专利名称：基于幅度分布变换的无线ofdm信号峰平比抑制方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，涉及正交频分复用OFDM调制无线传输信号的峰平比PAPR抑制方法，可广泛应用于各类新一代宽带OFDM无线通信系统。
背景技术：
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM) ^—禾中H 型的多载波调制技术，其基本原理是将高速的数据流通过串并转换，变成在若干个正交的窄带子信道上并行传输的低速数据流。OFDM技术的最大优点是能够有效对抗频率选择性衰落及窄带干扰在单载波系统中，单个衰落或干扰会导致整个通信链路失败；但是在多载波系统中，仅仅有很小一部分子载波会受到干扰，对这些受损子载波信道还可以采用纠错码来进行纠错。因此，OFDM技术可以有效对抗信号码间干扰，当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时，只有落在频带凹陷处的子载波及其携带的信息会受到影响，而其他的子载波并不会受到损害，其误码率性能要较传统单载波系统好很多，适用于各类复杂无线通信环境中衰落信道条件下的高速数据传输。目前，已有众多无线标准采用了 OFDM传输技术，例如2004年11月，根据众多移动通信运营商、制造商和研究机构的要求，第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Pro ject, 3GPP)通过了长期演进计划(Long Term Evolution, LTE)的立项工作，项目以制定3G演进型系统技术规范作为目标。3GPP经过激烈的讨论和艰苦的融合，终于在2005年12月选定了 LTE的基本传输技术，即下行采用0FDM。但是，由于OFDM信号的高峰平比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)特性使得发送端对功率放大器的线性度要求很高，这就意味着要提供额外的功率、电池备份和扩大设备的尺寸，进而增加基站和用户设备的成本，因此降低峰平比PAI^R成为OFDM技术能应用于实际的关键。目前，科研人员提出了各种各样的方案来降低OFDM信号的峰平比PAPR。其中， 非线性压扩变换最具有吸引力，因为该方案实现简单，且对子载波数、帧格式和星座类型等系统参数都没有限制。现有的非线性压扩方案包括μ律压扩、指数压扩和梯形压扩等方法。Xianbin Wang在"Reduction of Peak-to-Average Power Ratio of OFDM System Using A Companding Technique”中提出了 μ律压扩方法，该方法的基本思想是扩张小信号幅度，同时保持大信号幅度不变，这种方法虽然可以降低OFDM信号的峰平比PAPRJfi 会增加信号压扩后的平均功率。因此，μ律压扩方法会使压扩后信号的功率达到功率放大器的饱和区，从而使功率放大信号产生非线性畸变；为了解决μ律压扩方法的信号平均功率增长问题，Tao Jiang 在"Exponential Companding Technique for PAPR Reduction in OFDM Systems"中提出了指数压扩方法，该方法的基本思想是将原始OFDM信号的幅度分布转化为均勻分布，通过合理调整参数保持信号压扩前后的平均功率恒定。Jun Hou在 “Trapezoidal companding scheme for peak-to-average power ratio reduction of OFDM signals"中提出了梯形压扩方法，该方法的基本思想是将原始OFDM信号的幅度分布转化为梯形分布，通过合理调整参数保持信号压扩前后的平均功率恒定。与μ律压扩方法相比，指数压扩方法和梯形压扩方法都可以获得更好的误码率BER性能，但是在满足一定的误码率BER性能要求下，这两种压扩方法的峰平比PAPR性能改善都非常有限；另一方面，现有压扩方法在降低OFDM信号峰平比PAPR的同时，也有可能使OFDM系统的传输误码率BER性能严重恶化。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有方法的不足，提出了一种基于幅度分布变换的无线OFDM信号峰平比抑制方法，可以有效地降低OFDM信号的峰平比PAPR，同时显著地提高系统的误码率BER性能。实现本发明的基本思想是使压扩后的OFDM信号幅度先服从线性分布，后服从均勻分布，其技术方案对发送端和接收端分别描述如下一 .在OFDM系统发送端基于幅度分布变换的无线OFDM信号峰平比抑制方法，包括以下步骤(1)对正交振幅调制信号向量X = (X0, X1,…，Xffl,…，XnJ先进行串并变换，再
权利要求
1. 一种在OFDM系统发送端基于幅度分布变换的无线OFDM信号峰平比抑制方法，包括以下步骤(1)对正交振幅调制信号向量X= (Xc^X1, -,Xffl,…，Xim)先进行串并变换，再进行J倍过采样，得到J倍过采样信号
2.根据权利要求1所述的无线OFDM信号峰平比抑制方法，其中步骤(4)所述的根据压扩函数的输入信号X和输出信号ζ的平均功率相等，确定功率控制因子k，按照如下公式求 解
3.—种在OFDM系统接收端基于幅度分布变换的无线OFDM信号峰平比抑制方法，包括 以下步骤1)根据设计所要求的信号幅度分布构建解压扩函数如下
4.根据权利要求3所述的无线OFDM信号峰平比抑制方法，其中步骤5)所述将还原出的数据比特流与正交振幅调制前的数据比特流进行匹配，是将还原出的数据比特流和正交振幅调制前的数据比特流中相同的比特判为正确，不同的比特判为误码。
全文摘要
本发明公开了一种基于幅度分布变换的无线OFDM信号峰平比抑制方法，主要解决现有技术传输信号峰平比高的问题。其实现步骤为(1)对正交振幅调制信号向量串并变换后进行过采样；(2)对过采样信号进行快速傅立叶逆变换，得到原始OFDM信号；(3)基于幅度分布变换目标构建压扩函数，并对原始OFDM信号进行压扩变换，再经并串变换后发射；(4)计算发射信号峰平比；(5)对接收信号串并变换后进行解压扩变换和快速傅立叶变换；(6)对快速傅立叶变换信号去过采样后得到OFDM解调信号；(7)对OFDM解调信号进行并串变换和正交振幅解调后统计误码率。本发明不仅能有效改善OFDM信号的峰平比特性，而且能显著提高系统的误码率性能，可广泛应用于新一代宽带无线OFDM通信系统。
文档编号H04L27/26GK102510368SQ20121000039
公开日2012年6月20日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者宫丰奎, 李靖, 王丽花, 王勇, 葛建华 申请人:西安电子科技大学