[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

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

近些年来，正交频分复用OFDM获得了越来越多的关注，特别是在无线应用中。OFDM是一种多载波通信系统，它将输入信息序列分成N个并行的序列，每个序列的速率都低于原始序列，且带宽更窄。每个并行序列调制一个子载波。如果N足够大，则每个调制子载波占用的带宽小于信道的相关带宽。因此，信号经历一个频率非选择性信道。子载波间的频率间隔应该足够大以使调制子载波保持正交。这些正交的调制子载波叠加在一起就形成了OFDM信号。

调制子载波的叠加可能有利也可能有害，即OFDM信号可能与平均功率偏差很大，这取决于调制信号的相位。因此，在OFDM信号平均功率不大而瞬时功率很大的时刻，可能达到功率放大器的饱和区。OFDM信号最大瞬时功率和平均功率之比称之为峰平比PAPR。

降低OFDM信号峰平比PAPR的方法有很多，如：μ律压扩、指数压扩和梯形压扩等。Xianbin Wang在“Reduction of Peak-to-Average Power Ratio of OFDM System Using A Companding Technique”中提出了μ律压扩方法，该方法虽然可以降低OFDM信号的峰平比PAPR，但却以增加信号平均功率为代价。因此，μ律压扩方法会使压扩后信号的功率达到功率放大器的饱和区，从而使功率放大信号产生非线性畸变；为此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，该方法会使小幅度信号和大幅度信号的分布增大，从而导致峰平比PAPR和误码率BER性能下降；Jun Hou在“Trapezoidal companding scheme for peak-to-average power ratio reduction of OFDM signals”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，但是该方法对系统的误码率BER性能影响较大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有方法的不足，提出了一种基于幅度分布优化的无线OFDM信号峰平比抑制方法，在显著降低OFDM信号峰平比PAPR的前提下，尽可能减小对系统误码率BER性能的影响，同时保证信号压扩前后的平均功率恒定性。

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为幂函数，而使大信号幅度的概率密度函数为线性函数，其技术方案包括如下步骤：

(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：