[發明專利]基于閾值矢量圓OFDM峰均比降低技術的FPGA實現方法

有效

• 申請號: 201610072747.7
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105721381B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 王晶琦;吳青青;張春蕾;張霖澤;王棟;吳文
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發明公開了一種基于閾值矢量圓OFDM信號峰均比降低技術的FPGA實現方法。本發明閾值矢量圓技術的FPGA硬件實現采用查找表的方法，將調整后星座點的采樣值用MATLAB軟件提前計算好并存儲在FPGA的ROM中，實現時根據使能信號直接調用ROM中數據即可。本發明閾值矢量圓技術的硬件實現方法通過直接調用查找表中數據，大大降低了硬件實現的復雜度，提高了運算速率，可以在滿足通信協議對EVM指標要求的前提下，大幅降低所生成OFDM信號的PAPR值。

技術領域

本發明屬于信號處理和通信系統領域，具體是一種基于閾值矢量圓OFDM信號峰均比降低技術的FPGA實現方法。

背景技術

無線通信技術的迅速發展使得數據業務需求不斷激增，導致頻譜資源日益稀缺。現代通信系統中廣泛采用高頻譜利用率的非恒定包絡信號。但是此類信號峰均比較高，進一步加劇了射頻功率放大器線性度和效率之間的矛盾。如何有效的降低信號峰均比成為OFDM通信系統中一大關鍵難題。

由于降低OFDM信號的峰均比對實際應用意義重大，目前國內外學者已經取得眾多研究成果，提出大量的算法，這些算法大體可以分為三類：信號預畸變類，編碼類，概率類。信號預畸變類算法主要是在信號的幅度峰值或谷值附近采用非線性過程來降低PAPR值，是最簡單、最直接同時也是使用最廣泛的峰均比降低技術，但是該類算法實質上是通過引入信號失真來減少峰值的，都會增加EVM。由于現代通信系統協議對EVM的指標都提出了要求，因此在實際系統中，需要有效控制峰均比與EVM值之間的平衡，在滿足通信協議對EVM指標要求的前提下降低OFDM信號的峰均比。

FPGA憑借運算速度快、體系結構和邏輯單元靈活、可重復利用、集成度高以及開發周期短等優點，廣泛應用于數字專用集成電路設計中。因此，在FPGA平臺上對OFDM信號的峰均比降低技術進行實現，可以更加深刻的理解各類峰均比降低技術的優缺點和適用范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于閾值矢量圓的OFDM信號峰均比降低技術的FPGA實現方法。該方法可以應用于任何使用OFDM傳輸方式的通信系統，可以在滿足通信協議對EVM指標要求的前提下，大幅降低所生成OFDM信號的峰均比值。

實現本發明目的的技術方案為：一種基于閾值矢量圓OFDM信號峰均比降低技術的FPGA實現方法，具體步驟如下：

步驟1、將經過直接限幅的OFDM信號轉換到頻域，對每一個象限的頻域星座點定義一個相同的閾值矢量圓半徑R；

步驟2、經過星座圖坐標原點O畫閾值矢量圓的兩條切線(L1，L2)，并得到切線L1與x軸的夾角θ₁以及切線L2與x軸的夾角為θ₂，且θ₁<θ₂；

步驟3、根據閾值矢量圓半徑R，用MATLAB軟件提前計算出查找表1和2中存儲的調整后星座點值；

步驟4、計算每一個星座點到對應象限理想星座點的距離Distance，并判斷距離Distance是否大于閾值半徑R；若Distance<R，則對應星座點不作任何處理；若Distance≥R，則用FPGA中的CORDIC核計算出該星座點的相位Phase，然后分兩種情況對星座點進行調整；

步驟5、根據查找表地址標號k和使能信號en尋址查找表1和2，讀出對應存儲值。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：

(1)本發明的OFDM信號峰均比降低技術在降低峰均比的同時考慮到了通信系統協議對EVM的指標要求，可以在滿足通信協議對EVM指標要求的前提下，大幅降低所生成OFDM信號的PAPR值。