專利名稱：一種導頻信號發射功率控制方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及正交頻分復用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)系統中的導頻信號發射功率控制方法。
背景技術：
近年來，寬帶無線通信技術和應用的到了迅猛的發展，人們對無線數據多媒體業務的需求，促進了用于高速寬帶無線通信的新技術的發展和應用。OFDM技術和多輸入多輸出(multiple-input multiple-output，MIMO)技術已經或者即將用于各種高速寬帶無線通信系統中。
頻分復用和并行數據傳輸的思想最早出現在二十世紀六十年代，經過四十多年的研究和開發，OFDM已經成為了廣泛應用的高速數據傳輸技術。其中最重要的一項使用技術是快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform，FFT)。它大大降低了并行數據調制解調的難度，從而使OFDM的大量使用成為了可能。
OFDM的基本思想是將需要傳輸的數據分散到大量同時傳輸的子載波上，雖然每個子載波上采用的是較低速率的調制方式，但是由于子載波數目眾多，因此整體可以使用高速數據傳輸。這些子載波間通過合適的選擇頻譜間隔而實現正交。
目前，OFDM和MIMO結合的相關技術已經在IEEE802.16中完成標準制訂。另外，在移動無線通信接入系統中，第三代合作伙伴計劃(3GPP)的無線接入網、IEEE 802.20的物理層也正在考慮使用OFDM技術和MIMO技術，以構建具有更高頻率效率的移動無線通信接入系統。
采用了OFDM技術的數據傳輸系統具有以下優點1)對多徑延遲擴展具有較強的容錯性。如圖1所示，一個OFDM符號時域上包括兩個部分數據部分和循環前綴部分，循環前綴部分由數據部分的末端循環生成，圖1中數據部分占用的時間為Tdata，循環前綴部分占用的時間為Tcp。OFDM技術的容錯性表現在與一個OFDM符號的持續時間Ts相比，典型信道沖擊響應的持續時間很小，只占用Ts中一個很小的部分，因此可以通過增加較小的循環前綴，即Tcp，以完全克服由多徑引起的信號之間的干擾。
2)對頻率選擇性衰落具有較強的容錯性。OFDM技術通過采用信道編碼等冗余方案，可以恢復強衰落子載波所攜帶的數字信號。
3)采用了簡單的均衡算法。由于OFDM技術采用頻域傳遞信號，而信道的作用在頻域上表現為簡單的乘法，從而使采用OFDM技術的數據傳輸系統在執行信號均衡時，只需要一個簡單的單抽頭均衡器即可實現。
4)相對于頻分復用(FDM)技術而言，OFDM技術具有較高的頻譜效率。
在當前OFDM系統導頻設計中，主要采用兩種導頻設計方法，一種是交錯狀導頻(Stagger-Type)或者叫做梳狀導頻(Comb-Type)，另一種是塊狀導頻(Block-Type)，如圖2所示，對于Block-Type的導頻，現有技術中主要采用單一的發射功率，而該發射功率是按照與數據部分發射功率的某一比例關系得到的一個常值。也就是說將這一個常值提前預寫入基帶發射端，基帶發射端將以這個常值功率，將導頻信號發射出去。
上述現有技術中的導頻信號發射存在如下缺點由于OFDM技術的功率峰均比(Peak to average power ratio，PAPR)值可能非常大，實際上也就是發射機的動態范圍相當大，使得要能夠正常的發射OFDM數據信號，可能就要選擇相對工作點線性范圍較大的功率放大器，而此時如果導頻信號基帶只使用單一功率，就會產生如下問題(1)如果導頻信號的發射功率較低，而發射機的有一個較大的線性范圍時，由于發射導頻的功率范圍只占其中的一小部分，不能夠充分利用該較大的線性范圍，會造成功率放大器在一定范圍內的資源浪費；同時由于發射功率較低，使得接收端的信噪比較小，從而導頻信號在接收端可能不能夠很好接收和處理，使得導頻信號完全失去其應有的作用和應完成的功能。
(2)如果導頻信號的發射功率較高，中頻部分為了保護功率放大器和處理功放造成信號的非線性失真的問題，會通過功放的工作點和基帶信號的平均功率設置一個中頻削波門限，當基帶送到中頻的信號大于中頻削波門限時，中頻部分會通過一套中頻削波算法，對該信號進行處理，使其保證在門限以內。被處理過的信號雖然能夠保證在門限以內，但是同時也造成被處理信號的失真。同樣，導頻信號經過削波處理也會造成失真，甚至引入帶內和帶外噪聲，導頻信號失真后會使得接收端無法正確恢復和處理導頻信息。另外當發射機端功放的工作點范圍并不是很高，由于功率過大也可能造成功放損壞等情況發生。
發明內容
本發明提供一種導頻信號發射功率控制方法，用以解決現有技術中存在的導頻信號僅參照數據部分發射功率采用一個固定功率值發射，導致資源浪費、接收端信噪比小或信號失真的問題。
本發明方法包括A、確定導頻信號增益值；B、將所述導頻信號增益值與導頻序列相乘，得到增益后的導頻序列并發送。
所述步驟A包括所述基帶發送端根據中頻削波門限和功率放大器的線性工作范圍，確定出導頻信號增益值；使增益后的導頻序列的功率值滿足小于等于中頻削波門限功率值，且小于等于功率放大器線性工作范圍的最大輸入功率值。
所述步驟A包括所述基帶發送端連續或周期獲取中頻削波門限和功率放大器的線性工作范圍，更新確定出的導頻信號增益值；使增益后的導頻序列的功率值滿足小于等于中頻削波門限功率值，且小于等于功率放大器線性工作范圍的最大輸入功率值。
根據本發明的上述方法，預設多個可選增益值；用導頻序列的時域功率峰值分別乘以所述可選增益值，得到對應的多個增益結果值；在所述多個增益結果值中確定出與所述中頻削波門限功率值最接近、且與功率放大器線性范圍最大輸入功率值最接近的一個增益結果值；將確定出的所述增益結果值對應的可選增益值作為所述導頻信號增益值。
根據本發明的上述方法，所述步驟A之后還包括基帶發送端將確定出的所述導頻信號增益值通知給接收端；所述步驟B之后還包括接收端接收到導頻信號后根據所述增益值進行相應增益倍數的逆運算，恢復出導頻信號。
所述基帶發送端將確定出的導頻信號增益值通知給接收端，具體方法為基帶發送端向接收端發送一條導頻信號增益值通知消息，攜帶確定出的所述導頻信號增益值信息；接收端接收到該通知消息后，解析出攜帶的所述導頻信號增益值；或者基帶發送端通過現有信令攜帶表示導頻信號增益值大小的標識信息，接收端解析所述標識信息，獲得對應的導頻信號增益值。
所述標識信息為占用N個比特的二進制數；接收端接收到該N個比特后，根據預先與基帶發送端之間約定的對應關系，確定出該N比特二進制數對應的增益值。
所述標識信息占用的比特位數N根據基站發送端和接收端之間約定的增益值個數確定。
所述步驟B包括將基帶頻域導頻信號直接與導頻信號增益值通過乘法器相乘，得到增益后的導頻頻域信號，再進行快速傅立葉逆變換IFFT，得到增益后的導頻時域信號，由中射頻處理部分處理后發送；或者將基帶頻域導頻信號先進行IFFT變換，變換到時域后再與所述導頻信號增益值通過乘法器相乘，得到增益后的導頻時域信號，由中射頻處理部分處理后發送。
接收端在接收到時域導頻信號后，先進行快速傅立葉變換FFT，得到頻域導頻信號后，再進行相應增益倍數的逆運算，恢復出導頻信號。
根據本發明的上述方法，所述步驟A之前還包括選擇一個功率峰均比PAPR值較小的數字序列作為導頻序列。
所述PAPR值較小的數字序列可由13比特的PN序列生成器生成。
根據本發明的上述方法，對于多天線發射系統，所述步驟B中，所述基帶發送端發送增益后的導頻序列到每一根天線上；各天線在頻域上對增益后的導頻序列乘以對應的相位旋轉因子后再進行IFFT變換后發送。
本發明有益效果如下(1)本發明發射導頻信號時，基帶發送端根據中頻削波門限和功率放大器的線性工作范圍，先確定出一個合適的導頻信號增益值；將確定出的導頻信號增益值與導頻序列相乘，得到增益后的導頻序列；使得增益后的導頻序列的功率值滿足小于等于中頻削波門限功率值，且小于等于功率放大器線性工作范圍的最大輸入功率值。這樣，在基帶發送端發射的導頻信號就不會由于超出中頻削波門限而被進行削波處理，導致產生失真；同時由于不會超過功率放大器的線性工作范圍，保護了功率放大器。
(2)本發明通過預設多個可選增益值，用導頻序列的時域功率峰值分別乘以可選增益值，得到對應的多個增益結果值；在多個增益結果值中確定出與中頻削波門限功率值最接近、且與功率放大器線性范圍最大輸入功率值最接近的一個增益結果值；將確定出的增益結果值對應的可選增益值作為所述導頻信號增益值。這樣，使得導頻信號不僅不會被中頻進行削波處理，避免信號失真，還采取最大可能的發射功率進行發射，提高了功率放大器的效率和接收端對導頻信號接收的信口噪比，使得接收端能更好地接收和恢復出導頻信號。
圖1為OFDM符號組成示意圖；圖2為Block-Type的導頻發射示意圖；圖3為本發明方法實施例流程圖之一；圖4為本發明方法實施例流程圖之二。
具體實施例方式
本發明提供的導頻信號發射功率控制方法，包括確定導頻信號增益值；將所述導頻信號增益值與導頻序列相乘，得到增益后的導頻序列；基帶發送端發送增益后的導頻序列。
下面結合附圖，以具體實施例對本發明上述方法進行詳細描述。
實施例1參見圖3，為本發明實施例1步驟流程圖，在實施例1中，導頻信號增益值一次性確定后，不再改變；具體步驟包括步驟S11、選擇一個PAPR值較小的數據序列作為導頻序列。
導頻序列的PAPR值進行公式如下PAPR=max{|S(k)|2}1NΣk=0N-1|S(k)|2---(1)]]>式(1)中S(k)=Σn=0N-1anej2πnkN]]>采用較小PAPR值的導頻序列，可以減少導頻信號在發射端發射時的損失，也可以減小發射端和接收端對導頻信號處理的難度，提高導頻信號處理速度。例如可以使用13Bit的PN序列生成器生成導頻序列h(d)＝1+D8+D11+D12+D13
步驟S12、基帶發送端獲取中頻削波門限和功率放大器的線性工作范圍，確定出導頻信號增益值。
基帶發送端獲取系統設置的中頻削波門限，或者通過基帶信號的統計特性計算出中頻削波門限(中頻削波門限值的具體計算方法為現有技術，在此不作詳述)，同時通過中射頻處理部分反饋功率放大器的工作點線性范圍；基帶發送端根據中頻削波門限功率值和功率放大器的線性范圍最大輸入功率值一次性確定出一個合適的增益常數值；具體方法例如假設中頻削波門限功率值為A，功率放大器線性范圍最大輸入功率值為B，基帶通過對頻域導頻信號進行快速傅立葉逆變換(IFFT)的計算得到導頻時域最大功率值為C，并預先設置一套增益倍數D＝(d1、d2、d3...dn)，則需要從D序列中選取合適的增益常數值來作為導頻信號的增益值，該增益常數值至少要保證滿足以下兩個條件條件1增益倍數dm(dm∈D)與上述導頻信號時域最大功率值(功率峰值)C的乘積滿足小于等于上述削波門限功率值A和功率放大器最大輸入功率值B；即dm×C≤A(2)dm×C≤B(3)即式(2)和式(3)同時滿足；也就是說，dm×C必須小于等于削波門限功率值A和功率放大器最大輸入功率值B兩者之中的較小值；假設B＜A，則dm×C必須滿足式(3)。
滿足條件1可以保證導頻信號在發射端不要因為中頻削波或者功放的非線性問題而造成信號失真，避免了接收端接收到的導頻信號發生失真后，無法正常恢復導頻信號的問題。
條件2所選取的dm為滿足式(2)和式(3)條件的D序列中的最大值。假設
d1＜d2＜d3...＜dn(4)且假設B＜A，則采用條件1中的式(3)，假設有d2和d1為滿足式(3)的兩個增益倍數值；則根據條件2，取滿足條件1中的D序列的最大值，由式(4)可知，在d2和d1中確定出d2作為導頻信號增益值。
滿足條件2是為了保證充分利用功放的線性范圍資源，使發射端盡可能采用較大的功率發射導頻信號，從而提高接收端的信噪比，使接收端能夠盡可能更好地接收和恢復導頻信號。
步驟S13、基帶發送端將確定出的導頻信號增益值通知給接收端。具體方法例如基帶發送端向接收端發送一條導頻信號增益值通知消息，攜帶確定出的導頻信號增益值信息；接收端接收到該通知消息后，解析出攜帶的導頻信號增益值。
或者，基帶發送端通過現有信令攜帶表示導頻信號增益值大小的標識信息，接收端解析該標識信息，獲得對應的導頻信號增益值。
標識信息可以用占用N個比特的二進制數來表示；接收端接收到該N個比特后，根據預先與基帶發送端之間約定的對應關系，確定出該N比特二進制數對應的增益值。標識信息占用的比特位數N可以根據基站發送端和接收端之間約定的增益值個數來確定。例如基帶發送端與接收端事先約定好相應的幾個增益值，同時用N個Bit位來表示這幾個增益值，例如用2個Bit位來標識對應的增益值00表示增益值為1或者無增益；01表示增益值為2倍；10表示增益值為4倍；11表示增益值為8倍。
具體采用多少個比特位來標識增益值，可根據兩者之間約定的增益值個數來確定，如果約定的增益值個數為4個，則可用2個Bit位來標識對應的增益值；如果約定的增益值個數為8個，則可用3個Bit位來標識對應的增益值；以此類推。
步驟S14、基帶發送端將一次性確定的合適的導頻信號增益值與導頻序列相乘，得到增益后的導頻序列，并向接收端發送增益后的導頻序列。
具體處理方法可以是1、基帶頻域導頻信號直接與導頻信號增益值通過乘法器相乘，得到增益后的導頻頻域信號，再做快速傅立葉逆變換(IFFT)得到增益后的導頻時域信號，送給中射頻處理部分并發送出去；2、將基帶頻域導頻信號先進行IFFT變換，變換到時域后再與所述導頻信號增益。值通過乘法器相乘，得到增益后的導頻時域信號，然后送給中射頻部分處理并發送出去。
基帶發送端將一直以此增益值處理導頻序列。
步驟S15、接收端接收到導頻序列后，根據獲得的導頻信號增益值進行相應增益倍數的逆運算，恢復出導頻信號。具體為接收到接收到時域導頻信號后，先進行快速傅立葉變換(FFT)，得到頻域導頻信號后，再進行相應增益倍數的逆運算，恢復出導頻信號。
對于多天線發射系統，基帶發送端發送增益后的導頻序列到每一根天線上；各天線在頻域上對增益后的導頻序列乘以對應的相位旋轉因子后再進行IFFT變換后發射。
例如每根天線對導頻信號通過循環移位的方法處理Sm(k)=S1(k)ej2πkΔtm]]>其中m為第m根天線數，Sm(k)為第m根天線上要發送的導頻信號，k為頻域子載波的索引數，Δtm為第m根天線在頻域上要循環移位的系數，時域上則體現為時延因子。
上述實施例1主要針對于功放性能和中頻處理參數不會發生變化或者變化不會很大的系統，在這種情況下，導頻信號增益值可以一次性選取，不再更改。然而對于功率放大器性能變化較大，或者中頻處理參數更新頻率較高的系統，一次性選取增益值不再更改的方法就不再適合，需要采取下述實施例2中的方法。
實施例2基帶發送端連續或周期性獲取中頻削波門限和功率放大器的線性工作范圍，更新確定出的導頻信號增益值。其具體實施步驟如圖4所示，包括步驟S21、與圖3步驟S11相同，不重述。
步驟S22、基帶發送端連續或周期性獲取中頻削波門限和功率放大器的線性工作范圍，確定導頻信號增益值。其導頻信號增益值的具體確定方法可以與圖3中的步驟S12相同，不重述。
步驟S23、基帶發送端判斷是否是第一次確定導頻信號增益值，如果是，轉至步驟S27；否則，繼續步驟S24；步驟S24、基帶發送端進一步判斷當前確定出的增益值與上一次確定出的增益值是否相同，如果相同，則執行步驟S25；如果不同，執行步驟S26步驟S25、基帶發射端仍采用上一次確定出的導頻增益值作為當前的導頻增益值，轉至步驟S28；步驟S26、更新導頻信號增益值為當前確定出的增益值；執行步驟S27；步驟S27、基帶發送端將確定出的當前導頻信號增益值通知給接收端。具體通知方法可與圖3中的步驟S13相同，不重述。
步驟S28、基帶發送端將導頻信號增益值與導頻序列相乘，得到增益后的導頻序列，并向接收端發送增益后的導頻序列；具體實施方法可以與圖3中步驟S14相同，不重述。
步驟S29、接收端接收到導頻序列后，根據獲得的導頻信號增益值進行相應增益倍數的逆運算，恢復出導頻信號。
如果發送端更新了導頻信號增益值，則通過上述步驟S27通知接收端；在本步驟中，接收端采用更新后的導頻信號增益值進行相應增益倍數的逆運算，恢復出導頻信號；如果發送端沒有更新導頻信號增益值，則不必重復通知接收端；接收端采用之前使用的導頻信號增益值進行導頻信號逆運算，恢復出導頻信號。
實施例2主要適用于功率放大器的線性工作范圍會發生較大范圍變化(功率放大器會根據外界溫度、濕度等自然環境變化以及老化等問題發生較大的變化)，或者中頻削波門限值更新頻率較高的系統。
綜上所述，本發明發射導頻信號時，由基帶發送端根據中頻削波門限和功率放大器的線性工作范圍，先確定出一個合適的導頻信號增益值；將確定出的導頻信號增益值與導頻序列相乘，得到增益后的導頻序列；使得增益后的導頻序列的功率值滿足小于等于中頻削波門限功率值，且小于等于功率放大器線性工作范圍的最大輸入功率值。基帶發送端將增益后的導頻序列發送給接收端，這樣，在基帶發送端發射的導頻信號就不會由于超出中頻削波門限而被進行削波處理，導致產生失真；同時由于不會超過功率放大器的線性工作范圍，保護了功率放大器。
本發明通過預設多個可選增益值，用導頻序列的時域功率峰值分別乘以可選增益值，得到對應的多個增益結果值；在多個增益結果值中確定出與中頻削波門限功率值最接近、且與功率放大器線性范圍最大輸入功率值最接近的一個增益結果值；將確定出的增益結果值對應的可選增益值作為所述導頻信號增益值。這樣，使得導頻信號不僅不會被中頻進行削波處理，避免信號失真，還采取最大可能的發射功率進行發射，提高了功率放大器的效率和接收端對導頻信號接收的信噪比，使得接收端能更好地接收和恢復出導頻信號。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種導頻信號發射功率控制方法，其特征在于，包括A、確定導頻信號增益值；B、將所述導頻信號增益值與導頻序列相乘，得到增益后的導頻序列并發送。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A包括所述基帶發送端根據中頻削波門限和功率放大器的線性工作范圍，確定出導頻信號增益值；使增益后的導頻序列的功率值滿足小于等于中頻削波門限功率值，且小于等于功率放大器線性工作范圍的最大輸入功率值。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A包括所述基帶發送端連續或周期獲取中頻削波門限和功率放大器的線性工作范圍，更新確定出的導頻信號增益值；使增益后的導頻序列的功率值滿足小于等于中頻削波門限功率值，且小于等于功率放大器線性工作范圍的最大輸入功率值。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，預設多個可選增益值；用導頻序列的時域功率峰值分別乘以所述可選增益值，得到對應的多個增益結果值；在所述多個增益結果值中確定出與所述中頻削波門限功率值最接近、且與功率放大器線性范圍最大輸入功率值最接近的一個增益結果值；將確定出的所述增益結果值對應的可選增益值作為所述導頻信號增益值。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A之后還包括基帶發送端將確定出的所述導頻信號增益值通知給接收端；所述步驟B之后還包括接收端接收到導頻信號后根據所述增益值進行相應增益倍數的逆運算，恢復出導頻信號。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述基帶發送端將確定出的導頻信號增益值通知給接收端，具體方法為基帶發送端向接收端發送一條導頻信號增益值通知消息，攜帶確定出的所述導頻信號增益值信息；接收端接收到該通知消息后，解析出攜帶的所述導頻信號增益值；或者基帶發送端通過現有信令攜帶表示導頻信號增益值大小的標識信息，接收端解析所述標識信息，獲得對應的導頻信號增益值。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述標識信息為占用N個比特的二進制數；接收端接收到該N個比特后，根據預先與基帶發送端之間約定的對應關系，確定出該N比特二進制數對應的增益值。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述標識信息占用的比特位數N根據基站發送端和接收端之間約定的增益值個數確定。
9.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括將基帶頻域導頻信號直接與導頻信號增益值通過乘法器相乘，得到增益后的導頻頻域信號，再進行快速傅立葉逆變換IFFT，得到增益后的導頻時域信號，由中射頻處理部分處理后發送；或者將基帶頻域導頻信號先進行IFFT變換，變換到時域后再與所述導頻信號增益值通過乘法器相乘，得到增益后的導頻時域信號，由中射頻處理部分處理后發送，接收端在接收到時域導頻信號后，先進行快速傅立葉變換FFT，得到頻域導頻信號后，再進行相應增益倍數的逆運算，恢復出導頻信號。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A之前還包括選擇一個功率峰均比PAPR值較小的數字序列作為導頻序列。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述PAPR值較小的數字序列可由13比特的PN序列生成器生成。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對于多天線發射系統，所述步驟B中，所述基帶發送端發送增益后的導頻序列到每一根天線上；各天線在頻域上對增益后的導頻序列乘以對應的相位旋轉因子后再進行IFFT變換后發送。
全文摘要
本發明公開了一種導頻信號發射功率控制方法，包括確定導頻信號增益值；將所述導頻信號增益值與導頻序列相乘，得到增益后的導頻序列；基帶發送端發送增益后的導頻序列。本發明采用中頻削波門限和功率放大器的線性工作點范圍來確定導頻信號的增益值，充分利用功放的線性放大資源，盡可能提高導頻信號的發射功率，提高接收端信噪比小同時減小導頻信號失真，使得接收端能更好地接收和恢復出導頻信號。
文檔編號H04L27/26GK101043235SQ20061007216
公開日2007年9月26日 申請日期2006年4月14日 優先權日2006年4月14日
發明者陳月華, 相里瑜, 黨淑君 申請人:華為技術有限公司