[发明专利]一种基于判决反馈的改进选择性映射峰均功率比抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种MIMO-OFDM水声通信中的峰均功率比抑制方法，具体涉及利用水声信道的稀疏性以及基于判决反馈的图样检测器进行循环解码来解决MIMO-OFDM系统中高峰值平均功率比的问题。

背景技术

在水声通信技术的研究中，MIMO-OFDM系统由于采用多载波调制，存在着高峰值平均功率比(Peak-to- average-power-ratio，PAPR)的缺陷，这就要求系统的一些部件如功率放大器、A/D、D/A转换器具有较大的线性动态范围，否则当高峰值的信号进入功率放大器非线性区域时，会发生信号畸变，从而引起非线性失真，破坏子载波的正交性，降低系统性能。

选择性映射（Selective Mapping，SLM）技术是在1996年R.w.Bauml提出的，其基本原理是利用M个加扰相位序列与输入信号X=[X(0),X(1),…X(N-1)]相乘，其中n=0,1,…N-1,m=1,2,…M，加扰后数据为X^m=[X^m(0),X^m(1),…X^m(N-1)]。对{X^m(n)}的M个不同OFDM符号进行独立的IFFT变换得到x^m=[x^m(0),x^m(1),…x^m(N-1)]，选择其中峰均比最小的OFDM符号作为传输序列。其中

该方法相比于直接限幅的方法虽抑制PAPR效果稍差一些但没有性能损失，不足之处在于需要进行多次的IFFT变换，计算复杂度较高。并且为了准确的恢复原始数据，需要将发射机所采用的辅助信息准确无误的传递到接收机。一旦辅助信息发生错误，会导致一个符号中所携带的信息全部错误，因此需要对该信息进行特殊的编码，或者多次重复发送以保证在接收端能够准确地恢复信号。这样就需要传输大量的边带信息，导致系统通信效率的降低以及频带的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在不损失PAPR抑制性能的前提下，能实现无边带信息传输，减少因边带辅助信息错误而导致整个符号全部错误的概率，同时能提高系统的通信效率和频带利用率的基于判决反馈的改进选择性映射峰均功率比抑制方法。

本发明的目的是这样实现的：

（1）在数据发送端，首先将待发送数据与多个加扰相位序列相乘，得到多个候选OFDM符号，然后对候选OFDM符号进行快速傅里叶变换（IFFT变换）到时域，选择其中峰值平均功率比（PAPR）值最小的符号作为传输符号，并在发送数据的开头位置添加块状导频，用于接收端判决反馈时估计信道频域响应；

（2）在接收端首先对接收信号进行快速傅里叶变换，然后通过基于判决反馈的图样检测器判断所选择的加扰相位序列序号，最后利用序号信息解扰码。

所述步骤（2）具体实现步骤如下：

1）快速傅里叶变换：正交频分复用解调；

2）边带信息检测：首先对快速傅里叶变换后数据进行信道估计和均衡，得到未除掉加扰图样的数据X'(k)，然后将其分别除以已知的加扰相位序列P^m得到X^m(k)，从中提取数据子载波上的数据接下来进行解映射和卷积码维特比译码得到M组不同的估计原始数据对其采用同样的卷积码编码矩阵再次编码，得到数据最后对比与原解码前数据计算二者的误比特率，其中最小误比特率（BER）所对应的m值，即为选择的加扰序列序号；

3）解扰码：均衡后接收数据除以对应的加扰相位序列；

4）恢复发送数据：对解扰码之后的数据进行解映射、信道解码，即得到发送数据。

所述步骤（1）的中的加扰相位序列的相关度较低，以避免因相关度较高影响加扰相位序列的判断。

本发明提供了一种MIMO-OFDM水声通信系统中抑制峰均功率比的SLM方法中的图样检测器，利用水声信道的稀疏特性以及判决反馈技术，在接收端对SLM方法中发送端所选择的相位加扰序列序号进行判断，在不损失PAPR抑制性能的前提下，实现了无边带信息传输的SLM算法，减少了因边带辅助信息错误而导致整个符号全部错误的概率，提高了通信的可靠性，同时也提高了系统的通信效率和频带利用率。

本发明的主要优点为：

1)针对OFDM符号高峰值平均值功率比的特点，采用点乘多个加扰相位序列、从中选择PAPR值较小的符号进行传输的方式避免高峰值的出现，降低符号的PAPR值，提高发射换能器的效率。