[发明专利]一种新的降低STBC MIMO-OFDM系统峰均比的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）宽带无线通信系统中对信号进行改善的技术领域，特别是涉及一种通过自适应交叉天线旋转和求反的方法降低STBC MIMO-OFDM系统峰均比。

背景技术

正交频分复用（OFDM）作为一种高效的多载波调制方案，被认为是在无线时变信道中实现高速数据传输的重要技术。此外，多输入多输出（MIMO）是另一个吸引人的技术，通过在收发双方配置多个天线,能够提高信道传输速率并获得较大的空间分集增益,从而提高系统容量和性能。将MIMO与OFDM相结合，使这两种技术优势互补，从而具有高效的频谱利用率和良好的抗多径衰落性能等众多优点。但是由于MIMO-OFDM使用OFDM调制方式，它在继承OFDM调制众多优点的同时，也不可避免地存在信号具有较高峰均功率比(PAPR)等问题。

通常，在MIMO-OFDM系统中，可以对天线上的数据应用现有的有效算法。例如部分传输序列(partial transmit sequence,PTS)算法或选择映射(selected mapping,SLM)算法，从而降低每根天线上信号的PAPR。但是，由于不仅采用OFDM调制系统在每个天线上会产生高的PAPR，而且在MIMO系统中多个天线的干扰也会进一步产生高的PAPR。文献“Mizhou Tan,Zoran Latinovi′c,and Yeheskel Bar-Ness,“STBC MIMO-OFDM Peak-to-Average power ratio reduction by Cross-Antenna rotation and inversion,”IEEE Communications Letters,vol.9,no.7,pp.592-594,2005”提出了一种叫做交叉天线旋转和求反（CARI）的方法，这种方法是对全部天线上执行按子块旋转和求反操作产生较高的自由度，以抵消遭遇具有高PAPR的劣序列的可能性。然而这种方法置换数目太大，虽然提出了更为实际的相继次优CARI（SS-CARI）和随机次优CARI（RS-CARI）解决方案，其计算复杂度降低了，但是其PAPR减少量得到了限制。文献“Yi-Sheng Su,Tsung-Cheng Wu,Chung-Hsuan Wang,and Min-Kuan Chang,“A Low-Complexity Cross-Antenna Rotation and Inversion Scheme for PAPR Reduction of STBC MIMO-OFDM Systems”,IEEE16th International Workshop on Computer Aided Modeling and Design of Communication Links and Networks,pp.31-35,2011”提出了一种交叉熵CARI（CE-CARI）解决方案，这种方案虽然降低了一定的复杂度和PAPR，但其参数的设定是固定值。

本发明提出了一种自适应CARI方法，可以对传统的交叉天线旋转和求反（CARI）方法进一步进行优化。自适应CARI算法是一种基于STBC MIMO-OFDM系统的算法，它是根据PAPR的变化趋势和变化大小，来计算信号子块上执行旋转和求反的操作概率和相应的权重因子，再通过多次迭代优化操作概率，产生最优序列进行子块旋转和求反，从而降低信号的PAPR值。在相同的条件下与传统方法相比，此方法能更有效地降低系统的PAPR。如果给系统预设PAPR的门限Th，可以进一步降低计算的复杂度。

发明内容

为更有效地克服MIMO-OFDM系统中存在的上述缺陷，本发明目的是提供一种可以降低MIMO-OFDM系统中峰均功率比，并能更有效地应用于实际通信系统中的方法。此方法是将信号的子块执行旋转和求反，通过一定数据处理得到每个子块的操作概率；再根据信号PAPR变化的趋势和变化量的大小不断地调整权重因子的大小，进一步优化对应子块的操作概率；通过此概率来约束信号执行子块旋转和求反的操作，经过多次迭代产生最优序列进行子块旋转和求反，从而降低信号的PAPR值。在迭代过程中，直到信号的PAPR值达到预设的PAPR门限Th或迭代次数达到预设的最大迭代次数T，则终止迭代过程。

本发明的创新之处在于提出了一种根据信号PAPR变化的趋势和变化量的大小来不断地调整权重因子的大小，将权重因子的大小根据信号实际情况的改变而改变，由此自适应地执行交叉天线旋转和求反，经过多次迭代有效地降低信号的PAPR值。