专利名称：多载波系统降低峰均功率比的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于0FDM/0FDMA多载波系统的降低峰均功率比PAPR的 方法及装置。
背景技术：
由于OFDM/OFDMA是多载波系统，其信号在时域上表现为N个正交子载波 信号的叠加。当N个子载波信号都以相同的相位求和时，所得信号的峰值功 率是平均功率的N倍。通常，PAPR与载波数N之间呈现正比的关系。尽管在 实际中这种情况出现的概率很低，但为了无失真地传输这些高峰均比的 0FDM/0FDMA信号，对一些部件的线性度要求很高，例如要求功率放大器、数 模转换器和模数转换器等具有很大的线性动态范围。若信号的变化范围超出 器件的线性范围，则会产生明显的带内失真和带外辐射，从而导致误码率的 升高。所以，信号的峰均比的大小对OFDM/OFDMA系统性能有着直接的影响。
由上面的论述可以看出，如何有效地降低0FDM/0FDMA系统的峰均功率比 就显得十分必要，这将直接关系到整个OFDM/OFDMA系统的性能和实现成本。
现有技术中一种降低PAPR的方法通过CTR算法对PAPR进行抑制，将输 入信号经过IFFT变换后，首先使用clipping算法对子载波信号进行限幅运 算后，再通过TR (子载波预留)算法进行削峰处理，通过用CTR算法中的两 次削峰可以有效降低PAPR,但是，对于OFDM/OFDMA系统来说，例如Wimax系 统，经过削峰后的时域信号要经过插值滤波，而此项操作会引起峰值再生， 有可能重新超过PAPR门限值，因此现有技术中的降低PAPR的方法无法抑制 内插滤波后产生的峰值再生问题
发明内容
本发明的目的在于提供一种多载波系统降低峰均功率比的方法及装置， 能够解决插值滤波时产生的峰值再生问题。
本发明提供的多载波系统降低峰均功率比的方法，包括步骤
将输入信号进行调制，变换成时域信号； 将所述时域信号通过TR算法进行削峰； 削峰之后的信号通过内插和滤波； 通过非线性算法将滤波后的信号进行削峰。
本发明还提供一种多载波系统降低峰均功率比的装置，包括
第一削峰装置，用于将输入的时域信号通过TR算法进行削峰；
射频拉远模块，与所述第一削峰装置连接，对削峰后的信号进行内插后 进4亍滤波；
第二削峰装置，与所述射频拉远模块连接，用于将滤波后的信号通过非 线性算法进行削峰。
本发明将TR算法和非线性算法结合起来，对数据信号进行削峰的时候， 峰值概率较大，为了使对信号性能的影响减小的最小，采用TR算法；对于再 生的峰值来讲，峰值概率很小，为了实现简单方便，采用非线性算法，扬长 避短，这样大大降低了复杂度，并有效的将再生峰值降低，而且再生峰值的 概率很小使得对系统性能的影响微乎其微。
图l为本发明多载波系统降低峰均功率比的方法的流程图； 图2为现有技术中TR算法削峰的流程图； 图3为现有技术中clipping算法的原理图；图4为现有技术中clipping算法的限幅的原理图5为本发明多载波系统降低峰均功率比的方法的仿真结果图6为本发明多载波系统降低峰均功率比的方法的另一仿真结果图7为本发明多载波系统降低峰均功率比的装置的一个实施例的原理框
具体实施例方式
0FDM/0FDMA系统的输入信号经过傅立叶反变换IFFT变换成时域信号后存 在较大的峰均功率比，本发明首先经过TR算法削峰减小其PAPR，经过插值滤 波后，峰值会再生，此时利用非线性算法再重新削峰一次，将PAPR减小到目 标阈值以下。
具体过程如图l所示本发明将输入信号进行调制，经过IFFT变换成时 域信号(步骤l);由于该时域信号通常存在较大的PAPR，因此，首先将该时 域信号通过TR算法进行削峰(步骤2 );将PAPR降低到门限值以下，值得指 出的是，为减小峰值再生时PAPR值超过门限值的信号的概率，此时可将TR 削峰的门限值稍微降低一些；然后将削峰之后的信号通过内插和滤波(步骤 3);本发明为了抑制插值滤波后引起的峰值再生问题，将滤波后的信号通过 非线性算法将滤波后的信号进行削峰(步骤4 )。
步骤l中的输入信号包括数据子载波和预留子载波，假设0FDM/0FDMA信 号时域釆样点即数据子载波为；c^x。，x"…,x^],预留子载波信号为 /^[jV/V..,/^],则根据0FDM/0FDMA调制后时域信号得到的时域信号为 x 二x + ;^/Z)iT(Z + P)，其中J^[Jr。,A，…，Xw—,]，为OFDM/0FDMA系统调制前数据 子载波矢量，尸4尸。^，…,iV,]为预留子载波矢量。在TR算法中，X和P通常 不同时为空，如^+^=<[^，"":，其中W表示数据子载波序列，『表示可用于预留子载波降低PAPR的子载波序列。
对于步骤1和步骤2，可以通过以下过程实现
如图2所示，假设预留子载波个数为L,数据子载波个数为N-L,数据子
载波的时域振幅波形;c有多个峰值，而预留子载波的时域波形/7是个非理想的
冲激波形，执行步骤1时，首先记录下N-L个数据子载波的位置信息(步骤 20 )和L个预留子载波的位置信息(步骤21 )，将数据子载波和预留子载波信 号分别经过N点傅立叶反变换IFFT (步骤22 );当通过步骤2对某个数据子 载波进行削峰处理时，计算变换后的该数据子载波的峰均功率比PAPR，比较 该PAPR是否大于预定的门限值，如果是，则通过TR算法进行削峰处理首 先找到该数据子载波的峰值位置(步骤23 ),将预留子载波P移位到该数据子 载波的相应的位置，通过现有技术中的梯度算法进行削峰处理(步骤24)。如 果该PAPR不大于预定的门限值，则输出信号准备进行步骤3。
本发明中步骤4中的非线性算法有多种选择，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 线性削峰技术。
以下以Clipping算法作为一优选实例进行介绍。图3示出了步骤4中使 用的Clipping算法的实现框图将经过内插和滤波后的时域信号&进行限幅 处理，输出限幅后的信号&。图4给出了限幅的基本原理，图中,是限幅门限 值，当0FDM/0FDMA时域信号& 的幅度|& |大于该门限值，则将其幅度值缩减 为Z,相位保持不变；当0FDM/0FDMA时域信号& 的幅度|& |不大于该门限值， 则保持原信号不变，从而得到限幅后的信号&"。可见，经过限幅处理后的时
域信号^与原信号^有如下关系&"=|&'"'l&'"^r , = 0，l,...，iV-1，其中y 表示限幅门限，|&」表示&, 的包络，《 表示&, 的相位。
上文所述的TR算法的主要优点在于对带外频语的影响很小；对EVM的影响几乎为零，是种无失真的減小PAPR方法；但是TR算法对预留子载波占 用一定的资源，降低了频谱利用率。而clipping算法简单，引入的计算复杂 度很低；并且抑制峰均比效果明显。但clipping算法对0FDM/0FDMA符号幅 度进行畸变，会对系统造成自身干扰，从而导致系统的误比特率(BER)性能 降低，且限幅门限值越低，系统BER性能越差；0FDM/0FDMA信号的非线性畸 变会导致带外辐射功率值的增加，其原因在于限幅操作可以被认为是 0FDM/0FDMA釆样符号与矩形窗函数相乘。本实施例将TR算法和clipping算 法结合起来，对原始信号进行削峰的时候，峰值概率较大，为了使对信号性 能的影响减小的最小，采用TR算法；对于再生的峰值来讲，峰值概率很小， 为了实现简单方便，采用clipping算法，扬长避短，这样大大降低了复杂度， 并有效的将再生峰值降低，而且再生峰值的概率很小使得对系统性能的影响 微乎其微。图5和图6为使用本发明上述方法中的各步骤降低PAPR的仿真结 果，由图中可以看出。仿真EVM为e-5 ^t量级。
相对于上述多载波系统降低峰均功率比的方法，本发明还提供了一种实 现该方法的装置，请参见图7，该装置包括第一削峰装置801、射频拉远RRU 模块802以及第二削峰装置803。第一削峰装置801将输入的时域信号通过 TR算法进行削峰；RRU模块802与第一削峰装置801连接，对削峰后的信号 进行内插滤波；第二削峰装置803与RRU模块802连接，将滤波后的信号通 过非线性算法进行削峰。
对于图7中的各削峰装置进行削峰的过程可以参见上文所述的方法中的 相应步骤，在此不再赘述。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何 在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1、一种多载波系统降低峰均功率比的方法，其特征在于，包括步骤将输入信号进行调制，变换成时域信号；将所述时域信号通过TR算法进行削峰；削峰之后的信号通过内插和滤波；通过非线性算法将滤波后的信号进行削峰。
2、 根据权利要求1所述的多载波系统降低峰均功率比的方法，其特征在于所迷多载波系统为OFDM系统或OFDMA系统。
3、 冲艮据权利要求1或2所述的多载波系统降低峰均功率比的方法，其特 征在于，所述非线性算法为clipping算法。
4、 根据权利要求1或2所述的多载波系统降低峰均功率比的方法，其特 征在于，所述非线性算法包括峰值抵消算法，noise shaping算法，峰值加窗算 法。
5、 一种多载波系统降4氐峰均功率比的装置，其特征在于，包括第一削峰装置，用于将输入的时域信号通过TR算法进行削峰；射频拉远模块，与所述第一削峰装置连接，对削峰后的信号进行内插后 进行滤波；第二削峰装置，与所述射频拉远模块连接，用于将滤波后的信号通过非 线性算法进行削峰。
6、 根据权利要求4所述的多载波系统降低功率比的装置，其特征在于， 所述多载波系统为OFDM系统或0FDMA系统。
7、 根据权利要求5或6所述的多载波系统降低峰均功率比的装置，其特 征在于，所述非线性算法为clipping算法。
8、 根据权利要求5或6所述的多载波系统降低峰均功率比的装置，其特征在于，所述非线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
本发明提供的多载波系统降低峰均功率比的方法，首先将输入信号进行调制，变换成时域信号；接着将时域信号通过TR算法进行削峰；再将削峰之后的信号通过内插和滤波；并通过非线性算法将滤波后的信号进行削峰。本发明还提供一种多载波系统降低峰均功率比的装置，包括第一削峰装置，用于将输入的时域信号通过TR算法进行削峰；射频拉远模块，与所述第一削峰装置连接，对削峰后的信号进行内插后进行滤波；第二削峰装置，与所述射频拉远模块连接，用于将滤波后的信号通过非线性算法进行削峰。本发明有效的将再生峰值降低，而且再生峰值的概率很小使得对系统性能的影响微乎其微。
文档编号H04L27/26GK101414994SQ20081019918
公开日2009年4月22日 申请日期2008年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者英 施, 骆晓青 申请人:京信通信系统(中国)有限公司