[发明专利]一种基于峰值消除的峰值抵消方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及OFDM系统中的峰均比降低技术，特别涉及一种基于峰值消除的峰值抵消方法和装置。

背景技术

正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的应用大大提高了频谱利用率，但是OFDM信号通常具有较高的峰均比(PAPR，Peak to Average Power Ratio)，从而对模拟器件(包括ADC-AanalogDigital Convertor、HPA-High Power Amplifer、发射滤波器等)的线性特性要求很高。当OFDM信号的幅度起伏超过HPA线性放大的动态范围的时候，会产生子载波之间的互调干扰(带内)和带外辐射。因此，降低OFDM信号的PAPR，可以提高功率利用率，增强系统性能。

目前用于降低OFDM信号PAPR的技术主要有三类：第一类是编码方法；第二类是利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理，从而选择PAPR较小的OFDM符号来传输；第三类是采用信号预畸变技术。其中前两种技术均需要对协议进行修改，仅有第三种方法对协议没有影响。

以信号畸变为基础的PAPR降低技术的基本原理是，在信号经过放大之前，首先要对功率值大于门限值的信号进行非线性畸变，包括限幅、峰值加窗或者峰值消除等操作。经过以信号畸变为基础的PAPR技术削峰后的信号再经过内插滤波以后通常都会出现峰值再生现象，因此对于这一类峰值降低技术来说，应该在内插滤波以后实现比较好。

在以信号畸变为基础的PAPR降低技术中，循环限幅滤波算法和峰值削除算法是两种最常用方法。其中，峰值抵消削峰算法本质上是一种峰值消除技术。此算法的基本思想是：在OFDM符号的所有采样点中，首先找到采样点的幅度超过门限的峰值窗口，然后找到每个峰值窗口的最大幅度值在每个峰值窗口，以此最大幅度值为基础，按下式生成需要的削峰脉冲：其中，h为削峰滤波器。将每个峰值窗口的削峰脉冲中存在重叠部分的采样点处的削峰脉冲值进行叠加，将不存在削峰脉冲的采样点处的削峰脉冲值置0，得到合并后的削峰脉冲，将原始的OFDM符号按照采样点与合并后的削峰脉冲取差值，得到削峰处理后的OFDM符号。

从实现角度看，峰值抵消削峰算法既可以在内插滤波之前实现，又可以在内插滤波以后实现，并且具有实现复杂度低的特点。由上述现有的峰值抵消削峰算法可见，当削峰脉冲的形状与原始OFDM符号的脉冲形状相同时，可以实现峰值抵消，从而降低PAPR，并能够保证系统性能。而根据削峰脉冲的形成过程可见，需要削峰滤波器的脉冲形状与原始OFDM符号的脉冲形状相同。因此，对于削峰滤波器的设计，需要使频谱与原始OFDM符号的频谱相同。

对于TD-LTE系统来说，基站发送信号可能是满配置(即所有可用子载波上都有信号)，也可能是非连续配置(即部分可用子载波上没有信号)。而满配置和非连续配置下，OFDM符号的频谱特性会存在较大差异，如果根据不同的频谱特性设计相适应的削峰滤波器，则实时的实现复杂度较高。通常，在TD-LTE系统中的峰值抵消算法中，削峰滤波器的设计都是按照满配置时OFDM符号的频谱来设计的，因此削峰脉冲可以很好的匹配满配置下OFDM符号的峰值脉冲形状，此时具有很好的削峰效果；而当基站发送信号是非连续配置时，削峰脉冲就很难匹配各种情况下的OFDM符号的峰值脉冲形状，在这种情况下，削峰效果很差，就达不到削峰的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于峰值消除的峰值抵消方法和装置，在满配置和非连续配置的OFDM系统中，均能够实现良好的削峰效果。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于峰值消除的峰值抵消方法，包括：

利用由峰值窗口与削峰滤波器卷积而生成的合并削峰脉冲，对OFDM符号进行削峰处理。

较佳地，由峰值窗口与削峰滤波器卷积生成合并削峰脉冲的方式为：

确定峰值窗口，并对峰值窗口中的每个采样点执行如下处理：根据该采样点的瞬时功率signal_pow_i和相位，计算该采样点的削峰权值α_i，将该采样点的削峰权值与削峰滤波器的乘积作为该采样点的削峰脉冲，并与峰值窗口内该采样点的前一采样点的当前合并削峰脉冲相叠加，得到该采样点的当前合并削峰脉冲；

利用合并削峰脉冲对OFDM符号进行削峰处理的方式为：

对峰值窗口中的每个采样点，将该采样点的信号减去该采样点的当前合并削峰脉冲中对应该采样点的脉冲值，得到该采样点削峰后的信号。