基于RNS-RRNS的并行傳輸方法研究.pdf

1、近年來隨著信息通信的飛速發(fā)展，通信傳輸面臨著越來越嚴峻的頻譜資源稀缺、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，以復雜的計算來換取系統(tǒng)更高的性能。面對這些挑戰(zhàn)，以正交頻分復用（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已

2、然成為了未來通信傳輸?shù)年P鍵技術。這些技術很大限度地利用了頻譜資源，提高頻譜效率；同時為實現(xiàn)高速可靠的通信傳輸，對抗傳輸中多種不利因素提供了保障。但這些技術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）問題將帶來功率性能與資源成本之間的矛盾；而MIMO將帶來系統(tǒng)的并行度與規(guī)模復雜度之間的矛盾；且隨著子載波個數(shù)、MIMO天線數(shù)目的增加，PAPR問題會更為突出，

3、而傳統(tǒng)的解決方案以擴大規(guī)模來換取性能，PAPR問題已成為未來通信技術發(fā)展中的瓶頸，受到學者的廣泛關注。
　　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、無進位、容錯性等特性，能適應高速、可靠、低功耗傳輸?shù)囊?，近十年在通信領域中的研究越來越受到學者的關注，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進一步提高系統(tǒng)的可靠性上。
　　基于以上問題，本文進一步探索余數(shù)

4、系統(tǒng)的特性優(yōu)勢，主要圍繞基于RNS的并行傳輸方法的構(gòu)建、基本性能和基本問題等方面進行研究，從前端考慮通信傳輸方法的并行實現(xiàn)，為未來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實現(xiàn)的規(guī)模和復雜度，抑制現(xiàn)有并行傳輸技術共性的缺點提供一種有效解決方法。主要研究工作及創(chuàng)新性如下：
　　（1）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計，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，在輸入端將較大的

5、信號轉(zhuǎn)換為多個余數(shù)信號進行并行處理及傳輸。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雜度得到控制，各余數(shù)支路的復雜度得到降低。
　?。?）以具有代表性的并行傳輸技術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，推導出頻譜資源占用的計算公式和方便使用的估算公式，該方法可通過調(diào)整余數(shù)系統(tǒng)的動態(tài)范圍的方式來實現(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)有功放的線性放大區(qū)域，即不用降低輸出功率又無需使用高線性度的功放。該方法利用余數(shù)自身的特點，有效減小信號的動態(tài)范圍，并利用余數(shù)系統(tǒng)模運算的特性，進一步控制各余數(shù)支路輸出總小于其相應的余數(shù)基，即使當子載波數(shù)目較大時，也能無損抑制了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，復雜度性能優(yōu)于常用的無損抑制方法（SLM、PTS），且無需傳送邊帶信息占用額外的頻譜資源；在復雜度相近的情況下，RNS-PAPR方

7、法對 PAPR抑制性能優(yōu)于SLM、PTS方法3dB以上。
　?。?）在MIMO-OFDM多天線環(huán)境中，針對傳統(tǒng)方法以規(guī)模換取性能的問題。探索利用余數(shù)系統(tǒng)并行特性從方法前端實現(xiàn)并行傳輸，有效控制多天線并行傳輸系統(tǒng)的規(guī)模和復雜度。另外，針對MIMO-OFDM隨著子載波和天線數(shù)目的增加而導致的比單天線 OFDM系統(tǒng)更為嚴重的PAPR問題，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)