专利名称：一种多载波信号处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)系统中的非线性峰值抑制技术，尤其涉及一种多载波信号处理方
法及装置。
背景技术：
在OFDM系统中，通常在频域内将给定的信道分成若干个独立的子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。由于这一系列子信道信号在时域累加后重叠起来会在某些时刻出现较大的尖峰脉冲，很容易造成较大的峰平比(PAPR， Peak-to-average-power ratio)，即信号的最大峰值功率与平均功率之比较大。而现有的功率放大器无法对幅度范围较大的信号进行线性放大，因此存在较高PAPR的信号在通过功率放大器时会产生较大的频谱扩展和严重的带内失真，造成子信道间的相互干扰，从而影响OFDM系统的性能。为了降低PAPR，通常在通过天线执行发送操作之前，利用非线性峰值抑制技术对待处理的多载波信号进行峰值抵消处理。其中，峰值抵消过程一般包括计算作为待处理信号的时域OFDM信号中采样点的限幅幅度，并生成限幅序列；利用限幅序列和预先设置的抵消函数，生成抵消信号；将时域OFDM信号与抵消信号叠加，完成峰值抵消。其中，采样点可以是时域OFDM信号中按照传统方法确定的每个采样点，也可以是申请号为200810170235. X的专利申请中描述的幅值高于预设的比较门限的对象采样点，还可以是按照其它方法确定的采样点。在上述峰值抵消过程中，传统的抵消函数通常采用频域连续分布的窗函数，如 sine函数，但使用这类函数进行抵消处理时将在各子载波上引入同样程度的抵消失真，即失真噪声。而在实际OFDM系统中，不同类型的传输数据对子载波上的抵消失真要求不同， 即对子载波上的失真容忍度要求不同。例如，对于需要利用导频序列(pilot)进行信道估计的OFDM系统来说，由于信道估计对导频序列所在子载波位置的抵消失真比较敏感，因此导频序列所在子载波上的失真容忍度较低，而利用传统窗函数进行抵消处理时由于抵消失真会扩展到接收端的整个频域，引起导频序列的失真，因此会恶化接收端的信道估计性能，并对系统的传输性能造成影响。又如，对于多用户的OFDM系统，不同用户所属子载波段对抵消失真带来的性能影响也可能有不同要求，使得不同用户所属子载波段的失真容忍度也不同，而利用传统窗函数进行抵消处理时由于抵消失真会扩展到接收端的整个频域，引起失真容忍度较低的数据的失真，对用户数据的传输性能造成影响。可见，采用传统抵消函数的峰值抵消过程无法保护对抵消失真有要求的传输数据。
发明内容
有鉴于此，本发明中一方面提供一种多载波信号处理方法，另一方面提供一种多载波信号处理装置，以便在进行峰值抵消时保护对抵消失真有要求的传输数据。本发明所提供的多载波信号处理方法，包括根据待处理信号中不同传输数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述待处理信号的子载波划分为V组，并为每组子载波设置对应的失真容忍度；其中，V为大于或等于2 的整数；根据各组子载波对应的失真容忍度，确定抵消函数对应的失真噪声在频域各组子载波间的分布比例；根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造抵消函数的初始频域响应序列；对所述频域响应序列进行频域-时域转换处理，得到用于峰值抵消的抵消函数；利用所述抵消函数对所述待处理信号进行峰值抵消处理。本发明所提供的多载波信号处理装置，包括失真容忍度设置模块，用于根据待处理信号中不同传输数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述待处理信号的子载波划分为V组，并为每组子载波设置对应的失真容忍度；其中，ν为大于或等于2的整数；抵消函数生成模块，用于根据各组子载波对应的失真容忍度，确定抵消函数对应的失真噪声在频域各组子载波间的分布比例；根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造抵消函数的初始频域响应序列，对所述初始频域响应序列进行频域-时域转换处理，得到用于峰值抵消的抵消函数；峰值抵消模块，用于利用所述抵消函数生成模块生成的抵消函数对所述待处理信号进行峰值抵消处理。从上述方案可以看出，本发明实施例中根据待处理信号中不同传输数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述待处理信号的子载波进行分组并设置对应的失真容忍度，然后根据所设置的失真容忍度，设计使对应各组子载波的失真噪声满足对应失真容忍度的抵消函数，并利用该抵消函数进行峰值抵消处理，使得在进行峰值抵消时降低PAPR的基础上，能够保护对抵消失真有要求的传输数据，降低了抵消信号对这部分数据的干扰。
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中图1为本发明实施例中多载波信号处理方法的示例性流程图；图2为本发明实施例中多载波信号处理装置的示例性结构图；图3为图2所示多载波信号处理装置中的抵消函数生成模块的结构示意图；图4为梳妆导频插入方式的OFDM频域符号分布图；图5和图6分别为传统抵消函数的频域仿真图和时域仿真图；图7和图8分别为本发明实施例中改进的抵消函数的一个频域仿真图和时域仿真图9为LTE标准的2发射天线的下行OFDMA链路的导频插入方式的OFDM频域符号分布图；图10和图11分别为本发明实施例中改进的抵消函数的又一个频域仿真图和时域仿真图；图12为分别采用现有技术传统抵消函数及本发明实施例中改进的抵消函数时的一个PAI3R抑制性能比较仿真图；图13为分别采用现有技术传统抵消函数及本发明实施例中改进的抵消函数时的一个信道估计性能比较仿真图；图14为分别采用现有技术传统抵消函数及本发明实施例中改进的抵消函数时的又一个PAI3R抑制性能比较仿真图；图15为分别采用现有技术传统抵消函数及本发明实施例中改进的抵消函数时的又一个信道估计性能比较仿真图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。图1为本发明实施例中多载波信号处理方法的示例性流程图。如图1所示，该方法包括步骤101，根据待处理信号中不同传输数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述待处理信号的子载波划分为V组，并为每组子载波设置对应的失真容忍度。其中，V为大于或等于2的整数。本步骤中，对于不同的OFDM系统，由于其所传输的数据类型及组成可能不同，各类型传输数据对失真容忍度的要求也不尽相同，因此对于不同的OFDM系统，V的取值及失真容忍度的设置需要根据实际需要进行设置。例如，对于需要利用导频序列进行信道估计的OFDM系统，由于导频序列和信息数据对各自所在子载波上的失真容忍度要求不同，即导频序列对其所在子载波上的失真容忍度比信息数据对其所在子载波上的失真容忍度要低，因此可将用于承载所述信息数据的子载波划分为一组，将用于承载所述导频序列的子载波划分为另一组；为承载所述信息数据的子载波设置第一失真容忍度，为承载所述导频序列的子载波设置低于所述第一失真容忍度的第二失真容忍度。具体实现时，可将第二失真容忍度设置为0，第一失真容忍度设置为 1。又如，对于多用户的OFDM系统，由于不同用户数据对其所属子载波段的失真容忍度也可能有不同要求，因此可将具有不同失真容忍度要求的各用户的数据所属子载波分别划分到不同组，并针对各组设置对应的失真容忍度。例如，假设共有三个用户，用户A、用户 B和用户C，其中用户A和用户B有相同的失真容忍度，用户C具有比用户A和用户B更低的失真容忍度，则可将用于承载用户A和用户B的数据的子载波划分为第一组，将用于承载用户C的数据的子载波划分为第二组，并为第一组设置第一容忍度，为第二组设置比第一容忍度低的第二容忍度。如果用户A、用户B和用户C分别具有不同的失真容忍度，则可将用于承载用户A的数据的子载波划分为第一组，将用于承载用户B的数据的子载波划分为第二组，将用于承载用户C的数据的子载波划分为第三组，并为第一组设置第一容忍度，为第二组设置第二容忍度，为第三组设置第三容忍度。此外，对于其他OFDM系统同样可进行类似的分组及失真容忍度设置，此处不再
一一列举。步骤102，根据各组子载波对应的失真容忍度，确定抵消函数对应的失真噪声在频域各组子载波间的分布比例；根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造抵消函数的初始频域响应序列。其中，初始频域响应序列反映的是失真噪声在频域的分布情况。本步骤中，根据各组子载波对应的失真容忍度，确定抵消函数对应的失真噪声在频域各组子载波间的分布比例时可有多种具体实现方式，下面仅列举一种具体实现形式。假设用N表示子载波的总个数，用Φν，ν e (0,1, -,V-1)表示第ν组子载波，用 G' k表示抵消函数在第k个子载波的频域响应，用μν，ν e (0，1，…，V-1)表示为第V组子载波设置的失真容忍度，其中，Uv^ 1, μ ,越小表示相对引入的失真噪声越小。则抵消函数对应的失真噪声在频域各组子载波间的分布比例可按如下表达式(1)确定。
权利要求
1.一种多载波信号处理方法，其特征在于，该方法包括根据待处理信号中不同传输数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述待处理信号的子载波划分为V组，并为每组子载波设置对应的失真容忍度；其中，V为大于或等于2的整数；根据各组子载波对应的失真容忍度，确定抵消函数对应的失真噪声在频域各组子载波间的分布比例；根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造抵消函数的初始频域响应序列；对所述初始频域响应序列进行频域-时域转换处理，得到用于峰值抵消的抵消函数； 利用所述抵消函数对所述待处理信号进行峰值抵消处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造抵消函数的初始频域响应序列包括根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造使总的失真噪声最小或对应设定组子载波的失真噪声最小的初始频域响应序列。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始频域响应序列满足如下表达式
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待处理信号包括导频序列和信息数据；所述根据待处理信号中不同传输数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述待处理信号的子载波划分为V组，并为每组子载波设置对应的失真容忍度包括根据待处理信号中导频序列和信息数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述信息数据的子载波划分为一组，将用于承载所述导频序列的子载波划分为另一组；为承载所述信息数据的子载波设置第一失真容忍度，为承载所述导频序列的子载波设置低于所述第一失真容忍度的第二失真容忍度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造抵消函数的初始频域响应序列包括根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造使总的失真噪声最小或对应设定组子载波的失真噪声最小的初始频域响应序列。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二失真容忍度为0。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述初始频域响应序列满足如下表达式
8.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述待处理信号包括不同用户的数据；所述根据待处理信号中不同传输数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述待处理信号的子载波划分为V组，并为每组子载波设置对应的失真容忍度包括根据待处理信号中不同用户的数据对失真容忍度的要求，将用于承载具有不同失真容忍度要求的各用户的数据的子载波分别划分到不同组，并针对各组子载波设置对应的失真容忍度。
9.一种多载波信号处理装置，其特征在于，该装置包括失真容忍度设置模块，用于根据待处理信号中不同传输数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述待处理信号的子载波划分为V组，并为每组子载波设置对应的失真容忍度； 其中，V为大于或等于2的整数；抵消函数生成模块，用于根据各组子载波对应的失真容忍度，确定抵消函数对应的失真噪声在频域各组子载波间的分布比例；根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造抵消函数的初始频域响应序列，对所述初始频域响应序列进行频域-时域转换处理，得到用于峰值抵消的抵消函数；峰值抵消模块，用于利用所述抵消函数生成模块生成的抵消函数对所述待处理信号进行峰值抵消处理。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述抵消函数生成模块根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造使总的失真噪声最小或对应设定组子载波的失真噪声最小的频域响应序列。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述抵消函数生成模块包括频域分布比例确定模块，用于根据各组子载波对应的失真容忍度，确定抵消函数对应的失真噪声在频域各组子载波间的分布比例；频域响应序列构造模块，用于根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造抵消函数的初始频域响应序列；频域-时域转换处理模块，用于对所述初始频域响应序列进行频域-时域转换处理，得到用于峰值抵消的抵消函数。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述待处理信号包括导频序列和信息数据；所述失真容忍度设置模块根据待处理信号中导频序列和信息数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述信息数据的子载波划分为一组，将用于承载所述导频序列的子载波划分为另一组；为承载所述信息数据的子载波设置第一失真容忍度，为承载所述导频序列的子载波设置低于所述第一失真容忍度的第二失真容忍度。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述待处理信号包括不同用户的数据；所述失真容忍度设置模块根据待处理信号中不同用户的数据对失真容忍度的要求，将用于承载具有不同失真容忍度要求的各用户的数据的子载波分别划分到不同组，并针对各组子载波设置对应的失真容忍度。
全文摘要
本发明公开了一种多载波信号处理方法，包括根据待处理信号中不同传输数据对失真容忍度的要求，将用于承载所述待处理信号的子载波划分为V组，并为每组子载波设置对应的失真容忍度；根据各组子载波对应的失真容忍度，确定抵消函数对应的失真噪声在频域各组子载波间的分布比例；根据所述失真噪声在频域各组子载波间的分布比例，构造抵消函数的初始频域响应序列；对所述频域响应序列进行频域-时域转换处理，得到用于峰值抵消的抵消函数；利用所述抵消函数对所述待处理信号进行峰值抵消处理。此外，本发明还公开了一种多载波信号处理装置。本发明所公开的技术方案能够在进行峰值抵消时保护对抵消失真有要求的传输数据。
文档编号H04L25/02GK102404265SQ201010280608
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者严春林, 但黎琳, 加山英俊, 张战, 李少谦, 梁其辉, 肖悦 申请人:株式会社Ntt都科摩, 电子科技大学