CN112583449A - 一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法，首先对待快速傅里叶逆变换IFFT的频域序列***固定频域序列的导频，导频采用最低峰均比的码元；然后选择多个正交的旋转向量，通过在频域比较自相关系数选择经过旋转向量旋转的频域序列进行发送；接收端接收到解调后的频域序列后进行解旋转操作；最后通过EVM自适应判断正确的旋转向量进行解旋转操作。本发明通过自适应解旋转的过程，无需发送边带信息，即可完成多个旋转向量抑制峰均比的优益效果，同时利用自相关系数和简化的EVM参数大大降低了计算复杂度，实施简单方便。

Description

一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法

技术领域

本发明属于电力线通信技术领域，具体涉及一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法。

背景技术

当前电力线通信领域已进军到多载波调制技术，OFDM(正交频分复用，OrthogonalFrequency Division Multiplexing)的一些优势逐渐体现出来，且兼容了单载波的调制模式，但是OFDM也存在一部分技术壁垒，如高峰均比导致的各码元能量差异，从而导致通信不稳定等现象。

为了抑制OFDM信号的峰均比问题，诸多通信领域的专家从不同角度入手，提出了各种解决方法，当前主流的方法有以下几种，一种是预畸变技术，该类技术通过对发射信号进行削峰、非线性变化等操作，实现抑制峰均比的效果，无需边带传输，计算量相对较小，但是波形的失真会使***的误码率产生影响；另外一种是编码类技术，该类技术需要通过冗余编码，选择峰均比较低的码元进行传输，降低了频谱利用效率，当子载波数较多时，计算复杂度呈指数倍增长；还有一种是概率类技术，也是应用较多的技术，如子载波预留法、部分传输序列法、选择映射法等，该类技术通过降低频域序列的相关性从而降低峰均比，该类技术的缺点有两个，一是高计算复杂度；二是边带信息传输，都会导致实现难度大大增加，从而只能退而求其次，选择加扰类技术，加扰也是该类方法的一种，无需传输边带信息，计算复杂度也不高，但是抑制峰均比的效果不明显。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明提出一种无需边带传输的旋转向量自适应判断的峰均比抑制方法，通过多个正交的旋转向量选择，实现整体的峰均比在一个较低的范围内分布，峰均比的判决采用自相关系数代替，避免了影响***的误码率，同时大大降低了峰均比计算的复杂度，同时接收端通过EVM(Error Vector Magnitude,误差向量幅度)自适应判断旋转向量，无需传输边带信息，即可完成准确解调。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法，本发明的技术方案为:

一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法包括以下步骤：

步骤1：载波机发射端的发送报文经过前端映射、交织、加扰处理后，变成待IFFT(Inverse Fast Fourier Transform,快速傅立叶逆变换)的频域序列；

步骤2：***固定频域序列的导频，导频的排布方式为梳状排布，导频不进行旋转，导频选择峰均比最低的码元；

步骤3：选择正交的多个旋转向量，旋转向量最多有一个维度小于两倍的调制方式的维度，每个码元上的子载波的总数不能少于5个；

步骤4：各个码元待IFFT的频域序列分别与各个旋转向量点乘生成旋转后的频域序列，并计算旋转后的频域序列的自相关系数，选择自相关系数较小的旋转后的频域序列进行后续的IFFT处理生成时域数据，进行后续加前后缀、加窗以及滤波操作后，将时域数据进行发送；

步骤5：载波机接收端将接收到的时域数据进行滤波、去前后缀、FFT(FastFourier Transform,快速傅立叶变换)以及均衡操作生成待解旋转的频域序列；

步骤6：对待解旋转的频域序列进行解旋转操作，对解旋转后的频域序列进行数据归一化的EVM计算，通过EVM系数自适应判断正确的解旋转结果。

2、进一步的，所述步骤3的旋转向量可选择类Newman的旋转向量以及与其正交的旋转向量，其可以实现不旋转的峰均比较大的码元旋转成峰均比较小的码元，类Newman的旋转向量表达式如下所示：

其中，k代表第k个子载波，N代表每个码元的子载波总数。

3、进一步的，所述步骤6中数据归一化操作为：

其中

为预解均衡的频域序列，

为解旋转向量后的频域序列，p_s为调制方式的归一化参数。

4、进一步的，所述解旋转后的频域序列数据归一化后，再进行反映射，得到反映射后的结果

简化的EVM可以表示为：

5、进一步的，所述步骤6中各个码元的旋转向量是独立的，即需要每个码元进行各自的解旋转过程。

本发明的有益效果为：两个旋转向量对峰均比的影响效果采用自相关系数对比，替代了复杂度较高的IFFT和峰均比计算，降低了计算难度；无需发送边带信息，即可自适应完成解旋转操作；峰均比抑制效果明显；各码元解旋转结果独立，不会因为边带信息解析不对导致整帧数据错误。

附图说明

图1为本发明适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法的工作流程图。

图2为本发明适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法的峰均比分布图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的技术方案为:

步骤1：载波机发射端的发送报文经过前端映射、交织、加扰处理后，变成待IFFT(Inverse Fast Fourier Transform,快速傅立叶逆变换)的频域序列Yⁱ(k)，i代表第i个码元，k代表第k个子载波，Yⁱ＝[Yⁱ(1)，Yⁱ(2)，...，Yⁱ(N)]^T代表第i个码元的频域序列，其中‘^T’代表转置符号，调制方式包含BPSK和QPSK两种，若进行BPSK(Binary Phase Shift Keying,二进制相移键控)调制时，各子载波的值从{1，-1}中选择，若进行QPSK(Quadrature PhaseShift Keying,四进制相移键控)调制时，各子载波的值从{1+j,1-j,-1+j,-1-j}中选择，其他调制也均采用对应；

步骤2：***固定频域序列的导频，导频的排布方式为梳状排布，导频不进行旋转，导频选择峰均比最低的码元，本发明具体实施时采用20个子载波，BPSK调制模式下，选择最低峰均比的导频频域序列为P＝[-1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -11]^T；

步骤3：选择正交的多个旋转向量，旋转向量最多有一个维度小于两倍的调制方式的维度，如BPSK，维度为2，那么最多有一个旋转向量维度小于4，本发明具体实施时选择采用全1旋转向量和类Newman旋转向量两个旋转向量，旋转向量即对每个子载波进行的相位加权，旋转后频域序列对应的峰均比会产生变化，具体实施时要求每个码元上的子载波的总数不能少于5个，设每个码元上的子载波的总数为N，那么两个旋转向量可以表示为：

T₁＝[1，1，...，1]^T

步骤4：各个码元待IFFT的频域序列分别与各个旋转向量点乘，具体实施如下式所示：

Y₁ ⁱ＝YⁱT₁

其中，Y₁ ⁱ、

为分别代表经过T₁、T₂旋转后的频域序列。然后对旋转后的频域序列进行自相关系数

的计算，即

其中，‘^*’代表共轭符号，选择两个自相关系数较小的旋转后的频域序列

进行IFFT处理，即

后续进行加前后缀、加窗以及滤波操作后，发送该OFDM信号；

步骤5：载波机接收端将接收到的时域数据进行滤波、去前后缀、FFT(FastFourier Transform,快速傅立叶变换)以及均衡操作，得到接收端的各频域序列

此过程为接收端处理OFDM的通用过程，即对发送端处理过程的逆过程；

步骤6：对待解旋转的频域序列进行解旋转操作，解旋转过程如下所示：

对解旋转后的频域序列进行数据归一化的EVM计算，归一化操作为

其中

分别为解两种旋转向量后的频域序列，p_s为调制方式的归一化参数，BPSK的归一化参数为1，QPSK的归一化参数为1+1j，对归一化的数据进行反映射，得到反映射后的结果

那么EVM可以表示为

因为本发明是对比两种旋转向量的EVM，其中归一化参数p_s跟子载波数N是一致的，故可以简化EVM表达式为对比

选择EVM较小的反映射结果

进行输出，即

进一步的，本发明各个码元的旋转向量是独立的，即需要每个码元进行各自的解旋转过程。

为了验证本发明的性能，通过CCDF(互补累计分布函数，ComplementaryCumulative Distribution Function)验证峰均比的分布情况，如图2所示，20个子载波，BPSK调制方式，本发明的峰均比分布情况要远小于本身的峰均比分布情况。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：载波机发射端的发送报文经过前端映射、交织、加扰处理后，变成待IFFT(Inverse Fast Fourier Transform,快速傅立叶逆变换)的频域序列；

步骤2：***固定频域序列的导频，导频的排布方式为梳状排布，导频不进行旋转，导频选择峰均比最低的码元；

步骤3：选择正交的多个旋转向量，最多有一个旋转向量的维度小于两倍调制方式的维度，每个码元上的子载波的总数不能少于5个；

步骤4：各个码元待IFFT的频域序列分别与各个旋转向量点乘生成旋转后的频域序列，并计算旋转后的频域序列的自相关系数，选择自相关系数较小的旋转后的频域序列进行后续的IFFT处理生成时域数据，进行后续加前后缀、加窗以及滤波操作后，将时域数据进行发送；

步骤5：载波机接收端将接收到的时域数据进行滤波、去前后缀、FFT(Fast FourierTransform,快速傅立叶变换)以及均衡操作生成待解旋转的频域序列；

步骤6：对待解旋转的频域序列进行解旋转操作，对解旋转后的频域序列进行数据归一化的EVM计算，通过EVM系数自适应判断正确的解旋转结果，完成自适应抑制峰均比。

2.根据权利要求1所述的一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法，其特征在于，所述步骤6中数据归一化操作为：

其中

为预解均衡的频域序列，

为解旋转向量后的频域序列，p_s为调制方式的归一化参数。

3.根据权利要求3所述的一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法，其特征在于，所述解旋转后的频域序列数据归一化后，再进行反映射，得到反映射后的结果

简化的EVM可以表示为：

4.根据权利要求1所述的一种适用于中压载波***的自适应抑制峰均比的方法，其特征在于，所述步骤6中各个码元的旋转向量是独立的，即需要每个码元进行各自的解旋转过程。

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