[發明專利]一種OFDM無線數字地震儀傳輸系統降低PAPR融合法

無效

• 申請號: 201110143283.1
• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN102170418A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 羅仁澤;黨煜蒲;戈勇華
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及油氣地震勘探領域，尤其是在無線數字地震儀數據傳輸系統中采用正交頻分復用（Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM）技術對地震信號進行高速傳輸的技術領域，特別是涉及一種利用動態掃描選擇性映射與壓縮擴展聯合改進方法降低傳輸系統中峰值功率與平均功率比（Peak-to-Average?Power?Ratio,?PAPR）問題。

背景技術

用于石油和天然氣地球物理勘探的數字地震儀按照數據傳輸方式可分為有線數字地震儀和無線數字地震儀。有線的地震儀的特征是完全由有線系統數據傳輸系統需要發送指令和傳輸采集數據，在目前的野外實際應用中占有主導地位。但有線地震儀存在總體重量笨重、人工成本高、風險大，通過電纜傳輸功耗和準確性降低是有線傳輸系統的瓶頸。現在，用無線通信代替電纜的無線數字地震儀可以有效地改善有線地震儀的缺點。

正交頻分復用（OFDM）技術以其高效的頻譜利用率、良好的抗多徑衰落性能、系統容量大等特點，成為了第四代移動通信系統的核心技術之一，同樣也可以應用在無線數字地震儀的高速數據傳輸系統中。但是，由于OFDM信號在時域上表現為多個正交子載波信號疊加而成的，其信號具有高的PAPR，這一特點就要求移動通信系統中的發射機的高功率放大器具有很高的線性度，否則會產生非線性失真，非線性失真所產生的諧波會嚴重影響系統性能。但是較大動態范圍的功率器件，意味著發射機的設備成本更高。

目前提出的降低PAPR方法有很多，主要有：信號預畸變技術、信號擾碼技術、編碼技術三類，其中信號預畸變技術包括限幅、壓擴變換和預留子載波等；信號擾碼技術包括選擇性映射法（SLM）和部分傳輸序列法（PTS）；編碼技術包括Reed-Muller編碼和Golay互補序列等。目前國內外降低PAPR的算法很多，各種算法都有優點及其局限性。總的來說，這些算法普遍以犧牲系統性能為代價，如信號畸變技術是以降低系統BER性能為主要代價來獲得低PAPR性能的。信號擾碼技術具有良好的PAPR降低性能，但它是以較高的系統計算復雜度為代價獲得良好PAPR性能。編碼技術類技術由于需要發送大量冗余信息而使系統信息速率大幅度降低，即它是以降低系統功率性能為代價獲得較好PAPR性能。

壓縮擴展技術具有較好的性能，相對來說復雜度較低，在實際中得到了廣泛應用。壓擴法的原理是在發送端，根據不同的壓縮曲線，通過非線性變換提升信號中的低幅度值，同時降低信號高幅度值的部分，保持信號平均功率不變，從而達到降低PAPR的作用。在接收端可以通過相應的逆變換，來恢復出初始信號。

如何更加有效地避免OFDM系統中的高PAPR值，使其更便于在無線數字地震儀數據傳輸系統中得到實際運用，這是OFDM系統中必須要解決的問題。選擇映射法（SLM）是一種有效地無失真的降低PAPR的算法，但高的計算復雜度和降低PAPR能力小是SLM的主要缺點。本專利根據現有SLM和壓縮擴展算法的優缺點，綜合考慮從降低PAPR效果和計算量兩方面來進行互補性能選取不同方法的聯合改進技術——動態SLM算法和壓縮擴展聯合算法。

發明內容

本發明目的是提供一種OFDM無線數字地震儀傳輸系統降低PAPR融合法。該方法在收發兩端實現簡單，與傳統的SLM方法相比，在不犧牲降低PAPR能力的同時，能更好的降低OFDM系統的計算復雜度。

本發明提供了一種OFDM無線數字地震儀傳輸系統降低PAPR融合法，該方法步驟如下：

1）在發送端對采集到的地震數據信號進行串并變換轉換為并行數據；

2）對第i行并行數據進行如下操作，其中i表示并行數據的行數，????????????????????????????????????????????????；

3）設置初值，其中n表示相位因子的組數，，表示復制的N組OFDM信號中PAPR最小的一組的序號；

4）將第n組并行數據與相位序列S_n相乘，執行逆向快速傅立葉變換得到，計算其PAPR值，即；

5）如果，其中為預設的閥值，則跳到6），否則跳到7）；

6）令且，即表示復制的N組OFDM信號中PAPR最小的一組信號，則跳到10）；

7）如果，則跳到7a），否則跳到7b）；

7a）令，即將本次的信號視為PAPR最小的信號；

7b）；

8）如果，則跳到9），否則跳到4）；

9）對進行壓縮處理，，跳到10）

10）將經過處理得到的具有最小的PAPR信號進行發送；