信号处理装置及信号处理方法制造方法及图纸

本公开提供一种信号处理装置及信号处理方法，预处理模块用于，根据各子载波的信道矩阵生成联合矩阵，并对各子载波的QAM信号进行并串转换得到串联QAM信号，串联QAM信号包括与各子载波对应的第一子信号；判断模块用于，根据第一子信号各元素中的星座点在星座图中是否扩张的判断结果，确定相应元素中的星座点的约束关系；处理模块用于，针对每个元素中的星座点，根据联合矩阵、串联QAM信号和相应的判断结果建立凸优化模型；根据各元素中的星座点的约束关系和凸优化模型，确定各天线通道的联合时域信号；转换模块用于，对联合时域信号进行串并转换得到与各天线通道对应的时域信号。可实现削峰、预编码、IDFT联合处理，适用于大规模和常规MIMO场景。和常规MIMO场景。和常规MIMO场景。

【技术实现步骤摘要】
信号处理装置及信号处理方法


[0001]本公开涉及通信和数字信号处理
，具体涉及一种信号处理装置及信号处理方法。

技术介绍

[0002]在现代移动通信系统中，多载波传输技术和高阶数字调制方式会导致系统的峰均比(Peak-Average Power Ratio，PAPR)更高、信号传输带宽更大。随着带宽的增加，信号的峰值-平均功率比(即峰均比)也在不断增加，这会严重降低发射信号的平均功率，进而降低功率放大器(Power Amplifier，PA)的效率。在新一代无线通信系统中，PA效率降低带来的影响更加明显。
[0003]为解决该问题，目前采用FITRA算法,利用大规模MIMO带来的高预编码自由度，寻找最优预编码矩阵,使得最优预编码矩阵在满足消除多用户干扰(Multi-User Interference，MUI)的同时，能够使得时域信号的PAPR降至最低。由于没有损伤原始信号，因此这类算法的EVM(Error Vector Magnitude，误差向量幅度)性能非常好，一般不会恶化EVM。但是这类方案受自由度大小影响很大,当发射天线数较少时，如常规MIMO(Multiple-InMultiple-Out，多进多出)下，发射天线数/接收天线数<2时，预编码自由度较低，则很难寻找能够降低PAPR的预编码矩阵，就会导致PAPR性能较差，因此这一类方案无法应用常规MIMO场景,只适用于大规模MIMO场景，即发射天线数/接收天线数>2的场景。
[0004]目前还有另一种添加扰动信号的算法，利用大规模MIMO带来的高零空间自由度，在零空间内寻找与噪声最接近的信号与原始信号抵消，使得噪声信号经过信道传输后自动与信道抵消，从而消除接收端EVM的影响。这类方案同样容易受到发射天线个数的影响，应用场景较为受限，不能应用于常规MIMO场景。
[0005]由此可以看出，现有的方案虽然能够降低PAPR，但是对发射天线数很敏感，只能用于大规模MIMO场景，无法应用于发射天线数较少常规MIMO场景，方案的通用性不强。

技术实现思路

[0006]本公开提供一种信号处理装置及信号处理方法。
[0007]第一方面，本公开实施例提供一种信号处理装置，包括：预处理模块、判断模块、处理模块和转换模块，所述预处理模块用于，根据各子载波的信道矩阵生成联合矩阵，并对所述各子载波的QAM信号进行并串转换得到串联QAM信号，所述串联QAM信号包括与所述各子载波对应的第一子信号；
[0008]所述判断模块用于，根据所述第一子信号各元素中的星座点在星座图中是否扩张的判断结果，确定相应元素中的星座点的约束关系；
[0009]所述处理模块用于，分别针对每个元素中的星座点，根据所述联合矩阵、所述串联QAM信号和相应的判断结果建立凸优化模型；根据所述各元素中的星座点的约束关系和所述凸优化模型，确定各天线通道的联合时域信号；
[0010]所述转换模块用于，对所述联合时域信号进行串并转换,得到与所述各天线通道对应的时域信号。
[0011]又一方面，本公开实施例还提供一种信号处理方法，包括：
[0012]根据各子载波的信道矩阵生成联合矩阵，并对所述各子载波的QAM信号进行并串转换得到串联QAM信号，所述串联QAM信号包括与所述各子载波对应的第一子信号；
[0013]根据所述第一子信号中各元素中的星座点在星座图中是否扩张的判断结果，确定相应元素中的星座点的约束关系；
[0014]分别针对每个元素中的星座点，根据所述联合矩阵、所述串联QAM信号和相应的判断结果建立凸优化模型；
[0015]根据所述各元素中的星座点的约束关系和所述凸优化模型，确定各天线通道的联合时域信号；
[0016]对所述联合时域信号进行串并转换，得到与所述各天线通道对应的时域信号。
[0017]本公开实施例提供的信号处理装置及信号处理方法，预处理模块用于，根据各子载波的信道矩阵生成联合矩阵，并对各子载波的QAM信号进行并串转换得到串联QAM信号，串联QAM信号包括与各子载波对应的第一子信号；判断模块用于，根据第一子信号各元素中的星座点在星座图中是否扩张的判断结果，确定相应元素中的星座点的约束关系；处理模块用于，分别针对每个元素中的星座点，根据联合矩阵、串联QAM信号和相应的判断结果建立凸优化模型；根据各元素中的星座点的约束关系和凸优化模型，确定各天线通道的联合时域信号；转换模块用于，对联合时域信号进行串并转换得到与各天线通道对应的时域信号。本公开实施例通过判断第一子信号各元素中的星座点在星座图中是否扩张，并根据扩张判断结果确定各元素中的星座点的约束关系，在元素中的星座点扩张的情况下，一方面，可以同时利用MIMO中预编码自由度和星座图自由度来降低峰均比，从而带来更大的自由度，可以适用于大规模MIMO场景和常规MIMO场景，使用场景更加广泛，提高使用通用性；另一方面，由于扩张方向可控，不会影响接收端信号的解调性能，因此使用硬判决方式时能够保证星座点判决的正确性；本公开实施例能够实现削峰、预编码、IDFT联合处理，在降低信号峰均比的基础上，不会恶化EVM，还可以省略后续的削峰操作，简化信号处理过程。
附图说明
[0018]图1为本公开实施例提供的信号处理装置结构示意图；
[0019]图2a为现有的MIMO发射机的示意图；
[0020]图2b为本公开实施例提供的信号处理装置在MIMO发射机中的示意图；
[0021]图3为本公开实施例提供的信号处理装置工作过程示意图；
[0022]图4为本公开实施例提供的16QAM调制信号星座图；
[0023]图5为本公开实施例提供的利用split-Bregman算法求解凸优化模型的示意图；
[0024]图6为16*4MIMO不同迭代次数下利用split-Bregman算法求解凸优化模型的PAPR性能与传统方案的PAPR性能对比示意图；
[0025]图7为4*4MIMO下本公开实施例星座图扩张方案与传统方案的PAPR性能对比示意图；
[0026]图8为4*4MIMO下本公开实施例星座图扩张方案与传统方案的星座图对比示意图；
[0027]图9为本公开实施例提供的信号处理流程示意图；
[0028]图10为本公开实施例提供的确定约束关系的流程示意图；
[0029]图11为本公开实施例提供的根据星座点在星座图中的位置确定约束关系的流程示意图；
[0030]图12为本公开实施例提供的利用split-Bregman算法求解凸优化模型的流程示意图。
具体实施方式
[0031]在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。
[0032]如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信号处理装置，其特征在于，包括：预处理模块、判断模块、处理模块和转换模块，所述预处理模块用于，根据各子载波的信道矩阵生成联合矩阵，并对所述各子载波的QAM信号进行并串转换得到串联QAM信号，所述串联QAM信号包括与所述各子载波对应的第一子信号；所述判断模块用于，根据所述第一子信号各元素中的星座点在星座图中是否扩张的判断结果，确定相应元素中的星座点的约束关系；所述处理模块用于，分别针对每个元素中的星座点，根据所述联合矩阵、所述串联QAM信号和相应的判断结果建立凸优化模型；根据所述各元素中的星座点的约束关系和所述凸优化模型，确定各天线通道的联合时域信号；所述转换模块用于，对所述联合时域信号进行串并转换,得到与所述各天线通道对应的时域信号。2.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述约束关系包括实部约束关系和虚部约束关系，所述判断模块用于，当判断出所述第一子信号的元素中的星座点在星座图中扩张时，根据所述元素中的星座点在所述星座图中的位置确定所述元素中的星座点的实部约束关系和虚部约束关系，所述实部约束关系和所述虚部约束关系包括大于关系、小于关系或等于关系。3.如权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，所述判断模块用于，当所述元素中的星座点位于所述星座图中的第一区域时，确定所述元素中的星座点的实部约束关系和虚部约束关系均为等于关系；当所述元素中的星座点位于所述星座图中的第二区域，且所述元素中的星座点与实轴的距离小于预设第一阈值时，确定所述元素中的星座点的虚部约束关系为等于关系，若所述元素中的星座点的实部大于零，则确定所述元素中的星座点的实部约束关系为大于关系或等于关系，若所述元素中的星座点的实部小于零，则确定所述元素中的星座点的实部约束关系为小于或等于关系；当所述元素中的星座点位于所述星座图中的第二区域，且所述元素中的星座点与虚轴的距离小于预设第二阈值时，确定所述元素中的星座点的实部约束关系为等于关系，若所述元素中的星座点的虚部大于零，则所述元素中的星座点的虚部约束关系为大于关系或等于关系，若所述元素中的星座点的虚部小于零，则所述元素中的星座点的虚部约束关系为小于或等于关系；当所述元素中的星座点位于所述元素中的星座图中的第三区域，且所述元素中的星座点的虚部大于零时，确定所述元素中的星座点的虚部约束关系为大于关系或等于关系；当所述元素中的星座点位于所述星座图中的第三区域，且所述元素中的星座点的虚部小于零时，确定所述元素中的星座点的虚部约束关系为小于或等于关系；当所述元素中的星座点位于所述星座图中的第三区域，且所述元素中的星座点的实部大于零时，确定所述元素中的星座点的实部约束关系为大于关系或等于关系；当所述元素中的星座点位于所述星座图中的第三区域，且所述元素中的星座点的实部小于零时，确定所述元素中的星座点的实部约束关系为小于或等于关系；其中，所述第一区域与原点的距离小于所述第二区域与原点的距离，所述第二区域与原点的距离小于所述第三区域与原点的距离。4.如权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，所述判断模块还用于，当判断出所
述第一子信号的元素中的星座点在星座图中不扩张时，确定所述元素中的星座点的实部约束关系和虚部约束关系均为等于关系。5.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述处理模块用于，当判断出第一子信号的元素中的星座点在星座图中不扩张时，利用分裂布雷格曼算法和所述各元素中的星座点的约束关系对所述凸优化模型进行变换，并根据变换后的凸优化模型，确定各天线通道的联合时域信号。6.如权利要求5所述的信号处理装置，其特征在于，所述处理模块用于，根据所述凸优化模型和所述各元素中的星座点的约束关系生成初始模型；将所述初始模型变换为具有约束关系的第一模型；将所述第一模型转换为无约束关系的第二模型；根据分裂布雷格曼算法，将所述第二模型拆分为第一子模型，并优化所述第一子模型；针对优化后的第一子模型，迭代预设次数，确定各天线通道的联合时域信号。7.如权利要求1-6任一项所述的信号处理装置，其特征在于，所述凸优化模型为：6任一项所述的信号处理装置，其特征在于，所述凸优化模型为：6任一项所述的信号处理装置，其特征在于，所述凸优化模型为：其中，i＝(1,2，
…
，K*N)，K为单天线用户数量，N为子载波数量；为联合矩阵，为联合时域信号，为串联QAM信号；为广义不等式，表示>、<、＝中的一种。8.一种信号处理方法，其特征在于，包括：根据各子载波的信道矩阵生成联合矩阵，并对所述各子载波的Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔星星，邓英，张作锋，别业楠，田阗，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：