用于ＯＦＤＭ通信网络中自适应峰均功率比降低的方法和系统技术方案

一种在通信系统中自适应地降低峰均功率比的方法和系统。从调制信号的至少一个峰值削减能量。该调制信号包括多个子载波。基于已知的调度信息自适应地选择至少一个数据子载波用于峰均功率比降低。在至少一个数据子载波当中分配被削减的能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于通信系统中的功率控制的方法和系统，更具体地，涉及用 于在正交频分复用(“OFDM”)通信系统中通过在预留和活动子载波当中自适应地分配过剩 能量(excess energy)来降低峰均功率比(“PAPR”)的方法和系统。
技术介绍
对正交频分复用(“OFDM”)技术的使用因其可靠性和高频谱效率而正在诸如蜂窝 通信系统和个人通信系统(“PCS”)之类的无线应用中不断增长。OFDM对多径信号具有高 容限并且频谱效率高，这使其成为无线通信系统的一个良好选择。OFDM已经因其诸如高频 谱效率、对信道衰落的鲁棒性、对脉冲干扰的抗扰性、均勻的平均谱密度、以及处理极强回 波的能力等有利特性而在各种数字通信应用中获得了相当大的关注。OFDM技术现在被用于 许多新的宽带通信方案和许多其它无线通信系统中。更具体而言，OFDM是一种特殊形式的多载波调制，其使用数字信号处理器 (“DSP”)算法，诸如用于生成相互正交的波形的快速傅立叶逆变换(“IFFT”)和用于解调 操作的快速傅立叶变换(“FFT”)。然而，对于OFDM有一些担心。这些担心包括高峰均功率比(“PAPR”)和频率偏 移。高PAHU吏得功率放大器饱和，导致子载波之间的互调产物以及带外能量的扰动。因 此，希望降低PAPR。为了满足带外辐射要求，要求具有这种高PAI^R输入的功率放大器和其 它组件在大动态范围内提供良好线性度。这种功率要求使得功率放大器成为通信系统内最 昂贵的组件之一。高PAI^R还意味着功率放大器操作具有低的功率效率，这降低了相关移动 台的电池寿命。对于基础设施放大器，提高的PAI^R增加了功耗和发热，从而由于系统冷却 需求而牺牲了系统可靠性并限制了部署选项。OFDM信号表现出高PAPR，这是因为独立的子载波相位意味着各子载波信号可能 常常会相长组合，使得信号的峰值高达N倍平均功率(其中，N为子载波数量)。这些大的 峰值增加了互调失真的量，从而导致错误率的增加。为了防止发射机放大器增益受限，平均 信号功率必须保持较低。最小化PAI^R对于固定峰值功率而言允许更高的平均功率被发射， 从而改善接收机处的整体信噪比。因此，希望降低PAI^R或者以其它方式最小化PAPR。传统上，为了处理高PAPR，系统使用线性信号链。该信号链中的任何非线性都将造 成互调失真，并且劣化信号质量。线性度要求难以满足，尤其是对于为了最小化功耗而往往 将放大器设计成非线性的发射机RF输出电路。可以将现有PAPR降低方法分类成两组，包括星座整形(Constellation Shaping) (“CS”)(例如，无失真或活动星座扩展)和音调预留(Tone Reservation) ( “TR”)。对于 CS方法，改变调制星座以使获得的PAI5R小于根据满意的信道错误标准所需要的值。对于TR 方法，预留的音调被指派为这样的值，其使得所获得的PAPR小于根据满意的信道错误标准 所需要的值。在音调预留方法中，想法是预留一小组音调或子载波以用于PAI3R降低。PAPR降低的量取决于预留的音调数、它们在频率矢量内的位置、以及复杂性的量。降低PAPR的 其它方法也是可以的，但它们影响信号质量或误差矢量幅度(“EVM”)。2007年6月21日 公布的Guo等人的名为“Systemand Method for Reducing Peak-to-Average Power Ratio inOrthogonal Frequency Division Multiplexing Signals using ReservedSpectrum，， 的美国专利公开No. 2007/0140101中公开了一种这样的方法，其全部教导通过引用并入于 此。 在实际的OFDM系统中，允许少量的峰值限幅，以限制PAI3R而对线性度和功耗作 出折衷。然而，用于将带外尖刺(spurs)降低至法定水平的发射机输出滤波器具有再生长 (regrow)已被削减的峰值电平的趋势，因而，单独的限幅已经不是降低PAPR的有效方式。 一种TR PAI5R降低的方法通过在已知的预留子载波当中分配过剩的削减能量而防止这种失 真或噪声影响任何活动子载波(即，携带用户数据的子载波)，来削减峰值信号并限制信号 再生长。然而，在任何给定时刻，并非每一个“活动的”或非预留的子载波都实际携带有数 据，或者会被增加的少量噪声不利地影响。另外，尽管将大量的预留子载波用于能量分配有 助于降低整体PAPR，但结果是可用于携带数据的子载波较少。因而，现有TR方法还降低了 潜在的系统容量。因此，所需要的是一种用于通过在预留和活动子载波当中自适应地分配过剩的削 减能量来降低OFDM通信系统的峰均功率比的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术有利地提供了一种用于在正交频分复用通信系统中降低峰均功率比的方 法和系统。一般地，携带OFDM符号的信号的峰值能量被削减并且在预留子载波和携带数据 的子载波的组合当中分配被削减的能量。被削减的信号通过在频域创建的滤波器，该滤波 器具有基于来自调度器的与该信号的组成有关的已知信息(例如，子载波的总数、每个调 制方案的子载波的量、子载波当前是否携带数据，等等)而确定的系数。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种用于在通信系统中自适应地降低峰均功率 比的方法。从调制信号的至少一个峰值削减能量。该调制信号包括多个子载波。基于已知 的调度信息自适应地选择至少一个数据子载波用于峰均功率比降低。被削减的能量被自适 应地分配给至少一个数据子载波。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于在通信系统中自适应地降低峰均功率比 的系统，该系统包括调度器、限幅器以及滤波器。所述调度器操作以自适应地选择至少一个 数据子载波用于峰均功率比降低。所述限幅器操作以从调制信号的至少一个峰值削减能 量。所述调制信号包括具有多个子载波的正交频分复用符号。所述滤波器以通信方式耦合 至所述调度器和所述限幅器。该滤波器操作以自适应地在至少一个数据子载波当中分配被 削减的能量。附图说明当根据下面的详细描述结合附图考虑时，将更容易明白本专利技术及其伴随的优点和 特征的更全面含义，其中图1是根据本专利技术的原理在频域构造的示范性峰均功率比降低系统的框图2是根据本专利技术的原理构造的示范性F滤波器响应的图形；图3是根据本专利技术的原理在时域构造的可替换峰均功率比(“PAPR”)降低系统的 框图；以及图4是根据本专利技术的原理构造的示范性g函数响应的图形。 具体实施例方式在详细描述根据本专利技术的示范性实施例之前，应注意到，这些实施例主要在于与 实现用于在正交频分复用(“OFDM”)通信系统中通过在预留和活动子载波当中自适应地分 配过剩的削减能量来降低峰均功率比(“PAPR”)的系统和方法有关的装置组件和处理步骤 的组合。因此，系统和方法组件已经在附图中用常规符号在适当之处加以表示，示出与理解 本专利技术的实施例有关的那些具体细节，从而不致于因对于受益于本公开的本领域技术人员 显而易见的细节而使本公开变得模糊。 如在此使用的，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等相关术语可以被单独用 于区分一个实体或要素与另一实体或要素，而不必要求或暗示这样的实体或要素之间的任 何物理或逻辑关系或次序。本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在通信系统中自适应地降低峰均功率比的方法，该方法包括：从调制信号的至少一个峰值削减能量，所述调制信号包括多个子载波；基于已知的调度信息自适应地选择至少一个数据子载波用于峰均功率比降低；以及在所述至少一个数据子载波当中分配被削减的能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-4 60/977,403一种用于在通信系统中自适应地降低峰均功率比的方法，该方法包括从调制信号的至少一个峰值削减能量，所述调制信号包括多个子载波；基于已知的调度信息自适应地选择至少一个数据子载波用于峰均功率比降低；以及在所述至少一个数据子载波当中分配被削减的能量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调制信号包括正交频分复用符号。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述子载波利用多个调制方案来调制。4.根据权利要求2所述的方法，还包括在至少一个预留子载波当中分配被削减的能量。5.根据权利要求2所述的方法，还包括 向数据子载波指派通信装置；将所述正交频分复用符号映射到所述调制信号上；以及基于指派所述通信装置确定用于分配被削减的能量的所述至少一个数据子载波。6.根据权利要求5所述的方法，还包括 对被削减的信号进行变换以便在频域使用； 利用F滤波器对变换后的信号进行滤波； 对滤波后的信号进行变换以便在时域使用；以及将变换后的滤波后的信号与所述调制信号组合以产生输出信号，所述输出信号的峰均 功率比小于所述调制信号的峰均功率比。7.根据权利要求6所述的方法，其中 在频域构造所述F滤波器；并且所述F滤波器包括用于每一个子载波的加权系数。8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于指派所述通信装置、用于所述调制信号的子 载波的总量、用于每一个调制方案的子载波的量、预留子载波的量和信号质量参数来确定 所述用于每一个子载波的加权系数。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述信号质量参数包括用于所述输出信号的峰 均功率比和用于每一个子载波的残留星座误差。10.根据权利要求5所述的方法，还包括利用g函数对被削减的调制信号进行滤波；并且将滤波后的信号与被削减的调制信号组合以产生输出信号，所述输出信号的峰均功率 比小于所述调制信号的峰均功率比。11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过以下方式构造所述g函数 在频域构造F滤波器，所述F滤波器包括用于每一个子载波的加权系数；和 将所述F滤波器变换成g函数以便在时域使用。12.根据权利要求11所述的方法，其中，基于指派所述通信装置、用于所述调制信号的 子载波的总量、用于每一个调制方案的子载波的量、预留子载波的量和信号质量参数来确 定所述用于每一个子载波的加权系数。13.一种用于在通信系统中自适应地降低峰均功率比的系统，该系统包括调度器，该调度器操作以自适应地选择至少一个数据子载波用于峰均功率比降低； 限幅器，该限幅器操作以从调制信号的至少一个峰值削减能量，所述调制信号包括具有多个子载波的正交频分复用符号；以及滤波器，该滤波器以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宁，N迈克高文，BJ莫里斯，
申请(专利权)人：北电网络有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]