[發(fā)明專利]基于非線性壓擴(kuò)函數(shù)的OFDM信號峰平比抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410081854.7
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103812818B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王勇;楊超;周建;葛建華;宮豐奎
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: 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

1.一種基于非線性壓擴(kuò)函數(shù)的OFDM信號峰平比抑制方法，包括以下步驟：

(1)對經(jīng)過正交頻分復(fù)用OFDM調(diào)制的信號進(jìn)行上采樣，得到原始OFDM信號x_n，其中，n=0,1,…,JN-1，J表示上采樣因子，N表示OFDM調(diào)制包含的子載波個數(shù)，JN表示上采樣后OFDM系統(tǒng)包含的子載波個數(shù)；

(2)選擇指數(shù)壓擴(kuò)函數(shù)f(x):

f(x)=sign(x)γ[1-exp(-|x|2σ2)]d,]]>

其中，x表示壓擴(kuò)函數(shù)的輸入信號，f(x)表示壓擴(kuò)函數(shù)的輸出信號，d表示指數(shù)壓擴(kuò)的度，γ是確定輸出信號平均功率的參數(shù)，γ>0，σ是輸入信號x的標(biāo)準(zhǔn)方差，exp(·)是自然指數(shù)函數(shù)，sign(·)是符號函數(shù)，是根號運(yùn)算符，|·|是求模運(yùn)算符。

(3)令迭代次數(shù)m=1，并根據(jù)系統(tǒng)要求的峰平比PAPR及系統(tǒng)誤碼率BER設(shè)置最大迭代次數(shù)M及衰減因子α，開始迭代過程；

(4)根據(jù)設(shè)置的α值，按照以下兩個公式求解出壓擴(kuò)函數(shù)中的指數(shù)壓擴(kuò)的度d和參數(shù)γ：

α=1σ2·E[x·dγ(1-exp(-x2σ2))],]]>

γ=(E[|x|2]E[[1-exp(-|x|2σ2)]2d])d2,]]>

其中E[·]為期望運(yùn)算符，E[|x|²]表示輸入信號x的平均功率；

(5)利用壓擴(kuò)函數(shù)f(x)對原始OFDM信號x_n進(jìn)行壓擴(kuò)變換，得到壓擴(kuò)變換信號

y_n：

yn=sgn(xn)γ[1-exp(-|xn|2σ2)]d;]]>

(6)對壓擴(kuò)變換信號y_n進(jìn)行FFT變換，得到頻域信號C_n；

(7)根據(jù)頻域信號C_n獲得傳輸信號并計算其峰平比PAPR：

7a)計算優(yōu)化濾波器的響應(yīng)函數(shù)H_n；

7b)用優(yōu)化濾波器對頻域信號C_n進(jìn)行濾波，即將頻域信號C_n與優(yōu)化濾波器的響應(yīng)函數(shù)H_n進(jìn)行點(diǎn)乘，得到濾波后的信號

C^n=Cn·Hn,n=0,1,···,JN-1;]]>

7c)對濾波后的信號再進(jìn)行IFFT變換，得到一個新的傳輸信號

7d)根據(jù)峰平比PAPR定義計算傳輸信號的峰平比PAPR：

PAPR=max{|y^n|2}E{|y^n|2},]]>

其中，max{·}表示取最大值運(yùn)算符。

(8)根據(jù)峰平比定義計算傳輸信號的當(dāng)前峰平比PAPR值，并根據(jù)迭代結(jié)果

輸出傳輸信號：

若m<M，則令迭代次數(shù)m=m+1，用傳輸信號代替原始OFDM信號x_n，并根據(jù)當(dāng)前峰平比PAPR值設(shè)置衰減因子α，返回（4）繼續(xù)執(zhí)行；

若m=M，則迭代結(jié)束，輸出傳輸信號

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交頻分復(fù)用OFDM信號的峰平比抑制方法，其中步驟（7a)所述的計算優(yōu)化濾波器的響應(yīng)函數(shù)H_n，按如下步驟進(jìn)行：

（7a1)將誤差矢量函數(shù)EVM表示為：

EVM=||C0-C^′||2||C0||2,]]>

其中，C⁰表示未經(jīng)過上采樣的頻域OFDM符號，表示濾波后的頻域信號的帶內(nèi)信號，||·||₂表示矢量的2-范數(shù)。

7a2)將優(yōu)化濾波器的響應(yīng)函數(shù)的求解問題描述為一個優(yōu)化問題，用誤差矢量函數(shù)作為優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)，即：

min??????EVM=||C0-C^′||2||C0||2]]>

s.t?????C^m′=Cm′·H^mC^m′′=0x^m+1=IFFT(C^m′),]]>

||x^m+1||∞1JN||x^m+1||2≤paprm]]>

其中，||·||∞表示矢量的無窮范數(shù)；C_m′表示第m次迭代時濾波前的帶內(nèi)信號，表示第m次迭代時濾波后的帶內(nèi)信號，表示第m次迭代時濾波后的帶外信號，papr_m表示信號在第m次迭代時經(jīng)過壓擴(kuò)后的PAPR值，表示第m次迭代時濾波后的時域信號，表示第m次迭代時濾波后的時域信號的無窮范數(shù)，表示第m次迭代時濾波后的時域信號的2-范數(shù)，表示第m次迭代時優(yōu)化濾波器的響應(yīng)函數(shù)；

7a3)設(shè)噪聲矢量為：

Tm=C0-C^m′,]]>

將步驟7a2）中的第m次迭代時濾波后的時域信號的2-范數(shù)近似為第m次迭代時濾波前的時域信號x_m的2-范數(shù)||x_m||₂，使步驟7a2）中的優(yōu)化問題簡化為一個凸優(yōu)化問題，即：

min???EVM=||Tm||2||C0||2]]>

s.t????t_m+1=IFFT(T_m)，

||x0-tm+1||∞≤paprmJN||xm||2]]>

其中，T_m表示噪聲矢量，C⁰表示未經(jīng)過上采樣的頻域OFDM符號，t_m+1表示第m+1次迭代時噪聲矢量T_m的快速傅里葉逆變換IFFT值，||x_m||₂表示第m次迭代時濾波前的時域信號x_m的2-范數(shù)；

7a4)解步驟7a3)中的凸優(yōu)化問題，得到優(yōu)化濾波器的響應(yīng)函數(shù)H_n。