Zariadenie a spôsob na zníženie pomeru špičkového a priemerného výkonu v systémoch využívajúcich ortogonálne frekvenčne delený multiplex

Číslo patentu: E 15428

Dátum: 04.06.2008

Autori: Jeong Hong-sil, Yun Sung-ryul, Lee Hak-ju, Kim Jae-yoel, Myung Se-ho

Je ešte 22 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

1 tlmí Raw Zariadenie a spôsob na zníženie pomeru špičkového a pr v systémoch využívajúcich ortogonálne frekvenčne delený multiplt ff Jĺzmm/ 7 70001 Predkladaný vynález sa vo všeobecnosti týka mobilných telekomunikačných systémov, osobitne spôsobu azariadenia na zníženie pomeru špičkového a priemerného výkonu (PAPR - Peak to Average Power Ratio) vsystémoch využívajúcich ortogonálne frekvenčne delený multiplex (OFDM - Orthogonal Frekvuency Division Multiplexing).0002 Systém OFDM sa vširokej miere využíva vtechnológiách digitálneho vysielania, napr. vdigitálnom rozhlasovom vysielaní (DAB - Digital Audio Broadcasting), digitálnej televízii, bezdrôtových lokálnych sieťach (WLAN - Wireless Local Area Networking), bezdrôtovom asynchrónnom prenosom režime (NATM Wireless Asynchronous Transfer Mode), atď. Aj keď systém OFDM je podobný tradičnej schéme frekvenčne deleného multiplexu (FDM - Frequency Division Multiplexing), systém OFDM má tú vlastnosť, že dokáže dosiahnuť optimálnu prenosovú efektívnosť vysokorýchlostného prenosu dát tým, že zachováva ortogonalitu medzi jednotlivými subnosnými, ataktiež dokáže dosiahnuť optimálnu prenosovú efektívnosť vysokorýchlostného prenosu dát, keďže má vysokú frekvenčnú efektívnosť aje odolný voči únikom signálu dôsledkom viaccestného šírenia.0003 Navyše, systém OFDM má vysokú frekvenčnú efektívnosť a je odolný voči frekvenčne závislému úniku signálu, keďže frekvenčne spektrá sa používajú na prekrývajúcej sa báze, a dokáže znížiť medzisymbolové rušenie (ISl - inter-Symbol Interference) používaním ochranného intervalu. Ďalej systém OFDM umožňuje jednoduchý návrh hardvérovej štruktúry ekvalizéru a je odolný voči impulznému rušeniu. Vďaka takým výhodám sa systém OFDM aktívne používa v komunikačných systémoch.0004 Avšak, napriek mnohým svojim výhodám systém OFDM spôsobuje vysoký pomer špičkového a príememého výkonu (PAPR) kvôli modulácii s viacerými nosnými. Keďže v systéme OFDM sa dáta vysielajú s použitím viacerých nosných,výsledný signál OFDM vykazuje výrazné zmeny amplitúdy, keďže amplitúda signálu sa stáva súčtom amplitúd jednotlivých nosných. Navyše, ak fázy jednotlivých nosných koincidujú jedna s druhou, amplitúda má veľmi vysokú hodnotu.0005 Takýto signál svysokým pomerom špičkového a priemerného výkonu sa však môže dostať mimo Iineárneho pracovného rozsahu koncového výkonového zosilňovača (HPA - High Power Amplifier). Preto pri prechode signálu svysokým pomerom špičkového a priemerného výkonu cez koncový výkonový zosilňovač môže dochádzať k jeho skresleniu, čo spôsobí zníženie výkonu celého systému.0006 Na riešenie problémov s vysokým pomerom špičkového a priemerného výkonu vsystémoch OFDM bolo navrhnutých niekoľko techník na jeho zníženie. Ktýmto patria orezávanie (Ciipping), Coding, SeLected Mapping (SLM), Partial Transmit Sequence (PTS), vkladanie tónov (Tl - Tone Injection), rezervovanie tónov0007 Schéma TR vyhradí L tónov na N subnosných a na zníženie pomeru špičkového a priemerného výkonu na týchto L vyhradených tónoch nevysieia žiadne dáta. V tomto prípade prijímač neberie zretel na týchto L tónov, ktoré nenesú žiadnu informáciu, a informáciu rekonštruuje iba na základe N-L tónov, čo prispieva k zníženiu zložitosti štruktúry prijímača.0008 Jednou z typických metód využitia rezervovaných tónov L na zníženie pomeru špičkového a priemerného výkonu v schéme TR je gradientný algoritmus. Gradientný algoritmus je zabezpečený aplikovaním metódy. ktorá sa podobá technike orezávania (Ciipping technique), na schému TR.0009 Gradientný algoritmus sa používa na generovanie signálov s impuiznou charakteristikou pomocou L tónov, ktoré nenesú žiadnu informáciu, a na orezanie výstupných signálov spätnej rýchlej Fourierovej transformácie (lFl-l - lnverse Fast Fourier Transform). Ak sa signály s impuiznou charakteristikou pripočítajú kvýstupným signálom spätnej rýchlej Fourierovej transformácie, ku skresleniu dát dochádza iba v prípade L tónov. V ostatných kmitočtových oblastiach nedochádza k žiadnemu skresleniu dát.0010 Vprípade techniky orezania (Ciipping) rušenie spôsobené orezaním môže ovplyvniť všetky subnosné. Avšak Vprípade techniky TR rušenie spôsobené orezaním má vplyv skôr iba na niektoré vyhradené subnosné ako na všetky subnosné.0011 Gradientný algoritmus optimalizuje impulzné časové priebehy tak, aby špičky výstupných signálov lFFT boli v časovej oblasti zredukované. Signály so zníženým PAPR, ktoré sú vygenerované pripočítanlm súčtu impulzných časových priebehov optimalizovaných gradientným algoritmom k výstupným signálom z lFFT, sa vysielajú do prijímača.0012 Potom prijímač, keďže tento už má informáciu o polohách L tónov, prijíma dáta iba na zostávajúcich podnosných mimo L vyhradených tónov.0013 V ďalšom je opísaná metóda TR s odvolaním na priložené nákresy.0014 Na obr. 1 je schéma štruktúry všeobecného vysielača založeného na schéme TR.0015 (N-L)~bodový vstupný signál (X) 105 a L-rezervovaný tón signál 110 sú vstupom do jednotky na rezen/ovanie tónov 120. Jednotka na rezervovanie tónov 120 rezervuje L-rezervovaný tón signál 110 na pozícii subnosnej, na ktorej sa predtým dohodli vysielač a prijímač. V tomto prípade, sa do L tónov vloží nula (0) anepoužívajú sa na vysielanie žiadnych dát. Keď paralelné dáta X asúčet L3 rezervovaných tónov na výstupe z jednotky na rezervovanie tónov 120 vstúpia do Nbodovej jednotky IFFT 130, N-bodová jednotka IFFT 130 vykoná výpočet IFl-l na vstupných dátach avýsledok odošle do paralelno-sériového prevodníka (PIS) 140. P/S prevodník 140 vygeneruje výstupný signál X včasovej oblasti spracovaním vstupného signálu. Následne jednotka gradíentného aIgoritmu 150 vyšle vysielací signál XC získaný pripočítaním signálu C vygenerovaného jednotkou gradíentného algoritmu 150 k výstupnému signálu X z jednotky lFFl 130. V tomto prípade jednotka gradíentného algoritmu 150 vypočíta signál C tak, aby PAPR výstupného signálu X bol znížený, s použitím impulzného časového priebehu načítaného z pamäte 160.0016 Signál C, ktorý sa pripočítava k L tónom na zníženie PAPR sa stanoví nasledovne. L subnosných je predtým rezervovaných a použitých na kód C. Pozície L subnosných zafixuje jednotka na rezervovanie tónov 120 na začiatku prenosu a počas prenosu dát tieto zostávajú nezmenené. Kód C sa dá vyjadriť vzorcom (1)0017 Vo vzorci (1) k je index jednotky na rezeNovanie tónov 120. V tomto prípade,vstupný signál X je rezervovaný na inej subnosnej ako kód C, ako je uvedené vo vzorci (2). I znamená pozíciu rezervovaného tónu v každej FFT.0018 Mínlmalízácia PAPR sa dosiahne optimalizáciou týchto L subnosných. C sa optimalizuje pomocou vzorca (3) tak, aby PAPR bol nízky.0019 Vo vzorci (3), c., je hodnota n-tého prvku vektoru v časovej oblastí získané-ho pomocou IFFT na vektore C. Na stanovenie optimalizovaného signálu C sa vykoná výpočet rovnice (3). Na vyriešenie rovnice (3) by sa mal vykonať zložitý Iíneárny výpočet. V reálnej implementácii sa však použije gradíentný algoritmus, ktorý dosahuje podobné výsledky s použítím jednoduchého výpočtu.0020 Kód C je optimalízovaný tak, aby sa odstránila špičková hodnota vektoru x. Ak x° je detinovaný ako vektor, kde x je orezaná na určitú úroveň A, vyplýva z toho0021 Vo vzorci (4) B je hodnota orezania, m je pozícia, kde bol príslušný vektor orezaný, a ö je ímpulzná funkcia.0022 Ak c je definovaná vzorcom (5) nižšie, dá sa odvodiť vzorec (6), čo umožňuje zníženie špičkovej hodnoty vysielaného symbolu.0023 Preto c sa dá skonštruovať ako súčet oneskorených aškálovaných impulzných funkcii. Avšak, vo frekvenčnej oblastí Č FFT(c) má nenulovú hodnotu vo väčšine frekvenčných pozícií, a skresluje hodnoty dátových symbolov okrem L rezervovaných pozícií. Preto vo frekvenčnej oblasti sa na orezanie musi použiť časový priebeh s charakteristikou impulznej funkcie, ktorá je ovplyvnená iba v L rezervovaných pozíciách a nie je ovplyvnená v ostatných pozíciách.0024 Časový priebeh s ímpulznou charakteristikou je navrhnutý nasledovne.0025 Napríklad, 1 L je vektor s hodnotami 1 na L rezeNovaných pozíciách a hodnotami 0 na ostatných pozíciách a p je definovaná vzorcom (7).0026 Vo vzorci (7), po 1, p 1 ~°P~.1 a každá má omnoho nižšiu hodnotu v porovnaní s po. Ked pn-m,- je definovaná ako hodnota získaná cyklíckým posúvaním p o m,-, dokonca aj keď hodnota podstupuje diskrétnu Fourierovu transformáciu (DFT),mení sa iba jej fáza a hodnota je 0 na iných pozíciách ako L rezervovaných pozícií vo frekvenčnej oblasti.0027 Pri konštruovaní časového priebehu s ímpulznou charakteristikou, ako je uvedené vyššie, sa časový priebeh nemôže podobať na ideálny impuízný časový priebeh, pokiaľ časový priebeh nie je navrhnutý tak, aby velkosť zostávajúcích p 1 pN.1 okrem po bola malá. Keď sa veľkosť p 1 pN.1 zmenšuje, zmena velkosti ostatných signálov na pozíciách mimo pozície po je menšia počas vykonania orezanía. Ak p 1 pm sú navrhnuté sveľkou hodnotou, špičky ostatných signálov môžu opäť narásť v procese orezanía, čo spôsobí zhoršenie výkonu pri znížení PAPR.0028 Keďže pozície L rezervovaných tónov určujú impuízný časový priebeh a impuízný časový priebeh má vplyv na výkon pri znížení PAPR, ako je uvedené vyššie, vo všeobecnosti sa dopredu stanoví jedna dobre navrhnutá pozícia rezervovaného tónu pri aplikácií metódy na rezervovanie tónov na systém OFDM. Impulzný časový priebeh vygenerovaný týmto rezervovaným tónom je tiež predtým uložený. Pomocou tohto procesu sa dá vyhnúť vypočítaniu pozícií rezervovaných tónov a impulzného časového priebehu pre každý symbol.0029 Na obr. 2 je znázornená štruktúru rámca všeobecného broadcastového komunikačného systému. Niekoľko symbolov OFDM tvorí jeden rámec a štruktúra

MPK / Značky

MPK: H04L 27/26

Značky: priemerného, spôsob, poměru, výkonu, delený, zníženie, systémoch, zariadenie, ortogonálně, multiplex, frekvenčne, špičkového, využívajúcich

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/34-e15428-zariadenie-a-sposob-na-znizenie-pomeru-spickoveho-a-priemerneho-vykonu-v-systemoch-vyuzivajucich-ortogonalne-frekvencne-deleny-multiplex.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zariadenie a spôsob na zníženie pomeru špičkového a priemerného výkonu v systémoch využívajúcich ortogonálne frekvenčne delený multiplex</a>

Podobne patenty