CN1953361B - 发送多载频信号的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发送多载频信号的方法，包括：生成各载频的基带时隙信号；确定各载波信号需要偏转的相位偏转因子；将所述各载频的基带时隙信号乘以对应的相位偏转因子；对偏转后的基带时隙信号进行发射处理。本发明还公开了一种发送多载频信号的系统，所述系统包括：与各载波对应的基带时隙信号生成装置、载波调制装置和相位偏转装置，信号叠加装置，射频调制装置。利用本发明，可以简单有效地降低多载波TD-SCDMA系统中的信号峰均比，提高系统性能。

Description

发送多载频信号的方法及系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种发送多载频信号的方法及系统。

背景技术

在移动通信系统中，使用多载波技术，可以使基站设备能够支持更多的用户量或提供更大的覆盖范围，提高系统容量，从而使基站数目和站址大幅度减少，使系统运营商减少投资。

TD-SCDMA(时分-同步码分多址)系统是目前3GPP标准的三大主流技术之一。TD-SCDMA采用TDD(时分双工)方式，可实现上下行资源的非对称分配，具有很高的频带利用率，是一种理想的蜂窝网分组数据传输系统。在3GPP规范Rlease 5版本中，TD-SCDMA系统的HSDPA最大分组数据传输速率为2.8M bps。

TD-SCDMA时隙信号共848个chip(码片)，其结构如图1所示：

其中，突发信号中部的midamble(训练序列)是用来进行信道估计的，两边的数据块用来传送业务数据。

上述信道估计码midamble是按以下方式生成的：

对于同一个小区的同一个时隙，给定一个基本的中间码作为基本码，不同的用户采用这个相同基本码的不同的循环移位版本作为它的信道估计码。由同一个单独的基本码m_P导出的K个特定的中间码m_P ^(k)；k＝1，...，K，构成中间码码集，简称为码集。

根据现有TD-SCDMA多载波方案，对于同一小区支持的多个载波有如下约定：主载波和辅载波使用相同的扰码和基本midamble(训练序列)码，对于多载波小区，射频端共用一套发射机。现有多载波TD-SCDMA系统时隙信号形成如图2所示：

各个载波的基本midamble码位置是完全对齐的，同时每个载波的基本midamble码都为相同的二进制序列向量。

多个基本midamble码相同的载波作为基带信号，还需要经过两次调制：载波调制(或者称为中频调制)和射频调制。其中，载波调制是将各载波信号调制到不同的频率上；射频调制是将经过载波调制后的中频宽带信号调制到射频上。经过射频调制后的高频信号经由天线发送出去。

由于TD-SCDMA是同步系统，这样在发射端基本midamble码部分就会出现由于峰峰迭加而产生较大的峰值功率，使整个时隙信号峰均比太大，会使得射频信号进入非线性区，从而产生失真和较强的频谱泄露，降低系统性能。

为了降低信号峰均比，减小信号失真和频谱泄露，现有技术中主要有以下几种方法：块编码方法；削波方法；降低概率的方法.对于TD-SCDMA系统，块编码的方法实现起来非常复杂.削波的方法是对幅度较大的载波或者所有载波进行削减或者压缩来降低峰均比，通常有两种实现方案：一种是在基带处理中，对基带信号就进行限幅削波，另一种是在射频部分用削波器件对信号进行限幅.这两种方案都会使信号波形变形，损失大信号的精度，对于系统的性能影响较大.而降低概率的方法中主要有部分发射序列和选择映射两种方案，对于不同的系统，其实现上是不相同的.目前，对于TD-SCDMA系统，还没有具体有效的改善多载波信号峰均比的方案.

发明内容

本发明的目的是提供一种发送多载频信号的方法，以克服现有技术中多载波信号发射时由于多个载波采用相同的midamble码，从而产生较强的ACLR，影响系统性能的缺点，在多载波TD-SCDMA系统中，简单有效地降低多载波信号峰均比。

本发明的另一个目的是提供一种发送多载频信号的系统，以降低多载波信号发射时的信号峰均比，提高系统性能。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种发送多载频信号的方法，包括以下步骤：

A、生成各载频的基带时隙信号；

B、确定各载波信号需要偏转的相位偏转因子；

C、将所述各载频的基带时隙信号乘以对应的相位偏转因子；

D、对偏转后的基带时隙信号进行发射处理。

可选地，所述步骤B具体为：

预先为各载波分配固定的相位偏转因子。

可选地，所述步骤B具体为：

B1、按预定规则对各载波编号；

B2、根据载波个数N及各载波编号n确定各载波的相位偏转因子为：n＝0，1，2，...N-1。

可选地，所述步骤B1具体为：按照各载波的频率大小顺序对各载波编号。

可选地，所述步骤B1具体为：

获取系统中心频点；

按照各载波频点与中心频点的差值大小对各载波编号。

可选地，所述步骤C具体为：将所述各载频的整个基带时隙信号乘以对应的相位偏转因子。

可选地，所述步骤C具体为：将所述各载频的基带时隙信号的midamble信号部分乘以对应的相位偏转因子。

一种发送多载频信号的系统，所述系统包括：

与各载波对应的基带时隙信号生成装置，用于生成各载频的基带时隙信号；

与各载波对应的载波调制装置，用于将各基带时隙信号调制到不同的频率上；

信号叠加装置，分别耦合于各载波调制装置，用于对调制到不同频率上的载波信号进行叠加处理；

射频调制装置，耦合于所述信号叠加装置，用于将叠加后的多载波信号调制到射频上，并通过天线发送出去；

与各载波对应的相位偏转装置，分别耦合于对应的所述基带时隙信号生成装置和所述载波调制装置，用于使所述基带时隙信号生成装置输出的基带时隙信号产生相位偏转.

优选地，所述系统进一步包括：

分配装置，分别耦合于各相位偏转装置，用于为各载波分配对应的相位偏转因子。

优选地，所述系统进一步包括：

偏转因子计算装置，耦合于所述分配装置，用于根据载波个数计算各载波对应的相位偏转因子。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明在TD-SCDMA系统中，对各载波基带时隙信号分别乘以一个确定的相位偏转因子，并且使各载波对应的相位偏转因子与载波频率有唯一的对应关系，从而降低了射频信号峰峰迭加的概率，降低了信号峰均比，改善了射频端发射性能。由于各载波对应的相位偏转因子与载波频率具有唯一的对应关系，因此用户端接收信号时，也只需根据该对应关系，即可计算出工作载波上需要恢复的相位偏移，得出各载波采用的基本midamble码，进行信道估计，获得所需信号。整个时隙乘以相位偏转的方案，因为TD-SCDMA系统接收端采用的是相干检测方法，如联合检测技术，所以用户端不用知道相位偏转的信息，不用做任何改动，不需要任何逆操作，这给系统实现带来了很大的好处。

附图说明

图1是TD-SCDMA时隙信号结构示意图；

图2是现有多载波TD-SCDMA系统时隙信号形成过程示意图；

图3是本发明方法的实现流程图；

图4是有三个载波时各相位偏转因子分布示意图；

图5是本发明系统的第一实施例原理框图；

图6是本发明系统的第二实施例原理框图；

图7是本发明系统的第三实施例原理框图。

具体实施方式

本发明的核心在于在TD-SCDMA系统中，对各载波基带时隙信号分别乘以一个确定的相位偏转因子，并且使各载波对应的相位偏转因子与载波频率有唯一的对应关系。然后，对偏转后的基带时隙信号再进行发射处理，以降低射频信号峰峰叠加出现较大峰值的概率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图3，图3示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤301：生成各载频的基带时隙信号。

根据TD-SCDMA标准的规定和业务数据，生成各个载频的基带时隙信号。

步骤302：确定各载波信号需要偏转的相位偏转因子。

可以预先为各载波分配一个固定的相位偏转因子，分配原则是：尽量使在midamble信号部分多个载波相位达到一致或者差别很小的概率减小，也即使各个载波信号叠加在一起出现较大峰值的概率减小。

在实际应用中，在确定了系统载频的个数，以及各个载频的频率差后，可以通过仿真来确定各个载频的相位偏转因子。

载波个数N确定后，根据各个载波频率的相对大小，预先给各个载波分配一个固定的相位偏转因子。

比如，某小区支持的载波数为3时，可以根据载波频率的大小设定相位偏转因子为：θ+0.5PI，θ，θ+0.5PI，其中，θ可以是任意值；再比如，某小区支持的载波数为4时，设定各载波对应的相位偏转因子为：θ+0.575859PI，θ，θ，θ+0.575859PI。需要说明的是，示例中所选取的相位都是多载波相位旋转过程中各载波相位的一个快照，并且是多载波情况下使Midamble部分的峰值最小的最佳相位取值中的一个。这样的最佳相位至少还存在一个相对于θ轴共轭的取值。最佳相位的取值不是唯一的，但其他的取值都是在上述最佳取值基础上，附加了载波频率经过一定的时间形成的相位旋转之后的结果。此外，除了最佳取值外，还可以取非最佳值，一样可以降低多载波峰均值比，只是效果相对差一些。

还可以根据载波个数使各载波对应的相位偏转因子在一个圆周上均匀分布。根据频点的个数N，计算各载波信号对应的相位偏转因子为：n＝0，1，2，...N-1。这样，各载频的相位偏转因子均匀分布在单位圆周上，这种相位分布可以使各个载波的midamble信号的峰值叠加后不再出现峰峰值，减小了多载频信号峰峰出现的概率，从而降低了多载频信号的峰均比。

对各载波可以根据其频率的大小，从低到高，或者从高到低，进行排序，也可以按照各载波的频点与系统中心频点的差值大小对各载波编号。

这样，根据各载波的编号即可确定其对应的相位偏转因子，也就是说，各载波与相位偏转因子有唯一的对应关系。

步骤303：将各载频的基带时隙信号乘以对应的相位偏转因子。

由于TD-SCDMA系统射频信号产生较强的ACLR(邻信道泄露功率比)的根本原因在于各载波使用相同的扰码和基本midamble码，在信号叠加时产生了较强的信号峰值功率。而通过将各载频的基带时隙信号乘以不同的相位偏转因子，使各载波信号的相位产生不同的偏转，可以有效地减少出现较大峰值的概率。

可以将整个时隙信号都乘以相位偏转因子，也可以只在midamble信号部分乘以对应的相位偏转因子。

如果在整个基带时隙信号(包括两个数据部分和midamble)都乘以相位偏转因子，那么因为终端是相干检测，如联合检测，那么终端就不用做任何变化，也不用知道本载频的相位偏转因子，而不影响终端的信号检测。

如果只是在基带时隙信号的midamle码部分乘以相位偏转因子，数据部分不乘，那么终端必须知道所使用的载频的相位偏转因子。

步骤304：对偏转后的基带时隙信号进行发射处理。

前面已经提到，基带时隙信号在发射时还需要经过两次调制：载波调制(或者称为中频调制)和射频调制。其中，载波调制是将各载波信号调制到不同的频率上；射频调制是将经过载波调制后的中频宽带信号调制到射频上。经过射频调制后的高频信号经由天线发送出去。

终端在接收基站的发射信号时，需要知道本终端在当前频点下接收的信号使用的相位偏转因子，以便解调出正确的用户信号。

如果采用相位偏转因子均匀分布于圆周上的方式来分配各载波对应的相位偏转因子，由于各载波对应的相位偏转因子按照频率的相对大小关系自动分配，因此，终端只需知道当前小区配置的频点个数N，通过自己的载频的频率在所有载频中的位置，就能获知本终端在当前频率下接收的信号使用的相位偏转因子。

如果采用固定分配相位偏转因子的方式，也就是说，各载波对应的相位偏转因子并不是均匀地分布在一个圆周上，这些相位偏转因子可以相同，也可以不同。这时，就需要基站将分配的相位偏转因子通过系统消息通知终端，以使终端根据在当前频率下接收的信号使用的相位偏转因子解调出正确的用户信号。

下面以3个载频为例，进一步详细说明本发明方法的处理过程。

首先，根据N＝3计算出各个载频的相位偏转因子为：exp(j0)，exp(j2PI/3)，exp(j4PI/3)，其中，PI＝3.1415926，为数学常数。

各载频的相位偏转因子分布如图4所示。

然后，根据各载频的频率大小确定各自的相位偏转因子，载频1的基带时隙信号乘以相位偏转因子exp(j0)，载频2的基带时隙信号乘以相位偏转因子exp(j2PI/3)，载频3的基带时隙信号乘以相位偏转因子exp(j4PI/3)；

各载频基带时隙信号分别乘以各自的相位偏转因子，然后进行数字中频处理，各载波信号叠加在一起形成多载波信号，进行射频调制，通过天线发射出去。

图5示出了本发明系统的第一实施例的原理框图：

如果系统同时有N个载波信号需要发射，则对应于每个载波，有与该载波相应的基带时隙信号生成装置、相位偏转装置和载波调制装置。

如图5所示，对应于载波1，基带时隙信号生成装置S11生成该载波的基带时隙信号，然后，由相位偏转装置S12使基带时隙信号生成装置S11输出的基带时隙信号产生相位偏转，然后再由载波调制装置S13将偏转后的基带时隙信号调制到相应的频率上。

对应于载波2，基带时隙信号生成装置S21生成该载波的基带时隙信号，然后，由相位偏转装置S22使基带时隙信号生成装置S21输出的基带时隙信号产生相位偏转，然后再由载波调制装置S23将偏转后的基带时隙信号调制到相应的频率上。

对应于载波N，基带时隙信号生成装置SN1生成该载波的基带时隙信号，然后，由相位偏转装置SN2使基带时隙信号生成装置SN1输出的基带时隙信号产生相位偏转，然后再由载波调制装置SN3将偏转后的基带时隙信号调制到相应的频率上。

信号叠加装置S4对调制到不同频率上的载波信号进行叠加处理，由于各相位偏转装置对各基带时隙信号进行了不同的相位偏转，因此，在多个信号叠加时，多个载波信号midamble部分峰峰值叠加产生较强信号峰值功率的概率就会大大降低，提高了系统发射性能。

所有载波信号经过叠加处理后，由一套射频调制装置S15将叠加后的多载波信号调制到射频上，并通过天线发送出去。

在该实施例中，各相位偏转装置对输入的基带时隙信号产生固定的相位偏转。

为了提高系统的灵活性，也可以对各载波随机分配其对应的相位偏转因子。

参照图6所示的本发明系统的第二实施例的原理框图：

由分配装置S6为各相位偏转装置分配各载波对应的相位偏转因子，这些相位偏转因子中可以有相同、也可以有不同，比如，有2个载波时，设置其对应的相位偏转因子分别为PI/2，0，2个载波时相位可以任意；有3个载波时，设置其对应的相位偏转因子分别为θ+0.5PI，θ，θ+0.5PI；有4个载波时，设置其对应的相位偏转因子分别为θ+0.575859PI，θ，θ，θ+0.575859PI。这样，可以使系统根据不同的实际应用需要，灵活地设置各载波对应的相位偏转因子，由相位偏转装置将输入的基带时隙信号和对应的相位偏转因子相乘，使基带时隙信号产生相位偏转，减少多载波信号在叠加时产生峰峰值的概率。

为了进一步降低多载波信号在叠加时峰均比的值，可以使各载波对应的相位偏转因子均匀分布于一个圆周上，如图4所示。

参照图7所示的本发明系统的第三实施例的原理框图：

首先由偏转因子计算装置S7根据载波个数N及各载波的编号计算各载波对应的相位偏转因子：

n＝0，1，2，...N-1，其中，n是载波编号。载波编号可以按照频率大小顺序进行编号，也可以按照各频点和系统中心频点的差值的大小关系来编号，当然也可以采用其他的编号方式，根据实际需要选择。

偏转因子计算装置S7计算出各载波对应的相位偏转因子后，发送给分配装置S6，再由分配装置S6为各相位偏转装置将各载波对应的相位偏转因子发送给各相位偏转装置，相位偏转装置将输入的基带时隙信号乘上相应的相位偏转因子，使基带时隙信号产生相位偏转，再将偏转后的基带时隙信号发送给信号叠加装置，对多载波信号进行叠加处理，最后，经过射频调制装置将叠加后的多载波信号调制到射频上，并通过天线发送出去。

在终端接收信号时，由于各相位偏转因子与载波具有一定的对应关系，因此，终端可以很容易地根据在当前频率下接收的信号使用的相位偏转因子解调出正确的用户信号。

如果在发射端整个时隙信号都乘以了相位偏转因子，则终端采用相干检测方法进行信号检测时，不用做任何变化，即可正确检测信号。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (10)

1.一种发送多载频信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、生成各载频的基带时隙信号；

B、确定各载波信号需要偏转的相位偏转因子；

C、将所述各载频的基带时隙信号乘以对应的相位偏转因子；

D、对偏转后的基带时隙信号进行发射处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体为：

预先为各载波分配固定的相位偏转因子。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体为：

B1、按预定规则对各载波编号；

B2、根据载波个数N及各载波编号n确定各载波的相位偏转因子为：

，n＝0，1，2，...N-1。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B1具体为：

按照各载波的频率大小顺序对各载波编号。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B1具体为：

获取系统中心频点；

按照各载波频点与中心频点的差值大小对各载波编号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

将所述各载频的整个基带时隙信号乘以对应的相位偏转因子。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

将所述各载频的基带时隙信号的midamble信号部分乘以对应的相位偏转因子。

8.一种发送多载频信号的系统，所述系统包括：

与各载波对应的基带时隙信号生成装置，用于生成各载频的基带时隙信号；

与各载波对应的载波调制装置，用于将各基带时隙信号调制到不同的频率上；

信号叠加装置，分别耦合于各载波调制装置，用于对调制到不同频率上的载波信号进行叠加处理；

射频调制装置，耦合于所述信号叠加装置，用于将叠加后的多载波信号调制到射频上，并通过天线发送出去；

其特征在于，所述系统还包括：

与各载波对应的相位偏转装置，分别耦合于对应的所述基带时隙信号生成装置和所述载波调制装置，用于使所述基带时隙信号生成装置输出的基带时隙信号产生相位偏转。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

分配装置，分别耦合于各相位偏转装置，用于为各载波分配对应的相位偏转因子。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

偏转因子计算装置，耦合于所述分配装置，用于根据载波个数计算各载波对应的相位偏转因子。

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