一种基于pts技术抑制ofdm通信信号峰平比的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，更确切地说，是一种基于PTS技术抑制0FDM通信信号峰平 比的方法。
【背景技术】
[0002] 多途效应引起信道选择性衰落是降低通信性能主要因素，0FDM通信技术采用正交 多载波并行传输信息，将衰落信道划分成多个近似平坦信道，具有良好的抗多途性能。但 是，当某时刻多个子载波上信号以较大的幅值同相位叠加时，就可能出现很大的峰值，由此 带来较大的峰值功率与平均功率比（Peak-to-AveragePowerRatio,PAR)。0FDM子载波数 越多，PAR越大，过高的PAR是OFDM系统的一个主要缺点，它对系统的某些元器件动态范围 要求非常高，例如功率放大器、A/D、D/A转换器等。反之，这些元器件的非线性也会对0FDM 信号产生非线性失真，所产生的谐波会造成子信道间的相互干扰，从而影响OFDM系统的性 能。
[0003] 0FDM信号PAR抑制技术有多种，其中的部分传输序列PTS(PartialTransmit Sequence,PTS)是一种有效降低OFDM信号PAR的方法，PTS的核心思想是寻找最佳相位分 组来优化0FDM信号的PAR特性，被找到的最佳相位分组被映射为边信息传送到接收端，接 收端首先需要完成边信息解码，再逆映射获得发射端的相位分组，从而恢复原始信息。显 然，利用PTS技术产生低PAR的0FDM符号解码时，只有边信息解码正确时才能恢复原始信 息，否则将导致整个0FDM符号误码，此外边信息占用频谱资源也降低0FDM的带宽效率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术中存在的问题，而提供一种基于PTS技 术抑制0FDM(正交频分复用）通信信号峰平比的方法，针对基于PTS技术抑制0FDM的PAR 严重依赖边信息缺点，提供一种联合卷积码的PTS抑制OFDM的PAR方法，该方法不需要发 射端边信息映射，避免了由边信息引起带宽效率下降和误码率增加的风险，具有很好的实 用性。
[0005] 本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，发射端产生低PAR的0FDM信号的编 码调制步骤如下：
[0006] (1)对待传输的信息比特流加扰处理后，送入卷积码编码器，对编码器输出比特完 成PSK相位映射。
[0007] (2)对步骤1的获得码元相位序列送入K*V维行列交织器完成交织，构造K*V维矩 阵，其中K=NAV+l)，N为0FDM符号的子载波数。
[0008] (3)按列取出步骤2的K*V维矩阵的码元相位构成大小为K的子块，共V个，乘以 )进行相位修正，
十为一组相位因子。修正后V个子块和一个 长K的梳状导频块一共V+1个子块进行0FDM调制，子块的每个码元相位以V+1为间隔均匀 分布在OFDM符号频率轴上，进行IFFT变换，形成VHfOFDM符号，并计算每个符号PAR，其 中最小PAR对应的最佳相位分组，利用最佳相位分组重新产生具有最小PAR的OFDM信号作 为发射信号，实现PAR抑制。
[0009] 接收端的解调解码处理步骤如下：
[0010] (1)取出导频序列完成信道估计和修正。
[0011] (2)对步骤1补偿后的码元相位以V+1间隔抽取，获得K*V维矩阵，按列取出矩阵 码元相位构成一个子块，共V个，对第1个子块的码元相位都乘以exp(-/於），并计算似然比 度量获得译码软信息，输入状态度量矩阵初始化为全〇,将软信息送入H个译码器进行维特 比最大似然路径度量计算，保存其中最大的似然比路径度量对应的输出状态度量矩阵和幸 存路径。
[0012] (3)以步骤2的输出状态度量矩阵作为下一次译码器输入状态度量矩阵，按照步 骤1的方法获得剩余子块的幸存路径。
[0013] (4)利用步骤2和步骤3获得所有的幸存路径进行回溯处理，输出比特流再进行解 扰，恢复发射端原始信息。
[0014] 本发明的有益效果为：本发明采用PTS技术最佳相位分组、交织和卷积码联合编 码调制产生低PAR的0FDM信号，采用维特比算法找到网格中和接收序列相关最大的幸存路 径和利用幸存路径的唯一性，不需要使用边信息，即可恢复原始信息，避免了由边信息引起 带宽效率下降和误码率增加的风险，具有较好的实用性。
【附图说明】
[0015] 图1是PAR抑制的0FDM编码调制框图。
[0016] 图2是0FDM符号的PTS分组映射方式。
[0017] 图3是0FDM生成器（第i个PTS分组）。
[0018] 图4是PTS最佳相位分组选择器。
[0019] 图5是0FDM解调和译码框图。
[0020] 图6是维特比译码与PTS联合处理。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
[0022] 图1为PAR抑制的0FDM编码调制框图。先对待传输的信息比特加扰处理后，送入 卷积码编码器，对编码器输出比特进行PSK相位映射。再将映射后的码元相位送入K*V的 行列交织器完成交织，构造K*V维矩阵，其中K=NAV+l)，N为0FDM符号的子载波数。矩 阵的每一列构成一个子块{d'v (k)}，共V个，乘以exp(/外)进行相位修正获得dvh(k)，如式 (1)，其中
为一组相位因子。然后按照图2的方式，将梳状导频块和编 码信息子块的每个符号以V+1为间隔均匀分布在0FDM符号频率轴上，进行IFFT变换，获得 0FDM符号，共VHf0FDM符号，如式（2)和图3,其中u(k)为导频序列。按照式（3)计算每个 符号的PAR，找到最小PAR对应的最佳相位分组[外如图4。最后将[的少2，…，外] 重新代入式（1)和式（2)，产生具有最小PAR的OFDM信号。
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[0024
[0025] 图5为接收端解调解码框图。先对接收信号经行FFT处理，并对FFT输出结果以 V+1间隔抽取导频序列，可采用LS准则或MMSE准则进行信道估计，并利用估计结果对信息 序列进行修正。再对修正后的序列以V+1间隔抽取，获得K*V维矩阵，矩阵的每一列构成一 个子块lrv'（k)}，乘以exp:进行相位修正获得rvh(k)，如式（4)。按照式（5)获得子块 码元相位的软信息度量，式（5)中〇 2为噪声功率，S。为映射为比特"0"的PSK星座图中的 点集合，Si为映射为比特"1"的PSK星座图中的点集合，《(*)为取实部，3(*)为取虚部。维 特比的最大似然译码就是选择最大化对数似然函数Mvh (Rvh |Cv)的作为译码输出码字，如 式（6)。p〇；vA(l)| 为接收序列yvh (k)的条件概率密度函数，如式（7)，式中Es为符号 能量。式（6)中&为对第v个子块的幸存路径的估计，Yvh为接收的码元序列，D2Es/ 〇 2和D2= (K/2)In(7 〇o2)) -Es/ 〇 2 (K+1Yvh |2)为独立于&的常量，则对应匕,的路径度量 可有〇IlA 给出，表示接收的码元序列和I对应码元序列的内积（相关）， 维特比算法则找出网格中和接收序列的相关度量最大的幸存路径.￡v。如果接收端PTS逆映 射的相位与发射端不一致，则Mvh(Rvh|Cv)的相关度量将降低。因此，利用式⑷遍历所有的
，利用式（5)获得不同相位下的软信息度量，分别输入H个译码器， 如图6,保存最大Mvh (Rvh |Cv)对应的译码器输出状态度量矩阵和幸存路径，从而避免需要使 用边信息来获得发射端的最佳相位分组。 「00261
[0028]
[0029]
[0030] 对第1个子块码元序列译码时，译码器输入状态度量矩阵初始化为全〇,由式（5) 获得软信息度量送入H个译码器进行维特比最大似然路径度量计算，保存其中似然比路径 度量最大对应的输出状态度量矩阵和幸存路径。再把输出状态度量矩阵作为对下一个子块 码元序列译码的输入状态度量矩阵，同样的方法获得剩余子块幸存路径矩阵。最后对所有 的幸存路径进行回溯处理，输出译码比特流再进行解扰，恢复发射端原始信息。
[0031] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形 成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于PTS技术抑制OFDM通信信号峰平比的方法，其特征在于： 一、 在通信发射端产生低PAR的OFDM通信信号包括以下步骤： (1) 对待传输的信息比特流加扰处理后，送入卷积码编码器，对编码器输出比特完成 PSK相位映射； (2) 对步骤（1)的获得码元相位序列送入K*V维行列交织器完成交织，构造 K*V维矩 阵，其中K = NAV+l)，N为OFDM符号的子载波数； (3) 按列取出步骤（2)的K*V维矩阵的码元相位构成大小为K的子块{d'v(k)}，共V 个，乘以exp(/0ft)进行相位修正，如式⑴，为一组相位因子；修正 后V个子块和一个长K的梳状导频块一共V+1个子块进行OFDM调制，子块的每个码元相位 以V+1为间隔均匀分布在OFDM符号频率轴上，进行IFFT变换，按照式⑵形成Vh个OFDM 符号，式（2)中u(k)为导频序列，并按照式（4)计算每个符号PAR，其中最小PAR对应的最 佳相位分组，利用最佳相位分组重新产生具有最小PAR的OFDM信号作为发射信号，实现PAR 抑制；I 二、 在通信接收端解调解码处理包括以下步骤： (1) 取出导频序列完成信道估计和修正； (2) 对步骤⑴补偿后的码元相位以V+1间隔抽取，获得K*V维矩阵，按列取出矩阵码 元相位构成一个子块，共V个，对第1个子块的码元相位都乘以〇Ρ(-/>,,)，并计算似然比度 量获得译码软信息，输入状态度量矩阵初始化为全〇,将软信息送入H个译码器进行维特比 最大似然路径度量计算，保存其中最大的似然比路径度量对应的输出状态度量矩阵和幸存 路径； (3) 以步骤（2)的输出状态度量矩阵作为下一次译码器输入状态度量矩阵，按照步骤 (1)的方法获得剩余子块的幸存路径； (4) 利用步骤（2)和步骤（3)获得所有的幸存路径进行回溯处理，输出比特流再进行解 扰，恢复发射端原始信息。
【专利摘要】本发明公开了一种基于PTS技术抑制OFDM通信信号峰平比的方法，发射端产生低PAR的OFDM信号的编码调制步骤如下：(1)对待传输的信息比特流加扰处理后，送入卷积码编码器，对编码器输出比特完成PSK相位映射。(2)对码元相位序列送入K*V维行列交织器完成交织，构造K*V维矩阵，其中K＝N/(V+1)，N为OFDM符号的子载波数。(3)按列取出K*V维矩阵的码元相位构成大小为K的子块，共V个，乘以进行相位修正，进行OFDM调制，利用最佳相位分组重新产生具有最小PAR的OFDM信号作为发射信号，实现PAR抑制。本发明的有益效果为：不需要使用边信息，即可恢复原始信息。
【IPC分类】H04L27/26
【公开号】CN105187354
【申请号】CN201510661524
【发明人】熊省军, 朱小辉, 谢哲, 王忠康, 祝献
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一五研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月14日