專利名稱：多載波系統降低峰均功率比的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于0FDM/0FDMA多載波系統的降低峰均功率比PAPR的 方法及裝置。
背景技術：
由于OFDM/OFDMA是多載波系統，其信號在時域上表現為N個正交子載波 信號的疊加。當N個子載波信號都以相同的相位求和時，所得信號的峰值功 率是平均功率的N倍。通常，PAPR與載波數N之間呈現正比的關系。盡管在 實際中這種情況出現的概率很低，但為了無失真地傳輸這些高峰均比的 0FDM/0FDMA信號，對一些部件的線性度要求很高，例如要求功率放大器、數 模轉換器和模數轉換器等具有很大的線性動態(tài)范圍。若信號的變化范圍超出 器件的線性范圍，則會產生明顯的帶內失真和帶外輻射，從而導致誤碼率的 升高。所以，信號的峰均比的大小對OFDM/OFDMA系統性能有著直接的影響。
由上面的論述可以看出，如何有效地降低0FDM/0FDMA系統的峰均功率比 就顯得十分必要，這將直接關系到整個OFDM/OFDMA系統的性能和實現成本。
現有技術中一種降低PAPR的方法通過CTR算法對PAPR進行抑制，將輸 入信號經過IFFT變換后，首先使用clipping算法對子載波信號進行限幅運 算后，再通過TR (子載波預留)算法進行削峰處理，通過用CTR算法中的兩 次削峰可以有效降低PAPR,但是，對于OFDM/OFDMA系統來說，例如Wimax系 統，經過削峰后的時域信號要經過插值濾波，而此項操作會引起峰值再生， 有可能重新超過PAPR門限值，因此現有技術中的降低PAPR的方法無法抑制 內插濾波后產生的峰值再生問題
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種多載波系統降低峰均功率比的方法及裝置， 能夠解決插值濾波時產生的峰值再生問題。
本發(fā)明提供的多載波系統降低峰均功率比的方法，包括步驟
將輸入信號進行調制，變換成時域信號； 將所述時域信號通過TR算法進行削峰； 削峰之后的信號通過內插和濾波； 通過非線性算法將濾波后的信號進行削峰。
本發(fā)明還提供一種多載波系統降低峰均功率比的裝置，包括
第一削峰裝置，用于將輸入的時域信號通過TR算法進行削峰；
射頻拉遠模塊，與所述第一削峰裝置連接，對削峰后的信號進行內插后 進4亍濾波；
第二削峰裝置，與所述射頻拉遠模塊連接，用于將濾波后的信號通過非 線性算法進行削峰。
本發(fā)明將TR算法和非線性算法結合起來，對數據信號進行削峰的時候， 峰值概率較大，為了使對信號性能的影響減小的最小，采用TR算法；對于再 生的峰值來講，峰值概率很小，為了實現簡單方便，采用非線性算法，揚長 避短，這樣大大降低了復雜度，并有效的將再生峰值降低，而且再生峰值的 概率很小使得對系統性能的影響微乎其微。
圖l為本發(fā)明多載波系統降低峰均功率比的方法的流程圖； 圖2為現有技術中TR算法削峰的流程圖； 圖3為現有技術中clipping算法的原理圖；圖4為現有技術中clipping算法的限幅的原理圖5為本發(fā)明多載波系統降低峰均功率比的方法的仿真結果圖6為本發(fā)明多載波系統降低峰均功率比的方法的另一仿真結果圖7為本發(fā)明多載波系統降低峰均功率比的裝置的一個實施例的原理框
具體實施例方式
0FDM/0FDMA系統的輸入信號經過傅立葉反變換IFFT變換成時域信號后存 在較大的峰均功率比，本發(fā)明首先經過TR算法削峰減小其PAPR，經過插值濾 波后，峰值會再生，此時利用非線性算法再重新削峰一次，將PAPR減小到目 標閾值以下。
具體過程如圖l所示本發(fā)明將輸入信號進行調制，經過IFFT變換成時 域信號(步驟l);由于該時域信號通常存在較大的PAPR，因此，首先將該時 域信號通過TR算法進行削峰(步驟2 );將PAPR降低到門限值以下，值得指 出的是，為減小峰值再生時PAPR值超過門限值的信號的概率，此時可將TR 削峰的門限值稍微降低一些；然后將削峰之后的信號通過內插和濾波(步驟 3);本發(fā)明為了抑制插值濾波后引起的峰值再生問題，將濾波后的信號通過 非線性算法將濾波后的信號進行削峰(步驟4 )。
步驟l中的輸入信號包括數據子載波和預留子載波，假設0FDM/0FDMA信 號時域釆樣點即數據子載波為；c^x。，x"…,x^],預留子載波信號為 /^[jV/V..,/^],則根據0FDM/0FDMA調制后時域信號得到的時域信號為 x 二x + ;^/Z)iT(Z + P)，其中J^[Jr。,A，…，Xw—,]，為OFDM/0FDMA系統調制前數據 子載波矢量，尸4尸。^，…,iV,]為預留子載波矢量。在TR算法中，X和P通常 不同時為空，如^+^=<[^，"":，其中W表示數據子載波序列，『表示可用于預留子載波降低PAPR的子載波序列。
對于步驟1和步驟2，可以通過以下過程實現
如圖2所示，假設預留子載波個數為L,數據子載波個數為N-L,數據子
載波的時域振幅波形;c有多個峰值，而預留子載波的時域波形/7是個非理想的
沖激波形，執(zhí)行步驟1時，首先記錄下N-L個數據子載波的位置信息(步驟 20 )和L個預留子載波的位置信息(步驟21 )，將數據子載波和預留子載波信 號分別經過N點傅立葉反變換IFFT (步驟22 );當通過步驟2對某個數據子 載波進行削峰處理時，計算變換后的該數據子載波的峰均功率比PAPR，比較 該PAPR是否大于預定的門限值，如果是，則通過TR算法進行削峰處理首 先找到該數據子載波的峰值位置(步驟23 ),將預留子載波P移位到該數據子 載波的相應的位置，通過現有技術中的梯度算法進行削峰處理(步驟24)。如 果該PAPR不大于預定的門限值，則輸出信號準備進行步驟3。
本發(fā)明中步驟4中的非線性算法有多種選擇，例如，Clipping算法、峰 值抵消peak cancel算法,noise shaping算法,峰值力口窗peak window等非 線性削峰技術。
以下以Clipping算法作為一優(yōu)選實例進行介紹。圖3示出了步驟4中使 用的Clipping算法的實現框圖將經過內插和濾波后的時域信號&進行限幅 處理，輸出限幅后的信號&。圖4給出了限幅的基本原理，圖中,是限幅門限 值，當0FDM/0FDMA時域信號& 的幅度|& |大于該門限值，則將其幅度值縮減 為Z,相位保持不變；當0FDM/0FDMA時域信號& 的幅度|& |不大于該門限值， 則保持原信號不變，從而得到限幅后的信號&"。可見，經過限幅處理后的時
域信號^與原信號^有如下關系&"=|&'"'l&'"^r , = 0，l,...，iV-1，其中y 表示限幅門限，|&」表示&, 的包絡，《 表示&, 的相位。
上文所述的TR算法的主要優(yōu)點在于對帶外頻語的影響很??；對EVM的影響幾乎為零，是種無失真的減小PAPR方法；但是TR算法對預留子載波占 用一定的資源，降低了頻譜利用率。而clipping算法簡單，引入的計算復雜 度很低；并且抑制峰均比效果明顯。但clipping算法對0FDM/0FDMA符號幅 度進行畸變，會對系統造成自身干擾，從而導致系統的誤比特率(BER)性能 降低，且限幅門限值越低，系統BER性能越差；0FDM/0FDMA信號的非線性畸 變會導致帶外輻射功率值的增加，其原因在于限幅操作可以被認為是 0FDM/0FDMA釆樣符號與矩形窗函數相乘。本實施例將TR算法和clipping算 法結合起來，對原始信號進行削峰的時候，峰值概率較大，為了使對信號性 能的影響減小的最小，采用TR算法；對于再生的峰值來講，峰值概率很小， 為了實現簡單方便，采用clipping算法，揚長避短，這樣大大降低了復雜度， 并有效的將再生峰值降低，而且再生峰值的概率很小使得對系統性能的影響 微乎其微。圖5和圖6為使用本發(fā)明上述方法中的各步驟降低PAPR的仿真結 果，由圖中可以看出。仿真EVM為e-5 ^t量級。
相對于上述多載波系統降低峰均功率比的方法，本發(fā)明還提供了一種實 現該方法的裝置，請參見圖7，該裝置包括第一削峰裝置801、射頻拉遠RRU 模塊802以及第二削峰裝置803。第一削峰裝置801將輸入的時域信號通過 TR算法進行削峰；RRU模塊802與第一削峰裝置801連接，對削峰后的信號 進行內插濾波；第二削峰裝置803與RRU模塊802連接，將濾波后的信號通 過非線性算法進行削峰。
對于圖7中的各削峰裝置進行削峰的過程可以參見上文所述的方法中的 相應步驟，在此不再贅述。
以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何 在本發(fā)明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本 發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
權利要求
1、一種多載波系統降低峰均功率比的方法，其特征在于，包括步驟將輸入信號進行調制，變換成時域信號；將所述時域信號通過TR算法進行削峰；削峰之后的信號通過內插和濾波；通過非線性算法將濾波后的信號進行削峰。
2、 根據權利要求1所述的多載波系統降低峰均功率比的方法，其特征在于所迷多載波系統為OFDM系統或OFDMA系統。
3、 沖艮據權利要求1或2所述的多載波系統降低峰均功率比的方法，其特 征在于，所述非線性算法為clipping算法。
4、 根據權利要求1或2所述的多載波系統降低峰均功率比的方法，其特 征在于，所述非線性算法包括峰值抵消算法，noise shaping算法，峰值加窗算 法。
5、 一種多載波系統降4氐峰均功率比的裝置，其特征在于，包括第一削峰裝置，用于將輸入的時域信號通過TR算法進行削峰；射頻拉遠模塊，與所述第一削峰裝置連接，對削峰后的信號進行內插后 進行濾波；第二削峰裝置，與所述射頻拉遠模塊連接，用于將濾波后的信號通過非 線性算法進行削峰。
6、 根據權利要求4所述的多載波系統降低功率比的裝置，其特征在于， 所述多載波系統為OFDM系統或0FDMA系統。
7、 根據權利要求5或6所述的多載波系統降低峰均功率比的裝置，其特 征在于，所述非線性算法為clipping算法。
8、 根據權利要求5或6所述的多載波系統降低峰均功率比的裝置，其特征在于，所述非線性算法包括峰值抵消算法，noise shaping算法，峰值加窗算 法。
全文摘要
本發(fā)明提供的多載波系統降低峰均功率比的方法，首先將輸入信號進行調制，變換成時域信號；接著將時域信號通過TR算法進行削峰；再將削峰之后的信號通過內插和濾波；并通過非線性算法將濾波后的信號進行削峰。本發(fā)明還提供一種多載波系統降低峰均功率比的裝置，包括第一削峰裝置，用于將輸入的時域信號通過TR算法進行削峰；射頻拉遠模塊，與所述第一削峰裝置連接，對削峰后的信號進行內插后進行濾波；第二削峰裝置，與所述射頻拉遠模塊連接，用于將濾波后的信號通過非線性算法進行削峰。本發(fā)明有效的將再生峰值降低，而且再生峰值的概率很小使得對系統性能的影響微乎其微。
文檔編號H04L27/26GK101414994SQ20081019918
公開日2009年4月22日 申請日期2008年10月16日 優(yōu)先權日2008年10月16日
發(fā)明者英 施, 駱曉青 申請人:京信通信系統(中國)有限公司