用于覆盖增强的低PAPR调制的制作方法

本发明一般涉及无线通信，并且更具体地涉及在无线通信中的调制技术。

背景技术：

这个部分旨在提供针对以下公开的本发明的背景和上下文。此处的描述可以包括能够被追求的构思，但是未必是先前已经设想、实现或描述的构思。因此，除非此处以其他方式明确指出，否则在这个部分中描述的内容不是针对本申请的说明书的现有技术，并且不通过被包含在这个部分中而承认其为现有技术。在说明书和/或附图中可以找到的缩写被定义在说明书的结尾处但是在权利要求书之前。

机器-至-机器通信(M2M)或LTE机器类型通信(MTC)允许“机器”(诸如无线设备，其通常被称为UE)彼此通信。同时，毫米波(mmW)通信系统可以是潜在的第五代(5G)网络之一。这些是重要的无线通信技术。

针对MTC，存在由行业伙伴、运营商和供应商形成的特别兴趣组(SIG)，其被设置以同意下一代MTC标准，其将被建议为3GPP Rel.13。针对M2M SIG的目标包括以下：

针对MTC的增强覆盖，其中特别关注相对于当前仪表读数设备的多达20dB的附加覆盖的仪表读数设备；

低成本设备，它的复杂性应当足够低以使得能够建造小于1美元的MTC UE设备；以及

UE电流消耗应当使得基于两个AA电池的电池寿命能够多达20年。

在增强覆盖模式中的MTC设备通常需要传送满功率以满足挑战的上行链路链路预算。然而，需要某一PA功率回退功率(power back off power)以避免传输失真，其将降低UE的最大传输功率。也就是说，许多功率放大器(PA)是如下的设备：至少在接近PA的最大输出功率的某一范围上，其倾向于功率输出越高，失真较高(例如非线性)。假设该失真是对信号来说是个问题(直觉地)，如果第一信号具有峰值(其接近于第一信号的平均功率)，则第一信号的平均值可以更接近于PA的最大功率输出，同时具有一定数量的失真，因为该信号的峰值中的许多峰值不应当或将不进入出现失真的PA的功率输出区域。然而，如果第二信号具有更远离于第二信号的平均值的峰值，则第二信号的平均值将不得不远离于(相对于第一信号的位置)PA的最大功率输出，同时具有一定数量的失真，因为该信号的峰值中的许多峰值可能进入出现失真的PA的功率输出区域。第一信号(其具有在峰值和平均值之间的更少的信号“扩展”)通常比第二信号(其具有在峰值和平均值之间的更多的信号扩展)(其将具有相对更高的功率回退)将具有更少的功率回退。

存在许多测量，其量化信号的波形以确定信号的扩展是什么。PAPR(峰均功率比)是一种此类测量，并且通常被定义为峰值振幅平方(其提供峰值功率)除以RMS(均方根)值平方(其提供平均功率)。因此，传送波形的PAPR将确定PA回退功率，从而PAPR将影响MTC UL覆盖性能。

针对mmW网络，由于在毫米波传输上的高路径损耗，小区边缘UE通常传送具有功率回退的满功率。类似于MTC设备，UE Tx波形的PAPR属性针对mmW UL传输也是必须的。

因此，有利的是改进调制波形的PAPR属性。

技术实现要素：

这部分包含可能的实现方式的示例，并且不意味着限制。

示例实施例是一种方法，其包括：接收包括第一比特和第二比特的两比特信息流；使用所述两比特信息流，执行预编码以确定多个输出信号，所执行的预编码用于创建针对输出信号的有限多个状态，其中所述输出信号包括：基于第一输入比特的版本和第二输入比特的版本的第一输出信号，基于第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的版本的第二输出信号，基于第一输入比特的版本和第二输入比特的延迟版本的第三输出信号；执行输出信号中的每个输出信号的脉冲成形以创建脉冲成形信号；组合所述脉冲成形信号以创建传输波形；以及输出所述传输波形。

如上所述的方法，其中：第二输入比特的版本是第二输入比特的第一版本；执行预编码还包括：向所述第一输入比特应用旋转以形成第一输入比特的版本，其中应用于所述第一输入比特的旋转是j^k，k＝0或1；以及向第二输入比特的第二版本应用旋转以形成第二输入比特的第一版本，其中应用于输入比特的第二版本的旋转是e-^jπ^k/⁴。如在这个段落中的方法，其中执行预编码包括：使第二输入比特与输入比特的第二版本的延迟版本相乘以形成第二输入比特的第一版本。如在这个段落中的方法，其中：第一输入比特是{+1，-1}中的一个；以及第二输入比特是{+1，+j}中的一个。

如上所述的方法，其中执行预编码还包括：通过使第一输入比特的版本和第二输入比特的版本相乘，确定第一输出信号；通过使第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的版本相乘，确定第二输出信号；以及通过使第一输入比特的版本和第二输入比特的延迟版本相乘，确定第三输出信号。

如上所述的方法，其中执行脉冲成形还包括：将脉冲成形功能应用于第一、第二和第三输出信号中的每一个输出信号，其中每个脉冲成形功能包括：

c_l(t)＝w_l(t)·w_l(t+T)，

其中l＝0，1，T是采样周期，

其中h＝1/4，以及部分响应函数q(t)采用以下形式：f(t)是具有在[0，LT]上定义的非零值的成形功能，以及

f(t)＝f(LT-t)

这个段落的方法，其中脉冲成形功能如下：

g₀(t)＝c₀(t)c₁(t)

g₁(t)＝C₀(t+T)c₁(t)

g₂(t)＝c₀(t)c₀(t+T)

其中g₀(t)应用于第一输出信号以创建第一脉冲成形信号，g₁(t)应用于第二输出信号以创建第二脉冲成形信号，g₂(t)应用于第三输出信号以创建第三脉冲成形信号；以及组合脉冲成形信号包括：将第一、第二和第三脉冲成形信号相加以创建传输波形。

如上所述的方法，其中执行预编码还产生在额外分支上的第四输出信号，第四输出信号基于第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的延迟版本。

如上所述的方法，其中执行预编码还包括：将产生另外的输出信号的一个或多个分支相加，其中一个或多个分支中的每个分支具有每个分支的多个延迟。

如上所述的方法，其中执行脉冲成形还包括：通过使用具有对应的脉冲成形功能的脉冲响应的滤波器来应用离散序列，在时域中执行针对输出信号中的每个输出信号的脉冲成形。

如上所述的方法，其中执行脉冲成形是使用对应的脉冲成形功能针对每个输出信号而执行的，以及执行脉冲成形还包括：使用频域成形功能在频域中执行针对输出信号中的每个输出信号的脉冲成形，所述频域脉冲成形功能是使用脉冲成形功能中的对应的脉冲成形功能的样本的离散傅里叶变换而获得的。

在另一个示例实施例中，一种装置包括：预编码器，其接收包括第一比特和第二比特的两比特信息流，所述预编码器被配置为使用所述两比特信息流，执行预编码以确定多个输出信号，所执行的预编码用于创建针对输出信号的有限多个状态，其中所述输出信号包括：基于第一输入比特的版本和第二输入比特的版本的第一输出信号，基于第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的版本的第二输出信号，基于第一输入比特的版本和第二输入比特的延迟版本的第三输出信号；多个脉冲成形功能，每个脉冲成形功能执行输出信号中的每个输出信号的脉冲成形以创建脉冲成形信号；组合器，其被配置为组合所述脉冲成形信号以创建传输波形，并且被配置为输出所述传输波形。

如上所述的装置，其中：第二输入比特的版本是第二输入比特的第一版本；所述预编码器还包括：乘法器，其向所述第一输入比特应用旋转以形成第一输入比特的版本，其中应用于所述第一输入比特的旋转是j^k，k＝0或1；以及乘法器，其向第二输入比特的第二版本应用旋转以形成第二输入比特的第一版本，其中应用于输入比特的第二版本的旋转是e^-jπk/4。如在这个段落中的装置，其中所述预编码器还包括：延迟器，其使输入比特的第二版本延迟以创建第二输入比特的第二版本的延迟版本；以及乘法器，其使第二输入比特与第二输入比特的第二版本的延迟版本相乘以形成第二输入比特的第二版本。如在这个段落中的装置，其中：第一输入比特是{+1，-1}中的一个；以及第二输入比特是{+1，+j}中的一个。

如上所述的装置，其中所述预编码器还包括：乘法器，其通过使第一输入比特的版本和第二输入比特的版本相乘，确定第一输出信号；乘法器，其通过使第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的版本相乘，确定第二输出信号；以及乘法器，其通过使第一输入比特的版本和第二输入比特的延迟版本相乘，确定第三输出信号。

如上所述的装置，其中每个脉冲成形功能包括：

c_l(t)＝w_l(t)·w_l(t+T)，

其中l＝0，1，T是采样周期。

其中h＝1/4，以及部分响应函数q(t)采用以下形式：f(t)是具有在[0，LT]上定义的非零值的成形功能，以及

f(t)＝f(LT-t)

这个段落的装置，其中脉冲成形功能如下：

g₀(t)＝C₀(t)C₁(t)

g₁(t)＝c₀(t+T)c₁(t)

g₂(t)＝c₀(t)C₀(t+T)

其中g₀(t)应用于第一输出信号以创建第一脉冲成形信号，g₁(t)应用于第二输出信号以创建第二脉冲成形信号，g₂(t)应用于第三输出信号以创建第三脉冲成形信号；以及所述组合器是加法器，所述加法器将第一、第二和第三脉冲成形信号相加以创建传输波形。

如上所述的装置，还包括：一个或多个处理器和包括计算机程序代码的一个或多个存储器，其中所述一个或多个存储器和所述计算机程序代码被配置为与一个或多个处理器一起使得所述装置实现预编码器，多个脉冲成形功能和组合器。

一种示例装置，其包括一个或多个处理器和包含计算机程序代码的一个或多个存储器。所述一个或多个存储器和所述计算机程序代码被配置为使用与一个或多个处理器一起使得所述装置执行至少以下：接收包括第一比特和第二比特的两比特信息流；使用所述两比特信息流，执行预编码以确定多个输出信号，所执行的预编码用于创建针对输出信号的有限多个状态，其中所述输出信号包括：基于第一输入比特的版本和第二输入比特的版本的第一输出信号，基于第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的版本的第二输出信号，基于第一输入比特的版本和第二输入比特的延迟版本的第三输出信号；执行输出信号中的每个输出信号的脉冲成形以创建脉冲成形信号；组合所述脉冲成形信号以创建传输波形；以及输出所述传输波形。

一种示例计算机程序产品，其包括在其中载有供计算机使用的计算机程序代码的计算机可读存储介质。所述计算机程序代码包括：用于接收包括第一比特和第二比特的两比特信息流的代码；用于使用所述两比特信息流，执行预编码以确定多个输出信号，所执行的预编码用于创建针对输出信号的有限多个状态，其中所述输出信号包括：基于第一输入比特的版本和第二输入比特的版本的第一输出信号，基于第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的版本的第二输出信号，基于第一输入比特的版本和第二输入比特的延迟版本的第三输出信号；执行输出信号中的每个输出信号的脉冲成形以创建脉冲成形信号的代码；用于组合所述脉冲成形信号以创建传输波形；以及输出所述传输波形的代码。

示例性示例是一种装置，其包括用于接收包括第一比特和第二比特的两比特信息流的构件；用于使用所述两比特信息流，执行预编码以确定多个输出信号，所执行的预编码用于创建针对输出信号的有限多个状态，其中所述输出信号包括：基于第一输入比特的版本和第二输入比特的版本的第一输出信号，基于第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的版本的第二输出信号，基于第一输入比特的版本和第二输入比特的延迟版本的第三输出信号；执行输出信号中的每个输出信号的脉冲成形以创建脉冲成形信号的构件；用于组合所述脉冲成形信号以创建传输波形；以及输出所述传输波形的构件。

如上所述的装置，其中：第二输入比特的版本是第二输入比特的第一版本；用于执行预编码的构件还包括：用于向所述第一输入比特应用旋转以形成第一输入比特的版本的构件，其中应用于所述第一输入比特的旋转是j^k，k＝0或1；以及用于向第二输入比特的第二版本应用旋转以形成第二输入比特的第一版本的构件，其中应用于输入比特的第二版本的旋转是e^-jπk/4。如在这个段落中的装置，其中用于执行预编码的构件还包括：用于使第二输入比特与输入比特的第二版本的延迟版本相乘以形成第二输入比特的第一版本的构件。如在这个段落中的装置，其中：第一输入比特是{+1，-1}中的一个；以及第二输入比特是{+1，+j}中的一个。

如上所述的装置，其中用于执行预编码的构件还包括：用于通过使第一输入比特的版本和第二输入比特的版本相乘，确定第一输出信号的构件；用于通过使第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的版本相乘，确定第二输出信号的构件；以及用于通过使第一输入比特的版本和第二输入比特的延迟版本相乘，确定第三输出信号的构件。

如上所述的装置，其中用于执行脉冲成形的构件还包括：用于将脉冲成形功能应用于第一、第二和第三输出信号中的每一个输出信号的构件，其中每个脉冲成形功能包括：

c_l(t)＝w_l(t)·w_l(t+T)，

其中l＝0，1，T是采样周期，

其中h＝1/4，以及部分响应函数q(t)采用以下形式：f(t)是具有在[0，LT]上定义的非零值的成形功能，以及

f(t)＝f(LT-t)

这个段落的装置，其中脉冲成形功能如下：

g₀(t)＝c₀(t)c₁(t)

g₁(t)＝c₀(t+T)c₁(t)

g₂(t)＝c₀(t)c₀(t+T)

其中g₀(t)应用于第一输出信号以创建第一脉冲成形信号，g₁(t)应用于第二输出信号以创建第二脉冲成形信号，g₂(t)应用于第三输出信号以创建第三脉冲成形信号；以及用于组合脉冲成形信号的构件包括：用于将第一、第二和第三脉冲成形信号相加以创建传输波形的构件。

如上所述的装置，其中用于执行预编码的构件还产生在额外分支上的第四输出信号，第四输出信号基于第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的延迟版本。

如上所述的装置，其中用于执行预编码的构件还包括：用于将产生另外的输出信号的一个或多个分支相加的构件，其中一个或多个分支中的每个分支具有每个分支的多个延迟。

如上所述的装置，其中用于执行脉冲成形的构件还包括：用于通过使用具有对应的脉冲成形功能的脉冲响应的滤波器来应用离散序列，在时域中执行针对输出信号中的每个输出信号的脉冲成形的构件。

如上所述的装置，其中用于执行脉冲成形的构件是使用对应的脉冲成形功能针对每个输出信号而执行的，以及用于执行脉冲成形的构件还包括：用于使用频域成形功能在频域中执行针对输出信号中的每个输出信号的脉冲成形的构件，所述频域脉冲成形功能是使用脉冲成形功能中的对应的脉冲成形功能的样本的离散傅里叶变换而获得的。

附图说明

在附图中：

图1说明了适用于实践本文中示例实施例的示例性系统；

图2是针对π/2-BPSK调制的系统的示意图；

图3是针对π/4-QPSK调制的系统的示意图；

图4是针对GMSK调制的近似(LGMSK)的系统的示意图；

图5是针对多个调制方案的PAPR性能的图；

图6是针对具有4进制调制(例如，L＝2)的低PAPR调制的在示例实施例中的调制器的示意图；

图7是确定针对图6中的有限状态机预编码器的状态的状态和信息的表；

图8是针对图5的调制方案和针对示例实施例的调制方案的PAPR性能的图；

图9是根据本文中示例实施例的由用户设备针对PAPR调制所执行的示例逻辑流程图的框图，其说明了示例方法的操作、包含在计算机可读存储器上的计算机程序指令的运行的结果、和/或由被实现在硬件中的逻辑执行的功能；以及

图10是用于检测使用针对低PAPR调制的技术所调制的信号的检测器的框图。

具体实施方式

在继续传统技术的潜在问题的另外描述之前，参照图1，图1示出了可以实践示例实施例的示例系统的框图。在图1中，UE 110与网络100无线通信。用户设备110包括一个或多个处理器120、一个或多个存储器125，以及一个或多个收发器130(每个收发器包括接收器Rx 132和传送器Tx 133)，它们通过一个或多个总线127互连。一个或多个收发器130连接到一个或多个天线128。一个或多个存储器125包括计算机程序代码123。在示例实施例中，一个或多个存储器125和计算机程序代码123被配置为与一个或多个处理器120一起使得用户设备110执行如本文中描述的操作中的一个或多个操作。例如，调制器123执行如本文中描述的调制，并且可以被部分地或完全实现在计算机程序代码123(其被加载到一个或多个处理器120中)中。作为另一个示例，调制器122可以被实现为在传送器Tx 133的一部分中的硬件逻辑。此外，传送器133可以包括诸如处理器120的处理器(例如，以及一个或多个存储器125)，其执行如本文中描述的调制操作。此外，可以使用硬件和软件单元的组合、由一个或多个处理器120实现的软件单元。UE 110经由连接111与eNB 190通信。

eNB 190包括：一个或多个处理器150、一个或多个存储器155、一个或多个网络接口(N/W/IF(多个))161、以及一个或多个收发器160(每个收发器包括接收器Rx 167和传送器Tx 166)，它们通过一个或多个总线157互连。一个或多个收发器160连接到一个或多个天线158。一个或多个存储器155包括计算机程序代码153。一个或多个存储器155和计算机程序代码153被配置为与一个或多个处理器150一起使得eNB 190执行如本文中描述的操作中的一个或多个操作。例如，检测器163执行如本文中描述的检测，并且可以被实现为计算机程序代码153，其被加载到一个或多个处理器150以用于执行。作为另一个示例，检测器162可以被实现为在接收器167的一部分中的硬件逻辑。此外，接收器167可以包括诸如处理器150的处理器(例如，以及一个或多个存储器155)，其执行如本文中描述的检测操作。此外，可以使用硬件和软件单元的组合、由一个或多个处理器150实现的软件单元。

一个或多个网络接口161通过诸如网络170和131的网络通信。两个或更多eNB 190使用例如网络170进行通信。网络170可以是有线的或无线的或这两者，以及可以实现例如X2接口。

无线网络100可以包括网络控制单元(NCE)140，其可以包括MME/SGW功能，以及其提供与另一个网络(诸如电话网络和/或数据通信网络(例如互联网))的连通性。eNB 190经由网络131耦合到NCE 140。网络131可以被实现为例如S1接口。NCE 140包括一个或多个处理器175、一个或多个存储器171、以及一个或多个网络接口(N/W/IF(多个))180，它们通过一个或多个总线185互连。一个或多个存储器171包括计算机程序代码173。在示例实施例中，一个或多个存储器171和计算机程序代码173被配置为与一个或多个处理器175一起使得NCE 140执行如本文中描述的一个或多个操作。

计算机可读存储器125、155和171可以具有适用于本地技术环境的任何类型，以及可以使用任何合适的数据存储技术来实现，诸如基于半导体的存储设备、闪速存储器、磁存储设备和系统、光存储设备和系统、固定存储器和可移动存储器。处理器120、150和175可以具有适应于本地技术环境的任何类型，以及作为非限制性示例，可以包括以下中的一个或多个：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、基于多核处理器架构的处理器。

一般地，用户设备110的各种实施例可以包括但不限于计量设备、蜂窝电话(诸如智能电话)、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的便携式计算机、图像捕获设备(诸如具有无线通信能力的数字相机)、具有无线通信能力的游戏设备、具有无线通信能力的音乐存储和播放装置、允许无线互联网接入和浏览的互联网装置、具有无线通信能力的平板计算机、以及并入此类功能的组合的便携式单元或终端。

返回到MTC和mmW设备和传统系统的描述，与典型的UE设备相比，MTC设备和/或mmW设备通常需要高级技术以满足由于有限的链路预算(特别是针对上行链路)而导致的覆盖不足，其中传送功率和传送天线是有限的。针对以上描述的LTE MTC研究，针对特别关注于计量读数的MTC的增强覆盖要求20dB附加的覆盖。针对mmW UE，由于毫米波传输的高路径损耗，针对UE的链路预算在提供大区域覆盖是有挑战的。UL Tx天线的限制针对上行链路传输提出进一步的挑战。这些系统需要每个高级技术以确保针对UL的可靠通信，其中UE具有有限的Tx功率和有限数量的Tx天线。

在这些场景下，UE通常在它的满传输功率处操作。然而，由于传输波形的峰均功率比(PAPR)属性，UE的PA不在满功率处传送，以及取决于传输波形的PAPR，UE回退某一dB的针对PA的功率，以便总的传输波形不遭受非线性失真。功率回退将降低UL传送功率，因此回退将进一步限制UL覆盖。除了其它之外，PA回退功率的数量取决于传输波形的PAPR值，这是针对UL传输的限制因素之一。

为了空中链路获得高频谱效率，对UE而言，低值的PA功率回退是可取的。理想地，UL传输波形应当具有低PAPR。连续相位调制(CPM)具有最小的PAPR值(相对于其它调制而言)，其中PAPR＝0dB。例如，GSM/EDGE系统使用GMSK调制，其是特殊类型的CPM。然而，GMSK调制是低阶(二进制)调制，等同于BPSK调制。高阶CPM是可能的；然而，高阶CPM通常需要复杂的均衡器，当M>2时，其限制了M-进制(-ary)CPM的实际应用。

针对高阶线性调制(诸如QPSK和16QAM)，LTE UL使用DFT-S-OFDM以提供针对低PAPR传输的单载波调制。mmW 5G的一种设计使用基于π/4移位的QPSK/16QAM的null-CP单载波调制。它的PAPR小于OFDM波形的PAPR；然而，该PAPR仍然远高于GMSK调制的PAPR。

本发明提出了针对例如4-进制调制的低PAPR调制。

在这点上，有利的是回顾关于调制的构思。线性调制(诸如BPSK/QPSK)能够使用相位旋转降低PAPR，其产生可替代的调制方案，诸如π/2-BPSK和π/4-QPSK。下面描述这些调制方案。

关于π/2-BPSK调制，在图2中说明了针对π/2-BPSK调制的系统200。由乘法器210执行相位旋转，脉冲成形功能220应用于成形输出Tx波形230以及PAPR属性。

关于针对2比特(4-ary)调制(诸如QPSK)的π/4-QPSK，，π/4-QPSK是高效的方法以降低PAPR性能。图3示出了针对π/4-QPSK调制的系统300，其中通过乘法器210，QPSK调制340应用于相位旋转，以及脉冲成形功能220应用于成形输出Tx波形330以及PAPR属性。

连续相位调制(CPM)一般是非线性调制。然而，基于Laurent分解(参见例如，Laurent，“Exact and approximate construction of digital phase modulations by superposition of amplitude modulated pulses”，IEEE Trans.Commun.,vol.COM-34,pp.150-160,1986)，能够使用线性调制的组合来近似CPM。受该思想驱使，如在图4的系统400中示出的，GMSK调制能够被近似为差分编码器、相位旋转器、和脉冲成形滤波器的组合。这个版本的GMSK被称为线性GMSK(LGMSK)调制。差分编码比特(来自差分编码器440)在每个时间样本被相位旋转π/2。旋转的符号通过脉冲成形功能450，它的脉冲响应是线性高斯脉冲，以生成Tx波形430。注意的是，从图2和图4比较，在差分编码器之后，LGMSK类似于π/2-BPSK调制。

在图5中示出了这些调制方案的PAPR性能。线性调制的脉冲成形是具有0.3的滚降系数的RRC(根升余弦)脉冲。在这些二进制和四进制调制方案之中，LGMSK的PAPR(其是GMSK的近似)具有最低值。应当注意的是，δ₀是给定的PAPR(以dB为单位)，以及Pr[δ>δ₀]是PAPR高于给定PAPR的概率。

此处的示例实施例使用具有预编码和脉冲成形的组合的线性调制以实现针对例如四进制(2比特)传输的低PAPR传输波形。

示例实施例受LGMSK调制的驱动，其是基于Laurent分解的GMSK的线性版本。针对Laurent分解，参见，P.A.Laurent,"Exact and approximate construction of digital phase modulations by superposition of amplitude modulated pulses,"IEEE Trans.Commun.,vol.COM-34,pp.150-160,1986。基于M进制CPM的分解，类似的过程被扩展到四进制CPM以产生低PAPR调制。针对M进制CPM分解，参见U.Mengali,M.Morelli,"Decomposition of M-ary CPM signals into PAM waveforms,"IEEE Trans.IT,vol.41,pp.1265-1275,No.5,Sep 1995。

图6示出了一个示例实施例，其中展示了2比特调制。比特0是{+1,-1}，以及比特1是{+1，+j}。调制器600可以是调制器122(其被实现为在传送器133中的硬件逻辑)或调制器123(其被实现为计算机程序代码123)或它们的某一组合。调制器600具有六个乘法器610-1到610-6，三个延时器D 620-1、620-2和620-3，三个脉冲成形功能630-1、630-2和630-3(它们分别创建脉冲成形信号635-1、635-2和635-3)，以及组合器640(在这个示例中，加法器)(其最终产生Tx波形650)。组合器640也可以执行其它操作，诸如减法。

2比特信息流通过有限状态机(FSM)预编码器690以实现多个分支，使用脉冲成形功能g_k(t)630对每个分支进行成形。FSM预编码器690包括乘法器610和延时器620，并且产生输出信号u_0,k、u_1,k和u_2,k，它们分别基于比特0的版本和比特1的版本的乘法、比特0的延迟版本和比特1的版本的乘法、比特0的版本和比特1的延迟版本的乘法。经由加法器640组合脉冲成形功能630的输出以生成针对2比特信息的Tx波形650。

除了图6之外，参照图7，在图7中，一个表示出了确定针对在图6中的有限状态机预编码器690的状态的状态和信息。存在有限状态机预编码器690的16个状态760-1到750-16，以及在标记710、730和740中的信息用于确定状态760(它们在列750中被标记为针对k＝1的“至脉冲的输入”)。有16行，它们被标记为1到16。信息比特710是针对k＝0和k＝1的在位置601-1处在比特0中的信息比特和在位置601-2处在比特1中的信息比特。针对比特0的零(“0”)指示+1，而针对比特0的1(“1”)指示-1。针对比特1的零(“0”)指示+1，而针对比特1的1(“1”)指示+j。符号相位720，在旋转信息之前730，在旋转信息之后740，以及至脉冲的输入750被示出为以半径π/4为单位的相位。针对以弧度为单元的圆，半径π/4的可能的单位是0，π/4，π/2，3π/4，π，5π/4，3π/2，和7π/4。还应当注意的是，7π/4(或在表中的7)＝-π/4(或在表中的-1)。

符号相位720是被转换到半径π/4的单位的信息比特710。例如，针对行10的信息比特710是针对k＝0(左边两比特10)和k＝1(右边两比特01)的{1001}。针对k＝0的信息比特比特0被示出为1，其意味着该比特的值是-1。被转换为符号相位720的-1的值是4，其对应于4π/4或π。这可以使用针对比特0输入的复平面(其中Re＝实数，Im＝虚数)的图606-1而看出。也就是说，如在图7中示出的，(-1，0)(其被写成(实数，虚数))是在弧度方面上的π处或4个单位的π/4。类似地，针对k＝1的信息比特比特0被示出0，其意味着该比特的值是+1。被转换为符号相位720的+1的值是零，其对应于0π/4。这可以使用针对比特0输入的复平面的图606-1而看出。也就是说，如图7中示出的，(+1，0)在弧度方面上在0(零)处或零单位的π/4。

针对k＝0的信息比特比特1被示出0，其意味着该比特的值是+1。被转换为符号相位720的+1的值是零，其对应于0π/4。这可以使用针对比特1输入的复平面的图606-2而看出。也就是说，如图7中示出的，(+1，0)在弧度方面上在0(零)处或零单位的π/4。类似地，针对k＝1的信息比特比特1被示出1，其意味着该比特的值是+j。被转换为符号相位720的+j的值是2，其对应于2π/4。这可以使用针对比特1输入的复平面的图606-2而看出。也就是说，如图7中示出的，(0，+j)在弧度方面上在2π/4或π/2处或两单位的π/4。

旋转前信息730用于说明基于延迟620-1在位置602会发生什么。注意的是，延迟620-1是在复平面中的差分编码。在旋转前信息730中针对k＝0和k＝1的a0信息从在符号相位720中针对k＝0和k＝1的比特0信息而没有改变。仅a1信息在符号相位720和旋转前信息730之间改变。现在针对行10(十)提供示例。在行10(十)的示例中，相对于在符号相位720中示出的，a1针对k＝0或k＝1而没有改变。针对k＝0，没有针对延迟620-1的比特1的延迟版本，因此针对k＝0的a1总是与针对k＝0的比特1相同。针对k＝1，针对k＝0的比特1是+1，针对k＝1的比特1是+j，以及延迟620-1和乘法器610-1执行动作以将针对k＝0的比特1与针对k＝1的比特1相乘，其是(+1x+j＝+j)，其意味着在旋转前信息730中针对k＝1的a1是+j，其与在符号相位720中针对比特1的+j相同。

针对k＝0(j⁰＝e⁰＝1)以及k＝1(j¹＝j，其应用90度或π/2相移；e^-jπ1/4＝e^-jπ/4，其应用-45度或-π/4相移)，旋转后信息740示出了在由j^k的旋转之后的a0，以及在由e^-jπk/4旋转之后的a1。旋转后信息740说明了在图6中在位置603-1(针对比特0)和603-2(针对比特1)处会发生什么。因此，针对k＝0，比特a0和比特a1都不被旋转，因此针对k＝0，b0＝a0以及b1＝0。针对k＝1，a0旋转j，其应用π/2相移，因此针对a0的0度被旋转到π/2，其是2π/4或表中的2。针对2(2π/4或π/2)的k＝1的a1被旋转e^-jπ1/4＝e^-jπ/4，其应用-π/4相移，因此被旋转到1或π/4。

如下针对k＝1确定状态750：u_0,1＝(针对k＝1的b0)x(针对k＝1的b1)；u_1,1＝(针对k＝0的b0)x(针对k＝1的b1)；u_2,1＝(针对k＝1的b0)x(针对k＝0的b1)。因此，在π/4角度处，u_0,1＝(“2”)x(“1”)＝2π/4(即，j)x1，以及j提供π/2旋转，因此结果是如在表中指示的3或在角度3π/4处的1，。类似地，u_1,1＝(针对k＝0的b0)x(针对k＝1的b1)，其是(“4”)x(“1”)，其是在π/4的角度处-1x1，因此结果是在角度5π/4处的1或如在表中指示的5。能够看出的是，如果在角度π/4处的1被认为是a+aj(其中1²＝a²+a²)，以及计算是(-1+0j)(a+aj)＝(-1a+0ja+-1aj+0jaj)＝(-a+0-aj+0)＝(-a-aj)，其是在角度5π/4处的1或如在表中指示的5。关于u_2,1＝(针对k＝1的b0)x(针对k＝0的b1)，其是(“2”)x(“0”)，其是在0角度处2π/4(即，j)x1，j提供π/2旋转，因此结果是2的角度处的1或在如表中指示的2。

可以使用针对行10所示出的技术类似地确定在图7中其它条目。需要注意的是，旋转前信息730和针对k＝1的a1和针对k＝1的比特1的符号相位720在行10中是相同的。在行14中，针对k＝1的比特1是2，但是针对k＝1的a1是4。这种情况出现是因为延时器620-1和乘法器610-1如下执行动作。a1＝针对k＝0的比特1乘以针对k＝1的比特1，其是(“2”)x(“2”)，或在2π/4或π/2(即，j)处的1乘以在2π/4或π/2(即，j)处的1，其是jxj＝-1，以及在实数轴上的-1是在4/4π处的1(即π)或如表中的4。

注意的是，任何时间状态将导致状态转变。例如，在状态方面，如果针对k＝0和k＝1两者的比特0和1是0000，则针对k＝2，得到两个新的比特(例如11)，在k＝2处的状态是0011，其中“00”指示k＝1阶段以及“11”指示当前k＝2阶段。因此，存在从0000到0011的状态转变。

由FSM预编码器690执行的预编码和相关联的脉冲成形功能630涉及确保低PAPR波形。尽管在FSM预编码器690和相关联的脉冲成形功能630之间的关系，简短地，它可以说是，脉冲成形功能g₀(t)(以下描述)具有最大的功率，以及g₀(t)自己用作QPSK调制脉冲。脉冲g₁(t)和g₂(t)可以被认为是尝试补偿g0调制波形的“波纹(ripple)”以保持低PAPR。FSM预编码器690将g0和g₁/g₂之间的调制信息关联。预编码器和脉冲成形功能设计的细节基于连续脉冲调制(CPM)的线性分解。然而，传输波形的输出既不是CPM信号，也不是CPM的近似，因为LGMSK是GMSK的近似。

相关联的脉冲成形功能630可以被定义为如下：

c_l(t)＝w_l(t)·w_l(t+T)，

其中l＝0，1，T是采样周期，以及

其中L＝2。

让h＝1/4，以及相关的部分响应函数q(t)采用以下形式：

f(t)是具有在[0，LT]上定义的非零值的成形功能，以及

f(t)＝f(LT-t)

使用这些定义，针对三个分支的脉冲成形功能630如下：

g₀(t)＝c₀(t)c₁(t)

g₁(t)＝c₀(t+T)c₁(t)

g₂(t)＝c₀(t)c₀(t+T)

用于h和L的值是针对以上特定示例，并且本文中的技术不局限于此类值。

脉冲成形通常应用于时域。通过使用具有对应的脉冲成形功能的脉冲响应的滤波器来应用离散序列以产生成形的波形。使用诸如LTE上行链路的DFT-S-OFDM，脉冲成形功能可以被应用于频域以产生低PAPR波形。可以使用脉冲成形功能g_k(t)的样本的DFT来获得频域脉冲成形功能G_k。

在诸如在图6中示出的示例实施例中，使用具有三个脉冲成形功能630的三个分支。另一个示例是在FSM预编码器690的输出处应用额外的比特以对波形进行成形以获得更好的PAPR。例如，另一个分支可以基于在延迟的比特0和延迟的比特1之间的乘法和对应的脉冲成形功能g₃。此外，基于由FSM的额外编码比特的额外分支可以应用以产生更好的PAPR性能。说明性地，FSM预编码器690仍然能够具有超过一个延迟。例如，如果引入了两个延迟，则应用附加的额外比特(使用它们对应的脉冲成形和额外分支)是可能的以对传输波形650进行成形。

可替代的实施例是在FSM预编码器390的输入处使用分数调制(fractional modulation)。在示例实施例中，两比特是针对四进制调制的输入。然而，输入比特的一部分可以被称为“成形”比特，其依赖于波形PAPR属性。总调制指数将是2比特调制的一部分。成形比特可以用于进一步降低PAPR性能。

可替代的实施例是比特流(诸如数据/控制流)的不等保护的应用。注意的是，比特1比比特0更少地被保护。比特0可以比比特1更适应于控制信号。也就是说，比特0是{+1，-1}，比特1是{+1，+j}。在复数域中，比特1的欧式距离比比特0的欧式距离更近。因此，比特1比比特0更少地被保护(例如，在噪声信道下，在比特错误率方面)。

在图8中示出了低-PAPR和其它调制波形的PAPR性能。与具有RRC滤波的π/4-QPSK(滚降因子0.3)相比，在PAPR性能中，低PAPR调制大约改善了2dB。注意的是，CPM具有0dB(零dB)PAPR属性；这指示的是，从理想的CPM调制，低PAPR波形大约是1.3dB。

转向图9，示出了由用户设备针对低PAPR调制所执行的示例逻辑流程图的框图。图9进一步说明了根据示例实施例的示例方法的操作、包含在计算机可读介质上的计算机程序指令的执行的结果、和/或由在硬件中实现的逻辑执行的功能。在图9中的框可以被认为是用于执行在框中的功能的互连构件。在图9中的框可以由用户设备110(例如，至少部分地由调制器600(例如，调制器122，被实现为传送器133中的逻辑，或调制器123，被实现为计算机程序代码123，或它们的某一组合))来执行。

在图9中的流在框910中开始，这时，调制器600接收包括第一比特和第二比特(例如，比特0和比特1)的两比特信息流。在框920中，调制器600(例如，FSM预编码器690)使用两比特信息流，执行预编码以确定多个输出信号(例如，u_0,k，u_1,k和u_2,k)。执行预编码以创建针对输出信号的有限多个状态750。输出信号包括：基于第一输入比特的版本和第二输入比特的版本的第一输出信号(例如，u_0,k)，基于第一输入比特的延迟版本和第二输入比特的版本的第二输出信号(例如，u_1,k)，基于第一输入比特的版本和第二输入比特的延迟版本的第三输出信号(例如，u_2,k)。如上所述，框923还说明了FSM预编码器690可以具有额外分支，该额外分支在FSM预编码器的输出处应用额外比特以对波形进行成形。如上所述，框927另外地说明了FSM预编码器690可以具有添加的额外分支，其中每个分支具有多个延迟。

在框930中，调制器600(例如，脉冲成形功能630)执行输出信号中的每个输出信号的脉冲成形以创建脉冲成形信号。在框933中，如上所述，可以在时域中执行此类脉冲成形(例如，使用具有对应的脉冲成形功能的脉冲响应的滤波器，应用离散序列)。在框937中，可以在频域中执行脉冲成形(例如，能够使用脉冲成形功能g_k的样本的DFT获得频域成形功能G_k)。在框940中，调制器组合脉冲成形信号以创建传输波形650。这可以通过组合器640来执行，在图6中，其被示出为加法器，但是可以是其它元件，诸如针对脉冲成形信号中的一些或全部脉冲成形信号的减法设备，或其它元件。在框950中，调制器950输出例如由组合器640输出的传输波形。在框960中，用户设备例如使用传送器133在传输信道上传送传输波形。

图1和图9的示例使用用户设备110以创建和传送低PAPR信号。然而，使用其它无线电接入技术的其它射频设备可以使用本文中描述的技术，诸如Wi-Fi站、蓝牙传送器等。

参照图10，该图是检测器的框图，其用于检测使用针对低PAPR调制的技术所调制的信号。在图10中，检测器910(其使用MLSE(最大似然序列估计器)诸如维特比算法)接收Rx波形920并且输出比特930。检测器910可以是检测器162，其被实现为接收器167的一部分中的硬件逻辑，或检测器167，其被实现为计算机程序代码153，其被加载到一个或多个处理器150中以用于运行，或这些的某一组合。检测器910可以使用来自图7的状态转变表以确定哪些输出比特930应当被选择和输出。检测器910可以使用一种类型的MLSE算法(诸如维特比算法)以跟踪来自Rx波形920的状态转变。可替代的，检测器910可以使用频域检测方法，其类似于用于CPM信号的频域检测方法(参见，例如，Jun Tan,and Gordon L.Stuber,"Frequency-domain equalization for continuous phase modulation",Wireless Communications,IEEE Transactions on,vol.4.5(2005):2479-2490)。

本发明的实施例可以被实现在软件(其由一个或多个处理器运行)、硬件(例如，专用集成电路)或软件和硬件的组合中。在示例实施例中，软件(例如，应用逻辑、指令集)被维护在各种常规计算机可读介质中的任何一种常规计算机可读介质上。在这个文档的上下文中，“计算机可读介质”可以是任何介质或装置，其能够包含、存储、传递、传播或传输指令以供指令执行系统、装置、或设备(诸如计算机)使用或与其结合使用，例如在图1中描述和描绘了计算机的一个示例。计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质(例如，存储器(多个)125、155或其它设备)，其可以是任何介质或构件，其能够包含或存储指令以供指令执行系统、装置或设备(诸如计算机)使用或与其结合使用。然而，计算机可读存储介质不涵盖传播信号。

如果需要，可以以不同的顺序和/或彼此并发地执行本文中论述的不同功能。此外，如果需要，上述功能中的一个或多个功能可以是非必需的或可以被组合。

尽管在独立权利要求中阐述了本发明的各种方面，但是本发明的其它方面包括来自所描述的实施例的特征和具有独立权利要求的特征的从属权利要求的特征的其它组合，而不仅是在权利要求书中明确阐述的组合。

还需要注意的是，尽管以上描述了本发明的示例实施例，但是这些描述不应当被视为为限制的含义。相反，在不背离如在权利要求书中所限定的本发明的范围的情况下，可以存在可以做出的若干变型和修改。

可以在说明书和/或附图中找到的以下缩写被定义如下：

3GPP 第三代合作伙伴计划

BPSK 二进制相移键控

CP 循环前缀

CPM 连续相位调制

dB 分贝

DFT 离散傅里叶变换

DFT-S-OFDM 离散傅里叶变换-扩展OFDM

EDGE 增强数据速率GSM演进

FSM 有限状态机

GMSK 高斯最小频移键控

GSM 全球移动通信系统

LGMSK 线性GMSK

LTE 长期演进

NCE 网络控制实体

M2M 机器至机器

MLSE 最大似然序列估计器

MME 移动管理实体

mmW 毫米波

MTC 机器类型通信

OFDM 正交频分复用

PA 功率放大器

PAPR 峰均功率比

QAM 正交幅度调制

QPSK 正交相移键控

Rel 发布

RMS 均方根

RRC 根升余弦

Rx 接收或接收器

SIG 特别兴趣组

SGW 服务网关

Tx 传输或传送器

UE 用户设备(例如，无线、移动设备)

UL 上行链路(从UE到基站)