专利名称：用于可扩展ofdm系统中的峰均比抑制的方法
技术领域：
本发明涉及可扩展正交频分复用(OFDM)技术。
背景技术：
在可扩展的OFDM系统中，一种被广泛认可的频带扩展模式为如图1所示的模式，即在子载波宽度不变的条件下增加子载波的数目，从而达到扩展带宽的目的。然而，随着子载波数目的增加，系统的峰均比(PAPR)性能将会很快恶化。如仿真结果图2所示，随着子载波数目的不断增加，PAPR的累积分布函数(CDF)将急剧升高。一般来说，在系统扩展之前，在一定子载波数目下，系统的PAPR通过特定的处理是可以获得另人满意的水平的。不幸的是，在OFDM扩展以后，它的PAPR将重新升高到一个新的水平。因此，一般的直观处理方式为，PAPR处理部分与傅立叶变换(IDFT)点数直接相关，如图3表示，无论是对于在时域内完成PAPR处理的模式一，还是对于在频域内完成PAPR处理的模式二，OFDM带宽扩展后，子载波数目将会成倍增加，IDFT点数也将随着增加，进而PAPR的处理过程要随之进行调整和改进。
然而，这种设计将至少存在两种缺陷。首先，它不利于方便地对系统进行扩展，因为参数的变化将导致很多处理过程的重新考虑和重新设计。另一方面，也很难保证一种PAPR处理过程可以一直不断地改善它的性能，即使可以也将牺牲其他的利益作为代价。因此，有必要对现有的模式做改进，以使得具备可以应用于可扩展的OFDM系统的PAPR处理方法。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可扩展OFDM系统的PAPR抑制方法，包括步骤a)对输入数据进行前端处理；b)对经前端处理的数据符号进行串并转换；c)对扩展前OFDM系统的子载波进行抑制处理；d)对经过抑制处理的子载波并串转换；e)对扩展后OFDM系统的子载波进行抑制处理。
根据本发明的方法，利于扩展并能够始终随着子载波数目的不断增多而不断改善PAPR性能，并且利用本发明的方法，能够在扩展过程中，无需对原有的系统处理过程进行任何改动。
图1可扩展OFDM系统的一般频率扩展模式；图2不同子载波数目下系统PAPR的CDF结果；图3可扩展OFDM系统中传统的PAPR处理模式；其中模式一为在时域内进行PAPR处理，而模式二为在频域内进行PAPR处理；图4示出了根据本发明的可扩展OFDM系统的PAPR处理的方法，其中原有PAPR处理过程在时域内进行；图5示出了根据本发明的可扩展OFDM系统的PAPR处理方法，其中原有PAPR处理过程在频域内进行。
具体实施例方式
本发明的思想可以近似地用以下表达式进行表示PAPRtotal＝PAPRoriginal+PAPRexp anding(1)这就意味着，总的PAPR可以分成两个部分，一个是由原有OFDM系统本身造成的，而另一部分则是由OFDM系统的扩展造成的。因此，PAPR的降低也可以分成两部分，前者为降低原有的PAPR，后者为改善由于扩展造成的PAPR。
假定子载波上的信息为X(n)，而处理后得到的OFDM符号为x(k)。一个N·M点的IDFT可以描述为x(k)=x[k1+N·k2]=Σn2=0M-1[(Σn1=0N-1X[M·n1+n2]·WNk1-n1)·WLk1·n2]·WMk2·n2---(2)]]>其中N扩展前的子载波个数，而M为扩展系数，而n＝0，…，N·M-1，k＝0，…，N·M-1，k1＝0，…，N-1，k2＝0，…，M-1。也就是说，一个扩展后的IDFT变换，完全可以由一个二级运算来完成，第一级为原有的IDFT点数，而第二级为扩展的点数。
根据PAPR的处理方法，可以得到下面的表达式x[k1+N·k2]=Σn2=0M-1pn2(k2)[(Σn1=0N-1X[M·n1+n2]·WNk1·n1)·WLk1·n2]·WMk2·n2---(3)]]>这样，由于OFDM系统扩展而造成的新增加的PAPR可以利用pn(t)加以解决，现有的各种抑制PAPR的方法均可以使用。
根据PAPR处理所在位置(是在时域内完成还是在频域内完成)不同，本发明可以分为两种模式。两种模式均由以下处理模块构成1、前端处理；用于对输入数据在此做编码与调制等前端处理。
2、第一次串并转换处理；用来对经前端处理的数据符号做第一次串并转换。
3、第二次串并转换处理；对数据符号做第二次串并转换。
4、原有的PAPR处理；用于对扩展前的OFDM系统做PAPR抑制的处理。
5、N点IDFT变换；用于对扩展前的OFDM系统的子载波做正交化处理；6、加权因子处理；用于对变换中的数据进行加权处理；7、第一次并串转换处理；用于对第一次正交化后的各子载波的OFDM符号做并串转换处理。
8、M点IDFT变换；用于对扩展后的OFDM系统的子载波做第二次正交化处理。
9、第二次并串转换处理；用于对第二次正交化后的各子载波的OFDM符号做并串转换处理。
10、新增的PAPR处理；用于对扩展后的OFDM系统做PAPR抑制的再处理。
11、D/A转换；用于对OFDM符号做离散到连续的转换；12、射频发射处理器；用于对最终的OFDM符号做射频端的后处理并传送给发射端。
根据PAPR处理所在位置(是在时域内完成还是在频域内完成)不同，本发明可以分为两种模式，并对应于不同的实施例。均假设，原始子载波数目为N，而带宽扩展倍数为4。
当原有的PAPR处理在时域内完成时，实施例如图4所示，具体步骤如下1、在401处，信号完成前端的处理，如信道编码和调制过程；2、在402处，完成第一次串并转换，即将4N点的数据分成4个N点的数据组；3、在403处，对在402内分成的每一个数据组内的N点数据完成传统的OFDM系统需要完成的串并转换过程；4、在404处，对于每组N点数据进行N点IDFT变换；5、在405处，完成传统的OFDM系统需要完成的并串转换过程；6、在406处，完成原有的PAPR处理过程，该过程在本实施例中为基于选择性映射的PAPR处理方法；显然，所述原有PAPR处理的覆盖范围不局限于实施例中给出的基于部分传输和选择性映射的方法，可以涵盖现有方法中所有合理的处理模式。
7、在407处，对每一个分组完成加权因子操作，加权因子通过等式(3)获得；8、在408处，完成并串转换操作；9、在409处，完成4点的IDFT操作；10、在410处，完成基于4点的并串转换操作；
11、在411处，完成第二次PAPR抑制操作，在本实施例中，该PAPR抑制处理可以采用基于脉冲成型的算法；显然，基于脉冲成型的PAPR抑制方法可以涵盖现有方法中所有合理的处理模式。
12、在412处，完成传统的D/A转换过程；13、在413处，完成射频发射的处理过程。
当原有的PAPR处理在频域内完成时，实施例如图5所示，具体步骤如下1、在501处，信号完成前端的处理，如信道编码和调制过程；2、在502处，完成第一次串并转换，即将4N点的数据分成4个N点的数据组；3、在503处，对在502内分成的每一个数据组内的N点数据完成传统的OFDM系统需要完成的串并转换过程；4、在504处，完成原有的PAPR处理过程，该过程在本实施例中为基于部分传输的PAPR处理方法；；5、在505处，对于每组N点数据进行N点IDFT变换6、在506处，完成传统的OFDM系统需要完成的并串转换过程；7、在507处，对每一个分组完成加权因子操作，加权因子通过等式(3)获得；8、在508处，完成并串转换操作；9、在509处，完成4点的IDFT操作；10、在510处，完成基于4点的并串转换操作；11、在511处，完成第二次PAPR抑制操作，在本实施例中，该PAPR抑制处理采用基于脉冲成型的算法；12、在512处，完成传统的D/A转换过程；13、在513处，完成射频发射的处理过程。
在上述参考图4和5所述的说明中，“N点IDFT变换”和“M点IDFT变换”为将原有的一次MN点IDFT变换分割成为两次处理，并涵盖“加权因子处理”过程。
通过仿真对本发明方法的有效性进行验证。现在假设原有的子载波个数为64，扩展系数为4，PAPR的门限值为10-4，则意味着现有的PAPR值为11.7dB。部分传输方法在64点条件下将PAPR改善到7.5dB。在带宽扩展后，系统的PAPR重新回到10dB。通过本发明的方法，在第二次PAPR处理过程中，采用了基于脉冲成型的方法对PAPR做进一步的抑制，使得PAPR值重新回到6dB。因此，证明该算法对于抑制可扩展OFDM系统中的PAPR性能恶化具有明显的效果。
权利要求
1.一种可扩展OFDM系统的PAPR抑制方法，包括步骤a)对输入数据进行前端处理；b)对经前端处理的数据符号进行串并转换；c)对扩展前OFDM系统的子载波进行抑制处理；d)对经过抑制处理的子载波进行并串转换；以及e)对扩展后OFDM系统的子载波进行抑制处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)还包括步骤N点IDFT变换；用于对扩展前的OFDM系统的子载波进行正交化；并串转换；对扩展前的OFDM系统进行PAPR抑制；以及加权，用于对经过变换和PARR处理的数据进行加权。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)还包括步骤对扩展前的OFDM系统进行PAPR抑制；N点IDFT变换；用于对扩展前的OFDM系统的子载波进行正交化；第一并串转换；以及加权，用于对经过变换和PARR处理的数据进行加权。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述步骤e)还包括步骤M点IDFT变换，用于对扩展后的OFDM系统的子载波进行正交化；第二并串转换，用于对正交化后的各子载波的OFDM符号进行并串转换；以及对扩展后的OFDM系统做PAPR抑制的再处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述串并转换被分割为两次串并转换。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用于OFDM系统中的上行和下行链路。
全文摘要
提供了一种可扩展OFDM系统的PAPR抑制方法，包括步骤a)对输入数据进行前端处理；b)对经前端处理的数据符号进行串并转换；c)对扩展前OFDM系统的子载波进行抑制处理；d)对经过抑制处理的子载波并串转换；以及e)对扩展后OFDM系统的子载波进行抑制处理。根据本发明的方法，利于扩展并能够始终随着子载波数目的不断增多而不断改善PAPR性能，并且利用本发明的方法，能够在扩展过程中，无需对原有的系统处理过程进行任何改动。
文档编号H04L27/26GK1996980SQ20051013075
公开日2007年7月11日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者梁宗闯, 王海, 赵瑛权, 朴东植 申请人:北京三星通信技术研究有限公司, 三星电子株式会社