專利名稱:用于可擴展ofdm系統(tǒng)中的峰均比抑制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可擴展正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)。
背景技術(shù)：
在可擴展的OFDM系統(tǒng)中，一種被廣泛認(rèn)可的頻帶擴展模式為如圖1所示的模式，即在子載波寬度不變的條件下增加子載波的數(shù)目，從而達(dá)到擴展帶寬的目的。然而，隨著子載波數(shù)目的增加，系統(tǒng)的峰均比(PAPR)性能將會很快惡化。如仿真結(jié)果圖2所示，隨著子載波數(shù)目的不斷增加，PAPR的累積分布函數(shù)(CDF)將急劇升高。一般來說，在系統(tǒng)擴展之前，在一定子載波數(shù)目下，系統(tǒng)的PAPR通過特定的處理是可以獲得另人滿意的水平的。不幸的是，在OFDM擴展以后，它的PAPR將重新升高到一個新的水平。因此，一般的直觀處理方式為，PAPR處理部分與傅立葉變換(IDFT)點數(shù)直接相關(guān)，如圖3表示，無論是對于在時域內(nèi)完成PAPR處理的模式一，還是對于在頻域內(nèi)完成PAPR處理的模式二，OFDM帶寬擴展后，子載波數(shù)目將會成倍增加，IDFT點數(shù)也將隨著增加，進(jìn)而PAPR的處理過程要隨之進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。
然而，這種設(shè)計將至少存在兩種缺陷。首先，它不利于方便地對系統(tǒng)進(jìn)行擴展，因為參數(shù)的變化將導(dǎo)致很多處理過程的重新考慮和重新設(shè)計。另一方面，也很難保證一種PAPR處理過程可以一直不斷地改善它的性能，即使可以也將犧牲其他的利益作為代價。因此，有必要對現(xiàn)有的模式做改進(jìn)，以使得具備可以應(yīng)用于可擴展的OFDM系統(tǒng)的PAPR處理方法。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種可擴展OFDM系統(tǒng)的PAPR抑制方法，包括步驟a)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行前端處理；b)對經(jīng)前端處理的數(shù)據(jù)符號進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；c)對擴展前OFDM系統(tǒng)的子載波進(jìn)行抑制處理；d)對經(jīng)過抑制處理的子載波并串轉(zhuǎn)換；e)對擴展后OFDM系統(tǒng)的子載波進(jìn)行抑制處理。
根據(jù)本發(fā)明的方法，利于擴展并能夠始終隨著子載波數(shù)目的不斷增多而不斷改善PAPR性能，并且利用本發(fā)明的方法，能夠在擴展過程中，無需對原有的系統(tǒng)處理過程進(jìn)行任何改動。
圖1可擴展OFDM系統(tǒng)的一般頻率擴展模式；圖2不同子載波數(shù)目下系統(tǒng)PAPR的CDF結(jié)果；圖3可擴展OFDM系統(tǒng)中傳統(tǒng)的PAPR處理模式；其中模式一為在時域內(nèi)進(jìn)行PAPR處理，而模式二為在頻域內(nèi)進(jìn)行PAPR處理；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的可擴展OFDM系統(tǒng)的PAPR處理的方法，其中原有PAPR處理過程在時域內(nèi)進(jìn)行；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的可擴展OFDM系統(tǒng)的PAPR處理方法，其中原有PAPR處理過程在頻域內(nèi)進(jìn)行。
具體實施方式本發(fā)明的思想可以近似地用以下表達(dá)式進(jìn)行表示PAPRtotal＝PAPRoriginal+PAPRexp anding(1)這就意味著，總的PAPR可以分成兩個部分，一個是由原有OFDM系統(tǒng)本身造成的，而另一部分則是由OFDM系統(tǒng)的擴展造成的。因此，PAPR的降低也可以分成兩部分，前者為降低原有的PAPR，后者為改善由于擴展造成的PAPR。
假定子載波上的信息為X(n)，而處理后得到的OFDM符號為x(k)。一個N·M點的IDFT可以描述為x(k)=x[k1+N·k2]=Σn2=0M-1[(Σn1=0N-1X[M·n1+n2]·WNk1-n1)·WLk1·n2]·WMk2·n2---(2)]]>其中N擴展前的子載波個數(shù)，而M為擴展系數(shù)，而n＝0，…，N·M-1，k＝0，…，N·M-1，k1＝0，…，N-1，k2＝0，…，M-1。也就是說，一個擴展后的IDFT變換，完全可以由一個二級運算來完成，第一級為原有的IDFT點數(shù)，而第二級為擴展的點數(shù)。
根據(jù)PAPR的處理方法，可以得到下面的表達(dá)式x[k1+N·k2]=Σn2=0M-1pn2(k2)[(Σn1=0N-1X[M·n1+n2]·WNk1·n1)·WLk1·n2]·WMk2·n2---(3)]]>這樣，由于OFDM系統(tǒng)擴展而造成的新增加的PAPR可以利用pn(t)加以解決，現(xiàn)有的各種抑制PAPR的方法均可以使用。
根據(jù)PAPR處理所在位置(是在時域內(nèi)完成還是在頻域內(nèi)完成)不同，本發(fā)明可以分為兩種模式。兩種模式均由以下處理模塊構(gòu)成1、前端處理；用于對輸入數(shù)據(jù)在此做編碼與調(diào)制等前端處理。
2、第一次串并轉(zhuǎn)換處理；用來對經(jīng)前端處理的數(shù)據(jù)符號做第一次串并轉(zhuǎn)換。
3、第二次串并轉(zhuǎn)換處理；對數(shù)據(jù)符號做第二次串并轉(zhuǎn)換。
4、原有的PAPR處理；用于對擴展前的OFDM系統(tǒng)做PAPR抑制的處理。
5、N點IDFT變換；用于對擴展前的OFDM系統(tǒng)的子載波做正交化處理；6、加權(quán)因子處理；用于對變換中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理；7、第一次并串轉(zhuǎn)換處理；用于對第一次正交化后的各子載波的OFDM符號做并串轉(zhuǎn)換處理。
8、M點IDFT變換；用于對擴展后的OFDM系統(tǒng)的子載波做第二次正交化處理。
9、第二次并串轉(zhuǎn)換處理；用于對第二次正交化后的各子載波的OFDM符號做并串轉(zhuǎn)換處理。
10、新增的PAPR處理；用于對擴展后的OFDM系統(tǒng)做PAPR抑制的再處理。
11、D/A轉(zhuǎn)換；用于對OFDM符號做離散到連續(xù)的轉(zhuǎn)換；12、射頻發(fā)射處理器；用于對最終的OFDM符號做射頻端的后處理并傳送給發(fā)射端。
根據(jù)PAPR處理所在位置(是在時域內(nèi)完成還是在頻域內(nèi)完成)不同，本發(fā)明可以分為兩種模式，并對應(yīng)于不同的實施例。均假設(shè)，原始子載波數(shù)目為N，而帶寬擴展倍數(shù)為4。
當(dāng)原有的PAPR處理在時域內(nèi)完成時，實施例如圖4所示，具體步驟如下1、在401處，信號完成前端的處理，如信道編碼和調(diào)制過程；2、在402處，完成第一次串并轉(zhuǎn)換，即將4N點的數(shù)據(jù)分成4個N點的數(shù)據(jù)組；3、在403處，對在402內(nèi)分成的每一個數(shù)據(jù)組內(nèi)的N點數(shù)據(jù)完成傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)需要完成的串并轉(zhuǎn)換過程；4、在404處，對于每組N點數(shù)據(jù)進(jìn)行N點IDFT變換；5、在405處，完成傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)需要完成的并串轉(zhuǎn)換過程；6、在406處，完成原有的PAPR處理過程，該過程在本實施例中為基于選擇性映射的PAPR處理方法；顯然，所述原有PAPR處理的覆蓋范圍不局限于實施例中給出的基于部分傳輸和選擇性映射的方法，可以涵蓋現(xiàn)有方法中所有合理的處理模式。
7、在407處，對每一個分組完成加權(quán)因子操作，加權(quán)因子通過等式(3)獲得；8、在408處，完成并串轉(zhuǎn)換操作；9、在409處，完成4點的IDFT操作；10、在410處，完成基于4點的并串轉(zhuǎn)換操作；
11、在411處，完成第二次PAPR抑制操作，在本實施例中，該PAPR抑制處理可以采用基于脈沖成型的算法；顯然，基于脈沖成型的PAPR抑制方法可以涵蓋現(xiàn)有方法中所有合理的處理模式。
12、在412處，完成傳統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換過程；13、在413處，完成射頻發(fā)射的處理過程。
當(dāng)原有的PAPR處理在頻域內(nèi)完成時，實施例如圖5所示，具體步驟如下1、在501處，信號完成前端的處理，如信道編碼和調(diào)制過程；2、在502處，完成第一次串并轉(zhuǎn)換，即將4N點的數(shù)據(jù)分成4個N點的數(shù)據(jù)組；3、在503處，對在502內(nèi)分成的每一個數(shù)據(jù)組內(nèi)的N點數(shù)據(jù)完成傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)需要完成的串并轉(zhuǎn)換過程；4、在504處，完成原有的PAPR處理過程，該過程在本實施例中為基于部分傳輸?shù)腜APR處理方法；；5、在505處，對于每組N點數(shù)據(jù)進(jìn)行N點IDFT變換6、在506處，完成傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)需要完成的并串轉(zhuǎn)換過程；7、在507處，對每一個分組完成加權(quán)因子操作，加權(quán)因子通過等式(3)獲得；8、在508處，完成并串轉(zhuǎn)換操作；9、在509處，完成4點的IDFT操作；10、在510處，完成基于4點的并串轉(zhuǎn)換操作；11、在511處，完成第二次PAPR抑制操作，在本實施例中，該PAPR抑制處理采用基于脈沖成型的算法；12、在512處，完成傳統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換過程；13、在513處，完成射頻發(fā)射的處理過程。
在上述參考圖4和5所述的說明中，“N點IDFT變換”和“M點IDFT變換”為將原有的一次MN點IDFT變換分割成為兩次處理，并涵蓋“加權(quán)因子處理”過程。
通過仿真對本發(fā)明方法的有效性進(jìn)行驗證?，F(xiàn)在假設(shè)原有的子載波個數(shù)為64，擴展系數(shù)為4，PAPR的門限值為10-4，則意味著現(xiàn)有的PAPR值為11.7dB。部分傳輸方法在64點條件下將PAPR改善到7.5dB。在帶寬擴展后，系統(tǒng)的PAPR重新回到10dB。通過本發(fā)明的方法，在第二次PAPR處理過程中，采用了基于脈沖成型的方法對PAPR做進(jìn)一步的抑制，使得PAPR值重新回到6dB。因此，證明該算法對于抑制可擴展OFDM系統(tǒng)中的PAPR性能惡化具有明顯的效果。
權(quán)利要求
1.一種可擴展OFDM系統(tǒng)的PAPR抑制方法，包括步驟a)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行前端處理；b)對經(jīng)前端處理的數(shù)據(jù)符號進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；c)對擴展前OFDM系統(tǒng)的子載波進(jìn)行抑制處理；d)對經(jīng)過抑制處理的子載波進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換；以及e)對擴展后OFDM系統(tǒng)的子載波進(jìn)行抑制處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述步驟c)還包括步驟N點IDFT變換；用于對擴展前的OFDM系統(tǒng)的子載波進(jìn)行正交化；并串轉(zhuǎn)換；對擴展前的OFDM系統(tǒng)進(jìn)行PAPR抑制；以及加權(quán)，用于對經(jīng)過變換和PARR處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述步驟c)還包括步驟對擴展前的OFDM系統(tǒng)進(jìn)行PAPR抑制；N點IDFT變換；用于對擴展前的OFDM系統(tǒng)的子載波進(jìn)行正交化；第一并串轉(zhuǎn)換；以及加權(quán)，用于對經(jīng)過變換和PARR處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1-3之一所述的方法，其特征在于，所述步驟e)還包括步驟M點IDFT變換，用于對擴展后的OFDM系統(tǒng)的子載波進(jìn)行正交化；第二并串轉(zhuǎn)換，用于對正交化后的各子載波的OFDM符號進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換；以及對擴展后的OFDM系統(tǒng)做PAPR抑制的再處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述串并轉(zhuǎn)換被分割為兩次串并轉(zhuǎn)換。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述方法用于OFDM系統(tǒng)中的上行和下行鏈路。
專利摘要
提供了一種可擴展OFDM系統(tǒng)的PAPR抑制方法，包括步驟a)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行前端處理；b)對經(jīng)前端處理的數(shù)據(jù)符號進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；c)對擴展前OFDM系統(tǒng)的子載波進(jìn)行抑制處理；d)對經(jīng)過抑制處理的子載波并串轉(zhuǎn)換；以及e)對擴展后OFDM系統(tǒng)的子載波進(jìn)行抑制處理。根據(jù)本發(fā)明的方法，利于擴展并能夠始終隨著子載波數(shù)目的不斷增多而不斷改善PAPR性能，并且利用本發(fā)明的方法，能夠在擴展過程中，無需對原有的系統(tǒng)處理過程進(jìn)行任何改動。
文檔編號H04L27/26GK1996980SQ200510130757
公開日2007年7月11日 申請日期2005年12月28日
發(fā)明者梁宗闖, 王海, 趙瑛權(quán), 樸東植 申請人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司, 三星電子株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan