專利名稱：降低ofdm信號峰平比的雙曲正切壓擴變換方法
技術領域：
本發明屬于無線通信技術領域，涉及降低正交頻分復用OFDM無線傳輸信號峰平比PAPR的壓擴變換方法，可廣泛應用于各類新一代寬帶OFDM無線通信系統。
背景技術：
正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)調制技術是一種無線環境下的高速傳輸技術，經過多年的發展，該技術也越來越多地被人們認可。因為OFDM調制中的子載波是正交的，所以可以顯著地減小系統的碼間干擾。與單載波調制相比，OFDM調制具有更高的譜效率。此外，通過插入保護間隔，OFDM調制可以更好地抵抗多徑衰落。由于這些優點，OFDM調制被廣泛應用于各類寬帶無線通信系統中。但是，由于OFDM調制采用多個正交的子載波，子載波的疊加形成OFDM信號，因此會產生很高的峰平比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)，使得功率放大器進入飽和區，從而導致信號畸變和功率放大器的效率降低。因此，降低OFDM信號的峰平比PAI^R對于信號的可靠傳輸是非常必要的。非線性壓擴變換是降低OFDM信號峰平比PAPR的一種有效方法。它在發送端對原始信號進行壓擴，在接收端對接收信號進行解壓擴以恢復原始信號。現有的非線性壓擴方案包括μ律壓擴、指數壓擴和雙曲正切壓擴等方法。Xianbin Wang在“Reduction of Peak-to-Average Power Ratio of OFDM System Using A Companding Technique，，中提出了 μ律壓擴方法，該方法的基本思想是擴張小信號幅度，同時保持大信號幅度不變，雖然可以降低OFDM信號的峰平比PAPR，但會增加信號壓擴后的平均功率。因此，μ律壓擴方法會使壓擴后信號的功率達到功率放大器的飽和區，從而使功率放大信號產生非線性畸變； 為了解決μ律壓擴方法的信號平均功率增長問題，Tao Jiang在“focponential Companding Technique for PAPR Reduction in OFDMSystems”中提出了指數壓擴方法，該方法的基本思想是將原始OFDM信號的幅度分布轉化為均勻分布，通過合理調整參數保持信號壓擴前后的平均功率恒定，但是，該方法所追求的均勻分布目標將使大幅度信號分布增大，因此， 當發送端采用非線性度較大的功率放大器時，其誤碼率BER性能將會急劇惡化；Gang Yang 在"Using hyperbolic tangent sigmoid transfer function for companding transform in OFDM system”中提出了雙曲正切壓擴方法，該方法通過調整非線性度因子雖然可以獲得不同的峰平比PAPR性能，但是當要求的峰平比PAPR較小時，其誤碼率BER性能依然很差。

發明內容
本發明的目的在于針對上述已有方法的不足，提出了一種新的降低OFDM信號峰平比的雙曲正切壓擴變換方法，該方法通過在雙曲正切函數中引入兩個位移因子來提高對信號的處理靈活度，從而在有效降低OFDM信號峰平比PAPR的同時，顯著提高系統的誤碼率 BER性能。
實現本發明的技術方案包括0FDM系統發送端對原始信號的壓擴變換以及OFDM 系統接收端對接收信號的解壓擴變換。其中一 .在OFDM系統發送端降低OFDM信號峰平比的雙曲正切壓擴變換方法，包括以下步驟(1)對信源產生的數據比特流進行正交振幅調制，得到串行正交振幅調制信號X， 再對該X進行串并變換，得到并行正交振幅調制信號xm，其中，Hi = 0，1，一,N-LN表示OFDM 系統包含的子載波個數；(2)對并行正交振幅調制信號Xm進行過采樣，得到過采樣信號
權利要求
1. 一種在OFDM系統發送端降低OFDM信號峰平比的雙曲正切壓擴變換方法，包括以下步驟(1)對信源產生的數據比特流進行正交振幅調制，得到串行正交振幅調制信號X，再對該X進行串并變換，得到并行正交振幅調制信號Xm，其中，m = 0，1，…，N-，N表示OFDM系統包含的子載波個數；(2)對并行正交振幅調制信號Xm進行過采樣，得到過采樣信號
2. —種在OFDM系統接收端降低OFDM信號峰平比的雙曲正切壓擴變換方法，包括以下步驟1)對壓擴函數求反函數得到解壓擴函數
3.根據權利要求2所述的降低OFDM信號峰平比的雙曲正切壓擴變換方法，其中步驟 5)所述將還原出的數據比特流與信源產生的數據比特流進行匹配，是將還原出的數據比特流和信源產生的數據比特流中相同的比特判為正確，不同的比特判為誤碼。
全文摘要
本發明公開了一種降低OFDM信號峰平比的雙曲正切壓擴變換方法，主要解決現有技術平均功率不恒定、誤碼率高的問題。其實現步驟為(1)對信源產生的數據比特流進行正交振幅調制，再經串并變換后進行過采樣；(2)對過采樣信號做快速傅立葉逆變換，得到原始OFDM信號；(3)基于雙曲正切函數構建壓擴函數，并對原始OFDM信號做壓擴變換，再經并串變換后發射；(4)計算發射信號峰平比；(5)對接收信號串并變換后做解壓擴變換和快速傅立葉變換；(6)對快速傅立葉變換信號去過采樣后得到OFDM解調信號；(7)對OFDM解調信號進行并串變換和正交振幅解調后統計誤碼率。本發明既能有效抑制峰平比，又能顯著降低誤碼率，同時保持平均功率恒定，可廣泛應用于新一代寬帶無線OFDM通信系統。
文檔編號H04L27/26GK102404274SQ20121000208
公開日2012年4月4日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者宮豐奎, 李靖, 王麗花, 王勇, 葛建華 申請人:西安電子科技大學