CN112968854A - 一种适用于中压载波***的分段阈值削峰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于中压载波***的分段阈值削峰方法，首先计算不同相位组合下时域信号的峰值，用来代替峰均比；对不同相位组合的时域信号进行不同阈值的削峰处理，经过FFT变换得到频域序列；计算频域序列各子载波的功率与相位；各子载波质量参数最小值代表该阈值下当前阈值的畸变参数；然后计算当前相位组合下所有阈值对应畸变参数最大值对应的阈值为最佳削峰阈值，最后通过分段统计各段下的最佳削峰阈值，选择比例≥80％时对应的最小削峰阈值为该段的最佳削峰阈值并存储最佳削峰阈值。本发明针对不同峰值进行分段处理，计算出各段下的最佳削峰阈值，从而改善了削峰导致的误码率下降问题。

Description

一种适用于中压载波***的分段阈值削峰方法
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***的分段阈值削峰方法。
背景技术
中压载波通信***是一种采用OFDM调制解调的多载波通信***。OFDM(正交频分复用，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号因其频谱利用效率高，抗多径能力强等优点在10kV电力线通信***中被广泛应用。但是OFDM信号会受到高峰均比的影响，导致能量偏低，最终导致整个通信***不稳定。
一般限幅类抑制峰均比的方法主要有以下几种，一种方法是削波法，也叫削峰法，是最直接最简单的限幅方法，不过对于削峰的比例以及阈值没有比较好的评价准则，导致削峰法在某些场景下带来的收益远不如误码率的下降；还有一类是峰值加窗法，通过对高峰均比的信号在时域上进行加窗函数，如余弦窗、凯瑟窗、汉明窗和高斯窗，但是峰值加窗法使各载波不再正交，带来了带内波形畸变和带外频谱泄露，且加窗要与峰值息息相关，实际中无法获取最佳的加窗函数和系数；还有一类是压扩变换法，通过提高低幅度值的放大系数，使信号的整体平均功率提升，从而达到抑制峰均比的效果，此方法也有限幅类方法的带外问题以及压扩系数与峰均比的对应关系不明确现象。
发明内容
为解决上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明提出一种适用于中压载波***的分段阈值削峰方法，基于当前削峰方法在各峰均比下的最佳阈值不同，提出将峰值分段，每段削峰阈值满足误码率最小准则，使整体的削峰效果达到更优，从而提高当前***的通信性能。
为实现上述目的，本发明提供了一种适用于中压载波***的分段阈值削峰方法具体步骤如下：
步骤1：载波机对不同相位组合的OFDM时域信号yi(α)进行计算得到峰均比，为了节省计算效率，峰均比采用时域信号的峰值代替，其中α代表削峰阈值，i代表第i种相位组合；
步骤2：针对所有不同相位组合的OFDM时域信号yi(α)进行不同阈值的削峰处理，得到削峰后的OFDM时域信号
Figure BDA0002931700730000011
步骤3：对削峰后的OFDM时域信号
Figure BDA0002931700730000012
进行峰均比计算，然后进行FFT(傅里叶变换，Fast Fourier Transform)处理，得到对应的频域序列
Figure BDA0002931700730000013
步骤4：通过频域序列
Figure BDA0002931700730000014
计算不同削峰阈值下每个相位组合的各子载波的功率与相位，根据功率与相位差计算出该子载波的质量参数ρi(α)，其中质量参数的计算如下所示：
Figure BDA0002931700730000015
其中，
Figure BDA0002931700730000016
代表第n个子载波的功率，
Figure BDA0002931700730000017
代表第n个子载波的相位，
Figure BDA0002931700730000018
代表第n个子载波的原始相位；
步骤5：选择不同削峰阈值下每个相位组合的频域序列中各子载波质量参数最小值代表当前削峰阈值当前相位组合下的畸变参数；
步骤6：选择当前相位组合下各削峰阈值对应的畸变参数最大值对应的削峰阈值为当前相位组合下的最佳削峰阈值；
步骤7：设置峰值分段步长值step，一般情况下分段为3～4段。统计各段下的最佳削峰阈值，计算各段内小于每个削峰阈值的比例，选择比例≥80％时对应的最小削峰阈值为该段的最佳削峰阈值；
步骤8：存储各个峰值下的最佳削峰阈值，返回步骤1，重复运行，进行时域削峰处理。
本发明的有益效果为：1.无需实时计算最佳阈值，只需根据存储好的每个峰值的阈值进行削峰，具体实施时计算复杂度远低于其他方法。2.根据各段峰值下的最佳阈值调整，可以降低以前削峰导致的误码率下降问题。3.在发送端制定了与误码率相关的评价指标—质量参数，无需再进行复杂的接收端解调处理后再评价。
附图说明
图1为本发明适用于中压载波***的分段阈值削峰方法的工作流程图。
图2为本发明适用于中压载波***的分段阈值削峰方法的削峰阈值图。
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，本发明的最佳阈值确定方法的具体步骤如下：
步骤1：载波机对不同相位组合的OFDM时域信号yi(α)进行计算得到峰均比，为了节省计算效率，峰均比采用时域信号的峰值代替，其中α代表削峰阈值，i代表第i种相位组合；
步骤2：针对所有不同相位组合的OFDM时域信号yi(α)进行不同阈值的削峰处理，得到削峰后的OFDM时域信号
Figure BDA0002931700730000021
步骤3：对削峰后的OFDM时域信号
Figure BDA0002931700730000022
进行峰均比计算，然后进行FFT(傅里叶变换，Fast Fourier Transform)处理，得到对应的频域序列
Figure BDA0002931700730000023
步骤4：通过频域序列
Figure BDA0002931700730000024
计算不同削峰阈值下每个相位组合的各子载波的功率与相位，根据功率与相位差计算出该子载波的质量参数ρi(α)，其中质量参数的计算如下所示：
Figure BDA0002931700730000025
其中，
Figure BDA0002931700730000026
代表第n个子载波的功率，
Figure BDA0002931700730000027
代表第n个子载波的相位，
Figure BDA0002931700730000028
代表第n个子载波的原始相位；
步骤5：选择不同削峰阈值下每个相位组合的频域序列中各子载波质量参数最小值代表当前削峰阈值当前相位组合下的畸变参数；
步骤6：选择当前相位组合下各削峰阈值对应的畸变参数最大值对应的削峰阈值为当前相位组合下的最佳削峰阈值；
步骤7：设置峰值分段步长值step，一般情况下分段为3～4段。统计各段下的最佳削峰阈值，计算各段内小于每个削峰阈值的比例，选择比例≥80％时对应的最小削峰阈值为该段的最佳削峰阈值；
步骤8：存储各个峰值下的最佳削峰阈值，返回步骤1，重复运行，进行时域削峰处理。
如图2所示，本发明根据不同的峰均比确定不同的削峰阈值。
表1
PAPR>10 ≤5 6 7 ≥8
最小比重 12.63％ 52.65％ 24.84％ 6.01％
PAPR≤10 ≤5 6 7 ≥8
最小比重 41.92％ 40.14％ 12.9％ 5.05％
如表1所示，若PAPR>10，削峰阈值为7，若PAPR≤10，削峰阈值为6。
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 (2)

1.一种适用于中压载波***的分段阈值削峰方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：载波机对不同相位组合的OFDM时域信号yi(α)进行计算得到峰均比，为了节省计算效率，峰均比采用时域信号的峰值代替，其中α代表削峰阈值，i代表第i种相位组合；
步骤2：针对所有不同相位组合的OFDM时域信号yi(α)进行不同阈值的削峰处理，得到削峰后的OFDM时域信号
Figure FDA0002931700720000011
步骤3：对削峰后的OFDM时域信号
Figure FDA0002931700720000012
进行峰均比计算，然后进行FFT(傅里叶变换，Fast Fourier Transform)处理，得到对应的频域序列
Figure FDA0002931700720000013
步骤4：通过频域序列
Figure FDA0002931700720000014
计算不同削峰阈值下每个相位组合的各子载波的功率与相位，根据功率与相位差计算出该子载波的质量参数ρi(α)，其中质量参数的计算如下所示：
Figure FDA0002931700720000015
其中，
Figure FDA0002931700720000016
代表第n个子载波的功率，
Figure FDA0002931700720000017
代表第n个子载波的相位，
Figure FDA0002931700720000018
代表第n个子载波的原始相位；
步骤5：选择不同削峰阈值下每个相位组合的频域序列中各子载波质量参数最小值代表当前削峰阈值当前相位组合下的畸变参数；
步骤6：选择当前相位组合下各削峰阈值对应的畸变参数最大值对应的削峰阈值为当前相位组合下的最佳削峰阈值；
步骤7：设置峰值分段步长值step，一般情况下分段为3～4段。统计各段下的最佳削峰阈值，计算各段内小于每个削峰阈值的比例，选择比例≥80％时对应的最小削峰阈值为该段的最佳削峰阈值；
步骤8：存储各个峰值下的最佳削峰阈值，返回步骤1，重复运行，进行时域削峰处理。
2.根据权利要求1所述的一种适用于中压载波***的分段阈值削峰方法，其特征在于，所述分段步长值step在峰值覆盖范围太大时，可分段为5～6段。
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