專利名稱：基于聯(lián)合發(fā)送以及預(yù)失真技術(shù)的發(fā)送信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)的發(fā)送技術(shù)，尤其涉及在數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中采用聯(lián)合發(fā)送(joint transmission，簡寫為JT)技術(shù)以及預(yù)失真(pre-distortion)技術(shù)相結(jié)合的發(fā)送信號(hào)處理方法。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，有時(shí)發(fā)射信號(hào)功率的峰平比比較高，這對(duì)發(fā)射機(jī)內(nèi)的放大器的動(dòng)態(tài)范圍和線性度要求非常嚴(yán)格。采用聯(lián)合發(fā)送技術(shù)的發(fā)送方案就出現(xiàn)了這一問題。圖1為采用聯(lián)合發(fā)送技術(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)示意圖。圖2為采用聯(lián)合發(fā)送技術(shù)的移動(dòng)臺(tái)接收設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。聯(lián)合發(fā)送是由德國的P.W.Baier教授提出的在時(shí)分雙工(TDD)系統(tǒng)中的一種下行傳輸方式。在時(shí)分雙工系統(tǒng)中，如果上、下行傳輸時(shí)隙之間的時(shí)間間隔足夠短，上、下行信道的沖擊響應(yīng)相關(guān)性足夠大，就可以在基站利用對(duì)上行信道的估計(jì)信息來預(yù)處理發(fā)送信號(hào)，而使得移動(dòng)臺(tái)的接收機(jī)不必再進(jìn)行下行信道的估計(jì)就可以譯碼，理論上這樣就不必傳送下行訓(xùn)練序列，提高了系統(tǒng)容量，同時(shí)也有效地降低了移動(dòng)臺(tái)的復(fù)雜度。
聯(lián)合發(fā)送中發(fā)送的是經(jīng)過信道特性預(yù)處理過的信號(hào)。然而，由于信道特性的影響，其發(fā)送信號(hào)的峰平比較高(特別是在用戶較少時(shí)會(huì)出現(xiàn)能量較大的尖峰)，因而在實(shí)際系統(tǒng)中，信號(hào)的發(fā)送將受到放大器線性范圍的限制。如果放大器的線性范圍較高，成本就會(huì)很高。如果線性范圍不夠，就不能無失真地傳輸信號(hào)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。另外，發(fā)射功率中出現(xiàn)的尖峰可能會(huì)燒壞電子器件，使系統(tǒng)無法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)聯(lián)合發(fā)送信號(hào)具有較高峰平比所帶來的問題，本發(fā)明提出了一種基于聯(lián)合發(fā)送以及預(yù)失真技術(shù)的發(fā)送信號(hào)處理方法。
本發(fā)明中的基于聯(lián)合發(fā)送以及預(yù)失真技術(shù)的發(fā)送信號(hào)處理方法，包括以下步驟(1)確定聯(lián)合發(fā)送信號(hào)s的瞬時(shí)功率Pin，從而得到聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率，其中Pin＝‖s‖2/2；(2)根據(jù)預(yù)定的削波率，得到預(yù)失真的最大發(fā)射門限功率Pmax，其中Pmax等于削波率乘以聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率；(3)將發(fā)射功率在預(yù)失真最大發(fā)射門限功率Pmax之內(nèi)的聯(lián)合發(fā)送信號(hào)無失真地發(fā)射，將超過該最大發(fā)射門限功率Pmax的信號(hào)以功率Pmax發(fā)射，從而經(jīng)過處理后的聯(lián)合發(fā)送信號(hào)為s′={2Pmax·s||s||,||s||2/2≥Pmaxs,||s||2/2<Pmax.]]>或者，本發(fā)明的基于聯(lián)合發(fā)送以及預(yù)失真技術(shù)的發(fā)送信號(hào)處理方法，包括以下步驟(1)確定聯(lián)合發(fā)送信號(hào)s的瞬時(shí)功率Pin，從而得到聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率，其中Pin＝‖s‖2/2；(2)根據(jù)預(yù)定的削波率，得到預(yù)失真的最大發(fā)射門限功率Pmax，其中Pmax等于削波率乘以聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率；(3)對(duì)聯(lián)合發(fā)送信號(hào)進(jìn)行非線性預(yù)失真處理，從而得到處理后的聯(lián)合發(fā)送信號(hào) ，其中α為一常數(shù)。
采用本發(fā)明的方法，不僅可以使聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的功率放大要求不超過功率放大器的線性范圍，而且還可以提高整個(gè)系統(tǒng)的整體性能。


圖1示出了現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了采用聯(lián)合發(fā)送的現(xiàn)有移動(dòng)臺(tái)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的采用聯(lián)合發(fā)送以及預(yù)失真的基站結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的預(yù)失真處理單元的結(jié)構(gòu)；
圖5示出了預(yù)失真特性曲線；圖6示出了系統(tǒng)特性的改善曲線；圖7示出了削波率的選擇對(duì)于系統(tǒng)性能影響的曲線。
具體實(shí)現(xiàn)方式本發(fā)明的基于聯(lián)合發(fā)送以及預(yù)失真技術(shù)的發(fā)送信號(hào)處理方法的核心思想在于，在聯(lián)合發(fā)射單元和發(fā)射天線之間增加一個(gè)信號(hào)預(yù)失真處理單元，如圖3所示，從而在聯(lián)合發(fā)送信號(hào)送入發(fā)射天線之前，對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理。根據(jù)本發(fā)明，與聯(lián)合發(fā)送相結(jié)合的預(yù)失真處理過程一般包括聯(lián)合發(fā)送信號(hào)瞬時(shí)功率的確定，預(yù)失真最大發(fā)射門限功率的確定以及預(yù)失真處理三個(gè)步驟。預(yù)失真處理單元位于聯(lián)合發(fā)送信號(hào)處理單元和功率放大器之間，可以加在數(shù)字基帶處理部分，也可以加在模擬信號(hào)處理部分。
下面結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的基于聯(lián)合發(fā)送與預(yù)失真技術(shù)的發(fā)送信號(hào)處理方法。
1.確定聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的瞬時(shí)功率傳統(tǒng)的聯(lián)合發(fā)送方案的基帶發(fā)射信號(hào)可表示為s＝HHC(CHHHHC)-1d (1)其中，H為代表信道特性的矩陣，C為擴(kuò)頻碼矩陣，d為用戶數(shù)據(jù)向量。
根據(jù)公式Pin＝‖s‖2/2得到聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的瞬時(shí)功率，并且可以得到聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率。
2.確定預(yù)失真的最大發(fā)射門限功率Pmax在本發(fā)明中，預(yù)失真的最大發(fā)射門限功率等于削波率乘以聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率。
所謂削波率，是指預(yù)失真處理后的平均功率與原來的發(fā)送信號(hào)的功率之比。削波率會(huì)受到基站環(huán)境、移動(dòng)臺(tái)數(shù)量以及信道等因素的影響。在本發(fā)明中，削波率是針對(duì)不同的應(yīng)用系統(tǒng)，即在不同的環(huán)境和條件下，通過使用仿真軟件進(jìn)行仿真或者通過現(xiàn)場實(shí)測來確定，并且繪制成表。在以后的應(yīng)用中，可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境來選擇不同的最佳削波率，以保障系統(tǒng)的性能。這是本發(fā)明的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。
3.預(yù)失真處理在確定聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的瞬時(shí)功率以及預(yù)失真的最大發(fā)射功率門限之后，進(jìn)行預(yù)失真處理。預(yù)失真處理方法有很多種，比如預(yù)削波以及非線性預(yù)失真。下面，我們具體介紹這兩種對(duì)于聯(lián)合發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理的方法。
(1)預(yù)削波將發(fā)射功率在預(yù)失真最大發(fā)射門限功率Pmax之內(nèi)的信號(hào)無失真地發(fā)射，而將超過該最大發(fā)射門限功率的信號(hào)削平。
在本發(fā)明中，經(jīng)過預(yù)削波處理后，聯(lián)合發(fā)送基帶信號(hào)變?yōu)閟′={2Pmax·s||s||,||s||2/2≥Pmaxs,||s||2/2<Pmax---(2)]]>其中，‖s‖2/2為聯(lián)合發(fā)送信號(hào)s的瞬時(shí)功率。
(2)非線性預(yù)失真非線性預(yù)失真的模型有多種，公式(3)描述的是較常用的模型。g(A)=1(1+A2a)1/2a---(3)]]>在本發(fā)明中， ，為聯(lián)合發(fā)送單元的信號(hào)瞬時(shí)功率與最大發(fā)射功率之比。α為一常數(shù)，典型值為2-3。
這樣，本發(fā)明中經(jīng)過非線性預(yù)失真后的聯(lián)合發(fā)送信號(hào)為s′=s[1+(||s||2/2/Pmax)2a]1/4a----(4)]]>圖5為兩種預(yù)失真特性曲線，其中橫、縱軸分別表示聯(lián)合發(fā)送單元信號(hào)的瞬時(shí)功率以及該聯(lián)合發(fā)送信號(hào)經(jīng)過預(yù)失真處理后的輸出功率(針對(duì)預(yù)失真最大發(fā)射門限功率歸一化)。這兩種預(yù)失真處理方法的選擇取決于系統(tǒng)的復(fù)雜度以及系統(tǒng)性能的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)通信系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜度以及性能要求的最佳結(jié)合點(diǎn)來靈活地選擇。
聯(lián)合發(fā)送技術(shù)結(jié)合預(yù)失真技術(shù)后的系統(tǒng)特性改善曲線如圖6所示，其中實(shí)線表示P.W.Baier教授提出的聯(lián)合發(fā)送方案的誤碼率曲線，即不考慮放大器的線性范圍(即認(rèn)為放大器的線性范圍無窮大)所得到的誤碼率曲線；點(diǎn)劃線和長虛線分別表示經(jīng)過預(yù)削波和非線性預(yù)失真處理發(fā)送信號(hào)所得到的誤碼率曲線。從圖6中可以看出，預(yù)失真處理聯(lián)合發(fā)送信號(hào)，不但很好地解決了聯(lián)合發(fā)送中較高峰平比的發(fā)送信號(hào)對(duì)于發(fā)射機(jī)要求嚴(yán)格的問題，而且使系統(tǒng)性能有所提高。
圖7示出了削波率的選擇對(duì)于系統(tǒng)性能的影響。圖7所得到的曲線是利用仿真軟件進(jìn)行仿真所得到的。在本發(fā)明的預(yù)失真處理中，削波率的選擇十分重要。從圖7可以看出，在不同的環(huán)境和條件下，適當(dāng)選擇不同的削波率，對(duì)系統(tǒng)性能的保證是有益的。圖7所示的是一種兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)的情況，可以看出在削波率為8時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率較小，即在該條件下的最佳削波率為8。一般來說，選取的削波率應(yīng)大于2。但削波率也不是越大越好，如果削波率太大，本發(fā)明將失去作用。
上面已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明做出不同的改進(jìn)和變型。因而所有落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍的各種改進(jìn)和變型都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于聯(lián)合發(fā)送以及預(yù)失真技術(shù)的發(fā)送信號(hào)處理方法，包括步驟(1)確定聯(lián)合發(fā)送信號(hào)s的瞬時(shí)功率Pin，從而得到聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率，其中Pin＝‖s‖2/2；(2)根據(jù)預(yù)定的削波率，得到預(yù)失真的最大發(fā)射門限功率Pmax，其中Pmax等于削波率乘以聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率；(3)將發(fā)射功率在預(yù)失真最大發(fā)射門限功率Pmax之內(nèi)的聯(lián)合發(fā)送信號(hào)無失真地發(fā)射，將超過該最大發(fā)射門限功率Pmax的信號(hào)以功率Pmax發(fā)射，從而經(jīng)過處理后的聯(lián)合發(fā)送信號(hào)為s′={2Pmax·s||s||,||s||2/2≥Pmaxs,||s||2/2<Pmax.]]>
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該處理方法在聯(lián)合發(fā)送信號(hào)處理單元和功率放大器之間實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該處理方法在數(shù)字基帶處理部分中實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該處理方法在模擬信號(hào)處理部分中實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中削波率是針對(duì)不同的應(yīng)用系統(tǒng)，通過仿真方法或者現(xiàn)場實(shí)測來確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中削波率大于2。
7.一種基于聯(lián)合發(fā)送以及預(yù)失真技術(shù)的發(fā)送信號(hào)處理方法，包括步驟(1)確定聯(lián)合發(fā)送信號(hào)s的瞬時(shí)功率Pin，從而得到聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率，其中Pin＝‖s‖2/2；(2)根據(jù)預(yù)定的削波率，得到預(yù)失真的最大發(fā)射門限功率Pmax，其中Pmax等于削波率乘以聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率；(3)對(duì)聯(lián)合發(fā)送信號(hào)進(jìn)行非線性預(yù)失真處理，從而得到處理后的聯(lián)合發(fā)送信號(hào) ，其中a為一常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中該非線性預(yù)失真處理的模型為g(A)=1(1+A2a)1/2a]]>其中A=Pin/Pmax=||s||2/2/Pmax.]]>
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中α為2-3。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中該處理方法在聯(lián)合發(fā)送信號(hào)處理單元和功率放大器之間實(shí)現(xiàn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中該處理方法在數(shù)字基帶處理部分中實(shí)現(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中該處理方法在模擬信號(hào)處理部分中實(shí)現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中削波率是針對(duì)不同的應(yīng)用系統(tǒng)，通過仿真方法或者現(xiàn)場實(shí)測來確定的。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中削波率大于2。
全文摘要
本發(fā)明的基于聯(lián)合發(fā)送以及預(yù)失真技術(shù)的發(fā)送信號(hào)處理方法,包括步驟:確定聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的平均功率;根據(jù)預(yù)定的削波率,得到預(yù)失真的最大發(fā)射門限功率;將發(fā)射功率在預(yù)失真最大發(fā)射門限功率之內(nèi)的聯(lián)合發(fā)送信號(hào)無失真地發(fā)射,將超過該門限功率的信號(hào)以門限功率發(fā)射?；蛘?對(duì)聯(lián)合發(fā)送信號(hào)進(jìn)行非線性預(yù)失真處理。根據(jù)本發(fā)明的方法,不僅可以使聯(lián)合發(fā)送信號(hào)的功率放大要求不超過功率放大器的線性范圍,而且還可以提高整個(gè)系統(tǒng)的整體性能。
文檔編號(hào)H04L25/49GK1355657SQ02100029
公開日2002年6月26日 申請(qǐng)日期2002年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月8日
發(fā)明者陶小峰, 張平, 王杉 申請(qǐng)人:北京星河亮點(diǎn)通信軟件有限責(zé)任公司