[发明专利]基于信号幅度分布修正的无线OFDM信号峰平比抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及正交频分复用OFDM调制无线传输信号的峰平比PAPR抑制方法，可广泛应用于各类新一代宽带OFDM无线通信系统。

背景技术

由于正交频分复用OFDM调制技术具有频谱效率高、抗多径衰落和实现复杂度低等优点，所以在许多应用中得到了越来越多的关注。但是，峰平比PAPR过高是OFDM系统的主要缺陷之一，峰平比过高就要求发射机内的功率放大器具有较大的线性动态范围，以避免由于非线性失真而引起的传输信号的频谱扩散和带内失真而引起的误码率BER的增大，这样就增加了系统实现的难度和成本，因此降低峰平比PAPR是OFDM技术能否应用于实际的关键。

压扩方法是一种有效的OFDM信号峰平比PAPR抑制方法，它在发送端对原始信号进行一个非线性压扩，使信号幅度的动态范围变小，从而降低了信号的峰平比PAPR值，在接收端则执行相应的逆变换，对接收信号进行解压扩。有些压扩方法的性能还不错，如：指数压扩、分段压扩和梯形压扩等方法。Tao Jiang在“Exponential Companding Technique for PAPR Reduction in OFDM Systems”中提出了指数压扩方法，其基本思想是将原始OFDM信号的幅度分布转化为均匀分布，但是，该方法所追求的均匀分布目标将使大幅度信号的分布增大，因此，当发送端采用非线性度较大的功率放大器时，其误码率BER性能将会急剧恶化；为此Jun Hou在“Peak-to-Average Power Ratio Reduction of OFDM Signals With Nonlinear Companding Scheme”中提出了分段压扩方法，其基本思想是使压扩后的小信号幅度服从瑞利分布，大信号幅度服从均匀分布，该方法虽然可以有效降低信号峰平比PAPR，且系统误码率BER也较低，但难以灵活变化以满足不同系统的性能要求；为此Shiann-Shiun Jeng在“Efficient PAPR Reduction in OFDM Systems Based on a Companding Technique With Trapezium Distribution”中提出了梯形压扩方法，其基本思想是将原始OFDM信号的幅度分布转化为梯形分布，但是，该方法在不同的参数取值情况下，会使小幅度信号或大幅度信号的分布增大，从而使峰平比PAPR性能或误码率BER性能下降。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有方法的不足，提出了一种基于信号幅度分布修正的无线OFDM信号峰平比抑制方法，以有效抑制OFDM信号峰平比PAPR，提高系统的误码率BER性能，并根据OFDM系统对峰平比PAPR和误码率BER性能的要求灵活变化，以满足不同系统的性能要求。

实现本发明的基本思想是：使压扩后小信号幅度的概率密度函数是过原点且斜率为正的线性函数，而大信号幅度的概率密度函数是斜率为负的线性函数，其技术方案描述如下：

(1)对输入比特流进行OFDM调制，再经过上采样得到原始OFDM信号x_n，其中，n＝0，1，…，JN-1，J表示上采样因子，N表示OFDM系统包含的子载波个数；

(2)根据信号幅度分布的修正目标构建压扩函数如下：