[发明专利]基于分段分布优化的无线OFDM信号峰平比抑制方法

说明书

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，因其具有频谱利用率高和抗多径衰落能力强等优点，因此在移动通信系统中得到了广泛的应用。但是，OFDM的主要缺点是高峰平比PAPR，当使用非线性功率放大器时会引起严重的性能恶化。为了保证信号的线性放大，高峰平比PAPR要求功率放大器有较大的输入回退，这就大大降低了放大器的效率。此外，因为高峰平比PAPR信号的动态范围很大，所以要求高分辨率的量化器以减小量化误差，这就要求有更多的比特，并会增加接收机前端的复杂度和功率负荷。

为了降低OFDM信号的峰平比PAPR，目前业界提出了许多解决方法，如：μ律压扩、指数压扩和梯形压扩等。Xianbin Wang在“Reduction of Peak-to-Average Power Ratio of OFDM System Using A Companding Technique”中提出了μ律压扩方法，该方法虽然可以降低OFDM信号的峰平比PAPR，但却以增加信号平均功率为代价。因此，μ律压扩方法会使压扩后信号的功率达到功率放大器的饱和区，从而使功率放大信号产生非线性畸变；为此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匀分布，但是，该方法会使小幅度信号和大幅度信号的分布增大，从而导致峰平比PAPR和误码率BER性能下降；Jun Hou在“Trapezoidal companding scheme for peak-to-average power ratio reduction of OFDM signals”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，但是在满足一定的误码率BER性能要求下，该方法的峰平比PAPR性能改善非常有限。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有方法的不足，提出了一种基于分段分布优化的无线OFDM信号峰平比抑制方法，以保证信号压扩前后的平均功率恒定性，并有效抑制OFDM信号的峰平比PAPR，且具有较好的误码率BER性能。

实现本发明的基本思想是：使压扩后小信号幅度的概率密度函数为幂函数，而使大信号幅度的概率密度函数为负斜率的线性函数，其技术方案包括如下步骤：

(1)对输入的比特流进行正交频分复用OFDM调制，再经过上采样得到原始OFDM信号x_n，其中，n＝0，1，…，JN-1，J表示上采样因子，N表示OFDM系统包含的子载波个数；

(2)构建分段分布的压扩函数z：