CN110506398A

CN110506398A - 处理多个载波可见光通信信号

Info

Publication number: CN110506398A
Application number: CN201780089578.0A
Authority: CN
Inventors: T·阿巴鲁丹; S·库塞拉; H·克劳森
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2019-11-26
Also published as: US20210105069A1; WO2018188758A1; EP3610586A1

Abstract

公开了用于在将数据信号作为可见光通信信号传输之前对数据信号进行处理的处理电路。该处理电路包括：输入端，用于接收待传输的数据信号；映射电路，可操作以将数据信号映射到活动子载波的集合，并添加对应于非活动子载波的空值，以生成经映射的数据信号。变换电路可操作以向经映射的数据信号应用经修改的傅里叶变换操作，以生成经变换的信号。傅里叶变换操作被修改，以在经变换的信号中保持对应于非活动子载波的空值，变换电路可操作以向对应于活动子载波的至少一些数据值应用经修改的系数以补偿所保持的空值，使得经修改的傅里叶变换操作不改变数据信号的总能量。

Description

处理多个载波可见光通信信号

技术领域

本发明涉及使用可见光，在一些情况下通过调制用于照亮空间的可见光源来传输信号。

背景技术

新兴系统建议采用可见光通信(VLC)来传输数据信号。在这样的系统中，诸如，建筑物照明的光源的强度被调制以传输信号，并且这在当下可以实现每秒吉比特级的数据速率。

正交频分复用(OFDM)是当前用于实现新兴5G移动联网技术的物理和介质访问层的最有前景的技术。OFDM的主要优点包括高频谱效率和相对于多路径传播的固有复原性，但是其也造成了以下各项之间的权衡：

·实现所传输的OFDM信号的低峰均功率比(PAPR)，以避免具有有限(线性)动态范围的功率放大器导致的信号失真；

·使能按需子载波消隐，以用于基于频域复用的多用户接入和/或弹性频谱分配。

以上权衡在传统的基于OFDM的射频(RF)无线系统(诸如，4G LTE、未来5G毫米波链路)中是公知的难以平衡，但是这在采用可见光通信(VLC)的新兴系统中更是一项挑战。将可见光作为载波频率的使用对OFDM收发器设计施加了新的附加约束，这些约束包括：

·诸如发光二极管(LED)或激光二极管的典型光源表现出了非常高的非线性，这将信号动态范围限制到非常小的准线性区域。由于强度调制信号的单极特性，这个区域甚至比RF收发器的相应区域更小。高PAPR导致非线性信号失真，这会使可实现的无误差比特速率劣化。

·不同于RF载波，光不承载相位信息，因此经调制的VLC信号必须是实值。因此，在OFDM信号的生成期间通常会施加频域符号的埃尔米特对称，相比复值符号，其将频谱效率降低一半。

·另外，对于VLC，输出信号对光强信息进行编码，因而其必须是非负的。因此，使用直流(DC)偏压。照明等级(亮度控制)可以进一步减小OFDM信号的动态范围，因此高PAPR会导致信号限幅(signal clipping)。

·最后，VLC通信还对信号频谱施加了约束。由于DC偏压，中心OFDM子载波不携带信息。依据带宽和载波间间隔，DC周围的低频子载波可能需要保持不被调制(即，空子载波)，以避免诸如低频谐波的扰动并减慢信号波动(DC-漂移效应)。

期望提供允许PAPR降低和按需子载波置零以用于灵活的频谱分配的编码，从而支持OFDM信号中的多用户接入。

发明内容

第一方面提供了一种在将数据信号作为可见光通信信号传输之前对所述数据信号进行处理的方法，所述方法包括：接收待传输的所述数据信号；将所述数据信号映射到活动子载波的集合，并添加对应于非活动子载波的空值以生成经映射的数据信号；对所述经映射的数据信号应用经修改的傅里叶变换操作以生成经变换的信号，所述傅里叶变换操作被修改为在所述经变换的信号中保持对应于所述非活动子载波的所述空值，并向对应于活动子载波的至少一些数据值应用经修改的系数以补偿所保持的空值，使得所述经修改的傅里叶变换操作不改变所述数据信号的总能量。

发明人认识到，诸如单载波调制的一些方案自动提供低PAPR，但是这些方案由于具有DC分量而不适合用于VLC通信。VLC通信经历光源改变(例如，通过亮度控制)，这使得信号中的DC分量不可靠。另外，这些系统中的有缺陷的电子学也会改变提供DC漂移。

本申请提供了一种使用多个载波的系统，其中某些被选定的载波被设置为空值。通过使用经修改的傅里叶变换，在傅里叶变换操作期间这些空值被保留。一般，应用于包含一些空值的信号的傅里叶变换将混淆信号值，使得空值丢失。在当前情况下，通过使用经修改的傅里叶变换操作来抑制这种混淆，并选择这种经修改的傅里叶变换以保留空值。通过修改应用于不是空值的输入数据的傅里叶变换操作的系数来维持信号的能量。这可以通过根据其他值减少的数量增大系数值以保留空值来实现，所以应用于数据值的系数的总幅度可以从原始傅里叶变换开始保持。

本技术提供了低PAPR并且允许完全数据速率，从而去除了现有技术的一些约束。

通过提供多个载波，允许频域中的多接入。

另外，所提出的方法具有非常低的复杂性，这使得其很容易以高数据速率实现。

在一些实施例中，所述变换电路包括：变换电路，可操作以用预编码矩阵乘所述经映射的数据信号，所述预编码矩阵包括被转换以形成所述预编码矩阵的傅里叶变换矩阵，所述傅里叶变换矩阵的转换包括将由所述非活动子载波的位置确定的邻接区域中的系数修正为空值；依据被修正为所述空系数的所述系数的原始值修改相邻区域中的系数的值，使得所述矩阵和所述经转换的矩阵中的不同区域的系数值的总幅度恒定，从而维持所述矩阵的酉不变性。

向经映射的数据信号应用经修改的傅里叶变换操作可以包括：用预编码矩阵乘经映射的数据信号。预编码矩阵是通过转换傅里叶变换矩阵使得在信号上执行经修改的傅里叶变换操作形成的。矩阵的转换包括将邻接区域中的系数修正为空值。邻接区域是由基带频谱中的非活动子载波的位置确定的。还修改矩阵中与空值的位置相邻的区域中的系数的值。根据未经修改的矩阵中的被修正为空系数的系数的原始值对这些值进行修改。这使得矩阵中的不同区域的系数值的总幅度在经转换或修改的矩阵中与其在原始傅里叶变换矩阵中相同，从而维持矩阵的酉不变性。在这方面，矩阵中的所有系数的总幅度将在经转换的矩阵和原始矩阵之间保持(如同某些区域中的值)。如果将系数修正为空值，则不是空值的其他周围值将被以维持矩阵的不变性，从而可以实际维持被变换的信号的能量的方式增大。

酉矩阵将在无需噪声着色的条件下提供变换，从而维持噪声协方差。另外，将节约能量，使得经变换的数据信号和经映射的数据信号具有相同的能量，从而使得信号数据不会由于这个处理丢失。

在一些实施例中，所述预编码矩阵依赖于在所述映射步骤期间应用于所述数据信号的频谱屏蔽，所述频谱屏蔽确定所述活动子载波和所述非活动子载波。

频谱屏蔽用于强制规定哪些子载波为空，并且生成经修改的傅里叶变换或预编码矩阵以在预编码之后保留频谱屏蔽的空子载波。频谱屏蔽允许根据经编码的信号的期望特性选择任意子载波为非活动子载波。

如前所述，预编码矩阵中的空值的位置与非活动子载波的位置有关。实际上，频谱屏蔽被应用于宽带频谱，该宽带频谱向一些子载波应用空值，频谱屏蔽的形状确定被选择作为空值的子载波。在一些情况下，屏蔽仅向一些子载波应用空值，并且使其他子载波保留它们的在先值，从而使得表示频谱屏蔽的模式化矩阵将由1和0形成。在其他实施例中，频谱屏蔽可以向不同子载波应用不同的幅度，在这种情况下将存在表示非活动子载波的0值并且存在针对其他活动子载波的0和1之间的值。

在一些实施例中，所述预编码矩阵包括通过矩阵优化技术所选择的矩阵，该矩阵在保持所述矩阵的酉不变性并具有所述邻接区域的空值的同时具有所述傅里叶变换矩阵和所述经转换的傅里叶变换矩阵中的元素之间的最小差的弗罗贝尼乌斯范数。

预编码矩阵是如前所述的酉矩阵，其特性避免了噪声着色并且保留了噪声协方差。其还包括邻接区域的空值，这使得经变换的信号保留空值而不会横跨子载波而被混淆。除此以外，通过矩阵优化技术选择弗罗贝尼乌斯范数尽可能接近FFT矩阵的弗罗贝尼乌斯范数的预编码矩阵。具有这种弗罗贝尼乌斯范数的矩阵的选择产生了具有非常低的PAPR值的经过调制的信号。

在一些实施例中，所述非活动子载波的集合包括对应于基带频谱的零频的至少一个子载波和所述基带频谱的至少一个边缘。

如前所述，在数据信号中提供保持与该数据信号被变换之前相同的空值允许有选择的子载波被设置为零。尽管这可以是任意选定的子载波，但是在一些情况下，其是对应于基带频谱的零频的子载波。这个子载波与信号的DC值相关，因此将其设置为零缓解了可能由于DC偏移产生的任意问题。另外，将基带频谱的至少一个边缘的一个或多个子载波设置为非活动可以是有利的。

这方面，如前所述，DC偏移是可见光通信的问题，因此能够将对应于零频的子载波设置为空信号缓解了这个问题。另外，期望基带频带的边缘具有非活动子载波。这可能有助于相邻频谱的信号重叠，并且在双侧基带频谱在零频子载波周围并非完全对称的情况下(这种情况将在子载波的数目是2的倍数时发生)，具有附加载波的一侧应该具有设置为空信号的边缘载波，以避免这种对称性的缺失会导致的任何问题。

在一些实施例，电路还包括另一变换电路，可操作以对所述经变换的信号应用傅里叶逆变换操作，以生成多载波正交频分复用信号。

为了生成多载波正交频分复用信号，经变换的信号具有应用于其的傅里叶逆变换操作。

尽管经修改的傅里叶变换和傅里叶逆变换操作可以作为不同步骤由不同电路执行，但是在一些实施例中，傅里叶变换操作和傅里叶逆变换操作作为单个步骤由组合电路应用。

在一些实施例中，组合电路包括可操作以用组合矩阵乘经映射的数据信号的电路，所述组合矩阵通过将所述经修改的傅里叶变换矩阵(MFT)和所述傅里叶逆变换矩阵(IFT)相乘而被生成。在这方面，乘法的阶一般是IFT、MFT。

在一些实施例中，电路还包括可操作以向所述多载波正交频分复用信号添加循环前缀或零前缀的循环前缀添加电路。

循环前缀的添加使得多路径效应被补偿。但是，在一些情况下，可以替代使用零前缀。

在一些实施例中，处理电路还包括：串行到并行转换电路，用于对所接收的数据信号进行转换，以形成多个并行数据信号；并行数据信号被输入到映射和变换电路；处理电路还包括：并行到串行转换电路，以在输出之前将多个并行信号转换为串行信号。

在一些实施例中，所述数据信号包括从多个用户接收的数据信号，并且所述映射电路可操作以将去往一个用户的数据信号映射到一个活动子载波的集合，并将去往至少一个其他用户的数据信号映射到至少一个其他活动子载波的集合。

多个载波的使用允许通过向不同用户分配不同的子载波子集来向多个用户传输信号。这样，特定用户处的接收电路可以监控与特定的子载波子集有关的信号。子载波的集合的选择可以提前进行，以使得电路被配置为针对特定用户选择特定子集，并且接收电路知道这些子集。替代地，可以通过可配置方式进行，并且可以传输指示哪些子集已经被选择用于特定用户的控制信号。

本发明的第二方面提供了一种处理电路，可操作以处理所接收的可见光多载波正交频分复用信号，所述信号包括对应于非活动子载波的低幅度部分，所述处理电路包括：变换电路，可操作以向所述接收信号应用傅里叶变换操作，以生成经变换的信号；另一变换电路，可操作以向所述经变换的信号应用经修改的傅里叶逆变换操作以生成数据信号，并向对应于活动子载波的至少一些值应用经修改的系数，所述经修改的傅里叶逆变换操作将所述接收信号的对应于所述非活动子载波的所述低幅度部分转换为空信号，所述经修改的系数使得所述经修改的傅里叶逆变换操作不改变所述数据信号的总能量。

对根据实施例调制的信号的解码包括对被反转的信号进行编码使得其是经修改的傅里叶逆变换的步骤。

在一些实施例中，所述另一处理电路被配置为：用预编码矩阵的厄米特转置乘所述数据信号，所述预编码矩阵包括经转换的傅里叶变换矩阵，所述傅里叶变换矩阵的转换包括：由所述非活动子载波的位置确定的邻接区域中的空系数；相邻区域中的以如下方式被修正的系数，该修正方式为使得所述矩阵和所述经转换的矩阵中的不同区域的系数值的总幅度恒定，从而维持所述矩阵的酉不变性。

步骤的颠倒可以包括进行用于编码步骤中的矩阵的厄米特转置。所以，存在提供傅里叶变换操作的原始傅里叶逆变换矩阵的厄米特转置以及提供经修改的傅里叶逆变换矩阵的经修改的傅里叶变换矩阵的厄米特转置。

在一些实施例中，均衡电路被布置在所述变换电路和所述另一变换电路之间，可操作以执行所述接收信号的均衡以补偿不同的信道损失。

如果可能不存在很多的多路径信道效应，则应用傅里叶变换操作和经修改的傅里叶逆变换操作之间的均衡操作可能是不需要的。但是，在不同的信道损失变化相当大的情况下，这种均衡是有利的。

在一些实施例中，处理电路还包括：分离电路，被配置为分离根据子载波的集合的信号、来自对应于来自一个用户的信号的一个子载波的集合的信号、以及来自对应于至少一个其他用户的信号的至少一个其他子载波的集合的信号。

第三方面提供了一种在将数据信号作为可见光通信信号传输之前对所述信号进行处理的方法，所述方法包括：接收待传输的所述数据信号；将所述数据信号映射到活动子载波的集合并添加对应于非活动子载波的空值，以生成经映射的数据信号；向所述经映射的数据信号应用经修改的傅里叶变换操作以生成经变换的信号，所述傅里叶变换操作被修改以在所述经变换的信号中保持对应于所述非活动子载波的所述空值，并且向对应于活动子载波的至少一些数据值应用经修改的系数以补偿所保持的空值，使得所述经修改的傅里叶变换操作不改变所述数据信号的总能量。

在一些实施例中，应用所述经修改的傅里叶变换操作的步骤包括：用预编码矩阵乘所述经映射的数据信号，所述预编码矩阵包括被转换以形成所述预编码矩阵的傅里叶变换矩阵；将由所述非活动子载波的位置确定的邻接区域中的系数修改为空值；以及依据被修正为所述空系数的所述系数的原始值对相邻区域中的系数的值进行修改，使得所述矩阵和所述经转换的矩阵中的不同区域的系数值的总幅度恒定，从而维持所述矩阵的酉不变性。

在一些实施例中，所述预编码矩阵是模式化矩阵，包括以交替区域的模式布置的空值和非空值的区域，所述模式依赖于所述频谱屏蔽。

在一些实施例中，所述预编码矩阵包括通过矩阵优化技术选择的矩阵，该矩阵在保持不变性并且包括所述邻接区域的空值的同时具有所述傅里叶变换矩阵和所述经转换的傅里叶变换矩阵中的元素之间的最小差的弗罗贝尼乌斯范数。

在一些实施例中，所述非活动子载波的集合包括对应于基带频谱的零频的至少一个子载波和所述基带频谱的至少一个下边缘。

在一些实施例中，该方法包括另一步骤：向所述经变换的信号应用傅里叶逆变换操作，以生成多载波正交频分复用信号。

在一些实施例中，应用所述经修改的傅里叶变换操作的步骤和应用所述傅里叶逆变换操作的另一步骤作为单个步骤被执行。

在一些实施例中，所述单个步骤包括用组合矩阵乘所述经映射的数据信号，所述组合矩阵通过将所述经修改的傅里叶变换矩阵和所述傅里叶逆变换矩阵相乘而被生成。

在一些实施例中，所述方法还包括：向所述多载波正交频分复用信号添加循环前缀或零前缀。

循环前缀有助于处理多路径信道，但是可以替代使用零前缀。

在一些实施例中，该方法还包括：原始步骤，执行所接收的所述数据信号的串行到并行转换，以形成多个并行数据信号；所述后续步骤，在所述传输步骤之前在所述多个并行数据信号上被执行；以及在传输所述可见光通信信号之前，执行所述多个并行信号的串行到并行转换。

在一些实施例中，所述数据信号包括从多个用户接收的数据信号，并且所述映射步骤包括将去往一个用户的数据信号映射到一个活动子载波的集合并将去往至少一个其他用户的数据信号映射到至少一个其他活动子载波的集合。

第四方面提供了一种处理所接收的可见光多载波正交频分复用信号的方法，所述信号包括对应于非活动子载波的低幅度部分，该方法包括：向所接收的所述信号应用傅里叶变换操作，以生成经变换的信号；向所述经变换的信号应用经修改的傅里叶逆变换操作以生成数据信号，所述经修改的傅里叶逆变换操作将所述接收信号的对应于所述非活动子载波的所述低幅度部分转换为空信号并且向对应于活动子载波的至少一些值应用经修改的系数，所述经修改的系数使得所述经修改的傅里叶逆变换操作不改变所述数据信号的总能量。

在一些实施例中，应用所述经修改的傅里叶逆变换操作的步骤包括：用预编码矩阵的厄米特转置乘所述数据信号，所述预编码矩阵包括经转换的傅里叶变换矩阵，所述经转换的傅里叶变换矩阵包括：由所述非活动子载波的位置确定的邻接区域中的空系数；以及相邻区域中的以如下方式被修正的系数，该修正方式为使得所述矩阵和所述经转换的矩阵中的不同区域的系数值的总幅度恒定，从而维持所述矩阵的酉一致性。

在一些实施例中，该方法包括：在应用所述傅里叶变换操作和所述经修改的傅里叶逆变换操作之间，执行均衡步骤以补偿不同的信道损失。

在一些实施例中，该方法包括：分离根据子载波的集合的信号、来自对应于来自一个用户的信号的一个子载波的集合的信号、以及来自对应于至少一个其他用户的信号的至少一个其他子载波的集合的信号。

第五方面提供了一种计算机程序，在被处理器执行时可操作以控制所述处理器执行第三或第四方面的所述方法。

在所附的独立权利要求和从属权利要求中给出了进一步的特定优选方面。从属权利要求的特征可以根据需要与独立权利要求的特征进行组合，并且可以以不同于权利要求中明确给出的组合方式进行组合。

在装置特征被描述为可操作以提供某个功能的情况下，将明白的是这包括提供该特征或者被适配或配置为提供该特征的装置特征。

附图说明

现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，其中：

图1示出了针对不同星座的、所提出的UCP-OFDM相对于现有U-OFDM的PAPR CCDF的改进；

图2示出了根据实施例的线性预编码器，其被插入在传统OFDM发射机链中以确保低PAPR和受控子载波消隐；

图3示出了所提出的UCP-OFDM预编码矩阵中的能量变换概念；

图4示出了根据实施例的包含UCP-OFDM预编码器的发射机链的框图；

图5示出了活动/空子载波频谱屏蔽的图示；

图6示出了二进制频谱屏蔽矩阵的棋盘状热度图；

图7示出了根据实施例的UCP-OFDM预编码矩阵W的元素的幅度和角度的热度图；

图8示出了对应于图2的预编码器的解码器的框图；

图9示出了过采样时域UDP-OFDM信号的眼图；

图10示出了所提出的UCP-OFDM信号的振幅谱，其中以零频为中心的五个空子载波和位于频谱边缘的一个空子载波清晰可见。

具体实施方式

在更详细地讨论实施例之前，首先将提供概述。

实施例试图在准许按需子载波置零和低PAPR的同时提供完整数据吞吐量。

传统上，VLC系统中的PAPR降低基于最初面向RF的解决方案的ad hoc修改，或者它们以VLC专用设计为目标。但是，如下面更详细地说明的，所有现有解决方案都具有一些缺陷，并且不能同时满足所有上述约束，和/或由于诸如，高复杂性、噪声敏感性、或DC漂移效应等其他问题而实际不可用。

RF启发性解决方案

数据相关冗余预编码和空子载波重排可以降低PAPR，但是其会由于依赖于冗余性而降低吞吐量，和/或需要密集的实时计算。

基于Zadoff-Chu正交序列的预编码实现了非常低的PAPR，但是既不能产生实值信号，也不能提供对于所有空子载波的控制。

VLC专用解决方案

DC-偏移OFDM(DC-OFDM)不会降低OFDM信号的高PAPR等级，但是其优化DC偏压值以最小化信号限幅。这导致非常窄的动态范围。限幅会通过互调制而使所传输的信号大大失真，因此其需要诸如Volterra滤波器的非常复杂的非线性均衡器。所以，期望的OFDM的频域单抽头均衡功能丢失。

非对称限幅光OFDM(ACO-ODSM)使用零DC偏压值来获取正时域信号。负采样被全部设置为零，并且只有奇数子载波被调制。这样，最大限幅噪声变得与期望的信号正交，即，其出现在偶数子载波上。但是，由于活动子载波的数目减半，所以频谱效率进一步减半。

离散哈特莱变换(DHT)调制已经被提出，以实现更低的PAPR。当使用实值星座时，本方法产生了实值信号。但是，由于其涉及用在ACO-OFDM中的非对称限幅过程，所以其也会使频谱效率减半。

无载波幅度调制方法(CAP)涉及一对Hilbert滤波器，该对滤波器产生了对应于同相且正交的信号的两个时域正交序列。但是，CAP在处理多路径(单抽头均衡)方面并未受益于OFDM的巨大优势，并且需要非常复杂的时域均衡器。

利用频域均衡(FDE)的单载波(SC)调制拥有非常低的PAPR。例如，FFT预编码OFDM在第四代(4G)长期演进(LTE)无线通信标准中被用于上行链路，以实现移动设备处的功率放大器的高能量效率和低成本。但是，SC-FDE不允许按需子载波置零。另外，当采用脉冲幅度调制(PAM)时，其会受到DC漂移效应的影响。这将其使用限制于仅低阶调制，因此其实现了低频谱效率。为了规避这个问题，可以采用上转换，这需要额外的稳定载波振荡器和滤波器，从而增加了收发器复杂性。

单极OFDM(U-OFDM)技术是用于VLC的当前最新的调制技术。其通过重复双极OFDM信号采样两次，将第二半乘以-1，然后将所有负采样设置为零来实现正时域信号。这样，不需要偏压，并且限幅是非对称的。但是，由于OFDM符号长度加倍，频谱效率被减半，如同对于ACO-OFDM一样。附加的频谱效率降低是由于正一半和负一半需要不同的循环前缀的事实导致的。

增强单极OFDM(eU-OFDM)最近已经被提出。其试图通过叠加多个单极流来补偿U-OFDM的频谱效率损失。但是，实践中从未实现完全速率，因为这将需要无限数目的叠加流。另外，解码采用非常复杂的连续干扰消除，即，经解码的流需要被重新编码以执行干扰消减。另外，处理被应用于其长度随着叠加流的数目呈指数(2的幂)增加的非常大的数据块。最后，eU-OFDM受到后续解码级之间的误差传播的不利影响。eU-OFDM相对于U-OFDM的唯一增强在于，其部分补偿了吞吐量损失，但是PAPR实际上会由于流叠加而更差。因此，原始U-OFDM被用作本申请的技术的实施例的PAPR方面的比较基础。

实施例试图通过使用多个子载波并使用预编码对所选择的子载波置零来提供完全数据速率(高频谱效率)和低PAPR。这可以用来通过选择位于零频或接近零频的子载波来移除DC分量。为了执行信号的OFDM，傅里叶变换和傅里叶逆变换在多载波信号上被执行。由于执行傅里叶变换操作会将子载波混在一起，因此执行保留信号中的空值的经修改的傅里叶变换操作。这包括将傅里叶变换矩阵的区域设置为零。为了保持完整数据并保留噪声协方差，该矩阵的酉特性应该被维持，邻近零区域的区域中的系数增加，以使得整个矩阵中的并且在不同区域中的系数的总幅度被保持。通过这种方式，在所选择的子载波中提供空值的同时维持低PAPR的变换被执行。

具有多个子载波允许频域中的多用户接入，并且在不同的子载波子集上传输去往不同用户的信号。

被称作酉性棋盘预编码OFDM(UCP-OFDM)的所提出的实施例与当前解决方案相比较

下文中证实，当子载波的数目相对较小(<256)时，所提出的UCP-OFDM方案相比最新的U-OFDM实现了3-5dB的PAPR降低。当使用较大数目的子载波时，性能改进进一步增加。另外，所提出的UCP-OFDM方案相比U-OFDM、ACO-OFDM、和DHT调制在经受相似的计算复杂度的情况下实现了双倍吞吐量。

在图1中，将所提出的UDP-OFDM方案与最新的U-OFDM相比较。考虑利用256个子载波的多载波VLC传输，在256个子载波中的250个子载波是活动的。在DC子载波的每侧存在两个空子载波(该DC子载波也是空的)，并且在频谱的下边缘存在一个空子载波。利用由过采样率为8、滚降系数为0.5、并且在较低速率的群延迟为8个采样的多相根升余弦滤波器执行的处理，分析脉冲成形和过采样之后的PAPR。考虑不同的输入星座：BPSK、QPSK、16-QAM、64QAM、和256QAM。

图1示出了脉冲成形时域信号的PAPR互补累积分布函数(CCDF)。图1示出所提出的UCP-OFDM相比最新的U-OFDM实现了3-5dB的PAPR降低。实际上，所提出的UCP-OFDM信号的PAPR仅比对应于单载波信号的PAPR大1-2dB(假定相同的星座类型)。另外，所提出的UCP-OFDM相比U-OFDM实现了双倍频谱效率。

因此，图1示出了使用互补累积分布函数(CCDF)并考虑不同输入星座的不同方案的PAPR比较。总之，相比最新方案，所提出的方案在PAPR降低方面好多个dB并且在频谱效率方面好高达50％。

实施例在OFDM收发器设计中同时实现了两个目标，即

·所发送的OFDM信号的超低PAPR(等级接近单载波调制的性能，但是不需要进行上/下转换)；

·对于空子载波的存在的完全控制，而不管它们的位置和目的如何(例如，消除了DC漂移效应和横跨子载波的多用户接入)。

这些目标是通过在发射机处在傅里叶逆变换(IFFT)操作之前插入线性预编码模块实现的，如图2所示。

所提出的预编码矩阵起源于OFDM中使用的快速傅里叶变换(FFT)矩阵，并且其通过在保留其酉性的同时将某些邻接区域置零被修改。所得到的矩阵展现出了棋盘状模式，如图3所示，其具有零系数和非零系数的交替区域。因此，我们将所提出的预编码方法称为“酉性棋盘预编码OFDM”(简称UCP-OFDM)。

这个想法是在OFDM发射链中结合类FFT预编码和基于IFFT的操作，使得所得到的矩阵是接近单位矩阵的酉矩阵。这样，所得到的OFDM信号的PAPR被降低到单载波传输(未经调制的频域符号)可达到的等级附近，同时维持了空子载波的位置。

图2示出了示意性地示出编码处理的框图。接收待编码的数据，对该数据执行输入星座映射，并将结果信号映射到基带频谱中的子载波。这种映射包括插入空子载波，这些空子载波是根据期望特性选择的非活动子载波。因此，它们可以与基带中的零频和基带频谱的边缘位置有关。随后，执行信号的预编码，该预编码操作包括维持所插入的空值和信号的总能量的经修改的傅里叶变换操作。然后，执行傅里叶逆变换，将信号转换为模拟信号并使用其对可见光源进行调制。

图3示出了所提出的UCP-OFDM经修改的傅里叶变换操作中的能量转换概念，其中，该经修改的傅里叶变换操作是通过用预编码矩阵与信号相乘执行的。预编码矩阵由空值区域和非零系数区域形成。从某些矩形区域提取能量，以在保持总能量的同时维持空子载波的位置。结果是棋盘式矩阵。

更具体地，所提出的UCP-OFDM通过对被聚集在矩形区域中的多个条目的幅度进行处理来变换FFT矩阵。在维持总能量的同时在矩阵的这些矩形区域中间重新分配能量。图3通过具体化所提出的预编码矩阵的热度图示出了能量转换概念。此能量转换概念的特征在于，根据用户定义的子载波置零配置文件，维持空子载波的位置(黑色示出)所需的区域中的零条目。

本发明假定多载波传输利用N个子载波并且其中的M个子载波是活动子载波(因此，存在N-M个空子载波)。经编码的数据比特流被顺序映射到由M/2×1列向量x表示的复值星座点的块。然后，x的实部和虚部被用来构建将在M个活动子载波上发送的M×1实值向量(其大约包括PAM个等级)。对应于空子载波的N-M个零随后被插入，以形成作为所提出的预编码器的输入的N×1向量(图4中突出显示的块)。在预编码之后，执行普通IFFT操作，然后添加长度为L的循环前缀(CP)。信号随后被串行化、过采样、以及脉冲成形，然后被转换为用于光学前端的模拟波形。然后，在信号被转换以调制可见光之前，执行DC偏压、预均衡、和放大。

所提出的预编码器

我们定义二进制的活动/空子载波频谱屏蔽m为Nx1向量，其中，该向量的条目在对应的子载波索引属于活动子载波的集合(用A表示)的情况下为1，在对应的子载波为空子载波的情况下为0。向量m的第k个条目由以下等式给出：

在大部分实际的OFDM收发器中，位于频谱中间的子载波和位于频带下边缘的子载波未被调制(空)。中间子载波为空，以确保用于VLC传输的稳定DC偏压，而第一子载波由于偶数FFT大小(通常为2的幂)为空。

根据本发明，我们通过假设中间子载波的每侧存在N_middle个附加空子载波，频带下边缘存在N_edge+1个空子载波，并且频带上边缘存在N_edge个空子载波来概括空子载波控制的理念。因此，活动子载波的总数目为M＝N-2(N_middle+N_edge+1)。

活动/空子载波频谱屏蔽m的示例在图5中示出。应该注意的是，这是基带频谱的双侧表示，所以DC零频点在中间。该频谱占用N＝32个子载波，其中的M＝20个子载波是活动的。在中间子载波的每侧存在N_edge＝2个空子载波，在频谱下边缘存在N_edge+1＝4个空子载波，并且在频谱上边缘存在N_edge＝3个空子载波。

这种空子载波分配对于大多数实际OFDM系统(不仅仅VLC)是足够一般的。例如，在WiFi(IEEE 802.11a/g/n标准)中，N＝64，M＝52，N_middle＝0，并且N_edge＝5。但是，这种特定类型的频谱屏蔽不是所提出的预编码器的严格要求。根据实施例，空子载波和活动子载波可以被随意分配，例如，以使能多用户接入。

为了能够确保期望的子载波置零，我们定义频谱屏蔽矩阵：

M＝mm^T+(1_N-m)(1_N-m)^T

其中，1_N是1的N×1向量，(·)^T表示矩阵转置。矩阵M的结构展现出了看上去像0和1的交替区域的棋盘的特殊二进制模式，如图6中所示(深色表示0条目，浅色表示单位条目)。

模式化化矩阵被认为是其零条目展现出与矩阵M中的零相同的结构(由深色示出)的任意矩阵，并且在其他位置具有任意条目(代替M中的单位元素，由浅色示出)。该模式由于允许保留空子载波而非常重要，因此其将被强加在所提出的预编码器上。模式化矩阵可以例如，通过将棋盘状频谱屏蔽矩阵M与任意正方形矩阵逐元素地相乘来获取。应该注意的是，尽管这个频谱屏蔽和对应矩阵示出了为1或0的条目，但是在一些情况下，非空条目可以具有0到1之间(包括1)的不同值，其中，频谱屏蔽不是基本上呈直线形状。

我们首先定义N×N功率归一化IFFT矩阵，该矩阵的(k，n)条目由以下等式给出：

其中，是虚数单位，是频域索引，并且n＝0，...，N-1是时域索引。由于IFFT矩阵是酉特性的，所以其逆矩阵是其厄米特转置，即FFT矩阵。

选择所提出的预编码矩阵W，以满足以下准则：

1.尽可能接近FFT矩阵的弗罗贝尼乌斯范数，以产生非常低的PAPR(例如，FFT预编码OFDM)；

2.为酉特性的(像FFT矩阵一样)，以避免噪声着色，同时确保接收器(RX)处的无损符号恢复的满秩；

3.为模式化矩阵，以维持空子载波的位置。

因此，我们将找出预编码矩阵的问题表示为在w为N×N酉模式化矩阵的约束下的矩阵优化问题，即：

条件为：W^HW＝I_N，W＝W⊙M，

其中，||·||_F表示矩阵弗罗贝尼乌斯范数，I_N表示N×N酉矩阵，⊙表示哈达玛(逐元素)矩阵积，(·)^II是矩阵的厄米特转置。

对于上述问题的解决方案是模式化矩阵F^H⊙M到N×N酉矩阵u(N)的Lie群组的正交投影(在标准欧几里得度量下)。任意矩阵A到u(N)的正交投影可以从其奇异值分解A＝U∑V^H而获取，即proj{A}＝UV^H。因此，期望的解码器矩阵如下获取：

W＝proj{F^H⊙M}

根据需要，此投影的结果是酉性模式化矩阵。其元素的幅度和角度的热度图在图7中示出。零条目遵循所施加的棋盘状模式。

图4中的TX链的水平部分的总体处理可以由下面的简单矩阵等式来描述：

其中T是由I_N的最后L行及跟随其后的I_N本身形成的(N+L)×N CP加法矩阵。B是在预编码之前将复值向量x的实部和虚部映射到活动子载波的N×M矩阵。B仅包括I_N的M列，即其索引属于活动子载波索引集A的子载波。

以这种方式调制的信号可以在执行编码器处执行的操作的逆操作的解码器处被解码。因此，在信号上执行快速傅里叶变换FFT，然后可以执行均衡以移除由于信道损失导致的信号中的误差，然后执行经修改的逆快速傅里叶变换，以与预编码器中修改快速傅里叶变换的方式相对应的方式来修改逆快速傅里叶变换。

实际上，FFT矩阵仅仅是编码器(图2中所示)中的IFFT矩阵的厄米特转置，其中，经修改的IFFT矩阵仅仅是预编码器中的经修改的FFT矩阵的厄米特转置。

图8示出了示出用于执行这些操作的解码电路的框图。信号可能由诸如智能电话的用户设备上的光传感器从用户调制的光源被接收。在信号是多用户信号的情况下，与该用户相关的预定子载波子集将被监测。该信号被从模拟信号转换为数字信号，并且在这种情况下循环前缀被移除并且被用来补偿信道效应。然后执行快速傅里叶变换，该快速傅里叶变换包括在图2中示出的编码器中用IFFT矩阵的厄米特转置乘以信号。信道估计和均衡然后可以被执行以补偿多路径效应，并且信号进一步通过应用于信号的经修改的逆快速傅里叶变换操作而被解码。这包括用图2中的解码器的经修改的FFT矩阵的厄米特转置乘以信号。然后执行星座解映射，以提取数据信号。

尽管编码和解码二者都可以由软件控制的处理器执行，但是在优选实施例中其由被配置为执行这些数据操作的硬件执行。这方面，以信号通过VLC可以被传输的数据速率处理信号所需要的计算速度意味着硬件实施方式是优选的。这可以在FPGA(现场可编程门阵列)中实现或者可以由被配置为执行这些功能的其他电路实现。

总之，所提出的UCP-OFDM方案拥有以下优势：

相比单载波传输，其展现出了超低PAPR。当所提出的方案和最新的U-OFDM之间的PAPR差距可以大到5至10dB时，对于大数目的子载波(>256)尤其如此。

不同于单载波调制，其提供了对于空子载波的完全控制，在单载波调制中DC漂移效应使得性能显著劣化。因此，不同于现有的SC方案，不需要信号上/下转换。

其允许子载波域中的多用户接入。

由于所提出的预编码器是酉矩阵(因此满秩)，所以其保留了噪声协方差(没有进行噪声着色)并且是无失真的(在没有噪声的情况下，数据符号被准确恢复)。

在输入符号为实值的情况下(对于复值星座，使用实部和虚部)，UCP-OFDM信号是实值信号。

不同于引入开销从而降低了数据速率，或者需要将对所传输的每个OFDM符号实时进行昂贵优化以对空子载波进行重排或计算符号的冗余部分的其他方案，其是非冗余并且独立于数据的，。

图9示出了所传输的一个经预编码的OFDM符号的眼图。输入星座是16-QAM(即，预编码器输入是4-PAM双极实部和虚部。)采用过采样率8，最佳采样时间实例对应于水平轴上的零索引。

可以看出，图9中的眼图看上去非常类似使用相同类型的星座的单载波SC调制的眼图，最佳采样实例处的信号迹线被聚集在对应于原始的4-PAM调制(由灰色椭圆标记)的四个值周围。当使用较高阶的星座时，实现了瞬时信号值的基本均匀的分布，如同SC调制中一样。这是因为所提出的预编码器向SC信号应用最小变更，以获取在SC传输中不可能的任意子载波置零。

图10中示出了经过采样的预编码的OFDM信号的幅度谱。如设计约束(参见放大的细节)所要求的，零频周围存在五个空子载波。频谱边缘处的单个空子载波是可见的，该单个空子载波在过采样之后出现在两侧。

所提出的UCP-OFDM方案提供了在完全控制空子载波的情况下的目前为止最低的PAPR。其还允许多用户接入。

本领域技术人员将很容易认识到，上述方法的步骤可以由经过编程的计算机执行。在本文中，一些实施例还用于覆盖程序存储设备(例如，数字数据存储介质)，这些程序存储设备是机器或计算机可读的并且对机器可执行或计算机可执行程序的指令进行编码，其中所述指令执行上述方法的一些或所有步骤。程序存储设备可以是例如，数字存储器，诸如磁盘和磁带的磁存储介质，硬驱动、或者光学可读数字数据存储介质。实施例还用于覆盖被编程为执行上述方法的所述步骤的计算机。

可以通过使用能够与适当软件相关联地执行软件的硬件以及专用硬件，提供图中示出的各种元件的功能，包括被标记为“处理器”或“逻辑”的任意功能块。当由处理器提供时，这些功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器、或多个单独处理器(它们中的一些可以被共享)提供。另外，术语“处理器”、“控制器”、或“逻辑”的明确使用不应该被理解为排他地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、以及非易失性存储设备。也可以包括其他传统和/或定制硬件。类似地，图中示出的任意开关只是概念性的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、甚至手动实现。如根据上下文更具体地理解的，特定技术可以由实施者选择。

本领域技术人员应当明白的是，本文中的任意框图表示体现本发明的原理的说明性电路的概念性视图。类似地，将明白的是，任意流程图表、流程图、状态变换图、伪代码等表示实质上可以表示在计算机可读介质中因此可以由计算机或处理器执行的各种过程，而不论这样的计算机或处理器是否被明确示出。

本说明书和附图仅仅示出了本发明的原理。因此，将明白的是，本领域技术人员将能够设计出尽管在本文中没有明确描述或示出，但是体现出了本发明的原理并且被包括在其精神和范围中的各种布置。另外，本文所述的所有示例原则上仅用于教导的目的，以帮助读者理解本发明的原理和发明人对改进本领域所贡献的概念，并且将被理解为不限于具体描述的示例和条件。另外，本文列举本发明的原理、方面、和实施例的所有陈述及其具体示例用于覆盖本发明的等同。

Claims

1.一种用于在将数据信号作为可见光通信信号传输之前对所述数据信号进行处理的处理电路，所述处理电路包括：

输入端，用于接收待传输的所述数据信号；

映射电路，可操作以将所述数据信号映射到活动子载波的集合，并添加对应于非活动子载波的空值，以生成经映射的数据信号；

变换电路，可操作以对所述经映射的数据信号应用经修改的傅里叶变换操作，以生成经变换的信号，所述傅里叶变换操作被修改为在所述经变换的信号中保持对应于所述非活动子载波的所述空值，所述变换电路可操作以向对应于活动子载波的至少一些数据值应用经修改的系数以补偿所保持的所述空值，使得所述经修改的傅里叶变换操作不改变所述数据信号的总能量。

2.根据权利要求1所述的处理电路，其中所述变换电路包括：

变换电路，可操作以用预编码矩阵乘所述经映射的数据信号，所述预编码矩阵包括被转换以形成所述预编码矩阵的傅里叶变换矩阵，所述傅里叶变换矩阵的转换包括将由所述非活动子载波的位置确定的邻接区域中的系数修正为空值；并依据被修正为所述空系数的所述系数的原始值来修改相邻区域中的系数的值，以使得所述矩阵和所述经转换的矩阵中的不同区域的系数值的总幅度是恒定的，从而维持所述矩阵的酉不变性。

3.根据权利要求2所述的处理电路，其中所述预编码矩阵依赖于在所述映射步骤期间被应用于所述数据信号的频谱屏蔽，所述频谱屏蔽确定所述活动子载波和所述非活动子载波。

4.根据权利要求3所述的处理电路，其中所述预编码矩阵是模式化矩阵，包括以交替区域的模式布置的空值和非空值的区域，所述模式依赖于所述频谱屏蔽。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的处理电路，其中所述预编码矩阵包括通过矩阵优化技术所选择的矩阵，所述矩阵在保持酉不变性并包括所述邻接区域的空值的同时具有所述傅里叶变换矩阵和所述经转换的傅里叶变换矩阵中的元素之间的最小差的弗罗贝尼乌斯范数。

6.根据任意前述权利要求所述的处理电路，其中所述非活动子载波的集合包括对应于基带频谱的零频的至少一个子载波和所述基带频谱的至少一个边缘。

7.根据任意前述权利要求所述的处理电路，包括：另一变换电路，可操作以对所述经变换的信号应用傅里叶逆变换操作，以生成多载波正交频分复用信号。

8.根据权利要求7所述的处理电路，其中所述变换电路和所述另一变换电路是同一电路，所述经修改的傅里叶变换操作和所述傅里叶逆变换操作由所述电路执行。

9.根据权利要求8所述的处理电路，其中所述变换电路被配置为用组合矩阵乘所述经映射的数据信号，所述组合矩阵通过将所述经修改的傅里叶变换矩阵和所述傅里叶逆变换矩阵相乘而被生成。

10.根据任意前述权利要求所述的处理电路，其中所述数据信号包括从多个用户接收的数据信号，并且所述映射电路可操作以将去往一个用户的数据信号映射到一个活动子载波的集合并将去往至少一个其他用户的数据信号映射到至少一个其他活动子载波的集合。

11.一种处理电路，可操作以处理所接收的可见光多载波正交频分复用信号，所述信号包括对应于非活动子载波的低幅度部分，所述处理电路包括：

变换电路，可操作以向所接收的所述信号应用傅里叶变换操作，以生成经变换的信号；

另一变换电路，可操作以向所述经变换的信号应用经修改的傅里叶逆变换操作以生成数据信号，所述经修改的傅里叶逆变换操作将所接收的所述信号的对应于所述非活动子载波的所述低幅度部分转换为空信号并且向对应于活动子载波的至少一些值应用经修改的系数，所述经修改的系数使得所述经修改的傅里叶逆变换操作不改变所述数据信号的总能量。

12.根据权利要求11所述的处理电路，其中所述另一处理电路被配置为：

用预编码矩阵的厄米特转置乘所述数据信号，所述预编码矩阵包括经转换的傅里叶变换矩阵，所述傅里叶变换矩阵的转换包括：由所述非活动子载波的位置确定的邻接区域中的空系数；以及相邻区域中的以如下方式被修正的系数，所述方式使得所述矩阵和所述经转换的矩阵中的不同区域的系数值的总幅度恒定，从而维持所述矩阵的酉不变性。

13.根据权利要求11或12所述的处理电路，包括：

均衡电路，被布置在所述变换电路和所述另一变换电路之间，可操作以执行对所接收的所述信号的均衡，以补偿不同的信道损失。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的处理电路，包括：分离电路，被配置为分离根据子载波的集合的信号、来自对应于来自一个用户的信号的一个子载波的集合的信号、以及来自对应于来自至少一个其他用户的信号的至少一个其他子载波的集合的信号。

15.一种在将数据信号作为可见光通信信号传输之前对所述数据信号进行处理的方法，所述方法包括：

接收待传输的所述数据信号；

将所述数据信号映射到活动子载波的集合，并添加对应于非活动子载波的空值，以生成经映射的数据信号；

向所述经映射的数据信号应用经修改的傅里叶变换操作，以生成经变换的信号，所述傅里叶变换操作被修改为在所述经变换的信号中保持对应于所述非活动子载波的所述空值，并向对应于活动子载波的至少一些数据值应用经修改的系数以补偿所保持的所述空值，使得所述经修改的傅里叶变换操作不改变所述数据信号的总能量。

16.根据权利要求15所述的方法，其中应用所述经修改的傅里叶变换操作的步骤包括：

用预编码矩阵乘所述经映射的数据信号，所述预编码矩阵包括被转换以形成所述预编码矩阵的傅里叶变换矩阵，将由所述非活动子载波的位置确定的邻接区域中的系数修正为空值；以及依据被修正为所述空系数的所述系数的原始值来修改相邻区域中的系数的值，以使得所述矩阵和所述经转换的矩阵中的不同区域的系数值的总幅度是恒定的，从而维持所述矩阵的酉不变性。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述预编码矩阵依赖于在所述映射步骤期间被应用于所述数据信号的频谱屏蔽，所述频谱屏蔽确定所述活动子载波和所述非活动子载波。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述预编码矩阵是模式化矩阵，包括以交替区域的模式布置的空值和非空值的区域，所述模式依赖于所述频谱屏蔽。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述预编码矩阵包括通过矩阵优化技术所选择的矩阵，所述矩阵在保持酉不变性并包括所述邻接区域的空值的同时具有所述傅里叶变换矩阵和所述经转换的傅里叶变换矩阵中的元素之间的最小差的弗罗贝尼乌斯范数。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中所述非活动子载波的集合包括对应于基带频谱的零频的至少一个子载波和所述基带频谱的至少一个下边缘。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，包括另一步骤：向所述经变换的信号应用傅里叶逆变换操作，以生成多载波正交频分复用信号。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述应用所述经修改的傅里叶变换的步骤和所述应用所述傅里叶逆变换操作的另一步骤作为单个步骤被执行。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述单个步骤包括用组合矩阵乘所述经映射的数据信号，所述组合矩阵通过将所述经修改的傅里叶变换矩阵和所述傅里叶逆变换矩阵相乘而被生成。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，还包括：向所述多载波正交频分复用信号添加循环前缀或零前缀。

25.根据权利要求15至24中任一项所述的方法，还包括：

初始步骤，执行所接收的所述数据信号的串行到并行转换，以形成多个并行数据信号；

所述后续步骤，在所述传输步骤之前在所述多个并行数据信号上被执行；以及

在传输所述可见光通信信号之前，执行所述多个并行信号的并行到串行转换。

26.根据权利要求15至25中任一项所述的方法，其中所述数据信号包括从多个用户接收的数据信号，并且所述映射步骤包括将去往一个用户的数据信号映射到一个活动子载波的集合并将去往至少一个其他用户的数据信号映射到至少一个其他活动子载波的集合。

27.一种处理所接收的可见光多载波正交频分复用信号的方法，所述信号包括对应于非活动子载波的低幅度部分，该方法包括：

向所接收的所述信号应用傅里叶变换操作，以生成经变换的信号；

向所述经变换的信号应用经修改的傅里叶逆变换操作以生成数据信号，所述经修改的傅里叶逆变换操作将所接收的所述信号的对应于所述非活动子载波的所述低幅度部分转换为空信号并向对应于活动子载波的至少一些值应用经修改的系数，所述经修改的系数使得所述经修改的傅里叶逆变换操作不改变所述数据信号的总能量。

28.根据权利要求27所述的方法，其中应用所述经修改的傅里叶逆变换操作的步骤包括：

用预编码矩阵的厄米特转置乘所述数据信号，所述预编码矩阵包括经转换的傅里叶变换矩阵，所述经转换的傅里叶变换矩阵包括：由所述非活动子载波的位置确定的邻接区域中的空系数；相邻区域中的以如下方式被修正的系数，所述方式使得所述矩阵和所述经转换的矩阵中的不同区域的系数值的总幅度恒定，从而维持所述矩阵的酉不变性。

29.根据权利要求27或28所述的方法，包括：

在所述应用所述傅里叶变换操作和所述经修改的傅里叶逆变换操作的步骤之间，执行均衡步骤以补偿不同的信道损失。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的方法，包括：分离根据子载波的集合的信号、来自对应于来自一个用户的信号的一个子载波的集合的信号、以及来自对应于来自至少一个其他用户的信号的至少一个其他子载波的集合的信号。

31.一种计算机程序，在被处理器执行时可操作以控制所述处理器执行权利要求15至30中任一项所述的方法。