[发明专利]一种叠加训练序列的部分传输序列优化方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，简称OFDM)移动通信系统中对OFDM信号进行改善的技术领域，特别是涉及一种利用叠加训练序列的部分传输序列优化方法及其装置。

背景技术

众所周知，在现有通信技术中，正交频分复用(OFDM)技术以其具有很高的频谱利用率、良好的抗多径衰落能力和抗干扰性能等特点，成为了当代移动通信系统的核心技术之一。

但是由于OFDM信号的一个固有缺点是存在很高的峰值功率和平均功率比值(Peak-to-Average Power Ratio，简称PAPR)，对非线性很敏感，这就要求发射机的功率放大器具有很大的动态范围，否则会产生线性失真。但是，较大动态范围的功率器件，会增加发射机的设备成本。并且，当超过线性动态范围的OFDM信号通过功率放大器之类的线性器件后，会导致误码率升高，从而影响系统性能。

部分传输序列(Partial Transmit Sequences，简称PTS)方法则是现有降低OFDM信号PAPR技术中的一种常用方法。部分传输序列方法的基本思想是：将一个OFDM符号X＝[X₀，X₁，...，X_N]，分割成V个互不重叠的子块向量{X_v，v＝1，2，...，V}，即：引入相位因子(或旋转因子)：这被称为边带信息(SideInformation，SI)，用相位因子去加权V个子块向量，可得：通过IFFT变换，得到时域信号：其中x_v是X_v的IFFT变换。然后，通过选择不同相位因子a_v来进行PAPR比较，找出使OFDM信号PAPR最小的相位因子，用数学公式表达为：式中arg min(.)表示函数的最小值时所使用的判决条件。这样就以V-1次IFFT为代价，通过寻找最佳相位因子{a_v，v＝1，2，...，V}使得OFDM系统PAPR性能得到改善。图1给出了这种传统部分传输序列方法的原理框图。部分传输序列方法属于信号扰码类技术，即利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理，优化子信道的载波相位，从而选择PAPR较小的OFDM符号及相位组合来传输。用于加扰的序列称为权值向量。对于信号扰码类技术具有良好的PAPR降低性能，但它是以较高的系统计算复杂度为代价获得良好PAPR性能。

如何更有效地降低OFDM系统中的PAPR值，更便于移动通信系统中实际运用是是现有的OFDM系统中遇到的必须要解决的问题，也是本领域的技术人员需要解决的问题。本专利利用目前研究较少但具有对信号峰值平均功率比的抑制作用和降低线性功放效率的影响，并且能进一步提高系统频带利用率等优点的叠加训练序列方法来改进，同时优化处理相位因子序列以选择性能优良的相位因子，以期更有效地降低系统PAPR。

发明内容

为更有效地克服OFDM系统中存在的上述缺陷，本发明目的是提供一种可以提高降低OFDM系统中峰均功率比的效率，并能够更有效地应用于实际通信系统中的方法及其装置。

按照本发明的一个方面，本发明提供了一种降低OFDM系统中PAPR的方法，该方法步骤如下：首先，在发送端对输入信号序列进行串并变换并划分为多个子块，对划分出的每一子块进行逆向快速傅立叶变换；其次，针对变换后的部分子块信号，利用叠加训练序列方法并考虑功率分配因子将训练序列叠加到该子块信号上；接着，将上一步处理后的各个子块信号序列与本发明中所采用的优化相位因子序列b_[v]对应序列元素进行加权处理；最后，发送端对各个子块信号经过优化相位因子加权处理后的输出结果分别进行峰值功率与平均功率比的计算，并从中选出一个峰均比最小的并行信号变换输出结果进行发送。

其中，对于本发明中部分传输序列方法采用的优化相位因子优化处理过程如下：对发送信号执行传统部分传输序列方法，且该方法中的相位因子只有两个取值1和-1。按照下列步骤搜索相位因子序列：

(1)设置相位因子序列的初始值为b_v＝1，(v＝1，2，...，V)计算在此条件下加权且经过IFFT变换后的时域序列对应的PAPR值，记作PAPR0，同时赋值id＝1；

(2)令b_id＝-1，重新计算所得序列的峰值平均功率比PAPR；