本发明涉及无线通信技术领域，更具体的是涉及一种降低ofdm信号峰均功率比的分段压扩算法。
背景技术：
ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交频分复用)技术不仅具有良好的抗衰落和抗多径干扰性能，且具有频谱利用率高、易于实现的优点，在无线通信领域得到广泛应用，是4g无线通信系统的核心技术之一。
尽管ofdm系统具有良好的抗多径干扰性能，但由于其多载波叠加的特点，使ofdm时域信号峰均功率比较高，容易进入放大器件的非线性工作区，引起如图1所示的信号的非线性失真。为避免信号非线性失真，提高系统性能，一种解决方案是提高系统部件的动态范围，但该方案一方面提高了系统的设计复杂度，同时也不利于能量的有效利用；另一种解决方案则是通过采取有效措施，降低ofdm时域信号的峰均功率比，其一方面降低了系统硬件复杂度，同时可提高能量利用率，延长移动终端电池的续航时间。
目前，降低ofdm信号峰均功率比的方法大致可以分为四大类，即编码法、选择性映射法、部分系列传输法以及信号预失真算法；其中，信号预失真算法通过直接对ofdm时域信号进行处理，原理简单且代价小，非常适用于硬件受限的场合，而压扩法则是预失真算法中较为常用的一种，受到广泛关注。
技术实现要素：
本发明的目的在于：为了解决ofdm时域信号峰均功率比过高，在发射过程中容易使放大器进入非线性区，造成信号非线性失真的问题，本发明提供一种降低ofdm信号峰均功率比的分段压扩算法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种降低ofdm信号峰均功率比的分段压扩算法，包括如下步骤：
s1：在发送端对待传输数据经编码调制处理后，得到ofdm频域信号，ofdm频域信号再经ifft变换及归一化处理，生成归一化的ofdm时域信号；
s2：通过对ofdm时域信号进行统计分析，得到ofdm时域信号幅值的累积概率分布函数f(x)，通过累积概率分布函数f(x)计算得到压扩参数表；
s3：利用压扩参数表对ofdm时域信号进行分段压缩，并添加保护区间，然后将分段压缩后的ofdm时域信号进行模数转换后，发送到接收端；
s4：接收端对接收到的信号进行预处理后，得到归一化的ofdm时域压缩信号；
s5：利用与s3中相同的压扩参数表，对ofdm时域压缩信号进行逆扩展变换，将ofdm时域压缩信号扩展恢复为压缩前的ofdm时域信号；
s6：对恢复的ofdm时域信号进行解调与信道译码，获得所传输的数据。
进一步的，所述s1中编码调制处理具体为：对待传输数据进行信道编码、mqma高阶调制，得到ofdm频域信号，ofdm频域信号再经过ifft变换转化为ofdm时域信号。
进一步的，根据s2中的累积概率分布函数f(x)得到一组与信号分布律相关的幅值参数a＝[a0,a1,",am]，幅值参数a的计算公式为：
其中，m为分段压扩算法的分段数，ai表示出现的概率小于
进一步的，所述s3中，设分段压缩后的ofdm时域信号的最大幅值水平为v，则分段后的ofdm时域信号幅值范围为[0,v]，压缩后每一段ofdm时域信号的幅值跨度为l，则l的计算公式为：
设在一个ofdm时域符号内，第n个采样的ofdm时域信号为x[n]，则x[n]的计算公式为：
x[n]＝|x[n]|ejθ[n]
其中，θ[n]表示第n个采样符号的相位，则所发送的ofdm时域信号xt[n]的计算公式为：
进一步的，所述s4中接收端对接收到的发送压缩信号进行预处理，具体为：对接收到的发送压缩信号依次进行采样定时补偿、能量归一化和频偏补偿等，以获得可供后续解调的时域信号。
进一步的，设s5中接收端在第n采样时刻的ofdm时域信号为：
yr[n]＝|yr[n]|ejθ[n]
其中，θ[n]表示第n个采样符号的相位，则ofdm时域信号逆扩展变换计算公式为：
其中，y[n]为扩展后的时域采样信号。
本发明的工作原理为：
利用ofdm时域信号幅值概率分布的稳定性，即当ofdm时域信号载波数n≥64时，其信号幅值的累积概率分布保持稳定的特点，利用其幅值的累积概率分布函数设计压扩参数表，对不同幅值范围的ofdm时域信号进行分段压缩，使压缩后的ofdm时域信号幅值呈均匀分布特性，接收端则利用相反的方式对接收到的信号进行逆向扩展还原，从而降低ofdm时域信号的峰均功率比。
本发明的有益效果如下：
1、本发明可使压缩后的ofdm时域信号幅值呈均匀分布，能够有效降低信号峰均功率比，减小非线性效应。
2、本发明利用分段压扩算法，算法计算量小，处理效率高；算法充分利用ofdm时域信号幅值分布特点设计压扩比，对不同调制阶数和载波数的ofdm信号均具有较好适应性。
3、本发明由于ofdm时域信号分布特性保持稳定，相同参数的ofdm时域信号的压扩参数无需重复计算，简化了算法实现流程，提高了运算效率。
附图说明
图1是ofdm信号的非线性失真示意图。
图2是本发明的通信流程图。
图3是ofdm信号幅值累积概率分布和压扩处理后信号幅值累积概率分布对比。
图4是本发明压缩前后幅值映射关系图。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例的一种降低ofdm信号峰均功率比的分段压扩算法，主要应用于采用ofdm调制的无线通信系统中，设某无线通信系统采用16qam调幅、64个子载波的ofdm调制，通过统计分析，ofdm时域信号幅值的累积概率分布如图3所示，由累积概率分布曲线可以看出，大约有70％的归一化后的信号幅值集中在0.2～0.6区域，而信号出现在0.6～1.0区域的概率大约只有10％，即大幅值信号出现的概率较低，信号幅值概率分布极为不均匀，这就造成了信号具有较高的峰均功率比，因此，本实施例对系统涉及的ofdm信号进行分段数m为10的压扩算法处理，且压扩后依然得到信号幅值为v＝1的归一化信号，包括如下步骤：
s1：如图2所示，在信源即发送端，对待传输数据进行编码调制处理后，得到ofdm频域信号，ofdm频域信号再经ifft调制变换及归一化处理后，生成归一化的ofdm时域信号；
所述编码调制处理具体为：对待传输数据进行信道编码、mqma高阶调制，得到ofdm频域信号；
s2：通过对与ofdm时域信号具有相同调制阶数和载波数的ofdm时域信号进行统计分析，得到ofdm时域信号幅值的累积概率分布函数f(x)，通过累积概率分布函数f(x)计算得到压扩参数表；
即通过s1中的累积概率分布函数f(x)得到一组与ofdm时域信号分布律相关的幅值参数a＝[a0,a1,",a10]，其中a0,a1,",a10对应表示ofdm时域信号幅值累积概率分布在10％、20％、…、100％处对应的最大幅值，本实施例中通过对16qam、64个子载波的ofdm信号分析，得到分布参数a＝[0,0.126,0.182,0.233,0.274,0.321,0.366,0.422,0.489,0.585,1]；
利用得到的分布参数和压扩后信号的幅值水平，计算信号的压缩倍数为b＝[b0,b1,",b10]，
其中，
由
b＝[0.793,1.748,1.953,2.409,2.164,2.212,1.766,1.506,1.043,0.241]；
s3：依据压缩倍数对ofdm时域信号进行均匀分段压缩，并添加保护区间，然后将分段压缩后的ofdm时域信号进行模数转换后，通过射频信道传输，发送到接收端；
设第n个采样的ofdm时域信号为：
x[n]＝|x[n]|ejθ[n]
则所发送的ofdm时域信号xt[n]的计算公式为：
xt[n]＝[(|x[n]|-ai-1)bi+l(i-1)]ejθai-1<|x[n]|<ai,i∈[1,m]
如图4所示，为压缩前后幅值映射关系，信号经过压扩处理后其幅值累积概率分布呈现出近似的线性关系，如图3所示，即信号幅值分布趋向均匀化，达到了预期效果，信号的峰均功率比有效降低；
s4：接收端对接收到的信号进行预处理后，得到归一化的ofdm时域压缩信号，所述预处理具体为：对接收到的信号依次进行采样定时补偿、能量归一化和频偏补偿；
s5：利用与s3中相同的压缩倍数b，对ofdm时域压缩信号进行逆扩展变换，将ofdm时域压缩信号恢复为压缩前的ofdm时域信号；
设s5中接收端在第n采样时刻的ofdm时域压缩信号为：
yr[n]＝|yr[n]|ejθ[n]
则ofdm时域压缩信号逆扩展变换计算公式为：
其中，y[n]为扩展后的采样信号；
s6：对扩展恢复的ofdm时域信号进行fft解调变换与信道译码，获得所传输的数据发送到信宿。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。