用于對(duì)傳輸?shù)牟煌宇l帶使用不同加窗函數(shù)來執(zhí)行發(fā)射機(jī)和接收機(jī)側(cè)脈沖成形 的方法和裝置被公開。一種在無線發(fā)射/接收單元（WTRU)中使用以執(zhí)行發(fā)射機(jī)側(cè)脈沖成 形的方法可以包括WTRU接收數(shù)據(jù)符號(hào)。該WTRU可以將數(shù)據(jù)符號(hào)分配給不同子頻帶中的多 個(gè)子載波并且將不同子頻帶中多個(gè)子載波的每個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)符號(hào)映射到快速傅里葉 逆變換（IFFT)塊的多個(gè)相應(yīng)子載波。WTRU可以針對(duì)每個(gè)子頻帶進(jìn)行塊的IFFT并且針對(duì)每 個(gè)子頻帶利用循環(huán)前綴（CP)和后綴填充IFFT塊的輸出。WTRU可以將加窗函數(shù)應(yīng)用至針對(duì) 每個(gè)子頻帶的填充的輸出并且通過添加每個(gè)子頻帶的加窗的輸出來形成用于傳輸?shù)幕旌?信號(hào)。
[0008] -種在無線傳輸/接收單元（WTRU)中使用以執(zhí)行接收機(jī)側(cè)脈沖成形的方法可以 包括WTRU接收包括數(shù)據(jù)符號(hào)的信號(hào)并將數(shù)據(jù)符號(hào)分配到不同子頻帶中多個(gè)子載波。WTRU 可以將接收加窗函數(shù)應(yīng)用到每個(gè)子頻帶并將不同子頻帶中的多個(gè)子載波的每個(gè)子載波上 的數(shù)據(jù)符號(hào)映射到快速傅里葉變換（FFT)塊的多個(gè)相應(yīng)子載波。WTRU可以對(duì)每個(gè)子頻帶進(jìn) 行塊的FFT并且針對(duì)每個(gè)子頻帶對(duì)FFT塊的輸出應(yīng)用進(jìn)一步的處理。
[0009] 利用零填充OFDM代替具有循環(huán)前綴（CP)的OFDM來執(zhí)行發(fā)射機(jī)和接收機(jī)側(cè)脈沖 成形的方法和裝置也被公開。用于改善接收加窗的性能的方法和裝置（包括干擾消除、CP 開銷降低、及CP采樣的利用）也被公開。
【附圖說明】
[0010] 根據(jù)以下通過結(jié)合附圖的示例給出的描述可以獲得更加詳細(xì)的理解，其中：
[0011] 圖IA是可以實(shí)施所公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的示例通信系統(tǒng)的系統(tǒng)圖；
[0012] 圖IB是可以在圖IA所示的通信系統(tǒng)中使用的示例無線發(fā)射/接收單元（WTRU) 的系統(tǒng)圖；
[0013] 圖IC是可以在圖IA所示的通信系統(tǒng)中使用的示例無線電接入網(wǎng)以及示例核心網(wǎng) 的系統(tǒng)圖；
[0014] 圖2是使用循環(huán)前綴（CP)的示例傳輸加窗實(shí)施過程的流程圖；
[0015] 圖3是被配置成使用循環(huán)前綴（CP)實(shí)施傳輸加窗的示例發(fā)射機(jī)模塊的框圖；
[0016] 圖4是根據(jù)圖2中描述的方法的傳輸加窗的示例應(yīng)用的圖；
[0017] 圖5是使用零填充的不例發(fā)射機(jī)加窗的流程圖；
[0018] 圖6是根據(jù)圖5中描述的方法使用零填充的傳輸加窗的示例應(yīng)用的圖；
[0019] 圖7是使用零填充進(jìn)行加窗的接收機(jī)側(cè)過程的示例圖；
[0020] 圖8是對(duì)傳輸?shù)牟煌宇l帶應(yīng)用不同加窗函數(shù)的示例方法的圖；
[0021] 圖9是接收加窗的邊界的示例圖；
[0022] 圖10是被配置成實(shí)施示例類型接收加窗的接收機(jī)模塊的框圖；
[0023] 圖11是實(shí)際系統(tǒng)中示例加窗間隔的圖；
[0024] 圖12是實(shí)際系統(tǒng)中示例加窗間隔的圖；
[0025] 圖13是被配置成通過逐點(diǎn)相乘（point-wisemultiplying)實(shí)施示例類型接收加 窗的接收機(jī)模塊的圖；
[0026] 圖14是傳輸加窗的示例情況；
[0027] 圖15是傳輸加窗的示例情況；
[0028] 圖16是傳輸加窗的示例情況；
[0029] 圖17是針對(duì)非連續(xù)子頻帶的接收機(jī)加窗的示例實(shí)施的圖；
[0030] 圖18是描繪了在IEEE802.Ilaf為基本的無線電接入媒介的情況下由于添加向 后CP采樣而引起AWGN信道中BER改善的曲線；
[0031] 圖19是能夠針對(duì)不同子頻帶傳輸具有可變CP長(zhǎng)度的符號(hào)的示例發(fā)射機(jī)的圖；
[0032] 圖20是示出第一接收機(jī)處以dB為單位的所接收的干擾功率的曲線圖；
[0033] 圖21是描繪了分配給第一用戶的前半部頻譜的圖20的特寫圖的曲線圖；
[0034] 圖22是當(dāng)使用可變CP長(zhǎng)度時(shí)使用發(fā)射機(jī)加窗來降低ICI的示例發(fā)射機(jī)的圖；
[0035] 圖23是當(dāng)使用可變CP長(zhǎng)度時(shí)使用接收機(jī)加窗來拒絕干擾的示例接收機(jī)的圖；
[0036] 圖24是當(dāng)使用可變CP長(zhǎng)度時(shí)使用發(fā)射機(jī)側(cè)濾波的不例發(fā)射機(jī)的圖；
[0037] 圖25是當(dāng)使用可變CP長(zhǎng)度時(shí)使用接收機(jī)側(cè)濾波以拒絕干擾的示例接收機(jī)的圖；
[0038] 圖26是示例的基于RB-F-OFDM的發(fā)射機(jī)的圖；
[0039] 圖27是示例的類型I每RBFOFDM傳送模塊（F-OFDMTxk)的圖；
[0040] 圖28是對(duì)應(yīng)于圖26中的RBF-OFDM發(fā)射機(jī)的示例RBF-OFDM接收機(jī)（RB-F-0FDM Rx)的圖；
[0041] 圖29是示例的類型I每RBFOFDM接收模塊（F-OFDMRxk)的圖；
[0042] 圖30是對(duì)應(yīng)于兩個(gè)信號(hào)的示例幀結(jié)構(gòu)的圖；
[0043] 圖31是對(duì)應(yīng)于兩個(gè)信號(hào)的示例幀結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 圖IA是可以在其中實(shí)施一個(gè)或多個(gè)所公開的實(shí)施方式的示例通信系統(tǒng)100的 圖示。通信系統(tǒng)1〇〇可以是將諸如語音、數(shù)據(jù)、視頻、消息、廣播等之類的內(nèi)容提供給多個(gè) 無線用戶的多接入系統(tǒng)。通信系統(tǒng)100可以通過系統(tǒng)資源（包括無線帶寬）的共享使得 多個(gè)無線用戶能夠訪問這些內(nèi)容。例如，通信系統(tǒng)100可以使用一個(gè)或多個(gè)信道接入方 法，例如碼分多址（CDM)、時(shí)分多址（TDM)、頻分多址（FDM)、正交FDM(OFDM)、單載波 FDMA(SC-FDMA)等等。
[0045] 如圖IA所示，通信系統(tǒng)100可以包括無線發(fā)射/接收單元（WTRU) 102a，102b， 102c，102d、無線電接入網(wǎng)絡(luò)（RAN) 104、核心網(wǎng)絡(luò)106、公共交換電話網(wǎng)（PSTN) 108、因特網(wǎng) 110和其他網(wǎng)絡(luò)112,但可以理解的是所公開的實(shí)施方式可以涵蓋任意數(shù)量的WTRU、基站、 網(wǎng)絡(luò)和/或網(wǎng)絡(luò)元件。WTRU102a，102b，102c，102d中的每一個(gè)可以是被配置成在無線環(huán)境 中操作和/或通信的任何類型的裝置。作為示例，WTRU102a，102b，102c，102d可以被配置 成發(fā)送和/或接收無線信號(hào)，并且可以包括用戶設(shè)備（UE)、移動(dòng)站、固定或移動(dòng)用戶單元、 尋呼機(jī)、蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理（PDA)、智能電話、便攜式電腦、上網(wǎng)本、個(gè)人計(jì)算機(jī)、無線 傳感器、消費(fèi)電子產(chǎn)品等等。
[0046] 通信系統(tǒng)100還可以包括基站114a和基站114b?；?14a，114b中的每一個(gè)可 以是被配置成與WTRU102a，102b，102c，102d中的至少一者無線交互，以便于接入一個(gè)或 多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)（例如核心網(wǎng)絡(luò)106、因特網(wǎng)110和/或網(wǎng)絡(luò)112)的任何類型的裝置。例如， 基站114a，114b可以是基站收發(fā)信站（BTS)、節(jié)點(diǎn)B、e節(jié)點(diǎn)B、家用節(jié)點(diǎn)B、家用e節(jié)點(diǎn)B、站 點(diǎn)控制器、接入點(diǎn)（AP)、無線路由器以及類似裝置。盡管基站114a，114b每個(gè)均被描述為單 個(gè)元件，但是可以理解的是基站114a，114b可以包括任何數(shù)量的互聯(lián)基站和/或網(wǎng)絡(luò)元件。
[0047] 基站114a可以是RAN104的一部分，該RAN104還可以包括諸如站點(diǎn)控制器 (BSC)、無線電網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC)、中繼節(jié)點(diǎn)之類的其他基站和/或網(wǎng)絡(luò)元件（未示出）?；?站114a和/或基站114b可以被配置成傳送和/或接收特定地理區(qū)域內(nèi)的無線信號(hào)，該特 定地理區(qū)域可以被稱作小區(qū)（未示出）。小區(qū)還可以被劃分成小區(qū)扇區(qū)。例如與基站114a 相關(guān)聯(lián)的小區(qū)可以被劃分成三個(gè)扇區(qū)。由此，在一種實(shí)施方式中，基站114a可以包括三個(gè) 收發(fā)信機(jī)，即針對(duì)所述小區(qū)的每個(gè)扇區(qū)都有一個(gè)收發(fā)信機(jī)。在另一實(shí)施方式中，基站114a 可以使用多輸入多輸出（MMO)技術(shù)，并且由此可以使用針對(duì)小區(qū)的每個(gè)扇區(qū)的多個(gè)收發(fā) 信機(jī)。
[0048] 基站 114a，114b可以通過空中接口 116 與WTRU102a，102b，102c，102d中的一者 或多者通信，該空中接口 116可以是任何合適的無線通信鏈路（例如射頻（RF)、微波、紅外 (IR)、紫外（UV)、可見光等）?？罩薪涌?116可以使用任何合適的無線電接入技術(shù)（RAT)來 建立。
[0049] 更具體地，如前所述，通信系統(tǒng)100可以是多接入系統(tǒng)，并且可以使用一個(gè)或多個(gè) 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可以實(shí)施諸如通用移動(dòng)電信系統(tǒng)（UMTS)陸地?zé)o線電接入 (UTRA)之類的無線電技術(shù)，其可以使用寬帶CDMA(WCDMA)來建立空中接口 116。WCDMA可以 包括諸如高速分組接入（HSPA)和/或演進(jìn)型HSPA(HSPA+)的通信協(xié)議。HSPA可以包括高 速下行鏈路分組接入（HSDPA)和/或高速上行鏈路分組接入（HSUPA)。
[0050] 在另一實(shí)施方式中，基站114a和WTRU102a，102b，102c可以實(shí)施諸如演進(jìn)型 UMTS陸地?zé)o線電接入（E-UTRA)的無線電技術(shù)，其可以使用長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE)和/或高級(jí) LTE(LTE-A)來建立空中接口 116。
[0051] 在其他實(shí)施方式中，基站114a和WTRU102a，102b，102c可以實(shí)施諸如IEEE 802. 16(即全球微波互聯(lián)接入（WiMAX))、00麻2000、00麻200011、00麻200(^￥-00、臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn) 2000 (IS-2000)、臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)95 (IS-95)、臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)856 (IS-856)、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM)、增 強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)（EDGE)、GSMEDGE(GERAN)等等的無線電技術(shù)。
[0052] 圖IA中的基站114b可以是無線路由器、家用節(jié)點(diǎn)B、家用e節(jié)點(diǎn)B或者接入點(diǎn)，并 且可以使用任何合適的RAT，以便于在諸如商業(yè)處所、家庭、車輛、校園等等的局部區(qū)域的通 信連接。在一種實(shí)施方式中，基站114b和WTRU102c，102d可以實(shí)施諸如IEEE802. 11之類 的無線電技術(shù)以建立無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN)。在另一實(shí)施方式中，基站114b和WTRU102c， 102d可以實(shí)施諸如IEEE802. 15之類的無線電技術(shù)以建立無線個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò)（WPAN)。在 又一實(shí)施方式中，基站114b和WTRU102c，102d可以使用基于蜂窩的RAT(例如WCDMA、 CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A等）以建立微微小區(qū)（picocell)和毫微微小區(qū)（femtocell)。 如圖IA所示，基站114b可以具有至因特網(wǎng)110的直接連接。由此，基站114b不必經(jīng)由核 心網(wǎng)絡(luò)106來接入因特網(wǎng)110。
[0053] RAN104可以與核心網(wǎng)絡(luò)106通信，該核心網(wǎng)絡(luò)106可以是被配置成將語音、數(shù)據(jù)、 應(yīng)用程序和/或網(wǎng)際協(xié)議上的語音（VoIP)服務(wù)提供到WTRU102a，102b，102c，102d中的一 者或多者的任何類型的網(wǎng)絡(luò)。例如，核心網(wǎng)絡(luò)106可以提供呼叫控制、計(jì)費(fèi)服務(wù)、基于移動(dòng) 位置的服務(wù)、預(yù)付費(fèi)呼叫、網(wǎng)際互聯(lián)、視頻分配等，和/或執(zhí)行高級(jí)安全性功能，例如用戶認(rèn) 證。盡管圖IA中未示出，需要理解的是RAN104和/或核心網(wǎng)絡(luò)106可以直接或間接地與 其他RAN進(jìn)行通信，這些其他RAT可以使用與RAN104相同的RAT或者不同的RAT。例如， 除了連接到可以采用E-UTRA無線電技術(shù)的RAN104,核心網(wǎng)絡(luò)106也可以與使用GSM無線 電技術(shù)的其他RAN(未顯示）通信。
[0054] 核心網(wǎng)絡(luò) 106 也可以用作WTRU102a，102b，102c，102d接入PSTN108、因特網(wǎng) 110 和/或其他網(wǎng)絡(luò)112的網(wǎng)關(guān)。PSTN108可以包括提供普通老式電話服務(wù)（POTS)的電路交 換電話網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)110可以包括互聯(lián)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及使用公共通信協(xié)議的裝置的全球 系統(tǒng)，所述公共通信協(xié)議例如傳輸控制協(xié)議（TCP)/網(wǎng)際協(xié)議（IP)因特網(wǎng)協(xié)議套件的中的 TCP、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP)和IP。網(wǎng)絡(luò)112可以包括由其他服務(wù)提供方擁有和/或運(yùn)營(yíng)的 無線或有線通信網(wǎng)絡(luò)。例如，網(wǎng)絡(luò)112可以包括連接到一個(gè)或多個(gè)RAN的另一核心網(wǎng)絡(luò)，這 些RAN可以使用與RAN104相同的RAT或者不同的RAT。
[0055] 通信系統(tǒng)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可以包括用于通過不同通信鏈路與不同的無線網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行通信的多個(gè)收發(fā)信機(jī)。例如，圖IA中所示的WTRU1