控制组合波形的方法、设备和系统、组合多个信号的设备技术方案

控制组合波形的方法、设备和系统、组合多个信号的设备。一种用于在普通射频发射机中聚合多个无线通信信号的系统和方法。在频带内并且符合利用导频信号估计信道状态并且利用移动接收机进行有效信号解调的通信协议的多子信道复用(MSM)信号与另一个信号组合。发射机处的自动化数字处理器修改从将保持系统协议内的所有发送信号的良好接收的另选信号中选择的MSM，以满足组合信号的至少一个拟合准则，而不要求发送指定修改的附加辅助信息。替换的范围包括使导频信号中断的修改。拟合准则可以包括最小化组合的峰值平均功率比，并且信号修改可以包括信号的时域表示的一部分的循环置换，同时保持与先前导频信号的兼容性。

System and method for RF carrier aggregation

System and method for aggregating a plurality of wireless communication signals in an ordinary radio frequency transmitter. A multi channel multiplexing (MSM) signal and a combination of another signal in a frequency band and in accordance with the pilot signal to estimate the channel state and the use of a mobile receiver to demodulate the effective signal. Automatic digital processor at the transmitter signal from another good choice to modify the reception will keep all transmitted signals within the system protocol in MSM, in order to satisfy at least one fitting criterion combined signal, and does not require additional auxiliary information to modify the specified send. The scope of the replacement includes a modification of the pilot signal interrupt. The fitting criteria may include minimizing the peak average power ratio of the combination, and the signal modification may include a cyclic permutation of a portion of the time domain representation of the signal while maintaining compatibility with the previous pilot signal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及射频信号的无线通信领域。更特别地，本专利技术涉及控制组合信号例如以降低其峰值平均功率比或者接收机处的推断误差。
技术介绍
用于移动无线通信的常用信号格式是正交频域复用(orthogonalfrequencydomainmultiplexing，OFDM)(参见例如en.wikipedia.org/Orthogonal_frequency-division_multiplexing)，并且紧密相关的格式是诸如正交频域多址接入(OFDMA)。对于在OFDM信道上传送的信号来说，在频域中其特征在于窄相邻子信道束，并且在时域中其特征在于相对慢的一系列OFDM符号，每个OFDM符号都具有时间T，每个OFDM符号分离保护间隔ΔT(参见图1)。在保护间隔内在每个符号之前是循环前缀(CP)，其由符号周期内的在时间上循环移位的相同信号构成。该CP被设计成降低在存在多路径时接收到的信号对精确时间同步的灵敏度，即，从诸如高楼、小山等地形中的大型物体反射的射频信号等。如果给定符号以微小时间延迟(小于ΔT)被接收，则该给定符号仍将没有误差地被接收。除了与OFDM“有效载荷”相关的数据符号以外，还典型地存在建立定时和其它标准的“前导”信号。前导可以具有其自己的CP，图1中未示出。除了前导以外，一组导频符号(也称为训练符号)还在有效载荷中的数据符号之间典型地被交织(在时间和频率上)。这些导频符号与前导一起使用，以用于进一步精化接收机处的定时、信道估计和信号均衡。导频符号在有效载荷内在时间和频率上的特定布置可以在多种OFDM标准协议之间不同。导频符号在时频资源网格中的布置的典型示例在图2中示出，以用于被已知为“长期演进”(LTE)的协议。(对于进一步信息，参见例如www.mathworks.com/help/lte/ug/channel-estimation.html)。这里，导频符号位于四个不同频率处，具有每八个符号周期重复的图案。这使得接收机能够使用多种导频符号的内插获得关于跨整个资源网格的时变信道估计的信息。在OFDM中，子载波频率被选择为使子载波相互正交，这意味着子信道之间的串扰被消除并且不要求子载波间保护带。这大大简化了发射机和接收机二者的设计；不像传统FDM那样，不要求针对每个子信道的单独滤波器。正交性要求子载波间隔是Δf＝k/(TU)赫兹，其中，TU秒是有用符号持续时间(接收机侧窗口尺寸)，并且k是正整数，典型地等于1。因此，对于N个子载波，总通带带宽将是B≈N·Δf(Hz)。正交性还允许高频谱效率，总符号率接近奈奎斯特率。可以利用几乎整个可用频带。OFDM通常具有接近“白色”频谱，给予其关于其它同信道用户的电磁干扰特性。当两个OFDM信号被组合时，结果一般是非正交信号。尽管被限制到单个OFDM信号的频带的接收机一般不受信道外信号影响，然而当这样的信号通过常用功率放大器时，由于模拟系统组件的固有非线性导致存在相互作用。OFDM要求在接收机和发射机之间的非常准确频率同步，由于频率偏差，子载波将不再正交，导致载波间干扰(ICI)，即，子载波之间的串扰。频率偏移典型地由失配的发射机和接收机振荡器导致、或者由因移动引起的多普勒频移导致。尽管多普勒频移单独可以由接收机补偿，然而当与多路径组合时状况恶化，因为在多种频率偏移处将出现反射，这非常难以校正。正交性允许在接收机侧使用快速傅立叶变换(FFT)算法并且在发射机机侧使用逆FFT(IFFT)进行有效调制器和解调器实现。尽管FFT算法相对有效，然而它具有适度计算复杂性，这可能是限制因素。OFDM的一个关键原理是，由于低符号率调制方案(即，符号与信道时间特性相比相对较长)较少受到由多路径传播导致的符号间干扰，并行发送许多低速率流而不是单个高速率流是有利的。由于每个符号的持续时间长，在OFDM符号之间插入保护间隔是可行的，从而消除符号间干扰。保护间隔还消除对脉冲整形滤波器的需要，并且保护间隔降低对时间同步问题的灵敏度。在保护间隔内被发送的循环前缀由复制到保护间隔中的OFDM符号的末端构成，并且保护间隔被发送，之后是OFDM符号。保护间隔由OFDM符号的末端的副本构成的原因是使得接收机在利用FFT执行OFDM解调时，针对每个多路径跨整数个正弦循环积分。如果子信道是充分窄带的，即，如果子信道的数目充分大，则频率选择性信道条件的效应(例如，由多路径传播导致的衰落)可以被视为跨OFDM子信道是恒定的(平坦的)。这使得在接收机处OFDM的均衡远比传统单载波调制更简单。均衡器仅必须使每个检测到的子载波(每个傅立叶系数)乘以恒定复数或者很少改变的值。因此，接收机一般忍受这样的信号修改，而不要求发送显式信息。OFDM总是结合信道编码(前向纠错)使用，并且几乎总是使用频率和/或时间交织。频率(子载波)交织增加对频率选择性信道条件(诸如，衰落)的抵抗力。例如，当信道带宽的一部分衰落时，频率交织确保将从带宽的衰落部分中的那些子载波产生的位误差扩散在位流中而不是被集中。类似地，时间交织确保在位流中原本紧密在一起的位在时间上间隔很远地被发送，从而减轻当以高速行进时将发生的严重衰落。因此，与均衡本身类似，接收机典型地能够忍受这种类型的某种程度的修改，而不增加所产生的误差率。OFDM信号通过(快速)傅立叶逆变换(IFFT)从数字基带数据被生成，(快速)傅立叶逆变换(IFFT)在计算上复杂，并且如将如下论述，生成针对包括全符号范围的一组具有相对高峰值平均功率比(PAPR)的所得到的信号。该高PAPR通常依次导致针对功率放大器(PA)的增加的捕获成本和操作成本、以及典型地与针对具有较低PAPR的信号设计的系统相比具有较大非线性失真。另外，该非线性导致限幅失真和互调制(IM)失真，这具有以下效果：使功率耗散，导致频带外干扰，以及可能导致频带内干扰，接收机处的位误差率(BER)相应增加。在传统类型OFDM发射机中，信号发生器对输入信息位序列执行纠错编码、交织和符号映射，以产生发送符号。发送符号在串并(S/P)转换器处经受串并转换并且被转换成多个并行信号序列。S/P转换后的信号在IFFT单元处经受快速傅立叶逆变换。该信号在并串(P/S)转换器处进一步经受并串转换并且被转换成信号序列。然后，保护间隔由保护间隔(GI)添加单元添加。然后，格式化信号被上变频到射频，在功率放大器处被放大，并且最后作为OFDM信号由无线电天线被发送。另一方面，在传统类型OFDM接收机中，射频信号被下变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制表示信号与调制信号的组合的组合波形的方法，所述信号包括具有在各自子信道中调制的信息的至少一个多子信道复用信号，所述方法包括：接收将根据预定协议通过所述至少一个多子信道复用信号从发射机传输到接收机的信息，所述多子信道复用信号在至少一部分时间内在至少一个子信道内包括具有充分独立于将被传输的信息的预定义特性的导频信号，以允许关于不断变化的通信信道条件的通信信道状态的接收机预测；关于所述多子信道复用信号与所述调制信号的组合将所述接收机的模型存储在存储器内，所述模型被用于在表示所述组合的状态的可用变更的至少一个参数的范围内，预测解调所述信息的接收机能力和预测所述信道状态的接收机能力；以及关于针对所述至少一个参数的至少两个不同值，利用自动化处理器定义所述组合信号，所述组合信号被预测以允许所述信道状态的充分接收机估计以解调来自各自子信道的信息，并且所述组合信号进一步满足不同于所述信道状态的所述接收机估计并且依赖于所述多子信道复用信号和所述调制信号二者的至少一个拟合准则。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.26 US 61/909,2521.一种用于控制表示信号与调制信号的组合的组合波形的方法，所述信号包括
具有在各自子信道中调制的信息的至少一个多子信道复用信号，所述方法包括：
接收将根据预定协议通过所述至少一个多子信道复用信号从发射机传输到接收
机的信息，所述多子信道复用信号在至少一部分时间内在至少一个子信道内包括具有
充分独立于将被传输的信息的预定义特性的导频信号，以允许关于不断变化的通信信
道条件的通信信道状态的接收机预测；
关于所述多子信道复用信号与所述调制信号的组合将所述接收机的模型存储在
存储器内，所述模型被用于在表示所述组合的状态的可用变更的至少一个参数的范围
内，预测解调所述信息的接收机能力和预测所述信道状态的接收机能力；以及
关于针对所述至少一个参数的至少两个不同值，利用自动化处理器定义所述组合
信号，所述组合信号被预测以允许所述信道状态的充分接收机估计以解调来自各自子
信道的信息，并且所述组合信号进一步满足不同于所述信道状态的所述接收机估计并
且依赖于所述多子信道复用信号和所述调制信号二者的至少一个拟合准则。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：形成多组组合波形，每个组
合波形表示在所述至少一个参数的各自值处所述多子信道复用信号与所述调制信号
的各自组合，并且所述定义包括：选择满足所述至少一个拟合准则的各自定义波形。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个拟合准则
包括峰值平均功率比。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述调制信号利用第二
信息被调制，其中，所述自动化处理器还按照被预测以允许从所述调制信号解调所述
第二信息的方式定义所述多子信道复用信号与所述调制信号的组合。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，基于所述至少一个参数
的不同值的第一组合和第二组合关于第一信号相对于第二信号的频率分量的调制的
相对定时不同。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，具有所述参数的不同值
的第一组合和第二组合关于各自信号的频率分量的相对相位不同。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个多子信道

\t复用信号包括至少一个正交频分复用信号，并且所述调制信号包括正交频分复用信
号。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个多子信道
复用信号是能够与从以下组中选择的至少一个协议兼容的正交频分复用流，所述组由
IEEE802.11协议、IEEE802.16协议、3GPP-LTE下行链路协议、LTE-Advanced协议、
DAB协议和DVB协议构成，其中，符合所述至少一个协议的接收机可以解调所述至
少两个分别不同的组合，而不要求在所述协议之外发送附加信息。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个参数的至
少两个不同值对应于在调制序列中循环时移分别不同的信号。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个参数的所
述至少两个不同值对应于在调制序列中循环时移分别不同的信号，并且所述至少一个
拟合准则包括峰值平均功率比(PAPR)。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中，所述自动化处理器包
括超导数字逻辑电路。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中，满足所述拟合准则包
括：关于各自组合的动态范围进行分析。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，其中，满足所述拟合准则包
括：关于针对至少一个所述信号的基准接收机设计的预测误差率进行分析。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中，满足所述拟合准则包
括：关于所述组合波形的峰值平均功率比和针对所述信号中的一个的接收机的预测误
差率进行分析。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，其中，满足所述拟合准则包
括：分析各自组合的限幅失真。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的方法，其中，所述组合波形是以高
于任一个所述信号的组合的相应数据速率的数据速率被取样的数字表示。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的方法，其中，所定义的信号组合作
为中频表示的数字表示被传输。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的方法，所述方法还包括：输出一组
参数以用于将数字基带信号转换成所定义组合。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的方法，所述方法还包括：使所定义
的信号组合的处于低于约125MHz的频率的中频和处于大于约500MHz的频率的射频
表示中的至少一个预失真。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的方法，其中，所述预失真补偿使用
所述信号的组合进行通信的模拟无线电通信系统的模拟非线性、发送信道损伤、以及
接收机特性中的一个或多个的至少一部分。
21.根据权利要求1至20中的任一项所述的方法，其中，所述预失真补偿放大
所定义的信号组合的功率放大器的非线性失真。
22.根据权利要求1至21中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个参数的
值被用于使用自适应查找表存储器产生波形。
23.根据权利要求1至22中的任一项所述的方法，其中，所述至少两个信号中
的每个包括具有循环前缀的正交频域复用信号，所述至少一个参数包括循环时移，并
且所述定义包括：定义各自循环时移不同的至少两个替换表示。
24.根据权利要求1至23中的任一项所述的方法，其中，所述至少两个信号中
的每个作为符合通信协议的正交频分复用信号被接收，至少一个所述信号被修改以生
成根据所述至少一个参数而不同的至少两个替换表示，并且所述至少一个拟合准则包
括所述组合信号的峰值平均功率比，其中，所述定义选择表示最低峰值平均功率比的
组合。
25.根据权利要求1至24中的任一项所述的方法，其中，所述接收机的模型在
定义所述至少一个参数的可接受值时结合先前导频信号，所述至少一个参数的所述可
接受值被选择用于根据所述至少一个拟合准则进行进一步评估。
26.根据权利要求1至25中的任一项所述的方法，其中，所述接收机的模型使
用先前导频信号的外插，以在当前导频信号不可用的时间周期内生成基准信号。
27.根据权利要求1至26中的任一项所述的方法，其中，所述自动化处理器包
括单指令多数据结构通用图形处理单元。
28.根据权利要求1至27中的任一项所述的方法，其中，针对所述参数的不同
值并行实现针对所述组合的所述拟合准则的评估。
29.根据权利要求1至28中的任一项所述的方法，其中，所述自动化处理器包
括可编程门阵列。
30.根据权利要求1至29中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个多子信
道复用信号和所述调制信号中的每个作为符合通信协议的正交频分复用信号被接收，
至少一个所述信号被修改以生成所述至少两个替换表示，每个所述替换表示能够由与
所述协议兼容的接收机解调而不要求接收所述通信协议之外的附加信息，并且所述至
少一个准则包括所述组合信号的峰值平均功率比。
31.根据权利要求1至30中的任一项所述的方法，其中：
所述多子信道复用信号是具有同时传输信息的在不同频率处的多个子载波的正
交频分复用信号；
所述多子信道复用信号和所述调制信号均在不同通信频率信道内并且在具有非
线性失真的至少一个模拟信号处理组件中被处理为组合模拟信号；
所述多子信道复用信号是根据预定协议的，所述预定协议在不同时间并且在不同
频率处将所述导频信号选择性地插入到多个所述子载波中，以估计所述信道状态；
所述至少一个参数包括表示所述多子信道复用信号的数字数据的循环移位，并且
其中，所述接收机的模型预测符合OFDM协议的接收机至少检测所述导频并且估计
经受至少两个不同循环移位的信道状态的能力；以及
所述至少一个拟合准则依赖于在所述模拟信号处理组件中的所述多子信道复用
信号与所述调制信号的组合的非线性失真。
32.一种用于控制表示至少两个信号的组合的组合波形的设备，每个所述信号具
有多个信号分量并且传送信息，所述设备包括：
输入端口，所述输入端口被构造成接收定义所述至少两个信号的信息；
自动化处理器，所述自动化处理器被构造成：
将所述信号中的第一个以及频率改变并且随着时间被选择性地传输的导频信号
信息转换成在变换范围内的传送信息的至少两个表示，以允许接收机估计信道状态，
所述至少两个表示具有变换参数和导频信号信息的禁止组合，
将所述信号中的第一个的变换后的表示与所述信号中的第二个进行组合，以定义
表示所述传送信息的至少两个替换组合，以及
选择满足预定准则并且允许所述接收机至少估计所述信道状态的一个组合；以及
输出端口，所述输出端口被构造成输出表示各自组合波形的信息，所述各自组合
波形包括满足所述预定准则的变换后的表示的所选择的一个组合。
33.根据权利要求32所述的设备，其中，所述至少两个表示中的第一个和所述
至少两个表示中的第二个关于以下(a)和(b)中的至少一个不同：(a)第一信号相
对于第二信号的频率分量的调制的相对定时、以及(b)所述第一信号相对于所述第
二信号的频率分量的相对相位，并且所述至少一个准则包括峰值平均功率比(PAPR)。
34.根据权利要求32和33中的任一项所述的设备，其中，至少一个信号是能够
与从以下组中选择的至少一个协议兼容的正交频分复用流，所述组由IEEE802.11协
议、IEEE802.16协议、3GPP-LTE下行链路协议、DAB协议、以及DVB协议构成，
其中，符合所述至少一个协议的接收机能够解调所述至少两个分别不同的组合，而不
要求在所述协议之外发送附加信息。
35.根据权利要求32至34中的任一项所述的设备，其中，所述至少两个表示在
调制序列中循环时移分别不同，并且所述至少一个准则包括峰值平均功率比，其中，
导致最低峰值平均功率比的替换表示被选择用于组合。
36.根据权利要求32至35中的任一项所述的设备，其中，所述自动化处理器包
括超导数字逻辑电路。
37.根据权利要求32至36中的任一项所述的设备，其中，所述自动化处理器被
构造成进行预失真，以补偿使用所选择的至少一个组合进行通信的模拟无线电通信系
统的模拟非线性、发送信道损伤、以及接收机特性中的一个或多个的至少一部分。
38.根据权利要求32至37中的任一项所述的设备，其中，所述自动化处理器包
括可编程逻辑装置。
39.根据权利要求32至38中的任一项所述的设备，其中，所述自动化处理器包
括单指令多数据结构通用图形处理单元。
40.根据权利要求32至39中的任一项所述的设备，其中，所述自动化处理器还
被构造成对所选择的至少一个组合的中频和射频表示中的至少一个进行预失真。
41.一种用于组合各自多个信道中的多个信号的设备，每个信号包括信道内的一
组并发相位和/或幅度调制分量，所述设备包括：
处理器，所述处理器被构造成：
接收定义所述多个信号中的每个的信息；
多个不同方式变换至少一个信号的表示，每个变换后的表示表示相同信息，
关于至少两个不同拟合准则，分析每个变换后的表示与定义至少一个其它信号的

\t信息的各自组合，以及
选择关于所述至少两个不同拟合准则根据所述分析被拟合的至少一个各自组合；
以及
输出端口，所述输出端口被构造成呈现所选择的至少一个各自组合的识别、所选
择的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·特丽，
申请(专利权)人：普鲁斯恩公司，
类型：发明
国别省市：美国;US