[发明专利]一种降低峰均比的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低峰值对平均功率比(简称峰均比，peak-to averagepower ratio，PAPR)的装置和方法，属于通信技术领域。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术是一种多载波传输技术，近年来，该技术在无线通信中得到了广泛使用，如地面数字电视广播(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，DVB-T)、数字音频广播(Digital Audio Broadcasting，DAB)、室内无线网络(IEEE802.11a/g，HIPERLAN/2)和宽带无线接入(IEEE802.16)等。在超3G(Beyond 3G，B3G)移动通信的研究中，OFDM也被认为是一种非常具有发展前景的关键技术。

OFDM系统把高速数据流通过串并变换，分配到N个并行的子信道中，且N个子信道的数据同时被调制到相互正交的子载波并进行传输，由此，子信道上的符号传输速率降低为原数据流的1/N，较低的符号速率有利于克服频率选择性衰落。相应的，符号周期扩展成原来的N倍，提高了对抗无线信道多径时延扩展的能力，使高速数据流能够在具有多径衰落的频带上进行传输。同时，由于子载波间存在正交性，因此与传统的频分复用系统相比，OFDM系统具有更高的频谱利用率。此外，OFDM系统还可以使用傅立叶逆变换/傅立叶变换(IFFT/FFT)实现快速调制和解调，并利用不同数量的子信道实现无线数据业务上下行链路的非对称性。

由于OFDM调制信号是由N个独立子载波所组成，当N值充分大时，由中央极限定理可知OFDM信号中的实部及虚部信号近似为高斯分布，振幅大小分布为瑞利分布，即其传送的符号有较高的峰均比。当每个子载波被同相相加时，会产生一个比平均功率高N倍的峰值，而过大的峰均比易引起放大器工作处于饱和状态，因此需要放大器具有很宽的线性范围和功率预留，以避免传输信号的非线性失真，这必将增加系统的成本和实现难度。因此如何通过适当的方法降低峰均比是OFDM急待解决的关键问题之一，

针对上述问题，现有技术中也已经提出了限幅、限幅滤波、编码、部分传送序列(partial transmit sequence，PTS)、选择性映射(selected mapping，SLM)和音调保留(Tone Reservation，TR)等多种解决方法，其中：

(1)限幅、限幅滤波：该方法通过直接在信号峰值采用非线性操作来强制降低峰值功率。这种方法易于实现，且与载波数无关，不影响编码速率。但是OFDM信号经过限幅后频谱特性会发生变化，导致带外功率辐射的增大和子载波间的干扰，由此将降低整个系统的误比特率性能；

(2)编码：该方法的优点是系统相对简单，降低峰均比的性能也较为稳定；但是随着子信道数的增加，系统吞吐量迅速下降，频带利用率较低；

(3)选择性映射和部分发送序列：这两种方法都可以有效并且无失真地降低峰均比，且适用于任意数量的子载波，子载波调制的种类也不受限制。但是这两种方法都需要经过多次IFFT运算，运算复杂度高，不利用于实时处理；

(4)音调保留：在专利号为6,512,797，发明名称为“PRAK TO AVERAGEPOWER RATIO REDUCTION”的美国专利中提出了利用音调保留算法来进行峰均比处理的方法，但是该方法需要损失部分数据子载波，使得传输速率变低。且该专利并没有涉及峰均比实时处理的实现过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低峰均比的方法和装置，使得OFDM系统中峰均比降低。

为此，本发明提供一种降低峰均比的方法，包括：

(a)根据预留子载波的位置信息，利用音调保留算法确定消峰内核序列kernel(i)，i∈[1，N]，其中：N为一个OFDM符号的长度；

(b)确定当前待消峰处理序列data(i)中的功率峰值val_max，并根据beta(i)＝val_max-target*const*e^j*θ(val)确定测试值beta(i)，其中target为消峰目标功率值，constant为消峰步长，θ(val)为所述功率峰值val_max所对应的相位角；

(c)对消峰内核序列kernel(i)进行一次循环移位，得到迭代消峰内核序列kernel’(i)；