[发明专利]基于阈值矢量圆OFDM峰均比降低技术的FPGA实现方法

说明书

本发明公开了一种基于阈值矢量圆OFDM信号峰均比降低技术的FPGA实现方法。本发明阈值矢量圆技术的FPGA硬件实现采用查找表的方法，将调整后星座点的采样值用MATLAB软件提前计算好并存储在FPGA的ROM中，实现时根据使能信号直接调用ROM中数据即可。本发明阈值矢量圆技术的硬件实现方法通过直接调用查找表中数据，大大降低了硬件实现的复杂度，提高了运算速率，可以在满足通信协议对EVM指标要求的前提下，大幅降低所生成OFDM信号的PAPR值。

技术领域

本发明属于信号处理和通信系统领域，具体是一种基于阈值矢量圆OFDM信号峰均比降低技术的FPGA实现方法。

背景技术

无线通信技术的迅速发展使得数据业务需求不断激增，导致频谱资源日益稀缺。现代通信系统中广泛采用高频谱利用率的非恒定包络信号。但是此类信号峰均比较高，进一步加剧了射频功率放大器线性度和效率之间的矛盾。如何有效的降低信号峰均比成为OFDM通信系统中一大关键难题。

由于降低OFDM信号的峰均比对实际应用意义重大，目前国内外学者已经取得众多研究成果，提出大量的算法，这些算法大体可以分为三类：信号预畸变类，编码类，概率类。信号预畸变类算法主要是在信号的幅度峰值或谷值附近采用非线性过程来降低PAPR值，是最简单、最直接同时也是使用最广泛的峰均比降低技术，但是该类算法实质上是通过引入信号失真来减少峰值的，都会增加EVM。由于现代通信系统协议对EVM的指标都提出了要求，因此在实际系统中，需要有效控制峰均比与EVM值之间的平衡，在满足通信协议对EVM指标要求的前提下降低OFDM信号的峰均比。

FPGA凭借运算速度快、体系结构和逻辑单元灵活、可重复利用、集成度高以及开发周期短等优点，广泛应用于数字专用集成电路设计中。因此，在FPGA平台上对OFDM信号的峰均比降低技术进行实现，可以更加深刻的理解各类峰均比降低技术的优缺点和适用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于阈值矢量圆的OFDM信号峰均比降低技术的FPGA实现方法。该方法可以应用于任何使用OFDM传输方式的通信系统，可以在满足通信协议对EVM指标要求的前提下，大幅降低所生成OFDM信号的峰均比值。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于阈值矢量圆OFDM信号峰均比降低技术的FPGA实现方法，具体步骤如下：

步骤1、将经过直接限幅的OFDM信号转换到频域，对每一个象限的频域星座点定义一个相同的阈值矢量圆半径R；

步骤2、经过星座图坐标原点O画阈值矢量圆的两条切线(L1，L2)，并得到切线L1与x轴的夹角θ₁以及切线L2与x轴的夹角为θ₂，且θ₁<θ₂；

步骤3、根据阈值矢量圆半径R，用MATLAB软件提前计算出查找表1和2中存储的调整后星座点值；

步骤4、计算每一个星座点到对应象限理想星座点的距离Distance，并判断距离Distance是否大于阈值半径R；若Distance<R，则对应星座点不作任何处理；若Distance≥R，则用FPGA中的CORDIC核计算出该星座点的相位Phase，然后分两种情况对星座点进行调整；

步骤5、根据查找表地址标号k和使能信号en寻址查找表1和2，读出对应存储值。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)本发明的OFDM信号峰均比降低技术在降低峰均比的同时考虑到了通信系统协议对EVM的指标要求，可以在满足通信协议对EVM指标要求的前提下，大幅降低所生成OFDM信号的PAPR值。