[发明专利]一种降低SEFDM系统PAPR的有限长奈奎斯特脉冲设计方法

说明书

本发明提供了一种降低SEFDM系统PAPR的有限长奈奎斯特脉冲设计方法，使用优化的奈奎斯特脉冲作为SEFDM系统的基带信号，每个子载波之间使用同一个奈奎斯特脉冲的循环形式，建立基于快速滚降特性的泛函数模型，以奈奎斯特脉冲的主函数的主瓣区间能量与整体能量的比值作为限制条件，基于傅里叶级数使用数值方法求解有限长脉冲函数，该函数与sinc函数相乘构造适合于降低SEFDM系统PAPR的奈奎斯特脉冲。经仿真验证，在不同符号映射下，设计出的优化奈奎斯特脉冲对SEFDM系统降低PAPR效果明显优于升余弦奈奎斯特脉冲。

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的多载波技术领域，具体涉及一种用于降低频谱高效频分复用系统峰均功率比的有限长奈奎斯特波形设计方法。

背景技术

频谱高效频分复用(Spectrally Efficient Frequency DivisionMultiplexing，SEFDM)作为一种新型多载波技术，通过缩减子载波之间间隔来改善频带效率，同时不会降低信息传输速率。一般来说，SEFDM与正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)之间只在子载波间隔上存在着差异。二者都是使用矩形脉冲作为基带信号，同样存在着一个主要问题，当较多子载波以相同的相位相加时，信号功率过大，导致峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)过大。PAPR过大会导致发射端功率放大器进入非线性区域，造成系统严重的失真问题。

针对OFDM系统的现有降低PAPR技术基本都适用于SEFDM系统，但是也同样会带来计算复杂度高，需要发送边带信息等问题。脉冲整形SEFDM技术可以有效的避免上述问题。在多载波系统中，只使用一种波形应用于多载波系统中很难有效地避免上述问题。通常来说，对各个子载波之间使用不同的波形可以有效避免同相信号叠加的概率，但是这样会对接受信号的解调带来很大的难度。

因此，如何提供一种计算过程简单，且能够有效降低频谱高效频分复用系统峰均功率比的有限长奈奎斯特波形设计方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种降低SEFDM系统PAPR的有限长奈奎斯特脉冲设计方法，通过服从最小带外辐射准则的泛函数模型来设计求解能量集中度更高有限长的时域脉冲信号。该有限长脉冲信号与sinc函数构造的优化奈奎斯特脉冲有更小的旁瓣，并且在SEFDM系统中可以更有效的降低PAPR。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种降低SEFDM系统PAPR的有限长奈奎斯特脉冲设计方法，包括如下步骤：

步骤一、构造奈奎斯特脉冲波形作为待求有限长脉冲函数，确定能量集中度系数作为待求有限长脉冲函数的限制条件；

步骤二、引入使待求有限长脉冲函数带外辐射最小的泛函数模型；

步骤三、设定待求有限长脉冲函数为偶函数，并用傅里叶级数表示，对待求解的有限长函数加上边界限制条件与峰值条件，构建使泛函数模型最小的拉格朗日方程；

步骤四、数值仿真得到拉格朗日方程中的待求有限长脉冲函数的系数，构成有限长脉冲函数；

步骤五、将有限长脉冲函数与sinc函数相乘，构造得到有限长奈奎斯特脉冲。

优选的，所述步骤一中，构造奈奎斯特脉冲波形作为待求有限长脉冲函数包括：

确定无限长奈奎斯特脉冲波形的时域形式；

将无限长奈奎斯特脉冲波形的时域形式与sinc函数相乘，得到待求有限长脉冲函数p(t)：

p(t)＝s_main(t)＝cos(απt/T_s)/[1-(2αt/T_s)²]；