[发明专利]多载波正交频分复用系统中峰均比抑制的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)技术，特别涉及多载波OFDM系统中峰均比抑制的方法和装置。 

背景技术

现有通信技术中，OFDM技术以其较高的频率利用率、较强的抗符号间干扰(ISI，Inter Symbol Interference)和载波干扰(ICI，Inter CarrierInterference)能力，成为第4代移动通信的关键技术。 

针对单载波技术而言，在OFDM信号的发射端，如果单载波包括有N个子载波，则高速数据流经过串并转换后分成N个并行的子数据流，进行反向傅立叶变换(IFFT，Inverse Fast Fourier Transform)，将频域信号转换到时域，长度为N的IFFT输出的是N个时域的样值信号，称为OFDM符号。为消除符号间的干扰，可以在用户数据之间插入循环前缀(CP，CyclicPrefix)，形成一个循环扩展的OFDM符号。在OFDM信号的接收端，先对接收到的时域信号去除CP，然后进行傅立叶变换(FFT，Fast FourierTransform)、数字解调等操作来正确接收数据。 

当OFDM系统子载波个数增加时，发射端信号的峰均比(PAPR，Peakto Average Power Ratio)也会相应增加。众所周知，移动通信系统中无线基站的发信机利用功率放大器来发射信号，以补偿因传播距离而带来的信号衰减。功率放大器有一定的线性区域，具有高峰均比的信号会降低功率放大器的效率并增加功率消耗，因此对峰均比的抑制是迫切要解决的问题。 

进一步地，从第3代移动通信系统问世以来，为了有效地减小基站的体  积并且降低基站的成本，普遍采用多载波技术，即系统中包括多个载波，每个载波又包括多个子载波，相对于单载波技术而言，由于可以利用一个发射器和一个功率放大器完成多路载波信息的发送，因此能极大减小基站的体积和成本，但是多载波OFDM系统中的子载波个数更多，导致合路后的通道信号的峰均比更大，从而给多载波峰均比抑制提出了更高的要求。 

为了抑制多载波系统较高的峰均比，现有技术针对多载波系统提出了一种多级匹配滤波的削波方案，图1示出了这种多匹配滤波的削波方案原理框图。其中，多载波合路时域信号的形成可以简要描述为，每个单载波在每个符号上的发送数据和控制数据比特，经编码器按照预定编码方案编码后按调制方式作相应的星座映射，随后经IFFT处理后加CP，并进行时域加窗(RAMP)，组帧后通过内插值滤波至高倍速时域信号，并通过数控振荡器(NCO，Numeric Control Oscillator)调制到不同频点后逐个累加得到多载波合路通道信号。上述形成的多载波合路通道信号进入图1所示的削波处理过程，首先提取出通道信号中高于预定门限的削波噪声，然后通过多级匹配滤波模块除去削波噪声中带外部分和一些重要子载波上的噪声，最后把经过匹配滤波的削波噪声反向叠加到延时后的多载波合路时域信号，形成削波后的多载波合路时域信号。这里的匹配滤波的滤波系数由源滤波器系数经过NCO调制后累加得到，每一级匹配滤波都使用相同的滤波器系数。 

虽然上述专利给出的方案在满足相同误差矢量幅度、峰值码域误差和邻道功率泄漏比的条件下，能够取得较好的削波效果，即可以使削波后的多载波合路通道信号具有更低的峰均比，但该方案主要面向于码分多址(CDMA，Code-Division Multiple Access)系统。如果直接将图1所示方案应用于OFDM系统，由于不同OFDM符号上频域子载波的调制编码方式、载波功率等都可能不相同，允许的性能损失也会有所不同。如果对每个OFDM符号都使用相同的滤波器系数进行匹配滤波，例如以高阶调制方式来设计滤波器系数，匹配滤波的削波能力将非常有限，匹配滤波后多载波OFDM系统的峰均比依然很高，而以较大的错误矢量量级(EVM，Error Vector Magnitude)  损失来选择滤波器系数，必然导致高阶调制方式的子载波不能满足协议规定的EVM需求，严重影响系统的链路性能。 

即使对图1中的匹配滤波作适当改良，例如使每个OFDM符号上使用不同的滤波器系数，也会导致两个OFDM符号间的一部分采样点发生严重畸变，导致较严重的带外泄漏和符号间干扰，从而明显恶化OFDM载波内高阶调制子载波的EVM，而且带外泄漏也会使峰均比抑制后的通道信号无法满足协议规定的频谱模板。