CN110191077A

CN110191077A - 一种降低papr的方法、装置、设备及存储介质

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Publication number: CN110191077A
Application number: CN201910481434.0A
Authority: CN
Inventors: 施展; 付佳佳; 高如超
Original assignee: Guangdong Power Grid Co Ltd; Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Guangdong Power Grid Co Ltd; Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2019-08-30
Anticipated expiration: 2039-06-04
Also published as: CN110191077B

Abstract

本发明公开了一种降低PAPR的方法，包括将待传输信号分割为第一预设数目个子块；将每个子块分别与第二预设数目个预设相位序列进行点乘得到第二预设数目个时域信号；对各个时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号；确定出每个子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的频域信号，并将其作为优选频域信号，以便根据优选频域信号进行信号传输；其中，第一预设数目为大于1的正整数。本发明中的先分割后处理的方式能够更加精确地对每个子块进行PAPR的优选，也就降低了最终传输到电力线中的信号的PAPR。本发明还公开了一种降低PAPR的装置、设备及计算机可读存储介质，具有如上降低PAPR的方法相同的有益效果。

Description

一种降低PAPR的方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及电力线载波通讯领域，特别是涉及一种降低PAPR的方法，本发明还涉及一种降低PAPR的装置、设备及存储介质。

背景技术

在电力线载波通讯过程中，PAPR(Peak to Average Power Ratio，峰值平均功率比)过高会导致信号的非线性失真和系统性能下降，因此要降低电力线载波通讯过程中的PAPR，传统技术中，通常会将待传输信号与多个预设的相位序列进行点乘得到多个时域信号，然后将多个时域信号分别进行傅里叶逆变换后得到多个频域信号，最后再从多个频域信号中找到PAPR较低的一个进行信号传输，但是该种方法对于PAPR的降低效果不理想。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低PAPR的方法，降低了最终传输到电力线中的信号的PAPR；本发明的另一目的是提供一种降低PAPR的装置、设备及存储介质，降低了最终传输到电力线中的信号的PAPR。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种降低PAPR的方法，包括：

将待传输信号分割为第一预设数目个子块；

将每个所述子块分别与第二预设数目个预设相位序列进行点乘得到所述第二预设数目个时域信号；

对各个所述时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号；

确定出每个所述子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的所述频域信号，并将其作为优选频域信号，以便根据所述优选频域信号进行信号传输；

其中，所述第一预设数目为大于1的正整数。

优选地，所述确定出每个所述子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的所述频域信号具体为：

确定出每个所述子块对应的互补累计分布函数CCDF数值最小的所述频域信号。

优选地，所述确定出每个所述子块对应的互补累计分布函数CCDF数值最小的所述频域信号具体为：

确定出每个所述子块对应的互补累计分布函数CCDF数值以及复杂度数值综合最小的所述频域信号；

该方法还包括：

预先设置所述CCDF数值的权重以及所述复杂度数值的权重。

优选地，所述对各个所述时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号具体为：

对各个所述时域信号进行快速傅里叶逆变换IFFT得到频域信号。

优选地，将待传输信号分割为第一预设数目个子块具体为：

将待传输信号均匀分割为第一预设数目个子块。

优选地，所述第一预设数目为6。

优选地，所述预设相位序列为M伪随机序列。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种降低PAPR的的装置，包括：

分割模块，用于将待传输信号分割为第一预设数目个子块；

点乘模块，用于将每个所述子块分别与第二预设数目个预设相位序列进行点乘得到所述第二预设数目个时域信号；

逆变换模块，用于对各个所述时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号；

选择模块，用于确定出每个所述子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的所述频域信号，并将其作为优选频域信号，以便根据所述优选频域信号进行信号传输；

其中，所述第一预设数目为大于1的正整数。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种降低PAPR的设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述降低PAPR的方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述降低PAPR的方法的步骤。

本发明提供了一种降低PAPR的方法，包括将待传输信号分割为第一预设数目个子块；将每个子块分别与第二预设数目个预设相位序列进行点乘得到第二预设数目个时域信号；对各个时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号；确定出每个子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的频域信号，并将其作为优选频域信号，以便根据优选频域信号进行信号传输；其中，第一预设数目为大于1的正整数。

可见，相比于背景技术，由于本发明实施例中能够首先将待传输信号分割为第一预设数目个子块，然后将每个子块分别与第二预设数目个预设相位序列进行点乘，并最终选择出每个子块所对应的PAPR最低的频域信号进行信号传输，本发明中的先分割后处理的方式能够更加精确地对每个子块进行PAPR的优选，也就降低了最终传输到电力线中的信号的PAPR。

本发明还提供了一种降低PAPR的装置、设备及计算机可读存储介质，具有如上降低PAPR的方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明提供的一种降低PAPR的方法的流程示意图；

图2为本发明提供的另一种降低PAPR的方法的流程示意图；

图3为本发明提供的再一种降低PAPR的方法的流程示意图；

图4为本发明提供的一种降低PAPR的装置的结构示意图；

图5为本发明提供的一种降低PAPR的设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种降低PAPR的方法，降低了最终传输到电力线中的信号的PAPR；本发明的另一核心是提供一种降低PAPR的装置、设备及存储介质，降低了最终传输到电力线中的信号的PAPR。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

请参考图1，图1为本发明提供的一种降低PAPR的方法的流程示意图，包括：

步骤S1：将待传输信号分割为第一预设数目个子块；

具体的，考虑到背景技术中，通常直接会对待传输信号进行处理，即：将待传输信号与多个预设相位序列进行点乘，然后对PAPR(Peak to Average Power Ratio，峰值平均功率比)性能不同的多组频域信号进行筛选，现有技术中将待传输信号的整体直接进行处理，精细化程度较差，降低PAPR的程度自然有限，本发明实施例中首先可以将待传输信号进行分割，将待传输信号这个整体直接分割成了第一预设数目个子块，然后以此作为后续步骤处理的基础，便于对待传输信号进行分段式地精细化处理，从而挖掘出更深程度地降低PAPR的方法。

其中，第一预设数目可以根据实际情况进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。

步骤S2：将每个子块分别与第二预设数目个预设相位序列进行点乘得到第二预设数目个时域信号；

具体的，此步骤类似于现有技术中的点乘，区别在于本发明实施例中是将每个子块分别与第二预设数目个预设相位序列进行点乘，然后对于每个子块来说均可以得到第二预设数目个时域信号。

其中，对于每个子块来说，均需要与第二预设数目个预设相位序列进行点乘，每个子块所对应的第二预设数目个预设相位序列可以相同，也可以不同，本发明实施例在此不做限定。

其中，预设相位序列的种类可以有很多种，本发明实施例在此不做限定。

步骤S3：对各个时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号；

具体的，对每个时域信号进行傅里叶逆变换可以得到频域信号，便于后续步骤中的数据处理。

步骤S4：确定出每个子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的频域信号，并将其作为优选频域信号，以便根据优选频域信号进行信号传输；

其中，第一预设数目为大于1的正整数。

具体的，在步骤S4中，此时已经得到的每个子块对应的多个频域信号，其中每个子块所对应的频域信号的PAPR性能存在差异，为了使得最终在电力线上传输的信号的PAPR数值最低，因此对于每个子块来说，可以挑选出其对应的PAPR最低的频域信号，此种情况下，可以将每个子块所对应的PAPR最低的频域信号组合起来作为最终传输到电力线的信号，保证了传输信号的PAPR数值较低，不会导致信号的非线性失真和系统性能的下降。

其中，第一预设数目大于1能够保证待传输信号在步骤S1中能够被分割成多个子块，从而保证PAPR数值的降低。

其中，确定出每个子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的频域信号的方法有很多种，本发明实施例在此不做限定。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，确定出每个子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的频域信号具体为：

确定出每个子块对应的互补累计分布函数CCDF数值最小的频域信号。

具体的，信号的峰均比(PAPR)定义为信号的最大峰值功率与平均功率的比值：

其中X_n是指经过傅里叶逆运算后的频域信号。

各个单独的子载波经载波调制叠加的合成信号可能产生较大的最大功率值，即max{|X_n|²}这一参数将增大，根据上述的PAPR表达式，系统的PAPR就会增大。但在现实实验中，出现max{|X_n|²}值的概率极小，所以用PAPR值不能准确地描述系统的PAPR，通常可以采用CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function，互补累积分布函数)来描述系统PAPR的性能情况，CCDF是指系统中PAPR大于某一定值的概率，定义为：

CCDF＝Pr(PAPR＞PAPR₀)；

其中，确定出每个子块对应的CCDF数值最小的频域信号的含义即为：确定出每个子块对应的PAPR大于某一定值的概率最低的频域信号，此种情况下，确定出的该频域信号的PAPR很有可能极低，因此有利于降低最终的传输信号的PAPR。

当然，除了确定出每个子块对应的互补累计分布函数CCDF数值最小的频域信号外，确定出每个子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的频域信号还可以采用其他的方法，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，确定出每个子块对应的互补累计分布函数CCDF数值最小的频域信号具体为：

确定出每个子块对应的互补累计分布函数CCDF数值以及复杂度数值综合最小的频域信号；

该方法还包括：

预先设置CCDF数值的权重以及复杂度数值的权重。

具体的，本发明实施例中的降低PAPR的方法实际上属于一种多载波调制技术，即选择性映射SLM算法，对于前述的每个子块由于分别与不同的预设相位序列进行点乘，每次点乘得到的时序信号还要经过傅里叶逆变换得到频域信号以便最终对优选频域信号的选择，因此对每个频域信号来说，其运算复杂度都是不同的，此种情况下，若某个频域信号的运算复杂度较高，在接收到接收到电力线上传输的信号后，在解调制信号时相应的也需要较高的运算复杂度，消耗了运算资源，因此本发明实施例中在最终选择优选频域信号时，综合考量了CCDF数值以及复杂度数值，使用加权法选择这两个数值最优的优选频域信号，能够节省运算资源以及降低信号的PAPR。

其中，CCDF数值的权重以及复杂度数值的权重均可以根据实际情况进行自主设定，例如，CCDF数值的权重可以设置为0.6，复杂度数值的权重可以设置为0.4等，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，对各个时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号具体为：

对各个时域信号进行快速傅里叶逆变换IFFT得到频域信号。

具体的，IFFT可以加快傅里叶逆变换的运算速度。

当然，除了IFFT外，傅里叶逆变换还可以采用其他的方式，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，将待传输信号分割为第一预设数目个子块具体为：

将待传输信号均匀分割为第一预设数目个子块。

具体的，均匀分割的方式可以使得每一个子块的大小相等，相比于太大或者太小的子块，对于大小相等的子块的处理比较方便且能够得到较准确的计算结果。

当然，除了均匀分割的方式外，还可以非均匀分割，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，第一预设数目为6。

具体的，第一预设数目为6可以保证每个子块大小适中，方便后续计算。

当然，除了6外，第一预设数目还可以为其他数值，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，预设相位序列为M伪随机序列。

具体的，在接收端恢复信号时，传统SLM算法由于采用了随机相位序列矢量作为预设相位序列，因此其必须同时传输所用到的所有随机相位序列矢量，这大大增加了算法的复杂度以及边带信息，由于其随机性决定了M伪随机序列只取决于映射公式以及映射初始值，接收端恢复信号时，只需要M伪随机序列的初始值即可恢复信号，也即仅需额外通过电力线将M伪随机序列的初始值传输到接收端即可，相比于所有随机相位序列矢量来说，大大减少了数据传输量，也可以提高传输速率，且仅传输M伪随机序列的初始值也可以提高安全性。

具体的，M伪随机序列的自相关性与互相关性决定了其随机性，M伪随机序列的自相关性，如下：

实际中，常常采用的是M伪随机序列的双极性形式，即m_i∈{-1，1}，这里m_i＝1-2a。M伪随机序列的自相关函数的数学表达式：

其中

M伪随机序列的互相关性，如下：

对于周期性函数S₁(t)和S₁(t)，若二者周期均为T，则互相关函数：

互相关系数：

如果S₁(t)和S₂(t)的周期不同，例S₁(t)的周期为T₁和S₂(t)的周期为T₂，则二者互相关函数：

互相关系数：

具体的，现有技术中的SLM算法的过程如下：

(1)设系统的IFFT输入序列(待传输信号)为X：

X＝(X₀,X₁,...,X_N-1)；

在发送端产生M个不同的、长度为N的随机相位序列矢量：

式中，u＝1，2，…，M，在[0，2π]内均匀分布。

(2)将这M个相位序列矢量分别与IFFT输入序列X进行点乘运算，从而得到M个不同的长度为N的输出序列：

(3)分别对这M个不同的输出序列进行IFFT运算，从而得到在时域上的M个输出序列：

(4)在这M个输出时域序列里选择PAPR性能最好的一组。

请参考图2以及图3，图2为本发明提供的另一种降低PAPR的方法的流程示意图，图3为本发明提供的再一种降低PAPR的方法的流程示意图，也即基于M伪随机序列的SLM算法的流程示意图，包括：

(1)将伪随机序列引入高速电力线多载波调制系统的SLM算法中，即将原来的相位矢量替换成m伪随机序列；

(2)将原始数据长为N的输入序列xn分割为V个子块x[v](v＝1，2，3…)，再对每个子块点乘m序列P(i，j)得到时域序列x(i，j)，分别进行长为N/V的IFFT运算得到频域信号，且IFFT运算数M'小于M，此时SLM算法的复杂度为C_SLM≤M′(N/V)log₂(N/V)；

(3)进行傅里叶逆变换后，利用CCDF数值和CSLM数值衡量PAPR性能，选择计算复杂度低且PAPR性能最好的一组序列进行传输。

具体的，传统的采用随机相位矢量序列的SLM算法的运算数为M，复杂度为可以直观的看出，本发明中的算法复杂度C_SLM明显小于C。

请参考图4，图4为本发明提供的一种降低PAPR的装置的结构示意图，包括：

分割模块1，用于将待传输信号分割为第一预设数目个子块；

点乘模块2，用于将每个子块分别与第二预设数目个预设相位序列进行点乘得到第二预设数目个时域信号；

逆变换模块3，用于对各个时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号；

选择模块4，用于确定出每个子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的频域信号，并将其作为优选频域信号，以便根据优选频域信号进行信号传输；

其中，第一预设数目为大于1的正整数。

对于本发明实施例提供的降低PAPR的装置的介绍请参考前述的降低PAPR的方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。

请参考图5，图5为本发明提供的一种降低PAPR的的设备的结构示意图，包括：

存储器5，用于存储计算机程序；

处理器6，用于执行计算机程序时实现如上任一项降低PAPR的方法的步骤。

对于本发明实施例提供的降低PAPR的设备的介绍请参考前述的降低PAPR的方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例中的降低PAPR的方法的步骤。

对于本发明实施例提供的计算机可读存储介质的介绍请参考前述的降低PAPR的方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种降低PAPR的方法，其特征在于，包括：

将待传输信号分割为第一预设数目个子块；

对各个所述时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号；

其中，所述第一预设数目为大于1的正整数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定出每个所述子块对应的峰值平均功率比PAPR最低的所述频域信号具体为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定出每个所述子块对应的互补累计分布函数CCDF数值最小的所述频域信号具体为：

该方法还包括：

预先设置所述CCDF数值的权重以及所述复杂度数值的权重。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对各个所述时域信号进行傅里叶逆变换得到频域信号具体为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将待传输信号分割为第一预设数目个子块具体为：

将待传输信号均匀分割为第一预设数目个子块。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一预设数目为6。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述预设相位序列为M伪随机序列。

8.一种降低PAPR的的装置，其特征在于，包括：

分割模块，用于将待传输信号分割为第一预设数目个子块；

其中，所述第一预设数目为大于1的正整数。

9.一种降低PAPR的设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述降低PAPR的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述降低PAPR的方法的步骤。