CN1404275A - 不影响传输信号的dmt峰值的减小 - Google Patents

Abstract

在DMT信号中减少峰值的方法，首先产生一预定的特征波形。当DMT信号高于一预定的最大值时，在信号峰值的区域从所述DMT信号减去所述特征波形。

Description

不影响传输信号的DMT峰值的减小

发明领域

本发明涉及数据传输领域，更具体而言，本发明涉及在离散多频音(DMT)信号中减小信号峰值的方法。

发明背景

DMT或离散多频音是一种多载波传输技术，其使用一种快速傅利叶变换(FFT)反快速傅利叶变换来在多个窄带QAM调制的音频中根据每个音频的传输能力确定所传输的位。其当然可以根据传输条件来变化。如本领域已知的，QAM(正交幅度调制)是一种通频带调制技术，其中信息被表示为载波相位和幅度的变化。

DSL或数字用户路是一种系统，其中一无负载本地环路在一网络服务提供商和用户前提之间提供了铜连接。DMT是用于DSL系统中的一种普通的调制形式。在基于DMT的DSL系统中，所需要的信号的峰值与平均值的比率(PAR)是15dB，信号中断产生的可能性是10^-8(假设为高斯分布)。

一较大的PAR值将明显地减小所述信号动态范围。一方面任何峰值都将引起信号饱和，并且误差将在所有的频率负载波上分布。在最坏的情况下，信号的整个帧能被除去。在另一方面，如果PAR增加，那么信号被切断的机会较少，失去所述动态范围。当PAR＝15dB时，所述信号一般在低于其峰值15dB被传输。

在DMT系统中，在不同的载波频率调制多个QAM构象。在所述时域中，所述信号有变化的等级。一般峰值于平均值的比率根据FFT的大小在27dB到39dB变化。为了增加信号动态范围和减小所述PAR，在基于DMT的DSL系统中已经使用了一些方法。最有效的方法是使用特定的波形，这种特定的波形被称为特征波形。这是一种时域信号，其具有较大的峰值，而在其它的时段，其值较小。当信号大于最大值时，所述特征波形从信号中减除，这样所述信号就不会饱和。然而，增加特征波形将引起传输信号的变形。

例如在J.Tellado和J.Cioffi的“在多载波传输系统中的PAR减小”，ANSI ContributionT1E1.4/97-367，萨克拉曼多，加利弗尼亚，1997年12月；和1997年11月的1997Asilomar会议，A.Gatherer和M.Polley的“DMT传输中的控制切断信号的可能性”描述了现有技术的峰值减小系统。上述两篇文献的内容在此引为参考。

本发明的一个目的是解决这些问题。

发明概述

本发明提供了一种特征波形，其不产生或产生很小的信号失真。所述特征波形设计成，当所述信号高于一最大值时，所述信号波形从所述信号峰值位置减除。因此所述信号将不会饱和。这种特征波形涉及的优点在于PAR能被减小多至6dB，并且在所传输的信号中没有失真。在峰值减小后传输信号没有失真。

因此本发明提供了一种减小DMT信号中的峰值的方法，所述方法包括以下步骤：建立预定的信号波形，当DMT信号高于预定的最大值时在信号峰值区域从所述DMT信号中减除所述预定的特征波形。

在优选实施例中，通过一个重复过程从预定的起始波形产生所述特征波形并将其通过时域和频域限定单元。

一般所述特征波形与所述时域输出信号对准，并且由一个从时域DMT输出信号的最大值得出的比例系数倍增。所述结果通过一个移位器，使所述结果的每个样值的数位与时域DMT信号的样值的位数相匹配。

本发明还提供一种减小DMT信号中的峰值的装置，所述装置包括一个第一电路和一个第二电路，所述第一电路用于建立一个预定的特征波形，所述第二电路用于当所述DMT信号高于所述预定值时在所述信号峰值区域从所述DMT信号减去所述预定的信号波形。

附图简述

下面将参照附图以举例的方式详细描述本发明，其中：

图1示出用于减小信号的PAR的电路的实施例；和

图2是示出特征波形的计算的方块图。

本发明的详细描述

如上所述，本发明的目的是减小待传输的信号的PAR(峰值和平均值的比率)。根据本发明的原则，只要信号高于预定的最大值，就从所述信号减去所述特征波形从而实现本发明的目的。因此，所述信号将不再饱和。

本发明利用用于所述特征波形的多位和短矢量，这样存储和计算需求都可以最小化。并且通过仔细地选则如下所界定的数值C，可能实现6dB的PAR减小的最大值，并维持最小的信号失真。所述特征波形s(k)由256字节矢量(256×8位)来表示，最大值为0x7f(0x表示十六进制的符号，例如7f以二进制符号表示将是01111111)。

参照图1，本发明的一个实施例包括一个IFFT(倒快速傅利叶变换)单元100，其接收一个频率被调制的DMT输入信号X，并输出一个IFFT时域信号x(k₁)，所述时域信号表示为16位数。所述输出信号x(k₁)被送到一个减法器101中。

同时，所述IFFT100单元在一DMT框架中计算所述幅度(M)的最大值。如果所述时域信号(x(k₁))的最大绝对值(|M|)小于0x08000，不需要任何动作减小PAR，并且比较输出值C设定为零。另外，如果所述最大值(|M|)等于或大于0x08000，所述域值计算器102输出在样值序列中的最大值(I)的地址位置，并按下列步骤执行：

如果|M|大于0xFFFF，|M|先饱和到预定的最大值0xFFFF。

虽然所述特征波形将从所述信号(x(k₁))中减去，其必须先与所述信号峰值对准，记住所述特征波形仅仅是256字节长。还必须记住所述特征波形仅仅包括8位样值，而所述信号包括16位样值。

使所述特征波形与峰值结合是通过在地址k₁取出IFFT输出样值来实现的，所述地址在[I-128∶I+127]变化(在前缀、后缀和窗口被加上之前)，并减去由适当的比例系数C加倍的特征波形，其中所述C由下述公式确定：

|M|-((C×0x0080))>>7)＝0x08000

C＝(|M|-0x08000)×sgn(M)

所述用于IFFT输出x的地址k₁应当是循环扩展的，即如果k₁＜0，所述真地址将是k₁+N，其中N是FFT点的数字(对于一个常规的基于DMT的DSL系统，N＝512，1024，2048，4096和8192)，如果k₁＞N-1，所述真地址将是k₁-N。

所述特征波形s(k)，其包括8位样值，在倍增器103中由16位样值构成的比例系数C倍增。其结果是23位数字，其在单元104中向右移动7位，以给出在除法器101中从x(k₁)减除的16位数。

如图2所示，进行特征波形的建立。在图2示出特征波形的计算。首先选则初始的频率波形，频域信号通过IFFT201以产生时域特征波形s(n)。然后在单元202中根据所需的阈值检查所述信号，并且更正任何高于阈值的时域样值以产生修改的时域信号s₁(n)。所述信号通过FFT单元203以产生一个频域波形S(k)。

在单元204以所需的频率罩检查所述信号S(k)，并且更正任何高于所述频率罩的信号，以符合所述频率罩的要求。所述单元204的输出S₁(k)被返回到IFFT201，并且当连续的反复操作之间的波形变化不明显，或者达到重复的最大次数时，所述过程在重复的基础上重复进行。

用于单元202的时域阈值的例子是：

在上述等式中，推定所述特征波形的中心点是在n＝128时的中心，并且所述阈值是常数0.5。

用于单元204的频域罩的例子是：

此处所述区域1属于未使用的发射器频带。所述带能用于没有限制的特征波形。所述区域2属于所述接收器频带，并且所述相应的阈值γ₁这样设定，其等于用于接收带的所需的发送器频谱罩，或者在接收器带上没有对传输信号限制的情况下，γ₁这样设定，即所产生的接收器带的回声信号小于所需要的值。所述区域3属于发送器带，其中数据位被调制，并且γ₂(k)设定为构象距离的1/6至1/4，其由于频率负载波(k)的不同而不同。

所述阈值选则将保证所述特征波形使用所有可能的频率带，这样其能最好地接近一脉冲函数。同时，其不会违背任何频率要求，并且不会产生对远端和近端接收器的信号失真。

本发明提供了一种有效的减小PAR的方案。所述信号波形设计能最好地接近所述脉冲函数，同时对发送器信号和接收器信号不会引起会引起很小的失真。

所描述的方法能以少量的存储器和很少的计算器实现。通过采用适当的参数，能最大化所述PAR减小。

用于特征波形建立的重复方法能确保对所述特征波形的最佳选则。使用所有可能的频率带来建立最佳的特征波形。

Claims (16)

1.一种引起DMT信号中的峰值减小的方法，所述方法包括以下步骤：建立预定的特征波形，只要DMT信号高于预定的最大值水平，就在信号峰值的区域中从所述DMT信号减去所述预定的特征波形。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述DMT信号是先通过一IFFT单元，所述IFFT单元产生一时域信号x(k₁)。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述IFFT单元产生第一输出值M和第二输出值I，所述第一输出值表示所述信号x(k₁)的最大值，所述第二输出值表示在所述信号x(k₁)中的最大值的地址位置。

4.如权利要求3所述的方法，其中当绝对值|M|高于预定值时，从所述DMT信号减去所述预定的特征波形。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述特征波形比所述DMT信号的样值少，并且所述特征波形在减除之前先与所述信号峰值对准。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述特征波形先以一比例系数来倍增，以匹配所述DMT信号。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述比例系数由所述绝对值|M|来决定。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述比例系数C根据下述等式来确定：

C＝(|M|-0xXXXXX)×sgn(M)

其中0xXXXXX是预定值。

9.如权利要求7所述的方法，其中以所述特征波形倍增所述比例系数的结果先被移位，以使结果中每个样值的位数与表示时域信号x(k₁)的位数相匹配。

10.如权利要求1至9中任何一项所述的方法，其中所述特征波形是这样产生的，即使预定的波形在重复的基础之上通过波形调节电路，直至样值之间的波形变化是微小的或达到重复的最大数目。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述波形调整电路包括一个IFFT单元以在时域中产生所述特征波形s(n)，一个波形限制单元以产生修正的时域特征波形信号s₁(n)，和FFT单元以产生频域修正的波形信号S(k)，和一频谱限制单元，以产生一限带频率信号S₁(k)，所述限带频率信号作为所述重复过程的一部分回到所述IFFT单元。

12.一种用于使DMT信号中的峰值减小的装置，其包括用于产生预定的特征波形的第一单元，和第二单元，当所述DMT信号高于一预定的最大值时，从所述DMT信号在所述信号峰值的区域减去所述预定的特征波形。

13.如权利要求12所述的装置，其中所述第二单元包括一个IFFT单元用于从所述DMT信号产生时域信号，所述信号用到一减法器上。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述IFFT单元具有两个额外的输出，所述输出分别表示所述最大值和所述最大值在所述DMT信号中的位置。

15.如权利要求14所述的装置，其中所述额外的输出应用到相应的阈值计算单元的输入上，当所述绝对值在一预定值之上时，其产生用于所述特征波形的比例系数。

16.如权利要求15所述的装置，其中所述第一单元包括一个IFFT单元用于从预定的输入波形产生一个时域信号，一个时域波形限制单元，一个FFT单元，用于产生修改的频域波形，和一个用于所述修改的频域波形的频谱限制单元，所述频谱限制单元的输出被用到所述IFFT单元的输入上，以允许通过一重复过程产生所述特征波形。

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