一種用于無線通信系統(tǒng)的低papr序列設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于無線通信系統(tǒng)的低PAPR序列設(shè)計方法，首先，設(shè)定所設(shè)計序列的相關(guān)參數(shù)，然后進行多次迭代，一次迭代中按照參數(shù)生成服從指定概率密度參數(shù)的伯努利分布的多個元素為0和1的指定長度的序列，并根據(jù)序列的PAPR對生成序列進行篩選，基于篩選后的序列更新下一次迭代的參數(shù)，最后迭代終止后將最小PAPR的序列進行映射得到元素為-1和1的低PAPR序列。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以設(shè)計任意長度的低PAPR序列，序列僅包含為+1和-1元素，且具有良好的自相關(guān)性能。本發(fā)明在序列特定位置取特定值的條件下，仍然能夠獲得低PAPR序列，進一步擴大了本發(fā)明的應(yīng)用場景和應(yīng)用范圍。本發(fā)明可以應(yīng)用于但不局限于OFDM系統(tǒng)長訓(xùn)練序列的設(shè)計。
【專利說明】一種用于無線通信系統(tǒng)的低PAPR序列設(shè)計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于無線通信系統(tǒng)的低峰均比(Peak to Average Power Rat1, PAPR)序列設(shè)計方法，低PAPR序列在正交頻分多址(Orthogonal Frequency Divis1n Multiplexing,OFDM)系統(tǒng)中作為前導(dǎo)碼來進行信道估計。

【背景技術(shù)】
[0002]在OFDM 系統(tǒng)中，經(jīng) IFFT (Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)運算之后所有的子載波相加，所以時域的發(fā)射信號會有很高的峰值。因此，與單載波系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)有很高的峰均比(Peak to Average Power Rat1, PAPR)。事實上，高PAPR既降低了發(fā)射機功率放大器的效率，也降低了數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter, ADC)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Converter, DAC)的信號量化噪聲比(Signal toQuantizat1n Noise Rat1, SQNR),所以它是OFDM系統(tǒng)中最不利的因素之一。
[0003]低峰均比序列在OFDM通信系統(tǒng)中有十分重要并且廣泛地應(yīng)用。例如，低PAPR序列可以用來做前導(dǎo)碼中的信道估計訓(xùn)練字段。發(fā)射端通過發(fā)射低PAPR的序列，由于低PAPR序列在傳輸過程中不易畸變，在接收端可做信道估計。理論研究還表明，低PAPR序列通常都具有極好的自相關(guān)性能，這在OFDM無線通信系統(tǒng)中也是非常重要的一個優(yōu)點。
[0004]與此同時，傳統(tǒng)低PAPR序列的產(chǎn)生也有諸多限制。例如LTE中采用的恒包絡(luò)零相關(guān)序列如ZadofT-Chu序列，其只能在一些長度的時候獲得良好的PAPR性能，并且其產(chǎn)生的序列元素為不相同的復(fù)數(shù)，實現(xiàn)起來增加了復(fù)雜度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于OFDM通信的低PAPR序列設(shè)計方法，該方法能產(chǎn)生任意長度的低PAPR序列，并且序列中的元素只有-1和+1，并且該方法實現(xiàn)簡單，運用靈活。
[0006]為了更好的理解本發(fā)明的內(nèi)容，首先介紹一下本發(fā)明技術(shù)方案涉及的相關(guān)技術(shù)背景:在一個OFDM系統(tǒng)中，一個高速率的數(shù)據(jù)流被分成N個低速率的數(shù)據(jù)流由子載波同時傳輸。每一個子載波被獨立的用一種典型的調(diào)制方式(例如PSK或QAM)進行調(diào)制。逆快速傅里葉變換IFFT產(chǎn)生待傳輸?shù)腛FDM信號。對于一個OFDM符號X = [X0,XN_JT，其中N是子載波序數(shù)。與之對應(yīng)的時域基帶信號可以表示為

【權(quán)利要求】
1.一種用于無線通信系統(tǒng)的低PAPR序列設(shè)計方法，所述低PAPR序列元素只有-1和+1，其特征在于，所述方法為:首先，設(shè)定所設(shè)計序列的相關(guān)參數(shù)，然后進行多次迭代至符合終止條件，一次迭代中按照參數(shù)生成服從指定概率密度參數(shù)的伯努利分布的多個元素為O和I的指定長度的序列，并根據(jù)序列的PAPR對生成序列進行篩選，基于篩選后的序列更新下一次迭代的參數(shù)，最后迭代終止后將最小PAPR的序列進行映射得到元素為-1和I的低PAPR序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線通信系統(tǒng)的低PAPR序列設(shè)計方法，其特征在于，所述所設(shè)計序列的相關(guān)參數(shù)包括:序列長度N ;每次生成隨機序列的個數(shù)J ;取樣系數(shù)S，0 < S< I ;初始概率密度函數(shù)參數(shù)《；迭代終止條件:迭代次數(shù)T和/或收斂條件閾值ε ;以及，初始PAPR值 所述然后進行多次迭代至符合終止條件，一次迭代中按照參數(shù)生成服從指定概率密度參數(shù)的伯努利分布的多個元素為O和I的指定長度的序列，并根據(jù)序列的PAPR對生成序列進行篩選，基于篩選后的序列更新下一次迭代的參數(shù)，最后迭代終止后將最小PAPR的序列進行映射得到元素為-1和I的低PAPR序列的具體步驟包括: (2)運用蒙特卡洛方法生成J個服從參數(shù)為《=努利分布的隨機序列； (3)計算生成的序列Pje {O, 1}N的映射序列Qj e {-1, +1}N的PAPR，從J個PAPR中選出最低的PAPR，記為V;R，并設(shè)定PAPR的閾值Y，該閾值用于篩選參與更新迭代參數(shù)計算的序列； (4)判斷是否滿足迭代終止條件，若是則至步驟(6)，否則至步驟(5);設(shè)定迭代次數(shù)情況下，終止條件包括達到迭代次數(shù)，設(shè)定收斂條件閾值情況下，終止條件包括Vnew -Vold < F.y PAPR y PAPR — ° ’ (5)更新和《=將的值傳遞給GL，un根據(jù)所有符合步驟(3)中的PAPR的閾值條件的序列的第η位的數(shù)值分布情況設(shè)定；轉(zhuǎn)至步驟(2)進入下一次迭代； (6)將步驟(3)中最低PAPR對應(yīng)的序列聲MO,If映射為0e 1-1 ,+ I丨'所得&為設(shè)計的序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于無線通信系統(tǒng)的低PAPR序列設(shè)計方法，其特征在于，所述所設(shè)計序列的相關(guān)參數(shù)還包括:限制位置域C和限制位置值W ;步驟(2)中生成的序列表
示為:
/，其中，wn e W為限制位置元素的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于無線通信系統(tǒng)的低PAPR序列設(shè)計方法，其特征在于，步驟⑶中序列Pj e {O, 1}N的映射序列Qj e {-1，+1}N的映射函數(shù)為Qj = 1_2Ρ」，Ρ」、ζ?」、1均為N維向量；步驟(3)中計算生成的序列P」e {O, 1}N的映射序列e {-1，+1}N的PAPR的公式為:
其中，XO表示IFFT變換，E[]表示數(shù)學(xué)期望，max{}表示取最大值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于無線通信系統(tǒng)的低PAPR序列設(shè)計方法，其特征在于，步驟⑶中從J個PAPR中選出最低的PAPR，記為，并設(shè)定PAPR的閾值、的具體步驟包括: (3.1)對F (j)，j = 1，…，J，升序排序處理得到戸0)，其中F (j)為序列j的PAPR ； (3.2)選取最低PAPR值為(I); (3.3)設(shè)定PAPR的閾值為7一(「./.")，「]為向上取整函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于無線通信系統(tǒng)的低PAPR序列設(shè)計方法，其特征在于，步驟(5)中Un根據(jù)所有符合步驟(3)中的PAPR的閾值條件的序列的第η位的數(shù)值分布情況設(shè)定的公式為:
其中U()是指示函數(shù):當(dāng)且僅當(dāng)F(Py)Sr, IKF(P^r)等于1，否則為O5Pj,n為產(chǎn)生的第j個序列的第η個元素的值。
【文檔編號】H04L5/00GK104202285SQ201410425417
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】何世文, 余光識, 王海明, 田琳, 楊綠溪, 張軍 申請人:江蘇中興微通信息科技有限公司