一种低峰均比正交脉冲调制信号产生装置制造方法及图纸

技术编号:21899139 阅读:23 留言:0更新日期:2019-08-17 18:30
本发明专利技术公开了一种低峰均比正交脉冲调制信号产生装置。在所述装置中,通过正交基矩阵模块将时域正交脉冲经离散化处理构成正交基矩阵;通过降维矩阵模块产生降维矩阵;通过降维处理模块将所述正交基矩阵与所述降维矩阵进行左乘运算,实现降维处理;再通过调制模块与多路并行数据组进行右乘运算,完成数据调制;通过加法器模块将数据调制后的信号进行时域叠加形成一路调制信号;再通过压扩变换模块将所述调制信号划分为多个压扩变换区间,分别对多个区间进行压扩变换,以抑制所述调制信号的峰均比。本发明专利技术通过双重峰均比抑制方式,设计了具有低峰均比的正交脉冲调制信号产生装置,使所产生的调制信号保持较好的可靠性和有效性。

A Low Peak-to-Average Ratio Orthogonal Pulse Modulation Signal Generator

【技术实现步骤摘要】
一种低峰均比正交脉冲调制信号产生装置
本专利技术涉及无线通信调制信号产生装置,尤其涉及一种低峰均比正交脉冲调制信号产生装置。
技术介绍
随着移动通信技术的蓬勃发展,移动互联网、物联网等作为未来移动通信网络发展的两大驱动力,对通信系统的移动数据流量和设备连接密度等提出了更高的要求,可以预见第五代移动通信技术在这些方面将进一步呈现爆炸式的增长。调制信号产生装置作为移动通信系统的重要组成部分,是完成信息加载的核心部件。在调制信号产生装置的设计过程中,采用何种调制方式以及调制信号具有何种特点,对整个通信系统的有效性和可靠性都具有重要影响。多路正交调制技术是用于实现高速率信息传输的重要手段,它也是第五代移动通信的核心技术,其典型的实现方式如正交频分复用技术、正交脉冲调制技术等。多路正交调制技术的核心思想是把高速串行数据流分解为若干并行数据流,再分别去调制相应的子载波或正交脉冲,然后叠加构成一路发送信号。相对于单载波调制技术来说,多路正交调制技术在提高通信系统的传输速率时,也带来了新的问题,即高峰均比问题。具有高峰均比的调制信号会显著降低功率器件的利用效率,为了达到较高的辐射功率,迫使功放器件工作在非线性工作区,从而导致调制信号产生畸变,降低了通信系统的可靠性。在现有峰均比抑制方法中,以信号预畸变技术、信号编码技术和信号扰码技术最为典型。但是,现有峰均比抑制方法,虽然能够降低峰均比,但都是以牺牲系统的可靠性或有效性为代价的,从而会降低通信系统的传输性能。尤其是对于第五代移动通信技术来说,其相对于第四代移动通信技术,在低功率、高速率、多用户等方面都提出了更高的要求,从而使得现有的峰均比抑制方法在第五代移动通信技术中难以达到令人满意的效果。因此,如何设计调制信号产生装置,使其能够产生低峰均比的正交脉冲调制信号,同时仍然能够使通信系统保持较好的可靠性和有效性,是无线通信领域急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计具有低峰均比的正交脉冲调制信号产生装置,同时使所产生的调制信号保持较好的可靠性和有效性。为了实现本专利技术的目的,本专利技术提供了一种低峰均比正交脉冲调制信号产生装置。所述调制信号产生装置包括串并转换模块、正交脉冲模块、调制模块、加法器模块,还包括正交基矩阵模块、降维矩阵模块、降维处理模块;所述串并转换模块用于将待发送的数据信息经串并转换将串行数据转换为多路并行数据组,并输出至调制模块;所述正交脉冲模块用于产生时域正交脉冲并输出至正交基矩阵模块;所述正交基矩阵模块用于将所述时域正交脉冲经离散化处理后构成正交基矩阵并输出至降维矩阵模块和降维处理模块;所述降维矩阵模块用于产生降维矩阵并输出至降维处理模块;所述降维处理模块用于将所述正交基矩阵与所述降维矩阵进行左乘运算,实现降维处理,并输出至调制模块;所述调制模块用于将降维处理后的正交基矩阵与所述多路并行数据组进行右乘运算,完成数据调制,并输出至加法器模块;所述加法器模块用于将数据调制后的进行时域信号叠加,形成一路调制信号。进一步,在本专利技术所公开的技术方案中,所述降维矩阵模块产生降维矩阵的方法为:接收所述正交基矩阵模块输出的正交基矩阵,并对所述正交基矩阵进行奇异值分解,分解为左酉矩阵、对角阵和右酉矩阵相乘的形式;计算所述左酉矩阵前M个最大特征值所对应的特征向量;所述前M个最大特征值所对应的特征向量所构成的矩阵的转置矩阵即为降维矩阵。进一步,在本专利技术所公开的技术方案中,还包括压扩变换模块,所述压扩变换模块用于接收所述加法器模块输出的调制信号,并将所述调制信号划分为多个压扩变换区间,分别对多个区间进行压扩变换,以抑制所述调制信号的峰均比。进一步,在本专利技术所公开的技术方案中,所述压扩变换模块对所述调制信号进行峰均比抑制的方法为:所述压扩变换模块设置有压扩变换阈值,并将所述加法器模块输出的调制信号从所述压扩变换阈值至最大幅值的波动范围划分为多个压扩变换区间;所述压扩变换模块检测所述调制信号的幅值,当大于所述压扩变换阈值时,判断所述调制信号幅值所处的压扩变换区间,并对所述调制信号进行压扩变换;且压扩区间不同,对所述调制信号进行压扩变换的映射关系式也不同。进一步,在本专利技术所公开的技术方案中,所述压扩变换模块对所述调制信号进行压扩变换的映射关系为:其中,x是压扩变换前的调制信号归一化幅值,y是压扩变换后的调制信号幅值,ρ是压扩变换映射因子。进一步,在本专利技术所公开的技术方案中,所述压扩变换模块所设置的压扩变换阈值,等于当前码元时间内所述加法器模块所输出调制信号的归一化平均幅值。进一步,在本专利技术所公开的技术方案中,所述正交脉冲模块所产生的时域正交脉冲,在频域上其频谱满足相互交叠或混叠关系。与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:①本专利技术既抑制了调制信号的高峰均比,又提高了调制信号的抗干扰能力。对于多路正交脉冲调制信号来说,其峰均比高低是与加载信息的正交基矩阵的维度息息相关的,维度越高,调制信号的峰均比越大,这也是多路调制信号相比于单路调制信号峰均比高的根本原因。而在现有峰均比抑制技术中,无论是预畸变技术、编码技术还是扰码技术,都是以牺牲系统的可靠性或有效性为代价的,降低了通信系统的信息传输性能。在本专利技术所公开的技术方案中,摒弃了传统的方法,从降低正交基矩阵的维度入手,通过降维处理模块实现对正交基矩阵的降维处理,然后再进行信息调制,从而从根本上制约产生高峰均比因素的大小。从整个峰均比的抑制过程来看,所述降维处理方式并没有引入信号畸变,既实现了抑制峰均比的目的,又使所产生的调制信号保持有较强的抗干扰能力。因此,相对于现有技术来说,本专利技术所公开的技术方案,既抑制了多路正交脉冲调制信号的峰均比,又使所述装置产生的调制信号具有较好的抗干扰能力。②本专利技术采用降维、多区间压扩变换双重峰均比抑制方式,实现峰均比精细化控制,有利于降低系统的误码率。在本专利技术所公开的技术方案中,先通过降维处理模块对正交基矩阵进行降维处理,从根本上制约产生高峰均比因素的大小,在不引入信号畸变的情况下大幅度降低高峰均比信号产生的概率。在此基础上,再通过多区间划分,分段进行调制信号压扩变换,实现峰均比精细化控制,从而使调制信号的峰均比能够控制在所要求的范围内,避免了调制信号引入大幅度畸变,从而有利于提高调制信号的抗干扰能力。而在现有峰均比抑制方法中,是将整个调制信号进行单一区间预畸变,这样会导致调制信号引入较严重的信号幅值畸变,从而对多路信号之间的时域正交性破坏严重,大幅降低了调制信号的抗干扰能力。因此,相对于现有技术来说,本专利技术所公开的技术方案,采用双重峰均比抑制方式,既能够实现峰均比精细化控制,又有利于降低系统的误码率。③本专利技术通过合理设置压扩变换阈值,有利于提高功放系统利用效率。对现有预畸变类峰均比抑制方法来说,是对整个调制信号进行预畸变,使小信号变大、大信号变小,会使平均功率整体上升,尤其是当大信号出现概率较低时,从而导致平均功率显著上升,浪费了发射功率。在本专利技术所公开的技术方案中,合理设置压扩变换阈值,压扩变换阈值取当前码元时间内调制信号的平均幅值,仅对大于压扩变换阈值的信号进行压扩变换,使得压扩变换后的信号幅度变化范围小,从而大幅降低了对功放器件线性工作区的要求,有利于提高功率系统的功率效率。本专利技术的其它本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种低峰均比正交脉冲调制信号产生装置,包括串并转换模块、正交脉冲模块、调制模块、加法器模块,其特征在于,还包括正交基矩阵模块、降维矩阵模块、降维处理模块;所述串并转换模块用于将待发送的数据信息经串并转换将串行数据转换为多路并行数据组,并输出至调制模块;所述正交脉冲模块用于产生时域正交脉冲并输出至正交基矩阵模块;所述正交基矩阵模块用于将所述时域正交脉冲经离散化处理后构成正交基矩阵并输出至降维矩阵模块和降维处理模块;所述降维矩阵模块用于产生降维矩阵并输出至降维处理模块;所述降维处理模块用于将所述正交基矩阵与所述降维矩阵进行左乘运算,实现降维处理,并输出至调制模块;所述调制模块用于将降维处理后的正交基矩阵与所述多路并行数据组进行右乘运算,完成数据调制,并输出至加法器模块;所述加法器模块用于将数据调制后的进行时域信号叠加,形成一路调制信号。

【技术特征摘要】
1.一种低峰均比正交脉冲调制信号产生装置,包括串并转换模块、正交脉冲模块、调制模块、加法器模块,其特征在于,还包括正交基矩阵模块、降维矩阵模块、降维处理模块;所述串并转换模块用于将待发送的数据信息经串并转换将串行数据转换为多路并行数据组,并输出至调制模块;所述正交脉冲模块用于产生时域正交脉冲并输出至正交基矩阵模块;所述正交基矩阵模块用于将所述时域正交脉冲经离散化处理后构成正交基矩阵并输出至降维矩阵模块和降维处理模块;所述降维矩阵模块用于产生降维矩阵并输出至降维处理模块;所述降维处理模块用于将所述正交基矩阵与所述降维矩阵进行左乘运算,实现降维处理,并输出至调制模块;所述调制模块用于将降维处理后的正交基矩阵与所述多路并行数据组进行右乘运算,完成数据调制,并输出至加法器模块;所述加法器模块用于将数据调制后的进行时域信号叠加,形成一路调制信号。2.根据权利要求1所述的低峰均比正交脉冲调制信号产生装置,其特征在于,所述降维矩阵模块产生降维矩阵的方法为:接收所述正交基矩阵模块输出的正交基矩阵,并对所述正交基矩阵进行奇异值分解,分解为左酉矩阵、对角阵和右酉矩阵相乘的形式;计算所述左酉矩阵前M个最大特征值所对应的特征向量;所述前M个最大特征值所对应的特征向量所构成的矩阵的转置矩阵即为降维矩阵。3.根据权利要求2所述的低峰均比正交脉冲调制信号产生装置,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘朔辰高广顺
申请(专利权)人:山东创惠电子科技有限责任公司
类型:发明
国别省市:山东,37

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