CN101534274A - 移动通信系统中降低信号峰均比的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种移动通信系统中降低信号峰均比的方法，包括：对应每一载波，分别存储包含一定数目非线性相位旋转因子φ_k的φ_k，且所述φ_k的数目至少为对应所述φ_k的载波能够承载的用户数，各个φ_k之间具有非线性关系；在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，从所述载波对应的φ_k中选择一个φ_k，将所述用户数据进行相位旋转，旋转角度为选定φ_k大小的角度。本发明实施例同时公开了一种移动通信系统中降低信号峰均比的装置，包括φ_k存储单元、φ_k选择单元和φ_k旋转单元。应用本发明实施例公开的技术方案后，可以非常明显的降低信号的峰均比，同时算法的运算量可以减小，算法复杂度可以降低。

Description

移动通信系统中降低信号峰均比的方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及移动通信系统中降低信号峰均比(Peak to Average Power Ratio，PAR)的方法及装置。

背景技术

移动通信系统中的多载波多用户应用是指，同一个小区内有多个载波承载用户数据传输，每个载波可承载多个移动用户的数据传输。所述多载波分为主载波和辅载波，其中只有主载波有公共控制信道，每个辅载波都有各自的专用控制信道。当采用单天线发送多载波多用户数据时，多载波数据经过叠加后，再由发射机发送。

时分同步码分多址(TD-SCDMA)移动通信系统支持多载波多用户的应用，它对同一个小区支持的多个载波有如下约定：在发送多载波数据前，主载波和辅载波使用相同的扰码和基本训练序列(Midamble)码插入承载的用户数据，其中，每个载波内承载的用户数据插入的Midamble码都是基于所述基本Midamble码进行循环移位得到的。

可见，由于采用单天线发射的多载波数据插入的Midamble码基于同一基本Midamble码移位得到，因此，在多载波数据叠加时，Midamble码部分的功率明显增高，从而使得信号PAR过高。

为了解决多载波数据叠加时，信号PAR过高的问题，现有技术中提出了物理层自适应相位旋转和多载波统一相位旋转两种解决方案。

图1是现有技术中物理层自适应相位旋转方法的实现框图。

如图1所示，在物理层自适应相位旋转方法中，多个载波内的用户数据

(表示载波N内的第K个用户的用户数据)经过调制、扩频加扰、并插入Midamble码后，每个用户的用户数据组成一个子序列，所有载波承载的所有用户数据构成一个N*R(N为载波数，R为每一载波内承载的用户数)的子序列集合，进入峰值优化相位选择装置进行相位旋转因子的选择。峰值优化相位选择装置根据子序列中用户数据的特征，采用自适应算法计算子序列对应的相位旋转因子θ_i，i＝1、2......NK，将用户数据的相位旋转θ_i大小的角度后，将每一载波内的用户数据叠加，经过内插滤波处理后，再将多载波叠加，然后经过直流交流转换(DAC)发射出去。

可见，物理层自适应相位旋转方法在基带内对用户数据进行相位旋转时，根据每一用户的用户数据的特征由自适应算法得到该用户数据的相位需要旋转的角度大小，即相位旋转因子，由于所述相位旋转因子随机性较大，因此，降低了各个用户数据中Midamble码部分的互相关性，因此可以有效地降低多载波数据叠加后信号的PAR。

若不对多载波数据进行相位旋转，则在多载波数据叠加时，用户数越多，叠加之后的信号PAR越高，而在采用物理层自适应相位旋转方法对多载波数据进行相位旋转后，由于相位旋转因子的随机性较大，将用户数据的相位旋转所述相位旋转因子大小的角度后，使得不同用户数据的Midamble码部分随机化，因此，用户数的增加并不会使信号的PAR明显增加，因此，用户数越多，使用物理层自适应相位旋转方法对用户数据进行相位旋转后，多载波数据叠加后Midamble码部分的功率降低越明显，从而使信号的PAR降低越明显。

然而，由于物理层自适应相位旋转方法中针对每一个用户均采用自适应算法计算相位旋转因子，因此运算量大，系统实现困难。

多载波统一相位旋转采用固定的相位旋转因子进行相位旋转，这些相位旋转因子预先计算好并存储在物理层中，相比物理层自适应相位旋转方法而言，降低了运算量。

多载波统一相位旋转方法的基本思想是，预先存储相位旋转因子，为所有载波承载的所有用户中、当前具有用户数据的用户统一编码，得到用户索引，根据每一个用户的索引为该用户选择对应的相位旋转因子，将用户数据的相位旋转选定相位旋转因子大小的角度。

图2是现有技术中进行多载波统一编码的示意图。

TD-SCDMA系统是按照时隙来发送用户数据的，每个时隙上不一定所有载波都有用户数据，而且每个载波中有用户数据的用户数也不尽相同，因此，在采用多载波统一相位旋转方法时，每一载波需要获知其他载波中有用户数据的用户数，以便进行多载波统一编码，确定本载波内有用户数据的用户的索引，根据所述索引选择对应的已存储相位旋转因子。

图2以支持6载波的TD-SCDMA系统为例说明了多载波统一编码的方法。其中，CnUm为载波和用户编号，代表第n个载波中的第m个用户上有用户数据，n和m为自然数；索引i代表经过多载波统一编码之后的用户索引，i为自然数。

对于TD-SCDMA系统，一旦系统确定，其支持的载波个数(记为N)，以及每一时隙上每个载波最多能够承载的用户数(记为M)就已确定，因此可在系统中预先存储N*M个相位旋转因子，然后按照每一时隙上的用户索引为每个用户选择相位旋转因子。

多载波统一相位旋转方法所采用的相位旋转因子是具有较低互相关性和较高自相关性的正交格雷(Golay)互补序列，按照所述Golay互补序列对用户数据的相位进行旋转后，将增大多载波多用户数据叠加后，Midamble码部分的随机性，从而降低Midamble码部分的功率，进而降低信号的PAR。

可见，虽然采用多载波统一相位旋转方法可以有效地降低多载波数据中Midamble码部分的功率，进而降低信号的PAR，而且具有较低的运算量，但是，若应用多载波统一编码方法，则在每个时隙发送用户数据前，每一载波都需了解系统中的其他载波有用户数据的用户数，从而获得本载波内用户的索引，根据用户索引选择相位旋转因子，这要求系统中的各载波间相互通信，而载波间通信将造成系统控制难度加大。而且，在硬件实现时，不同载波常常布置在不同的硬件板卡上，载波间通信要求硬件板卡之间通信，即使将载波布置在同一板卡的芯片上，各个芯片之间通信或者同一芯片内部各个载波之间通信都将增大系统的控制难度和硬件实现难度。

由上述分析可见，现有技术中解决多载波多用户数据叠加后，信号PAR过高这一问题时，或者运算量过大，或者控制过于复杂，这都使得系统实现困难。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供移动通信系统中降低信号峰PAR的方法及装置，以减小降低信号PAR的运算量和控制复杂度。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

移动通信系统中降低信号PAR的方法，该方法包括步骤：

对应每一载波，分别存储包含一定数目非线性相位旋转因子φ_k的φ _k ，且所述φ_k的数目至少为对应所述φ _k 的载波能够承载的用户数，各个φ_k之间具有非线性关系；

在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，从所述载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将所述用户数据进行相位旋转，旋转角度为选定φ_k大小的角度。

移动通信系统中降低信号PAR的装置，该装置包括非线性相位旋转因子φ_k存储单元、φ_k选择单元和φ_k旋转单元；

所述φ_k存储单元用于，对应每一载波，分别存储包含一定数目非线性相位旋转因子φ_k的φ _k ，且所述φ_k的数目至少为对应所述φ _k 的载波能够承载的用户数，各个φ_k之间具有非线性关系；

所述φ_k选择单元用于，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，从所述载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将选定φ_k发给所述φ_k旋转单元；

所述φ_k旋转单元用于，将所述用户数据进行相位旋转，旋转角度大小为所述φ_k选择单元发来的φ_k大小。

可见，本发明实施例提供的技术方案，对应每一载波，分别包含存储非线性相位旋转因子φ_k的φ _k ，在叠加用户数据前，从本载波对应的φ _k 中选择φ_k，将所述用户数据的相位旋转φ_k大小的角度，由于于φ_k是非线性的，随机性较大，因此，这可降低不同用户数据中彼此互相关性较高部分信号的互相关性，从而降低多载波多用户数据叠加后信号的PAR。由于不需要每一次旋转用户数据的相位前，都根据用户数据的特征计算φ_k，也不需要载波间通信，因此，减小了降低信号PAR的运算量和控制复杂度。

附图说明

图1是现有技术中物理层自适应相位旋转方法的实现框图；

图2是现有技术中进行多载波统一编码的示意图；

图3是多载波独立相位旋转方法中进行相位初始化和相位选择的示意图；

图4是N取值与非线性相位旋转因子取值关系的仿真图；

图5是支持多载波多用户的移动通信系统在物理层采用多载波独立相位旋转方法降低信号PAR的装置示意图；

图6(包括图6A，图6B和图6C)是支持六载波，每一载波配置4用户的TD-SCDMA系统进行多载波独立相位旋转前后降低信号PAR的仿真实验效果图和对应的逆累计概率分布图(Complementary cumulative distributionfunction，CCDF)；

图7(包括图7A，图7B和图7C)是支持九载波，每一载波配置4用户的TD-SCDMA系统进行多载波独立相位旋转前后降低信号PAR的仿真实验效果图和对应的CCDF图；

图8是多载波独立相位旋转装置的结构图。

具体实施方式

本实施例所提供的技术方案，对应每一载波，分别存储包含一定数目非线性相位旋转因子φ_k的φ _k ，且所述φ_k的数目至少为对应所述φ _k 的载波能够承载的用户数，各个φ_k之间具有非线性关系，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，从所述载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将所述用户数据进行相位旋转，旋转角度为选定φ_k大小的角度，这种降低信号PAR的方法可称为多载波独立相位旋转方法。

φ _k 可以以向量或数组的形式存储多个φ_k。

对应每一载波分别存储φ _k 时，通常将所述φ _k 存储在对所述载波进行物理层信号处理的同一芯片或处理单元中。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

多载波独立相位旋转方法中，每一载波对当前时隙、该载波内有用户数据的用户进行统一编码，得到该载波内的用户索引，根据所述用户索引，或根据所述用户数据中插入的Midamble码相对于基本Midamble码的偏移(即，相对于基本Midamble码移动的位数)，或，根据所述用户数据在承载所述用户数据的载波中的建立顺序，或，根据所述用户数据的扩频码编号，从本载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将所述用户数据进行相位旋转，旋转角度为选定φ_k大小的角度。

图3是多载波独立相位旋转方法中进行相位初始化和相位选择的示意图。

图3以支持6载波，每个载波能够承载8个用户的系统为例，下面分别对图3中的三列数据进行介绍。

载波和用户编号一列的CnUm，代表第n(n＝1、2......6)个载波上承载的第m(m＝1、2......8)个用户。

初始化时的相位旋转因子索引一列，表示在对所有载波对应的φ _k 进行初始化时，先产生一定数目的φ_k，且所述φ_k的数目与所有载波能够承载的所有用户数相同，为这一系列φ_k赋予索引值，按照所述索引值初始化每一载波对应的φ _k ，例如，将索引1至索引8对应的φ_k初始化为载波1对应的φ _k ，以此类推，将索引41至索引48对应的φ_k初始化为载波6对应的φ _k ，初始化时的相位旋转因子索引这一列，在对每一载波对应的φ _k 初始化完毕后，不再使用。

相位选择时的相位旋转因子索引一列，表示在对每一载波对应的φ _k 初始化完毕后，针对不同载波，为每一载波对应的φ _k 包含的φ_k分别赋予索引，例如，载波1对应的φ _k 包含的8个φ_k的索引依次为索引1至索引8，载波2对应的φ _k 包含的8个φ_k的索引仍然依次为索引1至索引8。在为某一载波内的用户数据选择旋转的相位角度时，从该载波对应的φ _k 中，按照所述φ _k 中包含的φ_k的索引选择φ_k，例如，若载波1内只有C11U1和C1U2有用户数据，则在载波一对应的φ _k 中，为C1U1选择索引为1的φ_k，为C1U2选择索引为2的φ_k，若载波1内只有C1UI和C1U3有用户数据，则在载波一对应的φ _k 中，为C1U1选择索引为1的φ_k，为C1U3选择索引为3的φ_k。

可见，采用多载波独立相位旋转方法时，对应每一载波均存储了φ _k ，只需获知本载波内承载的用户数据情况，而不需载波间通信，从而减小了降低信号PAR的控制复杂度和系统实现的难度。

由于多载波统一相位旋转方法中，针对每一用户数据，从所有载波对应的相位旋转因子中，选择一个相位旋转因子用于所述用户数据的相位旋转，因此，即使所述相位旋转因子是线性的(如正交Golay互补序列)，但由于相位旋转因子的选择范围广，选到的相位旋转因子之间的互相关性低，从而仍能很好地降低用户数据中Midamble码部分的功率，进而降低信号PAR，但在多载波独立相位旋转方法中，针对每一用户数据，只在本载波对应的相位旋转因子中，选择一个相位旋转因子用于所述用户数据的相位旋转，相位旋转因子的选择范围窄，因此，若相位旋转因子仍然是线性的，而选定的各个相位旋转因子的互相关性高，因此，不能很好地降低用户数据中Midamble码部分的功率，进而不能很好地降低信号的PAR。

经过上述分析，在应用多载波独立相位旋转方法时，将用户数据的相位旋转的角度需具有较大的随机性，经过仿真实验验证，发现对Zadoff-Chu序列修正后，可得到随机性较好的非线性相位旋转因子φ_k，因此，可将用户数据的相位旋转φ_k大小的角度。

下面介绍非线性相位因子φ_k的计算方法。

Zadoff-Chu序列的表达式为：

经仿真试验验证，根据Zadoff-Chu序列得到一系列非线性相位旋转因子，将用户数据进行相位旋转，旋转角度为所述非线性相位旋转因子大小的角度后，可以降低叠加后的多载波多用户数据中Midamble码部分的功率，但①式中对k为奇数和k为偶数的情况采用了不同的算法，控制有些复杂。

对Zadoff-Chu序列进行修正，将所述Zadoff-Chu序列定义为：

$Z_C^{\′}=\exp \left(\frac{j2\mathrm{\πr}}{N}(\frac{k^2}{2}+\mathrm{qk})\right),$     k＝0，1，…，N-1②

其中的

表示修正后的Zadoff-Chu序列，q和r均为任意整数。

经仿真试验验证，若将②式中的r取1，q取0，得到：

$Z_C^{\′}=\exp \left(\frac{j2\mathrm{\π}}{N}\left(\frac{k^2}{2}\right)\right)=\exp \left(j{\mathrm{\φ}}_k\right),$   k＝0，1，…，N-1    ③

③式所显示的序列实际上就是NEWMANX序列，其相位 ${\mathrm{\φ}}_k=\frac{\mathrm{\π}{\left(k\right)}^2}{N},$ 或将相位φ_k按照下述公式取值： ${\mathrm{\φ}}_k=\frac{\mathrm{\π}{\left(k\right)}^2}{(N-1)};$ ${\mathrm{\φ}}_k=\frac{\mathrm{\πk}(k-1)}{N};$ ${\mathrm{\φ}}_k=\frac{\mathrm{\πk}(k+1)}{N}$ ${\mathrm{\φ}}_k=\frac{\mathrm{\π}{(k+1)}^2}{N};$ ${\mathrm{\φ}}_k=\frac{\mathrm{\π}(k+1)(k-1)}{(N-1)},$ 然后代入③式，将用户数据的相位旋转φ_k大小的角度后，可以较好地降低多载波多用户数据叠加后Midamble码部分的功率，进而降低信号的PAR。

实际上，只要φ_k的表达式表示的相位序列满足非线性条件，即可较好地降低多载波多用户数据叠加后Midamble码部分的功率，进而降低信号的PAR，因此φ_k的表达式可以表示为：

${\mathrm{\φ}}_k=\frac{\mathrm{\π}{\left(k\right)}^R}{N},$  R>1       ④

④式中，R为大于1的实数，N为自然数，k通常为以载波数和每一载波能够承载的用户数作为自变量的非线性函数，且一般k不大于N，例如，可取k＝1，2.....N。在φ_k表达式中，φ_k的分母为N的一次项，而分子为k(k＝1，2.....N)的二次项与π的乘积。

当R＝2时，根据④式得到非线性相位旋转因子φ_k的计算量小，而且降低多载波多用户数据叠加后的信号PAR的效果较好，是本实施例推荐使用的参数。

实际上，根据④式得到的φ_k不仅适用于降低多载波多用户数据中Midamble码部分的功率，而且，只要φ_k插入的各个信号的互相关性较高，则在这些信号叠加前，将所述信号的相位旋转φ_k大小的角度，就可较好地降低所述信号叠加后的PAR。这是因为：φ_k是由非线性表达式得到的，φ_k的各个取值之间具有较大的随机性，将互相关性较大的信号的相位旋转φ_k大小的角度后，可降低所述信号的互相关性，从而降低这些信号叠加后的PAR，这在数值仿真试验中得到了很好地验证。

对于支持多载波多用户的移动通信系统，若同一个小区内的多个载波所承载的信号中都插入由一个基本Midamble码移位得到的Midamble，则各个信号插入的Midamble码的相位分布互相关性较大，若在所述信号的相位旋转根据④式得到的φ_k大小的角度，则可以使得信号中Midamble码部分的随机性增大，从而降低Midamble码部分的功率，进而降低信号的PAR。

下面以TD-SCDMA系统为例，介绍应用非线性相位调节因子的具体方法。

假设在TD-SCDMA系统中，某个小区具有M个载波，每个载波每个时隙上最多承载L个用户的用户数据，在某一载波内，该载波承载的各个用户的φ_k为(M和L均为自然数)：

(1)第一个载波内L个用户的非线性相位旋转因子为：

${\mathrm{\φ}}_{k1}=\frac{\mathrm{\π}\·l^2}{N},$ l＝0.....L-1，l为第一个载波内各个用户的用户索引。

(2)第二个载波内L个用户的非线性相位旋转因子为：

${\mathrm{\φ}}_{k2}=\frac{\mathrm{\π}\·{(L+1)}^2}{N},$ l＝0.....L-1，l为第二个载波内各个用户的用户索引。

根据(1)和(2)以此类推，可得到第M个载波内L个用户的非线性相位旋转因子为：

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{kM}}=\frac{\mathrm{\π}\·{(\mathrm{ML}-L+1)}^2}{N},$ l＝0.....L-1，l为第M个载波内各个用户的用户索引。

即，每一载波对应的φ _k 中包含的φ_k可由下述方法得到：

为每一载波以及每一载波能够承载的用户编号，将载波的编号与所述载波能够承载的用户数据的相乘，将乘积加上所述载波能够承载的某一用户的编号，将和值平方，然后乘以圆周率π，再除以自然数N，得到一个φ_k，遍历所述载波能够承载的所有用户，得到所述φ _k 中包含的所有φ_k。

上述非线性相位旋转因子取值表达式中，N的取值越大，则非线性相位旋转因子的取值越丰富，从而将各个用户数据的相位进行旋转的角度的重复概率越小，使得进行了相位旋转的各个用户数据中Midamble码部分的互相关性得以降低，从而降低进行了相位旋转的各个用户数据叠加后Midamble码部分的功率，进而降低信号PAR。

图4是N取值与非线性相位旋转因子取值关系的仿真图。

如图4所示，星号表示N＝48时仿真得到的非线性相位旋转因子，圆点表示N＝96是仿真得到的非线性相位旋转因子。

由图4可见，N取值越大，非线性相位旋转因子的取值越丰富，通常，取N≥M·L，本实施例中取N＝ML。

可以将通过数值仿真等方式来计算非线性相位旋转因子，将已算出的非线性相位旋转因子预先存储在支持多载波多用户的移动通信系统中，用于该系统叠加多载波多用户数据前，确定对用户数据进行相位旋转的角度大小；也可在所述移动通信系统中设置产生非线性相位旋转因子的装置，用于根据获得的配置信息，如载波数以及每一个载波最多能够承载的用户数，在系统叠加多载波多用户数据前，产生非线性相位旋转因子，则对用户数据进行相位旋转的角度大小，即为产生的非线性相位旋转因子的大小。

图5是支持多载波多用户的移动通信系统在物理层采用多载波独立相位旋转方法降低信号PAR的装置示意图。

图5所示的装置支持六载波(carrier)，每一载波内最多承载八个用户。六个载波使用同一个基本Midamble码，不同载波之间的频率偏移不足以使得Midamble部分的功率降低；同一载波的不同用户对所述基本Midamble码进行循环移位，之后插入到用户数据中，这种循环移位也无法降低各个用户数据之间的互相关性，因此，仍然不能有效地降低用户数据Midamble部分的功率，进而不能有效地降低信号的PAR。

如图5所示，本发明在每一载波内均存储非线性相位旋转因子，该非线性相位旋转因子的个数不小于(通常取等于)该载波能够承载的用户数。

图5中的载波n(n＝1、2......6)表示载波编号，Cn_USER_NUM(n＝1、2......6)表示当前时隙每一载波内的用户数。系统初始化时，针对每一载波，分别存储非线性相位旋转因子，这些非线性相位旋转因子可以是提前算好后在初始化时直接存储在物理层的，也可以是在初始化过程中计算得到，然后存储在物理层的。

图5所示的装置中的每一载波，在载波内承载的用户数据(即图中的数据0......数据2)中插入训练序列Midamble码后，根据当前时隙本载波内有用户数据的用户数，选择该载波对应的非线性相位旋转因子，将用户数据进行相位旋转，旋转角度大小为选定非线性相位旋转因子的大小，例如，当前时隙本载波内有用户数据的用户数为3，本载波内存储了8个非线性相位旋转因子，则可从所述8个非线性相位旋转因子选择3个，用于确定对当前3个用户数据进行相位旋转的角度。将用户数据的相位旋转了选定非线性相位旋转因子大小的角度后，将本载波内的用户数据叠加，再与其它载波内的用户数据叠加结果再次叠加，然后经过DAC发射出去。

同一载波内各个用户数据选择非线性相位旋转因子的方法可为：

方法一，基于基本Midamble的偏移与载波内存储的各个非线性相位旋转因子相对应，按照Midamble码分配方案，根据用户数据中插入的Midamble的偏移选择对应的非线性相位旋转因子。

方法二，根据用户数据在本载波内建立时间的不同，找到对应的非线性相位旋转因子，例如，载波内先建立的用户数据中插入存储位置靠前的非线性相位旋转因子，后建立的用户数据中插入存储位置靠后的非线性相位旋转因子。

方法三，根据所述用户数据的扩频码编号选择对应的非线性相位旋转因子。

对于多载波多用户系统，当采用多载波独立相位预编码时，假设每一个载波最多分配L个用户，那么每一载波至少需分配L个非线性相位旋转因子，可将每一载波内的非线性相位旋转因子预先存储在本地，本载波内有新用户建立时，对应的非线性相位旋转因子被占用，并通过设置非线性相位旋转因子的标志的状态，来标识非线性相位旋转因子的状态，例如将被占用的非线性相位旋转因子的标志设置为占用，本载波内有用户被删除时，将对应的非线性相位旋转因子的标志设置为释放。只有被释放的非线性相位旋转因子才可以再次被使用，这样，每一载波只需要知道该载波内的用户总数即可，无需载波间通信即可完成用户数据的非线性相位旋转。

由于每一个用户的用户数据只对应了一个非线性相位旋转因子，因此，将用户数据进行相位旋转的方法可以为：首先用以无理数e为底数、以φ_k(表示非线性相位旋转因子)和虚数单位j的乘积为指数的exp(jφ_k)，乘以所述用户数据的幅度调节因子之后，再与所述用户数据相乘，与现有技术中先对用户数据进行相位旋转，然后再与功率调节因子相乘比较，可将乘法运算量减少一半。

通常，移动通信系统为每一个用户配置的功率不同，满足公式20*lg(Tx_amplit(k))＝Tx_power(k)，其中，Tx_power(k)表示第k个用户的功率，Tx_amplit(k)表示第k个用户的幅度调节因子，不同的用户对应的幅度调节因子不同。将非线性相位旋转因子插入用户数据后，仍需使用户数据达到系统为其配置的功率。可将exp(jφ_k)与幅度调节因子Tx_amplit(k)相乘，然后再对扩频后的用户数据进行点乘，即可得到用户数据的中频处理结果：

$\underset{\‾}{s_{\mathrm{IF}}}\left(\mathrm{kT}\right)=(\underset{c=1}{\overset{C}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{NK}}{\mathrm{\Σ}}}(d_n^{\left(c\right)}\·\exp \left({\mathrm{j\φ}}_k\right)\·\mathrm{Tx}\_\mathrm{amplit}\left(k\right))f(t-n{T}_c)\·\exp \left(j{\mathrm{\ω}}_c\mathrm{kT}\right))$ ⑤

⑤式中，c＝1，...C表示载波数目；n＝1，...NK表示基带用户数目；

表示第c个载波内第n个用户的用户数据，该用户数据是已经插入了Midamble码的扩频数据；exp(jφ_k)是以无理数e为底数、以φ_k和虚数单位j的乘积为指数的密函数；f(t-nT_c)是对已经进行了相位旋转的用户数据进行FIR滤波处理的FIR滤波器表达式，ω_c是第c个载波的频点。

由于每一载波内的用户数据的相位都旋转了选定φ_k(不同用户数据选定的φ_k不同)大小的角度，因此，可有效地降低多载波多用户数据叠加后Midamble码部分的功率，进而降低信号PAR。

图6(包括图6A，图6B和图6C)是支持六载波，每一载波配置4用户的TD-SCDMA系统进行多载波独立相位旋转降低信号PAR的仿真实验效果图和对应的CCDF图。

图6A和图6B是对信号进行相位旋转前后的功率对比图，其中，图6A是物理层无相位编码(即无相位旋转)的信号功率图，图6B是对用户数据进行了多载波独立相位旋转的信号功率图。

从图6A和图6B的对比中可以看出，进行多载波独立相位旋转后信号的PAR比未进行相位旋转的信号的PAR明显降低了。

图6C是图6A和图6B对应的CCDF图，横坐标是符号功率减去平均符号功率得到的差，纵坐标是按百分(％)数表示的概率。

图6C中曲线1表示未进行相位旋转的信号的逆累计概率分布，曲线2表示进行多载波独立相位旋转后信号的逆累计概率分布。从图6C可以看出，在物理层未进行相位旋转的信号的PAR为14.8066，PAR@10^-3是13.0201dB；在物理层进行了多载波独立相位旋转后，信号的PAR为10.2145，PAR@10^-3是8.9575dB。

图7(包括图7A，图7B和图6C)是支持九载波，每一载波配置4用户的TD-SCDMA系统进行多载波独立相位旋转降低信号PAR的仿真实验效果图和对应的CCDF图。

图7A和图7B是对信号进行相位旋转前后的功率对比图，其中，图7A是物理层无相位编码(即无相位旋转)的信号功率图，图7B是对用户数据进行了多载波独立相位旋转的信号功率图。

从图7A和图7B的对比中可以看出，进行多载波独立相位旋转后信号的PAR比未进行相位旋转的信号的PAR明显降低了。

图7C是图7A和图7B对应的CCDF图，横坐标是符号功率减去平均符号功率得到的差，纵坐标是按百分(％)数表示的概率。

图7C中曲线1表示未进行相位旋转的信号的逆累计概率分布，曲线2表示进行多载波独立相位旋转后信号的逆累计概率分布。从图7C可以看出，在物理层未进行相位旋转的信号的PAR为16.5648，PAR@10^-3是14.1444dB；在物理层进行了多载波独立相位旋转后，信号的PAR为11.0921，PAR@10^-3是8.4292dB。

表一为应用多载波独立相位旋转方法前后的邻道泄漏功率比测试结果对比表，该表以六载波、每一载波支持4用户或8用户为例，对比性地给出了在相同的发射功率下，没有对用户数据进行相位旋转和对用户数据进行了多载波独立相位旋转的邻道泄漏比测试结果，具体请见表一。

表一

对表一分析可知，在发送用户数据的总功率相近的情况下，经过多载波独立相位旋转，与未对用户数据进行相位旋转的情况相比，其邻道泄露功率比和次邻道泄露功率比都得到了较大提高。

图8是多载波独立相位旋转装置的结构图，如图8所示，该装置包括非线性相位旋转因子φ_k存储单元801、φ_k选择单元802和φ_k旋转单元803。

φ_k存储单元801用于，对应每一载波，分别存储包含一定数目非线性相位旋转因子φ_k的φ _k ，且所述φ_k的数目至少为对应所述φ _k 的载波能够承载的用户数，各个φ_k之间具有非线性关系。

φ_k选择单元802用于，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，从所述载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将选定φ_k发给所述φ_k旋转单元803。

φ_k旋转单元803用于，将所述用户数据进行相位旋转，旋转角度大小为所述φ_k选择单元802发来的φ_k大小。

图8所示装置还可进一步包括φ_k计算单元804。

φ_k计算单元804用于，以载波数和每一载波能够承载的用户数作为自变量的非线性函数，乘以圆周率π，再除以自然数N，得到所述φ _k 包含的φ_k，将所述φ _k 发给φ_k存储单元801。

φ_k存储单元801用于，接收并存储φ_k计算单元804发来的φ _k 。

图8所示的装置中，φ_k选择单元802可包括第一φ_k选择模块8021、或第二φ_k选择模块8022、或第三φ_k选择模块8023。

第一φ_k选择模块8021用于，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，根据所述用户数据中插入的Midamble码相对于基本Midamble码的偏移，从本载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将选定φ_k发给φ_k旋转单元803。

第二φ_k选择模块8022用于，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，根据所述用户数据在本载波中的建立顺序，从本载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将选定φ_k发给φ_k旋转单元803。

第三φ_k选择模块8023用于，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，根据所述用户数据的扩频码编号，从本载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将选定φ_k发给φ_k旋转单元803。

φ_k旋转单元803可用于：在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，用以无理数e为底数、以选定φ_k和虚数单位j的乘积为指数的exp(jφ_k)，乘以所述用户数据的幅度调节因子之后，再与所述用户数据点乘。

φ_k存储单元801还可包括至少一个φ_k存储模块。

所述φ_k存储模块，其数目与所述装置支持的载波数相同，且每一φ_k存储模块对应一个载波，存储包含一定数目φ_k的φ _k ，每一载波对应的φ_k存储模块与对所述载波承载的用户数据进行相位旋转的模块位于同一芯片中。

由上述技术方案可见，由于在用户数据中插入了随机性较大的φ_k，因此，使得由单天线发射的多载波数据中Midamble码部分的互相关性减弱，从而降低了用户数据中Midamble码部分的功率，进而降低了信号的PAR。

由于多载波独立相位旋转方法中，每一载波只需获知本载波内有用户数据的用户数，从本载波对应φ _k 中选择φ_k，将本载波内的用户数据的相位旋转选定φ_k大小的角度，而不需与其他载波通信，从而减小了降低用户数据功率的运算量和控制复杂度。

当进行相位旋转时，先将exp(jφ_k)与用户数据的幅度调节因子相乘，然后再乘积与用户数据点乘时，可进一步地降低用户数据进行相位旋转的运算量。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、移动通信系统中降低信号峰均比的方法，其特征在于，该方法包括步骤：

对应每一载波，分别存储包含一定数目非线性相位旋转因子φ_k的φ _k ，且所述φ_k的数目至少为对应所述φ _k 的载波能够承载的用户数，各个φ_k之间具有非线性关系；

在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，从所述载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将所述用户数据进行相位旋转，旋转角度为选定φ_k大小的角度。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，对应每一载波，分别存储包含一定数目非线性相位旋转因子φ_k的φ _k 之前进一步包括：

以载波数和每一载波能够承载的用户数作为自变量的非线性函数，乘以圆周率π，再除以自然数N，得到所述φ _k 包含的φ_k。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述载波对应的φ _k 中选择一个φ_k包括：

根据所述用户数据中插入的训练序列Midamble码相对于基本Midamble码的偏移，从本载波对应的φ _k 中选择一个φ_k；

或，根据所述用户数据在本载波中的建立顺序，从本载波对应的φ _k 中选择一个φ_k；

或，根据所述用户数据的扩频码编号，从本载波对应的φ_k中选择一个φ_k。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述用户数据进行相位旋转包括：

用以无理数e为底数、以选定φ_k和虚数单位j的乘积为指数的exp(jφ_k)，乘以所述用户数据的幅度调节因子之后，再与所述用户数据点乘。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，对应每一载波，分别存储包含一定数目非线性相位旋转因子φ_k的φ _k 之前进一步包括：

为每一载波以及每一载波能够承载的用户编号；

将所述载波的编号与所述载波能够承载的用户数目相乘，将乘积与所述载波能够承载的某一用户的编号相加，将和值平方，然后乘以圆周率π，再除以自然数N，得到一个φ_k，遍历所述载波能够承载的所有用户，得到所述载波对应φ _k 的包含的所有φ_k。

6、移动通信系统中降低信号峰均比的装置，其特征在于，该装置包括非线性相位旋转因子φ_k存储单元、φ_k选择单元和φ_k旋转单元；

所述φ_k存储单元用于，对应每一载波，分别存储包含一定数目非线性相位旋转因子φ_k的φ _k ，且所述φ_k的数目至少为对应所述φ _k 的载波能够承载的用户数，各个φ_k之间具有非线性关系；

所述φ_k选择单元用于，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，从所述载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将选定φ_k发给所述φ_k旋转单元；

所述φ_k旋转单元用于，将所述用户数据进行相位旋转，旋转角度大小为所述φ_k选择单元发来的φ_k大小。

7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括φ_k计算单元；

所述φ_k计算单元用于，以载波数和每一载波能够承载的用户数作为自变量的非线性函数，乘以圆周率π，再除以自然数N，得到所述φ _k 包含的φ_k，将所述φ _k 发给所述φ_k存储单元；

所述φ_k存储单元用于，接收并存储所述φ_k计算单元发来的φ _k 。

8、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述φ_k选择单元包括第一φ_k选择模块、或第二φ_k选择模块、或第三φ_k选择模块；

所述第一φ_k选择模块用于，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，根据所述用户数据中插入的Midamble码相对于基本Midamble码的偏移，从本载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将选定φ_k发给φ_k旋转单元；

所述第二φ_k选择模块用于，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，根据所述用户数据在本载波中的建立顺序，从本载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将选定φ_k发给φ_k旋转单元；

所述第三φ_k选择模块用于，在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，根据所述用户数据的扩频码编号，从本载波对应的φ _k 中选择一个φ_k，将选定φ_k发给φ_k旋转单元。

9、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述φ_k旋转单元用于：

在载波内叠加用户数据前，针对每一用户数据，用以无理数e为底数、以选定φ_k和虚数单位j的乘积为指数的exp(jφ_k)，乘以所述用户数据的幅度调节因子之后，再与所述用户数据点乘。

10、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述φ_k存储单元包括至少一个φ_k存储模块；

所述φ_k存储模块，其数目与所述装置支持的载波数相同，且每一φ_k存储模块对应一个载波，存储包含一定数目φ_k的φ _k ，每一载波对应的_φk存储模块与对所述载波承载的用户数据进行相位旋转的模块位于同一芯片中。

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