[发明专利]基于平行禁忌搜索的峰均功率比优化方法

说明书

本发明公开了一种基于平行禁忌搜索算法的峰均功率比优化的方法，属于无线通信技术领域。本发明包括了平行禁忌搜索的介绍，正交频分复用的基本介绍，峰均功率比介绍，将平行禁忌搜索算法运用到减少峰均功率比的优化问题中。本发明能够有效地证明出，采用的平行禁忌搜索算法与以往的算法相比，不仅可以得到较优的峰均功率比的减少效果，还可以很好地减少了算法的复杂度。

技术领域

本发明涉及的是一种新型优化方法，具体涉及是将新的智能算法运用到解决高峰均功率比问题里。

背景技术

随着科技发展的快速提高，各行各业对通信的速率有了更高的要求。作为第四代通信技术和第五代通信技术的基础，正交频分复用技术一直得到广大研究者的关注。1966年，正交频分复用被贝尔实验室提出，到如今已经有接近60年的发展历史。正交频分复用的基本思想是：将高速的串行传输的数据流，通过串并转换，分配到相对速率较低的若干个频率子信道中进行传输。其显著的特点是：各个子载波之间相互正交，因此进行扩频调制后的频谱也可以相互重叠，而不会相互影响，从而可以极大地提高频谱资源的利用效率。除此之外，正交频分复用技术还可以较好地解决频率选择性衰落和窄带干扰的问题。

但是，正交频分复用系统需要存在很多个正交的子载波，而且其输出的信号是多个子信道的叠加。所以，由此带来的一些问题，即正交频分复用系统容易受到频率偏差的影响。因为正交频分复用系统的子信道是相互重叠的，如果出现频率上的偏差，这样会导致各个子载波之间的正交性被破坏，这样会带来较为严重的信道间干扰。

还有一个较为严重的问题是，因为多载波系统的输出是多个子信道型号的叠加，所以当多个子信道的输出信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率将会超过信号的平均功率，这样会带来较大的峰均功率比的问题。由于在实际的通信系统中，最大功率是有限制的，高的峰均功率比将会需要较大反馈的功率放大器。这样，会对功率放大器的线性工作区提出更高的要求，会导致信号的畸变，使得各个子信道信号的正交性被破坏，影响正交频分复用系统的性能。

所以，为了避免影响正交频分复用系统的正交性，需要通过一些方法来减少高的峰均功率比。常用的解决高峰均功率比的方法有三大类：(1)限制幅度类，通过削幅滤波、峰值加窗等方法减少峰值功率；(2)编码类技术，通过对正交频分复用系统里的信号序列进行编码，比如格雷互补序列和瑞德穆勒编码技术；(3)概率上减少峰值功率出现的次数，常用的方法有选择性映射、子载波插入、子载波保留、部分传输序列和星座扩展方法等等。概率类技术就是不减少幅度的大小，避免了信号的失真，而是降低了峰值出现的概率。本发明所采用的是概率类技术中的子载波保留的方法。

发明内容

发明目的：提出将平行禁忌搜索算法运用到寻找峰值减少序列上，减少峰值信号出现的概率。这种方法不仅有效地减少了算法的复杂度，还可以保证峰均功率比的减少效果。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下的技术方案：运用平行禁忌搜索算法找到时域上峰值减少序列的位置，从而减少峰值信号出现的概率，以减少峰均功率比。具体的是，子载波保留的方法是利用峰值减少的子载波来产生峰值减少的信号，这部分的峰值减少的子载波是不带有数据信息的。然后将这些不带有数据信息的子载波加到原始的正交频分复用信号上，产生的新信号会比原始的正交频分复用信号的峰均功率比小。子载波保留的峰均功率比减少主要取决于两个因素：一个是最优的峰值减少序列的选择，另一个是最优的信号切削阈值。

由于寻找到最优的峰值减少序列，需要对所有可能的峰值减少序列组合进行遍历搜索，算法的复杂度随着子载波数量的增加而急剧增长，在此我们认为这是一个非确定性多项式困难问题。所以，我们采用近似最优的峰值减少序列来进行解决峰均功率比过高的问题。本发明采用的是运用平行禁忌搜索算法来找寻峰值减少序列集，然后结合Tellado的博士论文中的梯度下降法减少峰值的切削。

本发明有如下的有益效果是：算法复杂度低，收敛速度快，算法效果明显，能够较好地减少峰值信号出现的概率，从而减小峰均功率比。