多載波系統降低峰均功率比的裝置的製作方法
2023-07-11 05:09:51
專利名稱：多載波系統降低峰均功率比的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於0FDM/0FDMA多載波系統的降^f氐峰均功率比PAPR的裝置。
背景技術：
由於0FDM/0FDMA是多載波系統，其信號在時域上表現為N個正交子載波信號的疊加。當N個子載波信號都以相同的相位求和時，所得信號的峰值功率是平均功率的N倍。通常，PAPR與載波數N之間呈現正比的關係。儘管在實際中這種情況出現的概率很低，但為了無失真地傳輸這些高峰均比的0FDM/0FDMA信號，對一些部件的線性度要求很高，例如要求功率放大器、數模轉換器和模數轉換器等具有很大的線性動態範圍。若信號的變化範圍超出器件的線性範圍，則會產生明顯的帶內失真和帶外輻射，從而導致誤碼率的升高。所以，信號的峰均比的大小對OFDM/OFDMA系統性能有著直接的影響。
由上面的論述可以看出，如何有效地降低0FDM/0FDMA系統的峰均功率比就顯得十分必要，這將直接關係到整個0FDM/0FDMA系統的性能和實現成本。
現有技術中一種降低PAPR的裝置通過CTR算法對PAPR進行抑制，將輸入信號經過IFFT變換後，首先使用clipping削峰裝置對子載波信號進行限幅運算後，再通過TR (子載波預留)削峰裝置進行削峰處理，通過用CTR算法中的兩次削峰可以有效降低PAPR,但是，對於0FDM/0FDMA系統來說，例如Wimax系統，經過削峰後的時域信號要經過插值濾波，而此項操作會引起峰值再生，有可能重新超過PAPR門限值，因此現有技術中的降低PAPR的裝置無法抑制內插濾波後產生的峰值再生問題
實用新型內容
本實用新型的目的在於提供一種多載波系統降低峰均功率比的裝置，能夠解決插值濾波時產生的峰值再生問題。
本實用新型還提供一種多載波系統降低峰均功率比的裝置，包括
TR削峰裝置，與所述TR削峰裝置的輸出端連接的射頻拉遠模塊，以及與所述射頻拉遠模塊的輸出端連接的非線性削峰裝置；
所述TR削峰裝置將輸入的時域信號進行削峰後發送至所述射頻拉遠模塊；所述射頻拉遠模塊對削峰後的信號進行內插後進行濾波，並發送至所述非線性削峰裝置，所述非線性削峰裝置將濾波後的信號進行削峰。
本實用新型將TR削峰裝置和非線性削峰裝置結合起來，對數據信號進行削峰的時候，峰值概率較大，為了使對信號性能的影響減小的最小，採用TR削峰裝置；對於再生的峰值來講，峰值概率很小，為了實現簡單方便，採用非線性削峰裝置，揚長避短，這樣大大降低了複雜度，並有效的將再生峰值降低，而且再生峰值的概率很小使得對系統性能的影響微乎其微。
圖1為本實用新型多載波系統降低峰均功率比的裝置的一個實施例的原理框圖2為現有技術中clipping削峰裝置的削峰原理圖3為現有技術中clipping削峰裝置的限幅的原理圖4為本實用新型多載波系統降低峰均功率比的方法的仿真結果圖5為本實用新型多載波系統降低峰均功率比的方法的另一仿真結果圖。
具體實施方式
OFDM/OFDMA系統的輸入信號經過傅立葉反變換IFFT變換成時域信號後存在較大的峰均功率比，本實用新型首先經過TR削峰裝置削峰減小其PAPR，經過插值濾波後，峰值會再生，此時利用非線性削峰裝置再重新削峰一次，將PAPR減小到目標閾值以下。
請參見圖1,該裝置包括TR削峰裝置801、射頻拉遠RRU模塊802以及非線性削峰裝置803。工作原理如下所述
本實用新型將輸入信號進行調製，經過傅立葉反變換IFFT變換成時域信號，由於該時域信號通常存在較大的PAPR,因此，首先將該時域信號通過TR削峰裝置801使用TR算法進行削峰，將PAPR降低到門限值以下，值得指出的是，為減小峰值再生時PAPR值超過門限值的信號的概率，此時可將TR削峰的門限值稍微降低一些；RRU模塊802接收TR削峰裝置801削峰後的信號，對削峰後的信號進行內插濾波；非線性削峰裝置803接收RRU模塊802濾波後的信號，將濾波後的信號通過非線性算法進行削峰。
本實用新型中調製前的輸入信號包括數據子載波和預留子載波，假設OFDM/OFDMA信號時域採樣點即數據子載波為x^x。,x,，…,;^],預留子載波信號為P-[/VA,.,.,/^—J ，則根據OFDM/OFDMA調製後時域信號得到的時域信號為x w + ;^/"Fr(Z +屍)，其中；^[Z。，^，…,^^]，為OFDM/OFDMA系統調製前數據子載波矢量，屍=[屍。^,..,/^—,]為預留子載波矢量。在TR算法中，X和P通常不同時為空，如^+A-f^， 其中W表示數據子載波序列，^表示
可用於預留子載波降低PAPR的子載波序列。
對於將輸入信號轉換為時域信號以及通過TR削峰裝置801削峰的過程可以通過以下過程實現
假設預留子載波個數為L，數據子載波個數為N-L,數據子載波的時域振幅波形x有多個峰值，而預留子載波的時域波形p是個非理想的衝激波形，將輸入信號進行時域變換時，首先記錄下N-L個數據子載波的位置信息和L個預留子載波的位置信息，將數據子載波和預留子載波信號分別經過N點傅立801對某個數據子載波進行削峰處理時，計算變換後的該數據子載波的峰均功率比PAPR，比較該PAPR是否大於預定的門限值，如果是，則通過TR算法進行削峰處理首先找到該數據子載波的峰值位置，將預留子載波P移位到該數據子載波的相應的位置，通過現有技術中的梯度算法進行削峰處理。如果該PAPR不大於預定的門限值，則輸出信號至RRU模塊802。
本實用新型非線性削峰裝置有多種選擇，例如，Clipping削峰裝置、峰Y直4氏消peak cancel削*裝置,noise shaping肖寸《%裝置， 直力口窗peak window削峰裝置等使用非線性削峰技術的非線性削峰裝置。
以下以Clipping削峰裝置作為一優選實例進行介紹。圖2示出了非線性削峰裝置803中使用的Clipping算法的實現框圖將經過內插和濾波後的時域信號&進行限幅處理，輸出限幅後的信號&。圖3給出了限幅的基本原理，圖中z是限幅門卩艮值，當0FDM/0FDMA時域信號的幅度|& |大於該門限值，則將其幅度值縮減為y ,相位保持不變；當0FDM/0FDMA時域信號& 的幅度|&,,,|不大於該門限值，則保持原信號不變，從而得到限幅後的信號&力。可見，經過限幅處理後的時域信號&， 與原信號SM有如下關係
L=^，|&' |〃，"o山...,W-L其中y表示限幅門限，|&」表示& 的包絡，
<。表示& 的相位。
上文所述的TR算法的主要優點在於對帶外頻i普的影響很小；對EVM的影響幾乎為零，是種無失真的減小PAPR方法；但是TR削峰裝置對預留子載波佔用一定的資源，降低了頻譜利用率。而clipping削峰裝置簡單，引入的計算複雜度很低；並且抑制峰均比效果明顯。但clipping削峰裝置對0FDM/0FDMA符號幅度進行畸變，會對系統造成自身幹擾，從而導致系統的誤比特率(BER)性能降低，且限幅門限值越低，系統BER性能越差；0FDM/0簡A信號的非線性畸變會導致帶外輻射功率值的增加，其原因在於限幅操作可以被認為是0FDM/0FDMA採樣符號與矩形窗函數相乘。本實施例將TR削峰裝置和clipping削峰裝置結合起來，對原始信號進行削峰的時候，峰值概率較大，為了使對信號性能的影響減小的最小，採用TR削峰裝置；對於再生的峰值來講，峰值概率很小，為了實現簡單方便，採用cli卯ing削峰裝置，揚長避短，這樣大大降低了複雜度，並有效的將再生峰值降低，而且再生峰值的概率很小使得對系統性能的影響微乎其微。圖4和圖5為使用本實用新型上述方法中的各步驟降低PAPR的仿真結果，由圖中可以看出。仿真EVM為e-5數量級。
以上所述的本實用新型實施方式，並不構成對本實用新型保護範圍的限定。任何在本實用新型的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的權利要求保護範圍之內。
權利要求1、一種多載波系統降低峰均功率比的裝置，其特徵在於，包括TR削峰裝置，與所述TR削峰裝置的輸出端連接的射頻拉遠模塊，以及與所述射頻拉遠模塊的輸出端連接的非線性削峰裝置；所述TR削峰裝置將輸入的時域信號進行削峰後發送至所述射頻拉遠模塊；所述射頻拉遠模塊對削峰後的信號進行內插後進行濾波，並發送至所述非線性削峰裝置，所述非線性削峰裝置將濾波後的信號進行削峰。
2、 根據權利要求1所述的多載波系統降低功率比的裝置，其特徵在於， 所述多載波系統為OFDM系統或0FDMA系統。
3、 根據權利要求1或2所述的多載波系統降低峰均功率比的裝置，其特 徵在於，所述非線性削峰裝置為clipping削峰裝置。
4、 根據權利要求1或2所述的多載波系統降低峰均功率比的裝置，其特 徵在於，所述非線性削峰裝置為峰值抵消削峰裝置。
5、 根據權利要求1或2所述的多載波系統降低峰均功率比的裝置，其特 徵在於，所述非線性削峰裝置為noise shaping削峰裝置。
6、 根據權利要求1或2所述的多載波系統降低峰均功率比的裝置，其特 徵在於，所述非線性削峰裝置為峰值加窗裝置。
專利摘要本實用新型提供的多載波系統降低峰均功率比的裝置，包括TR削峰裝置，與所述TR削峰裝置的輸出端連接的射頻拉遠模塊，以及與所述射頻拉遠模塊的輸出端連接的非線性削峰裝置；所述TR削峰裝置將輸入的時域信號進行削峰後發送至所述射頻拉遠模塊；所述射頻拉遠模塊對削峰後的信號進行內插後進行濾波，並發送至所述非線性削峰裝置，所述非線性削峰裝置將濾波後的信號進行削峰。本實用新型有效的將再生峰值降低，而且再生峰值的概率很小使得對系統性能的影響微乎其微。
文檔編號H04L27/26GK201294546SQ20082020191
公開日2009年8月19日 申請日期2008年10月16日 優先權日2008年10月16日
發明者英 施, 駱曉青 申請人:京信通信系統(中國)有限公司