基于RNS-RRNS的并行傳輸方法研究.pdf

1、近年來(lái)隨著信息通信的飛速發(fā)展，通信傳輸面臨著越來(lái)越嚴(yán)峻的頻譜資源稀缺、極高數(shù)據(jù)容量、高能效等挑戰(zhàn)，需使用一些能夠高效利用頻譜資源，提高容量的突破性技術(shù)，以復(fù)雜的計(jì)算來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)更高的性能。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，以正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）、多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）及MIMO-OFDM等為代表的并行傳輸技術(shù)已

2、然成為了未來(lái)通信傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)很大限度地利用了頻譜資源，提高頻譜效率；同時(shí)為實(shí)現(xiàn)高速可靠的通信傳輸，對(duì)抗傳輸中多種不利因素提供了保障。但這些技術(shù)自身的缺陷仍然是有待解決的難題，其中，共性的高峰值平均功率比（Peak to Average Power Ratio，PAPR）問(wèn)題將帶來(lái)功率性能與資源成本之間的矛盾；而MIMO將帶來(lái)系統(tǒng)的并行度與規(guī)模復(fù)雜度之間的矛盾；且隨著子載波個(gè)數(shù)、MIMO天線(xiàn)數(shù)目的增加，PAPR問(wèn)題會(huì)更為突出，

3、而傳統(tǒng)的解決方案以擴(kuò)大規(guī)模來(lái)?yè)Q取性能，PAPR問(wèn)題已成為未來(lái)通信技術(shù)發(fā)展中的瓶頸，受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。
　　余數(shù)系統(tǒng)（Residue Number System，RNS）是一種并行表征系統(tǒng)，由于其并行性、無(wú)進(jìn)位、容錯(cuò)性等特性，能適應(yīng)高速、可靠、低功耗傳輸?shù)囊?，近十年在通信領(lǐng)域中的研究越來(lái)越受到學(xué)者的關(guān)注，但目前的研究主要集中在將余數(shù)系統(tǒng)用于編碼或資源分配算法來(lái)進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性上。
　　基于以上問(wèn)題，本文進(jìn)一步探索余數(shù)

4、系統(tǒng)的特性?xún)?yōu)勢(shì)，主要圍繞基于RNS的并行傳輸方法的構(gòu)建、基本性能和基本問(wèn)題等方面進(jìn)行研究，從前端考慮通信傳輸方法的并行實(shí)現(xiàn)，為未來(lái)通信提供一種新的并行傳輸方法可供選擇，并為降低并行傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)的規(guī)模和復(fù)雜度，抑制現(xiàn)有并行傳輸技術(shù)共性的缺點(diǎn)提供一種有效解決方法。主要研究工作及創(chuàng)新性如下：
　?。?）提出了一種基于 RNS的傳輸方法結(jié)構(gòu)，討論了其單元模塊設(shè)計(jì)，分析了該方法的基本結(jié)構(gòu)、性能等。直接用余數(shù)表征并行傳輸信號(hào)，在輸入端將較大的

5、信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)余數(shù)信號(hào)進(jìn)行并行處理及傳輸。利用余數(shù)系統(tǒng)自身的并行特性，使得并行傳輸方法總的復(fù)雜度得到控制，各余數(shù)支路的復(fù)雜度得到降低。
　?。?）以具有代表性的并行傳輸技術(shù)為例闡述了基于余數(shù)系統(tǒng)的并行傳輸方法的構(gòu)建，分析了該方法的傳輸帶寬、頻譜效率等，推導(dǎo)出頻譜資源占用的計(jì)算公式和方便使用的估算公式，該方法可通過(guò)調(diào)整余數(shù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)功率與帶寬的優(yōu)化折中。
　?。?）提出了一種基于余數(shù)系統(tǒng)的PAPR抑制方法，充分

6、利用現(xiàn)有功放的線(xiàn)性放大區(qū)域，即不用降低輸出功率又無(wú)需使用高線(xiàn)性度的功放。該方法利用余數(shù)自身的特點(diǎn)，有效減小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，并利用余數(shù)系統(tǒng)模運(yùn)算的特性，進(jìn)一步控制各余數(shù)支路輸出總小于其相應(yīng)的余數(shù)基，即使當(dāng)子載波數(shù)目較大時(shí)，也能無(wú)損抑制了PAPR。仿真結(jié)果顯示所提出的方法改善了傳統(tǒng)的OFDM的PAPR性能5dB，復(fù)雜度性能優(yōu)于常用的無(wú)損抑制方法（SLM、PTS），且無(wú)需傳送邊帶信息占用額外的頻譜資源；在復(fù)雜度相近的情況下，RNS-PAPR方

7、法對(duì) PAPR抑制性能優(yōu)于SLM、PTS方法3dB以上。
　?。?）在MIMO-OFDM多天線(xiàn)環(huán)境中，針對(duì)傳統(tǒng)方法以規(guī)模換取性能的問(wèn)題。探索利用余數(shù)系統(tǒng)并行特性從方法前端實(shí)現(xiàn)并行傳輸，有效控制多天線(xiàn)并行傳輸系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜度。另外，針對(duì)MIMO-OFDM隨著子載波和天線(xiàn)數(shù)目的增加而導(dǎo)致的比單天線(xiàn) OFDM系統(tǒng)更為嚴(yán)重的PAPR問(wèn)題，所提出的基于余數(shù)系統(tǒng)的PAPR抑制方法有較好的兼容性，抑制MIMO-OFDM中的PAPR相比于原系統(tǒng)