CN102461279A - 为多载波传送降低峰值对平均功率比的方法和基站 - Google Patents

Abstract

本文提供了为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低PAPR的方法(500)和BS(402)。该方法(500)包括以下步骤：确定(502)小区的基本中同步码的索引和用于小区中多载波传送的载波的每个载波的索引；对于用于小区中多载波传送的每个载波，根据小区的基本中同步码的索引和该载波的索引，在相移表中查找(504)相移；以及将查找到的相移应用(506)到该载波。相移表中的每个相移已为PAPR降低被优化。

Description

为多载波传送降低峰值对平均功率比的方法和基站

技术领域

本发明一般涉及时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统，并且更具体地说，涉及为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低峰值对平均功率比(PAPR)。

背景技术

TD-SCDMA是第三代合作伙伴项目(3GPP)标准之一。TD-SCDMA系统中的物理信道是一种突发，它在分配的无线电帧内的特定时隙中传送。突发的持续时间是一个时隙。图1示意示出一种突发的结构，它按顺序包括用于数据符号的352个码片的块、用于中同步(midamble)的144个码片的块、用于数据符号的352个码片的块及用于保护时期(GP)的16个码片的块。突发中间的中同步用于信道估计。

TD-SCDMA系统中多载波技术的使用能够使基站(BS)支持更多用户，并因此大大降低BS的数量，从而降低网络运营商的投资。图2示意示出TD-SCDMA系统中的小区中的典型多载波传送。小区中包括主要载波和次要载波的多个载波使用一个给定基本中同步码的循环移位版本。多个基带信号各自包含给定基本中同步码的循环移位版本，通过多个载波调制并随后进行组合。组合的信号要进行射频(RF)调制并随后通过天线(未示出)传送。

由于TD-SCDMA系统是同步系统，并且用于多个载波的基本中同步码相同，因此，与传送的信号的数据符号字段的PAPR相比，传送的信号的中同步字段的PAPR极高。极高的PAPR将促使传送的信号进入非线性区域，并因此产生信号失真和强谱泄漏，从而导致系统的性能退化。

因此，为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低PAPR至关重要。为了降低PAPR，现有技术提议了各种解决方案，如块编码、削波等。然而，块编码的实现对于TD-SCDMA系统十分复杂。削波往往造成误差向量值(EVM)的性能退化。

已注意到的是，中国专利申请CN1953361A公开了一种TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送，其中，如图3示意所示，相移用于降低PAPR。多个基带信号各自包含一个给定基本中同步码的循环移位版本，它们首先通过对应相移因子进行相移。相移后的信号要进行载波调制和RF调制，并随后通过天线(未示出)传送。

然而，该公开的方法具有多个缺点。例如，一旦相移因子被确定，它们在基本中同步码变化时将不变化。因此，该公开的方法在实际实现中不灵活。此外，相移的引入是在远离最终传送的信号的基带信号处，这将导致PAPR降低中不那么理想的效果。

发明内容

因此，本发明的一个目的是通过提供用于为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低PAPR的方法和BS，解决上述优点。

根据本发明的一方面，提供了一种为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低PAPR的方法，其中，小区中的载波数量N大于或等于二。该方法包括以下步骤：确定小区的基本中同步码的索引和用于小区中多载波传送的N个载波的每个载波的索引；对于用于小区中多载波传送的每个载波，根据小区的基本中同步码的索引和该载波的索引，在相移表中查找相移；以及将找到的相移应用到该载波，其中相移表中的每个相移已为PAPR降低被优化。

在该方法的一实施例中，在工厂制造/配置BS时，相移表被存储在TD-SCDMA系统中包括的所述BS中。

在该方法的一实施例中，相移表在TD-SCDMA系统中包括的BS中被动态生成。

在该方法的一实施例中，相移表根据小区中载波的数量和/或相邻载波之间的频率分隔而变化。

在该方法的一实施例中，相移表中每个相移的优化在数字中间频率域中执行。优选的是，基本中同步码由根升余弦(RRC)滤波器转换成数字中间频率信号。

在该方法的一实施例中，分配到小区的组中的所有基本中同步码在相移表中根据其优化的PAPR来排序。

在该方法的一实施例中，分配到小区的组中带有最低优化的PAPR的基本中同步码在网络规划期间被选择为特定于该小区的基本中同步码。

在该方法的一实施列中，将查找到的相移应用到该载波包括将该载波乘以查找到的相移。

在该方法的一实施例中，TD-SCDMA系统中所有可用的基本中同步码的数量是128。

根据本发明的另一方面，提供了一种为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低PAPR的BS，其中，小区中的载波数量N大于或等于二。BS包括一个或多个处理电路，其配置成：确定小区的基本中同步码的索引和用于小区中多载波传送的N个载波的每个载波的索引；对于用于小区中多载波传送的每个载波，根据小区的基本中同步码的索引和该载波的索引，在相移表中查找相移，其中相移表中的每个相移已为PAPR降低被优化；以及将查找到的相移应用到该载波。

在该BS的一实施例中，在工厂制造/配置所述BS时，相移表被存储在所述BS中。

在该BS的一实施例中，相移表在该BS中被动态生成。

在该BS的一实施例中，相移表根据小区中载波的数量和/或相邻载波之间的频率分隔而变化。

在该BS的一实施例中，相移表中每个相移的优化在数字中间频率域中执行。优选的是，基本中同步码由RRC滤波器转换成数字中间频率信号。

在该BS的一实施例中，分配到小区的组中的所有基本中同步码在相移表中根据其优化的PAPR来排序。

在该BS的一实施例中，分配到小区的组中带有最低优化的PAPR的基本中同步码在网络规划期间被选择为特定于小区的基本中同步码。

在该BS的一实施例中，所述一个或多个处理电路配置成通过将该载波乘以查找到的相移而将查找到的相移应用到该载波。

在该BS的一实施例中，TD-SCDMA系统中所有可用的基本中同步码的数量是128。

附图说明

从下面结合附图所述的本发明的更具体的描述，本发明的上述和其它方面、特征和优点将更加明显，其中：

图1示意示出TD-SCDMA系统中一种突发的结构；

图2示意示出TD-SCDMA系统中的小区中的典型多载波传送；

图3示意示出相移用于降低PAPR的TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送；

图4是根据本发明的一实施例的用于为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低PAPR的BS的示意框图；

图5是示意示出根据本发明的一实施例的用于为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低PAPR的方法的流程图；

图6示意示出根据本发明的一示范实施例的TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送；以及

图7示意示出具有9个载波的对于128个基本中同步码的非优化和优化PAPR的模拟结果。

在图形的几个示图各处，对应的引用字符指示对应的组件。

具体实施方式

下述实施例陈述必需的信息以使得本领域的技术人员能够实践本发明，并示出实践本发明的最佳模式。在根据附图阅读以下描述时，本领域的技术人员将理解本发明的概念，并且将认识到本文中未专门提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用落在本公开和随附权利要求的范围内。

在本说明书的描述和权利要求各处，术语“BS”包括但不限于是基站、节点B、演进节点B(eNode-B)或带有无线电传送/接收能力、用于在部分TD-SCDMA系统中提供无线电覆盖的任何其它类型的装置。

图4是根据本发明的一实施例的用于为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低PAPR的BS 402的示意框图。N个载波用于TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送，其中，N大于或等于二。BS 402包括一个或多个处理电路404。

所述一个或多个处理电路404配置成确定小区的基本中同步码的索引和用于小区中多载波传送的N个载波的每个载波的索引。所述一个或多个处理电路404还配置成根据基本中同步码的索引和每个载波的索引在相移表中为用于小区中多载波传送的每个载波查找相移，并且将找到的相移应用到载波，例如，将载波乘以找到的相移。相移表中的每个相移已为PAPR降低进行了优化。

应理解，所述一个或多个处理电路404可包括硬件、固件、软件或其任何组合。在至少一个实施例中，所述一个或多个处理电路404包括编程为执行对应于如下所述方法步骤的操作的一个或多个通用或专用微处理器和/或数字信号处理器。此类指令可实施为包括存储元件(例如，存储器)中存储的程序指令的一个或多个计算机程序。

参照图5，该图根据本发明的一实施例示意示出用于为TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送降低PAPR的方法500的流程图。N个载波用于小区中的多载波传送，其中，N大于或等于二。应理解，该方法不必限于所示顺序，一些步骤可在需要时省略，并且一些步骤可一起或以互相关的方式执行。

该方法从步骤502开始，其中，在小区设置时，TD-SCDMA系统中包括的BS确定小区的基本中同步码的索引和用于小区中多载波传送的N个载波的每个载波的索引。

随后，在步骤504中，BS根据小区的基本中同步码的索引和载波的索引，在相移表中为用于小区中多载波传送的每个载波查找相移。相移表中的每个相移已为PAPR降低进行了优化。

下面结合图6，给出如何获得为PAPR降低而优化的相移表的一示例，该图示意示出根据本发明的一示范实施例的TD-SCDMA系统中的小区中的多载波传送。

通常，在TD-SCDMA系统中有128个基本中同步码，这些中同步码分成32个组。每个组包括四个基本中同步码并分配到一个小区。一个小区将使用四个基本中同步码之一作为用于下行链路和上行链路的信道估计的导频。由于TD-SCDMA系统中基本中同步码的总数量只是128，因此，在小区中进行多载波传送的情况下，可能为所有基本中同步码生成优化相移的表。

在本发明的此示范实施例中，中同步码由硬件中通过数字上变频器(DUC)实现的根升余弦(RRC)滤波器来过采样(或内插)，并且过采样的信号称为数字中间频率信号(相对于基带信号)。

过采样的中同步码将具有144xr个样本，其中，r是过采样率。假设中同步码字段中的多载波组合后信号由下式给出

s_N，v，a＝[s_{0，N，v，a}，s_{1，N，v，a}，…，s_{144×r-1，N，v，a}]    等式(1)

其中，N是小区中载波的数量，v是小区的基本中同步码的索引，a是多载波信号的索引，r是过采样率，以及和m_i，v是第v个基本中同步码和一个载波的中同步码字段中过采样的第i个样本，θ_{n，N，v，a}是用于第n个载波的相移，以及f_n是第n个载波的频率。

为了降低多载波信号的PAPR，用于每个载波的相移被仔细选择以将多载波组合后过采样信号的PAPR降到最低。以下计算是查找用于每个载波的优化相移的一种可能方式。

假设相移向量由下式给出

Θ_N，v，a＝[θ_{0，N，v，a}，θ_{1，N，v，a}，…，θ_{N-1，N，v，a}]等式(2)

其中，N是小区中载波的数量，v是小区的基本中同步码的索引，以及a是相移向量的索引。如果θ_{n，N，v，a}能够是任何值，则可能的Θ_N，v，a的数量将是无限的。为了降低计算的复杂性，同时实现相对最佳的结果，假设θ_{n，N，v，a}∈Φ＝{φ₀，φ₁，……，φ_L-1}和0≤φ_l＜2π，其中，l＝0，1，…，L-1。于是，1≤a≤(L)^N。L的典型数量是2、4或8。

s_N，v，a的PAPR将是

${\mathrm{\β}}_{N,v,a}=\max \left({\left|s_{l,N,v,a}\right|}^2\right)/\left(\underset{j=0}{\overset{144\×r-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|s_{j,N,v,a}\right|}^2\right)$ 等式(3)

随后，优化的相移将是

${\mathrm{\Θ}}_{N,v,\min }=\underset{{\mathrm{\θ}}_{n,N,v,a}\∈\mathrm{\Φ}}{\arg \min }\left({\mathrm{\β}}_{N,v,a}\right)$ 等式(4)

其中Θ_N，v，min＝[θ_{0，N，v，min}，θ_{1，N，v，min}，…，θ_{N-1，N，v，min}]

因此，用于每个载波的优化相移是

等式(5)

其中，n是载波的索引，N是小区中载波的数量，以及v是小区的基本中同步码的索引。

以此方式，能够通过模拟来计算优化的相移

并且因此，能够获得优化的相移表。表1是用于小区中6个载波的优化相移表的一部分的示例。

表1

应注意，通过上述计算获得的优化的相移表一般根据小区中载波的数量和/或相邻载波之间的频率分隔而变化。例如，为小区中6个载波获得的表中相移的值一般与为小区中9个载波获得的表中相移的那些值不同。此外，相邻载波之间的频率分隔也影响相移的值。在TD-SCDMA系统中，由于码片率是1.28MHz，并且带宽是1.6MHz，因此，相邻频带之间的频率分隔通常是大约1.6MHz。然而，在一些情况下，相邻载波之间的频率分隔可以是1.8MHz，并且相移的值因此能够不同。

还应注意，在工厂制造/配置BS时，获得的优化的相移表能够在BS中存储。备选的是，优化的相移表能够在BS中动态生成。

从上述内容中能够看到，表中相移的优化可在数字中间频率域中执行。由于数字中间频率信号比基带信号更靠近最终传送的信号，因此，能够实现PAPR降低中的更佳效果。

此外，在通过模拟获得优化的相移后，在N个载波的情况下，每个基本中同步码具有优化的PAPR，该PAPR从基本中同步码到基本中同步码而变化。图7示意示出具有9个载波的对于128个基本中同步码的非优化和优化PAPR的模拟结果。显然，属于分配到小区的相同组的四个基本中同步码具有不同的优化的PAPR。因此，四个基本中同步码能够在表中根据其优化的PAPR来排序。此外，组中带有最低优化的PAPR的基本中同步码能够在网络规划期间被选择为特定于小区的基本中同步码。

再参照图5，最后在步骤506中，对于用于小区中多载波传送的每个载波，BS将找到的相移应用到载波，例如，将载波乘以找到的相移以便在小区中的多载波传送中使用。

借助于每个载波的相移，多载波的PAPR能够大大降低。这意味着对于相同的功率放大器(PA)，能够增大最大平均辐射功率，并且能够增大无线电覆盖。对于相同的最大平均辐射功率，能够使用带有更窄线性范围的PA，并因此能够节省成本。

另外，本发明由于相移表的使用而在实际实现中是灵活的，这使得本发明容易适用于利用不同多载波传送的各种BS而无需硬件更改。

在本说明书的描述和权利要求各处，词语“包括”、“包含”及这些词的变型(例如“包括……的(comprising)”和“包括(comprises)”)表示“包括但不限于”，并且无意(且未)排除其它组件、整体或步骤。

在本说明书的描述和权利要求各处，单数涵盖复数，除非上下文另外地要求。具体而言，在使用不定冠词时，说明书要理解为考虑了复数及单数，除非上下文另外地要求。

将理解，为了图示和描述的目的，陈述了本发明的实施例的以上描述。此描述不是穷举的，并且未限制所要求权利的发明为精确的公开形式。鉴于以上描述，修改和变化是可能的，或者可从实践本发明来获得。权利要求及其等同定义本发明的范围。

Claims (20)

1.一种为时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统中的小区中的多载波传送降低峰值对平均功率比(PAPR)的方法(500)，其中所述小区中载波的数量N大于或等于二，所述方法包括以下步骤：

确定(502)所述小区的基本中同步码的索引和用于所述小区中所述多载波传送的N个载波的每个载波的索引；

对于用于所述小区中所述多载波传送的每个载波：

根据所述小区的所述基本中同步码的索引和该载波的索引，在相移的表中查找(504)相移，其中所述相移的表中的每个相移已为PAPR降低被优化；以及

将所查找到的相移应用(506)到该载波。

2.如权利要求1所述的方法(500)，其中在工厂制造/配置基站(BS)时，所述相移的表被存储在所述TD-SCDMA系统中包括的所述BS中。

3.如权利要求1所述的方法(500)，其中所述相移的表在所述TD-SCDMA系统中包括的基站(BS)中被动态生成。

4.如权利要求1到3的任一项所述的方法(500)，其中所述相移的表根据小区中载波的数量和/或相邻载波之间的频率分隔而变化。

5.如权利要求1到4的任一项所述的方法(500)，其中所述相移的表中每个相移的优化在数字中间频率域中执行。

6.如权利要求5所述的方法(500)，其中所述基本中同步码由根升余弦(RRC)滤波器转换成数字中间频率信号。

7.如权利要求1到6的任一项所述的方法(500)，其中分配到小区的组中的所有基本中同步码在所述相移的表中根据其优化的PAPR来排序。

8.如权利要求1到6的任一项所述的方法(500)，其中分配到小区的组中带有最低优化的PAPR的基本中同步码在网络规划期间被选择为特定于所述小区的基本中同步码。

9.如权利要求1到8的任一项所述的方法(500)，其中将所查找到的相移应用(506)到该载波包括将该载波乘以所查找到的相移。

10.如权利要求1到9的任一项所述的方法(500)，其中所述TD-SCDMA系统中所有可用的基本中同步码的数量是128。

11.一种用于为时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统中的小区中的多载波传送降低峰值对平均功率比(PAPR)的基站(BS)(402)，其中所述小区中载波的数量N大于或等于二，所述BS包括一个或多个处理电路(404)，所述处理电路配置成：

确定(502)所述小区的基本中同步码的索引和用于所述小区中所述多载波传送的N个载波的每个载波的索引；

对于用于所述小区中所述多载波传送的每个载波：

根据所述小区的所述基本中同步码的索引和该载波的索引，在相移的表中查找(504)相移，其中所述相移的表中的每个相移已为PAPR降低被优化；以及

将所查找到的相移应用(506)到该载波。

12.如权利要求9所述的BS(402)，其中在工厂制造/配置所述基站(BS)时，所述相移的表被存储在所述BS中。

13.如权利要求9所述的BS(402)，其中所述相移的表在所述BS中被动态生成。

14.如权利要求11到13的任一项所述的BS(402)，其中所述相移的表根据小区中载波的数量和/或相邻载波之间的频率分隔而变化。

15.如权利要求11到14的任一项所述的BS(402)，其中所述相移的表中每个相移的优化在数字中间频率域中执行。

16.如权利要求15所述的BS(402)，其中所述基本中同步码由根升余弦(RRC)滤波器转换成数字中间频率信号。

17.如权利要求11到16的任一项所述的BS(402)，其中分配到小区的组中的所有基本中同步码在所述相移的表中根据其优化的PAPR来排序。

18.如权利要求11到16的任一项所述的BS(402)，其中分配到小区的组中带有最低优化的PAPR的基本中同步码在网络规划期间被选择为特定于所述小区的基本中同步码。

19.如权利要求11到18的任一项所述的BS(402)，其中所述一个或多个处理电路(404)配置成通过将该载波乘以所查找到的相移而将所查找到的相移应用(506)到该载波。

20.如权利要求11到19的任一项所述的BS(402)，其中所述TD-SCDMA系统中所有可用的基本中同步码的数量是128。

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