[發(fā)明專利]一種降低多載波通信信號(hào)PAPR的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210053588.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN102624665A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈代明;李立;江濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/26
• 分類號(hào): H04L27/26
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及無線多載波通信，如無線正交頻分復(fù)用(OFDM)通信，具體涉及一種降低多載波通信信號(hào)PAPR的方法，該方法通過使用可反轉(zhuǎn)子集LDPC，即NS-LDPC碼，實(shí)現(xiàn)其降低多載波通信信號(hào)PAPR的功能。

背景技術(shù)

多載波通信技術(shù)，尤其是正交頻分復(fù)用(OFDM)通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于無線通信中。多載波通信的一個(gè)顯著缺點(diǎn)是多載波通信信號(hào)具有較高的峰值與平均值功率比，簡稱峰均功率比(PAPR)。較高的PAPR要求通信系統(tǒng)中功率放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等模塊具有較大的線性動(dòng)態(tài)范圍，否則會(huì)導(dǎo)致帶內(nèi)信號(hào)失真和帶外頻譜泄露，造成OFDM系統(tǒng)性能大幅下降。目前，降低多載波通信信號(hào)PAPR的方法主要包括：

(1)剪波法(Clipping?and?Filtering)，見L.Wang?and?C.Tellambura，“A?simplified?clipping?and?filtering?technique?for?PAR?reduction?in?OFDM?systems，”IEEE?Signal?Processing?Letters，vol.12，no.6，pp.453-456，Jun.2005，剪波法首先對(duì)OFDM信號(hào)中幅度超過預(yù)設(shè)門限值的峰值信號(hào)進(jìn)行剪切，再通過濾波器濾除帶外輻射。該方法可以直接有效的降低OFDM信號(hào)的PAPR，然而剪波法引起的帶內(nèi)失真則無法消除，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率增加。

(2)部分傳輸序列(Partial?Transmit?Sequence)，見L.J.Cimini，Jr.and?N.R.Sollenberger，“Peak-to-average?power?ratio?reduction?of?an?OFDM?signal?using?partial?transmit?sequences，”IEEE?Communications?Letters，vol.4，no.3，pp.86-88，Mar.2000，部分傳輸序列法的基本思想是將經(jīng)過編碼、映射后的數(shù)據(jù)塊按照一定規(guī)則劃分成若干個(gè)不相交的子數(shù)據(jù)塊，然后對(duì)各子數(shù)據(jù)塊乘以適當(dāng)?shù)南辔恍D(zhuǎn)因子來降低PAPR。該方法降低PAPR效果顯著，且不對(duì)信號(hào)產(chǎn)生畸變，然而接收端只有在已知相位信息時(shí)才能正確恢復(fù)數(shù)據(jù)，為了保證接收端能夠得到正確的相位信息，需對(duì)相位信息增加額外的比特進(jìn)行保護(hù)，然后再作為邊帶信息發(fā)送到接收端，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸率降低。

(3)編碼方法(Coding?scheme)，見M.Sabbaghian，Y.Kwak，B.Smida，and?V.Tarokh，“Near?Shannon?limit?and?low?peak?to?average?power?ratio?turbo?block?coded?OFDM，”IEEE?Trans，Commun.，vol.59，no.8，pp.2042-2045，Aug.2011，該方法針對(duì)采用Turbo分組碼(TBC)編碼的OFDM系統(tǒng)，具體實(shí)現(xiàn)方式為Turbo分組碼的頻域分量碼采用具有優(yōu)異PAPR性能的Reed-Muller碼，而時(shí)域分量碼則采用具有優(yōu)異糾錯(cuò)性能的低密奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)，該方法在降低PAPR的同時(shí)可以取得良好的糾錯(cuò)性能，然而隨著碼長的增加，PAPR降低效果變差，且誤碼率性能與同樣條件下單獨(dú)采用LDPC碼進(jìn)行糾錯(cuò)相比仍損失1dB以上。

綜上所述，當(dāng)前降低多載波通信信號(hào)PAPR的方法的缺點(diǎn)包括：系統(tǒng)誤碼率增加或系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸率下降，本發(fā)明就是為解決以上問題而提出。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)多載波通信信號(hào)因?yàn)楦叩腜APR，從而導(dǎo)致通信系統(tǒng)中功率放大器線性動(dòng)態(tài)范圍要求較高或者發(fā)送信號(hào)失真，而現(xiàn)有的降低多載波通信信號(hào)PAPR的方法存在著系統(tǒng)誤碼率增加或系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸率下降等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種降低多載波通信信號(hào)PAPR的方法，該方法可以在幾乎不損失系統(tǒng)性能(包括系統(tǒng)誤碼率和系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸率)的情況下，顯著降低多載波信號(hào)PAPR。

本發(fā)明提供的一種降低多載波通信信號(hào)PAPR的方法，其特征在于，該方法利用NS-LDPC碼降低多載波通信信號(hào)PAPR，NS-LDPC碼是一種具有至少一個(gè)可反轉(zhuǎn)子集的LDPC碼，且這些可反轉(zhuǎn)子集之間沒有交集；

所述可反轉(zhuǎn)子集定義為LDPC碼的一些編碼比特的集合，該集合對(duì)應(yīng)Tanner圖上相應(yīng)的變量節(jié)點(diǎn)的集合，滿足每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)都和每個(gè)可反轉(zhuǎn)子集有偶數(shù)條邊連接，包括0條邊連接；并且，每個(gè)可反轉(zhuǎn)子集的編碼比特集合中有一個(gè)比特是相位比特，相位比特在編碼時(shí)固定為0。