本申请要求于2016年3月31日提交的序列号为16163292.2的欧洲专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本文描述的实施例总体涉及用于发送数据的通信设备和方法。
背景技术
无线电通信发射机可以在比其平均发射功率高得多的功率水平下操作。然而，这降低了无线电传输的效率并且需要低噪声。因此，期望降低峰均功率的方法。
附图说明
在附图中，相同的附图标记在不同视图中通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图来描述各个方面，其中：
图1示出通信系统，例如lte(长期演进)通信系统。
图2示出ofdm(正交频分复用)发射机。
图3示出ofdm符号的传输。
图4示出复平面中可能的qam符号位置的正方形。
图5示出复平面中的ofdm符号轨迹。
图6示出由图5的轨迹通过旋转产生的复平面中的轨迹。
图7示出包括旋转单元的发射机。
图8示出将旋转应用于大量ofdm符号的示例。
图9示出发射机的效率曲线的示例。
图10示出通信设备。
图11示出说明用于发送数据的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述参考附图，其以说明的方式示出可以实践本发明的本公开的具体细节和方面。可以使用其他方面，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行结构、逻辑和电气改变。本公开的各个方面不一定是相互排斥的，这是因为本公开的一些方面可以与本公开的一个或多个其他方面组合以形成新的方面。
图1示出通信系统100，例如lte(长期演进)通信系统。
通信系统100包括无线接入网(例如，e-utran，即根据lte的演进umts(通用移动通信系统)陆地无线接入网)101和核心网(例如，epc，即根据lte的演进分组核心)102。无线接入网101可以包括基站(收发机)(例如，根据lte的enodeb、enb)103。每个基站103为无线接入网101的一个或多个移动无线电小区104提供无线电覆盖。
位于移动无线电小区104中的移动终端(也称为ue，即用户设备，或者ms，即移动站)105可以经由在移动无线电小区中提供(换言之，操作的)覆盖范围的基站与核心网102以及与其他移动终端105通信。移动终端105包括天线111(或多个天线)、发射机112和接收机113，后两者耦合到天线111。
基于多址方法，通过空中接口106在基站103和位于由基站103操作的移动无线电小区104中的移动终端105之间传输控制和用户数据。
基站103通过第一接口107(例如，x2接口)彼此互连。基站103还通过第二接口108(例如，s1接口)连接到核心网，例如连接到mme(移动性管理实体)109和服务网关(s-gw)110。例如，mme109负责控制位于e-utran的覆盖区域中的移动终端的移动性，而s-gw110负责处理移动终端105与核心网102之间的用户数据的传输。
无线接入网101和核心网可以根据各种通信技术(例如，移动通信标准)支持通信。例如，根据lte、umts、gsm(全球移动通信系统)、edge(增强数据率gsm演进)无线接入，每个基站103可以经由其自身与移动终端105之间的空中接口提供无线电通信连接。因此，无线接入网102可以操作为e-utran、utran、gsm无线接入网或geran(gsmedge无线接入网)。类似地，核心网102可以包括epc、umts核心网或gsm核心网的功能。
移动终端105及其服务基站(即操作移动终端105所在的移动无线电小区104的基站103)例如使用ofdm(正交频分复用)进行通信。因此，移动终端105的发射机111例如是如图2所示的ofdm发射机。
图2示出ofdm发射机200。
发射机200用于发送信息符号序列s[n]。信息符号从串行映射为并行，使得它们被分发到n个星座映射器201。第i个星座映射器201将已经分发给它的特定数量的信息符号映射到调制符号xi。映射到一个调制符号的信息符号的数量取决于信息符号的大小(例如，一个字节)和所使用的调制(例如，16-qam(正交幅度调制)或64-qam)。
将调制符号提供给逆fft(快速傅立叶变换)单元202，其将调制符号映射到ofdm波形的数字表示，即数字复qam符号的序列(在时间上)。这些qam符号的实部被提供给第一dac(数模转换器)203，并且这些qam符号的虚部被提供给第二dac204。由第一dac203生成的基带ofdm波形被第一混频器205基于由振荡器207提供的载波频率上变频为射频，并且由第二dac204生成的基带ofdm波形被第二混频器206基于偏移90°的载波频率上变频为射频。混频器205、206的输出由加法器208相加，并且作为无线电传输信号s(t)提供给天线209，该天线例如对应于天线111。
应当注意，可以在逆fft单元202与dac203、204之间潜在地插入分数采样率转换器。
该组调制符号x0到xn-1对应于一个ofdm符号。这在图3中示出。
图3示出ofdm符号的传输。
每个ofdm符号301包括用于多个正交子载波中的每一个的调制符号。逆fft将每个ofdm符号301转换到时域中，从而产生包括保护间隔的ofdm符号序列302，其中，每个ofdm符号302对应于ofdm波形。
当代发射机通常以比其平均发射功率高得多的功率水平操作。这降低了发送效率并且需要具有低噪声的系统。然而，低噪声发射机很难设计并且需要更多功率来进行操作。
在类似于发射机200的数字i/q发射机(即，i/qrfdac直接连接在天线处的发射机)中，峰均功率比(papr)损失通常特别高。
数字i/q发射机给出信号轨迹可以在其上演变的(复)点的正方形。这在图4中示出。
图4示出复平面中可能的qam符号位置的正方形400。
然而，ofdm调制信号轨迹(即，ofdm波形)通常在圆401内演变。通过仅发送属于圆的点，数字i/q发射机从未完全利用发射机的有用点的区域，而在正方形400的角部中存在未使用空间402。
假设正方形400的边长为1，则从未发送点[-1，-1]、[-1，+1]、[+1，-1]、[+1，+1]，因为它们不属于具有以原点403为中心的单位射线(unitaryray)的圆。
从一个ofdm符号到下一个ofdm符号，ofdm轨迹(即，ofdm波形)在时域中持续相对较短。例如，在wi-fi中，ofdm符号仅持续1/312.5khz＝3.2μs，具有0.8μs的保护间隔。在该ofdm符号时段期间，仅发送了有限量的qam符号，例如64个qam符号，其中实际上仅48个用于携带要发送的信息。
64个点的轨迹(即，由64个复qam符号表示的一个ofdm符号的ofdm波形)包括有限数量的点，这些点在i/q复平面中不形成圆，而是形成具有与原点距离最大(即，绝对值最大)的点和绝对值较小的一组点的轨迹。
图5示出这种轨迹的示例。
图5示出复平面中的轨迹500，其中，实轴501对应于i方向，虚轴502对应于q方向。
轨迹500包括坐标为(0.07，-0.27)的在绝对值方面的最大点503。最大点503距原点(即，点(0，0))的距离是0.28。
在该示例中，为了降低峰均功率比，可以执行整个点集合的旋转，即逆时针旋转轨迹的所有点，使得最大点旋转到最近对角线。这获得如图6所示的轨迹。
图6示出由轨迹500通过旋转产生的复平面中的轨迹600。
与在图5中一样，实轴601对应于i方向，虚轴602对应于q方向。
最大点603(其对应于旋转之前的最大点503)现在位于(0.195，-0.195)。其绝对值仍为0.28。
轨迹的其他点也旋转。具有第二高幅度(即，第二高绝对值)的点604现在落在(0.24，-0.09)，与旋转之前相比，距轴线方向距离减小0.03。
在旋转之后，整个轨迹保持在一正方形内，其边长为0.24*2。在旋转之前，需要边长为0.27*2的正方形。因此，在该示例中通过旋转实现正方形边长(并且因此峰均功率)大小减小11％(0.03/0.27)。
图7示出发射机700。
类似于发射机200，发射机700包括星座映射器701、ifft单元702、dac703和天线705。与图2所示的发射机200相比，i组件和q组件的两条路径被组合为单个路径(携带复qam符号)，使得仅存在单个(iq)dac703。
旋转单元704布置在ifft单元702和dac703之间，其基于该轨迹中具有最大绝对值的qam符号的相位(由相位确定器706提供)，针对每个ofdm符号，即针对每个轨迹执行旋转。
例如，在数学术语中，对于每个ofdm符号，旋转单元704根据下式应用旋转：
对于所有s∈t(其中，t是旋转前的轨迹，并且sθ是旋转后的轨迹点)，
图8示出将旋转应用于大量ofdm符号的示例。
如图5和图6中那样，在复平面中示出轨迹点，其中，实轴801对应于i方向，虚轴802对应于q方向。
属于旋转之前的轨迹的qam符号被示为空心圆，属于旋转之后的轨迹的qam符号被示为阴影圆。
在该示例中，每个ofdm符号有64个子载波，在旋转之前：
max(max(|re(s)|))＝0.3942
max(max(|im(s)|)＝0.3671
在旋转之后：
max(max(|re(sθ)|))＝0.3258
max(max(|im(sθ)|))＝0.3136
(其中，内部最大值在所有轨迹点上并且外部最大值在所有轨迹上，即所有ofdm符号)。此外
max(max(|s|)＝max(max(|sθ|))＝0.4230
即，绝对峰值功率不变。实际上，轨迹的能量不会因旋转而改变，即发送与不旋转时相同的功率。在该示例中，以[db]为单位，可以将旋转后的峰值功率降低量化为：
p＝20*log10(0.3942)-20*log10(0.3260)＝1.65db。
图9示出发射机的效率曲线900的示例。
功率沿横轴901从左向右增加，并且效率沿纵轴902从下向上增加。对于以上示例，自效率曲线900的反向标注(backannotating)示出高达5％的发射机效率增强。此外，由于减少了dac中所需的动态范围，所以实现增大的发射机功率和增强的噪声性能。
可以对具有更多子载波的信号执行类似的旋转，例如在具有1024个子载波的信号的情况下，产生与之前类似的结果，即1-2db(取决于信号统计)峰值i/q功率降低。
可以看出上述方法依赖于接收机(例如，在发射机700是移动终端105的一部分的情况下为基站)能够校正整个轨迹的绝对相移。应用于每个ofdm符号的公共相移总是低于|±45°|，因为最大点的方向(即，相位)可以移动到复平面中任何最有利的对角线方向，即±45°或±135°。
然而，如果将导频子载波添加到包括ofdm符号的子载波集合(通常是这样)，则发送的帧中包含的相位信息不受帧本身的均匀旋转的影响，从而允许接收机估计和校正发送的ofdm符号的绝对相移。例如，wi-fi使用64个可用子载波中的多达4个子载波作为导频子载波，即包括已知数据序列的子载波，接收机针对该子载波跟踪和校正频率和相移，从而校正诸如由该方法引入的偏移。
如上所述，在基带频率下执行旋转，因此，不需要高速数据路径。通过增加旋转的复杂度(即对应算法的复杂度)，可以实现以旋转效率的一定程度的降低为代价来使最大相移(即，最大旋转)限制于特定值的技术。此外，可以确定和应用优化最大点所需的最小旋转。这使得在接收机侧所需的反向旋转幅度方面，对旋转的影响最小化，代价是算法复杂度增加。
总之，根据各种示例，提供如图10所示的通信设备。
图10示出通信设备1000。
通信设备1000包括调制器1001，其被配置为将发送数据(即，要发送的数据)映射到一组正交幅度调制符号。
此外，通信设备1000包括确定器1002，其被配置为基于该组正交幅度调制符号中具有最大绝对值的正交幅度调制符号的实部的绝对值与虚部的绝对值之间的差值通过旋转而减小，来确定该组正交幅度调制符号的旋转。
通信设备1000还包括：符号处理器1003，其被配置为将旋转应用于该组正交幅度调制符号中的每个正交幅度调制符号；和发送电路1004，其被配置为经由无线电通信信道发送旋转后的该组正交幅度调制符号。
换言之，旋转轨迹的幅度正交调制符号(例如，一个ofdm符号)，以更接近地匹配具有最大绝对值的幅度正交调制符号的实部的绝对值和虚部的绝对值，从而减小幅度正交调制符号的实数值的范围或虚数值的范围(取决于旋转之前哪一个更大)。可以看出，这可以通过将具有最大绝对值的幅度正交调制符号旋转到复平面中的四个对角线方向之一(或者至少比之前更接近对角线方向之一)来实现。旋转发生在数字域中，并且该方法可以被视为数字预失真旋转技术。
该方法可以例如与极坐标系相比，允许将i/q坐标系的损失降低至1.5db。
通信设备可以例如根据lte或wi-fi进行操作。因此，它可以例如是移动终端或基站或接入点。
通信设备的组件(例如，调制器、确定器和符号处理器)可以例如由一个或多个电路来实现。“电路”可以被理解为任何种类的逻辑实现实体，其可以是执行存储在存储器中的软件、固件或其任何组合的专用电路或处理器。因此，“电路”可以是硬连线逻辑电路或诸如可编程处理器(例如，微处理器)的可编程逻辑电路。“电路”也可以是执行软件(例如，任何一种计算机程序)的处理器。将在下面更详细描述的相应功能的任何其他种类的实施方式也可以被理解为“电路”。
通信设备例如执行如图11所示的方法。
图11示出流程图1100，其示出例如由通信设备执行的用于发送数据的方法。
在1101中，通信设备将发送数据映射到一组正交幅度调制符号。
在1102中，通信设备基于该组正交幅度调制符号中具有最大绝对值的正交幅度调制符号的实部的绝对值与虚部的绝对值之间的差值通过旋转而减小，来确定该组正交幅度调制符号的旋转。
在1103中，通信设备将旋转应用于该组正交幅度调制符号中的每个正交幅度调制符号。
在1104中，通信设备经由无线电通信信道发送旋转后的该组正交幅度调制符号。
以下示例属于进一步的实施例。
示例1是如图10所示的通信设备。
在示例2中，示例1的主题可以可选地包括：确定器被配置为确定该组正交幅度调制符号中具有最大绝对值的正交幅度调制符号。
在示例3中，示例1或2的主题可以可选地包括：确定器被配置为基于具有最大绝对值的正交幅度调制符号的相位来确定旋转。
在示例4中，示例1至3中任一示例的主题可以可选地包括：确定器被配置为基于具有最大绝对值的正交幅度调制符号的相位更接近复平面中的对角线方向来确定旋转。
在示例5中，示例1至4中任一示例的主题可以可选地包括：确定器被配置为确定旋转以使具有最大绝对值的正交幅度调制符号的相位向复平面中的对角线方向偏移。
在示例6中，示例1至5中任一示例的主题可以可选地包括：调制器被配置为将发送数据映射到正交频分复用符号。
在示例7中，示例1至6中任一示例的主题可以可选地包括：该组正交幅度调制符号形成正交频分复用符号的波形的数字表示。
在示例8中，示例1至7中任一示例的主题可以可选地包括：发送电路包括数模转换器。
在示例9中，示例1至8中任一示例的主题可以可选地包括：调制器被配置为将发送数据映射到星座符号，并且通过逆快速傅里叶变换处理星座符号以生成该组正交幅度调制符号。
在示例10中，示例1至9中任一示例的主题可以可选地包括：确定器被配置为基于旋转角度的预定限制来确定旋转。
在示例11中，示例1至10中任一示例的主题可以可选地包括：确定器被配置为确定旋转以在旋转时将该组正交幅度调制符号中具有最大绝对值的正交幅度调制符号的实部的绝对值与虚部的绝对值之间的差值减小到预定裕度。
在示例12中，示例11的主题可以可选地包括：确定器被配置为基于旋转为最小来确定旋转以将差值减小到预定裕度。
示例13是如图11所示的用于发送数据的方法。
在示例14中，示例13的主题可以可选地包括：确定该组正交幅度调制符号中具有最大绝对值的正交幅度调制符号。
在示例15中，示例13或14的主题可以可选地包括：基于具有最大绝对值的正交幅度调制符号的相位来确定旋转。
在示例16中，示例13至15中任一示例的主题可以可选地包括：基于具有最大绝对值的正交幅度调制符号的相位更接近复平面中的对角线方向来确定旋转。
在示例17中，示例13至16中任一示例的主题可以可选地包括：确定旋转以将具有最大绝对值的正交幅度调制符号的相位向复平面中的对角线方向偏移。
在示例18中，示例13至17中任一示例的主题可以可选地包括：将发送数据映射到正交频分复用符号。
在示例19中，示例13至18中任一示例的主题可以可选地包括：该组正交幅度调制符号形成正交频分复用符号的波形的数字表示。
在示例20中，示例13至19中任一示例的主题可以可选地包括：经由无线电通信信道发送旋转后的该组正交幅度调制符号包括数模转换。
在示例21中，示例13至20中任一示例的主题可以可选地包括：将发送数据映射到星座符号，并且通过逆快速傅里叶变换处理星座符号以生成该组正交幅度调制符号。
在示例22中，示例13至21中任一示例的主题可以可选地包括：基于旋转角度的预定限制来确定旋转。
在示例23中，示例13至22中任一示例的主题可以可选地包括：确定旋转以将该组正交幅度调制符号中具有最大绝对值的正交幅度调制符号的实部的绝对值与虚部的绝对值之间的差值减小到预定裕度。
在示例24中，示例23的主题可以可选地包括：基于旋转为最小来确定旋转以将差值减小到预定裕度。
应当注意，以上任何示例中的一个或多个特征可以与其他示例中任一个组合。
虽然已经描述了具体方面，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的方面的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。因此，范围由所附权利要求来表示，并且因此旨在涵盖落在权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。