專利名稱：Ofdm系統(tǒng)中具有小動(dòng)態(tài)功率范圍的多天線傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在具有至少兩個(gè)天線的正交頻分多路復(fù)用(OFDM)發(fā) 射機(jī)中減小發(fā)射信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化(dynamics)的方法。
本發(fā)明同時(shí)涉及一種在正交頻分多路復(fù)用(OFDM)中減小發(fā)射信號(hào)功 率動(dòng)態(tài)變化的具有至少兩個(gè)天線的發(fā)射機(jī)。
本發(fā)明同時(shí)涉及 一 種相關(guān)的電信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
許多無線標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)采用了正交頻分多路復(fù)用(OFDM)技術(shù)。如果不對(duì) OFDM系統(tǒng)中發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行處理的話，該發(fā)射的信號(hào)往往具有較大的信號(hào) 動(dòng)態(tài)變化。
OFDM信號(hào)是對(duì)已調(diào)制的載波的復(fù)用(multiplex)。具體來說，OFDM 信號(hào)的每個(gè)樣本(sample)是類似分布的隨機(jī)變量的加權(quán)和，從而在OFDM 次載波的數(shù)量很大時(shí)，會(huì)形成一種類似Rayleigh的振幅分布。這種分布的末 尾呈現(xiàn)出較大的信號(hào)峰值，為了發(fā)射具有較大信號(hào)峰值的信號(hào)，發(fā)射機(jī)中的 大功率放大器必須支持非常寬的動(dòng)態(tài)變化范圍。由于這種具有非常寬的動(dòng)態(tài) 變化范圍的大功率放大器價(jià)格昂貴，所以通常情況下，發(fā)射這種具有較大信 號(hào)峰值的信號(hào)的花費(fèi)較大且能源利用率較低。
減小發(fā)射信號(hào)動(dòng)態(tài)變化的方法能夠降低發(fā)射設(shè)備的價(jià)格并且能夠節(jié)約 能源。信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化有多個(gè)不同的定義，最常用的兩種定義為長期峰值 平均值功率比(RAPR)和短期RAPR。實(shí)際上，進(jìn)行相關(guān)的測量時(shí)必須考 慮高峰出現(xiàn)的概率。
為了緩解上述問題，為數(shù)眾多的出版物和專利中論述過PAPR標(biāo)準(zhǔn)過高的問題和減小PAPR的技術(shù)。第一類解決方案基于編碼，犧牲了數(shù)據(jù)速率(帶 寬)。第二類解決方案基于加擾或相位操縱(phase manipulation),犧牲了 大量待發(fā)射的編碼側(cè)面信息。第三類解決方案，即"音調(diào)保留(tone reservation)"解決方案，將信號(hào)插入未用載波來減小峰值功率。第四類解 決方案采用"非雙射叢(non-bijective constellations )，，。
此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于非OFDM信號(hào)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通過信號(hào)分離 減d 、峰值功率。尤為特別的是，對(duì)于所謂的Chireix反相(outphasing)放大 器，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)分離。在參考文獻(xiàn)[l]中，具有高峰值功率的信號(hào)被分為 兩個(gè)動(dòng)態(tài)變化為0dB (恒定包絡(luò))的單獨(dú)(partial)信號(hào)(兩個(gè)單獨(dú)信號(hào)的 和為該具有高峰致功率的信號(hào))，每個(gè)單獨(dú)信號(hào)分別由自身的功率放大器放 大。將放大后的大功率信號(hào)相加并通過一個(gè)天線進(jìn)行發(fā)射。
在參考文獻(xiàn)[2]中描述的天線選擇分集，通過對(duì)天線的選擇實(shí)現(xiàn)發(fā)射分 級(jí)。在每個(gè)時(shí)刻，根據(jù)來自移動(dòng)接收機(jī)的，關(guān)于下行信道狀態(tài)的反饋，選出 最優(yōu)的天線來發(fā)射信號(hào)。參考文獻(xiàn)[1]中的天線選擇只用于發(fā)射分集，與 功率動(dòng)態(tài)變化全然無關(guān)。
其他參考文獻(xiàn)，例如參考文獻(xiàn)[3]和[4]中提到，為了實(shí)現(xiàn)分級(jí)，將 信號(hào)分為兩部分可能帶來降低PAPR的副作用。但是，根據(jù)參考文獻(xiàn)中所示 的分集分離方法，只有在關(guān)注分集的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，才對(duì)信號(hào)進(jìn)行分離。因此，這 種由于信號(hào)分離帶來的積極的PAPR效果遠(yuǎn)非最佳。
尤其是，參考文獻(xiàn)[3]中信號(hào)分離方法獲致的積極PAPR效果是根據(jù) 如下基本事實(shí)得出的單獨(dú)信號(hào)構(gòu)成OFDM符號(hào)后，每個(gè)單獨(dú)信號(hào)中的音 調(diào)(tone)少于分離前信號(hào)中的音調(diào)。因此，任何通過天線選擇將信號(hào)分離 為兩個(gè)信號(hào)的方法，無論實(shí)施該方法原因是什么，都可能會(huì)使每個(gè)單獨(dú)信號(hào) 中的OFDM符號(hào)具有較少的音調(diào)，從而降低PAPR。但是，無論峰值出現(xiàn)的 頻率如何，這些方法都會(huì)降低PAPR。此外，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]和[4]中的 方案，在只考慮分集的優(yōu)點(diǎn)時(shí)才對(duì)信號(hào)進(jìn)行分離，不能針對(duì)信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變 化，實(shí)現(xiàn)分離的最優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種具有多個(gè)天線的OFDM發(fā)射機(jī)。 在本發(fā)明實(shí)施例中，多個(gè)代表至少兩個(gè)。
另外，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的減小信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的 方法。
通過方法實(shí)現(xiàn)上述目的時(shí)，在所述方法中，發(fā)射機(jī)執(zhí)行以下步驟 將待發(fā)射信號(hào)的OFDM符號(hào)分離為至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)，所述分 離受到控制從而使得為所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)確定的 功率動(dòng)態(tài)變化測量值保持低位，其中所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值與所述信號(hào)的 樣本有關(guān)，所述信號(hào)為功率超過閾值功率的信號(hào)，所述閾值大于或等于所述 信號(hào)的平均功率；
從所述至少兩個(gè)天線中的一個(gè)天線發(fā)射所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào) 中的每個(gè)符號(hào)。
通過發(fā)射及實(shí)現(xiàn)上述目的時(shí)，發(fā)射機(jī)用于執(zhí)行以下步驟 將待發(fā)射信號(hào)的OFDM符號(hào)分離為至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)，所述分 離受到控制從而使得為所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)確定的 功率動(dòng)態(tài)變化測量值保持低位，其中所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值與所述信號(hào)的 樣本有關(guān)，所述信號(hào)為功率超過閾值功率的信號(hào)，所述闊值大于或等于所述 信號(hào)的平均功率；
從所述至少兩個(gè)天線中的一個(gè)天線發(fā)射所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào) 中的每個(gè)符號(hào)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，電信系統(tǒng)中包括至少一個(gè)上述發(fā)射機(jī)。 在本發(fā)明減小信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的方法中，對(duì)OFDM符號(hào)進(jìn)行了分離，從 而使每個(gè)單獨(dú)符號(hào)都具有較低的信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化。分離過程中的每次選擇都 是才艮據(jù)其對(duì)信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的影響作出的。因此實(shí)現(xiàn)了針對(duì)信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變 化的最佳分離。此外，本發(fā)明采用了針對(duì)信號(hào)動(dòng)態(tài)變化的測量值，該測量值有用并可直接 用于功率放大器的設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步使得系統(tǒng)中信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的減小最佳 化。估算該測量值時(shí)，可以只考慮超過某一閾值的信號(hào)的值來估算，該闊值為 至少與長期平均功率一樣高的功率電平。
同時(shí)，作為附帶積極效果，本發(fā)明提供了發(fā)射分集，從而使得潛在地的作 用區(qū)更大和/或系統(tǒng)的吞吐量更大。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，用于發(fā)射該信號(hào)的次載波集合被迭代分離為至少兩
個(gè)次載波子集，然后這些子集中的每個(gè)子集被分配給一個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)。在 本實(shí)施例中的迭代分離包括首先生成數(shù)個(gè)次載波的子集，其中子集的數(shù)量對(duì) 應(yīng)于所用天線的數(shù)量，將次載波集合中的第一次載波分配給一個(gè)生成的子集。 然后，將次載波集的每個(gè)未分配次載波依次分配給一個(gè)生成的子集，直到所有 次載波均被分配完。其中，所有分配均基于功率動(dòng)態(tài)變化測量值做出。
在本發(fā)明實(shí)施例中，釆用了另一種形成次載波子集的迭代分離。按照這種 迭代分離，針對(duì)每個(gè)次載波，首先生成一個(gè)子集，次載波集合中每個(gè)次載波凈皮 分配給已生成子集中不同的一個(gè)子集。然后，將已生成子集兩兩合并，直到合 并子集數(shù)對(duì)應(yīng)于所用天線數(shù)為止。
上述迭代分離都具有如下優(yōu)點(diǎn)發(fā)射的OFDM信號(hào)具有良好的功率動(dòng)態(tài)特 性，發(fā)射機(jī)具有較低的復(fù)雜度。
在本發(fā)明實(shí)施例中功率動(dòng)態(tài)變化測量值按照如下方式計(jì)算對(duì)每個(gè)單獨(dú) OFDM符號(hào)，將與功率超過閾值功率的信號(hào)的樣本相關(guān)的項(xiàng)相加。
在本發(fā)明實(shí)施例中功率動(dòng)態(tài)變化測量值按照如下方式計(jì)算從單獨(dú)OFDM 符號(hào)查找最大功率值，在這個(gè)過程中只考慮功率超過閾值功率的功率值。
上述功率動(dòng)態(tài)變化測量值計(jì)算方法具有如下的優(yōu)點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)并且能給出 有用的測量值，從而能夠進(jìn)行十分精確的分離?？梢詫?duì)該閾值進(jìn)行調(diào)整，以便 符合特定發(fā)射機(jī)的要求。
在本發(fā)明實(shí)施例中，使用了預(yù)定的次載波子帶。然后子帶替代次載波被 分配給子集，之后子集被分配給單獨(dú)OFDM符號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)在于由于預(yù)定的子帶廣泛用于許多OFDM系統(tǒng)中，從而使得上述方案是一種可以在大多 數(shù)OFDM系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的低復(fù)雜度解決方案。
下面結(jié)合本發(fā)明的較佳實(shí)施例及附圖，對(duì)減小功率動(dòng)態(tài)變化的實(shí)施例及 其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說明。


為了更全面地理解本發(fā)明實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，可以結(jié)合附圖參照以下說 明，附圖中的相同標(biāo)記表示相同的部分 圖1為本發(fā)明中發(fā)射機(jī)的示意圖； 圖2為本發(fā)明中迭代分離算法的流程圖； 圖3為本發(fā)明中迭代分離算法的流程圖； 圖4為本發(fā)明中迭代分離算法仿真結(jié)果的示意圖。
具體實(shí)施例方式
發(fā)射的OFDM信號(hào)包括一系列OFDM符號(hào)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，針對(duì)每 個(gè)OFDM符號(hào)，發(fā)射才幾將該OFDM符號(hào)分離成兩個(gè)或兩個(gè)以上單獨(dú)OFDM符 號(hào)(其和為該OFDM符號(hào))，并從不同天線發(fā)射上述兩個(gè)或兩個(gè)以上單獨(dú)OFDM 符號(hào)中的每個(gè)OFDM符號(hào)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)OFDM符號(hào)進(jìn)行分離，從而使每個(gè)單獨(dú)符號(hào)具有低 信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化。因而，在本發(fā)明中，進(jìn)行了有利于信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的"智 能"分離。而在參考文獻(xiàn)[3]和[4]描述的解決方案中，僅為了實(shí)現(xiàn)分集最優(yōu) 化而進(jìn)行分離。
特別的，在本發(fā)明中，在OFDM符號(hào)中的所有次載波的索引集(index s改) 被多個(gè)子集分離，之后，每個(gè)子集與指定(constituting)的單獨(dú)OFDM符號(hào)中 的一個(gè)符號(hào)聯(lián)合。因而，每個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)本身就是一個(gè)OFDM符號(hào)。針 對(duì)OFDM信號(hào)中的每個(gè)OFDM符號(hào)，分別進(jìn)行子集分離的選擇。從而實(shí)現(xiàn)針 對(duì)信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的最佳化分離。同時(shí)，本發(fā)明解決了信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化大的問題，利用了與現(xiàn)有解決方案 中的使用的測量值不同的信號(hào)動(dòng)態(tài)變化的測量值，從而進(jìn)一步改善了信號(hào)功率 動(dòng)態(tài)變化問題。
在現(xiàn)有技術(shù)中，通常將PAPR測量值作為信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的測量值。PAPR 測量值的定義為單一最壞情況OFDM信號(hào)樣本的功率除以信號(hào)的平均功率。 由于這種最壞情況樣本通常極少出現(xiàn)，該定義的實(shí)用價(jià)值很小。例如，在具有 128個(gè)子集的BPSK調(diào)制系統(tǒng)中，每2A127個(gè)OFDM符號(hào)才出現(xiàn)一次最壞情 況樣本，即樣本率為10KHz,數(shù)百萬年才會(huì)出現(xiàn)一次。因此，對(duì)于放大器設(shè)計(jì) 人員來說，為了將OFDM發(fā)射器中的功率放大器最理想的優(yōu)化，《吏其在實(shí)際中 應(yīng)用的話，PAPR測量值的用處不大。因?yàn)樘炀€選4奪是4艮"笨(Dumb)"的， 如參考文獻(xiàn)[3]和[4]所作的那樣，信號(hào)分離時(shí)使用PAPR測量值，對(duì)于"非 分離"的情況下，沒有實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)。這一點(diǎn)將在下面的說明書中詳細(xì)描述。
與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本發(fā)明中使用了一種與用實(shí)際相關(guān)的測量值，例如， 出現(xiàn)的機(jī)會(huì)在時(shí)間上大于的0.1%的功率測量值。針對(duì)x百分比的正規(guī)化功率 (對(duì)信號(hào)的長期平均功率進(jìn)行規(guī)格化)的信號(hào)動(dòng)態(tài)變化測量值，對(duì)于功率放大 器設(shè)計(jì)來說特別有用。當(dāng)發(fā)射信號(hào)在時(shí)間上超過xy。，將具有詳細(xì)規(guī)格化功率電 平的測量值。實(shí)際上，當(dāng)x=0.1,普通基帶OFDM信號(hào)通常具有9.6dB的0.1 百分位數(shù)規(guī)則化功率。
在估算該測量值時(shí)，可以考慮超過某一閾值的所有的信號(hào)值，該閾值為至 少與長期平均功率相同的功率電平。通過使用上述特別實(shí)用的測量值描述信號(hào) 功率動(dòng)態(tài)變化，可以從信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的角度，進(jìn)行具有較大改進(jìn)的分離。
此外，作為一個(gè)積極的效果，本發(fā)明通過在至少兩個(gè)獨(dú)立無線信道上的傳 輸，實(shí)現(xiàn)了在衰落信道環(huán)境中的發(fā)射分集。上述增強(qiáng)的分離和分集作用，可以 增大潛在的覆蓋范圍和/或提高系統(tǒng)的吞吐量。
圖1示出了采用兩個(gè)發(fā)射天線時(shí)，按本發(fā)明工作的OFDM發(fā)射機(jī)的簡化結(jié)
構(gòu)。根據(jù)圖l所示， 一個(gè)OFDM信號(hào)s(t)被劃分為兩個(gè)獨(dú)立OFDM信號(hào)sl(t)
和s2(t)。然后分別對(duì)這兩個(gè)獨(dú)立OFDM信號(hào)sl(t)和s2(t)進(jìn)行放大和發(fā)射。將信號(hào)s(t)分離成信號(hào)sl(t)和s2(t)的分離過程將在下文中詳述。
按照本發(fā)明，使用具有多天線的OFDM發(fā)射機(jī)進(jìn)行發(fā)射時(shí)，可以通過如下 智能過程減小信號(hào)中的發(fā)射信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化將OFDM符號(hào)分離成獨(dú)立 OFDM符號(hào)，然后通過發(fā)射機(jī)的多天線獨(dú)立地發(fā)射該獨(dú)立OFDM符號(hào)。此程序 的智能體現(xiàn)在針對(duì)每個(gè)通過分離獲得的獨(dú)立OFDM符號(hào)，估計(jì)其實(shí)際相關(guān)功 率動(dòng)態(tài)變化測量值，從而精確控制獲得的信號(hào)的功率動(dòng)態(tài)變化。針對(duì)該功率動(dòng) 態(tài)變化測量值，對(duì)信號(hào)功率超過某個(gè)值，即閾值的信號(hào)的樣本進(jìn)行采集和評(píng)估。 為了符合特定發(fā)射機(jī)的要求，可以對(duì)該閾值進(jìn)行調(diào)整。
在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，當(dāng)發(fā)射天線需要發(fā)射包括OFDM符號(hào)的信號(hào)時(shí)，為了分離 OFDM符號(hào)，首先將次載波集合分離成至少兩個(gè)次載波的子集。其中，根據(jù)發(fā) 射機(jī)使用的發(fā)射天線的數(shù)量確定子集的數(shù)量。之后，至少兩個(gè)子集中的每一個(gè) 子集首先與至少兩個(gè)獨(dú)立OFDM符號(hào)中的一個(gè)獨(dú)立OFDM符號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，再 與多天線中 一個(gè)不同的天線進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
可以使用多種方式，將攜帶OFDM符號(hào)的次載波集合分離成至少兩個(gè)次載 波的子集。其中一種方式包括針對(duì)每一種可能的次載波集合的分離方式，估 算作為該分離方式的結(jié)果的功率動(dòng)態(tài)變化，然后選擇能夠^f吏所用的功率動(dòng)態(tài)變 化測量值具有最優(yōu)值的分離方式。
上述分離方式可能是為了查找OFDM符號(hào)的最佳分離而進(jìn)行的窮舉搜索， 其結(jié)果非常精確，但同時(shí)這種分離方式計(jì)算復(fù)雜。
可以對(duì)可變數(shù)量的分離方式進(jìn)行評(píng)估，也就是說，可以評(píng)估P個(gè)可能的分 離方式，其中P可以是小于或等于所有可能的分離方式的任何數(shù)。
迭代算法可以用于分離攜帶OFDM符號(hào)的次載波集合。下面詳細(xì)說明本發(fā) 明中迭代算法的兩個(gè)例子。首先給出功率動(dòng)態(tài)判據(jù)的兩個(gè)例子，迭代算法使用 功率動(dòng)態(tài)判據(jù)評(píng)估兩種算法中的不同步驟。
按照本發(fā)明，發(fā)射機(jī)中單獨(dú)符號(hào)的生成，即對(duì)次載波索引的集合的分離， 與相配的信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化測量值有關(guān)。以下定義的判據(jù)是兩種可能的相配的 信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化測量值。按照本發(fā)明，該判據(jù)只對(duì)相應(yīng)功率值超過一定閾值t的樣本進(jìn)行計(jì)算，具
體的說，在估算判據(jù)時(shí)，僅考慮具有形如^的樣本索引的信號(hào)樣本，其中 Q, = {A: e (0'l,…7V — " wA置|5,詢|2 > (方程j )
其中，N為OFDM符號(hào)中的樣本數(shù)，表示第i個(gè)獨(dú)立OFDM符號(hào) 的樣本。
可以采用多種方式定義該判據(jù)。下面給出兩個(gè)例子。 判據(jù)可被定義為
/( )=i;i;h《
',(方程2) 其中，例如，"的典型值為0， 1或2。若"=0，超過閾值的樣本的數(shù)量 被最小化，若"=2,超過閾值的樣本中的能量被最小化。對(duì)每個(gè)獨(dú)立OFDM
符號(hào)s'W,此判據(jù)將與獨(dú)立OFDM符號(hào)的樣本有關(guān)的所有項(xiàng)相加，其中，對(duì)應(yīng) 該獨(dú)立OFDM符號(hào)的樣本的信號(hào)的功率超過閾值T。 判據(jù)還可被定義為 /(.) = maxmax卜,.(A:)l
^'1 ''''. (方程3)
此判據(jù)從每個(gè)獨(dú)立OFDM符號(hào)中查找出最大功率值，其中，只考 慮信號(hào)功率超過閾值t的信號(hào)所對(duì)應(yīng)的功率值。
根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)，還可以釆用其他用于信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的判據(jù)。
使獨(dú)立OFDM符號(hào)之間使用的判據(jù)，即方程2或3，最小化的分離方式為 OFDM符號(hào)的最佳分離方式。
如上所述，可以通過窮舉搜索來選擇分離的方式，測試所有可能的分離方 式，確定每種分離方式的判據(jù)值并選擇其中的最佳值。這樣一來，雖然分離很 精確，但計(jì)算也很復(fù)雜。
可以采用次最佳算法進(jìn)行分離的選擇。這類次最佳算法涉及迭代算法，相 對(duì)于上述窮舉搜索方式來說，其精確度有所減小，但計(jì)算復(fù)雜度遠(yuǎn)低于窮舉搜索。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在分離過程中可以采用基于以下算法的迭代函數(shù)。在該算法中，通過在時(shí)間上分配一個(gè)次載波給特定獨(dú)立天線，逐步建立獨(dú)立符號(hào)，
該算法對(duì)所用判據(jù)即方程2或3造成的危害最小。
圖2示出了該算法的流程圖，包括以下邏輯步驟
1. 將第一次載波分配給M個(gè)子集中的第一個(gè)子集，其中，M為所用發(fā)射天線的數(shù)量；
2. 將下一個(gè)次載波分配給特定子集，從而使所用判據(jù)的增加值最?。?br> 3. 如果所有次載波未全部被分配，轉(zhuǎn)向步驟2;
4. 停止。
因而，根據(jù)該算法，生成多個(gè)次載波的子集，其中子集的數(shù)量對(duì)應(yīng)所用天線的數(shù)量。然后，次載波集合中的每個(gè)未被分配的次載波依次被分配給已生成的子集中的一個(gè)子集。
通過進(jìn)行上述分配，使所用判據(jù)即方程2或3最小化。也就是;兌，可以將次載波分配給每一個(gè)已生成的子集，上述可能的分配方式都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)功率動(dòng)態(tài)變化測量值的增量，對(duì)該功率動(dòng)態(tài)變化測量值的增量進(jìn)行評(píng)估，選擇使功率動(dòng)態(tài)變化測量值的增量最小的分配方式。換言之，通過上述分配，所發(fā)射OFDM信號(hào)的功率動(dòng)態(tài)變化最小化。
在本實(shí)施例中，使用迭代分離算法將OFDM符號(hào)分離為單獨(dú)OFDM符號(hào)，從有用功率動(dòng)態(tài)變化的角度說，上述分離是最佳的。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，基于以下算法的迭代函數(shù)可以被用于分離過程。在該算法中，通過將多對(duì)已生成的次載波子集分組，逐步構(gòu)造對(duì)應(yīng)單獨(dú)OFDM符號(hào)的單獨(dú)信號(hào)，這樣一來，對(duì)所用判據(jù)即方程2或3的危害最小。圖3示出了本算法的流程圖，其中包括以下邏輯步驟
1. 生成N個(gè)次載波索引子集，每個(gè)子集中包含一個(gè)次載波，其中N為OFDM符號(hào)中的次載波數(shù)量。
2. 將兩個(gè)子集合并為一個(gè)子集，從而使所用判據(jù)的增加值最?。?. 如果子集的數(shù)量大于天線的數(shù)量，轉(zhuǎn)向步驟2;
4. 停止。
因而，根據(jù)該算法，生成了多個(gè)次載波子集，其中生成的子集數(shù)對(duì)應(yīng)于次載波集合中的次載波數(shù)。然后次載波集合中的每個(gè)次載波依次被分配給生成的子集中的不同子集。因而，此后存在的子集數(shù)量與原來在次載波集合中次載波數(shù)量相同，每個(gè)子集中包含一個(gè)次載波。然后，這些子集兩兩合并在一起，順序遍歷所有子集，從而在執(zhí)行上述合并操作之后，子集的數(shù)量為原來的二分之
進(jìn)行上述分配使所用判據(jù)即方程2或3最小化。也就是"i兌， 一個(gè)子集可以與每一個(gè)能夠進(jìn)行合并的子集進(jìn)行合并，上述可能的合并方式都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)功率動(dòng)態(tài)變化測量值的增量，對(duì)功率動(dòng)態(tài)變化測量值的增量進(jìn)行評(píng)估，選擇使功率動(dòng)態(tài)變化測量值增量最小的子集進(jìn)行合并。因而，進(jìn)行上述合并使所發(fā)射OFDM信號(hào)的功率動(dòng)態(tài)變化最小化。
然后，重復(fù)進(jìn)行上述合并操作，直到合并后的子集數(shù)與所用天線數(shù)對(duì)應(yīng)為止，在每個(gè)合并操作中都對(duì)功率動(dòng)態(tài)變化的增量進(jìn)行評(píng)估。
因此，使用本實(shí)施例中的迭代分離算法，將OFDM符號(hào)分離為單獨(dú)OFDM符號(hào)，從有用功率動(dòng)態(tài)變化的角度說，上述分離是最佳的。
使用上述兩種分離OFDM符號(hào)的迭代算法，使發(fā)射的OFDM信號(hào)具有良好的功率動(dòng)態(tài)變化性能和較低復(fù)雜度。
此外，按照本發(fā)明實(shí)施例，用于發(fā)射所述信號(hào)的次載波的集合可以包括預(yù)先設(shè)置的子帶。例如，這些子帶可以包括多個(gè)相鄰的次載波。但是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，這些子帶也可由其他方式構(gòu)成。根據(jù)本實(shí)施例，將OFDM符號(hào)分離成單獨(dú)OFDM時(shí)，首先將每個(gè)子帶與一個(gè)子集關(guān)聯(lián)，然后將子集與單獨(dú)OFDM符號(hào)關(guān)聯(lián)，并進(jìn)一步使每個(gè)子集與天線中的不同天線關(guān)聯(lián)。
由于只可選擇固定的預(yù)先設(shè)置的子帶，本發(fā)明上述實(shí)施例在選擇OFDM信號(hào)的分離方式時(shí)具有限制性。與可自由選擇次載波的本發(fā)明實(shí)施例相比，上述實(shí)施例的性能略有降低。但是，本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于其是一個(gè)低復(fù)雜度的解決方案，可以簡化發(fā)射機(jī)中分離過程。由于預(yù)先設(shè)置的子帶廣泛用于OFDM系統(tǒng)，所以本實(shí)施例也可以用于多數(shù)OFDM系統(tǒng)中。
圖4示出本發(fā)明以及現(xiàn)有解決方案中的互補(bǔ)累積分布(complementarycumulative distribution)的仿真結(jié)果，其中互補(bǔ)累積分布是發(fā)射功率與平均功率之比的函數(shù)。換言之，x軸表示所用發(fā)射功率與平均功率的比值，y軸表示x軸上某一特定值將會(huì)被超過的概率?；パa(bǔ)累積分布對(duì)放大器設(shè)計(jì)來說很重要。
圖4中的實(shí)線表示兩個(gè)發(fā)射機(jī)的仿真結(jié)果，第一個(gè)發(fā)射機(jī)只有一個(gè)天線，第二個(gè)發(fā)射機(jī)具有兩個(gè)天線。其中具有兩個(gè)天線發(fā)射機(jī)所進(jìn)行的信號(hào)分離，從功率動(dòng)態(tài)變化的角度來說不是最佳的，典型地具有兩個(gè)天線的發(fā)射^^示于參考文獻(xiàn)[3]和[4]。如圖所示，現(xiàn)有技術(shù)中使用一個(gè)天線的方法與參考文獻(xiàn)[3]中使用二個(gè)天線的方法在性能上沒有區(qū)別(它們的曲線是重合的)。這是因?yàn)閰⒖嘉墨I(xiàn)[3]中進(jìn)行的信號(hào)分離從分集的角度來說是最佳的，但從功率動(dòng)態(tài)變化的角度來說不是最佳的，因而，從功率動(dòng)態(tài)變化的角度來說，參考文獻(xiàn)[3]中采用的信號(hào)分離方式?jīng)]有在相關(guān)概率區(qū)中提供增益。
圖4中的虛線表示本發(fā)明中的三個(gè)發(fā)射機(jī)的仿真結(jié)果。在仿真中，本發(fā)明中的這三個(gè)發(fā)射機(jī)具有兩個(gè)天線。對(duì)方程2中"的兩個(gè)不同值"=0 (0模方(norm))和"=2(2模方)、同時(shí)對(duì)方程3 (最大模方)進(jìn)行仿真。由圖可見，在x軸上低值(約5 dB之前)部分，表示本發(fā)明實(shí)施例的虛線與表示現(xiàn)有技術(shù)解決方案的實(shí)線重合。在x軸上高值部分，即與功率放大器正常^f吏用和設(shè)計(jì)相關(guān)的值，虛線與實(shí)線分開，這就意味著，本發(fā)明實(shí)施例的功率動(dòng)態(tài)變化增益高于現(xiàn)有^l支術(shù)解決方案的功率動(dòng)態(tài)增益。
特別地，Y軸上值10-3對(duì)應(yīng)于如下的情況x軸上數(shù)值將會(huì)被超過的^t率為O.l %，此時(shí)本發(fā)明實(shí)施例具有高于現(xiàn)有技術(shù)解決方案約1.5 dB的增益。Y軸上值l(T4對(duì)應(yīng)于如下的情況x軸上數(shù)值將會(huì)被超過的概率為0.01 %，此時(shí)本發(fā)明實(shí)施例具有高于現(xiàn)有技術(shù)解決方案約2.5dB的增益。以上釆用實(shí)踐中常用的兩個(gè)數(shù)值為例進(jìn)行了說明。因此，從圖4中可以明顯的看出，從功率動(dòng)態(tài)變化的角度來說，基于本發(fā)明分離的功率動(dòng)態(tài)變化遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)解決方案。本發(fā)明的發(fā)射機(jī)用于進(jìn)行本發(fā)明方法中的任何步驟。顯然的，在上述的步驟中涉及一種發(fā)射機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明減小信號(hào)動(dòng)態(tài)變化，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上述示范性實(shí)施例進(jìn)行〗'務(wù)改。
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權(quán)利要求
1、一種在具有至少兩個(gè)天線的正交頻分復(fù)用(OFDM)發(fā)射機(jī)中減小發(fā)射信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的方法，其特征在于，包括將待發(fā)射的信號(hào)的OFDM符號(hào)分離為至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)，控制所述分離從而使得為所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)確定的功率動(dòng)態(tài)變化測量值保持低位，其中所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值與所述信號(hào)的樣本有關(guān)，所述信號(hào)為功率超過閾值功率的信號(hào)，所述閾值大于或等于所述信號(hào)的平均功率；從所述至少兩個(gè)天線中的一個(gè)天線發(fā)射所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分離包括 將用于發(fā)射所述信號(hào)的次載波集合分離成至少兩個(gè)次載波的子集； 將所述至少兩個(gè)子集中的每個(gè)子集分配給所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的一個(gè)符號(hào)。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將用于發(fā)射所述信號(hào)的次 載波集合分離成至少兩個(gè)次載波的子集包括生成多個(gè)次載波的子集，所述子集的數(shù)量對(duì)應(yīng)于所用天線的數(shù)量， 根據(jù)將所述次載波集合分離成次載波子集的P個(gè)可能分離，對(duì)所述P 個(gè)可能分離的功率動(dòng)態(tài)變化測量值進(jìn)行評(píng)估，并選擇所述動(dòng)態(tài)變化測量值的 最低值對(duì)應(yīng)的分離，其中所述可能分離的數(shù)量P小于或等于所有可能的分離 數(shù)量。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述次載波集合分離成 至少兩個(gè)次載波的子集是迭代執(zhí)行的。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述迭代執(zhí)行的分離包括 生成數(shù)個(gè)次載波的子集，所述子集的數(shù)量對(duì)應(yīng)于所用天線的數(shù)量； 將所述次載波集合中的第一次載波分配給所述已生成的子集中的一個(gè)子集；在考慮所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值的基礎(chǔ)上，將所述次載波集合中的未分 配次載波中的每個(gè)次載波，依次分配給所述已生成的子集中的每個(gè)子集。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述分配所述未分配次載 波包括針對(duì)每個(gè)所述未分配的次載波，評(píng)估可能的分配造成的所述功率動(dòng)態(tài)變 化測量值的增量，所述可能的分配包括將所述未分配的次載波分配給所述多 個(gè)已生成的子集中的每個(gè)子集；選擇使所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值的增量最小的已生成的子集，將所述未 分配次載波分配給所述選擇的已生成的子集。
7、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述迭代分離包括 生成數(shù)個(gè)次載波的子集，所生成的子集數(shù)對(duì)應(yīng)于所述次載波集合中的次載波數(shù)；將所述次載波集合中的每個(gè)次載波分配給所述已生成子集中的不同子集；在考慮所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值的基礎(chǔ)上，依次將所述已生成子集中的 每個(gè)子集與所述已生成子集中的另一個(gè)子集合并為合并子集，直到所述合并 子集的數(shù)量對(duì)應(yīng)于所用天線的數(shù)量。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述合并所述已生成子集 包括針對(duì)每個(gè)待合并的所述已生成子集，對(duì)所述已生成子集與另一個(gè)已生成 子集的可能合并造成的所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值的增量進(jìn)行評(píng)估；選擇使所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值增量最小的已生成子集進(jìn)行合并。
9、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述次載波集合包括至少 一個(gè)預(yù)定義的子帶，以所述子集為單元，將所述至少一個(gè)預(yù)定義子帶分配給 所述子集中的一個(gè)子集，使所述至少兩個(gè)子集中的至少一個(gè)子集包括至少一 個(gè)子帶。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述分配子帶給子集包括 針對(duì)每一個(gè)相關(guān)分配，評(píng)估所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值，并選擇使所述功率動(dòng) 態(tài)變化測量值最小的分配。
11、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值 的計(jì)算包括對(duì)與所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中每個(gè)符號(hào)的樣本相關(guān)的OFDM符號(hào)中每個(gè)符號(hào)的樣本相關(guān)的項(xiàng)。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述功率動(dòng)態(tài)變化測量 值的計(jì)算按下式進(jìn)行<formula>formula see original document page 4</formula>， 其中<formula>formula see original document page 4</formula>&W為第i個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)的樣本， N為OFDM符號(hào)中樣本數(shù)， T為所述閾值功率， "為標(biāo)量設(shè)計(jì)參數(shù)。
13、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值 的計(jì)算包括從所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)中查找最大功值。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值 的計(jì)算按下式進(jìn)行/<formula>formula see original document page 4</formula>，其中a =為第i個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)的樣本, N為OFDM符號(hào)中樣本數(shù)，T為所述閾值功率。
15、 一種用于減小正交頻分復(fù)用(OFDM)中發(fā)射信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的 發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)具有至少兩個(gè)天線，其特征在于，用于實(shí)施以下步驟將待發(fā)射的信號(hào)的OFDM符號(hào)分離為至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)，所述 分離受到控制從而使得為所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)確定 的功率動(dòng)態(tài)變化測量值保持低位，其中所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值與所述信號(hào) 的樣本有關(guān)，所述信號(hào)為功率超過閾值功率的信號(hào)，所述閾值大于或等于所 述信號(hào)的平均功率；從所述至少兩個(gè)天線中的一個(gè)天線發(fā)射所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào) 中的每個(gè)符號(hào)。
16、 如權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)具有兩個(gè) 天線。
17、 如權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)具有兩個(gè) 以上天線。
18、 一種電信系統(tǒng)，其特征在于，所述電信系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于減小 正交頻分復(fù)用(OFDM)中發(fā)射信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)具 有至少兩個(gè)天線并用于執(zhí)行以下步驟將待發(fā)射的信號(hào)的OFDM符號(hào)分離為至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)，所述 分離受到控制從而使得為所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)確定 的功率動(dòng)態(tài)變化測量值保持低位，其中所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值與所述信號(hào) 的樣本有關(guān)，所述信號(hào)為功率超過閾值功率的信號(hào)，所述閾值大于或等于所 述信號(hào)的平均功率；從所述至少兩個(gè)天線中的一個(gè)天線發(fā)射所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào) 中的每個(gè)符號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減小具有至少兩個(gè)天線的正交頻分復(fù)用(OFDM)發(fā)射機(jī)中發(fā)射信號(hào)功率動(dòng)態(tài)變化的方法。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射機(jī)執(zhí)行以下步驟將待發(fā)射信號(hào)的OFDM符號(hào)分離為至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)，所述分離受到控制從而使得為所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)確定的功率動(dòng)態(tài)變化測量值保持低位，其中所述功率動(dòng)態(tài)變化測量值與所述信號(hào)的樣本有關(guān)，所述信號(hào)為功率超過閾值功率的信號(hào)，所述閾值大于或等于所述信號(hào)的平均功率；從所述至少兩個(gè)天線中的一個(gè)天線發(fā)射所述至少兩個(gè)單獨(dú)OFDM符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)。
文檔編號(hào)H04B7/005GK101473552SQ200780023298
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
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