CN107787573A

CN107787573A - 用于降低信号中的峰均功率比的装置和方法

Info

Publication number: CN107787573A
Application number: CN201680033193.8A
Authority: CN
Inventors: L.方丹; A.佩辛
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: InterDigital Madison Patent Holdings SAS
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2018-03-09
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: CA2984059A1; TW201642638A; EP3289742B1; US10554463B2; EP3289742A1; CN107787573B; US20180302257A1; US20210119844A1; WO2016174160A1; KR102486825B1; TWI721980B; DOP2017000250A; MX2017013934A; EP3089417A1; MX369401B; KR20170140373A; US20190260622A1; US10880144B2; US11509514B2; CA2984059C

Abstract

描述了用于对以降低的峰均功率比传送的信号进行处理的方法和装置。该处理包括，将符号星座扩展投影应用(1650)于星座中的至少一个符号，符号星座扩展投影具有来自星座中的至少一个符号的原始位置的向外有角区域，向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于对数据流进行编码的码率来确定。

Description

用于降低信号中的峰均功率比的装置和方法

交叉参考

本申请要求于2015年4月30日提交的EP-IPAF 15305671.8的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开通常涉及通信系统。更具体地，本公开涉及在通信系统中使用的峰均功率比降低技术。

背景技术

本部分旨在向读者介绍技术的各个方面，这可能与下面描述的本实施例有关。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以促进对本公开的各个方面的更好的理解。因此，应当理解，要在该角度上阅读这些说明。

许多现代通信系统利用多载波调制技术，诸如正交频分复用(OFDM)。OFDM是在多个载波频率上对数字数据进行编码的技术。在OFDM中，选择子载波频率使得子载波彼此正交，这意味着消除了子信道之间的串扰，并且不需要载波间保护带。这大大简化了发送器和接收器二者的设计；与常规的频分复用(FDM)不同，不需要用于每个子信道的分离的滤波器。正交性允许有效的调制器和解调器实现方式在接收器侧上使用快速傅里叶变换(FFT)算法并且在发送器侧上使用逆FFT。特别地，FFT的尺寸识别OFDM调制系统中的载波数。频率选择性信道通过其延迟扩展或相干带宽来表征。在诸如八级残留边带(8-VSB)信号传送系统之类的单载波系统中，单个衰落或干扰可能导致整个链路故障，但是在多载波系统中，比如OFDM，只有全部子载波中的少数将受到影响。这样，可以在OFDM中使用比在单载波系统中更简单的均衡技术来容易地消除多径衰落。在针对地面电视信号传送(例如，数字视频广播标准DVB-T和DVB-T2)以及蜂窝电话和无线数据信号传送的系统等中使用OFDM。

对于DVB-T2系统而言，存在几种不同的FFT尺寸来从中选择，具体地，1K、2K、4K、8K、16K和32K，其中载波数等于两个到最接近等于以上以千为单位指示的值的N次幂个。随着FFT的尺寸增加，频谱的滚降变得愈加急剧。通常，对于每个FFT尺寸而言，仅使用固定数量的OFDM载波，并且在频谱边缘处，一些载波并不用来允许频谱充分滚降从而不干扰相邻信道。对于大的FFT尺寸(16K、32K等)而言，滚降非常急剧，从而允许利用一些附加的OFDM载波。以这些较高的FFT值，DVB-T2规范允许使用正常数量的载波或者扩展数量的载波。这使用L1预发信号数据被发信号至接收器。

此外，可以基于调制码字集来对每个载波进行调制。调制深度或星座图案可以从使用两位码字的正交相移键控(QPSK)变化到使用8位码字的256级正交幅度调制(256-QAM)。

已经采用OFDM调制以用于数字地面电视标准中，例如欧洲的DVB-T/DVB-T2标准和日本的整合服务数字广播标准ISDB-T标准。作为第一代欧洲数字地面电视(DTT)的DVB-T是最广泛采用和部署的标准。自其1997年公布以来，超过70个国家已经部署DVB-T服务，并且超过45个国家已经采用(但尚未部署)DVB-T。这个良好建立的标准受益于大规模经济和非常低的接收器价格。如同其前身，DVB-T2使用具有传递稳健信号的大量子载波的OFDM(正交频分复用)调制，并提供一系列的不同模式，使其为非常灵活的标准。DVB-T2使用与在针对卫星信号的DVB-S2标准和针对电缆信号的DVB-C2标准中使用的相同的纠错编码：与博斯-查得胡里-霍坤格姆(Bose-Chaudhuri-Hocquengham)(BCH)编码结合的低密度奇偶校验(LDPC)编码，其提供非常稳健的信号。可以调整载波数、保护间隔尺寸和导频信号，使得可以针对任何目标传送信道来优化开销。DVB-T2提供比任何其他的DTT系统更多的稳健性、灵活性和至少多50％的效率。它支持标识清晰度(SD)、高清晰度(HD)、超高清晰度(UHD)、移动电视或其任何组合。

在其他无线通信网络中，诸如但不限于电气和电子工程师协会标准IEEE802.11无线标准、蜂窝3G合作项目长期演进(3GPP LTE)标准和数字音频广播(DAB)标准，也已经采用OFDM。在其他有线协议中，包括但不限于针对同轴电缆的电缆多媒体联盟(MoCA)系统、以及针对电话线路的非对称数字用户线路(ADSL)和超高比特率DSL(VDSL)系统，也已经使用OFDM。以上描述的属性和参数也同样适用于这些OFDM实现方式。

最近，在美国提出地面广播数字电视标准的高级电视系统委员会(ATSC)宣布了针对下一代(名为ATSC 3.0)物理层的提议的号召。ATSC 3.0将向观看者提供甚至更多的服务以及提高的带宽效率和压缩性能，这需要打破与当前部署的版本ATSC A/53的向后兼容性，该ATSC A/53包括8-VSB(8级，残留边带)调制系统。预期ATSC 3.0将在下个十年内出现，并且它旨在支持以60帧每秒(fps)向固定设备传递视频分辨率高达具有3840像素乘2160像素的超高清晰度的内容。ATSC 3.0可以利用与OFDM相关的以上概述的许多原理，并且还可以包括多个信号调制星座图案。该系统的意图是支持以60fps向便携式、手持式和车载式设备传递视频分辨率高达具有1920像素乘1080像素的高清晰度的内容。还预期该系统支持较低的视频分辨率和帧速率。

然而，尽管其具有有竞争力的属性，但是OFDM信号具有与单载波信号相比的主要缺点：高峰均功率比(PAPR)。当将OFDM信号变换到时域时，所得信号是所有子载波的总和，其可以同相相加，得到高达高于平均信号功率N倍的信号峰，其中N是子载波数。该特性导致OFDM信号对于收发器的模拟组件的非线性、特别是发射处的高功率放大器(HPA)的非线性非常敏感。

HPA被设想为在其饱和区中操作，饱和区对应于其高效率区域。然而，在该区中，HPA具有严重的非线性表现。这些非线性是带内(IB)失真的根源，带内(IB)失真可能使比特错误率(BER)方面的链路性能降级，并且还引起显著的带外(OOB)干扰产物，使得对于操作者而言更难符合严格的频谱遮蔽(mask)。该问题的最简单的解决方案是通过允许足够大的放大器回退来在线性区域中操作HPA。然而，这种方法使系统的功率效率降级，并且往往导致整个系统中的不可接受的成本效率条件。出于所有这些原因，愈加认为降低OFDM信号的PAPR在维持实际系统中的OFDM的成本效益优势方面非常重要，特别是在比如DVB-T2的新系统正被指定有大量载波(高达32K和256-QAM调制)时。

已经提出了许多技术来降低OFDM系统中的PAPR值，但是其中的大多数降低了传送效率或者故意使所传送信号的质量降级。例如，已经提出了活动星座扩展(ActiveConstellation Extension)(ACE)机制，作为降低单输入单输出(SISO)和多输入多输出(MIMO)通信系统二者中的PAPR值的有效方法，并且也已经采用以用于与DVB-T2广播系统一起使用。然而，这些系统不是对于所有信号调制星座图案而言最佳。例如，ATSC 3.0正在考虑使用包含16、64或256个星座符号或点的二维(2D)非方形星座图案。ACE机制与使用方形星座的QAM调制子载波良好合作，这是因为跟随实轴或虚轴方向扩展方形QAM星座的边界点。然而，如与DVB-T2一起使用的ACE技术以及类似的PAPR降低技术对于针对ATSC 3.0提出的非方形星座具有非常低的效率。

当部署新广播系统时，由于其最终将是用于ATSC 3.0的情况，所以新广播系统可与现有系统共存一段时间。此外，通常涉及有某个信道重新对准，其中围绕可用频谱移动信道以容纳新信道和现有信道二者。该计划处理可能相当困难，因为在计划信道可以定位在何处时，必须考虑各种信道之间的干扰。共存条件特别地由于与先前存在的单载波系统的可能相邻和共信道干扰而突出将PAPR降低技术视为新系统的优先事项之一的重要性。因此，存在改进与OFDM系统结合使用的PAPR降低技术的需要，该OFDM系统基于新的和不同的信号调制星座图案，包括用于ATSC 3.0的OFDM系统。

发明内容

根据本公开的一方面，描述了一种对转换成星座中的多个符号的数据流进行处理作为传送信号的一部分的方法。所述方法包括将符号星座扩展投影应用于星座中的至少一个符号，所述符号星座扩展投影具有来自所述星座中的所述至少一个符号的原始位置的向外有角区域，所述向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于对数据流进行编码的码率来确定。

根据本公开的另一方面，描述了一种对转换成星座中的多个符号的数据流进行处理作为传送信号的一部分的装置。所述装置包括投影模块(670)，所述投影模块将符号星座扩展投影应用于星座中的至少一个符号，所述符号星座扩展投影具有来自所述星座中的所述至少一个符号的原始位置的向外有角区域，所述向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于对数据流进行编码的码率来确定。

根据另一实施例，描述了一种用于对作为表示已经使用码率进行编码的数据流的符号的星座而传送的所接收信号进行处理的方法。所述方法包括对所接收信号进行解调以提供对扩展星座上的所传送信号中的至少一个符号的估计，所述扩展星座包括形成为来自星座中的符号的原始位置的向外有角扇区的至少一个扩展区域，所述向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于信号中的数据流的码率来确定。

根据又一实施例，描述了一种用于对作为表示已经使用码率进行编码的数据流的符号的星座而传送的所接收信号进行处理的装置。所述装置包括解调器，其对所接收信号进行解调以提供对扩展星座上的所传送信号中的至少一个符号的估计，所述扩展星座包括形成为来自星座中的符号的原始位置的向外有角扇区的至少一个扩展区域，所述向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于信号中的数据流的码率来确定。

以上呈现了主题的简化的发明内容，以便提供对主题实施例的一些方面的基本理解。本发明内容不是对主题的广泛概述。它不旨在识别实施例的关键/重要元素或者描绘主题的范围。其唯一目的是以简化形式呈现主题的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前序。

附图说明

根据应结合附图阅读的优选实施例的以下详细描述，本发明的这些和其他方面、特征和优点将被描述或者变得明显。

图1图示了根据本公开的方面的可用于数字广播信道的通用数字通信系统的简化框图；

图2图示了根据本公开的方面的示例性无线网络的框图；

图3图示了根据本公开的方面的示例性发送器源的框图；

图4图示了根据本公开的方面的示例性数据接收器的框图；

图5图示了根据本公开的方面的另一示例性数据发送器的框图；

图6图示了根据本公开的方面的在数据发送器中使用的示例性预编码器的框图；

图7图示了根据本公开的方面的在数据发送器中使用的另一示例性预编码器的框图；

图8示出了根据本公开的方面的应用PAPR技术的16-QAM方形星座的图；

图9示出了根据本公开的方面的应用PAPR技术的16-QAM非方形星座的图；

图10示出了根据本公开的方面的应用PAPR技术的64-QAM非方形星座的图；

图11示出了根据本公开的方面的应用改进的PAPR技术的64-QAM非方形星座的图；

图12示出了图示根据本公开的方面，关于投影块的输入信号的不同情况，对星座的一个点的应用扩展遮蔽的图；

图13示出了根据本公开的方面的用于16-QAM非方形星座的PAPR技术的性能的图；

图14示出了根据本公开的方面的用于64-QAM非方形星座的PAPR技术的性能的图；

图15示出了根据本公开的方面的用于256-QAM非方形星座的PAPR技术的性能图；

图16示出了根据本公开的方面的用于降低信号中的PAPR的示例性处理的流程图；

图17示出了根据本公开的方面的在数据发送器中使用的另一示例性预编码器的框图；

图18A和18B示出了根据本公开的方面的应用PAPR技术的、具有不同纠错码率的16-QAM非方形星座的一系列图；

图19A和19B示出了根据本公开的方面的应用PAPR技术的、具有不同纠错码率的64-QAM非方形星座的一系列图；以及

图20示出了根据本公开的方面的应用PAPR技术的、具有不同纠错码率的256-QAM非方形星座的一系列图。

应当理解，附图是用于说明本公开的概念的目的，并且不一定是用于说明本公开的唯一可能的配置。

具体实施方式

应当理解，图中所示的元件可以以各种形式的硬件、软件或其组合来实现。优选地，这些元件以一个或多个适当编程的通用设备上的硬件和软件的组合来实现，该通用设备可以包括处理器、存储器和输入/输出接口。在此，短语“耦合”被定义为意指直接连接或者通过一个或多个中间组件间接连接。这样的中间组件可以包括基于硬件和基于软件的组件。

本描述说明了本公开的原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置，该布置虽然未在此明确描述或示出，但是其体现本公开的原理并被包括在本公开的范围内。

在此所述的所有示例和条件语言旨在用于教导目的，以帮助读者理解本公开的原理以及发明人为促进技术而贡献的概念，并且应被解释为不限于这样具体所述的示例和条件。

此外，在此所述本公开的原理、方面和实施例的所有陈述以及其具体示例旨在涵盖其结构等同物和功能等同物二者。此外，旨在这样的等同物包括当前已知的等同物以及将来开发的等同物，即执行相同功能的所开发的任何元件，而不管结构如何。

因此，例如，本领域技术人员将理解，在此呈现的框图表示体现本公开原理的说明性电路的概念图。类似地，应当理解，任何流程图表、流程图、状态转变图、伪代码等表示可以实质上在计算机可读介质中表示并且因此由计算机或处理器执行的各种处理，无论这样的计算机或处理器是否明确示出。

可以通过使用专用硬件以及能够关联于适当软件执行软件的硬件而提供图中所示的各种元件的功能。当由处理器提供时，可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或者由多个单独的处理器(其中的一些可以共享)而提供功能。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为排他地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括而不限于数字信号处理器(DSP)硬件、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。

还可以包括常规和/或定制的其他硬件。类似地，图中所示的任何切换仅仅是概念性的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互来执行，或者甚至手动执行，特定技术可由实现者选择，如从上下文中更具体地理解的那样。

在本文的权利要求中，表示为用于执行指定功能的部件的任何元件旨在包含执行该功能的任何方式，包括例如a)执行该功能的电路元件的组合，或者b)任何形式的软件，因此包括固件、微代码等，其与用于执行该软件的适当电路组合以执行功能。如由这样的权利要求限定的本公开在于以下事实，即由各种所述部件提供的功能以权利要求所要求的方式组合和集合起来。因此，认为可以提供这些功能的任何部件等同于在此所示的那些部件。

在此描述的是以下机制，该机制用于将输入数据流编码成符号的星座以便降低信号的PAPR，并且还处理接收器中的这些符号以减少或补偿所接收信号中的PAPR降低的存在。该机制包括：将输入数据流映射成一组符号，将星座中的星座扩展投影应用于至少一个符号，以及对经处理的符号进行调制以产生所传送信号，其中该处理将星座扩展投影应用于向外有角区域中的至少一个符号，该向外有角区域通过该向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义。通过确定将要使用的星座的类型以及用于数据流的信号编码率的组合来确定角度的值。换句话说，该角度取决于对用作所传送信号的一部分的符号星座的选择或者基于该符号星座。此外，通过基于应用于信号的前向纠错(FEC)编码量调整角度来确定该角度。以这种方式确定和使用的角度对于如下所述的PAPR降低而言更佳。结果，用于形成或定界向外有角区域作为使用活动星座扩展降低PAPR的一部分的角度的值取决于对符号星座的选择以及信号中的数据流的FEC码率而变化。

本公开的原理实现无线信道上的数据传送中的降低的PAPR，同时维持编码器的降低的复杂度，因为编码处理不是迭代的。降低的复杂度在解码处理中、特别是在维数变大的MIMO格式解码器中使用时也是重要的。该原理可以应用于基于多载波传送的许多系统。该原理还可以符合包括最大似然(ML)或非ML解码的许多解码方法。该原理在应用于非方形的用于所传送信号的星座时最有效。该原理也可以在应用于非均匀的用于所传送信号的星座时有效。此外，该原理符合通过单输入单输出(SISO)、多输入单输出(MISO)或多输入多输出(MIMO)信道传送的数据的解码。此外，虽然针对具有16、64或256个点的星座来描述原理，但是该原理可以应用于具有更少或更多数量的点的星座，包括但不限于1,024或4096个点星座。

在在此描述的实施例中，图中所示的某些元件是众所周知的，并且将不详细描述。例如，除了发明概念之外，假设了对PAPR概念和PAPR降低技术的熟知，并且不在此详细描述。此外，假设了对DVB-T2的第二代数字地面电视广播系统的熟知，并且不在此描述。在这点上，假设了对欧洲电信标准协会(ETSI)工程规范(EN)302 755和ETSI技术标准(TS)102832的标准和推荐实践的熟知，并且不在此描述。此外，假设了对美国的数字地面电视广播系统(称为ATSC)的熟知，并且不在此描述。在这点上，假设了对ATSC标准A/53、A/153和A/54的标准和推荐实践的熟知。此外，假设了对可使用OFDM技术的其他系统的熟知，包括但不限于无线数据或电话网络以及使用铜或光学物理介质的有线网络。还应当注意，可以使用传统的编程技术来实现发明概念，这同样将不在此描述。

现在转向图1，示出了可应用于数字广播信道的通用数字通信系统的系统100的简化框图。系统100被示为独立于调制系统和系统架构。系统100可以全部或部分地用作针对DVB-T2或ATSC的系统或者任何其他类似的数字广播系统(例如，包括数字地面广播信号的发送器和数字地面的接收器的数字地面广播系统)的一部分。

系统100包括连接到接收器120的发送器110。发送器110包括以下组件：

-信源111，其包含和/或提供音频、视频、发信号或控制和其他辅助数据(例如，节目指南数据)；

-信源编码器112，连接到信源111，包括用于压缩音频和视频数据的音频和视频编码器；

-信道编码器113，连接到信源编码器112，包括随机化、交织、信道编码和帧映射的功能中的至少一些，以针对稳健性处理压缩的、发信号的和辅助的数字数据，并且增加纠错编码功能的级别(level)；

-调制器114，连接到信道编码器113，将经处理的数字数据转换成调制符号，该调制符号可以是例如VSB(ATSC)或OFDM(DVB-T2)。此外，它还包括滤波和数模(D/A)转换的功能；以及

-天线115，连接到调制器114，其包括上变频、RF放大和空中广播的功能。

发送器110中的天线115辐射由接收器设备120接收的广播信号。

在接收器120处，执行发送器110的逆功能，包括以下组件：

-天线/调谐器125，其包括空中接收、RF下变频和调谐的功能；

-解调器124，连接到天线/调谐器125，其从调制符号恢复数字数据，并且包括模数转换(D/A)、增益控制、载波和符号定时恢复、均衡和报头或前导码同步检测的功能；

-信道解码器123，连接到解调器124，其通过执行信道编码器的逆功能来恢复压缩的和辅助的数据，该逆功能包括纠错解码、解交织和去随机化；

-信源解码器122，连接到信道解码器123，其解压缩音频和视频数据，包括视频和音频解码器；以及

-显示设备121，连接到信源解码器122，用于音频/视频观看。

本领域技术人员将理解，信源编码器112和信道编码器113虽然在通用通信系统中是常见的，但是对于根据本原理的系统而言不是必需的。类似地，取决于发送器，信源解码器122和信道解码器123虽然在通用通信系统中是常见的，但是对于根据本原理的系统而言不是必需的。此外，在传送系统不同于空中的(例如，通过电缆)的情况下，发送器110和接收器120可能不需要天线。此外，一些接收器可以不包括显示器121。同样重要的是要注意，为了简明起见而未示出发送器110和接收器120的完整操作所需的几个组件和互连，因为未示出的组件是本领域技术人员众所周知的。示例性接收器包括但不限于电视、机顶盒、计算机、网关、移动电话、移动终端、汽车无线电接收器和平板。

转向图2，示出了示例性无线网络200的框图。无线网络200包括网络中的设备之间的双向通信，并且被示为独立于调制系统和系统架构。无线系统100可以使用与在图1中描述的发送器110和接收器120中所描述的元件类似的元件。同样重要的是要注意，为了简明起见而未示出无线网络的完整操作所需的几个组件和互连，因为未示出的组件是本领域技术人员众所周知的。

无线网络200包括收发器站210、220和230。每个站210、220和230包括使用MIMO天线系统的发送器和接收器。MIMO使用通信链路中的多个天线以用于接收和传送信号。每个站也可以使用与多个天线相关联的多个发送器和接收器电路。下面将详细描述对示例性MIMO发送器和接收器电路的讨论。站230使用MIMO通过无线链路与站210和220进行通信。

现在转向图3，示出了根据本公开的原理的能够发送数据的示例性数据发送器300的框图。数据发送器300可以实现为站210、220和230的一部分，以便使用图2中描述的MIMO技术进行通信。此外，数据发送器300的部分可以合并到图1中描述的发送器110中。同样重要的是要注意，为了简明起见而未示出发送器300的完整操作所需的几个组件和互连，因为未示出的组件是本领域技术人员众所周知的。

数据发送器300包括以下组件：

-调制器310，其接收输入数据流；

-预编码器320，耦合到调制器310；

-空时块码(STBC)/空频块码(SFBC)编码器330，耦合到预编码器320；

-OFDM调制器340和350，各自耦合到STBC/SFBC编码器330；以及

-天线360和370，各自分别关联和耦合到OFDM调制器340和350。

重要的是要注意，在本实施例中，天线360和370被认为包括射频(RF)电路，诸如频率变换、功率放大和滤波。有利地，天线360和370包括被设计为减轻所传送信号的失真的线性化HPA。其他实施例可以包括与天线分离的RF电路。此外，数据发送器300仅示出两个OFDM调制器和天线，然而，其他实施例可以包括多于两个的OFDM调制器和天线，并且还有其他实施例、诸如旨在用于单输入单输出(SISO)操作的那些实施例可以仅包括一个OFDM调制器和天线。

数据发送器300接收二进制信号作为数据流的一部分。由调制器310使用第一调制格式(例如，16QAM或64QAM)对二进制信号进行数字调制。调制器310生成复数QAM符号组。每个组中的复数QAM符号的数量可以例如等于1024，并且等于STBC/SFBC率乘以识别为Ntx(例如，二)的传送天线的数量并乘以子载波数的乘积。在一个实施例中，码率等于一，Ntx等于二，并且子载波数等于512。

根据本公开的原理可以对每个复数数QAM符号组进行预编码。在一个实施例中，预编码还可以包括对QAM符号组(作为数据流)执行变换，以将QAM符号组转换为变换或时域信号。变换域信号的幅度被限制以产生截波的变换信号。再次对截波的变换信号执行逆变换，使其为逆变换或频域信号。从来自逆变换信号的数据流的值或信号电平中减去原始数据流或QAM符号组的值或信号电平，以产生剩余信号。剩余信号的信号电平通过预定因子(例如，增益值K)调整或乘以预定因子(例如，增益值K)，以产生调整的剩余信号。将原始数据流或QAM符号组的值或信号电平与调整的剩余信号的值或信号电平相加，以产生误差信号。误差信号用作原始QAM符号组的星座投影映射的一部分。可以使用采用其他预编码技术的其他实施例来代替这里描述的技术。下面将更详细地描述预编码技术的细节。

在预编码之后，对每组编码符号进一步编码以形成STBC/SFBC码字STBC/SFBC编码器330。STBC/SFBC码字可以是几个已知的码字结构之一。STBC/SFBC码字通常基于维度的复数矩阵N_tx*N，其中N是STBC/SFBC的时间维度。在一个实施例中，可以使用称为黄金码的码字集。

在STBC/SFBC编码器330的输出处，已经以时间/频率映射对所生成的信号进行映射，该时间/频率映射向每个OFDM调制器340和350提供专用信号。每个调制器340和350将相应的输入信号调制成在天线360和370上发送(在无线电传送信号中通常进行的可能的滤波、频率变换和放大之后)的OFDM调制信号。结果，在MIMO信道上将在数据发送器300的输入处接收到的信息数据发送到另一设备中的接收器。根据本公开的本原理，使用下面描述的实施例，可以以降低的PAPR发送数据。

虽然图3描述了使用QAM的调制，但是其他调制布置是可能的。调制器310中的第一调制可以是任何数字调制，诸如nPSK(即，具有n个相位值的PSK)或nQAM(即，其中n等于16、32、64、256...的QAM)，并且可以包括非方形星座图案。

转向图4，示出了根据本公开的原理的能够接收数据的示例性数据接收器400的框图。数据接收器400通过无线信道接收由诸如数据发送器300之类的发送器发送的信号。该信道是有噪声的，并且包括加性白高斯噪声(AWGN)和可能的其他噪声，诸如环境干扰。信道中发送的信号也可能受到多径回波和/或多普勒效应的影响。数据接收器400可以实现为站210、220和230的一部分，以便使用图2中描述的MIMO技术进行通信。此外，数据接收器400的部分可以合并到图1中描述的接收器120中。同样重要的是要注意，为了简明起见而数据接收器400的完整操作所需的几个组件和互连，因为未示出的组件是本领域技术人员众所周知的。

数据接收器400包括以下组件：

-天线410和420，其接收所传送信号；

-OFDM解调器430和440，分别关联和耦合到天线410和410，并且各自对由天线410和420接收到的有噪声的OFDM调制信号进行解调；

-时间/频率解映射器450，耦合到OFDM解调器430和OFDM解调器440二者；

-解码器460，耦合到时间/频率解映射器450；以及

-解调器470，耦合到解码器460，并且提供信息位的数据流以用于设备中的进一步处理。

数据接收器400的操作旨在用于由诸如图3中描述的数据发送器300之类的发送器提供的信号的接收、解调和解码，特别是相对于用作信号传送的一部分的调制和编码。数据接收器400包括接收天线410和420，使得所接收信号可以由二乘二的矩阵来表示。作为一组天线Nrx的扩展，所接收信号可以由Nrx*N矩阵来表示或者等效地由(Nrx*N)*1向量R来表示。在本实施例中，N例如等于二，并且表示STBC占用的时间和/或频率范围。

预编码器320与解码器460之间的传送可以通过以下等式来建模：

其中，不同参数如下：

-R是复数(Nrx*N)*1接收向量；

-H_i是处于时间/频率间隔i(频率对应于多载波调制的载波；根据使用单载波调制的变型，间隔i对应于时间间隔)的复数Nrx*Ntx信道矩阵；

-H＝diag(H₁，...，H_N)是处于时间/频率间隔1到N的复数块对角(N*Nrx)*(N*Ntx)信道矩阵；

-C是复数(Ntx*N)*Q STBC/SFBC编码矩阵(例如Q＝4或8)，其中Q是每STBC/SFBC码字的输入复数符号数；

-S是扩展调制符号(预编码之后)的复数Q*1输入向量。等式(1)中的CS表示STB编码信号。由复数矩阵乘法表示编码处理；

-v是具有自相关矩阵R_v＝σ²INNrx的复数(N*Nrx)*1加性白高斯噪声(或AWGN)向量，其中INNrx是尺寸为(N*Nrx)*(N*Nrx)的单位矩阵，并且σ²表示AWGN的方差。

根据变型，空间/时间编码处理利用实数输入而不是复数输入发生。在该变型中，C矩阵是具有维度(2Ntx*N)*(2Q)的实数矩阵。

当劣化所接收信号的加性噪声和干扰不是白色时，在解码器460之前有利地实现白化滤波器。σ²表示所得白化噪声的方差。

时间/频率解映射器450从OFDM解调器430和440接收OFDM解调信号，并且正在进行逆映射(对应于图3中的预编码器330的双重操作)。时间/频率解映射器450向解码器460提供解映射信号。

解码器460可以是适于对信号进行解码的任何解码器，该信号基于诸如在诸如图3中描述的数据发送器300之类的MIMO发送器中实现的编码。根据具体实施例，解码器460是格式解码器，并且特别地非常适合于执行STBC/SFBC编码信号的ML解码。

有利地，解码器460适于考虑图3中的预编码器330的特定特性和属性，特别是特性和属性跨星座改变的投影的特定特性或属性。例如，如果提供给图3中的OFDM调制器340和350的信号对应于具有与调制器310使用的第二星座不同的第一星座的信号，则解码器460适于对与第一星座相对应的所接收信号进行解码。

解码器460将解码信号发送到解调器470。解调器470根据与第二星座相关联的映射来对解码信号进行解调，并提供解调信号(例如，一系列位或位流)。在其他方面，解调器470将第二星座的符号关联于解码信号。

现在转向图5，示出了根据本公开的原理的能够发送数据的另一示例性数据发送器500的框图。数据发送器500可以合并图3中描述的数据发送器300的一些或所有元件。数据发送器500还可以实现为站210、220和230的一部分，以便使用图2中描述的MIMO技术进行通信。此外，数据发送器300的部分可以合并到图1中描述的发送器110中。同样重要的是要注意，为了简明起见而未示出数据发送器500的完整操作所需的几个组件和互连，因为未示出的组件是本领域技术人员众所周知的。

数据发送器500包括通过数据和地址总线560链接在一起的以下元件：

-中央处理单元(CPU)510，其是例如微处理器或数字信号处理器(DSP)；

-ROM520，包含单独的存储器部分522-526；

-RAM 530，包含单独的存储器部分532-538；

-接口540，其在传送之前从应用或信源接收数据；以及

-传送模块550，其将作为输出信号的数据在无线信道上传送，传送模块550包括RF电路和天线。

元件510、520和530的功能方面是本领域技术人员众所周知的，并且将不在这里进一步公开。元件540和550的功能方面类似于上面在图1或图3中描述的那些功能方面，并且将不在这里进一步公开。

在ROM 520和RAM 530中，存储器部分可以对应于小容量的区域(一些位)或者非常大的区域(例如整个程序或大量的接收或解码的数据)。

ROM 520包括以下组件：

-程序部分522；

-预编码器参数部分524(例如，截波参数、预滤波参数和信道取消参数)；以及

-STBC/SFBC参数部分526(例如，STBC/SFBC码、天线数)。

与根据本公开的编码和传送方法相关的算法信息、代码和/或软件指令存储在ROM520中。当接通时，CPU 510将程序从部分522上传到RAM 530中并执行对应的指令。

RAM 530包括：

-部分532，包括用于保存由CPU 510执行并在接通数据发送器500之后上传的程序的存储空间；

-部分534，包括用于保存输入数据的存储空间；

-部分536，包括用于在编码处理期间保存不同的编码数据的存储空间；以及

-部分538，包括用于保存用于编码的其他变量的存储空间。

根据一个实施例，在一个或几个浮点门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或具有对应存储器的超大规模集成(VLSI)电路中以纯硬件配置来实现数据发送器500。在另一实施例中，使用具有存储器的VLSI电路和DSP码二者来实现数据发送器500。

转向图6，示出了根据本公开的方面的示例性预编码器600的框图。预编码器以与图3中的预编码器320类似的方式操作。预编码器600还可以用作诸如图1中描述的发送器110之类的广播发送器的一部分。

预编码器600包括以下组件：

-IFFT块610，其从调制器电路(例如，图3中的调制器310)接收频域多载波调制信号，并对该信号执行逆FFT；

-截波块620，耦合到IFFT块610，其基于施加到截波块620的标记为Vclip的附加信号来对信号的电平进行截波；

-FFT块630，耦合到截波块，其在截波块中的截波之后对信号执行FFT；

-减法器640，耦合到FFT块630并且还接收频域多载波调制信号作为第二输入，减法器640从截波信号中减去频域多载波调制信号，以生成校正向量；

-乘法器650，耦合到减法器640，其用作为对乘法器650的输入的等于K的增益值来放大校正向量，以生成增益调整的校正向量，也称为误差向量；

-加法器660，耦合到乘法器650并且还接收频域多载波调制信号作为第二输入，加法器660将频域多载波调制信号与误差向量相加，以生成投影向量；以及

-投影块670，耦合到加法器660并且还接收频域多载波调制信号并使用来自乘法器650的误差向量作为输入，投影块670生成新的投影频域多载波调制信号，也称为降低的PAPR频域多载波调制信号。

预编码器600将频域多载波调制信号作为一系列符号来操作和处理。在IFFT块610中处理具有每个子载波的复数QAM值的频域中的一个多载波符号，以获得其时域信号表示。IFFT块610可以计算已经相对于时域过采样的表示，以便增加进一步处理的性能或分辨率。

在截波块620中对符号的时域表示进行截波。截波通常被称为限制，并且涉及防止信号或符号的电平或值超过固定值。截波块620使用信号Vclip作为固定值的输入。在一些实施例中，信号Vclip可以是恒定的并且不可调，但是在其他实施例中，信号Vclip可以是可调的并且进一步动态可调。截波块620可以使用包括软限幅器函数或者替选地包括平滑压缩函数的转移函数。示例性压缩函数可以包括但不限于与电话系统中使用的类似的双曲正切、A律或μ律压扩函数。

使用FFT块630，将来自截波块620的截波符号从符号的时域表示转换回到符号的频域表示，与原始输入符号类似。使用减法器640将多载波QAM调制的原始多载波符号与截波符号进行比较，以生成符号的校正向量。虽然未示出，但是为了在减法器640的输入处使原始多载波符号与截波符号同步，缓冲电路可能是必要的。

在乘法器650中将符号的校正向量乘以固定的增益值K。将符号的增益校正向量加回到原始符号中，以生成符号的投影向量。重要的是要注意，来自减法器640的校正向量表示原始符号已经被截波或限制为一个值的范围。符号的截波区域在乘法器650中放大以突出截波区域，并且在加法器660中加回原始符号，从而得到符号的增大的星座投影。

在投影块670中结合符号的误差向量和符号的原始星座投影使用允许的扩展星座遮蔽，进一步处理符号的所得星座投影。星座的每个点可以与扩展遮蔽相关联。在一个实施例中，只有星座的外点与扩展遮蔽相关联。扩展遮蔽表示可以对星座点进行投影而不遮盖星座内的其原始符号位置及其符号值的区域。在一些实例中，扩展遮蔽可以表示线。在其他实例中，扩展遮蔽可以表示区域。下面将描述关于星座点投影和扩展遮蔽的更多细节。

重要的是要注意，对于方形的QAM星座，复数QAM值的实部和虚部或者符号位置可以单独处理为标量值。结果，与方形QAM星座相关联的扩展遮蔽将表示x轴方向和/或y轴方向上的线或一系列线。

使用诸如图1中的调制器114或图3中的OFDM调制器340和350之类的OFDM调制器来获得输出时域OFDM信号。OFDM调制器使用来自投影块670的、表示降低的PAPR频域信号的实数和虚数输出信号。重要的是要注意，在一些实施例中，实数和虚数输出信号可以组合以形成单个向量信号。

现在转向图7，示出了根据本公开的方面的另一示例性预编码器700的框图。预编码器700旨在用于在采用MIMO技术或使用多个调制传送电路和天线的发送器(诸如图3中描述的发送器300)中使用。具体来说，预编码器700以与预编码器320类似的方式操作。将基于等于二的MIMO维度、使用两个调制电路来描述预编码器700。

预编码器700包括以下组件：

-STBC/SFBC编码器710，其接收复数符号数据并且提供编码的复数符号，该符号通常以组排列；

-IFFT块720和725，其对编码的复数符号执行逆FFT；

-截波块730和735，分别耦合到IFFT块720和725，其基于施加到截波块730和735的附加信号或阈值电平来对信号的电平进行截波；

-FFT块740和745，分别耦合到截波块730和735，其在截波块730和735中的截波之后对信号执行FFT；

-STBC/SFBC解码器750，耦合到FFT块740和FFT块745二者，其接收复数FFT符号并且对符号进行解码，以生成待处理的复数符号数据；

-减法器760，其从STBC/SFBC解码器750的输出中减去原始提供的复数符号数据；

-乘法器770，其将减法器760中的减法的结果乘以等于K的预定增益值；

-加法器780，其将由乘法器770进行的乘法的结果与原始提供的复数符号数据相加；以及

-投影块790，其处理由加法器780进行的加法的结果，以将投影产生到星座上，并且提供投影的结果以用于进一步处理。

在操作中，将已经使用数字调制(例如，QAM调制)进行调制或处理并被映射成一系列符号的输入信号提供给STBC/SFBC编码器710。该符号可以通过STBC/SFBC编码器进行分组和编码，从而以与较早在图3中描述的方式类似的方式形成STBC/SFBC码字。将各个码字组提供给IFFT块720和725。在IFFT块720和725中首先获得时域信号。IFFT块720和725可以计算时域信号的过采样版本以增加性能(特别是改善IFFT处理之后的波峰定位，并避免数字/模拟转换中的波峰再生长)。根据本公开的变型，不计算时域信号的过采样版本。

基于阈值，在截波块730和735中对来自IFFT块720和725的时域信号的幅度进行截波或压缩。在一个实施例中，截波块730和735可以使用固定的阈值。在其他实施例中，阈值可以是可调的并且进一步动态可调。FFT块740和745中的进一步处理将信号返回到频域。FFT块740和745以反转IFFT块720和725的处理的方式操作，必要时包括任何信号重新采样。在STBC/SFBC解码器750中，将STBC/SFBC解码应用于来自每个FFT块740和745的频域截波信号。STBC/SFBC解码器中的解码旨在反转在STBC/SFBC编码器710中执行的处理。

除了如下所述，预编码器700中的剩余块的操作以与图6中描述的减法器640、乘法器650、加法器660和投影块670类似的方式操作，并且将不在这里进一步详细描述。

在使用预编码器600或预编码器700的一些实施例中，可以不使用预编码处理技术修改信号的一些部分。这些部分可以包括但不限于参考或导频信号，诸如用于信道估计的分散或连续的导频信号。对于信号的这些部分而言，可以将校正信号设为零。可以作为减法器(例如减法器640或减法器760)的一部分来执行该操作。也可以通过将信号的这些部分的增益值K设为等于零而作为乘法器(例如，乘法器650或乘法器770)的一部分来执行该操作。还可以通过防止符号的位置的投影改变而在投影块(例如，投影块670或投影块790)中执行该操作。

在一些实施例中，用于增益值的可变和不同的值可以作为分别的值Ki而应用于每个单独的载波、符号或信号的部分。可以基于传送的值来确定Ki的值。替选地，可以通过数字优化算法获得Ki的值。Ki值可以取决于载波数、调制、扩展星座的定义、PAPR目标和/或功率传送的可能的增加。可以基于载波数来生成Ki的不同值，以便平衡作为截波的结果的频谱的功率失真。例如，信号使用1705个使用扩展到星座扩展值81的64个QAM星座的调制载波以实现PAPR的期望值，可以使用等于15的信号的所有部分的Ki值。有利地，可以根据允许的功率增加和期望的PAPR来使用在10与25之间的范围中的Ki值。

在使用预编码器600或预编码器700的一个实施例中，将Ki的非空值应用于与调制载波相关联的所有符号。在预编码处理之后，将与作为非调制载波的载波(即，未用于传送数据的载波)相关联的任何符号重置为零。根据变型，在乘法器(例如，乘法器650或乘法器770)中将与非调制载波相关联的所有符号或一些符号乘以Ki的非空值，并且由投影块(例如，投影块670或投影块790)保持未修改。

如较早所描述的那样，使用与这里在图6或图7中描述的预编码器类似的预编码器的先前PAPR技术已被配置用于处理使用诸如16-QAM方形星座之类的方形星座的符号。图8示出了针对16-QAM方形星座的图800。以沿着实轴810和虚轴820定向的符号点对星座进行投影。

仅示出了使用诸如对于图6中的预编码器600和图7中的预编码器700描述的那些PAPR技术之类的PAPR技术扩展的星座的边界点，点830-841。此外，四个转角点，点830、833、836和839可以分别扩展到阴影区域860-863内的任何地方。重要的是要注意，阴影区域860-863本质上是方形或矩形，并且可以使用实轴或虚轴投影中的简单的标量值来进行投影。其他边界点831-832、834-835、837-838和840-841可以仅跟随线段870-877扩展，该线段以点开始并且沿着实或虚方向朝向星座外部扩展。如果出现这些边界点的任何其他投影，则可能由于不正确的符号解码而导致可能的解码误差。也由上界来限制投影扩展区域。可以通过与信号传送设备相关联的参数(例如，图1中描述的天线125中的电路或图3中描述的天线360和370中的电路的性能规范)来确定或限定上界。这里在图7中所示的投影扩展，以及下面所示的扩展，也可以称为离散星座扩展。

四个内点850-853被示为未受PAPR技术影响或者未被PAPR技术重新投影。

作为预编码器600或预编码器700的一部分的在图8中应用并且在图800中实现的技术通常称为“活动星座扩展”(ACE)，并且已经在DVB-T2标准EN302755中使用。该技术与使用方形星座图案的QAM调制载波一起使用，这是因为方形QAM星座的边界点跟随实轴或虚轴方向扩展。

诸如图800所示的使用标量投影的星座扩展和投影技术在与非方形星座一起使用时效率较低。图9示出了利用以与图800类似的方式应用的星座扩展和投影技术的16-QAM非方形星座的图900。以沿着实轴910和虚轴920定向的符号点对星座进行投影。

图900包括外星座点930-937和内点940-947。与图800中相同，图900中所示的点940-947未受星座扩展投影技术的影响。图900包括示为虚线的扩展投影遮蔽。对于这种类型的星座而言，扩展区域仅限于8条线，示为970-977。归因于星座点930-937的相对位置，扩展区域相对于方形16-QAM星座的区域或遮蔽而减小。图900中所示的扩展区域的任何改变不可能不产生不必要的符号误差。

利用较高阶的星座进一步突出标量星座扩展和投影技术的问题。图10示出了利用以与图800类似的方式应用的星座扩展投影技术的64-QAM非方形星座的图1000。利用沿着实轴1010和虚轴1020定向的符号点对星座进行投影。

图1000包括外星座点1030-1045。与图900中相同，这里未标记的所示剩余内点未受星座扩展投影技术的影响。图1000包括示为虚线1070-1085的扩展投影遮蔽。对于该星座而言，扩展区域仅限于16条线。归因于星座点1030-1045的相对位置，扩展区域与方形64-QAM星座相比而减小，并且无法扩展而不产生不必要的符号误差。

可以改进星座投影和扩展技术，以便为诸如图9和图10中所示的非方形星座提供更佳的扩展遮蔽。代替如图6和图7中所描述的在不同的处理中扩展实部和虚部，同时或一起且组合地使用投影块(例如，投影块670或投影块790)中的实部和虚部二者来进行投影。修改投影块以使用与标量(即，实数和虚数)误差信号相对的向量误差信号，以便在两个维度上同时合作扩展复数星座值的位置。修改允许扩展遮蔽在二个维度上定义，或者定义为向量，以便增加星座的每个边界点的扩展区域。结果，扩展跟随可扩展星座点的向量方向。扩展区域是具有处于星座点的顶点和等于星座的两个相邻符号与原点之间的投影角度的角度的一组有角扇区。对于大多数非方形星座而言，有角扇区的边界线将是非正交的。

转向图11，示出了图示根据本公开的原理的关于64-QAM非方形星座的星座扩展技术的图1100。图1100图示了使用基于使用以上在图6和图7中描述的元件的几个投影场景和技术的投影和投影扩展遮蔽。以沿着实轴1110和虚轴1120定向的符号点对星座进行投影。

图1100包括外星座点1130-1145。与图1000中相同，这里未标记的所示剩余内点未受星座扩展投影技术的影响。标记为1150-1165的一组第一投影线示为从原点(即，轴1110和轴1120的交点)分别投影到每个外星座点1130-1145。角度θ表示星座的任何两个外星座点之间的角距离。角度θ还表示有角扇区区域，其中可能存在任何外星座的扩展，而不产生符号的符号误差概率的增加。有角扇区示为由虚线1170a-1170b到1185a-1185b定义的区域。边界星座点的扩展区域通过具有处于星座的点的原始位置的顶点的有角扇区的张角来定义。

可以通过处理来自乘法器(例如，乘法器650或乘法器770)的误差信号连同来自加法器(例如，加法器660或加法器780)的校正信号来产生如图1100中所示的扩展投影遮蔽。通过将误差信号处理为向量信号，可以针对用于星座中的外星座点的位置的扩展区域产生有角区域。基于正在使用的星座，在投影块(例如，投影块670或投影块790)中进一步确定有角区域。应当指出，通过任何两个相邻的外星座点(例如，点1130-1145)之间的角距离(例如，图1100中的角度θ)来确定用于扩展区域的有角扇区。角距离以及因此用于扩展区域的有角扇区对于不同的星座可能不同。

重要的是要注意，两个相邻外星座点之间的角距离或角度θ表示用于扩展遮蔽的最大有角扇区。也可以以降低的效率使用小于最大有角扇区的有角扇区。

转向图12，示出了图示根据本公开的方面的相对于投影块的输入信号的不同情况的、扩展遮蔽对星座的一个点的应用的图1200。图1200图示了使用基于以上在图11中描述的使用诸如以上在图6和图7中所描述的那些元件之类的元件的投影技术的几个投影场景的投影和投影扩展遮蔽。沿着x轴1210和y轴1220相对原点1225定向示出单个星座点和附带区域。

处于预编码器的输入处的星座中的初始符号位置示为标记为1230的点。由两条线1240和1245来限制关联于点1230的扩展遮蔽。1240与1245之间的张角是投影块的输入参数。最大张角对于每个类型的星座是固定的。然而，可以使用等于或小于最大张角的张度。例如，由线1240和1245定界的有角扇区可以基于点1230与未示出的相邻符号点之间的角距离。线1240和1245的角平分线是线1250，示为虚线，并经过星座的中心(点1225)且经过点1230。

在预编码器(例如，预编码器600或预编码器700)中执行的与对信号进行截波、减法和乘法相关的处理可以更改星座符号(例如，点1230)的位置。基于本公开的技术，投影块(例如，投影块670或投影块790)将重新定位符号。这里进一步描述由图1200中的点图示的以下投影场景。

在第一场景中，考虑标记为1260的点。点1260在从中心1225形成并经过1230的径向弧1235的内侧。结果，点1260被投影到原点1230，这是因为它无法被投影在扩展遮蔽中。

在第二场景中，考虑标记为1265的点。点1265在弧1235上。结果，点1265也被投影到原点1230，这是因为它无法被投影在扩展遮蔽中。

在第三场景中，考虑标记为1280和1285的点。点1280和1285都在弧1235外侧，并且将需要被投影在扩展遮蔽中。点1280在扩展遮蔽外侧，但是它被投影到弧1270上，弧1270具有中心1225并且经过点1280以及点1282。点1282在表示有角扇区的边缘的线1240上，该有角扇区表示用于点1230的扩展遮蔽。结果，点1280被投影到点1282，以便将原点1280重新定位在用于点1230的扩展遮蔽内。类似地，点1285跟随弧1270而被投影，并且经过1285以及点1287。点1287在表示有角扇区的边缘的线1245上，该有角扇区表示用于点1230的扩展遮蔽。结果，点1285被投影到点1287，以便将原点1285重新定位在用于点1230的扩展遮蔽内。

在第四场景中，考虑标记为1290的点。点1290被定位在用于点1230的扩展遮蔽内侧，并且由扩展线1240和1245定义。结果，不改变或重新投影点1290的位置。

转向图13至图15，示出了根据本公开的原理的PAPR降低技术的模拟性能比较的一组图1300至图1500。使用在6MHz宽信道中以32K FFT模式操作的DVB-T2中操作的信号来生成每个模拟性能结果。操作条件表示最坏情况条件。信号不包含连续或分散的导频载波。

模拟基于使用与图6中描述的预编码器600类似的预编码器的实现方式。具体来说，在截波块620中使用的V_clip的值在范围[1.0；3.5]内可调。此外，在乘法器650中使用的K的值在范围[1；63]内可调。对于图13至图15中所示的每个模拟，V_clip和K的值被优化以获得最佳的PAPR降低。

图1300示出了相对于作为沿着标记为1320的y轴的(功率>PAPR)概率的互补累积分布函数(CCDF)的、沿着标记为1310的x轴的以(dB)为单位的PAPR。CCDF表示根据信号的每个样本或符号的PAPR的PAPR的概率分布。图1300示出了诸如图9中所示的16点非方形星座的结果。图线1330表示不具有应用于信号的PAPR降低的结果。图线1340表示使用与图8中描述的那些技术类似的DVB-T2ACE技术的结果。图线1350表示使用本公开的改进技术的结果，该技术称为2-D ACE技术，与图11中描述的那些技术类似。

图1400示出了相对于作为沿着标记为1420的y轴的概率(功率>PAPR)的CCDF的、沿着标记为1410的x轴的以(dB)为单位的PAPR。图1400示出了诸如图10中所示的64点方形星座的结果。图线1430表示不具有应用于信号的PAPR降低的结果。图线1440表示使用DVB-T2ACE技术的结果。图线1450表示使用本公开的改进技术的结果。

图1500示出了相对于作为沿着标记为1520的y轴的概率(功率>PAPR)的CCDF的、沿着标记为1510的x轴的以(dB)为单位的PAPR。图1500示出了256点方形星座的结果。图线1530表示不具有应用于信号的PAPR降低的结果。图线1540表示使用DVB-T2ACE技术的结果。图线1550表示使用本公开的改进技术的结果。

在表1中概述图13至图15中的图的结果。

表1

现在转向图16，示出了根据本公开的方面的用于降低信号中的PAPR的示例性处理1600的流程图。处理1600描述用于降低信号中的PAPR的机制，其包括或使用用于信号传送的非方形星座图案。将主要在图6中描述的预编码器600方面描述处理1600。处理1600可以同样应用于图7中描述的预编码器700的操作。处理1600也可以用于发送器110中，作为图1中描述的部分系统100或者作为图3中描述的数据发送器300的一部分。同样重要的是要注意，可以移除或重新排序处理1600中的一些步骤，以便适应与本公开的原理相关联的特定实施例。

在步骤1605，接收信号。信号可以包含音频、视频、发信号或控制和其他辅助数据(例如，节目指南数据)。信号可以被处理并且可以是信号内容的频域表示。接下来，在步骤1610，将信号映射为多传送发信号布置中的一个或多个符号。可以在STBC/SFBC编码器(例如，图7中描述的STBC/SFBC编码器710)中执行步骤1610处的映射。步骤1610处的映射可以涉及使用包括但不限于黄金码的一个或多个已知码字集生成原始信号的多个部分。步骤1610处的映射特别适合于在MIMO传送中使用。

在步骤1615，将在步骤1610生成的映射信号转换到时域信号。在一些实施例中，步骤1615处的时域转换可以将步骤1605处接收的信号返回到由内容源(例如，图1中描述的内容源111)原始提供的信号。可以使用IFFT块(例如，IFFT块610)或任何类似的变换处理块来执行步骤1615处的转换。

接下来，在步骤1620，对步骤1615处生成的信号的时域表示的幅度电平进行限制、压缩或截波，以便降低信号幅度电平。可以在截波电路(例如，截波块620)或任何类似的电路中执行步骤1620处的限制、压缩或截波。在一个实施例中，基于附加信号Vclip对步骤1615处生成的信号进行截波。在其他实施例中，可以使用包括软限幅器函数或者替选地包括平滑压缩函数的转移函数对步骤1615处生成的信号进行截波、限制或压缩。

在步骤1625，将幅度限制信号转换回到信号的频域表示。可以使用FFT块(例如，FFT块630)或任何类似的变换处理块来执行步骤1625处的转换。在一些实施例中，步骤1625处的转换是步骤1615处的转换的精确反转。

在步骤1630，将信号的频域表示从适合于多传送发信号布置中的多个信号的一组符号映射回到单个信号。可以在STBC/SFBC解码器(例如，图7中描述的STBC/SFBC解码器750)中执行步骤1630处的映射。步骤1630处的映射可以涉及使用包括但不限于黄金码的一个或多个已知码字集对原始数据的多个部分进行解映射或解码。步骤1630处的映射特别适合于在MIMO传送中使用。

在步骤1635，从步骤1605处接收的原始信号中减去频域中的步骤1630处生成的新信号。步骤1635处的减法步骤还可以包括缓冲原始信号以便将原始信号与新信号同步或时间对准。接下来，在步骤1640，将来自步骤1635的所得信号乘以常数。常数值可以是用于所有信号和符号的信号值K。在其他实施例中，用于增益值的可变和不同的值可以作为分别的值Ki而应用于每个单独载波、符号或信号的部分。可以基于传送的值来确定Ki的值。替选地，可以通过数字优化算法获得Ki的值。Ki值可以取决于载波数、调制、扩展星座的定义、PAPR目标和/或功率传送的可能的增加。可以基于载波数来生成Ki的不同值，以便平衡作为步骤1620处的无意截波或有意幅度限制的结果的频谱的功率失真。

在步骤1645，将来自步骤1640的乘后或放大的信号与步骤1605处接收的原始信号相加。步骤1645处的加法步骤还可以包括缓冲原始信号以便将原始信号与乘后或放大的信号同步或时间对准。接下来，在步骤1650，将来自步骤1645的所得信号投影到星座投影扩展遮蔽中。星座投影遮蔽基于使用所接收信号(例如，步骤1605处接收的信号)的原始星座。可以在投影电路或投影块(例如，图6中描述的投影块670或图7中描述的投影块790)中执行步骤1650处的投影。步骤1650处投影的点或符号可以与扩展遮蔽相关联。在一个实施例中，只有用于信号的星座的外点与扩展遮蔽相关联。扩展遮蔽表示可以对星座点进行投影而不遮盖星座内的其原始符号位置及其符号值的区域。在一些实例中，扩展遮蔽可以表示线。在其他实例中，扩展遮蔽可以表示区域。

在优选实施例中，可以通过对来自步骤1640处的乘法的信号连同来自步骤1645处的加法的信号进行处理来产生步骤1650处的投影。通过将信号处理为向量信号，可以针对用于星座中的外星座点的位置的扩展区域产生有角区域。可以基于正在使用的星座进一步确定有角区域。应当指出，可以通过任何两个相邻的外星座点(例如，点1130-1145)之间的角距离(例如，图1100中的角度θ)来确定用于扩展区域的有角扇区。角距离以及因此用于扩展区域的有角扇区对于不同的星座可能不同。此外，还可以使用小于最大有角扇区的有角扇区。

在步骤1655，使用IFFT对表示降低的PAPR OFDM符号流的投影信号进行调制，以产生时域降低的PAPR OFDM信号。可以在调制器(例如，图1中描述的调制器114或图3中描述的OFDM调制器340和350)中执行步骤1655处的调制。在一些实施例中，步骤1655处的调制还可以包括将信号映射成一组符号，以用于在采用MIMO技术的多信号传送环境中使用。

在步骤1660，传送时域降低的PAPR OFDM信号。步骤1660处的传送可以由传送电路执行，并且可以使用用于无线传送或广播的一个或多个天线(例如，图1中描述的天线115或图3中描述的天线360和370)。

可以重新布置、组合或省略处理1600的一个或多个步骤。例如，在使用包括广播信号实施例(例如，ATSC 3.0或DVB-T2)的SISO传送配置的实施例中，可以省略步骤1610和1630。此外，可以通过与步骤1610至1645不同的一系列处理步骤来产生步骤1650处的投影星座扩展的生成。因此，这些不同的步骤仍然包括用于对信号进行预编码的处理，以便允许在步骤1650将经处理的信号投影到在此描述的星座投影扩展上。

在使用处理1600的至少一些步骤的实施例中，可以接收已经使用特定FEC编码结构来编码的信号，该特定FEC编码结构以一个或多个不同码率将信号中的数据编码。几个类型的编码结构是可能的，包括较早结合DVB-T2和ATSC 3.0描述的那些编码结构，或者本领域中众所周知的其他编码结构。结果，星座投影遮蔽可以取决于数据的码率以及用于信号的传送的星座。此外，星座中的外星座点的角距离(例如，角度θ)可以取决于星座和码率二者。表2示出了给定用作ATSC 3.0系统的一部分的不同星座和码率的角度θ的示例性的一组值：

表2

根据本公开的特定实施例，由表2完全或部分地定义角度θ的值的集合。根据本公开的特定实施例，角度θ的值是不同的。根据本公开的变型，使用其他码率或星座，并且相应地定义角度θ的值。

重要的是要注意，可以认为表2中给出的值是ATSC3.0系统特有的。然而，使用不同星座、不同码率和可能甚至不同格式的其他系统可以使用不同的角度θ的值的集合，以便实现基于本公开的原理的类似结果。

系统可以使用信号，该信号针对一些信号格式使用非方形星座，而针对其他信号格式使用其他星座类型。在至少使用处理1600的步骤的一个实施例中，信号可以针对一些信号格式使用称为二维(2D)星座的非方形星座，而针对其他信号格式使用称为一维(1D)的星座的方形星座。表3示出了针对用作ATSC 3.0系统的一部分的不同星座尺寸以及不同码率的星座的类型(1D或2D)的特定实现方式：

表3

根据本公开的特定实施例，由表3完全或部分地定义星座的类型。根据本公开的特定实施例，星座的类型是不同的(例如，对于1024QAM或4096QAM可以使用非方形星座)。根据本公开的变型，使用其他码率或星座。

使用2D星座的信号可以使用诸如由处理1600描述的PAPR处理。使用1D星座的信号可以使用与图8和图9中示出和描述的PAPR处理类似的PAPR处理。共同地，用于降低PAPR的1D和2D星座的处理可以称为活动星座扩展(ACE)技术。此外，诸如图16中描述的PAPR处理或用于1D星座的其他PAPR处理之类的ACE技术在与OFDM结合使用时，通常仅应用于信号的包括数据的部分，并且通常不应用于作为信号的一部分所包括的导频载波或保留音调。在诸如ATSC 3.0系统之类的系统中，ACE技术仅应用于信号的包括数据的部分，并且不应用于作为信号的一部分所包括的导频载波或保留音调。称为音调保留(PAP)的另一PAPR处理将保留音调引入到OFDM符号中以降低PAPR。在ATSC 3.0中，如果使用ACE和TR二者，则首先将ACE应用于信号。

此外，结合层分复用(LDM)的使用或者当在系统中使用MIMO或MISO操作模式时可以不使用PAPR技术。在诸如ATSC3.0系统之类的系统中，结合层分复用(LDM)的使用或当MIMO或MISO操作模式时不使用PAPR技术，特别是ACE。最后，活动星座技术的使用或缺乏可以在信号中指示为报头或其他信息层(诸如但不限于DVB-T2或ATSC3.0中的L1发信号)的一部分。

现在转向图17，示出了根据本公开的方面的另一示例性预编码器1700的框图。预编码器1700以与图6中描述的预编码器600类似的方式操作。预编码器也以与图3中的预编码器320类似的方式操作。预编码器1700还可以用作诸如图1中描述的发送器110之类的广播发送器的一部分。除了如下所述，元件1710、1720、1730、1740、1750、1760和1770在功能上与图6中描述的元件610、620、630、640、650、660和670类似，并且将不在这里进一步描述。

在预编码器1700中，通过在跟随有低通滤波器1715的内插器1712中以因子4的内插从输入信号x获得标记为的信号。使用零填充和作为IFFT1710的一部分的四倍过大IFFT算子来实现IFFT 1710、通过内插器1712的过采样和低通滤波器1715中的低通滤波的组合。

通过将截波块1720中的截波算子应用于标记为x′的信号来获得标记为的信号。如下定义截波块1720中的截波算子：

截波阈值V_clip是活动星座扩展算法和技术的参数。例如，截波阈值V_clip可能可在+0dB与+12.7dB之间的范围中以超过原始时域信号的标准偏差0.1dB步长选择。

通过低通滤波器1722中的低通滤波和抽取器1725中以因子4的抽取而从标记为x″的信号获得标记为的信号。使用FFT块1730中的FFT操作从x_c获得标记为X_c的信号。使用四倍过大FFT算子来实现低通滤波器1722中的低通滤波、抽取器1725中的下采样和FFT块1730中的FFT操作的组合。

由通过减法和增益乘法操作组合减法器1740和增益块1750中标记为X_c和X_c的信号，如下获得标记为E的误差向量：

E＝G·(X_c-X) (等式3)

扩展增益G是活动星座扩展算法和技术的参数。例如，扩展增益G的值可能可在0与31之间的范围中以1的步长选择。

如下获得或生成标记为V_ext的扩展向量，作为投影块1770的输出：

元素表示参考符号X的幅角与误差向量E之间的角度。标记为最大扩展值L的限制元素可被应用，并且是活动星座扩展算法和技术的参数。例如，最大扩展值L可能可在1.8与2.4之间的范围中以0.1步长选择。

角度θ也是预编码器1700中的活动星座扩展算法和技术的输入参数，并且取决于星座维度(例如，针对较早描述的每个2D星座)以及前向纠错码率。较早在表2中描述了用于一组星座和码率的角度θ的示例性的一组值。

通过在加法器1760中将标记为V_ext的扩展向量与标记为X的信号相加来生成或构造标记为X_ACE的信号，并作为扩展开关1775中的选择，如下所示：

如果信号的标记为X_k的分量是活动单元(即携带星座点的OFDM单元)并且如果它携带用于该单元的调制星座的边界点，则该分量被定义为可扩展。如果分量X_k是如在诸如DVB-T2和ATSC3.0之类的调制系统中定义和使用的帧闭合符号中的虚拟单元、偏置平衡单元或未调制单元，则该分量也可被定义为可扩展。例如，如果属于ATSC 3.0格式信号中的256-QAM 9/15调制的单元的分量的模量大于或等于1.65，则该分量是星座的边界点。

通过IFFT块1780中的IFFT操作从X_ACE获得或生成标记为x_ACE的信号，并且该信号表示用于预编码器1700的输出信号。

图18A和图18B示出了根据本公开的方面的应用PAPR技术的、具有不同纠错码率的16-QAM非方形星座的一系列图。特别地，图18A和图18B示出了不同角度θ，可以在预编码器(例如，图17中描述的预编码器1700)中针对使用不同FEC码率的信号使用该角度θ。图18A和图18B中所示的码率和角度θ与针对较早在表2中描述的16-QAM 2D星座所包括的码率和角度类似。

图19A和图19B示出了根据本公开的方面的应用PAPR技术的、具有不同纠错码率的64-QAM非方形星座的一系列图。特别地，图19A和图19B示出了不同角度θ，可以在预编码器(例如，图17中描述的预编码器1700)中针对使用不同FEC码率的信号使用该角度θ。图19A和图19B中所示的码率和角度θ与针对较早在表2中描述的64-QAM 2D星座所包括的码率和角度类似。

图20示出了根据本公开的方面的应用PAPR技术的、具有不同纠错码率的256-QAM非方形星座的一系列图。特别地，图20示出了不同角度θ，可以在预编码器(例如，图17中描述的预编码器1700)中针对使用不同FEC码率的信号使用该角度θ。图20中所示的码率和角度θ与针对较早在表2中描述的256-QAM 2D星座所包括的码率和角度类似。

可以使用本公开的原理来传送信号。该信号可以由星座中的符号的时域表示组成。该信号可以包括映射到多个星座的符号。一个或多个星座可以是非方形星座，包括但不限于16QAM非方形星座，以及64QAM非方形星座，以及256QAM非方形星座。可以基于诸如以上描述的星座投影扩展之类的投影来调整一个或多个符号位置。在一个实施例中，一个或多个符号被投影到由基于原始或正确的符号位置的向外有角扇区表示的星座投影扩展区域中。使用在原始或正确的符号位置与相邻符号位置之间形成的投影角来形成向外有角扇区。投影角形成用于向外有角区域的第一边界和第二边界，投影角的值基于信号的星座图案以及数据流的码率。在一个实施例中，所传送信号是OFDM信号。在另一实施例中，所传送信号符合诸如DVB-T2或ATSC3.0之类的传送。

使用本发明的原理传送的信号具有降低的PAPR。降低的PAPR信号可以提供几个优点，包括提高HPA的效率和最小化在信号内以及与所传送信号的频率范围相邻的频率范围中产生不期望的噪声的失真。

重要的是要注意，本公开的技术也应用于与图18A、图18B、图19A、图19B和图20所示的那些类似的非均匀非方形星座。与均匀星座的使用相比，非均匀星座可以提供示出改进1.5dB的模拟的更好的性能。根据变型，该技术也可以应用于其他均匀非方形星座，诸如振幅相移键控(APSK)星座。

可以使用适于接收所传送信号的接收器设备来接收和解码使用本公开的机制的所传送信号。例如，可以由广播接收器(例如，图1中描述的接收器120)来接收所传送信号。在一个实施例中，除了与先前描述的那些功能类似的功能之外，接收器可以包括解码电路和处理以提供对关联于扩展区域的扩展星座上的所传送信号的估计，从而提供扩展解码信号。扩展区域可以是具有顶点的向外有角扇区，该顶点是用作解调的一部分的基础星座的原始符号位置，向外有角区域通过形成向外有角区域的第一边界和第二边界的角度的值来定义，角度的值基于星座和数据流的码率。

解码和处理还可以包括将来自使用扩展区域的估计的一个或多个符号分配给基于基础或非扩展星座中的符号位置的符号值。可以在用于处理所接收信号中的所有符号的解映射器中执行解码和处理。包括解映射器的解码电路以及与本公开的原理相关联的处理还可以包括在解调器(例如，图1中描述的解调器124)中，或者包括在信道解码器(例如，图1中描述的信道解码器123)中，或者包括在二者中。

在一个实施例中，接收器(例如，图1中描述的接收器120)适于接收使用符合ATSC3.0的传送标准传送的信号。该信号至少包括已经使用2D星座进行调制并且已经使用诸如较早在表2中描述的前向纠错码率进行编码的部分。接收器对所接收信号进行解码以提供对扩展星座上的所传送信号中的至少一个符号的估计，从而提供扩展解码信号，该扩展星座包括形成为来自星座中的符号的原始位置的向外有角扇区的至少一个扩展区域，该向外有角区域通过形成用于向外有角区域的第一边界和第二边界的角度的值来定义，角度的值基于星座和数据流的码率。角度的值可以是表2中给出的值。可以包括能够接收ATSC 3.0信号的示例性接收器作为电视、机顶盒、计算机、网关、移动电话、移动终端、汽车无线电接收器、平板等的一部分。

也可以由使用MIMO信号接收技术的接收器(例如，图4中描述的数据接收器400)来接收所传送信号。MIMO信号对应于所传送信号，已经通过将输入数据时间或频率映射在扩展星座和多个载波上而获得所传送信号，以每传送天线生成频域符号，从而生成多载波信号和信号上的传送。在关联于对应基础星座的点的扩展区域星座上的信号的投影解码之后可以执行与MIMO信号相关联的复数时间或频率解映射。该投影包括提供对关联于具有向外有角扇区的扩展区域的扩展星座上的所传送信号的估计，该向外有角扇区具有作为原始符号位置的顶点。该投影还可以包括将扩展解码信号中的符号初始分配给基础或非扩展星座的符号，向外有角区域通过形成向外有角区域的第一边界和第二边界的角度的值来定义，角度的值基于星座和数据流的码率。可以在用于处理所接收信号中的投影符号的分离的解映射器中执行投影解码和处理。包括解映射器的投影解码电路以及与本公开的原理相关联的处理还可以包括在解调器(例如，图4中描述的OFDM解调器430和440)中，或者包括在时间或频率解映射器(例如，图4中描述的时间/频率解映射器450)中，或者包括在二者中。

重要的是要注意，接收器(例如，图1中描述的接收器120或图4中描述的数据接收器400)，以及更具体来说的解映射和投影解码电路和功能必须能够处理包含在扩展星座中的信号。为了改进接收器的性能，可以在由解映射器和/或投影解码执行的任何处理之前将附加的限幅器电路添加到接收器。限幅器电路可以对信号的幅度进行限制或截波。在一个实施例中，可以添加标量限制器以对x轴和y轴(经常称为同相(I)和正交(Q)轴)上的幅度进行限制或截波。然而，在使用非方形星座作为信号传送的一部分的优选实施例中，可以使用复数模量截波电路，以便将信号截波为向量。

以上实施例描述了用于将输入数据流处理成包含用于信号传送的OFDM符号的星座的信号以便降低信号的PAPR的各种机制和实施例。该机制可以包括对表示为星座中的符号的数据进行处理或预编码以将星座中的星座扩展投影应用于至少一个符号，以及对预编码信号进行调制以产生所传送信号，其中处理或预编码使用基于向量的误差信号将星座扩展投影应用于向外有角扇区中的至少一个符号。针对向外有角扇区产生的边界可以是固有非正交的，并且基于星座图案中的相邻符号或点之间的角距离。向外有角区域通过向外有角区域的第一边界和第二边界之间的角度的值来定义，角度的值基于星座和信号流编码码率，例如在针对数据应用FEC之后。在星座扩展投影中使用的有角扇区特别在与非方形星座图案结合使用时更佳。

本实施例也应用于通过如较早提及的方法所获得的数据信号。本实施例也应用于适于解码该数据信号的任何解码器或解码方法。特别地，实施例应用于从用于对数据流进行处理作为传送信号的一部分的方法获得的数据信号，该方法包括对数据流进行预编码，以便通过将符号星座扩展投影应用于用作所传送信号的一部分的星座中的至少一个符号来降低所传送信号的峰均功率比，符号星座扩展投影具有来自星座中的至少一个符号的原始位置的向外有角区域，向外有角区域通过向外角度区域的第一边界和第二边界之间的角度的值来定义，角度的值基于星座和数据流的码率。根据本公开的特定实施例，用于处理流的方法包括数据信号的地面广播。根据本公开的特定实施例，数据信号包括视频和/或音频数据。根据本公开的具体实施例，接收或传送的信号包括或者是地面广播信号。

本实施例描述了一种用于对转换成星座中的多个符号的数据流进行处理作为传送信号的一部分的方法，其包括将符号星座扩展投影应用于星座中的至少一个符号，符号星座扩展投影具有来自星座中的至少一个符号的原始位置的向外有角区域，向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于对数据流进行编码的码率来确定。

在一些实施例中，该方法可以包括向外有角区域形成在两个边界线之间，两个边界线彼此非正交。

在一些实施例中，该方法可以包括两个边界之间的角度等于或小于在来自星座中的原点和至少一个符号的投影线与来自星座中的原点和与该至少一个符号相邻的符号的投影线之间形成的角度。

在一些实施例中，星座可以是16QAM非方形星座、64-QAM非方形星座和256-QAM非方形星座中的至少一个。

在一些实施例中，星座可以是非均匀星座。

在一些实施例中，角度的值可以基于如以上描述的表2中给出的星座和码率值。

在一些实施例中，信号可以符合高级电视标准委员会(ATSC)3.0版本标准。

在一些实施例中，该方法还可以包括对包括具有符号星座扩展投影的至少一个符号的信号执行变换以产生变换信号，以及对预编码的变换信号进行调制以产生所传送信号。

在一些实施例中，应用还可以包括对数据流执行变换以将数据流转换为变换域信号，限制变换域信号的幅度以产生截波的变换信号，对截波的变换信号执行逆变换以产生逆变换信号，从逆变换信号中减去数据流以产生剩余信号，通过预定增益因子调整剩余信号的信号电平以产生调整的剩余信号，以及将数据流与调整的剩余信号相加以产生误差信号。

在一些实施例中，执行变换或执行逆变换可以使用傅里叶变换。

在一些实施例中，该方法可以用作正交频分复用传送的一部分。

在一些实施例中，该方法可以用作针对信号的二维活动星座扩展的一部分。

在一些实施例中，对针对信号的二维活动星座扩展的使用的指示可以包括在所传送信号中。

在一些实施例中，对针对信号的二维活动星座扩展的使用的指示可以包括在所传送信号的L1发信号部分中。

在一些实施例中，执行对数据流的处理，以便降低所传送信号的峰均功率比。

本实施例还包括一种装置或其部分，其可以被配置为执行如在描述用于对转换成星座中的多个符号的数据流进行处理作为传送信号的一部分的处理或方法的一个或多个先前段落中描述的处理的任何元素或步骤。

本实施例还描述了一种用于对转换成星座中的多个符号的数据流进行处理作为传送信号的一部分的装置，其包括投影模块，投影模块将符号星座扩展投影应用于星座中的至少一个符号，符号星座扩展投影具有来自星座中的至少一个符号的原始位置的向外有角区域，向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于对数据流进行编码的码率来确定。

本实施例还包括一种用于对作为表示已经使用码率进行编码的数据流的符号的星座而传送的所接收信号进行处理的方法，其包括对所接收信号进行解调以提供对扩展星座上的所传送信号中的至少一个符号的估计，扩展星座包括形成为来自星座中的符号的原始位置的向外有角扇区的至少一个扩展区域，向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于信号中的数据流的码率来确定。

本实施例还描述了一种装置或其部分，用于处理所接收信号，实现先前段落中描述的处理。

本实施例还描述了一种用于对作为表示已经使用码率进行编码的数据流的符号的星座而传送的所接收信号进行处理的装置，其包括解调器，该解调器对所接收信号进行解调以提供对扩展星座上的所传送信号中的至少一个符号的估计，扩展星座包括形成为来自星座中的符号的原始位置的向外有角扇区的至少一个扩展区域，向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于信号中的数据流的码率来确定。

本实施例还描述了一种非临时性设备可读介质，其包含用于对转换成星座中的多个符号的数据流进行处理作为传送信号的一部分的指令，包括将符号星座扩展投影应用于星座中的至少一个符号，符号星座扩展投影具有来自星座中的至少一个符号的原始位置的向外有角区域，向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于对数据流进行编码的码率来确定。

本实施例还描述了一种非临时性设备可读介质，其包含用于对作为表示已经使用码率进行编码的数据流的符号的星座而传送的所接收信号进行处理的指令，包括对所接收信号进行解调以提供对扩展星座上的所传送信号中的至少一个符号的估计，扩展星座包括形成为来自星座中的符号的原始位置的向外有角扇区的至少一个扩展区域，向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于信号中的数据流的码率来确定。

本实施例还描述了一种电磁信号，包括经处理的转换成星座中的多个符号的数据流，通过以下对电磁信号进行处理：将符号星座扩展投影应用于星座中的至少一个符号，符号星座扩展投影具有来自星座中的至少一个符号的原始位置的向外有角区域，向外有角区域通过向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，角度的值通过对用作所传送信号的一部分的星座的选择和用于对数据流进行编码的码率来确定。

虽然已经在此详细示出和描述了并入本公开的教导的实施例，但是本领域技术人员可以容易地设计出仍然并入这些教导的许多其他变化的实施例。已经描述了用于降低信号中的峰均功率比的装置和方法的优选实施例(其旨在是说明性而非限制性的)，应注意，本领域技术人员可以根据以上教导作出修改和变型。因此应理解，可以在所公开的本公开的特定实施例中作出改变，该改变在如所附权利要求所概述的本公开的范围内。

Claims

1.一种用于对转换成星座中的多个符号的数据流进行处理作为传送信号的一部分的方法(1600)，其特征在于所述方法包括：

将符号星座扩展投影应用(1650)于所述星座中的至少一个符号，所述符号星座扩展投影具有来自所述星座中的所述至少一个符号的原始位置的向外有角区域，所述向外有角区域通过所述向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，所述角度的值通过对用作所传送信号的一部分的所述星座的选择和用于对所述数据流进行编码的码率来确定。

2.根据权利要求1所述的方法(1600)，其中所述向外有角区域形成在两个边界线之间，所述两个边界线彼此非正交。

3.根据权利要求1或2所述的方法(1600)，其中所述两个边界之间的角度等于或小于在来自所述星座中的原点和所述至少一个符号的投影线与来自所述星座中的原点和与所述至少一个符号相邻的符号的投影线之间形成的角度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(1600)，其中所述星座是16QAM非方形星座、64-QAM非方形星座和256-QAM非方形星座中的至少一个。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(1600)，其中所述星座是非均匀星座。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(1600)，其中基于所述星座和所述码率的所述角度的值等于下表中给出的值：

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(1600)，其中所述信号符合高级电视标准委员会(ATSC)3.0版本标准。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法(1600)，还包括：

对包括具有所述符号星座扩展投影的所述至少一个符号的信号执行变换，以产生变换信号；以及

对预编码的变换信号进行调制(1655)，以产生所传送信号。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(1600)，其中所述应用还包括：

对所述数据流执行(1615)变换，以将所述数据流转换为变换域信号；

限制(1620)所述变换域信号的幅度，以产生截波的变换信号；

对所述截波的变换信号执行(1625)逆变换，以产生逆变换信号；

从所述逆变换信号中减去(1635)所述数据流，以产生剩余信号；

通过预定增益因子调整(1640)所述剩余信号的信号电平，以产生调整的剩余信号；以及

将所述数据流与所述调整的剩余信号相加(1645)，以产生误差信号。

10.根据权利要求8或9所述的方法(1600)，其中执行变换或执行逆变换使用傅里叶变换。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述方法用作正交频分复用传送的一部分。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法(1600)，其中所述方法用作针对所述信号的二维活动星座扩展的一部分。

13.根据权利要求12所述的方法(1600)，其中对针对所述信号的二维活动星座扩展的使用的指示包括在所传送信号中。

14.根据权利要求13所述的方法(1600)，其中对针对所述信号的二维活动星座扩展的使用的指示包括在所传送信号的L1信号部分中。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法(1600)，其中处理所述数据流被执行，以便降低所传送信号的峰均功率比。

16.一种用于对转换成星座中的多个符号的数据流进行处理作为传送信号的一部分的装置(600)，其特征在于所述装置包括：

投影模块(670)，所述投影模块将符号星座扩展投影应用于所述星座中的至少一个符号，所述符号星座扩展投影具有来自所述星座中的所述至少一个符号的原始位置的向外有角区域，所述向外有角区域通过所述向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，所述角度的值通过对用作所传送信号的一部分的所述星座的选择和用于对所述数据流进行编码的码率来确定。

17.一种用于对作为表示已经使用码率进行编码的数据流的符号的星座而传送的所接收信号进行处理的方法，其特征在于所述处理的方法包括：

对所接收信号进行解调以提供对扩展星座上的所传送信号中的至少一个符号的估计，所述扩展星座包括形成为来自所述星座中的符号的原始位置的向外有角扇区的至少一个扩展区域，所述向外有角区域通过所述向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，所述角度的值通过对用作所传送信号的一部分的所述星座的选择和用于所述信号中的数据流的所述码率来确定。

18.一种用于处理所接收信号的装置，所述装置实现根据权利要求17所述的方法。

19.一种用于对作为表示已经使用码率进行编码的数据流的符号的星座而传送的所接收信号进行处理的装置(100)，其特征在于所述装置包括：

解调器(124)，其对所接收信号进行解调以提供对扩展星座上的所传送信号中的至少一个符号的估计，所述扩展星座包括形成为来自所述星座中的符号的原始位置的向外有角扇区的至少一个扩展区域，所述向外有角区域通过所述向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，所述角度的值通过对用作所传送信号的一部分的所述星座的选择和用于所述信号中的数据流的所述码率来确定。

20.一种非临时性设备可读介质，其包含用于对转换成星座中的多个符号的数据流进行处理作为传送信号的一部分的指令，包括：

21.一种非临时性设备可读介质，其包含用于对作为表示已经使用码率进行编码的数据流的符号的星座而传送的所接收信号进行处理的指令，包括：

22.一种电磁信号，包括经处理的转换成星座中的多个符号的数据流，通过以下对所述电磁信号进行处理：将符号星座扩展投影应用(1650)于所述星座中的至少一个符号，所述符号星座扩展投影具有来自所述星座中的所述至少一个符号的原始位置的向外有角区域，所述向外有角区域通过所述向外有角区域的第一边界与第二边界之间的角度的值来定义，所述角度的值通过对用作所传送信号的一部分的所述星座的选择和用于对所述数据流进行编码的码率来确定。