[发明专利]一种降低无线通信系统中信号峰均功率比的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低无线通信系统中信号峰均功率比的方法，特别适用于降低算法复杂度的应用场景。

背景技术

在无线通信系统中，高功率放大器(HPA)用来激励信号功率到相应的等级以便能传输到要求的通信范围。为获得最大的功率效率，HPA需要工作在饱和点或饱和点附近。然而，即使输入信号功率增加，HPA也不能发出超过饱和点的输出信号。因此，输入信号的平均功率应该生成一个在HPA饱和点或其附近的输出信号。如果输入信号随着高峰均功率比(PAPR)发生振幅变化，则HPA的传输功率必须从饱和点后退一定比例的PAPR，从而减小功率效率。否则，因饱和引起的非线性将在信号频段内带来交调成分，从而降低系统性能。在一个数字通信系统中，具有大PAPR的信号具有大的动态范围，这便要求使用高性能的AD及DA转换器，然而这势必将增加系统的复杂度和成本。因此，减小HPA输入信号的PAPR是提高功率效率、增加通信距离、减小功率开销、降低无线通信系统成本和复杂度的重要方法。

OFDM是被广泛应用的无线通信技术，OFDM能够实现高频谱效率，对多径传播和信道衰退具有鲁棒性，且实现复杂度低。基于该项技术的这些优点，它经常应用到无线通信系统中，从而实现高的频谱效率。但是，OFDM信号通常呈现大的PAPR，这是该类系统的共有缺点，因此，降低PAPR技术成为该类系统的研究热点。

有关资料中提出诸多PAPR降低技术，这些技术包括限幅、编码、相位优化，非线性压缩扩展变化、音调预留、子载波插入、星座成型、部分传输序列和选择性映射。在这些技术中，限幅及其修正后的峰加窗方法是降低信号PAPR的最简单的方法，这些技术广泛应用于实际系统中，它们的优点如下：第一，它们不需要任何关于数据调制的边带信息或者多余的虚构码或者传输子载波。第二，它们不需要重复计算，因此与其他技术相比复杂度较低。第三，它们不需要对接收机的结构做修正，且对任意无线通信系统的任何信号波形适用，包括OFDM系统。

尽管如此，限幅技术引入带内失真和带外辐射的问题，限幅加滤波方法可以有效地降低带外辐射,但会引起峰再生问题，且增加系统复杂度。峰加窗法能够减少带外辐射，但可能导致输入信号的过度衰减或者对输入信号衰减不足。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种降低无线通信系统中信号峰均功率比的方法。本发明完全解决了降低信号峰均功率比方法中复杂度高，硬件实现上困难的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种降低无线通信系统中信号峰均功率比的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)由输入信号的包络与限幅门限相减得到一个峰包络；其中，限幅门限由输入信号的峰均功率比与输入信号的均方根值相乘得到；

(2)使用窗函数对步骤(1)得到的峰包络进行平滑处理，得到平滑后的峰包络；

(3)使用限幅门限将平滑后的峰包络映射到衰减函数；

(4)将衰减函数与输入信号相乘得到降低信号峰均功率比的输出信号。

其中，步骤(1)中的输入信号为复数基带信号或实数IF信号。

其中，步骤(2)中的窗函数w(n)定义如下：

式中，n是输入信号的长度，L窗函数w(n)的宽度，且必须是奇数。

其中，步骤(2)中的平滑处理通过卷积运算或通过最大包络运算完成。

其中，步骤(3)中的映射表示如下：

式中，e(n)为衰减函数，A为限幅门限，s(n)为平滑后的峰包络。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

(1)假设窗函数w(n)非负，平滑后的峰包络也非负，那么衰减函数e(n)总在0≤e(n)≤1的范围内；

(2)假设窗函数w(n)非负，由峰包络平滑法200得到的衰减函数e(n)将确保输出信号y(n)的包络绝不会超出限幅门限A(例如没有衰减不足)；

(3)峰包络平滑法200实现简单，因为它不用采取措施来满足衰减函数有效的要求。

附图说明

图1是采用PAPR降低技术的无线通信系统发射机实现示意图；

图2是本发明的流程图；

具体实施方式

以下结合图1-2对本发明做进一步的说明。