OFDM系统的峰均比抑制方法、装置、节点、设备及存储介质与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种ofdm系统的峰均比抑制方法、装置、无线节点及无线网络。

背景技术：

1、ofdm技术可以很好地克服无线信道的频率选择性衰落，具有高效的传输特点，已成为实现未来高速无线通信的核心技术之一。ofdm系统最主要的缺点之一是具有较大的峰均比(papr)，它直接影响着整个系统的运行成本和效率。同时在移动终端要求高效的功率放大。因此，在ofdm多载波系统中，必须采用一定的技术来降低信号的峰均功率比，使得发射机中的功率放大器能够高效工作并提高系统的整体性能。

2、子载波预留算法(tone reservation，tr)是一种可以有效降低ofdm信号峰均的方法，在发送端先保留少量不承载数据的子载波来作为预留子载波，然后对原始频域输入信号进行处理，得到能抑制ofdm系统papr的削峰信号，削峰信号经过ifft变换后，把时域削峰信号叠加到原始时域信号上，使得合成信号的papr值更小。

3、图1示出了传统技术中载波预留削峰算法的框图。对于一个n-ofdm符号，算法每次迭代的主要计算量：①n个x值求模和相位计算，②n点复数乘和加计算，③n点fft计算，④n点ifft计算，⑤n点复数加计算。需进行多次ifft/fft和复数运算，计算量大且复杂，计算结果在多次迭代后常不收敛，降低papr有限。算法中差值diff与实际ofdm系统中的峰值有关，反复迭代中的fft/ifft变换无法在系统外部计算，所以应用传统子载波预留算法时需要在ofdm系统中额外进行多次fft/ifft变换计算，计算量大。尤其是目前通信系统的发展，ofdm中要求的子载波数目更大，例如5g中需要4096-ifft，巨大的计算量在很大程度上限制了传统载波预留削峰算法在实际系统中的应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种ofdm系统的峰均比抑制方法、装置、节点、设备及存储介质。本发明实施例的技术方案用于改善ofdm系统的峰均比，通过提前获得的接近理想脉冲信号的时域截断序列同时对ofdm系统的时域序列各峰值进行削峰，避免了反复进行时频变换计算，降低了复数运算量和计算复杂度，同时使削峰的迭代收敛速度更快更稳定。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种ofdm系统的峰均比抑制方法，包括：对ofdm系统的第一频域序列进行时域变换，获得长度为n的第一时域序列，n为ofdm系统子载波个数，第一频域序列中预留子载波位置的值为0，有效子载波位置的值为数据信号；按照设定幅度门限，将第一时域序列进行幅度截断，获得比较序列，截断后小于0的幅度设置为0；获取预先得到的时域截断序列，对于第一时域序列的每个峰值，根据比较序列与时域截断序列获得对该峰值进行限幅的幅差序列；把第一时域序列与各幅差序列的和的差值作为经过峰均比抑制的时域序列。

3、由上，通过提前获得的接近理想脉冲信号的时域截断序列同时对ofdm系统的时域序列各峰值进行削峰，避免了反复进行时频变换计算，降低了复数运算量和计算复杂度，同时使削峰的迭代收敛速度更快更稳定。

4、在第一方面的一种可能实施方式中，所述的对于第一时域序列的每个峰值，根据比较序列与时域截断序列获得对该峰值进行限幅的幅差序列，具体包括：对比较序列与时域截断序列的乘积序列进行多轮循环移位；每轮循环移位经过若干次移位后获得一个幅差序列，每个幅差序列的最大值与比较序列中一个非0值的位置与对齐。

5、由上，通过对比较序列与时域截断序列的乘积序列进行多轮循环移位获得一个幅差序列，每个幅差序列的最大值与比较序列中一个非0值的位置与对齐，从而获得针对第一时域序列的每个峰值进行限幅的序列。

6、在第一方面的一种可能实施方式中，当所述经过峰均比抑制的时域序列的峰均比大于设定门限时，把所述经过峰均比抑制的时域序列作为第一时域序列，继续进行峰均比抑制，直至所述经过峰均比抑制的时域序列的峰均比小于或等于设定门限或所述峰均比抑制的次数等于设定次数。

7、由上，通过多次迭代削峰限幅，使输出序列的峰均比满足设定门限的要求。通过限制迭代次数，以降低计算量。

8、在第一方面的一种可能实施方式中，所述时域截断序列的长度为n，其峰值与其平均值的比大于设定比例，且其峰值位于第0个位置，其非0值的长度小于等于设定长度。

9、由上，通过设定比例和设定长度以限制时域截断序列的峰值与均值的比例和非0值的长度，从而使时域截断序列接近理想脉冲序列。

10、在第一方面的一种可能实施方式中，获得所述时域截断序列的流程，包括：对ofdm系统的第二频域信号进行时域变换，获得第二时域序列，其中，第二频域信号中有效子载波位置的值为0，保护子载波位置的值为1；以第二时域序列进行截断，保留其中以其峰值所在位置为中心且长度为k的子序列中各位置的值，其他位置的值设置为0，并计算该峰值信号与截断后的序列的平均信号的比例，k小于等于所述设定长度；当所述比例小于或等于所述设定比例，把截断后的序列的峰值循环移位到第0个位置，获得所述时域截断序列；当所述比例大于所述设定比例，对该截断后的序列进行频域变换，获得其频域序列，并在把该频域序列中有效子载波位置的值设为0后进行时域变换，把该时域变换后的时域序列作为第二时域序列，再进行截断，直至所述比例大于所述设定比例。

11、由上，通过分步限定设定比例和设定长度以限制时域截断序列的峰值与均值的比例和非0值的长度，从而使时域截断序列接近理想脉冲序列。

12、在第一方面的一种可能实施方式中，还包括：所述时域截断序列各位置的值按照2的m次方进行归一化。

13、由上，通过归一化实现在削峰时不放大输出序列的整体幅度。

14、在第一方面的一种可能实施方式中，所述时域变换为ifft，所述频域变换为fft。

15、由上，通过ifft和fft实现时域和频域之间变换快速数值计算。

16、在第一方面的一种可能实施方式中，在频域空间中，所述预留子载波分布在所述有效子载波的两边，在所述预留子载波的两边为保护子载波。

17、由上，通过把预留子载波分布在有效子载波的两边，实现更好的削峰效果。

18、第二方面，本发明实施例提供了一种ofdm系统的峰均比抑制装置，包括：时域变换模块，用于对ofdm系统的第一频域序列进行时域变换，获得长度为n的第一时域序列，n为ofdm系统子载波个数，第一频域序列中预留子载波位置的值为0，有效子载波位置的值为数据信号；幅值比较模块，用于按照设定幅度门限，将第一时域序列进行幅度截断，获得比较序列，截断后小于0的幅度设置为0；限幅获得模块，用于获取预先得到的时域截断序列，对于第一时域序列的每个峰值，根据比较序列与时域截断序列获得对该峰值进行限幅的幅差序列；抑制获得模块，用于把第一时域序列与各幅差序列的和的差值作为经过峰均比抑制的时域序列。

19、由上，通过提前获得的接近理想脉冲信号的时域截断序列同时对ofdm系统的时域序列各峰值进行削峰，避免了反复进行时频变换计算，降低了复数运算量和计算复杂度，同时使削峰的迭代收敛速度更快更稳定。

20、在第二方面的一种可能实施方式中，所述限幅获得模块具体用于，包括：对比较序列与时域截断序列的乘积序列进行多轮循环移位；每轮循环移位经过若干次移位后获得一个幅差序列，每个幅差序列的最大值与比较序列中一个非0值的位置与对齐。

21、由上，通过对比较序列与时域截断序列的乘积序列进行多轮循环移位获得一个幅差序列，每个幅差序列的最大值与比较序列中一个非0值的位置与对齐，从而获得针对第一时域序列的每个峰值进行限幅的序列。

22、在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：抑制迭代模块，用于当所述经过峰均比抑制的时域序列的峰均比大于设定门限时，把所述经过峰均比抑制的时域序列作为第一时域序列，继续进行峰均比抑制，直至所述经过峰均比抑制的时域序列的峰均比小于或等于设定门限或所述峰均比抑制的次数等于设定次数。

23、由上，通过多次迭代削峰限幅，使输出序列的峰均比满足设定门限的要求。通过限制迭代次数，以降低计算量。

24、在第二方面的一种可能实施方式中，所述时域截断序列的长度为n，其峰值与其平均值的比大于设定比例，且其峰值位于第0个位置，其非0值的长度小于等于设定长度。

25、由上，通过设定比例和设定长度以限制时域截断序列的峰值与均值的比例和非0值的长度，从而使时域截断序列接近理想脉冲序列。

26、在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：时域截断序列获得模块，用于对ofdm系统的第二频域信号进行时域变换，获得第二时域序列，其中，第二频域信号中有效子载波位置的值为0，保护子载波位置的值为1；还用于以第二时域序列进行截断，保留其中以其峰值所在位置为中心且长度为k的子序列中各位置的值，其他位置的值设置为0，并计算该峰值信号与截断后的序列的平均信号的比例，k小于等于所述设定长度；还用于当所述比例小于或等于所述设定比例，把截断后的序列的峰值循环移位到第0个位置，获得所述时域截断序列；当所述比例大于所述设定比例，对该截断后的序列进行频域变换，获得其频域序列，并在把该频域序列中有效子载波位置的值设为0后进行时域变换，把该时域变换后的时域序列作为第二时域序列，再进行截断，直至所述比例大于所述设定比例。

27、由上，通过设定比例和设定长度以限制时域截断序列的峰值与均值的比例和非0值的长度，从而使时域截断序列接近理想脉冲序列。

28、在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：所述时域截断序列各位置的值按照2的m次方进行归一化。

29、由上，通过归一化实现在削峰时不放大输出序列的整体幅度。

30、在第二方面的一种可能实施方式中，所述时域变换为ifft，所述频域变换为fft。

31、由上，通过ifft和fft实现时域和频域之间变换快速数值计算。

32、在第二方面的一种可能实施方式中，在频域空间中，所述预留子载波分布在所述有效子载波的两边，在所述预留子载波的两边为保护子载波。

33、由上，通过把预留子载波分布在有效子载波的两边，实现更好的削峰效果。

34、第三方面，本发明实施例提供了一种无线节点，其运行本发明第一方面任一所述实施方式或包括本发明第二方面任一实施方式所述装置。

35、第四方面，本发明实施例提供了一种无线网络，包括：无线节点，其运行本发明第一方面任一所述实施方式或包括本发明第二方面任一实施方式所述装置。

36、第五方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括，

37、总线；

38、通信接口，其与所述总线连接；

39、至少一个处理器，其与所述总线连接；以及

40、至少一个存储器，其与所述总线连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行本发明第一方面任一所述实施方式。

41、第六方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行本发明第一方面任一所述实施方式。