太阳城集团

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SCFDMA系统中用于降低PAPR的方法和系统.pdf

摘要
申请专利号:

CN200980153806.1

申请日:

2009.12.17

公开号:

CN102273158B

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H04L 27/26申请日:20091217|||公开
IPC分类号: H04L27/26 主分类号: H04L27/26
申请人: 高通股份有限公司
发明人: M·J·纳拉辛哈; J·W·金; Y·余; J·H·朴
地址: 美国加利福尼亚州
优先权: 2008.12.31 US 61/142,162; 2009.02.25 US 61/155,514; 2009.04.17 US 12/425,486
专利代理机构: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 陈炜
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法律状态
申请(专利)号:

CN200980153806.1

授权太阳城集团号:

太阳城集团102273158B||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2015.01.07|||2012.01.25|||2011.12.07

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本公开的某些实施例涉及单载波频分多址(SC-FDMA)系统中用于降低传输信号的峰均功率比(PAPR)的方法。所提议的方法和系统基于在时域和/或频域中对SC-FDMA传输信号的操纵。

权利要求书

1.一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的通信系统的传输方法,
包括:
对经调制数据码元执行串-并转换以获得第一采样序列;
对所述第一采样序列执行时-频变换以获得第二采样序列;
对所述第二采样序列执行频域操纵以获得第三采样序列;
对所述第三采样序列执行频-时变换以获得第四采样序列,其中所述第四
序列中的采样数目大于所述第二序列中的采样数目;
对所述第四采样序列执行并-串转换以获得第五采样序列;以及
在无线信道上传送所述第五采样序列。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
对所述第一采样序列执行所述变换以获得所述第二采样序列包括执行快
速傅里叶变换(FFT);以及
对所述第三采样序列执行所述变换以获得所述第四采样序列包括执行快
速傅里叶逆变换(IFFT)。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述第二采样序列执行所述
频域操纵以获得所述第三采样序列包括置换所述第二序列的采样。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,置换所述第二序列的采样包括
将所述第二序列的采样向右循环移位。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述第二采样序列执行所述
频域操纵以获得所述第三采样序列包括置换所述第二序列的采样,扩展所述第
二序列的经置换采样的带宽,以及滤波所述第二序列的具有经扩展带宽的经置
换采样,并且其中所述第三序列中的采样数目大于所述第二序列中的采样数
目。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,滤波包括根升余弦(RRC)滤
波。
7.一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的通信系统的传输方法,
包括:
对经调制数据码元执行串-并转换以获得第一采样序列;
对所述第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序列;
对所述第二采样序列执行时-频变换以获得第三采样序列;
对所述第三采样序列执行频域操纵以获得第四采样序列;
对所述第四采样序列执行频-时变换以获得第五采样序列,其中所述第五
序列中的采样数目大于所述第三序列中的采样数目;
对所述第五采样序列执行并-串转换以获得第六采样序列;以及
在无线信道上传送所述第六采样序列。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于:
对所述第二采样序列执行所述变换以获得所述第三采样序列包括执行快
速傅里叶变换(FFT);以及
对所述第四采样序列执行所述变换以获得所述第五采样序列包括执行快
速傅里叶逆变换(IFFT)。
9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,对所述第一采样序列执行所述
时域操纵以获得所述第二采样序列包括旋转所述第一序列的采样的相位,并且
其中对所述第三采样序列执行所述频域操纵以获得所述第四采样序列包括扩
展所述第三序列的采样的带宽以及滤波所述第三序列的具有经扩展带宽的采
样。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述第四序列中的采样数
目大于所述第三序列中的采样数目。
11.如权利要求9所述的方法,其特征在于,滤波包括根升余弦(RRC)
滤波。
12.如权利要求7所述的方法,其特征在于,对所述第一采样序列执行
所述时域操纵以获得所述第二采样序列包括对所述第一序列的采样进行过采
样和连续相位调制,并且其中对所述第三采样序列执行所述频域操纵以获得所
述第四采样序列包括减小所述第三序列的采样的带宽以及滤波所述第三序列
的具有经减小带宽的采样。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,所述第二序列中的采样
数目大于所述第一序列中的采样数目,并且其中所述第四序列中的采样数目小
于所述第三序列中的采样数目。
14.如权利要求12所述的方法,其特征在于,滤波包括根升余弦(RRC)
滤波。
15.一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的通信系统的装置,
包括:
用于对经调制数据码元执行串-并转换以获得第一采样序列的逻辑;
用于对所述第一采样序列执行时-频变换以获得第二采样序列的逻辑;
用于对所述第二采样序列执行频域操纵以获得第三采样序列的逻辑;
用于对所述第三采样序列执行频-时变换以获得第四采样序列的逻辑,其
中所述第四序列中的采样数目大于所述第二序列中的采样数目;
用于对所述第四采样序列执行并-串转换以获得第五采样序列的逻辑;以

用于在无线信道上传送所述第五采样序列的逻辑。
16.如权利要求15所述的装置,其特征在于:
所述用于对所述第一采样序列执行所述变换以获得所述第二采样序列的
逻辑包括用于执行快速傅里叶变换(FFT)的逻辑;以及
所述用于对所述第三采样序列执行所述变换以获得所述第四采样序列的
逻辑包括用于执行快速傅里叶逆变换(IFFT)的逻辑。
17.如权利要求15所述的装置,其特征在于,所述用于对所述第二采
样序列执行所述频域操纵以获得所述第三采样序列的逻辑包括用于置换所述
第二序列的采样的逻辑。
18.如权利要求17所述的装置,其特征在于,所述用于置换所述第二
序列的采样的逻辑包括用于将所述第二序列的采样向右循环移位的逻辑。
19.如权利要求15所述的装置,其特征在于,所述用于对所述第二采
样序列执行所述频域操纵以获得所述第三采样序列的逻辑包括用于置换所述
第二序列的采样、扩展所述第二序列的经置换采样的带宽、以及滤波所述第二
序列的具有经扩展带宽的经置换采样的逻辑,并且其中所述第三序列中的采样
数目大于所述第二序列中的采样数目。
20.如权利要求19所述的装置,其特征在于,所述用于滤波的逻辑包
括用于进行根升余弦(RRC)滤波的逻辑。
21.一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的通信系统的装置,
包括:
用于对经调制数据码元执行串-并转换以获得第一采样序列的逻辑;
用于对所述第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序列的逻辑;
用于对所述第二采样序列执行时-频变换以获得第三采样序列的逻辑;
用于对所述第三采样序列执行频域操纵以获得第四采样序列的逻辑;
用于对所述第四采样序列执行频-时变换以获得第五采样序列的逻辑,其
中所述第五序列中的采样数目大于所述第三序列中的采样数目;
用于对所述第五采样序列执行并-串转换以获得第六采样序列的逻辑;以

用于在无线信道上传送所述第六采样序列的逻辑。
22.如权利要求21所述的装置,其特征在于:
所述用于对所述第二采样序列执行所述变换以获得所述第三采样序列的
逻辑包括用于执行快速傅里叶变换(FFT)的逻辑;以及
所述用于对所述第四采样序列执行所述变换以获得所述第五采样序列的
逻辑包括用于执行快速傅里叶逆变换(IFFT)的逻辑。
23.如权利要求21所述的装置,其特征在于,所述用于对所述第一采
样序列执行所述时域操纵以获得所述第二采样序列的逻辑包括用于旋转所述
第一序列的采样的相位的逻辑,并且其中所述用于对所述第三采样序列执行所
述频域操纵以获得所述第四采样序列的逻辑包括用于扩展所述第三序列的采
样的带宽以及滤波所述第三序列的具有经扩展带宽的采样的逻辑。
24.如权利要求23所述的装置,其特征在于,所述第四序列中的采样
数目大于所述第三序列中的采样数目。
25.如权利要求23所述的装置,其特征在于,所述用于滤波的逻辑包
括用于进行根升余弦(RRC)滤波的逻辑。
26.如权利要求21所述的装置,其特征在于,所述用于对所述第一采
样序列执行所述时域操纵以获得所述第二采样序列的逻辑包括用于对所述第
一序列的采样进行过采样和连续相位调制的逻辑,并且其中所述用于对所述第
三采样序列执行所述频域操纵以获得所述第四采样序列的逻辑包括用于减小
所述第三序列的采样的带宽以及滤波所述第三序列的具有经减小带宽的采样
的逻辑。
27.如权利要求26所述的装置,其特征在于,所述第二序列中的采样
数目大于所述第一序列中的采样数目,并且其中所述第四序列中的采样数目小
于所述第三序列中的采样数目。
28.如权利要求26所述的装置,其特征在于,所述用于滤波的逻辑包
括用于根升余弦(RRC)滤波的逻辑。
29.一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的通信系统的设备,
包括:
用于对经调制数据码元执行串-并转换以获得第一采样序列的装置;
用于对所述第一采样序列执行时-频变换以获得第二采样序列的装置;
用于对所述第二采样序列执行频域操纵以获得第三采样序列的装置;
用于对所述第三采样序列执行频-时变换以获得第四采样序列的装置,其
中所述第四序列中的采样数目大于所述第二序列中的采样数目;
用于对所述第四采样序列执行并-串转换以获得第五采样序列的装置;以

用于在无线信道上传送所述第五采样序列的装置。
30.如权利要求29所述的设备,其特征在于:
所述用于对所述第一采样序列执行所述变换以获得所述第二采样序列的
装置包括用于执行快速傅里叶变换(FFT)的装置;以及
所述用于对所述第三采样序列执行所述变换以获得所述第四采样序列的
装置包括用于执行快速傅里叶逆变换(IFFT)的装置。
31.如权利要求29所述的设备,其特征在于,所述用于对所述第二采
样序列执行所述频域操纵以获得所述第三采样序列的装置包括用于置换所述
第二序列的采样的装置。
32.如权利要求31所述的设备,其特征在于,所述用于置换所述第二
序列的采样的装置包括用于将所述第二序列的采样向右循环移位的装置。
33.如权利要求29所述的设备,其特征在于,所述用于对所述第二采
样序列执行所述频域操纵以获得所述第三采样序列的装置包括用于置换所述
第二序列的采样、扩展所述第二序列的经置换采样的带宽、以及滤波所述第二
序列的具有经扩展带宽的经置换采样的装置,并且其中所述第三序列中的采样
数目大于所述第二序列中的采样数目。
34.如权利要求33所述的设备,其特征在于,所述用于滤波的装置包
括用于根升余弦(RRC)滤波的装置。
35.一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的通信系统的设备,
包括:
用于对经调制数据码元执行串-并转换以获得第一采样序列的装置;
用于对所述第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序列的装置;
用于对所述第二采样序列执行时-频变换以获得第三采样序列的装置;
用于对所述第三采样序列执行频域操纵以获得第四采样序列的装置;
用于对所述第四采样序列执行频-时变换以获得第五采样序列的装置,其
中所述第五序列中的采样数目大于所述第三序列中的采样数目;
用于对所述第五采样序列执行并-串转换以获得第六采样序列的装置;以

用于在无线信道上传送所述第六采样序列的装置。
36.如权利要求35所述的设备,其特征在于:
所述用于对所述第二采样序列执行所述变换以获得所述第三采样序列的
装置包括用于执行快速傅里叶变换(FFT)的装置;以及
所述用于对所述第四采样序列执行所述变换以获得所述第五采样序列的
装置包括用于执行快速傅里叶逆变换(IFFT)的装置。
37.如权利要求35所述的设备,其特征在于,所述用于对所述第一采
样序列执行所述时域操纵以获得所述第二采样序列的装置包括用于旋转所述
第一序列的采样的相位的装置,并且其中所述用于对所述第三采样序列执行所
述频域操纵以获得所述第四采样序列的装置包括用于扩展所述第三序列的采
样的带宽以及滤波所述第三序列的具有经扩展带宽的采样的装置。
38.如权利要求37所述的设备,其特征在于,所述第四序列中的采样
数目大于所述第三序列中的采样数目。
39.如权利要求37所述的设备,其特征在于,所述用于滤波的装置包
括用于进行根升余弦(RRC)滤波的装置。
40.如权利要求35所述的设备,其特征在于,所述用于对所述第一采
样序列执行所述时域操纵以获得所述第二采样序列的装置包括用于对所述第
一序列的采样进行过采样和连续相位调制的装置,并且其中所述用于对所述第
三采样序列执行所述频域操纵以获得所述第四采样序列的装置包括用于减小
所述第三序列的采样的带宽以及滤波所述第三序列的具有经减小带宽的采样
的装置。
41.如权利要求40所述的设备,其特征在于,所述第二序列中的采样
数目大于所述第一序列中的采样数目,并且其中所述第四序列中的采样数目小
于所述第三序列中的采样数目。
42.如权利要求40所述的设备,其特征在于,所述用于滤波的装置包
括用于进行根升余弦(RRC)滤波的装置。
43.一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的通信系统的计算机
程序产品,包括其上存储有指令的计算机可读介质,所述指令能由一个或更多
个处理器执行并且所述指令包括:
用于对经调制数据码元执行串-并转换以获得第一采样序列的指令;
用于对所述第一采样序列执行时-频变换以获得第二采样序列的指令;
用于对所述第二采样序列执行频域操纵以获得第三采样序列的指令;
用于对所述第三采样序列执行频-时变换以获得第四采样序列的指令,其
中所述第四序列中的采样数目大于所述第二序列中的采样数目;
用于对所述第四采样序列执行并-串转换以获得第五采样序列的指令;以

用于在无线信道上传送所述第五采样序列的指令。
44.如权利要求43所述的计算机程序产品,其特征在于:
所述用于对所述第一采样序列执行所述变换以获得所述第二采样序列的
指令包括用于执行快速傅里叶变换(FFT)的指令;以及
所述用于对所述第三采样序列执行所述变换以获得所述第四采样序列的
指令包括用于执行快速傅里叶逆变换(IFFT)的指令。
45.如权利要求43所述的计算机程序产品,其特征在于,所述用于对
所述第二采样序列执行所述频域操纵以获得所述第三采样序列的指令包括用
于置换所述第二序列的采样的指令。
46.如权利要求45所述的计算机程序产品,其特征在于,所述用于置
换所述第二序列的采样的指令包括用于将所述第二序列的采样向右循环移位
的指令。
47.如权利要求43所述的计算机程序产品,其特征在于,所述用于对
所述第二采样序列执行所述频域操纵以获得所述第三采样序列的指令包括用
于置换所述第二序列的采样、扩展所述第二序列的经置换采样的带宽、以及滤
波所述第二序列的具有经扩展带宽的经置换采样的指令,并且其中所述第三序
列中的采样数目大于所述第二序列中的采样数目。
48.如权利要求47所述的计算机程序产品,其特征在于,所述用于滤
波的指令包括用于根升余弦(RRC)滤波的指令。
49.一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的通信系统的计算机
程序产品,包括其上存储有指令的计算机可读介质,所述指令能由一个或更多
个处理器执行并且所述指令包括:
用于对经调制数据码元执行串-并转换以获得第一采样序列的指令;
用于对所述第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序列的指令;
用于对所述第二采样序列执行时-频变换以获得第三采样序列的指令;
用于对所述第三采样序列执行频域操纵以获得第四采样序列的指令;
用于对所述第四采样序列执行频-时变换以获得第五采样序列的指令,其
中所述第五序列中的采样数目大于所述第三序列中的采样数目;
用于对所述第五采样序列执行并-串转换以获得第六采样序列的指令;以

用于在无线信道上传送所述第六采样序列的指令。
50.如权利要求49所述的计算机程序产品,其特征在于:
所述用于对所述第二采样序列执行所述变换以获得所述第三采样序列的
指令包括用于执行快速傅里叶变换(FFT)的指令;以及
所述用于对所述第四采样序列执行所述变换以获得所述第五采样序列的
指令包括用于执行快速傅里叶逆变换(IFFT)的指令。
51.如权利要求49所述的计算机程序产品,其特征在于,所述用于对
所述第一采样序列执行所述时域操纵以获得所述第二采样序列的指令包括用
于旋转所述第一序列的采样的相位的指令,并且其中所述用于对所述第三采样
序列执行所述频域操纵以获得所述第四采样序列的指令包括用于扩展所述第
三序列的采样的带宽以及滤波所述第三序列的具有经扩展带宽的采样的指令。
52.如权利要求51所述的计算机程序产品,其特征在于,所述第四序
列中的采样数目大于所述第三序列中的采样数目。
53.如权利要求51所述的计算机程序产品,其特征在于,所述用于滤
波的指令包括用于进行根升余弦(RRC)滤波的指令。
54.如权利要求49所述的计算机程序产品,其特征在于,所述用于对
所述第一采样序列执行所述时域操纵以获得所述第二采样序列的指令包括用
于对所述第一序列的采样进行过采样和连续相位调制的指令,并且其中所述用
于对所述第三采样序列执行所述频域操纵以获得所述第四采样序列的指令包
括用于减小所述第三序列的采样的带宽以及滤波所述第三序列的具有经减小
带宽的采样的指令。
55.如权利要求54所述的计算机程序产品,其特征在于,所述第二序
列中的采样数目大于所述第一序列中的采样数目,并且其中所述第四序列中的
采样数目小于所述第三序列中的采样数目。
56.如权利要求54所述的计算机程序产品,其特征在于,所述用于滤
波的指令包括用于进行根升余弦(RRC)滤波的指令。

说明书

SC-FDMA系统中用于降低PAPR的方法和系统

优先权申明

本专利申请要求题为“Time Domain PAPR Reduction Methods and Systems 
for SC-FDMA Systems(用于SC-FDMA系统的时域PAPR降低方法和系统)”
且于2008年12月31日提交的美国临时专利申请S/N.61/142,162、以及题为
“Methods and Systems for PAPR Reduction in SC-FMA Systems(SC-FMA系统
中用于降低PAPR的方法和系统)”且于2009年2月25日提交的美国临时专
利申请S/N.61/155,514的优先权权益,这两者皆被转让给本专利申请的受让人
并通过援引通用地全部纳入于此。

技术领域

本公开一般涉及无线通信,尤其涉及用于在单载波频分多址(SC-FDMA)
系统中降低峰均功率比(PAPR)的方法。

概述

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的传输方法。该方法一般包括对经调制数据码元执行串-并转换以获
得第一采样序列;对第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序列(其中对
第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序列可包括对第一采样序列执行
相位旋转);对第二采样序列执行时-频变换以获得第三采样序列;对第三采
样序列执行频-时变换以获得第四采样序列,其中第四序列中的采样数目大于
第三序列中的采样数目;对第四采样序列执行并-串转换以获得第五采样序列;
以及在无线信道上传送第五采样序列。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的传输方法。该方法一般包括对经调制数据码元执行串-并转换以获
得第一采样序列;对第一采样序列执行时-频变换以获得第二采样序列;对第
二采样序列执行频域操纵以获得第三采样序列;对第三采样序列执行频-时变
换以获得第四采样序列,其中第四序列中的采样数目大于第二序列中的采样数
目;对第四采样序列执行并-串转换以获得第五采样序列;以及在无线信道上
传送第五采样序列。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的传输方法。该方法一般包括对经调制数据码元执行串-并转换以获
得第一采样序列;对第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序列;对第二
采样序列执行时-频变换以获得第三采样序列;对第三采样序列执行频域操纵
以获得第四采样序列;对第四采样序列执行频-时变换以获得第五采样序列,
其中第五序列中的采样数目大于第三序列中的采样数目;对第五采样序列执行
并-串转换以获得第六采样序列;以及在无线信道上传送第六采样序列。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的装置。该装置一般包括用于对经调制数据码元执行串-并转换以获
得第一采样序列的逻辑;用于对第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序
列的逻辑(其中用于对第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序列的逻辑
可包括用于对第一采样序列执行相位旋转的逻辑);用于对第二采样序列执行
时-频变换以获得第三采样序列的逻辑;用于对第三采样序列执行频-时变换以
获得第四采样序列的逻辑,其中第四序列中的采样数目大于第三序列中的采样
数目;用于对第四采样序列执行并-串转换以获得第五采样序列的逻辑;以及
用于在无线信道上传送第五采样序列的逻辑。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的装置。该装置一般包括用于对经调制数据码元执行串-并转换以获
得第一采样序列的逻辑;用于对第一采样序列执行时-频变换以获得第二采样
序列的逻辑;用于对第二采样序列执行频域操纵以获得第三采样序列的逻辑;
用于对第三采样序列执行频-时变换以获得第四采样序列的逻辑,其中第四序
列中的采样数目大于第二序列中的采样数目;用于对第四采样序列执行并-串
转换以获得第五采样序列的逻辑;以及用于在无线信道上传送第五采样序列的
逻辑。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的装置。该装置一般包括用于对经调制数据码元执行串-并转换以获
得第一采样序列的逻辑;用于对第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序
列的逻辑;用于对第二采样序列执行时-频变换以获得第三采样序列的逻辑;
用于对第三采样序列执行频域操纵以获得第四采样序列的逻辑;用于对第四采
样序列执行频-时变换以获得第五采样序列的逻辑,其中第五序列中的采样数
目大于第三序列中的采样数目;用于对第五采样序列执行并-串转换以获得第
六采样序列的逻辑;以及用于在无线信道上传送第六采样序列的逻辑。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的设备。该设备一般包括用于对经调制数据码元执行串-并转换以获
得第一采样序列的装置;用于对第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序
列的装置(其中用于对第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序列的装置
可包括用于对第一采样序列执行相位旋转的装置);用于对第二采样序列执行
时-频变换以获得第三采样序列的装置;用于对第三采样序列执行频-时变换以
获得第四采样序列的装置,其中第四序列中的采样数目大于第三序列中的采样
数目;用于对第四采样序列执行并-串转换以获得第五采样序列的装置;以及
用于在无线信道上传送第五采样序列的装置。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的设备。该设备一般包括用于对经调制数据码元执行串-并转换以获
得第一采样序列的装置;用于对第一采样序列执行时-频变换以获得第二采样
序列的装置;用于对第二采样序列执行频域操纵以获得第三采样序列的装置;
用于对第三采样序列执行频-时变换以获得第四采样序列的装置,其中第四序
列中的采样数目大于第二序列中的采样数目;用于对第四采样序列执行并-串
转换以获得第五采样序列的装置;以及用于在无线信道上传送第五采样序列的
装置。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的设备。该设备一般包括用于对经调制数据码元执行串-并转换以获
得第一采样序列的装置;用于对第一采样序列执行时域操纵以获得第二采样序
列的装置;用于对第二采样序列执行时-频变换以获得第三采样序列的装置;
用于对第三采样序列执行频域操纵以获得第四采样序列的装置;用于对第四采
样序列执行频-时变换以获得第五采样序列的装置,其中第五序列中的采样数
目大于第三序列中的采样数目;用于对第五采样序列执行并-串转换以获得第
六采样序列的装置;以及用于在无线信道上传送第六采样序列的装置。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的计算机程序产品,包括其上存储有指令的计算机可读介质,这些指
令能由一个或更多个处理器执行。这些指令一般包括:用于对经调制数据码元
执行串-并转换以获得第一采样序列的指令;用于对第一采样序列执行时域操
纵以获得第二采样序列的指令(其中用于对第一采样序列执行时域操纵以获得
第二采样序列的指令可包括用于对第一采样序列执行相位旋转的指令);用于
对第二采样序列执行时-频变换以获得第三采样序列的指令;用于对第三采样
序列执行频-时变换以获得第四采样序列的指令,其中第四序列中的采样数目
大于第三序列中的采样数目;用于对第四采样序列执行并-串转换以获得第五
采样序列的指令;以及用于在无线信道上传送第五采样序列的指令。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的计算机程序产品,包括其上存储有指令的计算机可读介质,这些指
令能由一个或更多个处理器执行。这些指令一般包括:用于对经调制数据码元
执行串-并转换以获得第一采样序列的指令;用于对第一采样序列执行时-频变
换以获得第二采样序列的指令;用于对第二采样序列执行频域操纵以获得第三
采样序列的指令;用于对第三采样序列执行频-时变换以获得第四采样序列的
指令,其中第四序列中的采样数目大于第二序列中的采样数目;用于对第四采
样序列执行并-串转换以获得第五采样序列的指令;以及用于在无线信道上传
送第五采样序列的指令。

本公开的某些实施例提供一种用于使用单载波频分多址(SC-FDMA)的
通信系统的计算机程序产品,包括其上存储有指令的计算机可读介质,这些指
令能由一个或更多个处理器执行。这些指令一般包括:用于对经调制数据码元
执行串-并转换以获得第一采样序列的指令;用于对第一采样序列执行时域操
纵以获得第二采样序列的指令;用于对第二采样序列执行时-频变换以获得第
三采样序列的指令;用于对第三采样序列执行频域操纵以获得第四采样序列的
指令;用于对第四采样序列执行频-时变换以获得第五采样序列的指令,其中
第五序列中的采样数目大于第三序列中的采样数目;用于对第五采样序列执行
并-串转换以获得第六采样序列的指令;以及用于在无线信道上传送第六采样
序列的指令。

附图简述

为了能详细地理解本公开上面陈述的特征所用的方式,可以参照实施例来
对以上简要概述内容的进行更具体的描述,其中一些实施例在附图中解说。然
而应该注意,附图仅解说了本公开的某些典型实施例,故不应被认为限定其范
围,因为该描述可以允许有其他同等有效的实施例。

图1解说根据本公开的某些实施例的示例无线通信系统。

图2解说根据本公开的某些实施例的可在无线设备中利用的各种组件。

图3解说根据本公开的某些实施例的单载波频分多址(SC-FDMA)传输。

图4解说根据本公开的某些实施例的用于通过在单载波频分多址
(SC-FDMA)发射机处应用时域和/或频域信号操纵来降低传输信号的峰均功
率比(PAPR)的示例操作。

图4A解说能够执行图4中解说的操作的示例组件。

图5解说根据本公开的某些实施例的具有基于时域信号的相位旋转的
PAPR降低方案的SC-FDMA发射机的示例框图。

图6A解说根据本公开的某些实施例的原始的和经相位旋转的二进制相移
键控(BPSK)信号的相位星座。

图6B解说根据本公开的某些实施例的原始的和经相位旋转的正交相移键
控(QPSK)信号的相位星座。

图7A解说根据本公开的某些实施例的原始的和经相位旋转的BPSK信号
的示例PAPR性能的图表。

图7B解说根据本公开的某些实施例的原始的和经相位旋转的QPSK信号
的示例PAPR性能的图表。

图8解说根据本公开的某些实施例的具有基于频域置换的PAPR降低方案
的SC-FDMA发射机的示例框图。

图9A解说根据本公开的某些实施例的作为对经BPSK调制信号应用的置
换矩阵的置换位置的函数的示例PAPR性能的图表。

图9B解说根据本公开的某些实施例的作为对经QPSK调制信号应用的置
换矩阵的置换位置的函数的示例PAPR性能的图表。

图9C解说根据本公开的某些实施例的作为对经16-QAM调制信号应用的
置换矩阵的置换位置的函数的示例PAPR性能的图表。

图10解说根据本公开的某些实施例的在应用优选频域置换时BPSK、
QPSK和16-QAM信号的示例PAPR性能的图表。

图11解说根据本公开的某些实施例的具有基于频域中的带宽扩展的
PAPR降低方案的SC-FDMA发射机的示例框图。

图12解说根据本公开的某些实施例的频域带宽扩展。

图13A解说根据本公开的某些实施例的在应用频域带宽扩展时BPSK信
号的示例PAPR性能的图表。

图13B解说根据本公开的某些实施例的在应用频域带宽扩展时QPSK信
号的示例PAPR性能的图表。

图13C解说根据本公开的某些实施例的在应用频域带宽扩展时16-QAM
信号的示例PAPR性能的图表。

图14解说根据本公开的某些实施例的具有基于频域中的置换和带宽扩展
的PAPR降低方案的SC-FDMA发射机的示例框图。

图15解说根据本公开的某些实施例的在应用频域中的置换和带宽扩展时
QPSK信号的示例PAPR性能的图表。

图16解说根据本公开的某些实施例的具有基于时域旋转和频域带宽扩展
的PAPR降低方案的SC-FDMA发射机的示例框图。

图17解说根据本公开的某些实施例的在应用时域相位旋转和频域中的带
宽扩展时QPSK信号的示例PAPR性能的图表。

图18解说根据本公开的某些实施例的具有基于连续相位调制(CPM)方
法组合带宽收缩的PAPR降低方案的SC-FDMA发射机的示例框图。

图19A解说根据本公开的某些实施例的在应用CPM和不带有根升余弦
(RRC)滤波的带宽收缩时QPSK信号的示例PAPR性能的图表。

图19B解说根据本公开的某些实施例的在应用CPM和带有根升余弦
(RRC)滤波的带宽收缩时QPSK信号的示例PAPR性能的图表。

详细描述

措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描
述为“示例性”的任何实施例不必被解释为优于或胜过其他实施例。

正交频分复用(OFDM)是一种将频带(例如,系统带宽)划分成多个正
交子带的多载波方案。这些子带也可被称为频调、副载波和频槽。通过应用
OFDM方案,能使每个子带与各自的可用数据独立调制的副载波相关联。

OFDM方案具有某些可取的特性,诸如高频谱效率和抗多径效应的稳健
性。然而,OFDM方案的主要缺点是高峰均功率比(PAPR),这意味着OFDM
波形的峰值功率与平均功率之比可能很高。OFDM波形的高PAPR源自所有副
载波在其用数据独立调制时的同相相加。事实上,可以表明OFDM波形的峰
值功率可比平均功率大最高达N倍,其中N是正交子带的数目。

OFDM信号的高PAPR会使性能降格。例如,OFDM波形中的大波峰可
能会导致发射机处的功率放大器在高度非线性区域中工作或可能削波,这些又
可能导致发生会使信号质量降格的交调、畸变和其他赝像。降格的信号质量可
能会不利地影响信道估计、数据检测和信道解码的准确性。

PAPR能够通过采用单载波频分多址(SC-FDMA)传输来降低,SC-FDMA
传输在实现于新兴的长期演进(LTE)无线系统中时也被称为离散傅里叶变换
(DFT)张开OFDM。然而,通过实现对分量信号的各种时域和/或频域操纵,
进一步减小PAPR会是可能的。这样会产出甚至更高的功率放大器效率,这也
可以增进发射机的电池寿命。

示例性无线通信系统

图1解说可以在其中采用本公开的实施例的无线通信系统100的示例。无
线通信系统100可以是宽带无线通信系统。无线通信系统100可为数个蜂窝小
区102提供通信,其中每个蜂窝小区由基站104来服务。基站104可以是与用
户终端106通信的固定站。基站104也可替换地被称为接入点、B节点、或其
他某个术语。

图1描绘了遍布系统100的各种用户终端106。用户终端106可以是固定
(即,静止)的或移动的。用户终端106可以替换地被称为远程站、接入终端、
终端、订户单元、移动站、台、用户装备等。用户终端106可以是诸如蜂窝电
话、个人数字助理(PDA)、手持式设备、无线调制解调器、膝上型计算机、
个人计算机等无线设备。

可以对无线通信系统100中在基站104与用户终端106之间的传输使用各
种算法和方法。例如,可以根据单载波频分多址(SC-FDMA)技术在基站104
与用户终端106之间发送和接收信号。如果是这种情形,则无线通信系统100
可以被称为SC-FDMA系统。

促成从基站104向用户终端106传输的通信链路可以被称为下行链路
(DL)108,而促成从用户终端106向基站104传输的通信链路可以被称为上
行链路(UL)110。替换地,下行链路108可以被称为前向链路或前向信道,
而上行链路110可以被称为反向链路或反向信道。

蜂窝小区102可以被划分为多个扇区112。扇区112是蜂窝小区102内的
物理覆盖区。无线通信系统100内的基站104可以利用将功率流集中在蜂窝小
区102的特定扇区112内的天线。这样的天线可被称为定向天线。

系统100可以利用单载波频分多址(SC-FDMA)、正交频分多址
(OFDMA)、和/或其他某多路复用方案。SC-FDMA包括在跨频带分布的子
带上传送数据的交织式FDMA(IFDMA)、在由毗邻子带构成的群上传送数
据的局部式FDMA(LFDMA)、以及在多个由毗邻子带构成的群上传送数据
的增强型FDMA(EFDMA)。IFDMA也称为分布式FDMA,并且LFDMA也
称为窄带FDMA、经典FDMA、以及FDMA。OFDMA利用OFDM。调制码
元在IFDMA、LFDMA和EFDMA下是在时域中发送的,而在OFDM下是在
频域中发送的。一般而言,系统100对前向和反向链路可使用一种或更多种多
路复用方案。例如,系统100可(1)对前向和反向链路两者皆采用SC-FDMA(例
如,IFDMA、LFDMA或EFDMA),(2)对一条链路采用一个版本的SC-FDMA
(例如,EFDMA)而对另一条链路采用另一个版本的SC-FDMA(例如,
IFDMA),(3)对反向链路采用SC-FDMA而对前向链路采用OFDMA,或者(4)
采用多路复用方案的其他某种组合。可对每条链路使用SC-FDMA、OFDMA、
和/或其他某种多路复用方案或其组合来达到合需的性能。例如,可对给定链路
使用SC-FDMA和OFDMA,其中对一些子带使用SC-FDMA而对其他子带使
用OFDMA。在反向链路上可能希望使用SC-FDMA来达成较低的PAPR并放
宽对各终端的功率放大器要求。在前向链路上可能希望使用OFDMA来潜在可
能地达成更高的系统容量。

图2解说了可用在无线通信系统100内的无线设备202中可利用的各种组
件。无线设备202是可被配置成实现本文所描述的各种方法的设备的示例。无
线设备202可以是基站104或用户终端106。

无线设备202可包括控制无线设备202的操作的处理器204。处理器204
也可被称为中央处理单元(CPU)。可包括只读存储器(ROM)和随机存取存
储器(RAM)两者的存储器206向处理器204提供指令和数据。存储器206
的一部分还可包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。处理器204通常基
于存储在存储器206内的程序指令执行逻辑和算术运算。存储器206中的指令
可供执行以实现本文所描述的方法。

无线设备202还可包括外壳208,该外壳208可内含发射机210和接收机
212以允许在无线设备202与远程位置之间进行数据的发射和接收。发射机210
和接收机212可被组合成收发机214。天线216可被附连至外壳208且电耦合
至收发机214。无线设备202还可包括(未示出)多个发射机、多个接收机、
多个收发机和/或多个天线。

无线设备202还可包括可用来力图检测和量化收发机214收到的信号的电
平的信号检测器218。信号检测器218可检测诸如总能量、每副载波每码元能
量、功率谱密度等信号,以及其它信号。无线设备202还可包括供用于处理信
号的数字信号处理器(DSP)220。

无线设备202的各种组件可由总线系统222耦合在一起,除数据总线之外,
总线系统222还可包括电源总线、控制信号总线和状态信号总线。

在普通OFDM发射机中,输入数据X[k],k=0,1,…,N-1在单个OFDM码
元周期内被发射。在串/并转换、N点离散傅里叶逆变换(N-IDFT)、以及并/
串转换之后,输入数据被变换成以下离散太阳城集团序列:

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是旋转因子。

从式(1)获得的离散太阳城集团序列x[n]可经历循环前缀插入和数模转换以获得
模拟信号x(t)。该模拟信号随后被传送给射频(RF)前端以供进一步处理,包
括IQ调制、上变频、以及功率放大。模拟信号x(t)的PAPR可定义为(以dB
为单位):

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

其中T是采样X[k]的历时,N·T是OFDM块的历时,而表示毗邻副载波
之间的频率间隔。

模拟信号x(t)的PAPR通常比对应的离散太阳城集团序列x[n]的PAPR高几个dB
单位并且接近x[n/L]的PAPR,其中x[n/L]表示通过对x[n]进行L倍过采样获
得的序列。因此,模拟信号x(t)的PAPR能通过如下使用离散太阳城集团序列x[n/L]来
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(·)是期望运算。如果L≥4,则式(3)给出的近似是充分准确的。

OFDM系统的主要缺点之一是经调制信号的高PAPR。当具有高PAPR的
经调制信号通过RF前端时,该信号可能因RF功率放大器的非线性性而畸变。
功率放大器的非线性性不仅导致带内信号畸变——其造成误比特率(BER)增
大,还可能导致带外辐射——其造成对毗邻信道的干扰。对此问题的直截了当
的解决方案将是利用具有更大线性区域的RF放大器。然而,这造成功率效率
下降、功耗更高且制造成本更高。

为了减小PAPR,可采用各种方法,诸如OFDM的变形,如SC-FDMA、
偏移DFT-S-OFDM(DFT-张开OFDM)和预编码DFT-S-OFDM。在修改OFDM
信号生成的这些方法中,所传送的信号的PAPR特性能通过在将数据映射到频
域中的副载波之前藉由快速傅里叶变换(FFT)来使发射数据矢量张开来得到
改善。具体而言,由于由副载波映射的数据信号在最终发射步骤中由快速傅里
叶逆变换(IFFT)执行,因此具有峰值功率的信号的贡献可被消去以减小最终
发射信号的功率变动。

图3解说普通SC-FDMA传输。时域复输入数据可首先由串-并(S/P)转
换器310从串行流转换成呈由M个码元构成的块状的并行流,并且随后由M
点FFT单元312转换到频域。M点FFT的输出可由N点IFFT单元314变换回
时域。应注意,IFFT的大小通常大于FFT的大小(即,N>M)。

在将低频分量移位到频谱的中心之后,可将M点FFT单元312的输出连
接到N点IFFT单元314的M个毗连输入,而其余(N-M)个输入可被置为0。
N点IFFT单元314的N个并行输出可由并-串(P/S)转换器316转换成串行
流,从而产出复基带信号,可向该复基带信号追加循环前缀(CP),并随后将
其平移到射频(RF)频带以供发射。不同用户的频率复用可通过将M点FFT
单元312的相应输出定向至N点IFFT单元314的不相交的(毗连)输入来完
成。

本领域公知的是,图3中所解说的SC-FDMA系统与诸如微波接入全球互
通(WiMAX)系统等传统OFDM系统相比能提供改善的PAPR。然而,通过
在时域和/或频域中恰当地处理数据采样,进一步改善PAPR是可能的。本公开
提议了这样的技术。

图4概括了根据本公开的某些实施例的用于通过在SC-FDMA发射机处应
用时域和/或频域信号操纵来减小传输信号的PAPR的示例操作400。在410处,
可将时域数据采样从串行流转换成并行数据采样。在420处,可对并行数据采
样执行时域信号操纵以降低传输信号的PAPR水平。继此之后,在430处,可
通过应用FFT操作将经操纵的时域数据采样变换到频域。

在440处,可对并行频域数据采样执行频域信号操纵以降低PAPR水平。
在450处,可通过应用IFFT操作将频域数据采样变换回时域,其中IFFT的大
小可大于FFT的大小。最后,在460处,可将IFFT的并行输出转换成串行流
以生成基带传输流。

示例性时域PAPR降低

对于本公开的一个实施例,可通过在应用FFT操作之前对时域数据采样
应用相位旋转来减小PAPR。图5解说具有基于时域信号的相位旋转的PAPR
降低方案的SC-FDMA发射机的示例框图。时域输入数据采样可首先由串-并
(S/P)转换器510从串行流转换成呈由M个码元构成的块状的并行数据流。
此后,可先将来自S/P转换器的M个并行输出在单元512中乘以记为R(θ)的
M×M复旋转矩阵后再由单元514应用M点FFT操作。M点FFT的输出可由
N点IFFT单元516变换回时域。应注意,IFFT的大小可大于FFT的大小(即,
N>M)。N点IFFT单元516的N个并行输出可由并-串(P/S)转换器518
转换成串行流,从而产出复基带信号,可向该复基带信号追加CP,并随后将
其平移到RF频带以供发射。

尽管所提议的技术可适用于所有调制方案,但对经二进制相移键控
(BPSK)调制信号可达成的PAPR降低可能是最大的。复旋转矩阵R(θ)可以
是其非零项皆位于单位圆上的M×M对角矩阵。该旋转矩阵能表示为:


在用于经BPSK调制信号的一个示例性旋转矩阵中,来自式(4)的旋转矩
阵的头4个对角元素可给为:

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

并且此模式可为对角线上的所有其他项按每4个元素进行重复。相应的副载波
操纵可给为如下:

S0,S1ejπ/2,S2,S3e-jπ/2,…(6)

其中S0,S1,S2,S3,…是来自图5的S/P转换器510的BPSK码元输出。

在用于经BPSK调制信号的另一个示例性旋转矩阵中,来自式(4)的旋转
矩阵的头8个对角元素可给为:

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

并且此模式可为对角线上的所有其他项按每8个元素进行重复。相应的副载波
操纵可给为如下:

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,…是来自图5的S/P转换器510的BPSK码元输出。

图6A解说经时域操纵的二进制相移键控(BPSK)信号的所得相位星座
610。图7A解说原始的和经相位旋转的经BPSK调制信号的示例PAPR性能的
图表。从图6A能观察到,虽然常规的BPSK调制具有180°相位转变,但与R(θ)
相乘可将相位转变限制为仅90°。此技术可减小PAPR,正如图7A中所解说的。

用于评价PAPR性能的互补累积分布函数(CCDF)可定义如下:

CCDF=1-CDF,(9)

其中CDF表示累积分布函数。在指定值PAPR0处评价的CCDF与实际PAPR
呈如下关系:

CCDF(PAPR0)=Pr{PAPR>PAPR0}。(10)

由此,CCDF表示实际PAPR大于指定值PAPR0的概率(以%计)。PAPR
值通常以dB为单位来衡量。

图7A中的标绘710表示图3中所解说的原始SC-FDMA系统的PAPR性
能。标绘720和730表示所提议的相位旋转方案对于其对角元素分别由式(5)
和式(7)定义的旋转矩阵R(θ)(在图7中分别被标为“BPSK旋转方法1”和“BPSK
旋转方法2”)的PAPR性能。从图7A能观察到,所提议的相位旋转技术与
一般SC-FDMA系统相比对于CCDF=0.1%可产出大约3dB的PAPR降低。

所给出的基于旋转矩阵的PAPR降低方法也可应用于正交相移键控
(QPSK)和正交振幅调制(QAM)信号。在本公开的一个实施例中,以下旋
转矩阵可应用于经QPSK调制信号:


其中与式(5)中一样,主对角线上的模式可每4个对角元素进行重复。从而,相
应的副载波操纵可给为如下:

S0,S1ejπ/4,S2,S3e-jπ/4,…,(12)

其中S0,S1,S2,S3,…是来自图5的S/P转换器510的QPSK码元输出。

在本公开的又一个实施例中,以下旋转矩阵可应用于QPSK信号:



其中R2(θ)=R1(θ)*。相应的副载波映射可给为:

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)

图6B解说经相位旋转的经QPSK调制信号的所得相位星座620。图7B
解说原始的和经相位旋转的经QPSK调制信号的示例PAPR性能的图表。从图
6B能观察到,虽然常规的QPSK具有180°相位转变,但与R(θ)相乘可将这些
转变限制为仅±45°和±135°。这可减小PAPR,正如图7B中所解说的。

图7B中的标绘740表示图3中所解说的原始SC-FDMA系统的PAPR性
能。标绘750和760表示所提议相位旋转方案对于分别由式(11)和式(13)-(14)
给出的旋转矩阵R(θ)(在图7B中分别被标为“QPSK旋转方法1”和“QPSK
旋转方法2”)的PAPR性能。从图7B能观察到,所提议的相位旋转技术与
一般SC-FDMA系统相比对于CCDF=0.1%可产出大约0.4dB的PAPR降低。

基于频域采样的置换的示例性PAPR降低

对于本公开的某些实施例,通过置换频域数据采样可降低PAPR水平。图
8解说具有基于频域置换的PAPR降低方案的SC-FDMA发射机的示例框图。
时域复输入数据可首先由串-并(S/P)转换器810从串行流转换成呈由M个码
元构成的块状的并行流,并且随后由M点FFT单元812变换到频域。可由单
元814将来自FFT单元812的M个并行输出与大小为M×M的置换矩阵P(k)相
乘。经置换的并行频域数据采样可通过应用由单元816执行的N点IFFT操作
被变换回时域。N点IFFT单元816的N个并行输出可由并-串(P/S)转换器
818转换成串行流,从而产出复基带信号,可向该复基带信号追加循环前缀
(CP),并随后将其平移到射频(RF)频带以供发射。

尽管非常大量的置换矩阵(例如,M!个置换矩阵)是可能的,但是可以
考虑与FFT单元812的M个并行输出的简单循环移位相对应的受限的一类置
换矩阵。因此,置换矩阵P(k)可给为:


其对应于向右循环移位n个位置。

图9A-9C分别解说对于BPSK、QPSK和16-QAM信号而言CCDF=0.1%
时PAPR值作为来自式(16)的置换数目n的函数的变动。基于这些结果,选择
恰适的置换以获得合需的PAPR水平将是可行的。作为示例,对于BPSK信号,
n=50可产出最低PAPR(参见图9A中标绘910上的点912),而n=40和n
=56可能分别对于QPSK和16-QAM信号是优选的(分别参见图9B中标绘920
上的点922、以及图9C中标绘930上的点932)。

图10解说使用优选频域置换的BPSK、QPSK和16-QAM调制的示例PAPR
性能的图表。标绘1010、1030和1050分别表示在不对BPSK、QPSK和16-QAM
信号执行置换的情况下的PAPR性能。标绘1020表示在对经BPSK调制信号
应用来自式(16)的向右循环移位50个位置的置换矩阵的情况下的PAPR性能,
标绘1040表示在对经QPSK调制信号应用来自式(16)的向右循环移位40个位
置的置换矩阵的情况下的PAPR性能,而标绘1060表示在对经16-QAM调制
信号应用来自式(16)的向右循环移位56个位置的置换矩阵的情况下的PAPR性
能。对所有调制方案都能观察到PAPR性能改善,尤其是对经BPSK调制信号。
所提议的技术在CCDF=0.1%时对经BPSK调制信号可产出大约3dB的PAPR
降低,而在CCDF=0.1%时对经QPSK调制信号和经16-QAM调制信号分别可
产出大约0.4dB和0.1dB的PAPR降低。

根据某些实施例,所提议的基于频域置换的PAPR降低技术可具有若干优
点。频域中的置换实现起来可以非常简单,因为不需要乘法器和加法器。此外,
优选置换位置对于给定调制类型以及对于给定的副载波数目M可以是固定的,
并且不取决于数据。此外,不需要向接收机传达辅助太阳城集团。对于经BPSK调制
信号可达成显著PAPR增益,而对经QPSK调制信号可达成适度PAPR增益。

使用频域中的带宽扩展的示例性PAPR降低

图11解说具有基于频域中的带宽扩展的PAPR降低方案的SC-FDMA发
射机的示例框图。时域复输入数据可首先由串-并(S/P)转换器1110从串行流
转换成呈由M个码元构成的块状的并行流,并且随后由M点FFT单元1112
变换到频域。来自FFT单元1112的M个并行输出可通过应用如由带宽扩展
(BW EXP)单元1114所标示的根升余弦(RRC)滤波器而被扩展到M·(1+α)
个采样并被比例缩放。参数α标示带宽增大:α=0意味着带宽不增大,而α=1
意味着带宽增大100%。

在频域中应用RRC滤波的机制在图12中解说。M点FFT的输出可被拆
分成两个(M/2)点序列A和B,正如用序列1210所解说的。如果不应用带宽扩
展,则序列A和B将以反向次序(即,序列A跟在序列B之后)被连接到N
点IFFT单元的连贯输入,以使得DC载波出现在序列1210的中间。然而,在
带宽扩展的情形中,这两个序列在被连接到N点IFFT单元的输入之前可由
RRC滤波器1230重复和加权,正如用序列1220所解说的。

具有经扩展带宽的频域数据采样可通过应用由图11中所解说的单元1116
执行的N点IFFT操作被变换回时域。N点IFFT单元1116的N个并行输出可
由并-串(P/S)转换器1118转换成串行流,从而产出复基带信号,可向该复基
带信号追加循环前缀(CP),并随后将其平移到射频(RF)频带以供发射。

图13A-13C分别解说在应用带宽扩展技术时BPSK、QPSK和16-QAM信
号的PAPR性能。考虑带宽扩展参数α为0(即,无带宽扩展情形)、0.15、
0.22和1。从图13A-13C能观察到,带宽扩展方法对于经BPSK调制信号可产
出相当大的PAPR增益,对于经QPSK调制信号可产出中等的PAPR增益,而
对经16-QAM调制信号可产出适度的PAPR增益。

示例性组合PAPR降低

本公开的某些实施例支持组合频域置换和带宽扩展以达成PAPR的进一
步降低。图14解说具有基于频域中的置换和带宽扩展的PAPR降低方案的
SC-FDMA发射机的示例框图。

时域复输入数据可首先由串-并(S/P)转换器1410从串行流转换成呈由
M个码元构成的块状的并行流,并且随后由M点FFT单元1412变换到频域。
可首先在单元1414中将来自FFT单元1412的M个并行输出用置换矩阵P(k)来
置换。随后可通过在频域中应用如由带宽扩展(BW-EXP)单元1416所标示
的根升余弦(RRC)滤波器将经置换的频域数据采样扩展到M·(1+α)个采样并
比例缩放。参数α可标示带宽增大:α=0意味着带宽不增大,而α=1意味着
带宽增大100%。

具有增大的带宽的经置换频域数据采样可通过应用由单元1418执行的N
点IFFT操作被变换回时域。N点IFFT单元1418的N个并行输出可由并-串(P/S)
转换器1420转换成串行流,从而产出复基带信号,可向该复基带信号追加循
环前缀(CP),并随后将其平移到射频(RF)频带以供发射。

图15解说当在频域中应用置换和带宽扩展时QPSK信号的示例PAPR性
能的图表。考虑扩展参数α等于0、0.15、0.22和1,但也可应用式(16)中定义
的向右循环移位8个位置的置换矩阵(在图15中标为P8)。从图15能观察到,
如果在SC-FDMA发射机处应用频域置换和带宽扩展两者,则能达成相当大的
PAPR增益。

本公开的某些实施例支持时域相位旋转与频域中的带宽扩展的组合以达
成PAPR增益。图16解说具有基于时域旋转和频域带宽扩展的PAPR降低方
案的SC-FDMA发射机的示例框图。

时域复输入数据可首先由串-并(S/P)转换器1610从串行流转换成呈由
M个码元构成的块状的并行流。此后,可通过在单元1612内应用旋转矩阵R(θ)
来旋转并行时域数据采样的相位。旋转矩阵R(θ)可如式(4)、(5)、(7)、(11)和
(13)-(14)中那样定义。

具有经旋转相位的并行时域数据采样随后可由M点FFT单元1614变换到
频域。来自FFT单元2614的M个并行输出可通过在频域中应用如由带宽扩展
(BW-EXP)单元1616所标示的RRC滤波器而被扩展到M·(1+α)个采样并被
比例缩放。参数α可标示带宽增大:α=0意味着带宽不增大,而α=1意味着
带宽增大100%。

具有增大的带宽的频域数据采样随后可通过应用由单元1618执行的N点
IFFT操作被变换回时域。N点IFFT单元1618的N个并行输出可由并-串(P/S)
转换器1620转换成串行流,从而产出复基带信号,可向该复基带信号追加循
环前缀(CP),并随后将其平移到射频(RF)频带以供发射。

图17解说在应用时域相位旋转和频域中的带宽扩展时经QPSK调制信号
的示例PAPR性能的图表。标绘1710表示来自图3的普通SC-FDMA传输。
标绘1720表示在仅应用时域相位旋转时的情形,而标绘1730和1750分别表
示仅在频域中应用扩展参数α为0.15和0.22的带宽扩展时的情形。可观察到,
如果带宽被扩展越大的百分比,则PAPR增益就越大。标绘1740和1760分别
表示应用时域相位旋转和扩展参数α分别为0.15和0.22的带宽扩展两者时的
情形。可观察到,在时域中的相位旋转与22%的带宽扩展相组合时的情形中,
可达成最大的PAPR增益(即,标绘1760)。

用于PAPR降低的示例性连续相位调制

本公开的某些实施例支持在SC-FDMA发射机处结合频域带宽收缩方案
使用连续相位调制(CPM)技术来改善PAPR性能,正如图18中所解说的。

来自S/P转换器1810的K个数据点可由单元1812过采样(OS)并使用
CPM技术进行调制以产出M个时域点,其中M>K。能够假定具有经QPSK
调制信号和过采样因子为4的示例性情形。在这种情形中,OS和CPM功能可
在每对原始输入复数据点之间插入3个内插复采样。例如,如果第一输入星座
点为ej0,其简记为1+j0,且接下来的星座点为ejπ/2,其简记为0+j1,那么3
个新的数据点ejπ/8、ejπ/4和ej3π/8可被插在2个原始星座点之间以用较精细相位
阶跃来桥接大相移。

此示例性办法可降低PAPR,但其也会将采样数目增大到4倍(在此示例
性情形中,M=4·K)。因为这一点,可提议通过在M点FFT单元1814的输
出处仅保留频谱的主瓣来收缩进入N点IFFT单元1818的点数,正如图18中
由带宽收缩(BW SHRINK)单元1816所解说的。

作为额外的一层灵活性,在M点FFT单元1814的输出处可保留K·(1+α)
个采样而非仅仅K点,其中参数α=0意味着所保留采样数目不增加,而α=1意
味着增加100%。如果α>0,则还可由单元1816应用对主瓣的频域RRC滤波
以进一步改善PAPR。N点IFFT单元1818的N个并行输出可由并-串(P/S)
转换器1820转换成串行流,从而产出复基带信号,可向该复基带信号追加循
环前缀(CP),并随后将其平移到射频(RF)频带以供发射。

图19A解说在应用CPM技术和不带有RRC滤波的带宽收缩时经QPSK
调制信号的示例PAPR性能的图表,而图19B解说在应用CPM技术和带有RRC
滤波的带宽收缩时QPSK信号的示例PAPR性能的图表。对于图19A-19B中所
解说的所有模拟,过采样率(OSR)等于4,并且考虑参数α为0、0.15、0.22
和1。如果将过采样与带宽收缩结合,其中主瓣的2·K个采样被保留且不应用
RRC滤波,则能观察到与常规SC-FDMA传输相比,对于CCDF为0.1%有大
约5dB的PAPR增益(即,图19A中的标绘1916对比标绘1918)。如果还
应用RRC滤波,则可达成大约1dB的额外PAPR增益(大约6dB的总PAPR
增益)(即,图19B中的标绘1926对比标绘1928)。

上面描述的方法的各种操作可以由与附图中所解说的装置加功能框相对
应的各种硬件和/或软件组件和/或模块来执行。例如,图4中所解说的框410-460
对应于图4A中所解说的装置加功能框410A-460A。更一般化地,在附图中所
解说的方法具有相应的配对装置加功能附图的场合,操作框对应于具有相似编
号的装置加功能框。

结合本公开描述的各种解说性逻辑框、模块、以及电路可用通用处理器、
数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列信号(FPGA)
或其他可编程逻辑器件(PLD)、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、
或其设计成执行本文中描述的功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以
是微处理器,但在替换方案中,处理器可以是任何市售的处理器、控制器、微
控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合,例如DSP与微
处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或更多个微处理器、
或任何其他此类配置。

结合本公开描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的
软件模块中、或在这两者的组合中实施。软件模块可驻留在本领域所知的任何
形式的存储介质中。可使用的存储介质的一些示例包括随机存取存储器
(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、EPROM存储器、EEPROM存储器、
寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM等。软件模块可包括单条指令、或许多条
指令,且可分布在若干不同的代码段上,分布在不同的程序间、以及跨多个存
储介质分布。存储介质可被耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读
写太阳城集团。在替换方案中,存储介质可以被整合到处理器。

本文所公开的方法包括用于达成所描述的方法的一个或更多个步骤或动
作。这些方法步骤和/或动作可彼此互换而不会脱离权利要求的范围。换言之,
除非指定了步骤或动作的特定次序,否则具体步骤和/或动作的次序和/或使用
可以改动而不会脱离权利要求的范围。

所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中
实现,则各功能可以作为一条或更多条指令存储在计算机可读介质上。存储介
质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定,这样的计算机
可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存
储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合需程序
代码且能被计算机访问的任何其它介质。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)
包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘、和蓝光
碟,其中盘(disk)常常磁性地再现数据,而碟(disc)用激光来光学地再现数
据。

软件或指令还可以在传输介质上传送。例如,如果软件是使用同轴电缆、
光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波等
无线技术从web网站、服务器或其它远程源传送而来的,则该同轴电缆、光纤
电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波等无线技术就被包括在
传输介质的定义里。

此外,应当领会,用于执行本文中所描述的方法和技术的模块和/或其它
恰适装置能由用户终端和/或基站在适用的场合下载和/或以其他方式获得。例
如,如此的设备能被耦合至服务器以促成用于执行本文中所描述方法的装置的
转移。或者,本文所述的各种方法能经由存储装置(例如,RAM、ROM、诸
如压缩碟(CD)或软盘等物理存储介质等)来提供,以使得一旦将该存储装
置耦合至或提供给用户终端和/或基站,该设备就能获得各种方法。此外,能利
用适于向设备提供本文中所描述的方法和技术的任何其他合适的技术。

应该理解的是权利要求并不被限定于以上所解说的精确配置和组件。可在
以上所描述的方法和装置的布置、操作和细节上作出各种改动、更换和变型而
不会脱离权利要求的范围。

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SCFDMA 系统 用于 降低 PAPR 方法
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