CN101110619B - 一种ofdma系统中降低峰均比的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OFDMA系统中降低峰均比的方法及装置，其中该方法包括：步骤一，获取当前待消峰处理序列的最大峰均比，并将最大峰均比与设定的门限值相比较得到相应的序列；步骤二，根据相应的序列设置标志向量，并当根据标志向量确定需要继续降低峰均比时，根据预留子载波的载波位置信息确定消峰内核序列；步骤三，确定当前待消峰处理序列的功率峰值，根据功率峰值确定测试值及对消峰内核序列进行移位处理得到迭代消峰内核序列；及步骤四，根据测试值、迭代消峰内核序列对当前待消峰处理序列进行消峰处理，得到消峰处理结果序列。采用本发明通过不同的迭代次数降低峰均比，降低了硬件实现的复杂度，减少了资源开销和处理时间。

Description

一种OFDMA系统中降低峰均比的方法及装置 

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种OFDMA系统中降低峰均比的方法及装置。 

背景技术

峰均功率比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)简称为峰均比，其定义为一定时间内信号包络的峰值功率和平均功率之比，一般用来描述信号波动的幅度并以此衡量信号的质量。 

近年来，以IEEE 802.16e标准为基础的宽带无线技术已经成为802.16e技术的主流，接入无线网络已经成为很多人生活的一部分。为了满足人们对传输速率和高速移动性日益增长的要求，IEEE在相继推出了802.16a、802.16d、802.16e后仍不满足于现状，即将提出下一代的先进空口技术标准--802.16m。802.16e协议中使用的正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)虽然已经得到越来越广泛的应用，但是PAPR值过高却始终是该应用领域上的主要瓶颈。 

OFDMA系统的PAPR值过高，即相对单载波系统而言，OFDMA发射机的输出信号的瞬时值会有较大的波动。这就要求系统内的一些部件，例如功率放大器、A/D、D/A转换器等需要具有很大的线性范围。而反过来，这些部件的非线性也会对动态范围较大的信号产生非线性失真，所产生的谐波会造成子信道之间的相互干扰，从而影响OFDMA系统的性能。另外，要求有极大线性范围的功率放大器在硬件上是很难实现的，因此，如何降低PAPR显得尤其重要。由于PAPR算法是在硬件上实现的，硬件实现的复杂度、资源使用率也是需要考虑的重要因素之一。 

针对上述问题，现有技术中也已经提出了限幅、限幅滤波、编码、部分传送序列(Partial Transmit Sequence，PTS)、选择性映射(Selected Mapping，SLM)和音调保留(Tone Reservation，TR)等多种解决方法。 

TR解决方法的优点是OFDMA信号不会失真，对峰均比过高的信号有很好的改善作用，但对于峰均比较低的数据来说进行消峰是没有必要的，造成OFDMA系统处理时间长，同时也不利于降低硬件实现的复杂度和资源使用率。 

发明内容

本发明提供一种OFDMA系统中降低峰均比的方法及装置，用于解决因对峰均比较低的数据进行不必要的消峰而导致的硬件实现复杂度较高、OFDMA系统的资源开销大和处理时间长的问题。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种OFDMA系统中降低峰均比的方法，包括以下步骤： 

步骤一，获取当前待消峰处理序列的最大峰均比，并将所述最大峰均比与设定的门限值相比较得到相应的序列； 

步骤二，根据所述相应的序列设置标志向量，并当根据所述标志向量确定需要继续降低峰均比时，根据预留子载波的载波位置信息确定消峰内核序列； 

步骤三，确定所述当前待消峰处理序列的功率峰值，根据所述功率峰值确定测试值及对所述消峰内核序列进行移位处理得到迭代消峰内核序列；及 

步骤四，根据所述测试值、所述迭代消峰内核序列对所述当前待消峰处理序列进行消峰处理，得到消峰处理结果序列。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其中，所述步骤一中，所述获取最大峰均比的步骤具体为：从所述当前待消峰处理序列求出最大功率峰值和功率均值，将所述最大功率峰值与依次移位后的所述功率均值相减得到所述最大峰均比。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其中，所述步骤一中，进一步包括：当所述设定的门限值为第一门限值、第二门限值时，将所述最大峰均比与所述第一门限值、所述第二门限值相比较得到第一序列、第二序列，具体包括： 

先将所述第一序列、所述第二序列初始化为全0；及 

再将所述最大峰均比与所述第一门限值、所述第二门限值相比较：若所述最大峰均比小于所述第一门限值，则所述第一序列、所述第二序列保持原值不 变；若所述最大峰均比介于所述第一门限值与所述第二门限值之间，则所述第一序列保持原值不变，所述第二序列的相应位置为1；若所述峰均比大于所述第二门限值，则所述第一序列的相应位置为1，所述第二序列保持原值不变。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其中，所述步骤二中，进一步包括： 

当所述第二序列的值全为0时，则将所述标志向量置为00；或 

当所述第二序列的值不全为0或所述第一序列的值为1的个数小于5时，将所述标志向量置为01；或 

当所述第一序列的值为1的个数大于5时，则将所述标志向量置为10。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其中，所述步骤二中，进一步包括：根据所述标志向量判断是否需要继续降低峰均比的步骤： 

当所述标志向量为00时，则停止降低峰均比；或 

当所述标志向量为01时，则继续降低峰均比，且在下一次降低峰均比迭代处理前重新判断是否需要继续降低峰均比，直至最大迭代次数；或 

当所述标志向量为10时，则设定降低峰均比的迭代次数为最大迭代次数，直接进行最大迭代次数的消峰处理，且在下一次降低峰均比迭代处理前不再判断是否需要继续降低峰均比。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其中，所述步骤四中，进一步包括： 

设定消峰迭代次数，并当所述消峰处理结果序列生成时，将设定的消峰迭代次数增加一次； 

在当前消峰迭代次数小于所述设定的消峰迭代次数时，以所述消峰处理结果序列刷新所述当前待消峰处理序列，并转入所述步骤一继续执行；或 

当确定不需要继续降低峰均比时或当前消峰迭代次数为所述设定的消峰迭代次数时，将当前消峰迭代次数设置为初始值。 

为了实现上述目的，本发明还提供了一种OFDMA系统中降低峰均比的装置，其特征在于，包括： 

判断是否进行消峰处理的模块，用于获取当前待消峰处理序列的最大峰均比，并将所述最大峰均比与设定的门限值相比较得到相应的序列；根据所述相应的序列设置标志向量，并根据所述标志向量确定需要继续降低峰均比； 

内核序列生成模块，用于根据预留子载波的载波位置信息确定消峰内核序列；及 

消峰模块，用于在需要继续降低峰均比时，确定所述当前待消峰处理序列的功率峰值，并根据所述功率峰值确定测试值并对所述消峰内核序列进行移位处理得到迭代消峰内核序列，再根据所述测试值、所述迭代消峰内核序列对所述当前待消峰处理序列进行消峰处理，得到消峰处理结果序列。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其中，所述判断是否进行消峰处理的模块进一步包括： 

除法单元，用于将所述当前待消峰处理序列的最大功率峰值、功率均值相除获得所述最大峰均比； 

比较单元，用于将所述最大峰均比与设定的第一门限值、第二门限值相比较得到第一序列、第二序列； 

标志向量生成单元，用于根据所述第一序列、所述第二序列得到不同状态的标志向量； 

选择单元，用于根据所述标志向量的不同状态判断是否需要继续降低峰均比；及 

控制输出单元，用于根据所述选择单元的结果控制对应的数据输出。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其中，所述除法单元还包括移位相减单元，用于将所述最大功率峰值与依次移位后的功率均值相减获得所述最大峰均比。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其中，所述内核序列生成模块进一步包括： 

预留子载波获取单元，用于获取所述载波位置信息； 

预留子载波序列生成单元，用于根据所述载波位置信息生成预留子载波序列；及 

消峰内核序列生成单元，用于对所述预留子载波序列进行傅立叶逆变换生成所述消峰内核序列。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其中，所述消峰模块进一步包括： 

存储单元，用于暂存所述当前待消峰处理序列； 

功率峰值确定单元，用于确定所述功率峰值； 

归一化单元，用于根据所述功率峰值确定所述功率峰值的相位角； 

测试值生成单元，用于根据所述功率峰值和所述相位角确定所述测试值； 

迭代消峰内核序列生成单元，用于从所述消峰内核序列生成单元中读取所述消峰内核序列，并根据所述功率峰值对所述消峰内核序列进行一次循环移位处理后得到所述迭代消峰内核序列；及 

消峰处理单元，用于根据所述测试值、所述迭代消峰内核序列对所述当前待消峰处理序列进行消峰处理得到所述消峰处理结果序列。 

所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其中，所述消峰模块进一步包括： 

迭代控制单元，用于设定消峰的迭代次数，并当所述消峰处理结果序列生成时，将设定的消峰迭代次数增加一次且在当前消峰迭代次数小于所述设定的消峰迭代次数时，从所述消峰处理单元读取所述消峰处理结果序列，以所述消峰处理结果序列刷新所述当前待消峰处理序列；或当所述判断是否进行消峰处理的模块判定不需要继续进行消峰处理或当前消峰迭代次数为所述设定的消峰迭代次数时，将当前消峰迭代次数设置为初始值。 

与现有技术相比，采用本发明方法和装置能够在原有的降低OFDMA系统峰均比的基础上，使得每OFDMA符号数据可以通过不同的迭代次数完成降低峰均比的功能，实现更好更高的削峰效果，也降低了硬件实现的复杂度，减少了整个OFDMA系统的资源开销和处理时间，进一步改善了OFDMA系统的性能。 

附图说明

图1为本发明降低峰均比的方法流程图； 

图2为本发明降低峰均比装置的结构示意图； 

图3为本发明判断是否继续降低峰均比的方法流程图； 

图4为本发明判断是否继续降低峰均比装置的结构图； 

图5为本发明降低峰均比的另一方法流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施过程作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。 

如图1所示，为本发明降低峰均比的方法流程图，该方法流程具体包括如下步骤： 

步骤101，从当前待消峰处理序列data(i)求出的20最大功率峰值和序列的功率均值，对20个最大功率峰值和功率均值进行除法运算(相除)，得到data(i)序列的20个最大峰均比； 

该步骤中，实现最大功率峰值和功率均值的除法是通过将均值移位，再将最大功率峰值和依次移位后的功率均值相减，完成除法运算，得到20个最大峰均比。 

步骤102，将20个最大峰均比和设定的门限值相比较，得到X、Y序列； 

该步骤中，首先，设置两个门限值8.5db和15db，并将X、Y序列初始化为全0，其中X、Y序列为20bit位宽的寄存器。然后，将20个最大峰均比和门限值8.5db、15db依次作比较，若该峰均比小于等于8.5db，则X、Y序列均保持原值不变；若该峰均比在8.5db与15db之间，则X序列保持原值不变，Y序列相应位置1；若该峰均比大于15db，则Y序列保持原值不变，X序列相应位置1，具体地： 

$Y\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,{\mathrm{TH}}_1<P\&le;{\mathrm{TH}}_2\\ 0,P\&le;{\mathrm{TH}}_1\end{array}\right.,i\&Element;\left[\mathrm{1,20}\right],$

$X\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,P>{\mathrm{TH}}_2\\ 0,P\&le;{\mathrm{TH}}_2\end{array}\right.,i\&Element;\left[\mathrm{1,20}\right];$

其中，P表示峰均比，TH1表示门限值8.5db，TH2表示门限值15db，i表示每个峰均比对应到X、Y序列的位置。 

步骤103，根据X、Y序列设置标志向量； 

该步骤中，如果比较后Y序列全部为0，则将标志向量置为00；如果Y序列不全为0或者X序列1的个数小于5，则将标志向量置为01；如果X序列1的个数大于5，则将标志向量置为10； 

其中，要计算X序列1的个数，还需要使用一个5bit位宽的计数器，当峰均值和门限值作比较时，若X序列相应位置置为1，则计数器加1，否则计数器保持原计数不变。 

步骤104，根据标志向量选择下一步是否继续迭代降低峰均比，如果判断结果需要进行PAPR，则完成后续步骤105-108，如果判断结果不需要进行PAPR，则直接输出序列data(i)； 

该步骤中，如果检测到标志向量为00，则停止降低峰均比；如果检测到标志向量为01，则继续降低峰均比，且在下一次降低峰均比迭代处理前重新判断是否需要继续降低峰均比，直至最大迭代次数；如果检测到标志向量为10，则设定降低峰均比的迭代次数为最大迭代次数，直接进行最大迭代次数的消峰处理，且在下一次迭代处理前也不需要再判断是否继续降低峰均比。 

步骤105，根据预留子载波的载波位置信息，利用音调保留算法确定消峰内核序列kernel(i)，i∈[1，N]； 

该步骤中，预留子载波的位置是根据IEEE802.16中子信道的定义确定的，预留子载波的位置为空闲的子信道或者传输信噪低于设定值的子信道。 

步骤106，确定当前待消峰处理序列data(i)中的功率峰值val_max，并根据beta(i)＝(val_max-target)*const*e^j*θ(val)确定测试值beta(i)； 

其中，target为消峰目标功率，constant为消峰步长，θ(val)为功率峰值val_max所对应的相位角； 

该步骤中，功率峰值val_max是根据val_max＝max(|data(i)|)计算确定的；消峰目标功率值target为5.1dB；消峰步长constant为21.33325。 

步骤107，对消峰内核序列kernel(i)进行一次循环移位，得到迭代消峰内核序列kernel’(i)； 

该步骤中，迭代消峰内核序列kernel’(i)是通过下述步骤得到的： 

A1)确定待消峰处理序列data(i)中的功率峰值val_max所对应的位置pos； 

A2)根据kernel’(i)＝kernel(mod(i+1-pos，1024))确定迭代消峰内核序列kernel’(i)。 

步骤108，利用data’(i)＝data(i)-beta(i)*kernel’(i)确定消峰处理结果序列data’(i)。 

该步骤中，还包括如下步骤： 

B1)设定消峰迭代次数； 

B2)生成消峰处理结果序列data’(i)时，消峰迭代次数增加一次；且当前 消峰迭代次数小于设定的消峰迭代次数时，以消峰处理结果序列data’(i)刷新当前待消峰处理序列data(i)。 

上述方法流程中，当步骤106中的功率峰值val_max确定后，确定测试值beta(i)的步骤与对消峰内核序列kernel(i)进行一次循环移位的步骤无严格的先后顺序。 

如图2所示，为本发明降低峰均比装置的结构示意图。该装置1用于OFDMA系统，包括：判断是否进行消峰处理的模块10，用于判断信号是否进行消峰处理以及控制信号的迭代次数；内核序列生成模块KERNAL GEN 20，用于利用音调保留算法确定消峰内核序列kernel(i)；以及消峰模块PAPR MAIN 30，用于对待消峰处理序列data(i)中的数据进行消峰。 

其中，判断是否进行消峰处理的模块10进一步包括： 

除法单元11，用于将data(i)中20个最大功率峰值和此符号的功率均值相除，得出20个最大峰均比； 

比较单元12，用于将data(i)中的20个最大峰均比和设定的两个门限值作比较，产生X、Y序列； 

标志向量生成单元13，用于根据X、Y序列的不同形式生成三种不同状态的标志向量； 

选择单元14，用于根据标志向量的三种不同状态来选择是不进行消峰处理直接输出，或是进行一次消峰处理后判断是否继续进行消峰处理，还是直接进行最大迭代次数的消峰处理； 

控制输出单元15，用于根据选择单元14的结果来控制对应的数据输出给后续操作。 

进一步地，除法单元11还包括移位相减单元16，用于将最大功率峰值除以功率均值通过移位相减来实现。 

其中，内核序列生成模块20，用于得到消峰内核序列kernel(i)，其主要包括： 

预留子载波获取单元21，用于获取和暂存预留子载波的载波位置信息a＝{a₁，a₂，a₃...a_n}(n＜N)，其中：预留子载波的位置可以是根据IEEE802.16中子信道的定义来确定，可以为某些空闲的子信道或者传输信噪低于设定值、即信噪比较差的子信道； 

预留子载波序列生成单元22，用于根据预留子载波获取单元21中存储的预留子载波的载波位置信息生成预留子载波序列： 

$b\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,i\&Element;a\\ 0,i\&NotElement;a\end{array},i\&Element;[1,N];\right.$

消峰内核序列生成单元23，用于根据预留子载波序列生成单元22中存储的预留子载波序列b(i)进行IFFT变换(快速傅立叶逆变换)，生成并暂存消峰内核序列kernel(i)，即kernel(i)＝IFFT(b(i))。 

其中，消峰模块30进一步地包括： 

存储单元31，用于暂存当前待消峰处理序列data(i)，i∈[1，N]，其中：N为一个OFDM符号的长度； 

功率峰值确定单元32，用于确定并暂存当前待消峰处理序列data(i)中的功率峰值val_max； 

归一化单元33，用于根据功率峰值确定单元32中确定的功率峰值val_max，确定并暂存其相位角θ(val)； 

迭代消峰内核序列生成单元34，用于读取消峰内核序列生成单元23中的消峰内核序列kernel(i)后，将其进行一次循环移位，得到迭代消峰内核序列kernel’(i)； 

测试值生成单元35，用于根据功率峰值确定单元32中的功率峰值val_max和归一化单元33中的相位角θ(val)，利用beta(i)＝(val_max-target)*const*e^j*θ(val)确定并暂存测试值beta(i)，其中，target为消峰目标功率值，constant为消峰步长； 

消峰处理单元36，用于根据存储单元31中的待消峰处理序列data(i)，测试值生成单元35中的测试值beta(i)以及迭代消峰内核序列生成单元34中的迭代消峰内核序列kernel’(i)，利用data’(i)＝data(i)-beta(i)*kernel’(i)，计算得到消峰处理结果序列data’(i)。 

进一步地，消峰模块30还包括： 

迭代控制单元37，用于设定消峰的最大迭代次数，且当接收到消峰处理单元36发送的迭代信号时，进行一次迭代计数(增加一次迭代计数)，且当其判定当前迭代次数小于设定的最大消峰迭代次数时，读取消峰处理单元36中的当前消峰处理结果序列data’(i)，并以其刷新存储单元31中的当前待消峰 处理序列data(i)，当判断是否进行消峰处理的模块20判定不需要继续进行消峰处理或当前消峰迭代次数为设定的最大消峰迭代次数时，将当前消峰迭代次数设置为初始值。 

此时，当消峰处理单元36生成消峰处理结果序列data’(i)时，向迭代控制单元37发送迭代信号。 

进一步地，功率峰值确定单元32中，功率峰值val_max是根据val_max＝max(|data(i)|)计算确定的。 

进一步地，迭代消峰内核序列生成单元34中，对获取的消峰内核序列kernel(i)进行一次循环移位后得到迭代消峰内核序列kernel’(i)是根据kernel’(i)＝kernel(mod(i+1-pos，1024))计算确定的，此时，功率峰值确定单元32，还用于确定并暂存待消峰处理序列data(i)中的功率峰值val_max所对应的位置pos。 

进一步地，迭代消峰内核序列生成单元34中，确定消峰内核序列kernel(i)的预留子载波位置是根据IEEE802.16中子信道的定义确定的，预留子载波的位置为空闲的子信道或者传输信噪低于设定值的子信道。 

如图3所示，为本发明判断是否继续降低峰均比的方法流程图，该方法流程具体包括如下步骤： 

步骤301，输入信号是根据当前待消峰处理序列data(i)求出的20个最大功率峰值和功率均值； 

步骤302，对20个最大功率峰值和功率均值进行除法运算，计算出当前待消峰处理序列data(i)的20个最大峰均比； 

该步骤中，实现最大功率峰值和功率均值的除法是通过将均值移位，再将最大功率峰值和依次移位后的功率均值相减，完成除法运算，得到20个最大峰均比； 

步骤303，将20个最大峰均比和设定的门限值相比较，得到X、Y序列；具体为： 

首先，设置两个门限值8.5db和15db，并将X、Y序列初始化为全0，其中X、Y序列为20bit位宽的寄存器； 

然后，将步骤302得到的20个最大峰均比和门限值8.5db、15db依次作比较。若该峰均比小于8.5db，则X、Y序列保持原值不变；若该峰均比在8.5db 与15db之间，则保持X序列不变，Y序列相应位置1；若该峰均比大于15db，则Y序列保持不变，X序列相应位置1。 

$Y\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,{\mathrm{TH}}_1<P\&le;{\mathrm{TH}}_2\\ 0,P\&le;{\mathrm{TH}}_1\end{array},i\&Element;\left[\mathrm{1,20}\right],\right.$

$X\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,P>{\mathrm{TH}}_2\\ 0,P\&le;{\mathrm{TH}}_2\end{array},i\&Element;\left[\mathrm{1,20}\right];\right.$

其中，峰均比用P表示，门限值8.5db用TH1表示，门限值15db用TH2表示，i表示每个峰均比对应到X、Y序列的位置。 

步骤304，根据X、Y序列设置标志向量，具体地： 

如果比较后Y序列全部为0，则将标志向量置为00；如果Y序列不全为0或者X序列1的个数小于5，则将标志向量置为01；如果X序列1的个数大于5，则将标志向量置为10。 

其中，要计算X序列1的个数，还需要使用一个5bit位宽的计数器，当峰均值和门限值作比较时，若X序列相应位置置1，则计数器加1，否则计数器保持原计数不变。 

步骤305，根据标志向量选择下一步是否继续迭代降低峰均比。具体地： 

如果检测到标志向量为00，则停止降低峰均比；如果检测到标志向量为01，则继续降低峰均比，且在下一次降低峰均比前重新判断是否需要继续降低峰均比，直至最大迭代次数；如果检测到标志向量为10，则直接进行最大迭代次数的消峰，且在下一次迭代前也不需要再作任何判断。 

步骤306，输出判断选择后的结果。具体地： 

如果是停止降低峰均比，则将判断前存在RAM中的序列data(i)不用进行消峰处理直接输出；如果是需要继续降低峰均比，则进行消峰处理。 

其中，继续迭代仍然分为两种情况，并通过设置一个迭代次数寄存器区分这两种情况。初始情况，迭代次数寄存器初始化为0，如果在步骤305中检测到的标志向量为10，则将最大迭代次数赋给迭代次数寄存器，否则保持寄存器原值不变。 

该步骤中，每次判断是否降低峰均比之前，读取该迭代次数寄存器数值，如果为0则进行判断，如果为最大迭代次数，则无需任何判断，直接完成全部迭代后将最后结果输出。 

如图4所示，为本发明判断是否继续降低峰均比装置的结构图，结合图2，该装置是判断是否进行消峰处理的模块10，用于判断信号是否进行消峰处理以及控制信号的迭代次数，该模块主要包括： 

除法单元11，用于当前待消峰处理序列data(i)中20个最大功率峰值和此符号的功率均值相除，得出20个最大峰均比。 

除法单元11还包括移位相减单元16，用于将最大功率峰值除以功率均值通过移位相减来得到20个最大峰均比； 

比较单元12，用于将当前待消峰处理序列data(i)中最大的20个最大峰均比和规定的两个门限值作比较，产生X、Y序列； 

标志向量生成单元13，用于根据X、Y序列的不同形式生成三种不同状态的标志向量； 

选择单元14，用于根据标志向量的三种不同状态选择是停止降峰均比，或是继续降峰均比且每次降峰均比迭代处理前判断是否继续降峰均比，直至最大迭代次数，还是不进行判断直接进行最大迭代次数处理； 

控制输出单元15，用于根据选择单元14的结果来控制输出对应的数据给后续操作。 

判断是否进行消峰处理的模块10与图2所示的内核序列生成模块20、消峰模块30共同实现降低峰均比。 

内核序列生成模块20，用于得到消峰内核序列kernel(i)，其主要包括： 

预留子载波获取单元21，用于获取和暂存预留子载波的载波位置信息a＝{a₁，a₂，a₃...a_n}(n＜N)，其中：预留子载波的位置可以是根据IEEE802.16中子信道的定义来确定，可以为某些空闲的子信道或者传输信噪低于设定值、即信噪比较差的子信道； 

预留子载波序列生成单元22，用于根据预留子载波获取单元21中存储的预留子载波的载波位置信息生成预留子载波序列 

$b\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,i\&Element;a\\ 0,i\&NotElement;a\end{array},i\&Element;[1,N];\right.$

消峰内核序列生成单元23，用于根据预留子载波序列生成单元22中存储的预留子载波序列b(i)进行IFFT变换，生成并暂存消峰内核序列kernel(i)，即kernel(i)＝IFFT(b(i))。 

消峰模块30，用于通过迭代的方法对待消峰处理序列data(i)，(i∈[1，N])中的数据进行消峰处理，其主要包括： 

存储单元31，用于暂存待消峰处理序列data(i)，(i∈[1，N])，其中：N为一个OFDM符号的长度； 

功率峰值确定单元32，用于根据存储单元31中的存储的待消峰处理序列data(i)，根据val_max＝max(|data(i)|)确定并暂存待消峰处理序列data(i)中的功率峰值val_max以及其对应位置pos； 

归一化单元33，用于根据功率峰值确定单元32中确定的功率峰值val_max，按照cordic算法，确定并暂存其归一化值e^j*θ(val)，其中θ(val)为功率峰值val_max处对应的相位角； 

迭代消峰内核序列生成单元34，用于读取消峰内核生成单元23中存储的消峰内核序列kernel(i)后，根据功率峰值确定单元32中存储的功率峰值位置pos，通过计算kernel’(i)＝kernel(mod(i+1-pos，1024)获得消峰内核序列kernel(i)进行一次循环移位后的迭代消峰内核序列kernel’(i)； 

测试值生成单元35，用于根据功率峰值确定单元32中存储的功率峰值val_max和归一化单元33中存储的归一化值e^j*θ(val)，利用beta(i)＝(val_max-target)*const*e^j*θ(val)确定并暂存测试值beta(i)，其中，target为消峰目标功率值，constant为消峰步长；在该单元中的运算可以通过乘法器、减法器等现有技术中的运算器实现； 

消峰处理单元36，用于根据存储单元31中的待消峰处理序列data(i)，测试值生成单元35中存储的测试值beta(i)以及迭代消峰内核序列生成单元34中存储的迭代消峰内核序列kernel’(i)，利用data’(i)＝data(i)-beta(i)*kernel’(i)，i∈[1，N]，得到消峰处理结果序列data’(i)。 

如图5所示，为本发明降低峰均比的另一方法流程图，该方法流程具体包括如下步骤： 

步骤501，获取用于消峰处理的预留子载波位置a＝{a₁，a₂，a₃...a_n}(n＜N)，其中：n为预留子载波的总数，N为一个OFDM符号的长度； 

在该步骤中，预留子载波的位置可以是根据IEEE802.16中子信道的定义来确定，其可以为某些空闲的子信道或者传输信噪低于设定值、即信噪比较差的子信道； 

步骤502，根据预留子载波的载波位置信息，生成如下预留子载波序列： 

$b\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,i\&Element;a\\ 0,i\&NotElement;a\end{array},i\&Element;[1,N];\right.$

步骤503，对上述预留子载波序列b(i)进行IFFT运算，由此得到如下消峰内核序列： 

kernel(i)，kernel(i)＝IFFT(b(i))； 

步骤504，确定待消峰处理序列data(i)，(i∈[1，N])的功率峰值val_max以及该功率峰值在对应序列中的位置pos； 

在该步骤中，待处理序列data(i)的功率峰值val_max可以通过如下方法确定： 

val_max＝max(|data(i)|)，(i∈[1，N])； 

步骤505，将找到的功率最大值和data(i)功率均值进行峰均比的判断，即完成图3中的步骤301-306；如果需要进行消峰处理，则完成后续步骤506-508，如果不需要消峰处理，则输出data(i)序列； 

步骤506，将消峰内核序列kernel(i)进行一次循环移位，得到迭代消峰内核序列kernel’(i)，其中： 

kernel’(i)＝kernel(mod(i+1-pos，1024))，(i∈[1，N])； 

步骤507，计算测试值beta(i)＝(val_max-target)*const*e^j*θ(val)，其中：target为消峰目标功率值，优选值为5.1dB，constant为消峰步长，优选值为21.33325；e^j*θ(val)为通过坐标旋转数字计算机(cordic)算法确定的归一化值，具体过程如下： 

确定待消峰处理序列data(i)中获取val_max处数据的实部值a、虚部值b，此时，该处相位角θ(val)＝atan(a/b)，利用e^j*θ(val)＝cos(θ(val))+isin(θ(val))即可计算出e^j*θ(val)值； 

步骤508，利用上述步骤中得到的数据，按照进行消峰处理，得到如下消峰处理结果序列data’(i)： 

data’(i)＝data(i)-beta(i)*kernel’(i)，i∈[1，N]。 

由此，通过上述步骤完成了降低OFMD系统中峰均比的过程。上述步骤501-503是通过音调保留算法确定消峰内核序列kernel(i)，通过步骤504-508完成一次消峰处理过程。 

在图5所示的实施例中，在降低峰均比的方法中为了得到更好的效果，可 以采用多次迭代消峰处理过程，此时，在上述实施例方法的步骤508之后，将步骤508中得到的消峰处理结果序列data’(i)对待消峰处理序列data(i)进行刷新，然后继续执行步骤504-508，此时预定的迭代次数策略可以为：在未达到设定的迭代次数的情况下，重复此步骤，而在达到设定的迭代次数的情况下，迭代结束，迭代次数重新设置为初始值，等待下一个数据的消峰时使用，此时最后一次得到的消峰处理结果序列data’(i)即为消峰处理后的结果。 

进一步地，预定的迭代次数是根据一个OFDM符号时间以及进行一次消峰处理的时间得到的，对一组数据的多次迭代消峰必须在一个OFDM符号时间内完成。 

对应于上述增加迭代次数的方法，在上述的降低峰均比装置2的消峰模块30中增加了迭代控制单元37，用于判断消峰处理是否在预定的迭代次数范围内，当消峰处理单元36生成消峰处理结果序列时，向迭代控制单元37发送迭代信号，迭代控制单元37接收到迭代信号后进行计数，当计数未达到预定次数时，读取消峰处理单元36中生成消峰处理结果序列data’(i)，并以其刷新存储单元31中的待消峰处理序列data(i)。 

本发明通过在消峰之前，对OFDMA信号的PAPR进行判断，只对PAPR过大的OFDMA信号进行消峰，使得在降低OFDMA系统的峰均比的基础上，进一步减少了资源开销和系统处理时间，同时也大大改善了每帧数据的处理效果。 

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (12)

1.一种OFDMA系统中降低峰均比的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，获取当前待消峰处理序列的最大峰均比，并将所述最大峰均比与设定的门限值相比较得到相应的序列；

步骤二，根据所述相应的序列设置标志向量，并当根据所述标志向量确定需要继续降低峰均比时，根据预留子载波的载波位置信息确定消峰内核序列；

步骤三，确定所述当前待消峰处理序列的功率峰值，根据所述功率峰值确定测试值及对所述消峰内核序列进行移位处理得到迭代消峰内核序列；及

步骤四，根据所述测试值、所述迭代消峰内核序列对所述当前待消峰处理序列进行消峰处理，得到消峰处理结果序列。

2.根据权利要求1所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述获取当前待消峰处理序列的最大峰均比的步骤具体为：从所述当前待消峰处理序列求出最大功率峰值和功率均值，将所述最大功率峰值与依次移位后的所述功率均值相减得到所述最大峰均比。

3.根据权利要求1或2所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其特征在于，所述步骤一中，进一步包括：当所述设定的门限值为第一门限值、第二门限值时，将所述最大峰均比与所述第一门限值、所述第二门限值相比较得到第一序列、第二序列，具体包括：

先将所述第一序列、所述第二序列初始化为全0；及

再将所述最大峰均比与所述第一门限值、所述第二门限值相比较：若所述最大峰均比小于等于所述第一门限值，则所述第一序列、所述第二序列保持原值不变；若所述最大峰均比大于所述第一门限值且小于等于所述第二门限值，则所述第一序列保持原值不变，所述第二序列的相应位置为1；若所述峰均比大于所述第二门限值，则所述第一序列的相应位置为1，所述第二序列保持原值不变。

4.根据权利要求3所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其特征在于，所述步骤二中，进一步包括：

当所述第二序列的值全为0时，则将所述标志向量置为00；或

当所述第二序列的值不全为0或所述第一序列的值为1的个数小于5时，将所述标志向量置为01；或

当所述第一序列的值为1的个数大于5时，则将所述标志向量置为10。

5.根据权利要求4所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其特征在于，所述步骤二中，进一步包括：根据所述标志向量判断是否需要继续降低峰均比的步骤：

当所述标志向量为00时，则停止降低峰均比；或

当所述标志向量为01时，则继续降低峰均比，且在下一次降低峰均比迭代处理前重新判断是否需要继续降低峰均比，直至最大迭代次数；或

当所述标志向量为10时，则设定降低峰均比的迭代次数为最大迭代次数，直接进行最大迭代次数的消峰处理，且在下一次降低峰均比迭代处理前不再判断是否需要继续降低峰均比。

6.根据权利要求1或5所述的OFDMA系统中降低峰均比的方法，其特征在于，所述步骤四中，进一步包括：

设定消峰迭代次数，并当所述消峰处理结果序列生成时，将设定的消峰迭代次数增加一次；

在当前消峰迭代次数小于所述设定的消峰迭代次数时，以所述消峰处理结果序列刷新所述当前待消峰处理序列，并转入所述步骤一继续执行；或

当确定不需要继续降低峰均比时或当前消峰迭代次数为所述设定的消峰迭代次数时，将当前消峰迭代次数设置为初始值。

7.一种OFDMA系统中降低峰均比的装置，其特征在于，包括：

判断是否进行消峰处理的模块，用于获取当前待消峰处理序列的最大峰均比，并将所述最大峰均比与设定的门限值相比较得到相应的序列；根据所述相应的序列设置标志向量，并根据所述标志向量确定需要继续降低峰均比；

内核序列生成模块，用于根据预留子载波的载波位置信息确定消峰内核序列；及

消峰模块，用于在需要继续降低峰均比时，确定所述当前待消峰处理序列的功率峰值，并根据所述功率峰值确定测试值并对所述消峰内核序列进行移位处理得到迭代消峰内核序列，再根据所述测试值、所述迭代消峰内核序列对所述当前待消峰处理序列进行消峰处理，得到消峰处理结果序列。

8.根据权利要求7所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其特征在于，所述判断是否进行消峰处理的模块进一步包括：

除法单元，用于将所述当前待消峰处理序列的最大功率峰值、功率均值相除获得所述最大峰均比；

比较单元，用于将所述最大峰均比与设定的第一门限值、第二门限值相比较得到第一序列、第二序列；

标志向量生成单元，用于根据所述第一序列、所述第二序列得到不同状态的标志向量；

选择单元，用于根据所述标志向量的不同状态判断是否需要继续降低峰均比；及

控制输出单元，用于根据所述选择单元的结果控制对应的数据输出。

9.根据权利要求8所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其特征在于，所述除法单元还包括移位相减单元，用于将所述最大功率峰值与依次移位后的功率均值相减获得所述最大峰均比。

10.根据权利要求7-9任一项所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其特征在于，所述内核序列生成模块进一步包括：

预留子载波获取单元，用于获取所述载波位置信息；

预留子载波序列生成单元，用于根据所述载波位置信息生成预留子载波序列；及

消峰内核序列生成单元，用于对所述预留子载波序列进行傅立叶逆变换生成所述消峰内核序列。

11.根据权利要求10所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其特征在于，所述消峰模块进一步包括：

存储单元，用于暂存所述当前待消峰处理序列；

功率峰值确定单元，用于确定所述功率峰值；

归一化单元，用于根据所述功率峰值确定所述功率峰值的相位角；

测试值生成单元，用于根据所述功率峰值和所述相位角确定所述测试值；

迭代消峰内核序列生成单元，用于从所述消峰内核序列生成单元中读取所述消峰内核序列，并根据所述功率峰值对所述消峰内核序列进行一次循环移位处理后得到所述迭代消峰内核序列；及

消峰处理单元，用于根据所述测试值、所述迭代消峰内核序列对所述当前待消峰处理序列进行消峰处理得到所述消峰处理结果序列。

12.根据权利要求11所述的OFDMA系统中降低峰均比的装置，其特征在于，所述消峰模块进一步包括：

迭代控制单元，用于设定消峰的迭代次数，并当所述消峰处理结果序列生成时，将设定的消峰迭代次数增加一次且在当前消峰迭代次数小于所述设定的消峰迭代次数时，从所述消峰处理单元读取所述消峰处理结果序列，以所述消峰处理结果序列刷新所述当前待消峰处理序列；或当所述判断是否进行消峰处理的模块判定不需要继续进行消峰处理或当前消峰迭代次数为所述设定的消峰迭代次数时，将当前消峰迭代次数设置为初始值。

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