CN102007744A

CN102007744A - Ofdm发射的方法、设备和产品

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Publication number: CN102007744A
Application number: CN2008801299969A
Authority: CN
Inventors: 雅普·范·德·比克; 弗雷迪克·伯格恩
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2028-08-05
Also published as: CN102007744B; US8654872B2; WO2010015121A1; EP2319218A4; EP2319218A1; EP2319218B1; US20110129031A1

Abstract

本文提供了发射和检测方法，以及用于执行这些方法的发射机和接收机。发射方法包括定义当前信息符号矢量的每个元素与一组频率子载波的各个载波的关联；确定与向当前信息符号矢量添加发射机更正矢量的当前调制矢量；提供先前符号和当前符号之间的转换以使时间域中具有指定顺序的连续性；并根据关联对频率子载波集合与当前调制矢量的元素进行调制。

Description

OFDM发射的方法、设备和产品

技术领域

当前发明与正交频分多路复用技术(OFDM)信号的发射和检测方法相关。OFDM信号由OFDM信号组成，并通过使用OFDM子载波集合与相应安排的设备来发射。本发明还与计算机程序和计算机程序产品相关。特别地，它还与将发射信号功率限制在为此类信号指定的发射带宽之外相关。

背景技术

正交频分多路复用技术(OFDM)已经选择用于许多通信系统中，例如在涉及了第三代合作伙伴项目的UMTS地面无线接入网(3GPP E-UTRA)和数字用户线(DSL)系统(例如：非对称数字用户环路(ADSL)系统)中。OFDM也用于普通广播系统(例如：数字音频广播(DAB)系统和数字视频广播(DVB)系统)。因此，OFDM可用于在大量子载波上承载数据的无线和有线系统。这些系统有利于获取高的频谱效率，因为OFDM适用于与多输入多输出处理(MIMO处理)和/或随机发射方案结合使用。

但是，无线和有线系统的频谱效率还取决于带外功率发射的级别(例如，在指定发射带宽之外发射的OFDM信号的功率级别)。如果有效抑制了带外功率，则相邻频率信道可以成密集型排列，因此可以提高系统中的频谱利用性能。并且，带外发射必须保持在某些级别之下以便不会使相邻频谱带中的干涉显著增加。

由于这些原因，在许多系统标准中，会规定或限制带外功率。已经存在多个类型的要求来规定信号的带外功率发射。例如，在E-UTRA中，定义了频谱掩码、邻信道泄露功率比和已占用的带宽要求。

OFDM信号(作为大量有线长度复杂值的索引波的复用)具有通过多个squared-sine-shaped函数定义的功率频谱，其中sine(x)＝sin(x)/x。通常，由于索引的有限时宽，OFDM信号将不会满足标准中带外发射的要求，因为频谱旁瓣会缓慢衰落。这种缓慢衰落会使OFDM功率频谱相对变宽，导致发生有问题的带外发射，而它们是需要采取某种方式避免的。

OFDM信号的功率频谱由两个量化指标(已发射信号之间的脉冲波形和相关性)确定。当OFDM信号中的所有数据符号都不相关时，OFDM频谱的缓慢衰落是由构成OFDM信号的各OFDM符号的脉冲波形的有限时宽导致的。

在先有技术中，已开发了两种用于减少带外发射的方法，其中，一种用于处理已发射信号之间的脉冲波形，一种是处理已发射信号之间的相关性。

在先有技术中，推荐使用OFDM信号的时域加窗以将连续的OFDM符号绑定在一起。

此方法属于上述第一种方法，例如，它更改了脉冲波形并使用了延长的循环前缀和额外的后缀。先前符号的时域加窗后缀与当前符号的时域加窗循环前缀重叠。但是，由于该方法使用了较长的循环前缀，所以当实施该方法时，符号率和/或系统的频谱效率将会降低。或者，与延长循环前缀相反，重叠可以延长至后续OFDM信号的循环前缀内。但是，这会导致发生符号间干涉，并因此使循环前缀的有效长度降低，从而导致增加信道弥散的敏感性。

并且，还可以执行时域加窗而不在两个连续的OFDM符号之间重叠。这种变形方案可以视为在OFDM信号开头和结尾中的斜率，使其开头和结尾都为零。但是，这种斜率方法会导致缩短有效循环前缀，也会使对信道弥散的敏感度变高。

此外，为了形成功率频谱波形(用于某些先有技术解决方案中)，对OFDM信号的低通发射过滤，还会导致发生符号间的干涉并减少循环前缀的有效长度，因此会导致对信道弥散的敏感度变高。

此外，在属于上述第二种方法的某些先有技术解决方案中，例如：在已发射数据符号之间引入相关性，数据子载波在IFFT之前进行预处理。根据一个方法，数据符号使用实数进行了加权。这些加权被选择用来减少由矩形脉冲波形而导致的带外发射。由于此加权，误码率(Bit Error Rate，BER)将随着对带外抑制程度的增大而增加。

此外，在属于上述第二种方法的其他先有技术解决方案中(例如，在已发射的数据符号之间引入相关性，当在频率带的某些部分发生低干扰问题时考虑认知型的多带宽OFDM系统)。已推荐了一些方法，目的为在OFDM频带内创建频率卡槽，其他系统可以在这些卡槽中进行发射。

这些解决方案可以实现一种形式的带内功率发射的降低，其中，受害者频带中的干涉应为最小。在受害者频带中不希望产生的功率是由于OFDM符号的有限时宽导致的，这些功率被转换为频谱中不受限制的宽度，以便只用于OFDM的频谱在子载波频谱处为零。因此，在位于子载波之间的频率处将有不希望发生的带内功率。

先有技术中的方法将计算至在目标频率处(位于系统的子载波之间)的牺牲者频带的数据符号的干扰分布。与通过在牺牲者频带旁边使子载波调零来创建保护带相反，这些子载波以及可能还会出现在牺牲者频带内的子载波都会经过调制，以使牺牲者频带中的功率最小化。此概念已被称为有源干涉抵消(Active Interference Cancellation，AIC)。AIC还引起了在频谱域中定义的最小二乘方问题，其中，该解决方案为应该在已预留AIC子载波上使用的调制符号，以便在牺牲者频带中抵消尽可能多的干涉功率。

此外，在属于上述第二种方法的另一个先有技术解决方案中，例如，在一个OFDM符号中引入被发射数据符号之间的相关性(本文中已描述了有关已调制的为带外发射抵消子载波的用法)。这些解决方案的一般思想与用于AIC概念的思想相同，但是此处牺牲者频带为边带(不是与AIC中一样的带内)。但是，这些方法的性能不高。

这些方法属于上述第二种方法，是有关调制抵消子载波以便减少不希望的发射，并且包含必须指定的设计参数，例如，应该抑制的目标频率。此外，这些方法的原则为，在某些目标频率中尝试补偿不希望的带外或带内发射(在这些方法中已经接受这些原则作为现有原则)。因此，这些先有技术方法不会尝试直接更正产生不需要的发射的基本原因(例如，OFDM符号的有限时宽)。相反，他们尝试减少这些发射引起的负效果。

因此，先有技术没有提供有效的解决方案来解决符号率、频谱效率和干涉方面的问题。

发明内容

本发明的一个示例实施例提供了一种方法，用于OFDM信号的发射，OFDM信号由OFDM符号组成，这些符号由一组OFDM子载波发射，包括：

-定义了当前信息符号矢量d.的各元素与所述频率子载波的集合的子载波的关联性，

-确定了当前调制矢量d.，对应于将发射机更正矢量w.添加至所述当前信息符号矢量d.，提供了先前符号和所述当前符号之间的转换，以便在时间域的指定顺序n中具有连续性，并且

-调制所述频谱子载波的集合与所述当前调制矢量d，的元素，以符合所述关联。本发明的一个进一步的实施例提供了，递归方式的检测包含迭代阶段j，

-执行所述频谱子载波的集合的解调，其中所述频谱子载波的集合承载的信号在时间域中具有指定顺序n的连续性，用于符号之间的转换，所述解调导致产生了已接收的调制矢量r.，

-确定了决策矢量rj^(；)，对应于将接收机更正矢量v^-¹添加至所述已接收的调制矢量r.，并且

-确定已检测到的信息符号矢量d；^；)，包含来自于所述决策矢量rj^(；)的符号数据。

本发明的优选实施例包括：在所用的OFDM子载波的集合上发射调制矢量d，，而不是直接发射信息符号矢量d.。根据本发明，优选方法是通过向信息符号矢量d.添加更正矢量w.来改变它，从而创建了用于调制的调制矢量d，。调制矢量d，的更正矢量w.用于被确定用于呈现OFDM信号中连续OFDM符号的转换，以便能够在时间域中具有指定顺序的连续性。

因此，降低了在OFDM信号中的符号之间通常出现的不连续性，并提供一个平滑的OFDM信号。

因此，本发明的优选实施例通过至少大体上消除了由于OFDM信号中的时间域不连续性而导致的带外发射的唯一原因，而减少了带外发射。这与先有技术解决方案相反，先有技术解方案接受不连续性的存在，然后采取不同的措施来尝试减小带外发射功率。

此外，本发明的示例实施例去除了带外发射的原因，但却没有增加附加功率、没有增大错误率或错误率增大非常小。

此外，符合本发明的示例实现可以轻松实施，无需要求对循环前缀的长度进行先有技术中的修改或确定要抑制的目标频率。

简言之，本发明的优选实施例提供了有效降低带外发射的方法。

根据本发明的优选实施例，连续性是根据一组等式取得的：

\frac{d^{n}}{{dt}^{n}} s_{i} (t) |_{t = - T_{g}} = \frac{d^{n}}{{dt}^{n}} s_{i - 1} (t) |_{t = T_{s}}, n &Element; I_{N}

其中：

-I_Ni为非负整数的索引集合，

-s_t(t)为所述OFDM信号中的z′th OFDM信号，为第一个时间点T和第二个时间点T_s之间的时间段而定义(i为整数)。

下面参考附图对本发明的优选实施例和低带宽发射的优势进行详细说明。

附图说明

图1显示了按本发明所述的优选方法发射的流程图。

图2显示了按本发明所述进行操作的示例发射机的结构图。

图3说明了确定调制矢量d，的示例确认的几何结构。

图4显示了如本发明的优选实施例所述的检测方法的流程图。

图5显示了如本发明所述进行操作的示例接收机的结构图。

图6和7显示了如本发明所述实现的一些示例的模拟结果。

具体实施方式

先有技术性能不佳的一个原因为，先有技术方法是针对各个符号进行操作，并且没有利用发射机会随时知道先前发射的OFDM符号的事实。

不使用坐标的时序符号的有限时宽使得能够立即在OFDM符号的边缘进行信号的相位和幅度中的瞬时更改。换言之，从不同OFDM符号之间的信号转换中产生了带外功率。

先有技术尝试降低不希望的带外发射的影响，而不是更正产生不希望的发射的原因。

本发明的示例实施例说明了与先有技术相比，在指定的发射带宽外减少已发射信号功率可以提高有效性。

传统的OFDM信号g(t)为OFDM符号的序列：

g (t) = \underset{i}{Σ} s_{i} (t - iT), - - - (eq . 1)

其中T＝T_S+T_g。T_s为有用的符号时间，T_g为OFDM符号的保护间隔。

本发明解决了OFDM信号中的不连续问题，例如，传统的OFDM信号有一个不利的属性，即在连续的OFDM信号之间在不同时间点会产生不连续的转换。根据本发明，这些不连续性被去除了。

按本发明的一个优选解决方案所述，此问题基于在所用的OFDM子载波集合上发射调制矢量d，而解决，而在先有技术解决方案中，为在OFDM子载波上直接发射信息符号矢量d.。(在本文档中，使用了矢量注释，其中信息符号矢量d.和调制矢量d；的各元素均与OFDM子载波关联。在本文档中，矢量的注释采用粗体。)因此，包含了OFDM符号的数据的信息符号矢量d.如本发明所述进行了修改以便得到调制矢量d，。信息符号矢量d.的修改可以被视为将信息符号矢量d.预先编码为调制矢量d，。这种修改还可以被视为(复杂值)信息符号矢量d.对应于(复杂值)调制矢量d，的映射。

因此，根据本发明，等式序列中第i个被发射的OFDM符号包含了循环前缀，形式为：

s_{i} (t) = \{\begin{matrix} \underset{k &Element; I_{D}}{Σ} {\overset{&OverBar;}{d}}_{k, i} e^{j 2 π \frac{k}{T_{s}} t} & - T_{g} \leq t < T_{s} \\ 0 & elsewhere \end{matrix}, - - - (eq.2)

其他位置

其中，

i为包含了元素

的调制矢量，I_D＝{k₀，k₁，k₂，...，k_{K_1}}表示子载波的索引集合。

此后，还描述了按本发明所述对发射机中的调制矢量

的确定。在本文档中，用于OFDM信号的OFDM符号的术语“当前”，指的是时间域中的OFDM信号中的一个OFDM符号。相应地，用于OFDM符号的术语“先前”，指的是在时间域中处于当前OFDM符号前面的OFDM符号。因此，在由等式1中的OFDM信号g(l)构成的OFDM符号的序列中，当前OFDM符号之后跟随先前OFDM符号。

图1显示了根据本发明进行发射的优选方法的流程图。在第一步101中，定义了一个关联，其中用于当前OFDM符号的信息符号矢量d.的每个元素都与某个OFDM子载波相关联。特别地，当前符号的信息符号矢量d.的第k个元素与用于发射OFDM信号的OFDM子载波集合的第k个OFDM子载波相关联，其中k使得信息符号矢量d.中的所有元素都与各OFDM子载波相关联。因此，通过此步骤，定义了一个信息符号矢量d.的元素与OFDM子载波的关联，就像将要发射信息符号矢量d.一样。

但是，如下面所示，此已定义的关联将用于关联调制矢量d；中的元素，如本方法中所确定，使用的是OFDM子载波，而不是信息符号矢量d.中的元素。

然后，必须确定当前OFDM符号的调制矢量d，。此确定过程是在第二步102中为当前OFDM符号完成的，将发射机更正矢量w.添加至信息符号矢量d.中：

{\overset{&OverBar;}{d}}_{i} = d_{i} + w_{i} . - - - (eq . 3)

必须执行此添加过程才能实现OFDM信号中先前OFDM符号与当前OFDM符号之间的平滑转换。因此，先前和当前OFDM符号之间的转换应该在时间域中具有连续性。

为了实现这种平滑转换，必须确定将要添加至信息符号矢量d.中的发射机更正矢量w.，它导致了这种平滑转换。根据本发明的实施例，发射机更正矢量w.被视为当前OFDM符号的信息符号矢量d和先前OFDM符号的调制矢量d^，的函数。

根据本发明的实施例，先前和当前OFDM符号之间的平滑转换由一组等式来定义：

\frac{d^{n}}{{dt}^{n}} s_{i} (t) |_{t = - T_{g}} = \frac{d^{n}}{{dt}^{n}} s_{i - 1} (t) |_{t = T_{s}}, n &Element; I_{N}, - - - (eq . 4)

其中I_N为包含非负整数的索引集合。这组等式中的等价关系在数学上用公式表示为OFDM信号n＝0的连续性要求，并且其派生结果n＞\位于在等式2中定义的OFDM符号的边界。此处，I_N为派生顺序的索引集合，并且，作为非限制性示例，我们可以假定I_N＝{0，1，2，...，iV-1}。此标准可以保证尖锐的带外频谱发生滚降。

此条件，需要考虑用于实现OFDM信号的OFDM符号之间的平滑转换的各种元素(l_N，中的n)，带来的好处为，它可以保证OFDM信号的尖锐的带外频谱发生滚降。这种情况之所以成为可能，是因为可以选择表达式中的派生顺序以便实现合适的顺序连续性。

为了计算点t＝T_s，中的派生结果，可以假设s_t(t)可以以连续方式进入下一个OFDM符号的间隔。在下文中，为了计算点t＝T_s中的派生结果而进行了这种假设。

此外，根据本发明的实施例，调制矢量d，应该从欧几里得理论的角度“最接近于”信息符号矢量d.。因此，应该选择发射机更正矢量w.以便调制矢量d，和信息符号矢量d.之间的欧几里得距离尽可能小。

因此，按照本发明的此实施例，确定了发射机更正矢量w.，作为当前OFDM符号的信息符号矢量d.和先前OFDM符号的调制矢量d^，的函数，以便满足等式4中的等式集合，并产生调制矢量d，，同时使至信息符号矢量d.的欧几里得距离尽可能的小。

通过使用等式3，等式4中的连续性条件可以采用两个步骤写入至一种矩阵格式中。在第一步中，等式3取代了等式4，并明确执行了派生结果，因此在K加权w_ki中获取了N个线性等式的集合：

\underset{k &Element; I_{C}}{Σ} (w_{k, i} + d_{k, i}) e^{- j 2 π f_{k} T_{g}} f_{k}^{n} = \underset{k &Element; I_{C}}{Σ} {\overset{&OverBar;}{d}}_{k, i - 1} f_{k}^{n}, n = 0,1,2, . . ., N - 1 . - - - (eq . 5)

通常，

因此，该等式集合具有多个解决方案。在第二步中，为了找到最接近于信息符号矢量d.的解决方案，以矩阵形式写入了等式5。我们定义了NxK矩阵A作为包含形式与k^m对应的元素的矩阵，以及KxK矩阵O作为包含形式与e¹′对应的元素的对角线矩阵。此处，k为OFDM子载波索引，m为整数，a为任意值。

根据本发明的实施例，矩阵A定义为：

A = (\begin{matrix} 1 & 1 & \cdot \cdot \cdot & 1 \\ k_{0} & k_{1} & \cdot \cdot \cdot & k_{K - 1} \\ \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot \\ k_{0}^{N - 1} & k_{1}^{N - 1} & \cdot \cdot \cdot & k_{K - 1}^{N - 1} \end{matrix}) . - - - (eq . 6)

根据本发明的实施例，矩阵O定义为：

Φ = diag (\begin{matrix} e^{- j 2 {πk}_{0} \frac{T_{g}}{T_{s}}} \\ e^{- j 2 π k_{1} \frac{T_{g}}{T_{s}}} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ e^{- j 2 π k_{K - 1} \frac{T_{g}}{T_{s}}} \end{matrix}) . - - - (eq . 7)

对角线

(请注意：等式6和7中的f_k＝k/T_s)

此外，等式5被重写为

AΦ d_{i} + AΦ w_{i} = A {\overset{&OverBar;}{d}}_{i - 1} . - - - (eq . 8)

然后，按照本发明的实施例，通过使用AO的Moore-Penrose伪逆矩阵来为发射机矢量w.解决等式8的问题。使用Moore-Penrose伪逆矩阵可以保证解决方案发射机更正矢量w.从欧几里得角度成为最靠近于信息符号矢量d.的解决方案，并同时仍然满足等式4所要求的平滑条件。

等式8的解决方案为：

w_{i} = - Φ^{H} A^{H} {({AA}^{H})}^{- 1} AΦ (d_{i} - Φ^{H} {\overset{&OverBar;}{d}}_{i - 1})

， (eq.9)

= - P (d_{i} - Φ^{H} {\overset{&OverBar;}{d}}_{i - 1})

其中，为了简练，已使用了下面的注释：

P＝Φ^HA^H(AA^H)^-1AΦ. (eq.10)

在本文档中，(-)^H表示Hermitian transpose(厄密共轭转置)。通过取代等式3中的该结果，调制矢量d；最终按如下方式获取：

{\overset{&OverBar;}{d}}_{i} = (I - P) d_{i} + P Φ^{H} {\overset{&OverBar;}{d}}_{i - 1} .--- (eq . 11)

该解决方案导致产生了调制矢量d，，因此提供了一个用于确定来自信息符号矢量d.的调制矢量d，的原则。即，找到了发射机更正矢量w.，用于将信息符号矢量d.映射/预先解码为调制矢量d，。

如等式9中所示，发射机更正矢量w.为当前OFDM符号的信息符号矢量d.与先前OFDM符号的调制矢量的d^的函数。

根据本发明的实施例，为了获取派生顺序I_N的更具一般性的索引集合，发射机更正矢量w.的一个更具一般性的表示方式等于：

w_{i} = - P d_{i} + Q {\overset{&OverBar;}{d}}_{i - 1}, - - - (eq . 12)

以使得当前的调制矢量d；等于：

{\overset{&OverBar;}{d}}_{i} = (I - P) d_{i} + Q {\overset{&OverBar;}{d}}_{i - 1}, - - - (eq . 13)

其中P和Q为A和O的函数。

根据本发明的实施例或在上述等式11中描述的发明，等式13中的P和Q为P＝Φ^HA^H(AA^H)^-1AΦ和Q＝PΦ^H，两者提供了等式11。

根据本发明的实施例，Q＝0，它描述了先前OFDM符号不存在的情况。这种情况可能是，由于OFDM符号序列中的第一个OFDM符号构成了OFDM信号g(t)。

此外，从等式11中可以看出，将发射机更正矢量w.添加至信息符号矢量d.以便获取调制矢量d，，从而构成信息符号矢量d.的仿射投影。此仿射投影首先包含信息符号矢量d.，然后包含与先前OFDM符号的调制矢量d^，有关的转换。

此外，当要将调制矢量d，用于当前已确定的OFDM符号时，根据本发明，此调制矢量d；用于在所用的OFDM子载波集合中调制OFDM子载波。在本方法的第三步103中，将根据上述为信息符号矢量d.定义的关联来执行此调制。因此，当前符号的调制矢量d，的各个元素都与某个OFDM子载波相关联。特别地，当前符号的调制矢量d，的.kth元素与kth OFDM子载波相关联，k为整数，其中调制矢量d，的所有元素都与单个OFDM子载波相关联。

然后，OFDM子载波的集合将通过使用这些关联的矢量元素进行调制。在通过发射信道进行调制、发射之后，OFDM子载波的集合可以作为无线发射信道或有线连接的发射信道。

图2显示了用于根据本发明进行操作的示例发射机的结构图。该发射机包含确认实体201，其安排方法为，执行调制矢量d，的确定以便用于调制所用的OFDM子载波。因此，此确定实体201通过确定发射机更正矢量w.并执行信息符号矢量d.和发射机更正矢量w.的添加，来执行信息符号矢量d.的仿射投影。此处，确定实体201提供了用于当前OFDM符号s_t(t)的信息符号矢量d.，并且提供了用于先前OFDM符号的调制矢量d^，(其中先前OFDM符号的调制矢量d^，由来自确定实体的输出的延迟反馈回路203提供)。

确定实体201的输出连接至调制实体202的输入，并安排为将当前OFDM符号的已确定的调制矢量d，添加至调制实体s_t(t)。调制实体202安排为执行所用的OFDM子载波集合中的OFDM子载波的调制。这种调制是根据为信息符号矢量d.定义的关联，通过使用已确定的调制矢量d；中的元素来执行的。确定实体201的输出也已经通过延迟反馈回路连接至确定实体的输入中，其安排方法为将先前OFDM符号的调制矢量

添加至确定实体203的输入中。

当分析本发明的发射方法时，显示出了多种优势。根据本发明，不需要修改循环前最长度(例如，不需要延长循环前缀的长度或减少循环前缀的有效长度)。在先有技术时域加窗解决方案中，则必须修改此长度，这种做法对频谱效率或信道弥散的敏感性会产生负效果。

并且，不需要附加的发射功率，因为可以从

看出，其中||·||为Euclidean norm(欧几里得范数)。这当然是一个非常吸引人的特性，因为将已发射功率保持在最小将始终是有利的。

此外，本发明在错误率方面导致的性能损失非常小。按照本发明的此方法导致的此性能损失远远小于先有技术解决方案中报告的在已发射数据符号之间引入相关性所引起的性能损失。

并且，该方法简单易用，因为它不包含用于选择应抑制的目标频率的选项，而在许多先有技术方法中都需要这些选项。

本发明还提高了性能，例如，当使用幅度命令测量邻道泄漏比(ACLR)时，与现有技术解决方案相比，性能有了提高。

并且，作为本发明的特征和优势的说明示例，本发明的实施例是根据将在后面分析的等式11，通过确定调制矢量d，来定义的。

在等式11中，KxK矩阵中的P和O是固定的，只取决于(固定的)子载波索引ID＝{k₀，k₁，k₂，...，k_K-1}以及循环前缀长度与OFDM符号长度的分数T_gIT_s。因此，等式11的一些部分包含矩阵P和O，可以提前进行计算和重新使用，具有计算方面的优势。此外，如上面已部分说明的那样，可以看出

这表示根据本发明所确定的调制矢量d，的平均功率与信息符号矢量d.相同。因此，本发明的方法没有导致发射功率的损失。

因此，可以看出，E{||w_i||²}＝2N其中||·||为欧几里得模型。因此，已添加的发射机更正矢量w.的平均功率数量为在等式4中定义的约束集合中的等式数量的两倍。此等式的数量通常远远小于子载波的数量。换言之，通常E{||w_i||²}＝2N＜＜K＝E{||d_i||²}，并且调制矢量d，从Euclidean角度来说非常接近于信息符号矢量d.。与发射机更正矢量w.有关的发射功率可能为下面所述的与信息符号矢量d.有关的发射功率的10倍。当接收机用于接收按照由本发明工作原理工作的发射机发射的信号时，此属性还用于此类接收机的设计中。特别地，这样的接收机可以选择将发射机更正矢量w.视为附加噪声。

在图3中，说明了调制矢量

的确定实体的几何性。从等式11和图3中可以看出，信息符号矢量d.乘以固定矩阵(i-P)，然后由移动矢量

移动。这样的操作(即，先进行乘法然后进行移动)为仿射投影。此外，由于矩阵(i-P)为平方(X²＝X)并且Hermitian

(X^H＝X)该操作表示一个投影。调制矢量

i.e.的确定(例如，将发射机更正矢量w.添加至信息符号矢量d.)即表示仿射投影。此外，图2显示了等式11右侧的两个组件(i-P)d_i和

彼此正交。

此外，根据本发明的实施例，当前信息符号矢量d_i中至少一个元素等于零。

此后，将会描述一个优选方法，其中接收机将要接收由按照本发明所述的发射机发射的OFDM信号。示例接收机为一个迭代接收机，其安排方法为接收和检测迭代阶段j中的OFDM信号。

图4显示了按照本发明的优选实施例所述的检测方法的流程图。首先，接收了OFDM子载波的集合并进行调制，以便检索调制矢量r，。其次，为迭代阶段j确定决策矢量

的优选方法为，通过将接收机更正矢量添加至所述已接收的调制矢量r_i′得到

一个已检测到的信息符号矢量

包含按照本发明所述的发射机正在调制和发射的OFDM符号的数据，从决策矢量

来确定。

根据本发明的实施例，接收机更正矢量

为已接收的调制矢量r.和已检测的信息符号矢量的函数，其中已检测到的信息符号矢量d(f^A)为来自先前迭代阶段j-l的输出。

根据本发明的实施例，接收机更正矢量

等于：

v_{i}^{(j)} = - P r_{i} + Q {\hat{d}}_{i}^{(j - 1)} . - - - (eq . 14)

然后，决策矢量Iv^(；)等于：

{\overset{&OverBar;}{r}}_{i}^{(j)} = (I - P) r_{i} + Q {\hat{d}}_{i}^{(j - 1)}, - - - (eq . 15)

此处，矩阵P和Q为A和O的函数(如上面在发射机侧所定义)。

根据本发明所述的发射方法，将接收机更正矢量v^-¹添加至已接收的调制矢量r.，构建了已接收调制矢量r.的仿射投影。即，所添加内容包括已接收的调制矢量r.的投影，后跟与已检测到先前迭代阶段j-l的信息符号矢量

有关的转换。

此外，根据本发明的优选实施例，P＝Φ^HA^H(AA^H)^-1AΦand Q＝P。此后，此实施例将用于说明按照本发明的原理工作的迭代接收机的方法。当然，所描述的接收步骤还适用于按照等式14和15所述的更普通的接收机。

已接收的调制矢量r.如下所示：

r_{i} = {\overset{&OverBar;}{d}}_{i} + n_{i}

(eq.16)

= d_{i} - P d_{i} + P Φ^{H} {\overset{&OverBar;}{d}}_{i - 1} + n_{i},

其中，n.表示信道噪声。按照本发明所述，接收机确定迭代阶段j中的决策矢量

为：

{\overset{&OverBar;}{r}}_{i}^{(j)} = (I - P) r_{i} + P {\hat{d}}_{i}^{(j - 1)} . - - - (eq . 17)

如果将等式16和17结合在一起，则得到下面的调制矢量r.的表达式：

{\overset{&OverBar;}{r}}_{i}^{(j)} = (I - P) r_{i} + P {\hat{d}}_{i}^{(j - 1)}

= (I - P) d_{i} + P {\hat{d}}_{i}^{(j - 1)} + (I - P) n_{i}

， (eq.18)

= d_{i} - P (d_{i} - {\hat{d}}_{i}^{(j - 1)}) + (I - P) n_{i}

\approx d_{i} + {\tilde{n}}_{i}

因为可能很小。在这个表达式中，

因此，当根据本发明通过将其添加至接收机更正矢量

来确定决策矢量

时，已检测到的信息符号矢量

可以很容易地根据决策矢量来确定。

按照本发明所述的检测方法的优势在于，它针对各个子载波进行操作，这表示为各个子载波做出决策。这使得此检测方法非常适用于接收根据本发明的发射方法已预先编码和发射的OFDM信号。

图6说明了根据本发明具有多种选择的示例实施例的发射机功率频谱的模拟结构。并且，根据本发明的示例实施例，其中先前OFDM符号不存在，Q＝0。

根据本发明的示例实施例，接收机更正矢量

根据发射机更正矢量w.的估计来确定，该矢量为已用于在发射机中确定调制矢量d，的更正矢量。

根基本发明的示例实施例，在接收机中所用个迭代阶段数量等于一。这表示该检测方法只能在一个迭代阶段中执行。当使用了多个OFDM子载波时，此实施例非常有用，因为用于检测的高质量决策可以在第一个迭代阶段后准备就绪。此时可以在检测的复杂程度(例如所用的迭代阶段的数量)和检测的性能中找到一个平衡。

根据本发明的示例实施例，还在OFDM子载波的一个执行解调的步骤中执行了信道等效。要在接收机中执行信道等效具有一个优势为，可以对其更正信道衰落，从而导致发射的总错误率降低。

图5显示了根据本发明的示例接收机进行操作的结构图。接收机包含确定实体501，它附带了来自于解调实体(没有显示)的已接收的调制矢量r.，其一个输出连接至检测实体502的输出。解调实体的安排为将已接收的调制矢量r.提供给确定实体501。确定实体501安排为，通过将接收机更正矢量

添加至已接收的调制矢量r.来确定决策矢量

然后，决策矢量提供给检测实体502的输入。

检测实体502的输出通过反馈回路503连接至确定实体501的输入，其安排为在一个迭代阶段延迟检测实体的输出。因此，来自于先前迭代阶段j-l的已检测到的信息符号矢量

提供给当前迭代阶段j中的确定实体501。

作为检测实体502的输出，输出了已检测的信息符号矢量dp-¹。

此外，根据上述描述的本发明，发射和检测的方法的不同步骤可以结合起来或以任何合适的顺序执行。这种情况的条件即为要与本发明的方法的另一个步骤结合使用步骤的要求，例如，必须满足可用的信息符号矢量d.、调制矢量d，、发射机更正矢量w.、已接收的调制矢量r.、决策矢量rj^(j)、接收机更正矢量v^-¹以及已检测的信息符号矢量d；^；)。

并且，可以对本发明的发射机和接收机进行调节，以便分别执行本发明的发射和检测方法的任何步骤。因此，可以对本发明的发射机进行调节以包括用于执行发射方法的任何步骤的方法，其中，本发明的接收机可以进行调节以包括用于执行本发明的检测方法的任意步骤的方法。当然，这样的步骤至少要求分别包含发射机和接收机。

图6说明了本发明的示例实施例的发射机功率频谱的模拟结果，可以进行等式4的索引集合I_N中所用的多个条件N的多种选择(例如，用于索引集合I_N中的不同选择)。一个具有512子载波且子载波间距为15kHz的OFDM接收机已经用于进行模拟。OFDM符号的有用部分为1/15ms，循环前缀为3/640ms的时宽。这些参数符合3GPP E-UTRA下行链路中最新的规范。

图7显示了图5的示例接收机的性能与8个迭代阶段进行模拟的结果。

图6和7中的模拟清楚地阐释了在本发明的一个接收机中，在指定发射带宽之外发射的信号功率，比普通OFDM要低很多。它们还显示了这种在带外发射上性能的提高所引起的已接收信号的错误率的降低很小或没有降低。

此外，本领域技术人员应该理解，前面提到的实施例或者处理的一部分可以通过控制相关硬件的计算机程序来处理电路而实施。计算机程序可以存储在计算机可读的存储媒体中。示例计算机程序包括上述用于发射和检测的具体方法。

按本发明所述的示例计算机程序产品，包含存储上述计算机程序的计算机可读的媒体。用于此目的的存储媒体的非排他性示例为只读存储器、ROM、光盘、电磁盘和电存储器(如随机访问存储器、RAM或者闪存)。

本发明可实质上用于由一组子载波承载数据的有线和无线系统。

尽管使用特定实施例对本发明进行了描述，应该理解，我们可以对其进行进一步修改。本应用程序的目的是为了覆盖本发明的所有变更方案、使用、适应或实施，不排除启用软件的装置和设备，并且均涵盖在下面一系列权利要求的范围内，通常，本发明相关领域内的技术人员应该清楚本发明的原则。

Claims

1.一种发射方法，所述信号由符号组成，并通过使用一组频谱子载波发射，所述方法的特征在于，用于至少一个当前符号，

定义了当前信息符号矢量d.的各元素与频率子载波的所述集合的子载波的关联，

确定了当前调制矢量d.，对应于将发射更正矢量w.添加至所述当前信息符号矢量d.，提供了先前符号和所述当前符号之间的转换，以便在时间域中具有指定顺序中n，的连续性，以及

根据所述关联，调制频谱子载波的所述集合与所述当前调制矢量d，的元素。

2.如权利要求1所述的方法，其中

所述将发射机更正矢量w.添加至

所述当前信息符号矢量d.，构成了所述当前信息符号矢量d.的仿射投影；

所述信号为正交频分多路复用(OFDM)信号；

所述符号为OFDM信号；并且

所述频谱子载波的集合为OFDM子载波的集合。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述仿射投影包括所述当前信息符号矢量d.的投影，后跟与先前调制矢量d^，相关的转换。

4.如权利要求2所述的方法，在该方法中，提供的指定带宽外的已发射的信号功率低于将OFDM子载波的所述集合与所述当前信息符号矢量d.的元素进行调制时的信号功率。

5.如权利要求2所述的方法，其中更正矢量w.根据指定的距离测量，在距离信息符号矢量d.的最小距离处提供了调制矢量d，，并同时在时间域中提供指定顺序，n的连续性。

6.如权利要求5所述的方法，其中距离测量由Euclidean(欧几里得)距离组成。

7.如权利要求2所述的方法，其中所述连续性基于一组等式：

\frac{d^{n}}{{dt}^{n}} s_{i} (t) |_{t = - T_{g}} = \frac{d^{n}}{{dt}^{n}} s_{i - 1} (t) |_{t = T_{s}}, n &Element; I_{N}

其中：

IN为非负整数的索引集合，

st(t)为所述OFDM信号中的第i个OFDM符号，为第一个时间点T和第二个时间点Ts之间的时间段而定义。

8.如权利要求2所述的方法，其中发射机更正矢量w.为所述当前信息符号矢量d.和先前调制矢量d^，的函数。

9.如权利要求2所述的方法，其中将所述发射机更正矢量w.增加至所述当前信息符号矢量d.，构建了所述当前信息符号矢量d.的仿射投影。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述仿射投影包含所述当前信息符号矢量d.的投影，后跟与先前调制矢量