專利名稱：多載波調制信號的接收方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種針對寬帶多載波調制信號的接收方法和裝置，旨在降低對接收端 的接收速率，尤其是ADC (analog-to-digital converter，模數(shù)轉換器)元件采樣速率的要 求。該方法特別適用于例如光OFDM信號的接收。
背景技術：
MCM (Multi-Carrier Modulation,) R OFDM (orthogonalfrequency-d ivision multiplexing,正交頻分復用)MCM的基本思想是把數(shù)據(jù)流串并轉換為η。路速率較低的子數(shù)據(jù)流，用它們分別去 調制η。路子載波(SUbcarrier，SC)后再并行傳輸。因子數(shù)據(jù)流的速率是原來的1/n。，即符 號周期擴大為原來的η。倍，這樣MCM就把一個寬帶頻率選擇信道劃分成了 η。個窄帶平坦衰 落信道。其最大的目標在于為均衡技術的實現(xiàn)提供了便捷。從而具有很強的抗多徑衰落和 抗脈沖干擾的能力，特別適合于高速無線數(shù)據(jù)傳輸。OFDM是一種子載波相互混疊的MCM，因 此它除了具有上述MCM的優(yōu)勢外，還具有更高的頻譜利用率。以OFDM為代表的各種多載波復用技術有較好的抗頻率選擇性衰落特性，在過去 的十年中，多載波復用技術，尤其是0FDM，已經在無線通信領域成為最主要的物理層接口實 現(xiàn)方式之一，并已納入諸多的無線網絡標準，如ΙΕΕΕ802. lla/g WiFi、HiperLAN2、802. 16 WiMAX和數(shù)字音視頻廣播(DAB和DVB-T)。其優(yōu)越的性能使其成為第三代無線通信的主要 實現(xiàn)方式之一，并已廣泛應用于世界各地。圖7顯示了傳統(tǒng)OFDM的基本原理框圖，其中，數(shù)據(jù)在發(fā)送端的S/P模塊中進行串 并轉換，之后進行IFFT(inverse fast Fourier transform，逆快速傅立葉變換)使數(shù)據(jù)被 加載到各子載波上，之后在P/S模塊中進行并串轉換。數(shù)字信號由DAC (digital-to-analog converter，數(shù)模轉換器)轉換為模擬信號，并進行調制和發(fā)送。在接收端，模擬信號在ADC 中采樣得到數(shù)字信號，進行串并轉換后，進行FFT (fast Fourier transform，快速傅立葉變 換)從各子載波上恢復出原始數(shù)據(jù)，并進行并串轉換。光OFDM在光通信領域，由于光纖傳輸技術的提高，傳輸速率也在飛速的上升，信號在傳 輸中由于色散等原因所帶來的損害也愈演愈烈。光正交頻分復用(opticalorthogonal frequency-division multiplexing, 00FDM)作為一項有效解決諸問題的方法已經被提出 和研究。00FDM技術是多載波調制技術中的一種，數(shù)據(jù)流被串\并轉換，并分別驅動不同頻 率的子載波，各子載波間相互正交。由于每一子載波不受色散的影響，所以使得00FDM成為 一種適合于長距離傳輸?shù)?，能夠降低色散補償花費的優(yōu)越方法。光正交頻分復用技術首先由N. E. Jolley和J. M. Tang等人在0FC2005會議上提 出。其主要目的是利用OFDM結合調制技術來抵抗光纖色散的影響，尤其是用來補償鏈路長 度不確定的波分復用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)光交換網絡中的色散。由于00FDM系統(tǒng)為典型的MCM系統(tǒng)且有非常高的信號帶寬，所以它成為分析及應用本申請所提出方法的主要對象。采樣定理根據(jù)奈奎斯特采樣定理，對于有一定帶寬的模擬信號，采樣率必須大于此信號帶 寬的兩倍，以保證信號在頻譜上無混疊現(xiàn)象，從而能夠重建原信號。特別的，當信號為帶通信號時，假設其上截止頻率為fH，下截止頻率為&，那么抽 樣頻率fs應滿足下列關系式，
權利要求
1.一種多載波調制信號的接收裝置，其特征在于包括 多個接收通道，一個匯總數(shù)字信號處理裝置， 其中每一個所述接收通道包括一個加權器，用于對所述多載波調制信號進行系數(shù)加權，以及 一個采樣裝置，用于對經過所述加權器加權的所述多載波調制信號進行采樣，從而生 成采樣信號，其中所述匯總數(shù)字信號處理裝置對來自所述多個接收通道的所述采樣信號進行匯總 數(shù)字信號處理，從而恢復所述多載波調制信號的各個載波。
2.根據(jù)權利要求1所述的接收裝置，其特征在于所述加權器所進行的所述系數(shù)加權包 括用一個加權函數(shù)去乘以所述多載波調制信號(S(K))，其中所述加權函數(shù)具有如下形式
3.根據(jù)權利要求1所述的接收裝置，其特征在于所述加權器所進行的所述系數(shù)加權包 括用一個加權函數(shù)去乘以所述多載波調制信號(S(K))，其中所述加權函數(shù)具有如下形式
4.根據(jù)權利要求2或3所述的接收裝置，其特征在于所述每一個接收通道進一步包括一個快速傅立葉變換器，用于對所述采樣信號進行快 速傅立葉變換，從而得到Ai (K) S (K)的分段線性疊加，即第i個所述接收通道的所述快速傅 立葉變換器的輸出為
5.根據(jù)權利要求4所述的接收裝置，其特征在于所述采樣信號可以是中頻采樣信號和低頻采樣信號中的任何一種。
6.一種多載波調制信號的接收方法，其特征在于包括在多個接收通道中的每一個接收通道中對所述多載波調制信號進行系數(shù)加權，對經過所述加權的所述多載波調制信號進行采樣，從而生成采樣信號， 對來自所述多個接收通道的所述采樣信號進行匯總數(shù)字信號處理，從而恢復所述多載 波調制信號的各個載波。
7.根據(jù)權利要求6所述的接收方法，其特征在于所述系數(shù)加權包括用一個加權函數(shù)去 乘以所述多載波調制信號(S(K))，其中所述加權函數(shù)具有如下形式
8.根據(jù)權利要求1所述的接收方法，其特征在于所述系數(shù)加權包括用一個加權函數(shù)去 乘以所述多載波調制信號(S(K))，其中所述加權函數(shù)具有如下形式
9.根據(jù)權利要求7或8所述的接收方法，其特征在于進一步包括對所述采樣信號進行快速傅立葉變換，從而得到Ai (K) S (K)的分段線性疊加，即第i個 所述接收通道的快速傅立葉變換輸出為
10.根據(jù)權利要求9所述的接收方法，其特征在于所述采樣信號可以是中頻采樣信號和低頻采樣信號中的任何一種。全文摘要
在諸多寬帶系統(tǒng)當中，模擬信號帶寬要求模數(shù)轉換原件(ADC)有較高的采樣速率以避免頻譜的混疊。這使得接收端的ADC等電器件花費較高。本發(fā)明主要針對解決這一問題，提出了多通道接收方法降低對ADC采樣率的要求。本專利提出的方法可看作讓多ADC在頻域上進行分工，利用高效的數(shù)字信號處理(DSP)算法將混疊信號恢復。相對于傳統(tǒng)系統(tǒng)，改進系統(tǒng)大大降低了ADC元件的成本，并且附加組件簡單易添加，使系統(tǒng)有較高的動態(tài)性能。在其算法與均衡過程的整合中，數(shù)字信號處理的時間花費也可在一定程度上被降低。另外，針對射頻調制后的帶通信號，利用所介紹方法，可以使各AD的采樣率相加之和低于帶通抽樣定理所規(guī)定的最低抽樣頻率。
文檔編號H04L27/26GK102148789SQ20101911404
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權日2010年2月8日
發(fā)明者周炳琨, 張漢一, 程林, 鄭小平, 郭奕理, 聞和 申請人:清華大學