一种预编码结合指数压扩技术降低ofdm系统papr的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，涉及一种预编码结合指数压扩技术降低OFDM系统 PAra的方法。
【背景技术】
[0002] OFDM技术是第四代移动通信（4G)系统的关键技术，因其具有频谱利用率高和抗 多径衰落能力强等特点，因此在移动通信系统中得到了广泛的应用。在无线通信中，信号 的调制方式将决定系统的通信性能，OFDM调制技术可W将高速串行数据流转换成多路低 速子数据流并调制在多个正交子载波上，拓宽码元周期，减少信道时延造成的码间干扰；同 时，OFDM技术通过在每个OFDM符号之间加入保护间隔来进一步消除多径效应对通信系统 的影响。因此，在通信系统中使用OFDM调制技术可W有效降低信道干扰对系统性能造成 的影响，有助于实现高速低损耗的无线通信。然而OFDM技术也存在一些缺陷，其中之一就 是(FDM系统的峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)过高。通信系统中存在 非线性器件，过高的PAH?值信号一旦进入了器件的非线性工作区域，会引起非线性失真， 产生带外福射和互调干扰，送会大大降低系统的运行效率，影响系统的通信性能，因此降低 OFDM系统的PAH?对于通信系统的性能具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是；在保证低误码率的情况下，降低(FDM系统的PAPR，从 而改善通信系统的性能。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于预编码与指数压扩技术相结合降 低OFDM系统PAPR的方法，包括W下步骤：
[0005] S1、在数据发送端将串行数据并行化，将并行数据预编码和快速傅里叶逆变换处 理，增加循环前缀；
[0006] S2、对Sl得到的数据进行并串转换，通过指数压扩算法对数据进行压扩，发送数 据；
[0007] S3、对接收的数据指数解压扩、串并变换后去除循环前缀，然后进行快速傅里叶变 换；
[000引 S4、对S3得到的数据通过预解码器，进行并串变换。
[0009] 上述技术方案具有如下优点=OFDM发射机的时域采用预编码算法，频域采用指数 压扩的算法。预编码算法通过合理使用空子载波降低了 0抑M的PAPR，然而空子载波的加入 引起了带外发射功率增大和传输效率降低。本发明提出基于预编码结合非线性指数压扩算 法来有效降低峰均功率比，同时对系统误码率的影响较小，能够保证系统获得可靠的误码 率性能。
【附图说明】
[0010] 图I是本发明的系统框图；
[0011] 图2是本发明与传统方法降低PAPR的对比仿真图；
[0012] 图3是本发明与传统方法的误码率性能对比图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和实例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。W下实例用 于说明本发明。
[0014] 本发明针对4G通信中(FDM系统的高峰均功率比，提出一种预编码结合指数压扩 技术降低OFDM系统PAPR的方法。该方法与传统通信方法相比，不仅有效地降低了峰均功 率比，而且对系统误码率的影响较小，能够保证系统获得可靠的误码率性能。
[001引如图1所示，本发明按W下步骤实施：
[0016] S1、如图1前4部分所示包括（1)输入数据流、（2)数据调制与编码、（3)串并变 换、（4)预编码器。首先通过输入的数据流经过QPSK调制和串并变换后，得到N路子载波 信号，然后通过预编码器。预编码器中预编码矩阵的元素为：
[001引其中Pg,b为第b个子载波的第a个采样点的值。由此可W推出预编码矩阵
[0019]
[0020] 其中L = N+化，化e (0,脚为扩展长度，矩阵P满足P' P= I，矩阵I为NXN的 单位阵，P'为预编码矩阵P的共辆转置矩阵。
[00川 S2、如图1所示，包括巧）IFFT、（6)增加循环前缀、（7)并串变换、做指数压扩， 通过巧）、化）、（7)步骤后的串行数据流按照解压函数：
[0023] 对串行信号的幅度进行相应的压扩来降低PAPR，再经过发射器发送数据。
[0024] S3、包含图1中（9)指数压扩、（10)串并变换、（11)去除循环前缀、（12)FFT等部 分，在接收端，经接收端接收到的串行信号进行解压扩，其解压扩函数为：
[0026] 解压后的数据流通过（10)、（11)、（12)步骤，得到的N组解压的时域数据。
[0027] S4、如图1的第13至16部分所示（13)包括解码器、（14)串并变换、（15)数据解 调与编码、（16)输出数据流等部分。经S3处理得到的N组解压时域数据通过解码器进行 解码，解码矩阵为编码矩阵P的共辆转置矩阵p'。因为p' P = I为单位阵，所W解压后 能够完整的恢复原始信号。解码后的信号经过串并转换后，QPSK解调输出。
[0028] 图2中显示了传统的OFDM系统和本发明基于预编码与指数压扩算法相结合的 OFDM通信方案对PAPR的降低度。可W看出，传统的OFDM通信方案，PAPR的值很高，达到 10.1 DB左右，本发明相比传统方案有明显提高，只有3DB左右，降低了 7. 1DB。
[0029] 图3中显示了传统的OFDM系统和本发明基于预编码与指数压扩算法相结合的 OFDM通信方案的误码率性能。从图中可知，当信噪比为12时，本发明的误码性能是最好的。
[0030] 由W上实施例可W看出，本发明的方法通过在(FDM发射机的时域采用预编码算 法，频域采用指数压扩的算法，与传统方法相比，该方案不仅有效地降低了峰均功率比，而 且对系统误码率的影响较小，能够保证系统获得可靠的误码率性能。
【主权项】
1. 一种预编码结合指数压扩技术降低OFDM系统PAPR的方法，其特征在于，包括以下步 骤： 51、 在数据发送端将串行数据并行化，将并行数据预编码和快速傅里叶逆变换处理，增 加循环前缀； 52、 对S1得到的数据进行并串转换，通过指数压扩算法对数据进行压扩，发送数据； 53、 对接收的数据指数解压扩、串并变换后去除循环前缀，然后快速傅里叶变换； 54、 对S3得到的数据通过预解码器，进行并串变换，解调输出。2. 根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S1中基带映射后的数据经过预编码 器，改变原始数据相位与幅度分布情况，然后进行OFDM调制与传输。3. 根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S1中预编码的方法对原始信号做了 扩展，将N个数据的功率分摊到L个数据上，而且改变了原始OFDM符号中各采样点的相位 分布。4. 根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S2采用指数压扩算法对信号的幅度 进行变换，调整小信号和大信号的幅度来降低PAPR。5. 根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S3和S4根据解压扩函数h 1 (X (t)) 和预编码矩阵的共轭转置矩阵变换数据。6. 根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S1、S2、S3、S4在OFDM发射机的时域 采用预编码算法，在频域采用指数压扩的算法，接收端由于指数压扩函数严格单调，有唯一 解压函数，且P P = 1为单位阵，避免了高误码率。
【专利摘要】本发明涉及无线通信技术领域，本发明提出了一种基于预编码与指数压扩技术相结合降低OFDM系统PAPR的方法，包括以下步骤：S1、在数据发送端将串行数据并行化，将并行数据预编码和快速傅里叶逆变换处理，增加循环前缀；S2、对S1得到的数据进行并串转换，通过指数压扩算法对数据进行压扩，发送数据；S3、对接收的数据指数解压扩、串并变换后去除循环前缀，然后进行快速傅里叶变换；S4、对S3得到的数据通过预解码器，进行并串变换，解调输出。本发明的方案通过在OFDM发射机的时域采用预编码算法，频域采用指数压扩的算法，与传统方法相比，该方案不仅有效地降低了峰均功率比.而且对系统误码率的影响较小，能够保证系统获得可靠的误码率性能。
【IPC分类】H04L27/26, H04L1/00
【公开号】CN105634651
【申请号】CN201410577951
【发明人】邓宏贵, 蒋宇, 杨芳, 蒋芳清, 胡浩, 雷彬
【申请人】中南大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月27日