[發明專利]一種OFDM系統中頻域擴展的實現方法

在審

• 申請號: 201711078838.2
• 申請日: 2017-11-04
• 公開（公告）號: CN107707502A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 辜方林;魏急波;熊俊;王建;趙海濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心43102
• 代理人: 馮青

技術領域

本發明屬于移動通信系統技術領域，尤其涉及一種OFDM系統中頻域擴展的實現方法。

背景技術

在寬帶無線通信系統的傳輸方案中，OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)技術是一種典型的傳輸體制，它由于具有實現相對簡單，頻譜利用率高等特點已廣泛應用于多種通信標準。在OFDM傳輸技術中，當CP(cyclic prefix)的長度不小于信道的最大時延，且OFDM符號FFT(fast Fourier transform)窗的起始點確定在其保護間隔內，接收機對收到的采樣信號進行FFT轉換得到

其中，X_l[k]、Y_l[k]、H_l[k]和Z_l[k]分別表示第l個符號的第k個子載波上的發射符號、接收符號、信道的頻率響應和頻域噪聲。

OFDM系統中的頻域擴展是指在不同子載波上傳遞相同的符號信息，在接收端采用最大比合并或者選擇性合并將傳遞相同符號信息子載波的接收信號進行合并，從而提高OFDM系統中信息傳輸的可靠性。在OFDM系統中進行頻域擴展已經應用于一些通信標準，例如，IEEE 802.15.4g，此外，在一些支持自適應編碼調制的OFDM系統中，也可以考慮利用頻域擴展技術來提高控制段信息的傳輸可靠性。

OFDM系統中的頻域擴展在實現過程中主要需要考慮兩個問題：一是在不同子載波上傳遞相同的符號信息時，如果不進行處理預處理，則會導致頻域信號經過IFFT之后得到的時域信號中出現很大的尖峰信號，惡化OFDM信號的峰均比(peak to average power ratio,PAPR)性能；另一個是接收端采用最大比合并(maximal ratio combining,MRC)對傳輸相同符號信息子載波的接收信號進行合并時，如何以較小的實現復雜度實現。

圖1分別給出了無頻域擴展、2倍頻域擴展和4倍頻域擴展情形時OFDM系統中子載波上傳遞符號信息的映射模型。為了分析問題的方便，OFDM符號中導頻占用的子載波和虛擬子載波不予考慮，只考慮用于傳輸數據的子載波，且將用于傳輸數據的子載波編號為-N_d/2,…,-1和1,…,N_d/2。分析可知，若不進行預處理，直接在不同子載波上傳輸相同符號信息，則會導致系統的PAPR過高。

發明內容

針對OFDM系統采用頻域擴展時系統PAPR過高這一問題，這里提出一種通過相位旋轉的方式來改善頻域擴展情形下系統的PAPR性能。具體地，當OFDM系統采用2倍頻域擴展時，則只在編號為1,…,N_d/2的子載波上傳輸原始信息。在編號為-N_d/2,…,-1的子載波上重復傳輸子載波編號1,…,N_d/2上傳輸的信息，且對不同位置子載波按照一定規律進行相位旋轉，打亂其重復結構，從而降低系統的PAPR，具體過程可以描述為

d_k-Nd/2-1＝d_ke^j2π(2k-1)/4,k＝1,…,N_d/2(1)

當OFDM系統采用4倍頻域擴展時，則只在編號為1,…,N_d/4的子載波上傳輸原始信息。在編號為-N_d/2,…,-N_d/4-1，-N_d/4,…,-1和N_d/4+1,…,N_d/2的子載波上重復傳輸子載波編號1,…,N_d/4上傳輸的信息，且對這三段用于重復傳送的子載波按照不同的規律進行相位旋轉，其中第一段不同位置子載波按照式(1)所示規律進行相位旋轉，第二段、第三段不同位置子載波分別按照式(2)和式(3)所示規律進行相位旋轉，擾亂其重復結構，降低系統的PAPR。

d_k-Nd/4-1＝d_ke^j2π(3k-1)/4,k＝1,…,N_d/4(2)

d_k+Nd/4＝d_ke^j2π(k-1)/4,k＝1,…,N_d/4(3)