[发明专利]一种基于LDPC编码机制降低60GHz通信系统PAPR的方法与装置

说明书

技术领域

本发明针对60GHz毫米波通信系统中正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)调制方案所呈现出的高峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)问题，设计提出一种利用选择性映射(Selected Mapping Principle，SLM)结合LDPC生成矩阵高密度特性来降低OFDM信号的PAPR的方法；在此基础上，提出一种改进LDPC非系统码构建方案，能显著地降低PAPR，从而有效提升存在60GHz毫米波系统非线性功放失真下的传输性能，在抗功率放大器(Power Amplifier，PA)非线性方面优于其他编码方式。属于通信领域。

背景技术

随着无线通信的迅速发展及用户对高速传输业务需求的不断提升，无线通信技术正在不断朝着大宽带高码率方向迈进。OFDM预期可达更高传输速率，在频谱资源紧缺局势日益凸显的今天，工作于60GHz毫米波频段的OFDM调制系统日益显示出其优越性，因而倍受无线设计者的关注。然而OFDM系统存在两个显著缺点：1)接收性能对相位十分敏感；2)发射信号具较大PAPR。其中，PAPR会使信号通过非线性功放后产生严重失真，继而恶化其传输性能因而如何有效应对非线性失真，将是OFDM系统设计中面临的主要挑战之一。LDPC码具有接近Shannon理论传输极限的纠错性能，已广泛应用于无线通信各领域中。现有LDPC码的相关研究主要集中于对误码率性能的优化，有文献设计出的LDPC码距Shannon极限仅仅为0.0045dB。同时我们注意到，LDPC码校验矩阵稀疏，其生成矩阵具有高密度特性，然而现有研究很少利用LDPC高密度生成矩阵这一特性。本文充分发掘LDPC生成矩阵具有高密度的这一特性，通过头部添加少量比特，并利用SLM准则，选择出具有最小PAPR的编码信号进行发送；在此基础上，进一步设计出一种新型LDPC非系统码，通过合理选择添加的比特数，可显著降低OFDM信号的PAPR。

发明内容

本发明提出一种针对OFDM系统高PAPR缺点，利用LDPC生成矩阵具有高密度的这一特性，通过头部添加少量比特，并利用SLM(Selected Mapping，选择性映射)准则，选择出具有最小PAPR的编码信号进行发送；在此基础上，进一步设计出一种新型LDPC非系统码，可显著降低OFDM信号的PAPR，继而OFDM系统非线性功放器件的负面影响，有效减少了PA非线性失真并提升了传输性能，从而为实际OFDM系统设计提供一种新颖的应对非线性失真的高效解决方案，在实际中具备良好的应用前景。

本发明采用以下技术方案。

首先，本文采用BPSK、QPSK、16-QAM、64-QAM的OFDM子载波调制方式，OFDM载波数为512，在高斯信道下进行仿真。

其次，本方法利用SLM准则，结合LDPC生成矩阵具有高密度这一特性，分别计算SLM的每个分量的PAPR，选择最小PAPR的OFDM信号进行传输；当码率较高时，利用添加的s个比特，提出一种改进的LDPC非系统码方案。

最后，综合系统性能与系统复杂度，选择最佳的添加比特数。

本发明的优点是：

1)本发明技术方案适用于所有的OFDM，与具体应用无关，适用较广；

2)本发明提出利用LDPC生成矩阵具有高密度这一特性，结合SLM准则，降低PAPR；

3)区别于已有的降低PAPR的技术，与其他的降低PAPR相比，改算法复杂度较低，且不需要其他额外的器件；

4)充分利用添加的比特，提出一种新的生成非系统码方案。

附图说明

图1为基于本发明的系统框图。

图2为系统码降PAPR的仿真对比图。

图3为非系统码降PAPR的仿真对比图。

具体实施方式

为了深入有效地评估非线性器件情况下的OFDM系统传输性能，本发明搭建的系统框图如图1所示。

在系统发送端，输入信号(u)为二进制数据，与头部所增加的降PAPR信息位(s个比特)一并输入至LDPC编码器，经映射成对应的OFDM子载波调制星座图；随后，插入导频和添加循环前缀后计算PAPR，SELECT选择器从候选S(即2s)个OFDM符号中选择最小PAPR的OFDM符号发送，最后通过非线性PA。在系统接收端，经由去掉循环前缀、均衡后，通过子载波解调和LDPC译码，去掉头部降PAPR信息位即可得到有用信号u。

1.OFDM传输系统