專利名稱：一種多載波數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信中的多載波技術(shù)，尤其涉及一種多載波數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，諸如正交頻分復(fù)用(OFDM)等多載波技術(shù)由于所具有的抗多徑能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸率大、資源 分配靈活等優(yōu)點，而受到廣泛關(guān)注，并將成為繼碼分多址(CDMA)之后的 又一核心纟支術(shù)。多載波技術(shù)的核心思想在于在頻域內(nèi)將給定的信道分成若干個獨(dú)立的 子信道，在每個子信道上使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。 可見，多載波信號由一系列子信道信號在時域累加后而重疊起來，這樣會在 某些時刻出現(xiàn)較大的尖峰脈沖，很容易造成較大的峰平比(PAPR, Peak-to-average-power ratio )，即信號的最大峰值功率與平均功率之比較大。 由于現(xiàn)有的功率放大器無法對頻率范圍較大的信號進(jìn)行線性放大，因此存在 較高PAPR的信號在通過功率放大器時會產(chǎn)生較大的頻譜擴(kuò)展和嚴(yán)重的帶 內(nèi)失真，造成子信道間的相互干擾，從而影響OFDM系統(tǒng)的性能。并且， 在具有良好發(fā)展前景的多輸入多輸出(MIMO)與OFDM技術(shù)相結(jié)合的 MIMO-OFDM系統(tǒng)中，需要在多根天線之間進(jìn)行編碼操作，那么較高PAPR 所帶來的影響更加嚴(yán)重。針對MIMO-OFDM系統(tǒng)，目前在多載波的傳輸過程中存在一種基于空 時分組編碼(space-time block coding )系統(tǒng)的利用跨天線旋轉(zhuǎn)求反(CARI) 技術(shù)來降低PAPR的方法。在該CARI方法中，首先，在第一個OFDM符號周期內(nèi)按照相同的方式對每根發(fā)射天線上經(jīng)過空時分組編碼的原始信號進(jìn)行頻率分塊。例如MIMO-OFDM系統(tǒng)中共存在兩根發(fā)射天線，將發(fā)射 天線1上的信號劃分為頻率塊Xn和X12，將發(fā)射天線2上的信號劃分為X21 和X22,并且全部發(fā)射天線上對應(yīng)頻率塊的長度相同。而后，在各發(fā)射天線 的一組對應(yīng)頻率塊之間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)搬移和/或反轉(zhuǎn)變換處理，并且其余各組對 應(yīng)頻率塊保持不變。例如，針對第一組頻率塊，可以將Xn和X21交換位置 和/或求反，而兩根發(fā)射天線上的第二組頻率塊均保持不變，那么可以得到 的所有處理結(jié)果包括<formula>formula see original document page 7</formula>當(dāng)完成每一組對應(yīng)頻率塊之間的旋轉(zhuǎn)搬移和/或反轉(zhuǎn)變換處理后，再針 對上述每個處理結(jié)果計算PAPR值，選擇PAPR值符合要求的處理結(jié)果作為 被選變換方式，并按照該被選變換方式在各根發(fā)射天線上發(fā)射信號。在第二 個OFDM符號周期內(nèi)，執(zhí)行和第一個OFDM符號周期內(nèi)對應(yīng)相同的變換， 并在各根天線上發(fā)射信號。由于上述CARI方法僅在多根天線的對應(yīng)頻率塊內(nèi)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)搬移和/或 反轉(zhuǎn)變換處理，得到的處理結(jié)果數(shù)量較少，即差異化的備選樣本較少。在實 際的應(yīng)用中，該方法的PAPR抑制性能較差；并且，此種方法的處理中，分 塊數(shù)的增加對PAPR抑制性能的提高不夠顯著。而且，上述CARI方法利用了 MIMO-OFDM系統(tǒng)中空時分組編碼的特 殊編碼結(jié)構(gòu)，例如對于兩根發(fā)射天線的MIMO-OFDM系統(tǒng)而言，以行代表 幀時刻，以列代表發(fā)射天線，則在幀時刻1和幀時刻2的空時分組編碼結(jié)構(gòu) 為<formula>formula see original document page 7</formula>,其中(.)'表示對矢量中的每個元素求共軛'由于矢量X與±^的PAPR相同，所以上述基于空時分組編碼系統(tǒng)的 CARI方法才能夠通過獨(dú)立處理第一個OFDM符號周期的信號并使得第二個OFDM符號周期的信號進(jìn)行相應(yīng)變換，來保證連續(xù)兩個OFDM符號周期的 信號擁有同樣優(yōu)化的PAPR性能。由于該方法僅能夠基于空時分組編碼系 統(tǒng)，其應(yīng)用領(lǐng)域的局限性相對較強(qiáng)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種多載波數(shù)據(jù)傳輸方法，以有效地提髙PAPR的抑制性妙在本發(fā)明的多載波數(shù)據(jù)傳輸方法中，包括以下步驟A. 發(fā)射端對原始信號編碼，并進(jìn)行頻率分塊，按照每種CFPI方式，對全 部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步進(jìn)行置換和/或求反處理；B. 計算所有置換和/或求反處理結(jié)果的峰平比PAPR,并將最優(yōu)PAPR對應(yīng) 的CFPI方式確定為被選CFPI方式；C. 將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的置換和/或求反處理結(jié)果形成為主信息，將被選 CFPI方式信息作為副信息，發(fā)送給接收端；D. 接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選CFPI方式，并將主信息還原為 原始信號。較佳地，所述確定跨頻率置換求反CFPI方式包括在不同頻率的頻率塊間進(jìn)行置換和/或求反操作，將每種操作所得到的結(jié)果 作為一種CFPI方式，并在發(fā)射端和接收端中進(jìn)行保存。較佳地，預(yù)先確定CFPI頻率分塊方式，步驟A所述發(fā)射端對原始信號進(jìn) 行編碼，并進(jìn)行頻率分塊包括發(fā)射端對所述原始信號進(jìn)行空時或空頻或空時頻編碼，并根據(jù)CFPI頻率分 塊方式中的頻率塊數(shù)以及每個頻率塊的長度，將編碼結(jié)果劃分為一個或多個頻 率塊。較佳地，步驟B計算所有處理結(jié)果的峰平比PAPR,并將最優(yōu)PAPR對應(yīng) 的CFPI方式確定為被選CFPI方式包括計算每個置換和/或求反處理結(jié)果中每根發(fā)射天線的PAPR，將每個置換和/或求反處理結(jié)果的所有PAPR構(gòu)成一個PAPR組，并將每個PAPR組中的PAPR 最大值作為對應(yīng)處理結(jié)果的參考PAPR;從所有參考PAPR中選擇最小者，作為最優(yōu)PAPR,并將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的 CFPI方式確定為^皮選CFPI方式。較佳地，預(yù)先為每種CFPI方式確定對應(yīng)的索引號，則步驟C所述將被選 CFPI方式信息作為副信息包括將被選CFPI方式的索引號作為副信息；步驟D所述接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選CFPI方式包括根據(jù)接 收到的被選CFPI索引號，從所述預(yù)先確定的CFPI方式中查找到被選CFPI方 式。較佳地，步驟D所述將主信息還原為原始信號包括根據(jù)所確定的被選CFPI方式，對主信息中的信號執(zhí)行相對應(yīng)的解碼搡作， 并將解碼結(jié)果作為原始信號。在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)先設(shè)置多組相位因子序列，所述步驟B與步 驟C之間，進(jìn)一步包括利用全部候選相位因子序列，分別對每根發(fā)射天線上最優(yōu)PAPR對應(yīng)的處 理結(jié)果進(jìn)行部分傳輸序列PTS處理，計算所生成的全部備選信號序列的PAPR, 將最小PAPR作為最優(yōu)PAPR，并將該最優(yōu)PAPR對應(yīng)的相位因子序列確定為被 選相位因子序列；步驟C所述將被選CFPI方式信息作為副信息的同時，進(jìn)一步包括將被 選相位因子序列的索引號作為副信息。這里，步驟D所迷接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選CFPI方式的同時， 進(jìn)一步包括根據(jù)副信息中的被選相位因子序列的索引號確定被選相位因子序 列；步驟D所述將主信息還原為原始信號之前，進(jìn)一步包括利用所述被選相 位因子序列對主信息中的信號執(zhí)行PTS處理的逆搡作。在本發(fā)明的又一實施例中，預(yù)先設(shè)置自適應(yīng)螺紋代數(shù)空時ATAST頻率分塊 方式以及旋轉(zhuǎn)因子序列，步驟A所述發(fā)射端對原始信號編碼包括按照螺紋代數(shù)空時TAST編碼方式對原始信號進(jìn)行線性變換和空頻編碼， 得到編碼矩陣；^"照所述ATAST頻率分塊方式對該編碼矩陣進(jìn)行頻率分塊，分別利用每 種旋轉(zhuǎn)因子序列對ATAST頻率分塊后的信號進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理；計算每種旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果中每根發(fā)射天線的PAPR并構(gòu)成PAPR組，將每個 PAPR組中的最大值作為對應(yīng)旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果的參考PAPR;從所有旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果的參考PAPR中選擇最小者，作為候選PAPR，并將候 選PAPR對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因子序列確定為被選旋轉(zhuǎn)因子序列。較佳地，預(yù)先設(shè)置與發(fā)射天線數(shù)目相關(guān)的旋轉(zhuǎn)矩陣，所述對原始信號進(jìn)行 線性變換和空頻編碼包括將所述旋轉(zhuǎn)矩陣與原始信號相乘。較佳地，所述對ATAST頻率分塊后的信號進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理包括將所述每 種旋轉(zhuǎn)因子序列分別與頻率分塊后的編碼矩陣進(jìn)行點乘。較佳地，所述旋轉(zhuǎn)因子序列包括至少一個旋轉(zhuǎn)因子，并且各旋轉(zhuǎn)因子平 均分布于單位圓上。較佳地，步驟A所述進(jìn)行頻率分塊包括對所述候選PAPR對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)處 理結(jié)果進(jìn)行CFPI頻率分塊。較佳地，步驟C所述將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的置換和/或求反處理結(jié)果形成為主 信息之前，進(jìn)一步包括對最優(yōu)PAPR對應(yīng)的置換和/或求反處理結(jié)果進(jìn)行快速 傅立葉逆變換IFFT處理；步驟D所述并將主信息還原為原始信號之前，進(jìn)一步包括對主信息中的 信號進(jìn)行快速傅立葉變換FFT處理。較佳地，所述對最優(yōu)PAPR對應(yīng)的置換和/或求反處理結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉 逆變換IFFT處理之后，進(jìn)一步包括在IFFT處理結(jié)果上加入循環(huán)前綴；所述對主信息中的信號進(jìn)行快速傅立葉變換FFT處理之前，進(jìn)一步包 括對主信息中的信號進(jìn)行去循環(huán)前綴處理。應(yīng)用本發(fā)明，能夠有效地提高PAPR抑制性能。具體而言，本發(fā)明具有 如下有益效果1、 本發(fā)明中通過針對全部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步進(jìn)行置換和/求 反處理，能夠獲得差異化顯著的備選信號集空間，因此從概率意義上，能夠有效地提高PAPR抑制性能；2、 由于本發(fā)明在每根發(fā)射天線上的頻率塊之間直接處理信號，所以在 頻率分塊數(shù)目較多的情況下，能夠產(chǎn)生差異化更為顯著的備選信號集空間， 因此PAPR抑制性能也能夠進(jìn)一步提高。3、 本發(fā)明中可以采用空時、空頻或空時頻編碼方式實現(xiàn)原始信號的編 碼，因此，本發(fā)明的多栽波數(shù)據(jù)傳輸方案具有較寬的應(yīng)用領(lǐng)域。


下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施例，使本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中 圖1為本發(fā)明中多載波數(shù)據(jù)傳輸方法的示例性流程圖； 圖2為本發(fā)明實施例1中多載波數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖； 圖3為本發(fā)明實施例1中發(fā)射端數(shù)據(jù)處理過程的示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例2中多載波數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖； 圖5為本發(fā)明實施例3中多載波數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例， 對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明為一種多栽波數(shù)據(jù)傳輸方法，其基本思想是在發(fā)射信號之前， 全部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步執(zhí)行置換和/或求反操作。圖1示出了本發(fā)明中多載波數(shù)據(jù)傳輸方法的示例性流程圖。該方法預(yù)先 確定頻率分塊方式以及跨頻率置換求反(CFPI， Cross frequency permutation and invertion)方式；并且該方法還通過圖1中的如下各步驟實現(xiàn)多載波的 數(shù)據(jù)傳輸在步驟101中，發(fā)射端對原始信號進(jìn)行編碼和頻率分塊，按照每種CFPI 方式，對全部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步進(jìn)行置換和/或求反處理；在步驟102中，計算所有處理結(jié)果的PAPR,并將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的CFPI 方式確定為#皮選CFPI方式；在步驟103中，將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的處理結(jié)果作為主信息，將被選CFPI 方式信息作為副信息，發(fā)送給接收端；在步驟104中，接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選CFPI方式，并將主信 息還原為原始信號。上述流程中對原始信號進(jìn)行編碼的方式既可以是空時編碼方式，也可以是 空頻編碼方式，還可以是空時頻編碼方式；并且被選CFPI方式信息可以是該 方式在所有CFPI方式中對應(yīng)的索引號。由上述流程可見，本發(fā)明通過針對全部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步進(jìn)行 置換和/求反處理，能夠獲得差異化顯著的備選信號集空間，因此從概率意義上， 能夠有效地提高PAPR抑制性能；并且，由于在每根發(fā)射天線上的頻率塊之間 直接處理信號，所以在頻率分塊數(shù)目較多的情況下，能夠產(chǎn)生差異化更為顯著 的備選信號集空間，因此PAPR抑制性能也能夠進(jìn)一步提高。此外，本發(fā)明中 可以采用空時、空頻或空時頻編碼方式實現(xiàn)原始信號的編碼，因此，本發(fā)明的 多載波數(shù)據(jù)傳輸方案具有較寬的應(yīng)用領(lǐng)域。下面通過三個實施例，對本發(fā)明中的多栽波數(shù)據(jù)傳輸方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1本實施例中，預(yù)先確定頻率分塊方式，包括頻率塊數(shù)目和各頻率塊的長度 等指標(biāo)。本實施例還根據(jù)發(fā)射天線的數(shù)目以及頻率分塊方式，預(yù)先確定所有的 CFPI方式。假設(shè)共有N根發(fā)射天線Tx,至TxN，頻率分塊方式為每根發(fā)射天 線上的信號分成P個頻率塊，并且每個頻率塊的長度相等。這樣，第n根發(fā)射 天線上的OFDM符號可以表示為[X^X^…，Xj,則發(fā)射端中所有發(fā)射天 線上的信號為<formula>formula see original document page 13</formula>其中Yp表示第P個頻率塊，并且空時碼、空頻或空時頻編碼含在此頻率塊內(nèi)。若采用空時或空時頻編碼方式，則對下一時刻的空時編碼OFDM符號進(jìn)行相同的操作。CFPI方式是指在不同頻率的頻率塊間進(jìn)行置換和/或求反搮作的每種結(jié)果， 換言之，矩陣[Y,， Y2，...， Yp]中各元素進(jìn)行置換和/或求反操作的每種結(jié)果都是一 種CFPI方式。為了便于說明，以下將跨頻率塊置換和/或求反操作簡稱為CFPI 操作。舉例來說，假設(shè)N-2， P = 3，那么發(fā)射端中所有發(fā)射天線上的信號為<formula>formula see original document page 13</formula>可以將在兩個對應(yīng)頻率塊間進(jìn)行CFPI操作作為獲得CFPI方式的優(yōu)選操 作。以在頻率塊1和頻率塊2之間進(jìn)行CFPI操作為例，可以得到[Y2， YPY3]、卜Y,，一Y2，Y3]以及卜Y2,—Y,，Y3]等CFPI方式。在全部頻率塊均進(jìn)行了 CFPI操作后，所有的CFPI方式為<formula>formula see original document page 13</formula>此后可以在發(fā)射端和接收端中保存上述所有的CFPI方式，并為每個CFPI 方式分配一個組號，作為其索引號，以便后續(xù)過程中對要傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行處理 和還原。圖2示出了本實施例中多載波數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖。參見圖2,該方法 包括在步驟201 202中，發(fā)射端對原始信號進(jìn)行空時、空頻或者空時頻編碼， 并且按照預(yù)先確定的頻率分塊方式，對各發(fā)射天線的編碼結(jié)果進(jìn)行頻率分塊。 這里，發(fā)射端在確定需要傳輸給接收端的原始倌號后，對該信號進(jìn)行編碼，所采用的編碼方式既可以是空時編碼方式，也可以是空頻編碼方式，還可以是 空時頻編碼方式。而后，每根發(fā)射天線都按照預(yù)先確定的頻率分塊方式，將自 身的編碼結(jié)果劃分成若干個頻率塊。圖3示出了本實施例中發(fā)射端數(shù)據(jù)處理過程的示意圖。參見圖3,各根發(fā) 射天線上的編碼結(jié)果在經(jīng)過頻率分塊后，得到諸如Xu， X12， ...， X1P,...， XN1, XN1, Xw之類的頻率塊；并且各根發(fā)射天線上對應(yīng)頻率塊的長度相 同，即丄(XJ-丄(X2p)-…-丄(X沖)，其中pe(l,2，…,尸)。在步驟203中，按照每種CFPI方式，對全部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步 進(jìn)行置換和/或求反處理。由于本實施例中已經(jīng)預(yù)先確定了所有的CFPI方式，那么本步驟中根據(jù)這些 CFPI方式，執(zhí)行CFPI操作。以前述所舉的發(fā)射天線數(shù)量N-2、頻率分塊^:目 P-3的情況為例，本步驟中按照表達(dá)式(l)中的10種CFPI方式，逐一對全 部發(fā)射天線上各對應(yīng)頻率塊同步進(jìn)行置換和/或求反處理，獲得IO種處理結(jié)果。 這里的同步是指各發(fā)射天線上的對應(yīng)頻率塊執(zhí)行相同的CFPI操作，例如，發(fā) 射天線Txl上的頻率塊Xn與X,2通過交換位置來執(zhí)行置換操作，與此同時， 發(fā)射天線Tx2上與X 和Xn對應(yīng)的頻率塊X21與X22也執(zhí)行置換操作。在步驟204-205中，計算每個處理結(jié)果中每根發(fā)射天線的PAPR,將每個 處理結(jié)果的所有PAPR構(gòu)成一個PAPR組，并將每個PAPR組中的PAPR最大 值作為對應(yīng)處理結(jié)果的參考PAPR;從所有參考PAPR中選擇最小者，作為最優(yōu) PAPR ，并將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的CFPI方式確定為被選CFPI方式。仍以發(fā)射天線數(shù)量N-2、頻率分塊數(shù)目P-3的情況為例，這里首先針對 每種CFPI方式對應(yīng)的處理結(jié)果，計算每根發(fā)射天線的PAPR，例如對于處理 結(jié)果[￥2, Yp Y3],分別計算第一根發(fā)射天線的PAPR([Y2， Yp Y3]j和第二根發(fā)射天線的PAPR^[Y2,YpY3]J。然后，比較兩個PAPR值，將較大的PAPR作為對應(yīng)處理結(jié)果的參考PAPR ,例如PAPR{[Y2，YPY3]2}大于PAPR([Y2，Y,，Y3]j，則PAPR([Y2，Y,，Y3U為[Y2，Y,，Y3]的參考PAPR。而后， 所有處理結(jié)果的參考PAPR中的最小值被選擇為本次多栽波數(shù)據(jù)傳輸中的最優(yōu) PAPR,例如對于所有的CFPI方式，處理結(jié)果[Y,，一Y3,—Y^的PAPR為最 優(yōu)PAPR，則頻率塊2和頻率塊3置換并求反的CFPI方式為被選CFPI方式。需要說明的是，這里將較大PAPR作為處理結(jié)果的PAPR的目的在于，選 出每個頻率塊中情況最為惡劣的發(fā)射天線；而后再從所有處理結(jié)果的PAPR中 選出最小值的目的在于，從最為惡劣的情況中選出相對較好的CFPI方式。這 種最優(yōu)PAPR的選擇方式是一種常規(guī)的統(tǒng)計學(xué)優(yōu)化方式，由于每根天線上最小 PAPR所對應(yīng)的時刻互不重疊的可能性十分大，這種選擇方式能夠有效地避免 在每根天線處于最差PAPR狀態(tài)的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而能夠有效地保證多 載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量。上述步驟203至步驟205的操作為CFPI處理過程。在步驟206中，對最優(yōu)PAPR對應(yīng)的處理結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉逆變換 (IFFT)處理，并加入循環(huán)前綴(CP)，形成主信息，將被選CFPI方式的 索引號作為副信息，并將主信息和副信息一起發(fā)送給接收端。本步驟中通過常規(guī)的IFFT處理對優(yōu)化后的信號進(jìn)行OFDM調(diào)制，而后 在調(diào)制結(jié)果中加入用于消除符號間干擾的CP,以備發(fā)射。另外，為了便于 接收端對接收到的信號進(jìn)行正確解碼，本步驟還將被選CFPI方式的索引號 發(fā)射給接收端，例如假設(shè)頻率塊2和頻率塊3被置換并求反的CFPI方式 為被選CFPI方式，并且該CFPI方式的索引號為10,則可以通過二進(jìn)制的 方式在副信息中攜帶數(shù)值1010。在步驟207中，接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選CFPI方式，對接 收到的主信息進(jìn)行去循環(huán)前綴和快速傅立葉變換(FFT)處理，并根據(jù)所確 定的被選CFPI方式對FFT處理結(jié)果進(jìn)行解碼，還原為原始信號。由于副信息中攜帶由被選CFPI方式的索引號，并且接收端中已經(jīng)存在 與發(fā)射端相同的所有CFPI方式碼本，因此接收端能夠根據(jù)該索引號從碼本中獲取到被選CFPI。例如副信息中攜帶的索引號為1010,則接收端在自 身保存的碼本中查找第IO號CFPI方式，并利用該CFPI方式對經(jīng)過FFT處 理的結(jié)果進(jìn)行逆操作，而后通過與發(fā)射端所使用的編碼方式對應(yīng)的解碼，獲 得原始信號。至此，完成本實施例中的多載波數(shù)據(jù)傳輸流程。由上述各個步驟可見，本實施例中對全部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步 進(jìn)行CFPI處理，即每根發(fā)射天線均按照相同的方式，在不同頻率塊間執(zhí)行 置換和/或求反，CFPI方式的數(shù)量主要依賴于頻率塊的多少，這樣可以通過 增加頻率塊來獲得更多的CFPI方式，從而得到差異化更為顯著的備選信號 集空間，最終有效地提高PAPR抑制性能，保證多載波傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量。實施例2本實施例中，預(yù)先設(shè)置多組候選相位因子序列。發(fā)射端在對原始信號執(zhí) 行編碼、頻率分塊以及CFPI處理之后，還進(jìn)行部分傳輸序列(PTS, partial transmit sequence )操作，而后再經(jīng)過IFFT處理和添加CP后，向接收端發(fā) 射信號；并且，本實施例中的副信息除了包括CFPI方式索引號之外，還包 括被選相位因子序列的索引號。圖4示出了本實施例中多栽波數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖。參見圖4,該方 法包括在步驟401 402中，發(fā)射端對原始信號進(jìn)行空時、空頻或空時頻編碼， 并且按照預(yù)先確定的頻率分塊方式，對各發(fā)射天線的編碼結(jié)果進(jìn)行頻率分塊。在步驟403中，對全部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步進(jìn)行CFPI處理， 確定最優(yōu)PAPR和被選CFPI方式。上述的三個步驟與實施例1中的步驟201至205的操作相同。 在步驟404中，利用全部候選相位因子序列，分別對每根發(fā)射天線上最 優(yōu)PAPR對應(yīng)的處理結(jié)果進(jìn)行PTS處理，計算每個PTS處理結(jié)果的PAPR， 將最小PAPR應(yīng)的相位因子序列確定為被選相位因子序列。本步驟依據(jù)常規(guī)的方法對每根發(fā)射天線上的信號獨(dú)立進(jìn)行PTS處理。 具體而言，首先發(fā)射端將每一組預(yù)先設(shè)置的候選相位因子序列分別與經(jīng)過CFPI優(yōu)化的信號相乘，獲得多個PTS處理結(jié)果。然后，計算所有PTS處理 結(jié)果的PAPR,并進(jìn)行比較，將PAPR最小值對應(yīng)的候選相位因子序列確定 為被選相位因子序列。在步驟405中，對最小PAPR對應(yīng)的PTS處理結(jié)果進(jìn)行IFFT處理并加 入循環(huán)前綴，形成主信息，將被選CFPI方式的索引號和被選相位因子序列 的索引號作為副信息，并將主信息和副信息 一起發(fā)送給接收端。與實施例l相比，這里的副信息增加了被選相位因子序列的索引號，以 便接收端正確解碼。在步驟406中，接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選CFPI方式和被選 相位因子序列，對主信息進(jìn)行去循環(huán)前綴和FFT處理，并根據(jù)所確定的被 選CFPI方式和被選相位因子序列對FFT處理結(jié)果進(jìn)行解碼，還原為原始信弓_在本步驟中，接收端在對接收到的主信息進(jìn)行FFT處理之后，利用根 據(jù)副信息確定的被選相位因子序列對FFT處理結(jié)果進(jìn)行逆操作，獲得PTS 處理之前的信號，然后再利用被選CFPI方式進(jìn)行還原和解碼操作，最后得 到原始信號。至此，完成本實施例中的多載波數(shù)據(jù)傳輸流程。本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上增加了 PTS處理操作，通過相位因子序 列來進(jìn)一步降低多載波數(shù)據(jù)傳輸過程中的PAPR，因此本實施例中的技術(shù)方 案具有更好的PAPR抑制性能。實施例3本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上對編碼過程進(jìn)行了改進(jìn)，以降低PAPR為 目的，通過自適應(yīng)螺紋代數(shù)空時(ATAST， Adaptive threaded algebraic space-time)編碼方式對原始信號進(jìn)行編碼，實現(xiàn)信號的預(yù)優(yōu)化；然后再通 過與實施例1相同的CFPI處理，進(jìn)一步改善PAPR抑制性能。與實施例1相同，本實施例中也預(yù)先確定CFPI頻率分塊方式和CFPI 方式。此外，為了保證ATAST編碼的順利進(jìn)行，本實施例還預(yù)先設(shè)置ATAST 頻率分塊方式，并根據(jù)該ATAST頻率分塊方式，預(yù)先設(shè)置多組候選旋轉(zhuǎn)因 子序列，每個頻率塊對應(yīng)一個旋轉(zhuǎn)相位因子。假設(shè)共有N根發(fā)射天線Tx,至TxN, ATAST頻率分塊方式為每根發(fā)射天 線上的信號分成B個頻率塊，各頻率塊的長度分別為Lp L2, ...， LB。發(fā)射端 中所有發(fā)射天線上通過對原始星座點信號進(jìn)行線性變換后的信號為 [Z,，Z2，…,Zp]，其中Zb表示第b個頻率塊；旋轉(zhuǎn)因子序列①可以表示為0>蘭，①，其中元素0>A=1/21/21《1/2《i/21，并且d^的行數(shù)等于對應(yīng)頻率塊的長度Lb;旋轉(zhuǎn)因子^e e鄧y^U， A,; eZ， A，; *0，這里的Z表示LVA刀整數(shù)。圖5示出了本實施例中多栽波數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖，參見圖5，該方 法包括在步驟501中，發(fā)射端對原始信號進(jìn)行線性變換和空頻編碼，并按照預(yù) 先確定的ATAST頻率分塊方式對各發(fā)射天線的編碼結(jié)果進(jìn)行頻率分塊。假設(shè)ATAST頻率塊數(shù)量B=3,各頻率塊的長度分別為L, = 4， L2 = 6 以及L3-2，并且原始信號為按照時間順序輸入的星座點信號流—乂O) r(O) "(0)廣(O) r(" r("乂l) r(5) r(5) (5) (5)-—hi , C12 , L21 ^22 , hi , ^12 ， c21 , L22 ,…，^11 ; 。12 , ， L22」°然后，利用與發(fā)射天線數(shù)目相關(guān)的旋轉(zhuǎn)矩陣M，按照與常規(guī)的TAST 相同的方式對原始信號執(zhí)行線性變換和空頻編碼。以上面的星座點信號流為 例，將原始信號中的《轉(zhuǎn)換為^的公式為<formula>formula see original document page 19</formula>其中M-對原始信號進(jìn)行線性變換和空頻編碼后，得到的編碼矩陣Z為71根據(jù)頻率分塊方式，編碼結(jié)果被分為如下三個頻率塊z,蘭，z，以及z，蘭在步驟502中，利用預(yù)先確定的每種旋轉(zhuǎn)因子序列對ATAST頻率分塊后 的信號進(jìn)行處理。在頻率塊數(shù)量B-3的情況下，本實施例設(shè)定三個旋轉(zhuǎn)因子^， A和A。2"、yTT，exp7V 126Xp乂i^iy中取值，即三個旋轉(zhuǎn) 1219z蘭其中《"為cf的線性變換結(jié)果。<formula>formula see original document page 19</formula>因子平均分布于單位圓上，則全部旋轉(zhuǎn)因子包括如下六種情況:<formula>formula see original document page 20</formula>為 。
三個頻率塊的長度分別為4， 6和2,那么旋轉(zhuǎn)因子序列中的元素<formula>formula see original document page 20</formula>本步驟中在利用旋轉(zhuǎn)因子序列對頻率分塊后的信號進(jìn)行處理時，旋轉(zhuǎn)因 子序列①與編碼矩陣Z進(jìn)行點乘，得到旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果A:A蘭(o)21A1)-2 《22 S(4)"5)r々 (1)，r《1/2 (2) 21(2) 121/2 J3) 21"1〃(3)1221 (4)^ 14512 i 。21 ~2當(dāng)然，本實施例中也可以使得多個頻率塊共用一個旋轉(zhuǎn)因子，例如采用 兩個旋轉(zhuǎn)因子^和A,并且第一個頻率塊與第二個頻率塊共同對應(yīng)旋轉(zhuǎn)因子A。在步驟503 - 504中，計算每種旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果中每根發(fā)射天線的PAPR 并構(gòu)成PAPR組，將每個PAPR組中的最大值作為對應(yīng)旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果的參考 PAPR;從所有旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果的參考PAPR中選擇最小者，作為候選PAPR， 并將候選PAPR對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因子序列確定為被選旋轉(zhuǎn)因子序列。以發(fā)射天線數(shù)量N-2、頻率分塊數(shù)目B = 3的情況為例，本步驟中首先 針對每種旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果，計算每根發(fā)射天線的PAPR;然后比較兩根天線的 PAPR,將較大者作為對應(yīng)旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果的參考PAPR;而后，所有參考PAPR 中的最小值被選擇為候選PAPR，相應(yīng)地，該候選PAPR對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因子序 列為被選旋轉(zhuǎn)因子序列。上述步驟501至504的操作為對PAPR預(yù)優(yōu)化的ATAST編碼過程。在步驟505中，對候選PAPR對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果進(jìn)行CFPI處理，確 定最優(yōu)PAPR和被選CFPI方式。本步驟的操作與實施例1中的步驟202至205相同。需要說明的是，本 實施例中ATAST編碼的頻率分塊可以與CFPI處理的頻率分塊不相同，例如ATAST中共分成三個頻率塊，而CFPI中分成四個頻率塊。在步驟506中，對最優(yōu)PAPR對應(yīng)的CFPI處理結(jié)果進(jìn)行IFFT處理并加 入循環(huán)前綴，形成主信息，并將被選CFPI方式的索引號和被選旋轉(zhuǎn)因子序 列的索引號作為副信息，將主信息和副信息發(fā)送出去。與實施例1相比，本實施例中的副信息增加了被選旋轉(zhuǎn)因子序列的索引 號，以便接收端能夠正確解碼。在步驟507中，接收端根據(jù)副信息確定被選CFPI方式和被選旋轉(zhuǎn)因子 序列，對主信息進(jìn)行FFT處理，根據(jù)被選CFPI方式和被選旋轉(zhuǎn)因子序列將 F F T處理結(jié)果還原為原始信號。由于接收端也預(yù)先保存有全部的CFPI方式碼本以及旋轉(zhuǎn)因子序列碼 本，因此，在通過副信息確定兩者的索引號后，即可唯一地確定本次多載波 傳輸中的被選CFPI方式和被選旋轉(zhuǎn)因子序列。至此，結(jié)束本實施例中的多載波數(shù)據(jù)傳輸流程。由上述描述可見，本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上通過改進(jìn)編碼過程來預(yù) 先優(yōu)化PAPR,因此本實施例中的技術(shù)方案比實施例1具有更好的PAPR抑制性"B匕。對于上述的三個實施例，實施例1中副信息的傳送比特量為log2廣3尸2—3尸+ 2、，其中P表示CFPI處理中的頻率分塊數(shù)量，運(yùn)算符號2「.，表示向數(shù)軸正方向取整數(shù)；實施例2在CFPI處理的基礎(chǔ)上增加了 PTS 處理，該方案中在實施例1基礎(chǔ)上附加的副信息的傳送比特量為 >.^.log2其中，K表示PTS處理中相位因子的選取個數(shù)，Q表示 PTS處理所采用的分段數(shù)，N表示系統(tǒng)發(fā)射天線數(shù)量；實施例3中進(jìn)行 ATAST編碼后再執(zhí)行CFPI處理，此時在實施例1基礎(chǔ)上附加的副信息傳送 比特量為「5.log2(I^"|，其中，D表示編碼矩陣中的O空間的取值個數(shù)， B表示ATAST —幀編碼的分塊數(shù)。在N-2， P = 3， Q = 3， D-3并且B-3的情況下，三個實施例中傳送 的歸一化副信息量分別為0.27, 1.73和l。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本 發(fā)明的^"神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種多載波數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，預(yù)先確定跨頻率置換求反CFPI方式，該方法包括A.發(fā)射端對原始信號編碼，并進(jìn)行頻率分塊，按照每種CFPI方式，對全部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步進(jìn)行置換和/或求反處理；B.計算所有置換和/或求反處理結(jié)果的峰平比PAPR，并將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的CFPI方式確定為被選CFPI方式；C.將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的置換和/或求反處理結(jié)果形成為主信息，將被選CFPI方式信息作為副信息，發(fā)送給接收端；D.接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選CFPI方式，并將主信息還原為原始信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定跨頻率置換求反CFPI 方式包4舌在不同頻率的頻率塊間進(jìn)行置換和/或求反操作，將每種操作所得到的結(jié)果 作為一種CFPI方式，并在發(fā)射端和接收端中進(jìn)行保存。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，預(yù)先確定CFPI頻率分塊方式， 步驟A所述發(fā)射端對原始信號進(jìn)行編碼，并進(jìn)行頻率分塊包括發(fā)射端對所述原始信號進(jìn)行空時或空頻或空時頻編碼，并根據(jù)CFPI頻率分 塊方式中的頻率塊數(shù)以及每個頻率塊的長度，將編碼結(jié)果劃分為一個或多個頻 率塊。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B所述計算所有處理結(jié)果 的峰平比PAPR,并將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的CFPI方式確定為被選CFPI方式包括計算每個置換和/或求反處理結(jié)果中每根發(fā)射天線的PAPR,將每個置換和/ 或求反處理結(jié)果的所有PAPR構(gòu)成一個PAPR組，并將每個PAPR組中的PAPR 最大值作為對應(yīng)處理結(jié)果的參考PAPR;從所有參考PAPR中選擇最小者，作為最優(yōu)PAPR,并將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的CFPI方式確定為被選CFPI方式。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，預(yù)先為每種CFPI方式確定對 應(yīng)的索引號，則步驟C所述將被選CFPI方式信息作為副信息包括將被選CFPI 方式的索引號作為副信息；步驟D所述接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選CFPI方式包括根據(jù)接 收到的被選CFPI索引號，從所述預(yù)先確定的CFPI方式中查找到被選CFPI方 式。
6、 如權(quán)利要求1至5中任意一項所述的方法，其特征在于，步驟D所述 將主信息還原為原始信號包括根據(jù)所確定的被選CFPI方式，對主信息中的信號執(zhí)行相對應(yīng)的解碼操作， 并將解碼結(jié)果作為原始信號。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括預(yù)先設(shè)置 多組相位因子序列，所述步驟B與步驟C之間，進(jìn)一步包括利用全部候選相位因子序列，分別對每根發(fā)射天線上最優(yōu)PAPR對應(yīng)的處 理結(jié)果進(jìn)行部分傳輸序列PTS處理，計算所生成的全部備選信號序列的PAPR， 將最小PAPR作為最優(yōu)PAPR,并將該最優(yōu)PAPR對應(yīng)的相位因子序列確定為4皮 選相位因子序列；步驟C所述將被選CFPI方式信息作為副信息的同時，進(jìn)一步包括將被 選相位因子序列的索引號作為副信息。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟D所述接收端根據(jù)接收 到的副信息確定被選CFPI方式的同時，進(jìn)一步包括根據(jù)副信息中的被選相 位因子序列的索引號確定被選相位因子序列；步驟D所述將主信息還原為原始信號之前，進(jìn)一步包括利用所述被選相 位因子序列對主信息中的信號執(zhí)行PTS處理的逆操作。
9、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括預(yù)先設(shè)置 自適應(yīng)螺紋代數(shù)空時ATAST頻率分塊方式以及旋轉(zhuǎn)因子序列，步驟A所述發(fā) 射端對原始信號編碼包括按照螺紋代數(shù)空時TAST編碼方式對原始信號進(jìn)行線性變換和空頻編碼， 得到編碼矩陣；按照所述ATAST頻率分塊方式對該編碼矩陣進(jìn)行頻率分塊，分別利用每 種旋轉(zhuǎn)因子序列對ATAST頻率分塊后的信號進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理；計算每種旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果中每根發(fā)射天線的PAPR并構(gòu)成PAPR組，將每個 PAPR組中的最大值作為對應(yīng)旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果的參考PAPR;從所有旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果的參考PAPR中選擇最小者，作為候選PAPR，并將候 選PAPR對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因子序列確定為被選旋轉(zhuǎn)因子序列。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置與發(fā)射天線數(shù)目相 關(guān)的旋轉(zhuǎn)矩陣，所述對原始信號進(jìn)行線性變換和空頻編碼包括將所述旋轉(zhuǎn)矩 陣與原始信號相乘。
11、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述對ATAST頻率分塊后 的信號進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理包括將所述每種旋轉(zhuǎn)因子序列分別與頻率分塊后的編碼 矩陣進(jìn)行點乘。
12、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)因子序列包括至少 一個旋轉(zhuǎn)因子，并且各旋轉(zhuǎn)因子平均分布于單位圓上。
13、 如權(quán)利要求9至12中任意一項所述的方法，其特征在于，步驟A所 述進(jìn)行頻率分塊包括對所述候選PAPR對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)處理結(jié)果進(jìn)行CFPI頻率 分塊。
14、 如權(quán)利要求l、 7、 9中任意一項所述的方法，其特征在于，步驟C所 述將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的置換和/或求反處理結(jié)果形成為主信息之前，進(jìn)一步包括 對最優(yōu)PAPR對應(yīng)的置換和/或求反處理結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉逆變換IFFT處理；步驟D所述并將主信息還原為原始信號之前，進(jìn)一步包括對主信息中的 信號進(jìn)行快速傅立葉變換FFT處理。
15、 如權(quán)利要求14所迷的方法，其特征在于，所述對最優(yōu)PAPR對應(yīng)的置 換和/或求反處理結(jié)杲進(jìn)行快速傅立葉逆變換IFFT處理之后，進(jìn)一步包括在 IFFT處理結(jié)果上加入循環(huán)前綴；所述對主信息中的信號進(jìn)行快速傅立葉變換FFT處理之前，進(jìn)一步包括 對主信息中的信號進(jìn)行去循環(huán)前綴處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多載波數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法包括A.發(fā)射端對原始信號編碼，并進(jìn)行頻率分塊，按照每種CFPI方式，對全部發(fā)射天線的各對應(yīng)頻率塊同步進(jìn)行置換和/或求反處理；B.計算所有置換和/或求反處理結(jié)果的峰平比PAPR，并將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的CFPI方式確定為被選CFPI方式；C.將最優(yōu)PAPR對應(yīng)的置換和/或求反處理結(jié)果形成為主信息，將被選CFPI方式信息作為副信息，發(fā)送給接收端；D.接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選CFPI方式，并將主信息還原為原始信號。本發(fā)明中技術(shù)方案能夠有效地提高PAPR抑制性能。
文檔編號H04L5/06GK101267289SQ200710088208
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者嚴(yán)春林, 敬 何, 佘小明, 加山英俊, 戰(zhàn) 張, 李少謙, 悅 肖, 霞 雷, 黃海洋 申請人:電子科技大學(xué);株式會社Ntt都科摩