CN101404638B - 一种提高正交频分复用发信机效率的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种提高正交频分复用OFDM发信机效率的方法和装置，该方法包括：根据资源分配情况，获取中频输出信号的峰均比PAR预测值，依据所述中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量；根据所述PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压。本发明实施例通过预测中频输出信号的PAR，调整射频功率放大器的供电电压，有效地提升了OFDM发信机的效率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种提高正交频分复用发信机效率的方法和装置。
背景技术
在现有通信技术中，正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，以下简称：OFDM)具有较高的频率利用率、较强的抗符号间干扰(Inter Symbol Interference，以下简称：ISI)和载波间干扰(Inter CarrierInterference，以下简称：ICI)能力，成为下一代移动通信的关键技术。
对于现代移动通信系统而言，除了数据速率、用户体验等指标外，能耗问题也是一个关注的焦点。然而，OFDM系统具有峰均比(Power to AverageRatio，以下简称：PAR)高的弱点，影响了OFDM发信机的能量转换效率，不符合节能减排、绿色基站的发展方向。为此，OFDM系统发信机中需要通过抑制OFDM信号的峰均比以提高效率、降低能耗。
现有技术中，一般采用信号剪裁法抑制OFDM信号的峰均比。信号剪裁法先根据原始信号的峰值分布情况，提取出可以用于峰值对消的削峰噪声。然后对该削峰噪声进行频谱抑制，使该噪声与原始削峰信号频谱相匹配，最后将频谱成形后的削峰噪声反向叠加到原始信号上完成峰值抑制的过程。
另外，还可以通过预留子载波技术抑制OFDM信号的峰均比。预留子载波技术可以提供信号无损的削波，基本思想是无线资源管理(Radio ResourceManagement，以下简称：RRM)在进行资源调度时，预留一部分子载波不分配给终端用户，该部分子载波用于削峰算法构造信号以抵消原有信号中的峰值。
发明人在实践过程中，发现现有技术存在如下问题：
信号剪裁法以调制信号的误差向量度量(Error Vector Measurement，以下简称：EVM)为代价提高了峰均比性能。OFDM系统中各个子载波的调制方式不同、发射功率也不同，能够容忍的EVM也就不同。而信号剪裁法不能区分子载波，只能按照EVM容限最低的子载波处理，任何场景下输出的峰均比均等同于最差场景全64正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，以下简称：QAM)下输出的峰均比，浪费了大部分子载波的EVM容限，处理后的信号峰均比降低较少，对射频功率放大器效率的改善也相对较少。
在OFDM系统中，预留子载波技术一般要预留7％的子载波资源，用于构造对消信号，以获得较好的峰均比性能，造成了频谱资源的浪费。
发明内容
本发明实施例提供一种提高OFDM发信机效率的方法和装置，改善了OFDM系统的效率。
为达到上述目的，本发明实施例一方面提出一种提高OFDM发信机效率的方法，包括：
根据资源分配情况，获取中频输出信号的峰均比PAR预测值，依据所述中频输出信号的峰均比PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量；
根据所述PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压；
所述获取中频输出信号的峰均比PAR预测值，具体包括：
获取基带信号的平均误差向量度量EVM容限；
根据EVM与基带信号对应的中频输出信号的峰均比PAR的关系，利用所述平均误差向量度量EVM容限预测所述中频输出信号的峰均比PAR预测值。
另一方面，本发明实施例还提出一种OFDM发信机，包括：
资源调度单元，用于根据资源分配情况，获取中频输出信号的峰均比PAR预测值，依据所述中频输出信号的峰均比PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量；
控制单元，用于根据所述资源调度单元获取的所述PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压；
所述资源调度单元包括：
获取子单元，用于获取基带信号的平均误差向量度量EVM容限；
预测子单元，用于根据EVM与基带信号对应的中频输出信号的PAR的关系，利用所述平均误差向量度量EVM容限预测中频输出信号的PAR；
处理子单元，用于根据所述中频输出信号的峰均比PAR预测值和0FDM系统的PAR指标，获取PAR余量。
本发明实施例的技术方案具有以下优点，通过预测中频输出信号的PAR，调整射频功率放大器的供电电压，从而，有效地提升了OFDM发信机的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的一种提高OFDM发信机效率的方法流程图；
图2为本发明实施例中提高OFDM发信机效率的另一种方法流程图；
图3为本发明实施例中的一种OFDM发信机的结构示意图；
图4为本发明实施例中的OFDM发信机的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例中的一种提高OFDM发信机效率的方法流程图，包括以下步骤：
步骤101，根据资源分配情况，获取中频输出信号的PAR预测值，依据中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量。
OFDM发信机在进行常规资源调度后，根据资源分配情况，获取基带信号的平均EVM容限，根据先验信息，即EVM与基带信号对应的中频输出信号的PAR的关系，利用平均EVM容限预测中频输出信号的PAR。
OFDM发信机还会获取OFDM系统的PAR指标，依据中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标之间的差值，即PAR余量。
步骤102，根据PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压。
OFDM发信机获取PAR余量后，根据该PAR余量，调整其射频功率放大器的供电电压，如，本发明实施例中，可以是根据所述PAR余量降低射频功率放大器的供电电压，若PAR余量越大，则降低的射频功率放大器的供电电压的值越大。
本发明实施例的技术方案具有以下优点，通过预测中频输出信号的PAR，调整射频功率放大器的供电电压，有效地提升了OFDM发信机的效率。
如图2所示，为本发明实施例中提高OFDM发信机效率的另一种方式流程图，包括以下步骤：
步骤201，获取基带信号的平均EVM容限。
OFDM发信机进行常规资源调度并生成控制信息，根据资源分配情况，获取基带信号的平均EVM容限。
步骤202，根据先验信息预测中频输出信号的PAR。
OFDM发信机获取基带信号的平均EVM容限后，根据所述先验信息，即EVM与基带信号对应的中频输出信号的PAR的关系，利用平均EVM容限预测该中频输出信号的PAR。
步骤203，依据中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量。
OFDM发信机预测中频输出信号的PAR后，还会获取OFDM系统的PAR指标，依据中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标之间的差值，即PAR余量。
步骤204，根据PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压。
OFDM发信机获取PAR余量后，根据该PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压。例如，OFDM发信机获取PAR存在余量后，通过降低功率放大器的供电电压，若PAR余量越大，则降低的射频功率放大器的供电电压的值越大。
步骤205，对基带信号特征进行编码标记。
OFDM发信机根据所述控制信息对接收到的数据进行基带调制处理生成基带信号数据，所述的基带调制处理可以包括编码调制、子载波映射、插入导频与同步信号、逆傅立叶变换或插入循环前缀等，进一步的，还会对基带信号特征进行编码标记，编码标记后的基带信号编码信息可以包括以下内容中的至少一种：基带信号的调制方式、基带信号的编码码率、用户功率和信 号类型，例如导频、公共信道和业务信道等。
步骤206，依据所述编码标记后的基带信号编码信息，识别基带信号特征。
OFDM发信机获取基带信号数据和基带信号编码信息后，依据所述基带信号编码信息，识别出基带信号特征。
步骤207，根据基带信号特征，选择削波参数。
OFDM发信机识别出基带信号特征后，根据所述基带信号特征，选择合适的削波参数。例如，对低阶调制的信号选择较小的削波参数，对高阶调制的信号选择较大的削波参数，对未发送数据的空闲信号选择完全的削波参数等。上述削波参数用于控制OFDM发信机的削波等级；OFDM发信机还对所述基带信号数据进行频谱成形、采样率变换等操作，使该基带信号数据变换到高采样速率的中频信号。
步骤208，根据削波参数，确定削波处理过程中的削波等级，对所述中频信号进行削波处理。
OFDM发信机根据所述确定的削波等级对所述中频信号进行削波处理。OFDM发信机在削波处理过程中，根据所述削波参数确定削波等级，使用确定后的削波等级对所述中频信号进行削波操作。本发明实施例中，削波等级越大，信号的EVM恶化就越多，输出信号的PAR越低。
本发明实施例中的步骤201至步骤204，可以在步骤205之前执行，也可以在步骤208之后执行，也可以与步骤205至步骤208没有前后关系。
步骤209，根据调整后的射频功率放大器的供电电压，对削波处理后的中频信号进行射频功率放大。
射频功率放大器对削波处理后的中频信号，按照调整后的供电电压进行射频功率放大，以实现端到端的自适应PAR抑制。
本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了端到端的自适应PAR抑制算法，有效地提升了OFDM发信机的效率，且不影响OFDM系统峰值速率、输出信号EVM、频谱等指标。本发明实施例的技术方案符合无线通信协议的各项规定，无需接收机进行任何改变，在有效降低系统运营成本的同时，对基站设备的开发成本影响较小，以较低的设备成本的增加换取了较 高的运营成本的降低，具有较强的可实现性。
如图3所示，为本发明实施例中的一种OFDM发信机的结构示意图，包括：
资源调度单元310，用于根据无线资源分配情况，预测中频输出信号的PAR，依据中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量。
资源调度单元310在进行常规资源调度后，用于根据资源分配情况，获取基带信号的平均EVM，根据先验信息，即EVM与基带信号对应的中频输出信号的PAR的关系，利用平均EVM容限预测中频输出信号的PAR。
资源调度单元310，还用于获取OFDM系统的PAR指标，依据中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标之间的差值，即PAR余量。
控制单元320，用于根据资源调度单元310获取的PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压。
控制单元320获取资源调度单元310上报的PAR余量后，用于根据该PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压，如可以是降低射频功率放大器的供电电压。若PAR余量越大，则降低的射频功率放大器的供电电压的值越大。
本发明实施例的技术方案具有以下优点，通过预测中频输出信号的PAR，调整射频功率放大器的供电电压，有效地提升了OFDM发信机的效率。
如图4所示，为本发明实施例中的OFDM发信机的另一种结构示意图，该发信机包括资源调度单元410、控制单元420、射频功率放大器450、基带处理单元430和中频处理单元440；
所述资源调度单元410，用于进行资源调度并生成控制信息，根据资源调度情况，预测中频输出信号的PAR，依据中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量。
所述资源调度单元410进行常规资源调度并生成控制信息，用于根据资源分配情况，获取基带信号的平均EVM容限，根据先验信息，即EVM与基带信号对应的中频输出信号的PAR的关系，利用平均EVM容限预测该中频 输出信号的PAR。
所述资源调度单元410，还用于获取OFDM系统的PAR指标，依据中频输出信号的PAR预测值和所述OFDM系统的PAR指标，获取中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标之间的差值，即PAR余量。
所述控制单元420，用于根据所述资源调度单元410获取的PAR余量，调整所述射频功率放大器450的供电电压。
所述控制单元420获取所述资源调度单元410上报的PAR余量后，用于根据该PAR余量，调整所述射频功率放大器450的供电电压，以提高OFDM发信机的效率，如可以是降低射频功率放大器的供电电压。若PAR余量越大，则降低的射频功率放大器的供电电压的值越大。
所述基带处理单元430，用于根据所述资源调度单元410生成的控制信息对接收到的数据进行基带调制处理，对基带信号特征进行编码标记。
所述基带处理单元430用于根据所述资源调度单元410生成的控制信息对接收到的数据进行基带调制处理生成基带信号数据，所述的基带调制处理可以包括编码调制、子载波映射、插入导频与同步信号、逆傅立叶变换或插入循环前缀等，进一步的，还会对基带信号特征进行编码标记，编码标记后的基带信号编码信息可以包括以下内容中的至少一种：基带信号的调制方式、基带信号的编码码率、用户功率和信号类型，例如导频、公共信道和业务信道等。所述基带处理单元430将所述基带调制后的基带信号数据以及基带信号编码信息发送给所述中频处理单元440。
所述中频处理单元440，接收到来自所述基带处理单元430的基带信号数据以及基带信号编码信息后，根据所述基带信号编码信息，识别出基带信号特征，并根据所述基带信号特征选择削波参数，例如，对低阶调制的信号选择较小的削波参数，对高阶调制的信号选择较大的削波参数，对未发送数据的空闲信号选择完全的削波参数等，根据所述削波参数确定削波处理过程中的削波等级。上述削波参数用于控制OFDM发信机的削波等级。
进一步的，所述中频处理单元440，还用于对所述基带信号数据进行频谱成形、采样率变换等操作，使该基带信号数据变换到高采样速率的中频信号； 所述中频处理单元440根据所述削波参数确定削波等级对所述中频信号进行削波操作。本发明实施例中，削波等级越大，则信号的EVM恶化就越多，输出信号的PAR越低。所述中频处理单元440将所述削波后的信号发送给所述射频功率放大器450。
所述射频功率放大器450，用于根据所述调整后的供电电压，对来自中频处理单元的信号进行射频功率放大。
射频功率放大器450对来自中频处理单元的信号，按照调整后的供电电压进行射频功率放大，以实现端到端的自适应PAR抑制。
进一步的，本发明实施例中，上述资源调度单元410，具体包括：
获取子单元411，用于获取基带信号的平均EVM容限。
所述资源调度单元410在进行常规资源调度后，由所述获取子单元411根据资源分配情况，获取基带信号的平均EVM容限。
预测子单元412，用于利用所述平均EVM容限，根据先验信息，即EVM与基带信号对应的中频输出信号的PAR的关系，预测中频输出信号的PAR。
处理子单元413，用于依据所述中频输出信号的PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量。
所述资源调度单元410获取中频输出信号的PAR预测值后，由处理子单元413将所述中频输出信号的PAR预测值与OFDM系统的PAR指标相比较，计算所述中频输出信号的PAR预测值与OFDM系统的PAR指标之间的差值，将所述差值作为PAR余量。
本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了端到端的自适应PAR抑制算法，有效地提升了OFDM发信机的效率，且不影响OFDM系统峰值速率、输出信号EVM、频谱等指标。本发明实施例的技术方案符合无线通信协议的各项规定，无需接收机进行任何改变，在有效降低系统运营成本的同时，对基站设备的开发成本影响较小，以较低的设备成本的增加换取了较高的运营成本的降低，具有较强的可实现性。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬 件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种提高正交频分复用OFDM发信机效率的方法，其特征在于，包括：
根据资源分配情况，获取中频输出信号的峰均比PAR预测值，依据所述中频输出信号的峰均比PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量；
根据所述PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压；
所述获取中频输出信号的峰均比PAR预测值，具体包括：
获取基带信号的平均误差向量度量EVM容限；
根据EVM与基带信号对应的中频输出信号的峰均比PAR的关系，利用所述平均误差向量度量EVM容限预测所述中频输出信号的峰均比PAR预测值。
2.如权利要求1所述的提高OFDM发信机效率的方法，其特征在于，还包括：
根据所述资源分配情况生成控制信息，根据所述控制信息对接收到的数据进行基带调制处理，生成基带信号数据；
对基带信号特征进行编码标记，生成基带信号编码信息。
3.如权利要求2所述的提高OFDM发信机效率的方法，其特征在于，还包括：
根据所述基带信号编码信息识别基带信号特征，根据所述基带信号特征选择削波参数，确定削波等级；
对所述基带信号数据进行处理，获取中频信号；
根据所述削波等级对所述中频信号进行削波。
4.如权利要求2所述的提高OFDM发信机效率的方法，其特征在于，所述基带信号编码信息，包括以下内容中的至少一种：
所述基带信号的调制方式、所述基带信号的编码码率、用户功率和信号类型。
5.如权利要求3所述的提高OFDM发信机效率的方法，其特征在于，所述对中频信号进行削波之后，还包括：
根据调整后的射频功率放大器的供电电压对削波处理后的中频信号进行射频功率放大。
6.一种OFDM发信机，其特征在于，包括：
资源调度单元，用于根据资源分配情况，获取中频输出信号的峰均比PAR预测值，依据所述中频输出信号的峰均比PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量；
控制单元，用于根据所述资源调度单元获取的所述PAR余量，调整射频功率放大器的供电电压；
所述资源调度单元包括：
获取子单元，用于获取基带信号的平均误差向量度量EVM容限；
预测子单元，用于根据EVM与基带信号对应的中频输出信号的PAR的关系，利用所述平均误差向量度量EVM容限预测中频输出信号的PAR；
处理子单元，用于根据所述中频输出信号的峰均比PAR预测值和OFDM系统的PAR指标，获取PAR余量。
7.如权利要求6所述的OFDM发信机，其特征在于，所述OFDM发信机还包括基带处理单元和中频处理单元；
所述资源调度单元，还用于根据所述资源分配情况生成控制信息；
所述基带处理单元，用于根据所述资源调度单元生成的控制信息对接收到的数据进行基带调制处理，生成基带信号数据，对基带信号特征进行编码标记，生成基带信号编码信息；
所述中频处理单元，用于根据所述基带处理单元编码标记后的基带信号编码信息识别基带信号特征，根据所述基带信号特征选择削波参数，确定削波等级；对所述基带信号数据进行处理，获取中频信号；根据所述削波等级对所述中频信号进行削波。
8.如权利要求7所述的OFDM发信机，其特征在于，
所述OFDM发信机还包括射频功率放大器，用于根据调整后的射频功率放大器的供电电压对来自所述中频处理单元的信号进行射频功率放大。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |