[發明專利]基于交替方向乘子法的OFDM峰均比抑制方法

有效

• 申請號: 201711402978.0
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108173800B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 王勇超;王艷嬌
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;西安中電科西電科大雷達技術協同創新研究院有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種基于交替方向乘子法的OFDM峰均比抑制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)對輸入的OFDM信號進行調制，得到頻域信號c；

(2)對頻域信號c進行串并變換后進行lN點傅里葉逆變換，得到時域信號x， N 為子載波個數， l 為過采樣 因子 ；

(3)對頻域信號c和時域信號x用兩種優化方案中的方案之一進行優化，方案1為用直接模型進行優化，方案2為用松弛模型進行優化；

(3.1)方案1：以數據載波干擾為目標函數，峰均比和自由載波功率為約束條件，建立非凸的直接模型，將ADMM方法直接應用到直接模型中，對頻域信號c和時域信號x分別進行求解，最終得到該模型的最優解；

(3.2)方案2：以數據載波干擾為目標函數，峰均比和自由載波功率為約束條件的基礎上引入兩個輔助變量，第一輔助變量u和第二輔助變量w，將u＝w作為懲罰項加到目標函數中，建立非凸的松弛模型，繼而將ADMM方法應用到松弛模型中，對頻域信號c、時域信號x、輔助變量u和w分別進行求解，最終得到模型的最優解；

(4)將優化后的最優解中的時域信號x_opt添加循環前綴得到x₁，完成對OFDM信號峰均比的抑制后，送到后續設備中進行發送。

2.根據權利要求1所述的基于交替方向乘子法的OFDM峰均比抑制方法，其特征在于，步驟(3)中所述的用兩種優化 方案中的方案之一進行優化是建模、求解，得到最優解，其中方案1的建模求解過程包括如下步驟：

(3.1.a)建立直接模型：目標函數設置為最小化數據載波干擾，以峰均比和自由載波功率為約束條件建立如下直接模型：

目標函數：

約束條件：

Ac＝x

其中，c∈C^N,c表示OFDM頻域信號，x∈C^lN， x 表示對應的時域信號,目標函數中，c_o是原始的OFDM信號；S_D是一個二進制對角陣，對應的集合D＝{i_m|m＝1,…,M}，i_m表示第m個數據載波，并且當i∈D時，S_Dii＝1，否則，S_Dii＝0；矩陣S_F和對應的集合F具有與S_D 和D相似的定義，區別在于其對應的是自由載波；根據S_D和S_F的定義可以得到，S_D+S_F＝I，S_DS_F＝0，I表示單位陣，0表示零矩陣；第一個約束和第二個約束分別表示峰均比和自由載波功率約束，α和β是預先設置的門限值，且滿足α＞1,β＞0；A∈C^lN×N表示傅里葉逆變換旋轉因子矩陣的前N列；

(3.1.b)將ADMM方法應用于直接模型，得到直接ADMM模型：將ADMM方法直接應用到(3.1.a)得到的直接模型中，得到如下直接ADMM模型：

y^k+1＝y^k+ρ(Ac^k+1-x^k+1)

在上述模型中，L_ρ(·)表示拉格朗日函數，x∈χ，其中χ表示峰均比約束，c∈C，其中C表示自由載波約束，y∈C^lN， y 是拉格朗日乘子，k表示迭代次數,

建立直接ADMM模型的增廣拉格朗日函數如下：

其中，ρ＞0表示懲罰參數，Re表示取實部，H表示求向量的共軛轉置；

(3.1.c)建立頻域信號c的求解模型：根據直接ADMM模型的增廣拉格朗日函數，得到直接ADMM模型中求解頻域信號c的具體模型c1模型：

目標函數：

約束條件：

(3.1.d)建立時域信號x的求解模型：根據直接ADMM模型的增廣拉格朗日函數，得到直接ADMM模型中求解時域信號x的具體模型x1模型：

目標函數：

約束條件：

(3.1.e)更新拉格朗日乘子：用更新的直接ADMM模型的拉格朗日乘子參與頻域信號c和時域信號x的求解；

(3.1.f)迭代求解：重復執行步驟(3.1.c)-(3.1.e)，得到直接模型的最優解。