[發(fā)明專利]基于四維信號(hào)插入降低OFDM系統(tǒng)峰均功率比的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711106287.6
• 申請(qǐng)日: 2017-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN107896206B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳振興;張煜蓉;李芳;王典洪;王勇;羅林波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): H04L27/26
• 分類號(hào): H04L27/26
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來(lái)

本發(fā)明公開了一種基于四維信號(hào)插入降低OFDM系統(tǒng)峰均功率比的方法及系統(tǒng)。在傳統(tǒng)DSI方法的基礎(chǔ)上，提出了用四維信號(hào)代替?zhèn)鹘y(tǒng)未攜帶信息的虛擬序列插入到OFDM信號(hào)子載波，每個(gè)四維信號(hào)占用兩個(gè)子載波，與傳統(tǒng)DSI方法相比數(shù)據(jù)傳輸效率沒(méi)有降低。由于四維信號(hào)星座圖可以提供更大的搜索自由度，所以在同樣的搜索復(fù)雜度和系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸效率條件下能更有效地改善OFDM系統(tǒng)的峰均功率比，并且不需要發(fā)送邊帶信息。另外，與插入二維信號(hào)相比，在不改變發(fā)送的OFDM信號(hào)平均功率前提下，四維信號(hào)星座圖具有更大的最小歐幾里德距離，因此系統(tǒng)的差錯(cuò)性能也可以得到一定的提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于四維信號(hào)插入降低正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)峰均功率比的方法。

背景技術(shù)

由于頻譜利用率高、有效抗頻率選擇性衰落和易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種無(wú)線通信系統(tǒng)中，像無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)、無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)和全球微波互聯(lián)接入(WiMAX)等。OFDM系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)之一是峰均功率比(PAPR)過(guò)高。高PAPR要求系統(tǒng)發(fā)送端的功率放大器具有很大的線性范圍，否則當(dāng)信號(hào)超出放大器的線性范圍時(shí)，就會(huì)造成信號(hào)失真，系統(tǒng)性能下降。而增加功率放大器的線性范圍成本過(guò)高。

為了降低OFDM系統(tǒng)的PAPR，許多方法已經(jīng)被提出和應(yīng)用，像削波技術(shù)、選擇映射(SLM)、部分傳輸序列(PTS)和虛擬序列插入(DSI)等。SLM和PTS技術(shù)可有效地改善PAPR，但這兩種技術(shù)需要發(fā)送額外的邊帶信息給接收端，邊帶信息的傳輸錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的差錯(cuò)性能下降。DSI方法在有效地降低OFDM系統(tǒng)PAPR的同時(shí)，無(wú)需發(fā)送邊帶信息，而保持系統(tǒng)性能不降低。盡管在DSI技術(shù)中，插入的虛擬序列代替了原有的數(shù)據(jù)子載波，在一定程度上降低了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率，但系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，且可有效改善PAPR性能、不會(huì)增加接收端的復(fù)雜度。DSI技術(shù)已經(jīng)被證明適用于WiMAX系統(tǒng)中。

對(duì)插入虛擬序列的選擇是DSI技術(shù)的核心內(nèi)容。在目前的研究中，用于插入的虛擬序列一般為互補(bǔ)序列和相關(guān)序列，然后再利用搜索算法找到使OFDM信號(hào)PAPR最低的序列組合。一些其它的插入虛擬序列的方法也被提出，但由于插入的虛擬序列均基于二維信號(hào)且不攜帶任何信息，導(dǎo)致其對(duì)系統(tǒng)的性能沒(méi)有改善作用。四維信號(hào)已經(jīng)被證明可以應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)，在發(fā)送信號(hào)平均功率相等的條件下，相同尺寸四維信號(hào)星座圖較傳統(tǒng)的二維信號(hào)星座圖具有更大的最小歐幾里德距離，所以采用四維信號(hào)星座圖可以有效提高數(shù)字通信系統(tǒng)的差錯(cuò)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)上述OFDM系統(tǒng)PAPR過(guò)高的技術(shù)缺陷，提供了一種基于四維信號(hào)插入降低OFDM系統(tǒng)峰均功率比的方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的其中一方面，本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題，提供了一種基于四維信號(hào)插入降低OFDM系統(tǒng)峰均功率比的方法，包含如下步驟：

(1)將信源產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)輸入串并轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行處理，把串行的比特流轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，其中每b＝log₂M比特一組作為索引信號(hào)輸入映射器，M為所采用二維信號(hào)星座圖的尺寸；

(2)將步驟(1)的輸出信號(hào)通過(guò)星座圖映射到頻域OFDM信號(hào)的每個(gè)子載波，每個(gè)子載波表示為一個(gè)復(fù)數(shù)或?qū)崝?shù)形式，所述映射由二維信號(hào)映射和四維信號(hào)映射兩部分組成，OFDM信號(hào)的前N–2L個(gè)子載波采用二維信號(hào)星座圖進(jìn)行映射，后2L個(gè)子載波采用四維信號(hào)星座圖進(jìn)行映射，其中N為OFDM信號(hào)的子載波數(shù)，L為插入的四維信號(hào)個(gè)數(shù)；

(3)通過(guò)IFFT操作將步驟(2)映射后得到的頻域OFDM信號(hào)調(diào)制到時(shí)域；

(4)將步驟(3)得到的時(shí)域OFDM信號(hào)輸入峰均功率比比較器，通過(guò)搜索算法找到最佳的插入四維信號(hào)序列組合，使OFDM信號(hào)的PAPR最小化；

(5)將步驟(4)得到的PAPR最小化的OFDM信號(hào)輸入到并串轉(zhuǎn)換模塊，把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，再通過(guò)信道進(jìn)行傳輸；