DE10332857B4

DE10332857B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Schützen und Übertragen der Seitenbandinformation, welche auf die Spitzenwert-zu-Mittelwert-Verhältnis-Reduzierung der Leistung in einem Breitband-System bezogen ist

Info

Publication number: DE10332857B4
Application number: DE10332857A
Authority: DE
Inventors: Chih-Chun Feng; Yung-Hua Hung; Chih-Yaw Wang; Chun-Yu Lin
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2023-07-19
Also published as: TWI257794B; TW200414731A; US7321629B2; US20040146115A1; DE10332857A1

Abstract

Verfahren zum Schützen und Übertragen der auf Spitzenwert-zu-Mittelwert-Leistungsverhältnis(PAPR)-Reduzierung in einem Breitbandsystem bezogenen Seitenbandinformation, aufweisend die Schritte: (a) Durchführen einer Breitbandmodulation für die zu übertragenden Daten und Erzeugung eines datenmodulierten Signals, dann Ausführung einer Prozedur bezogen auf PAPR-Reduzierung; (b) Kodieren der Seitenbandinformation zum Erzeugen einer kodierten Seitenbandinformation durch eine fehlerkorrigierende Kodierungsprozedur; (c) Zuteilen einer Mehrzahl von Subtrmation; (d) Durchführen einer Breitbandmodulation für diese kodierte Seitenbandinformation und Erzeugung eines seitenbandinformationsmodulierten Signals; und (e) Anhängen des seitenbandinformationsmodulierten Signals an das datenmodulierte Signal zum Erzeugen eines übertragenen Signals; wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur entweder auf dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals oder dem des übertragenen Signals basiert.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Feld der Spitzenwert-zu-Mittelwert-Leistungsverhältnis(PAPR)-Reduktion in Breitband-Kommunikationssystemen, wie Mehrton(DMT, discrete multitone)- und orthogonalen Frequenzmultiplex(OFDM, orthogonal frequency division multiplexing)-Kommunikationssystemen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schützen und Übertragen der Seitenbandinformation, welche sich auf PAPR-Reduzierung in Breitband-Kommunikationssystemen bezieht.
Breitband-Kommunikationssysteme einschließlich der am meisten benutzten DMT- und OFDM-Kommunikationssysteme haben beträchtliche Aufmerksamkeit in einer Mehrzahl von Hochgeschwindigkeitsanwendungen auf sich gezogen, einschließlich digitaler Teilnehmerleitung (DSL, digital subscriber line), digitaler erdgebundener Rundfunk, drahtlose lokale Gebietsnetzwerke (WLAN, wireless local area network), drahtlose städtische Gebietsnetzwerke (WMAN, wireless metropolitan area network), zweckgebundene kurzreichweitige Funkverbindung (DSRC, dedicated short range communication), Datenübertragung über die Stromleitung (power line communication) usw. Man verspricht sich von ihnen die zukünftige Generation von mobilen Kommunikationssystemen zu sein. Der Vorteil von Multicarrier-Kommunikationssystemen kommt vom Trennen von Hochgeschwindigkeits-Datenströmen in Mehrfach-Parallelanteile von Datenströmen, die mittels individueller Subträger übertragen werden. Jeder Anteil des Datenstroms wird mit einer niedrigeren Geschwindigkeit übertragen und ist daher unempfindlich gegenüber den Effekten von Kanalbeeinträchtigungen wie Auslöschung durch Echos und Impulsrauschen.
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, welches einen typischen OFDM-Sender darstellt. Wie vom OFDM-Sender aus gesehen werden kann, werden Daten X[k], k = 0, 1, ..., N – 1, welche innerhalb einer OFDM-Symbolperiode übertragen werden sollen, mittels eines Seriell/Parallel(S/P)-Konverters 10, einer N-Punkt-Inversen-Fast-Fourier-Transformation (N-IFFT) 20 und eines Parallel/Seriell(P/S)-Konverters 30 in folgendes Basisband-übertragene Signal umgewandelt:
der Drehfaktor ist. Das durch (1) gegebene zeitdiskret übertragene Signal x[n] wird dann mit zyklischem Vorfaktor eingegeben, gefolgt von Digital-Analog(D/A)-Umwandlung und das resultierende Analogsignal x(t) wird an das RF-Eingangsteil zur weiteren Verarbeitung gesendet, welche Inphasen/Quadraturphasen(I/Q)-Modulation, Aufwärtswandlung und Leistungsverstärkung einschließt.
Es ist bekannt, dass das PAPR des analogen Signals x(t) um mehrere dB höher ist als das des zeitdiskreten Gegenstücks x[n] und durch jenes von x[n/R] angenähert werden kann, wobei x[n/R] das vom R-maligen Überabtasten von x[n] genommene Signal darstellt. Es ist zu bemerken, dass die zyklische Vorfaktoreinfügung 40 keinen Effekt auf den PAPR-Pegel von x(t) hat. Daher ist es günstig, den PAPR-Pegel von x(t) in Ausdrücken von jenem von x[n/R] gegeben durch
zu berechnen, wobei E{} den Erwartungswert bezeichnet. Die Näherung ist typischerweise sehr genau für R·4.
Ein Hauptnachteil von Breitband-Kommunikationssystemen ist das hohe PAPR des Basisband-übertragenen Signals x(t). Wenn es durch ein RF-Eingangsteil ohne genügend Leistungs-Reduktion läuft, wird das Signal x(t) durch die Nichtlinearität des RF-Leistungsverstärkers gestört. Insbesondere wird die Nichtlinearität nicht nur die Inband-Signalstörung übernehmen, welche zu einer Herabsetzung der Bitfehlerraten (BER, bit error rate)-Leistung führt, sondern auch die Strahlung außerhalb des Bandes (oder erneutes Ausbreiten des Spektrums), was zu Nachbarkanalinterferenz und einer Verletzung der Spektrumsregulierung der Regierung führt.
Herkömmliche Lösung dieses Problems ist einfach das Benutzen eines Leistungsverstärkers mit großem linearen Bereich und großer Leistungs-Reduktion zu Lasten einer niedrigen Leistungseffizienz, hohem Leistungsverbrauch und hohen Herstellungskosten. Alternativ kann das Problem durch Benutzen von PAPR-Reduzierungs-Ansätzen gelöst werden. Einer der PAPR-Reduzierungs-Ansätze ist der Blockkodier-Ansatz, welcher eine Kodierungsregel herauszufinden versucht, so dass alle kodierten Kodewörter zu einem sehr niedrigen PAPR-Pegel für das übertragene Signal x(t) führen. Jedoch machen eine extrem niedrige Koderate und eine außergewöhnliche Kodier-/Dekodier-Komplexität den Ansatz nur für Systeme mit kleiner Konstellationsgröße und niedriger Anzahl von Subträgern anwendbar.
Eine anderer PAPR-Reduzierungs-Ansatz ist der Ansatz des bewussten Abschneidens. In diesem Ansatz werden diejenigen Amplituden-Pegel des übertragenen Signals, welche einen gewissen Schwellwert übersteigen abgeschnitten und das abgeschnittene Signal zum Auslöschen von Strahlung außerhalb des Bandes gefiltert. Trotzdem kann eine große Abschneide-Verzerrung zu einer schweren BER-Leistungsherabsetzung führen und ein unzulängliches Filtern kann zum Wiederanwachsen der Spitzen führen. Andererseits versuchen Wahrscheinlichkeitsansätze die Wahrscheinlichkeit von hohen PAPR-Pegeln für das übertragene Signal mittels Wechseln der Phase, der Reihenfolge, des Pegels oder anderer Eigenschaften des Datenstroms zu verringern. Der Wahrscheinlichkeitsansatz weist teilweise-übertragene-Sequenz(PTS)-Verfahren, selektive Abbildungs(SLM)-Verfahren, Tonreservierungs(TR)-Verfahren, Toninjektions(TI)-Verfahren und Pulsüberlagerungsverfahren auf, unter welchen das PTS-Verfahren als am attraktivsten hinsichtlich der Implementationskomplexität, sowie der PAPR-Reduzierungsleistung zu sein scheint.
Für eine Anzahl von PAPR-Reduzierungsverfahren wie dem PTS, SLM und Pulsüberlagerungsverfahren muss der zugehörige Empfänger über die Veränderungen (d. h. die veränderten Phasen, Reihenfolgen oder Pegel) Bescheid wissen, welche im Datenstrom am Sender während der PAPR-Reduzierungsprozedur gemacht wurden. Die Veränderungen werden bezeichnet als die Seitenbandinformation, welche gebraucht wird zum korrekten Wiederherstellen des ursprünglichen Datenstroms am Empfänger. Entsprechend ist die Zuverlässigkeit der Übertragung der Seitenbandinformation, welche auf PAPR-Reduzierung bezogen sind, extrem wichtig für die Systemfunktionalität.
2 ist das Blockdiagramm eines OFDM-Senders, welcher das PTS-Verfahren benutzt und im Patent US 6,125,103 A offenbart ist. Zum Reduzieren des PAPR von x(t) wird der Eingabedatenblock X = [X[0], X[1], ..., X[N – 1]]^T zuerst in L disjunkte, mit X₁, X₂, ... X_L bezeichnete, Teilblöcke (oder Cluster) der Länge N geteilt, wobei der Exponent ”^T” die Vektor-Transposition bezeichnet. Nur N/L Einträge von X _l l ∈ {1, 2, ...,L}, werden von den entsprechenden Einträgen von X genommen und die überbleibenden werden zu Null gesetzt. Das Teilungsschema kann überlappend, benachbart oder regellos sein. Die L disjunkten Teilblöcke werden dann phasenrotiert und zum Bilden des folgenden Signals kombiniert:
wobei b_l der mit dem lten Teilblock X_l verknüpfte Phasenrotationsfaktor (d. h. |b_l| = 1) ist.
Durchführen der N-IFFT gemäß (5) ergibt das übertragene Signal
wobei x_l[n], welches die N-IFFT von X_l[k] darstellt, als das PTS bezeichnet wird. Das Ziel des PTS-Verfahrens ist das Suchen nach optimalen Phasensequenzen {b₁, b₂, ..., b_L}, so dass der PAPR-Pegel des resultierenden übertragenen Signals minimal ist. In der Praxis hat die Phase von b_l einen Wert aus einem begrenzten Satz von diskreten Werten {2·m/M, m = 0, 1, ..., M – 1} und b₁ kann auf Eins festgelegt sein, ohne irgendeine PAPR-Reduzierungs-Leistung zu opfern. Als solche benötigt das Finden der optimalen Phasensequenz {b₂, b₃, ..., b_L} das Durchführen von M^(L-1) Berechnungen gemäß (3), was impliziert, dass die optimale Suche nach {b₂, b₃, ..., b_L} für große L und M sich fast verbietet. Aus diesem Grund gibt es niederkomplexe suboptimale Suchalgorithmen, für welche {b₂, b₃, ..., b_L} aus einer kleineren Untermenge aller möglichen Kandidaten von {b₂, b₃, ..., b_L} ausgewählt wird. Offensichtlich leiden suboptimale Suchalgorithmen an beträchtlicher Herabsetzung in der PAPR-Reduzierungsleistung.
Die Phasensequenz {b₂, b₃, ..., b_L} wird betrachtet als die Seitenbandinformation, die zu dem zugeteilten Empfänger übertragen werden soll, so dass der Empfänger den Datenstrom der Teilblöcke X_l, l = 2, 3, ..., L richtig wiederherstellen kann. In herkömmlichen PTS-Verfahren wird die Seitenbandinformation über (L – 1) reservierte Subträger übertragen, bei dem ein Subträger innerhalb jedes Teilblocks X_l (l ∈ {2, 3, ..., L}) angeordnet ist. Das herkömmliche Verfahren stellt dennoch keine Schutzkapazität für die Seitenbandinformation über diese reservierten Subträger zur Verfügung und kann daher zu einem unzuverlässigen Seitenbandinformationsempfang unter verrauschten Kanal-Bedingungen führen. Andererseits liefert unsere Erfindung ein Verfahren mit geringer Komplexität und geringer Verzögerung zur zuverlässigen Übermittlung der Seitenbandinformation, welche die PAPR-Reduzierung in Breitband-Kommunikationssystemen betreffen.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Schützen und Übertragen der auf Spitzenwert-zu-Mittelwert-Leistungsverhältnis-Reduzierung in einem Breitbandsystem bezogenen Seitenbandinformation gemäß Ansprüchen 1 und 7 und eine entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 13 bereit. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wurde gemacht, zum Überwinden des obengenannten Nachteils der herkömmlichen Übermittlung der Seitenbandinformation, welche sich auf die PAPR-Reduzierung in Breitband-Kommunikationssystemen bezieht. Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens mit geringer Komplexität und geringer Verzögerung und einer Vorrichtung, wobei die Seitenbandinformation, welche die PAPR-Reduzierung in den Systemen beachtet, zuverlässig übertragen wird. Insbesondere wird die Seitenbandinformation durch einen fehlerkorrigierenden Kode kodiert und mittels einer Mehrzahl von reservierten Subträgern übertragen. Die Modulation der kodierten Seitenbandinformation über die reservierten Subträger wird separat durchgeführt ohne erneute Durchführung der Datenmodulation. Diese Erfindung liefert dadurch die Vorteile von dramatisch reduzierter Implementationskomplexität. Weiterhin ist das vorgeschlagene Verfahren anwendbar auf Breitband-Kommunikationssysteme mit jeder beliebigen Anzahl von Subträgern und jedem beliebigen Typ von Datenkonstellation, während nur eine leichte oder keine Herabsetzung in der PAPR-Reduzierungsleistung eingeschleppt wird.
Gemäß der Erfindung kann die Bestimmung der geschilderten Parameter der PAPR-Reduzierung auf der PAPR des datenmodulierten Signals basieren, wobei die PAPR-Reduzierungsleistung leicht herabgesetzt ist. Alternativ kann es auch auf dem PAPR des übertragenen Signals ohne Verlust von PAPR-Reduzierungsleistung basiert sein.
Die vorangegangenen und anderen Ziele, Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden besser verstanden werden beim aufmerksamen Lesen der detaillierten Beschreibung, welche hier geliefert wird mit entsprechendem Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
Die Erfindung kann in größerem Detail durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Beispielen und Bezügen, welche zu den begleitenden Zeichnungen gemacht sind, verstanden werden, wobei:
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm ist, welches einen typischen OFDM-Sender darstellt;
2 das Blockdiagramm eines herkömmlichen OFDM-Senders ist, welcher das PTS-Verfahren benutzt;
3 das Blockdiagramm eines OFDM-Senders ist, der ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
4 das Blockdiagramm eines OFDM-Senders ist, der ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
5 ein detailliertes Blockdiagramm ist, das den OFDM-Modulator darstellt, die Parameter-Steuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung und die, in 3 gezeigte, Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung, in welcher das PTS-Verfahren benutzt wird und K reservierte Subträger zum Schützen und Übertragen der Seitenbandinformation benutzt werden;
6 die Anordnung der K reservierten Subträger für den in 5 gezeigten OFDM-Sender darstellt;
7 das Blockdiagramm eines OFDM-Empfängers zum Ermitteln und Dekodieren der übertragenen Seitenbandinformation genauso wie zur Wiederherstellung des ursprünglichen Datenstroms ist;
8 beispielhafte Diagramme der Berechnung der Teil-N-IFFT sind für (a) jede gegebene Frequenz p_l und (b) einer bestimmten Frequenz p_l = N/8 und (c) ein beispielhaftes Diagramm des Aufbaus der Nachschlage-Abbildungstabelle (look-up-Abbildungstabelle) in einer Speichervorrichtung zum Erzeugen einer Periode des seitenbandinformationsmodulierten Signals x ~_S[n] für p_l = N/8;
9 ein detailliertes Blockdiagramm ist, welches den OFDM-Modulator, die Parametersteuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung und die in 4 gezeigte Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung darstellt, in welcher das PTS-Verfahren benutzt wird und K reservierte Subträger zum Schützen und Übertragen der Seitenbandinformation benutzt werden;
10 ein detailliertes Blockdiagramm ist, welches den OFDM-Modulator, die Parametersteuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung und die, in 3 gezeigte, Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung darstellt, in welcher das PTS-Verfahren benutzt wird und zwei Gruppen von reservierten Subträgern zum Schützen und Übertragen der Seitenbandinformation benutzt werden;
11 die Anordnung von zwei Gruppen von reservierten Subträgern für den OFDM-Sender in 10 anzeigen;
12 ein detailliertes Blockdiagramm ist, welches den OFDM-Modulator darstellt, die Parameter-Steuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung und die, in 4 gezeigte, Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung, in welcher das PTS-Verfahren benutzt wird und zwei Gruppen von reservierten Subträgern zum Schützen und Übertragen der Seitenbandinformation benutzt werden;
13(a) und 13(b) die komplementäre kumulative Verteilungsfunktion der erhaltenen 10⁵ unabhängigen Realisierungen von PAPR-Pegeln für 128 bzw. 1024 Subträger grafisch darstellen; und
14(a) und 14(b) die Wortfehlerrate des ”Wortes” {b₂, b₃, b₄} für frequenzflache Kanäle und frequenzselektive Kanäle entsprechend grafisch darstellen.
3 ist das Blockdiagramm eines OFDM-Senders gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit Bezug auf 3 werden die Daten X[k], k = 0, 1, ..., N – 1, die innerhalb einer OFDM-Symbolperiode übertragen werden sollen, mittels eines S/P-Konverters 10 in den Eingangsdatenblock X umgewandelt. Der OFDM-Modulator 100, der eine Parameter-Steuerungsvorrichtung 200 für PAPR-Reduzierung aufweist, führt OFDM-Modulation der Eingabedaten X aus und erzeugt das datenmodulierte Signal x ~_D . Die Parametersteuerungsvorrichtung 200 wählt nacheinander einen Satz von Parametern aus allen möglichen Sätzen von Parametern für PAPR-Reduzierung aus und sendet jeden Satz von ausgewählten PAPR-Reduzierungsparametern zum OFDM-Modulator 100. Der OFDM-Modulator 100 moduliert ferner die Eingabedaten X gemäß den PAPR-Reduzierungsparametern und leitet das entsprechende datenmodulierte Signal x ~_D ab. Die Prozedur der Auswahl eines neuen Satzes von PAPR-Reduzierungsparametern und das Ableiten des entsprechenden datenmodulierten Signals x ~_D wird wiederholt, bis ein akzeptierbarer PAPR-Pegel von x ~_D erreicht wird. Alternativ wird es wiederholt, bis alle möglichen Sätze von PAPR-Reduzierungsparametern ausgewählt wurden und alle PAPR-Pegel der entsprechenden x ~_D berechnet wurden. Dann wird ein Satz von optimalen (oder suboptimalen) PAPR-Reduzierungsparametern gemäß den berechneten PAPR-Pegeln von x ~_D bestimmt.
Nachdem der Satz von optimalen (oder suboptimalen) PAPR-Reduzierungsparametern bestimmt wurde, führt die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 eine Kodierung und OFDM-Modulation für die Information durch, die auf die optimalen (oder suboptimalen) PAPR-Reduzierungsparameter bezogen ist, welche als Seitenbandinformation bezeichnet ist und leitet das seitenbandinformationsmodulierte Signal x ~_S ab. Das seitenbandinformationsmodulierte Signal x ~_S und das datenmodulierte Signal x ~_D werden ferner zum Ergeben des übertragenen Signals mittels eines Addierers 400 kombiniert, so dass sich das übertragene Signal x ~ ergibt, welches dann in die übertragene Sequenz x ~[n] mittels eines P/S-Konverters 30 umgewandelt wird. Es ist zu bemerken, dass das Addieren des seitenbandinformationsmodulierten Signals x ~_S zum datenmodulierten Signal x ~_D zu dem resultierenden übertragenen Signal x ~ mit einem wenig höheren PAPR-Pegel als demjenigen von x ~_D führen kann. Da die PAPR-Reduzierungsparameter basierend auf dem datenmodulierten Signal x ~_D bestimmt werden, könnte eine leichte Herabsetzung in der PAPR-Reduzierungsleistung eingeführt werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel von 3 sind einige Subträger reserviert zum Übertragen der Seitenbandinformation, während der Rest der Subträger zur Datenübertragung benutzt wird. Die Seitenbandinformation gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann daher angemessen geschützt werden. Weiterhin wird die Modulation der kodierten Seitenbandinformation über die reservierten Subträger und die Modulation der Daten über den Rest der Subträger getrennt durchgeführt, wodurch der Vorteil von dramatisch reduzierter Implementationskomplexität bereitgestellt wird.
4 ist das Blockdiagramm eines OFDM-Senders gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Daten X[k], k = 0, 1, ..., N – 1, welche innerhalb einer OFDM-Symbolperiode übertragen werden sollen, werden mittels eines S/P-Konverters 10 in Eingabedaten X umgewandelt. Der OFDM-Modulator 100, welcher eine Parametersteuerungsvorrichtung 200 für PAPR-Reduzierung hat, führt OFDM-Modulation der Eingabedaten X aus und erzeugt das datenmodulierte Signal x ~_D . Ähnlich zum Ausführungsbeispiel in 3 sind einige Subträger reserviert zum Übertragen der Seitenbandinformation. Im Ausführungsbeispiel von 4 wird anhand der hier unten mit Bezug auf 4 zur Verfügung gestellten Beschreibung besser verstanden, wie die übertragene Sequenz x ~[n] zu Erzeugen ist. Mit Bezug auf 4, während der Prozedur der Bestimmung optimaler (oder suboptimaler) PAPR-Reduzierungsparameter sendet die Parameter-Steuerungsvorrichtung 200 jeden Satz der ausgewählten PAPR-Reduzierungsparametern zum OFDM-Modulator 100. Der OFDM-Modulator 100 moduliert die Eingabedaten X gemäß diesen PAPR-Reduzierungsparametern und leitet das entsprechende datenmodulierte Signal x ~_D ab. Gleichzeitig führt die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 Kodierung und OFDM-Modulation für die bezogene Information der ausgewählten PAPR-Reduzierungsparameter. aus, welche als die Seitenbandinformation bezeichnet wird und leitet das seitenbandinformationsmodulierte Signal x ~_S ab. Das seitenbandinformationsmodulierte Signal x ~_S und das datenmodulierte Signal x ~_D werden ferner kombiniert über einen Addierer 400, so dass sich das übertragene Signal ergibt. Die Prozedur der Auswahl eines neuen Satzes von PAPR-Reduzierungsparametern und der Ableitung des entsprechenden übertragenen Signals x ~ wird wiederholt, bis ein akzeptierbarer PAPR-Pegel von x ~ erreicht wird. Alternativ wird es wiederholt, bis alle möglichen Sätze von PAPR-Reduzierungsparametern gewählt wurden und alle PAPR-Pegel der entsprechenden x ~ berechnet wurden. Dann wird ein Satz von optimalen (oder suboptimalen) PAPR-Reduzierungsparametern gemäß dem berechneten PAPR-Pegel von x ~ bestimmt. Nachdem die PAPR-Reduzierungsprozedur vervollständigt wurde, wird das schließlich resultierende übertragene Signal x ~ in die übertragene Sequenz x ~[n] mittels, eines P/S-Konverters 30 umgewandelt.
Die dadurch erhaltenen optimalen (oder suboptimalen) PAPR-Reduzierungsparameter spiegeln immer den PAPR-Pegel der schließlich übertragenen Sequenz x ~[n] wieder. Dadurch kann das Ausführungsbeispiel in 4 die Seitenbandinformation ohne irgendeine Herabsetzung der PAPR-Reduzierungsleistung schützen, während nur eine leicht ansteigende Berechnungskomplexität eingeführt wurde.
Im Folgenden wird, zur klaren und einfachen Darstellung, die Erfindung nur in Begriffen des PTS-Verfahrens weiter beleuchtet, obwohl es auch auf andere Typen von PAPR-Reduzierungsverfahren angewendet werden kann.
5 ist ein detailliertes Blockdiagramm, welches den OFDM-Modulator 100, die Parametersteuerungsvorrichtung 200 für PAPR-Reduzierung und die Seitenbandinformationskodier- und Modulationsvorrichtung 300 darstellt, welche in 3 gezeigt ist. In 5 bestimmt die Parametersteuerungsvorrichtung 200 eine optimale (oder suboptimale) Phasensequenz {b₂, b₃, ..., b_L} gemäß dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals x ~_D vom OFDM-Modulator 100. Wie bereits erwähnt, ist es der Phase von b₁ erlaubt, eine aus einer begrenzten Menge von diskreten Werten {2·m/M, m = 0, 1, ..., M – 1} zu sein, wenn das PTS-Verfahren nach einer optimalen (oder suboptimalen) Phasensequenz {b₁, b₂, ..., b_L} sucht und b₁ kann auf Eins festgelegt sein, ohne irgendeine PAPR-Reduzierungsleistung zu opfern.
Im Folgenden wird ferner beschrieben, wie die Seitenbandinformation über die Phasensequenz {b₂, b₃, ..., b_L) über K reservierte Subträger geschützt und übertragen wird.
Zum leichten Kodieren der Phasensequenz {b₂, b₃, ..., b_L}, richtet die Erfindung zuerst eine Eins-zu-Eins-Abbildung zwischen jeder der möglicherweise benutzten Phasen {b₂, b₃, ..., b_L) und einem entsprechenden Index i ein, wobei i ∈ {0, 1, ..., I – 1} und I die Anzahl von möglichen Kandidaten von {b₂, b₃, ..., b_L} angibt. Es ist zu bemerken, dass I = M^(L-1) für optimale Suchalgorithmen ist und kleiner als M^(L-1) für suboptimale Suchalgorithmen sein kann. Tabelle 1 zeigt ein Beispiel einer solchen Abbildung mit L = 4 (vier Teilblöcke) und M = 2 (b_l ∈ {±1}) für optimale Suchalgorithmen (I = 2³ = 8). Tabelle 1. Eine beispielhafte Abbildungstabelle für optimale Suchalgorithmen (L = 4, M = 2 und I = 8)

Index

i Binärdarstellung b₂ b₃ b₄

0 000 1 1 1

1 001 1 1 –1

2 010 1 –1 1

3 011 1 –1 –1

4 100 –1 1 1

5 101 –1 1 –1

6 110 –1 –1 1

7 111 –1 –1 –1
In 5 weist die Parametersteuerungsvorrichtung 200 für PAPR-Reduzierung ferner eine Phasenoptimierungseinheit 60 und einen Phasenabbilder 70 auf. Die Phasenoptimierungseinheit 60 wählt nacheinander einen Index i aus der Menge von {1, 2, ..., I} aus und der Phasenabbilder 70 erzeugt die entsprechende Phasensequenz {b₂, b₃, ..., b_L} gemäß der wie in Tabelle 1 gezeigten Abbildung, so dass der OFDM-Modulator 100 ein neues datenmoduliertes Signal x ~_D ableiten kann. Solch ein Schritt wird wiederholt, bis eine optimale (oder suboptimale) Phasensequenz {b₂, b₃, ..., b_L} gefunden wird.
Angenommen, i_s bezeichnet den Index i, der der bestimmten Phase aus {b₂, b₃, ..., b_L} nach Phasenoptimierung entspricht, dann ist die Kenntnis des Index i_s äquivalent zum Wissen der bestimmten Sequenz {b₂, b₃, ..., b_L}. Daher kann die Seitenbandinformation über {b₂, b₃, ..., b_L} einfach durch fehlerkorrigierendes Kodieren des Index i_s geschützt werden.
Ferner bezogen auf 5 wird, nachdem die Phasenoptimierungseinheit 60 den optimalen (oder suboptimalen) Index i_s bestimmt hat, der Index i_s in die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 zum Erzeugen des seitenbandinformationsmodulierten Signals x ~_S eingegeben. Die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 benutzt einen fehlerkorrigierenden Kode zum Schützen der Seitenbandinformation (den Index i_s) und führt eine OFDM-Modulation der kodierten Seitenbandinformation aus. Genauer, die Seitenbandinformationskodier- und Modulationsvorrichtung 300 weist einen Kodierer 310 zum Ausführen der fehlerkorrigierenden Kodierung des Index i_s auf und das resultierende Kodewort wird auf eine Sequenz {d₁, d₂, ..., d_K} von K Symbolen mittels eines Symbolabbilders 320 abgebildet. Die Sequenz {d₁, d₂, ..., d_K} wird dann auf K reservierte Subträger {p₁, p₂, ..., p_K} mittels N-IFFT moduliert.
Im Allgemeinen ist die Anzahl von reservierten Subträgern im Ausführungsbeispiel in 5 sehr klein. Das erlaubt dem Ausführungsbeispiel in 5 die erforderlichen Operationen für N-IFFT als eine Teil-N-IFFT 330 mit unterschiedlichem Grad der Komplexität gemäß der unterschiedlichen Anordnung der reservierten Subträger {p₁, p₂, ..., p_K} zu vereinfachen. Der vereinfachte Prozess wird später beschrieben.
6 veranschaulicht die Anordnung von K reservierten Subträgern für den OFDM-Sender in 5, in welcher die reservierten Subträger zum Übertragen der kodierten Seitenbandinformation benutzt werden. Das datenmodulierte Signal x ~_D und das seitenbandinformationsmodulierte Signal x ~_S entsprechen den N-IFFTs der folgenden Signale:
wobei X_l[k] = 0, für k = p_m, m = 1, 2, ..., K (9) zum Übertragen der kodierten Seitenbandinformation reserviert ist. Der Addierer 400 in 5 summiert x ~_D und x ~_S auf und erzeugt die übertragene Sequenz x ~[n] = x ~_D[n] + x ~_S[n], n = 0, 1, ..., N – 1. (10)
Ferner bezogen sowohl auf 5, als auch auf 6 und gemäß (7) bis (9), ergibt sich unter Verwendung der N-IFFT gemäß (10)
Demzufolge ist ein OFDM-Empfänger zum Wiederherstellen sowohl der Seitenbandinformation, als auch der Originaldaten in 7 dargestellt. Bezogen auf 7 erhält der OFDM-Empfänger die Sequenz y[n], welche in den Datenblock y mittels eines S/P-Konverters 10 umgewandelt wird. Nachdem die erhaltenen Daten y durch eine N-Punkt-Fast-Fourier-Transformation (N-FFT) 550 und einen Entzerrer 540 verarbeitet wurden, werden K Symbole aus den reservierten Subträgern {p₁, p₂, ..., p_K} herausgegriffen. Dann findet die Seitenbandinformationsdemodulations- und -dekodiervorrichtung 500 von den K Symbolen die Phasensequenz {b ^ * / 2, b ^ * / 3, ..., b ^ * / L} heraus, welche beim Sender bestimmt wurde. Gemäß der erhaltenen Phasensequenz {b ^ * / 2, b ^ * / 3, ..., b ^ * / L} entfernt der OFDM-Empfänger die Phasenrotationen, welche am Sender gemacht wurden und stellt die Datensequenz X ^[k] wieder her.
Wie in 7 gesehen werden kann, weist die Seitenbandinformationsdemodulations- und -dekodiervorrichtung 500 ferner einen Symbol-Rückabbilder 510, einen Dekodierer 520 und einen Phasenabbilder 530 zum Herausfinden der am Sender bestimmten Phasensequenz auf. Der Symbol-Rückabbilder 510 ordnet die K Symbole auf den Subträgern {p₁, p₂, ..., p_K} auf ein entsprechendes Kodewort ab und der Dekodierer 520 dekodiert dieses Kodewort in einen entsprechenden Index i ^_S . Der Phasenabbilder 530 transformiert dann den Index i ^_S in eine entsprechende Phasensequenz {b ^ * / 2, b ^ * / 3, ..., b ^ * / L}.
Bezogen ferner auf 5, kann die Komplexität des Ableitens des seitenbandinformationsmodulierten Signals x ~_S oder äquivalent des Berechnens der N-IFFT von X ~_S[k] dramatisch durch Wirkung der periodischen Eigenschaft des Drehfaktors W_N reduziert werden, genauso wie die Tatsache, dass die Anzahl von reservierten Subträgern im Allgemeinen sehr klein ist. Das wird erklärt durch Bedenken des folgenden Falles. Der Eingabedatenblock X ist in vier Teilblöcke (L = 4) geteilt und die kodierte Seitenbandinformation ist auf die Sequenz {d₁, d₂, d₃, d₄) (K = 4) abgebildet, welche mittels des Subträgers {p₁, p₂, p₃, p₄) = {p₁, p₁ + N/4, p₁ + 2N/4, p₁ + 3N/4) zu Übertragen ist.
Dann kann leicht gezeigt werden, dass das seitenbandinformationsmodulierte Signal
Das zeigt, dass die N-IFFT von X ~_S[k] einfach durch eine 4-IFFT, gefolgt durch (n – 1) komplexe Multiplizierer (gekoppelt mit W np₁ / N ), wie in 8(a) gezeigt, implementiert werden kann.
Wenn p₁ = N/8 ist, reduziert sich die Implementation in 8(a) zu der in 8(b), bei der nur ein 4-IFFT und vier komplexe Multiplizierer gebraucht werden. Außerdem wird nur eine 4-IFFT für p₁ = 0 gebraucht. Es ist zu bemerken, dass der ursprüngliche N-IFFT N·log₂N komplexe Additionen und (N/2)·log₂N komplexe Multiplikationsoperationen benötigt, wobei die vereinfachte Implementation, auf welche sich zur Klarheit als Teil-N-IFFT 330 bezogen wird, nur acht komplexe Additionen und (N + 3) komplexe Multiplikationsoperationen für jede beliebige Frequenz p₁ benötigt. Andererseits hängt die Erzeugung des seitenbandinformationsmodulierten Signals x ~_S[n] nur vom gegebenen Index i ab, wobei impliziert ist, dass x ~_S[n] durch einfaches Betrachten mittels einer Abbildungstabelle, welche im Voraus für alle i ∈ {0, 1, ..., I – 1} konstruiert wurde, erzeugt werden kann und in einer Speichervorrichtung wie einem Nur-Lese-Speicher (ROM) gespeichert werden kann. Ähnlich kann die Größe der Abbildungstabelle (die Speichervorrichtung) durch die Wirkung des obengenannten Faktes und der periodischen Eigenschaft des Drehfaktors, wie in 8(c) für p₁ = N/8 erläutert wurde, dramatisch reduziert werden.
Es ist zu bemerken, dass im Ausführungsbeispiel von 5 die Bestimmung des Index i_S auf dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals x ~_D basiert, wobei impliziert wird, dass Addieren des seitenbandinformationsmodulierten Signals x ~_S zum Signal x ~_D , wie durch (10) gegeben, zu einem erhöhten PAPR-Pegel des übertragenen Signals x ~ führen kann. Die resultierende Herabsetzung der PAPR-Reduzierungsleistung kann jedoch vernachlässigt werden, wenn die Gesamtleistung von x ~_S viel kleiner ist als die von x ~_D .
Alternativ bestimmt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in 9 gezeigt, den Index i_S basierend auf dem PAPR-Pegel des übertragenen Signals x ~ ohne eine Herabsetzung der PAPR-Reduzierungsleistung. 9 ist ein detailliertes Blockdiagramm des, in 4 gezeigten, OFDM-Senders, in welchem die Parametersteuerungsvorrichtung 200 für PAPR-Reduzierung und die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 weiter erläutert sind. Die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 erzeugt das seitenbandinformationsmodulierte Signal x ~_S für jeden ausgewählten Index i ∈ {0, 1, ..., I – 1} während der Phasenoptimierung und dadurch erfordert das Ausführungsbeispiel in 9 mehr Berechnungen als jenes in 5.
Als Nächstes werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung mit weiter reduzierter Komplexität geschaffen. Zuerst wird erfindungsgemäß die Sequenz {d₁, d₂, ..., d_K}, welche die kodierte Seitenbandinformation berücksichtigt, in zwei Sequenzen {d₁, d₂, ...,
} und
aufgeteilt, wobei K ~ + (L – 1) = K ist und P_b die durchschnittliche Leistung zum Übertragen der letzteren Sequenz ist. Die vorhergehende Sequenz {d₁, d₂, ...,
} ist zu modulieren auf K ~ reservierte Subträger {p₁, p₂, ...,
} zum Übertragen von Teilen der kodierten Seitenbandinformation, während die letztere Sequenz
auf (L – 1) reservierte Subträger {q₂, q₃, ..., q_L} festzulegen ist zum Übertragen des verbleibenden Teils der kodierten Seitenbandinformation.
10 ist ein detailliertes Blockdiagramm, welches den, in 3 gezeigten, OFDM-Sender darstellt, in welchem das PTS-Verfahren benutzt wird und ferner die Parametersteuerungsvorrichtung 200 für PAPR-Reduzierung und die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 dargestellt sind. Mit Bezug auf 10 weist die Parametersteuerungsvorrichtung 200 für PAPR-Reduzierung eine Phasenoptimierungseinheit 60 und einen Phasenabbilder 70 auf. Der Phasenabbilder 70 ist implementiert durch einen Kodierer 72, gefolgt durch einen M-fach-Phasenschieberumtastungs (PSK, phase shift keying)-Abbilder 71. Für optimale Suchalgorithmen ist der Kodierer 72 nicht existent und der Phasenabbilder 70 reduziert sich auf den M-fach-Phasenschieberumtastungs(PSK)-Abbilder 71, welcher wieder wie in Tabelle 1 mit Binärbits (0, 1) entsprechend abgebildet auf BPSK-Symbole {+1, –1} dargestellt ist. Die BPSK-Symbole vom M-fach-PSK-Abbilder 71 (M = 2) werden dann als die Phasenrotationsfaktoren b_l, l = 2, 3, ..., L benutzt.

Für suboptimale Algorithmen zeigt Tabelle 2 ein anderes Beispiel einer solchen Phasenabbildung mit L = 4 (vier Teilblöcke) und M = 4 (b_l ∈ {±1, ±j}), bei dem nur I (= 8) Kandidaten von {b₂, b₃, b₄} aus insgesamt 64 (= 4³) Kandidaten zur Auswahl einer suboptimalen Phasensequenz {b₂, b₃, b₄} benutzt werden. Der Index i in Tabelle 2 ist durch den Kodierer 72 mit einem linearen (6,3)-Blockkode der Erzeugermatrix

kodiert und 2-Tupel-Binärbits {00, 01, 11, 10} sind in dem resultierenden Kodewort entsprechend in Vierfach-Phasenschieberumtastungs (QPSK, quaternary phase shift keying)-Symbole {1, j, –1, –j} abgebildet. Die QPSK-Symbole vom M-fach-PSK-Abbilder 71 (M = 4) werden dann als die Phasenrotationsfaktoren b_l, l = 2, 3, ..., L benutzt. Tabelle 2. Eine beispielhafte Abbildungstabelle für suboptimale Suchalgorithmen (L = 4, M = 4 und I = 8)

Index		Kodewort			b₂	b₃	b₄
i	Binär-Darstellung	Kodewort			b₂	b₃	b₄
0	000	00	00	00	1	1	1
1	001	11	00	01	–1	1	j
2	010	10	10	10	–j	–j	–j
3	011	01	10	11	J	–j	–1
4	100	01	11	00	J	–1	1
5	101	10	11	01	–j	–1	j
6	110	11	01	10	–1	j	–j
7	111	00	01	11	1	j	–1

Wie in 10 gezeigt, wird die zweistufige Kodierung des Index i_S zum Schutz der Seitenbandinformation geboten. Während der Phasenoptimierung wird die erste Stufe der Kodierung jedes Index i durch den Kodierer 72 durchgeführt und das resultierende Kodewort wird auf die Sequenz {b₂, b₃, ..., b_L} durch den M-fach-PSK-Abbilder 71 abgebildet. Durch Zuteilen eines Subträgers pro Teilblock mit dem Wert von
kann die Sequenz
für den Index i auf die (L – 1) reservierten Subträger {q₂, q₃, ..., q_L} festgelegt werden, wobei der Subträger q₁ innerhalb des Frequenzbereiches des lten Teilblocks ist. Nach der Phasenoptimierung wird das Kodewort für den Index i_S vom Kodierer 72 in die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 zur zweiten Stufe der Kodierung und Modulation eingegeben. Die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 weist einen Partiätsbit-Generator 315, einen Symbolabbilder 320 zum Abbilden der erzeugten Partiätsbits auf die Sequenz {d₁, d₂, ...,
} und eine Teil-N-IFFT 330 zum Durchführen einer OFDM-Modulation der Sequenz {d₁, d₂, ...,
} gemäß der Anordnung von Subträgern {p₁, p₂, ...,
} auf.
11 zeigt ein Beispiel, welches die Anordnung der zwei Gruppen von reservierten Subträgern {p₁, p₂, ...,
} und {q₂, q₃, ..., q_L} für zweistufigen Schutz der Seitenbandinformation zeigt. Sei die N-FFT des datenmodulierten Signals x ~_D[n] gegeben wie (7) mit
und die N-FFT des seitenbandinformationsmodulierten Signals x ~_S[n] gegeben durch
Es kann leicht aus (7), (10), (14) und (15) gesehen werden, dass
Das zeigt, dass mit der Anordnung wie in 11, die zwei Sequenzen {d₁, d₂, ...,
} und
welche die zweistufig kodierte Seitenbandinformation repräsentieren, entsprechend auf zwei Gruppen von reservierten Subträgern {p₁, p₂, ...,
} und {q₂, q₃, ..., q_L} eingegeben werden. Dadurch enthält das resultierende übertragene Signal x ~[n] beide Gruppen von Symbolen zur Übertragung des Index i_S. Der entsprechende Empfänger ist ähnlich zu jenem in 7.
Aufgrund der Tatsache, dass K ~ < K ist, hat das Ausführungsbeispiel in 10 die Vorteile der niedrigeren Komplexität zum Berechnen der Teil-N-IFFT von X ~_S[k] und der geringeren Herabsetzung der PAPR-Reduzierungsleistung als jene in 5, bei der beide Ausführungsbeispiele, die den Index i_S bestimmen, auf dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals x ~_D basieren.
Ähnlich kann das Erhalten des Index i während der Phasenoptimierung auch auf dem PAPR-Pegel des übertragenen Signals x ~ basieren, wie durch das Ausführungsbeispiel von 12 erläutert wird, wodurch die Komplexität in 9 zusätzlich reduziert wird. 12 ist ein detailliertes Blockdiagramm, welches den in 4 gezeigten OFDM-Sender erläutert, in welchem das PTS-Verfahren benutzt wird und die Parametersteuerungsvorrichtung 200 für PAPR-Reduzierung und die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 ferner dargestellt sind. Die Parametersteuerungsvorrichtung 200 für PAPR-Reduzierung weist eine Phasenoptimierungseinheit 60 und einen Phasenabbilder 70 auf. Der Phasenabbilder 70 ist implementiert durch einen Kodierer 72, gefolgt durch einen M-fach-PSK-Abbilder 71. Die PSK-Sequenz {b₂, b₃, ..., b_L} vom M-fach-PSK-Abbilder 71 sind auf (L – 1) reservierte Subträger {q₂, q₃, ..., q_L} festgelegt. Die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung 300 weist einen Paritätsbit-Generator 315 zum Kodieren der Ausgabe des Kodierers 72 und einen Symbolabbilder 320 zum Abbilden der Paritätsbits des Paritätsbit-Generators 315 in die Sequenz {d₁, d₂, ...,
} und eine Teil-N-IFFT 330 zum Durchführen einer OFDM-Modulation der Sequenz {d₁, d₂, ...,
} gemäß der Anordnung der Subträger {p₁, p₂, ...,
} auf. Dieses überträgt dadurch die zweistufig kodierte Seitenbandinformation durch zwei Gruppen von reservierten Subträgern {p₁, p₂, ...,
} und {q₂, q₃, ..., q_L}. Ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel in 10, wird die Übermittlung des Index i_S komplettiert durch die Erzeugung der zwei Sequenzen {d₁, d₂, ...,
} und {b₂, b₃, ..., b_L}. Auch der entsprechende Empfänger ist ähnlich zu jenem in 7.
Im Folgenden werden einige Simulationsergebnisse, welche die Ausführungsbeispiele in 10 und 12 betreffen, zum Verifizieren der Erfindung geliefert.
In der Simulation wurde für die Daten X[k] angenommen, dass sie gleichwahrscheinliche 16-QAM-Symbole mit Varianz Eins sind und das optimale Such-PTS-Verfahren mit benachbartem Partitionierungsschema für L = 4 (vier Teilblöcke) und M = 2 (b_l ∈ {±1}) benutzt wurde. Für die Ausführungsbeispiele aus 10 und 12 war der Kodierer 72 nicht existent aufgrund der Benutzung eines optimalen Suchalgorithmus und drei Informationsbits, welche den Index i darstellen, wurden auf die BPSK-Sequenz {b₂, b₃, b₄} durch den M-fach-PSK-Abbilder 71 abgebildet mit der Phasenabbildung wie in Tabelle 1. Die drei Informationsbits wurden durch den, durch (13) gegeben, linearen (6,3)-Blockkode kodiert, bei dem die resultierenden drei Paritätsbits als die Ausgaben des Paritätsbit-Generators 315 durch den Symbolabbilder 320 auf die BPSK-Sequenz {d₁, d₂, d₃} (d. h. K ~ = 3) abgebildet wurden. Die zwei Sequenzen {d₁, d₂, d₃} und {b₂, b₃, b₄}
wurden entsprechend durch zwei Gruppen von reservierten Subträgern {p₁, p₂, p₃} = {N/8, 3N/8, 5N/8} und {q₂, q₃, q₄} = {2N/8, 4N/8, 6N/8} übertragen. Die PAPR-Reduzierungsleistung wurde basierend auf vierfachem Überabtasten (R = 4) des resultierenden übertragenen Signals x ~[n] (unter Verwendung von (3)) und 10⁵ Monte-Carlo-Durchläufen ausgewertet.
13(a) und 13(b) stellen die komplementäre kumulative Verteilungsfunktion (CCDF), Pr{PAPR > PAPR₀} entsprechend der erhaltenen 10⁵ unabhängigen Realisierungen von PAPR-Pegeln für 128 bzw. 1024 Subträger grafisch dar. Es ist zu bemerken, dass die Linien, welche durch ”ORIGINAL” in diesen Abbildungen bezeichnet sind, die Ergebnisse sind, die ohne irgendeine PAPR-Reduzierung erhalten wurden und jene, die mit ”PTS” bezeichnet sind, jene sind, welche durch Benutzen der optimalen Such-PTS-Methode ohne Subträger-Reservierung für Seitenbandinformationsübertragung erhalten wurden. In 13(a) (N = 128) kann bemerkt werden, dass das Ausführungsbeispiel in 10 eine kleine Bitleistungsherabsetzung in der PAPR-Reduzierung aufweist, wohingegen jene in 12 die PAPR-Reduzierungsleistung leicht verbessert. Diese Leistungsverschiedenheit ist jedoch in 13(b) für den Fall von N = 1024 fast nicht zu erkennen.
Andererseits wurde die Detektionsleistung für {b₂, b₃, b₄} ausgewertet durch Weitergeben des übertragenen Signals x ~[n] (N = 1024) durch einen frequenzflachen Kanal genauso wie einen Doppelpfad-frequenzselektiven Kanal, dessen Impulsantwort h[n] = δ[n] + 0,5δ[n – 5] ist. Vom empfangenen Signal wurde angenommen, dass es durch additives weißes Gaußrauschen (AWGN) verstümmelt wurde.
14(a) und 14(b) zeichnen die Wortfehlerraten(WER)-Leistung des ”Wortes” {b₂, b₃, b₄} der Erfindung (die durch ”kodiert” gekennzeichneten Linien) für die Frequenzflachen und Frequenzselektiven-Kanäle entsprechend auf. Zum Vergleich sind die Ergebnisse, die durch Benutzen nur der Sequenz {b₂, b₃, b₄} für Seitenbandinformationsübermittlung mittels reservierter Subträger {q₂, q₃, q₄} (d. h. das herkömmliche PTS-Verfahren) erhalten wurden, auch aufgezeichnet (die durch ”unkodiert” gekennzeichneten Linien). Aus 14(a) und 14(b) kann gesehen werden, dass die Erfindung etwa 3 dB bzw. 6 dB Kodiergewinn gegenüber dem herkömmlichen PTS-Verfahren bei WER = 10^–2 für die entsprechenden frequenzflachen und frequenzselektiven Kanäle liefert. Diese Ergebnisse demonstrieren dadurch die Effizienz der Erfindung.

Claims

Verfahren zum Schützen und Übertragen der auf Spitzenwert-zu-Mittelwert-Leistungsverhältnis(PAPR)-Reduzierung in einem Breitbandsystem bezogenen Seitenbandinformation, aufweisend die Schritte: (a) Durchführen einer Breitbandmodulation für die zu übertragenden Daten und Erzeugung eines datenmodulierten Signals, dann Ausführung einer Prozedur bezogen auf PAPR-Reduzierung; (b) Kodieren der Seitenbandinformation zum Erzeugen einer kodierten Seitenbandinformation durch eine fehlerkorrigierende Kodierungsprozedur; (c) Zuteilen einer Mehrzahl von Subträgern zum Übertragen der kodierten Seitenbandinformation; (d) Durchführen einer Breitbandmodulation für diese kodierte Seitenbandinformation und Erzeugung eines seitenbandinformationsmodulierten Signals; und (e) Anhängen des seitenbandinformationsmodulierten Signals an das datenmodulierte Signal zum Erzeugen eines übertragenen Signals; wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur entweder auf dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals oder dem des übertragenen Signals basiert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur PAPR-Reduzierungsparameter basierend auf dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals oder demjenigen des übertragenen Signals bestimmt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die PAPR-Reduzierungsparameter die Seitenbandinformation sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur ein PTS-Verfahren ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur auf dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals basiert und die Schritte (b), (d) und (e) durchgeführt werden, nachdem die PAPR-Reduzierungsparameter bestimmt wurden.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur auf dem PAPR-Pegel des übertragenen Signals basiert und die Schritte (b), (d) und (e) während der PAPR-Reduzierungsprozedur durchgeführt werden.
Verfahren zum Schützen und Übertragen der auf Spitzenwert-zu-Mittelwert-Leistungsverhältnis(PAPR)-Reduzierung in einem Breitbandsystem bezogenen Seitenbandinformation, aufweisend die Schritte: (a) Durchführen von Breitbandmodulation für die zu übertragenden Daten und Erzeugen eines datenmodulierten Signals, dann Ausführen einer auf PAPR-Reduzierung bezogenen Prozedur; (b) Kodieren der Seitenbandinformation und Erzeugen zweier Gruppen von kodierten Seitenbandinformationen mittels einer fehlerkorrigierenden Kodierungsprozedur und einer Paritätsbit-Erzeugungsprozedur; (c) jeweils Zuteilen von zwei Gruppen einer Mehrzahl von Subträgern zum Übertragen der zwei Gruppen der kodierten Seitenbandinformation; (d) Kombinieren einer der zwei Gruppen der kodierten Seitenbandinformation mit dem datenmodulierten Signal; (e) Modulation der anderen Gruppe der zwei Gruppen der kodierten Seitenbandinformation und Erzeugen eines seitenbandinformationsmodulierten Signals; und (f) Anhängen des seitenbandinformationsmodulierten Signals an das datenmodulierte Signal zum Erzeugen eines übertragenen Signals; wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur entweder auf dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals basiert oder dem des übertragenen Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur PAPR-Reduzierungsparameter basierend auf dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals oder auf demjenigen des übertragenen Signals bestimmt.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die PAPR-Reduzierungsparameter die Seitenbandinformation sind.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur ein PTS-Verfahren ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur auf dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals basiert und die Schritte (b), (e) und (f) durchgeführt werden, nachdem die PAPR-Reduzierungsparameter bestimmt wurden.
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die PAPR-Reduzierungsprozedur auf dem PAPR-Pegel des übertragenen Signals basiert und die Schritte (b), (e) und (f) während der PAPR-Reduzierungsprozedur durchgeführt werden.
Vorrichtung zum Schützen und Übertragen der auf Spitzenwert-zu-Mittelwert-Leistungsverhältnis(PAPR)-Reduzierung in einem Breitbandsystem bezogenen Seitenbandinformation, aufweisend: einen Breitbandmodulator zum Modulieren von Daten auf mehrere Subträger und zum Erzeugen eines datenmodulierten Signals, wobei der Breitbandmodulator eine PAPR-Reduzierungsvorrichtung zum Herabsetzen des PAPR-Pegels des datenmodulierten Signals aufweist und eine Mehrzahl von Subträger zum Schützen und Übertragen der Seitenbandinformation belegt; eine Seitenbandinformationskodier- und modulationsvorrichtung zum Kodieren und Modulieren der Seitenbandinformation durch eine fehlerkorrigierende Kodierungsprozedur auf die Mehrzahl von Subträger und zum Erzeugen eines seitenbandinformationsmodulierten Signals; einen Zusammensetzer zum Zusammensetzen des datenmodulierten Signals und des seitenbandinformationsmodulierten Signals und zum Erzeugen eines übertragenen Signals; und eine Parametersteuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung zum Bestimmen der Seitenbandinformation gemäß dem PAPR-Pegel des datenmodulierten Signals.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Parametersteuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung PAPR-Reduzierungsparameter erzeugt und die PAPR-Reduzierungsparameter die Seitenbandinformation sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der Breitbandmodulator das datenmodulierte Signal gemäß den PAPR-Reduzierungsparametern erzeugt und zu der Parametersteuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung zurückgibt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Parametersteuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung die PAPR-Reduzierungsparameter gemäß einer PAPR-Reduzierungsprozedur bestimmt, dann die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung auf die PAPR-Reduzierungsparameter verweist, die als Seitenbandinformation zum Kodieren und Modulieren der Seitenbandinformation auf die Mehrzahl von Subträgern verwendet werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Parametersteuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung die PAPR-Reduzierungsparameter nach der Phasenoptimierung bestimmt und die PAPR-Reduzierungsparameter an die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung sendet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Parametersteuerungsvorrichtung für PAPR-Reduzierung einen Phasenabbilder und eine Phasenoptimierungseinheit aufweist und der Phasenabbilder die PAPR-Reduzierungsparameter für den Breitbandmodulator liefert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Phasenabbilder durch einen Kodierer und eine M-fach-Phasenschieberumtastung(PSK)-Abbilder implementiert ist und der Kodierer von dem M-fach-PSK-Abbilder gefolgt ist und die fehlerkorrigierende Kodierung der PAPR-Reduzierungsparameter fortführt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung ferner aufweist: einen Paritätsbit-Generator zum Kodieren der Ausgabe des Kodierers und zum Erzeugen eines kodierten Kodewortes; einen Symbolabbilder zum Abbilden des kodierten Kodewortes vom Paritätsbit-Generator auf eine entsprechende Sequenz; und eine Teil-N-Punkt-Inverse-Fast-Fourier-Transformation (N-IFFT) zum Durchführen der Modulation von N-IFFT gemäß der Frequenzanordnung der entsprechenden Sequenz und zum Erzeugen des seitenbandinformationsmodulierten Signals.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Seitenbandinformationskodier- und -modulationsvorrichtung ferner aufweist: einen Kodierer zum Kodieren der Seitenbandinformation der Phasenoptimierungseinheit und zum Erzeugen eines kodierten Kodewortes; einen Symbolabbilder zum Abbilden des kodierten Kodewortes vom Kodierer auf eine entsprechende Sequenz; und eine Teil-N-Punkt-Inverse-Fast-Fourier-Transformation (N-IFFT) zum Durchführen der Modulation von N-IFFT gemäß der Frequenzanordnung des entsprechenden Sequenz und zum Erzeugen des seitenbandinformationsmodulierten Signals.