专利名称：一种基于选择载波调制的多载波传输的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种基于选择载波调制的多载波传输的方法及装置。
背景技术：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)是一种子载波在频域互相重叠但保持正交性的多载波传输方式。其优点在于(1)由于相邻子载波间有1/2的重叠，因此当子载波个数足够大时，频谱利用率非常高；(2) OFDM把高速数据流经过串并转换后，每个子载波上的数据符号长度变为原来的N倍，故对时延扩展而导致的码间干扰有抑制作用；(3)通常在OFDM符号前加入保护间隔，只要保护间隔大于信道时延扩展就可以完全抵消多径干扰。OFDM系统中白色功率谱密度的高斯加性(AWGN)信道，信道带宽为W，噪声方差为σ 2，发送功率为P时，则其信道容量为C=Wlog2 (1+Ρ/ σ 2)(I)根据香农公式(I )，可以看出在信道带宽一定，系统处于一定环境(噪声方差变化不大)下系统的容量和发送功率P成对数关系，一定的信息速率对应一定的发送功率P，没有功率就没有信息，信息与能量是不可分离的，因而在带宽与噪声功率一定情况下，为了获取更多的信息，就必须提高系统发射功率。进一步地，在OFDM系统中，假设有N个子带，根据上面的解释可知，环境稳定的条件下，第k个子频带的容量也是由其发送功率决定的，SP Ci = Wmb Iog2 (! + PiIaf)(2)而系统总容量为各个子频带的容量之和，即
_9]+(3)当各个子带等功率分配时，其所需总功率为P 二二 NPi (4)可见，OFDM技术的系统容量也与每个子信道上的功率直接对应,功率总和与信道个数成正比，在带宽与噪声功率一定情况下，为了获取更多的信息，就必须大幅提高系统的发射功率，但当前对OFDM系统的要求是希望降低功率放大器的输入功率，提高功率放大器的效率，从而降低系统能耗，在保证不降低OFDM的频谱效率下，达到节能减排，绿色通 目。因此，当前需要一种基于选择载波调制的高能效多载波传输的控制技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于选择载波调制的多载波传输的方法及装置，以解决传统的OFDM系统在带宽与噪声功率一定情况下，为了获取更多的信息，就必须大幅提高系统的发射功率，导致系统能耗较高的问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种基于选择载波调制的多载波传输的方法，包括
发送端将正交频分复用OFDM系统中的子载波进行逻辑分组，每组由相邻的η个子载波组成，将待发送的比特数据也进行相应分组，分组后的每组数据分成两部分，其中一部分比特数据在每组η个子载波中选择n-k个作为空载波不承载数据，另一部分比特数据调制成k个符号映射到剩余k个子载波上，将空载波与承载数据的载波经过反傅里叶变换IFFT操作后形成OFDM符号进行发送；接收端接收到数据后，对均衡后的接收频域符号进行和发送端同样的逻辑分组，在每组符号内通过功率排序准则进行空载波位置识别，将空载波位置映射为比特，得到第一部分发送的比特数据，在每组内将空载波位置的符号去掉，将剩余k个符号进行解调得到第二部分发送的比特数据，完成基于选择载波调制的多载波传输。进一步地，上述方法还可包括所述发送端将OFDM系统中的子载波分组的步骤，包括所述发送端将OFDM系统中的子载波逻辑划分为Ng = N/n组，每组由相邻的η个子载波组成，其中，OFDM系统包含N个子载波，OFDM的符号长度为Ts，子载波带宽为Λ f=l/Ts, f0是OFDM系统的发送基频，Ng为循环前缀的符号点数，其调制方式是MPSK或MQAM，每个调制符号包含Hi=Iog2M比特；分组参数中N彡η彡M，且保证Ng为正整数，每组非空载波的个数最优值为灸= - Lo +1) / (2 +1)」,不同的k值频谱效率和能效不同。进一步地，上述方法还可包括所述发送端将待发送的数据比特分组的步骤，包括所述发送端根据子载波分组相应的对用户数据进行分组，将待发送的乂([Iog2 C'\ + km)比特数据划分为Ng组，D=LD1, D2,…，DNg]，其中每组由相邻的
Llog2 Ckn\ + kmn c + km 比特组成。进一步地，上述方法还可包括所述发送端将分组后的每组数据分成两部分，其中一部分长度为c的比特数据在每组η个子载波中选择n-k个作为空载波，另一部分数据调制成k个符号映射到剩余k个子载波上进行传输，将完成基于选择载波调制的发送端数据发送的步骤，包括第i组数据Di分成两部分，分别记为Ai数据和Bi数据，其中Ai数据包含c比特，Bi数据包含km比特；Di- [Ai I Bi] - La1 A, aij2,…，a。c | bia, 1^,2，***, bi；km]；第一部分数据比特Ai中c比特经过MAP模块从比特数据映射为n-k个η进制数，标志第i组载波中空载波的序号，记为Ei=Leiil,…，ei,n_k]，而其余载波序号记为，Fi=Lfi,
…，fi，k]，标志承载调制符号载波的序号；第二部分数据比特Bi包含km比特经过调制模块转化成为k个调制符号，组成第i组调制符号，即，Si= [Sia, Sij2, ...,Sijk]；经调制中输出Ng组调制符号经串并转换操作后得到并行输出的符号向量Sc =K,，大小为Ngk，而从MAP模块中输出Ngk个承载调制符号载波位置值,经
串并转换操作后组成承载调制符号载波并行指示向量为Fc =IF1,F2,-,FnJ;将输出频域符号向量S。中的第i组k个符号向量Sf ,通过承载调制符号指示集 合F。中的第i个向量值Fi,分别选择映射到Fi指示的承载调制符号的k个子载波上，而Ei集合中指不的载波功率为O,完成选择载波调制过程；映射后的并行调制符号经过IFFT操作后，输出时域并行符号向量X。= [x1；X2,…，XN]T，其中X1表达式如下，
权利要求
1.一种基于选择载波调制的多载波传输的方法，其特征在于，包括 发送端将正交频分复用OFDM系统中的子载波进行逻辑分组，每组由相邻的η个子载波组成，将待发送的比特数据也进行相应分组，分组后的每组数据分成两部分，其中一部分比特数据在每组η个子载波中选择n-k个作为空载波不承载数据，另一部分比特数据调制成k个符号映射到剩余k个子载波上，将空载波与承载数据的载波经过反傅里叶变换IFFT操作后形成OFDM符号进行发送； 接收端接收到数据后，对均衡后的接收频域符号进行和发送端同样的逻辑分组，在每组符号内通过功率排序准则进行空载波位置识别，将空载波位置映射为比特，得到第一部分发送的比特数据，在每组内将空载波位置的符号去掉，将剩余k个符号进行解调得到第二部分发送的比特数据，完成基于选择载波调制的多载 波传输。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述发送端将OFDM系统中的子载波分组的步骤，包括 所述发送端将OFDM系统中的子载波逻辑划分为Ng = N/n组，每组由相邻的η个子载波组成，其中， OFDM系统包含N个子载波，OFDM的符号长度为Ts，子载波带宽为Λ f = 1/TS，&是OFDM系统的发送基频，Ng为循环前缀的符号点数，其调制方式是MPSK或MQAM，每个调制符号包含m = Iog2M比特； 分组参数中N > η SM，且保证Ng为正整数，每组非空载波的个数最优值为k = n-[(n + l)/(2m + 1)J ,不同的k值频谱效率和能效不同。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于， 所述发送端将待发送的数据比特分组的步骤，包括 所述发送端根据子载波分组相应的对用户数据进行分组，将待发送的Arg ([log, J+ few)比特数据划分为Ng组，D = [Di，D2，m‘，DnJ,其中每组由相邻的LloS2 Cl\ + bnU c + km 比特组成。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于， 所述发送端将分组后的每组数据分成两部分，其中一部分长度为c的比特数据在每组η个子载波中选择n-k个作为空载波，另一部分数据调制成k个符号映射到剩余k个子载波上进行传输，将完成基于选择载波调制的发送端数据发送的步骤，包括 第i组数据Di分成两部分，分别记为Ai数据和Bi数据，其中Ai数据包含c比特，Bi数据包含km比特； Di — [Ai I Bi] — [aia, aij2, . . .，alrC I bia, bij2, . . .，I^km]； 第一部分数据比特Ai中c比特经过MAP模块从比特数据映射为n-k个η进制数，标志第i组载波中空载波的序号，记为Ei =而其余载波序号记为，Fi= [f,, U，标志承载调制符号载波的序号； 第二部分数据比特Bi包含km比特经过调制模块转化成为k个调制符号，组成第i组调制符号，即， Si — [Sia, Sij2, · · ·，Sijk]；经调制中输出Ng组调制符号经串并转换操作后得到并行输出的符号向量Sc···,.VsJi，大小为Ngk，而从MAP模块中输出Ngk个承载调制符号载波位置值，经串并转换操作后组成承载调制符号载波并行指示向量为巧=[G，F2，…，; 将输出频域符号向量S。中的第i组k个符号向量Sf，通过承载调制符号指示集合F。中的第i个向量值Fi,分别选择映射到Fi指示的承载调制符号的k个子载波上，而Ei集合中指示的载波功率为O，完成选择载波调制过程； 映射后的并行调制符号经过IFFT操作后，输出时域并行符号向量X。= [x1； X2,..., xN]τ，其中X1表达式如下，
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于， 所述接收端接收数据，对均衡后的接收符号进行和发送端同样的分组，在每组符号内通过功率排序准则进行空载波位置识别，将接收的空载波位置数据映射为比特，得到c比特的第一部分数据，在每组内将空载波位置的符号去掉，剩余k个符号进行解调得到km比特发送的第二部分数据，完成选择载波调制的多载波传输接收端的步骤，包括 所述接收端将得到的时域符号经过去CP操作、串并转换操作、傅里叶变换FFT操作、并串转换操作、信道估计操作和均衡操作后得到频域符号S = [S1, S2, , SJ ； 对得到的频域符号进行分组操作，其中， 根据发送端的对载波的分组方法将得到的频域数据S分为Ng = N/n组，Si = [Sia, Si,2,. . . , SijJ , i = I, 2, . . . , Ng,每组 η 个符号； 对每组符号模方排序后进行空载波识别，找出较小的n-k个载波的序号，得到Ei, SP
6.一种基于选择载波调制的多载波传输的装置，其特征在于，包括 发送端，用于将正交频分复用OFDM的子载波分组，每组由相邻的η个子载波组成，将待发送的数据进行同样分组，每组数据为c+km比特，将分组后的每组数据分成两部分，其中一部分c比特数据在每组η个子载波中选择n-k个作为空载波，另一部分比特数据调制成k个符号映射到剩余k个子载波上进行传输，将完成空载波选择和调制后的数据发送到接收端；及接收端，用于接收和恢复发送端发送的数据，对均衡后的接收频域符号进行和发送端同样的分组，在每组符号内通过功率排序准则进行空载波位置识别，将识别到的n-k个空载波位置数据映射为比特，得到c比特的第一部分发送数据，在每组内将空载波位置的符号去掉，剩余k个符号进行解调得到km比特的第二部分发送数据。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于， 所述发送端将OFDM的子载波分组，是指 所述发送端将OFDM的子载波划分为Ng = N/n组，每组由相邻的η个子载波组成，其中，OFDM系统包含N个子载波，OFDM的符号长度为Ts，子载波带宽为Λ f = 1/TS，&是OFDM系统的发送基频，Ng为循环前缀的符号点数，其调制方式是MPSK或MQAM，每个调制符号包含m = Iog2M比特； 分组参数中N > η SM，且保证Ng为正整数，每组非空载波的个数最优值为
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述发送端将待发送的数据分组，是指 所述发送端根据子载波分组相应对用户数据进行分组，将
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于， 所述发送端将分组后的每组数据分成两部分，其中一部分C比特数据在每组η个子载波中选择n-k个作为空载波，另一部分比特数据调制成k个符号映射到剩余k个子载波上进行传输，将完成空载波选择和调制后的数据发送，是指 所述发送端将待发送的数据经过分组后，每组分别进行空载波选择和调制，其中， 第i组数据Di分成两部分，分别记为Ai数据和Bi数据，其中Ai数据包含c比特，Bi数据包含km比特； Di — [Ai I Bi] — [aia, aij2, . . .，alrC I bia, bij2, . . .，I^km]； 第一部分数据比特Ai中c比特经过MAP模块从比特数据映射为n-k个η进制数，标志第i组载波中空载波的序号，记为Ei = Lei,1； , ei,n_k]，而其余载波序号记为，Fi = [4!,.·· U，标志承载调制符号载波的序号； 第二部分数据比特Bi包含km比特经过调制模块转化成为k个调制符号，组成第i组调制符号，即， Si — [Sia, Sij2, · · ·，Sijk]； 经调制中输出Ng组调制符号经串并转换操作后得到并行输出的符号向量又=[W,…，Λ:γ. F，大小为Ngk，而从MAP模块中输出Ngk个承载调制符号载波位置值,经串并转换操作后组成承载调制符号载波并行指示向量为夂=[Α€， ; 将输出频域符号向量S。中的第i组k个符号向量通过承载调制符号指示集合F。中的第i个向量值Fi,分别选择映射到Fi指示的承载调制符号的k个子载波上，而Ei集合中指示的载波功率为0，完成选择载波调制过程；映射后的并行调制符号经过反傅里叶变换IFFT操作后，输出时域并行符号向量X。=[X1, X2, , XN]T，其中X1表达式如下，
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于， 所述接收端接收数据，对均衡后的接收符号进行和发送端同样的分组，在每组符号内通过功率排序准则进行空载波位置识别，将接收的空载波位置数据映射为比特，得到c比特的第一部分发送数据，在每组内将空载波位置的符号去掉，剩余k个符号进行解调得到km比特的第二部分发送数据，是指 所述接收端将得到的时域符号经过去CP操作、串并转换操作、傅里叶变换FFT操作、并串转换操作、信道估计操作和均衡操作后得到频域符号S = [S1, S2, , SJ ； 对得到的频域符号进行分组，其中， 根据发送端的对载波的分组方法将得到的频域数据S分为Ng = N/n组，Si = [Sia, Si,.2，. . .，SiJ，i = 1，2，. . .，Ng，每组η个符号；对每组符号模方排序后进行空载波识别，找出较小的 n-k 个载波的序号，得到 Ei,即···#,,」= arg[Hi |2<|Λ% |2<···<|、|2}，根据得到的Ei进行D-MAP映射，将Ei映射为比特数据，得到c比特数据，对应发送数据中的Ai，其中D-MAP是MAP的逆操作模块； 将该组频域数据Si中序号属于Ei中的数据删除后进行解调，得到km比特输出，对应发送数据中的Bi ； 最后将得到的数据Ai和Bi合并得到第i组发送数据Di = [Ai I Bi]，共c+km比特，再将每组数据合并得到发送的数据"HA A共(c+mk)Ng比特，完成选择载波调制的多载波传输。
全文摘要
一种基于选择载波调制的多载波传输的方法及装置，包括发送端对OFDM系统中子载波分组，将待发送比特数据也相应分组，分组后每组数据中一部分比特数据在每组n个子载波中选择n-k个作为空载波，另一部分比特数据调制成k个符号映射到剩余k个子载波上，将空载波与承载数据的载波形成OFDM符号后发送；接收端对均衡后接收频域符号进行和发送端相同分组，在每组符号内行空载波位置识别，将空载波位置映射为比特得到第一部分数据，在每组内将空载波位置符号去掉，将剩余k个符号进行解调得到第二部分数据。本发明解决了传统OFDM系统在带宽与噪声功率一定情况下，为了获取更多信息导致系统能耗高的问题。
文档编号H04L27/26GK102638437SQ20121014416
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者王文博, 赵慧, 赵龙, 郑侃 申请人:北京邮电大学