基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低ＰＡＰＲ的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低ＰＡＰＲ的方法及系统。该方法包括：依据ＯＦＤＭ系统的参数要求，确定消峰序列中的子载波数目Ｎ、子载波中的预留子载波数目Ｌ及预留子载波的位置；并给定ＰＡＰＲ门限值Ｂ、幅值比例因子集合Ｒ；依据ＰＡＰＲ门限值Ｂ，获取频域理想消峰序列Ｄ；依据频域理想消峰序列，获取Ｌ个预留子载波上的值，并为其他Ｎ－Ｌ个子载波分配数据０，进而确定频域消峰序列Ｃ；将频域消峰序列Ｃ进行反傅立叶变换，得到时域消峰序列ｃ（ｎ），将ｘ（ｎ）和ｃ（ｎ）相减得到传输信号ｚ（ｎ）。本发明专利技术利用了幅值比例因子方法代替传统迭代方法来寻找最优的消峰序列，大大降低了系统的复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低PAPR方法及系统。
技术介绍
正交频分复用技术(OFDM)是近几年通信领域的一个热点技术，它凭借抗干扰性能强、频谱利用率高以及强大的抗衰落能力和数据传输速率，已经被当前很多热点通信系统所采用，更被看作是下一代移动通信中的核心技术。但是OFDM技术在无线通信系统中却面临着许多需要解决的理论和实际问题，峰值平均功率比问题就是其面临的一大问题。 相对于单载波系统而言，OFDM系统发射机的输出信号的瞬时值会有较大幅度的波动，这是因为OFDM符号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的。理论分析表明，当OFDM信号的各个子载波间统计独立时(子载波数N≥16)，其合成信号的时域波形近似于高斯分布，随着子载波数的增加，峰值功率线性增加，带来了较大的峰值平均功率比，简称峰均比(即PAPR)。若功率放大器的线性动态范围小于信号峰值的话，非线性失真会导致带内噪声和带外频谱扩展，带内噪声会导致系统误码率增大，而频谱扩展则会导致相邻信道问的干扰。因此必须采用一定的峰均比抑制技术来降低信号的峰均比，以使发射机功率放大器高效工作，提高系统的整体性能。 为了解决OFDM系统的峰均比问题，国内外的很多学者都做出了大量的研究，提出了很多相关算法。目前，用来降低OFDM信号PAPR算法大致可分为三大类第一类是信号预畸变技术，典型的预畸变技术有限幅法(Clipping)、压缩扩张等技术。第二类是扰码技术，即利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理，从中选择PAPR较小的OFDM符号来传输，如选择性映射(SLM)和部分传输序列(PTS)和冗余序列插入(DSI)。第三类是编码技术，即避免使用那些会生成较大峰值功率信号的编码图样，如Golay互补序列映射(GCS)，分组编码(Block Coding)等。信号预畸变类技术的思想是直接对信号的峰值进行非线性操作，最直接，最简单。由于它采用的是非线性操作，产生了带内噪声和带外干扰，因此系统的误码率比较高。编码类技术的思想是只发送那些具有较低PAPR特性的码字，从而避免了发送那些会出现较高PAPR的码字。该类技术为线性过程，不会使信号产生畸变，因此也没有限幅类技术的缺点。但是，编码类技术的计算复杂度非常高，编解码都非常麻烦，更重要的是，这类技术的信息速率降低得很快，因此只适用于子载波数比较少的情况。信号扰码类技术，它的核心思想是降低大PAPR出现的概率，采用的也是线性变换，但是该类技术复杂度比较高，需要进行多次IFFT运算和搜索过程。 例如，在传统的预留子载波算法中，特殊结构的频域信号C是按照遍历搜索方式来选取的。基本思想为在N个子载波中，有L个降低峰值载波，每个降低峰值载波的幅度相位有K种(包括零)可能的取值，通过搜索L个降低峰值载波的所有幅度相位的KL种组合，从中选择一种使得PAPR最小的最优组合。可见，这种传统的子载波预留算法共需要进行KL次IFFT运算，且随着子载波数N的增加，或者降低峰值载波数L的增加所需要进行的IFFT运算的次数也会明显增加，因此传统的虚载波预留算法复杂度比较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低PAPR方法及系统。基于本专利技术，可以在降低系统复杂度的前提下实现较理想的降低PAPR的效果。 本专利技术一种基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低PAPR的方法，包括如下步骤参数确定步骤，依据OFDM系统的参数要求，确定消峰序列中的子载波数目N、所述子载波中的预留子载波数目L及所述预留子载波的位置；并给定PAPR门限值B、幅值比例因子集合R；频域消峰序列获取步骤，依据所述PAPR门限值B，获取频域理想消峰序列D；依据所述频域理想消峰序列D，获取L个所述预留子载波上的值，并为其他N-L个子载波分配数据0，进而确定所述频域消峰序列C；传输信号计算步骤，将所述频域消峰序列C进行反傅立叶变换，得到时域消峰序列c(n)，将x(n)和c(n)相减得到传输信号z(n)如下z(n)＝x(n)-c(n)＝IFFT(X)-IFFT(C)，其中，X为有用数据信息序列。 上述降低PAPR的方法，优选所述传输信号计算步骤在获取z(n)后，还包括如下步骤第一判断步骤，计算所述传输信号z(n)的PAPR值，判断所述PAPR值是否大于所述门限值B；若是，则直接输出传输信号z(n)；若否，执行频域消峰信号更新步骤；频域消峰信号更新步骤，利用所述幅值比例因子集合R修改所述频域消峰序列C，获取修改后的频域消峰信号C′；多个传输信号z′(n)更新的步骤，将所述修改后的频域消峰信号C′进行反傅立叶变换，得到多个时域消峰序列c′(n)，将x(n)和c′(n)相减得到多个更新的传输信号z′(n)；具有最小PAPR值的z′(n)步骤，计算所述多个z′(n)的PAPR值，选择PAPR值最小的z′(n)直接输出。 上述降低PAPR的方法，优选所述频域消峰信号更新步骤中，所述利用所述幅值比例因子集合R修改所述频域消峰序列C，获取修改后的频域消峰信号C′包括如下步骤幅值比例因子序列S产生步骤，根据所述幅值比例因子集合R，随机产生多个幅值比例因子序列S；频域消峰信号C′获取步骤，所述频域消峰序列C与所述幅值比例因子序列S进行对应元素相乘，得到多个所述修改后的频域消峰信号C′。 上述降低PAPR的方法，优选所述频域消峰信号更新步骤中，所述利用幅值比例因子集合R修改C′，获取更新的C′包括如下步骤幅值比例因子序列S产生步骤，根据所述幅值比例因子集合R，随机产生多个幅值比例因子序列S；更新的C′获取步骤，所述C′与所述幅值比例因子序列S进行对应元素相乘，得到多个更新的C′。 上述降低PAPR的方法，优选所述频域消峰序列获取步骤中，所述依据所述PAPR门限值B，获取频域理想消峰序列D包括具有理想PAPR性能的信号序列x(n)计算步骤，将所述有用数据信息序列X进行反傅立叶变换，获取时域有用数据信息序列x(n)；依据所述PAPR门限值B，对x(n)进行限幅处理，获取具有理想PAPR性能的信号序列x′(n)，其中，频域理想消峰序列D获取步骤，依据d(n)＝x(n)-x′(n)获取时域理想消峰序列d(n)；将时域理想消峰序列d(n)经过傅立叶变换得到所述频域理想消峰序列D。 另一方面，本专利技术还提供了一种基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低PAPR的系统，包括参数确定模块，用于依据OFDM系统的参数要求，确定消峰序列中的子载波数目N、所述子载波中的预留子载波数目L及所述预留子载波的位置；并给定PAPR门限值B、幅值比例因子集合R；频域消峰序列获取模块，用于依据所述PAPR门限值B，获取频域理想消峰序列D；依据所述频域理想消峰序列，获取L个所述预留子载波上的值，并为其他N-L个子载波分配数据0，进而确定所述频域消峰序列C；传输信号计算模块，用于将所述频域消峰序列C进行反傅立叶变换，得到时域消峰序列c(n)，将x(n)和c(n)相减得到传输信号z(n)如下z(n)＝x(n)-c(n)＝IFFT(X)-IFFT(C)，其中，X为有用数据信息序列。 上述降低PAPR的系统，优选所述信号传输计算模块后，还连接有第一判断模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低ＰＡＰＲ的方法，其特征在于，包括如下步骤：参数确定步骤，依据ＯＦＤＭ系统的参数要求，确定消峰序列中的子载波数目Ｎ、所述子载波中的预留子载波数目Ｌ及所述预留子载波的位置；并给定ＰＡＰＲ门限值Ｂ、幅值比例因子集合Ｒ；频域消峰序列获取步骤，依据所述ＰＡＰＲ门限值Ｂ，获取频域理想消峰序列Ｄ；依据所述频域理想消峰序列Ｄ，获取Ｌ个所述预留子载波上的值，并为其他Ｎ－Ｌ个子载波分配数据０，进而确定所述频域消峰序列Ｃ；传输信号计算步骤，将所述频域消峰序列Ｃ进行反傅立叶变换，得到时域消峰序列ｃ（ｎ），将ｘ（ｎ）和ｃ（ｎ）相减得到传输信号ｚ（ｎ）如下：ｚ（ｎ）＝ｘ（ｎ）－ｃ（ｎ）＝ＩＦＦＴ（Ｘ）－ＩＦＦＴ（Ｃ），其中，Ｘ为有用数据信息序列。

【技术特征摘要】
1.一种基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低PAPR的方法，其特征在于，包括如下步骤参数确定步骤，依据OFDM系统的参数要求，确定消峰序列中的子载波数目N、所述子载波中的预留子载波数目L及所述预留子载波的位置；并给定PAPR门限值B、幅值比例因子集合R；频域消峰序列获取步骤，依据所述PAPR门限值B，获取频域理想消峰序列D；依据所述频域理想消峰序列D，获取L个所述预留子载波上的值，并为其他N-L个子载波分配数据0，进而确定所述频域消峰序列C；传输信号计算步骤，将所述频域消峰序列C进行反傅立叶变换，得到时域消峰序列c(n)，将x(n)和c(n)相减得到传输信号z(n)如下z(n)＝x(n)-c(n)＝IFFT(X)-IFFT(C)，其中，X为有用数据信息序列。2.根据权利要求1所述的降低PAPR的方法，其特征在于，所述传输信号计算步骤在获取z(n)后，还包括如下步骤第一判断步骤，计算所述传输信号z(n)的PAPR值，判断所述PAPR值是否大于所述门限值B；若是，则直接输出传输信号z(n)；若否，执行频域消峰信号更新步骤；频域消峰信号更新步骤，利用所述幅值比例因子集合R修改所述频域消峰序列C，获取修改后的频域消峰信号C′；多个传输信号z′(n)更新的步骤，将所述修改后的频域消峰信号C′进行反傅立叶变换，得到多个时域消峰序列c′(n)，将x(n)和c′(n)相减得到多个更新的传输信号z′(n)；具有最小PAPR值的z′(n)步骤，计算所述多个z′(n)的PAPR值，选择PAPR值最小的z′(n)直接输出。3.根据权利要求2所述的降低PAPR的方法，其特征在于，所述频域消峰信号更新步骤中，所述利用所述幅值比例因子集合R修改所述频域消峰序列C，获取修改后的频域消峰信号C′包括如下步骤幅值比例因子序列S产生步骤，根据所述幅值比例因子集合R，随机产生多个幅值比例因子序列S；频域消峰信号C′获取步骤，所述频域消峰序列C与所述幅值比例因子序列S进行对应元素相乘，得到多个所述修改后的频域消峰信号C′。4.根据权利要求2所述的降低PAPR的方法，其特征在于，所述频域消峰信号更新步骤中，所述利用幅值比例因子集合R修改C′，获取更新的C′包括如下步骤幅值比例因子序列S产生步骤，根据所述幅值比例因子集合R，随机产生多个幅值比例因子序列S；更新的C′获取步骤，所述C′与所述幅值比例因子序列S进行对应元素相乘，得到多个更新的C′。5.根据权利要求1所述的降低PAPR的方法，其特征在于，所述频域消峰序列获取步骤中，所述依据所述PAPR门限值B，获取频域理想消峰序列D包括具有理想PAPR性能的信号序列x(n)计算步骤，将所述有用数据信息序列X进行反傅立叶变换，获取时域有用数据信息序列x(n)；依据所述PAPR门限值B，对x(n)进行限幅处理，获取具有理想PAPR性能的信号序列x′(n)，其中，频域理想消峰序列D获取步骤，依据d(n)＝x(n)-x′(n)获取时域理想消峰序列d(n)；将时域理想消峰序列d(n)经过傅立叶变换得到所述频域理想消峰序列D。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，陈诚，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]