專利名稱：與在sc-fdma中在頻域中插入導(dǎo)頻音調(diào)相關(guān)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及通信網(wǎng)絡(luò)中的方法和設(shè)備，特別地涉及用戶設(shè)備中 的方法和設(shè)備。特別地，本發(fā)明是用于提高使用SC-FDMA調(diào)制的移動(dòng)系統(tǒng) 的效率的方法。
背景技術(shù)：
在一些蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中，公共的無線電基站(RBS)可以通過 在可用帶寬(分配用于一個(gè)小區(qū)中的RBS傳輸?shù)膸?內(nèi)使用正交頻分復(fù) 用(OFDM)瞬時(shí)向若干用戶設(shè)備(UE)進(jìn)行傳送。
OFDM調(diào)制提供了高EPF (包絡(luò)峰值因數(shù))，這減少了來自用戶設(shè)備 的可用功率。在無線電基站中，削峰(peak reduction)方法(削波(clipping)) 通常被用于降低發(fā)送信號(hào)的峰值功率和平均功率之比。所增加的削峰能量 能夠被分配給無線電帶寬內(nèi)的所有載波或者^皮定位于不承載OFDM數(shù)據(jù)的 特別保留的音調(diào)(tone)。當(dāng)將削峰能量定位于帶寬內(nèi)的所有音調(diào)時(shí)，帶 寬誤差被引入承載信息的音調(diào)。對(duì)于引入多少誤差的測(cè)量是誤差矢量幅度 (EVM)測(cè)量。低EVM意味著所發(fā)送和接收的消息的小的失真。包絡(luò)削 峰方法通常僅僅在RBS中實(shí)施，這是因?yàn)橐苿?dòng)用戶設(shè)備是硬件受限的并且 無法負(fù)擔(dān)所增加的用于削波的數(shù)字硬件。這意味著OFDM用戶設(shè)備的模擬 功率放大器在上行鏈路(UL)上必須被設(shè)計(jì)成具有比基站更高的峰值功率 能力。當(dāng)還考慮來自UE電池的可用功率時(shí)，這將限制來自UE的可用發(fā)射 功率。移動(dòng)系統(tǒng)通常是UL功率受限的，如OFDM的情形那樣。
因此，提出針對(duì)UE使用局部化(Localized)或分布式的單載波調(diào)制，
率。SC-FDMA信號(hào)與從時(shí)域中的調(diào)制符號(hào)所生成的OFDM形成對(duì)照，并且 就在OFDM中所使用的相同類型調(diào)制而言將提供較小的EPF。
通常使用的調(diào)制例如QPSK提供了低EPF和低數(shù)據(jù)傳送可用性，而 16-QAM和64-QAM具有較高的EPF和較高的數(shù)據(jù)傳送。缺點(diǎn)是低EPF信號(hào) 調(diào)制將降低用于傳輸?shù)目捎脭?shù)據(jù)速率。
OFDM調(diào)制的優(yōu)選特征是能夠?qū)?dǎo)頻音調(diào)插入所傳送的符號(hào)或時(shí)間信號(hào)中。導(dǎo)頻音調(diào)被用于校準(zhǔn)主要在接收機(jī)濾波中出現(xiàn)的無線電信道和接 收器頻率相關(guān)的誤差。由于對(duì)良好的接收機(jī)選擇性的需要，通常接收機(jī)濾
波被實(shí)現(xiàn)為SAW-濾波器(聲表面波濾波器)。這樣的接收機(jī)會(huì)引入10-15% 的EVM,主要從接收機(jī)濾波出現(xiàn)。但是通過使用遍布于無線電信道帶寬的 導(dǎo)頻音調(diào)，通過信道和接收機(jī)濾波的頻率響應(yīng)祐:校準(zhǔn)并且EVM影響幾乎能 夠被消除，從而留下了 OFDM接收機(jī)。通常能夠?qū)崿F(xiàn)2-3%的范圍內(nèi)的EVM 值，其主要因接收機(jī)和發(fā)射機(jī)所使用的振蕩器中的頻率發(fā)生相位噪聲而出 現(xiàn)。
能夠通過保留 一 定量的優(yōu)化分布的用于削峰的保留音調(diào)來降低 OFDM的大EPF。峰值取消(peak cancelling)能量^皮分配給不承載數(shù)據(jù)的 保留音調(diào)。在這種情況下，削峰沒有將任何誤差引入承載數(shù)據(jù)信息的音調(diào) 中。

圖1示出使用兩級(jí)削波應(yīng)用的0FDM 20 MHz信道中的EPF降低，其中 高斯傳^^導(dǎo)頻音調(diào)占了 OFDM調(diào)制的可用音調(diào)的6.25%。因?yàn)橄鞑üδ軆H 僅使用保留音調(diào)，所以就用于所傳送的消息的音調(diào)而言，OFDM信號(hào)EVM 的削峰沒有增加。在圖中，左邊的曲線代表削波的性能，并且右邊的曲線 是原始OFDM EPF分布。
通過為OFDM中的校準(zhǔn)和削波保留音調(diào)，失去了信道中的一定百分比 的可用數(shù)據(jù)速率。用于接收機(jī)校準(zhǔn)的導(dǎo)頻音調(diào)未必總是需要被傳送，而是 能夠根據(jù)無線電信道變化在某些間隔內(nèi)被傳送。還能夠在一塊發(fā)送時(shí)間信 號(hào)的范圍內(nèi)進(jìn)行不同的導(dǎo)頻選擇，這樣整個(gè)塊將使用總的導(dǎo)頻音調(diào)響應(yīng)在 接收中進(jìn)行校準(zhǔn)。
通過削峰實(shí)現(xiàn)EPF降低以用于減少用于在空中接口中提供OFDM調(diào)制 的射頻功率放大器所需的尺寸和直流功率。導(dǎo)頻音調(diào)校準(zhǔn)技術(shù)通過為接收 的0FDM消息提供更好的C/1 (載波干擾比)來改進(jìn)OFDM的接收。
圖2圖示了現(xiàn)有技術(shù)中的局部化單信道頻分多址(SC-FDMA)和分布 式SC-FDMA調(diào)制的生成過程。這在3GPP標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)報(bào)告3GPP TR25.814 V0 3.01中被描述。
在時(shí)域中生成No個(gè)符號(hào)，其中No是所使用的分配給無線電信道的載 波數(shù)。所述符號(hào)可以是四相移相鍵控(QPSK) 、 8相移相鍵控(8-PSK) 16-正交幅度調(diào)制(16QAM)或其他高階線性調(diào)制。生成長(zhǎng)度為No個(gè)音調(diào) 或倉(bin)的離散傅立葉變換(DFT) 。 No個(gè)音調(diào)然后^皮映射(子載波映 射120)到音調(diào)數(shù)目長(zhǎng)度大于N的無線電信道。無線電信道的長(zhǎng)^_2、個(gè)音調(diào)，如512、 1024或2048等，其中快速傅立葉變換(FFT) 130能夠被高 效地執(zhí)行。然后通過快速傅立葉逆變換技術(shù)(IFFT)來產(chǎn)生新的時(shí)間函數(shù)。 待傳送的符號(hào)的循環(huán)前綴和斜坡(ramp)窗#:添加140并且通過無線電接 口傳送符號(hào)。
對(duì)于在移動(dòng)系統(tǒng)中在UL上的SC-FDMA調(diào)制優(yōu)選是就調(diào)制而言獲得較 低的EPF。當(dāng)在時(shí)域中生成消息符號(hào)時(shí)，EPF圖傾向就所使用的調(diào)制而言可 達(dá)到的EPF。兀/4-QPSK提供最低的EPF,從而提供了用戶設(shè)備模擬射頻(RF ) 發(fā)射機(jī)的最低的功耗和復(fù)雜度。缺點(diǎn)是如果接收機(jī)頻率響應(yīng)沒有被校準(zhǔn)， 則在SC-FDMA的接收中出現(xiàn)相當(dāng)高的EVM。均衡技術(shù)必須在時(shí)域中進(jìn)行。
降低用戶設(shè)備調(diào)制的EPF的目的將在用戶設(shè)備中提供降低的數(shù)據(jù)速 率，并且不存在使用調(diào)制符號(hào)內(nèi)的導(dǎo)頻音調(diào)來改進(jìn)SC-FDMA符號(hào)接收的方 法。不過將整個(gè)符號(hào)用于校準(zhǔn)音調(diào)的方法是可用的。訓(xùn)練序列能夠纟皮放入 時(shí)域中，這于是意味著SC-FDMA的接收需要在GSM和WCDMA系統(tǒng)中所使 用的其他線性調(diào)制中所使用的先進(jìn)均;銜器。在不在調(diào)制中引入大量訓(xùn)練序 列的情況下，這樣的時(shí)域設(shè)計(jì)的均tf器就維護(hù)(taking care of)接收機(jī)引 入的EVM而言的可用性是有限的。
為了使用用于OFDM的相當(dāng)簡(jiǎn)單的均^f技術(shù)，需要校準(zhǔn)音調(diào)。當(dāng)使用 SC-FDMA調(diào)制時(shí)，這并非如此高效。為了提供用于校準(zhǔn)的導(dǎo)頻音調(diào)，整個(gè) IFFT時(shí)間序列必須^^吏用。生成校準(zhǔn)音調(diào)的已有技術(shù)如下用于在待發(fā)送 的SC-FDMA中提供校準(zhǔn)音調(diào)的消息在時(shí)域中重復(fù)X次，且長(zhǎng)為No/X。這給 出了在該消息中沒有更多信息可用的情況下，所發(fā)送的時(shí)間序列將僅被 用于信道和接收機(jī)校準(zhǔn)。用于校準(zhǔn)的音調(diào)將以X個(gè)音調(diào)等間隔隔開。每隔 多久需要一次校準(zhǔn)消息取決于無線電信道相對(duì)時(shí)間的變化。
已有技術(shù)LC-或SC-FDMA調(diào)制法的問題在于
-必須使用低階調(diào)制，這是因?yàn)閬碜杂脩粼O(shè)備的EPF需求降低了可用的 數(shù)據(jù)速率，
-通過削峰實(shí)現(xiàn)的EPF提高很復(fù)雜，并且向所傳送的信號(hào)引入了EVM, -需要在時(shí)域中均衡
-就針對(duì)OFDM提供接收機(jī)校準(zhǔn)和使用頻域均衡器而言的可用性是有 限的，并且與OFDM調(diào)制相比降低數(shù)據(jù)速率更多
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是通過將本發(fā)明的方法應(yīng)用于局部化或分布式
SC-FDMA信號(hào)來解決上述的問題。高效。
-與OFDM相比可獲得更低的EPF，這意味著同樣當(dāng)針對(duì)EPF降低應(yīng)用 所保留的音調(diào)分配時(shí)在空中接口處將會(huì)獲得更多發(fā)射功率。
-OFDM均衡技術(shù)的重新使用將會(huì)把均衡的成本降低到與OFDM接收 相比在接收機(jī)信號(hào)處理中增加長(zhǎng)度減小的IFFT的程度。
為此，提供了使用單信道-頻分多址(SC-FDMA)來提高傳輸效率的 方法。所述方法包括以下步驟
a) 對(duì)時(shí)間信號(hào)應(yīng)用離散傅立葉變換(DFT)以提供No個(gè)采樣，從而 產(chǎn)生第一信號(hào)，
b) 將N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)插入所述第一信號(hào)，從而產(chǎn)生提供No+Nl個(gè)音調(diào) 的DFT信號(hào)，
c )通過向所述DFT插入零音調(diào)來將所述DFT信號(hào)內(nèi)插到所需的長(zhǎng)度 N,從而提供N個(gè)音調(diào)的修改后的頻域信號(hào)，此處N大于No+Nl， N=2m, 其中m是整數(shù)，
d) 對(duì)所述修改后的信號(hào)應(yīng)用快速傅立葉逆變換(IFFT),和
e) 在傳送修改后的信號(hào)之前執(zhí)行循環(huán)前綴插入。 優(yōu)選地在執(zhí)行傳送之前，執(zhí)行對(duì)時(shí)間信號(hào)的可選功率斜坡加窗
(windowing)的附加步驟。導(dǎo)頻音調(diào)間隔可以是等距離的或隨機(jī)分布的 之一0
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，步驟b)被改為插入N2個(gè)保留音調(diào)以提供由 No+N2個(gè)音調(diào)組成的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，步驟b)被改為插入 Nl個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)和N2個(gè)保留音調(diào)以提供由No+Nl+N2個(gè)音調(diào)組成的信號(hào)。
優(yōu)選地，引入用于包絡(luò)峰值因數(shù)(EPF)降低的另外的步驟，所迷步 驟包括，在步驟b之后，使數(shù)目為N2的保留音調(diào)可用，分配被分配給N2個(gè) 保留音調(diào)的削峰能量。
通過以下方法來對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，所述方法包括使用接收信號(hào) 的長(zhǎng)度為N的FFT來在頻域中執(zhí)行信道估計(jì)，除去所傳送的最后的額外的導(dǎo) 頻或保留音調(diào)以及與所傳送的零音調(diào)相對(duì)應(yīng)的音調(diào)，并且將所述FFT長(zhǎng)度從N降到No個(gè)音調(diào)，以及通過離散傅立葉逆變換(IDFT)操作來恢復(fù)長(zhǎng)為 No個(gè)采樣的原始時(shí)間信號(hào)。
本發(fā)明還涉及一種使用單信道-頻分多址(SC-FDMA)來處理用于傳 輸?shù)男盘?hào)的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于接收符號(hào)序列以提供時(shí)間信號(hào)的符 號(hào)接收部分，用于對(duì)所得到的時(shí)間信號(hào)應(yīng)用DFT以提供No個(gè)采樣的處理設(shè) 備，用于將Nl個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)插入信號(hào)中以提供No+Nl個(gè)音調(diào)的設(shè)備，用于通 過將零音調(diào)插入所述DFT來將擁有No+Nl個(gè)音調(diào)的信號(hào)內(nèi)插到所需長(zhǎng)度N 以提供N個(gè)音調(diào)的修改后的頻域信號(hào)的裝置，此處N大于No+Nl， N=2m, 其中m是整數(shù)，用于在DFT的中部插入零倉以提供修改后的信號(hào)的設(shè)備， 用于對(duì)修改后的信號(hào)應(yīng)用快速傅立葉逆變換(IFFT)的處理設(shè)備，以及用 于在傳送修改后的信號(hào)之前執(zhí)行循環(huán)前綴插入的設(shè)備。所述設(shè)備還可以包 括用于插入N2個(gè)保留音調(diào)而不是N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)以提供由No+N2個(gè)音調(diào)組 成的信號(hào)的裝置。優(yōu)選地，所述設(shè)備還可以包括用于插入N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)和 N2個(gè)保留音調(diào)以提供由No+Nl+N2個(gè)音調(diào)組成的信號(hào)的裝置。所述設(shè)備還 可以包括用于分配被分配給用于包絡(luò)峰值因數(shù)(EPF)降低的N2個(gè)保留音 調(diào)的削峰能量的裝置。優(yōu)選地，還可以提供用于在傳送之前執(zhí)行對(duì)時(shí)間信 號(hào)的功率斜坡加窗的設(shè)備。
此外，本發(fā)明涉及用于接收SC-FDMA調(diào)制信號(hào)的接收設(shè)備。所述接 收設(shè)備包括用于使用接收信號(hào)的長(zhǎng)度為N的FFT來進(jìn)行信道估計(jì)的接收機(jī) 部分，用于在頻域中進(jìn)行處理的處理設(shè)備，用于除去填充零的倉并且將FFT 長(zhǎng)度從N降到No+Nl個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)或No+N2反轉(zhuǎn)音調(diào)(reverse tone)或 NO+Nl+N2個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)和反轉(zhuǎn)音調(diào)之一的處理設(shè)備，用于除去所述N1個(gè)導(dǎo) 頻音調(diào)或N2個(gè)反轉(zhuǎn)音調(diào)或Nl+N2個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)和反轉(zhuǎn)音調(diào)以使得留下No個(gè) 音調(diào)或倉的處理設(shè)備，以及用于使用離IU專立葉逆變換(IDFT)操作來恢 復(fù)原始時(shí)間信號(hào)的處理設(shè)備。
本發(fā)明還涉及包括上述設(shè)備中的至少一個(gè)的基站。 本發(fā)明還涉及包括上述設(shè)備中的至少 一個(gè)的用戶設(shè)備。
附圖簡(jiǎn)述
在下文中，將參照?qǐng)D示出各種示例性實(shí)施例的附圖來更詳細(xì)地描述本 發(fā)明，其中；
圖1圖示出從50個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)序列生成的原始OFDM EPF分布，以及當(dāng)通
8過所保留的音調(diào)分配實(shí)現(xiàn)削峰時(shí)所得到的相同分布。
圖2圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)生成SC-FDMA調(diào)制，
圖3圖示出局部化SC-FDMA FFT映射，其中圖3A圖示出16QAM時(shí)間生 成調(diào)制的No個(gè)采樣的FFT，并且圖3B圖示出局部化SC-FDMA FFT映射到長(zhǎng) 度為N的FFT。
圖4圖示出Ncp個(gè)采樣循環(huán)前綴添加到在IFFT處理1之后獲得的原始N 個(gè)采樣長(zhǎng)的時(shí)間信號(hào)。
圖5圖示出從16-QAM時(shí)間調(diào)制(長(zhǎng)為1100個(gè)采樣)所獲得的原始時(shí)間 信號(hào)DFT。
圖6圖示出作為應(yīng)用于圖5的信號(hào)的映射示例的具有插入的導(dǎo)頻音調(diào) (Nl=100)的消息DFT (No=1100)。
圖7是將信號(hào)和導(dǎo)頻音調(diào)映射到圖6的2048個(gè)音調(diào)/倉FFT的示例，
圖8是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示意性框圖，
圖9是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示意性框圖，
圖10是16 QAM時(shí)間信號(hào)的符號(hào)繪圖，
圖ll是根據(jù)圖IO的時(shí)間信號(hào)的DFT的繪圖，
圖12是具有用于根據(jù)圖ll的隨機(jī)間隔的保留音調(diào)的插入位置的DFT 信號(hào)的繪圖，
圖13是具有所保留的零振幅音調(diào)的DFT信號(hào)的繪圖， 圖14是DFT映射到2048個(gè)倉的FFT的繪圖，
圖15是在針對(duì)信號(hào)生成的逆向信號(hào)處理步驟之后接收機(jī)所恢復(fù)的時(shí)
間信號(hào)。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的示例的設(shè)備的示意性框圖，
圖17圖示出才艮據(jù)本發(fā)明的16QAM SC-FDMA EPF分布和削波性能，
圖18是用于實(shí)施本發(fā)明的設(shè)備的框圖，
圖19是用于在接收位置實(shí)施本發(fā)明的設(shè)備的框圖，
圖20是用于在接收位置實(shí)施本發(fā)明的設(shè)備的第二框圖，并且
圖21示意性地示出在接收位置實(shí)施本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明
在以下的非限制性說明中，公開了就OFDM傳輸而言針對(duì)局部化和分 布式SC-FDMA調(diào)制實(shí)現(xiàn)相同功能的方法。對(duì)于說明書的其余部分，針對(duì)局部化SC-FDMA來描述發(fā)明，然而， 本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到本發(fā)明還可以被應(yīng)用于分布式SC-FDMA調(diào)制。
有不同類型的SC-FDMA映射可用分布式或局部化。以下例子描述 局部化映射過程。
現(xiàn)在返回圖2，其中描述了SC-FDMA調(diào)制的生成。
在圖3A和3B中，針對(duì)局部化SC-FDMA示出了映射到時(shí)間消息DFT的 載波。填充零的FFT倉被插入原始DFT (長(zhǎng)度為No個(gè)倉)的中間以對(duì)多個(gè) 倉(與2"M直相對(duì)應(yīng))載波進(jìn)行內(nèi)插，其中能夠使用高效的FFT和IFFT技術(shù)。 該方法與從No次載波頻率到與所需FFT長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的N次載波頻率的過采 樣相同，其中使用了No個(gè)采樣時(shí)間符號(hào)。通過使用快速傅立葉逆變換 (IFFT)技術(shù)，時(shí)間信號(hào)得以恢復(fù)，但是以較高的采樣速率。
在恢復(fù)了時(shí)間信號(hào)之后，是提供循環(huán)前綴(CP)插入的步驟，(圖4 )。 因?yàn)镮FFT在時(shí)間上是循環(huán)的，所以該方法將向IFFT信號(hào)添加循環(huán)前綴。來 自始端的"Ncp"個(gè)采樣被添加在時(shí)間信號(hào)的末端(或反之亦然)。結(jié)果 是長(zhǎng)為N+Ncp個(gè)時(shí)間采樣的信號(hào)。當(dāng)傳送長(zhǎng)為N+Ncp的信號(hào)到接收機(jī)時(shí)， 接收機(jī)具有冗余信息，這樣信號(hào)均tf能夠在頻域而不是就通常的時(shí)間生成 調(diào)制而言在時(shí)域中完成。所傳送的"轉(zhuǎn)移時(shí)間信息"(TTI transferred time information)對(duì)應(yīng)于初始時(shí)間序列的"No"個(gè)原始符號(hào)值。
根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)頻音調(diào)的插入是一種修改SC-FDMA信號(hào)生成流的直 4妾方法。
圖5到7圖示出針對(duì)SC-FDMA的導(dǎo)頻應(yīng)用的解決方案。圖5是原始時(shí)間 信號(hào)DFT,其中No-1100。該方法如下(參見圖8):
1. 對(duì)SC-FDMA的時(shí)間信號(hào)應(yīng)用DFT (810)以提供No個(gè)采樣。
2. 將數(shù)量為N1的導(dǎo)頻音調(diào)(圖6)插入(821 )原始的FFT,從而提供 No+Nl個(gè)音調(diào)。導(dǎo)頻音調(diào)間隔可以是等距離的或者隨機(jī)分布的。(圖6示 出導(dǎo)頻音調(diào)的均勻分布。)
3對(duì)音調(diào)進(jìn)行內(nèi)插(822 )或者將其映射到所需長(zhǎng)度N (其中N是2"M直) 并且執(zhí)行IFFT 830,循環(huán)前綴插入(840 )等等，并且通過空中接口傳送(850 ) 修改后的信號(hào)。
4. 可選地在執(zhí)行傳送之前，執(zhí)行對(duì)時(shí)間信號(hào)的功率斜坡加窗(860)的步驟。
5. 在接收端，通過使用對(duì)接收信號(hào)的長(zhǎng)度為N的FFT ( 1970)來實(shí)現(xiàn)信道(圖19)估計(jì)。在頻域中的信號(hào)處理之后，除去(1980)填充零的倉并 且將FFT長(zhǎng)度從N降到No+Nl個(gè)音調(diào)。然后，Nl個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)被除去(1985 )， 這樣留下了No個(gè)音調(diào)或倉。然后通過離散傅立葉逆變換(IDFT) ( 1990) 操作來恢復(fù)原始時(shí)間信號(hào)。采用與上述插入用于校準(zhǔn)的導(dǎo)頻音調(diào)相同的方式，能夠應(yīng)用分配特別 保留的用于EPF降低的音調(diào)的OFDM方法。該過程如下(圖9)1. 對(duì)SC-FDMA的時(shí)間信號(hào)應(yīng)用DFT (910),以提供No個(gè)采樣。2. 將數(shù)量為N1的導(dǎo)頻音調(diào)(圖6)插入(921 )原始的FFT，以提供No+Nl 個(gè)音調(diào)。導(dǎo)頻音調(diào)間隔可以是等距離的或者隨機(jī)分布的。當(dāng)不使用導(dǎo)頻音 調(diào)(N1=0)時(shí)，No能夠是更高的數(shù)字。3. 插入(923 )將被用于EPF降低的N2個(gè)保留音調(diào)。結(jié)果是具有 No+Nl+N2個(gè)音調(diào)或倉的頻域信號(hào)。4. 內(nèi)插(922)到所需長(zhǎng)度N (其中N是2，直)并且執(zhí)行IFFT (930), 循環(huán)前綴插入(930 )等等，并且通過空中接口傳送(950 )修改后的信號(hào)。5. 可選地在執(zhí)行傳送之前，執(zhí)行對(duì)時(shí)間信號(hào)的功率斜坡加窗(960)的 步驟。6. 在接收端(圖20),通過使用接收信號(hào)的長(zhǎng)度為N的FFT (2070)來 實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)。在頻域中的信號(hào)處理之后，除去(2080)填充零的倉并且 將FFT長(zhǎng)度從N降到No+Nl+N2個(gè)音調(diào)。然后，N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)和N2個(gè)保留 音調(diào)被除去(2085 )，這樣留下了No個(gè)音調(diào)或倉。然后通過離散傅立葉逆 變換(IDFT) (2090)操作來恢復(fù)原始時(shí)間信號(hào)。在接收端的其他可選信號(hào)處理可以包括-使用接收信號(hào)的長(zhǎng)度為N的FFT來在頻域中執(zhí)行信道估計(jì)，-當(dāng)沒有導(dǎo)頻音調(diào)纟皮傳送時(shí)，除去與所傳送的零音調(diào)相對(duì)應(yīng)的音調(diào)并且將所述FFT長(zhǎng)度從N降到No+N2個(gè)音調(diào)，-除去N2個(gè)保留音調(diào)以使得留下No個(gè)音調(diào)或倉，以及 -通過離散傅立葉逆變換(IDFT)操作來恢復(fù)長(zhǎng)為No個(gè)采樣的原始時(shí)間信號(hào)。 或者-使用早先發(fā)送的導(dǎo)頻音調(diào)，使用接收信號(hào)的長(zhǎng)度為N的FFT來在頻域 中執(zhí)行信道估計(jì)，-當(dāng)沒有導(dǎo)頻音調(diào)和保留音調(diào)^皮傳送時(shí)，除去與所傳送的零音調(diào)相對(duì)應(yīng)的音調(diào)并且將所述FFT長(zhǎng)度從N降到No個(gè)音調(diào)，以及
-通過離散傅立葉逆變換(IDFT)操作來恢復(fù)長(zhǎng)為No個(gè)采樣的原始時(shí) 間信號(hào)。
以下例子結(jié)合圖16說明了本發(fā)明的應(yīng)用
假設(shè)在時(shí)域中生成16 QAM信號(hào)(在圖10的符號(hào)圖中示出)。執(zhí)行對(duì) 時(shí)間信號(hào)的DFT (圖ll)。圖12圖示出隨機(jī)間隔地插入DFT的音調(diào)。出于 說明的原因，通過x來標(biāo)記音調(diào)的位置，而通過o來標(biāo)記信號(hào)DFT。為了清 楚起見，僅僅示出DFT中的前200個(gè)倉。通過反轉(zhuǎn)的音調(diào)插入使得DFT倉的 數(shù)量從1080增加到1200。為了方便起見僅僅前200個(gè)音調(diào);故示出。圖14圖 示了原始DFT信號(hào)，其中所保留的音調(diào)具有零振幅。然后，通過插入零音 調(diào)將DFT信號(hào)重新安排到2048個(gè)倉，如圖14中所示。這與FFT域中的內(nèi)插 相同。
然后，執(zhí)行IFFT,獲得新的時(shí)間信號(hào)并且添加循環(huán)前綴。
用無線電傳送信號(hào)并且由接收機(jī)接收信號(hào)。在OFDM類型的均衡之 后，生成2048個(gè)音調(diào)的FTT。通過除去中間的音調(diào)，得到1200個(gè)音調(diào)的DFT。
然后除去反轉(zhuǎn)的音調(diào)，從而留下包含時(shí)間符號(hào)消息的1080個(gè)音調(diào)的 DFT。通過離散傅立葉逆變換來恢復(fù)時(shí)間信號(hào)消息，如圖15中所示。
因此，根據(jù)本發(fā)明使用SC-FDMA調(diào)制的優(yōu)勢(shì)包括
隱使用用于OFDM的相當(dāng)簡(jiǎn)單的均衡器，
-導(dǎo)頻音調(diào)過程與OFDM相同，
畫能夠使用針對(duì)OFDM所提出的保留音調(diào)削減(clip)算法。 -在利用相同的16-QAM調(diào)制方案的情況下，總體獲得的EPF與可比較
的0FDM信號(hào)相比至少低1 dB。
-使用根據(jù)本發(fā)明的SC-FDMA提供了 OFDM的鐠效率，但是具有降低
的EPF。
針對(duì)新穎的SC-FDMA調(diào)制的削減過程已經(jīng)被研究并且根據(jù)圖1示出； 參見圖17。虛曲線是原始信號(hào)EPF分布。與圖1中的0FDMEPF相比EPF有1 dB的改善，這意味著通過使用根據(jù)本發(fā)明的SC-FDMA能夠?qū)崿F(xiàn)具有較高 效率的系統(tǒng)，并且能夠使用較少超尺寸的模擬功率放大器。
本發(fā)明的方法能夠通過一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備在通信系統(tǒng)的傳送和/或 接收節(jié)點(diǎn)中實(shí)施。這樣的設(shè)備的示例性實(shí)施例在圖18中示出。設(shè)備180包 括用于接收時(shí)間符號(hào)的信號(hào)生成部分181,用于對(duì)時(shí)間信號(hào)應(yīng)用DFT以提供No個(gè)采樣的處理設(shè)備182,用于將N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)插入信號(hào)中以提供 No+Nl個(gè)音調(diào)的設(shè)備183,用于通過零音調(diào)插入將擁有No+Nl個(gè)音調(diào)的信 號(hào)內(nèi)插/映射到所需長(zhǎng)度N的裝置183 ，用于對(duì)修改后的信號(hào)應(yīng)用快速傅立 葉逆變換(IFFT)的處理設(shè)備184，以及用于在傳送修改后的信號(hào)之前執(zhí) 行循環(huán)前綴插入和/或功率斜坡加窗的設(shè)備185?？蛇x地，還可以包括用于 在傳送之前對(duì)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行功率斜坡加窗的設(shè)備l 86 。根據(jù)圖19的接收設(shè)備包括用于使用接收信號(hào)的長(zhǎng)度為N的FFT ( 1970) 來進(jìn)行信道估計(jì)的接收機(jī)部分。在頻域中的信號(hào)處理之后，處理設(shè)備除去 填充零的倉并且將FFT長(zhǎng)度從N降到No+Nl個(gè)音調(diào)(1980)。然后處理設(shè)備 除去N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)，這樣留下了No個(gè)音調(diào)或倉(1985 )。然后通過處理 設(shè)備使用離散傅立葉逆變換(IDFT)操作來恢復(fù)原始時(shí)間信號(hào)(1990)。根據(jù)圖20的接收設(shè)備包括用于使用接收信號(hào)的長(zhǎng)度為N的FFT ( 2070 ) 來進(jìn)行信道估計(jì)的接收機(jī)部分。在頻域中的信號(hào)處理之后，處理設(shè)備除去 填充零的倉并且將FFT長(zhǎng)度從N降到No+Nl或No+N2或No+Nl+N2個(gè)音調(diào) (2080 )。然后處理設(shè)備除去N1或N2或N1+N2個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)和反轉(zhuǎn)音調(diào)， 這樣留下了No個(gè)音調(diào)或倉(2085 )。然后通過處理設(shè)備使用離散傅立葉逆 變換(IDFT)操作(2090)來恢復(fù)原始時(shí)間信號(hào)。圖21圖示出示意性通信網(wǎng)絡(luò)2100 ，其包括具有發(fā)射/接收天線2102的基 站2101以及在傳輸范圍內(nèi)的移動(dòng)用戶設(shè)備2103和2104,例如移動(dòng)電話、計(jì) 算機(jī)等等。因此，每個(gè)用戶設(shè)備和基站被安排分別具有如上結(jié)合圖18所述 的設(shè)備和上述的接收設(shè)備2105和2106 (未在用戶設(shè)備內(nèi)示出)。本發(fā)明不局限于以上所描述的優(yōu)選實(shí)施例?？梢允褂酶鞣N替換、修改 和等同。因此，上述實(shí)施例不應(yīng)^皮視為對(duì)本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明的范 圍由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1. 一種使用單信道-頻分多址(SC-FDMA)來提高傳輸效率的方法，其中所述方法包括以下步驟a)對(duì)時(shí)間信號(hào)應(yīng)用離散傅立葉變換(DFT)以提供No個(gè)采樣，從而產(chǎn)生第一信號(hào)，b)將N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)插入所述第一信號(hào)，從而產(chǎn)生提供No+N1個(gè)音調(diào)的DFT信號(hào)，c)通過向所述DFT插入零音調(diào)來將所述DFT信號(hào)內(nèi)插到所需長(zhǎng)度N，從而提供N個(gè)音調(diào)的修改后的頻域信號(hào)，此處N大于No+N1，N＝2m，其中m是整數(shù)，d)對(duì)所述修改后的信號(hào)應(yīng)用快速傅立葉逆變換(IFFT)，以及e)在傳送修改后的信號(hào)之前執(zhí)行循環(huán)前綴插入。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括在傳送之前，執(zhí)行對(duì)時(shí)間 信號(hào)的可選功率斜坡加窗的步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述導(dǎo)頻音調(diào)間隔是等距離的 或隨機(jī)分布的之一。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述步驟b)被改為插入N2個(gè) 保留音調(diào)以提供由No+N2個(gè)音調(diào)組成的信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述步驟b)被改為插入N1個(gè) 導(dǎo)頻音調(diào)和N2個(gè)保留音調(diào)以提供由No+Nl+N2個(gè)音調(diào)組成的信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5中任何一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括用于包絡(luò)峰 值因數(shù)(EPF)降低的另外的步驟，所述步驟包括，在步驟b之后，使數(shù)目 為N2的保留音調(diào)可用，分配被分配給N2個(gè)保留音調(diào)的削峰能量。
7. —種用于處理根據(jù)權(quán)利要求l、 4或5中任何一項(xiàng)所處理的接收信號(hào) 的方法，所述方法包括-使用接收信號(hào)的長(zhǎng)度為N的FFT來在頻域中執(zhí)行信道估計(jì)， -除去所傳送的最后的額外的導(dǎo)頻或保留音調(diào)以及與所傳送的零音調(diào)相對(duì)應(yīng)的音調(diào)，并且將所述FFT長(zhǎng)度從N降到No個(gè)音調(diào)，以及-通過離散傅立葉逆變換(IDFT)操作來恢復(fù)長(zhǎng)為No個(gè)采樣的原始時(shí)間信號(hào)。
8. —種使用單信道-頻分多址(SC-FDMA)來處理用于傳輸?shù)男盘?hào)的 設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備(180)包括用于接收符號(hào)序列以提供時(shí)間信號(hào)的符號(hào)接收部分(181)，用于對(duì)所得到的時(shí)間信號(hào)應(yīng)用DFT以提供 No個(gè)采樣的處理設(shè)備(182),用于將N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)插入信號(hào)中以提供 No+Nl個(gè)音調(diào)的設(shè)備(183),用于通過將零音調(diào)插入所述DFT來將擁有 No+Nl個(gè)音調(diào)的信號(hào)內(nèi)插到所需長(zhǎng)度N以提供N個(gè)音調(diào)的修改后的頻域信 號(hào)的裝置(183),此處N大于No+Nl， N=2m,其中m是整數(shù)，用于在DFT 的中部插入零倉以提供修改后的信號(hào)的設(shè)備(184),用于對(duì)修改后的信 號(hào)應(yīng)用快速傅立葉逆變換(IFFT)的處理設(shè)備(185),以及用于在傳送 修改后的信號(hào)之前執(zhí)行循環(huán)前綴插入的設(shè)備(186)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，還包括用于插入N2個(gè)保留音調(diào)而不是 N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)以提供由No+N2個(gè)音調(diào)組成的信號(hào)的裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，還包括用于插入N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)和N2 個(gè)保留音調(diào)以提供由No+Nl+N2個(gè)音調(diào)組成的信號(hào)的裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括用于分配被分 配給用于包絡(luò)峰值因數(shù)(EPF)降低的N2個(gè)保留音調(diào)的削峰能量的裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，還包括用于在傳送之前對(duì)時(shí)間信號(hào)進(jìn) 行功率斜坡加窗的設(shè)備。
13. —種用于接收SC-FDMA調(diào)制信號(hào)的接收設(shè)備，其特征在于所述接 收設(shè)備包括用于使用接收信號(hào)的長(zhǎng)度為N的FFT來進(jìn)行信道估計(jì)的接收機(jī) 部分，用于在頻域中進(jìn)行處理的處理設(shè)備，用于除去填充零的倉并且將FFT 長(zhǎng)度從N降到No+Nl個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)或No+N2反轉(zhuǎn)音調(diào)或No+Nl+N2個(gè)導(dǎo)頻音 調(diào)和反轉(zhuǎn)音調(diào)之一的處理設(shè)備，用于除去所述N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)或N2個(gè)反轉(zhuǎn) 音調(diào)或Nl+N2個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)和反轉(zhuǎn)音調(diào)以使得留下No個(gè)音調(diào)或倉的處理設(shè) 備，以及用于使用離散傅立葉逆變換(IDFT)操作來恢復(fù)原始時(shí)間信號(hào)的 處理設(shè)備。
14. 一種包括根據(jù)權(quán)利要求8或13所述的設(shè)備中的至少一個(gè)的基站。
15. —種包括根據(jù)權(quán)利要求8或13所述的設(shè)備中的至少一個(gè)的用戶設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用單信道-頻分多址(SC-FDMA)來提高傳輸效率的方法和設(shè)備。所述方法包括以下步驟對(duì)時(shí)間信號(hào)應(yīng)用離散傅立葉變換(DFT)以提供No個(gè)采樣，從而產(chǎn)生第一結(jié)果信號(hào)，將N1個(gè)導(dǎo)頻音調(diào)插入所述結(jié)果信號(hào)，以提供No+N1個(gè)音調(diào)，通過在所述DFT的中部插入零倉來將擁有No+N1個(gè)音調(diào)的所述信號(hào)內(nèi)插到所需長(zhǎng)度N，以提供修改后的信號(hào)，對(duì)所述修改后的信號(hào)應(yīng)用快速傅立葉逆變換(IFFT)，以及在傳送修改后的信號(hào)之前執(zhí)行循環(huán)前綴插入。因此，類似就OFDM而言的均衡技術(shù)可以用于效驗(yàn)信號(hào)接收。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101507216SQ200680055634
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者K·-G·薩爾曼 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司