子载波的比特数分配和功率分配的方法、装置和电子设备与流程

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种子载波的比特数分配和功率分配的方法、装置和电子设备。

背景技术：

多载波通信系统是一种高效的光通信系统，其以离散多音频调制(Discrete Multi-Tone,DMT)系统为代表。多载波通信系统中，通常需要将信道分割成多个子载波以进行信号传输。

在多载波通信系统中，可以根据各子载波的信噪比(SNR，signal to noise ratio)，为各子载波分配不同的比特数，该比特数决定了该子载波的调制模式，并且，根据该子载波的调制模式为该子载波分配功率。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

本申请的发明人发现，在现有技术中，为各子载波分配比特数和功率时并没有考虑多载波通信系统中的相位噪声的影响，因此，多载波通信系统的传输性能下降。

本申请的实施例提供一种子载波的比特数分配和功率分配的方法、装置和电子设备，能够根据多载波通信系统中的相位噪声，来为各子载波进行比特数分配(bitallocation)，从而提高多载波通信系统的传输性能。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种子载波的比特数分配和功率分配的装置，该装置包括：

比特数计算单元，其用于根据多载波通信系统中各子载波的信噪比，计算各子载波对应的比特数；

比特数分配单元，其基于所述比特数计算单元所计算出的各子载波对应的比特数，以及该多载波通信系统通信时的相位噪声，为各子载波分配比特数，其中，所分配的比特数与各子载波的信号调制格式相关；以及

功率分配单元，其用于根据所述比特数分配单元为各子载波分配的比特数，对各子载波分配相应的功率。

根据本实施例的第二方面，提供一种子载波的比特数分配和功率分配的方法，该方法包括：

根据多载波通信系统中各子载波的信噪比，计算各子载波对应的比特数；

基于所计算出的各子载波对应的比特数，以及该多载波通信系统通信时的相位噪声，为各子载波分配比特数，其中，所分配的比特数与各子载波的信号调制格式相关；以及

根据为各子载波分配的比特数，对各子载波分配相应的功率。

根据本实施例的第三方面，提供一种电子设备，其包括实施例的第一方面的子载波的比特数分配和功率分配的装置。

本申请的有益效果在于：能够提高多载波通信系统的传输性能。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请实施例1的子载波的比特数分配和功率分配的装置的一个示意图；

图2是本申请实施例1的比特数分配单元的一个示意图；

图3是本申请实施例1的功率调整单元调整前后的星座点周围信号的分布情况的一个示意图；

图4是本申请实施例1的阈值设定单元的一个示意图；

图5是多载波通信系统分别采用本申请实施例1的装置以及现有技术的装置进行比特分配和功率分配的效果示意图；

图6是本申请实施例2的子载波的比特数分配和功率分配的方法的一个示意图；

图7是本申请实施例2的设定预定阈值的方法的一个示意图；

图8是本申请实施例3的电子设备的一个示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种子载波的比特数分配和功率分配的装置，用于对多载波通信系统所使用的各子载波进行比特数分配和功率分配。

图1是实施例1的子载波的比特数分配和功率分配的装置的一个示意图，如图1所示，装置100可以包括：比特数计算单元101、比特数分配单元102以及功率分配单元103。

在本实施例中，比特数计算单元101根据多载波通信系统中各子载波的信噪比，计算各子载波对应的比特数；比特数分配单元102基于比特数计算单元101所计算出的各子载波对应的比特数，以及该多载波通信系统通信时的相位噪声，为各子载波分配比特数，其中，所分配的比特数与各子载波的信号调制格式相关；功率分配单元103根据比特数分配单元102为各子载波分配的比特数，对各子载波分配相应的功率。

通过本申请的实施例，能够基于多载波通信系统中的相位噪声，为各子载波进行比特数分配(bit allocation)，由此，提高多载波通信系统的传输性能。

在本实施例中，比特数计算单元101能够根据各子载波的信噪比SNR来为各子载波计算其对应的比特数，比特数计算单元101所计算出来的比特数通常都不是整数。比特数计算单元101计算比特数的方法可以参考现有技术，本实施例不再赘述。

图2是本实施例的比特数分配单元的一个示意图，如图2所示，比特数分配单元102可以包括比特数量化单元201和比特数调整单元202。

在本实施例中，比特数量化单元201用于将比特数计算单元101所计算出的各子载波的比特数进行量化处理，以得到整数比特数；比特数调整单元202根据所述整数比特数与基于相位噪声而设定的预定阈值的比较结果，对所述整数比特数进行调整，并将调整后的比特数作为所述比特数分配单元102所分配的比特数。

在本实施例中，比特数量化单元201进行量化处理的方式可以参考现有技术，本实施例不再进行说明。

在本实施例中，比特数调整单元202可以根据整数比特数与预定阈值的比较结果，来对整数比特数进行调整，例如：在所述整数比特数大于该预定阈值的情况下，比特数调整单元202将所述整数比特数调整为小于或等于该预定阈值的预定的比特数，在所述整数比特数小于或等于该预定阈值的情况下，比特数调整单元202可以将调整后的比特数设定为等于该整数比特数。当然，比特数调整单元202进行调整的方式可以不限于此。

在本实施例中，功率分配单元103能够根据比特数分配单元102为各子载波分配的比特数，对各子载波分配相应的功率。功率分配单元103进行功率分配的具体方法可以参考现有技术，本实施例不再进行说明。

在本实施例中，由于多载波通信系统的相位噪声可以使各子载波对应的星座图相对于星座图的原点发生旋转。通过调整各子载波的比特数，能够降低该子载波对应的星座图的星座点与圆心的最远距离，由此，在星座图发生旋转的情况下，能够避免星座点周围的信号分布产生较大偏移，所以，能够提高多载波通信系统的传输性能。

在本实施例中，如图1所示，装置100还可以具有功率调整单元104，功率调整单元104用于根据该相位噪声，对功率分配单元103为各子载波分配的功率进行调整。

图3是功率调整单元104调整前后的星座点周围信号的分布情况的一个示意图。如图3所示，(A)表示调整前的星座点周围信号的分布情况，信号的分布范围为：以星座点301为中心，半径为r₁的圆形；(B)表示调整后的星座点周围信号的分布情况，信号的分布范围为：以星座点301’为中心，半径为r2的圆形。

如图3所示，r₂小于r₁，由此，即使由于相位噪声使星座图发生旋转，也能使旋转后的星座点周围信号的分布不超出原有的以星座点301为中心、半径为r₁的圆形范围，所以，能够避免星座点周围的信号分布产生较大偏移，从而能够提高多载波通信系统的传输性能。

在本实施例中，由于子载波被分配的功率与半径的大小成反比，因此，图3所示的调整后的星座点对应的子载波的功率大于调整前的功率，也就是说，通过增大分配给子载波的功率，能够提高该多载波通信系统的传输性能。

例如，调整后的功率与调整前的功率的比值可以由下式(1)表示：

其中，θ表示由相位噪声引起的该子载波星座图的旋转角度；R表示该子载波对应的星座图中星座点与圆心O的最远距离。

在本实施例中，调整后的功率与调整前的功率的比值也可以被表示为其它的公式，本实施例可以并不限于式(1)。

在本实施例中，如图1所示，该装置100还可以包括阈值设定单元105，阈值设定单元105能够根据该相位噪声设定比特数调整单元202所使用的预定阈值。

图4是本实施例的阈值设定单元105的一个示意图，如图4所示，该阈值设定单元105包括计算子单元401和设定子单元402。

在本实施例中，计算子单元401可以根据该相位噪声引起的该星座图的旋转角度、以及该子载波对应的星座图中星座点所允许移动的最大预定距离，计算所述星座图中星座点与所述圆心的最远距离；设定子单元402可以根据最远距离与调制格式的对应关系，以及所述最远距离，来设定所述调制格式，并将所设定的所述调制格式所对应的比特数作为所述预定阈值。

在本实施例中，计算子单元401可以根据下面的式(2)来计算当前的星座图中星座点与圆心O的最远距离R：

R＝d/sin(θ) (2)

对式(2)中各符号的意义的说明可以参考图3的(B)，其中，θ表示由相位噪声引起的该子载波星座图的旋转角度，R表示该子载波对应的星座图中星座点与圆心O的最远距离，d表示该子载波对应的星座图中星座点所允许移动的最大预定距离。

在本实施例中，设定子单元402可以从预存的列表中获取不同调制格式下星座图中星座点到圆心O的最远距离，并通过比较来判断计算子单元401所计算出的最远距离对应于哪种调制格式，进而将该种调制格式所对应的比特数作为该预定阈值。

此外，在本实施例中，该装置100也可以不具有该阈值设定单元104，而是具有存储部(图未示)，该存储部可以存储预先设定的相位噪声与预定阈值之间的对应列表，由此，可以根据相位噪声而直接从存储部中读取该预定阈值。

通过本申请的实施例，能够基于多载波通信系统中的相位噪声，为各子载波进行比特数分配(bit allocation)，由此，提高多载波通信系统的传输性能；此外，还能够基于多载波通信系统中的相位噪声，为各子载波进行功率分配(power allocation)，由此，可以进一步提高多载波通信系统的传输性能。

图5给出了多载波通信系统分别采用本实施例的装置以及现有技术的装置进行比特分配和功率分配的效果示意图。其中，图5的(A)、(B)和(C)分别是各子载波的功率分配示意图、各子载波的比特数分配示意图、以及各子载波的误码率(BER)示意图，横轴为子载波的索引(sc index)，纵轴分别为功率、比特数、以及误码率。如图5的(A)、(B)所示，在80～130子载波处，本实施例的装置比传统装置分配了更高的功率和更少的比特数；如图5的(C)所示，本实施例的装置可以显著降低各子载波的误码率(BER)。

实施例2

本申请实施例2提供一种子载波的比特数分配和功率分配的方法，与实施例1的装置100相对应。

图6是本实施例的方法的一个示意图，如图6所示，该方法包括：

步骤601、根据多载波通信系统中各子载波的信噪比，计算各子载波对应的比特数；

步骤602、基于所计算出的各子载波对应的比特数，以及该多载波通信系统通信时的相位噪声，为各子载波分配比特数，其中，所分配的比特数与各子载波的信号调制格式相关；以及

步骤603、根据为各子载波分配的比特数，对各子载波分配相应的功率。

如图6所示，该方法还可以包括：

步骤604、根据所述相位噪声，对为各子载波所分配的功率进行调整。

在步骤604中，调整后的功率与调整前的功率的比值可以由上式(1)表示。

如图6所示，该方法还可以包括：

步骤605、根据所述相位噪声设定所述预定阈值。

图7是本实施例的设定预定阈值的方法的一个示意图，如图7所示，设定预定阈值的方法包括：

步骤701、根据所述相位噪声引起的该星座图的旋转角度、以及该子载波对应的星座图中星座点所允许移动的最大预定距离，计算所述星座图中星座点与所述圆心的最远距离；以及

步骤702、根据最远距离与调制格式的对应关系，以及所述最远距离，来设定所述调制格式，并将所设定的所述调制格式所对应的比特数作为所述预定阈值。

通过本申请的实施例，能够基于多载波通信系统中的相位噪声，为各子载波进行比特数分配(bit allocation)，由此，提高多载波通信系统的传输性能；此外，还能够基于多载波通信系统中的相位噪声，为各子载波进行功率分配(power allocation)，由此，可以进一步提高多载波通信系统的传输性能。

实施例3

本申请实施例3提供一种电子设备，所述电子设备包括：如实施例1所述的子载波的比特数分配和功率分配的装置。

图8是本申请实施例3的电子设备的一个构成示意图。如图8所示，电子设备800可以包括：中央处理器(CPU)801和存储器802；存储器802耦合到中央处理器801。其中该存储器802可存储各种数据；此外还存储用于进行比特数分配和功率分配的程序，并且在中央处理器801的控制下执行该程序。

在一个实施方式中，子载波的比特数分配和功率分配的装置的功能可以被集成到中央处理器801中。

其中，中央处理器801可以被配置为：

根据多载波通信系统中各子载波的信噪比，计算各子载波对应的比特数；

基于所计算出的各子载波对应的比特数，以及该多载波通信系统通信时的相位噪声，为各子载波分配比特数，其中，所分配的比特数与各子载波的信号调制格式相关；以及

根据为各子载波分配的比特数，对各子载波分配相应的功率。

中央处理器801还可以被配置为：

将计算出的各子载波的比特数进行量化处理，以得到整数比特数；以及

根据所述整数比特数与基于相位噪声而设定的预定阈值的比较结果，对所述整数比特数进行调整，并将调整后的比特数作为所分配的比特数。

中央处理器801还可以被配置为：

根据所述相位噪声设定所述预定阈值。

中央处理器801还可以被配置为：

根据所述相位噪声引起的该星座图的旋转角度、以及该子载波对应的星座图中星座点所允许移动的最大预定距离，计算所述星座图中星座点与所述圆心的最远距离；以及

根据最远距离与调制格式的对应关系，以及所述最远距离，来设定所述调制格式，并将所设定的所述调制格式所对应的比特数作为所述预定阈值。

中央处理器801还可以被配置为：

根据所述相位噪声，对为各子载波所分配的功率进行调整。

中央处理器801还可以被配置为：

调整后的功率与调整前的功率的比值为

其中，0表示所述相位噪声引起的该子载波星座图的旋转角度；R表示所述子载波对应的星座图中星座点与圆心的最远距离；r₁表示调整前所述子载波星座图中星座点周围信号的分布半径。

此外，如图8所示，电子设备800还可以包括：输入输出单元803和显示单元804等；其中，上述部件的功能与现有技术类似，此处不再赘述。值得注意的是，电子设备800也并不是必须要包括图8中所示的所有部件；此外，电子设备800还可以包括图8中没有示出的部件，可以参考现有技术。

本申请实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在子载波的比特数分配和功率分配装置或电子设备中执行所述程序时，所述程序使得所述装置或电子设备执行实施例2所述的子载波的比特数分配和功率分配的方法。

本申请实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中，所述存储介质存储上述计算机可读程序，所述计算机可读程序使得子载波的比特数分配和功率分配的装置或电子设备执行实施例2所述的子载波的比特数分配和功率分配的方法。

结合本发明实施例描述的子载波的比特数分配和功率分配的装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图1-2中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于实施例2所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。

软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(例如移动终端)采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。

针对图1-2描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。针对图1-2描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记：

1、一种子载波的比特数分配和功率分配的装置，该装置包括：

比特数计算单元，其用于根据多载波通信系统中各子载波的信噪比，计算各子载波对应的比特数；

比特数分配单元，其基于所述比特数计算单元所计算出的各子载波对应的比特数，以及该多载波通信系统通信时的相位噪声，为各子载波分配比特数，其中，所分配的比特数与各子载波的信号调制格式相关；以及

功率分配单元，其用于根据所述比特数分配单元为各子载波分配的比特数，对各子载波分配相应的功率。

2、如附记1所述的装置，其中，所述比特数分配单元包括：

比特数量化单元，其用于将所述比特数计算单元所计算出的各子载波的比特数进行量化处理，以得到整数比特数；以及

比特数调整单元，其根据所述整数比特数与基于相位噪声而设定的预定阈值的比较结果，对所述整数比特数进行调整，并将调整后的比特数作为所述比特数分配单元所分配的比特数。

3、如附记2所述的装置，其中，所述装置还包括：

阈值设定单元，其根据所述相位噪声设定所述预定阈值。

4、如附记3所述的装置，其中，所述阈值设定单元包括：

计算子单元，其根据所述相位噪声引起的该星座图的旋转角度、以及该子载波对应的星座图中星座点所允许移动的最大预定距离，计算所述星座图中星座点与所述圆心的最远距离；以及

设定子单元，其根据最远距离与调制格式的对应关系，以及所述最远距离，来设定所述调制格式，并将所设定的所述调制格式所对应的比特数作为所述预定阈值。

5、如附记1所述的装置，其中，该装置还包括：

功率调整单元，其用于根据所述相位噪声，对所述功率分配单元为各子载波所分配的功率进行调整。

6、如附记5所述的装置，其中，

调整后的功率与调整前的功率的比值为

其中，

θ表示所述相位噪声引起的该子载波星座图的旋转角度；

R表示所述子载波对应的星座图中星座点与圆心的最远距离；

r₁表示调整前所述子载波星座图中星座点周围信号的分布半径。

7、一种电子设备，包括附记1-6中任一项所述的子载波的比特数分配和功率分配的装置。

8、一种子载波的比特数分配和功率分配的方法，该方法包括：

根据多载波通信系统中各子载波的信噪比，计算各子载波对应的比特数；

基于所计算出的各子载波对应的比特数，以及该多载波通信系统通信时的相位噪声，为各子载波分配比特数，其中，所分配的比特数与各子载波的信号调制格式相关；以及

根据为各子载波分配的比特数，对各子载波分配相应的功率。

9、如附记8所述的方法，其中，为各子载波分配比特数包括：

将计算出的各子载波的比特数进行量化处理，以得到整数比特数；以及

根据所述整数比特数与基于相位噪声而设定的预定阈值的比较结果，对所述整数比特数进行调整，并将调整后的比特数作为所分配的比特数。

10、如附记9所述的方法，其中，所述方法还包括：

根据所述相位噪声设定所述预定阈值。

11、如附记10所述的方法，其中，设定所述预定阈值包括：

根据所述相位噪声引起的该星座图的旋转角度、以及该子载波对应的星座图中星座点所允许移动的最大预定距离，计算所述星座图中星座点与所述圆心的最远距离；以及

根据最远距离与调制格式的对应关系，以及所述最远距离，来设定所述调制格式，并将所设定的所述调制格式所对应的比特数作为所述预定阈值。

12、如附记8所述的方法，其中，该方法还包括：

根据所述相位噪声，对为各子载波所分配的功率进行调整。

13、如附记12所述的方法，其中，

调整后的功率与调整前的功率的比值为

其中，

θ表示所述相位噪声引起的该子载波星座图的旋转角度；

R表示所述子载波对应的星座图中星座点与圆心的最远距离；

r₁表示调整前所述子载波星座图中星座点周围信号的分布半径。