[发明专利]基于幅度分布优化的无线OFDM信号峰平比抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于幅度分布优化的无线正交频分复用OFDM信号峰平比抑制方法，主要解决现有技术平均功率不恒定、对系统的误码率性能影响较大的问题。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)基于改善目标构建压扩函数，并用压扩函数对原始OFDM信号进行压扩变换；(3)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)对解压扩变换信号进行下采样，经OFDM解调后还原出原始比特流。本发明不仅能够保证信号压扩前后的平均功率恒定性，而且在显著降低OFDM信号峰平比的同时对系统的误码率性能影响很小，可广泛应用于各类新一代宽带无线OFDM通信系统。

主权项

1.一种基于幅度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)对输入的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z：z=sign(x){(m+1)[1-exp(-|x|2σ2)]}1m+1,|x|≤-σ2ln[1-(cA)m+1m+1]sign(x)1k{-b+b2+2k[1-exp(-|x|2σ2)+bcA+k(cA)22-(cA)m+1m+1]},|x|>-σ2ln[1-(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，m＞0是幂函数的幂次，k是线性函数的斜率，b是线性函数的纵截距，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，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)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，在正整数范围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、斜率k和纵截距b：                   fA^m+3+gA²-σ²＝0，k=2[1-cmAm+1(1-mcm+1)]A2(1-c)2,]]>b＝(cA)^m-kcA其中，f=[g(mcm+1-1)+m+3-mc33(m+3)]cm,]]>g=c4-4c+36(1-c)2;]]>(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+1)[1-exp(-|xn|2σ2)]}1m+1,|xn|≤-σ2ln[1-(cA)m+1m+1]sign(xn)1k{-b+b2+2k[1-exp(-|xn|2σ2)+bcA+k(cA)22-(cA)m+1m+1]},|xn|>-σ2ln[1-(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-|z′|m+1m+1),|z′|≤cAsign(z′)-σ2ln{-k2|z′|2-b|z′|+bcA+k(cA)22-(cA)m+1m+1+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-|rn|m+1m+1),|rn|≤cAsign(rn)-σ2ln{-k2|rn|2-b|rn|+bcA+k(cA)22-(cA)m+1m+1+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。