用于减小papr的无线接入方法

专利名称：用于减小papr的无线接入方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信系统，更具体地说，涉及一种支持单载波频分多址 (SC-FDMA)、多载波频分多址(MC-FDMA)、以及正交频分多址(OFDMA)中的至少一个的无线 通信系统。具体地说，本发明涉及在无线通信系统中用于减小峰均功率比(PAPR:Peak to Average Power Ratio)的无线接入方法。
背景技术：
图IA和图IB是分别例示了传统的正交频分多址(OFDMA)系统的发射机以及接收 机的框图。OFDMA系统利用正交频分复用(OFDM)方案。OFDM方案将较高速率数据序列划 分为多个较低速率数据序列，并且，利用多个正交子载波来同时发送多个低速率数据序列。 OFDMA通过向各个用户提供可用子载波的一部分来实现多址。在上行链路中，发射机可用作 用户设备(UE)的一部分，并且接收机可以用作基站的一部分。在下行链路中，发射机可用 作基站的一部分，并且接收机可以用作用户设备(UE)的一部分。如图IA所示，OFDMA发射机100包括星座映射模块102、串/并(S/P)转换器 104、符号至子载波映射模块106、Nc点快速傅立叶逆变换(IFFT)模块108、循环前缀(CP Cyclic Prefix)模块110、以及并/串(P/S)转换器112。上述公开的模块仅出于说明性目 的，并且，如果需要OFDMA发射机100还可以包括附加模块。以下详细描述OFDMA发射机100中的信号处理。首先，通过星座映射模块102来 将比特流调制到数据符号序列中。通过对从介质访问控制(MAC)层接收到的数据块执行多 种信号处理，来获取该比特流。例如，可以对从MAC层接收到的数据块进行信道编码、交织、 加扰等。如果需要也可以将数据块称为“传输块”。可以考虑信道状态、缓冲器状态、所需 的服务质量(QoQ等来确定调制方案。然而，调制方案还可以包括但不限于二相相移键控 (BPSK)、四相相移键控(QPSK)、以及η-正交幅度调制(η-QAM)。其后，通过S/P转换器104 将串行数据符号序列转换为Nu个并行数据符号序列。将Nu个数据符号映射至位于全部N。 个子载波中的所分配的Nu个子载波，并且，通过符号至子载波映射模块106来向N。-Nu个其 余子载波分别填充“0”。然后，通过N。点IFFT模块108来将映射至频域的数据符号转换为 时域序列。其后，为了减小符号间干扰(ISI)以及载波间干扰(ICI)，循环前缀模块110通 过向该时域序列添加循环前缀(CP)来生成OFDMA符号。通过P/S转换器112来将并行的 OFDMA符号转换为串行的OFDMA符号，并且，在经过必要的处理之后，将串行的OFDMA符号 传送至接收机。将前一 UE使用后所遗留的N。-Nu个其余子载波中的可用子载波分配给后一 UE,使得后一 UE通过该可用子载波来发送数据。如图IB所示，接收机120包括串/并(S/P)转换器122、N。点快速傅立叶变换 (Nc点FFT)模块124、子载波至符号映射模块126、并/串(P/S)转换器128、以及星座解映 射模块130。接收机120的信号处理步骤的次序与发射机100的信号处理步骤的次序相反。

发明内容
OFDMA方案具有多种优选的特性，例如，较高的频谱效率以及针对多径影响的鲁棒 性等。然而，OFDMA方案最差的缺点是较高的峰均功率比(PAPR)。较高的PAI3R是由添加了 相同相位的各个子载波所造成的。PAPR与一个UE发送信号所使用的子载波的数量成比例 地增大，并且按照大约95%的可靠度等级收敛至大约SdB的范围。在无线通信系统中，不 希望出现较高的PAPR，并且较高的PAPR会使系统性能或吞吐量劣化。在OFDMA符号中，较 高的峰值功率在功率放大过程期间工作在非线性区域，或者，在这种功率放大处理期间固 定(或剪取(clip))在预定值。因而，较高的峰值功率会不可避免地导致信号质量的劣化 以及信号失真，所以会不可避免地影响信道估计、数据检测等。因此，本发明致力于减小PAPR的无线接入方法，其基本上消除了由于现有技术的 限制以及缺点所导致的一个或更多个问题。本发明的一个目的在于，提供通过减小发射机所需的功率放大器工作范围来增大 功率放大器的效率的无线接入方案。本发明的另一目的在于，提供用于提供良好的性能并减小传输信号的PAPR的无 线接入方案。本发明的另一目的在于，提供用于确保调度的灵活度的无线接入方案。由本发明的各个实施方式所实现的技术主题并不仅限于以下的技术主题，并且， 本发明所属领域的技术人员可以容易地理解在以下的描述中并未介绍的其它技术主题。本发明的其它优点、目的及特征将在以下的说明书中部分地进行阐述，并且对于 本领域的技术人员，将通过对以下说明书进行研究而部分地变得明了，或者可以通过对本 发明的实践而得知。本发明的这些目的和其它优点可以通过在说明书、权利要求书及附图 中具体指出的结构来实现和获得。为了实现这些目的和其它优点，并且根据本发明的目的，如在此具体实施和广泛 描述的，提供了一种在无线通信系统中执行无线接入的方法，该方法包括以下步骤将可用 的频带划分为多个子带；通过在所述子带的各个子带中单独地执行傅立叶变换处理来根据 多个数据符号序列生成多个频域序列；将所述频域序列中的各个频域序列单独地映射至相 应子带；通过对映射至所述可用频带的所述多个频域序列执行傅立叶逆变换处理，来生成 一个或更多个传输符号；以及向接收机发送所述一个或更多个传输符号。包含在所述子带的各个子带中的子载波的数量可以是单独确定的，其中，所述子 载波的数量可以是固定的或者是半静态变化的。所述多个子带中的至少多个子带可以在逻辑上彼此相邻，但是在物理上彼此间隔。所述各个子带可以使用不同的中心载波。此时，通过单独的快速傅立叶变换(FFT)处理，可以将所述数据符号序列中的各 个数据符号序列转换为相应的频域序列。此时，可以通过离散傅立叶变换(DFT)处理来实 现FFT。优选的是，可以在各个子带单独地确定DFT的大小，并且，DFT的大小可以等于相应 的数据符号序列的长度。所述多个数据符号序列可以根据同一数据块或不同的数据块而得 到。可将至少一个频域序列连续地映射至相应子带中。而且，可将至少一个频域序列 不连续地映射至相应子带中。此时，可将所述至少一个频域序列单独地划分为两个或更多个组，并且，可将各个组连续地映射至相应子带中。此时，可以单独地确定同一子带中的多 个组之间的距离。此外，可以单独地确定同一子带中的各个组的大小。此外，可将各个组的 大小设置为预定单元的倍数。可以在各个子带中对映射至所述可用频带的所述多个频域序列单独地进行傅立 叶逆变换。一个或更多个传输符号可以通过利用在各个子带中确定的多个射频(RF)模块来 发送。在本发明的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中支持无线接入的发射 机，该发射机包括第一转换模块，其用于通过对第一数据符号序列执行傅立叶变换来生成 第一频域序列；第二转换模块，其用于通过对第二数据符号序列执行傅立叶变换来生成第 二频域序列；映射模块，其用于在可用频带中将所述第一频域序列单独地映射至第一子带 并且将所述第二频域序列单独地映射至第二子带；逆变换模块，其用于通过对映射至所述 可用频带的多个频域序列执行傅立叶逆变换来生成一个或更多个传输符号；以及射频RF 模块，其用于向接收机发送一个或更多个传输符号。此时，包含在所述第一子带中的子载波数量以及包含在所述第二子带中的子载波 数量可以是彼此独立而确定的。所述第一子带与所述第二子带可以在逻辑上彼此相邻，但 是在物理上彼此间隔。所述第一子带与所述第二子带可以利用不同的中心载波。此时，通过单独的快速傅立叶变换(FFT)处理，可以将所述第一数字符号序列以 及所述第二数字符号序列转换为相应的频域序列。此时，可以通过离散傅立叶变换(DFT) 处理来实现FFT。优选的是，可以在各个子带单独地确定DFT的大小，并且，DFT的大小可以 等于相应的数据符号序列的长度。换言之，可以在频域中连续地生成所述频域序列。所述 多个数据符号序列可以根据同一数据块或不同的数据块而得到。此时，可将第一频域序列和/或第二频域序列连续地映射至相应子带中。可以将 第一频域序列和/或第二频域序列不连续地映射至相应子带中。如果将所述频域序列不连 续地映射至相应子带中，则可以将所述频域序列单独地划分为两个或更多个组，并且，可将 各个组连续地映射至相应子带中。此时，可以单独地确定同一子带中的多个组之间的距离。 此外，可以单独地确定同一子带中的各个组的大小。此外，可将各个组的大小设置为预定单 元的倍数。可以在第一子带与第二子带的各个子带中对映射至所述可用频带的所述多个频 域序列单独地进行傅立叶逆变换。一个或更多个传输符号可以通过利用在第一子带与第二子带的各个子带中确定 的多个射频(RF)模块来发送。应当理解的是，对本发明的以上概述和以下详述都是示例性和说明性的，并且旨 在对所要求保护的本发明提供进一步理解。从以上描述明显的是，本发明具有以下效果。首先，本发明提供了能够通过减小发射机所需的功率放大器工作范围来增大功率 放大器的效率的无线接入方案。其次，本发明提供了能够在提供令人满意的性能的同时减小传输信号的PAPR的 无线接入方案。
再次，本发明提供了能够确保调度的灵活度的无线接入方案。对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以在本 发明中做出各种修改和变型。从而，本发明旨在包括落入所附权利要求及其等同范围内的 本发明的修改以及变型。


所包含的附图用于提供对本发明的进一步理解，且并入本申请而构成本申请的一 部分，附图例示了本发明的实施方式并与本说明书一起用于解释本发明的原理。在附图 中图IA与图IB是分别例示了传统的OFDMA系统的发射机以及接收机的框图。图2示例性地示出了无线通信系统。图3示例性地示出了载波聚合(carrier aggregation)。图4至图6是例示了用于载波聚合的发射机以及接收机的框图。图7是例示了离散傅立叶变换扩频正交频分多址(DFT-s-OFDMA)发射机的示例的 框图。图8是例示了交织式DFT-s-OFDMA发射机的示例的框图。图9是例示了集中式DFT-s-OFDMA发射机的示例的框图。图10是例示了集束式DFT-s-OFDMA发射机的示例的框图。图11是例示了根据本发明的一个实施方式的、混合Nx/集束式DFT-s-OFDMA发射 机的示例的框图。图12是例示了根据本发明的另一实施方式的、混合Nx/集束式DFT-s-OFDMA发射 机的示例的框图。图13是例示了根据本发明的另一实施方式的、利用在图11与图12中例示的混合 Nx/集束式DFT-s-OFDMA发射机来处理数据符号的方法的概念图。图14是例示了根据本发明的另一实施方式的、混合Nx/集束式DFT-s-OFDMA发射 机的另一示例的框图。图15是例示了根据本发明的另一实施方式的、利用在图14中例示的混合Nx/集 束式DFT-s-OFDMA发射机来处理数据符号的方法的概念图。图16示例性地示出了无线帧的结构。图17示例性地示出了针对时隙的资源网格。图18示出了利用混合Nx/集束式DFT-s-OFDMA方案来向资源区域分配数据的方法。图19示出了在混合Nx/集束式DFT-s-OFDMA方案中测量PAPR的仿真结果。图20是例示了根据本发明的一个实施方式的发射机以及接收机的框图。
具体实施例方式现在将具体说明本发明的优选实施方式，附图中例示了其示例。只要可能，在全部 附图中使用相同的附图标记来代表相同或相似的部分。图2示例性地示出了无线通信系统。
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参照图2，无线通信系统200包括多个基站(BS)210以及多个用户设备(UE) 220。 各个基站通常用作与一个或更多个用户设备(UE)通信的固定站。各个基站210向特定地 理区域202提供一个或更多个服务。为了提高系统性能，可以将该特定区域划分为多个较 小尺寸的区域2(Ma、204b以及2(Mc。各个较小尺寸的区域称为小区或扇区，并且可以由基 站收发机子系统(BTQ提供。在3GPP系统中，可以将各个划分区域称为小区。根据上下 文，小区或扇区可以表示BTS和/或划分区域。用户设备(UE) 220通常分散于无线通信系 统中，并且在其中可以是固定的或者是移动的。各个用户设备(UE)在特定时刻可以通过上 行链路或下行链路来与一个或更多个基站通信。上行链路是从各个用户设备至各个基站的 通信链路，并且下行链路是从各个基站至各个用户设备的通信链路。为了简洁，图2仅示出 了上行传输。图3示例性地示出了载波聚合。“载波聚合”表示将多个频率块用作一个较大的逻 辑频带、以为无线通信系统提供更宽的频率带宽的方法。如图3所示，整个系统带宽(系统BW)包括IOOMHz的带宽，作为逻辑带宽。整个系 统带宽包括5个基本频率块，并且各个基本频率块中具有20MHz的带宽。各个基本频率块包 括在物理上彼此相继的一个或更多个相继子载波。以下，将基本频率块称为“频率块”。虽 然在本发明中假设频带具有相同带宽，但是，所公开的假设仅出于说明性的目的，并且各个 频率块可以具有不同的大小。例如，各个频率块可以具有1. 25MHz带宽、2. 5MHz带宽、5MHz 带宽、IOMHz带宽以及20MHz带宽中的任一带宽，或者具有对应于以上带宽的倍数的带宽。 虽然在图3中各个频率块彼此相继，但是，仅基于逻辑概念而示出图3，并且各个频率块在 物理上可以是相继的或是彼此间隔。可以将不同的中心载波应用至各个频率块，或者可以 将一个公共中心载波应用至在物理上彼此相继的频率块。例如，如果假设图3中的全部频 率块是在物理上彼此相继的，则可以使用中心载波A。另外，例如，如果假设各个频率块在物 理上彼此并不相继，则各个频率块可以分别使用中心载波A、中心载波B等。当通过频率聚合扩展整个系统带宽时，基于频率块来定义用于与各个用户设备通 信的频带。用户设备A(UE Α)可以使用IOOMHz带宽(指示了整个系统带宽)，并且利用全 部五个频率块来与基站通信。UE 81至冊&中的各个UE可以仅使用20MHz带宽，并且利 用一个频率块与基站通信。UE C1以及UE C2中的各个UE可以分别使用40MHz带宽，并且 利用两个频率块与基站通信。这两个频率块在逻辑上或物理上可以相继，或者彼此不相继。 UE C1可以使用彼此不相继的两个频率块，并且UE C2可以使用彼此相继的两个频率块。图4至图6是例示了用于载波聚合的发射机以及接收机的框图。在图4至图6中，
PHY 0、PHY 1.....PHY n_l表示各个频率块的物理层(PHY)。载波0、载波1.....载波n_l
分别表示中心载波。虽然这些附图例示了各个频率块使用不同的中心载波，但是应当注意 的是，在物理上彼此相继的多个频率块中也可以使用同一中心载波。如图4所示，在(a)发射机中，一个介质访问控制(MAC)实体管理并操作多个频率 块。MAC实体表示在MAC层中实现的功能单元/功能块。在第三代合作伙伴计划长期演进 (3GPPLTE)系统中，MAC层通过传输信道连接至物理层(较低层)，并且通过逻辑信道连接 至无线链路控制(RLC)层(较高层)。MAC层支持用于将多个逻辑信道映射至多个传输信 道的功能、资源调度、混合自动重传请求(HARQ)操作等。将通过传输信道传送至物理层的 数据块称为“传输块”。传输块对应于MAC层的调度器向物理层发送数据时所分配的最小数据单元。为了描述方便并能够更好地理解本发明，如果需要本发明可以一起使用术语“数据 块”及另一术语“传输块”。虽然图4仅为了针对本发明的说明性目的而示出了基于频率块 来传送传输快，但是应当注意的是，可以基于多个频率块来传送这种传输块。如图5所示，在(a)发射机中，一个MAC实体管理并操作一个频率块。换言之，MAC 层与物理层一对一地彼此映射。如图6所示，在(a)发射机中，多个MAC实体中的第一 MAC 实体管理并操作一个频率块，并且第二 MAC实体管理并操作两个或更多个频率块。也就是 说，在图6中例示的发射机利用图4与图5的混合结构来管理并执行频率聚合。因此，MAC 层与物理层之间可以具有点对点或点对多点的映射关系。在图4至图6中，将(b)接收机 配置为具有与(a)发射机的结构相反的另一结构。无线通信系统利用多种多址技术来与多个用户通信。可以使用作为典型多址技术 的码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)等。因为 OFDMA适合于高速数据传输，所以OFDMA通常用作针对下一代无线通信系统的主要多址接 入技术。然而，OFDMA会引起信号质量劣化以及信号失真。具体地说，在功率放大器的性能 与可用功率受限的上行传输中，较高的PAI^R会极大地影响系统性能。因此，正在讨论用于 在OFDMA中改善PAPR特性的方法。图7A与图7B是例示了离散傅立叶变换扩频正交频分多址(DFT-S_0FDMA)发射机 以及DFT-S-0FDMA接收机的示例的框图。因为DFT-S-0FDMA方案按照与OFDMA方案不同的 方式在频域上对多个数据符号(即，数据符号序列)进行扩频，所以DFT-s-OFDMA方案与 OFDMA方案不同。与OFDMA方案相比，DFT-s-OFDMA方案可以极大地减小传输信号的PAPR。 DFT-s-OFDMA方案也可以称为SC-FDMA方案。为了描述方便并更好地理解本发明，如果需要 可以一起使用“DFT-s-OFDMA方案”与“SC-FDMA方案”。如图7A所示，DFT-s-OFDMA发射机700包括星座映射模块702、串/并(S/P)转 换器704、Nu点FFT扩频模块706、符号至子载波映射模块708、Nc点IFFT模块710、循环 前缀模块712、以及并/串(P/S)转换器714。上述公开的模块仅出于说明性目的，并且， DFT-s-OFDMA发射机700还可以包括附加模块。如果需要，可以将上述模块中的一些模块集 成在一个功能中，所以一些模块也可以集成在一个模块中。此时，Nu是FFT扩频模块输入大 小，并表示所调度的子载波的数量。N。表示在系统带宽(系统BW)中存在的子载波的总数。 因此，根据在各个调度时刻所调度的数据符号的数量，Nu值及其关联的DFT输入/输出(I/ 0)大小可以在Nu彡N。的范围内变化。以下详细描述DFT-s-OFDMA发射机700的信号处理步骤。首先，通过星座映射模块 702将比特流调制到数据符号序列中。如果需要，对比特流、数据符号序列、调制方案等的详 细描述可以参照图1的描述。其后，通过S/P转换器704将串行数据符号序列转换为Nu个 并行数据符号序列。由Nu点FFT扩频模块706通过相同大小的FFT处理，将Nu长度的并行 数据符号序列转换为Nu长度的频域序列。Nu点FFT扩频模块706利用与数据符号序列的 大小相同的FFT大小来执行信号处理，所以将数据符号序列转换为频域中相继序列。可以 通过Nu点DFT处理来实现FFT处理。在本发明的各个实施方式中，如果需要，可以一起使用 FFT与DFT，并且可以一起使用DFT处理与DFT扩频或DFT预编码。其后，将Nu长度的频域 序列映射至从总计N。个子载波中的所分配的Nu个子载波，并且，通过符号至子载波映射模 块708来向Ne-Nu个其余子载波分别填充“0”。通过N。点IFFT模块710来将映射至N。个子载波的序列转换为N。长度的时域序列。为了减小符号间干扰(ISI)与载波间干扰(ICI)， 通过循环前缀模块712来将时域序列中的最后Np个采样复制并填充至时域序列的前面，以 设置循环前缀(CP)。所生成的时域序列可以对应于一个传输符号，并且可以通过P/S转换 器714将其转换为串行序列。其后，通过向上变频(frequency up-conversion)等将来该 串行序列传送至接收机。另一 UE(即，后一 UE)获得从前一 UE使用后所遗留的Ne-Nu个其 余子载波中的可用子载波的分配，所以后一 UE利用所分配的可用子载波来传送数据。参照下式来描述关于DFT预编码的详细步骤。应用至DFT扩频模块的数据符号序
列可以表示为d(0).....d(Msyfflb-I)。可以根据调制方案而将各个数据符号表示为实数或复
数。DFT扩频模块一次处理Nu个数据符号，所以将数据符号序列划分为Msymb/Nuf组。Msymb/ Nu个组中的各个组可以最终形成DFT-s-OFDMA符号。可以通过下式1来处理应用至DFT扩 频模块的数据符号。
权利要求
1.一种在无线通信系统中执行无线接入的方法，该方法包括以下步骤 将可用频带划分为多个子带；通过在所述子带的各个子带中单独执行傅立叶变换处理来根据多个数据符号序列生 成多个频域序列；将所述频域序列中的各个频域序列单独地映射至相应子带；通过对映射至所述可用频带的所述多个频域序列执行傅立叶逆变换处理，来生成一个 或更多个传输符号；以及向接收机发送所述一个或更多个传输符号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，包含在所述子带的各个子带中的子载波的数量 是单独确定的，其中，所述子载波的数量是固定的或者是半静态变化的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个子带中的至少多个子带在逻辑上彼此 相邻，但是在物理上彼此间隔。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各个子带使用不同的中心载波。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过单独的离散傅立叶变换DFT来将所述数据符 号序列中的各个数据符号序列转换为相应的频域序列，并且，各个DFT的大小等于输入数 据符号序列的长度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个数据符号序列是根据同一数据块或不 同数据块得到的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，将至少一个频域序列连续地映射至相应子带中。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，将至少一个频域序列不连续地映射至相应子带中。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述频域序列中的各个频域序列映射至在相 应子带中单独地确定的一个或更多个集束。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，位于同一带中的集束在频率轴上是彼此间隔的。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述集束包括一个或更多个相继子载波。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述集束的大小设置为用于资源分配的基 本单元的倍数。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，在各个子带中对映射至所述可用频带的所述多 个频域序列单独地进行傅立叶逆变换。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或更多个传输符号是通过利用在各个 子带中确定的多个射频RF模块来发送的。
15.一种在无线通信系统中支持无线接入的发射机，该发射机包括第一转换模块，其用于通过对第一数据符号序列执行傅立叶变换来生成第一频域序列；第二转换模块，其用于通过对第二数据符号序列执行傅立叶变换来生成第二频域序列；映射模块，其用于在可用频带中将所述第一频域序列单独地映射至第一子带并且将所 述第二频域序列单独地映射至第二子带；逆变换模块，其用于通过对映射至所述可用频带的多个频域序列执行傅立叶逆变换来 生成一个或更多个传输符号；以及射频RF模块，其用于向接收机发送所述一个或更多个传输符号。
全文摘要
公开了一种无线通信系统。提供了一种在无线通信系统中执行无线接入的方法，该方法包括以下步骤将可用频带划分为多个子带；通过在所述子带的各个子带中单独执行傅立叶变换处理来根据多个数据符号序列生成多个频域序列；将所述频域序列中的各个频域序列单独地映射至相应子带；通过对映射至所述可用频带的所述多个频域序列执行傅立叶逆变换处理来生成一个或更多个传输符号；以及向接收机发送所述一个或更多个传输符号。
文档编号H04L27/26GK102113287SQ200980129534
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月10日 优先权日2008年8月5日
发明者安俊基, 徐东延, 李正薰, 金沂濬 申请人:Lg电子株式会社