一种用于LTE基带降低峰均比的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于LTE基带降低峰均比的方法。本发明专利技术的主要步骤包括：一级降峰均比：根据一次降峰均比的设计需求及评估的阈值peak_thr_0，检测输入时域信号中若干超过阈值门限的峰值，产生相同数量的消峰核并叠加产生最终的对消核与原始时域信号叠加，进行第一级降峰均比处理，输出处理后的时域信号；N级降峰均比：进行第N级降峰均比迭代处理，输出N级迭代降峰均比的最终信号。有如下优点：1.实现简单，配置灵活的特点，有效抑制信号失真传输；2.适用于各种无线通信系统对降低信号峰均比，抑制信号失真传输的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于LTE基带降低峰均比的方法
本专利技术涉及一种降低峰均比的方法，尤其是涉及一种用于LTE基带降低峰均比的方法。
技术介绍
正交频分复用多址（orthogonalfrequencydivisionmultiplexingaddress，OFDMA）是一种多载波传输技术方案。OFDMA技术由于其具有频带利用率高、抗多径效应等特点被广泛应用于通信系统中。然而，该技术也存在不足之处，主要缺点在于其传输信号的峰值平均功率比（peaktoaveragepowerratio,PAPR）过高，该问题直接影响整个系统的效率和成本。这是因为：当信号的峰均比超过功率放大器(HPA)的线性动态范围时，会破坏放大器的线性特性，使得该信号发生畸变，产生非线性失真，从而破坏子载波间的正交性，降低系统的传输性能。因此，采用合适的技术降低PAPR，对采用OFDMA多址技术的系统来说非常重要。目前，国内外不少学者对上述问题做了大量研究，提出各种解决方案。根据各种解决方案的特性，可以将他们归纳为三大类：信号预畸变技术、编码类技术和概率类技术。这三种方法有各自的优点，但每类方法都存在缺陷。信号预畸变技术直接对信号的峰值进行非线性操作，它最直接、最简单，但会带来带内噪声和带外干扰，从而降低系统的误比特率性能和频谱效率。编码类技术利用编码将原来的信息码字映射到一个具有较好PAPR特性的传输码集上，从而避开那些会出现信号峰值的码字。该类技术为线性过程，它不会使信号产生畸变。但是，编码类技术的技术复杂度非常高，编解码都比较复杂，而且这类技术的信息速率降低的很快，因此只适用于子载波数比较少的情况。概率类技术不像编码类技术那样完全避开信号的峰值，而是着眼于努力降低信号峰值出现的概率。概率类技术采用的方法也为线性过程，因此不会对信号产生畸变。这类技术能够有效地降低信号的PAPR值，它的缺点在于计算复杂度太大LTE系统采用OFDMA作为下行传输方案，在提高频谱利用率的同时引入了高PAPR问题。考虑不损伤发送信号的EVM的情况，在LTE系统下行中采用概率类技术降低其PAPR，以满足下行性能要求和HPA的设计指标。具体地在频带内利用系统中未调度的RB资源来降低所发送信号的峰均比；考虑到下行控制信道及导频的映射方案，利用保护带内的RB资源来降低PAPR，确保信号不失真的传输。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种实现简单，配置灵活的特点，能保证信号无失真的传输的一种用于LTE基带降低峰均比的方法。本专利技术还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种适用于各种无线通信系统对降低信号峰均比，有效抑制信号失真传输的一种用于LTE基带降低峰均比的方法。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于LTE基带降低峰均比的方法，基于FPGA，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，用户通过FPGA配置降低峰均比的迭代级数M、第M级迭代的阈值门限peak_thr_m、第M级迭代中检测的峰值个数HM及从HM个峰值中选择进行消峰处理的消峰个数NM，其中，M取1、2···M，M为正整数；peak_thr_m中m取0、1···M为正整数；HM，NM为小于等于M的正整数；步骤2，输入控制模块对输入数据进行分流，同时送往输入数据存储模块和峰值检测模块；步骤3，峰值检测模块对步骤1中分流的-原始时域信号的幅度超过阈值门限的峰值位置、对应的I，Q数据及幅度值的平方进行检测和缓存，检测和缓存信号的幅度依据步骤1中设定的每级迭代的阈值门限peak_thr_m及每级迭代的消峰个数NM，检测和缓存信号的幅度超过设定的每级迭代的阈值门限peak_thr_m的NM个最大峰值的位置及其对应的幅度和相位信息然后根据阈值门限对峰值信号进行幅度和相位调整；步骤4，消峰核产生模块根据步骤3中检测的峰值位置将核循环移位，对核进行幅度和相位调整，然后将所有经过循环移位后的多个对消核累加，得到最终的对消核；步骤5，输出控制模块从输入存储模块中读出原始时域信号，与消峰核产生模块产生的最终对消核相减，得到降峰后的时域信号并输出，完成一次降峰均比处理；步骤6，根据步骤1中设定的迭代级数M，重复步骤2至步骤5，直至完成所有的迭代级数M次后，结束。在上述的一种用于LTE基带降低峰均比的方法，所述的步骤1中，第M级迭代的消峰个数NM的确定方法如下：用户对检测到的超过第M级迭代的阈值门限peak_thr_m的前HM个最大峰值进行比较，选择其中的前NM个最大峰值进行消峰处理。在上述的一种用于LTE基带降低峰均比的方法，所述步骤3对峰值进行具体幅度和相位调整之前，包含以下步骤：步骤A：根据预留子载波的位置生成时域降峰核kernel；步骤B：对频域信号X，先通过IDFT变化到时域信号x；步骤C：设定阈值门限threshold，确定峰值及其位置pospeak，则峰值集SA包括所有峰值采样点。在上述的一种用于LTE基带降低峰均比的方法，所述步骤4幅度和相位调整根据步骤C中峰值位置pospeak将核循环移位降低峰值幅度，基于公式：式中，为经过峰值检测得到的峰值位置pospeak对应的时域信号x的幅度（模）；threshold为该级降峰均比处理所设定的阈值门限；为查找到的峰值位置对应的时域信号x在该位置的相位；circshift(kernel,pospeak)为对时域降峰核kernel进行循环移位，使得降峰核kernel的峰值位置与查找到的时域信号x的峰值位置对应，以便进行幅度和相位调整。在上述的一种用于LTE基带降低峰均比的方法，产生最终对消核的具体方法如下：将步骤4中所有经过循环移位后的多个对消核累加得到最终的对消核p_core_sum，用步骤B中的原始时域信号x与p_core_sum相减，得到降峰后的时域信号xnew。在上述的一种用于LTE基带降低峰均比的方法，所述步骤3中，从检测到的超过第M级迭代的阈值门限peak_thr_m的前HM个最大峰值中比较、选择前NM个最大峰值的具体FPGA实现方法如下：步骤3.1，从输入的数据中，选取前HM个幅值超过阈值的点，和对应的模，索引值一起存入HM个寄存器中；步骤3.2，从HM个寄存器中，选取NM个最大的幅值，并将其对应的寄存器保存，具体方法是：首先将第0～(NM-1)个寄存器中的内容存入NM个最大值寄存器组中，从第NM～（HM-1）个寄存器中，依次取出模值，与最大值寄存器组内的模值相比较，当发现第NM～（HM-1）个寄存器中的模值比最大值寄存器组中某个寄存器中模值大时，则替换该寄存器。在上述的一种用于LTE基带降低峰均比的方法，所述的步骤5中，消峰核采用高斯窗作为频域的预留子载波信号，其表达式为：其中，α是标准差的倒数，决定窗的宽度。L是预留子载波的个数。因此，本专利技术具有如下优点：1.实现简单，配置灵活的特点，能有效抑制信号失真；2.适用于各种无线通信系统对降低信号峰均比，保证信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于LTE基带降低峰均比的方法，基于FPGA，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，用户通过FPGA配置降低峰均比的迭代级数M、第M级迭代的阈值门限peak_thr_m、第M级迭代中检测的峰值个数HM及从HM个峰值中选择进行消峰处理的消峰个数NM，其中，M取1、2···M，M为正整数；peak_thr_m中m取0、1···M为正整数；HM，KM为小于等于M的正整数；步骤2，输入控制模块对输入数据进行分流，同时送往输入数据存储模块和峰值检测模块；步骤3，峰值检测模块对步骤1中分流的原始时域信号的幅度超过阈值门限的峰值位置、对应的I，Q数据及幅度值的平方进行检测和缓存，检测和缓存信号的幅度依据步骤1中设定的每级迭代的阈值门限peak_thr_m及每级迭代的消峰个数NM，检测和缓存信号的幅度超过设定的每级迭代的阈值门限peak_thr_m的NM个最大峰值的位置及其对应的幅度和相位信息，然后根据阈值门限对峰值信号进行幅度和相位调整；步骤4，消峰核产生模块根据步骤3中检测的峰值位置将核循环移位，对核进行幅度和相位调整，然后将所有经过循环移位后的多个对消核累加，得到最终的对消核；步骤5，输出控制模块从输入存储模块中读出原始时域信号，与消峰核产生模块产生的最终对消核相减，得到降峰后的时域信号并输出，完成一次降峰均比处理；步骤6，根据步骤1中设定的迭代级数M，重复步骤2至步骤5，直至完成所有的迭代级数M次后，结束。...

【技术特征摘要】
1.一种用于LTE基带降低峰均比的方法，基于FPGA，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，用户通过FPGA配置降低峰均比的迭代级数M、第m级迭代的阈值门限peak_thr_m、第m级迭代中检测的峰值个数Hm+1及从Hm+1个峰值中选择进行消峰处理的消峰个数Nm+1，其中，M取1、2···P，P为正整数；m取0、1···M-1；每级迭代的消峰个数Nm+1的确定方法如下：用户确定超过m级迭代的阈值门限peak_thr_m的前Hm+1个最大峰值中的前Nm+1个最大峰值进行消峰处理；步骤2，输入控制模块对输入数据进行分流，同时送往输入存储模块和峰值检测模块；步骤3，峰值检测模块对步骤2中分流的原始时域信号的幅度超过阈值门限的峰值位置、对应的I,Q数据及幅度值的平方进行检测和缓存，检测和缓存信号的幅度依据步骤1中设定的每级迭代的阈值门限peak_thr_m及每级迭代的消峰个数Nm+1，检测和缓存信号的幅度超过设定的每级迭代的阈值门限peak_thr_m的Nm+1个最大峰值的位置及其对应的幅度和相位信息，然后根据阈值门限对峰值信号进行幅度和相位调整；所述步骤3中，从检测到的超过第m级迭代的阈值门限peak_thr_m的前Hm+1个最大峰值中比较、选择前Nm+1个最大峰值的FPGA实现方法如下：步骤6.1，从输入的数据中，选取前Hm+1个幅值超过阈值的点，和对应的模，索引值一起存入Hm+1个寄存器中；步骤6.2，从Hm+1个寄存器中，选取Nm+1个最大的幅值，并将其对应的寄存器保存，方法是：首先将第0～(Nm+1-1)个寄存器中的内容存入Nm+1个最大值寄存器组中，从第Nm+1～(Hm+1-1)个寄存器中，依次取出模值，与最大值寄存器组内的模值相比较，当发现第Nm+1～(Hm+1-1)个寄存器中的模值比最大值寄存器组中某个寄存器中模值大时，则替换该寄存器；幅度和相位调整之前，包含以下步骤：步骤A：根据预留子载波的位置生成时域降峰核kernel；步骤B：对频域信号X，先通过IDFT变化到时域信号x；步骤C：设定阈值门限threshold，确定峰值及其位置pospeak，则峰值集SA包括所有峰值采样点；步骤4，消峰核产生模块根据步骤3中检测的峰值位置将核循环移位，对核进行幅度和相位调整，然后将所有经过循环移位后的多个对消核累加，得到最终的对消核，产生最终对消核的方法如下：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈君波，吴方，郑璐，王兴，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：