[发明专利]利用根奈奎斯特、自变换脉冲形状进行通信的方法和装置

说明书

本申请要求在2007年5月25日提交的题为“Communicating With Root-Nyquist，Self-Transform Pulse Shapes(利用根奈奎斯特、自变换 脉冲形状进行通信)”的美国临时专利申请60/924,673的优先权和权 益，同时该申请的全文通过引用结合于本文。

技术领域

本发明涉及电信，具体来说涉及在无线电信中用于传送信息的脉 冲的整形。

背景技术

在典型的蜂窝无线电系统中，无线终端(又称为移动终端、移动 站和移动用户设备单元(UE))经由无线电接入网(RAN)的基站通 信到一个或多个核心网络。无线终端(WT)可以是诸如移动电话(“蜂 窝”电话)和具有移动终止的膝上型设备的移动站，并且因而可以是 例如便携式、口袋式、手持式、包含在计算机内的、或安装在车内的 移动设备，它们与无线电接入网进行语音和/或数据通信。基站(例如， 无线电基站(RBS))在一些网络中又称为“NodeB”或“B节点”。 基站通过空中接口(例如射频)与基站范围内的无线终端通信。

有多种技术可用于在例如基站与无线终端之间通过无线电或无 线接口调节和传送信号。一种技术是正交频分复用(OFDM)。OFDM 扩频方案用于许多广泛使用的应用，包括：澳大利亚、日本和欧洲的 数字TV广播；欧洲的数字音频广播；异步数字订户线(ADSL)调制 解调器和全球无线联网(IEEE 802.11a/g)。

在OFDM系统中，将非常高速率的数据流划分成多个并行的低速 率数据流。然后，将每个较小的数据流映射到各个数据副载波，并利 用某一风格的PSK(相移键控)或QAM(正交调幅)(即，BPSK、 QPSK、16-QAM、64-QAM)进行调制。

不管是否通过OFDM技术或以其它方式对信号进行处理，通过带 限信道以高调制速率传送信号都会产生符号间干扰。随着调制速率的 增加，信号的带宽也会增加。当信号的带宽变成大于信道带宽时，信 道开始在信号中引入失真，此失真通常被视为是符号间干扰(ISI)。

可以利用脉冲整形过程来改变所传送的通信信号的波形。脉冲整 形用于使所传送的信号更适合于用来传送它的通信信道，并且这通过 例如限制传输的有效带宽来实现。通过利用脉冲整形波形来对所传送 的脉冲进行滤波，可以控制由信道引起的符号间干扰。

因此，脉冲形状对于信号质量很重要。奈奎斯特脉冲是这样一种 脉冲形状，它以符号速率的整数倍离开其峰值通过零点，从而确保当 在最优点采样时，信号没有任何来自与采样符号相邻的任何符号的符 号间干扰。奈奎斯特脉冲形状的傅里叶变换定义了频域中的滤波函 数，它将从它的输入端的脉冲在它的输出端产生奈奎斯特脉冲形状。 因为通常在发射器和接收器处都具有滤波器，其中前者用于限制所传 送的频谱，而后者用于限制接收器对相邻信道信号的响应，所以通常 会决定在发射器和接收器间均等地平分由奈奎斯特脉冲形状的傅里 叶变换定义的滤波函数，并且因而在每个中使用“根奈奎斯特”滤波 器。由于发射器和接收器的组合频率响应是它们各自的频率响应的乘 积，所以这两个根奈奎斯特滤波器的相乘结果是具有奈奎斯特性质的 滤波器。

本领域中已知频谱范围是有限的、但持续时间却是无限的、并且 具有根奈奎斯特性质的脉冲形状。例如，其傅里叶变换具有根升余弦 形状的脉冲的平方为升余弦形，并且这是等于-6dB单边带宽的两倍 或等于-6dB双边带宽的符号速率的奈奎斯特滤波器。这样的滤波器 形状是奈奎斯特，因为如果在它的约-6dB点折叠(fold)并将重叠的折 叠部分相加，那么在整个带宽上结果是一(unity)。因此，滤波器没 有改变信号的任何带内频率分量。这样的滤波器指定用于IS136 US 数字蜂窝TDMA系统标准。

还已知持续时间是有限的、但在频域却是无限的、并且在时域和 频域都具有根奈奎斯特性质的脉冲形状。例如，已提出IOTA脉冲(等 方性正交变换算法)用于脉冲整形OFDM符号。US专利7103106中 还公开了对IOTA脉冲的改进，此专利通过引用结合于本文。