[发明专利]一种基于预编码矩阵的GFDM信号PAPR抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于5G通信技术领域，尤其涉及滤波器组多载波技术中的降低峰均 值比的技术。

背景技术

目前，移动通信网络正在由第四代移动通信技术(4G)向第五代移动通信技术 (5G)演进，5G波形和平台需要具有高度灵活性和灵敏度，才能准确地根据每个 应用的要求来部署合适的技术、频谱和带宽，并支持面向未来服务与终端类型 的高效复用。4G中采用的正交频分复用技术(OFDM)已不能很好地满足5G的新 特性，近年来，许多研究团队致力于寻找OFDM的替代波形，滤波器组多载波 技术(FBMC)、通用滤波器多载波技术(UFMC)、广义频分复用技术(GFDM)[6] 相继被提出。GFDM最主要的优点在于其卓越的灵活性，数据可通过跨时域和 频域的二维模块结构传播，同时由于使用可调整的脉冲成形滤波器，使信号表 现出好的频率定位，因此，GFDM是一个有竞争力的5G波形的备选方案。

GFDM作为一种典型的基于多载波调制的概念波形，输出信号是多个子载波 信号的叠加，当各子载波信号的相位大概率一致时，势必导致较高的峰均值功 率比(PAPR)。PAPR过高使功率放大器易达到饱和，从而导致信号的非线性失真， 降低系统BER性能，同时增加带外功率泄漏，因此，如何有效抑制GFDM系统 的峰均值功率比，是优化系统性能的关键问题之一。

文献[Al-Juboori G R,Doufexi A,Nix A R.System level 5G evaluation of GFDM waveforms in an LTE-A platform[C]//International Symposium on Wireless Communication Systems.Poznan:IEEE Press,2016:335-340.]和文献[Rashwan G, Kenshi S,Matin M.Analysis of PAPR hybrid reduction technique based on PTS and SLM[C]//IEEE 7th Annual Computing and Communication Workshop and Conference.Las Vegas:IEEE Press,2017:1-4.]同时提到了利用选择映射算法 (SLM)和部分序列传输技术(PTS)使系统PAPR得到抑制，这两种算法计算复杂 度比较高，但不会改变GFDM信号的频谱。文献[Sendrei L，S, Michailow N,et al.Iterative receiver for clipped GFDM signals[C]//International Conference Radioelektronika.Bratislava:IEEE Press,2014:1-4.]提出一种运用于接 收端的基于限幅的迭代检测干扰消除算法，在提高系统PAPR性能的同时缓解由 于限幅引起的非线性失真，且迭代次数越多性能越好，但计算复杂度也就越高。 文献[Sharifian,Z,Omidi,M J,Farhang,A,et al.Polynomial-based compressing and iterative expanding for PAPR reduction in GFDM[C]//International Conference on Electrical Engineering.Tehran:IEEE Press,2015:518-523.]提出一种基于多项式 的压扩算法，该算法属于一对一映射，在接收端可以通过相应的逆变换恢复原 始的发送信号，但在降低PAPR的同时也会增加运算量和牺牲BER性能。文献 [Tiwari S,Das S S,Bandyopadhyay K K.Precoded generalised frequency division multiplexing system to combat inter-carrier interference:performance analysis[J]. IET Communications,2015,15(9):1829-1841.]提出一种交织频分多址技术 (IFDMA)来降低GFDM系统的PAPR，交织频分多址技术可以看作一种多载波 频谱扩展技术，不仅不会增加系统误码率而且可以降低非线性信道对GFDM信 号的影响，但是对PAPR的抑制效果不够理想。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种有效降低PAPR的基于预 编码矩阵的GFDM信号PAPR抑制方法。本发明的技术方案如下：