专利名称：基于信号统计分布函数优化的ofdm信号峰平比抑制方法
基于信号统计分布函数优化的OFDM信号峰平比抑制方法技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及正交频分复用OFDM调制无线传输信号的峰平比PAPR抑制方法，可广泛应用于各类新一代宽带OFDM无线通信系统。
背景技术：
正交频分复用OFDM调制技术是一种多载波调制技术。作为新一代移动通信系统的核心技术，OFDM已成为当今高速无线通信领域的研究热点。但是，OFDM系统的一个主要缺点就是峰平比PAPR过高，即相对于单载波系统而言，OFDM发射机的输出信号瞬时值会有较大范围的波动。这就要求系统内的一些部件，如功率放大器、模数、数模转换器等具有较大的线性工作范围。而反过来，这些部件也会对动态范围较大的信号产生非线性失真，从而影响OFDM系统的性能。为了克服这一问题，最简单的方法就是采用动态范围较大的功率放大器，或对功率放大器的工作点进行补偿，但这样做的缺点是功率放大器的效率会大大降低，绝大部分能量都转化为热能浪费掉了 ；另外，扩大功率放大器的线性范围还会使设备成本显著提高，因此，峰平比PAPR问题是阻碍OFDM技术走向实用化的一大障碍。
压扩方法是降低OFDM信号峰平比PAPR的一种有效方法，且实现简单、系统复杂度低。有些压扩方法的性能还不错，如指数压扩、分段压扩和梯形压扩等方法。Tao Jiang在 "Exponential Companding Technique for PAPR Reduction in OFDM Systems，，中提出了指数压扩方法，其基本思想是将原始OFDM信号的幅度分布转化为均勻分布，但是，该方法所追求的均勻分布目标将使大幅度信号的分布增大，因此，当发送端采用非线性度较大的功率放大器时，其误码率BER性能将会急剧恶化；为此Jun Hou在“Peak-to-Average Power Ratio Reduction of OFDM Signal s With Nonlinear Companding Scheme，，中提出了分段压扩方法，其基本思想是使压扩后的小信号幅度服从瑞利分布，大信号幅度服从均勻分布，该方法虽然可以有效降低信号峰平比PAPR，且系统误码率BER也较低，但难以灵活变化以满足不同系统的性能要求；为此Siiann-Siiun Jeng在“Efficient PAPR Reduction in OFDM Systems Based on a Companding Technique With Trapezium Distribution"中提出了梯形压扩方法，其基本思想是将原始OFDM信号的幅度分布转化为梯形分布，但是，该方法在不同的参数取值情况下，会使小幅度信号或大幅度信号的分布增大，从而使峰平比 PAPR性能或误码率BER性能下降。发明内容
本发明的目的在于针对上述已有方法的不足，提出了一种基于信号统计分布函数优化的OFDM信号峰平比抑制方法，以显著降低OFDM信号的峰平比PAPR，有效改善系统的误码率BER性能，并为无线OFDM系统设计提供更高的灵活性，以满足不同系统的性能要求。
实现本发明的基本思想是使压扩后的小信号统计分布函数保持不变，而将大信号的统计分布函数优化为负斜率的线性函数，其技术方案描述如下
(1)对输入比特流进行OFDM调制，再经过上采样得到原始OFDM信号I，其中，η =0，1，…，JN-I，J表示上采样因子，N表示OFDM系统包含的子载波个数；
(2)根据信号统计分布函数的优化目标构建压扩函数如下
权利要求
1. 一种基于信号统计分布函数优化的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OFDM调制，再经过上采样得到原始OFDM信号、，其中，n= 0， 1，…，JN-I，J表示上采样因子，N表示OFDM系统包含的子载波个数；(2)根据信号统计分布函数的优化目标构建压扩函数如下
2.根据权利要求1所述的基于信号统计分布函数优化的OFDM信号峰平比抑制方法，其中步骤(9)所述将还原出的比特流与输入比特流进行匹配，是将还原出的比特流和输入比特流中相的比特判为正确，不同的比特判为误码。
全文摘要
本发明公开了一种基于信号统计分布函数优化的OFDM信号峰平比抑制方法，主要解决现有技术设计灵活性低、峰平比高的问题。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)根据信号统计分布函数的优化目标构建压扩函数，并对原始OFDM信号进行压扩变换；(3)发送压扩变换信号，并计算其峰平比；(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，并经OFDM解调后统计误码率。本发明不仅能够显著降低OFDM信号的峰平比，而且能够有效改善系统的误码率性能，同时为无线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。
文档编号H04L27/26GK102523191SQ20121000431
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者宫丰奎, 李靖, 王丽花, 王勇, 葛建华 申请人:西安电子科技大学