[發(fā)明專利]基于剪切噪聲的載波注入OFDM信號(hào)峰平比抑制方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310424600.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN103441981A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯俊;葛建華;宮豐奎;高明;程勇;章順
• 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: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及LTE系統(tǒng)中正交頻分復(fù)用(orthogonal?frequency?division?multiplexing，OFDM)調(diào)制無線傳輸信號(hào)的峰平比(peak-to-average?power?ratio，PAPR)抑制方法，可廣泛應(yīng)用于各類LTE系統(tǒng)中寬帶OFDM無線通信系統(tǒng)中的信號(hào)峰平比抑制。

背景技術(shù)

正交頻分復(fù)用OFDM調(diào)制技術(shù)具有良好的抗多徑能力、高效的頻帶利用率，已成為未來無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前OFDM調(diào)制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高清晰度電視(High?Definition?Television，HDTV)、歐洲和北美地區(qū)的第二類高性能局域網(wǎng)(High-Performance?LAN?type2，HIPERLAN／2)、非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路(Asymmetric?Digital?Subscriber?Line，ADSL)及3GPP(The3rd?Generation?Partnership?Pfoject)長(zhǎng)期演進(jìn)(Long?Term?Evolution，LTE)等標(biāo)準(zhǔn)。

然而OFDM調(diào)制技術(shù)在其應(yīng)用中仍然存在一些重要問題沒有得到很好的解決，其中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)就是其信號(hào)的高峰平比問題。由于OFDM發(fā)送信號(hào)是由多個(gè)子載波信號(hào)疊加而成，因此當(dāng)多個(gè)子載波信號(hào)的相位相近時(shí)，所產(chǎn)生的信號(hào)瞬時(shí)功率就會(huì)遠(yuǎn)高于信號(hào)平均功率，從而出現(xiàn)較高的峰平比。較高的峰平比要求發(fā)射端的功率放大器必須具有較大的線性范圍。否則就會(huì)給放大后的信號(hào)帶來較大的非線性畸變，從而使得系統(tǒng)性能急劇下降。因此，如何有效地降低OFDM信號(hào)的峰平比以提高傳輸效率，是目前無線OFDM系統(tǒng)應(yīng)用中的一個(gè)主要難點(diǎn)。

迄今，國(guó)內(nèi)外研究者已經(jīng)提出了諸多降低OFDM信號(hào)峰平比的解決方案，包括：信號(hào)限幅、壓擴(kuò)、載波預(yù)留、部分傳輸序列及選擇映射等。但是它們都因其固有的缺陷而在現(xiàn)有的OFDM系統(tǒng)中無法取得較好的性能。比如，信號(hào)限幅與壓擴(kuò)會(huì)產(chǎn)生較大的帶外輻射與帶內(nèi)失真，因此無法獲得良好的誤碼率性能；載波預(yù)留是預(yù)留了一部分子載波專門用于抑制信號(hào)峰平比，因此降低了頻帶效率；部分傳輸序列及選擇映射必須占用一些子載波來發(fā)送專門的邊帶信息，因而也損失了傳輸效率。

為了提高信號(hào)峰平比抑制能力，西安電子科技大學(xué)提出的專利申請(qǐng)“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”(申請(qǐng)日：2011年09月19日，申請(qǐng)?zhí)枺?01110276782.8，公開號(hào)：CN102325118A)與“基于分段分布優(yōu)化的無線OFDM信號(hào)峰平比抑制方法”(申請(qǐng)日：2012年04月23日，申請(qǐng)?zhí)枺?01210118320.8，公開號(hào)：CN102664853A)中公開了兩種利用雙曲壓擴(kuò)與分段壓擴(kuò)限制信號(hào)峰平比的方法，這兩份專利申請(qǐng)的方法都能夠有效降低信號(hào)峰平比。但是，它們方法中存在的不足是：這兩種方法會(huì)對(duì)接收信號(hào)誤碼率產(chǎn)生較大的影響，而且會(huì)造成較大的帶外頻譜泄露，從而使得系統(tǒng)性能急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于剪切噪聲的載波注入無線OFDM信號(hào)峰平比抑制方法，本方法不需要發(fā)送邊帶信息，也不會(huì)產(chǎn)生帶內(nèi)外失真，因此本方法能夠滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)的需求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：在原始OFDM系統(tǒng)的離散傅立葉反變換模塊前嵌入OFDM頻域符號(hào)選擇模塊，通過剪切噪聲進(jìn)行載波注入選擇，得到最優(yōu)的備選星座點(diǎn)并將其作為新的OFDM頻域符號(hào)，從而降低OFDM發(fā)射系統(tǒng)的峰平比。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)初始化：設(shè)置峰平比門限A與最大迭代次數(shù)T；

(2)對(duì)原始輸入信號(hào)進(jìn)行串并變換及正交振幅調(diào)制，將輸入數(shù)據(jù)映射為正交振幅調(diào)制信號(hào)X=[X₀，X₁，...，X_k，...，X_N-1]，N表示OFDM系統(tǒng)的子載波個(gè)數(shù)；

(3)對(duì)正交振幅調(diào)制信號(hào)進(jìn)行OFDM調(diào)制與并串變換后計(jì)算所得信號(hào)的峰平比，而后取出信號(hào)中高于峰平比門限A的信號(hào)分量，即剪切噪聲f_n；

(4)將剪切噪聲f_n投影于正交振幅調(diào)制信號(hào)X_k并進(jìn)行FFT運(yùn)算得到新的時(shí)域信號(hào)f′_n；

(5)通過最小化超出峰平比門限的信號(hào)功率求得時(shí)域信號(hào)f′_n的最優(yōu)步長(zhǎng)β；

(6)通過比較原始信號(hào)與載波注入信號(hào)間的關(guān)系，求得載波注入信號(hào)的位置；