CN101399802B - 一种使用预留子载波降低峰均比的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用预留子载波降低峰均比的方法和装置，用于正交频分复用系统中的多扇区小区，其中，该方法包括：步骤A，从多扇区小区的子载波中选择一组子载波作为预留子载波；步骤B，根据选择的预留子载波的位置信息生成消峰序列；步骤C，多扇区小区的所有扇区使用上述的消峰序列对扇区的待处理数据序列进行消峰处理。利用本发明的方法和装置，多扇区小区的所有扇区共用相同的预留子载波进行消峰处理，因此，可以降低用于消峰处理的预留子载波的总数目，节省的子载波可用于数据的传输，因此有效地提高了空口带宽的使用效率。

Description

一种使用预留子载波降低峰均比的方法和装置

技术领域

本发明涉及正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)系统中降低峰均比的方法，尤其是一种使用预留子载波降低峰均比的方法和装置。 

背景技术

正交频分复用是一种多载波并行传输技术，它通过串并变换，将高速数据流转换为一组低速并行传输的数据流，大大降低了系统对多径衰落信道频率选择性的敏感度，同时提高了对抗无线信道多径时延扩展的能力，使高速数据流能够在具有多径衰落的频带上进行传输。 

由于子载波间存在正交性，与传统的频分复用系统相比，OFDM系统还具有更高的频谱利用率。 

基于以上优点，OFDM技术近几年来受到了人们日益关注，成为了下一代移动通信系统最有竞争力的侯选方案之一。 

但是，由于OFDM的各子载波信号之间统计独立，叠加后的波形趋近于高斯分布，因此信号在平均功率不大的情况下，有可能出现极大的峰值功率，产生过高的峰均比。 

在发射端功放的线性范围不足够大时，高峰均比会导致信号的非线性失真，破坏OFDM信号给子载波之间的正交性，使系统性能恶化，增加带外干扰，同时造成功放的功率利用率下降。 

目前已经提出降低峰均比的方法主要有： 

直接修剪法，加窗修剪法，非线性映射法等，这类方法的优点是比较简单，实现容易，但是会带来带内干扰和带外功率泄漏等问题； 

编码类方法，其能实现极低的峰均比，且还具有纠错和检错的能力，但是其只适用于载波数较少的情况； 

选择性映射法、和部分序列传送等，能实现较低的峰均比，但是需要附加边带信息，而且边带信息必须以比较强健的方式传输到接收端，同时该类方法的计算量也比较大； 

使用预留子载波降低峰均比的方法，其通过预留部分子载波来进行降低峰均比的处理，由于预留的子载波是正交的，传输数据不会失真，不需边带信息，接收端无需额外处理，是一种较好的降低峰均比的方法。 

然而，由于使用预留子载波降低峰均比的方法中，需要预留一部分子载波来进行降低峰均比的处理，在小区存在多个扇区时，由于每个扇区都需要预留部分子载波，而扇区预留的子载波无法用于数据的传输，所以在子载波数目有限的情况下，使用预留子载波降低峰均比的方法降低了带宽的使用效率。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用预留子载波降低峰均比的方法和装置，用于扇区数目大于1的小区，提高带宽的使用效率。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种使用预留子载波降低峰均比的方法，用于正交频分复用系统中的多扇区小区，其中，包括： 

步骤A，从多扇区小区子载波中选择一组子载波作为预留子载波； 

步骤B，根据选择的预留子载波的位置信息生成消峰序列； 

步骤C，所述多扇区小区的所有扇区使用上述的消峰序列对扇区的待处理数据序列进行消峰处理。 

上述的方法，其中，所述步骤A中，预留子载波从多扇区小区的其中一个扇区的子载波中选择，或从多扇区小区的多个扇区的子载波中选择。 

上述的方法，其中，所述步骤A中，所述预留子载波为固定的子载波。 

上述的方法，其中，所述步骤A中，所述预留子载波为传输信道条件差的子载波。 

上述的方法，其中，所述步骤A中，选择的预留子载波的位置为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，所述步骤B具体包括： 

步骤B1，根据预留子载波的位置信息生成序列长度为N的序列b(i)，其中：

$b\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,i\∈a\\ 0,i\∉a\end{array}\right.i\∈[1,N]$

步骤B2，对序列b进行逆傅立叶变换得到第一消峰序列ker nel。 

上述的方法，其中，所述步骤C中，任意扇区使用上述的消峰序列进行消峰处理具体包括： 

步骤C1，扇区搜索待处理序列data(i)(i∈[1，N])的功率峰值，并记录下最大功率值对应于数据中的位置pos，为： 

{pos}＝max(|data(i)|²)，i∈[1，N] 

步骤C2，对第一消峰序列ker nel序列根据最大功率值对应于数据中的位置pos进行循环移位，得到第二消峰序列ker nel′，为： 

ker nel′(i)＝ker nel(mod(i+1-pos，N))，i∈[1，N] 

步骤C3，根据待处理序列data(i)(i∈[1，N])的最大功率峰值对应的数据data(pos)、消峰处理的目标功率值target和消峰的步长计算beta，为： 

$\mathrm{beta}=\mathrm{data}\left(\mathrm{pos}\right)-t\arg \mathrm{et}*\mathrm{const}*e^{j*\arg \left(\mathrm{data}\left(\mathrm{pos}\right)\right)}$

步骤C4，利用计算得到的beta和第二消峰序列ker nel′进行消峰处理，得到消峰处理结果序列data′(i)(i∈[1，N])，为： 

data′(i)＝data(i)-beta*ker nel′(i)，i∈[1，N] 

上述的方法，其中，所述步骤C中，任意扇区使用上述的消峰序列进行消峰处理还包括： 

步骤C5，重复步骤C1到C4，直至消峰处理结果序列达到系统需求。 

为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种使用预留子载波降低峰均比的装置，用于正交频分复用系统中的多扇区小区，其中，包括： 

预留子载波选择模块，用于从多扇区小区子载波中选择一组子载波作为预留子载波；其中，选择的预留子载波的位置为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； 

消峰序列生成模块，利用选择的预留子载波的位置信息生成消峰序列；其中，所述消峰序列生成模块具体为：根据预留子载波的位置信息生成序列长度为N的序列b(i)，其中： 

$b\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,i\∈a\\ 0,i\∉a\end{array}\right.i\∈[1,N]$

对序列b进行逆傅立叶变换得到第一消峰序列ker nel； 

消峰模块，与所述多扇区小区的扇区相对应，用于使用上述的消峰序列对扇区的待处理数据序列进行消峰处理。其中，任意扇区使用上述的消峰序列进行消峰处理具体为：扇区搜索待处理序列data(i)(i∈[1，N])的功率峰值，并记录下最大功率值对应于数据中的位置pos，为： 

{pos}＝max(|data(i)|²)，i∈[1，N] 

对第一消峰序列ker nel序列根据最大功率值对应于数据中的位置pos进行循环移位，得到第二消峰序列ker nel′，为： 

ker nel′(i)＝ker nel(mod(i+1-pos，N))，i∈[1，N] 

根据待处理序列data(i)(i∈[1，N])的最大功率峰值对应的数据data(pos)、消峰处理的目标功率值target和消峰的步长计算beta，为： 

$\mathrm{beta}=\mathrm{data}\left(\mathrm{pos}\right)-t\arg \mathrm{et}*\mathrm{const}*e^{j*\arg \left(\mathrm{data}\left(\mathrm{pos}\right)\right)},$ 其中，const为消峰的步长， 

利用计算得到的beta和第二消峰序列ker nel′进行消峰处理，得到消峰处理结果序列data′(i)(i∈[1，N])，为：data′(i)＝data(i)-beta*ker nel′(i)，i∈[1，N]。 

上述的装置，其中，所述预留子载波为固定的子载波，或为传输信道条件差的子载波。本发明的方法和装置，多扇区小区的所有扇区均使用相同的预留子载波进行消峰处理，由于同一小区的各扇区内和扇区间的子载波都是相互正交的，且预留子载波不用于数据的传输，因此不会影响数据的传输，同时，由于所有扇区共用相同的预留子载波进行消峰处理，因此，可以降低用于消峰处理的预留子载波的总数目，节省的子载波可用于数据的传输，因此有效地提高了空口带宽的使用效率。 

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；图2为本发明的装置的结构示意图。 

具体实施方式

本发明的使用预留子载波降低峰均比的方法及装置中，在小区存在多个  扇区时，所有扇区使用相同的预留子载波进行降低峰均比的处理，提高空口带宽的使用效率。 

如图1所示，本发明的使用预留子载波降低峰均比的方法包括： 

预留子载波选择步骤11，从多扇区小区的子载波中选择一组用于降低峰均比的子载波作为预留子载波； 

消峰序列生成步骤12，利用预留子载波的位置信息生成消峰序列； 

消峰步骤13，同一多扇区小区的所有扇区使用上述的消峰序列进行消峰处理。 

在步骤11中，需要从多扇区小区的子载波中选择一组用于降低峰均比的子载波作为预留子载波，此时，选择预留子载波可以从多扇区小区的其中一个扇区选择，也可以从多扇区小区的多个扇区中选择，由于同一多扇区小区的各扇区内和扇区间的子载波都是相互正交的，且预留子载波不用于数据的传输，因此不会影响数据的传输。 

同时，选择的预留子载波可以是固定的子载波，也可以根据实际传输过程更新预留子载波，选择传输信道条件较差的子载波作为预留子载波，例如计算传输信道的CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise Ratio，载干比)，选择CINR较差的信道上的子载波作为预留子载波。 

同时，该预留子载波的数目可根据系统性能的要求来决定。 

在此，假设系统11中选择的预留子载波的位置如下所示： 

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。 

此时，步骤12具体包括： 

步骤21，根据预留子载波的位置信息生成序列长度为N的序列b(i)，其中： 

$b\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,i\∈a\\ 0,i\∉a\end{array}\right.i\∈[1,N]$

步骤22，对序列b进行逆傅立叶变换(IFFT，Invert Fast Fourier Transform)运算，得到第一消峰序列kernel。 

该步骤23具体包括： 

步骤231，扇区搜索待处理序列data(i)(i∈[1，N])的功率峰值，并记录下最大  功率值对应于数据中的位置pos，为： 

{pos}＝max(|data(i)|²)，i∈[1，N] 

步骤232，对第一消峰序列ker nel序列根据最大功率值对应于数据中的位置pos进行循环移位，得到第二消峰序列ker nel′，为： 

ker nel′(i)＝ker nel(mod(i+1-pos，N))，i∈[1，N] 

步骤233，根据待处理序列data(i)(i∈[1，N])的最大功率峰值对应的数据data(pos)、消峰处理的目标功率值target和消峰的步长计算beta，为： 

$\mathrm{beta}=\mathrm{data}\left(\mathrm{pos}\right)-t\arg \mathrm{et}*\mathrm{const}*e^{j*\arg \left(\mathrm{data}\left(\mathrm{pos}\right)\right)}$

步骤234，利用计算得到的beta和第二消峰序列ker nel′进行消峰处理，得到消峰处理结果序列data′(i)(i∈[1，N])，为： 

data′(i)＝data(i)-beta*ker nel′(i)，i∈[1，N]。 

当然，上述的步骤23可重复进行多次，至消峰处理结果序列达到系统需求，实现较好的消峰效果。 

使用图1所示的方法降低峰均比，对同一个小区来说，每个扇区使用不同的预留子载波对扇区进行降峰均比处理和所有扇区同时使用同一组预留子载波进行降峰均比处理的效果是一样的。 

如图2所示，本发明的使用预留子载波降低峰均比的装置包括： 

预留子载波选择模块，用于从多扇区小区的子载波中选择一组用于降低峰均比的子载波作为预留子载波； 

消峰序列生成模块，利用预留子载波的位置信息生成消峰序列； 

消峰模块，与多扇区小区的扇区相对应，用于使用上述的消峰序列对待处理数据序列进行消峰处理。 

[0074]  以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (8)

1.一种使用预留子载波降低峰均比的方法，用于正交频分复用系统中的多扇区小区，其特征在于，包括：

步骤A，从所述多扇区小区的子载波中选择一组子载波作为预留子载波；

步骤B，根据选择的预留子载波的位置信息生成消峰序列；

步骤C，所述多扇区小区的所有扇区使用上述的消峰序列对扇区的待处理数据序列进行消峰处理；

其中，所述步骤A中，选择的预留子载波的位置为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；

其中，所述步骤B具体包括：

步骤B1，根据预留子载波的位置信息生成序列长度为N的序列b(i)，其中：

步骤B2，对序列b进行逆傅立叶变换得到第一消峰序列ker nel；

其中，所述步骤C中，任意扇区使用上述的消峰序列进行消峰处理具体包括：

步骤C1，扇区搜索待处理序列data(i)(i∈[1，N])的功率峰值，并记录下最大功率值对应于数据中的位置pos，为：

{pos}＝max(|data(i)|²)，i∈[1，N]

步骤C2，对第一消峰序列ker nel序列根据最大功率值对应于数据中的位置pos进行循环移位，得到第二消峰序列ker nel′，为：

ker nel′(i)＝ker nel(mod(i+1-pos，N))，i∈[1，N]；

步骤C3，根据待处理序列data(i)(i∈[1，N])的最大功率峰值对应的数据data(pos)、消峰处理的目标功率值target和消峰的步长计算beta，为：

beta＝data(pos)-target*const*e^{j*arg(data(pos))}；其中，const为消峰的步长，

步骤C4，利用计算得到的beta和第二消峰序列ker nel′进行消峰处理，得 到消峰处理结果序列data′(i)(i∈[1，N])，为：

data′(i)＝data(i)-beta*ker nel′(i)，i∈[1，N]。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，预留子载波从多扇区小区的其中一个扇区的子载波中选择，或从多扇区小区的多个扇区的子载波中选择。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述预留子载波为固定的子载波。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述预留子载波为传输信道条件差的子载波。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述传输信道条件根据载干比进行判断。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，任意扇区使用上述的消峰序列进行消峰处理还包括：

步骤C5，重复步骤C1到C4，直至消峰处理结果序列达到系统需求。

7.一种使用预留子载波降低峰均比的装置，用于正交频分复用系统中的多扇区小区，其特征在于，包括：

预留子载波选择模块，用于从所述多扇区小区子载波中选择一组子载波作为预留子载波；其中，选择的预留子载波的位置为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；

消峰序列生成模块，利用选择的预留子载波的位置信息生成消峰序列；其中，所述消峰序列生成模块具体为：根据预留子载波的位置信息生成序列长度为N的序列b(i)，其中：

对序列b进行逆傅立叶变换得到第一消峰序列ker nel；

消峰模块，与所述多扇区小区的扇区相对应，用于使用上述的消峰序列对扇区的待处理数据序列进行消峰处理；其中，任意扇区使用上述的消峰序列进行消峰处理具体为：扇区搜索待处理序列data(i)(i∈[1，N])的功率峰值，并记录下最大功率值对应于数据中的位置pos，为： 

{pos}＝max(|data(i)|²)，i∈[1，N]

对第一消峰序列ker nel序列根据最大功率值对应于数据中的位置pos进行循环移位，得到第二消峰序列ker nel′，为：

ker nel′(i)＝ker nel(mod(i+1-pos，N))，i∈[1，N]

根据待处理序列data(i)(i∈[1，N])的最大功率峰值对应的数据data(pos)、消峰处理的目标功率值target和消峰的步长计算beta，为：

beta＝data(pos)-t arg et*const*e^{j*arg(data(pos))}，其中，const为消峰的步长，

利用计算得到的beta和第二消峰序列ker nel′进行消峰处理，得到消峰处理结果序列data′(i)(i∈[1，N])，为：

data′(i)＝data(i)-beta*ker nel′(i)，i∈[1，N]。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预留子载波为固定的子载波，或为传输信道条件差的子载波。