專利名稱：一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低峰均比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)中降低峰均比的方法，尤其涉及的是一種對(duì)OFDM信號(hào)序列進(jìn)行子塊分割后插入擾碼的方法。屬于寬帶無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，可應(yīng)用于下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中。

背景技術(shù)：
OFDM技術(shù)可以有效地對(duì)抗多徑衰落和頻率選擇性衰落，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，頻譜利用率高，已經(jīng)成為第四代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。OFDM技術(shù)是多載波傳輸方案的一種，由于其使用多個(gè)子載波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)多個(gè)子載波的相位一致或近似時(shí)，OFDM信號(hào)將產(chǎn)生很高的峰值，導(dǎo)致峰均比很高。在當(dāng)前的通信系統(tǒng)中，高功率放大器等裝置并不是理想的線性器件，OFDM信號(hào)的高峰值往往超出器件的線性范圍，當(dāng)信號(hào)通過(guò)具有非線性特征的裝置時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生互調(diào)效應(yīng)，除了干擾自身頻道信號(hào)外，還會(huì)產(chǎn)生頻譜擴(kuò)散，造成鄰道干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)性能受到嚴(yán)重影響。
目前，降低OFDM系統(tǒng)峰均比的方法主要有三類，分別是限幅類方法、編碼類方法和優(yōu)選方法。限幅方法是一種非常直接和有效的降低峰均比技術(shù)。該方法非常簡(jiǎn)單，但會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的帶內(nèi)噪聲和帶外噪聲，帶內(nèi)噪聲不能通過(guò)濾波進(jìn)行消除，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的誤碼性能降低，帶外噪聲會(huì)降低頻譜效率。限幅后濾波可以降低帶外輻射，但這將導(dǎo)致峰值再生。編碼方法是一種無(wú)失真降低OFDM系統(tǒng)峰均比的技術(shù)，其基本思想是在發(fā)射端，對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行OFDM調(diào)制之前，通過(guò)不同的編碼策略，以避免使用那些可能產(chǎn)生較高峰均比的碼字；在接收端，OFDM解調(diào)之后再進(jìn)行相應(yīng)的逆運(yùn)算，恢復(fù)發(fā)送的碼字。編碼方法的缺點(diǎn)在于，當(dāng)OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)非常大時(shí)，編碼效率急劇下降且降低峰均比效果變得不明顯。優(yōu)選類方法是通過(guò)某種方法產(chǎn)生N條代表相同信息的OFDM信號(hào)序列，在這N條序列中選擇峰均比最小的一條信號(hào)序列發(fā)送，可以到達(dá)降低峰均比的效果。優(yōu)選類方法的實(shí)現(xiàn)一般比較復(fù)雜，而且需要傳送一定的輔助信息，以便收端恢復(fù)原信號(hào)。當(dāng)發(fā)送的輔助信息出錯(cuò)時(shí)，會(huì)使收端在恢復(fù)原信號(hào)時(shí)產(chǎn)生誤碼，影響系統(tǒng)性能。
中國(guó)專利CN1913511A公開了一種“多載波調(diào)制系統(tǒng)降低峰均比的方法”，該發(fā)明在空余子載波上傳輸多路輔助信息，每路輔助信息與有效數(shù)據(jù)線性組合，計(jì)算各路IFFT輸出后的峰均比，通過(guò)多路比較，選擇最優(yōu)峰均比，對(duì)空余子載波數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。該發(fā)明無(wú)需增加額外的冗余傳輸相位因子信息，增加了系統(tǒng)的可靠性，但卻損失了系統(tǒng)性能。
中國(guó)專利CN1917490A公開了一種“降低正交頻分復(fù)用信號(hào)的峰均比的方法”，該發(fā)明按照規(guī)定的順序存儲(chǔ)多個(gè)加權(quán)序列，將正交頻分復(fù)用信號(hào)中的數(shù)據(jù)向量劃分成多個(gè)子向量，在多個(gè)加權(quán)序列中選擇一個(gè)加權(quán)序列，使得由該加權(quán)序列與所述多個(gè)子向量的線性組合所構(gòu)成的信號(hào)的峰值最小，根據(jù)加權(quán)序列在按規(guī)定的順序存儲(chǔ)的多個(gè)加權(quán)序列中的位置，對(duì)正交頻分復(fù)用信號(hào)中的導(dǎo)頻進(jìn)行移位。該發(fā)明需要額外的存儲(chǔ)器來(lái)預(yù)存多個(gè)加權(quán)序列，且收發(fā)兩端的處理過(guò)程工作量較大。
Heung-Gyoon Ryu等研究人員提出了序列插入的方法，該方法比編碼方法更為有效，比選擇映射和部分序列傳輸?shù)确椒ǜ鼮楹?jiǎn)單，且不需要傳送任何輔助信息，不會(huì)因?yàn)檩o助信息出錯(cuò)而影響系統(tǒng)的誤碼性能，但該方法在降低峰均比性能方面還有待提高。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)中降低峰均比的方法，該方法采用新的擾碼插入技術(shù)，該方法在系統(tǒng)收發(fā)兩端實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，并且不需傳輸任何輔助信息。與已有的序列插入方案相比，在不增加系統(tǒng)的復(fù)雜度的前提下，能更好的降低OFDM系統(tǒng)的峰均比。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低峰均比的方法，其特征在于，在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中執(zhí)行以下步驟 1)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)； 2)對(duì)步驟1)的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼插入，將長(zhǎng)度為K的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的信號(hào)序列均勻分成M塊，保證K/M為整數(shù)，每塊的末尾插入一位擾碼，插入的擾碼總位數(shù)為M； 3)對(duì)步驟2)插入擾碼后的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉反變換； 4)對(duì)步驟3)調(diào)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換； 5)計(jì)算步驟4)輸出信號(hào)序列的峰均比； 6)判斷步驟5)中信號(hào)序列的峰均比是否滿足正交頻分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)置的要求，如果不滿足要求，則轉(zhuǎn)入第2)步；若滿足就進(jìn)行后端處理。
進(jìn)一步，本發(fā)明正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低峰均比的方法，還可以在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中執(zhí)行以下步驟實(shí)現(xiàn) 1)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)； 2)對(duì)步驟1)的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼插入，將長(zhǎng)度為K的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的信號(hào)序列均勻分成M塊，保證K/M為整數(shù)，每塊的末尾插入一位擾碼，插入的擾碼總位數(shù)為M；對(duì)步驟1)輸出的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行N次擾碼插入，得到N條不同的信號(hào)序列； 3)對(duì)步驟2)插入擾碼后的N條并行數(shù)據(jù)分別進(jìn)行快速傅立葉反變換； 4)對(duì)步驟3)調(diào)制后的N條數(shù)據(jù)分別進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換； 5)計(jì)算步驟4)輸出的N條信號(hào)序列的峰均比； 6)在N條信號(hào)序列中選擇峰均比最小的一條進(jìn)行后端處理。其中，N為自然數(shù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn) (1)與選擇映射和部分序列傳輸方法相比，本發(fā)明通過(guò)插入擾碼降低信號(hào)峰均比，收發(fā)兩端處理更為簡(jiǎn)單，且不需要傳送任何輔助信息，不會(huì)因?yàn)檩o助信息出錯(cuò)產(chǎn)生誤碼，具有更好的誤碼性能。
(2)與已有的序列插入方法相比，本發(fā)明通過(guò)引進(jìn)子塊分割的思想，將擾碼均勻插入到信號(hào)序列中，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，取得更好的降低峰均比性能。
因此，本發(fā)明是一種新穎的降低峰均比方法，關(guān)鍵在于引入子塊分割的思想，將擾碼均勻插入到OFDM信號(hào)序列中。該方法在系統(tǒng)收發(fā)兩端實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，能夠在保持已有序列插入方案優(yōu)勢(shì)、不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的條件下，取得更好的降低OFDM系統(tǒng)峰均比的效果。



圖1為本發(fā)明方法流程方框圖； 圖2為本發(fā)明中擾碼插入操作示意圖；圖中，a是有用數(shù)據(jù)，b是擾碼。
圖3為OFDM系統(tǒng)子載波數(shù)K＝64，擾碼位數(shù)M＝8，BPSK調(diào)制方式，擾碼插入次數(shù)為N＝1，本發(fā)明方案和已有序列插入方法性能比較圖。
圖4為OFDM系統(tǒng)子載波數(shù)K＝64，擾碼位數(shù)M＝8，BPSK調(diào)制方式，擾碼插入次數(shù)為N＝4，本發(fā)明方案和已有序列插入方法性能比較圖。
圖5為OFDM系統(tǒng)子載波數(shù)K＝64，擾碼位數(shù)M＝4，BPSK調(diào)制方式，插入擾碼序列歷經(jīng)所有情況，本發(fā)明方案和已有序列插入方法性能比較圖。
圖6為OFDM系統(tǒng)子載波數(shù)K＝128，擾碼位數(shù)M＝8和M＝32，BPSK調(diào)制方式，擾碼插入次數(shù)N＝8，本發(fā)明方案降低峰均比性能仿真圖。
圖7為OFDM系統(tǒng)子載波數(shù)K＝128，擾碼位數(shù)M＝32，BPSK調(diào)制方式，擾碼插入次數(shù)N＝2和N＝8，本發(fā)明方案降低峰均比性仿真能圖。
圖8為本發(fā)明另一種實(shí)施方式的方法流程方框圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低峰均比的方法，在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中執(zhí)行以下步驟 1)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換1轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)； 2)對(duì)步驟1)的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼插入2，將長(zhǎng)度為K的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的信號(hào)序列均勻分成M塊，保證K/M為整數(shù)，每塊的末尾插入一位擾碼，插入的擾碼總位數(shù)為M； 3)對(duì)步驟2)插入擾碼后的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉反變換3； 4)對(duì)步驟3)調(diào)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換4； 5)計(jì)算步驟4)輸出信號(hào)序列的峰均比； 6)判斷步驟5)中信號(hào)序列的峰均比是否滿足正交頻分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)置的要求，如果不滿足要求，則轉(zhuǎn)入第2)步；若滿足就進(jìn)行后端處理。
本實(shí)施方式是根據(jù)預(yù)設(shè)的峰均比門限來(lái)進(jìn)行多次插入，每次插入不同的擾碼，如果滿足門限要求就停止插入，否則繼續(xù)插入直到滿足要求。
本發(fā)明中，擾碼插入操作2中的擾碼插入方法是本發(fā)明的主要技術(shù)特征，擾碼插入操作2的實(shí)現(xiàn)原理和具體實(shí)施過(guò)程如下根據(jù)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的子載波數(shù)量K、系統(tǒng)對(duì)傳輸效率和降低峰均比的要求確定插入擾碼的位數(shù)M，有用數(shù)據(jù)位數(shù)為(K-M)。插入擾碼位數(shù)M越多，降低峰均比效果越好，但傳輸效率會(huì)損失更多。如說(shuō)明書附圖2所示，將子載波數(shù)量K均勻分成M塊，每塊中有K/M位數(shù)據(jù)，其中前面(K-M)/M位是有用數(shù)據(jù)，末尾一位是插入的擾碼。
參見圖8，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低峰均比的方法的另一種方式，它是預(yù)先設(shè)定插入次數(shù)N(N為自然數(shù))，每次插入不同的擾碼，得到多條信號(hào)序列，選擇峰均比最小的信號(hào)序列進(jìn)行后端處理。其實(shí)施方式如下，在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中執(zhí)行以下步驟 1)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換1轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)； 2)對(duì)步驟1)的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼插入2，將長(zhǎng)度為K的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的信號(hào)序列均勻分成M塊，保證K/M為整數(shù)，每塊的末尾插入一位擾碼，插入的擾碼總位數(shù)為M；對(duì)步驟1)輸出的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行N次擾碼插入2，得到N條不同的信號(hào)序列； 3)對(duì)步驟2)插入擾碼后的N條并行數(shù)據(jù)分別進(jìn)行快速傅立葉反變換3； 4)對(duì)步驟3)調(diào)制后的N條數(shù)據(jù)分別進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換4； 5)計(jì)算步驟4)輸出的N條信號(hào)序列的峰均比5； 6)在N條信號(hào)序列中選擇峰均比最小的一條進(jìn)行后端處理。
按照本實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行性能仿真，圖3、圖4和圖5是本發(fā)明方案和已有序列插入方法在相同條件下的降低峰均比性能對(duì)比。從結(jié)果可以看出，在互補(bǔ)累積分布函數(shù)值10-3處，本發(fā)明方法性能優(yōu)于已有方法0.5dB～1.0dB。圖6和圖7是本發(fā)明方法在不同擾碼插入次數(shù)和插入不同擾碼位數(shù)時(shí)，降低峰均比效果圖。在該仿真條件下，本發(fā)明可以使信號(hào)峰均比降低3.0dB，當(dāng)擾碼位數(shù)增加和插入次數(shù)增加的條件下，可以使信號(hào)峰均比降低更多。
權(quán)利要求
1、一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低峰均比的方法，其特征在于，在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中執(zhí)行以下步驟
1)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換(1)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)；
2)對(duì)步驟1)的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼插入(2)，將長(zhǎng)度為K的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的信號(hào)序列均勻分成M塊，保證K/M為整數(shù)，每塊的末尾插入一位擾碼，插入的擾碼總位數(shù)為M；
3)對(duì)步驟2)插入擾碼后的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉反變換(3)；
4)對(duì)步驟3)調(diào)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換(4)；
5)計(jì)算步驟4)輸出信號(hào)序列的峰均比(5)；
6)判斷步驟5)中信號(hào)序列的峰均比是否滿足正交頻分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)置的要求，如果不滿足要求，則轉(zhuǎn)入第2)步；若滿足就進(jìn)行后端處理。
2、一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低峰均比的方法，其特征在于，在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中執(zhí)行以下步驟
1)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換(1)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)；
2)對(duì)步驟1)的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼插入(2)，將長(zhǎng)度為K的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的信號(hào)序列均勻分成M塊，保證K/M為整數(shù)，每塊的末尾插入一位擾碼，插入的擾碼總位數(shù)為M；對(duì)步驟1)輸出的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行N次擾碼插入(2)，得到N條不同的信號(hào)序列；
3)對(duì)步驟2)插入擾碼后的N條并行數(shù)據(jù)分別進(jìn)行快速傅立葉反變換(3)；
4)對(duì)步驟3)調(diào)制后的N條數(shù)據(jù)分別進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換(4)；
5)計(jì)算步驟4)輸出的N條信號(hào)序列的峰均比(5)；
6)在N條信號(hào)序列中選擇峰均比最小的一條進(jìn)行后端處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低峰均比的方法，對(duì)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)后；進(jìn)行擾碼插入，將長(zhǎng)度為K的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的信號(hào)序列均勻分成M塊，保證K/M為整數(shù)，每塊的末尾插入一位擾碼，插入的擾碼總位數(shù)為M；然后進(jìn)行快速傅立葉反變換和并串轉(zhuǎn)換；計(jì)算輸出滿足設(shè)置的要求的信號(hào)序列峰均比；若不滿足要求，則進(jìn)行擾碼。該方法采用擾碼插入技術(shù)，在系統(tǒng)收發(fā)兩端實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，并且不需傳輸任何輔助信息。與已有的序列插入方案相比，在不增加系統(tǒng)的復(fù)雜度的前提下，能更好的降低OFDM系統(tǒng)的峰均比。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101304398SQ200810069869
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者曾孝平, 成志瑤, 譚曉衡, 劉國(guó)金 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)