一种降低OFDM信号峰均功率比的方法及系统与流程
本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种降低ofdm信号峰均功率比的方法及系统。
背景技术：
1、正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，ofdm）是一种高效的多载波通信调制技术，目前已被广泛纳入4g、5g、wifi等主流无线通信标准，成为现代宽带无线通信系统的核心支撑技术。ofdm的核心原理是将高速串行待传输数据流拆分至多个相互正交的子载波上并行传输，在大幅提升无线频谱利用效率的同时，具备对抗信道多径效应与频率选择性衰落的能力，尤其适配复杂电磁环境下的高速数据传输场景。但由于ofdm时域信号由数十甚至上千路子载波信号叠加生成，当多个子载波携带的符号相位趋于一致时，叠加后的时域信号会产生明显的功率尖峰，行业内通常采用峰均功率比（peak-to-average power ratio, papr）来描述该峰值功率与信号平均功率的比值。当前降papr技术方案，主要包括削峰法、选择映射法（selective mapping，slm）、部分传输序列法（partialtransmitted sequence，pts）以及时域加性扰码法，分别从直接限幅、相位随机旋转、频域分块相位优化、时域序列叠加等不同路径，实现对ofdm信号峰值功率的抑制。
2、然而上述现有降papr技术方案存在难以兼顾低失真、额外开销大的缺陷。削峰法虽具备工程实现简单、硬件资源占用少的优势，但其是直接对超过预设门限的信号峰值进行强制截断，该操作会直接引入非线性信号失真，不仅会恶化系统的带内误码性能，还会引发带外频谱辐射超标问题，难以在高可靠通信场景中使用。而slm、pts与时域加性扰码这类无失真降papr方案，虽然不会直接对原始信号造成削峰损伤，但均要求发送端向接收端传输额外的边带信息，用于记录相位旋转因子、分块相位配置、时域扰码序列等辅助解调参数。这类边带信息一方面需要占用频谱资源，直接降低系统的有效信息传输效率，另一方面边带信息自身的传输可靠性影响后续数据解调，一旦边带信息在传输过程中出现误码，将导致整帧数据无法正确恢复，因此系统必须为边带信息配置更高冗余的纠错编码，进一步挤占了通信资源，难以适配低开销、高可靠的轻量化通信场景。
技术实现思路
1、本发明旨在克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种降低ofdm信号峰均功率比的方法及系统，用于解决有效信息传输效率低和系统设计复杂度高的问题。
2、本发明采取的技术方案是，一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，包括以下步骤：
3、s1、根据ofdm时隙中导频的结构类型，生成一组候选相位向量；
4、s2、将ofdm时隙中的每个ofdm符号的频域信号与所述候选相位向量对应位置的元素相乘，得到经过相位预补偿的ofdm时隙；
5、s3、将经过相位预补偿的ofdm时隙中每个ofdm符号的频域信号经过傅里叶逆变换ifft变换得到ofdm时隙的时域信号，计算每个ofdm时隙时域信号的峰均功率比papr，从中选择papr最小的时域信号进行发送。
6、本方案通过ofdm时隙中导频的结构类型生成候选相位向量，无需额外携带边带信息即可实现如slm，pts和时域加性扰码方案降低papr的效果，不改变系统原有配置，同时还保持原有的有效信息传输效率。
7、优选地，每个所述候选相位向量的元素个数与ofdm符号的子载波个数相同。
8、候选相位向量中的每一个元素都对应一个ofdm符号的子载波。
9、优选地，每个所述候选相位向量的元素为模值为1的复数，对应一个相位值。
10、为了使接收端能够解析出发送信息，所述ofdm时隙为发送端单次调度并传输的一组连续的ofdm符号，其中至少1个ofdm符号包含收发端均已知的导频信号。
11、ofdm符号包含收发端均知的导频信号，既是接收端进行信道估计、解调和同步的前提，又是解析发送信息的关键；含有导频信号的ofdm符号在ofdm时隙中占比越高，接收端解析的成功率也越高；在4g、5g、wifi等主流无线通信标准中，协议标准及工程实现均支持在发送的时隙中配置导频符号，用于辅助接收端解调。
12、优选地，所述ofdm时隙中导频的结构类型为梳状结构或块状结构，所述梳状结构为导频信号间隔占据所在ofdm符号的子载波；所述块状结构为导频信号占据所在ofdm符号的所有子载波。
13、优选地，当导频的结构类型为梳状结构时，生成的候选相位向量中每个向量的元素对应的相位值随该元素在向量中的索引呈线性变化特征。
14、优选地，当导频的结构类型为块状结构时，生成的候选相位向量中每个向量的元素对应的相位值随该元素在向量中的索引呈线性变化特征；或每个向量的元素对应的相位值随机生成；或每个向量的部分元素对应的相位值取值为0；或候选相位向量由三类向量组合所得。
15、为了适配不同类型的系统，发送端预先存储生成的候选相位向量，或发送端存储候选相位向量的生成程序。
16、发送端预先存储生成的候选相位向量，增加了存储复杂度，但降低了运算量，适用于存储能力好的系统；发送端存储候选相位向量的生成程序，增加了计算量，但降低存储复杂度，适用于存储能力差的系统。
17、优选地，所述步骤s2中，在同一个子载波处，所述ofdm时隙的所有ofdm符号的频域信号乘以相同的相位因子。
18、一种降低ofdm信号峰均功率比的系统，基于上述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法所构建，包括：
19、候选相位向量生成器：用于根据ofdm时隙的导频结构生成候选相位向量；
20、相位预补偿模块：用于将候选相位向量与ofdm时隙的ofdm符号的频域信号相乘，进行相位预补偿；
21、信号变换模块：用于将经过相位预补偿的ofdm时隙中每个ofdm符号的频域信号经过傅里叶逆变换ifft变换得到ofdm时隙的时域信号；
22、选择发送模块：用于计算每个ofdm时隙时域信号的papr，并选择papr最小的时域信号发送至接收端。
23、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
24、通过导频结构生成候选相位向量，再通过候选相位向量对ofdm频域信号进行相位预补偿，再经过傅里叶逆变换ifft变换得到ofdm时域信号，选择最低papr的ofdm时域信号发送的方式，使得发送端无需发送边带信息，接收端也无需接收边带信息即可解调得到发送数据，因此系统无须预留边带信息的信道资源开销，不降低信息传输效率。此外，由于发送端无须传输边带信息，接收端仅正常接收ofdm时隙后，进行常规的信道估计与均衡，即可解调数据，接收机无须特别修改，接收机无额外的设计复杂度。
1.一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，其特征在于，每个所述候选相位向量的元素个数与ofdm符号的子载波个数相同。
3.根据权利要求1所述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，其特征在于，每个所述候选相位向量的元素为模值为1的复数，对应一个相位值。
4.根据权利要求1所述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，其特征在于，所述ofdm时隙为发送端单次调度并传输的一组连续的ofdm符号，其中至少1个ofdm符号包含收发端均已知的导频信号。
5.根据权利要求1所述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，其特征在于，所述ofdm时隙中导频的结构类型为梳状结构或块状结构，所述梳状结构为导频信号间隔占据所在ofdm符号的子载波；所述块状结构为导频信号占据所在ofdm符号的所有子载波。
6.根据权利要求5所述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，其特征在于，当导频的结构类型为梳状结构时，生成的候选相位向量中每个向量的元素对应的相位值随该元素在向量中的索引呈线性变化特征。
7.根据权利要求5所述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，其特征在于，当导频的结构类型为块状结构时，生成的候选相位向量中每个向量的元素对应的相位值随该元素在向量中的索引呈线性变化特征；或每个向量的元素对应的相位值随机生成；或每个向量的部分元素对应的相位值取值为0；或候选相位向量由三类向量组合所得。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，其特征在于，发送端预先存储生成的候选相位向量，或发送端存储候选相位向量的生成程序。
9.根据权利要求1所述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法，其特征在于，所述步骤s2中，在同一个子载波处，所述ofdm时隙的所有ofdm符号的频域信号乘以相同的相位因子。
10.一种降低ofdm信号峰均功率比的系统，其特征在于，基于权利要求1所述的一种降低ofdm信号峰均功率比的方法所构建，包括：