专利名称：Ofdm传输和接收系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种正交频分复用(OFDM )传输和^l妻收系统及其方法。更具体地说，本发明涉及一种选择与数据符号的类型相应的峰值降低核(PeakReduction Kernel)并应用选择的峰值降低核以对峰值均值功率比(PAPR)进
行补偿的OFDM传^r和4妻收系统及其方法。
背景技术：
OFDM方案被用作IEEE 802.1 la、 ETSI BRAN的HYPERLAN 2、欧洲数字音频广播(DAB)和数字TVDVB-T的标准。由单个的载波携带信息的传统的单载波传输方案造成符号之间的干扰增加，从而失真也增加。因此，接收器的均衡器必须复杂。为了解决传统单载波传输方案的这些问题，已提出OFDM方案。
OFDM方案使用多载波使数据能够被传输。这样的OFDM方案能够将串行输入的数据符号转换为并行的数据信号，以将每个并行的信号调制为多个彼此正交的音调信号，并且传输调制的信号。
OFDM方案已经被广泛的应用到数字传输技术，诸如数字音频广播(DAB)、数字电视、无线局域网(WLAN)或无线异步转移模式(WATM)。》1体地，不像传统的多载波方案，OFDM方案保持音调信号之间正交，从而在高速的数据传输期间可获得最优的传输效率。另外，可以使用几乎所有的可用频带并可降低多径衰落。
然而，OFDM方案具有的缺点是由于多载波之间的调制，OFDM信号表现出高峰值均值功率比(PAPR)。 PAPR与峰值均值比(PAR)本质上相同。由于在OFDM方案中使用多载波来传输数据，最终的OFDM信号具有与单找波的振幅的和相等的振幅，从而振幅的变化增加。另外，如果单栽波的相位相同，则会得到很大的值。因此，信号在高功率线性放大器的线性操作区域之外，—从而在线性放大操作期间会发生失真。
因此，已经研究用于降低这样的PAPR的方法。在多种方法中，已经提供了音调保留方法，在该方法中，由用于产生多载波信号的多个音调中的保
留音调携带并传输峰值降低核，从而对PAPR进行补偿，所述保留音调不用于传输数据。
更详细地， 一些音调被保留在频域中。在初始值(例如0)由保留音调暂时携带后，保留音调被转换为时域信号，并且与具有高于允许的峰值功率的功率的位置相应的信号被搜索。随后由保留音调来携带用于对所述位置进行补偿的峰值降低核，从而可对PAPR进行补偿。
然而， 一 些保留音调可被用于其他目的，例如导频传输(pilottransmission )。另外，用于其他目的的保留音调的位置会根据预定模式改变。
峰值降低核必须由除用于其他目的的保留音调(以下，称为附加数据音调)以外的保留音调来携带，从而难以检测到最优的峰值降低核。另外，根抓符-号的类型，要插入峰值降低核的保留音调的位置以各种方式发生改变，问此.根据上述改变难以确定峰值降低核。
因此，形成峰值降低核存在限制，并且因此PAPR降低效率会被降低。
发明内容
技术问题
4:发明提供--种正交频分复用(OFDM)传输和接收系统及其方法，所^系统及其方法根据数据符号的类型来选择用于峰值均值功率比(PAPR)补偿的峰值降泜核并应用选择的峰值降低核，从而即使当用于其他目的的保留音调的位置改变时也可以有效地对PAPR进行补偿。
本发明还提供一种正交频分复用(OFDM)传输和接收系统及其方法，所；il系统及其方法检测保留音调的位置而不传输附加数据，从而可有效地恢复数据符号。技术方案
根据本发明的一方面，提供一种正交频分复用(OFDM)传输系统，所述系统包括数据处理单元，使用包括保留音调的多个音调产生传输信号；存储单元，根据数据符号的类型来存储峰值降低核信息；以及补偿单元，从存储单元重新得到关于与被传输的数据符号的类型匹配的峰值降低核的信息并造成由包舍在传输信号中的保留音调来携带重新得到的信息
数据处理单元根据预设序列可设置要插入和携带附加信息的附加数据音调的位置，并且可造成数据符号的类型发生改变。
如果存在多个与数据符号的类型相应的峰值降低核，则补偿单元可从多个峰值降低核中选择一个并造成由包含在传输信号中的保留音调来携带选择
的峰值降低核。
数据处理单元可包括数据分离器，将数据信号转换为多个音调信号；快速傅立叶逆变换(IFFT)处理单元，对由数据分离器产生的多个音调信号执行IF「T处理；以及并串(parallel-to-serial)转换单元，将由IFFT处理单元处理的多个音调信号转换为单个的串行信号。
数据分离器可造成由多个音调中除携带数据符号的标准音调之外的 一些保留音调来携带附加信息以产生附加数据音调信号，并且可根据数据符号的类型来设置附加数据音调信号在预设序列中的位置，从而改变数据符号的类型.，
根据本发明的一方面，提供一种正交频分复用(OFDM)接收系统，所述系统包括存储单元，根据数据符号的类型来存储插入了峰值降低核信息的保留音调的位置信息；接收数据处理单元，如果从OFDM传输系统接收传输信号，则所述接收数据处理单元检查与由接收的传输信号表示的数据符号的类型匹配的保留音调的位置，并且恢复所述数据符号。
査数据符号的类型，可从存储单元重新得到与检查的类型匹配的保留音调的位置信息，并且可恢复数据符号。
根据本发明的一方面，提供一种正交频分复用(OFDM)传输方法，所述方法包括使用包括保留音调的多个音调产生传输信号；从根据数据符号的类型来存储峰值降低核信息的存储单元重新得到关于与被传输的数据符号的类型匹配的峰值降低核的信息；并且造成由包含在传输信号中的保留音调来携带重新得到的信息并传输具有重新得到的信息的保留音调。
产生的步骤可包括根据预设序列来设置要插入和携带附加数据的附加数据音调的位置，并且可造成数据符号的类型发生改变。
重新得到的步骤可包括，如果存在多个与数据符号的类型相应的峰值降低核，则根据预设序列从多个峰值降低核中选择一个。
产生的步骤可包括将数据符号转换为多个音调信号；对多个转换的音调信号执行快速傅立叶逆变换UFFT)处理；以及将多个变换的音调信号转换为单个的串行信号。
转换数据符号的步骤可包括根据数据符号的类型来设置音调中除多个音调中携带数据符号的标准音调之外的用于携带附加信息的附加数据音调在预设序列中的位置，以便改变数据符号的类型。
根据本发明的一方面，提供一种正交频分复用(OFDM)接收方法，所述方法包括从OFDM传输系统接收传输信号；根据数据符号的类型，从存储单元检测与由接收的传输信号表示的数据符号的类型匹配的保留音调的位置，所述存储单元存储保留音调的位置信息，所述保留音调中插入了峰值降泜核信息；以及根据保留音调的检测的位置来恢复由标准音调携带的数据符
检测的步骤包括根据与在OFDM传输系统中使用的相同的序列可检查数据符号的类型；以及可从存储单元重新得到与检查的类型匹配的保留音调的位置信息。有益效果
如上所述，根据本发明，预先存储用于PAPR补偿的峰值降低核，检查当前数据符号的类型并选择预先存储的峰值降低核，从而即使当保留音调的位f改变时也可有效地对PAPR进行补偿。另外，可降低对PAPR进行补偿所的时间。此外，即使当接收系统没有接收到提供保留音调的位置的通知的附加信息时也可有效地恢复数据符号。
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将会清楚和更加容易理解，其中
图1是根据本发明示例性实施例的正交频分复用(OFDM)传输系统的
涵;
图2到图5是示出根据本发明示例性实施例的使用峰值降低核来对峰值均值功率比(PAPR)进行补偿的处理的曲线图6是包括在图1的OFDM传输系统中的数据处理单元的框图；图7是根据本发明示例性实施例的OFDM接收系统的框图；图8是包括在图7的OFDM接收系统中的接收数据处理单元的框图；图()是示出根据本发明示例性实施例的OFDM传输方法的流程图；图i 0是示出根据本发明示例性实施例的OFDM接收方法的流程图。
附图中标号的描述
110:数据处理单元120:补偿单元
130:存储单元111:数据分离器
112: IFFT处理单元113:并串转换单元
210:接收数据处理单元220:存储单元
具体实施例方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。下面通过参照附图来描述这些示例性实施例以解
释本发明。.
图1是根据本发明示例性实施例的正交频分复用(OFDM)传输系统的枢1冬L图1的OFDM传输系统包括数据处理单元110、补偿单元12()和存储单元130。
数据处理单元110使用包括保留音调的多个音调产生传输信号。具体地，救掂处理单元110对要传输的数据符号进行调制、产生多个音调信号并随后将多个音调信号转换为时域信号，以便产生传输信号。
保留音调指如上所述被保留以携带峰值降低核信息或其他附加信息的音调.以下，携带附加信息的保留音调被称作附加数据音调。
保留音调可被随机地设置或被设置在预设序列中诸如每第三个或第4个
音调。例如，如果存在(8*1024)个音调，则第4、 8、 12、 16、 20、 24.....
4n个音调被用作保留音调。
另外，被设置在所有保留音调中的规则的位置的保留音调可被用于传输附加信息。可根据数据符号的类型来确定传输附加信息的保留音调的位置，即.附加数据音调的位置。
附加信息(诸如导频信息)被插入到每个符号中并被传输。导频信息指检查信号质量并确定是否执行信道补偿的信息，并可被接收器(未示出)共享.为了均衡用于传输数据符号的功率，这样的导频信息被插入每个分别的数据符号中并被传输。另外，为了防止当多个音频信号中的插入了将被携带的导频信息的音调信号丢失时发生的造成所述音调信号不被传输到接收器的借误，插入了将被携带的导频信息的音调的位置根据符号的类型而改变。此外，通知编码率或调制方法的系统信息也以与如上所述的附加信息相同的方式被插入到每个符号中并被传输。
补偿单元120可将峰值降低核插入到通过从所有音调中排除附加数据音调和标准音调而得到的保留音调中。如上所述，可以根据数据符号的类型来确定可用的保留音调的位置。因此，补偿单元120从存储单元130重新得到对当前数据符号最合适的关于峰值降低核的信息，并且使用重新得到的信息。
存储单元130根据数据符号的类型来存储关于峰值降低核的信息。存储在存储单元1 30中的信息包括包舍在OFDM传输系统和OFDM接收系统(未示出)中的信息。
系统设计者确定与在特定的位置的保留音调相应的峰值降低核。如果第
4、 8、 12、 16、 20、 24、 28、 32..... 4n个音调被用作保留音调，并且如果
音调中的第4、 12、 20、 28个音调被用作传输附加信息，则当使用第8、 16、
24、 32..... 8n个音调时搜索关于峰值降低核的信息并将其存储在存储单元
i 30中。
如图1所示，补偿单元120检查当前数据符号并从存储单元130直接地重新得到关于与当前数据符号相应的峰值降低核的信息。然而，补偿单元120的这个操作可由附加的控制单元(未示出)来4丸行，并且补偿单元120使用提供的峰值降低核可仅执行对峰值均值功率比(PAPR)进行补偿的功能。
图2到图5是示出根据本发明示例性实施例的补偿单元120使用峰值降低核来对PAPR进行补偿的处理的曲线图。
图2是示出被数据处理单元110转换的时域信号的功率的变化的曲线图。图2中，传输信号可具有各种大小的峰值。在这种情况下，传输信号的峰值会在其他音调信号中具有相同相位的信号被合成的特定的位置增加很大。在图2中，峰值10超过阈值等级50。
如图3所示，补偿单元120从存储单元130重新得到峰值降低核以对失真进行补偿.峰值降低核是以具有与峰值10 —致的补偿峰值20的信号的形式，并且发生在峰值IO发生的位置。补偿单元120将由补偿峰值20的符号转换的数据插入到每个保留音调中。因此，由保留音调携带的补偿峰值20和由标准音调携带的峰值IO相互抵消，从而可对失真进行补偿。
系统设计者根据梯度算法可产生补偿信号，并且预先将产生的补偿信号存储在存储单元130中。由在当前数据符号中当前可用的保留音调来携带初始值(例如，0),从而可分析失真。另外，在控制将由保留音调携带的数据
的同时，.可重新分析失真中的变化。因此，可产生对于当前保留音调最合适
的峰值降低核。
图4是示出频域中的传输信号的形式的曲线图。在图4中，具有中心频率f2的音调携带普通数据，具有中心频率fl和f3的音调携带峰值降低核。图5是示出由图3的峰值降低核对其进行补偿的PAPR的曲线图。在图5中，峰值10被降低到低于阈值等级50。
图6示出应用于图1的OFDM传输系统中的数据处理单元110的框图。图6的数据处理单元110包括数据分离器111、快速傅立叶逆变换(IFFT)处理单元112和并串转换单元113。
数据分离器111造成数据由多个音调携带、将包含数据的多个音调转换为多个音调信号以及输出转换的多个音调信号。具体地，数据分离器111使用预设的编码方法对数据进行编码，并且对编码数据执行符号映射，从而产生调制符号。-数据分离器111随后将产生的调制符号转换为多个平行的符号，以产生多个音调信号。为实现此目的，数据分离器111可包括编码器(未示出)，符号映射器(未示出)、串并转换器(未示出)或导频符号插入器(未示出)u
1FFT处理单元11 2对由数据分离器ill产生的多个音调信号执行1FFT处理，从而频域中的信号被转换为时域中的传输信号。
个的串行信号。
数据分离器111将多个音调的一些音调进行保留。保留音调不携带普通数据。另外， 一些保留音调根据预设序列携带诸如导频信息的附加的信息，从而保留音调被用作附加数据音调。在这种情况下，可根据预设序列来确定闹加数据音调的位置。因此，数据符号的类型可改变。
例如，如果保留音调包括每第三个音调，则多个音调中的第3、 6、 9、
12、 15、 18、 21、 24、 27、 30、 33、 36..... 3n个音调被用作保留音调。在
这种情况下，存在三种数据符号的类型。当第(3n-2)个保留音调被用作附加数据音调时，使用第一种类型；当第(3n-l )个保留音调被用作附加数据音调时，使用第二种类型；当第3n个保留音调被用作附加数据音调时，使用第三种类型。这里，n是整数。根据每个类型来产生最优峰值降低核并将其存储在如上所述的存储单元130中。
数据分离器111根据预设序列可改变数据符号的类型。例如，序列可以是序歹'J 1陽〉2->3-〉1-〉2-〉3 、 序歹'J 1-〉3-〉2->1-〉3->2 或序列卜>2->3-〉2->1-〉2-〉3-〉2。
数据处理单元110的结构和操作被本领域技术人员所熟知，因此省略对其的详细描述。
以下将结合如下的等式来描述补偿单元120根据数据符号的类型来重新得到存储在存储单元130中的数据的处理。
如果附加数据音调的集合是P，并且如果附加数据音调的类型是K，则通过如下等式1来表示P。等式1
Pi叫Pi，l， Pi ，2, Pi,3， Pi ,4, Pi ,5,…,Pi, imi其中i=! 1,2，...,1〈|
在等式1中，Pi指示第i个音调的集合；Pij指示在第！个音调的集合中第j个分量的位置；im指示在第i个音调的集合中的分量的总数。存储单元130可存储M个由如下等式2表示的峰值降低核。等式2
PRK尸！ PRKi ， 1, PRKi ,2， PRKi ，3". .PRKi ,m)其中i=! 1,2,3,…M }在等式2中，PRKi指示第i个峰值降低核；PRKij指示第i个峰值降低核的第j个分量的位置，也就是，被插入到第j个保留音调的补偿信号。另外，in指示第！个峰值降低核中的分量的总数。
补偿单元120根据如下条件可选择峰值降低核。等式3
其中VP/^v, g s
因此，补偿单元120可选择没有分量与附加数据音调的每个集合P的位置重叠的峰值降低核。在这种情况下，如果存在多个没有分量与每个集合P的位置重叠的峰值降低核，也就是，如果存在与数据符号的类型相应的多个峰值降低核, 则补偿单元120可从多个峰值降低核中随意地选择一 个，在这种情况下，选择顺序也在OFDM接收系统中可知。
图7是根据本发明示例性实施例的OFDM接收系统的框图。图7的OFDM接收系统可从图1的OFDM传输系统接收接收信号并处理接收信号。
图7中，OFDM接收系统包括接收数据处理单元210和存储单元220。
12接收数据处理单元210从OFDM传输系统接收传输信号并恢复数据符
存储单元220根据数据符号的类型来存储保留音调的位置信息。保留音调的位置信息提供关于插入了峰值降低信息的保留音调的位置的通知。
如果传输信号被接收到，则接收数据处理单元210从存储单元220读取与由接收的传输信号表示的数据符号匹配的保留音调的位置信息，并且从标准音调恢复数据符号。
具体地，接收数据处理单元210根据被OFDM传输系统和OFDM接收系统使用的序列可检查数据符号的类型。例如，如果数据符号的类型被设置为根据序列l->2->3-〉l-〉2->3而改变，则接收数据处理单元210从存储单元220顺序地重新得到与每个类型匹配的保留音调的位置信息的多个片段。因此，接收数据处理单元210可检查除保留音调外的音调，并恢复数据符号。
图8是应用于图7的OFDM接收系统的接收数据处理单元210的框图。图8的接收数据处理单元210可包括射频(RF)处理器2J1、模逆-数字转换器(A1X') 212、串并转换器213、快速傅立叶变换(FFT)处理单元214、均銜器215,并串转换器216、符号解映射器217和解码器218。
RF处理器211将通过接收天线接收的信号下转换为中频(IF )信号。ADC2!2将下转换的信号转换为数字信号，串并转换器213将数字信号转换为多个f"行信号。
FFT处理单元214对多个平行信号执行FFT处理。均衡器215对由FFT处理单元214处理的信号执行信道均衡处理。并串转换器216从均衡器215接收并行信号并将接收的信号转换为串行信号。符号解映射器217通过与
随后，解码器218通过与OFDM传输系统中的编码方法相应的解码方法对解调的信号进行解码，并输出解码的信号。可对除从存储单元220读取的保留音调以外的音调执行接收数据处理单元210的上述操作。
图9是示出根据本发明示例性实施例的OFDM传输方法的流程图。在图9中，OFDM传输系统将数据符号调制为多个音调，从而产生传输信号(S910 )。在这种情况下，多个音调包括多个保留音调，多个保留音调的每个的位置根据预设序列可改变，从而数据符号的类型也可改变。
在传输信号被产生后，OFDM传输系统检查当前数据符号的类型，并随后重新得到与当前数据符号的类型匹配的峰值降低核(S920)。关于当前数据符号的类型的通知可由参考预设序列来得到。另外，关于峰值降低核的信息通过从存储单元120重新得到而获得，在所述存储单元120中峰值降低核根据数据符号的类型已经被分类并存储。
因此，OFDM传输系统可造成重新得到的峰值降低核由保留音调携带并传输(S930 )。因此，即使当附加数据音调的位置改变时，最优峰值降低核也可被插入到保留音调中，从而可有效地降低PAPR。
图10是示出根据本发明示例性实施例的OFDM接收方法的流程图。在途l()中，如果通过图9中的方法生成的传输信号经由接收天线接收(S1010)，则OF'DM接收系统根据预设序列来检查接收的传输信号的数据符号的类型。随后，OFDM接收系统从存储单元220重新得到与检查的类型匹配的保留音调的位置信息，从而保留音调的位置信息被检测到(S1020 )。
OF[)M接收系统随后检测除保留音调以外的音调的位置，即，标准音调或附加数据的位置，从而数据符号可被恢复(S1030 )。结果，可有效地恢复数据符号而不需要接收关于保留音调的位置的附加信息。
前面的示例性实施例和优点只是示例性的，不应被解释为限制了本发明的限制。本教导可被容易地应用到其他类型的设备。而且，本发明的示例性实施例的描述是示意性的，不旨在限制权利要求的范围，许多选择、修改和变形对本领域的技术人员是显而易见的。
产业上的可利用性
本发明适用于使用OFDM技术接收和传输广播流的欧洲数字广播系统。
权利要求
1、一种正交频分复用(OFDM)传输系统，包括数据处理单元，使用包括保留音调的多个音调产生传输信号；存储单元，根据数据符号的类型来存储峰值降低核信息；以及补偿单元，从存储单元重新得到关于与被传输的数据符号的类型匹配的峰值降低核的信息并造成由包含在传输信号中的保留音调来携带重新得到的信息。
2.如权利要求1所述的OFDM传输系统，其中，数据处理单元根据预 设序列设置要插入和携带附加信息的附加数据音调的位置，并且造成数据符
3、 如权利要求1所述的OFDM传输系统，其中，如果存在多个与数据 符号的类型相应的峰值降低核，则补偿单元从多个峰值降低核中选择一个并 造成由包含在传输信号中的保留音调来携带选择的峰值降低核。
4、 —如权利要求1所述的OFDM传输系统，其中，数据处理单元包括 数据分离器，将数据信号转换为多个音调信号；快速傅立叶逆变换(TFFT)处理单元，对由数据分离器产生的多个音调 信号执行1FFT处理；以及并串转换单元，将由IFFT处理单元处理的多个音调信号转换为单个的串
5、 如权利要求4所述的OFDM传输系统，其中，数据分离器造成由多 个音调中除携带数据符号的标准音调之外的一些保留音调携带附加信息，以 产生附加数据音调信号，并且根据数据符号的类型来设置附加数据音调信号 在预设序列中的位置，从而改变数据符号的类型。
6、 一种正交频分复用(OFDM)接收系统，包括存储单元，根据数据符号的类型来存储插入了峰值降低核信息的保留音 调的位置信息；以及接收数据处理单元，如果从OFDM传输系统接收传输信号，则所述接收 数据处理单元检查与由接收的传输信号表示的数据符号的类型匹配的保留音 调的位置，并且恢复所述数据符号。
7、 如权利要求6所述的OFDM接收系统，其中，接收数据处理单元根据与在OFDM传输系统中使用的相同的序列来检查数据符号的类型，从存储单元重新得到与检查的类型匹配的保留音调的位置信息，并且恢复数据符号。
8、 一种正交频分复用(OFDM)传输方法，所述方法包括使用包括保留音调的多个音调产生传输信号；从根据数据符号的类型来存储峰值降低核信息的存储单元重新得到关于与被传输的数据符号的类型匹配的峰值降低核的信息；以及造成由包含在传输信号中的保留音调来携带重新得到的信息并传输具有重新得到的信息的保留音调。
9、 如权利要求8所述的OFDM传输方法，其中，产生的步骤包括根据预设序列来设置要插入和携带附加数据的附加数据音调的位置，并且造成数据符号的类型发生改变。
10、 如权利要求8所述的OFDM传输方法，其中，重新得到的步骤包括，如果存在多个与数据符号的类型相应的峰值降低核，则根据预设序列从多个
11、 如权利要求8所述的OFDM传输方法，其中，产生的步骤包括将数据符号转换为多个音调信号；对多个转换的音调信号执行快速傅立叶逆变换(IFFT)处理；以及将多个变换的音调信号转换为单个的串行信号。
12、 如权利要求11所述的OFDM传输方法，其中，转换数据符号的步骤包括根据数据符号的类型来设置音调中除多个音调中携带数据符号的标准音调之外的用于携带附加信息的附加数据音调在预设序列中的位置，以便改变数据符号的类型。
13、 一种正交频分复用(OFDM)接收方法，所述方法包括从OFDM传输系统4妻收传输信号；根据数据符号的类型，从存储单元检测与由接收的传输信号表示的数据符号的类型匹配的保留音调的位置，所述存储单元存储保留音调的位置信息，所述保留音调中插入了峰值降低核信息；以及根据保留音调的检测的位置来恢复由标准音调携带的数据符号。
14、 如权利要求13所述的OFDM接收方法，其中，检测的步骤包括根据与在OFDM传输系统中使用的相同的序列检查数据符号的类型；以从存储单元重新得到与检查的类型匹配的保留音调的位置信息
全文摘要
提供一种正交频分复用(OFDM)传输系统。所述正交频分复用(OFDM)传输系统包括数据处理单元，使用包括保留音调的多个音调(tone)来产生传输信号；存储单元，根据数据符号的类型来存储峰值降低核(PeakReduction Kernel)信息；以及补偿单元，根据数据符号的类型从存储单元重新得到峰值降低核信息并造成重新得到的信息由包括在传输信号中的保留音调来携带。因此，可有效地对峰值均值功率比(PAPR)进行补偿。
文档编号H04L27/26GK101569151SQ200880001361
公开日2009年10月28日 申请日期2008年2月11日 优先权日2007年2月16日
发明者李濬熙, 秋教信 申请人:三星电子株式会社