專利名稱：用于減小峰均功率比的方法和/或系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及通信。

背景技術(shù)：
在通信中，期望具有減小峰值功率與平均功率的比率(下文中為PAPR)的能力，這是因?yàn)槿绻盘?hào)通過(guò)非線性器件如發(fā)射器功率放大器，那么較高的比率可產(chǎn)生較大量的帶內(nèi)和帶外失真。



在本說(shuō)明書的結(jié)束部分特別指出并清楚地要求了主題。然而，在查看附圖的情況下，參考以下詳細(xì)描述，可最好地理解所要求的主題(關(guān)于組織和工作方法，及其目的、特征和優(yōu)點(diǎn))。在附圖中 圖1是說(shuō)明交叉天線旋轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)方案的實(shí)施例的示意圖； 圖2是用來(lái)減小PAPR的不同實(shí)施例方案的性能比較圖； 圖3是在不同的天線和子塊值的情況下不同實(shí)施例方案的性能比較圖； 圖4是說(shuō)明STBC-OFDM方案的實(shí)施例的示意圖； 圖5是說(shuō)明SFBC-OFDM方案的實(shí)施例的示意圖；以及 圖6是在不同的子塊值的情況下不同實(shí)施例方案的性能比較圖。

具體實(shí)施例方式 在以下詳細(xì)描述中，闡述許多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)所要求主題的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，所要求的主題可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它情形下，公知的方法、過(guò)程、部件和/或電路未作詳細(xì)描述以免使所要求的主題不突出。
隨后的詳細(xì)描述的某些部分提供了對(duì)存儲(chǔ)于計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)，如計(jì)算機(jī)和/或計(jì)算系統(tǒng)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)位和/或二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行的操作的算法和/或符號(hào)表達(dá)。這些算法描述和/或表達(dá)是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的普通技術(shù)人員用來(lái)向該領(lǐng)域的其他技術(shù)人員傳達(dá)他們的工作內(nèi)容的技術(shù)。算法在這里，且通常被認(rèn)為是導(dǎo)向期望結(jié)果的操作和/或類似處理的自相容的順序。該操作和/或處理可涉及對(duì)物理量的物理操作。通常，雖然不是必需的，但是這些量可采取能夠被存儲(chǔ)、傳遞、組合、比較和/或操作的電和/或磁信號(hào)的形式。有時(shí)，主要為了通用，將這些信號(hào)稱為位、數(shù)據(jù)、值、元素、符號(hào)、字符、項(xiàng)、數(shù)目、數(shù)字和/或其它已證明是方便的。然而，應(yīng)理解，所有這些以及類似術(shù)語(yǔ)將與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)，且僅僅是方便的標(biāo)記。除非特別聲明，如從下面的討論中顯而易見的那樣，可理解在整個(gè)本說(shuō)明書中，利用術(shù)語(yǔ)如“處理”、“計(jì)算(computing)”、“計(jì)算(calculating)”、“確定”和/或其它指的是計(jì)算平臺(tái)如計(jì)算機(jī)或類似電子計(jì)算裝置的動(dòng)作和/或處理，該計(jì)算平臺(tái)對(duì)計(jì)算平臺(tái)的處理器、存儲(chǔ)器、寄存器和/或其它的信息存儲(chǔ)、傳輸和/或顯示設(shè)備內(nèi)的表示為物理電量和/或磁量和/或其它物理量的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和/或變換。
在根據(jù)所要求的主題的實(shí)施例中，使用多相交織和反轉(zhuǎn)(下文中為PII)針對(duì)SFBC MIMO-OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了PAPR的減小。此外，還描述了采用復(fù)雜性減小、被稱為次最佳連續(xù)PII(下文中為SS-PII)的另一實(shí)施例。盡管所要求的主題的范圍并不限于這兩個(gè)特定實(shí)施例，但這些方案或?qū)嵤├峁┝诵阅芎蛷?fù)雜性之間的良好折衷。在所要求的主題的范圍內(nèi)，許多其它實(shí)施例也是可能的。
與已應(yīng)用于STBC MIMO-OFDM且可用于SFBC-OFDM系統(tǒng)的選擇性映射(SLM)方案相比，這些實(shí)施例提供了性能優(yōu)點(diǎn)，特別是在小的子塊數(shù)目的情況下，盡管當(dāng)然這并不是必需的。
諸如對(duì)于時(shí)變和頻率選擇信道，F(xiàn)DM調(diào)制與多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的組合可增大系統(tǒng)容量并減小接收器復(fù)雜性。因此，MIMO-OFDM已成為用于高性能未來(lái)4G寬帶無(wú)線通信的有前途的候選技術(shù)。然而，至于OFDM，MIMO-OFDM的一個(gè)缺點(diǎn)在于在不同天線上發(fā)射的信號(hào)可表現(xiàn)出相對(duì)大的峰均功率比(PAPR)，諸如在穿過(guò)非線性器件如發(fā)射器功率放大器的情況下，這可導(dǎo)致非期望量的帶內(nèi)和帶外失真。
提出了用于OFDM系統(tǒng)的許多PAPR減小方案。在這些方案中，信號(hào)加擾(signal scrambling)方法是有吸引力的，原因是OFDM信號(hào)被無(wú)失真地修改以相對(duì)低的復(fù)雜性提供較好PAPR特性。在MIMO-OFDM系統(tǒng)中，一種用于減小PAPR的方法將用于OFDM系統(tǒng)的這些方案分別應(yīng)用于不同發(fā)射天線上。然而，如果在MIMO-OFDM系統(tǒng)中采用空間-頻率塊編碼(SFBC)，則該方法是不適用的，原因是基本上同時(shí)從不同天線發(fā)射的OFDM符號(hào)依賴于所使用的空間-頻率碼，如后面將更詳細(xì)討論的那樣。
例如，考慮具有兩個(gè)發(fā)射天線和正交SFBC的MIMO-OFDM系統(tǒng)，這里提供一個(gè)實(shí)施例，其中采用多相交織和反轉(zhuǎn)(PII)。類似地，替選實(shí)施例可采用多于兩個(gè)的天線。然而，在此特定實(shí)施例中，使用兩個(gè)天線以及此特定方案，OFDM序列被劃分成M個(gè)相等大小的子塊。子塊被分解成兩個(gè)多相序列，且這些多相序列可被交織和反轉(zhuǎn)。在此特定實(shí)施例中，多相交織和反轉(zhuǎn)可被獨(dú)立應(yīng)用于子塊?？蛇@樣做以尋找給出最高或最大PAPR減小的組合。為了減小復(fù)雜性，在替選實(shí)施例中，可采用性能與復(fù)雜性之間的折衷，這里被稱為次最佳連續(xù)PII(SS-PII)。因此，采用SS-PII的實(shí)施例可能不產(chǎn)生最大PAPR減小，但是與產(chǎn)生最大PAPR減小的實(shí)施例相比，在復(fù)雜性減小同時(shí)實(shí)現(xiàn)了足夠PAPR減小，在某些特定應(yīng)用中，依賴于各種因素，該足夠PAPR減小可能是理想的。當(dāng)然，這僅是一個(gè)實(shí)施例，且所要求的主題并不局限于此實(shí)施例或SFBC。例如，如后面更詳細(xì)描述的那樣，可以可替選地采用STBC或空間復(fù)用。
與SLM方案相比，這些實(shí)施例特別是在小的子塊數(shù)目M的情況下提供了性能優(yōu)點(diǎn)。然而，同樣，所要求的主題的范圍不局限于這些特定實(shí)施例。許多其它的實(shí)施例也包括在所要求的主題的范圍內(nèi)。然而，針對(duì)128個(gè)子載波、QPSK調(diào)制以及過(guò)采樣因子等于4，示出了這些實(shí)施例的仿真結(jié)果，如在后面詳細(xì)描述的那樣。
如前面提到的那樣，MIMO-OFDM已成為高性能4G寬帶無(wú)線通信的有前途的候選技術(shù)。在這種系統(tǒng)中，采用了兩種基本信令模式，即空間復(fù)用(SM)，參見例如Gesbert和Paulraj的“On the capacity ofOFDM-based spatial Multiplexing systems”，IEEE Trans.Commun.，卷50，第225-234頁(yè)，2002年2月(下文中為[1])，其目的是通過(guò)對(duì)獨(dú)立數(shù)據(jù)流進(jìn)行空間復(fù)用來(lái)增大數(shù)據(jù)速率；以及利用空間-時(shí)間塊編碼OFDM(STBC-OFDM)或空間-頻率塊編碼OFDM(SFBC-OFDM)的空間分集編碼，參見例如Lee和Williams的“A space-time coded transmitterdiversity technique for frequency selective fading channels”，Proc.IEEESensory Array and Multichannel Processing Workshop，Combridge，MA2000，第149-152頁(yè)；Lee和Williams的“A space-frequency transmitterdiversity technique for OFDM systems”，Proc.IEEE GLOBECOM，SanFrancisco，CA，2000，第1473-1477頁(yè)(下文中分別為[2]和[3])，其利用空間自由度(以速率為代價(jià))來(lái)提高鏈路可靠性。
如同OFDM，MIMO-OFDM的一個(gè)缺點(diǎn)在于在不同天線上發(fā)射的信號(hào)可能表現(xiàn)出大的峰均功率比(PAPR)。然而，不同的PAPAR減小技術(shù)已應(yīng)用于這兩種信令模式，并證明了CARI對(duì)于不同的發(fā)射天線數(shù)目N的性能優(yōu)點(diǎn)。
在OFDM調(diào)制技術(shù)中，NC個(gè)符號(hào)的塊{Xn，n＝0，1，2，...，Nc-1}以調(diào)制來(lái)自集合{fn，n＝0，1，2，...，Nc-1}的對(duì)應(yīng)子載波的符號(hào)構(gòu)成。該Nc個(gè)子載波被選擇為是正交的，例如，fn＝nΔf，其中Δf＝1/NcT且T表示原始符號(hào)周期。塊的所得基帶OFDM信號(hào)x(t)可以表示為 (1)中所發(fā)射信號(hào)的PAPR可定義為 由于大多數(shù)實(shí)際系統(tǒng)都處理離散時(shí)間信號(hào)，所以，代替減小x(t)的連續(xù)時(shí)間峰最大絕對(duì)值，x(t)的LNC個(gè)樣本的最大幅度減小。參數(shù)L表示過(guò)采樣因子。L＝1的情形稱為臨界采樣或奈奎斯特(Nyquist)率采樣，而L＞1的值對(duì)應(yīng)于過(guò)采樣。過(guò)采樣可以通過(guò)添加(L-1)NC個(gè)0到原始OFDM塊，之后進(jìn)行快速傅立葉逆變換(IFFT)來(lái)實(shí)現(xiàn)。針對(duì)給定PAPR水平PAPR0的OFDM信號(hào)的PAPR的互補(bǔ)累積分布函數(shù)(CCDF)是由NC個(gè)子載波組成的隨機(jī)產(chǎn)生的OFDM符號(hào)的PAPR超過(guò)所述給定閾值PAPR的幾率，例如，其表示如下 CCDF＝PT(PAPR＞PAPR0). (3) 對(duì)于本實(shí)施例，我們可以假設(shè)載波數(shù)目Nc＝128的OFDM符號(hào)，Xn為{+1，-1，+j，-j}中的元素或者QPSK調(diào)制以及過(guò)采樣因子L＝4，因?yàn)檫@足以捕捉連續(xù)時(shí)間峰，參見例如Tellambura的“Computation of thecontinuous-time PAR of an OFDM signal with BPSK subcarriers”，IEEECommun.Lett.卷5，第185-187頁(yè)，2001年5月。
考慮空間復(fù)用模式，其中N個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)流被饋送給IFFT/循環(huán)前綴(IFFT/CP)塊并在N個(gè)天線上發(fā)射。減小PAPR的一種方式是將諸如PTS或SLM的技術(shù)分別應(yīng)用到每個(gè)天線上。然而，這種類型的實(shí)施未利用具有多個(gè)發(fā)射天線的所有可用的自由度。在根據(jù)所要求的主題的一個(gè)實(shí)施例中，例如，可采用交叉天線旋轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)(CARI)方案，如圖1所示，其利用了這樣的自由度，然而，當(dāng)然所要求的主題的范圍并不局限于本方面。
數(shù)據(jù)矢量(序列)Xi，i＝1，2，...，N首先以這樣的方式被劃分成M個(gè)不相交的載波子塊，該方式使得如果它們屬于其它子塊則Xi，m中的所有子載波位置都被設(shè)置為0。這可以表示為其中指標(biāo)i和m分別表示天線號(hào)和子塊號(hào)?，F(xiàn)在，考慮子塊Xi，m，i＝1，2，...，N的組的旋轉(zhuǎn)因子rm∈{0，1，2，...，N-1}以及加權(quán)因子bm∈W＝{e2πk/w，k＝0，1，...，w-1}，其中w表示集合W的基數(shù)。為了減小論述此方法的復(fù)雜性，考慮w＝2的方案，例如集合W＝{+1，-1}。然而，所要求的主題的范圍并不局限于此方面。許多其它方案也包括在所要求的主題的范圍內(nèi)。然而，對(duì)于此特定實(shí)施例，第m組子塊在豎直方向上被循環(huán)平移rm個(gè)位置，然后乘以因子bm。該操作產(chǎn)生交織的且反轉(zhuǎn)的OFDM序列；然而，這僅為一個(gè)實(shí)例。本說(shuō)明書中使用的子塊的交織和反轉(zhuǎn)比此特定實(shí)例更具一般性。然而，例如，對(duì)于此特定實(shí)施例，在一個(gè)循環(huán)平移(r1＝1)和乘以b1應(yīng)用于第一子塊Xi，1而其它子塊保持不變之后，我們得到新的序列集合如下 _ 當(dāng)因子rm和bm(下文中為因子r和b)取有效的任意值時(shí)，所得的頻率和對(duì)應(yīng)時(shí)域的序列集合可分別表示為 (5)和(6) 其中，xi’為Xi’的IFFT，且mod(a，b)表示a對(duì)于基b的模數(shù)。表示為{X1，X2，...XN}的序列集合在所有其它的序列集合{X1’，X2’，...XN’}中具有最小的最大PAPR。換句話說(shuō)，對(duì)于特定序列集合，例如特定r和b因子，可以得到該集合中的最大PAPR，這里為天線中的最大PAPR。同樣，遍歷因子r和b的所有可能組合，可以找到具有最小的最大PAPR的序列集合，這里被稱為最小-最大準(zhǔn)則。給定原始序列集合的參數(shù)可表示如下 其中，xi’在(6)中定義，且PAPR(x)表示(2)中定義的時(shí)間矢量x的峰均比。因此，此特定實(shí)施例歸結(jié)為在[1]中針對(duì)N＝1且擴(kuò)展集合W＝{+1，-1，+j，-j}的情形所描述的PTS方案。如在PTS技術(shù)的情形下，此特定實(shí)施例利用了為子塊單獨(dú)計(jì)算IFFT以及通過(guò)(6)改進(jìn)時(shí)域的PAPR的優(yōu)點(diǎn)。另外，可將特定的邊信息位發(fā)射到接收器以取消數(shù)據(jù)加擾(datascrambling)。然而，對(duì)于此實(shí)施例，由于為確定適當(dāng)?shù)囊蜃右詼p小PAPR的試驗(yàn)數(shù)目，復(fù)雜性可能是大的。
對(duì)于[2]中所描述的SLM方法，V個(gè)統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立的序列通過(guò)將原始信息序列乘以其中值選自集合W＝{-1，+1，-j，+j}的V個(gè)不同的長(zhǎng)度為NC的隨機(jī)序列而產(chǎn)生。V個(gè)序列中具有最低PAPR的一個(gè)序列被選擇用于發(fā)射。在N個(gè)發(fā)射天線的情形下，可選擇例如對(duì)每個(gè)天線分別執(zhí)行PAPR減小，以生成N個(gè)V個(gè)獨(dú)立序列的集合并且從每個(gè)集合中發(fā)射具有最小PAPR的一個(gè)序列。然而，開銷位(overhead bit)可被發(fā)送到接收器，接收器通知V個(gè)隨機(jī)序列中的哪一個(gè)被用于每個(gè)用于數(shù)據(jù)加擾的天線。假定接收器知道所有V個(gè)隨機(jī)序列。
在PTS方法中，如[1]中所述，輸入數(shù)據(jù)塊X被劃分成相等大小的M個(gè)不相交的子塊，m＝{1，2，...M}，其在數(shù)學(xué)上可表示為這些子塊以使得所得序列獲得最小可能PAPR的方式相組合，其中，加權(quán)因子bm∈{+1，-1，+j，-j}。與SLM不同，PTS方案的性能對(duì)w，例如W的大小敏感。利用IFFT的線性，在時(shí)域中也進(jìn)行了改進(jìn)其中，部分發(fā)射序列xm是Xm的IFFT。
與獨(dú)立處理天線的PTS和SLM方案相反，此特定實(shí)施例聯(lián)合地處理它們，然而，同樣，所要求的主題的范圍并不局限于此特定實(shí)施例。例如，在[1]中已示出，在相似的復(fù)雜性，例如相同的IFFT操作數(shù)目M＝V的情況下，PTS給出了優(yōu)于SLM的優(yōu)點(diǎn)。表1給出了就復(fù)雜性(這里為IFFT操作數(shù)目、試驗(yàn)數(shù)目以及邊信息位數(shù)目)而言的所考慮方案的概觀。
表1 方案概觀 (操作[x]將x上取整) 圖2示出了在子塊(隨機(jī)序列)數(shù)目M＝V＝4、天線數(shù)目N∈{2，4}且使用105個(gè)獨(dú)立OFDM符號(hào)的情況下，此特定實(shí)施例與PTS和SLM方案的PAPR性能的比較。從曲線中可以看出，此特定實(shí)施例比PTS性能更好。而且，如果天線數(shù)目增加，則斜率更陡，從而導(dǎo)致高PAPR值的可能的減小。從圖2中還注意到，對(duì)于N＝2，對(duì)于此實(shí)施例，如與PTS相比，產(chǎn)生更好的PAPR減小，盡管前者采用一半數(shù)目的試驗(yàn)以及邊信息位，例如如表1中所示。然而，對(duì)于N＝4的情形，此特定實(shí)施例采用與PTS相比2倍數(shù)目的試驗(yàn)，采用9個(gè)邊信息位而非24個(gè)，并給出了良好的PAPR減小和陡的斜率。此特定實(shí)施例的另一實(shí)施優(yōu)點(diǎn)在于加權(quán)因子取自集合W＝{+1，-1}，而不取自集合W＝{+1，-1，+j，-j}，如PTS的情形下那樣。這樣，這些結(jié)果意味著在相同IFFT數(shù)目的情況下，與SLM相比，此特定實(shí)施例減小MIMO-OFDM的PAPR的程度更大。
對(duì)于此特定實(shí)施例，一些優(yōu)點(diǎn)可至少部分與對(duì)在不同天線上發(fā)射的獨(dú)立OFDM子塊采用旋轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)有關(guān)。例如，此方法產(chǎn)生更高的自由度，該更高的自由度可彌補(bǔ)遇到具有高PAPR的不良序列的可能性，然而，當(dāng)然所要求的主題的范圍不局限于此方面。然而，為了尋找期望的序列集合，在N＞2和/或M＞4的情況下，試驗(yàn)數(shù)目可能相對(duì)大。
因此，可以采用例如復(fù)雜性降低了的、所要求的主題范圍內(nèi)的替選實(shí)施例。為了這些目的，這可以被稱為連續(xù)次最佳CARI(SS-CARI)方案。搜索可以以連續(xù)方式執(zhí)行，而不是遍及因子r和b的所有可能組合而搜索，然而，同樣，所要求的主題的范圍不局限于此方面。在所要求的主題的范圍內(nèi)，很多其它的實(shí)施例也是可能的。
然而，對(duì)于此特定實(shí)施例，首先，假設(shè)對(duì)于m，rm＝0且bm＝1(原始序列集合)，計(jì)算整個(gè)序列集合(6)的PAPR并在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)最大值。然后，遍及r1和b1的可能組合而搜索，保持其它子塊的系數(shù)不變。對(duì)于每個(gè)組合，在天線中尋找最大的PAPR。如果其小于存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的那個(gè)，則用新值覆蓋其，并保持對(duì)應(yīng)的r1和b1。在所有可能組合都用盡后，我們將獲得最佳的r1和b1因子。然后，以此方式繼續(xù)該過(guò)程，一次改變一個(gè)子塊，直到所有r和b因子都已被依次找到為止。同樣，這只是一種方法，很多其它方法也是可能的并且包括在所要求的主題的范圍內(nèi)。
圖3示出了在不同的發(fā)射天線數(shù)目N和子塊數(shù)目M的情況下，此實(shí)施例與采用106個(gè)獨(dú)立OFDM符號(hào)的SLM的PAPR性能的比較。在M＝V＝4且N＝2的情況下，此實(shí)施例與SLM相比提供了一定的改進(jìn)。在M＝V＝16的情況下，性能差異是較小的。如同SLM，此實(shí)施例采用相同的Nc點(diǎn)IFFT數(shù)目，但如果所述變換可用于利用大數(shù)目的輸入矢量包含0的事實(shí)，可采用此特定實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性的額外減小。
盡管我們先前考慮了涉及空間復(fù)用的實(shí)施例，但類似地，STBC編碼和SFBC編碼的實(shí)施例也是可能的并包括在所要求的主題的范圍內(nèi)。為了說(shuō)明操作，但為簡(jiǎn)明起見，讓我們考慮采用Alamouti方案的STBC-OFDM系統(tǒng)，參見例如Alamouti的“A simple transmit diversity technique forwireless communications”，IEEE J.Select Areas Commun.，卷16，第1451至1458頁(yè)，1998年10月(下文中為[4])，如圖4所描繪的那樣。當(dāng)然，這只是一個(gè)實(shí)例，所要求的主題的范圍不局限于此特定實(shí)例。在第一個(gè)符號(hào)周期期間，兩個(gè)獨(dú)立OFDM符號(hào)X1和X2分別從天線TX1和TX2發(fā)射。在下一個(gè)符號(hào)周期期間，X2*從天線TX1發(fā)射，X1*從天線TX2發(fā)射，其中，()*表示按元素的復(fù)共扼操作。在此實(shí)例中，我們假設(shè)對(duì)于至少兩個(gè)OFDM符號(hào)，信道保持固定。
不難看出，上面的Xi和Xi*具有基本相同的PAPR特性。因此，利用正交STBC，PAPR減小可適用于第一個(gè)符號(hào)周期。在諸如例如使用根據(jù)所要求的主題的實(shí)施例來(lái)對(duì)X1和X2執(zhí)行PAPR減小后，獲得具有良好PAPR特性的兩個(gè)經(jīng)修改的序列，其將在第一個(gè)符號(hào)周期期間發(fā)射。在第二個(gè)符號(hào)周期期間，具有基本相同的PAPR特性的-X2*和X1*可被發(fā)射。
由于序列X1和X2是獨(dú)立的，上述實(shí)施例的上述結(jié)果對(duì)于涉及STBC-OFDM系統(tǒng)的此實(shí)施例是有效的。作為實(shí)例，對(duì)于N＝4的系統(tǒng)，可考慮1/2速率復(fù)正交STB碼，參見例如Tarokh、Jafarkhani和Calderbank的“Space-time block codes from orthogonal designes”，IEEEJ.Select.Areas Commun.，卷16，第1451至1458頁(yè)，1998年10月。
上述實(shí)施例可以與STBC-OFDM發(fā)射分集實(shí)施例一起使用。然而，由于OFDM符號(hào)持續(xù)時(shí)間與信道相干時(shí)間是可比較的，因此在至少某些情況下，這樣的環(huán)境在移動(dòng)系統(tǒng)中不實(shí)用。代替之，在快速衰落環(huán)境下，可以應(yīng)用SFBC-OFDM發(fā)射分集技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的性能。為簡(jiǎn)明起見，在替選實(shí)施例中，讓我們考慮采用如[4]中所述的Alamouti方案的SFBC-OFDM系統(tǒng)。這樣的實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖在圖5中示出。數(shù)據(jù)符號(hào)矢量X＝[X0，X1，...，XNc-1]被空間-頻率編碼器編碼成兩個(gè)矢量X1和X2，表示如下 矢量X1和X2被饋送到IFFT/CP塊，并分別從天線Tx1和Tx2基本上同時(shí)發(fā)射?？臻g-頻率編碼/解碼操作可以用偶數(shù)Xe和奇數(shù)Xo(輸入數(shù)據(jù)符號(hào)矢量X的多相分量矢量)優(yōu)美地表示，如例如下面由(9)所示 其中，矢量Xe和Xo的長(zhǎng)度是Nc/2。等式(8)可以用基數(shù)和偶數(shù)分量矢量(9)表示，如下面由(10)所示 下面的(11)給出了接收器處的解調(diào)制信號(hào) Y＝Λ1X1+Λ1X2+Z1 (11) 其中，A1和A2表示對(duì)角矩陣，其元素是對(duì)應(yīng)的信道脈沖響應(yīng)h1和h2的FFT。等式(11)可以用基數(shù)和偶數(shù)矢量分量X1，e，X1，o，X2，e和X2，o表示，如下面由(12)所示 Ye＝Λ1，eX1，e+Λ2，eX2，e+Ze Yo＝Λ1，oX1，o+Λ2，oX2，o+Zo.(12) 空間-頻率解碼器給出根據(jù)下面由(13)所表示的下列度量值的估算 把(12)代入(13)，并假設(shè)相鄰子載波之間的復(fù)信道增益是近似相等的，得出下面的結(jié)果(14) 與例如STBC-OFDM方案一樣，SFBC-OFDM方案也遭受大的PAPR。然而，在這后一種情形下，不能執(zhí)行簡(jiǎn)單的交叉天線旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樗鼘腁lamouti空間頻率塊碼的結(jié)構(gòu)。因此，在替選實(shí)施例中，可應(yīng)用經(jīng)修改的方案。
如前面提及的那樣，針對(duì)CARI和SS-CARI方案所描述的前述實(shí)施例不能直接應(yīng)用于(8)的序列X1和X2，這是因?yàn)槿缭赟TBC-OFDM中那樣，它們不是獨(dú)立的，盡管由于該不獨(dú)立而使得IFFT計(jì)算的一定實(shí)施復(fù)雜性減小是可能的。然而，代替CARI(SS-CARI)，對(duì)于這樣的實(shí)施例，矢量X可以被分解成序列X’和X”，使得如下面(15)所示 Xe′＝Xe， Xe″＝Xo， 其中，矢量Xe和Xo由(9)定義。使用IFFT的線性和基本特性，以及參考(8)，天線上的時(shí)域序列可以用x’和x”(X’和X”的IFFT)表示，如下面的(16)所示 其中，上標(biāo)(0)表示(14)中的解碼位的不變順序，J是Nc×Nc逆或反對(duì)角矩陣，D是來(lái)自單個(gè)載波平移的對(duì)角矩陣，如下面的(17)所示
現(xiàn)在有可能交換X的奇偶分量或等價(jià)地發(fā)送矢量X＝[X1，X0，...，XNc-1，XNc-2]而不是X＝[X0，X1，...，XNc-2，XNc-1]。這將影響前面的從(8)開始包括(16)的等式，x’和x”的值被交換，產(chǎn)生不同的序列集合，表示為x1(1)和x2(1)。在{x1(0)，x2(0)}和{x1(1)，x2(1)}之間具有最小的最大PAPR的集合可被選擇來(lái)發(fā)射。在后一種情形下，例如，位以不同的順序被解碼，并因此在接收器處被重新布置。
數(shù)據(jù)符號(hào)矢量X＝[X0，X1，...，XNc-1]可進(jìn)一步被劃分成M個(gè)不相交的載波子塊Xm，m＝1，2，...，M，且前面的過(guò)程可獨(dú)立地應(yīng)用于每個(gè)子塊。Xm具有原始序列的大小Nc，其中如果它們屬于某個(gè)其它子塊，則子載波位置設(shè)置為零。同樣，子塊中的非零子載波的范圍為整數(shù)數(shù)目的空間-頻率代碼字。因此，原始序列可表示為與(6)類似，結(jié)合第m個(gè)子塊的旋轉(zhuǎn)因子rm∈{0，1}和相位因子bm∈{+1，-1}，所得時(shí)間矢量如下面的(18)所示 對(duì)于所有可能組合使用具有最小的最大PAPR的最小最大規(guī)則(7)序列集合，在此特定實(shí)施例中，r和b因子可被選擇用于發(fā)射。然而，所要求的主題的范圍當(dāng)然并不局限于此方面。
由于如表1所說(shuō)明的MCARI方案的較高復(fù)雜性，可以采用替選實(shí)施例。代替遍及r和b的所有可能組合而搜索，搜索可以以連續(xù)方式進(jìn)行，這例如結(jié)合前述實(shí)施例進(jìn)行了描述。首先，假設(shè)對(duì)于m，r1＝0且b1＝1(原始序列集合)，計(jì)算整個(gè)序列集合(18)的PAPR并在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)最大值。遍及r和b的所有可能組合而搜索，保持其它子塊的系數(shù)不變。對(duì)于每個(gè)組合，在天線中尋找最大的PAPR。如果其小于存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的那個(gè)，則用新值覆蓋其。在所有可能組合都用盡后，在此特定實(shí)施例中，此子塊的期望r和b因子保留。以此方式繼續(xù)該過(guò)程，每次僅改變第m個(gè)子塊，直到r和b因子已被依次找到為止。關(guān)于復(fù)雜性，此特定實(shí)施例的IFFT數(shù)目與前述實(shí)施例的IFFT數(shù)目基本上相同(參見例如表1)。由于(16)中兩個(gè)矩陣相乘，可能產(chǎn)生額外的復(fù)雜性。矢量與對(duì)角矩陣D的相乘是兩個(gè)矢量的按元素的相乘，而矢量與反對(duì)角矩陣J的相乘涉及顛倒矢量元素的順序。
可替選地，SLM方案可以與SFBC-OFDM結(jié)合使用，這是通過(guò)將數(shù)據(jù)矢量X與V個(gè)獨(dú)立隨機(jī)序列相乘、應(yīng)用Alamouti編碼并針對(duì)V計(jì)算集合{x’1，x’2}的PAPR來(lái)進(jìn)行的。同樣，最大PAPR為最小的序列集合被選擇。
圖6示出了在相似復(fù)雜性，例如106個(gè)獨(dú)立OFDM符號(hào)和M＝V∈{4，16}的情況下，前述實(shí)施例優(yōu)于SLM的性能優(yōu)點(diǎn)。然而，由于SLM的斜率更陡，因此兩個(gè)曲線將在低于10-6PAPR水平相交。不過(guò)，此可能性如此小以至于在實(shí)踐中可以被忽略。然而，此特定實(shí)施例的缺點(diǎn)是與SLM相比，邊信息位的數(shù)目更大。
在N＝4的情形下，如前面實(shí)施例所提及的那樣，可考慮1/2速率復(fù)正交STB碼，參見例如Tarokh，Jafarkhani和Calderbank的“Space-timeblock codes from orthogonal designes”，IEEE J.Select.Areas Commun.，卷16，第1451至1458頁(yè)，1998年10月。然而，為了將此特定實(shí)施例用于PAPR減小，輸入符號(hào)矢量X＝{X0，X1，...，XNc-1}被分解成例如4個(gè)多相分量。
值得注意的是，所要求的主題的實(shí)施例可以用在各種情況下，并且所要求的主題的范圍不局限于此方面。例如，實(shí)施例可以用在各種可能的通信設(shè)備中，這些通信設(shè)備包括例如蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理、膝上型電腦、媒體播放器等等。當(dāng)然，所要求的主題的范圍不局限于此實(shí)例。采用各種軟件、固件和/或硬件的其它類型的設(shè)備和/或很多其它方法也是可能的，并且包括在所要求的主題的范圍內(nèi)。當(dāng)然，應(yīng)理解雖然只是描述了特定實(shí)施例，但是所要求的主題的范圍不局限于特定實(shí)施例或?qū)嵤?。例如，一個(gè)實(shí)施例可以軟件的方式，如實(shí)施為在設(shè)備或設(shè)備組合上工作，而另一個(gè)實(shí)施例可以軟件的方式。類似地，實(shí)施例可以例如固件或者以硬件、軟件和/或固件的任何組合來(lái)實(shí)施。類似地，雖然所要求的主題的范圍不局限于此方面，但是一個(gè)實(shí)施例可包括一個(gè)或多個(gè)物品，如存儲(chǔ)介質(zhì)或存儲(chǔ)媒體。此存儲(chǔ)媒體例如一個(gè)或多個(gè)CD-ROM和/或盤可在其上存儲(chǔ)有指令，該指令當(dāng)被系統(tǒng)例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算平臺(tái)或其它系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，可產(chǎn)生根據(jù)所執(zhí)行的所要求的主題的方法的實(shí)施例，例如前述實(shí)施例中的一個(gè)。作為一個(gè)可能的實(shí)例，計(jì)算平臺(tái)可包括一個(gè)或多個(gè)處理單元或處理器，一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出設(shè)備，如顯示器、鍵盤和/或鼠標(biāo)，和/或一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器，如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、閃存和/或硬驅(qū)。例如，顯示器可用于顯示諸如那些可能相互關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)查詢和/或一個(gè)或多個(gè)樹型表達(dá)式，然而，同樣，所要求的主題的范圍不局限于此實(shí)例。
在前面的描述中，描述了所要求的主題的各個(gè)方面。為了解釋的目的，闡明了特定的數(shù)目、系統(tǒng)和/或配置以提供對(duì)所要求的主題的透徹理解。然而，對(duì)于受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明顯的是，不用所述特定細(xì)節(jié)就可實(shí)踐所要求的主題。在其它情況下，忽略和/或簡(jiǎn)化了公知特征，以免使所要求的主題不突出。盡管在這里說(shuō)明和/或描述了某些特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能想到許多修改、替代、改變和/或等同設(shè)置。因此，應(yīng)理解，所附權(quán)利要求旨在覆蓋落入所要求的主題的真實(shí)精神內(nèi)的所有這樣的修改和/或改變。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)射信號(hào)的方法，包括
對(duì)于MIMO方案發(fā)射OFDM序列，其中所述OFDM序列的至少某些子塊的多相序列已被交織和反轉(zhuǎn)以便減小峰均功率比。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述子塊包括相等大小的所述OFDM序列的劃分。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述子塊包括兩個(gè)多相序列。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其中具有被交織和反轉(zhuǎn)的多相序列的所述OFDM序列的所述子塊被選擇，使得在子塊的多相序列的交織和反轉(zhuǎn)的可能組合中，峰均功率比減小最多的交織和反轉(zhuǎn)的組合被發(fā)射。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)依次計(jì)算其中交織和反轉(zhuǎn)所述多相序列將減小峰均功率比的那些子塊，來(lái)選擇具有被交織和反轉(zhuǎn)的多相序列的所述OFDM序列的所述子塊。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述OFDM序列使用至少兩個(gè)天線來(lái)發(fā)射。
7.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方案采用STBC編碼。
8.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方案采用SFBC編碼。
9.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方案采用空間復(fù)用。
10.一種設(shè)備，包括
采用MIMO-OFDM方案的發(fā)射器；
所述發(fā)射器適于發(fā)射OFDM序列，其中所述OFDM序列的至少某些子塊的多相序列已被交織和反轉(zhuǎn)以便減小峰均功率比。
11.權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述子塊包括相等大小的所述OFDM序列的劃分。
12.權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述子塊包括兩個(gè)多相序列。
13.權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述發(fā)射器適于選擇具有被交織和反轉(zhuǎn)的多相序列的所述OFDM序列的所述子塊，使得在子塊的多相序列的交織和反轉(zhuǎn)的可能組合中，峰均功率比減小最多的交織和反轉(zhuǎn)的組合被發(fā)射。
14.權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述發(fā)射器適于通過(guò)依次計(jì)算其中交織和反轉(zhuǎn)所述多相序列將減小峰均功率比的那些子塊，來(lái)選擇具有被交織和反轉(zhuǎn)的多相序列的所述OFDM序列的所述子塊。
15.權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述發(fā)射器能夠應(yīng)用STBC編碼。
16.權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述發(fā)射器能夠應(yīng)用SFBC編碼。
17.權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述發(fā)射器能夠應(yīng)用空間復(fù)用。
18.一種設(shè)備，包括
計(jì)算裝置；
所述計(jì)算裝置適于計(jì)算用于通過(guò)MIMO方案發(fā)射的OFDM序列，其中所述OFDM序列的至少某些子塊的多相序列被交織和反轉(zhuǎn)以便減小峰均功率比。
19.權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述子塊包括相等大小的所述OFDM序列的劃分。
20.權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述子塊包括兩個(gè)多相序列。
21.權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述計(jì)算裝置適于選擇具有被交織和反轉(zhuǎn)的多相序列的所述OFDM序列的所述子塊，使得在子塊的多相序列的交織和反轉(zhuǎn)的可能組合中，峰均功率比減小最多的交織和反轉(zhuǎn)的組合被選擇用于發(fā)射。
22.權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述計(jì)算裝置適于通過(guò)依次計(jì)算其中交織和反轉(zhuǎn)所述多相序列將減小峰均功率比的那些子塊，來(lái)選擇具有被交織和反轉(zhuǎn)的多相序列的所述OFDM序列的所述子塊。
23.權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述計(jì)算裝置適于應(yīng)用STBC編碼。
24.權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述計(jì)算裝置適于應(yīng)用SFBC編碼。
25.權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述計(jì)算裝置適于應(yīng)用空間復(fù)用。
全文摘要
公開了用于減小PAPR的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)施例。
文檔編號(hào)H04L27/12GK101103570SQ200580045316
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者耶海斯克爾·巴-內(nèi)斯, 佐蘭·拉蒂諾維奇 申請(qǐng)人:新澤西理工學(xué)院