[发明专利]一种OFDM系统中多信号表示的峰值抑制方法

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（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）系统中的基带信号峰值抑制技术，特别涉及OFDM系统中无失真的多信号表示（Multiple signal presentation，MSR）的基带信号峰值抑制技术。

背景技术

与单载波系统相比，OFDM通信系统的发射信号是多个子信道上的载波信号叠加，生成的基带信号的幅度将在一个很大的范围波动，具有不稳定性。一般用峰值平均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）来衡量OFDM信号的峰值波动特性。从现有研究来看，解决多载波峰值波动问题的途径有两个：一是通过线性技术增大放大器的线性范围，提高放大器的效率，但这并不能从根本上解决多载波信号峰值问题，对系统信号的参数变化也非常敏感；二是对多载波基带信号进行峰值抑制处理。

基带信号峰值抑制技术可以分为预失真和无失真两大类。无失真技术在不引入信号失真或者额外噪声的前提下，采用线性变换的方法，对传统的OFDM信号进行重构，避免处理后的信号出现较大的峰值。无失真方法信号传输性能损失较小，信道环境适应性强。

无失真的基带信号峰值抑制技术大致包括编码（Coding）、预留子载波（Tone Reservation，TR）和多信号表示（Multiple signal presentation，MSR）等方法。其中MSR的基本思想是：发送端通过信号映射生成表示同一组子载波信息的多个备选信号，并根据低峰均比准则从中搜索最优信号用于发送。这类方法不会改变信号的发射功率，也没有频谱效率损失，因而受到广泛的关注。

根据备选信号的映射生成方式的不同，MSR具有多种多样的实现形式。其中，基于相位旋转的方式以其实现的便捷性而得到广泛研究。现有的OFDM系统中多信号表示的选择映射（Selective Mapping，SLM）峰值抑制方法，使用了U个预设的相位序列，分别与OFDM频域信号相乘，然后通过IFFT，生成U个时域备选信号。最后通过PAPR计算，选取PAPR最小的备选信号作为发射信号。对于SLM方法而言，每个备选信号的生成都需要一个额外的IFFT，复杂度较高。

发明内容

本发明提出一种OFDM系统中多信号表示的峰值抑制方法，能够实现对OFDM系统中的基带信号峰值抑制的基础上降低峰值抑制过程中的计算复杂度。

本发明的基本思路是：首先采用U个预设的相位序列与OFDM频域信号分别相乘，经过频谱混叠后通过点IFFT（快速傅里叶逆变换），生成U个倍欠采样的时域备选信号；然后计算U个时域备选信号的立方量度（Cubic Metric，CM）值，在U个时域备选信号中选取C M值较小M个的时域备选信号所对应的相位序列；再将选出的M个相位序列与OFDM频域信号相乘，通过JN点的IFFT，生成M个时域备选信号；最后通过CM值计算，选取CM值最小的备选信号作为发射信号。本发明与现有的OFDM系统中多信号表示的SLM峰值抑制方法比较，核心区别在于备选信号的选择方式不同：现有的OFDM系统中多信号表示的SLM峰值抑制方法，在生成U个时域备选信号后是通过PAPR计算，选取PAPR最小的备选信号作为发射信号；而本发明是通过CM值计算，在备选信号中选择CM值最小的备选信号作为发射信号。

本发明技术方案如下：

一种OFDM系统中多信号表示的峰值抑制方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：预设U组相位序列u=1,…,U，将其分别与OFDM频域信号X=[X₀,…,X_N-1]^H相乘，得到信号X^u。即：

X^u=diag(Φ^u)X，u=1,…,U             （1）

其中N为OFDM系统中子载波数量，