專利名稱：在ofdm通信系統(tǒng)中恢復(fù)具有最小峰均功率比的序列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在OFDM(正交頻分復(fù)用)通信系統(tǒng)中減小PAPR(峰均功率比)防止性能下降的方法，尤其涉及一種快速而有效地恢復(fù)具有最小PAPR的序列的方法。
背景技術(shù)：
通常，在作為多載波傳輸系統(tǒng)之一的OFDM(正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)中，信息通過均勻分布的載波頻率同時(shí)發(fā)送。因此，在OFDM中，可以獲得高數(shù)據(jù)傳輸速率。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)傳輸中，數(shù)據(jù)分布在整個(gè)傳輸帶寬，即使在頻率選擇性衰落和窄帶干擾的情況下，OFDM系統(tǒng)都是穩(wěn)定的。該OFDM方法在多徑和移動(dòng)通信環(huán)境下具有良好的性能，因此，OFDM方法可用于各種通信系統(tǒng)，如局域網(wǎng)，數(shù)字音頻廣播(DAB)，數(shù)字視頻廣播(DVB)，無線ATM(異步傳輸模式)，因特網(wǎng)以及IMT-2000 UMTS(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))。
但是，盡管具有這些優(yōu)點(diǎn)，該OFDM通信系統(tǒng)還具有高PAPR(峰均功率比)的問題。一般來說，在OFDM通信系統(tǒng)中，多載波信號(hào)的峰值包絡(luò)功率隨載波數(shù)量的增加而增大。例如，在OFDM系統(tǒng)中，當(dāng)N個(gè)信號(hào)以相同的相位交迭時(shí)，該多載波信號(hào)的最大功率被增加到平均功率的N倍。因此，定義為多載波的最大功率與平均功率的比值的PAPR也就加大，當(dāng)PAPR很大時(shí)，OFDM通信系統(tǒng)需要具有很寬的動(dòng)態(tài)范圍的放大器。另外，還需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的AD轉(zhuǎn)換器(模數(shù))和DA轉(zhuǎn)換器(數(shù)模)才能滿足要求。即使在使用具有很寬動(dòng)態(tài)范圍的放大器的OFDM通信系統(tǒng)中，由于信號(hào)幅度變化較大，放大器有可能工作在非線性范圍，則信號(hào)就會(huì)失真，從而放大器性能下降。
因此，為了在OFDM通信系統(tǒng)中解決上述由于高PAPR引起的問題，已經(jīng)對(duì)多種方法進(jìn)行了研究。
其中一種方法是通過采用削波的辦法來限定信號(hào)的最大幅度、使其不超過某一規(guī)定值從而減小PAPR。但是，在該削波方法中，通過用矩形窗口乘以O(shè)FDM信號(hào)來限定最大幅度，會(huì)發(fā)生信號(hào)失真，比特誤碼率增加，帶外頻率性能急劇下降。
另一種減小PAPR的方法是采用糾錯(cuò)碼。在采用糾錯(cuò)碼的方法中，為了減小總PAPR，通過在塊編碼方法的基礎(chǔ)上僅僅選擇具有較低的最大功率的代碼字來產(chǎn)生OFDM信號(hào)。但是，在采用糾錯(cuò)碼的方法中，為了選擇具有較低PAPR的代碼字，因?yàn)樗锌赡艿拇a字都要恢復(fù)，因此，需要大量的恢復(fù)時(shí)間。
還有一種減小PAPR的方法是一種用于定義一種二進(jìn)制Golay互補(bǔ)序列并產(chǎn)生這種序列的結(jié)構(gòu)方法。Golay互補(bǔ)序列是除0之外的所有偏移的非周期性自相關(guān)函數(shù)的和為0的一對(duì)序列。在通過利用Golay互補(bǔ)序列產(chǎn)生OFDM信號(hào)的情況下，PAPR不超過3dB，并且可以利用Golay互補(bǔ)序列的自相關(guān)特性檢測(cè)。另外，Golay互補(bǔ)序列可以被擴(kuò)展為適合于多電平相位調(diào)制的多相序列。但是，在Golay互補(bǔ)序列產(chǎn)生方法中，為了使用多相序列，必須執(zhí)行用于恢復(fù)所有多相序列的減少(attritional)恢復(fù)過程。另外，為了進(jìn)行編解碼，需要用于存儲(chǔ)代碼字的存儲(chǔ)器，因此很復(fù)雜。
為了解決上述問題，Davis and Jedwab提出了一種結(jié)構(gòu)方法，該方法能夠在具有較少載波的OFDM系統(tǒng)中減小PAPR，同時(shí)通過利用Golay互補(bǔ)序列與RM(里德-馬勒，reed muller)碼之間的相關(guān)性維持一定的編碼率和糾錯(cuò)性能。但是，在該方法中，隨著載波數(shù)量的增加，編碼率明顯減少。
另外，從概率方面來講，在多載波OFDM通信系統(tǒng)中減小PAPR的方法中，有SLM(選擇的映射)方法和PTS(部分傳送序列)方法。
SLM方法是通過特定方法產(chǎn)生M個(gè)序列來表示同一信息，在這些序列中選擇具有最小PAPR的序列并發(fā)送。由于SLM方法選擇地發(fā)送M個(gè)序列中具有最小PAPR的序列，因此能夠改善PAPR的一般特性。但是，在SLM方法中，接收端需要用于恢復(fù)原始信號(hào)的附加信息，在此，該附加信息可能對(duì)系統(tǒng)性能有重要影響。
PTS方法是將所輸入的序列分成幾個(gè)獨(dú)立的部分，將用于減少PAPR的相位添加至每個(gè)部分并發(fā)送。在PTS方法中，通過選擇性地發(fā)送幾個(gè)利用不同相位的序列中PAPR最小的序列，能夠改善PAPR的一般特性。但是，在PTS方法中，類似于SLM方法，為了恢復(fù)原始的信號(hào)，需要附加信息。
如上所述，為了解決OFDM通信系統(tǒng)中由于高PAPR引起的問題，給出了多種用于減小PAPR的方法，但每一種都仍然存在一定的問題。
因此，為了解決由于高PAPR引起的問題，需要在OFDM通信系統(tǒng)中精確地掌握輸入序列的PAPR分配。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種方法，該方法用于在OFDM(正交頻分復(fù)用)通信系統(tǒng)中通過利用將序列分為具有相同PAPR的同余類序列的特性來實(shí)現(xiàn)快速有效地恢復(fù)具有最低PAPR(峰均功率比)的序列。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種在OFDM通信系統(tǒng)中快速有效地掌握輸入序列的PAPR分配的方法。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的在于提供一種方法，該方法用于在OFDM通信系統(tǒng)中基于序列的PAPR分配狀態(tài)設(shè)計(jì)一種設(shè)備，使其具有較低的PAPR。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，用于在OFDM(正交頻分復(fù)用)通信系統(tǒng)中恢復(fù)具有最低PAPR(峰均功率比)的序列的方法包括將所有輸入序列分為具有相同PAPR的同余類序列；恢復(fù)預(yù)先將兩個(gè)項(xiàng)作為規(guī)定值的序列；在恢復(fù)的序列中檢測(cè)具有最小PAPR的序列；選擇包含已檢測(cè)序列的同余類序列；并分別提取包含在所選同余類序列中的序列。
所述規(guī)定值是“0”。
在分類步驟中，通過在時(shí)間軸上平移規(guī)定時(shí)間的轉(zhuǎn)換以及通過乘以一個(gè)隨機(jī)相位的轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的序列被分配至同一個(gè)同余類序列。
當(dāng)載波數(shù)為N并且使用M-PSK調(diào)制方式時(shí)，序列a(φ)和序列a(m)在分類步驟中基于序列a＝(a0，a1，..，aN-1)被分配到同一個(gè)同余類序列，其中a(φ)＝(a0+φ，a1+φ，...，aN-1+φ)，φ＝0，1，...M-1，a(m)＝(a(m)0，a(m)1，...，a(m)N-1)，m＝0，1，2，..，M-1，以及序列a(m)的第i個(gè)序列是a(m)i＝ai+im(mod M)，i＝0，1，...，N-1.
當(dāng)載波數(shù)為N，并且使用M-PSK調(diào)制方式時(shí)，序列a＝(0，0，a2，a3，...，aN-1)，ai＝0，1，2，...M-1在恢復(fù)步驟中被恢復(fù)。
恢復(fù)步驟包括幾個(gè)子步驟計(jì)算所恢復(fù)序列的PAPR；在所計(jì)算的PAPR中選擇最小的PAPR；以及所有恢復(fù)序列中檢測(cè)出具有最小PAPR的序列。
所述方法還包括計(jì)算兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為規(guī)定值的序列的PAPR；以及通過被分配到包括兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為規(guī)定值的序列的同余類序列的序列數(shù)量和計(jì)算的PAPR，分析所有輸入序列的PAPR分布。
將分析得到的PAPR的分布狀態(tài)用于確定OFDM通信系統(tǒng)的設(shè)備所需的動(dòng)態(tài)范圍。
一種用于在OFDM(正交頻分復(fù)用)通信系統(tǒng)中恢復(fù)具有最低PAPR(峰均功率比)的序列的方法，包括恢復(fù)在其兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列；計(jì)算所恢復(fù)的序列的PAPR；在所計(jì)算的PAPR中選擇最小的PAPR；并且檢測(cè)出具有最小PAPR的序列；選擇在其中包括所檢測(cè)序列的同余類序列；以及分別產(chǎn)生包含在所選同余類序列中的序列。
將兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列包含在不同的同余類序列中，而包含在一個(gè)同余類序列中的序列具有相同的PAPR特性。
當(dāng)載波數(shù)為N，并且使用M-PSK調(diào)制方式時(shí)，序列a＝(0，0，a2，a3，...，aN-1)，其中ai＝0，1，2，...M-1，和i＝2，3，...，N-1在恢復(fù)步驟中被恢復(fù)。
在產(chǎn)生步驟中，通過將所檢測(cè)到的序列乘以一個(gè)指定相位的第一轉(zhuǎn)換以及通過將所檢測(cè)到的序列在時(shí)間軸上平移一指定的時(shí)間的第二轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生具有相同PAPR特性的序列，其中該P(yáng)APR特性具有所檢測(cè)到的序列的PAPR。
由第一轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的序列為
a(φ)＝(a0+φ，a1+φ，...，aN-1+φ)，φ＝0，1，...M-1，以及第二轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的序列為a(m)＝(a(m)0，a(m)1，...，a(m)N-1)，m＝0，1，2，..，M-1當(dāng)載波數(shù)為N并且采用M-PSK調(diào)制方式時(shí)，則序列a(m)中的第i個(gè)序列為a(m)i＝ai+im(mod M)，i＝0，1，...，N-1。


附圖被結(jié)合在本說明書中并且構(gòu)成了本說明書的一部分，用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，其示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且附圖與描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1示出了通用OFDM(正交頻分復(fù)用)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2是根據(jù)本發(fā)明用于在OFDM通信系統(tǒng)中恢復(fù)具有最低PAPR的序列的方法的流程圖；以及圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的同余類序列的實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了通用OFDM(正交頻分復(fù)用)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，通用OFDM通信系統(tǒng)包括一個(gè)發(fā)射單元和一個(gè)接收單元。發(fā)射單元包括第一串并轉(zhuǎn)換器2，用于將串行輸入數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行信號(hào)；第一信號(hào)映射器4，用于將從第一串并轉(zhuǎn)換器2輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成QPSK(正交相移鍵控)信號(hào)；調(diào)制器6，用于通過IDFT(反向離散傅里葉變換)調(diào)制從第一信號(hào)映射器4并行輸出的每個(gè)信號(hào)；第一并串轉(zhuǎn)換器8，用于將從調(diào)制器6并行輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)；一個(gè)保護(hù)間隔插入器，用于插入一個(gè)保護(hù)間隔到從第一并串轉(zhuǎn)換器8輸出的信號(hào)中；以及一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器12，用于將從保護(hù)間隔插入器10輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，從而消除數(shù)字信號(hào)的噪聲并通過信道發(fā)送該模擬信號(hào)。接收單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器14，用于消除通過信道接收的信號(hào)的噪聲且將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；一個(gè)保護(hù)間隔去除器16，用于去除從模數(shù)轉(zhuǎn)換器14輸出的信號(hào)中的保護(hù)間隔；第二串并轉(zhuǎn)換器18，用于將從保護(hù)間隔去除器16輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行信號(hào)；解調(diào)器20，用于通過離散傅里葉變換分別解調(diào)從第二串并轉(zhuǎn)換器18輸出的并行信號(hào)；第二信號(hào)映射器22，用于將來自解調(diào)器20的QPSK信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及第二并串轉(zhuǎn)換器24，用于將從第二信號(hào)映射器22并行輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)。
通常，在OFDM信號(hào)的發(fā)射中，需要一個(gè)放大器，但是，在圖1中沒有示出。
下面描述通用OFDM通信系統(tǒng)操作。
第一串并轉(zhuǎn)換器2將接收的串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行信號(hào)，第一信號(hào)映射器4執(zhí)行并行信號(hào)的映射以將其轉(zhuǎn)換成QPSK信號(hào)，調(diào)制器6通過IDFT方法轉(zhuǎn)換QPSK信號(hào)，以及第一并串轉(zhuǎn)換器8將已調(diào)制的IDFT信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)。保護(hù)間隔插入器10插入一個(gè)保護(hù)間隔到該串行信號(hào)以便防止干擾發(fā)生，而數(shù)模轉(zhuǎn)換器12將串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，通過低通濾波器濾除噪聲并通過分配的信道發(fā)送該模擬信號(hào)。
當(dāng)通過所分配的信道接收到信號(hào)時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器14消除所接收的模擬信號(hào)的噪聲，并將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，保護(hù)間隔去除器16去除該數(shù)字信號(hào)中的保護(hù)間隔，而第二串并轉(zhuǎn)換器18將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行信號(hào)。解調(diào)器20通過DFT解調(diào)并行信號(hào)，第二信號(hào)映射器22將已解調(diào)的并行信號(hào)映射成數(shù)字信號(hào)，而第二并串轉(zhuǎn)換器24將該并行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)。
在本發(fā)明中，下面將描述的是，通過利用通用OFDM通信系統(tǒng)中可用的所有序列被分類成具有相同PAPR的同余類序列的特性，獲得所有序列的PAPR分布、并快速恢復(fù)具有最小PAPR的序列的方法。
圖2是根據(jù)本發(fā)明用于在OFDM通信系統(tǒng)中恢復(fù)具有最低PAPR的序列的方法的流程圖。
在本發(fā)明中，通過利用某一特性，所有輸入序列被分為具有相同PAPR的同余類序列，如步驟S11所示。恢復(fù)其中開始的兩個(gè)項(xiàng)具有“0”值的序列，如步驟S13所示，并且分別計(jì)算所恢復(fù)序列的PAPR。在本發(fā)明中，在計(jì)算的PAPR中選擇最小的PAPR，并選擇具有最小PAPR的序列，如步驟S15所示。檢查包括具有最小PAPR序列的同余類序列，如步驟S17所示，并提取所檢測(cè)同余類序列的序列作為具有最小PAPR的序列，如步驟19所示。
下面將詳細(xì)描述。
首先，將描述OFDM(正交頻分復(fù)用)信號(hào)的PAPR(峰均功率比)。
在利用N個(gè)載波的OFDM系統(tǒng)中，分配至給定符號(hào)區(qū)
中的第k個(gè)載波的調(diào)制信號(hào)是Ak(k＝0，1，..N-1)，OFDM信號(hào)s(t)可被描述為s(t)=Σk=0N-1Akej2πkt/T]]>公式1在公式1中，Ak是根據(jù)調(diào)制方式的信號(hào)星座的符號(hào)之一。
對(duì)應(yīng)于公式1的OFDM信號(hào)的PAPR是最大瞬時(shí)功率與平均功率的比值，其可以描述為下面的公式2。
PAPR=max0≤t<T|S(t)|2E[|S(t)|2]]]>公式2在此，E是具有平均算子。
接下來，描述采用M-PSK調(diào)制方式的OFDM信號(hào)的PAPR特性。
在采用M-PSK調(diào)制方式的OFDM通信系統(tǒng)中，產(chǎn)生的OFDM信號(hào)的PAPR具有某種特性。在其兩種特性的說明中，對(duì)于第一特性(A)，即使預(yù)定相位乘以O(shè)FDM信號(hào)，但OFDM信號(hào)的PAPR特性不變。對(duì)于第二特性(B)，雖然OFDM信號(hào)在時(shí)間軸上平移預(yù)定時(shí)間，但OFDM信號(hào)的PAPR特性不變。
(A)第一特性當(dāng)ξ＝exp(2πj/M)，其第i個(gè)項(xiàng)Ai可描述為Ai=ξai,ai{0,1,...,M-1},]]>序列A與序列a＝(a0，a1，..，aN-1)相應(yīng)，因此，公式1中的信號(hào)s(t)可描述為下面的公式3。
s(t)=Σk=0N-1ξakWkt]]>公式3在此，W＝exp(j2π/T)。
即使某個(gè)相位ξφ乘以O(shè)FDM信號(hào)s(t)，信號(hào)s(t)的PAPR特性并未改變，并且M個(gè)序列a(φ)＝(a0+φ，a1+φ，...，aN-1+φ)，φ＝0，1，...M-1與序列a具有相同的PAPR。在此，加法運(yùn)算在FM(Field)域執(zhí)行(加法運(yùn)算在模M域中結(jié)束)。
更詳細(xì)地說，當(dāng)通過給信號(hào)s(t)乘以某個(gè)相位ξφ而得到的信號(hào)為s’(t)時(shí)，s′(t)＝s(t)·ξφ
s’(t)的PAPR可由公式2來計(jì)算。
PAPR{s(t)}=max0≤t<T|s′(t)|2E[|s′(t)|2]=max0≤t<Ts′(t)·s′(t)*E[s′(t)·s′(t)*]]]>=max0≤t<Ts(t)ξφ·s(t)*ξ-φE[s(t)ξφ·s(t)*ξ-φ]=max0≤t<Ts(t)·s(t)*E[s(t)·s(t)*]]]>=max0≤t<T|s(t)|2E[|s(t)|2]]]>公式4因此，信號(hào)s’(t)的PAPR與信號(hào)s(t)的PAPR相同。
(B)第二特性當(dāng)關(guān)于隨機(jī)整數(shù)m(m＝0，1，2，..，M-1)的序列a(m)＝(a(m)0，a(m)1，...，a(m)N-1)的第i個(gè)項(xiàng)a(m)I被定義為a(m)i＝ai+im(mod M)，i＝0，1，...，N-1時(shí)，M個(gè)序列a(m)的PAPR與序列a的PAPR相同。
更詳細(xì)地說，與a(m)對(duì)應(yīng)的OFDM信號(hào)s(m)(t)可描述為s(m)(t)=ξa0+ξa1+mWt+ξa2+2mW2t+...+ξaN-1+(N-1)mW(N-1)t]]>當(dāng)τ＝mT/M時(shí)，其可描述為s(m)(t)=ξa0+ξa1Wt+τm+ξa2W2(t+τm)+...+ξaN-1W(N-1)(t+τm)]]>更詳細(xì)地說，s(m)(t)＝s(t+τm)，可知是s(m)(t)在時(shí)軸上平移了τm的信號(hào)。OFDM信號(hào)是周期為T的周期信號(hào)，并且a(m)與a產(chǎn)生具有相同PAPR性能的OFDM信號(hào)。
當(dāng)綜合第一特性(A)和第二特性(B)時(shí)，存在兩個(gè)不改變信號(hào)PAPR性能的轉(zhuǎn)換，M2個(gè)序列能夠產(chǎn)生具有相同PAPR性能的信號(hào)。當(dāng)載波數(shù)為N并且采用M-PSK調(diào)制方式時(shí)，可產(chǎn)生的OFDM信號(hào)數(shù)量為MN，并且根據(jù)本發(fā)明的PAPR恢復(fù)器將MN個(gè)OFDM信號(hào)分成由M2個(gè)具有相同PAPR的序列組成的同余類序列。因此，同余類序列數(shù)為MN/M2＝MN-2。
例如，在QPSK調(diào)制中，當(dāng)N＝4，M＝4時(shí)，序列數(shù)量為MN＝44＝256。按照第一特性(A)的轉(zhuǎn)換和第二特性(B)的轉(zhuǎn)換，有M2＝42＝16個(gè)具有相同PAPR的序列。因此，在根據(jù)本發(fā)明的PAPR恢復(fù)器中，按照第一特性(A)的轉(zhuǎn)換和第二特性(B)的轉(zhuǎn)換，總共256個(gè)序列被分成MN-2＝44-2＝16個(gè)同余類序列，如步驟S11所示。
圖3示出了這16個(gè)同余類序列中的一個(gè)。
更具體地說，在PAPR恢復(fù)器中，通過轉(zhuǎn)換利用第一和第二特性(A)和(B)的序列a(0，0，0，0)，產(chǎn)生具有與序列(0，0，0，0)相同的PAPR的15個(gè)序列。該P(yáng)APR恢復(fù)器將(0，0，0，0)和產(chǎn)生的15個(gè)序列分配到一個(gè)同余類序列。因此，這16個(gè)序列被分配至具有相同PAPR的一個(gè)同余類序列。參照公式1，關(guān)于(0，0，0，0)的OFDM信號(hào)具有最大為N的PAPR值，分配至(0，0，0，0)序列所在的同余類序列的序列具有相同的PAPR特性。如上所述，該P(yáng)APR恢復(fù)器將總共256個(gè)序列分成16個(gè)同余類序列。
作為參照，眾所周知，具有相同PAPR的輸入序列是通過某個(gè)規(guī)則產(chǎn)生，通常，包含序列a(0，0，0，0)的同余類序列可以利用線性塊編碼來產(chǎn)生。例如，關(guān)于序列(0，0，0，0)的同余類序列被看作是具有16代碼字的塊編碼，產(chǎn)生矩陣可描述如下，其中，線性塊編碼的運(yùn)算由F4(模4域)定義。
G=11110123]]>
同時(shí)，在載波數(shù)為N并采用M-PSK調(diào)制方法的OFDM系統(tǒng)中，為了恢復(fù)具有最小PAPR的輸入序列，考慮了輸入序列的開始的兩個(gè)項(xiàng)被固定為“0”并且僅余下的項(xiàng)是變化的序列。更詳細(xì)地說，只考慮下列類型的序列。
a＝(0，0，a2，a3，...，ai，...，aN-1)，ai＝0，1，2，...M-1最后，通過僅考慮在總共MN個(gè)輸入序列中的MN/M2＝MN-2個(gè)序列(包含在該類型中)，可恢復(fù)具有最小PAPR的輸入序列。
更詳細(xì)地說，在該例中，可將高斯消除法應(yīng)用于F4中的產(chǎn)生矩陣，在應(yīng)用高斯消除法之后，該產(chǎn)生矩陣可描述如下。
G=10320123=I2P]]>代碼復(fù)核矩陣可表示如下。
P=-PtIn-k=12102101]]>在復(fù)核矩陣中，包含序列(0，0，0，0)的同余類序列、即滿足復(fù)核矩陣的代碼字具有特征碼(syndrome)(0，0)。
當(dāng)塊代碼含有不同特征碼，它們所具有包含在不同的同余類序列中的特性。更詳細(xì)地說，復(fù)核矩陣所產(chǎn)生的且具有相同特征碼的序列具有相同PAPR。通常，代碼的復(fù)核矩陣可描述為 -Pt是一兩列矩陣。當(dāng)序列的兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”時(shí)，由除該兩個(gè)項(xiàng)之外其他項(xiàng)產(chǎn)生一特征碼。另外，當(dāng)輸入序列為a＝(0，0，a2，a3，...，aN-1)該特征碼由In-2產(chǎn)生，特征碼(S)的形式為S＝(a2，a3，...，aN-1)。
更詳細(xì)地說，具有a＝(0，0，a2，a3，...，aN-1)形式的序列被包含在不同的同余類序列中，每個(gè)同余類序列的項(xiàng)由具有相同PAPR的序列構(gòu)成。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的PAPR恢復(fù)器中，為了恢復(fù)具有最小PAPR的輸入序列，分別包含在不同的同余類序列中的、具有a＝(0，0，a2，a3，...，aN-1)形式的序列，即，兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列被恢復(fù)，如步驟S13所示。
在PAPR恢復(fù)器中，分別計(jì)算兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的PAPR，在計(jì)算的PAPR中選擇最小PAPR，并且從兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列中檢測(cè)具有選擇的最小PAPR的序列，如步驟S15所示。
在PAPR恢復(fù)器中，選擇在其中包含檢測(cè)的序列的同余類序列，如步驟S17所示，并選擇包含在同余類序列中的序列作為具有最小PAPR的序列，如步驟S19所示。因此，在PAPR恢復(fù)器中，在不計(jì)算長(zhǎng)度為N的所有序列的PAPR的情況下，通過分別計(jì)算兩個(gè)開始項(xiàng)被固定設(shè)為“0”的序列的PAPR，在所計(jì)算的PAPR中選擇具有最小PAPR的序列，并選擇在其中包含所選擇的序列的同余類序列，這樣能夠快速而有效地恢復(fù)具有最小PAPR的序列。
在載波數(shù)為N并采用M-PSK調(diào)制方式的OFDM系統(tǒng)中，為了恢復(fù)具有最小PAPR的輸入序列，只需考慮MN-2個(gè)序列，因而，復(fù)雜度減小了M2。
與此同時(shí)，為了分析OFDM系統(tǒng)中使用的所有序列的PAPR分布，該P(yáng)APR恢復(fù)器通過利用用于序列乘以某個(gè)相位的轉(zhuǎn)換以及用于平移指定的時(shí)間的轉(zhuǎn)換將所有序列分成具有相同PAPR特性的同余類序列。之后，由于兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的PAPR包含在不同的同余類序列，所以PAPR恢復(fù)器計(jì)算兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的PAPR。該P(yáng)APR恢復(fù)器判斷同余類序列中與兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的某個(gè)序列具有相同PAPR的序列，并在兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的PAPR以及相關(guān)同余類序列的數(shù)量的基礎(chǔ)上計(jì)算所有序列的PAPR分布。因此，在PAPR恢復(fù)器中，通過計(jì)算兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的PAPR而不用計(jì)算所有序列的PAPR，就可有效地得到所有序列的PAPR分布。
在采用M-PSK調(diào)制方法且具有N個(gè)載波的OFDM系統(tǒng)中，為了分析所有序列的PAPR分布，在總共MN個(gè)輸入序列中，只需考慮MN- 2個(gè)序列。
如上所述，當(dāng)分析所有序列的PAPR分布時(shí)，參考所分析的PAPR分布，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可選擇在OFDM系統(tǒng)中可使用的序列以便具有良好的BER(誤碼率)以及不太高的PAPR，另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還可設(shè)計(jì)一些設(shè)備，如放大器，AD轉(zhuǎn)換器、或DA轉(zhuǎn)換器等，從而將OFDM系統(tǒng)構(gòu)造為具有較低動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)備。
如上所述，在本發(fā)明中，通過將所有輸入序列分為具有相同PAPR的同余類序列以及利用兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列被包含在不同的同余類序列的特性，基于具有兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的PAPR從而能夠快速而有效地恢復(fù)具有最小PAPR的序列。
在本發(fā)明中，通過將所有輸入序列分為具有相同PAPR的同余類序列和利用兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列被包含在不同的同余類序列的特性，基于具有兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的PAPR能夠快速而有效地恢復(fù)所有序列的PAPR分布。因此，在載波數(shù)為N并采用M-PSK調(diào)制方式的OFDM系統(tǒng)中，在恢復(fù)具有最小PAPR的序列時(shí)，不必計(jì)算所有MN輸入序列的PAPR，只需計(jì)算MN-2個(gè)序列的PAPR，從而能夠減小恢復(fù)的復(fù)雜度。另外，所用星座的尺寸M越大，恢復(fù)的復(fù)雜度減小就越顯著。
在本發(fā)明中，根據(jù)在OFDM系統(tǒng)中可用的所有序列的PAPR分布狀態(tài)，能夠設(shè)計(jì)具有良好BER且較低PAPR的OFDM系統(tǒng)的設(shè)備。另外，在本發(fā)明中，該OFDM系統(tǒng)可構(gòu)造為具有較低動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種用于在OFDM(正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)中恢復(fù)具有最小PAPR(峰均功率比)的序列的方法，包括將所有輸入序列分為具有相同PAPR的同余類序列；恢復(fù)其兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為規(guī)定值的序列；在恢復(fù)的序列中檢測(cè)具有最小PAPR的序列；選擇包含已檢測(cè)序列的同余類序列；以及分別提取包含在所選的同余類序列中的序列。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述規(guī)定值為“0”。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過用于在時(shí)間軸上平移規(guī)定的時(shí)間的轉(zhuǎn)換以及通過乘以一個(gè)隨機(jī)相位的轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的序列在分類步驟中被分配至同一個(gè)同余類序列。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)載波數(shù)為N并采用M-PSK調(diào)制方式時(shí)，在分類步驟中，在序列a＝(a0，a1，..，aN-1)的基礎(chǔ)上，將序列a(φ)和序列a(m)分配至同一個(gè)同余類序列，以及其中a(φ)＝(a0+φ，a1+φ，...，aN-1+φ)，φ＝0，1，...M-1，a(m)＝(a(m)0，a(m)1，...，a(m)N-1)，m＝0，1，2，...，M-1，并且序列a(m)的第i個(gè)序列是a(m)i＝ai+im(mod M)，i＝0，1，...，N-1。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)載波數(shù)為N，并采用M-PSK調(diào)制方式時(shí)，在恢復(fù)步驟中，序列a＝(0，0，a2，a3，...，aN-1)，ai＝0，1，2，...M-1被恢復(fù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述恢復(fù)步驟包括計(jì)算所恢復(fù)的序列的PAPR；在所計(jì)算的PAPR中選擇最小PAPR；以及在恢復(fù)的序列中檢測(cè)具有最小PAPR的序列。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括計(jì)算在其中兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為規(guī)定值的序列的PAPR；以及利用被分別分配至同余類序列的序列數(shù)量和計(jì)算的PAPR分析所有輸入序列的PAPR分布，其中同余類序列包括兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為規(guī)定值的序列。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所分析的PAPR分布狀態(tài)被用于確定OFDM通信系統(tǒng)的設(shè)備所需的動(dòng)態(tài)范圍。
9.一種用于在OFDM(正交頻分復(fù)用)通信系統(tǒng)中恢復(fù)具有最低PAPR(峰均功率比)的序列的方法，包括恢復(fù)在其兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列；計(jì)算所恢復(fù)的序列的PAPR；在所計(jì)算的PAPR中選擇最小PAPR，并檢測(cè)具有最小PAPR的序列；選擇在其中包括所檢測(cè)序列的同余類序列；以及分別產(chǎn)生包含在所選同余類序列中的序列。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，將具有兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列包含在不同的同余類序列中，并且包含在一個(gè)同余類序列中的序列具有相同的PAPR特性。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，當(dāng)載波數(shù)為N并采用M-PSK調(diào)制方式時(shí)，在恢復(fù)步驟中，序列a＝(0，0，a2，a3，...，aN-1)被恢復(fù)，以及其中ai＝0，1，2，...M-1，和i＝2，3，...，N-1。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在產(chǎn)生步驟中，通過將所檢測(cè)到的序列乘以一個(gè)指定相位的第一轉(zhuǎn)換以及將所檢測(cè)到的序列在時(shí)間軸上平移一指定的時(shí)間的第二轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生具有包含所檢測(cè)到的序列的PAPR的相同PAPR特性的序列。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，由第一轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的序列為a(φ)＝(a0+φ，a1+φ，...，aN-1+φ)，φ＝0，1，...M-1，而第二轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的序列為a(m)＝(a(m)0，a(m)1，...，a(m)N-1)，m＝0，1，2，..，M-1當(dāng)載波數(shù)為N并采用M-PSK調(diào)制方式時(shí)，以及其中序列a(m)中的第I個(gè)序列為a(m)i＝ai+im(mod M)，i＝0，1，...，N-1。
全文摘要
在一種用于在OFDM(正交頻分復(fù)用)通信系統(tǒng)中恢復(fù)具有最低PAPR(峰均功率比)的序列的方法中，通過利用在其中將OFDM系統(tǒng)的所有序列分成具有相同PAPR的同余類序列的特性，計(jì)算兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的PAPR，在所計(jì)算的PAPR中選擇具有最小PAPR的序列，并且恢復(fù)分配至在其中包含所選同余類序列的序列作為具有最小PAPR的序列。另外，根據(jù)兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的PAPR以及包含兩個(gè)開始項(xiàng)被固定為“0”的序列的同余類序列的序列數(shù)量，能夠快速而有效地分析所有序列的PAPR分布。因此，根據(jù)本發(fā)明，該OFDM系統(tǒng)可設(shè)置為具有低PAPR和低動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)備。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1521969SQ20031012353
公開日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者張錫一 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社