[发明专利]一种降低FBMC系统中信号峰均比的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种FBMC系统中通过星座映射与部分传输序列降低信号峰均比的方法，属于无线通信技术研究领域。

缩略语和关键术语定义

背景技术

随着无线通信技术的提高，人们对通信的质量要求也随之变高。由于多载波通信系统具有频谱效率高、频谱利用灵活等优势，使得多载波通信系统成为主要研究方向。在多载波系统中，其中部分信号受到干扰时只会影响到并行传输信号中的一部分子信道的信号传输质量，并会不影响整个通信。虽然多载波通信具有较多的优势，但是信号存在较高的峰均比，容易导致相邻频带的信号失真影响整体的通信性能。因此，降低多载波信号峰均比的研究就显得尤为重要了。

由于各种技术发展的需要以及频谱资源分配的不合理等因素，正交频分复用(OFDM)技术应运而生。尽管OFDM技术已经进行商用，但是也存在着种种缺点，为了满足下一代5G通信系统高数据速率传输的需要，FBMC-OQAM系统技术吸引了许多人的兴趣。它是一种基于多载波的采用交错正交幅度调制的通信方式。与OFDM系统比较，最直观的是在FBMC-OQAM系统中信号不需要循环保护，因此，在相同的条件下FBMC-OQAM数据传输速率比OFDM高。

峰均比降低技术研究已经有很长的时间，研究人员从不同的场景角度考虑，提出了许多降低信号峰均比的方法，主要可以分为有失真技术和无失真技术。信号无失真方案中，信号不会发生畸变；而在信号有失真方案中，其处理信号的基本思想是对信号进行非线性处理，从而降低信号的峰均比值，虽然这种方法比较简单但是在接收端解调出来的信号会产生较高的误码率。

(1)信号无失真技术：编码类技术主要是对信号进行编码操作，利用传输的码字集合对信号进行处理，选择那些能够使峰均比减小或者最小的码字，然后从码字集合中选出信号的峰值幅度比较低的码字集合用于传输，可以避免较高的峰值出现，此外编码类技术也不会引起信号失真和带外辐射。在文献1中提出了基于BCH码、M序列、Golay互补序列和Hadamard码的编码类技术来降低峰均比。概率类的方法主要是降低信号中高峰值出现的概率而不是降低信号中功率的最大值。在文献2中提出了选择映射方法(SLM)，其基本思想是输入的信号用M个统计独立的向量X_m(1≤m≤M)进行表示，经过变换降低信号峰均比出现的概率。

(2)信号有失真技术：压扩类技术方法的基本思想是在发射端对原始的时域信号进行非线性的变换，对其中幅值比较大的信号进行压缩，对幅值比较小的信号进行扩大，但需要保持变换之后的平均功率和原始信号的平均功率相等。在文献3中提出了限幅类方法，它最简单的降低峰均比方案，该类方法的基本思想是，设置一个初始的门限值，当信号的幅度高于该门限值时，信号的幅度就保持与该设定的门限值相同，并且相位不变。虽然该方法的实现比较简单，但对信号进行削峰后会使信号产生带内失真，从而使BER性能下降，产生带外辐射，对相邻的信道产生干扰等问题。

降低信号峰均比的技术难点，主要有以下几个方面：

(1)频谱资源利用率：在已有的概率类方法中，为了在接收端准确的解调出发送的信号，需要知道信号在发送端的相位旋转信息。因此，在发送有用信号的同时需要将相位旋转因子作为边带信息进行发送。这样就会降低频谱资源的利用率。

(2)峰值再生：如果降低信号的峰均比采用非线性的处理，虽然在一定的程度上可以降低信号的带外干扰和带内噪声，但是信号经过滤波之后仍然容易出现峰值再生的现象。

(3)传输速率：利用传输的码字集合对信号进行处理，选择那些能够使峰均减小或者最小的码字，然后从码字集合中选出信号的峰值幅度比较低的码字集合用于传输，可以避免较高的峰值出现，但是，信号的传输速率也会明显降低。

信号是由经过调制且相互独立的若干个子载波信号叠加而成的，所以当子载波信号的相位相同或者相近时就会使系统的输出信号产生较高的峰均比。PTS(PTS算法模型的框图见附图1)的主要思想是使用多个相互独立的相位序列和输入的数据相乘，生成多组序列来表示同一组相同的信号，这样在满足给定的PAPR阈值的条件下，选择其中PAPR值最小的那一组信号进行传输，减小高峰均功率比产生的概率。

部分传输(PTS)技术是将数据X分割成V组连续分布、大小相同且互不相交的子载波块，可以表示成如下的形式：

X＝[X¹,X²,…,X^υ]^T