專利名稱：正交頻分復(fù)用系統(tǒng)基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列方法
技術(shù)領(lǐng)域：
正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列方法屬于正交頻分復(fù)用通信技術(shù)領(lǐng)域。
但由于各子載波間的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，其相應(yīng)的時(shí)域波形表現(xiàn)出嚴(yán)重的隨機(jī)起伏，統(tǒng)計(jì)上服從高斯分布。因此，發(fā)射機(jī)功率放大器較易進(jìn)入飽和工作區(qū)，引起非線性失真。
在1997年第2期《Electronics Letters》第368-369頁(yè)上由S.H.Muller發(fā)表的“OFDMwith Reduced Peak-to-Average Power Ratio by Optimum Combination of Partial TransmitSequences”一文中提出了基于最小峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)的部分傳輸序列算法。
該方法將一個(gè)子載波塊中欲發(fā)送的N點(diǎn)頻域矢量分解成V(V≥2)個(gè)頻域子矢量X=Σv=1VX(v)]]>頻域子矢量進(jìn)行IFFT運(yùn)算后進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)并求和，得到時(shí)域矢量x~=Σv=1Vb(v)·IFFT{X(v)}]]>其中b(v)為旋轉(zhuǎn)因子。對(duì)b(v)的各種情況進(jìn)行遍歷，求出對(duì)應(yīng)于峰均功率比(峰值功率與平均功率的比值)最小時(shí)的b(v)。在一般系統(tǒng)中，平均功率保持不變，該條件下峰值功率最小。
但該方法僅僅在系統(tǒng)平均功率不變的條件下降低了信號(hào)的峰值功率，無法反映出系統(tǒng)整體的誤比特率性能。
其特征在于它依次含有以下步驟(1)將一個(gè)子載波塊中欲發(fā)送的N點(diǎn)頻域矢量分解成V(V≥2)個(gè)子矢量X=Σv=1VX(v),]]>其中，X欲發(fā)送的頻域矢量；X(v)分解出的頻域子矢量；(2)對(duì)頻域子矢量進(jìn)行IFFT運(yùn)算，得到時(shí)域子矢量a(v)＝IFFT{X(v)} (1≤v≤V)，其中，IFFT{ }快速反傅立葉變換；(3)對(duì)上述子矢量進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)子矢量x(v)＝b(v)·a(v)(1≤v≤V)，其中，b(v)旋轉(zhuǎn)因子，為從0到2π的任意角度值；(4)旋轉(zhuǎn)子矢量求和，得到時(shí)域矢量x~=Σv=1Vx(v),]]>(5)計(jì)算時(shí)域矢量的非線性噪聲功率Nnl=Σn=0N-1[f(x~(n))-x~(n)]2,]]>其中， 矢量 中的第n點(diǎn)；f( )功率放大器的傳輸函數(shù)；(6)遍歷所有的b(v)值，并重復(fù)(3)、(4)、(5)步驟，得到非線性噪聲功率最小時(shí)的時(shí)域矢量x=x~|min{Nnl(x~)},]]>此時(shí)的旋轉(zhuǎn)因子為b*，即b*=b(v)|min{Nnl(x~)}]]>(7)發(fā)送x，并將b*作為邊帶信息發(fā)送出去，用于接收機(jī)解部分傳輸序列。
在工作站的COSSAP通信仿真平臺(tái)上的運(yùn)行證明本發(fā)明提高了系統(tǒng)整體的誤比特率性能，達(dá)到了預(yù)期目的。
圖2本發(fā)明實(shí)施例1的流程框圖。
圖3本發(fā)明實(shí)施例2的流程框圖。
圖4實(shí)施例1與現(xiàn)有技術(shù)的性能比較圖。
圖5實(shí)施例2與現(xiàn)有技術(shù)的性能比較圖。
第四步旋轉(zhuǎn)子矢量求和，得到時(shí)域矢量x~=Σv=1Vx(v),]]>第五步計(jì)算時(shí)域矢量的非線性噪聲功率Nnl=Σn=0N-1[f(x~(n))-x~(n)]2,]]>第六步遍歷所有b(v)的±1與±j值，并重復(fù)(3)、(4)、(5)步驟，得到非線性噪聲功率最小時(shí)的時(shí)域矢量x=x~|min{Nnl(x~)},]]>此時(shí)的旋轉(zhuǎn)因子為b*第七步發(fā)送x，并將b*作為邊帶信息發(fā)送出去，用于接收機(jī)解部分傳輸序列。
實(shí)施例2請(qǐng)見圖3步驟與實(shí)例1基本相同，區(qū)別在于
第(1)步將一個(gè)子載波塊中欲發(fā)送的N點(diǎn)頻域矢量隨機(jī)地均勻分解成V(V≥2)個(gè)子矢量X=Σv=1VX(v).]]>具體實(shí)施采用如下方式例如當(dāng)系統(tǒng)采用N＝512個(gè)子載波，并劃分為V＝2部分時(shí)，先隨機(jī)生成512個(gè)以0為均值的獨(dú)立同分布高斯隨機(jī)變量t0～t511，并依次對(duì)i＝0～511作如下判斷 ，0≤i≤511以進(jìn)行部分劃分，并保證劃分的隨機(jī)性和均勻性。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的誤比特率性能與現(xiàn)有技術(shù)性能比較圖。不失一般性，OFDM系統(tǒng)取N＝512個(gè)子載波，頻域符號(hào)映射采用QPSK(Quarter Phase Shift Keying，四相位移相鍵控)，采用高斯白噪聲信道環(huán)境，輸入回退率(Input Backoff，功率放大器輸入飽和功率與信號(hào)平均功率的比值)為2dB。從圖4和圖5可看出，本發(fā)明實(shí)施例明顯提高了系統(tǒng)的誤比特率性能。
圖4中曲線1為不使用部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線2為劃分為2部分的基于最小峰均功率比的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線3為劃分為3部分的基于最小峰均功率比的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線4為劃分為4部分的基于最小峰均功率比的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線5為劃分為2部分的基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線6為劃分為3部分的基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線7為劃分為4部分的基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列的誤比特率性能。
由圖4可見，不論采用基于最小非線性噪聲功率的部分傳輸序列還是基于最小峰均功率比的部分傳輸序列，當(dāng)劃分的部分?jǐn)?shù)(V)越大時(shí)，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，性能越好，但所需要的計(jì)算量也越大。采用劃分為兩部分的基于最小非線性噪聲功率的部分傳輸序列時(shí)，系統(tǒng)性能與劃分為三部分的基于最小峰均功率比的部分傳輸序列相當(dāng)；采用劃分為三部分的基于最小非線性噪聲功率的部分傳輸序列時(shí)，系統(tǒng)性能甚至優(yōu)于劃分為四部分的基于最小峰均功率比的部分傳輸序列。
可見通過使用最小非線性噪聲功率作為部分傳輸序列的判據(jù)，通盤考慮整個(gè)OFDM碼元周期內(nèi)所有取樣點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，可以在相同運(yùn)算復(fù)雜度的條件下得到更好的系統(tǒng)性能，或者在獲得給定系統(tǒng)性能的條件下減少運(yùn)算復(fù)雜度。
圖5中子矢量采用偽隨機(jī)劃分方式，其它條件與圖4完全相同。而系統(tǒng)性能略優(yōu)于毗鄰劃分方式。
圖5中曲線1為不使用部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線2為劃分為2部分的基于最小峰均功率比的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線3為劃分為3部分的基于最小峰均功率比的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線4為劃分為4部分的基于最小峰均功率比的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線5為劃分為2部分的基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線6為劃分為3部分的基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列的誤比特率性能，曲線7為劃分為4部分的基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列的誤比特率性能。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列方法，含有將一個(gè)子載波中欲發(fā)送的N點(diǎn)頻域矢量分解成子矢量，頻域子矢量進(jìn)行IFFT運(yùn)算后進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)并求和等步驟，其特征在于它依次含有以下步驟(1)將一個(gè)子載波塊中欲發(fā)送的N點(diǎn)頻域矢量分解成V(V≥2)個(gè)子矢量X=Σv=1VX(v),]]>其中，X欲發(fā)送的頻域矢量；X(v)分解出的頻域子矢量；(2)對(duì)頻域子矢量進(jìn)行IFFT運(yùn)算，得到時(shí)域子矢量a(v)＝IFFT{X(v)} (1≤v≤V)，其中，IFFT{ }快速反傅立葉變換；(3)對(duì)上述子矢量進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)子矢量x(v)(n)＝b(v)·a(v)(1≤v≤V)，其中，b(v)旋轉(zhuǎn)因子；(4)旋轉(zhuǎn)子矢量求和，得到時(shí)域矢量x~=Σv=1Vx(v),]]>(5)計(jì)算時(shí)域矢量的非線性噪聲功率Nnl=Σn=0N-1[f(x~(n))-x~(n)]2,]]>其中， 矢量 中的第n點(diǎn)；f( )功率放大器的傳輸函數(shù)；(6)反復(fù)選擇不同的b(v)值，并重復(fù)(3)、(4)、(5)步驟，得到非線性噪聲功率最小時(shí)的時(shí)域矢量x=x~|min{Nnl(x~)},]]>此時(shí)的旋轉(zhuǎn)因子為b*(7)發(fā)送x，并將b*作為邊帶信息發(fā)送出去，用于接收機(jī)解部分傳輸序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸序列方法，其特征在于將欲發(fā)送的頻域矢量按照毗鄰方式均勻分解成V(V≥2)個(gè)子矢量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸序列方法，其特征在于將欲發(fā)送的頻域矢量隨機(jī)地均勻分解成V(V≥2)個(gè)子矢量。
全文摘要
一種正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)基于最小非線性噪聲的部分傳輸序列方法，屬于正交頻分復(fù)用通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法將欲發(fā)送的頻域序列劃分為多個(gè)部分，并對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行不同的相位旋轉(zhuǎn)，以非線性噪聲功率作為判決依據(jù)，在系統(tǒng)平均功率不變的條件下，該方法的使用提高了系統(tǒng)整體的誤比特率性能。
文檔編號(hào)H04L27/01GK1433169SQ0310477
公開日2003年7月30日 申請(qǐng)日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者葛啟宏, 陸建華, 梅順良 申請(qǐng)人:清華大學(xué)