[發明專利]一種基于改進選擇映射法的OFDM系統峰均比抑制方法

有效

• 申請號: 202110379308.1
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113206813B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 劉暢;關智豪;凌源;岳向輝;李金浩;紀曉妍;梅玉
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明公開了一種基于改進選擇映射法的OFDM系統峰均比抑制方法，包括：對發射端的數據比特流進行調制：設置過采樣因子并對調制信號進行過采樣處理，提取連續時間信號的細節特征；采用Wash?Hadamard矩陣作為相位序列獲得多組備選信號，對DCT編碼信號進行傅里葉逆變換后經過線性組合獲得多組時域信號，并設定信號門限功率值A，計算信號功率值A₀；將門限功率值A作為基準值、將信號功率值A₀與門限功率值A進行比較，計算OFDM系統內時域信號的PAPR值并挑選PAPR值最小的一路時域信號進行發送，同時將Wash?Hadamard矩陣組合發送給接收機，接收機利用此相位序列恢復原始信號。

技術領域

本發明涉及數據通信技術領域，尤其涉及一種基于改進選擇映射法的OFDM系統峰均比抑制方法。

背景技術

正交頻分復用(Orthogonal Freqency Division Multiple,OFDM)技術作為一種多載波通信技術，由于具有頻率利用率高、良好的抗多徑衰落以及抗符號間干擾特性成為無線通信系統中一種非常具有吸引力的技術。此外，OFDM技術還可以分別同自適應、空時編碼、分集技術、多天線系統等技術進行融合，具有非常優秀的應用前景。但這種多載波調制技術也帶來了很多不足。當OFDM系統中有很多子載波且相位相近或一致時，在逆傅里葉變換的過程中就會造成子載波疊加產生大功率信號，導致峰值信號功率與平均功率比值(Peak-to-average Power Ratio,PAPR)過高，進而使得系統性能惡化。

OFDM通信系統中的高PAPR問題既降低了發射端功率放大器的效率、數字模擬轉換器(DAC)和模擬數字轉換器(ADC)的信號量化噪聲比，妨礙了子信道間的正交性，造成子信道間的相互干擾，也降低了OFDM系統的通信距離和覆蓋范圍，造成了整個通信過程中的可靠性降低和能源利用率下降，可以說高PAPR是OFDM多載波通信系統中最不利的因素之一。

針對OFDM系統峰均功率比過高的問題，目前主要有三類技術對其進行解決，分別是預畸變類技術、編碼類技術以及概率類技術。其中概率類技術中的選擇映射法(SelectedMapping,SLM)以其優異的性能得到了廣泛關注。其核心思想為在發射端產生若干個相互獨立代表相同信息的OFDM信號，然后對每組備選信號進行相位序列加權，在信號發射之前對每組信號的PAPR值進行計算，選擇峰均比最小的一組信號進行發送。SLM算法的峰均比抑制性能較好，但其算法計算復雜度較高，且為了接收端能夠準確解調信號，需要將相位序列的選擇作為邊帶信息進行傳輸，這就降低了OFDM系統的頻譜利用率，限制了其在實際OFDM系統中的應用。

發明內容

根據現有技術存在的問題，本發明公開了一種基于改進選擇映射法的OFDM系統峰均比抑制方法，具體包括如下步驟：

對發射端的數據比特流進行調制：通過正交相移鍵控的調制方法將數據比特流映射至星座點，將二進制數據映射為復數數據，獲得頻帶信號后經過串并轉換得到調制信號；

設置過采樣因子并對調制信號進行過采樣處理，提取連續時間信號的細節特征；

根據OFDM系統中子載波數生成Wash-Hadamard矩陣；

采用Wash-Hadamard矩陣作為相位序列獲得多組備選信號：將生成的Wash-Hadamard矩陣與若干組表示相同信息的OFDM信號相乘，利用不同的相位序列對信號的相頻信息加擾得到若干組備選信號；

采用DCT變換對獲得的若干組備選信號進行處理、根據其能量集中特性，將能量集中于少數子載波上，以達到降低系統峰均功率比的目的，獲得DCT編碼信號；

對DCT編碼信號進行傅里葉逆變換獲得時域信號，并根據傅里葉逆變換的線性性質對得到的備選時域信號進行線性變換，獲得額外的時域備選信號；

設定信號門限功率值A，計算信號功率值A₀；