多载波信号的峰值平均功率比减小制造技术

本发明专利技术关于一种多载波源信号的传输方法，所述多载波源信号包括由预留载波和数据载波构成的符号。根据本发明专利技术，所述方法包括用于生成(101)额外信号从而减小将要传输的所述信号的峰值平均功率比的步骤，所述步骤包括针对每个符号获得表示所述符号的M个时间样本和/或以下步骤的至少一次迭代(16)：‑检测(11)所述符号的具有所述最高振幅或具有高于预定阈值的功率值的P个时间样本，‑激活(12)所述预留载波中的至少一个，‑并且针对每个激活的预留载波：○获得(13)表示所述激活的预留载波的M个时间样本，○对表示所述激活的预留载波的所述M个时间样本应用(14)将所述P个已检测样本考虑在内的相移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多载波信号的峰值平均功率比减小
本专利技术的领域涉及使用特别是OFDM(正交频分多路复用)类型的多载波调制实现的数字信号的传输。更具体地说，OFDM调制越来越多地用于特别是多路径传输信道上的数字传输。此多载波调制技术特别是用于解决大体上当在多路径信道上使用多载波调制时观察到的符号间干扰。另外，此技术具有极高频谱效率并且通过单频网络的实施为无线电频谱资源带来了节省。由于频率选择性信道中的内在鲁棒性，OFDM调制特别是但非排他地用于本地无线网络(WiFi或WiMAX网络)、3GPP、LTE或先进LTE(第三代合作伙伴计划或长期演进)、或者再次地ADSL(非对称数字用户线)和Hiperlan/2(高性能无线电局域网)移动蜂窝式无线电话学，以及用于例如与数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)特别是DVB-T(地面数字电视标准)DBV-T2、DVB-NGH(手持型下一代DVB，用于移动端上所使用的数字地面电视的广播的标准)相关的那些等的标准，或者再次地打算提供沉浸式音频体验以吸引室内和移动电视观众并且由美国高级电视系统委员会(ASTC)所提议的被称为ATSC3.0的未来数字电视标准。
技术介绍
OFDM调制的缺点OFDM技术的一个主要缺点是经调制信号的包络的固有高振幅波动并且因此导致瞬时功率的主要变化。事实在于，在时域中，大多数时间但也不间断地关于功率进行对这些独立调制的多个载波的求和。这导致在某些时刻可能超出信号的平均功率超过10dB的瞬时功率峰值。所发送信号的峰值平均功率比(PAPR)因此大体上极高并且随载波数N的增加而增加。功率放大器具有非线性特性，所述非线性特性与被称作高PAPR信号的信号的放大一起导致失真：旁波瓣电平的频谱再生、谐波的生成、非线性符号间干扰的形成、载波间干扰的形成。因此，这些失真特别是导致传输错误并且导致二进制错误率(BER)的退化。减小PAPR的现有技术在文献中，已经提议众多技术来解决此问题。常用方案在于确保放大器的工作范围保持受限于线性放大器区域。这不利地限制了放大器的产率(数个百分比而不是经典50％)并且因此导致传输器的损耗的大幅度增加。考虑到功率放大器的损耗可能合计超过传输器执行服务所消耗的功率的50％，上述情况对OFDM特别是在大功率传输器(例如用于蜂窝网络的数字电视广播站和基站)中的使用是极大约束。第二种途径被称作选择映射。在此途径中，对将要传输的序列的每个符号应用相位旋转。可限定若干相位旋转模式。对于应用到将要传输的序列的每个模式，执行运算以获得对应的OFDM信号并且传输具有最低PAPR的一个信号。同样，此技术不会带来任何失真，但是要求是应以极高可靠性将发送时所使用的旋转序列传达到旋转序列的接收器。这减小了频谱效率并且显著增加了系统通过专用信道传送所使用的有序数目的模式的复杂度。另外，如果此传输有误，那么整个OFDM帧将会丢失。此途径还增加了发送时的复杂度，这是因为必须并行执行若干处理运算以便接着选择最有效的一个处理运算。将已经没必要进行并且将不会采用其它处理运算。第三种途径，通常被称作ACE(有源群集扩展)技术，是基于群集的修改并且依赖于趋于与决策轴线作出更大距离的移位。然而，此技术的特征在于高阶群集的效率降低并且信号的平均功率增加，并且其特征在于计算的复杂度极高。第四种途径是基于增加信号以减小PAPR。更具体地说，所增加信号示出与将要校正的信号的相位振幅峰值相对的相位振幅峰值。“限幅”技术，其在于当信号振幅变得超出预定阈值时对其进行限幅，也是一种信号增加方法。实际上，“限幅”在于消除信号。然而，此类消除在数学上等效于增加校正信号。然而，此限幅本质上是非线性的并且引入了所发送信号的失真，这不仅导致BER降低而且也导致功率频谱密度(SPD)的旁波瓣的再生。另一信号增加技术，通常被称作“TR”(音调预留)技术，提议预留不传递信息而传递在发送时优化的符号的某些OFDM多路载波以减小PAPR。这些符号的优化可通过使用例如SOCP(二阶椎规划)类型的凸优化算法(convexoptimizingalgorithm)来进行。此技术不会使所发送信号发生任何失真。然而，此方法的一个主要缺点在于以下事实：必须预留某一数目的载波以便能够显著减小PAPR。这些载波并不用于发送有效信息数据。这导致频谱效率减小。在已知的TR(音调预留)技术中，存在特别是图1所示出的TR基于梯度的技术，已经例如根据DVB-T2和DVB-NGH标准选择所述技术的实施方案。此技术是迭代的，并且在每次迭代时力图取消瞬时功率峰值中仅存在于将要传输的信号内的一个瞬时功率峰值。为此目的，图1所呈现的此基于梯度的技术根据预留载波集合构建时间脉冲类“核心”，下文中被称作“内核”，并且将此内核移动到时域中，从而使得其与力图减小的功率峰值具有相同时间位置。然而，这种技术的效率受到其缓慢而难以预测或控制的汇聚的限制。实际上，某些迭代对PAPR的有效减小具有的消极影响可能大于积极影响。另外，此技术不会过多地实现对在每个预留载波上传输的功率的最优控制，从而使得即使在汇聚之前，此迭代方法也可能在预留载波中的一个上传输的功率变得超出批准的最大值时发生中断。实际上，根据DVB-T2和DVB-NGH标准，在预留载波上传输的功率具体地说无法超出在携带净荷数据的载波上传输的功率超过10dB。关于此方面，以下文献中已经提议了此方法的一种变型：M.摩尔(M.Mroué)等人的标题为“针对DVB-T2的TRPAPR减小方法的执行和实施方案评估(PerformanceandImplementationEvaluationofTRPAPRReductionsMethodsforDVB-T2)”的数字多媒体广播国际杂志，卷2010，文章编号797393，第10页http://dx.doi.org/10.1155/2010/797393。根据此变型，被称作图5所示出的TR-OKOP(音调预留一个内核一个峰值)，预留载波被分成多组。单独地基于预留用于同一组的载波，生成如图2所示出的时间脉冲类内核以便在一次迭代过程中减小瞬时功率峰值中仅位于高度局部时间位置中的一个瞬时功率峰值。此技术因此将迭代次数限制为所实施载波组的数目，而与此同时在每次迭代时控制在所考虑组的所有预留载波上传输的平均功率。然而，正如根据DVB-T2实施的基于梯度的方法，这种技术的效率有限。实际上，这些技术仅实现在每次迭代时减小一个功率峰值。某些迭代可对减小目标功率峰值有效果但对先前减小的峰值有害。此外，虽然TR-OKOP的确实现对传输到载波组的功率的控制，但无论如何不会实现对传输到每个载波的功率的精确优化。在此特定背景下，本专利技术人已认识到需要一种新颖技术以改进PAPR减小，而与此同时限制实施方案的复杂度。
技术实现思路
本专利技术提议一种没有现有技术的所有这些缺点的新颖方案，其呈一种包括由载波集合构成的符号的多载波源信号的传输方法的形式，所述载波集合打算同时发出并且包括预留用于至少一个处理运算以减小所述源信号的峰值平均功率比的载波以及数据载波，所述方法包括以下步骤：-生成额外信号并将所述额外信号增加到所述源信号，递送具有小于所述源信号的峰值平均功率比的峰值平均功率比的优化的信号，-传输所述优化本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括由载波集合构成的符号的多载波源信号的传输方法，所述载波集合打算同时发出并且包括预留用于至少一个处理运算以减小所述源信号的峰值平均功率比的载波以及数据载波，所述方法包括以下步骤：生成(101)额外信号并且将所述额外信号增加到所述源信号，递送具有小于所述源信号的所述峰值平均功率比的峰值平均功率比的优化的信号，传输(102)所述优化的信号，其特征在于，生成和增加额外信号的所述步骤包括针对所述源信号的每个符号的用于获得表示所述符号的M个时间样本的步骤和以下步骤的至少一次迭代(16)：从表示所述符号的P个时间样本中检测(11)所述P个时间样本，所述P个样本是所述M个样本中的振幅最高的P个样本，或所述P个样本呈现高于预定阈值的功率值，在频域中，通过增加所述符号的所述预留载波中的至少一个的预定功率来激活(12)所述预留载波中的所述至少一个，针对每个激活的预留载波：获得(13)表示所述激活的预留载波的M个时间样本，对表示所述激活的预留载波的所述M个时间样本应用(14)将所述P个已检测样本考虑在内的相移，递送表示与所述激活的预留载波相关联的额外信号的M个时间样本，向表示所述符号的所述M个时间样本增加(15)表示与所述激活的预留载波相关联的所述额外信号的所述M个时间样本，递送表示所述符号的M个时间样本以用于下一次迭代的检测步骤。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.06 FR 15540851.包括由载波集合构成的符号的多载波源信号的传输方法，所述载波集合打算同时发出并且包括预留用于至少一个处理运算以减小所述源信号的峰值平均功率比的载波以及数据载波，所述方法包括以下步骤：生成(101)额外信号并且将所述额外信号增加到所述源信号，递送具有小于所述源信号的所述峰值平均功率比的峰值平均功率比的优化的信号，传输(102)所述优化的信号，其特征在于，生成和增加额外信号的所述步骤包括针对所述源信号的每个符号的用于获得表示所述符号的M个时间样本的步骤和以下步骤的至少一次迭代(16)：从表示所述符号的P个时间样本中检测(11)所述P个时间样本，所述P个样本是所述M个样本中的振幅最高的P个样本，或所述P个样本呈现高于预定阈值的功率值，在频域中，通过增加所述符号的所述预留载波中的至少一个的预定功率来激活(12)所述预留载波中的所述至少一个，针对每个激活的预留载波：获得(13)表示所述激活的预留载波的M个时间样本，对表示所述激活的预留载波的所述M个时间样本应用(14)将所述P个已检测样本考虑在内的相移，递送表示与所述激活的预留载波相关联的额外信号的M个时间样本，向表示所述符号的所述M个时间样本增加(15)表示与所述激活的预留载波相关联的所述额外信号的所述M个时间样本，递送表示所述符号的M个时间样本以用于下一次迭代的检测步骤。2.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，在用于生成额外信号的所述步骤期间激活(12)每个预留载波仅一次。3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的传输方法，其特征在于，所述相移同时将所述P个已检测样本的所述振幅以及与所述已检测P个样本具有相同位置并且属于表示所述至少一个激活的预留载波的所述M个时间样本的P个样本的所述振幅考虑在内。4.根据权利要求3所述的传输方法，其特征在于，所述相移由以下方程在离散时域中限定：其中：x是包括表示所述符号的所述M个样本的时间向量，maxPos是所述P个已检测样本的所有位置并且v是所述位置中的一个，c是包括表示所述激活的预留载波的所述M个样本的时间向量。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传输方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·芒茨尔，马修·克吕西埃，琼弗朗索瓦·赫拉，约瑟夫·纳塞尔，
申请(专利权)人：法国国立应用科学学院，贝鲁特美国大学，
类型：发明
国别省市：法国,FR