一种正交频分复用系统中降低峰均比的方法及接入装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种OFDM系统中降低峰均比的方法，所述方法包括：步骤1，对需要发送的调制信号进行快速傅里叶逆变换，获取第一时域信号集合；步骤2，在所述第一时域信号集合中查找功率满足门限的多个时域信号和所述时域信号在功率最大值时的时域位置；步骤3，在确定的子载波中发送频域辅助信号，并对所述辅助信号在第一时域信号的功率最大时的时域位置的第二时域信号反向调整，所述第一时域信号为所述多个时域信号中功率最大的时域信号；步骤4，将调整后的辅助信号的第二时域信号与所述多个第一时域信号相加，以降低所述调制信号的峰均比。通过上述方法可以实现在较低功耗和运算量的情况下降低OFDM系统中调制信号的峰均比。
【专利说明】-种正交频分复用系统中降低峰均比的方法及接入装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，具体涉及到一种正交频分复用系统中降低峰均比的方法及 接入装置。
【背景技术】
[0002] 无线局域网（Wireless Local Area Network, WLAN)技术具有高速率接入的优点， 在移动网络接入领域应用广泛。在WLAN技术中，正交频分多路复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术，但是由于 PFDM 的峰均功率比（Peak to Average Power Ratio, PAPR)较大，对功率放大器（（power amplifier, PA)的线性要求产生影响，因 此需要对无线局域网OFDM系统的PAPR降低。
[0003] 现有技术中，降低PAPR的方法一种是采用重映射的方法。通过对发送信号中的每 个符号对应的比特位的任何一种组合进行穷举搜索，在其中寻找PAPR最小的一种比特位 组合。因此，为了穷举每种比特组合，需要很大的系统功耗，并且，在每一个符号搜索完最佳 的比特位组合只有，需要发送点传输每个符号的指示信息才能使得接收端正确解码，这也 增加了对资源的消耗。
[0004] 另一种降低PAPR的方法是，对不同的导频信号的幅度和角度进行调整，调整之后 的每个导频信号进行IFFT变换，获得一个时域信号集合，将时域信号集合中的每个时域信 号与发送信号进行IFFT变换后的时域信号相加后，获得对应的PAPR，在时域信号集合中选 取PAPR最小的峰均比对应的导频信号进行数据发送。该种方案的缺点是，由于导频候选结 合数目较大，需要遍历集合中的全部导频信号，计算量较大。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种正交频分复用系统中降低峰均比的方法，以实现在较低功 耗和运算量的情况下降低0FDM系统中调制信号的峰均比。
[0006] 本发明实施例第一方面提供了一种正交频分复用系统中降低峰均比的方法，所述 方法包括：
[0007] 步骤1，对需要发送的频域符号信号进行快速傅里叶逆变换，获取第一时域信号序 列；
[0008] 步骤2,在所述第一时域信号序列中查找超过功率门限的时域信号和所述时域信 号的时域位置；
[0009] 步骤3,在第一子载波中发送频域辅助信号，对所述频域辅助信号进行调整，以使 得所述频域辅助信号时频变换后的第二时域信号在第一时域信号的时域位置功率最大，方 向相反，所述第一时域信号为所述时域信号中功率最大的时域信号；
[0010] 步骤4,将调整后的辅助信号的所述第二时域信号与所述第一时域信号序列相加， 以降低所述第一时域信号序列的峰均比。
[0011] 基于第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述步骤4之后还包括：
[0012] 步骤5,检测降低后的所述峰均比是否满足设定门限，在不满足设定门限的情况 下，使用另一个频域辅助信号，并执行步骤3至步骤5,直至所述峰均比满足设定门限或没 有可用频域辅助信号。
[0013] 基于第一方面或第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述频域 辅助信号为导频信号或在空闲子载波上发送的用于降低峰均比的信号。
[0014] 基于第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式中，在第三种可 能的实施方式中，所述步骤3中，对所述频域辅助信号进行调整，包括频域调整，所述调整 方法为，对所述频域辅助信号的子载波的频域信号乘以exp (_j*2pi*K/Nc*T)，其中，K为所 述子载波位置，所述T为所述第一时域信号在时域最大功率的时域位置。
[0015] 基于第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，在第四种可能 的实施方式中，对所述频域辅助信号进行调整，包括时域调整，所述调整方法为，按照从左 到右的顺序，根据所述第一时域信号在时域位置T，对快速傅里叶逆变换后的所述频域辅助 信号对应的时域信号进行向右循环移位T。
[0016] 基于第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式中或第三种可 能的实施方式或第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，所述超过功率门限 的时域信号具体为所述第一时域信号序列中功率最大的时域信号。
[0017] 基于第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式中或第三种可 能的实施方式或第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，所述超过功率门限 的时域信号具体为所述第一时域信号序列中实部最大的时域信号。
[0018] 基于第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式中或第三种可 能的实施方式或第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，所述超过功率门限 的时域信号具体为所述第一时域信号序列中虚部最大的时域信号。
[0019] 第二方面，本发明实施例提供了一种无线局域网中的接入装置，所述接入装置包 括：
[0020] 变换单元，用于对需要发送的频域符号信号进行快速傅里叶逆变换，获取第一时 域信号序列集合；
[0021] 查找单元，用于所述第一时域信号序列中查找超过功率门限的时域信号和所述时 域信号的时域位置；
[0022] 处理单元，在第一子载波中发送频域辅助信号，对所述频域辅助信号进行调整，以 使得所述频域辅助信号时频变换后的第二时域信号在第一时域信号的时域位置功率最大， 方向相反，所述第一时域信号为所述时域信号中功率最大的时域信号；
[0023] 运算单元，用以将调整后的辅助信号的所述第二时域信号与所述第一时域信号序 列相加，以降低所述第一时域信号序列的峰均比。
[0024] 基于第二方面，在第一种可能的实施方式中，还包括执行单元，检测降低后的所述 峰均比是否满足设定门限，在不满足设定门限的情况下，控制所述处理单元和所述运算单 元重复执行，使用另一个频域辅助信号，直至所述峰均比满足设定门限或没有可用频域辅 助信号。
[0025] 基于第二方面或第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述频域 辅助信号为导频或在空闲子载波上发送的用于降低峰均比的信号。
[0026] 基于第二方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，在第三种可能 的实施方式中，所述处理单元对所述频域辅助信号进行调整，包括频域调整，所述调整方法 为，对所述辅助信号的子载波的频域信号乘以exp (_j*2pi*K/Nc*T)，其中，K为所述子载波 位置，所述T为所述第一时域信号在时域最大功率的位置。
[0027] 基于第二方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，在第四种可能 的实施方式中，所述处理单元对所述频域辅助信号进行调整，具体为频域调整，所述调整 方法为，按照从左到右的顺序，根据所述第一时域信号在时域最大功率的位置T，对快速傅 里叶逆变换后的辅助信号的时域信号进行向右循环移位T。
[0028] 基于第二方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式中或第三种可 能的实施方式或第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，所述超过功率门限 的时域信号具体为所述第一时域信号序列中功率最大的时域信号。
[0029] 基于第二方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式中或第三种可 能的实施方式或第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，所述超过功率门限 的时域信号具体为所述第一时域信号序列中实部最大的时域信号。
[0030] 基于第二方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式中或第三种可 能的实施方式或第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，所述超过功率门限 的时域信号具体为所述第一时域信号序列中虚部最大的时域信号。
[0031] 本发明实施例提供了一种正交频分复用系统中降低峰均比的方法，通过在信噪比 较差的空闲子载波中发送参考信号作为辅助信号或者在不需要信道估计的情况下将导频 信号作为辅助信号，并调整辅助信号的相位，将辅助信号的反向最大值与需要发送的调制 信号中最大时域信号叠加，中和调制信号时域功率的方法，降低0FDM系统中调整信号的峰 均比，还可以降级计算复杂度，提高信号处理效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1为本发明实施例提供的正交频分复用系统中降低峰均比的方法的流程图；
[0033] 图2为本发明实施例提供的无线局域网中的接入装置一种实施例的结构图；
[0034] 图3为本发明实施例提供的无线局域网中的接入装置另一种实施例的结构图。
【具体实施方式】
[0035] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0036] 如图1所示，本发明实施例提供了一种为实现上述目的，本发明第一方面提供了 一种正交频分复用系统中降低峰均比的方法，所述方法的执行主体可以是无线局域网中用 于用户设备的接入点（Access Point，AP)，也可以是在无线局域网中可以接入无线局域网 的手持终端，所述方法包括：
[0037] 步骤1，对需要发送的频域符号信号进行快速傅里叶逆变换，获取第一时域信号序 列；
[0038] 具体而，对应在0FDM系统中接入点或者接入终端需要发送的数据，需要在频域进 行调制，调制之后进行快速傅里叶逆变换（Inverse fast Fourier transform，IFFT),获得 调制信号的时域信号，由于调整信号分别承载在不同的数据子载波上，N点的频域信号序列 经过N点IFFT变换得到N点的时域信号序列，这些时域信号序列组成一个OFDM符号。
[0039] 步骤2,在所述第一时域信号序列中查找超过功率门限的时域信号和所述时域信 号的时域位置；
[0040] 具体而言，在确定了调制信号的时域信号序列之后，在其中选择功率较大的几个 时域信号和这些时域信号的位置，也可以选择功率超过设定门限的几个时域信号，并确定 在功率取最大值时的时域位置和复数值；
[0041] 具体的，可以通过时域中复数值的实部和虚部平方和确定时域信号功率大小，还 可以将时域信号的实部和虚部分别对比，选取实部绝对值最大，或者虚部绝对值最大的时 域信号。
[0042] 步骤3,在第一子载波中发送频域辅助信号，对所述频域辅助信号进行调整，以使 得所述频域辅助信号时频变换后的第二时域信号在第一时域信号的时域位置功率最大，方 向相反，所述第一时域信号为所述时域信号中功率最大的时域信号；
[0043] 具体的，可以在空闲子载波中发送单独的频域辅助信号，或者在不需要进行信道 估计时，将导频作为频域辅助信号来降低峰均比，但是对于这些频域辅助信号，需要对其相 位进行调整，使其经过频域到时域变化后的反向幅度最大的位置与第一时域信号的位置相 同。
[0044] 步骤4,将调整后的辅助信号的所述第二时域信号与所述第一时域信号序列相加， 以降低所述第一时域信号序列的峰均比。
[0045] 具体的，在时域将调整后的频域辅助信号的时域信号的复数值，与第一时域信号 的复数值相加，由于时域位置相同，但是相位相反，因此降低了调整信号的幅度，由于峰均 比与调制信号的最大功率值成正比例，因此达到了降低峰均比的效果，
[0046] 但是，只经过一个子载波中的频域辅助信号与频域信号的时域信号中功率最大的 时域信号中和后的峰均比，并不一定能够满足设定的峰均比门限值，因此在步骤4之后系 统检测降低后的所述峰均比是否满足设定门限，如果已经满足设定的峰均比门限要求，则 停止运算，将此辅助信号与调制信号一起向接收端发送，反之，在不满足设定门限的情况 下，选用另外一个频域辅助信号重复执行步骤3至步骤4,在第一时域序列中，选择下一个 功率最大的时域信号，采用另一个子载波上的频域辅助信号进行峰均比降低的操作；如果 再次执行之后，峰均比仍然没有满足设定门限，可以选择再次执行步骤3至步骤4,直至没 有满足设定门限的时域信号或者没有可用的频域辅助信号。
[0047] 通过上述的实施例，在信噪比较差的空闲子载波中发送参考信号作为辅助信号或 者在不需要信道估计的情况下将导频信号作为辅助信号，并调整辅助信号的相位，将辅助 信号的反向最大值与需要发送的调制信号中最大时域信号叠加，中和调制信号时域功率的 方法，降低0FDM系统中调整信号的峰均比，可以降级计算复杂度，提高信号处理效率。
[0048] 在一种可能的实施方式中，在0FDM系统使用部分带宽传输数据的情况下，通常只 选择信噪波较好的子载波承载需要发送的数据，而信噪比较差的子载波则成为空闲子载 波，因此，在本实施例中，发送端可以在信噪比较差的子载波来发送辅助信号，可以达到降 低PAPR的作用。
[0049] 例如802. llah系统在2MHz带宽下，数据域每个0FDM符号共有52个数据子载波， 假设在频率选择性信道下只选择了性能最好的40个子载波用来传输数据，则空闲的12个 数据子载波可以用来进行降低PAPR，假设用BPSK调制需要发送的数据。
[0050] 首先计算40个数据子载波经过IFFT后，功率最大的1个点的时域位置和复数值， 并选择一组空闲子载波，根据数据子载波功率最大值的时域位置、实虚部的正负及空闲子 载波的位置调整空闲子载波上符号的相位，使得空闲子载波在数据子载波功率最大值的位 置取符号相反最大，然后计算该组空闲子载波的IFFT，重新计算数据叠加空闲子载波后时 域信号最大值是否满足设定的峰均比门限要求，若不满足则逐渐增加空闲子载波个数直到 满足预设PAPR门限或者空闲子载波数用满为止。
[0051] 其中调整空闲子载波相位，使其反向最大值与功率最大的数据域信号的位置相同 的方法可以是频域调整，也就是：
[0052] 已知空闲子载波位置K和数据时域最大位置为T，Nc为总子载波数，pi为圆周率， exp ()表示自然数e的指数运算符，则对空闲子载波频域信号乘以exp (_j*2pi*K/Nc*T), 且根据数据最大值的复数值相加最小的原则选择正负符号。
[0053]
【权利要求】
1. 一种正交频分复用系统中降低峰均比的方法，其特征在于，所述方法包括： 步骤1，对需要发送的频域符号信号进行快速傅里叶逆变换，获取第一时域信号序列； 步骤2,在所述第一时域信号序列中查找超过功率门限的时域信号和所述时域信号的 时域位置； 步骤3,在第一子载波中发送频域辅助信号，对所述频域辅助信号进行调整，以使得所 述频域辅助信号时频变换后的第二时域信号在第一时域信号的时域位置功率最大，方向相 反，所述第一时域信号为所述时域信号中功率最大的时域信号； 步骤4,将调整后的辅助信号的所述第二时域信号与所述第一时域信号序列相加，以降 低所述第一时域信号序列的峰均比。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4之后还包括： 步骤5,检测降低后的所述峰均比是否满足设定门限，在不满足设定门限的情况下，使 用另一个频域辅助信号，并执行步骤3至步骤5,直至所述峰均比满足设定门限或没有可用 频域辅助信号。
3. 如权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述频域辅助信号为导频信号或 在空闲子载波上发送的用于降低峰均比的信号。
4. 如权利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，对所述频域辅助信号进行 调整，包括频域调整，所述调整方法为，对所述频域辅助信号的子载波的频域信号乘以exp (_j*2pi*K/Nc*T)，其中，K为所述子载波位置，所述T为所述第一时域信号在时域最大功率 的时域位置。
5. 如权利要求1-3所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，对所述频域辅助信号进行 调整，包括时域调整，所述调整方法为，按照从左到右的顺序，根据所述第一时域信号在时 域位置T，对快速傅里叶逆变换后的所述频域辅助信号对应的时域信号进行向右循环移位 T。
6. 如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述超过功率门限的时域信号具 体为所述第一时域信号序列中功率最大的时域信号。
7. 如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述超过功率门限的时域信号具 体为所述第一时域信号序列中实部最大的时域信号。
8. 如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述超过功率门限的时域信号具 体为所述第一时域信号序列中虚部最大的时域信号。
9. 一种无线局域网中的接入装置，其特征在于，所述接入装置包括： 变换单元，用于对需要发送的频域符号信号进行快速傅里叶逆变换，获取第一时域信 号序列； 查找单元，用于所述第一时域信号序列中查找超过功率门限的时域信号和所述时域信 号的时域位置； 处理单元，在第一子载波中发送频域辅助信号，对所述频域辅助信号进行调整，以使得 所述频域辅助信号时频变换后的第二时域信号在第一时域信号的时域位置功率最大，方向 相反，所述第一时域信号为所述时域信号中功率最大的时域信号； 运算单元，用以将调整后的辅助信号的所述第二时域信号与所述第一时域信号序列相 力口，以降低所述第一时域信号序列的峰均比。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括执行单元，检测降低后的所述峰均 比是否满足设定门限，在不满足设定门限的情况下，控制所述处理单元和所述运算单元重 复执行，使用另一个频域辅助信号，直至所述峰均比满足设定门限或没有可用频域辅助信 号。
11. 如权利要求9-10任一项所述的装置，其特征在于，所述频域辅助信号为导频或在 空闲子载波上发送的用于降低峰均比的信号。
12. 如权利要求9-11所述的装置，其特征在于，所述处理单元对所述频域辅助信号 进行调整，包括频域调整，所述调整方法为，对所述辅助信号的子载波的频域信号乘以exp (_j*2pi*K/Nc*T)，其中，K为所述子载波位置，所述T为所述第一时域信号在时域最大功率 的位置。
13. 如权利要求9-11所述的装置，其特征在于，所述处理单元对所述频域辅助信号进 行调整，包括频域调整，所述调整方法为，按照从左到右的顺序，根据所述第一时域信号在 时域最大功率的位置T，对快速傅里叶逆变换后的辅助信号的时域信号进行向右循环移位 T。
14. 如权利要求9-13任一项所述的装置，其特征在于，所述超过功率门限的时域信号 具体为所述第一时域信号序列中功率最大的时域信号。
15. 如权利要求9-13任一项所述的装置，其特征在于，所述超过功率门限的时域信号 包括所述第一时域信号序列中实部最大的时域信号。
16. 如权利要求9-13任一项所述的装置，其特征在于，所述超过功率门限的时域信号 包括所述第一时域信号序列中虚部最大的时域信号。
【文档编号】H04B7/005GK104144140SQ201310169155
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月9日 优先权日:2013年5月9日
【发明者】王力 申请人:华为技术有限公司