專利名稱：一種多載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?br> 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)之后的又一核心技術(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?？梢姡噍d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，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，因此存在較大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。
目前常用的降低PAPR的方法包括選擇性映射(SLM)、部分傳輸序列(PTS)和直接限幅法等。其中SLM是預(yù)先在發(fā)送端和接收端設(shè)置多組相位因子序列，發(fā)射端將經(jīng)過調(diào)制的數(shù)據(jù)信號乘以多組相位因子序列，計算每組結(jié)果的PAPR，并選擇PAPR最小的一組信號發(fā)送給接收端，同時將PAPR最小的信號對應(yīng)的相位因子序列的組序號作為副信息發(fā)送給接收端，以便接收端還原信號。PTS與SLM的區(qū)別在于，預(yù)先將信號分組，每組信號乘以一個相位因子，這樣每組相位因子的維數(shù)顯著地減少，計算復(fù)雜度也明顯降低。直接限幅法是設(shè)置PAPR門限，將超過該門限的數(shù)值默認(rèn)為同一的數(shù)值，該方法雖然可以有效地降低PAPR，但是會導(dǎo)致信號的畸變，在數(shù)據(jù)傳輸過程中帶來較大的誤碼率(BER)。由于具有較好的性能和較低的計算復(fù)雜度，PTS是最為常用的降低PAPR的方法。
為了避免PTS方式下每次進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時都要進(jìn)行相位因子序列的選擇，通常情況下預(yù)先根據(jù)待傳輸信號的組數(shù)確定候選相位因子序列，并在實際的傳輸過程中從候選相位因子序列中確定帶來最小PAPR的被選相位因子序列。為了降低計算復(fù)雜度，通常在集合{1，-1}或者{1，-1，j，-j}中選取相位因子序列中的元素。例如，待傳輸數(shù)據(jù)中包括1024個子載波，分為4組后，每組包括256個子載波，則每組相位因子序列中需要包括4個數(shù)值。若相位因子取自集合{1，-1}，則存在1 6組候選相位因子序列1，1，1，1；1，1，1，-1；1，1，-1，1；1，1，-1，1......-1，-1，-1，-1。由上述的相位因子序列可見，現(xiàn)有的基于PTS的多載波數(shù)據(jù)傳輸方法中，相鄰組相位因子序列的互相關(guān)性較大，降低PAPR的效果不明顯，因此為了確定實際使用的被選相位因子序列所需的計算量較大，這將消耗更多的硬件資源或時間資源，降低了系統(tǒng)的效率。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種多載波數(shù)據(jù)傳輸方法，能夠提高多載波數(shù)據(jù)傳輸中的系統(tǒng)效率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多載波數(shù)據(jù)傳輸方法，預(yù)先從坐標(biāo)空間的單位圓中選擇互相關(guān)性小的候選相位因子序列，該方法包括 A.利用全部候選相位因子序列處理發(fā)射端中的待傳輸數(shù)據(jù)，計算處理結(jié)果的峰平比PAPR值并進(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； B.將PAPR最小值對應(yīng)的處理結(jié)果作為主信息，連同被選相位因子序列的組號一起發(fā)送給接收端； C.接收端根據(jù)接收到的組號確定被選相位因子序列，將接收到的主信息還原為待傳輸數(shù)據(jù)。
其中，預(yù)先設(shè)置目標(biāo)函數(shù)f(x)，所述從坐標(biāo)空間的單位圓中選擇互相關(guān)性小的候選相位因子序列包括 A01.初始化迭代次數(shù)k、候選相位因子序列xk和海斯矩陣Hk，并計算目標(biāo)函數(shù)f(x)在xk處的梯度gk； A02.判斷梯度gk的無窮∞范數(shù)‖gk‖∞是否小于門限值ε，其中ε＝10-8(1+‖gk‖∞)，如果是，則將候選相位因子序列確定為等于xk，并結(jié)束本確定候選相位因子序列的流程；否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟A03； A03.將搜索方向確定dk為dk＝-Hkgk，并且通過沿dk方向?qū)δ繕?biāo)函數(shù)f(x)執(zhí)行混合2，3次插值來進(jìn)行一維線性搜索，確定校正步長αk； A04.將候選相位因子序列xk校正為xk+1＝xk+αkdk，利用xk+1獲得f(x)在xk+1處的梯度gk+1，對海斯矩陣Hk+1進(jìn)行校正，并使得k＝k+1，返回執(zhí)行步驟A02。
其中，所述候選相位因子序列的組數(shù)為U，每組候選因子序列的維數(shù)為V，則步驟A01所述初始化迭代次數(shù)k、候選相位因子序列xk和海斯矩陣Hk為 將迭代次數(shù)k初始化為0； 將候選相位因子序列初始化為U×V矩陣，該矩陣中的元素為所述單位圓中的任意數(shù)值，并且每V個元素為一組候選相位因子； 將所述海斯矩陣Hk初始化為單位矩陣。
其中，步驟A01所述計算目標(biāo)函數(shù)f(x)在xk處的梯度gk為 其中Diffx(i)表示對x(i)求偏微分，并且1≤i≤U×V、1≤n≤U×V。
其中，所述候選相位因子序列的組數(shù)為U，每組候選因子序列的維數(shù)為V，則步驟A01所述目標(biāo)函數(shù)f(x)為 其中j表示虛部。
其中，步驟A04所述對海斯矩陣Hk+1進(jìn)行校正為 其中，sk＝αkdk，yk＝gk+1-gk。
其中，步驟A所述利用全部候選相位因子序列處理發(fā)射端中的待傳輸數(shù)據(jù)，計算處理結(jié)果的PAPR值包括 A1.將所述待傳輸數(shù)據(jù)分組，從所述候選相位因子序列中選擇一組作為當(dāng)前候選相位因子序列； A2.每組待傳輸數(shù)據(jù)與當(dāng)前相位因子序列中的一個相位因子相乘，并進(jìn)行累加，計算累加結(jié)果的PAPR，作為當(dāng)前候選相位因子序列對應(yīng)的PAPR； A3.判斷是否存在未被使用的候選相位因子序列，如果是，則從未被使用的候選相位因子序列中選擇一組，作為當(dāng)前候選相位因子，并返回執(zhí)行步驟A2；否則，執(zhí)行步驟A中所述對PAPR值進(jìn)行比較的操作； 步驟C所述將接收到的主信息還原為所述待傳輸數(shù)據(jù)為 對接收到的主信息進(jìn)行分組，將每組主信息除以所述被選相位因子序列中的對應(yīng)元素或者將每組主信息與被選相位因子序列中的元素共軛相乘。
其中，步驟A1所述對待傳輸數(shù)據(jù)分組之后，進(jìn)一步包括對每組待傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換； 所述將每組主信息除以所述被選相位因子序列中的對應(yīng)元素或者將每組主信息與被選相位因子序列中的元素共軛相乘之后，進(jìn)一步包括 對除運算獲得的結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉逆變換。
其中，所述步驟A1之前，進(jìn)一步包括對所述發(fā)射端中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制處理，將調(diào)制后的數(shù)據(jù)作為待傳輸數(shù)據(jù)； 所述對除運算獲得的結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉逆變換之后，進(jìn)一步包括對快速傅立葉逆變換的結(jié)果進(jìn)行解調(diào)操作。
應(yīng)用本發(fā)明，能夠提高多載波數(shù)據(jù)傳輸中的系統(tǒng)效率。具體而言，本發(fā)明具有如下有益效果 1.本發(fā)明中，預(yù)先在坐標(biāo)空間的單位圓范圍內(nèi)選擇相位因子，并根據(jù)待傳輸數(shù)據(jù)的組數(shù)，利用梯度確定多組互相關(guān)性較小的候選相位因子序列。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在候選相位因子序列組數(shù)相同的情況下，本發(fā)明中降低PAPR效果更為顯著；在對降低PAPR要求相同的情況下，本發(fā)明中需要產(chǎn)生的候選相位因子序列的組數(shù)大大減少，從而有效地減少了確定被選相位因子序列所需的計算量，這樣在硬件資源一定時，明顯縮短了發(fā)射端降低PAPR的處理時間，在對處理時間存在要求時，很大程度上節(jié)省了硬件資源，有效地提高了系統(tǒng)的效率。
2.由于本發(fā)明中只需較少組數(shù)的候選相位因子序列就能夠獲得很好的降低PAPR的性能，這樣在確定被選相位因子序列時的計算復(fù)雜度大幅度降低；并且攜帶被選相位因子序列組號的副信息只需所占用較少的字節(jié)數(shù)，從而在數(shù)據(jù)傳輸時節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的效率。



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PTS方式下OFDM系統(tǒng)中多載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒鞒虉D； 圖3為本發(fā)明實施例中確定候選相位因子的方法流程圖； 圖4為本發(fā)明實施例中多載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒鞒虉D。

具體實施例方式 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)明為一種多載波數(shù)據(jù)傳輸方法，其基本思想是根據(jù)待傳輸數(shù)據(jù)的組數(shù)，預(yù)先在坐標(biāo)空間為單位圓的范圍內(nèi)確定候選相位因子序列，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，利用待傳輸數(shù)據(jù)和候選相位因子序列，確定被選相位因子序列。
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，其中已經(jīng)預(yù)先從單位圓中選擇了互相關(guān)性較小的候選相位因子序列，并在發(fā)射端和接收端進(jìn)行存儲。參見圖1，該方法包括 在步驟101中，利用全部候選相位因子序列處理發(fā)射端中的待傳輸數(shù)據(jù)，計算處理結(jié)果的PAPR值并進(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102中，將PAPR最小值對應(yīng)的處理結(jié)果作為主信息，連同被選相位因子序列的組號一起發(fā)送給接收端； 在步驟103中，接收端根據(jù)接收到的組號確定被選相位因子序列，將接收到的主信息還原為待傳輸數(shù)據(jù)。
本發(fā)明中所選擇的候選因子序列的組數(shù)可以由管理人員預(yù)先確定，確定原則兼顧降低PAPR的效果與計算量等因素。另外，本發(fā)明中的待傳輸數(shù)據(jù)可以是發(fā)射端將原始數(shù)據(jù)信號經(jīng)過調(diào)制處理后獲得的結(jié)果，這樣接收端在將主信息還原為待傳輸數(shù)據(jù)之后，還需執(zhí)行解調(diào)操作。
下面以采用PTS方式為例，說明本發(fā)明的多載波數(shù)據(jù)傳輸方法。
圖2為本實施例中PTS方式下多載波數(shù)據(jù)傳輸過程的示意圖。參見圖2，假設(shè)預(yù)先確定了U組候選相位因子序列bui，則發(fā)射端首先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制操作得到數(shù)據(jù)s(k)，對s(k)進(jìn)行分組后形成si(k)，再分別對每組數(shù)據(jù)si(k)進(jìn)行快速傅立葉變換IFFT，獲得數(shù)據(jù)Si(k)；而后，利用每組候選相位因子序列對Si(k)進(jìn)行處理，即針對每一組候選相位因子序列，將每組Si(k)乘以不同的相位因子bui，并進(jìn)行累加得到數(shù)據(jù)Su(n)，由于共有U組候選相位因子序列，因此獲得U組數(shù)據(jù)Su(n)；然后再計算U組數(shù)據(jù)Su(n)的PAPR，將PAPR最小的數(shù)據(jù)作為主信息進(jìn)行發(fā)送，將主信息對應(yīng)的候選相位因子序列作為被選相位因子序列，并將被選相位因子序列的組號攜帶于副信息中發(fā)送給接收端。接收端接收到主信息和副信息后，根據(jù)副信息確定對應(yīng)的被選相位因子序列，通過用主信息中的每組數(shù)據(jù)除以被選相位因子序列中的元素或與被選相位因子序列中的元素共軛相乘來消除相位因子的影響，并對所得到的結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉逆變換與解調(diào)，從而獲得原始數(shù)據(jù)。
為了能夠預(yù)先獲得互相關(guān)性較小的候選相位因子序列，本實施例將相位因子的選擇范圍從現(xiàn)有技術(shù)的集合{1，-1，j，-j}擴(kuò)大到坐標(biāo)空間中的單位圓，即相位因子其中x為取值范圍為
。
圖3示出了本實施例中產(chǎn)生候選相位因子序列的方法流程圖。在本實施例中，假設(shè)候選相位因子序列的組數(shù)為U，每組候選相位因子的維數(shù)為V，其中V與經(jīng)調(diào)制處理的信號的分組數(shù)目一致。如圖3所示，本實施例中按照以下步驟產(chǎn)生候選相位因子 在步驟301～302中，初始化候選相位因子序列xk、迭代次數(shù)k和海斯矩陣Hk，并計算目標(biāo)函數(shù)f(x)在xk處的梯度gk。
這里，將迭代次數(shù)初始化為0，并將候選相位因子序列xk初始化為U×V矩陣，其中的元素為單位圓中的任意數(shù)值，并且每V個元素為一組候選相位因子。以U＝2、V＝2為例，可以將xk的初始值x0取為
T。另外，將海斯矩陣的Hk初始值H0取為等于單位矩陣。
本實施例中的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為 其中j表示虛部。
本實施例按照如下公式確定目標(biāo)函數(shù)f(x)在xk處的梯度gk 其中Diffx(i)表示對x(i)求偏微分，并且1≤i≤U×V、1≤n≤U×V。
例如，在U＝2、V＝2、x0＝
T的情況下，Diffx＝[1e-008，1e-008，1e-008，2.3407e-008]T，對于第一個變量而言，則f(x0)＝2，從而 按照同樣的計算過程，可以確定f(x)在x0處的梯度g0的其他三個元素分別為2，2和-2。這樣，g0＝[2，2，2，-2]T。
在步驟303～304中，判斷梯度gk的無窮∞范數(shù)‖gk‖∞是否小于門限值ε，其中ε＝10-8(1+‖gk‖∞)，如果是，則將候選相位因子序列確定為等于xk，并結(jié)束本確定候選相位因子序列的流程；否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟305。
本實施例中，無窮∞范數(shù)的定義為并且x＝{xi}，這里在計算‖gk‖∞時，只需將無窮∞范數(shù)的定義公式中的x和x分別替換為gk和gk即可。另外，門限值ε＝10-8(1+‖gk‖∞)，可見ε在每次得到‖gk‖∞時均有所變化。當(dāng)‖gk‖∞很小時，表明找到此時xk中各行數(shù)據(jù)的互相關(guān)性很小，因此可以將其作為用于降低PAPR的候選相位因子序列。當(dāng)然，門限值ε的表達(dá)式可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。
在步驟305～306中，將搜索方向確定dk為dk＝-Hkgk，并且通過沿dk方向?qū)(x)執(zhí)行混合2，3次插值來進(jìn)行一維線性搜索，確定校正步長αk。
在步驟307～309中，將xk校正為xk+1＝xk+αkdk，利用xk+1獲得f(x)在xk+1處的梯度gk+1，對Hk+1進(jìn)行校正，并使得k＝k+1，返回執(zhí)行步驟303。
這里的三個步驟是利用搜索方向dk和校正步長αk，確定f(x)在xk+1處的梯度gk+1并獲得Hk+1的過程。
具體而言，在根據(jù)搜索方向dk和校正步長αk確定xk+1之后，按照與步驟302相同的方法計算梯度gk+1。然后，按照如下公式確定Hk+1 其中，sk＝αkdk，yk＝gk+1-gk。
在完成了H矩陣的校正之后，將k+1附值給k，這樣，xk、αk、dk、gk以及Hk分別更新為xk+1、αk+1、dk+1、gk+1以及Hk+1的內(nèi)容，則在返回步驟303中后，若確定梯度小于門限值，則完成了候選相位因子的確定。
仍以U＝2、V＝2、x0＝
T、g0＝[2，2，2，-2]T為例，各輪迭代后獲得結(jié)果為 第一輪迭代校正步長α1＝0.1595，x1＝
T，g1＝
T，H1＝0.2248×I4×4； 第四輪迭代到校正步長α4＝1，x4＝
T，g4＝1.302e-5×[1，-1，-1，1]T， 第五輪迭代α5＝1，x5＝
T，g5＝2.59e-9×[1，-1，-1，1]T。
由于梯度g5已經(jīng)小于門限值ε＝10-8(1+‖gk‖∞)，因此此時的候選相位因子序列等于x5的內(nèi)容，即第一組候選相位因子序列為
T，第二組候選相位因子序列為[-0.3927，1.9635]T，并且上述兩組候選相位因子的互相關(guān)性非常小。
至此，完成本實施例中確定候選相位因子的流程。
通過上述的步驟301～309可見，本實施例中通過對梯度值的控制，確定候選相位因子。由于梯度的物理意義在于表示函數(shù)的收斂性，即梯度值很小時，接近函數(shù)的最小值，本實施例中利用梯度對搜索方向進(jìn)行校正，并根據(jù)搜索方向確定每次搜索的步長，因此能夠較快地找到使得f(x)函數(shù)值較小的xk，此時中xk各行之間的互相關(guān)性很小，即每組候選相位因子序列之間的互相關(guān)性很小。那么，在利用上述候選相位因子序列確定PAPR時，各組候選相位因子序列所帶來的PAPR差異較大，降低PAPR的效果較為明顯。并且在對降低PAPR的性能要求相同的情況下，本實施例中的候選相位因子序列的組數(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比大大減少。另外，本實施例確定了候選相位因子序列之后，對候選相位因子序列進(jìn)行編號，即每組候選相位因子序列均具有唯一的組號。并且，發(fā)射端和接收端中均保存有內(nèi)容一致的全部候選相位因子序列。
另外，如果利用上述步驟301～309在單位圓中的特殊范圍{1，-1}中選取候選相位因子序列，在U＝V＝4時互相關(guān)最小的4組相位因子是1，1，1，1；1，-1，1，-1；1，1，-1，-1；1，-1，-1，1?？梢?，與現(xiàn)有方案對16組候選因子序列進(jìn)行處理相比，此時從僅處理4組候選相位因子，很大程度上降低了所需的計算復(fù)雜度。并且，在存在16組候選因子序列時，當(dāng)采用二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制時，副信息需4比特，而在存在4組候選因子序列的情況下，采用BPSK調(diào)制時副信息只需2比特，可見本發(fā)明降低了所需傳輸?shù)母毙畔⒘??；谕瑯拥脑恚景l(fā)明也可在單位圓中的{1，-1，j，-j}范圍內(nèi)選取互相關(guān)最小的V組相位因子，并利用這些互相關(guān)小的相位因子，取得較好的PAPR抑制效果。
在確定了候選相位因子序列的前提下，本實施例按照圖4所示的流程，進(jìn)行多載波數(shù)據(jù)傳輸。結(jié)合圖1和圖4，本實施例中多載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ò? 在步驟401～403中，發(fā)送端對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制處理，并進(jìn)行分組，而后對經(jīng)過分組的每組數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT處理，并從預(yù)先確定的候選相位因子序列中選擇一組作為當(dāng)前候選相位因子序列。
在PTS方式下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，每組數(shù)據(jù)乘以一個相同的相位因子，以降低計算量。這里采用相鄰、隨機(jī)或者交織等方式進(jìn)行分組。實踐證明，如果數(shù)據(jù)間的互相關(guān)性較小，在經(jīng)過IFFT之后，如果再經(jīng)過子載波隨機(jī)分組，所獲得的各組數(shù)據(jù)間的互相關(guān)性會更小。如果各組數(shù)據(jù)都與不同的相位因子相乘，則所得數(shù)據(jù)的PAPR就會較小?？梢?，采用隨機(jī)方式的分組能夠帶來較小的PAPR值。
在步驟404～405中，將每組IFFT處理結(jié)果與當(dāng)前相位因子序列中的一個相位因子相乘并進(jìn)行累加；計算累加結(jié)果的PAPR，作為當(dāng)前候選相位因子序列對應(yīng)的PAPR。
例如，IFFT處理結(jié)果中包括兩組數(shù)據(jù)S1(n)和S2(n)，當(dāng)前的候選相位因子序列中包括兩個相位因子b1和b2，則這里首先計算S1(n)*b1+S2(n)*b2，再求出對應(yīng)的PAPR。
在步驟406～407中，判斷是否存在未被使用的候選相位因子序列，如果是，則從未被使用的候選相位因子序列中選擇一組，作為當(dāng)前候選相位因子，并返回執(zhí)行步驟404；否則，執(zhí)行步驟408。
這里對是否存在未被使用的候選相位因子序列進(jìn)行判斷的目的在于，確定是否利用了全部的候選相位因子。
在步驟408～409中，比較所有候選相位因子序列對應(yīng)的PAPR，將PAPR最小值對應(yīng)的相位因子序列作為被選相位因子序列，并且將PAPR最小值對應(yīng)的累加結(jié)果作為主信息，將被選相位因子序列的組號作為副信息，發(fā)送給接收端。
本實施例中在對降低PAPR的性能要求相同的情況下，候選相位因子序列的組數(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比大大減少，即被選相位因子序列的組號的取值范圍明顯縮小，那么這里副信息所占用的字節(jié)數(shù)也較少。從而本實施例會減少副信息所占用的系統(tǒng)帶寬。
以上的步驟401～409中的操作均在發(fā)射端完成。
在步驟410～411中，接收端根據(jù)接收到的副信息確定被選相位因子序列，利用所確定的被選相位因子序列來消除相位因子對主信息的影響，而后對消除相位因子影響的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉逆變換和解調(diào)處理，獲得原始數(shù)據(jù)。
這里，接收端所執(zhí)行的操作與發(fā)射端相逆。換言之，發(fā)射端對數(shù)據(jù)依次進(jìn)行IFFT、與被選相位因子序列相乘以及累加等處理，則接收端對接收到的主信息依次進(jìn)行分組、除以被選相位因子以及快速傅立葉逆變換等處理，以便獲得原始信號。
另外，由于接收端中保存了與發(fā)射端相同的候選相位因子序列，因此，只要接收端獲取到組號，就能夠從自身讀取到發(fā)射端實際使用的被選相位因子序列的全部內(nèi)容。
至此，完成本實施例中多載波數(shù)據(jù)傳輸流程。
本實施例中，預(yù)先在坐標(biāo)空間的單位圓范圍內(nèi)選擇相位因子，并根據(jù)待傳輸數(shù)據(jù)的組數(shù)，利用梯度確定多組互相關(guān)性較小的候選相位因子序列。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在候選相位因子序列組數(shù)相同的情況下，本實施例的數(shù)據(jù)傳輸方法中的PAPR大大降低；在對降低PAPR要求相同的情況下，本實施例的數(shù)據(jù)傳輸方法中需要產(chǎn)生的候選相位因子序列的組數(shù)大大減少，從而有效地減少了確定被選相位因子序列所需的計算量，這樣在硬件資源一定時，明顯縮短了發(fā)射端降低PAPR的處理時間，在對處理時間存在要求時，很大程度上節(jié)省了硬件資源。一言以蔽之，本實施例的多載波數(shù)據(jù)傳輸有效地提高了系統(tǒng)的效率。
另外，由于本實施例中只需較少組數(shù)的候選相位因子序列就能夠獲得很好的降低PAPR的性能，這樣在確定被選相位因子序列時的計算復(fù)雜度大幅度降低；并且攜帶被選相位因子序列組號的副信息只需所占用較少的字節(jié)數(shù)，從而在數(shù)據(jù)傳輸時節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的效率。
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)明的精神和原則之內(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)先從坐標(biāo)空間的單位圓中選擇互相關(guān)性小的候選相位因子序列，該方法包括
A.利用全部候選相位因子序列處理發(fā)射端中的待傳輸數(shù)據(jù)，計算處理結(jié)果的峰平比PAPR值并進(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；
B.將PAPR最小值對應(yīng)的處理結(jié)果作為主信息，連同被選相位因子序列的組號一起發(fā)送給接收端；
C.接收端根據(jù)接收到的組號確定被選相位因子序列，將接收到的主信息還原為待傳輸數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置目標(biāo)函數(shù)f(x)，所述從坐標(biāo)空間的單位圓中選擇互相關(guān)性小的候選相位因子序列包括
A01.初始化迭代次數(shù)k、候選相位因子序列xk和海斯矩陣Hk，并計算目標(biāo)函數(shù)f(x)在xk處的梯度gk；
A02.判斷梯度gk的無窮∞范數(shù)‖gk‖∞是否小于門限值ε，其中ε＝10-8(1+‖gk‖∞)，如果是，則將候選相位因子序列確定為等于xk，并結(jié)束本確定候選相位因子序列的流程；否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟A03；
A03.將搜索方向確定dk為dk＝-Hkgk，并且通過沿dk方向?qū)δ繕?biāo)函數(shù)f(x)執(zhí)行混合2，3次插值來進(jìn)行一維線性搜索，確定校正步長αk；
A04.將候選相位因子序列xk校正為xk+1＝xk+αkdk，利用xk+1獲得f(x)在xk+1處的梯度gk+1，對海斯矩陣Hk+1進(jìn)行校正，并使得k＝k+1，返回執(zhí)行步驟A02。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述候選相位因子序列的組數(shù)為U，每組候選因子序列的維數(shù)為V，則步驟A01所述初始化迭代次數(shù)k、候選相位因子序列xk和海斯矩陣Hk為
將迭代次數(shù)k初始化為0；
將候選相位因子序列初始化為U×V矩陣，該矩陣中的元素為所述單位圓中的任意數(shù)值，并且每V個元素為一組候選相位因子；
將所述海斯矩陣Hk初始化為單位矩陣。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟A01所述計算目標(biāo)函數(shù)f(x)在xk處的梯度gk為
其中Diffx(i)表示對x(i)求偏微分，并且1≤i≤U×V、1≤n≤U×V。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述候選相位因子序列的組數(shù)為U，每組候選因子序列的維數(shù)為V，則步驟A01所述目標(biāo)函數(shù)f(x)為
其中j表示虛部。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A04所述對海斯矩陣Hk+1進(jìn)行校正為
其中，sk＝αkdk，yk＝gk+1-gk。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A所述利用全部候選相位因子序列處理發(fā)射端中的待傳輸數(shù)據(jù)，計算處理結(jié)果的PAPR值包括
A1.將所述待傳輸數(shù)據(jù)分組，從所述候選相位因子序列中選擇一組作為當(dāng)前候選相位因子序列；
A2.每組待傳輸數(shù)據(jù)與當(dāng)前相位因子序列中的一個相位因子相乘，并進(jìn)行累加，計算累加結(jié)果的PAPR，作為當(dāng)前候選相位因子序列對應(yīng)的PAPR；
A3.判斷是否存在未被使用的候選相位因子序列，如果是，則從未被使用的候選相位因子序列中選擇一組，作為當(dāng)前候選相位因子，并返回執(zhí)行步驟A2；否則，執(zhí)行步驟A中所述對PAPR值進(jìn)行比較的操作；
步驟C所述將接收到的主信息還原為所述待傳輸數(shù)據(jù)為
對接收到的主信息進(jìn)行分組，將每組主信息除以所述被選相位因子序列中的對應(yīng)元素或者將每組主信息與被選相位因子序列中的元素共軛相乘。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟A1所述對待傳輸數(shù)據(jù)分組之后，進(jìn)一步包括對每組待傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換；
所述將每組主信息除以所述被選相位因子序列中的對應(yīng)元素或者將每組主信息與被選相位因子序列中的元素共軛相乘之后，進(jìn)一步包括
對除運算獲得的結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉逆變換。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟A1之前，進(jìn)一步包括對所述發(fā)射端中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制處理，將調(diào)制后的數(shù)據(jù)作為待傳輸數(shù)據(jù)；
所述對除運算獲得的結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉逆變換之后，進(jìn)一步包括對快速傅立葉逆變換的結(jié)果進(jìn)行解調(diào)操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多載波數(shù)據(jù)傳輸方法，預(yù)先從坐標(biāo)空間的單位圓中選擇互相關(guān)性小的候選相位因子序列，該方法包括A.利用全部候選相位因子序列處理發(fā)射端中的待傳輸數(shù)據(jù)，計算處理結(jié)果的PAPR值并進(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；B.將PAPR最小值對應(yīng)的處理結(jié)果作為主信息，連同被選相位因子序列的組號一起發(fā)送給接收端；C.接收端根據(jù)接收到的組號確定被選相位因子序列，將接收到的主信息還原為待傳輸數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過選取互相關(guān)較小的相位因子來提高PAPR抑制效果，在相同相位因子組數(shù)條件下可獲得更好的PAPR抑制效果；在相同PAPR抑制性能下計算復(fù)雜度和副信息量較小。
文檔編號H04L5/02GK101110809SQ20061009921
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者霞 雷, 悅 肖, 李少謙, 嚴(yán)春林, 戰(zhàn) 張, 加山英俊 申請人:電子科技大學(xué), 株式會社Ntt都科摩