专利名称：：一种降低ofdm信号峰均功率比的方法
技术领域：
：本发明属于采用正交频分复用信号(OFDM)的无线和有线通信
技术领域：
，具体涉及一种新的部分幅值增大方法降低OF匿信号的峰均功率比。在移动无线信道中，信号从发射天线经过一个时变多径信道到达接收天线，会产生时间选择性衰落和频率选择性衰落。信道的时变特性引起信号频谱的展宽，导致Doppler效应，造成信号随时间呈选择性衰落。根据多径信道在频域中表现出的频率选择性衰落特性，人们提出了正交频分复用(OFDM)技术。OF匿将串行高速的信道转变成多个低速并行的子信道，这样对于每个子信道而言，原始的频率选择性衰落转变成平坦型瑞利衰落，从而可以大大降低多径衰落的影响。尽管OFDM技术在抗信道频率选择性衰落方面具有独特的优势，但OFDM技术仍然存在一些重要问题没有得到很好地解决。其中一项很关键的技术难点就是峰均功率比问题。如果信号的峰均功率比很高，发射机功率放大器的线性动态范围将要求很宽，并且要求A/D和D/A的精度必须很高。使用宽线性动态范围的功率放大器和精度高的A/D，D/A将使得发射机的成本将大大增加。使用低线性动态范围的功率放大器和精度高的A/D，D/A虽然可以降低成本，但发送信号将会严重失真，从而导致系统性能的严重下降。为了降低OF匿信号对发送功率放大器的要求，需要降低OF匿信号的峰均功率比。为了降低OF匿信号的峰均功率比，人们提出了很多解决方案。在这些方案中，采用剪波法降低峰均功率比最为引人注目。剪波法(参见x丄iandJ.Cimini.EffectsofClippingandFilteringonthePerformanceofOFDM，"IEEECOMMUNICATIONSLETTERS"VOL.2，NO.5，MAY1998.)是一种常用的降低OF匿信号峰均功率比的方法，它对OF匿信号的幅值进行剪切，保持OF匿信号的相位不变，如下所示上式中，n=0，1，...，N-l，N表示时域信号的个数，xn是原始时域信号，&为剪切以后的时域信号，en是Xn的相位，y'-7IT，A为剪切门限。由于对OFDM时域信号进行了剪波，所以对频域数据块会引入一个噪声，从而减小了星座点之间的最小距离，系统的误码率由此会上升。
发明内容本发明的目的在于提供一种降低OF匿信号峰均功率比的方法，该方法在不影响误码率的前提下较大地降低OF匿信号的峰均功率比，本发明的进一步的目的是在不影响峰均功率比降低程度的情况下，较大地降低了计算复杂度。
背景技术：
：KM4本发明提供的第一种降低OF匿信号峰均功率比的方法，其特征在于该方法包括下述步骤—种降低OF匿信号峰均功率比的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(Al)将原始的输入比特流通过映射转变成数据符号Xk，k=0，...，N-l，k表示数据块中数据符号的位置，N为数据块中数据符号的个数，得到原始的频域数据块X=[X。，Xi，，XN—」；(A2)对频域数据块X进行N点傅里叶逆变换，得到时域信号x=[x。，Xl，...，xN—J;(A3)对得到的时域信号进行剪波，得到剪切信号i=[fQ,fp...，fW-l],然后再对f进行N点傅里叶变换，得到失真的频域数据块X=，A,…，];(A4)计算每个失真的数据符号ftk=O，...，N-1到相应的原始数据符号Xk的理其中，Re[]表示取实部，*表示共轭；(A5)对原始的频域数据块中的每个数据符号Xk，k=0，，N-1都进行如下的处A，IAMAIA，lAlM得到新的频域数据块文=[文。，&，...，I—J，对X其进行N点傅里叶逆变换，得到新的时域信号；=[;。，^，….，^-J;(A6)计算出新的时域信号；的峰均功率比，如果，该峰均功率比小于一个预设的峰均功率比阈值，则转到步骤(3)，否则，加上循环前缀后将其传送至功率放大器。由于所提出的方法的计算复杂度比较高，因此对其进行了一些改进，其特征在于该方法包括下述步骤(Bl)将原始的输入比特流通过映射转变成数据符号Xk，k=O，...，N-l，从而得到频域数据块X二[X。，&，...，XN—J;(B2)对频域数据块X进行N点傅里叶逆变换，得到时域信号x二[x。，Xl，...xN—J;(B3)对得到的时域信号进行剪波，得到剪切信号S=[i0，A，…，in]，计算出噪声信号/:^[/。，义，…/wJ，其中又=兀-^，对噪声信号/求"点傅里叶逆变换得到噪声数据块#=[A,/j，…，^w-i];(B4)计算每个噪声符号i^，k=0，，N-l到相应的原始符号Xk的投影尸,5<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中，Re[]表示取实部，*表示共轭；(B5)对噪声数据块中的每个噪声符号/^，k0，N-l进行如下的处理o，经过上述方法处理后，得到新的噪声数据块F傅里叶逆变换，再得到新的时域噪声信号L(B6)联合和T计算参数y:，。，&，...，^—J，对其进行N点Zl/(")ll7(")i<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(B7)计算新的时域信号U=x+y，再计算S的峰均功率比，如果，该峰均功率比小于预设的峰均功率比阈值，则转到步骤(B3)，否则，加上循环前缀后将其传送至功率放大器。在上述二种技术方案中，可以优选下述方式对OFDM信号的幅值进行剪切X.,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>上式中，n=0，1，...，N-l，N表示时域信号的个数，xn是原始时域信号，^为剪切以后的时域信号，en是Xn的相位，y-VIT，A为剪切门限。针对剪波法导致系统误码率的上升，本发明提出了部分幅值增大法，目的在于不影响0F匿系统的误码率前提下，有效地降低0F匿信号的峰均功率比，即稍微增大频域数据块中一些数据符号的幅值来降低OFmi信号的峰均功率比同时保持星座点之间的最小距离不变。部分幅值增大法可以很好的降低OFmi信号的峰均功率比，同时由于保持了星座点之间最小距离不变，从而对误码率也不会造成恶化的影响。为了降低部分幅值增大法的计算复杂度，本发明还对所提出的部分幅值增大法进行了一些改进，目的在于不影响部分幅值增大法降低峰均功率比的前提下，降低其计算复杂度。图1是本发明中利用部分幅值增大法降低峰均功率比的0F匿系统的原理框图；图2是本发明中对部分幅值增大法改进之后的原理框图。具体实施例方式下面结合附图两组具体参数对本发明进一步说明本发明方法也称部分幅值增大法，其流程如图1所示。为了降低峰均功率比同时降低部分幅值增大法的计算复杂度，本发明还对部分幅值增大法进行了局部改进，其流程如图2所示预设的峰均功率比阈值的通常设定范围为59dB。剪切门限通常设定范围为515dB，具体根据所选择的调制方式确定。实例调制方式采用QPSK和16HEX两种情况，子载波的个数分别为256和1024，剪切门限分别为7.96dB和13.96dB，在CCDF=10—4时，预设的峰均功率比阈值为7dB。1峰均功率比的降低效果仿真结果表明，本发明能够很好的降低OF匿信号的峰均功率比，并且不会造成系统误码率的上升。在CCDF二10—A，子载波个数为256，调制方式为QPSK情况下，部分幅度增大法在迭代次数为28次的时候能够取得5.0dB的PAPR降低的效果，采用改进的部分幅度增大法，只用2次迭代就去的了峰均功率比降低5.0dB的效果，说明收敛算法确实能够很好的降低部分幅值增大法的计算复杂度。当子载波个数为1024，调制方式为16HEX情况下，部分幅度增大法在迭代次数为28次的时候能够取得4.8dB的PAPR降低的效果，采用改进的部分幅度增大法，只用3次迭代就去的了峰均功率比降低4.8dB的效果。综上所述，本发明能够很好的降低OF匿信号的峰均功率比，对其改进以后能够极大的减小部分幅度增大法的计算复杂度。2比特误差率的效果调制方式采用16HEX，子载波的个数分别为1024，剪切门限为13.96dB。仿真结果表明，若使用本发明所述方法降低峰均功率比，OF匿信号通过高功率放大器和加性高斯白噪声(AWGN)信道，在比特误差率为10—3，所需信噪比为14dB，而剪波法需要22dB。以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。权利要求一种降低OFDM信号峰均功率比的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(A1)将原始的输入比特流通过映射转变成数据符号Xk，k＝0，...，N-1，k表示数据块中数据符号的位置，N为数据块中数据符号的个数，得到原始的频域数据块X＝[X0，X1，...，XN-1]；(A2)对频域数据块X进行N点傅里叶逆变换，得到时域信号x＝[x0，x1，...，xN-1]；(A3)对得到的时域信号进行剪波，得到剪切信号然后再对进行N点傅里叶变换，得到失真的频域数据块(A4)计算每个失真的数据符号k＝0，...，N-1到相应的原始数据符号Xk的投影<mrow><msub><mover><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mi>Re</mi><mo>[</mo><msub><mover><mi>X</mi><mo>~</mo></mover><mi>k</mi></msub><mfrac><msubsup><mi>X</mi><mi>k</mi><mo>*</mo></msubsup><mrow><mo>|</mo><msub><mi>X</mi><mi>k</mi></msub><mo>|</mo></mrow></mfrac><mo>]</mo><mfrac><msub><mi>X</mi><mi>k</mi></msub><mrow><mo>|</mo><msub><mi>X</mi><mi>k</mi></msub><mo>|</mo></mrow></mfrac><mo>,</mo><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>,</mo></mrow>其中，Re[]表示取实部，*表示共轭；(A5)对原始的频域数据块中的每个数据符号Xk，k＝0，...，N-1都进行如下的处理<mrow><msub><mover><mi>X</mi><mo>‾</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>X</mi><mi>k</mi></msub><mo>,</mo></mtd><mtd><mo>|</mo><msub><mover><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>|</mo><mo><</mo><mo>|</mo><msub><mi>X</mi><mi>k</mi></msub><mo>|</mo><mo>,</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>,</mo></mtd><mtd><mo>|</mo><msub><mover><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>|</mo><mo>≥</mo><mo>|</mo><msub><mi>X</mi><mi>k</mi></msub><mo>|</mo><mo>,</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>得到新的频域数据块X＝[X0，X1，...，XN-1]，对X其进行N点傅里叶逆变换，得到新的时域信号x＝[x0，x1，...，xN-1]；(A6)计算出新的时域信号x的峰均功率比，如果，该峰均功率比小于一个预设的峰均功率比阈值，则转到步骤(3)，否则，加上循环前缀后将其传送至功率放大器。FSA00000018798100011.tif,FSA00000018798100012.tif,FSA00000018798100013.tif,FSA00000018798100014.tif,FSA00000018798100015.tif2.另一种降低OF匿信号峰均功率比的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(Bl)将原始的输入比特流通过映射转变成数据符号Xk，k=O，...，N-l，从而得到频域数据块X二[X。，Xp...，XN—J;(B2)对频域数据块X进行N点傅里叶逆变换，得到时域信号x=[x。，Xl，...xN—J;(B3)对得到的时域信号进行剪波，得到剪切信号^=[^),A,…，^v-i]，计算出噪声信号/^[/。，义，…入J，其中/"=X—J^，对噪声信号/求N点傅里叶逆变换得到噪声数据块#=[m];(B4)计算每个噪声符号/^，k=0，...，N-l到相应的原始符号Xk的投影A其中，Re[]表示取实部，*表示共轭；(B5)对噪声数据块中的每个噪声符号J^,k=0，，N-l进行如下的处理<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>经过上述方法处理后，得到新的噪声数据块<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>，对其进行n点傅里叶逆变换，再得到新的时域噪声信号L(B6)联合y和f计算参数P:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(B7)计算新的时域信号；，S=x+yT，再计算S的峰均功率比，如果，该峰均功率比小于预设的峰均功率比阈值，则转到步骤(B3)，否则，加上循环前缀后将其传送至功率放大器。3.根据权利要求1或2所述的降低OFmi信号峰均功率比的方法，其特征在于按照下式对OFDM信号的幅值进行剪切<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>上式中，n=o，1，...，N-i，n表示时域信号的个数，xn是原始时域信号，&为剪切以后的时域信号，9n是Xn的相位，y-V11，A为剪切门限。全文摘要本发明公开了一种降低OFDM信号峰均功率比的方法，通过增大数据块中一些数据符号的幅值来降低OFDM信号的峰均功率比。该方法首先对OFDM信号按照一定的门限进行剪切(由于时域剪切会对频域数据块引入噪声)，然后对引入了噪声的频域数据块进行如下处理计算出每个失真的数据符号到原始数据符号的投影，如果这个投影的模比原始数据符号的模大，那么用这个投影代替原始数据符号，否则保持原始数据符号不变，从而得到新的频域数据块和新的时域信号；如果这个新的时域信号的峰均功率比复合我们的要求，则将其加上循环前缀后送给高功率放大器，否则，重复进行上述的步骤。本发明在不影响误码率的前提下较大地降低OFDM信号的峰均功率比，还可以降低计算复杂度。文档编号H04L27/26GK101778071SQ20101010448公开日2010年7月14日申请日期2010年1月29日优先权日2010年1月29日发明者周洋,屈代明,江涛,管丽丽申请人:华中科技大学