[发明专利]基于粒子群优化算法的PRT位置搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体是基于粒子群优化算法的一种PRT(Peak Reduction Tone，峰值减少载波)位置搜索方法，用于进行OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)系统的PAPR(Peak-to-Average Power Ratio，峰值平均功率比)减少。

背景技术

近年来，由于数字信号处理技术和计算机技术的飞速发展，在有线或无线信道上进行快速和可靠地传输多媒体信息的需求显著增加。而高速通信系统不仅需要高效地利用有限的带宽来保持高速的信息传输速率，而且为了获得较低的误比特率，还必须能对抗相干信道干扰、脉冲噪声、频率选择性衰落等不良因素的影响。对于高速数据业务来说，传统的单载波时分多址(TDMA，Time Division Multiple Access)系统和窄带码分多址(CDMA，Code-Division MultipleAccess)系统都存在很大的缺陷。由于无线信道存在时延扩展，而且高速信息流的符号宽度又相对较短，所以符号之间会存在较严重的符号间干扰(ISI，Intersymbol Interference)，由此对单载波TDMA系统使用的均衡器提出了非常高的要求，从而均衡器算法的复杂度也会大大增加。对于CDMA系统来说，其主要问题是扩频增益与高速数据流之间的矛盾。在保证相同带宽的前提下，高速数据流所使用的扩频增益就不能太高，这就大大限制了CDMA系统抵抗噪声的优点，从而使得系统的软容量受到一定的影响。

OFDM技术是第四代无线通信的核心技术。尽管其提出已有40多年的历史，但是这种多载波传输技术在双向无线数据方面的应用却是近10年来的新趋势。OFDM作为一种可以有效对抗ISI的高速传输技术，引起了广泛的关注。OFDM在1966年由贝尔实验室申请美国专利。其基本思想是把高速的数据流通过串并变换，分配到速率相对较低的若干个频率子信道中进行传输。OFDM的特点是各子载波相互正交，所以扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而大大提高了频谱利用率。同时OFDM技术也能很好地对抗频率选择性衰落和窄带干扰，并能完全利用可获得的带宽。OFDM技术已经成功地应用于非对称数字用户环路(ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Line)，无线本地环路(WLL，WirelessLocal Loop)，数字音频广播(DAB，Digital Audio Broadcasting)，高清晰度电视(HDTV，High-definitionTelevision)，无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)等系统中，它可以有效地消除信号多径传播所造成的ISI现象，因此在移动通信中的运用是大势所趋。1995年，欧洲电信标准协会(ETSI)第一个制定了基于OFDM的DAB标准，接着在1997年，基于OFDM的DVB标准也开始采用。1998年，IEEE802.11标准组采用OFDM作为WLAN(工作于5GHz频段)的物理层标准，这是OFDM第一次被应用于分组业务通信系统中。此后，ETSI，BRAN和MMAC也纷纷采用OFDM作为其物理层标准。

但是，OFDM技术的一个明显缺点，即存在较高的PAPR。多载波系统的输出是多个子信道信号的叠加，因此当多个信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率远远高于信号的平均功率，导致较大的PAPR。由于所有的实际通信系统都是功率受限的，高的PAPR通常需要带有较大反馈的功率放大器。这就增加了模数转换器和数模转换器的复杂性，同时对发射机内放大器的线性也提出了很高的要求，由此可能导致信号畸变，使信号的频谱发生变化，从而导致各个子信道间的正交性受到破坏，产生干扰，使系统的性能恶化。作为OFDM系统的主要问题之一的高峰值平均功率比问题一直是学术和工业界的研究重点。迄今为止，人们已经提出了很多的解决办法。