專利名稱：基于信號統(tǒng)計分布函數(shù)優(yōu)化的ofdm信號峰平比抑制方法
基于信號統(tǒng)計分布函數(shù)優(yōu)化的OFDM信號峰平比抑制方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及正交頻分復(fù)用OFDM調(diào)制無線傳輸信號的峰平比PAPR抑制方法，可廣泛應(yīng)用于各類新一代寬帶OFDM無線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用OFDM調(diào)制技術(shù)是一種多載波調(diào)制技術(shù)。作為新一代移動通信系統(tǒng)的核心技術(shù)，OFDM已成為當今高速無線通信領(lǐng)域的研究熱點。但是，OFDM系統(tǒng)的一個主要缺點就是峰平比PAPR過高，即相對于單載波系統(tǒng)而言，OFDM發(fā)射機的輸出信號瞬時值會有較大范圍的波動。這就要求系統(tǒng)內(nèi)的一些部件，如功率放大器、模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等具有較大的線性工作范圍。而反過來，這些部件也會對動態(tài)范圍較大的信號產(chǎn)生非線性失真，從而影響OFDM系統(tǒng)的性能。為了克服這一問題，最簡單的方法就是采用動態(tài)范圍較大的功率放大器，或?qū)β史糯笃鞯墓ぷ鼽c進行補償，但這樣做的缺點是功率放大器的效率會大大降低，絕大部分能量都轉(zhuǎn)化為熱能浪費掉了 ；另外，擴大功率放大器的線性范圍還會使設(shè)備成本顯著提高，因此，峰平比PAPR問題是阻礙OFDM技術(shù)走向?qū)嵱没囊淮笳系K。
壓擴方法是降低OFDM信號峰平比PAPR的一種有效方法，且實現(xiàn)簡單、系統(tǒng)復(fù)雜度低。有些壓擴方法的性能還不錯，如指數(shù)壓擴、分段壓擴和梯形壓擴等方法。Tao Jiang在 "Exponential Companding Technique for PAPR Reduction in OFDM Systems，，中提出了指數(shù)壓擴方法，其基本思想是將原始OFDM信號的幅度分布轉(zhuǎn)化為均勻分布，但是，該方法所追求的均勻分布目標將使大幅度信號的分布增大，因此，當發(fā)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；為此Jun Hou在“Peak-to-Average Power Ratio Reduction of OFDM Signal s With Nonlinear Companding Scheme，，中提出了分段壓擴方法，其基本思想是使壓擴后的小信號幅度服從瑞利分布，大信號幅度服從均勻分布，該方法雖然可以有效降低信號峰平比PAPR，且系統(tǒng)誤碼率BER也較低，但難以靈活變化以滿足不同系統(tǒng)的性能要求；為此Siiann-Siiun Jeng在“Efficient PAPR Reduction in OFDM Systems Based on a Companding Technique With Trapezium Distribution"中提出了梯形壓擴方法，其基本思想是將原始OFDM信號的幅度分布轉(zhuǎn)化為梯形分布，但是，該方法在不同的參數(shù)取值情況下，會使小幅度信號或大幅度信號的分布增大，從而使峰平比 PAPR性能或誤碼率BER性能下降。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有方法的不足，提出了一種基于信號統(tǒng)計分布函數(shù)優(yōu)化的OFDM信號峰平比抑制方法，以顯著降低OFDM信號的峰平比PAPR，有效改善系統(tǒng)的誤碼率BER性能，并為無線OFDM系統(tǒng)設(shè)計提供更高的靈活性，以滿足不同系統(tǒng)的性能要求。
實現(xiàn)本發(fā)明的基本思想是使壓擴后的小信號統(tǒng)計分布函數(shù)保持不變，而將大信號的統(tǒng)計分布函數(shù)優(yōu)化為負斜率的線性函數(shù)，其技術(shù)方案描述如下
(1)對輸入比特流進行OFDM調(diào)制，再經(jīng)過上采樣得到原始OFDM信號I，其中，η =0，1，…，JN-I，J表示上采樣因子，N表示OFDM系統(tǒng)包含的子載波個數(shù)；
(2)根據(jù)信號統(tǒng)計分布函數(shù)的優(yōu)化目標構(gòu)建壓擴函數(shù)如下
權(quán)利要求
1. 一種基于信號統(tǒng)計分布函數(shù)優(yōu)化的OFDM信號峰平比抑制方法，包括以下步驟(1)對輸入比特流進行OFDM調(diào)制，再經(jīng)過上采樣得到原始OFDM信號、，其中，n= 0， 1，…，JN-I，J表示上采樣因子，N表示OFDM系統(tǒng)包含的子載波個數(shù)；(2)根據(jù)信號統(tǒng)計分布函數(shù)的優(yōu)化目標構(gòu)建壓擴函數(shù)如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信號統(tǒng)計分布函數(shù)優(yōu)化的OFDM信號峰平比抑制方法，其中步驟(9)所述將還原出的比特流與輸入比特流進行匹配，是將還原出的比特流和輸入比特流中相的比特判為正確，不同的比特判為誤碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于信號統(tǒng)計分布函數(shù)優(yōu)化的OFDM信號峰平比抑制方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計靈活性低、峰平比高的問題。其實現(xiàn)步驟為(1)對輸入比特流進行OFDM調(diào)制，再經(jīng)上采樣后得到原始OFDM信號；(2)根據(jù)信號統(tǒng)計分布函數(shù)的優(yōu)化目標構(gòu)建壓擴函數(shù)，并對原始OFDM信號進行壓擴變換；(3)發(fā)送壓擴變換信號，并計算其峰平比；(4)計算解壓擴函數(shù)，并對接收信號進行解壓擴變換；(5)對解壓擴變換信號進行下采樣，并經(jīng)OFDM解調(diào)后統(tǒng)計誤碼率。本發(fā)明不僅能夠顯著降低OFDM信號的峰平比，而且能夠有效改善系統(tǒng)的誤碼率性能，同時為無線OFDM系統(tǒng)設(shè)計提供更高的靈活性，可廣泛應(yīng)用于各類新一代寬帶無線OFDM通信系統(tǒng)。
文檔編號H04L27/26GK102523191SQ20121000431
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)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(xué)