專利名稱：一種基于選擇載波調(diào)制的多載波傳輸?shù)姆椒把b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，特別涉及一種基于選擇載波調(diào)制的多載波傳輸?shù)姆椒把b置。
背景技術(shù)：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用)是一種子載波在頻域互相重疊但保持正交性的多載波傳輸方式。其優(yōu)點(diǎn)在于(1)由于相鄰子載波間有1/2的重疊，因此當(dāng)子載波個(gè)數(shù)足夠大時(shí)，頻譜利用率非常高；(2) OFDM把高速數(shù)據(jù)流經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后，每個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)符號長度變?yōu)樵瓉淼腘倍，故對時(shí)延擴(kuò)展而導(dǎo)致的碼間干擾有抑制作用；(3)通常在OFDM符號前加入保護(hù)間隔，只要保護(hù)間隔大于信道時(shí)延擴(kuò)展就可以完全抵消多徑干擾。OFDM系統(tǒng)中白色功率譜密度的高斯加性(AWGN)信道，信道帶寬為W，噪聲方差為σ 2，發(fā)送功率為P時(shí)，則其信道容量為C=Wlog2 (1+Ρ/ σ 2)(I)根據(jù)香農(nóng)公式(I )，可以看出在信道帶寬一定，系統(tǒng)處于一定環(huán)境(噪聲方差變化不大)下系統(tǒng)的容量和發(fā)送功率P成對數(shù)關(guān)系，一定的信息速率對應(yīng)一定的發(fā)送功率P，沒有功率就沒有信息，信息與能量是不可分離的，因而在帶寬與噪聲功率一定情況下，為了獲取更多的信息，就必須提高系統(tǒng)發(fā)射功率。進(jìn)一步地，在OFDM系統(tǒng)中，假設(shè)有N個(gè)子帶，根據(jù)上面的解釋可知，環(huán)境穩(wěn)定的條件下，第k個(gè)子頻帶的容量也是由其發(fā)送功率決定的，SP Ci = Wmb Iog2 (! + PiIaf)(2)而系統(tǒng)總?cè)萘繛楦鱾€(gè)子頻帶的容量之和，即
_9]+(3)當(dāng)各個(gè)子帶等功率分配時(shí)，其所需總功率為P 二二 NPi (4)可見，OFDM技術(shù)的系統(tǒng)容量也與每個(gè)子信道上的功率直接對應(yīng),功率總和與信道個(gè)數(shù)成正比，在帶寬與噪聲功率一定情況下，為了獲取更多的信息，就必須大幅提高系統(tǒng)的發(fā)射功率，但當(dāng)前對OFDM系統(tǒng)的要求是希望降低功率放大器的輸入功率，提高功率放大器的效率，從而降低系統(tǒng)能耗，在保證不降低OFDM的頻譜效率下，達(dá)到節(jié)能減排，綠色通 目。因此，當(dāng)前需要一種基于選擇載波調(diào)制的高能效多載波傳輸?shù)目刂萍夹g(shù)方案來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于選擇載波調(diào)制的多載波傳輸?shù)姆椒把b置，以解決傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)在帶寬與噪聲功率一定情況下，為了獲取更多的信息，就必須大幅提高系統(tǒng)的發(fā)射功率，導(dǎo)致系統(tǒng)能耗較高的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于選擇載波調(diào)制的多載波傳輸?shù)姆椒ǎ?
發(fā)送端將正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)中的子載波進(jìn)行邏輯分組，每組由相鄰的η個(gè)子載波組成，將待發(fā)送的比特?cái)?shù)據(jù)也進(jìn)行相應(yīng)分組，分組后的每組數(shù)據(jù)分成兩部分，其中一部分比特?cái)?shù)據(jù)在每組η個(gè)子載波中選擇n-k個(gè)作為空載波不承載數(shù)據(jù)，另一部分比特?cái)?shù)據(jù)調(diào)制成k個(gè)符號映射到剩余k個(gè)子載波上，將空載波與承載數(shù)據(jù)的載波經(jīng)過反傅里葉變換IFFT操作后形成OFDM符號進(jìn)行發(fā)送；接收端接收到數(shù)據(jù)后，對均衡后的接收頻域符號進(jìn)行和發(fā)送端同樣的邏輯分組，在每組符號內(nèi)通過功率排序準(zhǔn)則進(jìn)行空載波位置識別，將空載波位置映射為比特，得到第一部分發(fā)送的比特?cái)?shù)據(jù)，在每組內(nèi)將空載波位置的符號去掉，將剩余k個(gè)符號進(jìn)行解調(diào)得到第二部分發(fā)送的比特?cái)?shù)據(jù)，完成基于選擇載波調(diào)制的多載波傳輸。進(jìn)一步地，上述方法還可包括所述發(fā)送端將OFDM系統(tǒng)中的子載波分組的步驟，包括所述發(fā)送端將OFDM系統(tǒng)中的子載波邏輯劃分為Ng = N/n組，每組由相鄰的η個(gè)子載波組成，其中，OFDM系統(tǒng)包含N個(gè)子載波，OFDM的符號長度為Ts，子載波帶寬為Λ f=l/Ts, f0是OFDM系統(tǒng)的發(fā)送基頻，Ng為循環(huán)前綴的符號點(diǎn)數(shù)，其調(diào)制方式是MPSK或MQAM，每個(gè)調(diào)制符號包含Hi=Iog2M比特；分組參數(shù)中N彡η彡M，且保證Ng為正整數(shù)，每組非空載波的個(gè)數(shù)最優(yōu)值為灸= - Lo +1) / (2 +1)」,不同的k值頻譜效率和能效不同。進(jìn)一步地，上述方法還可包括所述發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)比特分組的步驟，包括所述發(fā)送端根據(jù)子載波分組相應(yīng)的對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，將待發(fā)送的乂([Iog2 C'\ + km)比特?cái)?shù)據(jù)劃分為Ng組，D=LD1, D2,…，DNg]，其中每組由相鄰的
Llog2 Ckn\ + kmn c + km 比特組成。進(jìn)一步地，上述方法還可包括所述發(fā)送端將分組后的每組數(shù)據(jù)分成兩部分，其中一部分長度為c的比特?cái)?shù)據(jù)在每組η個(gè)子載波中選擇n-k個(gè)作為空載波，另一部分?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成k個(gè)符號映射到剩余k個(gè)子載波上進(jìn)行傳輸，將完成基于選擇載波調(diào)制的發(fā)送端數(shù)據(jù)發(fā)送的步驟，包括第i組數(shù)據(jù)Di分成兩部分，分別記為Ai數(shù)據(jù)和Bi數(shù)據(jù)，其中Ai數(shù)據(jù)包含c比特，Bi數(shù)據(jù)包含km比特；Di- [Ai I Bi] - La1 A, aij2,…，a。c | bia, 1^,2，***, bi；km]；第一部分?jǐn)?shù)據(jù)比特Ai中c比特經(jīng)過MAP模塊從比特?cái)?shù)據(jù)映射為n-k個(gè)η進(jìn)制數(shù)，標(biāo)志第i組載波中空載波的序號，記為Ei=Leiil,…，ei,n_k]，而其余載波序號記為，F(xiàn)i=Lfi,
…，fi，k]，標(biāo)志承載調(diào)制符號載波的序號；第二部分?jǐn)?shù)據(jù)比特Bi包含km比特經(jīng)過調(diào)制模塊轉(zhuǎn)化成為k個(gè)調(diào)制符號，組成第i組調(diào)制符號，即，Si= [Sia, Sij2, ...,Sijk]；經(jīng)調(diào)制中輸出Ng組調(diào)制符號經(jīng)串并轉(zhuǎn)換操作后得到并行輸出的符號向量Sc =K,，大小為Ngk，而從MAP模塊中輸出Ngk個(gè)承載調(diào)制符號載波位置值,經(jīng)
串并轉(zhuǎn)換操作后組成承載調(diào)制符號載波并行指示向量為Fc =IF1,F2,-,FnJ;將輸出頻域符號向量S。中的第i組k個(gè)符號向量Sf ,通過承載調(diào)制符號指示集 合F。中的第i個(gè)向量值Fi,分別選擇映射到Fi指示的承載調(diào)制符號的k個(gè)子載波上，而Ei集合中指不的載波功率為O,完成選擇載波調(diào)制過程；映射后的并行調(diào)制符號經(jīng)過IFFT操作后，輸出時(shí)域并行符號向量X。= [x1；X2,…，XN]T，其中X1表達(dá)式如下，
權(quán)利要求
1.一種基于選擇載波調(diào)制的多載波傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟?，包? 發(fā)送端將正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)中的子載波進(jìn)行邏輯分組，每組由相鄰的η個(gè)子載波組成，將待發(fā)送的比特?cái)?shù)據(jù)也進(jìn)行相應(yīng)分組，分組后的每組數(shù)據(jù)分成兩部分，其中一部分比特?cái)?shù)據(jù)在每組η個(gè)子載波中選擇n-k個(gè)作為空載波不承載數(shù)據(jù)，另一部分比特?cái)?shù)據(jù)調(diào)制成k個(gè)符號映射到剩余k個(gè)子載波上，將空載波與承載數(shù)據(jù)的載波經(jīng)過反傅里葉變換IFFT操作后形成OFDM符號進(jìn)行發(fā)送； 接收端接收到數(shù)據(jù)后，對均衡后的接收頻域符號進(jìn)行和發(fā)送端同樣的邏輯分組，在每組符號內(nèi)通過功率排序準(zhǔn)則進(jìn)行空載波位置識別，將空載波位置映射為比特，得到第一部分發(fā)送的比特?cái)?shù)據(jù)，在每組內(nèi)將空載波位置的符號去掉，將剩余k個(gè)符號進(jìn)行解調(diào)得到第二部分發(fā)送的比特?cái)?shù)據(jù)，完成基于選擇載波調(diào)制的多載 波傳輸。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于， 所述發(fā)送端將OFDM系統(tǒng)中的子載波分組的步驟，包括 所述發(fā)送端將OFDM系統(tǒng)中的子載波邏輯劃分為Ng = N/n組，每組由相鄰的η個(gè)子載波組成，其中， OFDM系統(tǒng)包含N個(gè)子載波，OFDM的符號長度為Ts，子載波帶寬為Λ f = 1/TS，&是OFDM系統(tǒng)的發(fā)送基頻，Ng為循環(huán)前綴的符號點(diǎn)數(shù)，其調(diào)制方式是MPSK或MQAM，每個(gè)調(diào)制符號包含m = Iog2M比特； 分組參數(shù)中N > η SM，且保證Ng為正整數(shù)，每組非空載波的個(gè)數(shù)最優(yōu)值為k = n-[(n + l)/(2m + 1)J ,不同的k值頻譜效率和能效不同。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 所述發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)比特分組的步驟，包括 所述發(fā)送端根據(jù)子載波分組相應(yīng)的對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，將待發(fā)送的Arg ([log, J+ few)比特?cái)?shù)據(jù)劃分為Ng組，D = [Di，D2，m‘，DnJ,其中每組由相鄰的LloS2 Cl\ + bnU c + km 比特組成。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 所述發(fā)送端將分組后的每組數(shù)據(jù)分成兩部分，其中一部分長度為c的比特?cái)?shù)據(jù)在每組η個(gè)子載波中選擇n-k個(gè)作為空載波，另一部分?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成k個(gè)符號映射到剩余k個(gè)子載波上進(jìn)行傳輸，將完成基于選擇載波調(diào)制的發(fā)送端數(shù)據(jù)發(fā)送的步驟，包括 第i組數(shù)據(jù)Di分成兩部分，分別記為Ai數(shù)據(jù)和Bi數(shù)據(jù)，其中Ai數(shù)據(jù)包含c比特，Bi數(shù)據(jù)包含km比特； Di — [Ai I Bi] — [aia, aij2, . . .，alrC I bia, bij2, . . .，I^km]； 第一部分?jǐn)?shù)據(jù)比特Ai中c比特經(jīng)過MAP模塊從比特?cái)?shù)據(jù)映射為n-k個(gè)η進(jìn)制數(shù)，標(biāo)志第i組載波中空載波的序號，記為Ei =而其余載波序號記為，F(xiàn)i= [f,, U，標(biāo)志承載調(diào)制符號載波的序號； 第二部分?jǐn)?shù)據(jù)比特Bi包含km比特經(jīng)過調(diào)制模塊轉(zhuǎn)化成為k個(gè)調(diào)制符號，組成第i組調(diào)制符號，即， Si — [Sia, Sij2, · · ·，Sijk]；經(jīng)調(diào)制中輸出Ng組調(diào)制符號經(jīng)串并轉(zhuǎn)換操作后得到并行輸出的符號向量Sc···,.VsJi，大小為Ngk，而從MAP模塊中輸出Ngk個(gè)承載調(diào)制符號載波位置值，經(jīng)串并轉(zhuǎn)換操作后組成承載調(diào)制符號載波并行指示向量為巧=[G，F(xiàn)2，…，; 將輸出頻域符號向量S。中的第i組k個(gè)符號向量Sf，通過承載調(diào)制符號指示集合F。中的第i個(gè)向量值Fi,分別選擇映射到Fi指示的承載調(diào)制符號的k個(gè)子載波上，而Ei集合中指示的載波功率為O，完成選擇載波調(diào)制過程； 映射后的并行調(diào)制符號經(jīng)過IFFT操作后，輸出時(shí)域并行符號向量X。= [x1； X2,..., xN]τ，其中X1表達(dá)式如下，
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 所述接收端接收數(shù)據(jù)，對均衡后的接收符號進(jìn)行和發(fā)送端同樣的分組，在每組符號內(nèi)通過功率排序準(zhǔn)則進(jìn)行空載波位置識別，將接收的空載波位置數(shù)據(jù)映射為比特，得到c比特的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)，在每組內(nèi)將空載波位置的符號去掉，剩余k個(gè)符號進(jìn)行解調(diào)得到km比特發(fā)送的第二部分?jǐn)?shù)據(jù)，完成選擇載波調(diào)制的多載波傳輸接收端的步驟，包括 所述接收端將得到的時(shí)域符號經(jīng)過去CP操作、串并轉(zhuǎn)換操作、傅里葉變換FFT操作、并串轉(zhuǎn)換操作、信道估計(jì)操作和均衡操作后得到頻域符號S = [S1, S2, , SJ ； 對得到的頻域符號進(jìn)行分組操作，其中， 根據(jù)發(fā)送端的對載波的分組方法將得到的頻域數(shù)據(jù)S分為Ng = N/n組，Si = [Sia, Si,2,. . . , SijJ , i = I, 2, . . . , Ng,每組 η 個(gè)符號； 對每組符號模方排序后進(jìn)行空載波識別，找出較小的n-k個(gè)載波的序號，得到Ei, SP
6.一種基于選擇載波調(diào)制的多載波傳輸?shù)难b置，其特征在于，包括 發(fā)送端，用于將正交頻分復(fù)用OFDM的子載波分組，每組由相鄰的η個(gè)子載波組成，將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行同樣分組，每組數(shù)據(jù)為c+km比特，將分組后的每組數(shù)據(jù)分成兩部分，其中一部分c比特?cái)?shù)據(jù)在每組η個(gè)子載波中選擇n-k個(gè)作為空載波，另一部分比特?cái)?shù)據(jù)調(diào)制成k個(gè)符號映射到剩余k個(gè)子載波上進(jìn)行傳輸，將完成空載波選擇和調(diào)制后的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收端；及接收端，用于接收和恢復(fù)發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)，對均衡后的接收頻域符號進(jìn)行和發(fā)送端同樣的分組，在每組符號內(nèi)通過功率排序準(zhǔn)則進(jìn)行空載波位置識別，將識別到的n-k個(gè)空載波位置數(shù)據(jù)映射為比特，得到c比特的第一部分發(fā)送數(shù)據(jù)，在每組內(nèi)將空載波位置的符號去掉，剩余k個(gè)符號進(jìn)行解調(diào)得到km比特的第二部分發(fā)送數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于， 所述發(fā)送端將OFDM的子載波分組，是指 所述發(fā)送端將OFDM的子載波劃分為Ng = N/n組，每組由相鄰的η個(gè)子載波組成，其中，OFDM系統(tǒng)包含N個(gè)子載波，OFDM的符號長度為Ts，子載波帶寬為Λ f = 1/TS，&是OFDM系統(tǒng)的發(fā)送基頻，Ng為循環(huán)前綴的符號點(diǎn)數(shù)，其調(diào)制方式是MPSK或MQAM，每個(gè)調(diào)制符號包含m = Iog2M比特； 分組參數(shù)中N > η SM，且保證Ng為正整數(shù)，每組非空載波的個(gè)數(shù)最優(yōu)值為
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于， 所述發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)分組，是指 所述發(fā)送端根據(jù)子載波分組相應(yīng)對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，將
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于， 所述發(fā)送端將分組后的每組數(shù)據(jù)分成兩部分，其中一部分C比特?cái)?shù)據(jù)在每組η個(gè)子載波中選擇n-k個(gè)作為空載波，另一部分比特?cái)?shù)據(jù)調(diào)制成k個(gè)符號映射到剩余k個(gè)子載波上進(jìn)行傳輸，將完成空載波選擇和調(diào)制后的數(shù)據(jù)發(fā)送，是指 所述發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過分組后，每組分別進(jìn)行空載波選擇和調(diào)制，其中， 第i組數(shù)據(jù)Di分成兩部分，分別記為Ai數(shù)據(jù)和Bi數(shù)據(jù)，其中Ai數(shù)據(jù)包含c比特，Bi數(shù)據(jù)包含km比特； Di — [Ai I Bi] — [aia, aij2, . . .，alrC I bia, bij2, . . .，I^km]； 第一部分?jǐn)?shù)據(jù)比特Ai中c比特經(jīng)過MAP模塊從比特?cái)?shù)據(jù)映射為n-k個(gè)η進(jìn)制數(shù)，標(biāo)志第i組載波中空載波的序號，記為Ei = Lei,1； , ei,n_k]，而其余載波序號記為，F(xiàn)i = [4!,.·· U，標(biāo)志承載調(diào)制符號載波的序號； 第二部分?jǐn)?shù)據(jù)比特Bi包含km比特經(jīng)過調(diào)制模塊轉(zhuǎn)化成為k個(gè)調(diào)制符號，組成第i組調(diào)制符號，即， Si — [Sia, Sij2, · · ·，Sijk]； 經(jīng)調(diào)制中輸出Ng組調(diào)制符號經(jīng)串并轉(zhuǎn)換操作后得到并行輸出的符號向量又=[W,…，Λ:γ. F，大小為Ngk，而從MAP模塊中輸出Ngk個(gè)承載調(diào)制符號載波位置值,經(jīng)串并轉(zhuǎn)換操作后組成承載調(diào)制符號載波并行指示向量為夂=[Α€， ; 將輸出頻域符號向量S。中的第i組k個(gè)符號向量通過承載調(diào)制符號指示集合F。中的第i個(gè)向量值Fi,分別選擇映射到Fi指示的承載調(diào)制符號的k個(gè)子載波上，而Ei集合中指示的載波功率為0，完成選擇載波調(diào)制過程；映射后的并行調(diào)制符號經(jīng)過反傅里葉變換IFFT操作后，輸出時(shí)域并行符號向量X。=[X1, X2, , XN]T，其中X1表達(dá)式如下，
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于， 所述接收端接收數(shù)據(jù)，對均衡后的接收符號進(jìn)行和發(fā)送端同樣的分組，在每組符號內(nèi)通過功率排序準(zhǔn)則進(jìn)行空載波位置識別，將接收的空載波位置數(shù)據(jù)映射為比特，得到c比特的第一部分發(fā)送數(shù)據(jù)，在每組內(nèi)將空載波位置的符號去掉，剩余k個(gè)符號進(jìn)行解調(diào)得到km比特的第二部分發(fā)送數(shù)據(jù)，是指 所述接收端將得到的時(shí)域符號經(jīng)過去CP操作、串并轉(zhuǎn)換操作、傅里葉變換FFT操作、并串轉(zhuǎn)換操作、信道估計(jì)操作和均衡操作后得到頻域符號S = [S1, S2, , SJ ； 對得到的頻域符號進(jìn)行分組，其中， 根據(jù)發(fā)送端的對載波的分組方法將得到的頻域數(shù)據(jù)S分為Ng = N/n組，Si = [Sia, Si,.2，. . .，SiJ，i = 1，2，. . .，Ng，每組η個(gè)符號；對每組符號模方排序后進(jìn)行空載波識別，找出較小的 n-k 個(gè)載波的序號，得到 Ei,即···#,,」= arg[Hi |2<|Λ% |2<···<|、|2}，根據(jù)得到的Ei進(jìn)行D-MAP映射，將Ei映射為比特?cái)?shù)據(jù)，得到c比特?cái)?shù)據(jù)，對應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)中的Ai，其中D-MAP是MAP的逆操作模塊； 將該組頻域數(shù)據(jù)Si中序號屬于Ei中的數(shù)據(jù)刪除后進(jìn)行解調(diào)，得到km比特輸出，對應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)中的Bi ； 最后將得到的數(shù)據(jù)Ai和Bi合并得到第i組發(fā)送數(shù)據(jù)Di = [Ai I Bi]，共c+km比特，再將每組數(shù)據(jù)合并得到發(fā)送的數(shù)據(jù)"HA A共(c+mk)Ng比特，完成選擇載波調(diào)制的多載波傳輸。
全文摘要
一種基于選擇載波調(diào)制的多載波傳輸?shù)姆椒把b置，包括發(fā)送端對OFDM系統(tǒng)中子載波分組，將待發(fā)送比特?cái)?shù)據(jù)也相應(yīng)分組，分組后每組數(shù)據(jù)中一部分比特?cái)?shù)據(jù)在每組n個(gè)子載波中選擇n-k個(gè)作為空載波，另一部分比特?cái)?shù)據(jù)調(diào)制成k個(gè)符號映射到剩余k個(gè)子載波上，將空載波與承載數(shù)據(jù)的載波形成OFDM符號后發(fā)送；接收端對均衡后接收頻域符號進(jìn)行和發(fā)送端相同分組，在每組符號內(nèi)行空載波位置識別，將空載波位置映射為比特得到第一部分?jǐn)?shù)據(jù)，在每組內(nèi)將空載波位置符號去掉，將剩余k個(gè)符號進(jìn)行解調(diào)得到第二部分?jǐn)?shù)據(jù)。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)在帶寬與噪聲功率一定情況下，為了獲取更多信息導(dǎo)致系統(tǒng)能耗高的問題。
文檔編號H04L27/26GK102638437SQ20121014416
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者王文博, 趙慧, 趙龍, 鄭侃 申請人:北京郵電大學(xué)