CN101785227A - 峰均功率比降低 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比(PAPR)的方法。通过以下来降低PAPR：将数据流调制成多个符号，将多个符号划分成符号组，将傅里叶变换应用到符号组的每一个，将延迟应用到经变换的符号组中至少一个，并且计算符号组的峰均功率比。

Description

峰均功率比降低

技术领域

本发明通常涉及移动通信网络，并且更具体地，涉及一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的***和方法。

背景技术

峰均功率比(PAPR)问题是与待处理信号中出现的高功率峰值相关联的问题。这些问题是无线***设计中的历史问题并且严重影响宽带通信。PAPR可由等式(1)表示，其中max|s(t)|²表示信号的最高峰值，E|s(t)|²表示信号的平均功率并且L表示子载波数目。

$\left(1\right)\mathrm{PAPR}=\frac{\max {\left|s\left(t\right)\right|}^2}{E{\left|s\left(t\right)\right|}^2}\≈O\left(L\right)$

正交频分复用(OFDM)是多载波信号生成方法，由此使用用于调制和解调的傅里叶变换技术在N个等间距的载波频率上同时发送数据。通过适当地选择频率，OFDM可以在保持正交性的同时将多个调制载波挤压到规定带中以消除载波间干扰(ICI)或符号间干扰(ISI)。该方法已被提出或被采用用于许多无线应用，包括数字音频广播、数字地面电视广播无线局域网(LAN)和高速蜂窝数据。用于实现OFDM的技术是公知的。

然而，使用OFDM用于无线应用的显著缺点是具有大量子信道的多载波信号的潜在地大的峰均功率比(PAPR)特性。

例如，具有N个子信道的基带OFDM信号具有N²/N＝N的PAPR，对于N＝256，PAPR＝24dB。在通过诸如发射功率放大器的非线性设备时，信号可能遭受明显的频谱扩展、信道间干扰、带内失真、正交损失和增加的误码率(BER)的困扰。随着对用于无线应用的OFDM的兴趣的增加，必需降低PAPR用于实现OFDM。

发明内容

技术问题

本发明涉及一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的***和方法。

峰均功率比(PAPR)问题是与待处理信号中出现的高功率峰值相关联的问题。这些问题还具有无线***设计中的历史问题并且严重影响宽带通信。

对于无线应用，需要高效功率放大以提供足够的区域覆盖并且使电池消耗最小化。针对OFDM***中的PAPR问题的常规解决方案是使用线性放大器。然而，线性放大器是低效的并且***作为具有离开其峰值功率限制的大的回退以降低因削波引入的失真，进一步降低了效率。而且，放大器回退使发射信号衰减，由此给接收机灵敏度带来了更大的要求。

设计用于解决该问题的本发明的目的是提供一种高效的通信方法。本发明的另一目的是降低峰均功率比。因此，所需要的是一种用于降低OFDM信号中的PAPR的方法和装置，该方法和装置在不显著降低***效率或者增加***成本的情况下极大地降低了PAPR。

技术解决方案

出于概述的目的，此处已描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。将理解，根据本发明的任何一个特定的实施例可能不能实现所有这样的优点。因此，本发明可以通过以下方式来体现或执行：在没有实现如此处教导或建议的所有优点的情况下实现或最优化一个优点或者一组优点。

根据本发明的一个实施例，一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的方法包括：将数据流调制成多个符号，将多个符号划分成符号组，将傅里叶变换应用到符号组的每一个，可选地将延迟应用到经变换的符号组的至少一个，并且计算符号组的峰均功率比。

该方法可以进一步包括：在计算符号组的峰均功率比之前组合符号组，或者在计算符号组的峰均功率比之后组合符号组。优选地，该延迟是循环延迟。

在本发明的一个方面中，该方法进一步包括：确定符号组的峰均功率比是否低于预定值，如果符号组的峰均功率比不低于预定值，则将延迟重新应用到经变换的符号组的至少一个，重新组合所有符号组，并且重新计算所重新组合的符号组的峰均功率比，其中重复该确定、重新应用、重新组合和重新计算的步骤，直至重新组合的符号组的峰均功率比低于预定值。优选地，重新应用到至少一个经变换的符号组的延迟包括与原始延迟值不同的延迟值。

在本发明的另一方面中，该方法进一步包括：在将延迟应用到至少一个经变换(IFFT或IDFT)的符号组之前或之后，将预定义的符号添加到经变换(IFFT或IDFT)的符号组的至少一个。

在本发明的进一步的一方面中，该方法进一步包括：在变换符号组的每一个(IFFT或IDFT)之前，对符号组的每一个进行功率和相位调节。

根据本发明的另一实施例，一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的方法包括：将数据流调制成多个符号，将多个符号的每一个映射到关联的子载波，将傅里叶变换应用到所映射的符号的每一个，计算经变换的符号的峰均功率比，确定经变换的符号的峰均功率比是否低于预定值，如果经变换的符号的峰均功率比不低于预定值，则将多个符号的每一个重新映射到关联的子载波，将傅里叶变换重新应用到所重新映射的符号中的每一个，并且重新计算经重新变换的符号的峰均功率比，其中重复该确定、重新映射、重新变换和重新计算的步骤，直至经重新变换的符号的峰均功率比低于预定值。

根据本发明的另一实施例，一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的方法包括：将数据流调制成多个符号，通过使用多个符号-子载波映射方案将多个符号的每一个映射到关联的子载波来生成多个符号-子载波组，变换多个符号-子载波组的每一个，计算经变换的符号-子载波组的每一个的峰均功率比，并且选择实现预定义的条件的经变换的符号-子载波组。优选地，预定义的条件包括经变换的符号-子载波组的最低峰均功率比。

根据本发明的另一实施例，一种用于在无线通信***中高效地发射信号的方法包括：将数据流调制成多个符号，将多个符号划分成符号组，对符号组的每一个进行块编码，调节至少一个块编码符号组的功率，并且将傅里叶变换应用到块编码符号组。

优选地，该方法进一步包括：在调节至少一个块编码符号组的功率之前，使至少一个块编码符号组与另一块编码符号组区别开，其中该区别包括将另外的块编码应用到至少一个块编码符号组。

在本发明的一个方面中，该方法进一步包括：在将傅里叶变换应用到块编码符号组之前，使至少一个块编码符号组的相位不同。

在本发明的另一方面中，该方法进一步包括：计算经变换的块编码符号组的峰均功率比，确定峰均功率比是否低于预定值，如果峰均功率比不低于该预定值，则重新调节至少一个块编码符号组的功率，将傅里叶变换重新应用到该块编码符号组，并且重新计算经重新变换的块编码符号组的峰均功率比，其中重复该确定、重新调节、重新变换和重新计算的步骤，直至经重新变换的编码符号组的峰均功率比低于该预定值。优选地，使用Alamouti方案对符号组进行块编码。

根据本发明的另一实施例，一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的方法包括：将数据流调制成多个符号，将傅里叶变换应用到多个符号，将经变换的多个符号划分成符号组，将延迟应用到经变换(IFFT或IDFT)的符号组的至少一个，并且计算符号组的峰均功率比。

下文参考附图进一步详细地提供了除了某些替代之外的一个或多个上文公开的实施例。然而，本发明不限于所公开的任何特定实施例。

有益效果

本发明具有以下优点。

根据本发明的实施例，可以使用所述方法高效地发射数据。

根据本发明的实施例，在不显著降低***效率或增加***成本的情况下极大地降低了OFDM***中的峰均功率比。

附图说明：

附图被包括以提供对本发明的进一步的理解并且被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分，附图图示了本发明的实施例并且连同描述一起用于解释本发明的原理。在不同附图中由相同附图标记表示的本发明的特征、元素和方面表示根据一个或多个实施例的相同的、等同的或者相似的特征、元素或方面。

图1图示了根据本发明的OFDM信号的示例。

图2图示了根据本发明的OFDM信号的峰值功率和平均功率之间的分布。

图3图示了根据本发明的OFDM信号的实部相对于OFDM信号的虚部的图线。

图4图示了根据本发明的一个实施例的用于降低信号的PAPR的部分发射信令(PTS)方法。

图5图示了根据本发明的一个实施例的用于降低信号的PAPR的选择性映射方法。

图6图示了根据本发明的一个实施例的用于通过频域中的基于组的信号调节来降低信号的PAPR的方法。

图7图示了根据本发明的另一实施例的用于通过频域中的基于组的信号调节来降低信号的PAPR的方法。

图8图示了根据本发明的一个实施例的用于通过时域中的基于组的循环延迟来降低信号的PAPR的方法。

图9图示了根据本发明的另一实施例的用于通过时域中的基于组的循环延迟来降低信号的PAPR的方法。

图10图示了根据本发明的一个实施例的用于通过符号-子载波重新映射来降低信号的PAPR的方法。

图11图示了根据本发明的另一实施例的用于通过符号-子载波重新映射来降低信号的PAPR的方法。

图12图示了根据本发明的一个实施例的用于通过高速率空时块编码来降低信号的PAPR的方法。

图13图示了根据本发明的另一实施例的用于通过高速率空时块编码来降低信号的PAPR的方法。

图14图示了根据本发明的另一实施例的用于通过高速率空时块编码来降低信号的PAPR的方法。

图15图示了根据本发明的另一实施例的用于通过高速率空时块编码来降低信号的PAPR的方法。

具体实施方式

本发明涉及降低无线通信***中的信号的峰均功率比(PAPR)。

图1图示了具有信号长度L＝128的OFDM信号的示例。图2图示了具有信号长度L＝128的OFDM信号的峰值功率和平均功率之间的分布。图3图示了具有长度L＝128的OFDM信号的实部相对于该OFDM信号的虚部的图线。PAPR的静态属性可以通过互补累积分布函数(CCDF)来描述。根据本发明，频域符号可以是复高斯分布的。因此，当子载波的数目L变大时，每个OFDM信号码片(chip)的瞬时功率可以通过具有两个自由度的chi分布信号来建模。

根据本发明，存在用于降低PAPR的数个解决方案。示例包括削波、滤波、部分发射信令、音调预留、编码、选择性映射和星座最优化。

在削波中，OFDM信号可以在放大之前被故意削波。削波提供了良好的PAPR但是以降低性能为代价。具体地，带内失真大部分是可忽略的，但是带外失真是严重的。在滤波中，如果不存在频谱掩蔽，则使用时不变线性滤波器通常导致了比离散傅里叶变换(DFT)滤波器更小的峰值再增长和更低的PAPR。

在部分发射信令(PTS)中，包括一组子载波系数的每个输入数据块被分隔成不相连的子块，然后将子块组合以使PAPR最小化。具体地，每个子载波系数乘以加权系数或相位因子。相位因子被选择以使发射信号的PAPR最小化。

在音调预留(TR)中，将反峰信号***到未使用的或预留的子载波中。目的是找到将添加到原始时域信号的时域信号，使得降低PAPR。

在编码中，所需数据序列被嵌入在较大序列中，并且仅使用所有可能序列的子集，具体地使用具有低峰值功率的序列。目的是选择具有较小PAPR的码。然而，构造具有低的PAPR和短的Hamming距离的码可能是困难的。

在选择性映射(SLM)中，从相同的信息生成M个统计独立序列，并且选择具有最低PAPR的序列用于发射。为了恢复数据，接收机优选地知道哪个序列已用于与数据相乘。

在星座最优化中，目的是增加星座尺寸，使得原始基础星座中的每个点可以映射到扩张星座中的数个等同点。音调注入(TI)和主动星座扩展(ACE)是与星座最优化相关的方法。

图4图示了用于降低信号的PAPR的部分发射信令(PTS)方法。如图4中所示，数据信号被分隔成数据块并且可以从串行流转换成并行流(410)。数据块可以包括子载波系数的集合。优选地，每个数据块被划分成M个数目的子块或簇(420)。然后，使用诸如逆离散傅里叶变换(IDFT)或逆快速傅里叶变换(IFFT)的傅里叶变换将每个子块转换成时域序列(430)。然后，可以将经变换的序列组合以使PAPR最小化(440)。优选地，在组合之前，每个经变换的序列可以乘以加权系数或相位因子(b₁，b₂，...，b_m)。

图5图示了用于降低信号的PAPR的选择性映射方法。优选地，该选择性映射方法生成关于每个数据块的M个统计独立的经变换的序列，并且发射具有最低PAPR的经变换的序列。如图5中所示，将数据信号从串行流转换成M个数据块的并行流(510)。然后，每个数据块乘以各自独立的序列(r₁，r₂，...，r_m)。随后，使用傅里叶变换(例如，IDFT或IFFT)将序列转换成时域序列(520)。然后，可以选择具有最低PAPR的经变换的序列用于发射(530)。根据选择性映射方法，可能需要所选择的经变换的序列的接收机以获得与用于经变换的序列的数据块相乘的序列身份相关的信息，以便恢复接收到的数据。

图6图示了根据本发明的一个实施例的用于通过频域中的基于组的信号调节来降低信号的PAPR的方法。参考图6，数据流被调制成多个符号。然后，将多个符号划分、分解、编组或者聚集成符号组(610)。然后，可以针对功率和相位调节符号组(620)。此后，傅里叶变换(例如，IFFT或IDFT)被应用到每个符号组(630)。结果，可以计算符号组的峰均功率比(PAPR)(640)。

仍然参考图6，在计算了符号组的PAPR之后，确定PAPR是否低于预定值(650)。如果是，则因为PAPR低于阈值，所以该方法的反馈操作可能不是必需的。然而，如果符号组的PAPR不低于预定值，则将执行反馈操作以降低PAPR。

优选地，在实现反馈操作时，可以针对功率和相位重新调节符号组(620)。此后，傅里叶变换被重新应用到符号组中的每个(630)。最后，重新计算经重新变换的符号组的PAPR(640)。根据本发明，确定PAPR是否低于预定值、重新调节功率和相位、重新变换符号组和重新计算PAPR被重复，直至经重新变换的符号组的PAPR低于预定值。

图7图示了根据本发明的另一实施例的用于通过频域中的基于组的信号调节来降低信号的PAPR的方法。参考图7，所示出的方法与参考图6描述的方法相似。然而，图7的方法在计算符号组的PAPR之前将预定义的符号添加到经变换的符号组中的至少一个(710)。优选地，预定义的符号可以包括例如导频、补偿符号和序列生成器或选择器。

图8图示了根据本发明的一个实施例的用于通过时域中的基于组的循环延迟来降低信号的PAPR的方法。参考图8，数据流被调制成多个符号。然后，将多个符号划分、分解、编组或聚集成符号组(810)。如果需要还可以对符号执行幅度调节。此后，傅里叶变换(例如，IFFT或IDFT)被应用到符号组中的每个(820)，并且循环延迟可以被应用到经变换的符号组中的至少一个(830)。结果，可以计算符号组的峰均功率比(PAPR)。此外根据偏好，可以在计算符号组的PARR之前或之后组合经变换的符号组(840)。另外，根据偏好，傅里叶变换可以在多个符号被划分、分解、编组或聚集成符号组之前应用到多个符号。

仍然参考图8，在计算了符号组的PAPR之后，确定PAPR是否低于预定值(850)。如果是，则因为PAPR低于阈值，所以该方法的反馈操作可能不是必需的。然而，如果符号组的PAPR不低于预定值，则将执行反馈操作以降低PAPR。

优选地，在执行反馈操作时，对经变换的符号组中的至少一个重新应用延迟(830)。明显地，重新应用的延迟值可以不同于原始延迟值。此后，重新组合所有符号组并且重新计算所重新组合的符号组的PAPR(840)。根据本发明，确定PAPR是否低于预定值、重新应用延迟、重新组合符号组和重新计算PAPR被重复，直至所重新组合的符号组的PAPR低于预定值。

图9图示了根据本发明的另一实施例的用于通过时域中的基于组的循环延迟来降低信号的PAPR的方法。参考图9，所示出的方法与参考图8描述的方法相似。然而，图9的方法在将延迟应用到经变换的符号组中的至少一个之前将预定义的符号添加到经变换的符号组中的至少一个(910)。替代地，可以在将延迟应用到经变换的符号组中的至少一个之后将预定义的符号添加到经变换的符号组中的至少一个。优选地，预定义的符号可以包括例如导频、补偿符号和序列生成器或选择器。

根据本发明，参考图6-9描述的方法不同于用于降低PAPR的部分发射信令(PTS)方法。例如，在PTS方法中，每个组的符号在组合和检测PAPR之前被傅里叶变换并且然后在相位和幅度方面被加权。相对于图6和7，每个组的符号被首先加权并且然后在被组合和检测PAPR之前被傅里叶变换。对于图8和9，每个组的符号在组合和PAPR检测之前被傅里叶变换并且然后被循环延迟。因此，在PTS方法下，优选地将每个组的权重信息发射到接收机用于解调。然而，在相对于图6-9描述的方法下，因为作为信道响应的一部分可被告知权重信息，所以不一定向接收机发射权重信息。

相对于图7和9描述的方法与PTS方法的不同之处还在于可以添加可选的导频或补偿符号以降低PAPR并且帮助接收机估计信道。此外，图6-9中的编组/聚集/分解操作是更一般的。例如，输入符号的整个组可被直接分隔成多个符号子组的和。而且，较高阶的调制符号可被分解成多个较低阶的调制符号的和。

图10图示了根据本发明的一个实施例的用于通过符号-子载波重新映射来降低信号的PAPR的方法。参考图10，数据流被调制成多个符号。然后，多个符号中的每个符号被映射到关联的子载波(例如，交织)(1010)。此后，傅里叶变换(例如，IFFT或IDFT)被应用到所映射的符号中的每个(1020)。结果，可以计算经变换的符号的峰均功率比(PAPR)(1030)。

仍然参考图10，在计算了经变换的符号的PAPR之后，确定PAPR是否低于预定值(1040)。如果是，则因为PAPR低于阈值，所以该方法的反馈操作可能不是必需的。然而，如果经变换的符号的PAPR不低于预定值，则将执行反馈操作以降低PAPR。

优选地，在实现反馈操作时，多个符号中的每个符号然后被重新映射到关联的子载波(1010)。此后，傅里叶变换被重新应用到重新映射的符号中的每个(1020)。此后，重新计算经重新变换的符号的PAPR(1030)。根据本发明，确定PAPR是否低于预定值，重新映射符号，重新变换符号和重新计算PAPR被重复，直至经重新变换的符号的PAPR低于预定值。

图11图示了根据本发明的另一实施例的用于通过符号-子载波重新映射来降低信号的PAPR的方法。参考图11，与上文图10相似，数据流被调制成多个符号。然而，在图11中，不是如图10中的仅使用一个映射方案来将符号中的每个映射到关联的子载波，使用了多个映射方案(例如，1，2，...，N)(1110)。因此，在执行了映射之后，生成表示N个数目映射方案的多个符号-子载波组。此后，傅里叶变换被应用到符号-子载波组中的每个(1120)，并且可以计算每个经变换的符号-子载波组的PAPR(1130)。最后，选择实现预定义的条件的符号-子载波组。例如，如果检测到符号-子载波组具有多个符号-子载波组中的最低PAPR，则可以选择该符号-子载波组。

根据本发明的另一实施例，空时块编码(STBC)可以用于降低信号的PAPR。STBC是具有最大分集的稳健多输入多输出(MIMO)方案。与MIMO波束形成技术相比，STBC具有低的发射机复杂性和低的反馈要求。

Alamouti空时块编码是一种简单的开环正交STBC并且优选地与双发射天线***一起使用。Alamouti STBC是速率-1码并且具有接收机侧的完整分集。Alamouti STBC可以由等式(2)表示，其中s₁表示第一信号/符号并且s₂表示第二信号/符号。

$\left(2\right)C_{\mathrm{Alamouti}}(s_1,s_2)=\left[\begin{array}{cc}{s}_1& s_2\\ -s_2^{*}& s_1^{*}\end{array}\right]$

在Alamouti方案下，可以在一个块中发射两个信号。为了增加信号发射的速率，可以实现高速率STBC方法。这里，可以以高的功率发射第一信号s₁的符号并且可以以低的功率发射第二信号s₂的符号。在接收机侧，以高的功率发射的符号被首先解码。此后，以低的功率发射的符号可以被解码。因此，使STBC发射更高效。

根据本发明，将实现非正交STBC，其中两个Alamouti STBC通过酉矩阵旋转和星座旋转叠置在一起。这对于具有两个发射天线的高速率应用是优选的，例如，诸如对于上行链路发射。因此，通过实现空时块编码，实现了以下优点：具有高的频谱效率的全速率发射、不需要信道质量信息(CQI)反馈、低的发射机复杂性和低的PAPR。此外，通过天线选择，空时块编码可被部署用于上行链路和下行链路发射两者的不止两个发射天线应用。

图12图示了根据本发明的一个实施例的用于通过高速率空时块编码来降低信号的PAPR的方法。参考图12，数据流被调制成多个符号。然后，将多个符号划分、分解、编组或聚集成符号组。此后，通过例如Alamouti空时块编码(STBC)对多个符号组进行块编码(1210)。然后，可以针对功率和/或相位来调节块编码符号组中的至少一个(1230)。此后，傅里叶变换(例如，IFFT或IDFT)被应用到块编码符号组中的每个(1240)。结果，可以计算经变换的块编码符号组的峰均功率比(PAPR)。

根据本发明，在调节至少一个块编码符号组的功率和/或相位之前，可以使该至少一个块编码符号组与另一块编码符号组区别开。该区别可以通过将酉矩阵(U)应用到该至少一个块编码符号组来执行(1220)。替代地，附加块编码可以应用到该至少一个块编码符号组以使符号组区别开。

仍然参考图12，在计算了经变换的块编码符号组的PAPR之后，可以确定PAPR是否低于预定值(1250)。如果是，则因为PAPR低于阈值，所以该方法的反馈操作可能不是必需的。然而，如果经变换的块编码符号组的PAPR不低于预定值，则将执行反馈操作以降低PAPR。

优选地，在实现反馈操作时，重新调节至少一个块编码符号组的功率和/或相位(1230)。然后，傅里叶变换被重新应用到块编码符号组(1240)。此后，重新计算经重新变换的块编码符号组的PAPR。根据本发明，确定PAPR是否低于预定值、重新调节功率和/或相位、重新变换块编码符号组和重新计算PAPR被重复，直至经重新变换的块编码符号组的PAPR低于预定值。

图12的方法可由等式(3)表示，其中A₁和A₂是两个层的信号幅度，U是UU^H＝I的2x2酉矩阵，并且θ是第二层的星座旋转角度。

$C(s_1,s_2,s_3,s_4;A_1,A_2,\mathrm{\θ})$

$\left(3\right)=A_1{C}_{\mathrm{Alamouti}}(s_1,s_2)+A_{2}U\·C_{\mathrm{Alamouti}}(s_3{e}^{\mathrm{j\θ}},s_4{e}^{\mathrm{j\θ}})$

$=A_1\left[\begin{array}{cc}{s}_1& s_2\\ {-s}_2^{*}& s_1^{*}\end{array}\right]+A_{2}U\left[\begin{array}{cc}{s}_3{e}^{\mathrm{j\θ}}& s_4{e}^{\mathrm{j\θ}}\\ -s_4^{*}{e}^{-\mathrm{j\θ}}& s_3^{*}{e}^{-\mathrm{j\θ}}\end{array}\right]$

图13图示了根据本发明的另一实施例的用于通过高速率空时块编码来降低信号的PAPR的方法。参考图13，所示出的方法与参考图12描述的方法相似。然而，在执行反馈操作时图13的方法有所不同。

具体地，在实现反馈操作时，通过应用经调节的酉矩阵(U)或者附加块编码可以使至少一个块编码符号组与另一块编码符号组重新区别开(1320)。此后，该方法继续进行以便重新计算经重新变换的块编码符号组的PAPR。

图13的方法可由等式(4)表示，其中A₁和A₂是两个层的信号幅度，U是UU^H＝I的2x2酉矩阵，U是θ的函数。例如，U是U＝U₀e^jθ。

$C(s_1,s_2,s_3,s_4;A_1,A_2,\mathrm{\θ})$

$\left(4\right)=A_1{C}_{\mathrm{Alamouti}}(s_1,s_2)+A_{2}U\left(\mathrm{\θ}\right)\·C_{\mathrm{Alamouti}}(s_3,s_4)$

$=A_1\left[\begin{array}{cc}{s}_1& s_2\\ {-s}_2^{*}& s_1^{*}\end{array}\right]+A_{2}U\left(\mathrm{\θ}\right)\left[\begin{array}{cc}{s}_3& s_4\\ -s_4^{*}& s_3^{*}\end{array}\right]$

图14图示了根据本发明的另一实施例的用于通过高速率空时块编码来降低信号的PAPR的方法。参考图14，所示出的方法与参考图12描述的方法相似。然而，在执行反馈操作时图14的方法有所不同。

具体地，在实现反馈操作时，通过应用经调节的酉矩阵(U)或者附加块编码可以使至少一个块编码符号组与另一块编码符号组重新区别开(1420)。此外，可以重新调节至少一个块编码符号组的功率和/或相位。此后，该方法继续进行以便重新计算经重新变换的块编码符号组的PAPR。

图14的方法可由等式(5)表示，其中A₁和A₂是两个层的信号幅度，U是UU^H＝I的2x2酉矩阵，U是θ₁的函数，并且θ₁和θ₂是第二层的旋转角度。例如，U是U＝U₀e^jθ。

$C(s_1,s_2,s_3,s_4;A_1,A_2,{\mathrm{\θ}}_1,{\mathrm{\θ}}_2)$

$\left(5\right)=A_1{C}_{\mathrm{Alamouti}}(s_1,s_2)+A_{2}U\left({\mathrm{\θ}}_1\right)\·C_{\mathrm{Alamouti}}(s_3{e}^{j{\mathrm{\θ}}_2},s_4{e}^{j{\mathrm{\θ}}_2})$

$=A_1\left[\begin{array}{cc}{s}_1& s_2\\ {-s}_2^{*}& s_1^{*}\end{array}\right]+A_{2}U\left({\mathrm{\θ}}_1\right)\left[\begin{array}{cc}{s}_3{e}^{j{\mathrm{\θ}}_2}& s_4{e}^{j{\mathrm{\θ}}_2}\\ -s_4^{*}{e}^{-j{\mathrm{\θ}}_2}& s_3^{*}{e}^{-j{\mathrm{\θ}}_2}\end{array}\right]$

图15图示了根据本发明的另一实施例的用于通过高速率空时块编码来降低信号的PAPR的方法。参考图15，数据流被调制成多个符号。然后将多个符号划分、分解、编组或聚集成符号组。此后，通过例如Alamouti空时块编码(STBC)对多个符号组进行块编码(1510)。然后，傅里叶变换(例如，IFFT或IDFT)被应用到块编码符号组中的每个。此后，可以针对功率和/或循环延迟来调节经变换的块编码符号组中的至少一个(1540)。结果，可以计算经变换的块编码符号组的峰均功率比(PAPR)。

根据本发明，在变换之前可以使至少一个块编码符号组与另一块编码符号组区别开。该区别可以通过将酉矩阵(U)应用到该至少一个块编码符号组来执行(1520)。替代地，附加块编码可以被应用到该至少一个块编码符号组以使符号组区别开。

仍然参考图15，在计算了经变换的块编码符号组的PAPR之后，确定PAPR是否低于预定值(1550)。如果是，则因为PAPR低于阈值，所以该方法的反馈操作可能不是必需的。然而，如果经变换的块编码符号组的PAPR不低于预定值，则将执行反馈操作以降低PAPR。

优选地，在实现反馈操作时，重新调节至少一个经变换的块编码符号组的功率和/或循环延迟(1540)。此后，重新计算经变换的块编码符号组的PAPR。根据本发明，确定PAPR是否低于预定值、重新调节功率和/或循环延迟和重新计算PAPR被重复，直至经变换的块编码符号组的PAPR低于预定值。

根据与图12-15相关的实施例，可以通过调度器10和诸如移动终端的接收机的请求来决定层之间的功率分配。相位调节和功率分配也可以一起完成以降低发射的PAPR。通过具有来自调度器的输入，并且可选地具有来自接收机的傅里叶变换输出或反馈的功率/相位控制模块可以决定相位信息。根据本发明，使EB/N0＝10dB处的成对错误概率的一致限最小化的U的示例由等式(6)表示。

$\left(6\right)U=\left[\begin{array}{cc}{e}^{j\frac{7\mathrm{\π}}{20}}\cos \left(\frac{9\mathrm{\π}}{50}\right)& -e^{j\frac{\mathrm{\π}}{4}}\sin \left(\frac{9\mathrm{\π}}{50}\right)\\ -e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{4}}\sin \left(\frac{9\mathrm{\π}}{50}\right)& 22e^{-j\frac{7\mathrm{\π}}{20}}\cos \left(\frac{9\mathrm{\π}}{50}\right)\end{array}\right]$

因此，与图12-15相关的本发明的方法提供了降低了PAPR的高速率STBC方案。具体地，本发明经由全速率STBC实现了高的吞吐量，经由PAPR降低实现了更低的发射机设计约束并且由于开环操作实现了简单的收发器链设计。本发明对于上行链路高速率发射是优选的，其中移动终端的发射机的复杂性是关注重点。本发明还可用于下行链路发射并且通过天线选择来进一步增强。

依赖于实现，本发明可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例或者包含硬件和软件元件两者的实施例的形式。软件实施例可以包括，但不限于，固件、常驻软件、微码等。

此外，本发明可以采取可从计算机可用或计算机可读介质存取的计算机程序产品的形式，该介质提供由计算机或者任何指令执行***使用或者结合计算机或者任何指令执行***使用的程序代码。出于本描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输由指令执行***、装置或设备使用或者结合指令执行***、装置或设备使用的程序的任何装置。

一种适用于存储和/或执行程序代码的数据处理***将包括至少一个处理器，该至少一个处理器通过***总线直接或间接耦合至存储器元件。存储器元件可以包括在程序代码的实际执行期间采用的本地存储器、大容量贮存器和提供至少一些程序代码的临时存储以便减少在执行期间必须从大容量贮存器调取代码的次数的缓存存储器。

其他组件可以耦合至该***。输入/输出或I/O设备(包括但不限于键盘、显示器、指示设备等)可以直接地或者通过中间I/O控制器耦合至该***。网络适配器(例如，调制解调器、线缆调制解调器、以太网卡)也可以耦合至该***以使得数据处理***能够变为通过中间私有或公共网络耦合至其他数据处理***或远程打印机或存储设备。

应当理解，逻辑代码，程序、模块、过程、方法和执行每个方法的各个元素的顺序纯粹是示例性的。依赖于实现，除非本公开内容中另外指出，否则它们可以以任何顺序或者并行地执行。进一步地，逻辑代码不涉及或者限于任何特定的编程语言，并且可能包括在分布式、非分布式或多重处理环境中在一个或多个处理器上执行的一个或多个模块。

如上文描述的方法可以在集成电路芯片的制备中使用。所得到的集成电路芯片可以作为裸片以原始晶片形式(即，作为具有多个未封装芯片的单个晶片)或者以封装形式由制造商分销。在后者的情况下，芯片安装在单芯片封装(诸如具有引线的塑料载体，该塑料载体固定到主板或者其他更高级的载体)或者多芯片封装(诸如陶瓷载体，该陶瓷载体具有埋入互连的任一表面互连或者两个表面互连)中。

在任何情况下，该芯片然后与其他芯片、离散电路元件和/或其他信号处理器件集成，作为(a)诸如主板的中间产品或者(b)最终产品的一部分。最终产品可以是包括集成电路芯片的任何产品，其范围从玩具和其他低端应用到具有显示器、键盘或其他输入设备和中央处理器的高级计算机产品。

尽管在移动通信的背景下描述了本发明，但是本发明也可以在使用诸如PDA和配备有无线通信能力的膝上型计算机的移动设备的任何无线通信***中使用。而且，使用某些术语来描述本发明不应当将本发明的范围限制到诸如UMB的某种类型的无线通信***。本发明还可应用于使用不同的空中接口和/或物理层的其他无线通信***，例如，UMTS、TDMA、包括1xEV-DO的CDMA、FDMA、包括HSDPA、HSUPA和beyond的WCDMA等。

优选实施例可以被实现为使用标准的编程和/或工程技术以产生软件、固件、硬件或者其任何组合的方法、装置或制品。如此处使用的术语“制品”指的是在硬件逻辑(例如，集成电路芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等)或计算机可读介质(例如，磁贮存介质(例如，硬盘驱动器、软盘、磁带等)、光贮存器(CD-ROM、光碟等)、易失和非易失存储器器件(例如，EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可编程逻辑等))中实现的代码或逻辑。计算机可读介质中的代码可由处理器存取和执行。

实现优选实施例的代码可以进一步通过传输媒介存取或者从网络上的文件服务器存取。在这样的情况下，实现了代码的制品可以包括传输媒介，诸如网络传输线、无线传输媒介、通过空间传播的信号、无线电波、红外信号等。当然，本领域的技术人员将认识到，在不偏离本发明的范围的情况下可以对该配置进行许多修改，并且制品可以包括本领域中已知的任何信息承载介质。

附图中示出的逻辑实现描述了以特定顺序出现的特定操作。在替代实现中，某些逻辑操作可以以不同的顺序被执行、修改或移除并且仍然实现本发明的优选实施例。而且，可以将步骤添加到上述逻辑并且仍与本发明的实现一致。

尽管可以使用此处描述的示例性操作序列来实现本发明，但是也可以执行附加的或者更少的操作。而且，将理解，所示出和描述的操作顺序仅是示例性的并且不要求单个操作顺序。

前面的实施例和优点仅是示例性的并且不应当被解释为限制本发明。本教导可以容易地应用于其他类型的装置。本发明的描述意在是说明性的，并且不限制权利要求的范围。许多替代、修改和变化对于本领域的技术人员将是显而易见的。在权利要求中，装置加功能的从句意在涵盖执行所阐述的功能的此处描述的结构，并且不仅涵盖结构等同物而且也涵盖等同结构。

工业应用性

本发明的实施例可以应用于多种宽带无线电接入***技术。特别地，本发明的实施例可以应用于降低峰均功率比。本发明不限于上文特别示出和描述的内容，而是可以应用于本发明的范围内的所有技术。

Claims (20)

1.一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的方法，所述方法包括：

将数据流调制成多个符号；

将所述多个符号划分成符号组；

将傅里叶变换(IFFT或IDFT)应用到每一个所述符号组；

可选地将延迟应用到所述经变换(IFFT或IDFT)的符号组的至少一个；以及

计算所述符号组的峰均功率比。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在计算所述符号组的峰均功率比之前，组合所述符号组

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在计算所述符号组的峰均功率比之后，组合所述符号组。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述延迟是循环延迟。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

确定所述符号组的峰均功率比是否低于预定值；

如果所述符号组的所述峰均功率比不低于所述预定值，则将延迟重新应用到所述经变换(IFFT或IDFT)的符号组的至少一个；

重新组合所有符号组；以及

重新计算所述重新组合的符号组的所述峰均功率比，

其中，重复所述确定、重新应用、重新组合和重新计算的步骤，直至所述重新组合的符号组的所述峰均功率比低于所述预定值或者获得最小可能峰均功率比。

6.如权利要求5所述的方法，其中，重新应用到至少一个经变换的符号组的所述延迟包括与原始延迟值不同的延迟值。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在将所述延迟应用到所述经变换(IFFT或IDFT)的符号组的至少一个之前，将预定义的符号添加到所述经变换(IFFT或IDFT)的符号组的至少一个。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在将所述延迟应用到所述经变换(IFFT或IDFT)的符号组的至少一个之后，将预定义的符号添加到所述经变换(IFFT或IDFT)的符号组的至少一个。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在变换(IFFT或IDFT)所述符号组的每一个之前，对所述符号组的每一个进行功率和相位调节。

10.一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的方法，所述方法包括：

将数据流调制成多个符号；

将所述多个符号的每一个映射到关联的子载波；

将傅里叶变换应用到所映射的符号的每一个；

计算经变换的符号的峰均功率比；

确定所述经变换的符号的所述峰均功率比是否低于预定值；

如果所述经变换的符号的所述峰均功率比不低于预定值，则将所述多个符号的每一个重新映射到关联的子载波；

将傅里叶变换重新应用到所重新映射的符号的每一个；以及

重新计算所述经重新变换的符号的所述峰均功率比，

其中，重复所述确定、重新映射、重新变换和重新计算的步骤，直至所述经重新变换的符号的所述峰均功率比低于所述预定值。

11.一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的方法，所述方法包括：

将数据流调制成多个符号；

通过使用多个符号-子载波映射方案将所述多个符号的每一个映射到关联的子载波来生成多个符号-子载波组；

变换所述多个符号-子载波组的每一个；

计算所述经变换的符号-子载波组的每一个的峰均功率比；以及

选择实现预定义的条件的所述经变换的符号-子载波组。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述预定义的条件包括所述经变换的符号-子载波组的最低峰均功率比。

13.一种用于在无线通信***中高效地发射信号的方法，所述方法包括：

将数据流调制成多个符号；

将所述多个符号划分成符号组；

对所述符号组的每一个进行块编码(STBC)；

调节至少一个块编码的符号组的功率；以及

将傅里叶变换应用到所述块编码的符号组。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：在调节所述至少一个块编码的符号组的功率之前，使所述至少一个块编码的符号组与另一块编码的符号组区别开。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述区别开包括以下操作之一：

将各自不同类型的块编码应用到所述符号组的每一个；以及

将附加块编码应用到至少一个块编码的符号组。

16.如权利要求13所述的方法，进一步包括：在将傅里叶变换应用到所述块编码的符号组之前，使至少一个块编码的符号组的相位不同。

17.如权利要求13所述的方法，进一步包括：计算所述经变换的块编码的符号组的峰均功率比。

18.如权利要求17所述的方法，进一步包括：

确定所述峰均功率比是否低于预定值；

如果所述峰均功率比不低于所述预定值，则重新调节所述至少一个块编码的符号组的功率；

将傅里叶变换重新应用到所述块编码的符号组；以及

重新计算所述经重新变换的块编码的符号组的所述峰均功率比，

其中，重复所述确定、重新调节、重新变换和重新计算的步骤，直至所述经重新变换的编码的符号组的所述峰均功率比低于所述预定值。

19.如权利要求13所述的方法，其中，使用Alamouti方案对所述符号组进行块编码。

20.一种用于降低无线通信***中的信号的峰均功率比的方法，所述方法包括：

将数据流调制成多个符号；

将傅里叶变换应用到所述多个符号；

将经变换的多个符号划分成符号组；

将延迟应用到所述经变换(IFFT或IDFT)的符号组的至少一个；以及

计算所述符号组的峰均功率比。

Images