一種非連續可用的子載波ci-ofdm碼添加方法
【專利摘要】本發明屬于通信【技術領域】，尤其涉及在子載波非連續可用的情況下，一種非連續可用的子載波CI-OFDM碼添加方法，具體包括：獲取頻譜信息、進行CI碼擴展、對被占用子載波位置置零，獲得CI碼擴展后的頻域發送信號Xfd和進行OFDM發送。本發明相對于傳統的OFDM系統發射機模型，添加了一個N點IDFT運算，不需要太多額外的復雜度和硬件開銷。相對于傳統的OFDM，本發明大大降低了發送信號的PAPR，使發送信號功率分配更加均勻，降低了發射機功放的設計難度。本發明提出對添加Nzero個0后的N維信號進行CI擴展，相對于現有技術直接對N-Nzero調制符號進行CI擴展，保持了子載波的正交性，使得發射信號的PAPR獲得了進一步的降低。
【專利說明】—種非連續可用的子載波CM-OFDM碼添加方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于通信【技術領域】，尤其涉及在子載波非連續可用的情況下，一種非連續可用的子載波C1-OFDM碼添加方法。
【背景技術】
[0002]認知無線電技術最早是由Jos印h Mitola III博士于1999年提出，它的核心思想是通過頻譜感知獲得在當前時間可用的頻譜，利用這些頻譜進行數據的傳輸，從而從整體上大大提高了頻譜的利用率。
[0003]基于認知無線電的思想,應用到正交頻分復用(Orthogonal Frequency Divis1nMultiplexing, OFDM)系統中去,部分子載波將被主用戶占用，頻譜不再是連續可用的。根據這一特點，非連續OFDM(Non-Contiguous Orthogonal Frequency Divis1n Multiplexing,NC-0FDM)即通過未被占用的子信道進行數據傳輸，而對被占用的子信道對應的子載波置零，避免對主用戶的干擾。
[0004]作為多載波傳輸技術中的OFDM技術擁有頻譜利用率聞、實現簡單、易于與其它技術進行結合等優點，因而廣受科研和工程領域的青睞，并作為4G的關鍵技術獲得廣泛推廣。但是OFDM技術也擁有自身的一些缺陷，其中過高的峰均功率比(Peak-to-AveragePower Rat1, PAPR)為制約OFDM系統工程應用的主要問題之一。
[0005]OFDM系統的時域輸出表現為多個子載波信號的疊加，這樣勢必造成合成信號會產生很高的PAPR，這對發射機功放的線性度提出了很高的要求，增加了設備的精度要求。同時過高的功率還會造成很大的浪費，與高能效要求的下一代通信系統背道而馳。
[0006]針對這一問題，很多學者進行了研究，提出了各種降低OFDM系統PAPR的方法，其中，文獻 I “High-throughput, high-performance OFDM via pseudo-orthogonal carrierinterferometry spreading codes(ff.D A, Nassar C R and Z.Wu.1EEE Transact1ns onCommunicat1ns, vol.51，iss.7，1123-1134，July 2003) ”提出了一種 C1-0FDM 傳輸技術，它利用一種正交的Cl碼，將每個并行單獨地在子載波上傳輸的數據擴展到所有子載波上進行同時傳輸，使得調制的每個子載波時域波形的峰值均勻錯開，不再像OFDM時域波形一樣是由所有子載波的信號疊加而成，從而使子載波間在理論上的發送功率相同，從而降低了發送信號的PAPR。
[0007]文獻2 “載波干涉OFDM系統信號檢測技術研究(高培.成都:電子科技大學2011.) ”將C1-OFDM技術應用到子載波非連續可用的情況下，設計了一種Cl碼添加方法，提出了不連續C1-OFDM系統。但這種方法只對數據子載波進行Cl擴展，由于主用戶導致的空閑子載波的存在，使得子載波的正交性受到了一定程度的破壞，導致PAPR抑制的幅度較小。
【發明內容】
[0008]本發明提出了一種非連續可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，所述方法對數據子載波和空閑子載波同時進行Cl擴展，不僅抑制了 PAPR問題，且兼顧了子載波的正交性，最終發射信號的PAPR獲得了更大程度的降低。
[0009]一種非連續可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，包括如下步驟:
[0010]S1、獲取頻譜信息:
[0011]獲取主用戶信息,得到空閑頻譜標記向量Λ = [A1, A2,..., Λ Ν]，設所述空閑頻譜標記向量Λ中O元素個數為Ν_。，其中，若第i個子載波被占用時，Ai = 0，若第i個子載波未被占用時，Ai = I, N表示子載波的數量,Nzot。表示N個頻點中有Nzot。個頻點被占用，即可用頻點為N-Nzot。，i = 1，2，...，N，N為正整數；
[0012]S2、進行Cl碼擴展:
[0013]根據SI所述可用頻點N-Nzero得到N-Nzera個調制信號，所述N_NzeM個調制信號以SI所述的空閑頻譜向量Λ為索引，構建Cl擴展前的N維頻域發送信號X，對所述信號X進行Cl碼擴展，即做N點的IDFT運算，得到信號Xa，其中，Xa為非零的N維向量；
[0014]S3、對被占用子載波位置置零，獲得Cl碼擴展后的頻域發送信號Xfd:
[0015]根據SI所述，Nzero個子載波被占用，對所述N.。個子載波位置進行置零，獲得Cl擴展后的頻域發送信號Xfd = AXcl;
[0016]S4、進行 OFDM 發送:
[0017]將S3所得頻域發送信號Xfd以OFDM的方式發送。
[0018]進一步地，SI所述N為2的整次冪。
[0019]進一步地，當SI所述Ai = I時，用S2所述調制信號對Xi賦值，當SI所述Ai =O時，Xi = 0，其中，Xi表示Cl擴展前的N維信號的第i個元素。
[0020]本發明的有益效果是:
[0021]本發明相對于傳統的OFDM系統發射機模型，添加了一個N點IDFT運算，不需要太多額外的復雜度和硬件開銷。相對于傳統的0FDM，本發明大大降低了發送信號的PAPR，使發送信號功率分配更加均勻，降低了發射機功放的設計難度。
[0022]若N為2的整次冪，相對于傳統的OFDM系統發射機模型，則只需要添加一個N點的IFFT運算，相對于IDFT運算復雜度更低。
[0023]本發明提出對添加N.。個O后的N維信號進行Cl擴展，相對于現有技術直接對N-Nzero調制符號進行Cl擴展，保持了子載波的正交性，使得發射信號的PAPR獲得了進一步的降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明發射機框圖。
[0025]圖2是具體實施例仿真結果圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例和附圖，詳細說明本發明的技術方案。
[0027]本實施方式采用Matlab2013a仿真平臺進行運行實驗。OFDM系統參數:子載波N=1024，循環前綴Np = 128，采樣時間Ts = 0.lus。主用戶所占用的子載波占子載波總數的20%，即主用戶所占用的子載波數為NzeM = NX20%個。
[0028]調制方式為QPSK調制，編碼方式采用1/2卷積碼，主用戶所占用的子載波占子載波總數的20%，主用戶位置隨機分配。
[0029]步驟1:構造空閑頻譜標記向量Λ。隨機生成一個N維向量,保證向量中有Nzot。個
O,N-Nzer。個 I。
[0030]步驟2:根據空閑頻譜標記向量Λ，將接收到的N-Nzot。個已調制信號擴充成N維向量X，當Ai = I時，用已調制信號對Xi賦值；當Ai = O時，Xi = O15其中，i = I, 2,..., N,N為正整數。
[0031]對獲得的N維向量X進行Cl擴展，獲得信號Xa。
[0032]步驟3:被占用子載波位置置零。即將步驟2所得向量Xa與空閑頻譜標記向量Λ相乘。
[0033]步驟4:將步驟3得到的信號進行OFDM發送。
[0034]對發送信號的PAPR進行仿真測試，仿真結果如圖2所示。其中實線為采用本發明所提發射機方案的發射信號的PAPR分布函數曲線，虛線為采用文獻2所提出的方法的發射信號的PAPR分布函數曲線。仿真的符號數為100000。
[0035]比較兩條曲線可知，本發明所介紹的發射機方案相比文獻2提出的方法有更低的PAPR，在分布曲線上有3dB以上的性能增益，且本發明所介紹的發射機方案在運算復雜度上和文獻2方法相比基本一致。
[0036]本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，該程序在執行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。
[0037]另外，在本發明實施例中的各功能單元可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能模塊的形式實現。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。
[0038]上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。
【權利要求】
1.一種非連續可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、獲取頻譜信息: 獲取主用戶信息，得到空閑頻譜標記向量Λ = [A1, A2, , Λ Ν]，設所述空閑頻譜標記向量Λ中O元素個數為Ν_。，其中，若第i個子載波被占用時，Ai = 0，若第i個子載波未被占用時，Ai = I, N表示子載波的數量，Nzmj表示N個頻點中有Nzot。個頻點被占用，即可用頻點為N-Nzot。，i = 1，2，...，N，N為正整數； 52、進行Cl碼擴展: 根據SI所述可用頻點N-Nz_得到N-N.。個調制信號，所述Ν-Ν_。個調制信號以SI所述的空閑頻譜向量Λ為索引，構建Cl擴展前的N維頻域發送信號X，對所述信號X進行Cl碼擴展，即做N點的IDFT運算，得到信號Xa，其中，Xa為非零的N維向量； 53、對被占用子載波位置置零，獲得Cl碼擴展后的頻域發送信號Xfd: 根據SI所述，Nzero個子載波被占用，對所述Ν_。個子載波位置進行置零，獲得Cl擴展后的頻域發送信號Xfd= AXci; 54、進行OFDM發送: 將S3所得頻域發送信號Xfd以OFDM的方式發送。
2.根據權利要求1所述一種非連續可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，其特征在于:SI所述N為2的整次冪。
3.根據權利要求1所述一種非連續可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，其特征在于:當SI所述Ai = I時，用S2所述調制信號對Xi賦值，當SI所述Ai = O時，Xi = 0，其中，Xi表示Cl擴展前的N維信號的第i個元素。
【文檔編號】H04L25/03GK104202284SQ201410422164
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月25日 優先權日:2014年8月25日
【發明者】趙陽, 王軍, 陳亞丁, 李少謙 申請人:電子科技大學