專利名稱：不影響傳輸信號的dmt峰值的減小的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，更具體而言，本發(fā)明涉及在離散多頻音(DMT)信號中減小信號峰值的方法。
背景技術(shù)：
DMT或離散多頻音是一種多載波傳輸技術(shù)，其使用一種快速傅利葉變換(FFT)反快速傅利葉變換來在多個窄帶QAM調(diào)制的音頻中根據(jù)每個音頻的傳輸能力確定所傳輸?shù)奈弧Ｆ洚?dāng)然可以根據(jù)傳輸條件來變化。如本領(lǐng)域已知的，QAM(正交幅度調(diào)制)是一種通頻帶調(diào)制技術(shù)，其中信息被表示為載波相位和幅度的變化。
DSL或數(shù)字用戶路是一種系統(tǒng)，其中一無負載本地環(huán)路在一網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商和用戶前提之間提供了銅連接。DMT是用于DSL系統(tǒng)中的一種普通的調(diào)制形式。在基于DMT的DSL系統(tǒng)中，所需要的信號的峰值與平均值的比率(PAR)是15dB，信號中斷產(chǎn)生的可能性是10-8(假設(shè)為高斯分布)。
一較大的PAR值將明顯地減小所述信號動態(tài)范圍。一方面任何峰值都將引起信號飽和，并且誤差將在所有的頻率負載波上分布。在最壞的情況下，信號的整個幀能被除去。在另一方面，如果PAR增加，那么信號被切斷的機會較少，失去所述動態(tài)范圍。當(dāng)PAR＝15dB時，所述信號一般在低于其峰值15dB被傳輸。
在DMT系統(tǒng)中，在不同的載波頻率調(diào)制多個QAM構(gòu)象。在所述時域中，所述信號有變化的等級。一般峰值于平均值的比率根據(jù)FFT的大小在27dB到39dB變化。為了增加信號動態(tài)范圍和減小所述PAR，在基于DMT的DSL系統(tǒng)中已經(jīng)使用了一些方法。最有效的方法是使用特定的波形，這種特定的波形被稱為特征波形。這是一種時域信號，其具有較大的峰值，而在其它的時段，其值較小。當(dāng)信號大于最大值時，所述特征波形從信號中減除，這樣所述信號就不會飽和。然而，增加特征波形將引起傳輸信號的變形。
例如在J.Tellado和J.Cioffi的“在多載波傳輸系統(tǒng)中的PAR減小”，ANSI ContributionT1E1.4/97-367，薩克拉曼多，加利弗尼亞，1997年12月；和1997年11月的1997Asilomar會議，A.Gatherer和M.Polley的“DMT傳輸中的控制切斷信號的可能性”描述了現(xiàn)有技術(shù)的峰值減小系統(tǒng)。上述兩篇文獻的內(nèi)容在此引為參考。
本發(fā)明的一個目的是解決這些問題。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種特征波形，其不產(chǎn)生或產(chǎn)生很小的信號失真。所述特征波形設(shè)計成，當(dāng)所述信號高于一最大值時，所述信號波形從所述信號峰值位置減除。因此所述信號將不會飽和。這種特征波形涉及的優(yōu)點在于PAR能被減小多至6dB，并且在所傳輸?shù)男盘栔袥]有失真。在峰值減小后傳輸信號沒有失真。
因此本發(fā)明提供了一種減小DMT信號中的峰值的方法，所述方法包括以下步驟建立預(yù)定的信號波形，當(dāng)DMT信號高于預(yù)定的最大值時在信號峰值區(qū)域從所述DMT信號中減除所述預(yù)定的特征波形。
在優(yōu)選實施例中，通過一個重復(fù)過程從預(yù)定的起始波形產(chǎn)生所述特征波形并將其通過時域和頻域限定單元。
一般所述特征波形與所述時域輸出信號對準，并且由一個從時域DMT輸出信號的最大值得出的比例系數(shù)倍增。所述結(jié)果通過一個移位器，使所述結(jié)果的每個樣值的數(shù)位與時域DMT信號的樣值的位數(shù)相匹配。
本發(fā)明還提供一種減小DMT信號中的峰值的裝置，所述裝置包括一個第一電路和一個第二電路，所述第一電路用于建立一個預(yù)定的特征波形，所述第二電路用于當(dāng)所述DMT信號高于所述預(yù)定值時在所述信號峰值區(qū)域從所述DMT信號減去所述預(yù)定的信號波形。
附圖簡述下面將參照附圖以舉例的方式詳細描述本發(fā)明，其中

圖1示出用于減小信號的PAR的電路的實施例；和圖2是示出特征波形的計算的方塊圖。
本發(fā)明的詳細描述如上所述，本發(fā)明的目的是減小待傳輸?shù)男盘柕腜AR(峰值和平均值的比率)。根據(jù)本發(fā)明的原則，只要信號高于預(yù)定的最大值，就從所述信號減去所述特征波形從而實現(xiàn)本發(fā)明的目的。因此，所述信號將不再飽和。
本發(fā)明利用用于所述特征波形的多位和短矢量，這樣存儲和計算需求都可以最小化。并且通過仔細地選則如下所界定的數(shù)值C，可能實現(xiàn)6dB的PAR減小的最大值，并維持最小的信號失真。所述特征波形s(k)由256字節(jié)矢量(256×8位)來表示，最大值為0x7f(0x表示十六進制的符號，例如7f以二進制符號表示將是01111111)。
參照圖1，本發(fā)明的一個實施例包括一個IFFT(倒快速傅利葉變換)單元100，其接收一個頻率被調(diào)制的DMT輸入信號X，并輸出一個IFFT時域信號x(k1)，所述時域信號表示為16位數(shù)。所述輸出信號x(k1)被送到一個減法器101中。
同時，所述IFFT100單元在一DMT框架中計算所述幅度(M)的最大值。如果所述時域信號(x(k1))的最大絕對值(|M|)小于0x08000，不需要任何動作減小PAR，并且比較輸出值C設(shè)定為零。另外，如果所述最大值(|M|)等于或大于0x08000，所述域值計算器102輸出在樣值序列中的最大值(I)的地址位置，并按下列步驟執(zhí)行如果|M|大于0xFFFF，|M|先飽和到預(yù)定的最大值0xFFFF。
雖然所述特征波形將從所述信號(x(k1))中減去，其必須先與所述信號峰值對準，記住所述特征波形僅僅是256字節(jié)長。還必須記住所述特征波形僅僅包括8位樣值，而所述信號包括16位樣值。
使所述特征波形與峰值結(jié)合是通過在地址k1取出IFFT輸出樣值來實現(xiàn)的，所述地址在[I-128∶I+127]變化(在前綴、后綴和窗口被加上之前)，并減去由適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù)C加倍的特征波形，其中所述C由下述公式確定
|M|-((C×0x0080))>>7)＝0x08000C＝(|M|-0x08000)×sgn(M)所述用于IFFT輸出x的地址k1應(yīng)當(dāng)是循環(huán)擴展的，即如果k1＜0，所述真地址將是k1+N，其中N是FFT點的數(shù)字(對于一個常規(guī)的基于DMT的DSL系統(tǒng)，N＝512，1024，2048，4096和8192)，如果k1＞N-1，所述真地址將是k1-N。
所述特征波形s(k)，其包括8位樣值，在倍增器103中由16位樣值構(gòu)成的比例系數(shù)C倍增。其結(jié)果是23位數(shù)字，其在單元104中向右移動7位，以給出在除法器101中從x(k1)減除的16位數(shù)。
如圖2所示，進行特征波形的建立。在圖2示出特征波形的計算。首先選則初始的頻率波形，頻域信號通過IFFT201以產(chǎn)生時域特征波形s(n)。然后在單元202中根據(jù)所需的閾值檢查所述信號，并且更正任何高于閾值的時域樣值以產(chǎn)生修改的時域信號s1(n)。所述信號通過FFT單元203以產(chǎn)生一個頻域波形S(k)。
在單元204以所需的頻率罩檢查所述信號S(k)，并且更正任何高于所述頻率罩的信號，以符合所述頻率罩的要求。所述單元204的輸出S1(k)被返回到IFFT201，并且當(dāng)連續(xù)的反復(fù)操作之間的波形變化不明顯，或者達到重復(fù)的最大次數(shù)時，所述過程在重復(fù)的基礎(chǔ)上重復(fù)進行。
用于單元202的時域閾值的例子是 在上述等式中，推定所述特征波形的中心點是在n＝128時的中心，并且所述閾值是常數(shù)0.5。
用于單元204的頻域罩的例子是
此處所述區(qū)域1屬于未使用的發(fā)射器頻帶。所述帶能用于沒有限制的特征波形。所述區(qū)域2屬于所述接收器頻帶，并且所述相應(yīng)的閾值γ1這樣設(shè)定，其等于用于接收帶的所需的發(fā)送器頻譜罩，或者在接收器帶上沒有對傳輸信號限制的情況下，γ1這樣設(shè)定，即所產(chǎn)生的接收器帶的回聲信號小于所需要的值。所述區(qū)域3屬于發(fā)送器帶，其中數(shù)據(jù)位被調(diào)制，并且γ2(k)設(shè)定為構(gòu)象距離的1/6至1/4，其由于頻率負載波(k)的不同而不同。
所述閾值選則將保證所述特征波形使用所有可能的頻率帶，這樣其能最好地接近一脈沖函數(shù)。同時，其不會違背任何頻率要求，并且不會產(chǎn)生對遠端和近端接收器的信號失真。
本發(fā)明提供了一種有效的減小PAR的方案。所述信號波形設(shè)計能最好地接近所述脈沖函數(shù)，同時對發(fā)送器信號和接收器信號不會引起會引起很小的失真。
所描述的方法能以少量的存儲器和很少的計算器實現(xiàn)。通過采用適當(dāng)?shù)膮?shù)，能最大化所述PAR減小。
用于特征波形建立的重復(fù)方法能確保對所述特征波形的最佳選則。使用所有可能的頻率帶來建立最佳的特征波形。
權(quán)利要求
1.一種引起DMT信號中的峰值減小的方法，所述方法包括以下步驟建立預(yù)定的特征波形，只要DMT信號高于預(yù)定的最大值水平，就在信號峰值的區(qū)域中從所述DMT信號減去所述預(yù)定的特征波形。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述DMT信號是先通過一IFFT單元，所述IFFT單元產(chǎn)生一時域信號x(k1)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述IFFT單元產(chǎn)生第一輸出值M和第二輸出值I，所述第一輸出值表示所述信號x(k1)的最大值，所述第二輸出值表示在所述信號x(k1)中的最大值的地址位置。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中當(dāng)絕對值|M|高于預(yù)定值時，從所述DMT信號減去所述預(yù)定的特征波形。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述特征波形比所述DMT信號的樣值少，并且所述特征波形在減除之前先與所述信號峰值對準。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述特征波形先以一比例系數(shù)來倍增，以匹配所述DMT信號。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述比例系數(shù)由所述絕對值|M|來決定。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述比例系數(shù)C根據(jù)下述等式來確定C＝(|M|-0xXXXXX)×sgn(M)其中0xXXXXX是預(yù)定值。
9.如權(quán)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數(shù)的結(jié)果先被移位，以使結(jié)果中每個樣值的位數(shù)與表示時域信號x(k1)的位數(shù)相匹配。
10.如權(quán)利要求1至9中任何一項所述的方法，其中所述特征波形是這樣產(chǎn)生的，即使預(yù)定的波形在重復(fù)的基礎(chǔ)之上通過波形調(diào)節(jié)電路，直至樣值之間的波形變化是微小的或達到重復(fù)的最大數(shù)目。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述波形調(diào)整電路包括一個IFFT單元以在時域中產(chǎn)生所述特征波形s(n)，一個波形限制單元以產(chǎn)生修正的時域特征波形信號s1(n)，和FFT單元以產(chǎn)生頻域修正的波形信號S(k)，和一頻譜限制單元，以產(chǎn)生一限帶頻率信號S1(k)，所述限帶頻率信號作為所述重復(fù)過程的一部分回到所述IFFT單元。
12.一種用于使DMT信號中的峰值減小的裝置，其包括用于產(chǎn)生預(yù)定的特征波形的第一單元，和第二單元，當(dāng)所述DMT信號高于一預(yù)定的最大值時，從所述DMT信號在所述信號峰值的區(qū)域減去所述預(yù)定的特征波形。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第二單元包括一個IFFT單元用于從所述DMT信號產(chǎn)生時域信號，所述信號用到一減法器上。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述IFFT單元具有兩個額外的輸出，所述輸出分別表示所述最大值和所述最大值在所述DMT信號中的位置。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述額外的輸出應(yīng)用到相應(yīng)的閾值計算單元的輸入上，當(dāng)所述絕對值在一預(yù)定值之上時，其產(chǎn)生用于所述特征波形的比例系數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述第一單元包括一個IFFT單元用于從預(yù)定的輸入波形產(chǎn)生一個時域信號，一個時域波形限制單元，一個FFT單元，用于產(chǎn)生修改的頻域波形，和一個用于所述修改的頻域波形的頻譜限制單元，所述頻譜限制單元的輸出被用到所述IFFT單元的輸入上，以允許通過一重復(fù)過程產(chǎn)生所述特征波形。
全文摘要
在DMT信號中減少峰值的方法，首先產(chǎn)生一預(yù)定的特征波形。當(dāng)DMT信號高于一預(yù)定的最大值時，在信號峰值的區(qū)域從所述DMT信號減去所述特征波形。
文檔編號H04J11/00GK1404275SQ0210681
公開日2003年3月19日 申請日期2002年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月2日
發(fā)明者靳取 申請人:扎爾林克半導(dǎo)體股份有限公司