專利名稱：多載波通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如頻分復(fù)用(FDM)系統(tǒng)和正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)的多載波通信系統(tǒng)、發(fā)送器、接收器，本發(fā)明還涉及在這種系統(tǒng)中發(fā)送信號的方法。
背景技術(shù)：
在諸如FDM或OFDM的多載波傳輸系統(tǒng)中，將單個數(shù)據(jù)流調(diào)制到N個并行子載波上，每一個子載波信號都具有其自己的頻率范圍。這使得能夠?qū)⒖値?即，要在給定時間間隔內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)量)分給多個子載波，由此增大了各個數(shù)據(jù)碼元的持續(xù)時間。由于各個子載波都具有較低的信息速率，所以多載波系統(tǒng)受益于對脈沖噪聲和反射的增強(qiáng)抵抗力。FDM系統(tǒng)的缺點是，各個調(diào)制子載波之間需要防護(hù)頻帶，以確保一個子載波的頻譜不與另一子載波的頻譜相干擾。FDM系統(tǒng)中需要防護(hù)頻帶這一點顯著降低了該系統(tǒng)的頻譜效率。
正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種基于FDM的調(diào)制技術(shù)。OFDM系統(tǒng)使用了在數(shù)學(xué)意義上正交的多個子載波頻率，從而這些子載波的頻譜可以無干擾地交疊。OFDM系統(tǒng)的正交性使得不再需要防護(hù)頻帶，由此提高了系統(tǒng)的頻譜效率。已經(jīng)為許多無線系統(tǒng)提出并采用了OFDM。目前，OFDM用于非對稱數(shù)字用戶線路(ADSL)連接以及包括WiMAX和IEEE802.11a/g在內(nèi)的一些無線LAN應(yīng)用。OFDM通常與信道編碼、糾錯技術(shù)結(jié)合使用，以創(chuàng)建編碼正交FDM或COFDM。COFDM目前廣泛用于數(shù)字電信系統(tǒng)，使得易于對這種信號進(jìn)行編碼和解碼。該系統(tǒng)已經(jīng)在廣播以及特定類型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中得到應(yīng)用。
圖1示出了在諸如OFDM的多載波系統(tǒng)中發(fā)送的信號的示例。該信號包括時域碼元(TDS)序列或碼元“塊”，每一個時域碼元都包括一組N個信號，這些信號包括導(dǎo)頻信號或數(shù)據(jù)信號，并且分別通過不同的子載波頻率并行地(即，同時)發(fā)送。時域碼元序列構(gòu)成了該系統(tǒng)的信息單元F。圖1中所示的信息單元包括38個時域碼元，其中32個TDS是數(shù)據(jù)碼元塊(DSB)而6個TDS是導(dǎo)頻信號塊(PSB)。
在OFDM系統(tǒng)中，在發(fā)送器處通過使用逆傅立葉變換算法(IDFT/IFFT)將N個調(diào)制數(shù)據(jù)源信號的塊映射到N個正交子載波，從而形成時域中的N個并行信號的塊，被稱為“OFDM碼元”。因此，“OFDM”碼元是所有N個子載波信號的復(fù)合信號。OFDM碼元在數(shù)學(xué)上可以表示為x(t)=1NΣn=0N-1cn·ej2πnΔft,]]>0≤t≤Ts(1)其中，Δf是子載波間隔，Ts＝1/Δf是碼元時間間隔，而cn是調(diào)制源信號。(1)中的、各個源信號被調(diào)制到其上的子載波向量c ∈Cn，c＝(c0，c1...cN-1)是來自有限星座圖(constellation)的N個星座圖碼元的向量。在接收器處，通過采用離散傅立葉變換(DFT)或快速傅立葉變換(FFT)算法將所接收的時域信號轉(zhuǎn)換回頻域。
從方程(1)可以看出，OFDM時域碼元包括N個獨立的調(diào)制信號的復(fù)合，該N個調(diào)制信號是由OFDM系統(tǒng)的發(fā)送器在時間間隔Ts同時發(fā)送給一個或更多個接收器的。因此，所有N個信號有可能同相，因而復(fù)合OFDM波形的峰值將為所有子載波信號的峰值的總和。當(dāng)以相同相位對這N個信號進(jìn)行相加時，它們產(chǎn)生了為平均功率的N倍的最大峰值功率。峰均功率比(PAPR)定義如下PAPR=max0≤n≤N|x(n)|2E[|x(n)|2]---(2)]]>其中，Ｅ表示期望/平均值。對于N個子載波，PAPR的理論最大值為10log(N)dB。
當(dāng)信號必須經(jīng)過功率放大器時，OFDM系統(tǒng)中固有的高PAPR導(dǎo)致一些問題。具體地，高PAPR值可以將放大器驅(qū)動到飽和區(qū)，其中輸入驅(qū)動電平的增大并不導(dǎo)致輸出電平的增大。這種非線性降低了放大器的效率。
已經(jīng)提出了多種方法來降低多載波復(fù)用信號(尤其是OFDM信號)的PAPR，這些方法包括限幅、載波預(yù)留(tone reservation)(TR)和交錯。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些以前提出的技術(shù)引入了各種其他問題，這些問題否定了在PAPR方面看到的改進(jìn)，這些問題例如為所需的發(fā)送信號功率的增大、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率的降低以及誤碼和系統(tǒng)復(fù)雜度的增加。已經(jīng)被證明對于降低PAPR非常有效的兩個其他以前考慮過的技術(shù)是選擇映射(SLM)和使用部分傳輸序列(PTS)。這兩種技術(shù)都涉及對包括在時域碼元中的子載波信號的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，以對最終發(fā)送的復(fù)合OFDM波形進(jìn)行優(yōu)化。在R.W.Bauml，R.F.H.Fischer and J.B.Huber，“Reducing thePeak to Average Power Ratio of Multicarrier Modulation by SelectedMapping”，Electronics Letters，Vol.32，No.22，October 1996中詳細(xì)描述了選擇映射(SLM)。在S.H.Muller and J.B.Huber，“OFDM with reducedPeak-to-Average Power Ratio by Optimum Combination of Partial TransmitSequences”，Elect.Lett.，vol.33，no.5，F(xiàn)eb 1997，pp.368-369中描述了部分傳輸序列的應(yīng)用。
根據(jù)SLM技術(shù)，對將構(gòu)成時域碼元的數(shù)據(jù)源碼元序列Cn{Cn＝c0，c1，c2...cN-1}應(yīng)用U個不同的相位向量Qu，以產(chǎn)生該時域碼元的一組不同的但卻(在數(shù)據(jù)內(nèi)容方面)等價的信號表示。圖2中示出了基本SLM發(fā)送器18的主要部分。每個向量Qu都包括N個相位元素φ0，φ1，φ2，...，φN-1的序列，并且根據(jù)SLM過程，對每個元素應(yīng)用該時域碼元的不同子載波，從而通過該向量的單個相位元素來調(diào)節(jié)各個信號的相位。向量Qu在數(shù)學(xué)上可以表示為Qu=[ejφ0u,ejφ1u,...,ejφN-1u],]]>其中對于所有U個向量，u∈{0，1，...，U-1}，φnu∈(0,2π).]]>優(yōu)選地，將一組U個相位向量存儲在SLM塊18的相位向量存儲器單元中，其中包括在特定相位向量Qu中的相位向量元素的序列優(yōu)選地是隨機(jī)生成的。因此，SLM技術(shù)對每個子載波的相位進(jìn)行了有效的隨機(jī)化，使得在將這些子載波加在一起時，信號不太可能彼此同相，并且所得到的包絡(luò)OFDM更平坦。然后，發(fā)送器選擇使OFDM碼元具有最低PAPR的向量來進(jìn)行發(fā)送。
根據(jù)SLM技術(shù)，可以通過將所應(yīng)用的向量的共軛Qu*乘以所接收的信號rn，來從所接收的信號中恢復(fù)出原始OFDM數(shù)據(jù)碼元。為此，在接收器處需要所應(yīng)用的向量序列的知識。本發(fā)明與該技術(shù)問題有關(guān)。
接收器確定所應(yīng)用的向量的識別信息的方法主要有兩種。第一種涉及向接收器發(fā)送與所應(yīng)用的相位序列有關(guān)的信息作為輔助信息，使得接收器隨后能夠通過rnQu*的計算來恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)碼元。所述輔助信息通常為索引號的形式，該索引號唯一地識別各個相位向量Qu。然而，這種方法利用了帶寬并增加了信號發(fā)送開銷。而在實際當(dāng)中，大量的U個向量導(dǎo)致更好的PAPR降低，PAPR的任何改善都必須以由于U的數(shù)量增大而所需的信號發(fā)送開銷的對數(shù)增大為代價。例如，如果U＝16，則log2(U)＝4＝每個OFDM時域碼元所需的作為輔助信息的位數(shù)。在這種情況下，如果該系統(tǒng)的信息單元或幀包括32個OFDM碼元，則在每個信息單元中需要向接收器發(fā)送32*4＝128位。圖3示出了可以在OFDM系統(tǒng)中通過使用4、8、16和64個向量的SLM實現(xiàn)的可能PAPR降低，該OFDM系統(tǒng)包括用于QPSK調(diào)制而未編碼的512個子載波。
在A.D.S.Jayalath和C Tellambura的題為“A blind SLM receiver forPAPR-reduced OFDM”，Proceedings of IEEE Vehicular TechnologyConference，pp 219-222，Vancouver，Canada，24-28 September 2002的論文中新近提出了另一種技術(shù)。所提出的技術(shù)采用接收器中的解碼器，該解碼器對各個所接收的OFDM數(shù)據(jù)碼元進(jìn)行一組計算。根據(jù)該技術(shù)，不向接收器發(fā)送表示應(yīng)用于OFDM數(shù)據(jù)碼元的最優(yōu)相位向量的值或索引號。而是具有所有可能向量Qu的預(yù)先知識的解碼器執(zhí)行一組試驗計算，來找到rnQu*(其中Qu*是相位向量元素之一的共軛)與 之間的最小距離，其中 是信道脈沖響應(yīng)的估計值，而cn是在接收器處已知的所用調(diào)制方案的星座圖點之一。在接收器處進(jìn)行DFT解調(diào)之后的接收信號rn由下式給出rn=HnPnejφnu+nn---(3)]]>假定信道沒有失真和噪聲，我們可以假設(shè)接收器獲得所接收的信號向量r＝cQu。從概念上來講，對于每一個接收信號rn(n＝0，...，N-1)，解碼器計算一組“試驗”接收信號中的每一個與實際接收信號的表示之間的差。如果試驗接收信號正確，則該差為零，然而實際當(dāng)中，正確的相位向量可被識別為導(dǎo)致最小差的試驗向量。解碼器因此對從發(fā)送器接收的各個時域碼元計算以下決策度量。
D=minQuΣn=0N-1mincn∈Mod|rne-jφnl-H^ncn|2---(4)]]>圖4中示出了這種接收器的框圖。所提出的方案在以下假設(shè)下有效(1)cn被限定為特定調(diào)制方案(例如，QPSK)的星座圖點；(2)所應(yīng)用的那組向量是固定的并且在接收器處已知；以及(3)對于u≠v，cQu和cQv充分不同。換句話說，可用的那組相位向量具有大的Hamming距離，提供了可以在接收器處利用的固有多樣性。
所提出的盲接收器的優(yōu)點在于，不需要發(fā)送輔助信息。然而，對于該系統(tǒng)的吞吐量的改善被接收器復(fù)雜度的顯著提高所抵消。接收器所要求的信號處理是大量的，達(dá)到了每個信息單元U*N*Ndata*M次操作，其中M是指對于特定調(diào)制方案(例如，QPSK)的星座圖點的數(shù)量，U是可能向量的數(shù)量，N是子載波的數(shù)量，而Ndata是OFDM時域碼元的數(shù)量。已知的盲接收器的另一個缺點是，對于每個OFDM碼元，應(yīng)該對每個子載波使用相同的調(diào)制方案，從而不允許例如對一些子載波采用QPSK而對其他子載波采用16QAM的混合調(diào)制方案。此外，接收器要求對其中采用了高級別調(diào)制方案(16/64QAM)的信道進(jìn)行精準(zhǔn)估計，這可能意味著需要更多的導(dǎo)頻開銷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例旨在消除與已知技術(shù)相關(guān)的問題，并提供一種技術(shù)，該技術(shù)使得接收器能夠具有與應(yīng)用于時域碼元的相位向量相關(guān)的知識，而不會過多地增加接收器的復(fù)雜度以及對接收信號進(jìn)行“解碼”所需的信號處理負(fù)擔(dān)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，利用導(dǎo)頻信號來承載與應(yīng)用于從發(fā)送側(cè)到接收側(cè)的多載波信號的時域碼元的相位向量有關(guān)的信息。因此，從多載波信號的信息單元中提取數(shù)據(jù)所需的相位信息被嵌入或編碼到該信息單元內(nèi)的導(dǎo)頻信號中。
眾所周知，“導(dǎo)頻”信號(即，多載波信號中的已知幅值和相位的信號)的存在，使得接收器能夠在從發(fā)送器向接收器發(fā)送信號時獲得信道脈沖響應(yīng)的估計值。這是獲得承載數(shù)據(jù)碼元的其他子載波的相干解調(diào)所需的。根據(jù)已知技術(shù)，可以將恒定的導(dǎo)頻碼元重復(fù)地調(diào)制到一個或更多個指定的子載波信道中。另選地，可以在單個碼元時間間隔內(nèi)提供多個導(dǎo)頻信號，從而形成導(dǎo)頻信號的“塊”。在這種情況下，優(yōu)選地可以在信息單元的起始處設(shè)置一個或更多個導(dǎo)頻信號“塊”(PSB)，使得接收器可以使用這些導(dǎo)頻信號來獲得所發(fā)送的信息單元所經(jīng)歷的信道脈沖響應(yīng)(“信道”)的估計值。如圖1所示，通常導(dǎo)頻信號塊在信息單元的中間或結(jié)束處重復(fù)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，也可以使用被指定用于承載相位信息的導(dǎo)頻信號來獲得所需的信道估計值。同樣，由目前提出的技術(shù)引入的附加數(shù)據(jù)速率損失是最小的。實際上，本發(fā)明的優(yōu)選實施例還通過使用導(dǎo)頻信號來傳送與應(yīng)用于發(fā)送器與接收器之間的時域碼元的相位向量有關(guān)的相位信息，利用了導(dǎo)頻信息的必要性。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種通信方法，其中發(fā)送器向一個或更多個接收器發(fā)送連續(xù)的時域碼元，每一個時域碼元都包括由所述發(fā)送器并行發(fā)送的多個信號，這些信號包括數(shù)據(jù)信號或?qū)ьl信號，所述方法包括在發(fā)送器處，向被分配給了給定時域碼元的一組導(dǎo)頻信號提供與被應(yīng)用于包括在所述時域碼元中的信號的相位向量有關(guān)的信息，所述相位向量包括相位元素的序列，其中通過一個所述相位元素來調(diào)節(jié)所述時域碼元的各個信號的相位，其中包括在所述一組導(dǎo)頻信號中的各個導(dǎo)頻信號設(shè)置有與所述時域碼元內(nèi)具有可確定位置的一個所述信號的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的信息。
優(yōu)選地，本發(fā)明的實施例使得所發(fā)送的多載波信號的接收器能夠?qū)υO(shè)置有相位信息的導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以確定被應(yīng)用于該時域碼元內(nèi)的子載波的相位元素的識別信息。然后，通過接收器可以已知或可由接收器確定的該子載波在該時域碼元內(nèi)的位置，接收器隨后可以參照一組可能的相位向量序列而識別出構(gòu)成所應(yīng)用的相位向量的相位元素的整個序列。該組可能的相位向量優(yōu)選地對于接收器已知。
優(yōu)選地，接收器已知給定導(dǎo)頻信號設(shè)置有相位信息的信號在時域碼元中的位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在任意通信系統(tǒng)中，發(fā)送器和接收器優(yōu)選地通過將用來發(fā)送信號的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)編程。因此，接收器優(yōu)選地具有承載相位信息的導(dǎo)頻信號在任意給定信息單元中的位置的預(yù)先知識。此外，優(yōu)選地，承載相位信息的各個相位信號與經(jīng)過相應(yīng)相位調(diào)節(jié)的子載波之間的相關(guān)性對于特定的信息單元結(jié)構(gòu)也是已知的。另選地，如果信息單元的結(jié)構(gòu)未知或者相對于前一次發(fā)送產(chǎn)生了變化，則必須將與該結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)的信息發(fā)送信號給接收器。通常，這是通過表示當(dāng)前傳送格式的傳送格式組合單元(TFCI)來實現(xiàn)的，使得接收層可以對所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕獯a、解復(fù)用和傳送。
優(yōu)選地，應(yīng)用于給定時域碼元的相位向量是從一組可能的相位向量Qu(其中，u＝1，2，...U)中選擇的。優(yōu)選地，對相位向量的選擇基于對峰均功率比的降低的考慮，該峰均功率比的降低可以通過將所選擇的向量應(yīng)用于包括在該時域碼元中的N個信號來實現(xiàn)。優(yōu)選地，使用選擇映射(SLM)方法來進(jìn)行相位向量的選擇。
可以按照多種不同方式在給定信息單元內(nèi)定位和設(shè)置被分配用于承載相位信息的導(dǎo)頻信號。根據(jù)一個實施例，由包括在不同時域碼元中的信號來承載被分配給了給定時域碼元的一組導(dǎo)頻信號。優(yōu)選地，在這種情況下，對信息單元中的被分配給被選擇用于相位調(diào)節(jié)的時域碼元的所有組導(dǎo)頻信號進(jìn)行設(shè)置，以形成導(dǎo)頻信號的時域碼元、或者“導(dǎo)頻信號塊”PSB。這種設(shè)置的優(yōu)點是，可以在接收器處對所接收的導(dǎo)頻信號塊更容易地進(jìn)行處理，以提取相位信息(并由此確定應(yīng)用于時域碼元的相位向量)，因為各個導(dǎo)頻信號與相應(yīng)時域碼元的適當(dāng)子載波之間的相關(guān)性更加直接。
因此，可以相對較快地進(jìn)行導(dǎo)頻信號的處理，此外，優(yōu)選地，可以在接收到時域數(shù)據(jù)碼元的同時和之前，獲得信道的估計值。
根據(jù)該實施例，可以構(gòu)想，例如由包括在發(fā)送器中的SLM單元提供的相位調(diào)節(jié)裝置將把所選擇的相位向量應(yīng)用于給定信息單元中的被選擇用于相位調(diào)節(jié)的時域碼元。然后在發(fā)送器中對經(jīng)相位調(diào)節(jié)的時域碼元進(jìn)行緩沖或存儲，以進(jìn)行后續(xù)發(fā)送。優(yōu)選地，發(fā)送器還包括選擇相位向量存儲單元以及編碼單元，該選擇相位向量存儲單元用于存儲由相位調(diào)節(jié)單元選擇的相位向量。當(dāng)所選擇的時域碼元的相位向量變?yōu)橐阎?，或者?dāng)包括在多載波信號的信息單元中的所有所選擇的時域碼元的相位向量已知時，該編碼器執(zhí)行以下步驟向包括在各組導(dǎo)頻信號中的各個導(dǎo)頻信號提供適當(dāng)?shù)南辔恍畔?。?yōu)選地，這通過以下操作來實現(xiàn)將給定導(dǎo)頻信號乘以已被用來調(diào)節(jié)適當(dāng)子載波的相位的相位元素，由此對該導(dǎo)頻信號的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。
另選地，根據(jù)第二實施例，通過包括在所述時域碼元中的信號來承載被分配給該時域碼元的一組導(dǎo)頻信號。這些導(dǎo)頻信號因此表現(xiàn)為被設(shè)置在導(dǎo)頻信號承載相位向量信息的時域碼元“之內(nèi)”。因此，在給定時域碼元中，使用已知導(dǎo)頻信息對多個子載波Npilot分別進(jìn)行調(diào)制，而使用數(shù)據(jù)對其余子載波N-Npilot進(jìn)行調(diào)制?？梢詫?dǎo)頻信息調(diào)制到一組相鄰子載波頻率上，或者它們可以在該時域碼元的頻域內(nèi)散布。應(yīng)該理解，時域碼元中的導(dǎo)頻信號的模式或排列可以在連續(xù)時域碼元之間或者連續(xù)信息單元之間改變。該實施例由于多種原因而特別有利。首先，應(yīng)用于給定時域碼元的相位向量將被應(yīng)用于由包括在時域碼元中的子載波承載的導(dǎo)頻信號。結(jié)果，包括在該塊中的各個導(dǎo)頻信號所調(diào)制到其上的子載波將經(jīng)受相位調(diào)節(jié)。應(yīng)用于承載導(dǎo)頻信號的特定子載波的相位元素將取決于該導(dǎo)頻信號在碼元塊中的位置(即，頻率)。將包括一系列相位元素的相位向量應(yīng)用于該時域碼元中的已知位置或者位置可以確定的一組導(dǎo)頻信號，因此，使用與被應(yīng)用于整個時域碼元的相位向量有關(guān)的信息有效地對這些導(dǎo)頻信號進(jìn)行了“編碼”。具體地，可以通過存在于經(jīng)編碼導(dǎo)頻信號在該時域碼元的頻域中的位置與該相位要素在形成所述相位向量的相位元素的序列中的位置之間的空間相關(guān)性，來確定應(yīng)用于時域碼元塊的相位向量。根據(jù)該實施例，可以構(gòu)想，優(yōu)選地，可以在將相位向量應(yīng)用于時域碼元的過程中實現(xiàn)以下步驟向各個導(dǎo)頻信號提供與各個時域碼元內(nèi)具有可確定位置的一個所述信號的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的信息。優(yōu)選地，通過相位調(diào)節(jié)單元(例如，發(fā)送器的SLM單元)來執(zhí)行該操作。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種通信方法，其中發(fā)送器向一個或更多個接收器發(fā)送連續(xù)的時域碼元，每一個時域碼元都包括由所述發(fā)送器并行發(fā)送的多個信號，其中所述多個信號可以包括數(shù)據(jù)信號或?qū)ьl信號，該方法包括在接收器處，對分配給了給定時域碼元的一組導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以確定與所述發(fā)送器應(yīng)用于包括在所述給定時域碼元中的信號的相位向量有關(guān)的信息，該相位向量包括相位元素的序列，其中該時域碼元的各個信號的相位都通過一個所述相位元素進(jìn)行了調(diào)節(jié)，其中對包括在所述一組導(dǎo)頻信號中的各個導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以獲得與對所述時域碼元中具有可確定位置的一個所述信號進(jìn)行的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的信息。
優(yōu)選地，接收器通過考慮一組可能的相位向量來識別被應(yīng)用于給定時域碼元的相位向量，優(yōu)選地，所述一組可能的相位向量可以存儲在設(shè)置在接收器中的相位向量庫中。由接收器執(zhí)行的該處理優(yōu)選地涉及執(zhí)行多個計算操作，每一個計算操作都利用從一組可能的相位向量中選擇的試驗相位向量中的預(yù)定位置獲得的相位元素。通過考慮以下內(nèi)容來確定該元素在試驗向量中的位置i)導(dǎo)頻信號被提供有其信息的信號在給定時域碼元中的位置；以及ii)包括在該試驗相位向量中的相位元素的序列。
優(yōu)選地，接收器進(jìn)行以下計算來處理該組導(dǎo)頻信號VSLM=minQuΣn=0K-1|rnPn*-H^nejφnu|2---(5)]]>其中，rn是所接收的一組導(dǎo)頻信號，K是包括在各組導(dǎo)頻信號中的導(dǎo)頻信號的數(shù)量，Pn*是相位碼元的共軛，而 是信道脈沖響應(yīng)與從試驗相位向量獲得的相位元素相乘的估計值。
另選地，接收器進(jìn)行以下計算來處理該組導(dǎo)頻信號VSLM=minQuΣn=0K-1abs(arg(rnPn*))-arg((H^nejφnu))---(6)]]>其中，rn是所接收的一組導(dǎo)頻信號，K是包括在各組導(dǎo)頻信號中的導(dǎo)頻信號的數(shù)量，Pn*是相位碼元的共軛，而 是信道脈沖響應(yīng)與從試驗相位向量獲得的相位元素相乘的估計值。
分配給各個時域碼元的導(dǎo)頻信號的數(shù)量K應(yīng)該足以使整個向量序列能夠被唯一地識別。因此，包括在各組導(dǎo)頻信號Pn中的導(dǎo)頻信號的最小數(shù)量將取決于可能的向量Qu的數(shù)量U以及兩個可能的向量之間的差異度。多載波信號的每個信息單元都應(yīng)該優(yōu)選地被提供有足夠多組的導(dǎo)頻信號，以使得能夠確定應(yīng)用于包括在所發(fā)送的信息單元中的原始數(shù)據(jù)碼元塊的相位向量。因此，優(yōu)選地為包括在多載波信號的各個信息單元中的各個時域碼元提供一組Pn個導(dǎo)頻信號，使得n＝1，2，...Ndata。應(yīng)該理解，包括在信息單元中的時域碼元的數(shù)量Ndata可以改變，因此信息單元所需的導(dǎo)頻信號的組數(shù)也可以改變。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于向一個或更多個接收器發(fā)送連續(xù)時域碼元的發(fā)送器，每一個時域碼元都包括由所述發(fā)送器并行發(fā)送的多個信號，其中所述多個信號可以包括數(shù)據(jù)信號或?qū)ьl信號，該發(fā)送器包括i)相位調(diào)節(jié)裝置，用于向包括在時域碼元中的信號應(yīng)用相位向量，該相位向量包括相位元素的序列，其中，該時域碼元中的各個信號的相位都通過一個所述相位元素進(jìn)行了調(diào)節(jié)；以及ii)相位編碼裝置，用于向被分配給所述時域碼元的多個導(dǎo)頻信號提供與所述時域碼元內(nèi)具有可確定位置的一個所述信號的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的相位信息。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于從發(fā)送器接收連續(xù)時域碼元的接收器，每一個時域碼元都包括由所述發(fā)送器并行發(fā)送的多個信號，其中所述多個信號可以包括數(shù)據(jù)信號或?qū)ьl信號，該接收器包括導(dǎo)頻信號處理裝置，用于對分配給了給定時域碼元的一組導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以確定與所述發(fā)送器應(yīng)用于包括在所述給定時域碼元中的信號的相位向量有關(guān)的信息，該相位向量包括相位元素的序列，其中該時域碼元的各個信號的相位都通過一個所述相位元素進(jìn)行了調(diào)節(jié)，其中對包括在所述一組導(dǎo)頻信號中的各個導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以獲得與對所述時域碼元中具有可確定位置的一個所述信號進(jìn)行的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的信息。
本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于，基本上不再需要使用帶寬來向接收器發(fā)送輔助信息。相反，還使用便于信道估計的導(dǎo)頻信號來承載相位信息。此外，為了識別相位向量，接收器只需對提供有與應(yīng)用于特定時域碼元的相位向量有關(guān)的相位信息的一組導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理。因此，與圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)的接收器所需的處理相比，實現(xiàn)本發(fā)明的接收器的處理負(fù)擔(dān)顯著降低。
在以上任意一方面中，各種特征都可以實現(xiàn)為硬件，或者實現(xiàn)為在一個或更多個處理器上運行的軟件模塊，或者實現(xiàn)為二者的組合。例如，上述各個發(fā)送器和各個接收器都可以具有諸如數(shù)字信號處理器(DSP)的處理器，或者根據(jù)程序進(jìn)行操作的計算機(jī)。本發(fā)明還提供了用于執(zhí)行在此所述的任意一種方法的計算機(jī)程序和計算機(jī)程序產(chǎn)品，以及其上存儲有用于執(zhí)行在此所述的任意一種方法的程序的計算機(jī)可讀介質(zhì)。實現(xiàn)本發(fā)明的計算機(jī)程序可以存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上，或者其例如可以是信號(例如，從互聯(lián)網(wǎng)站點提供的可下載數(shù)據(jù)信號)的形式，或者其可以為任意其他形式。
應(yīng)該理解，上述的發(fā)送器或接收器可以設(shè)置在基站或(節(jié)點B)中。此外，該發(fā)送器或接收器可以設(shè)置在用戶設(shè)備(UE)中。


為了更好地理解本發(fā)明，并且展示如何將本發(fā)明付諸實施，下面通過示例的方式對附圖進(jìn)行說明，附圖中圖1示出了在諸如OFDM的多載波系統(tǒng)中發(fā)送的信號的信息單元；圖2示出了采用SLM PAPR降低處理的已知OFDM發(fā)送器；圖3示出了可以利用SLM實現(xiàn)的可能PAPR降低；圖4示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接收器；圖5示出了根據(jù)第一實施例的信息單元的結(jié)構(gòu)；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的OFDM通信系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖7示出了根據(jù)第二實施例的信息單元的結(jié)構(gòu)；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的OFDM通信系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖9示出了實現(xiàn)本發(fā)明的接收器；圖10、11和12示出了為測試本發(fā)明第一實施例的性能而進(jìn)行的仿真的結(jié)果；以及圖13和14示出了為測試本發(fā)明第二實施例的性能而進(jìn)行的仿真的結(jié)果。
具體實施例方式
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的包括N個子載波的多載波信號的信息單元的示例結(jié)構(gòu)。在本實施例中，被分配用于承載相位信息的導(dǎo)頻信號都是由包括在該信息單元的第二時域碼元(TDS2)中的信號來承載的。完整的信息單元在結(jié)構(gòu)上與圖1所示的信息單元相同，圖5示出了可以將與應(yīng)用于該信息單元的時域碼元的相位向量Qu有關(guān)的信息提供給或編碼在所分配的導(dǎo)頻信號中的方式。圖5中僅示出了包括在信息單元F1中的前兩個導(dǎo)頻信號塊PSB1和PSB2、前兩個數(shù)據(jù)碼元塊DSB1和DSB2、以及最后兩個數(shù)據(jù)碼元塊DSBNdata-1和DSBNdata，其中Ndata＝32。
將相位向量Qu應(yīng)用于包括在圖5所示的信息單元中的各個數(shù)據(jù)碼元塊。優(yōu)選地，根據(jù)SLM單元(例如，圖6所示的SLM塊18)來選擇各個相位向量，并選擇所得到的具有最低PAPR的經(jīng)相位調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)碼元塊來進(jìn)行發(fā)送。ejφn表示包括在所應(yīng)用的相位向量Q中的給定相位向量元素，其中n＝0，1，...N-1。優(yōu)選地，包括在特定相位向量中的各個相位元素是唯一的，并對包括在該系統(tǒng)的信息單元中的時域碼元應(yīng)用不同的相位向量Qu≠v。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，相位向量應(yīng)該充分不同，以使得可以根據(jù)向量的K個相位元素唯一識別出該向量。根據(jù)本實施例，使用構(gòu)成第二導(dǎo)頻信號塊的所有導(dǎo)頻信號來承載相位信息。因此，必須將指定的導(dǎo)頻信號分配給信息單元的特定時域碼元。如果Ndata＝16+16＝32(參見圖1)并且子載波的數(shù)量N＝512，并且包括在導(dǎo)頻信號塊中的所有子載波都承載相同的導(dǎo)頻信號，則K＝N/Ndata＝512/32＝16，其中K是可方便地用于承載信息單元F的特定時域碼元的相位信息的子載波的數(shù)量。因此，K＝包括在一“組”導(dǎo)頻信號中的導(dǎo)頻信號的數(shù)量。在該特定示例中，PSB2將因此包括32組導(dǎo)頻信號，其中每組導(dǎo)頻信號都包括16個導(dǎo)頻信號。
該多組導(dǎo)頻信號便于與經(jīng)過相位調(diào)節(jié)的時域碼元依次相關(guān)聯(lián)。因此，第一組導(dǎo)頻信號P1承載了與應(yīng)用于構(gòu)成信息單元的第一數(shù)據(jù)碼元塊DSB1的相位向量有關(guān)的信息。類似地，第二和第三等組導(dǎo)頻信號P2和P3分別被提供有與第二和第三等時域碼元DSB2和DSB3有關(guān)的信息。應(yīng)該理解，將一組導(dǎo)頻信號分配給信息單元的特定時域碼元有很多其他方法。然而，重要的是，給定導(dǎo)頻信號承載了其信息的子載波在特定時域碼元中的位置對于接收器已知或者可以由接收器確定，使得可以參照一組可能的相位向量序列來確定完整相位向量序列的識別信息。接收器還必須可以獲知分配用于承載相位信息的各個導(dǎo)頻信號與信息單元中的適當(dāng)子載波之間的位置相關(guān)性。如上所述，可以使用與該相關(guān)性有關(guān)的預(yù)先知識來對接收器進(jìn)行編程，或者通過發(fā)送器可將該相關(guān)性信號發(fā)送給接收器(例如，通過TFCI)。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的適于產(chǎn)生和處理圖5所示的信息單元的OFDM通信系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)包括發(fā)送器1A、接收器2A和將發(fā)送器1A鏈接至接收器2A的多路徑無線電信道3。在所示的OFDM系統(tǒng)中，在編碼塊12中對數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼，例如，以1/2或3/4的編碼率進(jìn)行Turbo編碼，然后在調(diào)制器14中對編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)定的調(diào)制(例如，正交相移鍵控QPSK)，以獲得一系列數(shù)據(jù)碼元DS。通過串并轉(zhuǎn)換器塊16將數(shù)據(jù)碼元流轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)碼元塊，并將所得到的并行數(shù)據(jù)塊輸入到SLM塊18，例如圖2中詳細(xì)示出的SLM塊，該SLM塊產(chǎn)生一組經(jīng)OFDM相位調(diào)節(jié)的碼元。通過CPE插入塊22在由SLM塊產(chǎn)生的表現(xiàn)出最低PAPR的OFDM數(shù)據(jù)碼元的起始處插入循環(huán)前綴擴(kuò)展。將所得到的具有CPE的時域碼元發(fā)送給復(fù)用器24，復(fù)用器24可以對連續(xù)時域碼元進(jìn)行初始存儲。
將對于各個時域碼元由SLM塊選擇的相位向量存儲在相位向量存儲單元26中。根據(jù)本實施例，使用圖5所示的第二導(dǎo)頻信號塊PSB2來承載與應(yīng)用于該經(jīng)相位調(diào)節(jié)的時域碼元的相位向量有關(guān)的信息。當(dāng)應(yīng)用于所有經(jīng)相位調(diào)節(jié)的時域碼元的相位向量變得已知時，或者當(dāng)包括在多載波信號的信息單元中的所有所選擇的時域碼元的相位向量已知時，編碼器28將包括在各組導(dǎo)頻信號中的各個導(dǎo)頻信號與分配了給定組的適當(dāng)相位元素相乘。該處理由圖5所示的箭頭A來表示。然后在IFFT/IDFT塊30(其進(jìn)行逆傅立葉變換算法)中將所得到的經(jīng)編碼的導(dǎo)頻信號映射到一組在數(shù)學(xué)上正交的子載波上。通過CPE插入塊22在經(jīng)編碼的OFDM導(dǎo)頻信號塊的起始處插入循環(huán)前綴擴(kuò)展，并將所得到的碼元塊輸入到復(fù)用器24以進(jìn)行存儲和復(fù)用。通過單元36插入例如將構(gòu)成導(dǎo)頻信號的PSB1塊的其他導(dǎo)頻信號，并通過單元38和所插入的循環(huán)前綴擴(kuò)展將其映射為正交子載波的OFDM組。當(dāng)將包括在該系統(tǒng)的信息單元中的所有時域碼元都提供給該復(fù)用器時，該復(fù)用器按照正確的順序?qū)@些時域碼元進(jìn)行組合，以形成所需的信息單元結(jié)構(gòu)。通過DAC轉(zhuǎn)換器42將OFDM碼元轉(zhuǎn)換為模擬信號，然后通過RF塊44將其轉(zhuǎn)換為射頻(RF)信號。通過信道3將RF信號發(fā)送至接收器。在本實施例中，發(fā)送順序為PSB1、PSB2、DSB1、DSB2...等。按照這種方式，可以從PSB1獲得接收器對信息單元進(jìn)行處理所需的信道估計值，然后將其用于處理其中存儲有相位信息的導(dǎo)頻信號塊。
接收器2基本上進(jìn)行相反的操作。通過RF部分46將所接收的信息單元下轉(zhuǎn)換為基帶信號。通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)48將基帶模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號。該數(shù)字信號包括連續(xù)時域信號(導(dǎo)頻信號塊或數(shù)據(jù)碼元塊)，在DFT/FFT塊52中對CPE去除塊50的輸出進(jìn)行傅立葉變換算法之前，將這些連續(xù)時域信號提供給CPE去除塊50。在單元54中對所接收的信息單元進(jìn)行解復(fù)用，并將數(shù)據(jù)信號/導(dǎo)頻信號分為三個處理流。發(fā)送包括在第一導(dǎo)頻碼元塊中的導(dǎo)頻信號PS1，以進(jìn)行由單元56執(zhí)行的信道估計。在單元58中對包括在第二導(dǎo)頻信號塊中的導(dǎo)頻信號PS2進(jìn)行導(dǎo)頻信號處理，以獲得相位信息，并發(fā)送數(shù)據(jù)碼元DS以去除相位向量。當(dāng)通過相位去除塊(未示出)從導(dǎo)頻信號中去除了相位時，優(yōu)選地還在單元62中使用包括在第二導(dǎo)頻信號塊PSB2中的導(dǎo)頻信號來獲得或確認(rèn)信道估計值。
在單元58中對第二導(dǎo)頻信號PSB2進(jìn)行處理，該單元58包括根據(jù)本發(fā)明實施例的導(dǎo)頻信號處理裝置，用于提取已經(jīng)在所分配的導(dǎo)頻信號中進(jìn)行了存儲或編碼的相位信息。單元58包括可以由導(dǎo)頻信號處理裝置用來進(jìn)行試驗計算以恢復(fù)經(jīng)編碼的相位信息的相位向量庫。圖9中更加詳細(xì)地示出了單元58，稍后將對通過單元58從PSB2中提取相位信息的方式，以及如何確定應(yīng)用于各個時域碼元的相位向量的識別信息的示例進(jìn)行描述。當(dāng)已知相位信息，并且已經(jīng)識別了相位向量Qu時，在單元60中對時域碼元進(jìn)行處理，以去除在發(fā)送前應(yīng)用的相位向量，從而可以恢復(fù)數(shù)據(jù)。在經(jīng)解調(diào)器68處理和在單元70中進(jìn)行信道解碼以獲得重構(gòu)數(shù)據(jù)72之前，在單元64中對數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換。
圖7中示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的信息單元F2的一部分。在本實施例中，按照與各個時域碼元相同的時間間隔由子載波來承載分配給特定時域碼元的導(dǎo)頻信號。因此，例如，TDS2設(shè)置有一組導(dǎo)頻信號P1。導(dǎo)頻信號因此表現(xiàn)為設(shè)置在導(dǎo)頻信號承載其相位向量信息的時域碼元“之內(nèi)”。因此，在給定時域碼元(例如，DSB1)中，使用導(dǎo)頻信號對多個子載波Npilot分別進(jìn)行調(diào)制，而使用數(shù)據(jù)碼元對其余子載波N-Npilot進(jìn)行調(diào)制。從圖7中可以看出，導(dǎo)頻信號在時域碼元的頻域內(nèi)散布。然而，Npilot個子載波在頻域內(nèi)的位置對于接收器應(yīng)當(dāng)已知，或者可以由接收器確定。應(yīng)該理解，時域碼元中的導(dǎo)頻信號的模式或排列可以在連續(xù)時域碼元之間或者在連續(xù)信息單元之間變化。還應(yīng)該理解，圖7僅示出了具有Ndata個時域碼元的信息單元的一部分。如圖5所例示，導(dǎo)頻信號塊PBS1(用于信道估計)在信息單元的中間和/或結(jié)尾處通常是重復(fù)的。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的適于產(chǎn)生和處理圖7所示的信息單元的OFDM通信系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)包括發(fā)送器1B、接收器2B和用于鏈接發(fā)送器1B和接收器2B的多路徑無線電信道3。該系統(tǒng)的執(zhí)行與圖6所示的對應(yīng)部分相同或類似功能的那些部分用相同的標(biāo)號來標(biāo)識，并且不再重復(fù)對這些部分的說明。
圖7所示的信息單元的結(jié)構(gòu)(尤其是其中一組導(dǎo)頻信號在所分配的時域碼元內(nèi)的特定頻率處散布的方式)對于第一實施例具有以下優(yōu)點降低了發(fā)送器的復(fù)雜度。如圖8所示，與多個導(dǎo)頻信號一起將調(diào)制數(shù)據(jù)流DS輸入復(fù)用器74。該復(fù)用器將這些導(dǎo)頻信號和數(shù)據(jù)碼元組合成碼元流。通過串并轉(zhuǎn)換器單元16將包括導(dǎo)頻信號的該碼元流轉(zhuǎn)換為連續(xù)的并行碼元。在SLM和編碼器塊118處對這些并行碼元的塊進(jìn)行處理，以對包括在該塊中的并行的N個信號的復(fù)合的包絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)或優(yōu)化。因此，也對包括在該塊中的各個導(dǎo)頻信號所調(diào)制到其上的子載波進(jìn)行了相位調(diào)節(jié)。應(yīng)用于承載導(dǎo)頻信號的特定子載波的相位元素將取決于該導(dǎo)頻信號在碼元塊中的位置(即，頻率)。對時域碼元中的位置已知或位置可確定的一組導(dǎo)頻信號進(jìn)行SLM處理，由此向這些信號提供與應(yīng)用于整個塊的相位向量有關(guān)的信息。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，向各個導(dǎo)頻信號提供與針對各個時域碼元內(nèi)的位置可確定的一個所述子載波的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的信息的步驟是由SLM和編碼器塊118執(zhí)行的。通過CPE插入塊22在各個時域碼元的起始處插入循環(huán)前綴擴(kuò)展，并將所得到的碼元塊輸入到復(fù)用器124，以與由單元36、38和40產(chǎn)生的導(dǎo)頻信號塊復(fù)用在一起。與圖6所示的發(fā)送器相比，復(fù)用器124在發(fā)送之前無需存儲時域碼元。
圖9示出了導(dǎo)頻信號處理裝置的示例，該導(dǎo)頻信號處理裝置包括U個導(dǎo)頻碼元處理PSP塊，它們可以分別設(shè)置在圖6或8所示的接收器單元58或158中。所接收的導(dǎo)頻信號rn表示分配給特定時域碼元的一組所接收的經(jīng)解復(fù)用的導(dǎo)頻信號(每一組都包括K個導(dǎo)頻信號；存在Ndata組要處理的導(dǎo)頻信號)。通過導(dǎo)頻信號處理裝置對各組導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以識別應(yīng)用于特定時域碼元的相位向量。該處理涉及執(zhí)行一組決策度量計算，這些決策度量計算使用從一組U個可能的相位向量中選擇的試驗相位向量中的適當(dāng)位置處得到的相位元素。具體地，對于每組導(dǎo)頻信號，進(jìn)行一組U個決策度量計算，其中U是包括在對于接收器已知的一組可能的相位向量序列中的相位向量的數(shù)量。因此，計算的總次數(shù)為U*Ndata*K或U*N，因為Ndata*K＝N。
再次參照圖5并考慮所分配的第一組16個導(dǎo)頻信號P1(其被提供有被應(yīng)用于數(shù)據(jù)碼元塊DSB1的頭16個相位元素)。使用所有可能的向量Qu的頭16個元素對所接收的一組16個導(dǎo)頻信號r1中的每一個進(jìn)行一系列試驗計算。使用所有可能的向量Qu的第二個16個元素等對第二組所接收的導(dǎo)頻信號r2中的每一個進(jìn)行一系列試驗計算。很明顯，需要使用適當(dāng)?shù)乃邮盏膶?dǎo)頻信號對來自各個試驗相位向量的正確相位元素進(jìn)行處理。參照圖7所示的信息單元結(jié)構(gòu)，由于針對導(dǎo)頻信號的子載波在時域碼元中的位置與所應(yīng)用的相位元素在相位序列中的位置之間的空間相關(guān)性對于連續(xù)時域碼元保持恒定，所以優(yōu)選地處理單元能夠使用試驗相位向量的相位向量序列中的相同位置的相位元素來處理所有組的導(dǎo)頻信號。
由圖9所示的導(dǎo)頻信號處理裝置進(jìn)行的決策度量為VSLM=minQuΣn=0K-1|rnPn*-H^nejφnu|2---(5)]]>對于給定組的導(dǎo)頻信號給出最小V值的試驗向量使得能夠識別應(yīng)用于對應(yīng)時域碼元的相位向量。
在導(dǎo)頻信號處理裝置中還可以使用的另選決策度量為VSLM=minQuΣn=0K-1abs(arg(rnPn*))-arg((H^nejφnu))---(6)]]>以上兩個決策度量都針對每個n值(其中，n＝0...K-1，而K是包括在給定組導(dǎo)頻信號中的導(dǎo)頻信號的數(shù)量)計算兩項，然后對于各組導(dǎo)頻信號對通過第二項與第一項之間的差而獲得的值進(jìn)行求和，以獲得VSLM。首先參照方程(5)，第一項rnPn*表示每組導(dǎo)頻信號的所接收的導(dǎo)頻信號與在接收器處已知的所發(fā)送的導(dǎo)頻信號的共軛的乘積。第二項 表示信道的估計值與從一組U個可能的相位向量中選擇的試驗相位向量中的適當(dāng)位置處的相位元素的乘積。所接收的導(dǎo)頻信號rn表示與所應(yīng)用的相位元素(由SLM過程確定)相乘并受到信道影響的所發(fā)送的導(dǎo)頻信號。通過用已知導(dǎo)頻信號的共軛與rn相乘，來有效地去除導(dǎo)頻信號P，從而留下了所應(yīng)用的相位元素和信道影響的表示。因此，如果選擇了正確的試驗向量，則這兩項將接近于相等，而對于給定的n， 將接近于0。
類似地，參照方程(6)，對于給定的n，從自變量 中減去自變量rnPn*，并且該差將接近于0。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，實際當(dāng)中可以使用微處理器或數(shù)字信號處理器來實現(xiàn)本發(fā)明實施例的導(dǎo)頻信號處理裝置、相位向量應(yīng)用裝置或編碼器的某些或全部功能。這種處理器根據(jù)操作程序進(jìn)行操作，來執(zhí)行各種功能。
通過仿真對本發(fā)明的性能進(jìn)行了研究。用于仿真的鏈路級仿真假設(shè)如下

性能仿真結(jié)果-實施例1(導(dǎo)頻信號塊)對本發(fā)明第一實施例的性能進(jìn)行分析并與以下技術(shù)進(jìn)行比較，本發(fā)明的第一實施例利用了如圖5所示的具有導(dǎo)頻信號塊的信息單元結(jié)構(gòu)，這些導(dǎo)頻信號用于承載包括在該信息單元中的所有時域碼元的相位信息i)基本SLM技術(shù)，其使用理想信號發(fā)送(即，理想輔助信息)和ii)由Jayalath和Tellambura提出的技術(shù)，其使用如圖4所示的盲接收器。使用以上針對QPSK和16QAM調(diào)制方案列出的鏈路級仿真假設(shè)，在AWGN信道、衰落信道上測試性能，并且放大器是非線性的。
圖10和11示出了在針對無編碼的QPSK(圖10)和16QAM(圖11)調(diào)制方案，在2dB和5dB的回饋值的條件下，對實施本發(fā)明的通信系統(tǒng)的BER性能(c)和(d)與Jayalath等提出的通信系統(tǒng)的BER性能(a)和(b)的比較。將兩種結(jié)果都與使用理想輔助信息所預(yù)期的性能進(jìn)行比較。從這些仿真可以看出，實施本發(fā)明的通信系統(tǒng)具有與使用利用理想輔助信息的基本SLM技術(shù)所預(yù)期的相同的BER性能。然而，Jayalath技術(shù)表現(xiàn)出低EbNo值的性能劣化。
此外，圖12示出了類似的BER性能比較，這一次是在針對無編碼的QPSK和16QAM調(diào)制方案，在2dB和5dB的回饋值的條件下，在一條路徑衰落信道上進(jìn)行的?？梢杂^察到，實施本發(fā)明的通信系統(tǒng)(圖12c和12d)具有與使用利用理想輔助信息的基本SLM技術(shù)(圖12a和12b)所表現(xiàn)出的相同的性能。然而，Jayalath技術(shù)表現(xiàn)出在所有EbNo值中大約0.75dB的性能劣化。
性能仿真結(jié)果-實施例2(分散導(dǎo)頻)對本發(fā)明第二實施例的性能進(jìn)行分析，并與基本SLM技術(shù)進(jìn)行比較，本發(fā)明的第二實施例利用了如圖7所示的信息單元結(jié)構(gòu)，而基本SLM技術(shù)使用了理想信號發(fā)送(即，理想輔助信息)。使用以上針對QPSK和16QAM調(diào)制方案列出的鏈路級仿真假設(shè)，在AWGN信道、衰落信道上測試性能，并且放大器是非線性的。
圖13示出了針對無編碼的QPSK((a)和(c))以及16QAM((b)和(d))調(diào)制方案，在2dB和5dB的限幅(即，回饋)值的情況下，對實施本發(fā)明的通信系統(tǒng)的BER性能與使用基本SLM技術(shù)的通信系統(tǒng)的BER性能的比較。將兩個結(jié)果都與使用理想輔助信息所預(yù)期的性能進(jìn)行比較。從這些仿真可以看出，實施本發(fā)明的通信系統(tǒng)具有與使用利用理想輔助信息的基本SLM技術(shù)所預(yù)期的相同的BER性能。
圖14示出了類似的BER性能比較，這一次是針對無編碼的QPSK和16QAM調(diào)制方案，在2dB(圖14a)和5dB(圖14b)回饋值的情況下，在一條路徑衰落信道上進(jìn)行?？梢杂^察到，實施本發(fā)明的通信系統(tǒng)具有與使用利用理想輔助信息的基本SLM技術(shù)(圖14a和14b)所表現(xiàn)出的相同的性能。
權(quán)利要求
1.一種通信方法，在該通信方法中，發(fā)送器向一個或更多個接收器發(fā)送連續(xù)時域碼元，每一個時域碼元都包括由所述發(fā)送器并行發(fā)送的多個信號，所述多個信號包括數(shù)據(jù)信號或?qū)ьl信號，所述方法包括在所述發(fā)送器處，向分配給了給定時域碼元的一組導(dǎo)頻信號提供與應(yīng)用于包括在所述時域碼元中的信號的相位向量有關(guān)的信息，所述相位向量包括相位元素的序列，其中通過一個所述相位元素來調(diào)節(jié)所述時域碼元的各個信號的相位，其中包括在所述一組導(dǎo)頻信號中的各個導(dǎo)頻信號設(shè)置有與所述時域碼元內(nèi)具有可確定位置的一個所述信號的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，分配給所述時域碼元的所述一組導(dǎo)頻信號由包括在所述時域碼元中的信號來承載。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，向包括在所述一組導(dǎo)頻信號中的信號提供與應(yīng)用于給定時域碼元的相位向量有關(guān)的信息的所述步驟是在將所述相位向量應(yīng)用于所述時域碼元的過程中進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，分配給所述時域碼元的所述一組導(dǎo)頻信號由包括在不同時域碼元中的信號來承載。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，給定時域碼元包括以多組導(dǎo)頻信號的形式分配給多個其他時域碼元的多個導(dǎo)頻信號，已對所述多個其他時域碼元中的每一個時域碼元應(yīng)用了相位向量，其中，各組導(dǎo)頻信號設(shè)置有與應(yīng)用于被分配給該組的時域碼元的相位向量有關(guān)的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述多組導(dǎo)頻信號分別依次與所分配的時域碼元相關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，應(yīng)用于所述給定時域碼元的相位向量是從一組可能的相位向量中選擇的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，對所述相位向量的選擇基于對峰均功率比的降低的考慮，可以通過將所選擇的向量應(yīng)用于所述時域碼元來實現(xiàn)峰均功率比的降低。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，應(yīng)用于所述給定時域碼元的相位向量是從一組可能的相位向量中選擇的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，該方法還包括以下步驟將與所選擇的相位向量有關(guān)的信息存儲在相位向量存儲單元中，以在將與所選擇的相位向量有關(guān)的信息提供給所述一組導(dǎo)頻信號的步驟中進(jìn)行后續(xù)使用。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述時域碼元進(jìn)行逆傅立葉變換算法(IFFT/IDFT)以形成OFDM碼元。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括在所述接收器處，對分配給了給定時域碼元的所述一組導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以確定與對包括在所述給定時域碼元中的具有可確定位置的一個所述信號進(jìn)行的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述接收器通過考慮一組可能的相位向量來識別應(yīng)用于所述給定時域碼元的相位向量。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，由所述接收器執(zhí)行的處理包括執(zhí)行多個計算操作，每一個計算操作都利用從一組可能的相位向量中選擇的試驗相位向量中的預(yù)定位置處獲得的相位元素。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過考慮以下內(nèi)容來確定所述元素在試驗向量中的位置i)與其有關(guān)的信息被提供給所述導(dǎo)頻信號的信號在所述給定時域碼元中的位置；以及ii)包括在所述試驗相位向量中的相位元素的序列。
16.根據(jù)權(quán)利要求11或12中的任意一項所述的方法，其中，所述接收器進(jìn)行以下計算來處理所述一組導(dǎo)頻信號VSLM=minQuΣn=0K-1|rnPn*-H^nejφnu|2]]>其中，rn是所接收的一組導(dǎo)頻信號，Pn*是相位碼元的共軛，而 是信道脈沖響應(yīng)與從所述試驗相位向量獲得的相位元素相乘的估計值。
17.根據(jù)權(quán)利要求11或12中的任意一項所述的方法，其中，所述接收器進(jìn)行以下計算來處理所述一組導(dǎo)頻信號VSLM=minQuΣn=0K-1abs(arg(rnPn*)-arg(H^nejφnu))]]>其中，rn是所接收的一組導(dǎo)頻信號，Pn*是相位碼元的共軛，而 是信道脈沖響應(yīng)與從所述試驗相位向量獲得的相位元素相乘的估計值。
18.一種用于向一個或更多個接收器發(fā)送連續(xù)時域碼元的發(fā)送器，每一個時域碼元都包括由所述發(fā)送器并行發(fā)送的多個信號，其中所述多個信號可以包括數(shù)據(jù)信號或?qū)ьl信號，所述發(fā)送器包括i)相位調(diào)節(jié)裝置，用于向包括在時域碼元中的信號應(yīng)用相位向量，所述相位向量包括相位元素的序列，其中，所述時域碼元的各個信號的相位都通過一個所述相位元素進(jìn)行了調(diào)節(jié)；以及ii)相位編碼裝置，用于向被分配給所述時域碼元的多個導(dǎo)頻信號提供與所述時域碼元內(nèi)具有可確定位置的一個所述信號的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的相位信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)送器，其中，分配給所述時域碼元的所述一組導(dǎo)頻信號由包括在所述時域碼元中的信號來承載。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)送器，其中，所述相位編碼裝置設(shè)置在用于將所述相位向量應(yīng)用于所述時域碼元的處理單元中。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)送器，其中，分配給所述時域碼元的所述一組導(dǎo)頻信號由包括在不同時域碼元中的信號來承載。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)送器，該發(fā)送器還包括相位向量選擇單元，該相位向量選擇單元從一組可能的相位向量中選擇應(yīng)用于給定時域碼元的相位向量。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的發(fā)送器，其中，所述相位向量選擇單元基于對峰均功率比的降低的考慮來選擇所述相位向量，可以通過將所選擇的向量應(yīng)用于所述時域碼元來實現(xiàn)峰均功率比的降低。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)送器，該發(fā)送器還包括相位向量選擇單元，該相位向量選擇單元從一組可能的相位向量中選擇應(yīng)用于給定時域碼元的相位向量。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的發(fā)送器，該發(fā)送器還包括相位向量存儲單元，該相位向量存儲單元用于存儲與所選擇的相位向量有關(guān)的信息，以由所述相位編碼裝置進(jìn)行后續(xù)使用。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)送器，該發(fā)送器還包括DFT塊，該DFT塊用于對一個或更多個時域碼元進(jìn)行逆離散傅立葉變換算法，以形成OFDM碼元。
27.一種用于從發(fā)送器接收連續(xù)時域碼元的接收器，每一個時域碼元都包括由所述發(fā)送器并行發(fā)送的多個信號，其中，所述多個信號可以包括數(shù)據(jù)信號或?qū)ьl信號，該接收器包括導(dǎo)頻信號處理裝置，用于對分配給了給定時域碼元的一組導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以確定與由所述發(fā)送器應(yīng)用于包括在所述給定時域碼元中的信號的相位向量有關(guān)的信息，所述相位向量包括相位元素的序列，其中所述時域碼元的各個信號的相位都通過一個所述相位元素進(jìn)行了調(diào)節(jié)，其中對包括在所述一組導(dǎo)頻信號中的各個導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以獲得與對所述時域碼元內(nèi)具有可確定位置的一個所述信號進(jìn)行的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的信息。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的接收器，其中，所述導(dǎo)頻信號處理裝置利用與應(yīng)用于所述給定時域碼元的相位向量有關(guān)的信息，通過考慮一組可能的相位向量來識別所述相位向量。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的接收器，其中，所述一組可能的相位向量存儲在設(shè)置于所述接收器中的相位向量庫中。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的接收器，其中，所述導(dǎo)頻信號處理裝置執(zhí)行多個計算操作，每一個計算操作都利用從所述一組可能的相位向量中選擇的試驗相位向量中的預(yù)定位置處獲得的相位元素。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的接收器，其中，所述接收器通過考慮以下內(nèi)容來確定所述元素在試驗相位向量中的位置i)與其有關(guān)的信息被提供給所述導(dǎo)頻信號的信號在所述給定時域碼元中的位置；以及ii)包括在所述試驗相位向量中的相位元素的序列。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的接收器，其中，所述接收器進(jìn)行以下計算來處理所述一組導(dǎo)頻信號VSLM=minQuΣn=0K-1|rnPn*-H^nejφnu|2]]>其中，rn是所接收的一組導(dǎo)頻信號，Pn*是相位碼元的共軛，而 是信道脈沖響應(yīng)與從所述試驗相位向量獲得的相位元素相乘的估計值。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的接收器，其中，所述接收器進(jìn)行以下計算來處理所述一組導(dǎo)頻信號VSLM=minQuΣn=0K-1abs(arg(rnPn*)-arg(H^nejφnu))]]>其中，rn是所接收的一組導(dǎo)頻信號，Pn*是相位碼元的共軛，而 是信道脈沖響應(yīng)與從所述試驗相位向量獲得的相位元素相乘的估計值。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的接收器，該接收器還包括DFT/FFT單元，該DFT/FFT單元用于對所接收的時域碼元進(jìn)行傅立葉變換算法。
35.一種包括根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)送器和根據(jù)權(quán)利要求27所述的接收器的系統(tǒng)。
36.一種通信方法，在該通信方法中，發(fā)送器向一個或更多個接收器發(fā)送連續(xù)時域碼元，每一個時域碼元都包括由所述發(fā)送器并行發(fā)送的多個信號，其中所述多個信號可以包括數(shù)據(jù)信號或?qū)ьl信號，所述方法包括在所述接收器處，對分配給了給定時域碼元的一組導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以確定與由所述發(fā)送器應(yīng)用于包括在所述給定時域碼元中的信號的相位向量有關(guān)的信息，所述相位向量包括相位元素的序列，其中所述時域碼元的各個信號的相位都通過一個所述相位元素進(jìn)行了調(diào)節(jié)，其中對包括在所述一組導(dǎo)頻信號中的各個導(dǎo)頻信號進(jìn)行處理，以獲得與對所述時域碼元內(nèi)具有可確定位置的一個所述信號進(jìn)行的相位調(diào)節(jié)有關(guān)的信息。
37.一種操作程序，當(dāng)適于發(fā)送連續(xù)時域碼元的發(fā)送器中的處理器執(zhí)行該操作程序時，該操作程序使所述發(fā)送器執(zhí)行權(quán)利要求1至11中的任意一項的方法。
38.一種操作程序，當(dāng)適于接收連續(xù)時域碼元的接收器中的處理器執(zhí)行該操作程序時，該操作程序使所述接收器執(zhí)行權(quán)利要求36的方法。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的操作程序，其中，所述接收器進(jìn)行以下計算來處理所述一組導(dǎo)頻信號VSLM=minQuΣn=0K-1|rnPn*-H^nejφnu|2]]>其中，rn是所接收的一組導(dǎo)頻信號，Pn*是相位碼元的共軛，而 是信道脈沖響應(yīng)與從所述試驗相位向量獲得的相位元素相乘的估計值。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的操作程序，其中，所述接收器進(jìn)行以下計算來處理所述一組導(dǎo)頻信號VSLM=minQuΣn=0K-1abs(arg(rnPn*)-arg(H^nejφnu))]]>其中，rn是所接收的一組導(dǎo)頻信號，Pn*是相位碼元的共軛，而 是信道脈沖響應(yīng)與從所述試驗相位向量獲得的相位元素相乘的估計值。
全文摘要
本發(fā)明提供多載波通信系統(tǒng)。本申請涉及一種通信方法，在該通信方法中，發(fā)送器向一個或更多個接收器發(fā)送連續(xù)時域碼元(TDS)。每一個時域碼元都包括由所述發(fā)送器并行發(fā)送的多個信號。這些信號可以包括數(shù)據(jù)信號或?qū)ьl信號。在發(fā)送器處，向分配給了給定時域碼元的一組導(dǎo)頻信號提供與應(yīng)用于所述時域碼元的相位向量有關(guān)的信息。優(yōu)選地，基于對峰均功率比的降低的考慮來選擇所述相位向量，當(dāng)將該向量應(yīng)用于時域碼元時，可以實現(xiàn)該峰均功率比的降低。還提供了在該通信方法中使用的發(fā)送器和接收器。本發(fā)明尤其適用于OFDM通信系統(tǒng)。
文檔編號H04L27/26GK1956433SQ200610137560
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者亞辛·亞丁·阿瓦德 申請人:富士通株式會社