CN101534138A - 比特加载的方法、用于比特加载的装置及数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了比特加载的方法、用于比特加载的装置及数据传输系统。本发明方法包括：对各子载波发送功率的信噪比进行归一化处理，获得归一化的信噪比；根据所述归一化的信噪比获取各子载波的功率增量，选取最小功率增量对应的子在载波作为参考子载波，对所述参考子载波的功率增量进行预设步长次自加，获得加载基准线；根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波对增加的比特进行加载。通过本发明实施例提供的方法、装置及系统可实现在比特加载的过程中此分配比特的结果为最优，且硬件实现简单、运算量少。

Description

比特加载的方法、用于比特加载的装置及数据传输系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及比特加载的方法、用于比特加载的装置及数据传输系统。

背景技术

数字用户线(Digital Subscriber Line，DSL)技术是一种通过电话双绞线，即无屏蔽双绞线(Unshielded Twist Pair，UTP)进行数据传输的高速传输技术。DSL应用时，每个用户的发送功率必须限制在一定的范围内；且要求在发送速率一定的情况下，其发送功率尽可能的小；计算功率和速率关系采用比特分配算法，比特分配算法不仅计算各个子信道上分配的比特数量，还计算各子信道的发送功率值。

通常通过下述两种准则判断在多个子信道内的比特分配和功率分配是最优的：①速率最大化准则。速率最大化准则是在总的发送功率一定的条件下，通过在多个子信道之间合理分配比特数和发送功率，使整个信道上传输的速率最大。②裕量最大化准则。在总的发送功率一定的条件下，以一个固定的数据传输速率进行数据传输时，并在满足传输速率的要求下，使得信噪比的裕量最大。

现有技术一中，贪婪算法比较各个子载波上增加一个发送比特需要额外增加的发送功率，即发送功率/比特梯度，选取梯度较小的子载波，每次在该选定子载波上增加一个发送比特。重复这个过程直到分配的总比特数达到给定的目标值B_target的要求(裕量最大化)，或者分配的总功率达到给定的目标值P_target的要求(速率最大化)。

在对现有技术一的研究和实践过程中，发明人发现现有技术一存在以下问题：不适合高速率数据的系统，在子载波数比较大的情况下复杂度和计算量大。

现有技术二中，Chow算法由三部分组成，第一部分是找到大致的最优系统性能裕量γ_m，然后在一个优化循环内保证它的收敛性，最后在每个子信道上调整功率分配。在第一部分中，最优系统性能裕量γ_m是通过迭代方法获得，从目标裕量M_Target开始，根据已加载的比特数B_Total和目标加载的总比特B_Target的差异来调整更新γ_m，进而不断更新B_Total，直到B_Total和B_Target相接近为止。

在对现有技术二的研究和实践过程中，发明人发现现有技术存在以下问题：此算法理论复杂度为O(MaxCount*N+2N)；N为子载波个数，MaxCount为迭代次数，一般设置为10。但其内部的运算比较复杂，使用大量的乘、除和log2为主的运算。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供比特加载的方法、用于比特加载的装置及数据传输系统，能够在比特加载时减小运算的复杂度和运算量，加载结果为最优且硬件实现简单。

为解决上述技术问题，本发明实施例是通过以下技术方案实现的：

本发明一个实施例提供了一种比特加载的方法，包括：

对各子载波发送功率的信噪比进行归一化处理，获得归一化的信噪比；

根据所述归一化的信噪比获取各子载波的功率增量，选取最小功率增量对应的子在载波作为参考子载波，对所述参考子载波的功率增量进行预设步长次自加，获得加载基准线；

根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波对增加的比特进行加载。

本发明一个实施例提供了一种用于比特加载的装置，包括：

归一化处理单元，用于对各子载波发送功率的信噪比进行归一化处理，获得归一化的信噪比；

功率增量获取单元，用于根据所述归一化处理单元获得的归一化的信噪比，获得各子载波的功率增量；

加载基准线获取单元，用于从所述各子载波的功率增量中选取最小功率增量的子载波，对所述最小功率增量的子载波进行预设步长次自加，获得加载基准线；

比特加载处理单元，用于根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波对增加的比特进行加载。

本发明一个实施例提供了一种数据传输系统，包括：

收发单元，用于接收信号，并对接收的信号进行放大处理；

比特加载单元，用于获取经所述收发单元放大后的信号，选择承载所述信号的子载波，利用选择子载波发送所述信号；

整合单元，用于对从所述比特加载单元接收所述信号以及从通信终端接收的信号进行整合处理。

以上技术方案可以看出，在比特加载的过程中通过选取发送功率增量最小的子载波作为参考子载波，根据此参考子载波获得加载基准线，根据加载基准线选择以及预设的步长选择子载波承载增加的比特，使得选择的子载波的功率增量之和最小，分配比特的结果为最优，且硬件实现简单、运算量少。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的方法流程图；

图2为本发明一个实施例提供的方法流程图；

图3为本发明一个实施例提供的选取参考子载波的示意图；

图4为本发明一个实施例提供的子载波加载单比特实现示意图；

图5为本发明一个实施例提供的子载波加载多比特实现示意图；

图6为本发明一个实施例提供的装置示意图；

图7为本发明一个实施例提供的系统示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了比特加载的方法、用于比特加载的装置及数据传输系统，用于比特加载时，获取各子载波的功率增量，依据承载增加比特的所有子载波功率增量之和最小的原则来选择子载波。因此可使得比特的分配为最优。为使本发明的技术方案更加清楚明白，下面列举实施例进行详细说明。

参见图1，为本发明一个实施例提供的方法流程图，包括：

S101：计算各子载波发送功率为1时的信噪比。

离散多音频调制(Discrete Multi-Tone Modulation，DMT)技术进行调制和解调可以把信道的频谱分解为N个正交的子信道。根据香农的信道容量公式 $C=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2(1+{\mathrm{SNR}}_i),$ 可以推导出第i个子信道的加载的比特数 $b_i={\log }_2(1+\frac{{\mathrm{SNR}}_i}{\mathrm{\Γ}}),$ 获得功率和归一化信噪比的关系式 $b_i={\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_i\×{\mathrm{\ρ}}_i}{\mathrm{\Γ}});$ 其中，所述C表示信道容量；所述ε_i表示子载波功率，所述ρ_i表示归一化信噪比；所述SNR_i表示信噪比；所述Γ表示信噪比差额。

S102：根据所述信噪比计算各子载波的功率增量Δε_i。

由S101可知，子载波功率的计算公式为： ${\mathrm{\ϵ}}_i=(2^{b_i}-1)\×(\mathrm{\Γ}\·\mathrm{\γ}/{\mathrm{\ρ}}_i);$ 第i个子载波增加1比特的子载波功率为： ${\mathrm{\ϵ}}_i^{\′}=(2^{b_i+1}-1)\×(\mathrm{\Γ}\·\mathrm{\γ}/{\mathrm{\ρ}}_i);$ 第i个子载波增加1比特的子载波功率增量为： ${\mathrm{\Δ\ϵ}}_i={\mathrm{\ϵ}}_i^{\′}-{\mathrm{\ϵ}}_i=2^{b_i}\×(\mathrm{\Γ}\·\mathrm{\γ}/{\mathrm{\ρ}}_i)={\mathrm{\ϵ}}_i+2^0\×(\mathrm{\Γ}\·\mathrm{\γ}/{\mathrm{\ρ}}_i);$ 可知子载波增加1比特的功率增量是增加前1比特的功率增量的2倍，即 ${\mathrm{\Δ\ϵ}}_i^{\′}=2{\mathrm{\Δ\ϵ}}_i.$ 令初始化b_i＝0，ε_i＝0，可获得初始化的功率增量 ${\mathrm{\Δ\ϵ}}_i=(\mathrm{\Γ}\·\mathrm{\γ}/{\mathrm{\ρ}}_i).$

S103：在初始化的功率增量 ${\mathrm{\Δ\ϵ}}_i=(\mathrm{\Γ}\·\mathrm{\γ}/{\mathrm{\ρ}}_i)$ 中，选取最小功率增量minΔε_i的对应的子载波作为参考子载波Tone-Refer，Δε_Tone-Refer＝minΔε_i。具体的选择过程可参见图3。

S104：设置增加的比特步长Δb＝1；进行Δb次的Δε_Tone-Refer自加，例如该自加通过左移△b个比特实现。并以得到的

作为加载基准线。所述N表示子载波的个数；

表示Δε_Tone-Refer增加Δb比特的功率增量。

S105：以小于加载基准线的子载波的个数作为单次加载最大比特数num。

S106：判断num+Btotal<Btarget，若是，执行S107；如果num+Btotal>Btarget，则执行S108。其中，所述Btarget为目标加载的总比特数；所述Btotal为已加载的比特数。

S107：所有功率增量小于加载基准线的子载波的加载比特数小于各子载波的最大承载比特 ${\mathrm{MaxB}}_i=\mathrm{Min}[15,{\log }_2(1+\frac{{\mathrm{MedleyPSD}}_i\&times;{\mathrm{\&rho;}}_i\&times;g_{\mathrm{iMAX}}}{\mathrm{\&Gamma;}})]$ 时， ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i+{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i;b_i++\mathrm{Btotal}++;$ 直至子载波的

大于加载基准线或者b_i等于MaxB_i为止，利用选择的所有子载波进行比特加载；所述MedleyPSD_i表示传输的信号在各频率的PSD(power spectral density，功率谱密度)，例如，同时在通带和阻带的PSD。执行步骤S107后返回S104。

S108：从num个子载波中选出Btarget-Btotal个较小Δε_i的子载波， ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i+{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i;b_i^{\&prime;}=b_i+1;$ 具体的，从num个子载波中选出Btarget-Btotal个功率增量之和最小的子载波；或者，从num个子载波中每次选取一个功率增量最小的子载波，直到取出Btarget-Btotal个功率增量最小的子载波。

S109：由S101可知，获得各子载波的发送功率： ${\mathrm{\&epsiv;}}_i=2^{b_i}\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i)-(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i)={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i-(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i);$ 承载比特数Btotal＝SUM(b_i)。所述SUM(b_i)表示所有子载波承载比特的总和。

本实施例中，子载波加载单比特实现过程可参见图4。

本实施例中，利用加载比特和功率增量的关系，使用加载基准线的方式，选取功率增量之和最小的子载波一次加载一个比特，从而实现多子载波的单比特加载。

实施例二、该实施例中的S201、S202、S203分别与实施例一中的S101、S102、S103执行过程相同。下面描述与实施例一相比，不相同的部分。

S204：设置增加的比特步长Δb>1；进行Δb次的Δε_Tone-Refer自加，并以 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}=2^{\mathrm{\&Delta;b}}{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}$ 作为加载基准线；

其中，所述N表示子载波的个数；所述Δε_Tone-Refer表示加载基准线的增加比特的功率增量；

表示Δε_Tone-Refer增加1比特的功率增量；所述bi表示第i个子信道的加载比特数；

表示第i个子信道的加载比特数加一个比特后的比特数；所述num表示根据步长单次加载最大比特数；Δε_i表示各子载波当前的功率增量；

表示增加1比特的子载波的功率增量。由于 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i=2^{b_i}\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i),$ 假设此时Δb＝2，则 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}=4{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}.$

S205：所有功率增量小于加载基准线的子载波进行比特加载 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i+{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i;b_i^{\&prime;}=b_i+1.$

本实施例中，由于Δb>1，Δb＝(Btarget-Btotal)/N，以num＝Δb*N＝Btarget-Btotal作为单次加载所需最大比特数。例如，1个子载波能够承载0比特至15比特，则最大比特数的num＝15*N。其中，所述Btarget为目标加载的总比特数；所述Btotal为已加载的比特数；所述N表示子载波的个数；

S206：由S101可知，获得各子载波的发送功率： ${\mathrm{\&epsiv;}}_i=2^{b_i}\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i)-(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i)={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i-(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i);$ 承载比特数Btotal＝SUM(b_i)。所述SUM(b_i)表示所有子载波承载比特的总和。

本实施例中，子载波加载单比特实现过程可参见图5。

本实施例中，利用加载比特和功率增量的关系，使用加载基准线的方式，选取功率增量之和最小的子载波一次加载至少两个个比特，从而实现多子载波的多比特加载。

参见图5，为本发明一个实施例提供的装置示意图，包括：

归一化处理单元301，用于对各子载波发送功率的信噪比进行归一化处理，获得归一化的信噪比。具体的，归一化处理单元301根据香农的信道容量公式 $C=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_i=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\log }_2(1+{\mathrm{SNR}}_i),$ 可以推导出第i个子信道的加载的比特数b_i可以表示如下： $b_i={\log }_2(1+\frac{{\mathrm{SNR}}_i}{\mathrm{\&Gamma;}}),$ 获得功率和归一化信噪比的关系式 $b_i={\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\&epsiv;}}_i\&times;{\mathrm{\&rho;}}_i}{\mathrm{\&Gamma;}}),$ 从而获得归一化信噪比ρ_i；其中，所述C表示信道容量；所述ε_i表示子载波功率；所述SNR_i表示信噪比；所述b_i表示每个子载波上的比特分配表；所述Γ表示信噪比差额。

功率增量获取单元302，用于根据所述归一化处理单元301获得的归一化的信噪比，计算各子载波的功率增量。具体的，功率增量获取单元302可根据子载波功率的计算公式： ${\mathrm{\&epsiv;}}_i=(2^{b_i}-1)\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i);$ 第i个子载波增加1比特的子载波功率： ${\mathrm{\&epsiv;}}_i^{\&prime;}=(2^{b_i+1}-1)\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i);$ 因此第i个子载波增加1比特的子载波功率增量： ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&epsiv;}}_i^{\&prime;}-{\mathrm{\&epsiv;}}_i=2^{b_i}\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i)={\mathrm{\&epsiv;}}_i+2^{b_i-1}\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i);$ 由此可知子载波增加1比特的功率增量是增加前1比特的功率增量的2倍，即 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}=2{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i.$ 令初始化b_i＝0，ε_i＝0，获得初始化的功率增量 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i=(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i).$

加载基准线获取单元303，用于从所述各子载波的功率增量中选取最小功率增量的子载波，对所述最小功率增量的子载波进行预设步长次自加，获得加载基准线。例如，预设步长＝1，最小功率增量为Δε_Tone-Refer，则加载基准线为 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}=2{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}};$ 预设步长＝2，最小功率增量为Δε_Tone-Refer，则加载基准线为 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}=4{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}.$

比特加载处理单元304，比特加载处理单元，用于根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波对增加的比特进行加载。

具体的，预设增加的比特步长Δb>1时，单次加载最大比特数的rnum＝Δb*N；进行Δb次的Δε_Tone-Refer自加，并以 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}=2^{\mathrm{\&Delta;b}}{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}$ 作为加载基准线；所有功率增量小于加载基准线的子载波对增加的比特进行加载， ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i+{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i;b_i^{\&prime;}=b_i+1;$ 其中，所述N表示子载波的个数；所述Δε_Tone-Refer表示加载基准线的增加比特的功率增量；

表示Δε_Tone-Refer增加1比特的功率增量；所述b_i表示第i个子信道的加载比特数；

表示第i个子信道的加载比特数加一个比特后的比特数；所述num表示根据步长单次加载最大比特数；Δε_i表示各子载波当前的功率增量；

表示增加1比特的子载波的功率增量。

当预设增加的比特步长Δb＝1时，具体处理过程如下：

(1)、num+Btotal>Btarget，单次加载最大比特数的num为功率增量小于所述加载基准线的子载波个数，以 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}=2{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}$ 作为加载基准线；从num个子载波中选出Btarget-Btotal个功率增量之和最小的子载波对增加的比特进进行加载；或者，从num个子载波中选则一个功率增量最小的子载波，再从num-1个子载波中选则一个功率增量最小的子载波，依次类推，直至选出Btarget-Btotal子载波为止，用选择的Btarget-Btotal个子载波承载增加的比特。 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i+{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i;b_i^{\&prime;}=b_i+1.$

其中，承载比特数Btotal＝SUM(b_i)；各子载波的发送功率 ${\mathrm{\&epsiv;}}_i={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i-(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i);$ 所述Btarget为目标加载的总比特数；所述Btotal为已加载的比特数；所述N表示子载波的个数；所述Δε_Tone-Refer表示加载基准线的增加比特的功率增量；表示Δε_Tone-Refer增加1比特的功率增量；所述b_i表示第i个子信道的加载比特数；

表示第i个子信道的加载比特数加一个比特后的比特数；所述num表示根据步长单次加载最大比特数；所述Γ表示信噪比差额；所述γ表示编码增益，所述ρ_i表示子信道采用归一化发送功率时的信噪比；Δε_i表示各子载波当前的功率增量；

表示增加1比特的子载波的功率增量。

(2)、num+Btotal<Btarget，单次加载最大比特数的num为功率增量小于所述加载基准线的子载波个数，以 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}=2{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}$ 作为加载基准线，所有功率增量小于加载基准线的子载波的加载比特数小于各子载波的最大可承载比特 ${\mathrm{MaxB}}_i=\mathrm{Min}[15,{\log }_2(1+\frac{{\mathrm{MedleyPSD}}_i\&times;{\mathrm{\&rho;}}_i\&times;g_{\mathrm{iMAX}}}{\mathrm{\&Gamma;}})],$ ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i+{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i;b_i++;$ Btotal++；直至子载波的

大于等于加载基准线或者b_i等于MaxB_i为止，利用选择的所有子载波进行比特加载；所述MedleyPSD_i表示在初始化的交换阶段，传输的信号在各频率的功率谱密度PSD。

其中，所述系统还包括：

加载基准线更新单元305，用于根据选取的加载比特步长，更新加载基准线。具体的，加载基准线获取单元305设置步长Δb＝Max[(Btarget-Btotal)/N，1]；进行Δb次的Δε_Tone-Refer自加(左移△b比特实现)，并以

作为加载基准线。其中，所述Δb为增加的比特；所述Btarget为目标加载的总比特数；所述Btotal为已加载的比特数；所述N表示子载波的个数；所述Δε_Tone-Refer表示增加的比特的功率增量；表示Δε_Tone-Refer增加Δb比特的功率增量。

参见图6，为本发明实施例提供的一种用于比特加载的系统，包括：

收发单元401，用于接收信号，并对接收的信号进行放大处理。例如，该信号为数字用户线信号。

比特加载单元402，用于获取经所述收发单元401放大后的信号，选择承载所述信号的子载波，利用选择子载波发送所述信号。

整合单元403，用于对从所述比特加载单元402接收所述信号以及从通信终端接收的信号进行整合处理。例如，对从比特加载单元402接收的DSL(Digital Subscriber Line，数字用户线)信号，与从电话终端接收的普通电话线信号进行整合。

其中，所述比特加载单元402包括：

归一化处理单元，用于对各子载波发送功率的信噪比进行归一化处理，获得归一化的信噪比；

功率增量获取单元，用于根据所述归一化处理单元获得的归一化的信噪比，获得各子载波的功率增量；

加载基准线获取单元，用于从所述各子载波的功率增量中选取最小功率增量的子载波，对所述最小功率增量的子载波进行预设步长次自加，获得加载基准线；

信号承载单元，用于根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波承载所述信号。

该比特加载单元402包含的各单元的功能可具体参见图5中的装置实施例。不再赘述。

用过该实施例可以使得该系统的发送信号的功率最小。

以上实施例可以看出，本发明具有如下有益效果：由于承载增加的比特的子载波为增加承载比特的发送功率增量之和最小的子载波，因此分配比特结果为最优；计算量少，运算复杂度低，运算中只有N个乘法和除法，其他都是加法和移位运算，且自加和乘二可以通过左移来实现；硬件实现简单，运算量少。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机或设备的可读存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的比特加载的方法、用于比特加载的装置及数据传输系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1、一种比特加载的方法，其特征在于，包括：

对各子载波发送功率的信噪比进行归一化处理，获得归一化的信噪比；

根据所述归一化的信噪比获取各子载波的功率增量，选取最小功率增量对应的子在载波作为参考子载波，对所述参考子载波的功率增量进行预设步长次自加，获得加载基准线；

根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波对增加的比特进行加载。

2、根据权利要求1所述的比特加载的方法，其特征在于，所述根据所述归一化的信噪比获取各子载波的功率增量，包括：

根据功率与归一化信噪比的关系式 $b_i={\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\&epsiv;}}_i\&times;{\mathrm{\&rho;}}_i}{\mathrm{\&Gamma;}}),$ 获得子载波功率的计算公式： ${\mathrm{\&epsiv;}}_i=(2^{b_i}-1)\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i),$ 增加1比特的子载波功率： ${\mathrm{\&epsiv;}}_i^{\&prime;}=(2^{b_i+1}-1)\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i),$ 设置初始化b_i＝0，从而获得增加的各子载波功率增量： ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i={\mathrm{\&epsiv;}}_i^{\&prime;}-{\mathrm{\&epsiv;}}_i=2^{b_i}\&times;(\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i)=\mathrm{\&Gamma;}\&CenterDot;\mathrm{\&gamma;}/{\mathrm{\&rho;}}_i;$ 其中，所述b_i表示第i个子信道的加载比特数；所述Г表示信噪比差额；所述γ表示编码增益，所述ρ_i表示子信道采用归一化发送功率时的信噪比；ε_i表示各子载波的功率；所述表示增加1比特的子载波功率。

3、根据权利要求1所述的比特加载的方法，其特征在于，所述选取最小功率增量对应的子在载波作为参考子载波，包括：

计算各子载波的初始功率增量Δε_i＝2⁰×(Г·γ/ρ_i)，选取最小功率增量minΔε_i对应的子载波作为参考子载波Tone-Refer，Δε_Tone-Refer＝minΔε_i。

4、根据权利要求1所述的比特加载的实现方法，其特征在于，所述根据所述预设的步长以及参加载准线选择子载波，利用所述选择的子载波对增加的比特进行加载，包括：

预设增加的比特步长Δb>1时，单次加载最大比特数的num＝Δb*N；进行Δb次的Δε_Tone-Refer自加，并以 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}=2^{\mathrm{\&Delta;b}}{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}$ 作为加载基准线；所有功率增量小于加载基准线的子载波对增加的比特进行加载， ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i+{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i;b_i^{\&prime;}=b_i+1;$

其中，所述N表示子载波的个数；所述Δε_Tone-Refer表示加载基准线的增加比特的功率增量；表示Δε_Tone-Refer增加1比特的功率增量；所述b_i表示第i个子信道的加载比特数；

表示第i个子信道的加载比特数加一个比特后的比特数；所述num表示根据步长单次加载最大比特数；Δε_i表示各子载波当前的功率增量；

表示增加1比特的子载波的功率增量。

5、根据权利要求1所述的比特加载的方法，其特征在于，所述根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波对增加的比特进行加载，包括：

预设增加的比特步长Δb＝1时，单次加载最大比特数的num为功率增量小于所述加载基准线的子载波个数；进行Δb次的Δε_Tone-Refer自加，并以 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}=2{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}$ 作为加载基准线；如果um+Btotal>Btarget，则从num个子载波中选出Btarg et-Btotal个子载波，对增加的比特进行加载； ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i+{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i;b_i^{\&prime;}=b_i+1;$ 承载比特数Btotal＝SUM(b_i)；各子载波的发送功率ε_i＝Δε_i-(Г·γ/ρ_i)；

其中，所述Btarget为目标加载的总比特数；所述Btotal为已加载的比特数；所述N表示子载波的个数；所述Δε_Tone-Refer表示加载基准线的增加比特的功率增量；

表示Δε_Tone-Refer增加1比特的功率增量；所述b_i表示第i个子信道的加载比特数；

表示第i个子信道的加载比特数加一个比特后的比特数；所述num表示根据步长单次加载最大比特数；所述Г表示信噪比差额；所述γ表示编码增益，所述ρ_i表示子信道采用归一化发送功率时的信噪比；Δε_i表示各子载波当前的功率增量；表示增加1比特的子载波的功率增量。

6、根据权利要求5或6所述的比特加载的方法，其特征在于，所述则从num个子载波中选出Btarget-Btotal个子载波，对增加的比特进进行加载，包括：

从num个子载波中选出Btarget-Btotal个功率增量之和最小的子载波对增加的比特进进行加载；或者，

从num个子载波中选则一个功率增量最小的子载波，再从num-1个子载波中选则一个功率增量最小的子载波，依次类推，直至选出Btarget-Btotal子载波为止，用选择的Btarget-Btotal个子载波承载增加的比特。

7、根据权利要求1所述的比特加载的方法，其特征在于，所述根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波对增加的比特进行加载，包括：

预设增加的比特步长Δb＝1时，单次加载最大比特数的num为功率增量小于所述加载基准线的子载波个数；进行Δb次的Δε_Tone-Refer自加，并以 ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}^{\&prime;}={2\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_{\mathrm{Tone}-\mathrm{Refer}}$ 作为加载基准线；如果num+Btotal<Btarget，则所有功率增量小于加载基准线的子载波的加载比特数小于各子载波的最大可承载比特 ${\mathrm{MaxB}}_i=\mathrm{Min}[15,{\log }_2(1+\frac{{\mathrm{MedleyPSD}}_i\&times;{\mathrm{\&rho;}}_i\&times;g_{\mathrm{iMAX}}}{\mathrm{\&Gamma;}})]$ 时， ${\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i^{\&prime;}={\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i+{\mathrm{\&Delta;\&epsiv;}}_i;b_i++;\mathrm{Btotal}++;$ 直至子载波的

大于等于加载基准线或者b_i等于MaxB_i为止，利用选择的所有子载波进行比特加载；所述MedleyPSD_i表示在初始化的交换阶段，传输的信号在各频率的功率谱密度PSD。

8、一种用于比特加载的装置，其特征在于，包括：

归一化处理单元，用于对各子载波发送功率的信噪比进行归一化处理，获得归一化的信噪比；

功率增量获取单元，用于根据所述归一化处理单元获得的归一化的信噪比，获得各子载波的功率增量；

加载基准线获取单元，用于从所述各子载波的功率增量中选取最小功率增量的子载波，对所述最小功率增量的子载波进行预设步长次自加，获得加载基准线；

比特加载处理单元，用于根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波对增加的比特进行加载。

9、根据权利要求8所述的用于比特加载的装置，其特征在于，所述比特加载处理单元包括：

加载基准线更新单元，用于根据选取的加载比特步长，更新加载基准线。

10、一种数据传输系统，其特征在于，所述系统包括：

收发单元，用于接收信号，并对接收的信号进行放大处理；

比特加载单元，用于获取经所述收发单元放大后的信号，选择承载所述信号的子载波，利用选择子载波发送所述信号；

整合单元，用于对从所述比特加载单元接收所述信号以及从通信终端接收的信号进行整合处理。

11、根据权利要求10所述的用于比特加载的系统，其特征在于，所述比特加载单元包括：

归一化处理单元，用于对各子载波发送功率的信噪比进行归一化处理，获得归一化的信噪比；

功率增量获取单元，用于根据所述归一化处理单元获得的归一化的信噪比，获得各子载波的功率增量；

加载基准线获取单元，用于从所述各子载波的功率增量中选取最小功率增量的子载波，对所述最小功率增量的子载波进行预设步长次自加，获得加载基准线；

信号承载单元，用于根据所述预设的步长以及加载基准线选择子载波，利用所述选择的子载波承载所述信号。

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