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SCFDMA系統中用于降低PAPR的方法和系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN200980153806.1

申請日:

2009.12.17

公開號:

CN102273158B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04L 27/26申請日:20091217|||公開
IPC分類號: H04L27/26 主分類號: H04L27/26
申請人: 高通股份有限公司
發明人: M·J·納拉辛哈; J·W·金; Y·余; J·H·樸
地址: 美國加利福尼亞州
優先權: 2008.12.31 US 61/142,162; 2009.02.25 US 61/155,514; 2009.04.17 US 12/425,486
專利代理機構: 上海專利商標事務所有限公司 31100 代理人: 陳煒
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200980153806.1

授權公告號:

102273158B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2012.01.25|||2011.12.07

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本公開的某些實施例涉及單載波頻分多址(SC-FDMA)系統中用于降低傳輸信號的峰均功率比(PAPR)的方法。所提議的方法和系統基于在時域和/或頻域中對SC-FDMA傳輸信號的操縱。

權利要求書

1.一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的通信系統的傳輸方法,
包括:
對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲得第一采樣序列;
對所述第一采樣序列執行時-頻變換以獲得第二采樣序列;
對所述第二采樣序列執行頻域操縱以獲得第三采樣序列;
對所述第三采樣序列執行頻-時變換以獲得第四采樣序列,其中所述第四
序列中的采樣數目大于所述第二序列中的采樣數目;
對所述第四采樣序列執行并-串轉換以獲得第五采樣序列;以及
在無線信道上傳送所述第五采樣序列。
2.如權利要求1所述的方法,其特征在于:
對所述第一采樣序列執行所述變換以獲得所述第二采樣序列包括執行快
速傅里葉變換(FFT);以及
對所述第三采樣序列執行所述變換以獲得所述第四采樣序列包括執行快
速傅里葉逆變換(IFFT)。
3.如權利要求1所述的方法,其特征在于,對所述第二采樣序列執行所述
頻域操縱以獲得所述第三采樣序列包括置換所述第二序列的采樣。
4.如權利要求3所述的方法,其特征在于,置換所述第二序列的采樣包括
將所述第二序列的采樣向右循環移位。
5.如權利要求1所述的方法,其特征在于,對所述第二采樣序列執行所述
頻域操縱以獲得所述第三采樣序列包括置換所述第二序列的采樣,擴展所述第
二序列的經置換采樣的帶寬,以及濾波所述第二序列的具有經擴展帶寬的經置
換采樣,并且其中所述第三序列中的采樣數目大于所述第二序列中的采樣數
目。
6.如權利要求5所述的方法,其特征在于,濾波包括根升余弦(RRC)濾
波。
7.一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的通信系統的傳輸方法,
包括:
對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲得第一采樣序列;
對所述第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序列;
對所述第二采樣序列執行時-頻變換以獲得第三采樣序列;
對所述第三采樣序列執行頻域操縱以獲得第四采樣序列;
對所述第四采樣序列執行頻-時變換以獲得第五采樣序列,其中所述第五
序列中的采樣數目大于所述第三序列中的采樣數目;
對所述第五采樣序列執行并-串轉換以獲得第六采樣序列;以及
在無線信道上傳送所述第六采樣序列。
8.如權利要求7所述的方法,其特征在于:
對所述第二采樣序列執行所述變換以獲得所述第三采樣序列包括執行快
速傅里葉變換(FFT);以及
對所述第四采樣序列執行所述變換以獲得所述第五采樣序列包括執行快
速傅里葉逆變換(IFFT)。
9.如權利要求7所述的方法,其特征在于,對所述第一采樣序列執行所述
時域操縱以獲得所述第二采樣序列包括旋轉所述第一序列的采樣的相位,并且
其中對所述第三采樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第四采樣序列包括擴
展所述第三序列的采樣的帶寬以及濾波所述第三序列的具有經擴展帶寬的采
樣。
10.如權利要求9所述的方法,其特征在于,所述第四序列中的采樣數
目大于所述第三序列中的采樣數目。
11.如權利要求9所述的方法,其特征在于,濾波包括根升余弦(RRC)
濾波。
12.如權利要求7所述的方法,其特征在于,對所述第一采樣序列執行
所述時域操縱以獲得所述第二采樣序列包括對所述第一序列的采樣進行過采
樣和連續相位調制,并且其中對所述第三采樣序列執行所述頻域操縱以獲得所
述第四采樣序列包括減小所述第三序列的采樣的帶寬以及濾波所述第三序列
的具有經減小帶寬的采樣。
13.如權利要求12所述的方法,其特征在于,所述第二序列中的采樣
數目大于所述第一序列中的采樣數目,并且其中所述第四序列中的采樣數目小
于所述第三序列中的采樣數目。
14.如權利要求12所述的方法,其特征在于,濾波包括根升余弦(RRC)
濾波。
15.一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的通信系統的裝置,
包括:
用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲得第一采樣序列的邏輯;
用于對所述第一采樣序列執行時-頻變換以獲得第二采樣序列的邏輯;
用于對所述第二采樣序列執行頻域操縱以獲得第三采樣序列的邏輯;
用于對所述第三采樣序列執行頻-時變換以獲得第四采樣序列的邏輯,其
中所述第四序列中的采樣數目大于所述第二序列中的采樣數目;
用于對所述第四采樣序列執行并-串轉換以獲得第五采樣序列的邏輯;以

用于在無線信道上傳送所述第五采樣序列的邏輯。
16.如權利要求15所述的裝置,其特征在于:
所述用于對所述第一采樣序列執行所述變換以獲得所述第二采樣序列的
邏輯包括用于執行快速傅里葉變換(FFT)的邏輯;以及
所述用于對所述第三采樣序列執行所述變換以獲得所述第四采樣序列的
邏輯包括用于執行快速傅里葉逆變換(IFFT)的邏輯。
17.如權利要求15所述的裝置,其特征在于,所述用于對所述第二采
樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第三采樣序列的邏輯包括用于置換所述
第二序列的采樣的邏輯。
18.如權利要求17所述的裝置,其特征在于,所述用于置換所述第二
序列的采樣的邏輯包括用于將所述第二序列的采樣向右循環移位的邏輯。
19.如權利要求15所述的裝置,其特征在于,所述用于對所述第二采
樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第三采樣序列的邏輯包括用于置換所述
第二序列的采樣、擴展所述第二序列的經置換采樣的帶寬、以及濾波所述第二
序列的具有經擴展帶寬的經置換采樣的邏輯,并且其中所述第三序列中的采樣
數目大于所述第二序列中的采樣數目。
20.如權利要求19所述的裝置,其特征在于,所述用于濾波的邏輯包
括用于進行根升余弦(RRC)濾波的邏輯。
21.一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的通信系統的裝置,
包括:
用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲得第一采樣序列的邏輯;
用于對所述第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序列的邏輯;
用于對所述第二采樣序列執行時-頻變換以獲得第三采樣序列的邏輯;
用于對所述第三采樣序列執行頻域操縱以獲得第四采樣序列的邏輯;
用于對所述第四采樣序列執行頻-時變換以獲得第五采樣序列的邏輯,其
中所述第五序列中的采樣數目大于所述第三序列中的采樣數目;
用于對所述第五采樣序列執行并-串轉換以獲得第六采樣序列的邏輯;以

用于在無線信道上傳送所述第六采樣序列的邏輯。
22.如權利要求21所述的裝置,其特征在于:
所述用于對所述第二采樣序列執行所述變換以獲得所述第三采樣序列的
邏輯包括用于執行快速傅里葉變換(FFT)的邏輯;以及
所述用于對所述第四采樣序列執行所述變換以獲得所述第五采樣序列的
邏輯包括用于執行快速傅里葉逆變換(IFFT)的邏輯。
23.如權利要求21所述的裝置,其特征在于,所述用于對所述第一采
樣序列執行所述時域操縱以獲得所述第二采樣序列的邏輯包括用于旋轉所述
第一序列的采樣的相位的邏輯,并且其中所述用于對所述第三采樣序列執行所
述頻域操縱以獲得所述第四采樣序列的邏輯包括用于擴展所述第三序列的采
樣的帶寬以及濾波所述第三序列的具有經擴展帶寬的采樣的邏輯。
24.如權利要求23所述的裝置,其特征在于,所述第四序列中的采樣
數目大于所述第三序列中的采樣數目。
25.如權利要求23所述的裝置,其特征在于,所述用于濾波的邏輯包
括用于進行根升余弦(RRC)濾波的邏輯。
26.如權利要求21所述的裝置,其特征在于,所述用于對所述第一采
樣序列執行所述時域操縱以獲得所述第二采樣序列的邏輯包括用于對所述第
一序列的采樣進行過采樣和連續相位調制的邏輯,并且其中所述用于對所述第
三采樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第四采樣序列的邏輯包括用于減小
所述第三序列的采樣的帶寬以及濾波所述第三序列的具有經減小帶寬的采樣
的邏輯。
27.如權利要求26所述的裝置,其特征在于,所述第二序列中的采樣
數目大于所述第一序列中的采樣數目,并且其中所述第四序列中的采樣數目小
于所述第三序列中的采樣數目。
28.如權利要求26所述的裝置,其特征在于,所述用于濾波的邏輯包
括用于根升余弦(RRC)濾波的邏輯。
29.一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的通信系統的設備,
包括:
用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲得第一采樣序列的裝置;
用于對所述第一采樣序列執行時-頻變換以獲得第二采樣序列的裝置;
用于對所述第二采樣序列執行頻域操縱以獲得第三采樣序列的裝置;
用于對所述第三采樣序列執行頻-時變換以獲得第四采樣序列的裝置,其
中所述第四序列中的采樣數目大于所述第二序列中的采樣數目;
用于對所述第四采樣序列執行并-串轉換以獲得第五采樣序列的裝置;以

用于在無線信道上傳送所述第五采樣序列的裝置。
30.如權利要求29所述的設備,其特征在于:
所述用于對所述第一采樣序列執行所述變換以獲得所述第二采樣序列的
裝置包括用于執行快速傅里葉變換(FFT)的裝置;以及
所述用于對所述第三采樣序列執行所述變換以獲得所述第四采樣序列的
裝置包括用于執行快速傅里葉逆變換(IFFT)的裝置。
31.如權利要求29所述的設備,其特征在于,所述用于對所述第二采
樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第三采樣序列的裝置包括用于置換所述
第二序列的采樣的裝置。
32.如權利要求31所述的設備,其特征在于,所述用于置換所述第二
序列的采樣的裝置包括用于將所述第二序列的采樣向右循環移位的裝置。
33.如權利要求29所述的設備,其特征在于,所述用于對所述第二采
樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第三采樣序列的裝置包括用于置換所述
第二序列的采樣、擴展所述第二序列的經置換采樣的帶寬、以及濾波所述第二
序列的具有經擴展帶寬的經置換采樣的裝置,并且其中所述第三序列中的采樣
數目大于所述第二序列中的采樣數目。
34.如權利要求33所述的設備,其特征在于,所述用于濾波的裝置包
括用于根升余弦(RRC)濾波的裝置。
35.一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的通信系統的設備,
包括:
用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲得第一采樣序列的裝置;
用于對所述第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序列的裝置;
用于對所述第二采樣序列執行時-頻變換以獲得第三采樣序列的裝置;
用于對所述第三采樣序列執行頻域操縱以獲得第四采樣序列的裝置;
用于對所述第四采樣序列執行頻-時變換以獲得第五采樣序列的裝置,其
中所述第五序列中的采樣數目大于所述第三序列中的采樣數目;
用于對所述第五采樣序列執行并-串轉換以獲得第六采樣序列的裝置;以

用于在無線信道上傳送所述第六采樣序列的裝置。
36.如權利要求35所述的設備,其特征在于:
所述用于對所述第二采樣序列執行所述變換以獲得所述第三采樣序列的
裝置包括用于執行快速傅里葉變換(FFT)的裝置;以及
所述用于對所述第四采樣序列執行所述變換以獲得所述第五采樣序列的
裝置包括用于執行快速傅里葉逆變換(IFFT)的裝置。
37.如權利要求35所述的設備,其特征在于,所述用于對所述第一采
樣序列執行所述時域操縱以獲得所述第二采樣序列的裝置包括用于旋轉所述
第一序列的采樣的相位的裝置,并且其中所述用于對所述第三采樣序列執行所
述頻域操縱以獲得所述第四采樣序列的裝置包括用于擴展所述第三序列的采
樣的帶寬以及濾波所述第三序列的具有經擴展帶寬的采樣的裝置。
38.如權利要求37所述的設備,其特征在于,所述第四序列中的采樣
數目大于所述第三序列中的采樣數目。
39.如權利要求37所述的設備,其特征在于,所述用于濾波的裝置包
括用于進行根升余弦(RRC)濾波的裝置。
40.如權利要求35所述的設備,其特征在于,所述用于對所述第一采
樣序列執行所述時域操縱以獲得所述第二采樣序列的裝置包括用于對所述第
一序列的采樣進行過采樣和連續相位調制的裝置,并且其中所述用于對所述第
三采樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第四采樣序列的裝置包括用于減小
所述第三序列的采樣的帶寬以及濾波所述第三序列的具有經減小帶寬的采樣
的裝置。
41.如權利要求40所述的設備,其特征在于,所述第二序列中的采樣
數目大于所述第一序列中的采樣數目,并且其中所述第四序列中的采樣數目小
于所述第三序列中的采樣數目。
42.如權利要求40所述的設備,其特征在于,所述用于濾波的裝置包
括用于進行根升余弦(RRC)濾波的裝置。
43.一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的通信系統的計算機
程序產品,包括其上存儲有指令的計算機可讀介質,所述指令能由一個或更多
個處理器執行并且所述指令包括:
用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲得第一采樣序列的指令;
用于對所述第一采樣序列執行時-頻變換以獲得第二采樣序列的指令;
用于對所述第二采樣序列執行頻域操縱以獲得第三采樣序列的指令;
用于對所述第三采樣序列執行頻-時變換以獲得第四采樣序列的指令,其
中所述第四序列中的采樣數目大于所述第二序列中的采樣數目;
用于對所述第四采樣序列執行并-串轉換以獲得第五采樣序列的指令;以

用于在無線信道上傳送所述第五采樣序列的指令。
44.如權利要求43所述的計算機程序產品,其特征在于:
所述用于對所述第一采樣序列執行所述變換以獲得所述第二采樣序列的
指令包括用于執行快速傅里葉變換(FFT)的指令;以及
所述用于對所述第三采樣序列執行所述變換以獲得所述第四采樣序列的
指令包括用于執行快速傅里葉逆變換(IFFT)的指令。
45.如權利要求43所述的計算機程序產品,其特征在于,所述用于對
所述第二采樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第三采樣序列的指令包括用
于置換所述第二序列的采樣的指令。
46.如權利要求45所述的計算機程序產品,其特征在于,所述用于置
換所述第二序列的采樣的指令包括用于將所述第二序列的采樣向右循環移位
的指令。
47.如權利要求43所述的計算機程序產品,其特征在于,所述用于對
所述第二采樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第三采樣序列的指令包括用
于置換所述第二序列的采樣、擴展所述第二序列的經置換采樣的帶寬、以及濾
波所述第二序列的具有經擴展帶寬的經置換采樣的指令,并且其中所述第三序
列中的采樣數目大于所述第二序列中的采樣數目。
48.如權利要求47所述的計算機程序產品,其特征在于,所述用于濾
波的指令包括用于根升余弦(RRC)濾波的指令。
49.一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的通信系統的計算機
程序產品,包括其上存儲有指令的計算機可讀介質,所述指令能由一個或更多
個處理器執行并且所述指令包括:
用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲得第一采樣序列的指令;
用于對所述第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序列的指令;
用于對所述第二采樣序列執行時-頻變換以獲得第三采樣序列的指令;
用于對所述第三采樣序列執行頻域操縱以獲得第四采樣序列的指令;
用于對所述第四采樣序列執行頻-時變換以獲得第五采樣序列的指令,其
中所述第五序列中的采樣數目大于所述第三序列中的采樣數目;
用于對所述第五采樣序列執行并-串轉換以獲得第六采樣序列的指令;以

用于在無線信道上傳送所述第六采樣序列的指令。
50.如權利要求49所述的計算機程序產品,其特征在于:
所述用于對所述第二采樣序列執行所述變換以獲得所述第三采樣序列的
指令包括用于執行快速傅里葉變換(FFT)的指令;以及
所述用于對所述第四采樣序列執行所述變換以獲得所述第五采樣序列的
指令包括用于執行快速傅里葉逆變換(IFFT)的指令。
51.如權利要求49所述的計算機程序產品,其特征在于,所述用于對
所述第一采樣序列執行所述時域操縱以獲得所述第二采樣序列的指令包括用
于旋轉所述第一序列的采樣的相位的指令,并且其中所述用于對所述第三采樣
序列執行所述頻域操縱以獲得所述第四采樣序列的指令包括用于擴展所述第
三序列的采樣的帶寬以及濾波所述第三序列的具有經擴展帶寬的采樣的指令。
52.如權利要求51所述的計算機程序產品,其特征在于,所述第四序
列中的采樣數目大于所述第三序列中的采樣數目。
53.如權利要求51所述的計算機程序產品,其特征在于,所述用于濾
波的指令包括用于進行根升余弦(RRC)濾波的指令。
54.如權利要求49所述的計算機程序產品,其特征在于,所述用于對
所述第一采樣序列執行所述時域操縱以獲得所述第二采樣序列的指令包括用
于對所述第一序列的采樣進行過采樣和連續相位調制的指令,并且其中所述用
于對所述第三采樣序列執行所述頻域操縱以獲得所述第四采樣序列的指令包
括用于減小所述第三序列的采樣的帶寬以及濾波所述第三序列的具有經減小
帶寬的采樣的指令。
55.如權利要求54所述的計算機程序產品,其特征在于,所述第二序
列中的采樣數目大于所述第一序列中的采樣數目,并且其中所述第四序列中的
采樣數目小于所述第三序列中的采樣數目。
56.如權利要求54所述的計算機程序產品,其特征在于,所述用于濾
波的指令包括用于進行根升余弦(RRC)濾波的指令。

說明書

SC-FDMA系統中用于降低PAPR的方法和系統

優先權申明

本專利申請要求題為“Time?Domain?PAPR?Reduction?Methods?and?Systems?
for?SC-FDMA?Systems(用于SC-FDMA系統的時域PAPR降低方法和系統)”
且于2008年12月31日提交的美國臨時專利申請S/N.61/142,162、以及題為
“Methods?and?Systems?for?PAPR?Reduction?in?SC-FMA?Systems(SC-FMA系統
中用于降低PAPR的方法和系統)”且于2009年2月25日提交的美國臨時專
利申請S/N.61/155,514的優先權權益,這兩者皆被轉讓給本專利申請的受讓人
并通過援引通用地全部納入于此。

技術領域

本公開一般涉及無線通信,尤其涉及用于在單載波頻分多址(SC-FDMA)
系統中降低峰均功率比(PAPR)的方法。

概述

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的傳輸方法。該方法一般包括對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲
得第一采樣序列;對第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序列(其中對
第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序列可包括對第一采樣序列執行
相位旋轉);對第二采樣序列執行時-頻變換以獲得第三采樣序列;對第三采
樣序列執行頻-時變換以獲得第四采樣序列,其中第四序列中的采樣數目大于
第三序列中的采樣數目;對第四采樣序列執行并-串轉換以獲得第五采樣序列;
以及在無線信道上傳送第五采樣序列。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的傳輸方法。該方法一般包括對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲
得第一采樣序列;對第一采樣序列執行時-頻變換以獲得第二采樣序列;對第
二采樣序列執行頻域操縱以獲得第三采樣序列;對第三采樣序列執行頻-時變
換以獲得第四采樣序列,其中第四序列中的采樣數目大于第二序列中的采樣數
目;對第四采樣序列執行并-串轉換以獲得第五采樣序列;以及在無線信道上
傳送第五采樣序列。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的傳輸方法。該方法一般包括對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲
得第一采樣序列;對第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序列;對第二
采樣序列執行時-頻變換以獲得第三采樣序列;對第三采樣序列執行頻域操縱
以獲得第四采樣序列;對第四采樣序列執行頻-時變換以獲得第五采樣序列,
其中第五序列中的采樣數目大于第三序列中的采樣數目;對第五采樣序列執行
并-串轉換以獲得第六采樣序列;以及在無線信道上傳送第六采樣序列。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的裝置。該裝置一般包括用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲
得第一采樣序列的邏輯;用于對第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序
列的邏輯(其中用于對第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序列的邏輯
可包括用于對第一采樣序列執行相位旋轉的邏輯);用于對第二采樣序列執行
時-頻變換以獲得第三采樣序列的邏輯;用于對第三采樣序列執行頻-時變換以
獲得第四采樣序列的邏輯,其中第四序列中的采樣數目大于第三序列中的采樣
數目;用于對第四采樣序列執行并-串轉換以獲得第五采樣序列的邏輯;以及
用于在無線信道上傳送第五采樣序列的邏輯。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的裝置。該裝置一般包括用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲
得第一采樣序列的邏輯;用于對第一采樣序列執行時-頻變換以獲得第二采樣
序列的邏輯;用于對第二采樣序列執行頻域操縱以獲得第三采樣序列的邏輯;
用于對第三采樣序列執行頻-時變換以獲得第四采樣序列的邏輯,其中第四序
列中的采樣數目大于第二序列中的采樣數目;用于對第四采樣序列執行并-串
轉換以獲得第五采樣序列的邏輯;以及用于在無線信道上傳送第五采樣序列的
邏輯。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的裝置。該裝置一般包括用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲
得第一采樣序列的邏輯;用于對第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序
列的邏輯;用于對第二采樣序列執行時-頻變換以獲得第三采樣序列的邏輯;
用于對第三采樣序列執行頻域操縱以獲得第四采樣序列的邏輯;用于對第四采
樣序列執行頻-時變換以獲得第五采樣序列的邏輯,其中第五序列中的采樣數
目大于第三序列中的采樣數目;用于對第五采樣序列執行并-串轉換以獲得第
六采樣序列的邏輯;以及用于在無線信道上傳送第六采樣序列的邏輯。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的設備。該設備一般包括用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲
得第一采樣序列的裝置;用于對第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序
列的裝置(其中用于對第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序列的裝置
可包括用于對第一采樣序列執行相位旋轉的裝置);用于對第二采樣序列執行
時-頻變換以獲得第三采樣序列的裝置;用于對第三采樣序列執行頻-時變換以
獲得第四采樣序列的裝置,其中第四序列中的采樣數目大于第三序列中的采樣
數目;用于對第四采樣序列執行并-串轉換以獲得第五采樣序列的裝置;以及
用于在無線信道上傳送第五采樣序列的裝置。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的設備。該設備一般包括用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲
得第一采樣序列的裝置;用于對第一采樣序列執行時-頻變換以獲得第二采樣
序列的裝置;用于對第二采樣序列執行頻域操縱以獲得第三采樣序列的裝置;
用于對第三采樣序列執行頻-時變換以獲得第四采樣序列的裝置,其中第四序
列中的采樣數目大于第二序列中的采樣數目;用于對第四采樣序列執行并-串
轉換以獲得第五采樣序列的裝置;以及用于在無線信道上傳送第五采樣序列的
裝置。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的設備。該設備一般包括用于對經調制數據碼元執行串-并轉換以獲
得第一采樣序列的裝置;用于對第一采樣序列執行時域操縱以獲得第二采樣序
列的裝置;用于對第二采樣序列執行時-頻變換以獲得第三采樣序列的裝置;
用于對第三采樣序列執行頻域操縱以獲得第四采樣序列的裝置;用于對第四采
樣序列執行頻-時變換以獲得第五采樣序列的裝置,其中第五序列中的采樣數
目大于第三序列中的采樣數目;用于對第五采樣序列執行并-串轉換以獲得第
六采樣序列的裝置;以及用于在無線信道上傳送第六采樣序列的裝置。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的計算機程序產品,包括其上存儲有指令的計算機可讀介質,這些指
令能由一個或更多個處理器執行。這些指令一般包括:用于對經調制數據碼元
執行串-并轉換以獲得第一采樣序列的指令;用于對第一采樣序列執行時域操
縱以獲得第二采樣序列的指令(其中用于對第一采樣序列執行時域操縱以獲得
第二采樣序列的指令可包括用于對第一采樣序列執行相位旋轉的指令);用于
對第二采樣序列執行時-頻變換以獲得第三采樣序列的指令;用于對第三采樣
序列執行頻-時變換以獲得第四采樣序列的指令,其中第四序列中的采樣數目
大于第三序列中的采樣數目;用于對第四采樣序列執行并-串轉換以獲得第五
采樣序列的指令;以及用于在無線信道上傳送第五采樣序列的指令。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的計算機程序產品,包括其上存儲有指令的計算機可讀介質,這些指
令能由一個或更多個處理器執行。這些指令一般包括:用于對經調制數據碼元
執行串-并轉換以獲得第一采樣序列的指令;用于對第一采樣序列執行時-頻變
換以獲得第二采樣序列的指令;用于對第二采樣序列執行頻域操縱以獲得第三
采樣序列的指令;用于對第三采樣序列執行頻-時變換以獲得第四采樣序列的
指令,其中第四序列中的采樣數目大于第二序列中的采樣數目;用于對第四采
樣序列執行并-串轉換以獲得第五采樣序列的指令;以及用于在無線信道上傳
送第五采樣序列的指令。

本公開的某些實施例提供一種用于使用單載波頻分多址(SC-FDMA)的
通信系統的計算機程序產品,包括其上存儲有指令的計算機可讀介質,這些指
令能由一個或更多個處理器執行。這些指令一般包括:用于對經調制數據碼元
執行串-并轉換以獲得第一采樣序列的指令;用于對第一采樣序列執行時域操
縱以獲得第二采樣序列的指令;用于對第二采樣序列執行時-頻變換以獲得第
三采樣序列的指令;用于對第三采樣序列執行頻域操縱以獲得第四采樣序列的
指令;用于對第四采樣序列執行頻-時變換以獲得第五采樣序列的指令,其中
第五序列中的采樣數目大于第三序列中的采樣數目;用于對第五采樣序列執行
并-串轉換以獲得第六采樣序列的指令;以及用于在無線信道上傳送第六采樣
序列的指令。

附圖簡述

為了能詳細地理解本公開上面陳述的特征所用的方式,可以參照實施例來
對以上簡要概述內容的進行更具體的描述,其中一些實施例在附圖中解說。然
而應該注意,附圖僅解說了本公開的某些典型實施例,故不應被認為限定其范
圍,因為該描述可以允許有其他同等有效的實施例。

圖1解說根據本公開的某些實施例的示例無線通信系統。

圖2解說根據本公開的某些實施例的可在無線設備中利用的各種組件。

圖3解說根據本公開的某些實施例的單載波頻分多址(SC-FDMA)傳輸。

圖4解說根據本公開的某些實施例的用于通過在單載波頻分多址
(SC-FDMA)發射機處應用時域和/或頻域信號操縱來降低傳輸信號的峰均功
率比(PAPR)的示例操作。

圖4A解說能夠執行圖4中解說的操作的示例組件。

圖5解說根據本公開的某些實施例的具有基于時域信號的相位旋轉的
PAPR降低方案的SC-FDMA發射機的示例框圖。

圖6A解說根據本公開的某些實施例的原始的和經相位旋轉的二進制相移
鍵控(BPSK)信號的相位星座。

圖6B解說根據本公開的某些實施例的原始的和經相位旋轉的正交相移鍵
控(QPSK)信號的相位星座。

圖7A解說根據本公開的某些實施例的原始的和經相位旋轉的BPSK信號
的示例PAPR性能的圖表。

圖7B解說根據本公開的某些實施例的原始的和經相位旋轉的QPSK信號
的示例PAPR性能的圖表。

圖8解說根據本公開的某些實施例的具有基于頻域置換的PAPR降低方案
的SC-FDMA發射機的示例框圖。

圖9A解說根據本公開的某些實施例的作為對經BPSK調制信號應用的置
換矩陣的置換位置的函數的示例PAPR性能的圖表。

圖9B解說根據本公開的某些實施例的作為對經QPSK調制信號應用的置
換矩陣的置換位置的函數的示例PAPR性能的圖表。

圖9C解說根據本公開的某些實施例的作為對經16-QAM調制信號應用的
置換矩陣的置換位置的函數的示例PAPR性能的圖表。

圖10解說根據本公開的某些實施例的在應用優選頻域置換時BPSK、
QPSK和16-QAM信號的示例PAPR性能的圖表。

圖11解說根據本公開的某些實施例的具有基于頻域中的帶寬擴展的
PAPR降低方案的SC-FDMA發射機的示例框圖。

圖12解說根據本公開的某些實施例的頻域帶寬擴展。

圖13A解說根據本公開的某些實施例的在應用頻域帶寬擴展時BPSK信
號的示例PAPR性能的圖表。

圖13B解說根據本公開的某些實施例的在應用頻域帶寬擴展時QPSK信
號的示例PAPR性能的圖表。

圖13C解說根據本公開的某些實施例的在應用頻域帶寬擴展時16-QAM
信號的示例PAPR性能的圖表。

圖14解說根據本公開的某些實施例的具有基于頻域中的置換和帶寬擴展
的PAPR降低方案的SC-FDMA發射機的示例框圖。

圖15解說根據本公開的某些實施例的在應用頻域中的置換和帶寬擴展時
QPSK信號的示例PAPR性能的圖表。

圖16解說根據本公開的某些實施例的具有基于時域旋轉和頻域帶寬擴展
的PAPR降低方案的SC-FDMA發射機的示例框圖。

圖17解說根據本公開的某些實施例的在應用時域相位旋轉和頻域中的帶
寬擴展時QPSK信號的示例PAPR性能的圖表。

圖18解說根據本公開的某些實施例的具有基于連續相位調制(CPM)方
法組合帶寬收縮的PAPR降低方案的SC-FDMA發射機的示例框圖。

圖19A解說根據本公開的某些實施例的在應用CPM和不帶有根升余弦
(RRC)濾波的帶寬收縮時QPSK信號的示例PAPR性能的圖表。

圖19B解說根據本公開的某些實施例的在應用CPM和帶有根升余弦
(RRC)濾波的帶寬收縮時QPSK信號的示例PAPR性能的圖表。

詳細描述

措辭“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實例或解說”。本文中描
述為“示例性”的任何實施例不必被解釋為優于或勝過其他實施例。

正交頻分復用(OFDM)是一種將頻帶(例如,系統帶寬)劃分成多個正
交子帶的多載波方案。這些子帶也可被稱為頻調、副載波和頻槽。通過應用
OFDM方案,能使每個子帶與各自的可用數據獨立調制的副載波相關聯。

OFDM方案具有某些可取的特性,諸如高頻譜效率和抗多徑效應的穩健
性。然而,OFDM方案的主要缺點是高峰均功率比(PAPR),這意味著OFDM
波形的峰值功率與平均功率之比可能很高。OFDM波形的高PAPR源自所有副
載波在其用數據獨立調制時的同相相加。事實上,可以表明OFDM波形的峰
值功率可比平均功率大最高達N倍,其中N是正交子帶的數目。

OFDM信號的高PAPR會使性能降格。例如,OFDM波形中的大波峰可
能會導致發射機處的功率放大器在高度非線性區域中工作或可能削波,這些又
可能導致發生會使信號質量降格的交調、畸變和其他贗像。降格的信號質量可
能會不利地影響信道估計、數據檢測和信道解碼的準確性。

PAPR能夠通過采用單載波頻分多址(SC-FDMA)傳輸來降低,SC-FDMA
傳輸在實現于新興的長期演進(LTE)無線系統中時也被稱為離散傅里葉變換
(DFT)張開OFDM。然而,通過實現對分量信號的各種時域和/或頻域操縱,
進一步減小PAPR會是可能的。這樣會產出甚至更高的功率放大器效率,這也
可以增進發射機的電池壽命。

示例性無線通信系統

圖1解說可以在其中采用本公開的實施例的無線通信系統100的示例。無
線通信系統100可以是寬帶無線通信系統。無線通信系統100可為數個蜂窩小
區102提供通信,其中每個蜂窩小區由基站104來服務。基站104可以是與用
戶終端106通信的固定站。基站104也可替換地被稱為接入點、B節點、或其
他某個術語。

圖1描繪了遍布系統100的各種用戶終端106。用戶終端106可以是固定
(即,靜止)的或移動的。用戶終端106可以替換地被稱為遠程站、接入終端、
終端、訂戶單元、移動站、臺、用戶裝備等。用戶終端106可以是諸如蜂窩電
話、個人數字助理(PDA)、手持式設備、無線調制解調器、膝上型計算機、
個人計算機等無線設備。

可以對無線通信系統100中在基站104與用戶終端106之間的傳輸使用各
種算法和方法。例如,可以根據單載波頻分多址(SC-FDMA)技術在基站104
與用戶終端106之間發送和接收信號。如果是這種情形,則無線通信系統100
可以被稱為SC-FDMA系統。

促成從基站104向用戶終端106傳輸的通信鏈路可以被稱為下行鏈路
(DL)108,而促成從用戶終端106向基站104傳輸的通信鏈路可以被稱為上
行鏈路(UL)110。替換地,下行鏈路108可以被稱為前向鏈路或前向信道,
而上行鏈路110可以被稱為反向鏈路或反向信道。

蜂窩小區102可以被劃分為多個扇區112。扇區112是蜂窩小區102內的
物理覆蓋區。無線通信系統100內的基站104可以利用將功率流集中在蜂窩小
區102的特定扇區112內的天線。這樣的天線可被稱為定向天線。

系統100可以利用單載波頻分多址(SC-FDMA)、正交頻分多址
(OFDMA)、和/或其他某多路復用方案。SC-FDMA包括在跨頻帶分布的子
帶上傳送數據的交織式FDMA(IFDMA)、在由毗鄰子帶構成的群上傳送數
據的局部式FDMA(LFDMA)、以及在多個由毗鄰子帶構成的群上傳送數據
的增強型FDMA(EFDMA)。IFDMA也稱為分布式FDMA,并且LFDMA也
稱為窄帶FDMA、經典FDMA、以及FDMA。OFDMA利用OFDM。調制碼
元在IFDMA、LFDMA和EFDMA下是在時域中發送的,而在OFDM下是在
頻域中發送的。一般而言,系統100對前向和反向鏈路可使用一種或更多種多
路復用方案。例如,系統100可(1)對前向和反向鏈路兩者皆采用SC-FDMA(例
如,IFDMA、LFDMA或EFDMA),(2)對一條鏈路采用一個版本的SC-FDMA
(例如,EFDMA)而對另一條鏈路采用另一個版本的SC-FDMA(例如,
IFDMA),(3)對反向鏈路采用SC-FDMA而對前向鏈路采用OFDMA,或者(4)
采用多路復用方案的其他某種組合。可對每條鏈路使用SC-FDMA、OFDMA、
和/或其他某種多路復用方案或其組合來達到合需的性能。例如,可對給定鏈路
使用SC-FDMA和OFDMA,其中對一些子帶使用SC-FDMA而對其他子帶使
用OFDMA。在反向鏈路上可能希望使用SC-FDMA來達成較低的PAPR并放
寬對各終端的功率放大器要求。在前向鏈路上可能希望使用OFDMA來潛在可
能地達成更高的系統容量。

圖2解說了可用在無線通信系統100內的無線設備202中可利用的各種組
件。無線設備202是可被配置成實現本文所描述的各種方法的設備的示例。無
線設備202可以是基站104或用戶終端106。

無線設備202可包括控制無線設備202的操作的處理器204。處理器204
也可被稱為中央處理單元(CPU)。可包括只讀存儲器(ROM)和隨機存取存
儲器(RAM)兩者的存儲器206向處理器204提供指令和數據。存儲器206
的一部分還可包括非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)。處理器204通常基
于存儲在存儲器206內的程序指令執行邏輯和算術運算。存儲器206中的指令
可供執行以實現本文所描述的方法。

無線設備202還可包括外殼208,該外殼208可內含發射機210和接收機
212以允許在無線設備202與遠程位置之間進行數據的發射和接收。發射機210
和接收機212可被組合成收發機214。天線216可被附連至外殼208且電耦合
至收發機214。無線設備202還可包括(未示出)多個發射機、多個接收機、
多個收發機和/或多個天線。

無線設備202還可包括可用來力圖檢測和量化收發機214收到的信號的電
平的信號檢測器218。信號檢測器218可檢測諸如總能量、每副載波每碼元能
量、功率譜密度等信號,以及其它信號。無線設備202還可包括供用于處理信
號的數字信號處理器(DSP)220。

無線設備202的各種組件可由總線系統222耦合在一起,除數據總線之外,
總線系統222還可包括電源總線、控制信號總線和狀態信號總線。

在普通OFDM發射機中,輸入數據X[k],k=0,1,…,N-1在單個OFDM碼
元周期內被發射。在串/并轉換、N點離散傅里葉逆變換(N-IDFT)、以及并/
串轉換之后,輸入數據被變換成以下離散時間序列:

x [ n ] = 1 N Σ k = 0 N - 1 X [ k ] · W N kn , n = 0,1 , . . . , N - 1 , - - - ( 1 ) ]]>

其中WN=ej2π/N是旋轉因子。

從式(1)獲得的離散時間序列x[n]可經歷循環前綴插入和數模轉換以獲得
模擬信號x(t)。該模擬信號隨后被傳送給射頻(RF)前端以供進一步處理,包
括IQ調制、上變頻、以及功率放大。模擬信號x(t)的PAPR可定義為(以dB
為單位):

PAPR = 10 log 10 max 0 t NT | x ( t ) | 2 1 NT 0 NT | x ( t ) | 2 dt ( dB ) , - - - ( 2 ) ]]>

其中T是采樣X[k]的歷時,N·T是OFDM塊的歷時,而表示毗鄰副載波
之間的頻率間隔。

模擬信號x(t)的PAPR通常比對應的離散時間序列x[n]的PAPR高幾個dB
單位并且接近x[n/L]的PAPR,其中x[n/L]表示通過對x[n]進行L倍過采樣獲
得的序列。因此,模擬信號x(t)的PAPR能通過如下使用離散時間序列x[n/L]來
近似:

PAPR = 10 log 10 max 0 n LN - 1 | x [ n / L ] | 2 E { x [ n / L ] 2 } ( dB ) , - - - ( 3 ) ]]>

其中E(·)是期望運算。如果L≥4,則式(3)給出的近似是充分準確的。

OFDM系統的主要缺點之一是經調制信號的高PAPR。當具有高PAPR的
經調制信號通過RF前端時,該信號可能因RF功率放大器的非線性性而畸變。
功率放大器的非線性性不僅導致帶內信號畸變——其造成誤比特率(BER)增
大,還可能導致帶外輻射——其造成對毗鄰信道的干擾。對此問題的直截了當
的解決方案將是利用具有更大線性區域的RF放大器。然而,這造成功率效率
下降、功耗更高且制造成本更高。

為了減小PAPR,可采用各種方法,諸如OFDM的變形,如SC-FDMA、
偏移DFT-S-OFDM(DFT-張開OFDM)和預編碼DFT-S-OFDM。在修改OFDM
信號生成的這些方法中,所傳送的信號的PAPR特性能通過在將數據映射到頻
域中的副載波之前藉由快速傅里葉變換(FFT)來使發射數據矢量張開來得到
改善。具體而言,由于由副載波映射的數據信號在最終發射步驟中由快速傅里
葉逆變換(IFFT)執行,因此具有峰值功率的信號的貢獻可被消去以減小最終
發射信號的功率變動。

圖3解說普通SC-FDMA傳輸。時域復輸入數據可首先由串-并(S/P)轉
換器310從串行流轉換成呈由M個碼元構成的塊狀的并行流,并且隨后由M
點FFT單元312轉換到頻域。M點FFT的輸出可由N點IFFT單元314變換回
時域。應注意,IFFT的大小通常大于FFT的大小(即,N>M)。

在將低頻分量移位到頻譜的中心之后,可將M點FFT單元312的輸出連
接到N點IFFT單元314的M個毗連輸入,而其余(N-M)個輸入可被置為0。
N點IFFT單元314的N個并行輸出可由并-串(P/S)轉換器316轉換成串行
流,從而產出復基帶信號,可向該復基帶信號追加循環前綴(CP),并隨后將
其平移到射頻(RF)頻帶以供發射。不同用戶的頻率復用可通過將M點FFT
單元312的相應輸出定向至N點IFFT單元314的不相交的(毗連)輸入來完
成。

本領域公知的是,圖3中所解說的SC-FDMA系統與諸如微波接入全球互
通(WiMAX)系統等傳統OFDM系統相比能提供改善的PAPR。然而,通過
在時域和/或頻域中恰當地處理數據采樣,進一步改善PAPR是可能的。本公開
提議了這樣的技術。

圖4概括了根據本公開的某些實施例的用于通過在SC-FDMA發射機處應
用時域和/或頻域信號操縱來減小傳輸信號的PAPR的示例操作400。在410處,
可將時域數據采樣從串行流轉換成并行數據采樣。在420處,可對并行數據采
樣執行時域信號操縱以降低傳輸信號的PAPR水平。繼此之后,在430處,可
通過應用FFT操作將經操縱的時域數據采樣變換到頻域。

在440處,可對并行頻域數據采樣執行頻域信號操縱以降低PAPR水平。
在450處,可通過應用IFFT操作將頻域數據采樣變換回時域,其中IFFT的大
小可大于FFT的大小。最后,在460處,可將IFFT的并行輸出轉換成串行流
以生成基帶傳輸流。

示例性時域PAPR降低

對于本公開的一個實施例,可通過在應用FFT操作之前對時域數據采樣
應用相位旋轉來減小PAPR。圖5解說具有基于時域信號的相位旋轉的PAPR
降低方案的SC-FDMA發射機的示例框圖。時域輸入數據采樣可首先由串-并
(S/P)轉換器510從串行流轉換成呈由M個碼元構成的塊狀的并行數據流。
此后,可先將來自S/P轉換器的M個并行輸出在單元512中乘以記為R(θ)的
M×M復旋轉矩陣后再由單元514應用M點FFT操作。M點FFT的輸出可由
N點IFFT單元516變換回時域。應注意,IFFT的大小可大于FFT的大小(即,
N>M)。N點IFFT單元516的N個并行輸出可由并-串(P/S)轉換器518
轉換成串行流,從而產出復基帶信號,可向該復基帶信號追加CP,并隨后將
其平移到RF頻帶以供發射。

盡管所提議的技術可適用于所有調制方案,但對經二進制相移鍵控
(BPSK)調制信號可達成的PAPR降低可能是最大的。復旋轉矩陣R(θ)可以
是其非零項皆位于單位圓上的M×M對角矩陣。該旋轉矩陣能表示為:


在用于經BPSK調制信號的一個示例性旋轉矩陣中,來自式(4)的旋轉矩
陣的頭4個對角元素可給為:

[r0?r1?r2?r3]=[1?ejπ/2?1?e-jπ/2],??????(5)

并且此模式可為對角線上的所有其他項按每4個元素進行重復。相應的副載波
操縱可給為如下:

S0,S1ejπ/2,S2,S3e-jπ/2,…(6)

其中S0,S1,S2,S3,…是來自圖5的S/P轉換器510的BPSK碼元輸出。

在用于經BPSK調制信號的另一個示例性旋轉矩陣中,來自式(4)的旋轉
矩陣的頭8個對角元素可給為:

[r0?r1?…?r7]=[1?ejπ/2?ej2π/2?ej3π/21?e-jπ/2?e-j2π/2?e-j3π/2],(7)

并且此模式可為對角線上的所有其他項按每8個元素進行重復。相應的副載波
操縱可給為如下:

S0,S1ejπ/2,S2ej2π/2,S3ej3π/2,S4,S5e-jπ/2,S6e-j2π/2,S7e-j3π/2,…,(8)

其中S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,…是來自圖5的S/P轉換器510的BPSK碼元輸出。

圖6A解說經時域操縱的二進制相移鍵控(BPSK)信號的所得相位星座
610。圖7A解說原始的和經相位旋轉的經BPSK調制信號的示例PAPR性能的
圖表。從圖6A能觀察到,雖然常規的BPSK調制具有180°相位轉變,但與R(θ)
相乘可將相位轉變限制為僅90°。此技術可減小PAPR,正如圖7A中所解說的。

用于評價PAPR性能的互補累積分布函數(CCDF)可定義如下:

CCDF=1-CDF,(9)

其中CDF表示累積分布函數。在指定值PAPR0處評價的CCDF與實際PAPR
呈如下關系:

CCDF(PAPR0)=Pr{PAPR>PAPR0}。(10)

由此,CCDF表示實際PAPR大于指定值PAPR0的概率(以%計)。PAPR
值通常以dB為單位來衡量。

圖7A中的標繪710表示圖3中所解說的原始SC-FDMA系統的PAPR性
能。標繪720和730表示所提議的相位旋轉方案對于其對角元素分別由式(5)
和式(7)定義的旋轉矩陣R(θ)(在圖7中分別被標為“BPSK旋轉方法1”和“BPSK
旋轉方法2”)的PAPR性能。從圖7A能觀察到,所提議的相位旋轉技術與
一般SC-FDMA系統相比對于CCDF=0.1%可產出大約3dB的PAPR降低。

所給出的基于旋轉矩陣的PAPR降低方法也可應用于正交相移鍵控
(QPSK)和正交振幅調制(QAM)信號。在本公開的一個實施例中,以下旋
轉矩陣可應用于經QPSK調制信號:


其中與式(5)中一樣,主對角線上的模式可每4個對角元素進行重復。從而,相
應的副載波操縱可給為如下:

S0,S1ejπ/4,S2,S3e-jπ/4,…,(12)

其中S0,S1,S2,S3,…是來自圖5的S/P轉換器510的QPSK碼元輸出。

在本公開的又一個實施例中,以下旋轉矩陣可應用于QPSK信號:



其中R2(θ)=R1(θ)*。相應的副載波映射可給為:

S0,S1ejπ/4,S2ejπ2/4,S3ejπ3/4,S4ejπ4/4,S5ejπ5/4,S6ejπ6/4,S7ejπ7/4
S8,S9e-jπ/4,S10e-jπ2/4,S11e-jπ3/4,S12e-jπ4/4,S13e-jπ5/4,S14e-jπ6/4,S15e-jπ7/4。

????????????????????????????????????????????????????????????????(15)

圖6B解說經相位旋轉的經QPSK調制信號的所得相位星座620。圖7B
解說原始的和經相位旋轉的經QPSK調制信號的示例PAPR性能的圖表。從圖
6B能觀察到,雖然常規的QPSK具有180°相位轉變,但與R(θ)相乘可將這些
轉變限制為僅±45°和±135°。這可減小PAPR,正如圖7B中所解說的。

圖7B中的標繪740表示圖3中所解說的原始SC-FDMA系統的PAPR性
能。標繪750和760表示所提議相位旋轉方案對于分別由式(11)和式(13)-(14)
給出的旋轉矩陣R(θ)(在圖7B中分別被標為“QPSK旋轉方法1”和“QPSK
旋轉方法2”)的PAPR性能。從圖7B能觀察到,所提議的相位旋轉技術與
一般SC-FDMA系統相比對于CCDF=0.1%可產出大約0.4dB的PAPR降低。

基于頻域采樣的置換的示例性PAPR降低

對于本公開的某些實施例,通過置換頻域數據采樣可降低PAPR水平。圖
8解說具有基于頻域置換的PAPR降低方案的SC-FDMA發射機的示例框圖。
時域復輸入數據可首先由串-并(S/P)轉換器810從串行流轉換成呈由M個碼
元構成的塊狀的并行流,并且隨后由M點FFT單元812變換到頻域。可由單
元814將來自FFT單元812的M個并行輸出與大小為M×M的置換矩陣P(k)相
乘。經置換的并行頻域數據采樣可通過應用由單元816執行的N點IFFT操作
被變換回時域。N點IFFT單元816的N個并行輸出可由并-串(P/S)轉換器
818轉換成串行流,從而產出復基帶信號,可向該復基帶信號追加循環前綴
(CP),并隨后將其平移到射頻(RF)頻帶以供發射。

盡管非常大量的置換矩陣(例如,M!個置換矩陣)是可能的,但是可以
考慮與FFT單元812的M個并行輸出的簡單循環移位相對應的受限的一類置
換矩陣。因此,置換矩陣P(k)可給為:


其對應于向右循環移位n個位置。

圖9A-9C分別解說對于BPSK、QPSK和16-QAM信號而言CCDF=0.1%
時PAPR值作為來自式(16)的置換數目n的函數的變動。基于這些結果,選擇
恰適的置換以獲得合需的PAPR水平將是可行的。作為示例,對于BPSK信號,
n=50可產出最低PAPR(參見圖9A中標繪910上的點912),而n=40和n
=56可能分別對于QPSK和16-QAM信號是優選的(分別參見圖9B中標繪920
上的點922、以及圖9C中標繪930上的點932)。

圖10解說使用優選頻域置換的BPSK、QPSK和16-QAM調制的示例PAPR
性能的圖表。標繪1010、1030和1050分別表示在不對BPSK、QPSK和16-QAM
信號執行置換的情況下的PAPR性能。標繪1020表示在對經BPSK調制信號
應用來自式(16)的向右循環移位50個位置的置換矩陣的情況下的PAPR性能,
標繪1040表示在對經QPSK調制信號應用來自式(16)的向右循環移位40個位
置的置換矩陣的情況下的PAPR性能,而標繪1060表示在對經16-QAM調制
信號應用來自式(16)的向右循環移位56個位置的置換矩陣的情況下的PAPR性
能。對所有調制方案都能觀察到PAPR性能改善,尤其是對經BPSK調制信號。
所提議的技術在CCDF=0.1%時對經BPSK調制信號可產出大約3dB的PAPR
降低,而在CCDF=0.1%時對經QPSK調制信號和經16-QAM調制信號分別可
產出大約0.4dB和0.1dB的PAPR降低。

根據某些實施例,所提議的基于頻域置換的PAPR降低技術可具有若干優
點。頻域中的置換實現起來可以非常簡單,因為不需要乘法器和加法器。此外,
優選置換位置對于給定調制類型以及對于給定的副載波數目M可以是固定的,
并且不取決于數據。此外,不需要向接收機傳達輔助信息。對于經BPSK調制
信號可達成顯著PAPR增益,而對經QPSK調制信號可達成適度PAPR增益。

使用頻域中的帶寬擴展的示例性PAPR降低

圖11解說具有基于頻域中的帶寬擴展的PAPR降低方案的SC-FDMA發
射機的示例框圖。時域復輸入數據可首先由串-并(S/P)轉換器1110從串行流
轉換成呈由M個碼元構成的塊狀的并行流,并且隨后由M點FFT單元1112
變換到頻域。來自FFT單元1112的M個并行輸出可通過應用如由帶寬擴展
(BW?EXP)單元1114所標示的根升余弦(RRC)濾波器而被擴展到M·(1+α)
個采樣并被比例縮放。參數α標示帶寬增大:α=0意味著帶寬不增大,而α=1
意味著帶寬增大100%。

在頻域中應用RRC濾波的機制在圖12中解說。M點FFT的輸出可被拆
分成兩個(M/2)點序列A和B,正如用序列1210所解說的。如果不應用帶寬擴
展,則序列A和B將以反向次序(即,序列A跟在序列B之后)被連接到N
點IFFT單元的連貫輸入,以使得DC載波出現在序列1210的中間。然而,在
帶寬擴展的情形中,這兩個序列在被連接到N點IFFT單元的輸入之前可由
RRC濾波器1230重復和加權,正如用序列1220所解說的。

具有經擴展帶寬的頻域數據采樣可通過應用由圖11中所解說的單元1116
執行的N點IFFT操作被變換回時域。N點IFFT單元1116的N個并行輸出可
由并-串(P/S)轉換器1118轉換成串行流,從而產出復基帶信號,可向該復基
帶信號追加循環前綴(CP),并隨后將其平移到射頻(RF)頻帶以供發射。

圖13A-13C分別解說在應用帶寬擴展技術時BPSK、QPSK和16-QAM信
號的PAPR性能。考慮帶寬擴展參數α為0(即,無帶寬擴展情形)、0.15、
0.22和1。從圖13A-13C能觀察到,帶寬擴展方法對于經BPSK調制信號可產
出相當大的PAPR增益,對于經QPSK調制信號可產出中等的PAPR增益,而
對經16-QAM調制信號可產出適度的PAPR增益。

示例性組合PAPR降低

本公開的某些實施例支持組合頻域置換和帶寬擴展以達成PAPR的進一
步降低。圖14解說具有基于頻域中的置換和帶寬擴展的PAPR降低方案的
SC-FDMA發射機的示例框圖。

時域復輸入數據可首先由串-并(S/P)轉換器1410從串行流轉換成呈由
M個碼元構成的塊狀的并行流,并且隨后由M點FFT單元1412變換到頻域。
可首先在單元1414中將來自FFT單元1412的M個并行輸出用置換矩陣P(k)來
置換。隨后可通過在頻域中應用如由帶寬擴展(BW-EXP)單元1416所標示
的根升余弦(RRC)濾波器將經置換的頻域數據采樣擴展到M·(1+α)個采樣并
比例縮放。參數α可標示帶寬增大:α=0意味著帶寬不增大,而α=1意味著
帶寬增大100%。

具有增大的帶寬的經置換頻域數據采樣可通過應用由單元1418執行的N
點IFFT操作被變換回時域。N點IFFT單元1418的N個并行輸出可由并-串(P/S)
轉換器1420轉換成串行流,從而產出復基帶信號,可向該復基帶信號追加循
環前綴(CP),并隨后將其平移到射頻(RF)頻帶以供發射。

圖15解說當在頻域中應用置換和帶寬擴展時QPSK信號的示例PAPR性
能的圖表。考慮擴展參數α等于0、0.15、0.22和1,但也可應用式(16)中定義
的向右循環移位8個位置的置換矩陣(在圖15中標為P8)。從圖15能觀察到,
如果在SC-FDMA發射機處應用頻域置換和帶寬擴展兩者,則能達成相當大的
PAPR增益。

本公開的某些實施例支持時域相位旋轉與頻域中的帶寬擴展的組合以達
成PAPR增益。圖16解說具有基于時域旋轉和頻域帶寬擴展的PAPR降低方
案的SC-FDMA發射機的示例框圖。

時域復輸入數據可首先由串-并(S/P)轉換器1610從串行流轉換成呈由
M個碼元構成的塊狀的并行流。此后,可通過在單元1612內應用旋轉矩陣R(θ)
來旋轉并行時域數據采樣的相位。旋轉矩陣R(θ)可如式(4)、(5)、(7)、(11)和
(13)-(14)中那樣定義。

具有經旋轉相位的并行時域數據采樣隨后可由M點FFT單元1614變換到
頻域。來自FFT單元2614的M個并行輸出可通過在頻域中應用如由帶寬擴展
(BW-EXP)單元1616所標示的RRC濾波器而被擴展到M·(1+α)個采樣并被
比例縮放。參數α可標示帶寬增大:α=0意味著帶寬不增大,而α=1意味著
帶寬增大100%。

具有增大的帶寬的頻域數據采樣隨后可通過應用由單元1618執行的N點
IFFT操作被變換回時域。N點IFFT單元1618的N個并行輸出可由并-串(P/S)
轉換器1620轉換成串行流,從而產出復基帶信號,可向該復基帶信號追加循
環前綴(CP),并隨后將其平移到射頻(RF)頻帶以供發射。

圖17解說在應用時域相位旋轉和頻域中的帶寬擴展時經QPSK調制信號
的示例PAPR性能的圖表。標繪1710表示來自圖3的普通SC-FDMA傳輸。
標繪1720表示在僅應用時域相位旋轉時的情形,而標繪1730和1750分別表
示僅在頻域中應用擴展參數α為0.15和0.22的帶寬擴展時的情形。可觀察到,
如果帶寬被擴展越大的百分比,則PAPR增益就越大。標繪1740和1760分別
表示應用時域相位旋轉和擴展參數α分別為0.15和0.22的帶寬擴展兩者時的
情形。可觀察到,在時域中的相位旋轉與22%的帶寬擴展相組合時的情形中,
可達成最大的PAPR增益(即,標繪1760)。

用于PAPR降低的示例性連續相位調制

本公開的某些實施例支持在SC-FDMA發射機處結合頻域帶寬收縮方案
使用連續相位調制(CPM)技術來改善PAPR性能,正如圖18中所解說的。

來自S/P轉換器1810的K個數據點可由單元1812過采樣(OS)并使用
CPM技術進行調制以產出M個時域點,其中M>K。能夠假定具有經QPSK
調制信號和過采樣因子為4的示例性情形。在這種情形中,OS和CPM功能可
在每對原始輸入復數據點之間插入3個內插復采樣。例如,如果第一輸入星座
點為ej0,其簡記為1+j0,且接下來的星座點為ejπ/2,其簡記為0+j1,那么3
個新的數據點ejπ/8、ejπ/4和ej3π/8可被插在2個原始星座點之間以用較精細相位
階躍來橋接大相移。

此示例性辦法可降低PAPR,但其也會將采樣數目增大到4倍(在此示例
性情形中,M=4·K)。因為這一點,可提議通過在M點FFT單元1814的輸
出處僅保留頻譜的主瓣來收縮進入N點IFFT單元1818的點數,正如圖18中
由帶寬收縮(BW?SHRINK)單元1816所解說的。

作為額外的一層靈活性,在M點FFT單元1814的輸出處可保留K·(1+α)
個采樣而非僅僅K點,其中參數α=0意味著所保留采樣數目不增加,而α=1意
味著增加100%。如果α>0,則還可由單元1816應用對主瓣的頻域RRC濾波
以進一步改善PAPR。N點IFFT單元1818的N個并行輸出可由并-串(P/S)
轉換器1820轉換成串行流,從而產出復基帶信號,可向該復基帶信號追加循
環前綴(CP),并隨后將其平移到射頻(RF)頻帶以供發射。

圖19A解說在應用CPM技術和不帶有RRC濾波的帶寬收縮時經QPSK
調制信號的示例PAPR性能的圖表,而圖19B解說在應用CPM技術和帶有RRC
濾波的帶寬收縮時QPSK信號的示例PAPR性能的圖表。對于圖19A-19B中所
解說的所有模擬,過采樣率(OSR)等于4,并且考慮參數α為0、0.15、0.22
和1。如果將過采樣與帶寬收縮結合,其中主瓣的2·K個采樣被保留且不應用
RRC濾波,則能觀察到與常規SC-FDMA傳輸相比,對于CCDF為0.1%有大
約5dB的PAPR增益(即,圖19A中的標繪1916對比標繪1918)。如果還
應用RRC濾波,則可達成大約1dB的額外PAPR增益(大約6dB的總PAPR
增益)(即,圖19B中的標繪1926對比標繪1928)。

上面描述的方法的各種操作可以由與附圖中所解說的裝置加功能框相對
應的各種硬件和/或軟件組件和/或模塊來執行。例如,圖4中所解說的框410-460
對應于圖4A中所解說的裝置加功能框410A-460A。更一般化地,在附圖中所
解說的方法具有相應的配對裝置加功能附圖的場合,操作框對應于具有相似編
號的裝置加功能框。

結合本公開描述的各種解說性邏輯框、模塊、以及電路可用通用處理器、
數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列信號(FPGA)
或其他可編程邏輯器件(PLD)、分立的門或晶體管邏輯、分立的硬件組件、
或其設計成執行本文中描述的功能的任何組合來實現或執行。通用處理器可以
是微處理器,但在替換方案中,處理器可以是任何市售的處理器、控制器、微
控制器、或狀態機。處理器還可以被實現為計算設備的組合,例如DSP與微
處理器的組合、多個微處理器、與DSP核心協作的一個或更多個微處理器、
或任何其他此類配置。

結合本公開描述的方法或算法的步驟可直接在硬件中、在由處理器執行的
軟件模塊中、或在這兩者的組合中實施。軟件模塊可駐留在本領域所知的任何
形式的存儲介質中。可使用的存儲介質的一些示例包括隨機存取存儲器
(RAM)、只讀存儲器(ROM)、閃存、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、
寄存器、硬盤、可移動盤、CD-ROM等。軟件模塊可包括單條指令、或許多條
指令,且可分布在若干不同的代碼段上,分布在不同的程序間、以及跨多個存
儲介質分布。存儲介質可被耦合到處理器以使得該處理器能從/向該存儲介質讀
寫信息。在替換方案中,存儲介質可以被整合到處理器。

本文所公開的方法包括用于達成所描述的方法的一個或更多個步驟或動
作。這些方法步驟和/或動作可彼此互換而不會脫離權利要求的范圍。換言之,
除非指定了步驟或動作的特定次序,否則具體步驟和/或動作的次序和/或使用
可以改動而不會脫離權利要求的范圍。

所描述的功能可在硬件、軟件、固件或其任何組合中實現。如果在軟件中
實現,則各功能可以作為一條或更多條指令存儲在計算機可讀介質上。存儲介
質可以是能被計算機訪問的任何可用介質。作為示例而非限定,這樣的計算機
可讀介質可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存
儲或其它磁存儲設備、或能被用來攜帶或存儲指令或數據結構形式的合需程序
代碼且能被計算機訪問的任何其它介質。如本文中所使用的盤(disk)和碟(disc)
包括壓縮碟(CD)、激光碟、光碟、數字多用碟(DVD)、軟盤、和藍光
碟,其中盤(disk)常常磁性地再現數據,而碟(disc)用激光來光學地再現數
據。

軟件或指令還可以在傳輸介質上傳送。例如,如果軟件是使用同軸電纜、
光纖電纜、雙絞線、數字訂戶線(DSL)、或諸如紅外、無線電、以及微波等
無線技術從web網站、服務器或其它遠程源傳送而來的,則該同軸電纜、光纖
電纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外、無線電、以及微波等無線技術就被包括在
傳輸介質的定義里。

此外,應當領會,用于執行本文中所描述的方法和技術的模塊和/或其它
恰適裝置能由用戶終端和/或基站在適用的場合下載和/或以其他方式獲得。例
如,如此的設備能被耦合至服務器以促成用于執行本文中所描述方法的裝置的
轉移。或者,本文所述的各種方法能經由存儲裝置(例如,RAM、ROM、諸
如壓縮碟(CD)或軟盤等物理存儲介質等)來提供,以使得一旦將該存儲裝
置耦合至或提供給用戶終端和/或基站,該設備就能獲得各種方法。此外,能利
用適于向設備提供本文中所描述的方法和技術的任何其他合適的技術。

應該理解的是權利要求并不被限定于以上所解說的精確配置和組件。可在
以上所描述的方法和裝置的布置、操作和細節上作出各種改動、更換和變型而
不會脫離權利要求的范圍。

關 鍵 詞:
SCFDMA 系統 用于 降低 PAPR 方法
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