[发明专利]基于混合分布优化的OFDM信号峰平比抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于混合分布优化的正交频分复用OFDM信号峰平比抑制方法，主要解决现有技术峰平比抑制与误码率性能折衷效率低、压扩曲线的形式缺乏灵活性的问题。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)基于混合分布优化目标构建压扩函数；(3)对原始OFDM信号进行压扩变换，并发送压扩变换信号；(4)计算解压扩函数，并对接收信号进行解压扩变换；(5)对解压扩变换信号下采样，经OFDM解调后还原出原始比特流。本发明能够在峰平比抑制与误码率性能之间获得良好折衷，并通过合理调整参数可以获得不同的系统性能，从而为无线OFDM系统设计提供更高的灵活性，可广泛应用于各类新一代宽带无线OFDM通信系统。

主权项

1.一种基于混合分布优化的无线正交频分复用OFDM信号峰平比抑制方法，包括以下步骤：(1)对输入比特流进行正交频分复用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)构建压扩函数如下：z=sign(x){m+1k[1-exp(-|x|2σ2)}]1m+1,|x|≤-σ2ln[1-k(cA)m+1m+1]sign(x)[1-exp(-|x|2σ2)k(cA)m+mcAm+1],|x|>-σ2ln[1-k(cA)m+1m+1]]]>其中，x是压扩函数的输入信号，z是压扩函数的输出信号，k＞0是功率控制因子，m＞0是幂函数的幂次，c是转换点因子，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，|x|≤-σ2ln[1-k(cA)m+1m+1]]]>表示满足该条件的输入信号x为小信号，|x|>-σ2ln[1-k(cA)m+1m+1]]]>表示满足该条件的输入信号x为大信号；(3)根据系统要求的峰平比PAPR，在区间(0，1)内选择使系统误码率BER最小的转换点因子c，在区间(0，3]内选择使系统误码率BER最小的幂次m，再按照以下公式依次求解输出信号z的峰值幅度A和功率控制因子k：A=3σ2m+3m+1m(1-c)+1m(1-c3)+3]]>k=m+1cmAm+1(m+1-mc);]]>(4)用压扩函数z对原始OFDM信号x_n进行压扩变换，得到压扩变换信号y_n：yn=sign(xn){m+1k[1-exp(-|xn|2σ2)}]1m+1,|xn|≤-σ2ln[1-k(cA)m+1m+1]sign(xn)[1-exp(-|xn|2σ2)k(cA)m+mcAm+1],|xn|>-σ2ln[1-k(cA)m+1m+1];]]>(5)根据峰平比PAPR定义计算压扩变换信号y_n的峰平比PAPR；(6)将压扩变换信号y_n发送至信道，经传输后，得到接收信号r_n：rn=yn⊗hn+wn,]]>其中，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；(7)对压扩函数z求反函数，得到解压扩函数如下：x′=sign(z′)-σ2ln(1-k|z′|m+1m+1),|z′|≤cAsign(z′)-σ2ln[1-k(cA)m(|z′|-mcAm+1)],|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；(8)用解压扩函数x′对接收信号r_n进行解压扩变换，得到解压扩变换信号x′_n：xn′=sign(rn)-σ2ln(1-k|rn|m+1m+1),|rn|≤cAsign(rn)-σ2ln[1-k(cA)m(|rn|-mcAm+1)],|rn|>cA;]]>(9)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；(10)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。