CN116097627A - 利用相移极化星座降低papr的电信方法和对应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传输由极化星座的点构建的多载波符号(X_ofdm)的电信方法，对这些点进行块调制(IFFT)，并控制(Ct_PAPR)这些块调制点之一的至少一个相位旋转矢量，以降低传输的多载波符号的PAPR。

Description

利用相移极化星座降低PAPR的电信方法和对应装置

技术领域

本发明涉及电信领域。本发明更具体地涉及该领域内与PAPR受限的无线电信号(6G、5G、Wi-Fi等)传输相关的数字通信。

它特别适用于接入点以及与传输频带超过千兆赫兹的标准(6G等)兼容的便携式电信装置。

背景技术

数字通信采用数字传输链，这些链使用众所周知的信号处理模块，如图1所示。

图1示意性地示出了传统的链。该链从二进制源接收输入数据Bit，二进制数据代表例如音频信号(语音)、多媒体信号(电视流、互联网流)等。输入数据经由纠错编码器COD(例如turbo码、LDPC、极化码)进行编码。交错器ENT对编码数据进行交错。信号二进制编码器MAP将二进制数据包(如码字)转换为星座(BPSK、QPSK、mQAM等)的一个点。该编码器也叫映射器，相当于说映射器将输入数据映射到星座的点。该映射器的输出由输入数据所映射到的星座的符号组成，或者等效地，数据输出被称为映射数据。应当注意，表达式mQAM(QAM是正交振幅调制的首字母缩写)中的m表示调制阶数。图2示出了传统的16QAM调制。信号二进制编码器允许根据给定的星座将由信道编码器(纠错编码器)传送的二进制数据投影或映射到双轴平面上。因此，星座的每个点都携带由一个或多个位形成的一个包。例如，当映射到BPSK、QPSK或mQAM星座时，可以映射到给定星座的点的位数如下：

-BPSK为1位，

-QPSK或4-QAM为2位，

-8-QAM为3位，

-16-QAM为4位，等等。

映射数据由多载波调制器MOD调制以生成多载波符号。调制器的输出被馈送到发射器的功率放大器，以发射无线电信号。

在多载波调制方案中，OFDM调制(OFDM是正交频分复用的首字母缩写)自从在DAB、DVBT、ADSL、4G和5G等各种标准中采用后，已成为基准调制方案。

这种OFDM调制的内在优势确保了它在上述标准中的成功。这些优点可以包括比使用单载波调制时更少的扩频，对信道时间色散的鲁棒性，以及接收端每个载波用一个系数进行简单的均衡(即ZF均衡，ZF是迫零的首字母缩写)。

图3展示了实施OFDM调制的调制器的输出。这种OFDM调制器通常是通过傅里叶逆变换(IFFT)实现的。OFDM符号的各个载波使用数据包所映射到的星座点进行调制。载波之间的频率间隔为1/t_s，其中t_s是OFDM符号的持续时间。持续时间的保护间隔Δ插入在两个连续的OFDM符号symb之间。这个保护间隔使得可以处理由信道(通常是空气)上的无线电传输期间发生的多次反射引起的回声。该间隔可以用于执行系统的第一所谓的粗略时间同步(在发射器与接收器之间)。因此，它可以允许接收端在解调接收到的无线电信号之前定位FFT窗口。在接收端应用FFT允许在发射端应用的IFFT被反转，即，允许解调接收到的OFDM符号。

由于其构造，OFDM调制(与所有多载波调制一样)会产生可能很大且不利于发射器功率放大器正常操作的峰值。这些峰值定义了信号的峰均功率比(PAPR)。

PAPR是时域多载波信号x(t)的最大值的平方与信号平均功率的比：

图4展示了由使用16-QAM调制的点调制的2048个载波组成的OFDM调制产生的时域信号的PAPR。该信号的平均PAPR约为9.2dB。

为了降低PAPR，已知使用称为部分传输序列(PTS)的技术，该技术修改OFDM子块的全局相位。然而，该技术需要将相位信息传输到接收器以纠正OFDM子块这种相位修改，这降低了无线电系统的频谱效率或信号的净吞吐量。

此外，传输频率越高，振荡器的缺陷就变得越大，除了与接收器的移动相关联的多普勒效应引起的缺陷之外，还会引入相位变化。

因此，需要一种能够改善这种情况的电信方法，特别是对于未来的标准(6G等)，在这些标准中，传输频带扩展到超过千兆赫兹，并且在对相位变化的鲁棒性方面存在限制。

发明内容

本发明的一个主题是一种电信方法，其涉及传输由极化星座的点构建的多载波符号，所述点被块调制，并控制这些块调制点之一的至少一个相位旋转矢量以降低所传输的多载波符号的PAPR。

根据本发明的极化星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1，被称为极坐标，参考具有两个轴的表示，被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔。

根据该方法，通过旋转矢量将相位旋转或相移应用于映射到载波的一个或多个点，以降低多载波符号的PAPR，而无需向接收器传输任何有关该相移的信息。此外，尽管不传输该信息，但接收器有利地能够毫无歧义地确定星座的接收点。具体地，极化星座允许容纳高达一定量的相移，该量由给定圆上的星座点数决定。

根据本发明的电信方法允许通过定义用于各个点的相位值来解决关于相位变化的各种约束。因此，该方法非常灵活，并且可根据相位约束进行调整。

所使用的星座还允许提高系统对由振荡器缺陷引起的相位变化的鲁棒性，特别是在6GHz以上的高频下。

此外，根据本发明的电信方法允许通过修改可参数化的间隔值来解决关于振幅变化(噪声)的各种约束。因此，该方法非常灵活，并且可根据噪声约束进行调整。

根据本发明的一个主题，一种电信方法包括：

-经由映射器将输入数据映射到星座的点，该星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座，

-经由K个调制器对该星座的点进行块调制，这些点被输入到该K个调制器，以生成K个符号，K≥2，

-经由加法器将该K个符号进行第一相加以获得多载波符号，并确定该多载波符号的PAPR，其被称为初始PAPR，

-经由移相器将该K个符号中的至少一个符号按旋转角度θ进行相位旋转，以生成K个符号，这些符号被称为相移符号，

-经由加法器将该K个相移符号进行第二相加，以获得新的多载波符号，

-比较该初始PAPR和该新的多载波符号的PAPR，最低PAPR变为该初始PAPR，

-传输最低PAPR的多载波符号。

根据一个实施例，该调制是经由傅里叶逆变换实施的。

傅里叶逆变换允许高效且简单地将频域转换为时域，并获得OFDM符号。

根据一个实施例，针对多个不同的相位旋转矢量迭代地执行该相位旋转、该第二相加和该比较。

在迭代处理期间，使用多个不同的相位旋转值允许锁定给出最低PAPR的旋转矢量。

根据一个实施例，针对多个符号迭代对各种相位旋转矢量的迭代。星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝1，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座，该方法使得两个轴限定象限，并且按象限确定极坐标：a_m+1＝a_m+p，

该实施例使得即使在没有导频的情况下也可以使用高调制阶数来满足对吞吐量不断增加的需求，同时使得可以通过将给定圆上的点数限制为四个来吸收可能范围高达π/2的相位变化。

根据一个实施例，M＝16，p＝1，并且使得对于每个象限

其中α是自然数。

该实施例是特别有利的，因为所获得的符号可以由传统解调器解调：它们与为传统16-QAM调制设计的解调器兼容，其中一个象限的四个点按正方形分布。

根据一个实施例，对于每个象限

根据该实施例的极化星座是按象限定义的，并在各个象限之间复制，其特殊性是一个象限内各点的相位相同。该实施例使得即使在没有导频的情况下也可以使用中等调制阶数来满足对吞吐量不断增加的需求，同时使得可以通过将给定圆上的点数限制为四个来吸收可能范围高达π/2的相位变化。

根据一个实施例，星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座，该方法使得两个轴限定象限，并且按一组两个象限确定极坐标：a_m+1＝a_m+p，

该实施例使得即使在没有导频的情况下也可以使用高调制阶数来满足对吞吐量不断增加的需求，同时使得可以通过将给定圆上的点数限制为两个来吸收可能范围高达π的相位变化。

根据一个实施例，对于合在一起的两个象限

根据该实施例的极化星座是按两个象限的块定义的，并在这两个块之间复制，其特殊性是一个块内各点的相位相同。

根据一个实施例，星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座，该方法使得该极坐标进一步被确定为使得

其中p″″是非零实数。

这种模式使用在所有象限(即在整个2π范围内)上定义的星座，被称为螺旋星座，即，四个象限被认为是一个。该方法的这个实施例使得可以在星座的任何点上引入范围可高达2π的相位变化。尽管在该方法中不向接收器传输相位旋转信息，但是接收器仍然能够毫无歧义地确定接收到的星座点，因为星座允许吸收任何相位旋转(高达2π)。

这样的实施例特别适用于存在大量相位噪声的系统，当通信发生在太赫兹波段时就是这种情况。具体地，在这些频率下，振荡器会表现出大量相位噪声。螺旋星座使得既能提供良好的抗噪声能力，又能提供良好的抗相位变化能力，因此对太赫兹范围中的通信特别有利。

该实施例对相位变化的鲁棒性与星座的所有点都具有相同相位的实施例一样，但它还有利地增加了星座点的最小欧几里得距离。

根据一个实施例，星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座，该方法使得对于m＝0，...，M-1，

根据该实施例的极化星座包括所有具有相同相位且在两个相邻点之间具有恒定振幅间隔的点。这种类型的极化星座具有很高的抗相位变化能力，即高达2π，但抗噪声的能力相对较低。

本发明的另一主题是一种接收方法，该方法包括：

-接收表示多载波符号的无线电信号，

-通过解调器(DEMOD)对多载波符号进行解调，以估计星座的点，

-经由解映射器(DEMAP)对星座的点进行解映射以估计映射到这些星座点的数据，该星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1，被称为极坐标，参考具有两个轴的表示，被确定为使得a_m+1＝a_m+p，其中正实数p＞0是该星座的振幅间隔。

本发明进一步涉及一种电信设备，该电信设备包括：

-映射器，用于将输入数据映射到星座的点，该星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1，被称为极坐标，参考具有限定四个象限的两个轴的表示，被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，

-K个调制器，用于对该星座的点进行块调制并生成K个符号，K≥2，

-第一复数加法器，用于将该K个符号相加以获得多载波符号，

-用于计算该多载波符号的PAPR的计算机，该PAPR被称为初始PAPR，

-移相器，用于将该K个符号中的至少一个符号按相位旋转矢量进行相移，以生成K个符号，这些符号被称为相移符号，

-第二复数加法器，用于将该K个相移符号相加以获得新的多载波符号，

-用于比较该初始PAPR和该新的多载波符号的PAPR的计算机，最低PAPR变为该初始PAPR，

-发射器，用于发射最低PAPR的多载波符号。

本发明进一步涉及一种电信设备，该电信设备包括：

-用于接收表示多载波符号的无线电信号的接收器，

-解调器，用于解调这些多载波符号并估计星座的点，该星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝1，...，M-1，被称为极坐标，参考具有限定四个象限的两个轴的表示，被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，

-解映射器，用于解映射星座点并估计映射到这些星座点的数据。

因此，所提出的发明允许实现多个目标：

-经由对极化星座的点进行块调制，然后对这些调制块中的一个或多个块应用相位旋转，PAPR得到限制，

-在超过6GHz的高频下，系统对由振荡器缺陷引起的相位变化的鲁棒性得到提高，

-所谓的低成本系统的内在质量得到改进，

-调制器和解调器对主要由接收器/终端移动引起的多普勒频移的鲁棒性得到提高。

所有获得的改进都使得多载波系统可以用于高频，特别是在毫米(太赫兹)频带及更高频带。

附图说明

在阅读了以下对通过简单的说明性示例和非限制性示例的方式给出的实施例的说明以及对附图的说明之后，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚明显，在附图中：

[图1]图1是展示了根据现有技术的发射端基带处理链的图，

[图2]图2是传统16QAM星座的表示，

[图3]图3是OFDM符号的传统时频表示，

[图4]图4是由具有OFDM调制器的传统发射端基带链传送的OFDM信号的时域表示，其中仅使用了10％的载波，

[图5]图5是可用于根据本发明的方法的极化星座的第一配置相对于实轴X(I)和虚轴Y(Q)的表示，

[图6]图6是可适用于图5所示的调制点的相位变化的一个示例的图示，

[图7]图7是可用于根据本发明的方法的极化星座的第二配置相对于实轴X(I)和虚轴Y(Q)的表示，

[图8]图8示意性地示出了可适用于图7所示的调制点的最大相位变化，

[图9]图9是展示通过对应装置实施根据本发明的方法的框图，

[图10]图10示出了不使用根据本发明的降低方法获得的CCDF值的曲线，以及使用根据本发明的降低方法获得的CCDF值的曲线，其中有120个载波的块，

[图11]图11示出了不使用根据本发明的降低方法获得的CCDF值的曲线，以及使用根据本发明的降低方法获得的CCDF值的曲线，其中有12个载波的块，

[图12]图12是能够实施根据本发明的电信方法的根据本发明的设备的简化结构图。

[图13]图13是能够实施根据本发明的接收方法的根据本发明的设备的简化结构图。

具体实施方式

本发明背后的一般原理是将输入数据映射到极化星座，该极化星座的M个点分布在同心圆上，这些圆之间有恒定的间隔p，然后对星座点进行多载波块调制，并控制块的相位旋转，然后相加以形成多载波符号。该调制采用N_IFFT个子载波。N_IFFT个子载波由K个调制器按块执行调制。调制器或块的每个输出可以用相位旋转矢量进行相移，然后将这些块加在一起。将由块产生的符号的相位旋转之后的复数相加产生的多载波符号的PAPR与利用不同相位旋转获得的多载波符号的PAPR进行比较。可以针对各种相位旋转值重复进行比较。仅选择和传输最低PAPR的符号。

根据本发明的极化星座

间隔p是非零正实数。因此，星座的点分布在至少两个不同的圆上。这M个点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1，被称为极坐标，参考具有限定四个象限的两个轴的表示，具有约束a_m+1＝a_m+p。a_m是点的振幅，并且

是这个点的相位。M是调制的阶数。

例如，16QAM调制具有阶数M＝16。

星座的特殊性是考虑到星座的极化形式的表达，每个象限在每个圆上最多有一个点。当针对大小2π的象限(即，象限[0-2π[)确定星座时，那么每个圆至多有一个点。当按大小π的象限(即，对于象限[0，π[和[π，0[或者

和

)确定星座时，那么每个半圆至多有一个点。当按大小π/2的象限(即，对于象限[0，π/2[、[π/2，π[、

和

)确定星座时，那么每四分之一圆至多有一个点。

与星座点的极坐标相对应的归一化前的笛卡尔坐标(x，y)可以表示为以下形式：

其中

如果间隔的大小设置为p＝1并且考虑到第一个点的振幅等于一，则：

a₀＝1并且a_m+1＝a_m+1。

在映射期间或映射结束时将归一化因子应用于各种符号是很常见的。归一化因子“F”取决于星座点之间的间隔和调制阶数M。在这些条件下，它由以下表达式给出：

归一化操作是本领域技术人员公知的操作，因此不再进一步描述。

图5示出了根据本发明使用的极化星座的第一配置，该配置被称为螺旋配置。该第一配置的特殊性是点分布在象限[0-2π[上。所示的配置对应于阶数M＝16的星座。每个点的坐标为：

a_m＝(m+1)×p，m＝0，...，15，以及相位

其中在两个连续点(即，在两个连续的圆上)之间具有确定的间隔，例如恒定间隔π/4，

因此，与未展示的配置不同，相位

不会保持不变，而是在连续点之间变化。该第一配置在相位变化方面是特别有利的，因为接收端解调可以仅基于对接收到的星座点的振幅的检测来执行。在发射器与接收器之间的传输期间的任何相位变化都不会影响解调。

下表是可以根据第一配置(如图5所示)使用格雷码将二进制输入数据映射到极化星座的点的方式的一个可能示例。调制阶数是M＝16，该星座点的振幅间隔为p＝1，并且相位是π/4的倍数。

[表1]

图6展示了发射器与接收器之间的频率偏差的结果，其中在多个连续的OFDM符号上具有上文定义的星座。图6展示了可适用于称为螺旋调制(如图5所示)的调制点的在获得正确解调方面仍然是可接受的相位变化的一个示例。这种“螺旋”结构使得可以承受系统的发射器与接收器之间较大的相位变化。该实施例特别适用于在太赫兹下工作的系统，其中由于振荡器性能差而产生大量相位噪声。

图7示出了根据本发明使用的极化星座的第二配置。该星座具有阶数M＝16。它的特殊性是点的图案在四个象限之间重现，每个象限表示[0，π/2[。象限的每个点的坐标为：

a_m＝(m+1)×p，

M＝16。因此，对于每个象限，每个同心圆只有一个点，并且点m的相位

是根据确定的标准选择的，例如，两点之间具有恒定的间隔π/8或者在同一象限中最远的圆上的两点之间的间隔为零。第二种模式对加性高斯白噪声具有鲁棒性，因为发射的点之间的最小距离很大。根据该第二实施例的所示示例，相位

是π/12的倍数，更具体地

并且

如图所示的这个第二实施例是非常有利的，因为它与能够解调OFDM/16QAM调制的许多现有OFDM解调器兼容。具体地，对于每个象限，这些点都接近于如图2所示的传统16QAM星座的点。

图8示出了在发射端可适用于图7所示调制点的仍然与接收端获得正确的解调兼容的最大相位变化量。在该最大量的限制内，即，只要发射的点的相位的相位变化保持在限制+π/4内，则尽管发射器与接收器之间存在相位变化，接收器也能够毫无歧义地解调接收到的调制点。

图9的框图展示了由对应装置实施根据本发明的方法的一个实施例。

符号二进制编码器MAP使用本领域技术人员已知的传统技术将输入二进制数据包(例如多媒体通信数据的二进制码字)转换(映射)为星座的复数点。根据本发明，该星座是极化星座。

然后将获得的星座点输入到K个调制器MOD₁、MOD₂、MOD₃，并进行块调制——图示中K＝3。K是可配置的。星座点被输入到K个调制器中，这样每个点都使用N_IFFT个子载波的等效调制器的不同子载波进行调制。这K个调制器中的每一个都执行频率-时间转换，通常经由N_IFFT个子载波的傅里叶逆变换IFFT，以生成N个时域样本的多载波符号，N＝N_IFFT。

对于每个时间索引n，n∈[0，N-1]，第一加法器ADD_[1}对这K个调制器的K个输出n执行复数相加得出多载波符号Ref_ofdm的时域样本

这与相加之前不存在相位旋转的情况下N_IFFT个子载波的等效调制器所获得的相同。

在将这些符号彼此复数相加之前，控制器Ct_PAPR评估相位旋转矢量对这K个调制器的一个或多个输出符号的影响。

控制器Ct_PAPR接收这K个调制器的N个输出中的每一个以及多载波符号Ref_ofdm的N个样本Ref_ofdm[n]作为输入。

控制器Ct_PAPR确定多载波符号Ref_ofdm的PAPR，其也被称为初始PAPR，它本身用作当前参考多载波符号x_{ofdm_aux}的初始值。

控制器Ct_PAPR确定至少一个相位旋转矢量θ_[1]、θ_[2[、θ_[3]并将其应用于由这K个调制器传送的至少一个符号。因此，输入到这K个调制器的所有星座点都分别经历相位旋转θ_[1]、θ_[2]和θ_[3]。各个相位旋转矢量θ_[1]、θ_[2]和θ_[3]可能具有不同的值，或者实际上部分或全部可能相同。

控制器Ct_PAPR将在输入到第二加法器ADD_[2}的至少一个符号的旋转之后由该加法器对这些符号的样本n进行复数相加产生的多载波符号x_{ofdm_i}的PAPR与当前参考x_{ofdm_aux}的PAPR进行比较。输出多载波符号x_ofdm是这两个输入多载波符号中具有最低PAPR的那个。较低PAPR的这个多载波符号x_ofdm成为新的当前参考多载波符号x_{ofdm_aux}。

可以使用迭代方法进行L次迭代对各种相位旋转矢量重复该比较，L是可配置的。在迭代结束时，仅传输最低PAPR的多载波符号。

通过相位旋转矢量应用于星座点的相位旋转受值θ_max的限制，该值是可配置的。

根据一种实施模式，每个调制器实施傅里叶逆变换。所获得的多载波符号被称为OFDM符号。

块IFFT(傅里叶逆变换的实施)所传送的时域信号的样本n表示为：

其中k是IFFT块的索引，k∈[0：K-1]，K是IFFT块的总数，并且n是时间索引n∈[0：N-1]。N＝N_IFFT是傅里叶逆变换IFFT的大小。

对于每个时间索引“n”，参考OFDM符号Ref_ofdm写为：

该方法评估参考OFDM符号的PAPRRef_ofdm，其被称为初始PAPR。

该方法的一个特定的迭代实施例可以如下执行：

●初始化：

○全局旋转角度矢量：θ_G[k]＝0，k∈[0：K-1]

○当前参考OFDM符号：x_{ofdm_aux}＝Ref_ofdm

○PAPR＝初始PAPR

●循环n°1，该方法迭代L次

○循环n°2，块数K：k∈[0：K-1]

■初始化相位旋转角度θ_[k]，其中θ_[k]∈[-θ_max/2：θ_max/2]，θ_max是块“k”的最大相位变化范围(以弧度为单位)，

■循环n°3，将测试P个相位旋转θ_[k]，相位增量为Δθ，

●块“k”的复数旋转矢量被写为：

变量“j”为虚数单位，

●对于n∈[0：N-1]，由此获得新OFDM符号x_ofdm的样本[n]：

●计算新OFDM符号x_ofddm的PAPR值

●如果该PAPR值优于前一个，则将旋转角度存储在存储器中，表示为θ_opt[k]＝θ_[k]，并将新PAPR存储在存储器中

●如果全局旋转角度的新值θ_G[k]+θ_opt[k]超过所确定的最大阈值：θ_G[k]+θ_opt[k]≥θ_max，则退出循环n°3

●全局旋转角度更新为：θ_G[k]＝θ_G[k]+θ_opt[k]

●θ_[k]＝θ_[k]+Δθ

●

对于n∈[0：N-1]

■循环n°3结束

■如果旋转角度θo_pt[k]不同于“0”，则对于n∈[0：N-1]，新OFDM符号的样本[n]将用所讨论的块k的这个角度θ_opt[k]进行更新：

的更新

○循环n°2结束

●循环n°1结束

●传输新的多载波符号：

根据不是很复杂的一个实施例，迭代次数L＝1，在循环n°2中仅考虑该组K个块中的几个块，并且在循环n°3中使用单个旋转角度±θ来测试PAPR的改进。

根据一个实施例，该方法使用加扰器对星座点进行加扰。这种加扰是在频域中在映射器MAP映射之后并在这K个调制器调制之前执行的。这种加扰使得可以降低PAPR，由于极化星座的构造，PAPR比通过QAM星座获得的要大。例如，加扰器可以是一系列初始化为1的移位寄存器，其实施序列p(n)，服从以下关系p(n)＝X¹¹+X²+1，其中X是寄存器。对输入到寄存器输入的数据d_(n)应用的加扰函数是：

d_(n)＝d_(n)*Pseudo_(n)

Pseudo_(n)＝2*p_(n)-1

如果发射端使用加扰，则接收端必须使用相同但相反的加扰函数。

通过测量CCDF(互补累积分布函数)来评估在PAPR降低方面的性能。该测量有两个公式：

第二个公式(2)用于说明根据本发明获得的PAPR降低方面的性能。

性能是通过采用2048点FFT的发射端装置评估的，其中有1200个有效载荷载波，其他载波为空。接收端使用1504位双二进制turbo码解码器和8次迭代进行解码。

图10示出了不使用根据本发明的降低方法获得的CCDF值的曲线，以及使用根据本发明的降低方法获得的CCDF值的曲线。为了获得后一条曲线，用120个载波的块来实施根据本发明的降低方法，因此10个块来自10个IFFT、单次迭代L＝1和单个旋转角度值±θ。

图11示出了不使用根据本发明的降低方法获得的CCDF值的曲线，以及使用根据本发明的降低方法获得的CCDF值的曲线。为了获得后一条曲线，参考4G-LTE的块(资源块)，使用12个载波的块来实施根据本发明的降低方法。

图10和图11中每一个的曲线的比较展示了通过本发明获得的PAPR降低方面的改进。

图10和图11的根据本发明的曲线的比较说明了块数量的增加会增加PAPR的降低的事实。

图12展示了能够实施根据本发明的电信方法的根据本发明的设备的一个实施例的简化结构。该设备DEV_E可以独立地是基站或移动终端。

设备DEV_E包括微处理器μP，其操作经由程序Pg的执行来控制，该程序的指令使得可以实施根据本发明的电信方法。设备DEV_E进一步包括映射器MAP、OFDM调制器MOD、PAPR限制器Ct-PAPR、发射器EM和包括缓冲存储器的存储器Mem。OFDM调制器MOD通常采用多个傅里叶逆变换IFFT，如图9中的图所示。

在初始化时，程序Pg的代码指令例如在由处理器μP执行之前加载到缓冲存储器Mem中。微处理器μP控制各个部件：映射器MAP，K个调制器MOD₁、MOD₂、MOD₃，PAPR限制器Ct-PAPR，以及发射器EM。

设备的配置涉及至少配置调制阶数、星座的间隔p、a₀的值、迭代次数L、最大旋转角度θ_max和(IFFT)块的数量K。调制阶数决定了点数M。

因此，通过执行指令，微处理器μP：

-确定星座点的极坐标：

m＝0，...，M-1，使得a_m+1＝a₀+p，p＞0，

-控制各个部件，使得针对输入数据包DATA：

●映射器MAP将数据DATA映射到星座的点，

●这K个调制器MOD₁、MOD₂、MOD₃对映射到各个载波的数据进行调制，以生成K个符号，

●复数加法器将这K个符号相加以获得OFDM符号，通过该符号来初始化参考Ref，

●PAPR限制器Ct-PAPR确定旋转角度θ_G[k]，该旋转角度要应用于从这K个调制器(K个索引为k的块)输出的符号以经由与Ref的比较获得要传输的具有最低PAPR的OFDM符号，Ref在每个新确定的旋转角度上用所获得的较低PAPR的OFDM符号进行更新，

●发射器EM发射表示最低PAPR的OFDM符号的无线电信号。

图13展示了能够实施根据本发明的接收方法的根据本发明的设备的一个实施例的简化结构。该设备DEV_R可以独立地是基站或移动终端。

设备DEV_R包括微处理器μP，其操作经由程序Pg的执行来控制，该程序的指令使得可以实施根据本发明的接收方法。设备DEV_R进一步包括解映射器DEMAP、OFDM解调器DEMOD、接收器RE和包括缓冲存储器的存储器Mem。

在初始化时，程序Pg的代码指令例如在由处理器μP执行之前加载到缓冲存储器Mem中。微处理器μP控制各个部件：解映射器DEMAP、解调器DEMOD和接收器RE。

根据一个实施例，解调器DEMOD实施两步解调以抵消极化星座在加性高斯白噪声方面的相对弱点。在第一步中，解调器DEMOD评估接收到的OFDM符号的共同相位误差，并相应地纠正OFDM符号。在第二步中，解调器DEMOD通过LLR计算(LLR是对数似然比的首字母缩写)以传统方式解调星座点，与QAM星座一样。通常，解调器采用傅里叶变换FFT。解映射器DEMAP执行映射器MAP的逆操作。

设备的配置包括至少配置调制阶数、星座的间隔和a₀的值。调制阶数决定了点数M。

因此，通过执行指令，微处理器μP：

-确定星座点的极坐标：

m＝0，...，M-1，使得a_m+1＝a_m+p，p＞0，

-控制各个部件，使得：

●接收器RE接收代表OFDM符号的无线电信号，

●解调器DEMOD解调连续的OFDM符号以估计映射到各个载波的星座点，

●解映射器DEMAP对星座点进行解映射以估计数据DATA。

接收根据本发明方法的一个实施例传输的无线电信号的设备DEV_R可以通过估计接收点

的振幅来解调接收到的星座点：

b_x和b_y是投影到通道X和Y上的加性高斯白噪声。

由于星座是已知的，并且考虑到一个象限中每个圆最多有一个点，因此只要发射端采用多个象限来定义星座，设备DEV_R就能够基于振幅来确定接收点，即使其位置存在不确定性。

在估计接收点的振幅之后，设备DEV_R可以通过将投影到轴X(I)和Y(Q)上的估计点与发射点进行比较来估计相位误差。共同相位误差主要是由振荡器的变化和/或多普勒频移引起的：

通过对每个OFDM载波(即，调制载波的每个星座点)的各种相位误差估计求和，设备DEV_R能够改进相位误差估计，从而减少白噪声对发射点的估计的影响：

其中，L是用于估计相位变化的OFDM载波的数量。

一旦估计了共同相位误差，设备DEV_R就可以纠正调制OFDM符号的所有星座点。这种纠正既可以在频域中进行，即在IFFT解调之后，也可以在时域中进行，即在IFFT解调之前。通过在时域中进行纠正，可以降低载波之间由相位旋转引起的干扰。

相位误差的确定允许减少解调误差。

接收端纠正功率与极化星座的结构直接相关——例如，对于被限制到一个象限的极化星座，最大相位旋转为±π/4，对于螺旋星座，限制为±π。限制相位旋转以降低PAPR还使得可以继续评估由多普勒频移或振荡器的相位噪声引起的相位变化。

结果，本发明还应用于一个或多个计算机程序，具体为在数据介质之上或之中并且适合于执行本发明的计算机程序。该程序可以使用任何编程语言并且采用源代码、目标代码或源代码与目标代码之间的中间代码的形式，比如部分编译形式的代码，或用于实施根据本发明的方法所需的任何其他形式的代码。

该数据介质可以是能够存储程序的任何实体或装置。例如，该介质可以包括存储装置，比如ROM(例如CD-ROM或微电子电路ROM)、或磁记录装置(例如USB密钥或硬盘)。

此外，该数据介质可以是可传输介质，比如电信号或光信号，其可以经由电缆或光缆、通过无线电或者通过其他方式路由。根据本发明的程序可以尤其是从比如互联网等网络进行下载。

作为替代方案，该数据介质可以是其中结合有该程序的集成电路，该电路被配置用于执行或者被用于执行所讨论的方法。

Claims (16)

1.一种电信方法(1)，涉及传输由极化星座的点构建的多载波符号，由至少两个多载波调制器对所述点进行块调制，并控制这些块调制点之一的至少一个相位旋转矢量以降低所传输的多载波符号的PAPR。

2.如权利要求1所述的电信方法(1)，包括：

-经由映射器(MAP)将输入数据映射到星座的点，该星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座.

-经由K个多载波调制器(MOD)对该星座的点进行块调制，这些点被输入到该K个多载波调制器，以生成K个符号，K≥2，

-经由加法器将该K个符号进行第一相加以获得多载波符号，并确定该多载波符号的PAPR，其被称为初始PAPR，

-经由移相器将该K个符号中的至少一个符号按相位旋转角度θ进行相位旋转，以生成K个符号，这些符号被称为相移符号，

-经由加法器将该K个相移符号进行第二相加，以获得新的多载波符号，

-比较该初始PAPR和该新的多载波符号的PAPR，最低PAPR变为该初始PAPR，

-传输最低PAPR的多载波符号。

3.如权利要求1或2所述的电信方法(1)，使得该调制经由傅里叶逆变换(IFFT)来实施。

4.如权利要求2和3中任一项所述的电信方法(1)，使得针对多个不同的相位旋转角度矢量迭代地执行该相位旋转、该第二相加和该比较。

5.如权利要求4所述的电信方法(1)，使得针对多个符号迭代对各种相位旋转矢量的迭代。

6.如权利要求1至4中任一项所述的电信方法(1)，星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝1，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座，该方法使得两个轴限定象限，并且按象限确定极坐标：a_m+1＝a_m+p，

7.如权利要求6所述的电信方法(1)，使得M＝16，p＝1，并且使得对于每个象限

其中α是自然数。

8.如权利要求6所述的电信方法(1)，使得对于每个象限

9.如权利要求1至4中任一项所述的电信方法(1)，星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座，该方法使得两个轴限定象限，并且按一组两个象限确定极坐标：a_m+1＝a_m+p，

10.如权利要求8所述的电信方法(1)，使得对于合在一起的两个象限

11.如权利要求1至4中任一项所述的电信方法(1)，星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座，该方法使得该极坐标进一步被确定为使得

其中p″″是非零实数。

12.如权利要求1至4中任一项所述的电信方法(1)，星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，该星座被称为极化星座，该方法使得对于m＝0，...，M-1，

13.一种电信设备(DEV_E)，其特征在于该电信设备包括：

-映射器(MAP)，用于将输入数据映射到星座的点，该星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1，被称为极坐标，参考具有限定四个象限的两个轴的表示，被确定为使得a_m+1＝a_m+p，实数p＞0是该星座的振幅间隔，

-K个多载波调制器(MOD)，用于对该星座的点进行块调制并生成K个符号，K≥2，

-第一复数加法器，用于将该K个符号相加以获得多载波符号，

-用于计算该多载波符号的PAPR的计算机，该PAPR被称为初始PAPR，

-移相器，用于将该K个符号中的至少一个符号按相位旋转矢量进行相移，以生成K个符号，这些符号被称为相移符号，

-第二复数加法器，用于将该K个相移符号相加以获得新的多载波符号，

-用于比较该初始PAPR和该新的多载波符号的PAPR的计算机，最低PAPR变为该初始PAPR，

-发射器(EM)，用于发射最低PAPR的多载波符号。

14.一种数据介质上的计算机程序，所述程序包括程序指令，这些程序指令适合于在电信设备中加载并执行所述程序时实施如权利要求1至12中任一项所述的方法。

15.一种数据介质，该数据介质包括程序指令，这些程序指令适合于在电信设备中加载并执行所述程序时实施如权利要求1和12中任一项所述的方法。

16.一种发射或接收的数字信号，包括由极化星座的点构建的多载波符号，其至少一个点经历了相位旋转以降低发射的多载波符号的PAPR，极化星座包括一组M个点，这些点的坐标以极坐标形式

表示，m＝0，...，M-1，被称为极坐标，参考具有限定四个象限的两个轴的表示，被确定为使得a_m+1＝a_m+p，正实数p是该星座的振幅间隔。

Images