[發明專利]基于傅里葉變換的信道化器和去信道化器縮短延遲的方法

無效

• 申請號: 00810123.X
• 申請日: 2000-07-07
• 公開（公告）號: CN1360756A
• 公開（公告）日: 2002-07-24
• 發明（設計）人: R·赫爾貝里;S·萊永杰姆;J·艾利松
• 申請（專利權）人: 艾利森電話股份有限公司
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄒光新,李亞非

發明領域

本發明涉及無線通信。具體而言，本發明涉及無線通信系統，包括蜂窩系統、陸地移動無線電系統、衛星系統和無線局域網，中的數字信道化和去信道化。

發明背景

在無線通信系統比如蜂窩系統、陸地移動無線電系統、衛星系統和無線局域網中，會同時發射和接收多個無線電信道信號。無線電信道信號的同時接收和發射部分地是通過分別在無線電接收機和發射機里采用信道化和去信道化結構來實現的。一般而言，信道化結構，在這里將它叫做信道化器，以及去信道化結構，在這里叫作去信道化器，對收到和發射的無線電信號進行濾波、十中取一、內插和頻率變換。

無線通信系統還能夠同時在一個以上的發射或者接收支路中同時接收和發射無線電信道信號。例如，常常在接收機一側采用兩個分支進行接收，這常常被叫做分集。將來在接收和發射鏈路中采用多分支發射和接收會越來越平常。這項技術常常涉及到智能天線、自適應天線和/或空間-時間分集系統。

盡管信道化器和去信道化器通常都是模擬器件，但是現在也已經有了數字信道化器和去信道化器。數字信道化器和去信道化器通常都不那么復雜，生產起來成本也比較低。當然，有幾種大家都知道的方式用來實現數字信道化器和去信道化器。但是，在確定采用哪種方式最合適的時候，需要考慮許多重要方面，例如，功耗、芯片面積和計算復雜性。

在第一個示例性的實施方案中，可以采用一個單獨的修正快速卷積(MFC)算法。圖1畫出了修正快速卷積算法的基本過程。修正快速卷積算法是在頻域進行各種必要的濾波。典型情況下，這樣做需要處理大量的數據，會導致難以接受的延遲。

在第二個示例性的實施方案中，可以采用一種改進了的修正快速卷積算法，也就是iMFC。圖2畫出了這個改進了的修正快速卷積算法的基本過程。如圖所示，一些濾波是在頻域進行的，而輔助信道濾波(ACF)則是在時域進行的。通過在頻域完成部分濾波，在時域完成輔助濾波，功耗、芯片面積和計算復雜性跟單獨的修正快速卷積算法相比都會下降。除此以外，改進的修正快速卷積算法用較少的數據塊來處理數據。這樣會使處理延遲較短。

單獨的修正快速卷積算法和改進的修正快速卷積算法都包括兩個部分：公用部分和信道部分，如圖1和2所示。公用部分對所有信道來說都是相同的，它包括數據收集部分和變換部分。信道部分包括多條處理路徑，每個信道一條。為了簡單起見，這里將單獨的和改進的修正快速卷積算法都叫做修正快速卷積算法。

在第三個示例性的實施方案中，可以采用濾波器組算法。圖3說明濾波器組算法的基本過程。如圖所示，濾波器組算法跟修正快速卷積算法相似，但是濾波器組算法的數據收集部分包括一個公用的多相濾波器，如圖所示，還包括一個大傅里葉變換。從功耗、芯片面積和計算復雜性角度考慮，特別是有大量信道的時候，濾波器組算法是一種非常有效的信道化/去信道化算法。但是這一算法沒有修正快速卷積算法那么靈活，因為信道必須停留在一個固定的頻率柵格上，而且只有一個信道間隔。

如圖1～3所示，上述算法中的每一個都要進行大變換運算。無線電通信系統通常都要求這一變換足夠大(例如大小是1k)，而且它采用很高的采樣率(例如50MHz)。因此，大變換的采用要求有特殊結構，例如，一種“流水線式的”快速傅里葉變換(FFT)結構，這在本領域中是眾所周知的。流水線式的快速傅里葉變換算法的特征在于如果沒有任何輸入數據，流水線式的快速傅里葉變換算法就不進行任何計算。這種設計大大地提高了計算效率。但是，這種特征天生就會引入附加處理延遲，因為沒有輸入數據的時候處理過程就會停止。雖然能夠為流水線式的快速傅里葉變換算法填充符“啞”數據，這種填充過程也會導致另外的沒有必要的計算。因此，流水線式的快速傅里葉變換算法不一定是最優算法。

圖4A畫出了一個四級流水線式的快速傅里葉變換算法，而圖4B則按照圖4所示四級流水線式的快速傅里葉變換對一塊數據進行處理所需要的時間和處理延遲。由于通過無線電通信系統傳送的象話音數據這樣的數據對延遲非常敏感，因此縮短這樣的延遲極其重要。由于流水線式的快速傅里葉變換算法處理數據塊的方式會影響處理延遲的長短，因此人們已經找到了許多眾所周知的技術，利用流水線式的快速傅里葉變換算法來處理數據塊。

為了簡單起見，下面將只是針對信道化過程描述這些已知的數據塊處理技術，雖然本領域中的技術人員會明白，這些技術同樣能夠用于去信道化過程。此外，對于修正快速卷積算法，采用了本領域中同樣眾所周知的一種重疊和相加技術。