[發(fā)明專利]基于ACE算法的抑制信號峰均比方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810229209.3
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108512796B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇;柳靜雅;田闐;宮豐奎;張南
• 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: 61205 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 田文英;王品華

本發(fā)明公開一種OFDM系統(tǒng)中基于星座圖擴(kuò)展ACE算法的抑制信號峰均比方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)中的信號峰均比過高的問題。具體步驟包括：(1)調(diào)制比特流；(2)變換傳輸方式；(3)對并行信號進(jìn)行上采樣；(4)頻域信號削波獲得削波噪聲；(5)定義星座點(diǎn)可擴(kuò)展范圍；(6)對頻域信號進(jìn)行星座圖擴(kuò)展ACE；(7)對初步擴(kuò)展頻域信號進(jìn)行修正；(8)發(fā)送頻域傳輸信號。本發(fā)明具有適用于高階正交幅度調(diào)制方式的OFDM系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn)，提高了通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的功率利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于星座圖擴(kuò)展ACE(activeconstellation extension)算法的抑制信號峰均比方法。本發(fā)明可用于無線通信的正交頻分復(fù)用OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)系統(tǒng)中，將該系統(tǒng)發(fā)送端信號星座點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)信號峰均功率比PAPR(Peak-to-Average PowerRatio)抑制，以避免高峰均比信號經(jīng)過功率放大器時工作在非線性區(qū)間引起的信號失真和系統(tǒng)功率效率損失。

背景技術(shù)

在無線通信中，相較于單載波系統(tǒng)，具有多載波的正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)有更高的傳輸效率和頻譜效率，OFDM技術(shù)在無線通信領(lǐng)域現(xiàn)已被廣泛運(yùn)用。然而，由于 OFDM系統(tǒng)采用多載波調(diào)制技術(shù)，當(dāng)時域上多個相位相同或相近的子載波信號疊加，將會引發(fā)信號的高峰均比PAPR問題。信號高峰均比會對通信系統(tǒng)無線發(fā)射機(jī)部分提出更高的線性要求，需要高成本的功率放大器以避免工作在非線性區(qū)間引起的失真和系統(tǒng)頻譜效率與功率效率的損失。

西安電子科技大學(xué)在其申請的專利文獻(xiàn)“聯(lián)合星座擴(kuò)展與預(yù)留子載波的LTE系統(tǒng)OFDM信號峰均比抑制方法”(申請日：2014年12月29日，申請?zhí)枺?01410840945.4,公開號：104468455A)中公開了一種降低OFDM系統(tǒng)的PAPR的ACE方法。該方法的實(shí)施步驟是：第一，將OFDM調(diào)制信號經(jīng)上采樣得到原始OFDM信號；第二，設(shè)置迭代參數(shù)初始值；第三，對原始OFDM信號進(jìn)行限幅操作；第四，將限幅后的信號變換到頻域，進(jìn)行頻域星座修正后，再變換到時域，接著進(jìn)行最小平方估計(jì)和智能梯度映射，得到傳輸信號，并計(jì)算傳輸信號的峰均比；第五，根據(jù)迭代參數(shù)判斷迭代是否結(jié)束，若結(jié)束，即獲得滿足系統(tǒng)峰均比PAPR要求的傳輸信號，否則，繼續(xù)迭代。當(dāng)OFDM 系統(tǒng)對信號峰均比PAPR要求較高時，信號需要經(jīng)過多次迭代以獲得期望的信號峰均比抑制效果。該方法存在的不足之處是：系統(tǒng)信號峰均比PAPR抑制過程中需要經(jīng)過多次迭代，且每次迭代過程中需要運(yùn)用最小平方估計(jì)方法，多次迭代和最小平方估計(jì)方法的運(yùn)用均增加了系統(tǒng)迭代復(fù)雜度。

Zhi Zheng等人在其發(fā)表的論文“AnEfficientFPGA Design and PerformanceTestingoftheACEAlgorithmfor PAPR Reduction in DVB-T2 Systems”(IEEETransactions on Broadcasting,March 2017,Vol.63(1),pp.134-143)中提出一種基于星座擴(kuò)展降低峰均比的方法。該方法的實(shí)施步驟是：第一，發(fā)射端信號處理器對輸入信號進(jìn)行逆快速傅里葉變換為時域信號；第二，限幅后的時域信號進(jìn)行快速傅里葉變換為限幅頻域信號；第三，根據(jù)設(shè)置的擴(kuò)展梯度步長，對限幅后的頻域信號進(jìn)行星座擴(kuò)展。第四，星座擴(kuò)展后的頻域信號內(nèi)部星座點(diǎn)全部還原，外部星座點(diǎn)移動到其可擴(kuò)展區(qū)域。該方法簡化了迭代過程，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，在一定程度上降低了傳輸信號的峰均比，而且在理想狀況下，沒有誤比特率的性能損失。該方法存在的不足之處是：隨著實(shí)際運(yùn)用中發(fā)射端正交幅度調(diào)制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)階數(shù)的增加，參與星座擴(kuò)展的頻域星座點(diǎn)占全部星座點(diǎn)比例降低，尤其對64QAM及以上高階M-QAM調(diào)制 OFDM系統(tǒng)，信號峰均比PAPR抑制獲得的增益不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提供適用于正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)的一種基于星座圖擴(kuò)展ACE算法的抑制信號峰均比方法。