一种用于无线通信系统的低papr序列设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于无线通信系统的低PAPR序列设计方法，首先，设定所设计序列的相关参数，然后进行多次迭代，一次迭代中按照参数生成服从指定概率密度参数的伯努利分布的多个元素为0和1的指定长度的序列，并根据序列的PAPR对生成序列进行筛选，基于筛选后的序列更新下一次迭代的参数，最后迭代终止后将最小PAPR的序列进行映射得到元素为-1和1的低PAPR序列。与现有技术相比，本发明可以设计任意长度的低PAPR序列，序列仅包含为+1和-1元素，且具有良好的自相关性能。本发明在序列特定位置取特定值的条件下，仍然能够获得低PAPR序列，进一步扩大了本发明的应用场景和应用范围。本发明可以应用于但不局限于OFDM系统长训练序列的设计。
【专利说明】一种用于无线通信系统的低PAPR序列设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信【技术领域】，特别涉及一种用于无线通信系统的低峰均比(Peak to Average Power Rat1, PAPR)序列设计方法，低PAPR序列在正交频分多址(Orthogonal Frequency Divis1n Multiplexing,OFDM)系统中作为前导码来进行信道估计。
【背景技术】
[0002]在OFDM 系统中，经 IFFT (Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)运算之后所有的子载波相加，所以时域的发射信号会有很高的峰值。因此，与单载波系统相比，OFDM系统有很高的峰均比(Peak to Average Power Rat1, PAPR)。事实上，高PAPR既降低了发射机功率放大器的效率，也降低了数/模转换器(Analog to Digital Converter, ADC)和模/数转换器(Digital to Analog Converter, DAC)的信号量化噪声比(Signal toQuantizat1n Noise Rat1, SQNR),所以它是OFDM系统中最不利的因素之一。
[0003]低峰均比序列在OFDM通信系统中有十分重要并且广泛地应用。例如，低PAPR序列可以用来做前导码中的信道估计训练字段。发射端通过发射低PAPR的序列，由于低PAPR序列在传输过程中不易畸变，在接收端可做信道估计。理论研究还表明，低PAPR序列通常都具有极好的自相关性能，这在OFDM无线通信系统中也是非常重要的一个优点。
[0004]与此同时，传统低PAPR序列的产生也有诸多限制。例如LTE中采用的恒包络零相关序列如ZadofT-Chu序列，其只能在一些长度的时候获得良好的PAPR性能，并且其产生的序列元素为不相同的复数，实现起来增加了复杂度。
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种用于OFDM通信的低PAPR序列设计方法，该方法能产生任意长度的低PAPR序列，并且序列中的元素只有-1和+1，并且该方法实现简单，运用灵活。
[0006]为了更好的理解本发明的内容，首先介绍一下本发明技术方案涉及的相关技术背景:在一个OFDM系统中，一个高速率的数据流被分成N个低速率的数据流由子载波同时传输。每一个子载波被独立的用一种典型的调制方式(例如PSK或QAM)进行调制。逆快速傅里叶变换IFFT产生待传输的OFDM信号。对于一个OFDM符号X = [X0,XN_JT，其中N是子载波序数。与之对应的时域基带信号可以表示为
【权利要求】
1.一种用于无线通信系统的低PAPR序列设计方法，所述低PAPR序列元素只有-1和+1，其特征在于，所述方法为:首先，设定所设计序列的相关参数，然后进行多次迭代至符合终止条件，一次迭代中按照参数生成服从指定概率密度参数的伯努利分布的多个元素为O和I的指定长度的序列，并根据序列的PAPR对生成序列进行筛选，基于筛选后的序列更新下一次迭代的参数，最后迭代终止后将最小PAPR的序列进行映射得到元素为-1和I的低PAPR序列。
2.根据权利要求1所述的用于无线通信系统的低PAPR序列设计方法，其特征在于，所述所设计序列的相关参数包括:序列长度N ;每次生成随机序列的个数J ;取样系数S，0 < S< I ;初始概率密度函数参数《；迭代终止条件:迭代次数T和/或收敛条件阈值ε ;以及，初始PAPR值 所述然后进行多次迭代至符合终止条件，一次迭代中按照参数生成服从指定概率密度参数的伯努利分布的多个元素为O和I的指定长度的序列，并根据序列的PAPR对生成序列进行筛选，基于筛选后的序列更新下一次迭代的参数，最后迭代终止后将最小PAPR的序列进行映射得到元素为-1和I的低PAPR序列的具体步骤包括: (2)运用蒙特卡洛方法生成J个服从参数为《=努利分布的随机序列； (3)计算生成的序列Pje {O, 1}N的映射序列Qj e {-1, +1}N的PAPR，从J个PAPR中选出最低的PAPR，记为V;R，并设定PAPR的阈值Y，该阈值用于筛选参与更新迭代参数计算的序列； (4)判断是否满足迭代终止条件，若是则至步骤(6)，否则至步骤(5);设定迭代次数情况下，终止条件包括达到迭代次数，设定收敛条件阈值情况下，终止条件包括Vnew -Vold < F.y PAPR y PAPR — ° ’ (5)更新和《=将的值传递给GL，un根据所有符合步骤(3)中的PAPR的阈值条件的序列的第η位的数值分布情况设定；转至步骤(2)进入下一次迭代； (6)将步骤(3)中最低PAPR对应的序列声MO,If映射为0e 1-1 ,+ I丨'所得&为设计的序列。
3.根据权利要求2所述的用于无线通信系统的低PAPR序列设计方法，其特征在于，所述所设计序列的相关参数还包括:限制位置域C和限制位置值W ;步骤(2)中生成的序列表
示为:
/，其中，wn e W为限制位置元素的值。
4.根据权利要求2所述的用于无线通信系统的低PAPR序列设计方法，其特征在于，步骤⑶中序列Pj e {O, 1}N的映射序列Qj e {-1，+1}N的映射函数为Qj = 1_2Ρ」，Ρ」、ζ?」、1均为N维向量；步骤(3)中计算生成的序列P」e {O, 1}N的映射序列e {-1，+1}N的PAPR的公式为:
其中，XO表示IFFT变换，E[]表示数学期望，max{}表示取最大值。
5.根据权利要求2所述的用于无线通信系统的低PAPR序列设计方法，其特征在于，步骤⑶中从J个PAPR中选出最低的PAPR，记为，并设定PAPR的阈值、的具体步骤包括: (3.1)对F (j)，j = 1，…，J，升序排序处理得到戸0)，其中F (j)为序列j的PAPR ； (3.2)选取最低PAPR值为(I); (3.3)设定PAPR的阈值为7一(「./.")，「]为向上取整函数。
6.根据权利要求2所述的用于无线通信系统的低PAPR序列设计方法，其特征在于，步骤(5)中Un根据所有符合步骤(3)中的PAPR的阈值条件的序列的第η位的数值分布情况设定的公式为:
其中U()是指示函数:当且仅当F(Py)Sr, IKF(P^r)等于1，否则为O5Pj,n为产生的第j个序列的第η个元素的值。
【文档编号】H04L5/00GK104202285SQ201410425417
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】何世文, 余光识, 王海明, 田琳, 杨绿溪, 张军 申请人:江苏中兴微通信息科技有限公司