專利名稱：一種降低ofdm系統峰均比的壓擴方法
技術領域：
本發明涉及正交頻分復用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,簡稱OFDM)移動通信系統中對OFDM信號進行改善的技術領域，特別是涉及一種降低OFDM系統峰均比的壓擴方法。
背景技術：
正交頻分復用(OFDM)具有抗多徑衰落、頻譜利用率高和系統容量大等優點，因而已經被廣泛的應用在無線通信系統，包括地面數字視頻廣播(DVB-T)，數字音頻廣播 (DAB)，無線局域網(WLAN)，全球互通微波存取(WiMAX)等領域。
然而，OFDM信號具有高峰均功率比的缺點會迫使高功率放大器(HPA)具有大的回退，這降低了 HPA的效率。為了解決這個問題，已經提出了許多解決方案，如選擇映射 (SLM)，部分傳輸序列(PTS)，編碼，限幅和壓擴。這些方法可以分為兩類。
一類是減少高PAPR的出現概率，如編碼，SLM和PTS。然而，這些方法需要高的計算復雜度，一些需要邊帶信息(SI)來恢復原始信號，從而導致數據速率的降低。另外一類是修改發射信號的非線性失真技術，包括限幅和壓擴方法。限幅方法用于PAPR的降低是最簡單有效的方法，但當使用高階調制時，限幅引入的帶內失真和帶外輻射會嚴重地降低系統的性能。壓擴算法是一個簡單的方法，通過改變信號的幅度來達到降低PAPR的目的，在接收端通過使用壓擴逆變換函數可以恢復信號。文獻“X. B. Wang, T. T. Tjhung, and C. S. Ng, “Reduction of peak-to average power ratio of OFDM system using a companding technique, ” IEEETrans. Broadcast. , vol. 45, no. 3, pp. 303-307，Sep. 1999，， 提出一種基于語音處理使μ律壓擴方案具有更好的性能，但降低的PAPR是以增加平均功率為代價的。在參考文獻“X. Huang, J. Lu, J. Zheng, et al. , “Companding transform for reduction in peak-to-average power ratio of OFDMsignals,，’IEEE Trans. Wireless Co mmun.，vol. 3，no. 6，pp. 2030-2039, Nov. 2004”中提出線性非對稱壓擴變換(LNST)的建議， 然而突然跳變會降低發送信號的功率譜密度，且接收機需要邊帶信息(SI)才可恢復原始信號°在參考文獻“T. Jiang, Y. ang, and Y.-H. Song, “ExponentialCompanding Technique for PAPR Reduction in OFDM Systems, ” IEEE Trans. Broadcast. , Vol. 51, No. 2, Jun. 2005^ 提出了指數的壓擴技術，此方案可以顯著降低原始信號的PAPR，但使用高階調制會使誤碼率性能嚴重地下降。在文獻“S.-S. Jeng, and J. -Μ. Chen, “Efficient PAPRReduction in OFDM Systems Based on a Companding Technique With Trapezium Distribution,，’IEEE Trans. Broadcast. , Vol. 57, No. 2，Jun. 2011”提出梯形分布擴方法，該方案可以使PAPR降低和BER性能之間做一個權衡。
為了進一步改善信號PAPR的降低和BER性能方法，本專利提出了一個新的壓擴方法。可以設置輸出信號最大的PAPR，以滿足不同的系統的要求。因而在用高階調制時，設置一個相對較高的PAPR來獲得較低的BER。并且根據不同的信號噪聲比(SNR)，從而提出壓擴逆變換的標準，以達到更好的BER性能。最后，仿真結果表明，所提出的壓擴方法提供了更好的PAPR降低，誤碼率性能和頻譜特性。
發明內容
為更有效地克服OFDM系統中存在的上述缺陷，本發明目的是提供一種可以降低OFDM系統中峰均功率比，并能更有效地應用于實際通信系統中的方法。本發明的創新之處在于可以設置輸出信號最大的PAPR，在降低的PAPR和BER性能之間做一個權衡。因而在用高階調制時，設置一個相對較高的PAPR來獲得較低的BER。本發明的創新之處在于根據不同的信號噪聲比(SNR)，從而提出壓擴逆變換的標準，以達到更好的BER性能。仿真結果表明，該方案相比于其它的壓擴算法，可以實現更好的降低信號的PAPR，同時具有更好的BER性能，并降低帶外頻譜輻射。本發明是一種降低OFDM系統峰均比的壓擴方法。所述方法具體過程包括以下步驟步驟I輸入信號，對信號進行調制、串并轉換，再進行反傅里葉變換、并串轉換，得到CFDM信號；步驟2根據系統要求，設置輸出信號最大的峰均比PAPRmax,通過式(I)可計算出當信號為最大的峰均比時所對應的信號值
權利要求
1.一種降低OFDM系統峰均比的壓擴方法，其特征在于 步驟I輸入信號，對信號進行調制、串并轉換，再進行反傅里葉變換、并串轉換，得到OFDM信號； 步驟2根據系統要求，設置輸出信號最大的峰均比PAPRmax，通過式(I)可計算出當信號為最大的峰均比時所對應的信號值Xmax
全文摘要
本發明公開了一種降低OFDM系統峰均比的壓擴方法。本發明通過研究信號減少的PAPR和在OFDM系統中誤比特率(BER，bit error ratio)之間的關系，對它們進行折衷，從而提出了一種新的壓擴方法。壓擴算法是一種能夠有效的降低OFDM系統峰均功率比(PAPR)的方法，在本發明中，可以設置輸出信號最大的PAPR，以滿足不同的系統的要求，并且根據不同的信號噪聲比(SNR)，從而提出壓擴逆變換的標準，可以得到更好的BER性能接收機。由仿真結果表明，該方法可以顯著地降低OFDM信號的PAPR，而與以前的方法相比，具有更好的光譜特性和誤碼率性能。
文檔編號H04L27/26GK103001913SQ20121045502
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者羅仁澤, 張成森, 牛娜 申請人:西南石油大學