[發明專利]一種降低無線通信系統中信號峰均功率比的方法

在審

• 申請號: 201710230736.1
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107046515A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 邵國媛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 河北東尚律師事務所13124
• 代理人: 王文慶

技術領域

本發明涉及一種降低無線通信系統中信號峰均功率比的方法，特別適用于降低算法復雜度的應用場景。

背景技術

在無線通信系統中，高功率放大器(HPA)用來激勵信號功率到相應的等級以便能傳輸到要求的通信范圍。為獲得最大的功率效率，HPA需要工作在飽和點或飽和點附近。然而，即使輸入信號功率增加，HPA也不能發出超過飽和點的輸出信號。因此，輸入信號的平均功率應該生成一個在HPA飽和點或其附近的輸出信號。如果輸入信號隨著高峰均功率比(PAPR)發生振幅變化，則HPA的傳輸功率必須從飽和點后退一定比例的PAPR，從而減小功率效率。否則，因飽和引起的非線性將在信號頻段內帶來交調成分，從而降低系統性能。在一個數字通信系統中，具有大PAPR的信號具有大的動態范圍，這便要求使用高性能的AD及DA轉換器，然而這勢必將增加系統的復雜度和成本。因此，減小HPA輸入信號的PAPR是提高功率效率、增加通信距離、減小功率開銷、降低無線通信系統成本和復雜度的重要方法。

OFDM是被廣泛應用的無線通信技術，OFDM能夠實現高頻譜效率，對多徑傳播和信道衰退具有魯棒性，且實現復雜度低。基于該項技術的這些優點，它經常應用到無線通信系統中，從而實現高的頻譜效率。但是，OFDM信號通常呈現大的PAPR，這是該類系統的共有缺點，因此，降低PAPR技術成為該類系統的研究熱點。

有關資料中提出諸多PAPR降低技術，這些技術包括限幅、編碼、相位優化，非線性壓縮擴展變化、音調預留、子載波插入、星座成型、部分傳輸序列和選擇性映射。在這些技術中，限幅及其修正后的峰加窗方法是降低信號PAPR的最簡單的方法，這些技術廣泛應用于實際系統中，它們的優點如下：第一，它們不需要任何關于數據調制的邊帶信息或者多余的虛構碼或者傳輸子載波。第二，它們不需要重復計算，因此與其他技術相比復雜度較低。第三，它們不需要對接收機的結構做修正，且對任意無線通信系統的任何信號波形適用，包括OFDM系統。

盡管如此，限幅技術引入帶內失真和帶外輻射的問題，限幅加濾波方法可以有效地降低帶外輻射,但會引起峰再生問題，且增加系統復雜度。峰加窗法能夠減少帶外輻射，但可能導致輸入信號的過度衰減或者對輸入信號衰減不足。

發明內容

本發明的目的在于避免上述背景技術中的不足之處而提供一種降低無線通信系統中信號峰均功率比的方法。本發明完全解決了降低信號峰均功率比方法中復雜度高，硬件實現上困難的問題。

本發明的目的是這樣實現的：

一種降低無線通信系統中信號峰均功率比的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)由輸入信號的包絡與限幅門限相減得到一個峰包絡；其中，限幅門限由輸入信號的峰均功率比與輸入信號的均方根值相乘得到；

(2)使用窗函數對步驟(1)得到的峰包絡進行平滑處理，得到平滑后的峰包絡；

(3)使用限幅門限將平滑后的峰包絡映射到衰減函數；

(4)將衰減函數與輸入信號相乘得到降低信號峰均功率比的輸出信號。

其中，步驟(1)中的輸入信號為復數基帶信號或實數IF信號。

其中，步驟(2)中的窗函數w(n)定義如下：

式中，n是輸入信號的長度，L窗函數w(n)的寬度，且必須是奇數。

其中，步驟(2)中的平滑處理通過卷積運算或通過最大包絡運算完成。

其中，步驟(3)中的映射表示如下：

式中，e(n)為衰減函數，A為限幅門限，s(n)為平滑后的峰包絡。

本發明與現有技術相比的有益效果為：

(1)假設窗函數w(n)非負，平滑后的峰包絡也非負，那么衰減函數e(n)總在0≤e(n)≤1的范圍內；

(2)假設窗函數w(n)非負，由峰包絡平滑法200得到的衰減函數e(n)將確保輸出信號y(n)的包絡絕不會超出限幅門限A(例如沒有衰減不足)；

(3)峰包絡平滑法200實現簡單，因為它不用采取措施來滿足衰減函數有效的要求。

附圖說明

圖1是采用PAPR降低技術的無線通信系統發射機實現示意圖；

圖2是本發明的流程圖；

具體實施方式

以下結合圖1-2對本發明做進一步的說明。