[发明专利]一种迭代限幅滤波降低OFDM信号峰均比的方法

说明书

一种迭代限幅滤波降低OFDM信号峰均比的方法，首先计算OFDM时域信号功率，根据限幅因子α将超过功率门限P₀的OFDM实部与虚部分别进行限幅处理；其次将限幅处理后的OFDM时域信号通过FFT变换为OFDM频域信号进行频域滤波；然后将频域滤波后的信号通过IFFT变换为OFDM时域信号完成1次迭代限幅滤波处理；最后根据最大迭代次数重复上述迭代限幅滤波处理过程，本发明中的方法不需要OFDM系统传输额外的信息，也不需要在接收端对OFDM信号进行额外处理补偿发端限幅处理的影响，通过适当选择限幅因子α，仅需通过加法运算完成限幅处理，并且处理结果可直接通过FFT变换后进行频域滤波；在迭代限幅滤波运算中可采用高于采样率的工作时钟复用FFT/IFFT变换单元，节约峰均比抑制的实现资源。

技术领域

本发明属于数字无线通信传输技术领域，涉及一种迭代限幅滤波降低OFDM信号峰均比的方法。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术是一种多载波调制技术，凭借其较高的传输速率、较强的抗多径能力等优点，被广泛应用于无线通信领域，是第四代地面移动通信的核心技术之一。

OFDM技术的基本原理是将高速串行的输入数据流调制到N_s路相互正交的低速并行的子载波上，使得每路子载波数据流的信息速率降低为输入数据流的1/N_s倍，数据符号周期扩展为输入数据的N_s倍。OFDM的调制/解调过程通常采用逆傅里叶变换/傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT/FFT)实现，故基带OFDM符号表示为

其中，X(k)为第k个子载波上的数据，N_s为IFFT的大小。

从OFDM基带信号的表达式可以看出，OFDM调制信号由N_s个独立且正交的子载波叠加而成。当N_s个子载波同相叠加时可能产生较大的峰值，导致OFDM系统的峰值平均功率(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)较高。PAPR定义为OFDM信号最大信号峰值功率与信号平均功率之比，表示为

其中，x(n)为OFDM基带信号，E[·]表示计算期望。衡量PAPR性能最常用的方法是补偿累积分布函数(Complementary Cumulative Distribution Function，CCDF)，表示数据块的PAPR超过给定门限λ的概率：CCDF＝P{PAPR>λ}。

由于OFDM信号具有较大的PAPR，通常要求发射机中功率放大器必须具有较大的线性动态范围，尤其是当发射机非线性功放工作在接近饱和点时，信号会产生严重的带外频谱泄漏和带内失真，导致邻道干扰和误比特率(Bit Error Rate，BER)性能下降。常用的PAPR抑制技术主要分为三类，即预畸变技术、信号编码技术、概率类技术。其中，信号编码技术和概率类技术需要传输额外信息用于接收端解调，预畸变技术中压扩变换技术需要在接收端进行解压扩处理。综合考虑PAPR抑制方法的性能与硬件实现复杂度，预畸变技术中迭代限幅滤波技术是较为简单实用的PAPR抑制方法。

传统的迭代限幅滤波方法(Iterative Clipping and Filtering，ICF)包括限幅与滤波两步处理。限幅处理将过采样J倍的OFDM信号{x_u(n),n＝0,…,JN_s-1}的幅值与门限A相比，对超过A的幅值进行限幅处理，表示为