[發(fā)明專利]基于雙曲壓擴(kuò)及聯(lián)合限幅的OFDM信號(hào)峰平比抑制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110276782.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102325118A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇;王麗花;葛建華;宮豐奎;李靖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/26
• 分類號(hào): H04L27/26
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于正交頻分復(fù)用OFDM調(diào)制無(wú)線通信系統(tǒng)傳輸信號(hào)的峰平比PAPR抑制方法，可廣泛應(yīng)用于各類新一代寬帶OFDM無(wú)線通信系統(tǒng)中的信號(hào)峰平比PAPR抑制。

背景技術(shù)

正交頻分復(fù)用OFDM調(diào)制技術(shù)具有高效的頻譜利用效率、良好的抗頻率選擇性衰落性能，已成為新一代無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前OFDM調(diào)制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)字音頻廣播(Digital?Audio?Broadcasting，DAB)、數(shù)字視頻地面廣播(Terrestrial?Digital?Video?Broadcasting，DVB-T)、無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless?Local?Area?Networks，WLAN)的IEEE?802.11a標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)線城域網(wǎng)(Wireless?Metropolitan?Area?Networks，WMAN)的IEEE?802.16d標(biāo)準(zhǔn)，以及包括長(zhǎng)期演進(jìn)計(jì)劃(Long?Term?Evolution，LTE)和高級(jí)國(guó)際移動(dòng)通信(International?Mobile?Telecommunications-Advanced，IMT-Advanced)等在內(nèi)的第四代移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域。

然而，OFDM調(diào)制技術(shù)在其應(yīng)用中仍然存在一些重要問(wèn)題沒(méi)有得到很好的解決，其中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)就是其信號(hào)的高峰平比問(wèn)題。如果信號(hào)的峰平比PAPR很高，為了保證信號(hào)能夠獲得線性放大，必然要求發(fā)射機(jī)功率放大器具有寬的的線性動(dòng)態(tài)范圍，并且對(duì)數(shù)模變換器的精度也有較高要求，從而導(dǎo)致發(fā)射機(jī)構(gòu)造成本大大增加。反之，窄線性動(dòng)態(tài)范圍的功率放大器雖然可以降低發(fā)射機(jī)的構(gòu)造成本，但將導(dǎo)致發(fā)射信號(hào)出現(xiàn)嚴(yán)重失真，使得系統(tǒng)性能急劇下降。因此，如何有效地降低OFDM信號(hào)的峰平比PAPR以提高傳輸效率，是目前無(wú)線OFDM傳輸系統(tǒng)應(yīng)用中的一個(gè)主要難點(diǎn)問(wèn)題。

迄今，國(guó)內(nèi)外研究者已經(jīng)提出了諸多降低OFDM信號(hào)峰平比PAPR的解決方案，包括：信號(hào)限幅、壓擴(kuò)變換、選擇性映射SLM及部分傳輸序列PTS等，其中，信號(hào)壓擴(kuò)變換方案以其簡(jiǎn)單和有效性獲得了廣泛的關(guān)注。

目前比較經(jīng)典的壓擴(kuò)方案包括：μ律壓擴(kuò)、指數(shù)壓擴(kuò)和分段壓擴(kuò)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律壓擴(kuò)方法，該方法的基本思想是把小幅度信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)張，而大幅度信號(hào)保持不變，雖然可以降低OFDM信號(hào)的峰平比PAPR，但會(huì)增加信號(hào)壓擴(kuò)后的平均功率。因此，μ律壓擴(kuò)方法會(huì)使壓擴(kuò)后信號(hào)的功率更接近功率放大器的非線性變換區(qū)域，易造成功率放大信號(hào)的失真；為了解決μ律壓擴(kuò)方法的信號(hào)平均功率增長(zhǎng)問(wèn)題，Tao?Jiang在“Exponential?Companding?Technique?for?PAPR?Reduction?in?OFDM?Systems”中提出了指數(shù)壓擴(kuò)方法，該方法的基本思想是將原始OFDM信號(hào)的幅度分布轉(zhuǎn)化為均勻分布，通過(guò)合理調(diào)整參數(shù)保持信號(hào)壓擴(kuò)前后的平均功率恒定。與μ律壓擴(kuò)方法相比，指數(shù)壓擴(kuò)方法可以獲得更好的誤碼率BER性能；但是，該方法所追求的均勻分布目標(biāo)將使大幅度信號(hào)分布增大，則當(dāng)發(fā)送端采用非線性特性較嚴(yán)重的功率放大器時(shí)，其誤碼率BER性能將會(huì)急劇惡化。因此，在滿足一定的誤碼率BER性能要求下，指數(shù)壓擴(kuò)方法的峰平比PAPR性能改善非常有限。Jun?Hou在“Peak-to-Average?Power?Ratio?Reduction?of?OFDM?Signals?With?Nonlinear?Companding?Scheme”中提出了分段壓擴(kuò)方法，該方法的基本思想是使壓擴(kuò)后的OFDM信號(hào)幅度先服從瑞利分布后服從均勻分布，該方法雖然可以有效降低信號(hào)峰平比PAPR，且系統(tǒng)誤碼率BER也較低，但難以靈活變化以滿足不同系統(tǒng)的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有方法的不足，通過(guò)分析OFDM信號(hào)峰平比PAPR過(guò)高的根本原因，從壓縮大幅度信號(hào)和擴(kuò)張小幅度信號(hào)的基本思想入手，進(jìn)一步結(jié)合信號(hào)限幅和壓擴(kuò)的各自優(yōu)點(diǎn)，提出了一種基于雙曲壓擴(kuò)及聯(lián)合限幅的無(wú)線OFDM信號(hào)峰平比抑制方法，以達(dá)到有效抑制OFDM信號(hào)峰平比PAPR并提高誤碼率BER性能的目的。同時(shí)，本發(fā)明可以根據(jù)OFDM系統(tǒng)對(duì)峰平比PAPR和誤碼率BER性能的要求合理調(diào)整參數(shù)，從而在信號(hào)峰平比PAPR和系統(tǒng)誤碼率BER性能之間獲得良好的折衷，為無(wú)線OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更高的靈活性以滿足不同系統(tǒng)的性能要求。