DMT系统最优功率分配的多子信道并行比特位加载方法

摘要

本发明属于离散多音频调制系统资源分配领域，其特征在于：在初始化阶段，根据目标误码率要求和子信道衰减及噪声干扰状况，在系统最大功率谱密度、最大QAM星座尺寸约束下，对系统进行最大速率比特位加载；在目标速率比特分配阶段，根据初始比特率和目标比特率的差值，相对初始加载过程中某一有效比特分布进行多个子信道并行加载，利用盲多/单比特位，和/或非盲单比特位并行增删，快速收敛到目标比特率。它完全摆脱了常规的贪婪加载方法，在趋向目标比特率的并行加载过程中始终保证比特位加载的有效性，达到目标比特率的同时也实现了系统在最优功率分配下的比特位加载，它在各种目标比特率下的运算量更小，运算复杂度更低。

主权项

1.离散多音频调制DMT系统最优功率分配的多子信道并行比特位加载方法，其特征在于：所述方法是在DMT系统发送端作为比特分配电路的数字集成电路芯片上实现的，依次包含以下步骤：步骤1，初始化阶段，进行最大速率加载，依次按如下步骤进行：步骤11，根据目标误码率和调制编码增益确定的信噪比差额Γ、子信道增益噪声比CNR_n及系统最大功率谱密度PSD，按下式计算各子信道可加载的非整数比特位数n＝1，2，…，M，${\tilde{b}}_n={\log }_2(1+\frac{P·{\mathrm{CNR}}_n}{\Gamma });$P＝PSD·F为子信道功率，F为子信道带宽；得到非整数比特分布矢量$\tilde{b}=[{\tilde{b}}_1{\tilde{b}}_2...{\tilde{b}}_M];$步骤12，对各子信道比特位数分别进行下述同样的取整操作：n＝1，2，…，M；得到整数或离散比特分布矢量：b＝[b₁ b₂…b_M]，步骤13，以最大QAM星座尺寸决定的比特位数b_max为上界，求出b_n，n＝1，2，…，M，作为初始最大速率加载比特位数或最大速率加载比特率，即b_n＝min(b_max，b_n)，得到$B=\underset{n=1}{\overset{M}{\Sigma }}{b}_n,$即初始加载总比特位数或初始加载总比特率；步骤14，求初始比特率B与目标比特率B_T之差diffB＝B-B_T：若diffB≤0，则比特位加载结束，若diffB＞0，则进入目标速率比特分配阶段；步骤2，目标速率比特分配阶段：相对初始化阶段有效的离散比特位分布b＝[b₁ b₂…b_M]进行多子信道并行比特位加载，包括不需要进行发送功率增量比较的多/单比特位并行加载和需要进行发送功率增量比较的单比特位并行加载两种方式，并更新B，直到B＝B_T为止，每次并行加载后得到的比特位分布在b_max的约束下为有效分布，目标比特率对应的比特位加载为最优功率分配对应的比特位加载；所述步骤2依次含有以下步骤：步骤21，根据初始化阶段有效的离散比特位分布中比特位数b_n是否超过b_max，把子载波地址集合分为和求的长度和的长度，其中：为初始化阶段有效的离散比特位分布中比特位数b_n超过b_max的非零子载波地址集合；为初始化阶段有效的离散比特位分布中比特位数b_n不超过b_max的非零子载波地址集合；表示集合中的元素个数；表示集合中的元素个数；步骤22，根据下式计算加载参数a，步骤23，按下式计算b_n与b_max之差的最大值v和最小值v：$\bar{v}=\underset{n\in \tilde{N}}{\max }({\bar{b}}_n-b_{\max });$$\underset{‾}{v}=\underset{n\in \bar{N}}{\min }({\bar{b}}_n-b_{\max });$步骤24，根据a和v、v的相对关系，采用不需要比较发送功率增量的多/单比特位并行加载，和/或需要比较发送功率增量的单比特位并行加载方法，分别按下述不同的比特位加载方案执行，所述发送功率增量ΔP_n(b_n)按下式计算：P_n(b_n)是在子信道n发送b_n比特所需功率，按下式计算$P_n\left(b_n\right)=\frac{\Gamma }{{\mathrm{CNR}}_n}(2^{b_n}-1);$步骤241，a＝0时，仅作一次需要比较发送功率增量的单比特位并行删除：将集合中地址对应的子载波中发送功率增量ΔP_n(b_n)最大的B-B_T个子载波同时各删除1比特，0＜b_n，1≤n≤M；步骤242，a＝v时，依次执行不需要比较发送功率增量的多/单比特位并行删除一次、需要比较发送功率增量的单比特位并行删除一次：先对集合中地址对应的子载波各删除a比特，并更新B；若B＝B_T，则步骤2目标速率比特分配方法结束；否则，将集合和中的地址对应的子载波中发送功率增量ΔP_n(b_n)最大的B-B_T个元素各减少1比特，0＜b_n，1≤n≤M；步骤243，v＜a＜v时，依次执行不需要比较发送功率增量的多/单比特位并行删除两次、需要比较发送功率增量的单比特位并行删除一次或增加一次：先对集合中地址对应的子载波各减少v比特，更新B；再更新a，为集合的长度；其次，取的子集合对集合中的地址对应的子载波各减少a比特，将集合内地址对应子载波比特位数减少至b_n＝b_n-v-a，更新B；若B＝B_T，则步骤2目标速率比特分配方法结束；若B＞B_T，则需要对集合和中的地址对应的子载波中发送功率增量ΔP_n(b_n)最大的B-B_T个元素各减少1比特，0＜b_n，1≤n≤M；否则，对集合和中的地址对应的子载波中发送功率增量ΔP_n(b_n)最小的B_T-B个元素各增加1比特，0＜b_n＜b_max，1≤n≤M；步骤244，a＝v时，依次执行不需要比较发送功率增量的多比特位并行删除一次、需要比较发送功率增量的单比特位并行删除一次或增加一次：先对集合中地址对应的子载波各减少a比特，并将集合中的地址对应的子载波比特位数减少至b_n＝b_n-a，更新B；若B＝B_T，则步骤2目标速率比特分配方法结束；若B＞B_T，则对集合中地址对应的子载波中发送功率增量ΔP_n(b_n)最大的B-B_T个元素各减少1比特，0＜b_n，1≤n≤M；否则，对集合中地址对应的子载波中发送功率增量ΔP_n(b_n)最小的B_T-B个元素各增加1比特，0＜b_n＜b_max，1≤n≤M；步骤245，v＜a时，先执行不需要比较发送功率增量的多比特位并行删除，然后执行不需要比较发送功率增量的多/单比特位并行删除或增加，最后执行需要比较发送功率增量的单比特位并行删除：对集合中地址对应的子载波各减少v比特，并将集合中地址对应的子载波比特位数减少至b_n＝b_n-v，更新B；再反复进行如下操作：令N_s6的长度为L_s6，改变若a＞0，对集合N_s6中地址对应的子载波各减少a比特，更新B；若a＜0，对集合N_s6中地址对应的子载波各增加|a|比特，上界为b_max，更新B；若a＝0，对集合N_s2中地址对应的子载波中发送功率增量ΔP_n(b_n)最大的B-B_T个元素各减少1比特，0＜b_n，1≤n≤M，直到B＝B_T。