用于針對(duì)ofdma調(diào)制實(shí)現(xiàn)峰均功率比降低的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及用于實(shí)現(xiàn)峰均功率比（PAPR)降低技術(shù)或方案的系統(tǒng)和方法，該技術(shù) 或方案尤其可以適用于基于DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)操作正交頻分多址接入（OFDMA)調(diào)制技術(shù)的設(shè)備， 包括下一代電纜網(wǎng)關(guān)和/或下一代電纜調(diào)制解調(diào)器、和/或電纜網(wǎng)關(guān)片上系統(tǒng)（SOC)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年，先進(jìn)的通信技術(shù)方面的許多工作（尤其強(qiáng)調(diào)更高的數(shù)據(jù)速率和傳輸速 度）已經(jīng)聚焦于無線技術(shù)發(fā)送和接收方面的進(jìn)步。針對(duì)電纜網(wǎng)關(guān)和電纜調(diào)制解調(diào)器的通信 能力和容量方面的相應(yīng)進(jìn)步、以及覆蓋于這些部件內(nèi)的技術(shù)仍然十分重要?？紤]，對(duì)于諸如 獨(dú)立住宅之類的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，其中，該獨(dú)立結(jié)構(gòu)包括該結(jié)構(gòu)內(nèi)部和貫穿該結(jié)構(gòu)的分散的無線 網(wǎng)絡(luò)，貫穿該結(jié)構(gòu)所部署的一個(gè)或多個(gè)無線調(diào)制解調(diào)器很可能作為用于到達(dá)該結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù) 的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)被連接到同軸電纜，其然后貫穿該結(jié)構(gòu)進(jìn)行無線地傳播。在該方面，電纜骨 干形成了整個(gè)寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中相當(dāng)重要的部分，其中，電纜骨干通常包括光纖和同軸電纜 的一些組合（混合光纖/同軸電纜系統(tǒng)）。在混合光纖/同軸電纜系統(tǒng)中，光纖傳輸電纜形 成電纜骨干的重要部分，但通常使用同軸電纜來完成到獨(dú)立結(jié)構(gòu)的連接和到部署于這些結(jié) 構(gòu)內(nèi)的無線調(diào)制解調(diào)器的連接。
[0003] 對(duì)由電纜進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行定義的標(biāo)準(zhǔn)是電纜數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范或DOCSIS。 DOCSIS是國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)允許（除了其他技術(shù)）對(duì)現(xiàn)有有線電視（CATV)系統(tǒng)增加高 速數(shù)據(jù)傳送。例如，許多有線電視運(yùn)營(yíng)商通過現(xiàn)有的混合光纖/同軸電纜系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)基 礎(chǔ)設(shè)施使用DOCSIS來提供互聯(lián)網(wǎng)接入。從而，DOCSIS定義一種機(jī)制，通過該機(jī)制，通過電 纜傳輸線路來向獨(dú)立的結(jié)構(gòu)以及可能覆蓋于那些結(jié)構(gòu)內(nèi)的設(shè)備和接入點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。
[0004] 于2011年11月17日在其最新的修正中發(fā)布了關(guān)于物理層規(guī)范的DOCSIS 3.0標(biāo) 準(zhǔn)（于2006年8月4日發(fā)布了第一次修正）。DOCSIS 3. 0 -般是這樣的規(guī)范修正，該規(guī) 范修正實(shí)現(xiàn)顯著增加的傳輸速度并且引入對(duì)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6(IPv6)的支持。當(dāng)前基于 DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的電纜系統(tǒng)使用國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU)建議J. 83Annexes A、B或C中所定義的 物理層。該標(biāo)準(zhǔn)基于單載波正交幅度調(diào)制（QAM)以及6MHz、7MHz或8MHz的物理層信道帶 寬。當(dāng)前的DOCSIS版本規(guī)定，使用64階QAM或256階QAM(64-QAM或256-QAM)來對(duì)下游 數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行調(diào)制，針對(duì)6MHz信道操作使用ITU-T J. 83-AnnexB標(biāo)準(zhǔn)，并且針對(duì)8MHz信 道（EuroDOCSIS)操作使用DVB-C調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)。QAM代表了一種格式，通過該格式經(jīng)由同軸電 纜來傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)正在探索通過利用1024階QAM或4096階QAM進(jìn)行 調(diào)制的獨(dú)立的OFDM載波，針對(duì)下游載波模塊使用正交頻分復(fù)用（OFDM)，并且針對(duì)上游使用 OFDMA0
[0005] DOCSIS架構(gòu)包括兩個(gè)主要部件：電纜調(diào)制解調(diào)器（CM)和電纜調(diào)制解調(diào)器終端系 統(tǒng)（CMTS)，其中，CM位于端用戶結(jié)構(gòu)處，CMTS例如位于CATV頭端。支持點(diǎn)播節(jié)目的電纜系 統(tǒng)使用混合光纖/同軸電纜系統(tǒng)。光纖光路將數(shù)字信號(hào)帶到系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)，這些數(shù)字信號(hào) 在此被轉(zhuǎn)換到RF信道和同軸主干線上的調(diào)制解調(diào)器信號(hào)。DOCSIS正在探索用來進(jìn)一步增 加由同軸電纜主干線所承載的比特速率的機(jī)制。
[0006] OFDM是流行的OFDM數(shù)字調(diào)制方案的多用戶版本。在OFDM中，通過將載波子集 (子載波）分配給各個(gè)用戶，從而允許來自若干用戶同時(shí)進(jìn)行的低數(shù)據(jù)速率傳輸以實(shí)現(xiàn)多 址接入。因而，OFDM提供了避免多路徑干擾的簡(jiǎn)單并且穩(wěn)健的方案。OFDM由于提供了比 例如包含碼分多址接入（CDM)的系統(tǒng)更加平坦的頻率信道，因此可以實(shí)現(xiàn)更高的多輸入/ 多輸出（ΜΙΜΟ)頻譜效率。OFDM允許來自若干用戶利用針對(duì)低數(shù)據(jù)速率用戶的較低的最大 傳輸功率同時(shí)進(jìn)行低數(shù)據(jù)速率傳輸。
[0007] OFDM粗略地進(jìn)行如下操作?；陉P(guān)于信道狀況的反饋信息，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)用戶到子 載波的分配。如果該分配很快就完成，則這進(jìn)一步改善了 OFDM快衰落和窄帶同信道干擾的 魯棒性，并且使得實(shí)現(xiàn)更好的系統(tǒng)頻譜效率成為可能。可以將不同數(shù)目的子載波分配給不 同的用戶，從而支持不同的服務(wù)質(zhì)量（QoS)等級(jí)。
[0008] OFDMA由于某些優(yōu)點(diǎn)（包括可擴(kuò)展性、MMO適應(yīng)性、以及頻率選擇性的有利使用） 非常適用于寬帶無線網(wǎng)絡(luò)。
【附圖說明】
[0009] 將參照附圖對(duì)所公開的系統(tǒng)和方法的各個(gè)示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，所公開 的系統(tǒng)和方法用于根據(jù)本公開基于DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)在下一代電纜網(wǎng)關(guān)和/或下一代電纜調(diào)制 解調(diào)器中針對(duì)OFDM調(diào)制實(shí)現(xiàn)PAPR降低技術(shù)或方案，其中：
[0010] 圖1示出了使用OFDMA上行鏈路的示例性電纜系統(tǒng)的簡(jiǎn)單示意圖，其中，OFDMA上 行鏈路可以根據(jù)本公開有利地采用PAPR降低技術(shù)或方案；
[0011] 圖2示出了根據(jù)本公開用于實(shí)現(xiàn)PAPR降低技術(shù)或方案的示例性系統(tǒng)的框圖；以及
[0012] 圖3示出了根據(jù)本公開用于實(shí)現(xiàn)PAPR降低技術(shù)或方案的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 基于上述優(yōu)點(diǎn)和適用性，當(dāng)前OFDMA調(diào)制在數(shù)字通信系統(tǒng)中獲得了普遍使用，并 且被提出以用于針對(duì)下一代混合光纖/同軸電纜系統(tǒng)的DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)化的上行鏈路。
[0014] 在所提出的OFDM實(shí)現(xiàn)方式中出現(xiàn)的一個(gè)困難涉及發(fā)送信號(hào)的PAPR。這一問題可 能代表了任何多址接入基于OFDM的協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方式中最顯著的缺點(diǎn)。此處應(yīng)當(dāng)澄清，盡管 縮寫"PAPR"可以被用來描述不同的相關(guān)現(xiàn)象或者表示不同的相關(guān)術(shù)語，但貫穿本公開將始 終使用該縮寫來表示"峰均功率比"，而非其有時(shí)在本領(lǐng)域的文獻(xiàn)中所使用的"峰均功率降 低"或者"峰均比降低"。下面將進(jìn)行詳細(xì)的描述，本文所描述和所公開的示例性系統(tǒng)和方 法針對(duì)"峰均功率比"降低或PAPR降低。
[0015] 本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，大量的策略嘗試提供發(fā)送機(jī)側(cè)預(yù)處理以降低與發(fā)送信號(hào) 相關(guān)聯(lián)的峰值功率。在OFDM下行鏈路中實(shí)現(xiàn)PAPR降低的一種普遍的策略是通過以類似于 數(shù)字視頻廣播--第二代陸地（DVB-T2)和數(shù)字視頻廣播--第二代電纜（DVB-C2)中所完 成的方式的方式來使用音調(diào)（tone)預(yù)留。在這些實(shí)現(xiàn)方案中，若干個(gè)OFDM子載波未使用， 以使得可以在方案中對(duì)這些子載波設(shè)置值，從而降低總體OFDM信號(hào)的峰值幅度。使用若干 個(gè)子載波（或者音調(diào)）來產(chǎn)生較低幅度的發(fā)送信號(hào)，從而在發(fā)送機(jī)側(cè)降低總體的峰值功率。 數(shù)據(jù)信號(hào)是通過活動(dòng)的（非預(yù)留的）子載波來承載的，而針對(duì)預(yù)留子載波中的任意信號(hào)來 選擇信號(hào)等級(jí)，以達(dá)到發(fā)送機(jī)側(cè)功率降低的效果，從而達(dá)到PAPR降低的效果?；谝粽{(diào)預(yù) 留方案，在接收機(jī)側(cè)不需要附加的信號(hào)處理或處理開銷，因?yàn)樵摲桨咐靡幌盗?已知的" 預(yù)留子載波進(jìn)行操作。接收機(jī)知道或者使接收機(jī)知道預(yù)留子載波的位置，并且本質(zhì)上忽略 那些預(yù)留子載波中的信號(hào)。
[0016] 在DVB-T2和DVB-C2中，存在大量子載波，大概多于10, 000。在這樣的實(shí)現(xiàn)方式 中，根據(jù)音調(diào)預(yù)留方案所預(yù)留的子載波的數(shù)目代表了可用的子載波的總體數(shù)目中非常小的 百分比。
[0017] 在OFDM上行鏈路系統(tǒng)中，每個(gè)電纜調(diào)制解調(diào)器只接入相對(duì)很少的OFDM符號(hào)的 子載波（例如，32個(gè)子載波），這使得音調(diào)預(yù)留在容量方面十分浪費(fèi)。在這樣的實(shí)現(xiàn)方式 中，甚至預(yù)留兩個(gè)子載波代表了在專用于音調(diào)預(yù)留方案的可用子載波的百分比方面的顯著 增加，這基于容量損失量可能是非常不可接受的。在這方面，一些其他的PAPR降低實(shí)現(xiàn)方 式可能更加合適。
[0018] 出現(xiàn)的困難在于，實(shí)現(xiàn)其他常規(guī)的PAPR降低方案（例如，OFDM中所采用的那些技 術(shù)中的其他技術(shù)）通常需要隨著OFDM信號(hào)包括要發(fā)送的邊（side)信息。本領(lǐng)域技術(shù)人員 認(rèn)識(shí)到，該OFDM PAPR降低技術(shù)不適于OFDM實(shí)現(xiàn)方式，因?yàn)楹?jiǎn)單地發(fā)送邊信息的合理能力 不存在。
[0019] 長(zhǎng)期演進(jìn)或LTE標(biāo)準(zhǔn)在上游中使用單載波FDMA (SC-FDMA)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較 低的PAPR。然而，發(fā)明人所進(jìn)行的容量研宄指明SC-FDM對(duì)于混合光纖/同軸電纜系統(tǒng)可 能不是優(yōu)選的技術(shù)。這是因?yàn)椋琌FDM實(shí)現(xiàn)起來更加簡(jiǎn)單，在數(shù)據(jù)載波和導(dǎo)頻載波的布置 方面提供更高的靈活性等級(jí)，并且產(chǎn)生比SC-FDM更高的頻譜效率，以及其他優(yōu)點(diǎn)。然而， SC-FDM實(shí)際上是單載波傳輸，并且具有非常低的PAPR，這對(duì)于降低手機(jī)的功率消耗十分 有益。
[0020] 基于前述，如果在總體數(shù)據(jù)信號(hào)容量方面沒有較大損失的情況下，可以實(shí)現(xiàn)用于 達(dá)到PAPR方面的一些降低的簡(jiǎn)化方案，則在混合光纖/同軸電纜系統(tǒng)中繼續(xù)采用OFDM調(diào) 制將是有利的。
[0021] 根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法的示例性實(shí)施例可以針對(duì)根據(jù)DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作的 系統(tǒng)在OFDM調(diào)制中實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的PAPR降低技術(shù)或方案（或算法）。
[0022] 示例性實(shí)施例可以以對(duì)可用數(shù)據(jù)信號(hào)容量的數(shù)目不產(chǎn)生那么負(fù)面影響的方式實(shí) 現(xiàn)類似于可歸屬于音調(diào)預(yù)留方案的結(jié)果的結(jié)果。
[0023] 示例性實(shí)施例可以尤其適用于下一代電纜網(wǎng)關(guān)和/