專利名稱：多載波調(diào)制的數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多載波調(diào)制的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中發(fā)送器一方的數(shù)據(jù)被打包為信息塊并通過(guò)離散傅立葉反變換(IDFT)被分塊調(diào)制，而多載波，也就是DFT塊的分量，被保留(即不被任何數(shù)據(jù)占用)。這些載波被這樣來(lái)占用使得產(chǎn)生大量的時(shí)間函數(shù)。這些函數(shù)經(jīng)過(guò)濾波后，表現(xiàn)出類似于單位脈沖(Dirac-like)的特征。
通過(guò)離散傅立葉變換(DFT)接收器的數(shù)據(jù)信號(hào)被分塊解調(diào)。
這種利用多載波，即利用多個(gè)載波頻率來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ缈梢詰?yīng)用于有線或無(wú)線領(lǐng)域內(nèi)，如用于廣播系統(tǒng)和訪問(wèn)如因特網(wǎng)這樣的數(shù)據(jù)網(wǎng)。此處存在的一個(gè)問(wèn)題是時(shí)間信號(hào)的尖峰值很高，人們通過(guò)迭代來(lái)減小此尖峰值。
一般來(lái)說(shuō)，在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域一段時(shí)間以來(lái)被應(yīng)用的是能夠進(jìn)行高速率數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。近來(lái)一種技術(shù)越來(lái)越具有重大意義，它在這里被稱為多載波傳輸，也被稱為“離散多音(DMT)”傳輸或“正交頻分復(fù)用(OFDM)”傳輸。在多載波傳輸過(guò)程中，需要被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流被拆分成多個(gè)并行的部分流，這些部分流將按多路頻率調(diào)制彼此不相干地被傳輸。
事實(shí)上可以通過(guò)IFFT變換(快速傅立葉反變換)來(lái)產(chǎn)生信號(hào)，其中DFT(離散傅立葉變換)域內(nèi)的矢量元被QAM(正交幅度調(diào)制)的信號(hào)點(diǎn)占用。通過(guò)IFFT變換產(chǎn)生時(shí)域內(nèi)的信號(hào)，此信號(hào)具有信息組結(jié)構(gòu)。為了避免信息組間的干擾，在DMT或OFDM傳輸中應(yīng)用了一個(gè)周期性的預(yù)處理，即所謂的保護(hù)間隔。在這種情況下，幀的末尾在時(shí)間上周期性地出現(xiàn)在信息組之前。與通道脈沖響應(yīng)的卷積作為循環(huán)卷積出現(xiàn)，它在DFT域可以用與復(fù)系數(shù)的簡(jiǎn)單相乘來(lái)表示。該等式被簡(jiǎn)化，它現(xiàn)在可以出現(xiàn)在DFT域中，并且每一個(gè)載波對(duì)應(yīng)于一個(gè)簡(jiǎn)單的AGC(自增益控制)。
在應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，由于許多單個(gè)載波的疊加而造成單個(gè)載波短時(shí)間內(nèi)會(huì)疊加到一個(gè)很高的尖峰值。根據(jù)大數(shù)原理從而產(chǎn)生接近于高斯分布的時(shí)間信號(hào)。瞬時(shí)的高幅值表現(xiàn)出了多載波傳輸?shù)囊粋€(gè)主要缺點(diǎn)，因?yàn)楸仨殲檫@些高幅值設(shè)計(jì)模擬電路部分和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)制范圍及其動(dòng)態(tài)范圍和分辨率。這就要求很高的工作電壓，從而導(dǎo)致很高的功率損耗。從文獻(xiàn)中可以找到大量的減小峰值與平均值之比(PAR系數(shù)，PAR＝Peak-to-Average Ratio(尖峰與平均值之比)，或稱為波頂(crest)系數(shù))的建議，其中所描述的技術(shù)是基于Jose Tellado提出的一種方法，如同Tellado，J.和Cioffi，J.M.在文獻(xiàn)“PAR Reductionin Malticarrier Transmission System(多載波傳輸系統(tǒng)中PAR的減小)”所描述的那樣。原理的簡(jiǎn)要闡述見(jiàn)Tellado，J.和Cioffi，J.M.的“Efficient algorithms for reducing PAR in multicarrier System(多載波傳輸系統(tǒng)中減小PAR的有效算法)”(信息理論(ISIT)1998年IEEE國(guó)際論壇會(huì)議紀(jì)要，1998年8月16-21日，191頁(yè))。
進(jìn)一步的建議運(yùn)用的是，例如載波的擴(kuò)展QAM星座圖，來(lái)提供限制峰值的冗余。這需要一種對(duì)星座圖上每個(gè)等值信號(hào)點(diǎn)進(jìn)行選擇的算法。其中有兩份出版物可以作為例子，應(yīng)注意本發(fā)明所涉及的方法用一種不同的方案來(lái)提供所需的冗余性，因此與已知的這些方法無(wú)關(guān)。例如，在Chan-Soo Hwang的文章“A peak power reduction method formulticarrier transmission(多載波傳輸中尖峰功率減少的方法)”(2001年IEEE國(guó)際通信會(huì)議(ICC 2001)，2001年六月11-14日，卷5，1496-1500頁(yè))；及Jose Tellado和John M.Cioffi的標(biāo)準(zhǔn)化論文“PARreduction with minimal or zero bandwidth loss and low complexity(以最小或零帶寬損耗及低復(fù)雜性來(lái)減少PAR值)”(T1E1.4/98-173)中建議過(guò)擴(kuò)展星座圖。在SALVEKAR，A.A、ALDANA，C.、TELLADO，J.和CIOFFI，J.的文章“Peak-to-average power ratio reduction for blocktransmission systems in the presence of transmit filtering(信息塊傳輸系統(tǒng)在傳輸濾波時(shí)峰值與平均值之比的減小)”(2001年IEEE國(guó)際通信會(huì)議(ICC 2001)，2001年六月11-14日，卷5，175-178頁(yè))中介紹了濾波功能。然而，它涉及的是對(duì)多個(gè)相鄰的傳輸幀的聯(lián)合處理，以確定IFFT符號(hào)間的邊際效應(yīng)系數(shù)。但復(fù)雜性很低的、可以通過(guò)帶有定標(biāo)和平移的類似于單位脈沖的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例不是該文章的主題。因此這篇文章也和這里涉及的方法沒(méi)有直接關(guān)系。
上面所引用的已知的Tellado提出的方法中運(yùn)用到了帶有類似于單位脈沖的函數(shù)特征的時(shí)間函數(shù)。這種類似于單位脈沖的函數(shù)的特征是它具有一個(gè)主脈沖。次最大脈沖的幅值明顯小于主脈沖的幅值，例如小于主脈沖幅值的一半以上。類似于單位脈沖的函數(shù)由保留的載波產(chǎn)生，這些載波在數(shù)據(jù)傳輸中不能再被使用。這意味著，這些載波位置首先要被置為零。通過(guò)迭代，這個(gè)只占用保留的載波的類似于單位脈沖的函數(shù)被一個(gè)幅值系數(shù)加權(quán)，此系數(shù)和最大尖峰值xm與期望最大值xtarg et之差成比例，然后在時(shí)域內(nèi)相減。這個(gè)類似于單位脈沖的函數(shù)被周期性地平移到最大值位置上。DFT變換的平移定理保證，即使在平移后也只有被保留的載波被占用。Tellado提出的方法的過(guò)程如下步驟1DFT域的數(shù)據(jù)向量X的初始化，且被保留的載波被置為零步驟2初始化通過(guò)迭代改變的時(shí)域向量x(0)，x＝IFFT(x)步驟3在向量x中找出最大值xm(i)及其相應(yīng)的位置m|xm(i)|=maxk|xk(i)|]]>步驟4如果|xm(i)|<xtarget]]>或i＞imax，迭代結(jié)束并得到x(i)，如果不是步驟5根據(jù)迭代規(guī)則修正時(shí)域矢量x(i+1)=x(i)-α(xm(i)-sign(xm(i))xtarget)---(p→m)]]>i≡i+1再尋找最新的最大值等，見(jiàn)步驟3和4。
其中i表示迭代計(jì)數(shù)(i＝0，1，2...)，p(p→m)為周期性地平移到位置m的類似于單位脈沖的函數(shù)。
Tellado建議的方法只能工作在時(shí)域內(nèi)，因此其主要特征是非常簡(jiǎn)單。迄今為止，此方法的一個(gè)缺點(diǎn)是，后面的濾波功能不能以合適的方式來(lái)提供。這些在實(shí)際應(yīng)用中幾乎一直存在的濾波器再次提高了尖峰值與平均值之比，從而抵消了上面減小尖峰值的效果。
因此本發(fā)明的任務(wù)是，彌補(bǔ)上面方法的不足，提供一種使用了多載頻的多載波數(shù)據(jù)傳輸方法，其中通過(guò)迭代減小了所產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)的高尖峰值，并考慮到了模擬及數(shù)字濾波功能。
根據(jù)本發(fā)明所述的、如開(kāi)始所提到的方法特征在于，這樣來(lái)生成時(shí)間函數(shù)，使得經(jīng)過(guò)濾波后得到的類似于單位脈沖的函數(shù)以過(guò)采樣的時(shí)間分辨率在不同的，最好是在相鄰的位置具有最大值，濾波后經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)和相應(yīng)的沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的濾波輸入函數(shù)都被保存在存儲(chǔ)器中，從所存儲(chǔ)的時(shí)間函數(shù)及濾波輸入函數(shù)對(duì)中通過(guò)迭代選出一個(gè)函數(shù)對(duì)，通過(guò)使剩余的載波被數(shù)據(jù)占用，包括已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的交互修正，在尖峰值的位置通過(guò)應(yīng)用平移定理來(lái)移動(dòng)這一函數(shù)對(duì)，然后在與一個(gè)系數(shù)加權(quán)之后將此函數(shù)對(duì)從時(shí)間信號(hào)中減去，其中迭代修正被同時(shí)運(yùn)用到濾波后具有過(guò)采樣間隔的時(shí)間信號(hào)和沒(méi)有過(guò)采樣且沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波的相應(yīng)時(shí)間信號(hào)。利用此方法達(dá)到了前面所述的目的，同時(shí)它具有很多優(yōu)點(diǎn)，高的尖峰值相對(duì)于信號(hào)平均值有了實(shí)質(zhì)性的減小，同時(shí)也考慮了后面的濾波功能。雖然這里會(huì)出現(xiàn)由于過(guò)采樣而產(chǎn)生比較長(zhǎng)的信號(hào)處理時(shí)間，然而在實(shí)際應(yīng)用中并沒(méi)有帶來(lái)不良影響。
實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)，系數(shù)如L＝4時(shí)，過(guò)采樣能帶來(lái)好的結(jié)果，而在迭代信號(hào)處理中需要至少10次迭代(通常會(huì)少一些)才足以達(dá)到同樣效果。
建議通過(guò)指定邊界值來(lái)確定迭代次數(shù)，此邊界值是根據(jù)期望的信號(hào)質(zhì)量來(lái)選擇的。因此根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)其有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式的特征在于，在過(guò)采樣時(shí)間函數(shù)的所有數(shù)值都超過(guò)最大迭代次數(shù)之后，或者在這些數(shù)值低于預(yù)定邊界值之后，通過(guò)將沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的時(shí)間函數(shù)傳送經(jīng)過(guò)物理濾波器裝置來(lái)輸出數(shù)據(jù)。
對(duì)于具有根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)特征的過(guò)采樣，它還具有其它優(yōu)點(diǎn)當(dāng)過(guò)采樣的類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)集具有時(shí)域上相鄰的最大值時(shí)，在迭代處理過(guò)程中通過(guò)m模L(m mod L)來(lái)選擇，并周期性地移動(dòng)[m/L]個(gè)時(shí)間單位(普通的采樣間隔)或L·[m/L]個(gè)時(shí)間單位(過(guò)采樣)，其中，m是過(guò)采樣周期中最大值的位置，L為過(guò)采樣點(diǎn)。
對(duì)于本發(fā)明所述方法范圍內(nèi)的有效迭代，它還具有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)進(jìn)行迭代處理時(shí)，用于對(duì)平移的函數(shù)對(duì)進(jìn)行加權(quán)的系數(shù)由一定的步寬(α)來(lái)形成，并且超過(guò)預(yù)定的邊界值(xt arg et)由過(guò)采樣時(shí)間信號(hào) 來(lái)確定。
本發(fā)明的方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，可以用于通過(guò)電纜進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸，也可以用于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)于通過(guò)電纜進(jìn)行傳輸中用到的基帶傳輸，作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，最好規(guī)定為有線數(shù)據(jù)傳輸會(huì)成對(duì)選擇保留的載波，它對(duì)應(yīng)于DFT域內(nèi)的共軛復(fù)數(shù)對(duì)。
因此總的來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，為了減小峰值與平均值之比，各個(gè)載波沒(méi)有被數(shù)據(jù)占用，而是用于定義類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)。其中采用了多對(duì)時(shí)間函數(shù)，其中一個(gè)函數(shù)被過(guò)采樣，此函數(shù)還包含一個(gè)真實(shí)存在的濾波函數(shù)，而另一個(gè)函數(shù)表現(xiàn)為沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波也沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的相應(yīng)的時(shí)間函數(shù)。這些函數(shù)的集合被保存在存儲(chǔ)器中，它們?cè)谶^(guò)采樣時(shí)間間隔上具有相鄰的最大值，在迭代過(guò)程中經(jīng)過(guò)過(guò)采樣和沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的時(shí)間函數(shù)(這些函數(shù)首先通過(guò)數(shù)據(jù)載波來(lái)初始化，這些數(shù)據(jù)載波經(jīng)過(guò)帶或不帶濾波功能的IFFT變換后被占用)，并同時(shí)通過(guò)和存儲(chǔ)的加權(quán)類似于單位脈沖的函數(shù)的相減來(lái)進(jìn)行修正。在周期性的平移中，類似于單位脈沖的函數(shù)的最大值與需要減小的時(shí)間信號(hào)峰值相疊加。在相減過(guò)程中，選擇出一對(duì)類似于單位脈沖的函數(shù)，并以一定的步寬及超出預(yù)定的幅度邊界值來(lái)加權(quán)。在迭代過(guò)程結(jié)束后，沒(méi)有過(guò)采樣的信號(hào)被輸出給后面的發(fā)送級(jí)，特別是物理濾波器。
本發(fā)明在下面將借助于實(shí)施例，參考附圖進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，如圖所示

圖1為帶有發(fā)送器(圖1a)和接收器(圖1b)的傳輸裝置的方框圖，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法；圖2示出了本發(fā)明方法中用到的兩個(gè)函數(shù)的產(chǎn)生過(guò)程，即類似于Dirac的輸入函數(shù)和相應(yīng)的過(guò)采樣時(shí)間函數(shù)；圖3比較地示出了本發(fā)明方法中的并行信號(hào)處理，即沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的時(shí)間函數(shù)和經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的時(shí)間函數(shù)；圖4和現(xiàn)有技術(shù)相比，在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)的歸一化電壓的相對(duì)概率分布(及密度)的直方圖；圖5類似于單位脈沖的函數(shù)的直方圖；圖6類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)的直方圖，以過(guò)采樣的時(shí)間分辨率在相鄰位置具有最大值。
圖1是一個(gè)DMT傳輸裝置1的發(fā)送器2及接收器3的基礎(chǔ)配置，其中不重要的組成部分沒(méi)有示出。因?yàn)閿U(kuò)展到保護(hù)間隔，如上所述，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)不重要，所以從圖1中略去。
在圖1所示的傳輸裝置1中，發(fā)送器2具有一個(gè)串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器4；用于使位對(duì)應(yīng)于載波的位定位模塊5，其中根據(jù)本發(fā)明的方法中，單個(gè)載波被置為零；用于對(duì)應(yīng)QAM點(diǎn)的QAM映射模塊6，其中被保留的載波也被置為零；IFFT模塊，它表示了實(shí)際的調(diào)制過(guò)程；減少PAR值模塊8；并串聯(lián)轉(zhuǎn)換器9；及帶濾波功能的輸出單元10。
接收器3包含的部件正好相反接收濾波器11；并串聯(lián)轉(zhuǎn)換器12；用于解調(diào)的FFT模塊13；QAM反映射模塊14，用于QAM點(diǎn)和位的反向?qū)?yīng)，其中不評(píng)估未被占用的載波；及用于數(shù)據(jù)輸出的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器15。
圖1中明顯的部件4至15基本上都是常規(guī)的部件，它們可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們也是為實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法而相應(yīng)特別設(shè)置的部件，這特別涉及到減少PAR值模塊8，其功能在后面會(huì)詳細(xì)闡述。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的傳輸方法包含了(任意希望的)濾波器功能，而沒(méi)有顯著影響波頂系數(shù)的減小。出于這個(gè)目的，在初始化通過(guò)迭代改變的時(shí)域向量x時(shí)，采用較長(zhǎng)的IDFT變換，此變換允許精確的時(shí)間分辨率。應(yīng)用到的IDFT長(zhǎng)度為L(zhǎng)N，其中N是原始的變換長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的方法，不再只運(yùn)用一個(gè)類似于單位脈沖的函數(shù)p，而是運(yùn)用L個(gè)這樣的函數(shù)，這些函數(shù)盡可能以高的時(shí)間分辨率具有直接相鄰的尖峰值。其中在確定這些類似于單位脈沖的函數(shù)時(shí)，就已考慮了濾波功能。為此，DFT域內(nèi)類似于單位脈沖的函數(shù)的保留位置是這樣確定的，即期望的類似于單位脈沖的波形在濾波器的下行方向上(圖1的10)-并非必需地，也出現(xiàn)在濾波器的上行方向上。其它的L-1個(gè)平移后的類似于單位脈沖的函數(shù)例如可以通過(guò)應(yīng)用平移定理得到，其中雖然時(shí)間分辨率很高，卻仍然可以通過(guò)保留的載波來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)原始長(zhǎng)度為N的IFFT變換，根據(jù)本發(fā)明的方法可以計(jì)算出一系列類似于單位脈沖的輸入函數(shù)，并且同時(shí)-在DFT域內(nèi)確定了濾波函數(shù)的系數(shù)之后通過(guò)長(zhǎng)度為L(zhǎng)N的IFFT變換-在濾波輸出端計(jì)算相應(yīng)的過(guò)采樣時(shí)間函數(shù)。這兩個(gè)函數(shù)集都按照前面的迭代方法并行處理。這樣，除了濾波后的信號(hào)處理之外，同時(shí)還可以得到以原采樣間隔采樣的發(fā)送處理，此發(fā)送信號(hào)在經(jīng)過(guò)圖1的模塊8中進(jìn)行的迭代過(guò)程后，然后再經(jīng)過(guò)實(shí)際的物理濾波器10。
圖2詳細(xì)示出了這兩個(gè)函數(shù)集的產(chǎn)生過(guò)程。在過(guò)采樣的時(shí)域內(nèi)為類似于單位脈沖的函數(shù)選擇保留的載波(頻)如圖中方框20所示。上面的一條支路21是由以下部分組成方框22表示過(guò)采樣L，方框23表示濾波器模擬(LP)，方框24表示長(zhǎng)度為L(zhǎng)N的擴(kuò)展IFFT變換，方框25表示尋找最大值。這條支路的作用在于，在過(guò)采樣的時(shí)域內(nèi)確定最大值的位置，從而在方框26所示的DFT域的平移運(yùn)算中(運(yùn)用平移定理)把最大值移到零位置，然后在圖示27中產(chǎn)生L個(gè)兩次移動(dòng)的類似于單位脈沖的函數(shù)。此過(guò)程在DFT域完成，所以只影響被保留的載波。方框26中除以 用于歸一化。方框28是另一個(gè)IFFT變換，其原長(zhǎng)度為N，此變換以原周期產(chǎn)生輸入函數(shù)p(l)，l＝0，....，L-1，這些函數(shù)在后面描述的迭代算法里被用來(lái)構(gòu)造最后輸入物理濾波器的時(shí)間信號(hào)。相關(guān)的經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的類似于單位脈沖的信號(hào) l＝0，....，L-1，是由以下過(guò)程計(jì)算得到的方框29中的過(guò)采樣(L)，方框30中在DFT域(LP)內(nèi)的濾波器模擬和最后方框31所示的長(zhǎng)度為L(zhǎng)N的擴(kuò)展IFFT變換。
根據(jù)本發(fā)明的方法如同Tellado所提出的方法一樣，要尋找最大值位置m，盡管這個(gè)過(guò)程是在過(guò)采樣的高時(shí)間分辨率下完成的。模運(yùn)算m模L(m mod L)用于并行地在過(guò)采樣時(shí)和以原采樣間隔采樣時(shí)對(duì)類似于單位脈沖的函數(shù)的選擇。根據(jù)本發(fā)明的方法，在選擇函數(shù)對(duì)后，以原采樣間隔平移[m/L]和以過(guò)采樣間隔平移L·[m/L]，其目的在于，把類似于單位脈沖的函數(shù)的最大值移到所期望的位置。([]就是所謂的高斯括號(hào)，它意味著取整(rounding off)。以過(guò)采樣間隔和普通采樣間隔對(duì)所選擇出來(lái)的和平移過(guò)的類似于單位脈沖的函數(shù)同時(shí)進(jìn)行修正。其中，如同Tellado所提出的方法一樣，需要對(duì)函數(shù)以步寬α和超過(guò)邊界值的增量進(jìn)行加權(quán)。
圖3示出了對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法的并行處理過(guò)程。上面的支路32由以下部分組成開(kāi)關(guān)33(開(kāi)始)，34(停止)，加法35和乘法36.此支路示出了沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的時(shí)間函數(shù)的迭代變化。而由開(kāi)關(guān)38(開(kāi)始)、39(停止)、加法40和乘法41組成的下面一條支路37是以經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的時(shí)間間隔進(jìn)行相關(guān)的修正。由用戶數(shù)據(jù)形成的原始時(shí)間函數(shù)經(jīng)過(guò)方框42的過(guò)采樣(L)，然后經(jīng)過(guò)方框43的實(shí)際的物理濾波器(LP)的模擬。此模擬過(guò)程也可以已經(jīng)在DFT域中完成，可以同時(shí)以長(zhǎng)度為N和LN的IFFT變換產(chǎn)生兩個(gè)時(shí)間函數(shù)x(0)和 圖3只示出了濾波器的時(shí)域模擬。方框44示出了尋找最大值的位置，方框45示出了本發(fā)明所述方法的加權(quán)過(guò)程，基本上對(duì)應(yīng)于上面所描述的Tellado所提出的方法中的步驟3和步驟5，而根據(jù)本發(fā)明的方法，這些步驟是在過(guò)采樣的時(shí)間周期內(nèi)進(jìn)行的。方框46中示出了根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行的輪詢，對(duì)應(yīng)于Tellado所提出的方法中的步驟4。借助于圖2描述的方法的一部分而確定的類似于單位脈沖的采樣函數(shù)對(duì)，被保存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(參見(jiàn)圖3的方框47)，并由此分支控制，即輪詢過(guò)程46中判斷根據(jù)m對(duì)L取模值，選擇確定最大值的位置m，并平移[m/L]或L·[m/L]。
以有線傳輸技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際例子作為基礎(chǔ)，ADSL(非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路技術(shù))中FFT長(zhǎng)度為N＝512，VDSL(甚高速數(shù)字用戶環(huán)路)中FFT長(zhǎng)度為N＝8192是常見(jiàn)的。實(shí)際實(shí)驗(yàn)中作為過(guò)采樣次數(shù)L＝4已足夠了。無(wú)線領(lǐng)域的相應(yīng)例子有DAB(數(shù)字音頻廣播)，DVB(數(shù)字圖像廣播)，HIPERLAN 2(無(wú)線局域網(wǎng))，其中由于其高的載波數(shù)，達(dá)到幾千個(gè)載波，前面兩種方法對(duì)于人們來(lái)說(shuō)特別感興趣。即使這里舉出了有線傳輸技術(shù)中的例子，本方法也可考慮用于無(wú)線領(lǐng)域。有線和無(wú)線應(yīng)用的區(qū)別在于，電纜有線傳輸是基于基帶傳輸技術(shù)，其中需要考慮的是DFT域中的共軛復(fù)數(shù)對(duì)，而無(wú)線領(lǐng)域內(nèi)的情況不是這樣。這特別意味著，有線應(yīng)用中要成對(duì)選擇根據(jù)本發(fā)明方法的被保留的載波(圖1步驟20)。被保留的載波所需數(shù)目約占5％。第一次迭代中PAR值減小得最多。超過(guò)20次迭代是毫無(wú)意義的，所以通常10次迭代就足夠了。
圖4示出了發(fā)送電壓的相對(duì)概率分布，其中表示為規(guī)一化電壓u。在應(yīng)用本發(fā)明方法的例子中采用了2個(gè)不同的參數(shù)集xt arg et和α，即(1)xt arg et＝8，α＝0.5(曲線50)，以及(2)xt arg et＝9.5，α＝0.7(曲線51)，比較本發(fā)明的方法和Tellado的方法(沒(méi)有過(guò)采樣)的結(jié)果可以看出，峰值并沒(méi)有得到限制。曲線52示出了沒(méi)有進(jìn)行峰值限制的類似高斯型概率分布的拋物線，而曲線53和54示出了Tellado的方法中經(jīng)過(guò)矩形和類ADSL(ITU-T G.996.1)傳輸函數(shù)濾波后的結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明方法的結(jié)果如曲線50和51的區(qū)別僅在于參數(shù)xt arg et和α的選擇。最后，曲線55示出了Tellado的方法的結(jié)果，即沒(méi)有過(guò)采樣，沒(méi)有濾波。此結(jié)果反映了峰值與平均值之比的下限，實(shí)際在后面的濾波過(guò)程中達(dá)不到此下限值。然而由此可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的結(jié)果，根據(jù)曲線50、51可見(jiàn)，其結(jié)果相當(dāng)接近。
最后圖5示出了類似于單位脈沖的函數(shù)的一部分，其中存在一個(gè)主脈沖D，其明顯大于函數(shù)中的次最大脈沖(例如超過(guò)次最大脈沖的兩倍)。
最后圖6示出了濾波后獲得的類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)的函數(shù)曲線圖，其中歸一化的采樣值相對(duì)于采樣值的數(shù)目(作為時(shí)間量度)來(lái)給出，最大值出現(xiàn)在相鄰的位置(以過(guò)采樣的時(shí)間分辨率)。
所描述的多載波調(diào)制數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒梢院?jiǎn)短地總結(jié)如下，為了減小峰值與平均值之比，單個(gè)載波不被數(shù)據(jù)占用，而是用于確定類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)，其中應(yīng)用的是這樣的時(shí)間函數(shù)對(duì)，其中一個(gè)函數(shù)是過(guò)經(jīng)過(guò)采樣的實(shí)際存在的濾波函數(shù)，而另一個(gè)函數(shù)表示了無(wú)濾波的沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的時(shí)間函數(shù)。這些函數(shù)集合被保存在存儲(chǔ)器中，它們?cè)谶^(guò)采樣的間隔上具有出相鄰的最大值，并且在迭代過(guò)程中，同時(shí)修正經(jīng)過(guò)過(guò)采樣和沒(méi)有過(guò)采樣的時(shí)間函數(shù) 這些函數(shù)首先通過(guò)帶濾波和不帶濾波的IFFT變換之被占用的數(shù)據(jù)載波進(jìn)行初始化，通過(guò)所存儲(chǔ)的與加權(quán)的類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)的相減來(lái)進(jìn)行修正。其中通過(guò)周期性的平移，類似于單位脈沖的函數(shù) 的最大值與時(shí)間信號(hào) 在在位置m處需要減少的峰值相重疊。在信號(hào)相減過(guò)程中，選擇出一個(gè)類似于單位脈沖的函數(shù)對(duì)，并以一定的步寬α和超出給定的幅度閥值的增量來(lái)加權(quán)。在迭代過(guò)程結(jié)束后，沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的信號(hào)輸出給后面的發(fā)送級(jí)，特別是物理濾波器。
權(quán)利要求
1.多載波調(diào)制的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中發(fā)送器一方的數(shù)據(jù)被打包為信息塊，并通過(guò)離散傅立葉反變換(IDFT)被分塊調(diào)制，而其中多個(gè)載波，即DFT塊分量，被保留，不被任何數(shù)據(jù)占用，這些載波被用于產(chǎn)生一組時(shí)間函數(shù)，這些函數(shù)經(jīng)過(guò)濾波后，具有類似于單位脈沖的特征，其特征在于，時(shí)間函數(shù)如此生成使得濾波后獲得的類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)以過(guò)采樣的時(shí)間分辨率，在不同的、最好是在相鄰的位置達(dá)到其最大值，濾波后過(guò)經(jīng)過(guò)采樣的類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)和相應(yīng)的沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的濾波輸入函數(shù)都被保存在存儲(chǔ)器中，并且從所存儲(chǔ)的時(shí)間函數(shù)及濾波輸入函數(shù)的函數(shù)對(duì)中通過(guò)迭代選出一個(gè)函數(shù)對(duì)，所選出的函數(shù)對(duì)通過(guò)采用平移定理移到峰值位置，該峰值通過(guò)保留下來(lái)的載波被數(shù)據(jù)占用來(lái)產(chǎn)生，包括已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的迭代修正，然后用一個(gè)系數(shù)來(lái)加權(quán)，并從時(shí)間信號(hào)中減去，其中，迭代修正被同時(shí)運(yùn)用到濾波后具有過(guò)采樣間隔的時(shí)間信號(hào)和沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣且沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波的相應(yīng)時(shí)間信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的時(shí)間函數(shù)的所有數(shù)值都超過(guò)最大迭代次數(shù)之后，或者當(dāng)?shù)陀陬A(yù)定邊界值之后，通過(guò)傳輸沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的時(shí)間函數(shù)使其通過(guò)物理濾波器裝置來(lái)輸出數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)組具有時(shí)間上相鄰的最大值，這些最大值是在迭代處理過(guò)程中通過(guò)m模L選擇出來(lái)的，并周期性地平移[m/L]個(gè)采樣單位(普通的采樣間隔)或L·[m/L]個(gè)采樣單位(過(guò)采樣)，其中m是過(guò)采樣周期內(nèi)最大值的位置，L為過(guò)采樣點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行迭代處理時(shí)，用于對(duì)平移過(guò)的函數(shù)對(duì)進(jìn)行加權(quán)的系數(shù)通過(guò)步寬(α)來(lái)形成，并且超過(guò)預(yù)定的邊界值(xtarget)由過(guò)采樣的時(shí)間信號(hào) 來(lái)確定。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，在多載波調(diào)制的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，發(fā)送器的數(shù)據(jù)組合成信息塊，并通過(guò)離散傅立葉反變換(IDFT)被分塊調(diào)制。沒(méi)有被數(shù)據(jù)占用的多個(gè)載波被保留。這些載波用于產(chǎn)生大量的類似于單位脈沖的函數(shù)。這些函數(shù)經(jīng)過(guò)濾波后具有類似于單位脈沖函數(shù)的特征。所述時(shí)間函數(shù)這樣生成濾波后獲得的類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)以過(guò)采樣的時(shí)間分辨率，在不同的、最好是在相鄰的位置達(dá)到其最大值。濾波后過(guò)經(jīng)過(guò)采樣的類似于單位脈沖的時(shí)間函數(shù)和相應(yīng)的沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)采樣的濾波輸入函數(shù)都被存儲(chǔ)下來(lái)，從所存儲(chǔ)的時(shí)間函數(shù)及濾波輸入函數(shù)對(duì)中通過(guò)迭代選出一個(gè)函數(shù)對(duì)。所述函數(shù)對(duì)通過(guò)保留的載波被數(shù)據(jù)占用被平移到峰值位置，包括已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的迭代修正，然后在用一個(gè)系數(shù)加權(quán)之后從時(shí)間函數(shù)中減去，其中迭代修正同時(shí)運(yùn)用到濾波后具有過(guò)采樣間隔的時(shí)間信號(hào)和沒(méi)有經(jīng)過(guò)采樣且沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波的相應(yīng)時(shí)間信號(hào)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1575573SQ02820993
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2002年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月14日
發(fā)明者沃納·海恩科爾, 瓦倫丁·澤諾 申請(qǐng)人:英芬能技術(shù)公司