[发明专利]基于幅度分布优化的无线OFDM信号峰平比抑制方法

权利要求书

1.一种基于幅度分布优化的无线正交频分复用OFDM信号峰平比抑制方法，包括以下步骤：

(1)对输入的比特流进行正交频分复用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)构建压扩函数z：

z=sign(x){(m+1)[1-exp(-|x|2σ2)]}1m+1,|x|≤-σ2ln[1-(cA)m+1m+1]sign(x)1k{-b+b2+2k[1-exp(-|x|2σ2)+bcA+k(cA)22-(cA)m+1m+1]},|x|>-σ2ln[1-(cA)m+1m+1]]]>

其中，x是压扩函数的输入信号，z是压扩函数的输出信号，m＞0是幂函数的幂次，k是线性函数的斜率，b是线性函数的纵截距，c是转换点因子，A是输出信号z的峰值幅度，σ是原始OFDM信号x_n的标准方差，exp(·)是自然指数函数，ln(·)是自然对数函数，sign(·)是符号函数，是根号运算符，|·|是求模运算符，表示满足该条件的输入信号x为小信号，表示满足该条件的输入信号x为大信号；

(3)根据系统要求的峰平比PAPR，在区间(0，1)内选择使系统误码率BER最小的转换点因子c，在正整数范围内选择使系统误码率BER最小的幂次m，再按照以下公式依次求解输出信号z的峰值幅度A、斜率k和纵截距b：

                   fA^m+3+gA²-σ²＝0，

k=2[1-cmAm+1(1-mcm+1)]A2(1-c)2,]]>

b＝(cA)^m-kcA

其中，f=[g(mcm+1-1)+m+3-mc33(m+3)]cm,]]>g=c4-4c+36(1-c)2;]]>

(4)用压扩函数z对原始OFDM信号x_n进行压扩变换，得到压扩变换信号y_n：

yn=sign(xn){(m+1)[1-exp(-|xn|2σ2)]}1m+1,|xn|≤-σ2ln[1-(cA)m+1m+1]sign(xn)1k{-b+b2+2k[1-exp(-|xn|2σ2)+bcA+k(cA)22-(cA)m+1m+1]},|xn|>-σ2ln[1-(cA)m+1m+1];]]>

(5)根据峰平比PAPR定义计算压扩变换信号y_n的峰平比PAPR；

(6)将压扩变换信号y_n发送至信道，经传输后，得到接收信号r_n：

rn=yn⊗hn+wn,]]>

其中，是卷积运算符，h_n是信道冲击响应，w_n是加性高斯白噪声；

(7)对压扩函数z求反函数，得到解压扩函数如下：

x′=sign(z′)-σ2ln(1-|z′|m+1m+1),|z′|≤cAsign(z′)-σ2ln{-k2|z′|2-b|z′|+bcA+k(cA)22-(cA)m+1m+1+1},|z′|>cA]]>

其中，z′是解压扩函数的输入信号，x′是解压扩函数的输出信号；

(8)用解压扩函数x′对接收信号r_n进行解压扩变换，得到解压扩变换信号x′_n：

xn′=sign(rn)-σ2ln(1-|rn|m+1m+1),|rn|≤cAsign(rn)-σ2ln{-k2|rn|2-b|rn|+bcA+k(cA)22-(cA)m+1m+1+1},|rn|>cA;]]>

(9)对解压扩变换信号x′_n进行下采样，再经过OFDM解调还原出比特流；

(10)将还原出的比特流与输入比特流进行匹配，统计出系统误码率BER，该误码率BER越接近原始OFDM系统的误码率BER，则峰平比抑制方法的误码率BER性能越好。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(9)所述将还原出的比特流与输入比特流进行匹配，是将还原出的比特流和输入比特流中相同的比特判为正确，不同的比特判为误码。