峰均比的降低方法、系统、计算机可读存储介质及设备技术方案

本发明专利技术提供一种峰均比的降低方法、系统、计算机可读存储介质及设备，应用于多MIMO系统；峰均比的降低方法包括：基于多MIMO系统的用户与基站的信道状态信息，生成用于消除干扰的第一预编码矩阵；对信道状态信息进行分解，通过分解后的信道状态信息将第一预编码矩阵转换成第二预编码矩阵，以通过所述第二预编码矩阵处理发射信号；比较第二预编码矩阵处理后的发射信号的峰均比，选取峰均比最小的信号作为新的发射信号。本发明专利技术可降低了2dB左右的PAPR，提升系统功率效率。并且在接收端不增加任何额外开销的情况下，也不需要发送端发送额外相关信息，不改变系统结构，无损的降低PAPR。

Method for reducing peak to average power ratio, system, computer readable storage medium and equipment

The invention provides a method for reducing PAPR, a system, a computer readable storage medium and a device for application in a multi-MIMO system; a method for reducing PAPR includes: generating a first precoding matrix for eliminating interference based on channel state information of a user and a base station of a multi-MIMO system; and decomposing channel state information The first precoding matrix is converted into the second precoding matrix by the decomposed channel state information, and the transmitted signal is processed by the second precoding matrix. The signal with the smallest peak-to-average ratio is selected as the new transmitted signal by comparing the peak-to-average ratio of the transmitted signal processed by the second precoding matrix. The invention can reduce the PAPR of 2dB and improve the power efficiency of the system. And without any additional overhead on the receiving end, it does not need the sender to send additional relevant information, does not change the system structure, and reduces the PAPR without loss.

【技术实现步骤摘要】
峰均比的降低方法、系统、计算机可读存储介质及设备
本专利技术属于通信
，涉及一种降低方法及系统，特别是涉及一种峰均比的降低方法、系统、计算机可读存储介质及设备。
技术介绍
MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)技术最早是由Marconi于1908年提出的，在发射端和接收端配备多根天线，利用多天线来抑制信道衰落，满足高数据传输的要求。如果MIMO系统用于增加多个用户的速率，即占用相同时频资源的多个并行的数据流发给不同用户或不同用户采用相同时频资源发送数据给基站，则称之为多用户MIMO(MU-MIMO)。多用户MIMO由于用户间距离较大，更容易采用多流并行传输，从而提高频谱利用率和用户速率。通过使用预编码技术，可以消除用户间干扰，在无需增加频谱资源和发射功率的情况下，成倍地提升了通信系统的容量与可靠性，能够充分地利用空间资源。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技术是一种多载波调制技术，其把数字信号分别调制到相互正交的子载波上。与传统的单载波调制技术相比，OFDM技术通过多载波调制把宽带信道分成了多个窄带子信道，有很强的抗频率选择性衰落能力。OFDM调制的子载波相互正交，其相邻子载波的频谱相互交叠，因此有效提高了频谱的利用率。同时各个子信道相互独立，可以根据信道衰落情况给每个子载波分配不同的用户、调制方式或者发射能量。OFDM调制采用了循环前缀(CyclicPrefix，CP)技术，能够有效地消除符号间干扰。因而OFDM成为了实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。然而，由于OFDM符号是由多个独立经过调制的子载波信号叠加而成的，当各个子载波相位相同或者相近时，叠加信号便会受到相同初始相位信号的调制，从而产生较大的瞬时功率峰值，由此进一步带来较高的峰值平均功率比(peak-to-averagepowerratio，PAPR)。使得发射端必须配备一个高分辨率DAC和线性功率放大器，这显然会增加射频链路的成本。因此，需要研究PAPR降低技术来降低成本和提高通信系统的功率效率。第l根发射天线上的PAPR的具体定义为其中，为第l根发射天线上的发射信号,N是OFDM信号中子载波的总数量，E(·)表示期望。MIMO系统中由于有多根天线，系统PAPR定义为：其中，L是发射天线的数量。针对高PAPR问题，有众多抑制PAPR的技术方案，主要分为两类：1、有损的PAPR抑制技术。主要包括削波，滤波削波技术，用于限制信号幅度，但这会导致信号失真，损失系统性能；2、无损的PAPR抑制技术。主要包括选择映射(SelectedMapping，SLM)、星座图扩展(ActiveConstellationExtension，ACE)和部分传输序列(partialtransmitsequence，PTS)等技术，这些技术中有些需要发送端传递额外信息，需要改造现有通信系统，而另一些则与传统的OFDM相比有较低的数据传输速率，所有这些方法都需要额外的计算资源来执行。一种现有降低PAPR的方法将天线两两分组，对每组天线数据进行空域的自由度扩展，得到相对较优的待传输序列，再在频域中应用SLM技术，得到当前性能最优的数据序列进行传输，由一条天线上的相位序列映射出和它配对的天线上满足正交关系的相位序列,降低了传统算法的计算量和边带信息量。另一种现有降低PAPR的方法在发射端处需要进行一次IFFT运算和时域信号的循环移位和加减操作，计算复杂度大幅度降低；接收端处理过程利用发射信号的时域循环移位对应于接收信号的频域反向相位旋转，并通过比较反向旋转序列与其最近的信号星座点的距离大小来恢复调制信号，同时发送所选择的传输信号在某个集合中的选择情况作为边带信息，边带信息一定，实现了半盲检测。上述两种方法仍需将边带信息量传递给接收端，在信道传输过程中面临信息丢失和传输成本增大的问题。因此，如何提供一种峰均比的降低方法、系统、计算机可读存储介质及设备，以解决现有技术需将边带信息量传递给接收端，在信道传输过程中面临信息丢失和传输成本增大等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种峰均比的降低方法、系统、计算机可读存储介质及设备，用于解决现有技术需将边带信息量传递给接收端，在信道传输过程中面临信息丢失和传输成本增大的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种峰均比的降低方法，应用于多MIMO系统；所述峰均比的降低方法包括：基于所述多MIMO系统的用户与基站的信道状态信息，生成用于消除干扰的第一预编码矩阵；对信道状态信息进行分解，通过分解后的信道状态信息将所述第一预编码矩阵转换成第二预编码矩阵，以通过所述第一预编码矩阵处理发射信号；比较第二预编码矩阵处理后的发射信号的峰均比，选取峰均比最小的信号作为新的发射信号。于本专利技术的一实施例中，在所述第二预编码矩阵处理发射信号之后，所述峰均比的降低方法还包括：对第二预编码矩阵处理后的发射信号做归一化处理，以使得发射信号能量单位化。于本专利技术的一实施例中，所述峰均比的降低方法还包括：将第二预编码矩阵处理后的发射信号进行频域变换，比较频域变换后发射信号的峰均比，选取峰均比最小的信号作为新的发射信号。于本专利技术的一实施例中，所述对信道状态信息进行分解，通过分解后的信道状态信息将所述第一预编码矩阵转换成用于处理发射信号的第二预编码矩阵的步骤包括：对所述信道状态信息进行奇异值分解，以获取所述信道状态信息的非零空间矩阵和零空间矩阵；从所述零空间矩阵中任意选取若干列作为所述第一预编码矩阵的附加矩阵；所述第一预编码矩阵和附加矩阵，构成所述第二预编码矩阵。于本专利技术的一实施例中，所述第一预编码矩阵与所述附加矩阵的乘积等于零。于本专利技术的一实施例中，所述多MIMO系统中设置有M个用户，基站侧有L根发射天线，每个用户有Nm根接收天线，且本专利技术另一方面提供一种峰均比的降低系统，应用于多MIMO系统；所述峰均比的降低系统包括：编码矩阵生成模块，用于基于所述多MIMO系统的用户与基站的信道状态信息，生成用于消除干扰的第一预编码矩阵；转换模块，用于对信道状态信息进行奇异值分解，通过分解后的信道状态信息将所述第一预编码矩阵转换成第二预编码矩阵，以通过所述第一预编码矩阵处理发射信号；选取模块，用于比较第二预编码矩阵处理后的发射信号的峰均比，选取峰均比最小的信号作为新的发射信号。于本专利技术的一实施例中，所述峰均比的降低系统还包括：频域变换模块，用于将第二预编码矩阵处理后的发射信号进行频域变换，再通过所述选取模块比较频域变换后发射信号的峰均比，选取峰均比最小的信号作为新的发射信号。于本专利技术的一实施例中，所述峰均比的降低系统还包括：归一化模块，用于对第二预编码矩阵处理后的发射信号做归一化处理。本专利技术又一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述峰均比的降低方法。本专利技术最后一方面提供一种设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行所述峰均比的降低方法。如上所述，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种峰均比的降低方法，其特征在于，应用于多MIMO系统；所述峰均比的降低方法包括：基于所述多MIMO系统的用户与基站的信道状态信息，生成用于消除干扰的第一预编码矩阵；对信道状态信息进行分解，通过分解后的信道状态信息将所述第一预编码矩阵转换成第二预编码矩阵，以通过所述第二预编码矩阵处理发射信号；比较第二预编码矩阵处理后的发射信号的峰均比，选取峰均比最小的信号作为新的发射信号。

【技术特征摘要】
1.一种峰均比的降低方法，其特征在于，应用于多MIMO系统；所述峰均比的降低方法包括：基于所述多MIMO系统的用户与基站的信道状态信息，生成用于消除干扰的第一预编码矩阵；对信道状态信息进行分解，通过分解后的信道状态信息将所述第一预编码矩阵转换成第二预编码矩阵，以通过所述第二预编码矩阵处理发射信号；比较第二预编码矩阵处理后的发射信号的峰均比，选取峰均比最小的信号作为新的发射信号。2.根据权利要求1所述的峰均比的降低方法，其特征在于，在所述第二预编码矩阵处理发射信号之后，所述峰均比的降低方法还包括：对第二预编码矩阵处理后的发射信号做归一化处理，以使得发射信号能量单位化。3.根据权利要求1所述的峰均比的降低方法，其特征在于，所述峰均比的降低方法还包括：将第二预编码矩阵处理后的发射信号进行频域变换，比较频域变换后发射信号的峰均比，选取峰均比最小的信号作为新的发射信号。4.根据权利要求1所述的峰均比的降低方法，其特征在于，所述对信道状态信息进行分解，通过分解后的信道状态信息将所述第一预编码矩阵转换成第二预编码矩阵的步骤包括：对所述信道状态信息进行奇异值分解，以获取所述信道状态信息的非零空间矩阵和零空间矩阵；从所述零空间矩阵中任意选取若干列作为所述第一预编码矩阵的附加矩阵；所述第一预编码矩阵和附加矩阵，构成所述第二预编码矩阵。5.根据权利要求4所述的峰均比的降低方法，其特征在于，所述第一预编码矩阵与所述附加矩阵的乘积等于零。6.根据权利要求1所述的峰均比的降低方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱骅，方舟，裴旭明，康凯，朱正航，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31