[发明专利]一种OFDM系统中频域扩展的实现方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信系统技术领域，尤其涉及一种OFDM系统中频域扩展的实现方法。

背景技术

在宽带无线通信系统的传输方案中，OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)技术是一种典型的传输体制，它由于具有实现相对简单，频谱利用率高等特点已广泛应用于多种通信标准。在OFDM传输技术中，当CP(cyclic prefix)的长度不小于信道的最大时延，且OFDM符号FFT(fast Fourier transform)窗的起始点确定在其保护间隔内，接收机对收到的采样信号进行FFT转换得到

其中，X_l[k]、Y_l[k]、H_l[k]和Z_l[k]分别表示第l个符号的第k个子载波上的发射符号、接收符号、信道的频率响应和频域噪声。

OFDM系统中的频域扩展是指在不同子载波上传递相同的符号信息，在接收端采用最大比合并或者选择性合并将传递相同符号信息子载波的接收信号进行合并，从而提高OFDM系统中信息传输的可靠性。在OFDM系统中进行频域扩展已经应用于一些通信标准，例如，IEEE 802.15.4g，此外，在一些支持自适应编码调制的OFDM系统中，也可以考虑利用频域扩展技术来提高控制段信息的传输可靠性。

OFDM系统中的频域扩展在实现过程中主要需要考虑两个问题：一是在不同子载波上传递相同的符号信息时，如果不进行处理预处理，则会导致频域信号经过IFFT之后得到的时域信号中出现很大的尖峰信号，恶化OFDM信号的峰均比(peak to average power ratio,PAPR)性能；另一个是接收端采用最大比合并(maximal ratio combining,MRC)对传输相同符号信息子载波的接收信号进行合并时，如何以较小的实现复杂度实现。

图1分别给出了无频域扩展、2倍频域扩展和4倍频域扩展情形时OFDM系统中子载波上传递符号信息的映射模型。为了分析问题的方便，OFDM符号中导频占用的子载波和虚拟子载波不予考虑，只考虑用于传输数据的子载波，且将用于传输数据的子载波编号为-N_d/2,…,-1和1,…,N_d/2。分析可知，若不进行预处理，直接在不同子载波上传输相同符号信息，则会导致系统的PAPR过高。

发明内容

针对OFDM系统采用频域扩展时系统PAPR过高这一问题，这里提出一种通过相位旋转的方式来改善频域扩展情形下系统的PAPR性能。具体地，当OFDM系统采用2倍频域扩展时，则只在编号为1,…,N_d/2的子载波上传输原始信息。在编号为-N_d/2,…,-1的子载波上重复传输子载波编号1,…,N_d/2上传输的信息，且对不同位置子载波按照一定规律进行相位旋转，打乱其重复结构，从而降低系统的PAPR，具体过程可以描述为

d_k-Nd/2-1＝d_ke^j2π(2k-1)/4,k＝1,…,N_d/2(1)

当OFDM系统采用4倍频域扩展时，则只在编号为1,…,N_d/4的子载波上传输原始信息。在编号为-N_d/2,…,-N_d/4-1，-N_d/4,…,-1和N_d/4+1,…,N_d/2的子载波上重复传输子载波编号1,…,N_d/4上传输的信息，且对这三段用于重复传送的子载波按照不同的规律进行相位旋转，其中第一段不同位置子载波按照式(1)所示规律进行相位旋转，第二段、第三段不同位置子载波分别按照式(2)和式(3)所示规律进行相位旋转，扰乱其重复结构，降低系统的PAPR。

d_k-Nd/4-1＝d_ke^j2π(3k-1)/4,k＝1,…,N_d/4(2)

d_k+Nd/4＝d_ke^j2π(k-1)/4,k＝1,…,N_d/4(3)