[发明专利]基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低PAPR的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低PAPR方法及系统。 

背景技术

正交频分复用技术(OFDM)是近几年通信领域的一个热点技术，它凭借抗干扰性能强、频谱利用率高以及强大的抗衰落能力和数据传输速率，已经被当前很多热点通信系统所采用，更被看作是下一代移动通信中的核心技术。但是OFDM技术在无线通信系统中却面临着许多需要解决的理论和实际问题，峰值平均功率比问题就是其面临的一大问题。 

相对于单载波系统而言，OFDM系统发射机的输出信号的瞬时值会有较大幅度的波动，这是因为OFDM符号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的。理论分析表明，当OFDM信号的各个子载波间统计独立时(子载波数N≥16)，其合成信号的时域波形近似于高斯分布，随着子载波数的增加，峰值功率线性增加，带来了较大的峰值平均功率比，简称峰均比(即PAPR)。若功率放大器的线性动态范围小于信号峰值的话，非线性失真会导致带内噪声和带外频谱扩展，带内噪声会导致系统误码率增大，而频谱扩展则会导致相邻信道问的干扰。因此必须采用一定的峰均比抑制技术来降 低信号的峰均比，以使发射机功率放大器高效工作，提高系统的整体性能。 

为了解决OFDM系统的峰均比问题，国内外的很多学者都做出了大量的研究，提出了很多相关算法。目前，用来降低OFDM信号PAPR算法大致可分为三大类：第一类是信号预畸变技术，典型的预畸变技术有限幅法(Clipping)、压缩扩张等技术。第二类是扰码技术，即利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理，从中选择PAPR较小的OFDM符号来传输，如选择性映射(SLM)和部分传输序列(PTS)和冗余序列插入(DSI)。第三类是编码技术，即避免使用那些会生成较大峰值功率信号的编码图样，如Golay互补序列映射(GCS)，分组编码(Block Coding)等。信号预畸变类技术的思想是直接对信号的峰值进行非线性操作，最直接，最简单。由于它采用的是非线性操作，产生了带内噪声和带外干扰，因此系统的误码率比较高。编码类技术的思想是只发送那些具有较低PAPR特性的码字，从而避免了发送那些会出现较高PAPR的码字。该类技术为线性过程，不会使信号产生畸变，因此也没有限幅类技术的缺点。但是，编码类技术的计算复杂度非常高，编解码都非常麻烦，更重要的是，这类技术的信息速率降低得很快，因此只适用于子载波数比较少的情况。信号扰码类技术，它的核心思想是降低大PAPR出现的概率，采用的也是线性变换，但是该类技术复杂度比较高，需要进行多次IFFT运算和搜索过程。 

例如，在传统的预留子载波算法中，特殊结构的频域信号C是按照遍历搜索方式来选取的。基本思想为：在N个子载波中，有L个降低峰值载波，每个降低峰值载波的幅度相位有K种(包括零)可能的取值，通过搜索L个降低峰值载波的所有幅度相位的K^L种组合，从中选择一种使得PAPR最小的最优组合。可见，这种传统的子载波预留算法共需要进行K^L次IFFT运算，且随着子载波数N的增加， 或者降低峰值载波数L的增加所需要进行的IFFT运算的次数也会明显增加，因此传统的虚载波预留算法复杂度比较大。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低PAPR方法及系统。基于本发明，可以在降低系统复杂度的前提下实现较理想的降低PAPR的效果。 

本发明一种基于幅值比例因子的限幅预留子载波降低PAPR的方法，包括如下步骤：参数确定步骤，依据OFDM系统的参数要求，确定消峰序列中的子载波数目N、所述子载波中的预留子载波数目L及所述预留子载波的位置；并给定PAPR门限值B、幅值比例因子集合R；频域消峰序列获取步骤，依据所述PAPR门限值B，获取频域理想消峰序列D；依据所述频域理想消峰序列D，获取L个所述预留子载波上的值，并为其他N-L个子载波分配数据0，进而确定所述频域消峰序列C；传输信号计算步骤，将所述频域消峰序列C进行反傅立叶变换，得到时域消峰序列c(n)，将x(n)和c(n)相减得到传输信号z(n)如下：z(n)＝x(n)-c(n)＝IFFT(X)-IFFT(C)，其中，X为有用数据信息序列。