專利名稱：降低ofdm信號峰均比的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及降低OF匿信號峰均比的方法和裝置，尤其涉及其中對待修正序列的 提取。
背景技術：
正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,簡稱OFDM)的 基本原理是將高速的數(shù)據(jù)流通過串并變換分成多個低速數(shù)據(jù)流，然后分別放到相應的子載 波上同時并行地傳送。 一個OF匿符號內包括多個經(jīng)過調制的子載波的合成信號，其中每個 子載波都可以加載正交幅度調制(Quadrature Amplitude Modulation,簡稱QAM)。另外， OF匿中引入的循環(huán)前綴(Cyclic Prefix,簡稱CP)作為符號間的保護間隔能有效地克服多 徑信道的時延擴展，降低碼間干擾(Inter-Symbol Interference,簡稱ISI)的影響，因此 避免了采用復雜均衡器。 在0F匿系統(tǒng)的發(fā)送端，信源產(chǎn)生的二進制比特流將采用M-QAM進行一次預調制， 也就是將各個并行信道上二進制數(shù)據(jù)映射為信號星座圖上的點，形成復數(shù)形式的數(shù)據(jù)序列 Xk。各子信道上的調制方式可以相同，也可以不相同。在比較平緩的子信道上調制較多的 比特，而對衰落大的子信道調制較少的比特。然后采用快速傅立葉逆變換(Inverse Fast Fourier Transform,簡稱IFFT)對該復數(shù)并行序列Xk進行第二次調制，即用一組彼此正交 的正弦和余弦信號對原來的信號進行頻率調制，得到調制后的并行時域信號xn，即一個符 號中N個采樣值。經(jīng)過OFmH周制后的時域信號可以用下式來表示Xn=*^Xtexp，" = 0,1，2...JV-1 將Xn通過并串變換，將各通道的數(shù)據(jù)流合并為串行數(shù)據(jù)流后，插入循環(huán)前綴
CP作為保護間隔，以避免多徑衰落引起的ISI影響有效符號數(shù)據(jù)，這樣就得到一個符號 (Symbol)的0F匿信號。這一 0F匿符號是由各子信道數(shù)據(jù)流合并而成，將會出現(xiàn)峰均比 (Peak to Average Power Ratio,簡稱PAPR)過高的問題。 降低PAPR最簡單有效的方法就是對0F匿信號的峰值進行限幅，即對時域信號xn 進行限幅操作
—(x ， kl
JC — , , ,OS"W-l 其中&為原信號，Th為限幅門限。當信號小于限幅門限時，信號不變；當信號大
于限幅門限時，將信號的模限制為門限大小，并保持與原信號相同的幅角。 限幅后，信號峰均比有所下降，同時也對信號引入帶內失真和帶外噪聲，帶內失真
會增加系統(tǒng)的誤比特率，帶外噪聲可能對鄰信道造成干擾。 一般地在限幅操作之后通過時
域濾波方法來抑制帶外噪聲，而該方法對于帶內失真無能為力。 為了降低帶內失真的影B向，一般先在時域進行"預限幅"(其操作與上述時域限 幅相同)，然后將信號變換至頻域，在系統(tǒng)規(guī)定范圍內進行修正以滿足應用需求。這種方式采用FFT/IFFT頻域濾波器代替時域上的濾波，首先通過快速傅立葉變換(Inverse FastFourier Transform,簡稱FFT)將信號先轉化成頻域形式，然后對帶外頻點直 接置零，同時對帶內信號進行修正處理。頻域修正中需要用到誤差向量幅值(Error VectorMagnitude，EVM)指標，它建立在某一點所產(chǎn)生的誤差向量(Error Vector)基礎上， 如圖l所示。 定義EVM為星座圖中相對于最遠星座點功率的平均誤差 ￡踢=''5
s2 其中N是子載波數(shù)目，S^是星座圖中星座點最大幅度，AI、 AQ分別為失真后與 原來無失真的星座點的同相和正交距離。 對一個頻域上的原信號Xk，因時域限幅導致的失真信號Xk = FFT0O ，頻域上的修
正是指把誤差向量Xk_Xk的模限制在某個設定值E之內，相當于把失真程度限制在某個設定
范圍內，如下式
<formula>formula see original document page 4</formula> 在上述時域限幅-頻域修正方法中，經(jīng)時域預限幅和頻域修正后得到的已修正序 列，再通過IFFT變換至時域即可得到限幅結果。 綜上所述，時域限幅所帶來的帶內失真和帶外噪聲，可以通過時域濾波或頻域修 正來改善。其中頻域修正能夠兼顧處理時域濾波不能改善的帶內失真問題，因此效果更好， 使用范圍更廣。 在簡單限幅基礎上，發(fā)展出頻域修正改良算法，其通過進行一定次數(shù)的限幅迭代 操作來獲得最佳限幅結果，其步驟如下 步驟A.對待迭代操作的時域信號進行限幅迭代操作，得到本次迭代的限幅結果， 然后跳到步驟B， 步驟B.進行迭代結束條件判斷，如果不符合迭代結束條件，則以本次迭代結果 作為下一次迭代中待迭代操作的時域信號跳到步驟A ;如果本次迭代結果符合迭代結束條 件，則結束迭代， A中的限幅迭代操作包括依次執(zhí)行的如下步驟
A10.進行時域預限幅，提取時域待修正序列， A20.對時域待修正序列進行時域_頻域變換，獲得頻域待修正序列，
A30.對頻域待修正序列進行頻域修正，獲得已修正序列，
A40.對已修正序列進行頻域_時域變換，提取限幅結果，
其中， 迭代操作的A10中提取時域預限幅后的信號作為時域待修正序列， 迭代操作的A40中提取已修正序列的頻域_時域變換結果作為所述的限幅結果。 常用的迭代結束條件有兩種，其一是限幅結果的PAPR已經(jīng)達到系統(tǒng)要求，其二是迭代次數(shù)已達到預設值。 該方法存在一個突出的問題限幅迭代操作的A20.中是對時域限幅后的信號進 行時域-頻域變換，其傅立葉變換運算量巨大，需耗費大量的時間。由于迭代操作的存在， 在OFmH連路中，時間耗費成為系統(tǒng)設計必須考慮的重要因素。特別是效果較好的頻域修正 方式，每次迭代都需要進行一對FFT/IFFT操作，在處理點數(shù)較多的情況下，F(xiàn)FT/IFFT消耗 的時間比較可觀，從而影響系統(tǒng)的實時性。從另一個角度，在滿足實時性的情況下需要限制 迭代次數(shù)，從而導致系統(tǒng)PAPR抑制效果不佳。

發(fā)明內容
發(fā)明目的 本發(fā)明旨在減少為降低0F匿信號峰均比而進行的信號處理的運算量。 本發(fā)明的思路是，通常的時域信號中，由于峰值過高的采樣點在0F匿所有采樣點
中所占比例非常小，時域預限幅操作實際上只對這少量采樣點有效，而絕大部分的采樣點
在限幅前后并無變化，所以時域預限幅前、后信號之差將存在大量的零值；頻域修正是對頻
域上的原信號(對應于限幅前的信號)和失真信號(對應于限幅后的信號)之差的模進行
限制。因此，本發(fā)明將時域預限幅前、后信號之差轉換到頻域進行修正，該時域-頻域變換
運算中就因時域上存在大量的零值而大大減少了傅立葉變換的運算量。 技術方案 給出降低0F匿信號峰均比的方法，包括 步驟A.對本次迭代中待迭代操作的時域信號進行限幅迭代操作，得到本次迭代 的限幅結果，然后跳到步驟B， 步驟B.進行迭代結束條件判斷，如果不符合迭代結束條件，則以本次迭代結果 作為下一次迭代中待迭代操作的時域信號跳到步驟A ;如果本次迭代結果符合迭代結束條 件，則結束迭代， A中的限幅迭代操作包括依次執(zhí)行的如下步驟
A10.進行時域預限幅，提取時域待修正序列， A20.對時域待修正序列進行時域_頻域變換，獲得頻域待修正序列，
A30.對頻域待修正序列進行頻域修正，獲得已修正序列，
A40.對已修正序列進行頻域_時域變換，提取限幅結果，
其特征是， 迭代操作的A10中提取時域預限幅前、后信號兩者之差作為時域待修正序列，
迭代操作的A40中提取本次迭代中待迭代操作的時域信號與已修正序列的頻 域_時域變換結果兩者之差，得到所述的限幅結果。
有益效果 時域預限幅前信號為xn，時域預限幅后信號為 _ x ， |x |^77i
義"=冗"冗,0^"2W-1上述技術方案中，迭代操作的A10中取時域預限幅前、 后信號兩者之差xcupn作為時域待修正序列，即xn-xn = xaiPn， 0《n《N-l (該等式的被減數(shù)o ,W堡
和減數(shù)可以互換，不影響零值的出現(xiàn))，則義cm" 卜^).e;."卜|>771 '0《"《iV-l存
在大量零值，所以隨后的時域-頻域變換就大幅度減少了傅立葉變換的運算量，提高了信 號處理效率，對實時性要求的適應能力強。相應地，在迭代操作的A40頻域-時域變換之后， 取本次迭代中待迭代操作的時域信號與所述頻域_時域變換結果兩者之差^ = x -^iH> , 0《n《N-l作為本次迭代的限幅結果，同時也是下一次迭代中待迭代操作的時域信號(如 果上面提到的被減數(shù)和減數(shù)互換，則此處xeuPn的極性取反)。


圖1是頻域上的誤差向量與原信號和失真信號的關系圖。
圖2是具體實施方式
的操作流程圖。
具體實施例方式
為了降低OF匿信號峰均比，采用如圖2的步驟。經(jīng)星座圖映射和頻域-時域變換 IFFT得到時域信號Xn，然后A.進行迭代。
迭代操作包括依次執(zhí)行的如下步驟
、，kl
A10.進行時域預限幅得到預限幅信號^
'0 ，卜 —
.,,, ，0S"2iV-l提取
時域預限幅前、后信號之差A
fel-對^^^，""^,為時域待修正
序列， A20.對上述時域待修正序列xaiPn進行時域_頻域變換FFT得到其頻域信號XCUPk
=FFT(XaIPn)，因為時域待修正序列Xa^存在大量零值，所以運算量遠遠少于對時域信號Xn
進行FFT變換， A30.對Xc冊進行頻域修正^c鵬叫r ^c磁 |v kr,OS"W-l即把
誤差向量的模限制在某個設定值E之內， a4o.進行頻域-時域變換""p" = /尸F(xiàn)r(g cu ) 本次迭代中待迭代操作的時域信號xn與已修正序列的頻域_時域變換結果兩者 之差^ =JC -^l/P ,0《n《N-l，即為限幅結果。 B.進行迭代結束條件判斷，如果本次迭代結果的PAPR已經(jīng)達到系統(tǒng)要求或迭代 次數(shù)已達到預設值，則結束迭代；如果均不符合，則以該迭代結果作為下一次迭代中待迭代 操作的時域信號再進行一次A.迭代操作。然后重復B.進行迭代結束條件判斷，直至迭代 結果的PAPR達到系統(tǒng)要求或迭代次數(shù)已達到預設值為止。
權利要求
降低OFDM信號峰均比的方法，包括步驟A.對本次迭代中待迭代操作的時域信號進行限幅迭代操作，得到本次迭代的限幅結果，然后跳到步驟B，步驟B.進行迭代結束條件判斷，如果不符合迭代結束條件，則以本次迭代結果作為下一次迭代中待迭代操作的時域信號跳到步驟A；如果本次迭代結果符合迭代結束條件，則結束迭代，A中的迭代限幅操作包括依次執(zhí)行的如下步驟A10.進行時域預限幅，提取時域待修正序列，A20.對時域待修正序列進行時域-頻域變換，獲得頻域待修正序列，A30.對頻域待修正序列進行修正，獲得已修正序列，A40.對已修正序列進行頻域-時域變換，提取限幅結果，其特征是，迭代操作的A10中提取時域預限幅前、后信號兩者之差作為時域待修正序列，迭代操作的A40中提取本次迭代中待迭代操作的時域信號與已修正序列的頻域-時域變換結果兩者之差，得到所述的限幅結果。
2. 降低OFDM信號峰均比的裝置，包括，裝置A，用于對本次迭代中待迭代操作的時域信號進行限幅迭代操作，得到本次迭代的 限幅結果傳送給裝置B，裝置B，用于進行迭代結束條件判斷，如果不符合迭代結束條件，則以本次迭代結果作 為下一次迭代中待迭代操作的時域信號傳送給裝置A ;如果本次迭代結果符合迭代結束條 件，則結束迭代，裝置A中實現(xiàn)對待迭代操作的時域信號進行限幅迭代操作的裝置包括 裝置AIO，用于進行時域預限幅，提取時域待修正序列的裝置，裝置A20，用于對時域待修正序列進行時域-頻域變換，獲得頻域待修正序列的裝置， 裝置A30，用于對頻域待修正序列進行修正，獲得已修正序列的裝置， 裝置A40，用于對已修正序列進行頻域-時域變換，提取限幅結果的裝置， 其特征是，裝置A10中提取時域預限幅前、后信號兩者之差作為時域待修正序列， 裝置A40中提取本次迭代中待迭代操作的時域信號與已修正序列的頻域-時域變換結 果兩者之差，得到所述的限幅結果。
全文摘要
本發(fā)明涉及降低OFDM信號峰均比的方法和裝置，尤其涉及其中對待修正序列的提取。本發(fā)明旨在減少為降低OFDM信號峰均比而進行的信號處理的運算量，為此給出降低OFDM信號峰均比的方法，其迭代操作中提取時域預限幅前、后信號之差作為待修正序列，取本次迭代中待迭代操作的時域信號與本次迭代操作的已修正序列的頻域-時域變換結果兩者之差，得到所述的限幅結果。
文檔編號H04L27/26GK101695064SQ20091019313
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權日2009年10月16日
發(fā)明者張永強, 陳立俊 申請人:廣州杰賽科技股份有限公司;