ES2285363T3 - Establecimiento de correspondencia selectivo en un sistema multiportador. - Google Patents

Establecimiento de correspondencia selectivo en un sistema multiportador. Download PDF

Info

Publication number
ES2285363T3
ES2285363T3 ES04251703T ES04251703T ES2285363T3 ES 2285363 T3 ES2285363 T3 ES 2285363T3 ES 04251703 T ES04251703 T ES 04251703T ES 04251703 T ES04251703 T ES 04251703T ES 2285363 T3 ES2285363 T3 ES 2285363T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
carrier
signals
signal
carriers
output signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES04251703T
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Kybett
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Inc
Original Assignee
Nokia Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Inc filed Critical Nokia Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2285363T3 publication Critical patent/ES2285363T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602Signal structure
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2614Peak power aspects
    • H04L27/2621Reduction thereof using phase offsets between subcarriers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Transmitters (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Amplitude Modulation (AREA)

Abstract

Método para formar una señal de salida multiportadora para su transmisión en un sistema de comunicaciones, formándose la señal de salida multiportadora, comprendiendo el método: - establecer dos o más conjuntos de señales portadoras, comprendiendo cada conjunto cada una de la pluralidad de señales portadoras y siendo diferente con respecto al(a los) otro(s) conjunto(s) por cuanto la fase de por lo menos una de las señales portadoras es diferente; caracterizado porque: - se determina la amplitud máxima de la señal de salida multiportadora que resultaría del uso de un primer conjunto de dichos conjuntos de señales portadoras para formar la señal multiportadora, y si dicha amplitud máxima está por encima de un umbral predeterminado se realizan las siguientes etapas: (a) seleccionar aquel de entre los conjuntos de señales portadoras que, cuando se use para formar la señal multiportadora, daría como resultado la señal de salida multiportadora con la amplitud máxima más baja; y (b) formar la señal de salida multiportadora modulando cada una de una pluralidad de señales portadoras por medio de una respectiva de entre una pluralidad de señales de datos de dicho conjunto seleccionado de señales portadoras; en cualquier otro caso: se forma la señal de salida multiportadora modulando cada una de una pluralidad de señales portadoras por medio de una respectiva de entre una pluralidad de señales de datos del primer conjunto de señales portadoras.

Description

Establecimiento de correspondencia selectivo en un sistema multiportador.
La presente invención se refiere a la formación de señales multiportadora, y en particular a técnicas para reducir la relación potencia de pico/potencia media de dichas señales. La invención se puede aplicar especialmente al sistema EDGE (datos mejorados para la evolución del GSM).
Los transmisores destinados a transmitir señales incluyen típicamente una sección de generación de señales la cual genera la señal que se va a transmitir, y una sección de amplificación la cual amplifica la señal para su transmisión usando un amplificador de potencia (PA). Cuando se trabaja con un transmisor linealizado, únicamente es posible linealizar hasta la potencia de salida saturada del PA que se esté usando; más allá de este punto, no hay más potencia disponible y el sistema linealizado actuará como un sistema limitado de forma estricta. El recorte de los picos de una señal con una envolvente variable (tal como cualquier señal multiportadora) provocará distorsiones y una dispersión espectral, con una generación potencial de una magnitud del vector de error (EVM) significativa. En el caso de un sistema modulado EDGE, esta situación dará como resultado una distorsión de intermodulación (IMD), aunque tal y como se especifica en el GSM 0505 existe un límite muy ajustado sobre la distorsión de intermodulación de -70 dBc. Como consecuencia, el recorte de la señal tiene un uso limitado.
Para evitar los recortes y el no cumplimiento del requisito IMD mencionado, en general es necesario que cualquier amplificador usado disponga de una capacidad de potencia de pico igual al nivel de los picos esperados de la señal. Este planteamiento tiene dos implicaciones principales:
I) El tamaño del amplificador (y por lo tanto el coste del silicio sobre el cual se forma típicamente) lo fija el requisito de la potencia de pico, no el valor medio. De este modo, la selección de un amplificador que cumpla el requisito de la potencia de pico requiere un amplificador mayor que el necesario en los otros casos.
II) La eficacia del amplificador se basará en una potencia media a la cual se llega cuando se repliega desde la saturación en una cantidad por lo menos igual a la PAR (relación valor de pico/valor medio) y por lo tanto no será óptima.
A partir de estos 2 puntos, puede observarse que una PAR elevada dará como resultado un amplificador caro de grandes dimensiones que estará funcionando de forma ineficaz, y es por esta razón que siempre que es posible se usan técnicas de reducción de la PAR.
La figura 1 muestra la PAR de un amplificador LDMOS de clase AB de alta potencia (Psat>400W) en los intervalos de repliegue con respecto a la potencia de saturación (Psat). La figura muestra que el amplificador tiene una eficacia aumentada por la potencia de más del 40% cuando está funcionando con una potencia saturada total, mientras que con un repliegue de 9 dB la eficacia ha caído hasta aproximadamente el 17%. Aunque la pendiente de la curva de eficacia se puede ajustar algo para diferentes diseños del amplificador, siempre que se use un amplificador de clase AB (lineal) la pendiente se reducirá cuando el repliegue con respecto a la Psat aumente. Por ejemplo, en comparación con la curva anterior, una mejora de 1dB en la PAR desde 9 dB a 8 dB daría como resultado una mejora de la eficacia del 17% al 19% y un requisito de la potencia de pico, para un transmisor de potencia medio de 32W (45 dBm), de 252W a 200W. Este diseño podría ahorrar 72 dólares por amplificador, suponiendo un coste de 1,4 dólares por vatio.
La relación valor de pico/valor medio es un problema en todos los sistemas de modulación de envolvente variable. En dichos sistemas, se ha usado durante mucho tiempo el recorte en banda base para limitar los picos máximos de las señales.
La solución de compromiso entre la reducción de la PAR y el error de pico en el dominio del código es el factor limitativo para saber hasta qué nivel se pueden reducir los picos. Esta cuestión está documentada adecuadamente y no se describe en el presente documento.
En un sistema EDGE multiportadora, las portadoras se suman entre sí, no en banda base sino en el dominio RF (por lo menos se debe aplicar cierto desplazamiento de frecuencias para alcanzar una separación de las portadoras, incluso en el dominio digital), y por lo tanto la señal PAR multiportadora de valor elevado no aparece hasta después de los filtros de conformación de los impulsos de banda base. Esta distinción también significa que cualquier dispersión espectral o distorsión provocada por el recorte de la señal no puede ser recuperada por los filtros de conformación de los impulsos.
La patente US nº 6.125.103 da a conocer un método para reducir picos de señales en una señal transmitida mediante la generación de varias secuencias alternativas equivalentes a la información y la selección de la secuencia más favorable para la transmisión. Las secuencias equivalentes a la información se generan mediante multiplicación con un valor complejo para dar como resultado una rotación de la fase.
El documento "A comparison of peak power reduction schemes for OFDM" de Muller S.H. et al da a conocer un método similar al descrito en la patente US nº 6.125.103. Se usan unos factores de rotación de valor complejo para generar una selección de portadoras rotadas en fase. Se ejecuta una optimización del valor de pico para seleccionar las portadoras para las cuales se minimiza la PAR.
Por esta razón, existe la necesidad de una forma mejorada para la formación de señales con vistas a reducir preferentemente la PAR típica y por lo tanto reducir las exigencias sobre el amplificador de potencia del transmisor.
Según uno de los aspectos de la presente invención, se proporciona un método para formar una señal de salida multiportadora para su transmisión en un sistema de comunicaciones, formándose la señal de salida multiportadora a partir de una pluralidad de señales de datos moduladas cada una de ellas con una respectiva de entre una pluralidad de señales portadoras, comprendiendo el método el establecimiento de dos o más conjuntos de señales portadoras, comprendiendo cada conjunto cada una de entre la pluralidad de señales portadoras y siendo diferente con respecto al(a los) otro(s) conjunto(s) en la fase de por lo menos una de las señales portadoras; la determinación de la amplitud máxima de la señal de salida multiportadora que resultaría del uso de un primer conjunto de señales portadoras para formar la señal multiportadora, y si dicha amplitud máxima está por encima de un umbral predeterminado se realizan las siguientes etapas: (a) seleccionar aquel de entre los conjuntos de señales portadoras que, cuando se use para formar la señal multiportadora, daría como resultado la señal de salida multiportadora con la amplitud máxima más baja; y (b) formar la señal de salida multiportadora a partir de la pluralidad de señales de datos moduladas cada una de ellas con la respectiva de entre la pluralidad de señales portadoras de dicho conjunto seleccionado; y en cualquier otro caso: se forma la señal de salida multiportadora a partir de la pluralidad de señales de datos moduladas con la respectiva de entre la pluralidad de señales portadoras del primer conjunto.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención se proporciona un transmisor para formar una señal de salida multiportadora para su transmisión en un sistema de comunicaciones, formándose la señal de salida multiportadora a partir de una pluralidad de señales de datos moduladas cada una de ellas con una respectiva de entre una pluralidad de señales portadoras, estando configurado el transmisor para: establecer dos o más conjuntos de señales portadoras, comprendiendo cada conjunto cada una de la pluralidad de señales portadoras y siendo diferente con respecto al(a los) otro(s) conjunto(s) en la fase de por lo menos una de las señales portadoras; determinar la amplitud máxima de la señal de salida multiportadora que resultaría del uso de un primer conjunto de señales portadoras para formar la señal multiportadora, y si dicha amplitud máxima está por encima de un umbral predeterminado: (a) seleccionar aquel de entre los conjuntos de señales portadoras que, cuando se use para formar la señal multiportadora, daría como resultado la señal de salida multiportadora con la amplitud máxima más baja; y (b) formar la señal de salida multiportadora a partir de la pluralidad de señales de datos moduladas cada una de ellas con la respectiva de entre la pluralidad de señales portadoras de dicho conjunto seleccionado; y en cualquier otro caso: formar la señal de salida multiportadora a partir de la pluralidad de señales de datos moduladas con la respectiva de entre el primer conjunto.
Según un tercer aspecto de la invención, se proporciona un método para formar una señal de salida multiportadora para su transmisión en un sistema de comunicaciones, estando destinada la señal de salida multiportadora a ser transmitida en un sistema de comunicaciones, formándose la señal de salida multiportadora a partir de una pluralidad de señales de datos moduladas cada una de ellas con una respectiva de entre una pluralidad de señales portadoras, comprendiendo el método: el establecimiento de un conjunto de señales portadoras; la determinación de la amplitud máxima de la señal multiportadora que resultaría de de la modulación de cada de entre la pluralidad de señales de datos con la respectiva de entre la pluralidad de señales portadoras de dicho conjunto; y si la amplitud máxima determinada está por debajo de un umbral predeterminado, se forma la señal multiportadora modulando cada una de entre la pluralidad de señales de datos con la respectiva de entre la pluralidad de señales portadoras de dicho conjunto; y en cualquier otro caso; se modifica la fase de por lo menos una de las señales portadoras del conjunto, y se forma la señal multiportadora modulando cada una de ente la pluralidad de señales de datos con la respectiva de entre la pluralidad de señales portadoras del conjunto, incluyendo la por lo menos una señal portadora que tiene una fase modificada.
Preferentemente, dicha etapa de establecimiento comprende: se forma un primer conjunto de la pluralidad de señales portadoras; y se forma el otro o cada uno de los otros conjuntos de la pluralidad de las señales portadoras duplicando un conjunto formado previamente de las señales portadoras aunque con la fase de una o más de las señales portadoras modificada en una magnitud aleatoria. La magnitud aleatoria puede ser una magnitud seudoaleatoria.
Preferentemente, dicha etapa de establecimiento comprende: se forma un primer conjunto de la pluralidad de señales portadoras; y se forma el otro o cada uno de los otros conjuntos de la pluralidad de señales portadoras duplicando un conjunto previamente formado de las señales portadoras aunque con la fase de una o más de las señales portadoras modificada en una magnitud predeterminada. La magnitud predeterminada se puede seleccionar de entre un conjunto de magnitudes predeterminadas. El conjunto de magnitudes predeterminadas puede ser múltiplos enteros de una única magnitud. Con la mayor preferencia, el conjunto de magnitudes predeterminadas comprende uno o más de los valores: \pi/2, \pi, 3\pi/2. Esto permite una implementación sencilla ya que para realizar las rotaciones de fase mencionadas se pueden usar multiplicaciones por solamente 1 y -1.
Preferentemente, dicha etapa de selección comprende: para cada uno de los conjuntos de señales portadoras: se forma una señal multiportadora modulando cada una de las señales de datos con la señal portadora respectiva de ese conjunto, se combinan a las señales moduladas y se determina la amplitud máxima de la señal combinada. Alternativamente, la amplitud máxima se puede determinar por simulación.
\newpage
Preferentemente, el método comprende la formación repetida de uno de dichos conjuntos de señales portadoras y la determinación de la amplitud máxima que presentaría la señal de salida multiportadora si dicho conjunto de señales portadoras se usara para formar la señal multiportadora, hasta que la amplitud máxima determinada esté por debajo de un umbral predeterminado. Si ninguno de entre un número predeterminado de conjuntos formados diera como resultado el que la amplitud máxima determinada estuviera por debajo del umbral, en ese caso se puede seleccionar aquel de entre dichos conjuntos que dé como resultado la amplitud máxima más baja.
El sistema de comunicaciones puede ser un sistema de comunicaciones GSM, WCDMA o EDGE. Alternativamente, puede ser un sistema de otro tipo.
La señal de salida multiportadora es adecuadamente una ráfaga del sistema de comunicaciones. Alternativamente, puede ser un bloque de señal más largo o más corto. Adecuadamente, dichas etapas de selección y formación se realizan para cada ráfaga o cada uno de los otros bloques. Dicha etapa de establecimiento se puede realizar para cada ráfaga o cada uno de los otros bloques o para varias ráfagas/bloques.
Cada una de las señales de datos podría comprender un número mayor o menor que 100 símbolos.
El método puede comprender la amplificación de la señal de salida multiportadora y la transmisión de la señal amplificada a través de una antena. Preferentemente, la señal se amplifica por medio de un amplificador de potencia lineal.
A continuación se describirá la presente invención a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra la PAR de un amplificador LDMOS de clase AB de alta potencia;
la figura 2 muestra el esquema de establecimiento de correspondencia de los símbolos EDGE;
la figura 3 ilustra el esquema de desplazamiento de 3pi/8 EDGE;
la figura 4 muestra el diagrama de constelación EDGE;
la figura 5 muestra los resultados de algunas simulaciones que representan la PAR con respecto al tiempo;
la figura 6 muestra los resultados de un algoritmo de modificación de la fase de modulación; y
la figura 7 muestra un aparato para ejecutar el algoritmo de modificación de la fase.
La modulación usada en el sistema EDGE se especifica en la sección 3 del documento de normas GSM 0504. Implica las siguientes etapas:
1) Establecimiento de correspondencia de los símbolos
Se combinan tres bits de datos usando un código Gray para formar un símbolo 8 psk. La conversión de los bits de modulación a símbolos se realiza según la siguiente tabla.
1
A continuación se establece una correspondencia de los símbolos según el esquema ilustrado en la figura 2.
2) Rotación de los símbolos
Se realiza una rotación continua de los símbolos con un desplazamiento de 3pi/8 definido por:
100
Esta situación se ilustra en la figura 3.
3) Conformación de impulsos
A continuación, la señal se conforma en impulsos por medio de un filtro que constituye una aproximación de la respuesta espectral Gaussiana general del sistema GSM. Esto da como resultado un diagrama de constelación tal como se muestra en la figura 4.
Como consecuencia de estas etapas, una señal modulada EDGE de una sola portadora presenta una PAR de aproximadamente 3,1 dB. Para una señal EDGE de múltiples portadoras, la PAR del peor caso depende del número de portadoras. Típicamente, la PAR del peor caso de señales multiportadoras es la siguiente:
2 portadoras = 3 dB
4 portadoras = 6 dB
8 portadoras = 9 dB
Si cada una de las portadoras tiene aplicada sobre ella una modulación EDGE con una PAR propia de 3,1 dB, en ese caso los valores de la PAR del peor caso resultan:
2 portadoras = 6,1 dB
4 portadoras = 9,1 dB
8 portadoras = 12,1 dB
Para que en la práctica, en un sistema multiportadora, se produzca una potencia de pico del peor de los casos, debe ocurrir que:
i) la modulación de las señales portadoras individuales debe encontrarse en una amplitud de pico; y al mismo tiempo
ii) las portadoras RF (o la frecuencia de separación) deben presentar la misma fase al mismo tiempo.
Un símbolo EDGE dura 3,69 ms y pueden observarse picos por encima de 3 dB que duran aproximadamente 4,8 ms (250 ciclos de reloj @ muestreo 52 MHz). Para ilustrar esta situación, la figura 5 muestra los resultados de algunas simulaciones que representan la PAR con respecto al tiempo.
Se ha analizado la probabilidad estadística de que se produzcan ciertas potencias de pico para señales EDGE de múltiples portadoras. Sobre la base de estos resultados, las relaciones PAR que se alcanzarían con una probabilidad del 0,1% son:
2 portadoras = 6,3 dB
4 portadoras = 8 dB
8 portadoras = 8,5 dB
16 portadoras = 9 dB
(Comparativamente, la PAR de una sola portadora del sistema EDGE para esta simulación fue de 3,6 dB). Estos valores son considerablemente menores que los valores del peor caso, y como resultado se obtiene una mayor mejora estadística cuando el número de portadoras aumenta.
En realidad, las diferentes señales EDGE se encontrarán en torno a una frecuencia IF igual a su separación entre portadoras. Por esta razón, las fases de las diferentes señales no serán constantes una con respecto a otra.
A medida que aumenta el número de portadoras, se reduce la probabilidad de que las portadoras con la frecuencia de separación se alineen para formar un pico. Las simulaciones que hacen uso de múltiples ondas sinusoidales con una separación de 600 kHz indican que la probabilidad de que una señal de 4 portadoras alcance su peor caso es bastante alta (0,1%), a medida que se eleva el número de portadoras, disminuye la probabilidad de una combinación del peor caso, en este caso, con datos por un equivalente a 500 intervalos de tiempo, el valor máximo para 8 portadoras es aproximadamente 8,5 dB y para 16 portadoras aproximadamente 9,5 dB.
La sección 3,3 del GSM 05.04 establece:
"Antes de que el primer bit de las ráfagas, según se define en el GSM 05.02, entre en el modulador, el estado del modulador no está definido. Además, después del último bit de la ráfaga, el estado del modulador no está definido. Los bits de cola (ver el GSM 05.02) definen el inicio y la parada de la parte activa y la parte útil de la ráfaga según se ilustra en la figura 3. No se especifica nada sobre la fase concreta de la señal de salida del modulador fuera de la parte útil de la ráfaga."
Este planteamiento tiene sentido ya que el móvil recupera su información de fase referente a la secuencia de entrenamiento en la parte central de la ráfaga. Los inventores de la presente invención han identificado que esta especificación deja libertad a los diseñadores para cambiar la fase en el inicio de la ráfaga a cualquier valor arbitrario, y que esta opción se podría aprovechar de forma ventajosa para permitir una mejora de la eficacia.
Cada ráfaga EDGE se puede considerar como un acontecimiento aislado. Tal como se ha expresado anteriormente en líneas generales, las relaciones valor de pico/valor medio más grandes son estadísticamente poco frecuentes, y por lo tanto la probabilidad de que se produzca un pico debido a la suma de señales moduladas para proporcionar una PAR elevada en una ráfaga multiportadora cualquiera es baja. No obstante, si antes de que la señal pase al amplificador de potencia se detectara una coincidencia de señales que se podían sumar para provocar un pico de este tipo, dicha suma se podría evitar variando la fase de una o más de las portadoras que de otro modo provocarían el pico. Esta técnica se describe a continuación más detalladamente.
La señal bajo evaluación se puede modelar como una envolvente compleja:
2
en la que A(t,i) es el término definido por modulación y e^{(j \omega_{i}t + \phi_{i})} describe la posición en frecuencia de la señal de una sola portadora dentro de la banda multiportadora y el desplazamiento de fase entre ellas. El objetivo es minimizar la relación valor de pico/valor medio (PAR) de la señal transmitida.
3
Según el modelo de señal definido en la sección anterior, existen varias opciones para reducir la PAR de la señal de salida. En primer lugar, los términos A(t,i) se pueden modificar de manera que se minimice la PAR. En este caso, resulta adecuado el término "recorte", ya que la modificación crea un error (EVM) en la señal de salida. Como alternativa, se pueden ajustar los términos de frecuencia \omega_{i} de cada portadora, aunque esta opción provoca un error de frecuencia en la señal transmitida y el mismo está limitado por las especificaciones en un entorno EDGE. Una tercera opción consiste en ajustar el desplazamiento de fase \phi_{i} de cada portadora. En el caso de que el ajuste se realice ráfaga a ráfaga, el mismo no provoca ningún error en la señal transmitida y por lo tanto se considera como una opción alternativa o de apoyo para los algoritmos recortadores.
Al usar una de las formas de realización de la presente técnica, se identifican las ráfagas en las que podrían aparecer picos grandes y, para evitar la aparición de los picos, se manipula la fase de inicio de uno o más de los moduladores cuando se modulan uno o más de los canales que forman la ráfaga. La(s) fase(s) de las portadoras durante una ráfaga se cambia(n) entre ráfagas y se mantiene durante toda la longitud de la ráfaga en cuestión. Al final de la ráfaga, la(s) fase(s) se puede(n) cambiar nuevamente, o se puede mantener igual.
Hay disponibles numerosas formas de realización específicas para reducir la amplitud de los picos. En general, se establecen dos o más conjuntos de las señales portadoras que se podrían usar (según la norma correspondiente al sistema de comunicaciones en cuestión) para modular una ráfaga, y se selecciona, para ser usado, el correspondiente que daría como resultado la amplitud máxima más baja para la señal que se obtendría como resultado cuando se combinaran las señales moduladas.
En una de las formas de realización, se pueden establecer todos los conjuntos y se selecciona el correspondiente que daría como resultado la amplitud máxima más baja. En otra de las realizaciones, se fija un umbral predeterminado para una amplitud máxima aceptable correspondiente a una ráfaga. Los conjuntos se establecen de forma sucesiva y una vez que se halla un conjunto que daría como resultado la ráfaga con una amplitud máxima por debajo de dicho umbral, se selecciona dicha ráfaga. En ocasiones puede ocurrir que el primer conjunto a seleccionar satisfaga la condición del umbral, aunque en otras iteraciones puede que se tengan que probar varios conjuntos. Puede que sea necesario fijar un máximo sobre el número de pruebas a usar, con vistas a mantener el procesado requerido dentro de unos límites disponibles. Una vez que se haya alcanzado ese número de pruebas, se puede seleccionar el conjunto que hubiera dado como resultado la amplitud de pico más baja.
El establecimiento de los conjuntos se puede realizar según cualquier forma conveniente. Por ejemplo, se puede realizar modificando aleatoriamente la fase de una o más de las señales portadoras. Alternativamente, se puede realizar determinísticamente modificando la fase de una o más de las señales portadoras. En una de las formas de realización preferidas, las modificaciones de fase que están disponibles están limitadas a una cualquiera o más de entre \pi/2, \pi, y 3\pi/2. Estas rotaciones se pueden realizar usando únicamente multiplicaciones por 1 y -1, lo cual hace que resulten particularmente cómodas de ejecutar. También satisface esta condición una rotación de 0 (sin modificación).
La determinación de cuál de los conjuntos daría como resultado la amplitud máxima más baja se puede realizar aplicando la modulación, midiendo la amplitud máxima que se obtiene como resultado, y comparando los máximos determinados; o por simulación.
El máximo puede ser un máximo absoluto, o puede ser la relación valor de pico/valor medio.
Uno de los ejemplos de un algoritmo para implementar la técnica implica la medición de la PAR correspondiente a una ráfaga multiportadora y, si se registra un cierto nivel de PAR, a los moduladores se les asigna una fase de inicio aleatoria alternativa. Este es un algoritmo relativamente simplista para eliminar los picos y computacionalmente es algo intensivo. Algoritmos más sofisticados podrían ajustar simplemente la fase de inicio de un subconjunto de los canales, y el desplazamiento se podría determinar de una manera coordinada en lugar de aleatoriamente.
Debería observarse que como la probabilidad de que se produzca un pico de la PAR en cualquier ráfaga es baja, resulta aceptable implementar simplemente un ajuste aleatorio de la(s) fase(s). Tras haber cambiado la fase de las portadoras para evitar un pico, la probabilidad de que se produzca otro en la misma ráfaga es baja.
La fase de las portadoras individuales, una con respecto a la otra, se puede ajustar variando la fase de la rotación de fase de 3pi/8 del modulador EDGE. En otros sistemas se podrían usar otros medios para ajustar la fase.
La figura 6 ilustra los resultados de una simulación que hace uso del algoritmo relativamente simplista antes descrito. Los resultados, incluso para este algoritmo, muestran que para una probabilidad del 0,01%, la relación valor de pico/valor medio se ha reducido de 8 dB a aproximadamente 7 dB, una mejora de 1 dB. Al usar el amplificador ilustrativo descrito en referencia a la figura 1, este planteamiento daría como resultado una mejora de la eficacia del 18% al 21,5% (mejora del 3,5%), y un ahorro de los costes de 56 dólares (potencia de pico de 200W a 160W para un valor medio de 32W y suponiendo 1,4 dólares/W).
Como la presente técnica es esencialmente predictiva, y debe implementar todas las rotaciones de fase sobre la señal en el inicio de la ráfaga RF, requiere que la identificación de 1 pico potencial se realice por lo menos con un intervalo de tiempo de anticipación con respecto al pico potencial, de manera que la acción correctora se realice a tiempo. Si dicho retardo es tolerable en el modulador de una instalación potencial, en ese caso la técnica se puede implementar solamente en dicho modulador. En cualquier otro caso, es necesario un procesado adicional después del modulador según el sentido de avance.
En el proceso de codificación se produce un retardo considerable introducido en el enlace por el proceso de entrelazado. Para un canal de tráfico, el mismo se realiza en un ciclo de 114*4 = 456 bits de datos los cuales se extienden sobre 8 mitades de intervalos de tiempo y se transmiten sobre 8 tramas. El retardo de transmisión total incluyendo un canal SCCH adicional desde la primera ráfaga a la última de un bloque es un periodo de (9*8)-7 = 65 ráfagas o 37,5 ms. (Ver "GSM for mobile Communications"; M. Mouley, M. Pautet Section 4.3.2).
Llegado este momento, la información requerida para llevar a cabo la predicción está disponible y la misma se podría procesar sin ningún retardo adicional sobre la señal. A continuación, los algoritmos de predistorsión podrían pasar una fase de inicio adecuada para cada ráfaga al modulador. Para realizar la predicción correctamente, el entrelazador de cada canal físico debería poder compartir información sobre los diferentes canales (incluyendo el número de canal).
La figura 7 muestra esquemáticamente un aparato para ejecutar la presente técnica. El aparato de la figura 7 está destinado a procesar datos de dos canales, recibidos por el aparato en las referencias 1 y 2. Los datos entrantes se retardan en las unidades de retardo respectivas 3 y 4 para permitir que transcurra un tiempo para el procesado en el bloque 7, y a continuación se trasladan a los moduladores respectivos 5 y 6. En los moduladores, los flujos continuos de datos entrantes se modulan ráfaga a ráfaga. La fase de cada modulador la fija el bloque de procesado 7. Las salidas de los moduladores se combinan para formar una señal multicanal la cual es amplificada por el amplificador de potencia 8 y a continuación transmitida hacia la antena 9.
El bloque de procesado 7 incluye una unidad de simulación de la señal 10 y unos medios de almacenamiento 11, 12 los cuales almacenan las fases en curso de los moduladores 5, 6. Cuando en las referencias 1, 2 se reciben los datos que representan una ráfaga, la unidad de simulación de la señal simula la señal multiportadora que se obtendrá como resultado de la modulación de dichos datos usando las fases en curso de los moduladores. La señal multiportadora simulada se traslada a una unidad de decisión 13. Si la PAR de la señal multiportadora simulada no sobrepasa un umbral fijado previamente, en ese caso la unidad de decisión no realiza ninguna acción más. Si la PAR supera el umbral, en ese caso la unidad de decisión cambia aleatoriamente las fases almacenadas en las referencias 11 y 12 y traslada las fases nuevas a los moduladores para que las usen en la modulación de la ráfaga en curso. La unidad de retardo impone un retardo tal que una vez que se ha realizado este procesado, los datos correspondientes a la ráfaga se trasladan a los moduladores para su modulación según las fases fijadas.
Ha sido investigada la solución de compromiso estadística entre un nivel bajo del recorte y el nivel de potencia medio de los productos de distorsión que son provocados por el primero. También cabe la posibilidad de un recorte suavizado para reducir la distorsión espectral.
Tal como se ha indicado anteriormente, se sabe que una señal con una PAR elevada plantea unas exigencias altas sobre la linealidad del amplificador de potencia y por lo tanto reduce la eficacia de potencia obtenible y hace que aumente el consumo de potencia del amplificador de potencia. Para mejorar la eficacia, se buscan algoritmos para reducir la relación valor de pico/valor medio de la señal transmitida. Los algoritmos recortadores proporcionan un método para reducir la PAR a cambio de aumentar la Magnitud del Vector de Error (EVM) de la señal transmitida. Ya se han estudiado diferentes algoritmos recortadores en el caso de una señal WCDMA y según los resultados, se han propuesto algunos algoritmos para la implementación.
A continuación se presentarán algunos algoritmos para reducir la PAR.
Seguidamente se estudian las características de la señal EDGE (8-PSK) multiportadora y se consideran algunas limitaciones para el comportamiento del módulo recortador.
La PAR de una señal modulada EDGE es aproximadamente 3,2 dB. Teóricamente, en el caso de una señal multiportadora, la PAR aumenta en 3 dB cada vez que se dobla el número de portadoras. Por otro lado, según el teorema del límite central, la suma de una gran cantidad de señales aleatorias es una aproximación de una señal según una función Gaussiana y por lo tanto la distribución de amplitud de la señal multiportadora se aproxima a la distribución de Rayleigh a medida que aumenta la cantidad de portadoras. La misma constituye una aproximación aceptable de la señal transmitida, por ejemplo, ya con 8 portadoras, y es la que se usa en el presente caso debido a su simplicidad.
En esta sección, se consideran algunos algoritmos para ajustar la fase inicial de una ráfaga. Tal como se ha indicado anteriormente, el ajuste de la fase inicial se debe realizar antes de que comience la modulación en cuestión de la ráfaga.
Con fines comparativos se evaluaron dos algoritmos de fijación de fase para el caso de 8 portadoras. El primero de ellos implica la limitación de la resolución de fase a 90 grados y la consideración de la combinación de fase óptima de cuatro señales de entrada. En el caso de 8 señales de entrada, se suman los pares de señales con fase aleatoria para formar cuatro señales. Para las cuatro señales resultantes, se crean todas las combinaciones y se selecciona la mejor.
El segundo algoritmo que se ha estudiado suma la segunda señal a la primera con la mejor fase (usando una resolución seleccionada, en este caso 45 grados). Después de esto, a la combinación de las anteriores dos señales se le suma la tercera, y así sucesivamente para las otras portadoras.
En la práctica, las características de frecuencia requeridas se pueden crear filtrando un impulso con un banco de filtros, presentando cada uno de los filtros la respuesta de cada subportadora.
La presente invención no se limita a su uso en un sistema GSM/EDGE.
Por la presente el solicitante da a conocer de forma aislada cada característica individual descrita en el presente documento y cualquier combinación de dos o más de estas características, en la medida que dichas características o combinaciones se puedan llevar a cabo sobre la base de la presente memoria descriptiva en su conjunto, considerando los conocimientos generales habituales de los expertos en la materia, con independencia de si dichas características o combinaciones de características resuelven cualquiera de los problemas dados a conocer en la presente memoria, y sin limitaciones en el alcance de las reivindicaciones. El solicitante indica que los aspectos de la presente invención pueden constar de cualquiera de dichas características o combinación de características. Considerando la descripción anterior, resultará evidente para un experto en la materia que se pueden realizar varias modificaciones dentro del alcance de la invención.

Claims (14)

1. Método para formar una señal de salida multiportadora para su transmisión en un sistema de comunicaciones, formándose la señal de salida multiportadora, comprendiendo el método:
-
establecer dos o más conjuntos de señales portadoras, comprendiendo cada conjunto cada una de la pluralidad de señales portadoras y siendo diferente con respecto al(a los) otro(s) conjunto(s) por cuanto la fase de por lo menos una de las señales portadoras es diferente; caracterizado porque:
- se determina la amplitud máxima de la señal de salida multiportadora que resultaría del uso de un primer conjunto de dichos conjuntos de señales portadoras para formar la señal multiportadora, y si dicha amplitud máxima está por encima de un umbral predeterminado se realizan las siguientes etapas:
(a)
seleccionar aquel de entre los conjuntos de señales portadoras que, cuando se use para formar la señal multiportadora, daría como resultado la señal de salida multiportadora con la amplitud máxima más baja; y
(b)
formar la señal de salida multiportadora modulando cada una de una pluralidad de señales portadoras por medio de una respectiva de entre una pluralidad de señales de datos de dicho conjunto seleccionado de señales portadoras;
en cualquier otro caso: se forma la señal de salida multiportadora modulando cada una de una pluralidad de señales portadoras por medio de una respectiva de entre una pluralidad de señales de datos del primer conjunto de señales portadoras.
2. Método según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de establecimiento comprende:
- formar un primer conjunto de la pluralidad de señales portadoras; y
- formar el otro conjunto, o, cada uno de los otros conjuntos, de la pluralidad de señales portadoras duplicando un conjunto formado previamente de las señales portadoras aunque con la fase de una o más de las señales portadoras modificada en una magnitud aleatoria.
3. Método según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de establecimiento comprende:
- formar un primer conjunto de la pluralidad de señales portadoras; y
- formar el otro conjunto, o, cada uno de los otros conjuntos, de la pluralidad de señales portadoras duplicando un conjunto previamente formado de las señales portadoras aunque con la fase de una o más de las señales portadoras modificada en una magnitud predeterminada.
4. Método según la reivindicación 3, en el que la magnitud predeterminada se selecciona de entre un conjunto de magnitudes predeterminadas.
5. Método según la reivindicación 4, en el que el conjunto de magnitudes predeterminadas comprende uno o más de los valores: \pi/2, \pi, 3\pi/2.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de selección comprende:
para cada uno de los conjuntos de señales portadoras: formar una señal multiportadora modulando cada una de las señales de datos con la señal portadora respectiva de ese conjunto, combinar las señales moduladas y se determina la amplitud máxima de la señal combinada.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la formación repetida de uno de dichos conjuntos de señales portadoras y la determinación de la amplitud máxima que presentaría la señal de salida multiportadora si dicho conjunto de señales portadoras se usara para formar la señal multiportadora, hasta que la amplitud máxima determinada esté por debajo de un umbral predeterminado.
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de comunicaciones es un sistema de comunicaciones GSM, WCDMA o EDGE.
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal de salida multiportadora es una ráfaga del sistema de comunicaciones.
10. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de las señales de datos comprende más de 100 símbolos.
\newpage
11. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la amplificación de la señal de salida multiportadora y la transmisión de la señal amplificada a través de una antena.
12. Método según la reivindicación 11, en el que la señal se amplifica por medio de un amplificador de potencia lineal.
13. Transmisor para formar una señal de salida multiportadora para su transmisión en un sistema de comunicaciones, formándose la señal de salida multiportadora, estando configurado el transmisor para:
- establecer dos o más conjuntos de señales portadoras, comprendiendo cada conjunto cada una de la pluralidad de señales portadoras y siendo diferente con respecto al(a los) otro(s) conjunto(s) por cuanto la fase de por lo menos una de las señales portadoras es diferente; caracterizado porque el transmisor está configurado para:
- determinar la amplitud máxima de la señal de salida multiportadora que resultaría del uso de un primer conjunto de dichos conjuntos de señales portadoras para formar la señal multiportadora, y si dicha amplitud máxima está por encima de un umbral predeterminado:
(a)
seleccionar aquel de entre los conjuntos de señales portadoras que, cuando se use para formar la señal multiportadora, daría como resultado la señal de salida multiportadora con la amplitud máxima más baja; y
(b)
formar la señal de salida multiportadora modulando cada una de una pluralidad de señales portadoras por medio de una respectiva de entre una pluralidad de señales de datos de dicho conjunto seleccionado de señales portadoras;
en cualquier otro caso: formar la señal de salida multiportadora modulando cada una de una pluralidad de señales portadoras por medio de una respectiva de entre una pluralidad de señales de datos del primer conjunto de señales portadoras.
14. Método para formar una señal de salida multiportadora para su transmisión en un sistema de comunicaciones, formándose la señal de salida multiportadora mediante la modulación de cada una de una pluralidad de señales portadoras por medio de una respectiva de entre una pluralidad de señales de datos, comprendiendo el método:
- establecer un conjunto de señales portadoras;
- determinar la amplitud máxima de la señal multiportadora que resultaría de la modulación de cada una de entre la pluralidad de señales portadoras de dicho conjunto por medio de una respectiva de entre la pluralidad de señales de datos; y
- si la amplitud máxima determinada está por debajo de un umbral predeterminado, formar la señal multiportadora modulando cada una de entre la pluralidad de señales portadoras de dicho conjunto por medio de una respectiva de entre la pluralidad de señales de datos;
en cualquier otro caso:
modificar la fase de por lo menos una de las señales portadoras del conjunto, y formar la señal multiportadora modulando cada una de entre la pluralidad de señales portadoras de dicho conjunto por medio de una respectiva de entre la pluralidad de señales de datos, incluyendo dicha por lo menos una señal portadora que tiene una fase modificada.
ES04251703T 2003-04-15 2004-03-24 Establecimiento de correspondencia selectivo en un sistema multiportador. Expired - Lifetime ES2285363T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0308701.2A GB0308701D0 (en) 2003-04-15 2003-04-15 Forming multi-carrier signals
GB0308701 2003-04-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2285363T3 true ES2285363T3 (es) 2007-11-16

Family

ID=9956830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES04251703T Expired - Lifetime ES2285363T3 (es) 2003-04-15 2004-03-24 Establecimiento de correspondencia selectivo en un sistema multiportador.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20050135494A1 (es)
EP (1) EP1469648B1 (es)
CN (1) CN1574802A (es)
AT (1) ATE361616T1 (es)
DE (1) DE602004006187T2 (es)
ES (1) ES2285363T3 (es)
GB (1) GB0308701D0 (es)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI345693B (en) * 2007-11-06 2011-07-21 Novatek Microelectronics Corp Circuit device and related method for mitigating emi
US20100069009A1 (en) * 2008-09-15 2010-03-18 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Adaptively Selecting Channel Filters for Multi-Carrier Edge
US8102810B2 (en) * 2008-09-15 2012-01-24 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Adaptively selecting signal constellations for multi-carrier edge
US8401135B2 (en) * 2010-02-02 2013-03-19 International Business Machines Corporation Post-equalization amplitude latch-based channel characteristic measurement
CN102377973A (zh) * 2010-08-16 2012-03-14 深圳市奇脉电子技术有限公司 一种调制视频抗干扰器
US8548085B2 (en) 2011-06-17 2013-10-01 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Multi-carrier peak power reduction in frequency hopping systems
US8412124B2 (en) * 2011-07-26 2013-04-02 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Multi-band peak power reduction
EP3711270B1 (en) 2017-11-17 2022-08-17 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Device and method for signal processing in licensed assisted access radio system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19635813A1 (de) * 1996-09-04 1998-03-05 Johannes Prof Dr Ing Huber Verfahren zur Reduktion des Spitzenwertfaktors bei digitalen Übertragungsverfahren
KR100754721B1 (ko) * 2002-04-26 2007-09-03 삼성전자주식회사 직교주파수분할다중화 통신시스템에서 다중화 데이터 송수신 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE602004006187T2 (de) 2007-12-27
EP1469648A1 (en) 2004-10-20
CN1574802A (zh) 2005-02-02
ATE361616T1 (de) 2007-05-15
GB0308701D0 (en) 2003-05-21
EP1469648B1 (en) 2007-05-02
DE602004006187D1 (de) 2007-06-14
US20050135494A1 (en) 2005-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nikookar et al. Random phase updating algorithm for OFDM transmission with low PAPR
CN100578986C (zh) 在正交频分多路复用移动通信系统中降低峰值平均功率比的发送/接收装置与方法
US8509324B2 (en) Methods and systems for reducing PAPR of an OFDM signal
CN101262461B (zh) Ofdm调制装置
US20200204421A1 (en) Efficient design and implementation of synthesis of near-constant modulus (storm) waveform
KR100950032B1 (ko) 동적 범위를 제어하기 위한 신호의 분해
EP1492293A1 (en) Emission of a signal with reduced peaks and of an associated instruction signal
CN102025681B (zh) Ofdm系统降峰均比技术中slm和pts的边带信息传输方法
ES2285363T3 (es) Establecimiento de correspondencia selectivo en un sistema multiportador.
CN102273158A (zh) Sc-fdma系统中用于降低papr的方法和系统
CN102075483A (zh) 降低ofdm信号峰均比的方法
CN102783060B (zh) 信号处理电路和具有该电路的通信装置
CN102497350A (zh) 基于星座线性扩展的ofdm降峰均比方法
Sharif et al. New results on the peak power of OFDM signals based on oversampling
CN100539483C (zh) 利用导频符号序列降低ofdm系统峰均比的方法和装置
US9491012B1 (en) Direct over-sampled pulse shaping circuit with flip flops and LUT
US9496903B2 (en) Method for reducing the crest factor wide band signal
KR100866196B1 (ko) 직교 주파수 분할 다중 무선통신시스템에서 피크전력 대평균전력 감소장치 및 방법
JP2003500932A (ja) 多重キャリア伝送におけるパワー比を平均化するためのピーク低減
KR100528427B1 (ko) 특정 더미 시퀀스(dummy sequence)를 부가적으로 사용하여 직교주파수분할다중화(OFDM) 통신 신호의 피크 전력 대 평균 전력비(PAPR)를 저감하는 장치 및 방법
Ghassemi et al. Compressive sensing based estimation of OFDM nonlinear distortion
Huang et al. A simplified peak cancellation method for OFDM signals
Eras et al. Analysis of the PAPR Behavior of the OFDM Passband Signal
KR102424287B1 (ko) 인체 통신을 위한 데이터 송신 장치, 그것의 프리앰블 생성 방법, 그리고 그것의 프레임 동기 방법
CN101888694A (zh) 一种降低多载波系统的信号峰均比的方法和装置