[发明专利]基于信号幅度分布修正的无线OFDM信号峰平比抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于信号幅度分布修正的无线OFDM信号峰平比抑制方法，主要解决现有技术设计灵活性低、误码率性能差的问题。其实现步骤为：(1)对输入比特流进行OFDM调制，再经上采样后得到原始OFDM信号；(2)根据信号幅度分布的修正目标构建压扩函数，并对原始OFDM信号进行压扩变换；(3)发射压扩变换信号，并计算其峰平比；(4)计算解压扩函数，并对接收信号进行解压扩变换；(5)对解压扩变换信号进行下采样，并经OFDM解调后统计误码率。本发明能够在峰平比和误码率性能之间获得良好的折衷，并能够灵活变化以满足不同系统的性能要求，可广泛应用于各类新一代宽带无线OFDM通信系统。

主权项

1.一种基于信号幅度分布修正的无线OFDM信号峰平比抑制方法，包括以下步骤：(1)对输入比特流进行OFDM调制，再经过上采样得到原始OFDM信号x_n，其中，n＝0，1，…，JN-1，J表示上采样因子，N表示OFDM系统包含的子载波个数；(2)根据信号幅度分布的修正目标构建压扩函数如下：z=sign(x)2k1[1-exp(-|x|2σ2)],|x|≤-σ2ln(1-k12c2A2)sign(x)1k2{(k2-k1)cA+(k1-k2)k1c2A2+2k2[1-exp(-|x|2σ2)]},|x|>-σ2ln(1-k12c2A2)]]>其中，x是压扩函数的输入信号，z是压扩函数的输出信号，c是转换点因子，k₁＞0是第一段线性函数的斜率，k₂＜0是第二段线性函数的斜率，A是输出信号z的峰值幅度，σ是原始OFDM信号x_n的标准方差，exp(·)是自然指数函数，ln(·)是自然对数函数，sign(是符号函数，是根号运算符，|·|是求模运算符，表示满足该条件的输入信号x为小信号，表示满足该条件的输入信号x为大信号；(3)在系统要求的峰平比PAPR条件下，分别在区间(0，1)和[-0.8，0)内选择使系统误码率BER最小的转换点因子c和第二段线性函数的斜率k₂，再按照以下公式依次求解输出信号z的峰值幅度A和第一段线性函数的斜率k₁：A=12f(g2-4fh-g)]]>k1=2-A2k2(c-1)2A2c(2-c)]]>其中，f＝k₂(c³-3c+2)，g＝-2(c³-4)，h＝12σ²(c-2)都是中间变量；(4)用压扩函数z对原始OFDM信号x_n进行压扩变换，即把小信号幅度的概率密度函数修正为过原点的正斜率线性函数，而把大信号幅度的概率密度函数修正为负斜率的线性函数，得到压扩变换信号y_n：yn=sign(xn)2k1[1-exp(-|xn|2σ2)],|xn|≤-σ2ln(1-k12c2A2)sign(xn)1k2{(k2-k1)cA+(k1-k2)k1c2A2+2k2[1-exp(-|xn|2σ2)]},|xn|>-σ2ln(1-k12c2A2);]]>(5)通过天线将压扩变换信号y_n发射出去，并根据峰平比PAPR定义计算压扩变换信号y_n的峰平比PAPR；(6)对压扩函数z求反函数，得到解压扩函数如下：x′=sign(z′)-σ2ln(1-k1|z′|22),|z′|≤cAsign(z′)-σ2ln[-k22|z′|2+(k2-k1)cA|z′|+1-c2A22(k2-k1)],|z′|>cA]]>其中，z′是解压扩函数的输入信号，x′是解压扩函数的输出信号，k₁＞0是第一段线性函数的斜率，k₂＜0是第二段线性函数的斜率，其取值范围是[-0.8，0)，c是转换点因子，其取值范围是(0，1)，A是输出信号z的峰值幅度，σ是原始OFDM信号x_n的标准方差，ln(·)是自然对数函数，sign(·)是符号函数，是根号运算符，|·|是求模运算符；(7)用解压扩函数x′对接收信号进行解压扩变换，得到解压扩变换信号x′_n：xn′=sign(rn)-σ2ln(1-k1|rn|22),|rn|≤cAsign(rn)-σ2ln[-k22|rn|2+(k2-k1)cA|rn|+1-c2A22(k2-k1)],|rn|>cA]]>其中，n＝0，1，…，JN-1，J是上采样因子，N是OFDM系统包含的子载波数，y_n是压扩变换信号，是卷积运算符，h_n是信道冲击响应，w_n是加性高斯白噪声；(8)对解压扩变换信号x′_n进行下采样，再经过OFDM解调还原出比特流；(9)将还原出的比特流与输入比特流进行匹配，统计出系统误码率BER，该误码率BER越接近原始OFDM系统的误码率BER，则峰平比抑制方法的误码率BER性能越好。