专利名称：在使用dct-ofdm的无线通信网络中的多路接入的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明概括而言涉及无线通信网络，并且更具体而言涉及用于在基于DCT-OFDM(离散余弦变换正交频分复用)的无线通信网络中提供多路接入的方法和装置。
背景技术：
在开发以及规划的无线通信系统如3GPP LTE、IEEE WiMAX802. 16x、IEEE WiFi802. Ilx等等中，基于离散傅立叶变换(DFT)处理的OFDM是一种盛行的调制方法。当基于DFT的调制用于多载波信号如LTE和先进LTE中所使用的OFDM信号的发射时，提供了有效的并且实用的信道均衡算法。此外，结合基于DFT的以及其他OFDM信号结构的使用，可以实现能够进行灵活的资源分配的多路接入技术方案(例如正交频分多址或0FDMA)。 但是，OFDM信号的特征在于它的功率包络的波动很大，这导致信号功率的偶然的尖峰——例如，这种信号的特征在于具有相对高的峰均值功率比(PAPR)或高的“立方度量”(CM)。高PAPR/CM信号中的大的功率波动对于发射OFDM信号的射频(RF)功率放大器(放大器链)强加了相当多设计要求。具体而言，该大的功率波动要求利用相当大的回退来操作RF Pas,以具有足够的裕度来容纳OFDM信号中的功率峰值。更一般性而言，总发射信号链必须在一种或多种意义上被“尺寸限定”为处理OFDM信号的最坏情况功率峰值。对于对能量、成本或空间苛刻的设计(例如移动设备)，DFT-OFDM所要求的功率回退裕度导致技术方案的效率低下。因此，已经引入了对于标准OFDM系统的修改，以获得跟单载波系统具有大体上相同的DFT-OFDM优点但是具有更加压缩的信号动态的系统。两种最盛行的技术是分散式单载波OFDMA(有时候被称为B-IFDMA)和集中式单载波(LOC-SC)OFDMA，又被称为DFTS-0FDM。3GPP LTE已经采用了 L0C-SC-0FDMA，以提高上行链路传输的效率。在L0C/DIST-SC-0FDMA两者中，在发射器处的逆DFT(IDFT)调制器之前是标准DFT预编码器。该两种技术的不同之处在于来自该DFT预编码器的输出被映射到IDFT上的输入的方式不同。在接收器端执行对应的逆处理，并且可以按照与常规0FDM/0FDMA相同的方式执行线性均衡技术。作为进一步的替换，研究者已经研究了基于使用离散余弦变换(DCT)处理的新的调制系统。例如见P. Tang, N. C. Beaulieu 的“A Comparison of DCT-Based OFDMand DFT-Based OFDM in Frequency Offset and Fading Channels，，，IEEE2006。为了通过例如降低误比特率(BER)来提高系统性能，其他工作触及在OFDM环境中使用基于DCT的发射“预编码”。例如见de Fein, C.和Fagan，A. D.的“Precoded OFDM-AnIdea Whose Time Has Come，” 2004ISSC，Belfast。关于基于 DCT 的 OFDM 的环境中的预编码的其他工作例如出现在由Wang, Zhengdao和Giannakis, Georgios发表的“LinearlyPrecoded or Coded OFDM against Wireless Channel Fades ，，Third IEEE SignalsProcessing Workshop, Taiwan,2001。大体上，利用基于DCT的0FDM，发射器采用DCT (或等效地，IDCT)进行调制处理。与常规的基于DFT的OFDM系统相比，DCT-OFDM环境中均衡更复杂。但是，基于在接收器处采用对称循环前缀(CP)和预滤波器，基于DCT的OFDM系统保持DFT-OFDM的有吸引力的信道对角化属性。例如见由 N. Al-Dhahir, H. Minn, S. Satish 发表的 “Optimum DCT-BasedMulticarrier Transceivers for Frequency-Selective Channels,，，IEEE 2006。尽管基于DCT的OFDM提供大量有前途的特性，但是在DCT-OFDM系统中使用的基础信号仍然有可能经历在硬件的实际局限内难以处理的可能的巨大包络波动。此外，看起来在开发允许多个用户协同调度的有效的多路接入技术同时仍然有利地提供低的PAPR/CM方面仍然存在相当多的工作。
发明内容
本发明提供了用于生成单载波离散余弦变换(SC-DCT) OFDM信号以供发射的有利的发射器装置和相关方法。这些发射端创新包括用于将Ku个“输入子载波”映射到N个“输出子载波”的电路配置和信号处理方法，其中，“输出子载波”是为SC-DCT OFDM信号定义的子载波中的一些或全部。在一个或多个实施方式中，Ku小于N，并且该映射基于有利的DCT/ IDCT预编码。本发明另外或者可替换地包括有利的频率选择性映射并且进一步提供用于接收和解映射本文所构思的SC-DCT OFDM信号的对应的接收器装置和相关方法。在一个实施方式中，本发明提供了一种被配置为生成SC-DCT OFDM信号以供发射的发射器电路。该发射器电路包括被配置为根据公式N = 2SKU将Ku个输入子载波映射到N个输出子载波的信号处理链。这里，S指示在该信号处理链中串行地包括的DCT预编码器级的整数数量,其中S彡I。该发射器电路的信号处理链包括串并转换器，其被配置为根据要发射的一系列信息符号来生成Ku个输入子载波；循环前缀或补零电路，其被配置为向N个输出子载波增加循环前缀或补零，以便输入到被配置为形成SC-DCT OFDM信号的并串转换器；以及位于该串并转换器与该循环前缀或补零电路之间的一个或多个串行DCT预编码器级。每个该DCT预编码器级被配置为根据M个输入子载波生成2M个输出子载波，并且根据向该级施加的偶数/奇数移位控制信号，将该M个输入子载波映射到该2M个输出子载波中的偶数或奇数输出子载波，并且每个该级包括DCT电路和其后跟随的IDCT电路。此外，所述DCT预编码器级中的第一个DCT预编码器级将Ku个子载波作为它的M个输入子载波，并且所述DCT预编码器级中的最后一个DCT预编码器级提供该N个输出子载波作为它的2M个输出子载波。在另一个实施方式中,本发明提供了一种用于生成SC-DCT OFDM信号以供发射的方法。该方法包括根据要发射的一系列信息符号形成Ku个输入子载波的并行向量；以及通过使该Ku个输入子载波经过一个或多个DCT预编码器级，将该Ku个输入子载波映射到N个输出子载波。这里4 = 21 并且3 0 1)指示串行DCT预编码器级的整数数量。此外，该方法包括将循环前缀或补零插入到该N个输出子载波中并且随后将该N个输出子载波转换成串行信号以便生成SC-DCT OFDM信号以供发射。对于根据该方法的映射，在每个DCT预编码器级中进行的映射包括使M个输入子载波经过DCT功能体，然后经过IDCT功能体，以生成2M个输出子载波。根据偶数/奇数移位控制信号，将该M个输入子载波映射到该2M个输出子载波中的偶数或奇数输出子载波。就这点而言，对于第一个DCT预编码器级而言M = Ku，对于最后一个DCT预编码器级而言2M=N。在另一个实施方式中,本发明提供了一种用于生成SC-DCT OFDM信号以供发射的方法，其中，该方法包括根据要发射的一系列信息符号形成Ku个输入子载波的并行向量；以及将该Ku个输入子载波映射到N个输出子载波。通过使该Ku个输入子载波经过映射电路和尺寸为N的逆(IDCT)电路来完成该映射，其中Ku < N。具体而言，基于识别优选子载波频率，频率选择性地将该Ku个子载波映射到所述N个输出子载波。例如，可以使用来自该SC-DCT OFDM信号所针对的远程接收器的信道状态信息来指导该频率选择性映射，例如选择具有更有利的衰落和/或干扰特性的那些子载波。该方法还包括将循环前缀或补零插入到该N个输出子载波中并且随后将该N个输出子载波转换成串行信号以便生成该SC-DCT OFDM信号以供发射。在另一个实施方式中，本发明提供了接收器电路，其被配置为处理所接收的 SC-DCT OFDM信号。该接收器电路包括信号处理链，其被配置为根据公式Ku = N/2S将来自所接收的SC-DCT OFDM信号的N个输入子载波解映射到Ku个输出子载波，其中，S指示在该信号处理链中串行地包括的DCT解码器级的整数数量。(注意S3 I)。该信号处理链还包括预处理电路，其被配置为在解映射之前从该N个输入子载波中去除循环前缀。作为该信号处理链的解码配置的一部分，该信号处理链包括跟随在该预处理电路之后的一个或多个串行DCT解码器级。每个该级被配置为通过根据向该级施加的偶数/奇数移位控制信号，将2M个输入子载波中的偶数标号或奇数标号的输入子载波映射为M个输出载波，来根据该2M个输入子载波生成该M个输出子载波。根据该配置，每个DCT解码器级包括DCT电路和其后跟随的IDCT电路。因此所述DCT预编码器级中的第一个DCT解码器级将N个输入子载波作为它的2M个输入子载波，并且所述DCT预编码器级中的最后一个DCT解码器器级将该Ku个输出子载波作为它的M个输出子载波。此外，在本发明的另一个实施方式中提供了一种在被配置为处理所接收的SC-DCTOFDM信号的接收器电路中使用的方法。该方法包括从来自所接收的SC-DCT OFDM信号的N个输入子载波中去除循环前缀，并且在去除所述循环前缀之后，根据公式Ku = N/2S将来自所接收的SC-DCT OFDM信号的该N个输入子载波解映射到Ku个输出子载波。这里，S指示在该接收器电路的信号处理链中串行地包括的DCT解码器级的整数数量，其中S ^ I。根据该方法，该解映射包括在该接收器电路中所包括的一个或多个串行DCT解码器级中，根据向该级施加的偶数/奇数移位控制信号，基于将该2M个输入子载波中的偶数标号或奇数标号的输入子载波映射为M个输出载波，来根据2M个输入子载波生成M个输出子载波，并且进一步包括基于对该2M个输入子载波执行DCT，并且之后对所述DCT获得的结果执行IDCT，来生成所述M个输出载波。此外，虽然本公开使用先进LTE作为示例性环境，但是应该理解本发明具有更广泛的适用性。例如本发明对于其他系统(包括WCDMA、CDMA、WiMax、UWB等等)的未来演进具有适用性。更一般性而言，本发明不限于以上概述的特征和优点。事实上，在研读下文的详细描述之后并且在查看附图之后，本领域的熟练技术人员将认识到附加的特征和优点。
图I是被配置为如本文所教导地生成和发射SC-DCT OFDM信号的第一无线装置以及被配置为接收和处理该信号的第二无线装置的一个实施方式的方框图。图2-4是可以例如在图I的无线装置中使用的发射和接收信号处理链的示例性实施方式的方框图。图5和图6A/B分别是可以在图4所述的信号处理链中使用的DCT预编码器和解码器级的一个实施方式的方框图。图7和图8是示出了如本文所教导的SC-DCT OFDM信号处理的互补发射器和接收器方法的一个实施方式的逻辑流程图。图9和图10是为了避免DCT/IDCT计算的DCT/IDCT处理的直接实现的一个实施方式的图。图11和图12是被配置为发射SC-DCT OFDM信号(如图11所示)和接收SC-DCT OFDM信号(如图12所示)的互补无线设备的一个实施方式的方框图。
具体实施例方式图I示出了第一无线装置10( “设备I”)，其包括发射处理电路12，发射处理电路12被配置为与OFDM发射器14协作，以从一个或多个发射天线16发射SC-DCT OFDM信号。无线装置10被配置为根据本文所教导的任意一个或多个实施方式生成SC-DCT OFDM信号。图I还以互补的形式描述了第二无线装置20 ( “设备2”)，其包括接收处理电路22，接收处理电路22被配置为在该无线装置20经由其OFDM接收器24和相关的天线26接收到SC-DCTOFDM信号时，接收并且处理该SC-DCT OFDM信号。作为在图I的系统中(即在两个无线装置10和20处或二者之间)执行的信号处理的一部分，与DCT相关的处理的有利实施方式基于如下表示的正交DCT矩阵
权利要求
1.一种被配置为生成单载波离散余弦变换(SC-DCT) OFDM信号以供发射的发射器电路，所述发射器电路的特征在于 被配置为根据公式N = 2SKU将Ku个输入子载波映射到N个输出子载波的信号处理链，其中S指示在所述信号处理链中串行地包括的DCT预编码器级的整数数量，其中S ^ 1，并且所述信号处理链包括串并转换器，其被配置为根据要发射的一系列信息符号来生成所述Ku个输入子载波；前缀或补零电路，其被配置为向所述N个输出子载波增加循环前缀或补零，以便输入到被配置为形成所述SC-DCT OFDM信号的并串转换器；并且 其中所述信号处理链进一步包括位于所述串并转换器与所述前缀或补零电路之间的一个或多个串行DCT预编码器级，每个此类级被配置为根据M个输入子载波生成2M个输出子载波，并且根据向所述级施加的偶数/奇数移位控制信号，将所述M个输入子载波映射到所述2M个输出子载波中的偶数标号输出子载波或奇数标号输出子载波，并且每个此类级包括DCT电路，之后跟随IDCT电路；并且 其中所述DCT预编码器级中的第一个DCT预编码器级将Ku个子载波作为它的M个输入子载波，并且所述DCT预编码器级中的最后一个DCT预编码器级提供所述N个输出子载波作为它的2M个输出子载波。
2.根据权利要求I所述的发射器电路，其特征还在于 存在多个所述信号处理链以及移位控制电路，每个所述信号处理链与要发射的不同系列的信号符号相关联，所述移位控制电路被配置为生成用于每个所述信号处理链的偶数/奇数移位控制信号，以使得在不同的信号处理链之间使用正交的偶数或奇数子载波映射模式。
3.根据权利要求2所述的发射器电路，其特征还在于 所述移位控制电路被配置为考虑到在每个信号处理链中所包括的DCT预编码器级的数量，生成不同的偶数或奇数子载波映射模式。
4.根据权利要求2或3所述的发射器电路，其特征还在于 将所述移位控制电路包括在多路接入调度电路中，所述多路接入调度电路被配置为确定分配给不同用户的子载波的数量，并且控制每个对应的信号处理链的移位行为，以区别不同用户。
5.根据权利要求I到4中的任意一项所述的发射器电路，其特征还在于 所述信号处理链中的至少一个DCT预编码器级包括直接映射DCT预编码器级，所述直接映射DCT预编码器级被配置为通过将M个输入子载波作为长度为M的有序序列并且输出长度为2M的输出向量来形成2M个输出子载波,所述长度为2M的输出向量包括原始有序序列，中间散布有原始有序序列的时间反向并且镜像的版本。
6.根据权利要求5所述的发射器电路，其特征还在于 所述直接映射DCT预编码器级被配置为根据向所述直接映射DCT预编码器级施加的偶数/奇数移位控制信号，对所述长度为2M的输出向量中所包括的所述原始有序序列的时间反向的镜像版本取反或不取反。
7.根据权利要求I到6中的任意一项所述的发射器电路，其特征还在于S> I。
8.一种用于生成单载波离散余弦变换(SC-DCT) OFDM信号以供发射的方法，所述方法的特征在于根据要发射的一系列信息符号形成Ku个输入子载波的并行向量； 通过使所述Ku个输入子载波经过一个或多个DCT预编码器级，将所述Ku个输入子载波映射到N个输出子载波，其中N = 2SKU，并且S(S ^ I)指示串行DCT预编码器级的整数数量；以及 将循环前缀或补零插入到所述N个输出子载波中，并且随后将所述N个输出子载波转换成串行信号，以生成所述SC-DCT OFDM信号以供发射；并且 其中在每个DCT预编码器级中的映射包括使M个输入子载波经过DCT功能体，之后经过IDCT功能体，以生成2M个输出子载波，其中根据偶数/奇数移位控制信号，将所述M个输入子载波映射到所述2M个输出子载波中的偶数或奇数输出子载波，并且对于第一个DCT预编码器级而言M = Ku，并且对于最后一个DCT预编码器级而言2M = N。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征还在于 根据具有不同偶数/奇数移位模式的不同偶数/奇数移位控制信号映射Ku个输入子载波的多个不同集合，区分Ku个输入子载波的不同集合。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征还在于 考虑到用于映射Ku个输入子载波的每个集合的DCT预编码器级的数量，生成所述不同偶数/奇数移位控制信号。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征还在于 作为使用所述不同偶数/奇数移位模式来区分由SC-DCT OFDM信号发射所针对的各个接收器的多路接入调度方法的一部分，生成所述不同偶数/奇数移位控制信号。
12.根据权利要求8-11中的任意一项所述的方法，其特征还在于 在至少一个DCT预编码器级中使用直接映射，其中所述直接映射通过采用M个输入子载波作为长度为M的有序序列并且输出长度为2M的输出向量，为给定级形成所述2M个输出子载波，所述长度为2M的输出向量包括原始有序序列，中间散布有原始有序序列的时间反向并且镜像的版本。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征还在于 根据向所述级施加的偶数/奇数移位控制信号，对所述长度为2M的输出向量中所包括的所述原始有序序列的时间反向的镜像版本取反或不取反。
14.一种被配置为处理所接收的单载波离散余弦变换(SC-DCT) OFDM信号的接收器电路，所述接收器电路的特征在于 被配置为根据公式Ku = N/2S将来自所接收的SC-DCT OFDM信号的N个输入子载波解映射到Ku个输出子载波的信号处理链，其中S指示在所述信号处理链中串行地包括的DCT解码器级的整数数量，其中S ^ 1，并且所述信号处理链包括预处理电路，其被配置为在解映射之前从N个输入子载波中去除循环前缀或补零； 其中所述信号处理链还包括跟随在所述预处理电路之后的一个或多个串行DCT解码器级，每个此类级被配置为通过根据向所述级施加的偶数/奇数移位控制信号，将2M个输入子载波的偶数标号输入子载波或奇数标号输入子载波映射为M个输出载波，根据2M个输入子载波生成M个输出子载波，并且每个此类级包括DCT电路，之后跟随IDCT电路；并且 其中所述DCT预编码器级中的第一个DCT解码器级将所述N个输入子载波作为它的2M个输入子载波，并且所述DCT预编码器级中的最后一个DCT解码器级提供所述Ku个输出子载波作为它的M个输出子载波。
15.根据权利要求14所述的接收器电路，其特征还在于 所述信号处理链中的至少一个DCT解码器级包括直接映射DCT解码器级，所述直接映射DCT解码器级被配置为通过从所述2M个输入子载波中选择长度为M的有序序列来形成所述M个输出子载波，已知所述2M个输入子载波被形成为长度为2M的有序序列，其是被散布有长度为M的有序序列的时间反向并且镜像的版本的所述长度为M的有序序列。
16.根据权利要求14或15所述的接收器电路，其特征还在于 被配置为将所述Ku个输出子载波转换成对应的串行流的并串转换器电路，以及被配置为从所述串行流中获得感兴趣的信息符号的处理电路。
17.根据权利要求14到16中的任意一项所述的接收器电路，其特征还在于S> I。
18.—种在被配置为处理所接收的单载波离散余弦变换(SC-DCT) OFDM信号的接收器电路中使用的方法，所述方法的特征在于 从来自所接收的SC-DCT OFDM信号的N个输入子载波中去除循环前缀或补零； 在去除所述循环前缀或补零之后，根据公式Ku = N/2S将来自所接收的SC-DCT OFDM信号的所述N个输入子载波解映射到Ku个输出子载波，其中S指示在所述接收器电路的信号处理链中串行地包括的DCT解码器级的整数数量，其中S ^ I ;并且 其中所述解映射包括在所述接收器电路中所包括的一个或多个串行DCT解码器级的每个DCT解码器级中，根据向所述级施加的偶数/奇数移位控制信号，基于将2M个输入子载波的偶数标号输入子载波或奇数标号输入子载波映射为M个输出载波，以根据所述2M个输入子载波生成M个输出子载波，并且进一步包括基于对所述2M个输入子载波执行DCT、之后对从所述DCT获得的结果执行IDCT，生成所述M个输出载波。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征还在于 在所述信号处理链的至少一个所述DCT解码器级中，基于通过从所述2M个输入子载波中选择长度为M的有序序列形成所述M个输出子载波来实现直接解映射，已知所述2M个输入子载波被形成为长度为2M的有序序列，其是被散布有长度为M的有序序列的时间反向并且镜像的版本的所述长度为M的有序序列。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征还在于 将所述Ku个输出子载波转换成对应的串行流，并且从所述串行流获得感兴趣的符号信息。
21.根据权利要求18到20中的任意一项所述的方法，其特征还在于S> I。
22.一种用于生成集中式单载波离散余弦变换(Loc SC-DCT)0FDM信号以供发射的方法，所述方法的特征在于 将Ku个信息符号转换成Ku个信息符号的并行向量； 在离散余弦变换(DCT)预编码器中对并行的Ku个信息符号进行预编码，以创建Ku个预编码的信息符号； 将所述Ku个预编码的信息符号映射到逆DCT(IDCT)调制器的所选择的Ku个输入，并且相应地从来自所述IDCT调制器的N个输出子载波之中生成Ku个映射的子载波； 将循环前缀(CP)或补零(ZP)插入到所述N个子载波中； 将所述N个子载波转换成串行流以便作为集中式SC-DCT信号来发射。
23.根据权利要求22所述的方法，其中从来自所述IDCT调制器的N个输出子载波之中生成Ku个映射的子载波包括从来自所述IDCT调制器的N个输出子载波之中生成Ku个连续映射的子载波。
全文摘要
本发明提供了用于生成单载波离散余弦变换(SC-DCT)OFDM信号以供发射的有利的发射器装置和相关方法。这些发射端创新包括用于将Ku个“输入子载波”映射到N个“输出子载波”的电路配置和信号处理方法，其中，“输出子载波”是为SC-DCT OFDM信号定义的子载波中的一些或全部。在一个或多个实施方式中，Ku小于N，并且该映射基于有利的DCT/IDCT预编码。本发明另外或者可替换地包括有利的频率选择性映射并且进一步提供用于接收和解映射本文所构思的SC-DCT OFDM信号的对应的接收器装置和相关方法。
文档编号H04L27/26GK102804673SQ201080065383
公开日2012年11月28日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年3月12日
发明者S·索伦蒂诺 申请人:瑞典爱立信有限公司