專利名稱：一種降低多載波系統(tǒng)中高峰均功率比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種用于多栽波系統(tǒng)中降低信號峰均功率比的方法， 適用于單天線及多天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
多載波調(diào)制(例如，正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù))以頻語利用 率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)越來越受到人們的關(guān)注。目前，多載波調(diào) 制技術(shù)已經(jīng)成為無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的一部分，并成為超三代移動通信等 系統(tǒng)中最有前景的技術(shù)之一 。
由于多載波系統(tǒng)的輸出為多個子信道信號的疊加，若多個信號相 位一致時，所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號的平均功 率，導(dǎo)致較高的峰均功率比。高峰均功率比會導(dǎo)致信號畸變，從而引 入子載波間干擾及帶外輻射，降低系統(tǒng)性能，并降低功率放大器的效 率。
目前，已經(jīng)提出了很多方法來降低多載波系統(tǒng)的峰均功率比，例 如限幅濾波、塊編碼、選擇映射(SLM)、部分傳輸序列(PTS)等。 然而這些方法都具有各自的局限性，或是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度太高，或是 數(shù)據(jù)傳輸速率降低，或是對信號畸變太大從而造成系統(tǒng)誤碼性能下降 等。因此，亟待一種簡單易行且峰均功率比降低效果好的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對多載波系統(tǒng)中存在的較高峰均功率比的問題，本發(fā)明提出了 一種基于恒包絡(luò)零自相關(guān)序列CAZAC序列的正交矩陣變化來降低較 高峰均功率比的方法，包括步驟
對于具有7V個有效子載波的多載波系統(tǒng)，發(fā)送端構(gòu)造CAZAC 序列，并將所述CAZAC序列按列重排得到一個iVx7V階的正交變換 矩陣；
將頻域信號與所述正交變換矩陣相乘，并且經(jīng)多栽波調(diào)制后發(fā)
出；
接收端對接收到的頻域信號進(jìn)行逆變換，恢復(fù)出與發(fā)送端原始頻 域信號相對應(yīng)的信號。
優(yōu)選地，對于單入單出SISO系統(tǒng)，發(fā)送端構(gòu)造一個長度為7V2 的序列，并將所述序列按列重排得到一個A^v階的正交變換矩陣。
優(yōu)選地，在所述SISO系統(tǒng)中，將所述正交變換矩陣與原始頻域
信號構(gòu)成的列向量相乘形成最終發(fā)送信號的頻域信號，從而降低系統(tǒng) 的峰均功率比。
所述正交變換矩陣與原始頻域信號構(gòu)成的列向量相乘可采用信 號處理中相應(yīng)的正交快速算法代替矩陣相乘。
優(yōu)選地，對于多入多出MIMO系統(tǒng)，發(fā)送端構(gòu)造多個長度為iV2 的序列，并將所述序列按列重排得到多個iVxiV階的正交變換矩陣。
優(yōu)選地，在MIMO系統(tǒng)中， 一個或多個正交變換矩陣與每根發(fā) 送天線上的原始頻域信號構(gòu)成的列向量相乘，從而降低系統(tǒng)的峰均功 率比。
所述正交變換矩陣與原始頻域信號構(gòu)成的列向量相乘可釆用信 號處理中相應(yīng)的正交快速算法代替矩陣相乘。
具體地說，本發(fā)明的方法包括以下具體步驟
對于具有t;根發(fā)送天線的多載波系統(tǒng)，給定7;個質(zhì)數(shù)
4 (/ = 1,2,...,7;)，這些質(zhì)數(shù)可相等亦可不等。對應(yīng)不同的質(zhì)數(shù)e得到對應(yīng) 的CAZAC序列2^={^^,...,4_1卜該序列長度3f與多載波系統(tǒng)有效
子載波數(shù)7V滿足關(guān)系A(chǔ)f=7V2。 CAZAC序列zf, (ho,l,…，M-l)可根據(jù) 式(1)獲得
將CAZAC序列按列重新排列為7Vx7V階的正交變換矩陣ap :
第一步:
厶w…ze
-1… A
(2)
第二步
將第/根發(fā)送天線上頻域信號X^[JT'[0，A"[l，…y[N-lT與相對 應(yīng)的正交變換矩陣A《相乘，得到新的頻域信號Y''(其中A"'[kl表示第
A個子載波上的信號)。Y''為原始頻域信號X'的線性變換。對新頻 域信號Y'進(jìn)行多載波調(diào)制(如IFFT變換)后經(jīng)發(fā)送天線發(fā)送出去。 此處原始頻域信號X''變換為新的頻域信號Y'可采用信號處理中相應(yīng) 的正交快速算法代替矩陣相乘。
根據(jù)本發(fā)明的方法，提出了一種基于恒包絡(luò)零自相關(guān)序列 CAZAC序列的正交矩陣變換以降低多載波系統(tǒng)高峰均功率比的方 法。通過破壞頻域信號的相關(guān)特性，降低多載波系統(tǒng)的峰均功率比， 尤其適用于正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，可靈活應(yīng)用于單天線及多天線的多載 波系統(tǒng)。包括步驟給定CAZAC序列，構(gòu)造iVx;v階的正交變換矩 陣。在發(fā)送端多栽波調(diào)制前將各個發(fā)送天線上的每個OFDM符號(頻 域信號)與正交變換矩陣相乘，從而降低系統(tǒng)的峰均功率比。此方法 不需要任何的邊帶信息(SI)，能有效提高頻帶利用率。由于采用正 交變換，可利用快速算法降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。


圖1是單天線OFDM系統(tǒng)中本發(fā)明基于CAZAC序列的正交矩 陣變換的原理框圖。
圖2是多天線OFDM系統(tǒng)中本發(fā)明基于CAZAC序列的正交矩 陣變換的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖舉例說明本發(fā)明。
圖1是單天線OFDM系統(tǒng)中本發(fā)明基于CAZAC序列的正交矩
陣變換的原理框圖。發(fā)送端的信源信號經(jīng)過編碼、調(diào)制處理之后得到
頻域ofdm信號x=[a:[o，jv[ii，…^v[n-it,將該信號與系統(tǒng)已設(shè)定
的由某個CAZAC序列構(gòu)造的正交變換矩陣AP相乘后得到新的頻域 信號Y:
Y = APX (3)
將頻域信號Y經(jīng)過IFFT變換，加入循環(huán)前綴，形成完整的時域 OFDM符號，經(jīng)發(fā)送天線發(fā)送出去。此處原始頻域信號X變換為頻 域信號Y可釆用信號處理中相應(yīng)的正交快速算法代替矩陣相乘。
圖2是多天線OFDM系統(tǒng)中本發(fā)明基于CAZAC序列的正交矩 陣變換的原理框圖。該圖以2根發(fā)送天線的MIMO系統(tǒng)為例。發(fā)送端 的信源信號經(jīng)過編碼調(diào)制及空時處理后得到各個發(fā)送天線上頻域 OFDM信號X1， X2。將兩個發(fā)送天線上的信號分別與系統(tǒng)給定的由 CAZAC序列構(gòu)造的正交變換矩陣AP1， AP2( AP1， Am可相同亦可不同) 相乘后得到新的頻域信號Y1， Y2:
Y';AgX'， (/ = 1,2) (4)
此處原始頻域信號X''變換為新的頻域信號Y''可采用信號處 理中相應(yīng)的正交快速算法代替矩陣相乘。將頻域信號Y'' (/=1，2)分別 經(jīng)過IFFT變換，加入循環(huán)前綴，形成完整的OFDM符號，經(jīng)各自的 發(fā)送天線發(fā)送出去。
本發(fā)明已結(jié)合具體實(shí)例作了說明。然而，這里的描述只是說明性 的，而完全不應(yīng)認(rèn)為是限制性的。本發(fā)明的專利保護(hù)范圍由所附權(quán)力 要求給出，而不是前面的說明。因此所有落在權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種 變型和等效形式都應(yīng)屬于本發(fā)明的專利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種降低多載波系統(tǒng)中高峰均功率比的方法，所述方法包括對于具有N個有效子載波的多載波系統(tǒng)，發(fā)送端構(gòu)造恒包絡(luò)零自相關(guān)序列CAZAC序列，并將所述CAZAC序列按列重排得到一個N×N階的正交變換矩陣；將頻域信號與所述正交變換矩陣相乘，并且經(jīng)多載波調(diào)制后發(fā)出；接收端對接收到的頻域信號進(jìn)行逆變換，恢復(fù)出與發(fā)送端原始頻域信號相對應(yīng)的信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，對于單入單出SISO系 統(tǒng)，發(fā)送端構(gòu)造一個長度為A^的序列，并將所述序列按列重排得到一 個iVx;v階的正交變換矩陣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，在所述SISO系統(tǒng)中，將所述正交 變換矩陣與原始頻域信號構(gòu)成的列向量相乘形成最終發(fā)送信號的頻域 信號，從而降低系統(tǒng)的峰均功率比，所述正交變換矩陣與原始頻域信號構(gòu)成的列向量相乘可釆用信 號處理中相應(yīng)的正交快速算法代替矩陣相乘。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于，對于多入多出MIMO 系統(tǒng)，發(fā)送端構(gòu)造多個長度為A^的序列，并將所述序列按列重排得到 多個iVxiV階的正交變換矩陣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在MIMO系統(tǒng)中，一 個或多個正交變換矩陣與每根天線上的原始頻域信號構(gòu)成的列向量相 乘，從而降低系統(tǒng)的峰均功率比，所述正交變換矩陣與原始頻域信號構(gòu)成的列向量相乘可釆用信 號處理中相應(yīng)的正交快速算法代替矩陣相乘。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于恒包絡(luò)零自相關(guān)序列(CAZAC)的正交矩陣變換以降低多載波系統(tǒng)高峰均功率比的方法。通過破壞頻域信號的相關(guān)特性，降低多載波系統(tǒng)的峰均功率比，尤其適用于正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)，可靈活應(yīng)用于單天線(SISO)及多天線(MIMO)多載波系統(tǒng)。包括步驟給定CAZAC序列，構(gòu)造N×N階的正交變換矩陣。在發(fā)送端多載波調(diào)制前將各個發(fā)送天線上的每個OFDM符號(頻域信號)與正交變換矩陣相乘，從而降低系統(tǒng)的峰均功率比。此方法不需要任何的邊帶信息(SI)，能有效提高頻帶利用率。由于采用正交變換，可利用快速算法降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
文檔編號H04B7/04GK101174867SQ20071012018
公開日2008年5月7日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月10日
發(fā)明者平 張, 軼 王, 王曉秋, 鈴木利則, 陶小峰 申請人:北京郵電大學(xué);Kddi株式會社