CN101478526B - 一种正交频分复用系统及其部分传输序列方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交频分复用系统及其部分传输序列方法，是将部分传输序列中的一个或一个以上序列的叠加确定为初始叠加序列，其他序列确定为当前剩余序列；获取当前叠加序列中幅度值最大的M个波峰点样值的序列位置；相应获取各个当前剩余序列的波峰点映射样值；并将其进行相位旋转后与对应位置上的波峰点样值相加得到波峰点叠加值；最终确定出最小有效幅度值标示最小的当前有效剩余序列，以对应相位旋转因子进行相位旋转后，与当前叠加序列进行叠加，得到结果叠加序列；反复迭代直至得到包含所有频域数据信息的正交频分复用信号后结束。本发明有效降低了OFDM系统发送信号的峰值，同时具有较低的实现复杂度。

Description

一种正交频分复用系统及其部分传输序列方法

技术领域

本发明涉及到通讯领域，具体的说，涉及到一种正交频分复用系统及其部分传输序列方法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)是一种非常有效的应对信道失真的传输方式，它已在WLAN、WiMAX、DVB、ADSL和Homeplug等许多宽带无线或有线系统得到了广泛应用。但由于各子载波间统计独立，其相应的时域波形近似于高斯分布，因此OFDM这种传输方式的一个主要缺点是峰值平均功率比(PAPR)比较高。这就要求系统中的射频功放具有较大的线性范围以避免传输信号的频谱扩散和非线性失真，增加了系统成本和实现难度。

为了解决这个问题，很多能够有效降低PAPR的方法被提出，如限幅类方法、编码类方法和概率类方法。其中，一种有效的降低PAPR的方法是部分传输序列法(PTS)，其属于概率类方法，基本思想是：将需要传输的数据信号分割成若干互不重叠的子块，选取一组合适的相位旋转因子来优化子块的相位，使得信号的峰值达到最低。

OFDM信号序列x是将频域数据向量X经过IFFT调制而得到，即

N为OFDM系统子载波个数，L为过采样速率。X包含的数据个数和x包含的样值个数均为LN。图1给出了一个LN＝16的OFDM调制系统示意图。X(0)，X(1)，…，X(15)是频域数据向量X中的数据元素。x(0)，x(1)，…，x(15)是OFDM序列x中的样值。

PTS是将频域数据向量X分割成V个互不相交的子块{X^(v)，v＝1，2，…，V}。每个子块具有LN个数据，其中LN/V个数据与X中相应位置的数据相同，其它数据均为零，满足

每一个子块对应一个部分传输序列

图2是在LN＝16，V＝4，临近分割情况下，部分传输序列产生的示意图。4个子块X⁽¹⁾，X⁽²⁾，X⁽³⁾，X⁽⁴⁾互不相交，分别包含X中的4个有效数据元素，其它元素为0。每个子块分别进行16点IFFT调制，从而生成4个对应的部分传输序列x⁽¹⁾，x⁽²⁾，x⁽³⁾，x⁽⁴⁾。x⁽¹⁾(0)，x⁽¹⁾(1)，…，x⁽¹⁾(15)是x⁽¹⁾的样值；x⁽²⁾(0)，x⁽²⁾(1)，…，x⁽²⁾(15)是x⁽²⁾的样值；x⁽³⁾(0)，x⁽³⁾(1)，…，x⁽³⁾(15)是x⁽³⁾的样值；x⁽⁴⁾(0)，x⁽⁴⁾(1)，…，x⁽⁴⁾(15)是x⁽⁴⁾的样值。

为每个部分传输序列引入一个相位旋转因子θ^(v)∈[0，2π)。通过选择不同的相位旋转因子序列{b^(v)，v＝1，2，…，V}，可以求得包含相同信息的多个时域序列

最优的相位旋转因子序列应该满足

式中，arg min(·)表示使函数取最小值时所使用的判决条件。最优化PTS进行遍历搜索需要W^V-1次迭代运算。W为相位旋转因子个数。为不增加乘法计算量，一般取b^(v)∈{±1，±j}，因此W一般取2或4。当W＝2时，b^(v)∈{1，-1}；当W＝4时，b^(v)∈{1，-1，j，-j}。最后将最优的相位旋转因子序列所对应的一个OFDM时域序列输出。图3给出了一个OFDM符号序列产生方法的示意图。生成的x′是一个包含所有频域数据信息的OFDM时域序列。b⁽¹⁾，b⁽²⁾，b⁽³⁾，b⁽⁴⁾取不同的值，将会得到不同的x′。如果W＝2，[b⁽¹⁾b⁽²⁾ b⁽³⁾ b⁽⁴⁾]取值可以有[1 1 1 1]、[1 1 1-1]、[1 1-1 1]、[1 1-1-1]、[1-1 1 1]、[1-1 1-1]、[1-1-1 1]、[1-1-1-1]等8种情况。因此可以得到8个时域序列x′，最优化PTS选择PAPR最小的一个时域序列x′输出。

PTS不会引入失真，并且具有非常理想的峰值抑制效果，但由于搜索最优相位旋转因子序列需要大量的迭代运算，因此复杂度非常高。特别是，对于高速通信系统，大量迭代运算会引起沉重的时间压力，甚至不能够满足时间约束的要求。

发明内容

有鉴于上述背景，本发明提供了一种正交频分复用系统及其部分传输序列方法，能够有效降低OFDM系统发送信号的峰值，同时具有较低的实现复杂度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种正交频分复用系统中的部分传输序列方法，包括如下步骤：

A、将载波频域数据向量分割为至少两个互不相交的频域子向量，对各个频域子向量进行IFFT运算，获得相应的多个部分传输序列；

B、将所述部分传输序列中的一个或一个以上序列的叠加确定为初始叠加序列；以其他的部分传输序列作为首次迭代时的当前剩余序列，以初始叠加序列作为首次迭代时的当前叠加序列；

C、搜索当前叠加序列中幅度值最大的M个波峰点样值，并获取该M个波峰点样值的序列位置；

D、根据上述当前叠加序列的M个波峰点样值的序列位置，获取各个当前剩余序列的对应序列位置上的波峰点映射样值；

E、将各个当前剩余序列的波峰点映射样值按预定相位旋转因子进行相位旋转，并与当前叠加序列对应位置上的波峰点样值相加得到波峰点叠加值；

F、确定各个当前剩余序列在同一相位旋转因子下的波峰点叠加值的幅度值标示，将各个当前剩余序列在该相位旋转因子下的最大幅度值标示确定为该相位旋转因子下的有效幅度值标示；

G、比较各个当前剩余序列在不同相位旋转因子下的有效幅度值标示，确定出各个当前剩余序列的最小有效幅度值标示及其对应的相位旋转因子；

H、将当前剩余序列中最小有效幅度值标示最小的序列确定为当前有效剩余序列，将该当前有效剩余序列以对应相位旋转因子进行相位旋转后，与当前叠加序列进行叠加，得到本次迭代的结果叠加序列；

I、以上述结果叠加序列作为下次迭代的当前叠加序列，以上述当前有效剩余序列之外的其他剩余序列作为下次迭代的当前剩余序列，返回步骤C重新进行迭代，直至得到包含所有频域数据信息的正交频分复用信号后结束。

在所述部分传输序列方法的一种实施方式中，所述预定相位旋转因子采用1、-1、j、-j。

在所述部分传输序列方法的一种实施方式中，所述幅度值标示包括幅度值、幅度值倍数或幅度值的绝对值平方。

在所述部分传输序列方法的一种实施方式中，将载波频域数据向量分割为至少两个互不相交的频域子向量的分割方式包括临近分割方式、交织分割方式或随机分割方式。

本发明还公开了一种正交频分复用系统，包括：

部分传输序列获取单元，将载波频域数据向量分割为至少两个互不相交的频域子向量，对各个频域子向量进行IFFT运算，获得相应的多个部分传输序列；

序列分类单元，用于将所述部分传输序列中的一个或一个以上序列的叠加确定为初始叠加序列；以其他的部分传输序列作为首次迭代时的当前剩余序列，以初始叠加序列作为首次迭代时的当前叠加序列；

波峰点样值搜索单元，用于搜索当前叠加序列中幅度值最大的M个波峰点样值，并获取该M个波峰点样值的序列位置；

波峰点映射样值获取单元，用于根据上述当前叠加序列的M个波峰点样值的序列位置，获取各个当前剩余序列的对应序列位置上的波峰点映射样值；

波峰点叠加值获取单元，用于将各个当前剩余序列的波峰点映射样值按预定相位旋转因子进行相位旋转，并与当前叠加序列对应位置上的波峰点样值相加得到波峰点叠加值；

有效幅度值标示确定单元，用于确定各个当前剩余序列在同一相位旋转因子下的波峰点叠加值的幅度值标示，将各个当前剩余序列在该相位旋转因子下的最大幅度值标示确定为该相位旋转因子下的有效幅度值标示；

有效幅度值标示比较单元，用于比较各个当前剩余序列在不同相位旋转因子下的有效幅度值标示，确定出各个当前剩余序列的最小有效幅度值标示及其对应的相位旋转因子；

叠加序列生成单元，用于将当前剩余序列中最小有效幅度值标示最小的序列确定为当前有效剩余序列，将该当前有效剩余序列以对应相位旋转因子进行相位旋转后，与当前叠加序列进行叠加，得到本次迭代的结果叠加序列；以及

正交频分复用信号生成单元，用于在得到包含所有频域数据信息的正交频分复用信号前，以上述结果叠加序列作为下次迭代的当前叠加序列，以上述当前有效剩余序列之外的其他剩余序列作为下次迭代的当前剩余序列，输出到波峰点样值搜索单元，以及在得到包含所有频域数据信息的正交频分复用信号后，输出该正交频分复用信号。

在所述正交频分复用系统的一种实施方式中，所述预定相位旋转因子为1、-1、j、-j。

在所述正交频分复用系统的一种实施方式中，所述幅度值标示包括幅度值、幅度值的倍数、或幅度值的绝对值平方。

在所述正交频分复用系统的一种实施方式中，将载波频域数据向量分割为至少两个互不相交的频域子向量的分割方式包括临近分割方式、交织分割方式或随机分割方式。

本发明针对现有的部分传输序列方法进行改进，通过将部分传输序列分类为叠加序列和剩余序列，在每一次迭代中，利用叠加序列的波峰点样值进行相应处理，找出最小有效幅度值标示最小的剩余序列和相应的相位旋转因子，以该最小有效幅度值标示最小的剩余序列作为每一次迭代时的有效剩余序列对相应的叠加序列进行更新，不断迭代直至得到OFDM信号，通过上述处理方式，能够有效降低OFDM系统发送信号的峰值，同时具有较低的实现复杂度。

附图说明

图1是一种典型的OFDM调制示意图；

图2示出了LN＝16，V＝4，临近分割情况下，PTS的部分传输序列产生过程；

图3示出了在图2中的PTS部分传输序列下的OFDM序列产生过程；

图4是本发明具体实施方式下，叠加序列中的各个波峰点幅值及其对应的序列位置。

图5是本发明具体实施方式下，LN＝16，V＝4，t＝2，临近分割的PTS的部分传输序列产生过程；

图6是本发明具体实施方式下的部分传输序列方法的流程示意图；

图7是本发明具体实施方式中的多峰值搜索器的结构示意图；

图8是本发明具体实施方式下的OFDM系统的结构示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图1至图8，图6是本发明具体实施方式下的部分传输序列方法的流程示意图。在流程开始时，首先对载波频域数据向量进行分割，分割可以采用临近分割方式、交织分割方式和随机分割方式，经过分割后，得到两个或两个以上的互不相交的频域子向量，对这些频域子向量进行IFFT运算，得到若干个时域序列，这些时域序列被称为部分传输序列。

鉴于之后的流程中包含迭代计算过程，为描述清晰的目的，首先对下文所涉及到的术语进行说明：

叠加序列：指下文的迭代计算中进行叠加的序列，是若干个分别经相位旋转的部分传输序列叠加后得到的序列；该序列包括迭代之前的初始叠加序列、迭代过程中产生的包含部分OFDM频域数据信息的时域序列和最终生成的包含全部OFDM符号信息的时域序列。具体的，在每一次迭代中，进行叠加运算前的叠加序列称为当前叠加序列，进行了叠加运算后得到的叠加序列称为结果叠加序列；前次迭代中得到的结果叠加序列是下次迭代中的当前叠加序列。

迭代之前的初始叠加序列，将作为首次迭代时的当前叠加序列，其可以是部分传输序列中的一个序列，也可以是多个未经过相位旋转的部分传输序列叠加后得到的新的序列，或是若干个经过值为1的相位旋转因子旋转的部分传输序列叠加后得到的新的序列。在初始叠加序列为多个部分传输序列的叠加时，其不必由部分传输序列叠加来得到，也可以将叠加所用的各个部分传输序列对应的频域子向量直接相加，然后通过一个IFFT得到对应的初始叠加序列。

剩余序列：是叠加序列之外的其他部分传输序列，具体的，将每一次迭代中的剩余序列称为当前剩余序列，而在每次迭代中，从当前剩余序列中确定出的与本次迭代时的当前叠加序列进行叠加的一个当前剩余序列被称为当前有效剩余序列。而后，前次迭代时的当前剩余序列去除掉当次的当前有效剩余序列后，作为下次迭代时的当前剩余序列。

如图6，迭代的具体处理包括：

(1)将t个部分传输序列直接叠加在一起，构成初始叠加序列x₀，t≥1(可以由一个IFFT生成)；此时，将初始叠加序列之外的其他部分传输序列称为剩余序列；初始叠加序列作为首次迭代的当前叠加序列，初始叠加序列外的剩余序列作为首次迭代时的当前剩余序列；

(2)搜索当前叠加序列x_k-1，k为当前迭代次数，(第一次迭代中，当前叠加序列为初始叠加序列，即k-1＝0)，将当前叠加序列x_k-1幅度值最大的M个波峰点样值(如果一个样值的幅度值高于前后两个临近样值的幅度值，则该样值为波峰点样值)，记录这些样值在序列中的位置p₁，p₂，…，p_M，M≥1；

(3)根据当前叠加序列的波峰点样值的序列位置，得到每个当前剩余序列的对应序列位置中的样值，称这些样值为波峰点映射样值，以表明这些样值是通过当前叠加序列的波峰点样值的位置对应而得到的，当前剩余序列的个数v′＝V-t，第v′个当前剩余序列的波峰点映射样值可表示为x^(v′)(p₁)，x^(v′)(p₂)，…，x^(v′)(p_M)；

(4)将v′×M个这样的波峰点映射样值按预定相位旋转因子进行相位旋转，并和当前叠加序列x_k-1中对应位置的波峰点样值相加，得到波峰点叠加值，其中，相位旋转时所用的预定相位旋转因子分别取1，-1，j，-j(不分先后顺序)，第v ′个当前剩余序列所对应的4M个结果为：

x_k-1(p₁)+x^(v′)(p₁)     x_k-1(p₂)+x^(v′)(p₂)       …   x_k-1(p_M)+x^(v′)(p_M)

x_k-1(p₁)-x^(v′)(p₁)     x_k-1(p₂)-x^(v′)(p₂)       …   x_k-1(p_M)-x^(v′)(p_M)

x_k-1(p₁)+j×x^(v′)(p₁)  x_k-1(p₂)+j×x^(v′)(p₂)    …   x_k-1(p_M)+j×x^(v′)(p_M)

x_k-1(p₁)-j×x^(v′)(p₁)  x_k-1(p₂)-j×x^(v′)(p₂)    …   x_k-1(p_M)-j×x^(v′)(p_M)；

(5)找出每一个当前剩余序列在上述四种预定相位旋转因子情况下，同一相位旋转因子所对应的M个波峰点叠加值中幅值最大的一个数据值，并记录所对应的幅度值标示(称为有效幅度值标示，有效幅度值标示可以是幅度值、通过CORDIC算法求得的幅度值的倍数、幅度值绝对值的平方)，第v′个当前剩余序列都可得到不同相位旋转因子下的四个有效幅度值标示(A₁ ^(v′)，A_-1 ^(v′)，A_j ^(v′)，A_-j ^(v′))；  其中，CORDIC算法是坐标旋转数字计算(COordinate Rotation DIgital Computer)的简称，其可以近似计算三角函数(SIN，COS..)、反三角函数、双曲函数、对数、开平方、乘除法以及直角坐标同极坐标之间的相互转换，算法的具体操作过程，与本发明的实质无关，且为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

(6)找出每一个当前剩余序列所对应的4个有效幅度值标示中最小的一个幅度值标示(称为该当前剩余序列的最小有效幅度值标示)，并记录这个最小有效幅度值标示和对应的相位旋转因子，第v′个剩余部分传输序列所对应的最小有效幅度值标示和相位旋转因子分别为A^(v′)和b^(v′)；

(7)从v′个当前剩余序列所对应的v′个最小有效幅度值标示，找出其中最小的一个，记录是哪一个当前剩余序列，及其对应的相位旋转因子(分别记为v″和b_min ^(v″))；称该最小有效幅度值标示最小的当前剩余序列为当前有效剩余序列；

(8)求出结果叠加序列x_k＝x_k-1+b_min ^(v″)×x^(v″)，即每次迭代中，叠加运算得到的结果叠加序列，是当前叠加序列与经过按对应相位旋转因子进行相位旋转的当前有效剩余序列的叠加，然后，将其作为下一次迭代处理时的当前叠加序列。

按照上面的步骤进行下一次的迭代处理。第一次迭代完成后，v′＝V-t-1，并且不再搜索x^(v″)，即下次迭代中，当前剩余序列数目减一，也就是去除了前次迭代中确定的当前有效剩余序列的其他序列。对于最后一次迭代，由于只剩下一个部分传输序列，因此可以省去步骤(7)。

当全部的剩余序列都叠加到叠加序列后，最后得到的x_V′，即是包含所有频域数据信息的OFDM信号。

为了便于对本发明的理解，下面给出两个实例。

实例一：

参数如下：LN＝16，V＝4，W＝2，t＝1，M＝2，分割方式为临近分割。其中，临近分割指的是分割时，将临近的数据向量分割在一起，即1-4分割在一个子块，5-8分割在一个子块，9-12分割在一个子块，13-16分割在一个子块。由此，载波的频域数据向量被分割为4个频域子向量。

通过图2所示的4个IFFT运算，上述的4个频域子向量可产生4个部分传输序列x⁽¹⁾，x⁽²⁾，x⁽³⁾，x⁽⁴⁾。每个序列包含16个样值。

令初始叠加序列x₀＝x⁽¹⁾；找出x₀的2个波峰点，即前述的M个波峰点样值中的M＝2，如图4所示，2个波峰分别出现在第3和第7个样值点，因此，序列位置p₁＝3，p₂＝7，x₀中两个波峰点样值分别为x₀(3)和x₀(7)。

现在3个当前剩余序列分别为x⁽²⁾，x⁽³⁾和x⁽⁴⁾，它们的波峰点映射样值分别为

x⁽²⁾(3)    x⁽²⁾(7)，

x⁽³⁾(3)    x⁽³⁾(7)，

x⁽⁴⁾(3)    x⁽⁴⁾(7)。

对x⁽²⁾(3)和x⁽²⁾(7)，分别求：

x₀(3)+x⁽²⁾(3)       x₀(7)+x⁽²⁾(7)，

x₀(3)-x⁽²⁾(3)       x₀(7)-x⁽²⁾(7)，

x₀(3)+j×x⁽²⁾(3)    x₀(7)+j×x⁽²⁾(7)，

x₀(3)-j×x⁽²⁾(3)   x₀(7)-j×x⁽²⁾(7)；

对x⁽³⁾(3)和x⁽³⁾(7)，分别求：

x₀(3)+x⁽³⁾(3)      x₀(7)+x⁽³⁾(7)，

x₀(3)-x⁽³⁾(3)      x₀(7)-x⁽³⁾(7)，

x₀(3)+j×x⁽³⁾(3)   x₀(7)+j×x⁽³⁾(7)，

x₀(3)-j×x⁽³⁾(3)   x₀(7)-j×x⁽³⁾(7)；

对x⁽⁴⁾(3)和x⁽⁴⁾(7)，分别求：

x₀(3)+x⁽⁴⁾(3)      x₀(7)+x⁽⁴⁾(7)，

x₀(3)-x⁽⁴⁾(3)      x₀(7)-x⁽⁴⁾(7)，

x₀(3)+j×x⁽⁴⁾(3)   x₀(7)+j×x⁽⁴⁾(7)，

x₀(3)-j×x⁽⁴⁾(3)   x₀(7)-j×x⁽⁴⁾(7)。

分别找到第一个剩余序列的波峰点叠加值[x₀(3)+x⁽²⁾(3)，x₀(7)+x⁽²⁾(7)]，[x₀(3)-x⁽²⁾(3)，x₀(7)-x⁽²⁾(7)]，[x₀(3)+j×x⁽²⁾(3)，x₀(7)+j×x⁽²⁾(7)]和[x₀(3)-j×x⁽²⁾(3)，x₀(7)-j×x⁽²⁾(7)]中幅度值最大的数据值，即有效幅度值标示，并记录有效幅度值标示(A₁ ⁽¹⁾，A_-1 ⁽¹⁾)，A_j ⁽¹⁾，A_-j ⁽¹⁾)；再求出[A₁ ⁽¹⁾，A_-1 ⁽¹⁾，A_j ⁽¹⁾，A_-j ⁽¹⁾]中的最小有效幅度值标示A⁽¹⁾和对应的b⁽¹⁾；

类似地，求出第二个剩余序列的最小有效幅度值标示A⁽²⁾和对应的b⁽²⁾，第三个剩余序列的最小有效幅度值标示A⁽³⁾和对应的b⁽³⁾。

求出[A⁽¹⁾，A⁽²⁾，A⁽³⁾]中最小的最小有效幅度值标示，记录该最小有效幅度值标示对应的部分传输序列和对应的相位旋转因子；如果3个剩余序列的最小有效幅度值标示中，A⁽¹⁾最小，说明第一个剩余序列被选择，对应的是第二个部分传输序列，因此v″＝2和b_min ^(v″)＝b⁽¹⁾，即第二个部分传输序列为本次迭代的当前有效剩余序列。

求出结果叠加序列x₁＝x₀+b_min ^(v″)×x^(v″)＝x₀+b⁽¹⁾×x⁽¹⁾；假设b⁽¹⁾＝-1，则x₁＝x₀-x⁽²⁾。

将x₁看作当前叠加序列，开始新一轮的迭代过程；类似地，可得到x₂和b⁽²⁾，x₃和b⁽³⁾。

当所有的剩余序列都被叠加到叠加序列后，最后得到的结果叠加序列x₃即是最后求得的包括所有频域数据信息的OFDM序列，可以看到，上述迭代过程下，各个部分传输序列x⁽¹⁾，x⁽²⁾，x⁽³⁾，x⁽⁴⁾对应的相位旋转因子序列为[1 b⁽¹⁾ b⁽²⁾ b⁽³⁾]。

实例二：

参数如下：LN＝16，V＝4，W＝2，t＝2，M＝2，分割方式为临近分割。

通过图5所示的3个IFFT，可产生3个部分传输序列x⁽¹⁾，x⁽²⁾，x⁽³⁾。每个序列包含16个样值。其中x⁽¹⁾包含两个频域数据子块的信息，或看作两个部分传输序列的叠加而成的初始叠加序列。

令初始叠加序列x₀＝x⁽¹⁾；找出x₀的2个波峰点，如图4所示。2个波峰分别出现在第3和第7个样值点，因此p₁＝3，p₂＝7，x₀中两个波峰点样值分别为x₀(3)和x₀(7)。

现在2个当前剩余序列分别为x⁽²⁾和x⁽³⁾，它们的波峰点映射样值分别为

x⁽²⁾(3)    x⁽²⁾(7)，

x⁽³⁾(3)    x⁽³⁾(7) 。

对x⁽²⁾(3)和x⁽²⁾(7)，分别求：

x₀(3)+x⁽²⁾(3)      x₀(7)+x⁽²⁾(7)，

x₀(3)-x⁽²⁾(3)      x₀(7)-x⁽²⁾(7)，

x₀(3)+j×x⁽²⁾(3)   x₀(7)+j×x⁽²⁾(7)，

x₀(3)-j×x⁽²⁾(3)   x₀(7)-j×x⁽²⁾(7)；

对x⁽³⁾(3)和x⁽³⁾(7)，分别求：

x₀(3)+x⁽³⁾(3)      x₀(7)+x⁽³⁾(7)，

x₀(3)-x⁽³⁾(3)      x₀(7)-x⁽³⁾(7)，

x₀(3)+j×x⁽³⁾(3)   x₀(7)+j×x⁽³⁾(7)，

x₀(3)-j×x⁽³⁾(3)   x₀(7)-j×x⁽³⁾(7)。

分别找到第一个剩余序列的波峰点叠加值[x₀(3)+x⁽²⁾(3)，x₀(7)+x⁽²⁾(7)]，[x₀(3)-x⁽²⁾(3)，x₀(7)-x⁽²⁾(7)]，[x₀(3)+j×x⁽²⁾(3)，x₀(7)+j×x⁽²⁾(7)]和[x₀(3)-j×x⁽²⁾(3)，x₀(7)-j×x⁽²⁾(7)]中幅值最大的数据值，即有效幅度值标示，并记录有效幅度值标示(A₁ ⁽¹⁾，A_-1 ⁽¹⁾，A_j ⁽¹⁾，A_-j ⁽¹⁾)；再求出[A₁ ⁽¹⁾，A_-1 ⁽¹⁾，A_j ⁽¹⁾，A_-j ⁽¹⁾]中的最小有效幅度值标示A⁽¹⁾和对应的b⁽¹⁾；

类似地，求出第二个剩余序列的最小有效幅度值标示A⁽²⁾和对应的b⁽²⁾。

求出[A⁽¹⁾，A⁽²⁾]中最小的最小有效幅度值标示，记录该最小有效幅度值标示对应的部分传输序列和对应的相位旋转因子；如果A⁽¹⁾最小，说明第一个剩余部分传输序列被选择，对应的是第二个部分传输序列，因此v″＝2和b_min ^(v″)＝b⁽¹⁾，即第二个部分传输序列为本次迭代的当前有效剩余序列。

求出结果叠加序列x₁＝x₀+b_min ^(v″)×x^(v″)＝x₀+b⁽¹⁾×x⁽¹⁾；假设b⁽¹⁾＝-1，则x₁＝x₀-x⁽²⁾。

将x₁看作当前叠加序列，开始新一轮的迭代过程；类似地，可得到x₂和b⁽²⁾。

叠加序列x₂即是最后求得的包括所有频域数据信息的OFDM序列，而每个部分传输序列对应的相位旋转因子序列为[1 b⁽¹⁾ b⁽²⁾]。

从上述两个例子可以看出，初始叠加序列x₀包含t个数据块的信息，其可以是通过t个部分传输序列叠加而产生，也可以如实例二所示，首先在频域子向量进行叠加，而后由一个IFFT来产生。

上述方法中，初始叠加序列都是按照顺序从第一个部分传输序列选取的，但这并不说明初始叠加序列限于此，初始叠加序列可从部分传输序列中任意选取；其需要参与叠加的部分传输序列的个数也可以是任何数据，如1，2，3，4等；上述的第一个实例的迭代次数为V-1，第二个为V-t，可见t越大，复杂度越小。

下面对上述方法的技术效果做一分析，从上述处理步骤可以看出，在上述处理中，将部分传输序列分类为叠加序列和剩余序列，对于叠加序列，找出其波峰点样值，然后用剩余序列的波峰点映射样值经相位旋转后与叠加序列的波峰点样值叠加，并最终找出最小有效幅度值标示，因而可以用剩余序列抵消每次序列叠加形成的峰值，最终完成一组合适相位旋转因子的选择。

波峰点样值可以取一个幅度值最大的峰值，然而，仅通过一个波峰点的幅值抵消效果还难以选择出合适的部分传输序列和相位旋转因子。因此可以适度增加处理样值点的个数，即将几个次峰值也作为波峰点样值。例如，在本发明具体实施方式中，波峰点样值是取幅度值最大的M个，显然M越大，峰值抑制效果也会更好，但当M大于一定值时，峰值抑制效果变化就不再明显；与此同时，M的增加会带来复杂度的增加。因此M的选取可综合性能和复杂度两方面的因素，通过实验表明，对于N＝256，过采样率L＝4的情况，M＝8是一个较优值，而对于N＝1024，过采样率L＝4的情况，M＝16是一个较优值。

波峰点通过多峰值搜索器搜索得到，多峰值搜索器的结构如图7所示。图中0和1分别表示随样值点序号的增加，相应样值的幅度是减小还是增大。如果比较器A连续输出10，则表示当前寄存器A中的数据为一个波峰值。这个波峰值需要和之前寄存在多峰值存储器件中的M个波峰值中最小的一个进行比较。如果大于，则比较器B输出1，传输门B开通，将该波峰值及其样值点位置存储到多峰值(与位置)存储器件中。反之，将该波峰值抛弃。

一方面，通过在IFFT之前就对频域子向量进行叠加，可以将需要的IFFT个数相比现有技术少V′-1个，可以降低实现的复杂度。另一方面，从迭代处理的计算量上比较，本发明的PTS迭代计算量统计如表1所示，每次迭代的计算量包括：(a)产生一个新的叠加序列；(b)搜索其M个波峰点；(c)比较M个波峰点样值的幅值抵消效果。一共有V-_V′次迭代，其中ρ₁和ρ₂为两个概率参数，分别表示多峰值搜索器中传输门A和B相对于LN个幅值数据的开通概率。可以通过仿真得到这两个概率参数。现有技术中的PTS方法每次迭代的计算量如表2所示，每次迭代的计算量包括：(a)生成1个新的OFDM序列；(b)计算PAPR_-1。

表1

平方和  (V-_V′)LN+2M(V-_V′)(V-_V′+1)

复数加  (V-_V′)LN+2M(V-_V′)(V-_V′+1)

比较  (V-_V′)(L/N-1)[ρ₂(M-1)+ρ₁+1]

   +2M(V-_V′)(V-_V′+1)

表2

平方和  (V+1)LN

复数加/减(2V-1)LN

比较     (V+1)LN

上面的表1和表2中，平方和操作代表求复数样值的幅值平方。对于表1和表2中的操作，每个复数加/减可以分解为2个实数加/减，每个平方和分解为2个实数乘和1个实数加。假设一个实数加、实数乘和比较的计算量分别用γ_add、γ_mul和γ_com表示，那么复杂度可以通过C＝γ_add+f_mulγ_mul+f_comγ_com得到，f_mul和f_com分别表示每个乘法器和每个比较器需要的加法器个数。

表3给出了本发明的PTS与现有技术中的IPTS的迭代处理复杂度比值C_newPTS/C_IPTS，比值分子C_newPTS表示本发明的复杂度，比值分母C_IPTS表示现有技术的复杂度。其中f_mul和f_com分别设为4和1；对于N＝256的情况，ρ₁和ρ₂分别取7.1％和12.0％；对于N＝1024的情况，ρ₁和ρ₂分别取6.6％和11.9％；从表3可以看出，本发明的PTS具有更低的复杂度；并且C_newPTS/C_IPTS随着V的增大而增大，随着N的增大而减小。

表3

       V＝8    V    V

             ＝16  ＝32

N＝256  0.70 0.78 0.91

N＝1024 0.69 0.74 0.81

本发明在部分传输序列的叠加过程中将潜在的峰值消除，有效降低了OFDM系统发送信号的峰值；由于需要处理的部分传输序列相对较少，以及在相位旋转因子的选择过程中只需要关注少数几个波峰点的样值，因此具有较低的算法复杂度，实现相对简单。

如图8，本发明具体实施方式的正交频分复用系统，其组成部分主要包括：

部分传输序列获取单元，将载波频域数据向量分割为至少两个互不相交的频域子向量，对各个频域子向量进行IFFT运算，获得相应的多个部分传输序列；

序列分类单元，用于将所述部分传输序列中的一个或一个以上序列的叠加确定为初始叠加序列；以其他的部分传输序列作为首次迭代时的当前剩余序列，以初始叠加序列作为首次迭代时的当前叠加序列；

波峰点样值搜索单元，用于搜索当前叠加序列中幅度值最大的M个波峰点样值，并获取该M个波峰点样值的序列位置；

波峰点映射样值获取单元，用于根据上述当前叠加序列的M个波峰点样值的序列位置，获取各个当前剩余序列的对应序列位置上的波峰点映射样值；

波峰点叠加值获取单元，用于将各个当前剩余序列的波峰点映射样值按预定相位旋转因子进行相位旋转，并与当前叠加序列对应位置上的波峰点样值相加得到波峰点叠加值；

有效幅度值标示确定单元，用于确定各个当前剩余序列在同一相位旋转因子下的波峰点叠加值的幅度值标示，将各个当前剩余序列在该相位旋转因子下的最大幅度值标示确定为该相位旋转因子下的有效幅度值标示；

有效幅度值标示比较单元，用于比较各个当前剩余序列在不同相位旋转因子下的有效幅度值标示，确定出各个当前剩余序列的最小有效幅度值标示及其对应的相位旋转因子；

叠加序列生成单元，用于将当前剩余序列中最小有效幅度值标示最小的序列确定为当前有效剩余序列，将该当前有效剩余序列以对应相位旋转因子进行相位旋转后，与当前叠加序列进行叠加，得到本次迭代的结果叠加序列；以及

正交频分复用信号生成单元，用于在得到包含所有频域数据信息的正交频分复用信号前，以上述结果叠加序列作为下次迭代的当前叠加序列，以上述当前有效剩余序列之外的其他剩余序列作为下次迭代的当前剩余序列，输出到波峰点样值搜索单元，以及在得到包含所有频域数据信息的正交频分复用信号后，输出该正交频分复用信号。

上述系统，适宜的，可以在一个常规的计算装置中，以前述部分传输序列方法所形成的计算机可执行指令而得到，也可以利用专用电路来实现。总之，对于本领域技术人员，根据本发明的教导，无论是采用软件或是硬件方式进行实现，都不需付出创造性的劳动。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，但这只是为便于理解而举的实例，不应认为本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以做出各种可能的等同改变或替换，这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种正交频分复用系统中的部分传输序列方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、将载波频域数据向量分割为至少两个互不相交的频域子向量，对各个频域子向量进行IFFT运算，获得相应的多个部分传输序列；

B、将所述部分传输序列中的一个或一个以上序列的叠加确定为初始叠加序列；以其他的部分传输序列作为首次迭代时的当前剩余序列，以初始叠加序列作为首次迭代时的当前叠加序列；

C、搜索当前叠加序列中幅度值最大的M个波峰点样值，并获取该M个波峰点样值的序列位置；

D、根据上述当前叠加序列的M个波峰点样值的序列位置，获取各个当前剩余序列的对应序列位置上的波峰点映射样值；

E、将各个当前剩余序列的波峰点映射样值按预定相位旋转因子进行相位旋转，并与当前叠加序列对应位置上的波峰点样值相加得到波峰点叠加值；

F、确定各个当前剩余序列在同一相位旋转因子下的波峰点叠加值的幅度值标示，将各个当前剩余序列在该相位旋转因子下的最大幅度值标示确定为该相位旋转因子下的有效幅度值标示；

G、比较各个当前剩余序列在不同相位旋转因子下的有效幅度值标示，确定出各个当前剩余序列的最小有效幅度值标示及其对应的相位旋转因子；

H、将当前剩余序列中最小有效幅度值标示最小的序列确定为当前有效剩余序列，将该当前有效剩余序列以对应相位旋转因子进行相位旋转后，与当前叠加序列进行叠加，得到本次迭代的结果叠加序列；

I、以上述结果叠加序列作为下次迭代的当前叠加序列，以上述当前有效剩余序列之外的其他剩余序列作为下次迭代的当前剩余序列，返回步骤C重新进行迭代，直至得到包含所有频域数据信息的正交频分复用信号后结束。

2.如权利要求1所述的部分传输序列方法，其特征在于，所述预定相位旋转因子采用1、-1、j、-j。

3.如权利要求2所述的部分传输序列方法，其特征在于，所述幅度值标示包括幅度值、幅度值倍数或幅度值的绝对值平方。

4.如权利要求1所述的部分传输序列方法，其特征在于，将载波频域数据向量分割为至少两个互不相交的频域子向量的分割方式包括临近分割方式、交织分割方式或随机分割方式。

5.一种正交频分复用系统，其特征在于，包括：

部分传输序列获取单元，将载波频域数据向量分割为至少两个互不相交的频域子向量，对各个频域子向量进行IFFT运算，获得相应的多个部分传输序列；

序列分类单元，用于将所述部分传输序列中的一个或一个以上序列的叠加确定为初始叠加序列；以其他的部分传输序列作为首次迭代时的当前剩余序列，以初始叠加序列作为首次迭代时的当前叠加序列；

波峰点样值搜索单元，用于搜索当前叠加序列中幅度值最大的M个波峰点样值，并获取该M个波峰点样值的序列位置；

波峰点映射样值获取单元，用于根据上述当前叠加序列的M个波峰点样值的序列位置，获取各个当前剩余序列的对应序列位置上的波峰点映射样值；

波峰点叠加值获取单元，用于将各个当前剩余序列的波峰点映射样值按预定相位旋转因子进行相位旋转，并与当前叠加序列对应位置上的波峰点样值相加得到波峰点叠加值；

有效幅度值标示确定单元，用于确定各个当前剩余序列在同一相位旋转因子下的波峰点叠加值的幅度值标示，将各个当前剩余序列在该相位旋转因子下的最大幅度值标示确定为该相位旋转因子下的有效幅度值标示；

有效幅度值标示比较单元，用于比较各个当前剩余序列在不同相位旋转因子下的有效幅度值标示，确定出各个当前剩余序列的最小有效幅度值标示及其对应的相位旋转因子；

叠加序列生成单元，用于将当前剩余序列中最小有效幅度值标示最小的序列确定为当前有效剩余序列，将该当前有效剩余序列以对应相位旋转因子进行相位旋转后，与当前叠加序列进行叠加，得到本次迭代的结果叠加序列；以及

正交频分复用信号生成单元，用于在得到包含所有频域数据信息的正交频分复用信号前，以上述结果叠加序列作为下次迭代的当前叠加序列，以上述当前有效剩余序列之外的其他剩余序列作为下次迭代的当前剩余序列，输出到波峰点样值搜索单元，以及在得到包含所有频域数据信息的正交频分复用信号后，输出该正交频分复用信号。

6.如权利要求5所述的正交频分复用系统，其特征在于，所述预定相位旋转因子为1、-1、j、-j。

7.如权利要求5所述的正交频分复用系统，其特征在于，所述幅度值标示包括幅度值、幅度值的倍数、或幅度值的绝对值平方。

8.如权利要求5所述的正交频分复用系统，其特征在于，将载波频域数据向量分割为至少两个互不相交的频域子向量的分割方式包括临近分割方式、交织分割方式或随机分割方式。

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