专利名称：一种降低ofdm系统峰均比的压扩方法
技术领域：
本发明涉及正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,简称OFDM)移动通信系统中对OFDM信号进行改善的技术领域，特别是涉及一种降低OFDM系统峰均比的压扩方法。
背景技术：
正交频分复用(OFDM)具有抗多径衰落、频谱利用率高和系统容量大等优点，因而已经被广泛的应用在无线通信系统，包括地面数字视频广播(DVB-T)，数字音频广播 (DAB)，无线局域网(WLAN)，全球互通微波存取(WiMAX)等领域。
然而，OFDM信号具有高峰均功率比的缺点会迫使高功率放大器(HPA)具有大的回退，这降低了 HPA的效率。为了解决这个问题，已经提出了许多解决方案，如选择映射 (SLM)，部分传输序列(PTS)，编码，限幅和压扩。这些方法可以分为两类。
一类是减少高PAPR的出现概率，如编码，SLM和PTS。然而，这些方法需要高的计算复杂度，一些需要边带信息(SI)来恢复原始信号，从而导致数据速率的降低。另外一类是修改发射信号的非线性失真技术，包括限幅和压扩方法。限幅方法用于PAPR的降低是最简单有效的方法，但当使用高阶调制时，限幅引入的带内失真和带外辐射会严重地降低系统的性能。压扩算法是一个简单的方法，通过改变信号的幅度来达到降低PAPR的目的，在接收端通过使用压扩逆变换函数可以恢复信号。文献“X. B. Wang, T. T. Tjhung, and C. S. Ng, “Reduction of peak-to average power ratio of OFDM system using a companding technique, ” IEEETrans. Broadcast. , vol. 45, no. 3, pp. 303-307，Sep. 1999，， 提出一种基于语音处理使μ律压扩方案具有更好的性能，但降低的PAPR是以增加平均功率为代价的。在参考文献“X. Huang, J. Lu, J. Zheng, et al. , “Companding transform for reduction in peak-to-average power ratio of OFDMsignals,，’IEEE Trans. Wireless Co mmun.，vol. 3，no. 6，pp. 2030-2039, Nov. 2004”中提出线性非对称压扩变换(LNST)的建议， 然而突然跳变会降低发送信号的功率谱密度，且接收机需要边带信息(SI)才可恢复原始信号°在参考文献“T. Jiang, Y. ang, and Y.-H. Song, “ExponentialCompanding Technique for PAPR Reduction in OFDM Systems, ” IEEE Trans. Broadcast. , Vol. 51, No. 2, Jun. 2005^ 提出了指数的压扩技术，此方案可以显著降低原始信号的PAPR，但使用高阶调制会使误码率性能严重地下降。在文献“S.-S. Jeng, and J. -Μ. Chen, “Efficient PAPRReduction in OFDM Systems Based on a Companding Technique With Trapezium Distribution,，’IEEE Trans. Broadcast. , Vol. 57, No. 2，Jun. 2011”提出梯形分布扩方法，该方案可以使PAPR降低和BER性能之间做一个权衡。
为了进一步改善信号PAPR的降低和BER性能方法，本专利提出了一个新的压扩方法。可以设置输出信号最大的PAPR，以满足不同的系统的要求。因而在用高阶调制时，设置一个相对较高的PAPR来获得较低的BER。并且根据不同的信号噪声比(SNR)，从而提出压扩逆变换的标准，以达到更好的BER性能。最后，仿真结果表明，所提出的压扩方法提供了更好的PAPR降低，误码率性能和频谱特性。
发明内容
为更有效地克服OFDM系统中存在的上述缺陷，本发明目的是提供一种可以降低OFDM系统中峰均功率比，并能更有效地应用于实际通信系统中的方法。本发明的创新之处在于可以设置输出信号最大的PAPR，在降低的PAPR和BER性能之间做一个权衡。因而在用高阶调制时，设置一个相对较高的PAPR来获得较低的BER。本发明的创新之处在于根据不同的信号噪声比(SNR)，从而提出压扩逆变换的标准，以达到更好的BER性能。仿真结果表明，该方案相比于其它的压扩算法，可以实现更好的降低信号的PAPR，同时具有更好的BER性能，并降低带外频谱辐射。本发明是一种降低OFDM系统峰均比的压扩方法。所述方法具体过程包括以下步骤步骤I输入信号，对信号进行调制、串并转换，再进行反傅里叶变换、并串转换，得到CFDM信号；步骤2根据系统要求，设置输出信号最大的峰均比PAPRmax,通过式(I)可计算出当信号为最大的峰均比时所对应的信号值
权利要求
1.一种降低OFDM系统峰均比的压扩方法，其特征在于 步骤I输入信号，对信号进行调制、串并转换，再进行反傅里叶变换、并串转换，得到OFDM信号； 步骤2根据系统要求，设置输出信号最大的峰均比PAPRmax，通过式(I)可计算出当信号为最大的峰均比时所对应的信号值Xmax
全文摘要
本发明公开了一种降低OFDM系统峰均比的压扩方法。本发明通过研究信号减少的PAPR和在OFDM系统中误比特率(BER，bit error ratio)之间的关系，对它们进行折衷，从而提出了一种新的压扩方法。压扩算法是一种能够有效的降低OFDM系统峰均功率比(PAPR)的方法，在本发明中，可以设置输出信号最大的PAPR，以满足不同的系统的要求，并且根据不同的信号噪声比(SNR)，从而提出压扩逆变换的标准，可以得到更好的BER性能接收机。由仿真结果表明，该方法可以显著地降低OFDM信号的PAPR，而与以前的方法相比，具有更好的光谱特性和误码率性能。
文档编号H04L27/26GK103001913SQ20121045502
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者罗仁泽, 张成森, 牛娜 申请人:西南石油大学