混合参数集系统的峰均比抑制方法、系统、装置及介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种混合参数集系统的峰均比抑制方法、系统、装置及介质。

背景技术

为了同时服务不同使用场景，3GPP提出了一种新的无线接入技术，称之为混合参数集(Mixed Numerology)系统。混合参数集系统以正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)为基础，根据用户的通信环境和服务需求在统一的空中接口下组合不同的子载波间隔(Sub-carrier Spacing, SCS)和循环前缀(Circular Prefix,CP)长度进行定制化的波形设计实现在同一个空口下同时服务于不同用户，具有较高的灵活性。

基于OFDM的混合参数集系统属于多载波传输技术，仍然存在着传统OFDM系统中峰均比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)过高的缺点。多载波系统中，多个子载波相位相近时，峰值位置会发生重叠，产生极高的信号峰值。无线空口采用的高功率放大器(HighPower Amplifier, HPA)对于信号幅度变化十分敏感。当PAPR过高时，信号的高功率部分会使HPA工作在非线性区，导致信号产生严重的非线性失真，而通过输入回退来避免信号失真的方式大大降低了功率效率。此外，在混合参数集系统中，基带处理单元根据不同用户需求，生成采用不同参数集的OFDM子信号，各子信号在输入功率放大器之前叠加为混合信号。这种独立产生后合并的信号生成模式使得原本各个OFDM信号的PAPR度量不再具有指导意义，另一方面，传统PAPR降低技术主要应用于单一参数集的OFDM信号。然而，仅降低各子信号的PAPR，难以使得最终叠加而成的混合信号的PAPR得到降低。因此，传统PAPR降低技术难以直接应用于混合参数集系统中。

综上，针对混合参数集系统的信号构成，设计出一种降低系统PAPR的方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种混合参数集系统的峰均比抑制方法、系统、装置及介质，本申请中根据生成混合时域核脉冲对混合信号的峰均比进行抑制，对峰均比的抑制完全在时域操作，避免了在频域操作，减小运算量，此外，本申请中直接对混合信号的峰均比进行抑制，拥有较好的峰均比抑制效果和误码率性能。

为解决上述技术问题，本申请提供一种混合参数集系统的峰均比抑制方法，包括：

基于预留子载波技术生成混合参数集系统中的混合信号；

根据所述混合信号中各个参数集的设计参数生成混合时域核脉冲，所述设计参数包括子载波间隔和循环前缀长度；

根据所述混合信号的峰均比、预先设定的削峰阈值和所述混合时域核脉冲对所述混合信号进行削峰处理，以使削峰处理后的混合信号的峰均比不大于所述削峰阈值。

优选地，根据所述混合信号中各个参数集的设计参数生成混合时域核脉冲，包括：

根据各个所述参数集的设计参数 ，生成与各个所述参数集一一对应的时域核脉冲；

根据各个所述参数集的设计参数对所述混合参数集进行分段；

根据所述混合信号需削峰的峰值位置，对所述时域核脉冲进行循环移位，根据分段后的各个混合信号的构成，将各个所述时域核脉冲叠加，以生成混合时域核脉冲。

优选地，根据所述混合信号的峰均比、预先设定的削峰阈值和所述混合时域核脉冲对所述混合信号进行削峰处理，以使削峰处理后的混合信号的峰均比不大于所述削峰阈值；

根据所述混合信号需削峰的峰值数量，由所述混合时域核脉冲生成混合时域核矩阵，其中，所述混合时域核矩阵中每列时域核脉冲的峰值位置与所述混合信号的峰值位置一一对应；

根据所述混合时域核矩阵生成削峰信号；

将所述削峰信号和所述混合信号进行叠加，以生成削峰后的混合信号，所述削峰后的混合信号的峰均比不大于所述削峰阈值。

优选地，根据所述混合时域核矩阵生成削峰信号，包括：

根据所述混合信号在所述峰值位置的峰值，生成系数向量；

根据所述混合时域核矩阵和所述系数向量，生成削峰信号。

优选地，根据所述混合信号需削峰的峰值位置，对所述时域核脉冲进行循环移位，根据分段后的各个混合信号的构成，将各个所述时域核脉冲叠加，以生成混合时域核脉冲，包括：

对各个所述时域核脉冲进行循环移位，以使时域核脉冲的峰值与混合信号需削峰的峰值位置相同；

对循环移位后的各个时域核脉冲进行补零叠加处理，以得到混合时域核脉冲。

优选地，还包括：

在对个所述时域核脉冲进行补零时，需保证各子信号的本体部分能对应完整的时域核脉冲。

优选地，基于预留子载波技术生成混合参数集系统中的混合信号，包括：

获取各个用户比特流并映射为调制符号；

根据各个所述参数集的设计参数，对所述调制符号进行串并转换，生成与各个所述参数集一一对应的OFDM子信号；

根据预留子载波数量及位置，在各个所述OFDM子信号的所有子载波中预留出与所述预留子载波数量及位置对应的子载波，以用于传输削峰信号；

对预留子载波后的各个所述OFDM子信号进行快速傅立叶逆变换，并添加和自身对应的循环前缀，得到与各个所述OFDM子信号一一对应的原始信号；

在时域中对各个所述原始信号进行叠加以生成所述混合信号。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种混合参数集系统的峰均比抑制系统，包括：

混合信号生成单元，用于基于预留子载波技术生成混合参数集系统中的混合信号；

混合时域核脉冲生成单元，用于根据所述混合信号中各个参数集的设计参数生成混合时域核脉冲，所述设计参数包括子载波间隔和循环前缀长度；

削峰单元，用于根据所述混合信号的峰均比、预先设定的削峰阈值和所述混合时域核脉冲对所述混合信号进行削峰处理，以使削峰处理后的混合信号的峰均比不大于所述削峰阈值。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种混合参数集系统的峰均比抑制装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在存储计算机程序时，实现如上述所述的混合参数集系统的峰均比抑制方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的混合参数集系统的峰均比抑制方法的步骤。

本申请所提供的一种混合参数集系统的峰均比抑制方法、系统、装置及介质，涉及通信技术领域，该方案中，基于预留子载波技术生成混合参数集系统中的混合信号；根据所述混合信号中各个参数集的设计参数生成混合时域核脉冲，所述设计参数包括子载波间隔和循环前缀长度；根据所述混合信号的峰均比、预先设定的削峰阈值和所述混合时域核脉冲对所述混合信号进行削峰处理，以使削峰处理后的混合信号的峰均比不大于所述削峰阈值。可见，本申请中根据生成混合时域核脉冲对混合信号的峰均比进行抑制，对峰均比的抑制完全在时域操作，避免了在频域操作，减小运算量，此外，本申请中直接对混合信号的峰均比进行抑制，拥有较好的峰均比抑制效果和误码率性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种混合参数集系统的峰均比抑制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种混合参数集系统发送端的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种混合信号的结构图；

图4为本申请实施例提供的一种TR技术的原理图；

图5为本申请实施例提供的一种两个参数集下生成混合时域核脉冲的原理图；

图6为本申请实施例提供的一种在削峰系数为7dB，迭代次数为3次时的PAPR抑制效果对比示意图；

图7为本申请实施例提供的一种在削峰系数为6dB，迭代次数为7次时的PAPR抑制效果对比示意图；

图8为本申请实施例提供的一种在通过固态功率放大器后误码率性能对比示意图；

图9为本申请提供的一种混合参数集系统的峰均比抑制系统的结构框图；

图10为本申请提供的一种混合参数集系统的峰均比抑制装置的结构框图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种混合参数集系统的峰均比抑制方法、系统、装置及介质，本申请中根据生成混合时域核脉冲对混合信号的峰均比进行抑制，对峰均比的抑制完全在时域操作，避免了在频域操作，减小运算量，此外，本申请中直接对混合信号的峰均比进行抑制，拥有较好的峰均比抑制效果和误码率性能。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种混合参数集系统的峰均比抑制方法的流程图；如图1所示，混合参数集系统的峰均比抑制方法包括如下步骤：

S10：基于预留子载波技术生成混合参数集系统中的混合信号；

S11：根据混合信号中各个参数集的设计参数生成混合时域核脉冲，设计参数包括子载波间隔和循环前缀长度；

S12：根据混合信号的峰均比、预先设定的削峰阈值和混合时域核脉冲对混合信号进行削峰处理，以使削峰处理后的混合信号的峰均比不大于削峰阈值。

可以理解的是，混合参数集系统将OFDM波形中的CP长度、子载波间隔以及子载波数设为一组可变参数集，供不同需求的用户使用。各参数集之间的关系按如下定义：

；

其中，

在步骤S10中提到，基于TR（Tone Reservation，预留子载波）技术生成混合参数集系统中的混合信号。图2为本申请实施例提供的一种混合参数集系统发送端的结构示意图，将混合参数集系统中参数集

；

式中，

/>

式中，

值得注意的是，在混合参数集系统中，具有最小SCS的参数集，其符号持续时间为其余各参数集符号持续时间的最小公倍数。令

；

由此可知，此最小公倍数为

图3为本申请实施例提供的一种混合信号的结构图。如图3所示，不妨设参数集与用户之间一一对应，且

其中，

图4为本申请实施例提供的一种TR技术的原理图。TR技术的核心思想是将预留子载波上的信号作为削峰信号加入到有效数据信号中，以实现峰值的抵消和PAPR的降低，而由于子载波间的正交性，这些信号并不会导致数据的失真。如图4所示，传统OFDM系统中的TR方法通过在OFDM信号的

；

式中，

；

与OFDM系统类似，在基于TR技术的混合参数集系统中，令第

；

其中

；

则削峰后该子信号的频域和时域表示分别为：

；

；

考虑到图3所示的混合参数集系统的信号组成方式，取一个混合信号的符号周期长度，即

混合信号

因此，在TR方法下，

在步骤S11中提到，根据各参数集参数设计生成混合时域核脉冲。设第

/>

式中，

。

作为一种优选的实施例，根据混合信号中各个参数集的设计参数生成混合时域核脉冲，包括：

根据各个参数集的设计参数 ，生成与各个参数集一一对应的时域核脉冲；

根据混合信号需削峰的峰值位置，对时域核脉冲进行循环移位，根据各个参数集的设计参数对混合参数集进行分段；

根据分段后的各个混合信号的构成，将各个时域核脉冲叠加，以生成混合时域核脉冲。

作为一种优选的实施例，根据混合信号需削峰的峰值数量，由混合时域核脉冲生成混合时域核矩阵，包括：

对各个时域核脉冲进行循环移位，以使时域核脉冲的峰值与混合信号需削峰的峰值位置相同；

对循环移位后的各个时域核脉冲进行补零叠加处理，以得到混合时域核脉冲。

作为一种优选的实施例，还包括：

在对个时域核脉冲进行补零时，需保证各子信号的本体部分能对应完整的时域核脉冲。

由图3可以观察到，混合信号由各子信号加CP后叠加生成，因此需要按将

图5为本申请实施例提供的一种两个参数集下生成混合时域核脉冲的原理图。如图5所示，在两个参数集的混合参数集系统中，混合信号可分为5段，每个分段的峰值分别由不同组合的混合时域核脉冲进行抑制。

不妨设当需要抑制的峰值位置为

/>

循环移位过后的时域核脉冲为

因此，根据所需抑制的峰值位置不同，所需的混合时域核脉冲

其中，

值得注意的是，本实施例对混合参数集系统的参数集数量不作限定，上述方法可以扩展至任意数量参数集的系统中去。

在步骤S12中，可以但不限于是通过迭代的方式实现对峰均比的抑制处理，具体地，设定最大迭代次数，根据设计的削峰系数确定削峰阈值。给定一个削峰系数

则步骤S12相对应为：根据混合信号PAPR和迭代次数进行PAPR抑制。令第

由此可得削峰信号

。

作为一种优选的实施例，根据混合信号的峰均比、预先设定的削峰阈值和混合时域核脉冲对混合信号进行削峰处理，以使削峰处理后的混合信号的峰均比不大于削峰阈值；

根据混合信号需削峰的峰值位置以及峰值数量，对混合时域核脉冲进行循环移位移位并补零，以生成混合时域核脉冲，根据混合信号需削峰的峰值数量生成混合时域核矩阵。其中，混合时域核矩阵中每列时域核脉冲的峰值位置与混合信号的峰值位置一一对应；

根据混合时域核矩阵生成削峰信号；

将削峰信号和混合信号进行叠加，以生成削峰后的混合信号，削峰后的混合信号的峰均比不大于削峰阈值。

作为一种优选的实施例，根据混合时域核矩阵生成削峰信号，包括：

根据混合信号在峰值位置的峰值，生成系数向量；

根据混合时域核矩阵和系数向量，生成削峰信号。

具体地，设

；

根据集合

；

令系数向量

；

削峰后的混合信号为：

；

若此时迭代次数

最后将完成PAPR抑制的混合信号通过HPA，由发射天线进行发送。

作为一种优选的实施例，基于预留子载波技术生成混合参数集系统中的混合信号，包括：

获取各个用户比特流并映射为调制符号；

根据各个参数集的设计参数，对调制符号进行串并转换，生成与各个参数集一一对应的OFDM子信号；

根据预留子载波数量及位置，在各个OFDM子信号的所有子载波中预留出与预留子载波数量及位置对应的子载波，以用于传输削峰信号；

对预留子载波后的各个OFDM子信号进行快速傅立叶逆变换，并添加和自身对应的循环前缀，得到与各个OFDM子信号一一对应的原始信号；

在时域中对各个原始信号进行叠加以生成混合信号。

值得注意的是，本实施例对如何生成OFDM数据不作限定，可以通过将待传输的OFDM数据比特进行按照QAM调制将比特流映射为若干调制符号，经过串并转换和IFFT后，添加CP，最后经过并串转换生成OFDM数据。也可以通过其余方式生成OFDM数据，本实施例不再赘述。

此外，当接收端接收到数据帧后，通过直接将预留子载波位置的数据去除，即可分离出有效数据信息。

在上述实施例的基础上，本实施例还提供了在不同削峰系数和迭代次数下的PAPR抑制性能对比图以及不同回退下的误码率性能对比图。图6为本申请实施例提供的一种在削峰系数为7dB，迭代次数为3次时的PAPR抑制效果对比示意图，图7为本申请实施例提供的一种在削峰系数为6dB，迭代次数为7次时的PAPR抑制效果对比示意图，图8为本申请实施例提供的一种在通过固态功率放大器后误码率性能对比示意图。如图6、图7所示，图中以互补累积分布函数(Complementary Cumulative Distribution Function，CCDF)曲线表示PAPR性能，CCDF表示PAPR大于预设值的概率，即

从图6中可以看出，削峰系数为7dB时，本申请所提供的方法仅需3次迭代即可完成收敛，相比原信号，抑制后的混合信号PAPR下降了约5dB，相较于对各子信号进行PAPR抑制的方法提升巨大。

从图7中可以看出，削峰系数为6dB时，本申请所提供的方法所需迭代次数为7次，在CCDF水平为

图8中对比了本申请所提方法在通过SSPA（solid state power amplifier，固态功率放大器）后的BER性能，其中图8中的“Original”对应的曲线为原始信号的BER性能，“MTK with SSPA”对应的曲线为通过固态功率放大器后MTK算法的BER性能，图8中的“Original with SSPA”对应的曲线为通过固态功率放大器后的原始信号的BER性能。从图8中可以看出，通过SSPA后MTK算法的整体BER性能良好，在SNR增加至7dB时，BER就已下降至10

此外，图9为本申请提供的一种混合参数集系统的峰均比抑制系统的结构框图，该系统包括：

混合信号生成单元101，用于基于预留子载波技术生成混合参数集系统中的混合信号；

混合时域核脉冲生成单元102，用于根据混合信号中各个参数集的设计参数生成混合时域核脉冲，设计参数包括子载波间隔和循环前缀长度；

削峰单元103，用于根据混合信号的峰均比、预先设定的削峰阈值和混合时域核脉冲对混合信号进行削峰处理，以使削峰处理后的混合信号的峰均比不大于削峰阈值。

对于混合参数集系统的峰均比抑制系统的介绍，请参照上述实施例，本申请在此不做特别的限定。

图10为本申请提供的一种混合参数集系统的峰均比抑制装置的结构框图，该装置包括：

存储器111，用于存储计算机程序；

处理器112，用于在存储计算机程序时，实现如上述的混合参数集系统的峰均比抑制方法的步骤。对于混合参数集系统的峰均比抑制装置的介绍，请参照上述实施例，本申请在此不做特别的限定。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的混合参数集系统的峰均比抑制方法的步骤。对于混合参数集系统的峰均比抑制装置的介绍，请参照上述实施例，本申请在此不做特别的限定。

以上对本申请所提供的混合参数集系统中基于TR技术的PAPR抑制方法进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。