[发明专利]自适应正交频分复用多载波调制方法及系统

说明书

本发明提出了一种自适应正交频分复用多载波调制系统。该系统是在传统的正交频分复用(OFDM)多载波调制系统的基础上，通过引入自适应信号处理而得。与OFDM系统不同，AD‑OFDM系统中每个信号帧中的子载波数是随信号特性变化的，发送端的子载波数根据每帧处理信号的功率峰均比(PAPR)值的大小变化，通过计算PAPR值来决定系统的子载波数，从而可以有效的降低系统的PAPR值和功耗。和其他降低OFDM系统中PAPR值的方法相比，AD‑OFDM系统不仅能保持OFDM系统的优越性，而且降低PAPR值的效率更高。AD‑OFDM系统的发送端需要把每帧的子载波数作为边带信息发到接收端。

技术领域

本发明涉及多载波调制技术，特别涉及一种自适应正交频分复用多载波调制系统(AD-OFDM)。

背景技术

正交频分复用(OFDM)是最具代表性的多载波调制技术，和单载波调制相比，OFDM调制系统具有抗干扰能力强的优点，特别对无线信道中由于多径传输而引起的频率选择性衰减具有明显的抵抗能力，因此OFDM技术被目前几乎所有的无线通信标准选为唯一的调制方案，是第4代无线宽带网标准LTE中的核心技术。除了无线通信外，OFDM技术还被广泛应用于广播式的音频和视频领域，以及有线通信系统中，比如非对称数字用户环线(ADSL)、数字视频广播(DVB)、高清晰度电视(DVB)以及无线局域网(WLAN)等系统。

目前使用的OFDM多载波调制技术属于非自适应OFDM调制技术，也就是说其子载波数，或者说FFT变换的点数在通信过程中是固定不变的。固定子载波数的OFDM系统具有实现简单的优点，因为FFT的长度是固定不变的。但是，非自适应OFDM具有一些固有的缺陷，比如功率峰均比(PAPR)值高，时间频率分辨率低等。PAPR值高意味着终端设备的功耗加大，而时频分辨率低意味着在系统的传输效率和质量降低。时频分辨率指的是不同时间段的频率分辨率，用于衡量系统在时间分辨率和频率分辨率之间的平衡。理想情况下，调制系统应具有随时间变化的频率分辨率，也就是说系统可以根据信道的质量来调整频率分辨率，比如当信道质量好时，我们可以增加子信道数，提高系统的频率分辨率，从而提高传输效率，当信道质量降低时我们可以减少子信道数，降低系统的频率分辨率，从而提高系统的抗干扰能力。非自适应OFDM不具备理想的时频分辨率，因为非自适应OFDM中子信道数是固定不变的。另外，自适应OFDM还能降低系统的PAPR值，从而降低终端设备的功耗。在OFDM系统中，高PAPR值是由于IFFT运算带来的，IFFT运算长度越长，产生大的PAPR值的概率就越大，因此从降低PAPR值的角度来说，IFFT的长度应尽可能短，也就是说，子载波数最好是自适应的。综上所述，自适应OFDM(AD-OFDM)系统比非自适应OFDM系统的性能更好。

自适应OFDM有多种表现形式，传统的自适应OFDM是通过信道的误码率来选择发送端的子载波编码方法，从而自适应调整子载波信号的传输速率，以达到系统的最优误码率。用自适应OFDM来降低PAPR的方案还不多，在文献中可以查到的一种方法是通过PAPR门限来选择自适应选择降低PAPR的压缩扩展算法，而本发明要介绍的方法和其他方法不同，本发明是通过自适应调制OFDM的信号处理帧长来降低PAPR，这种方法不仅可以降低PAPR，还能提供OFDM系统的信号分辨率，改善系统的误码率特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术采用非自适应OFDM系统进行信号调制不具备理想的时频分辨率，而且系统的PAPR值过大，从而增加了终端设备功耗的问题，本发明提供一种自适应正交频分复用多载波调制方法及其系统。

本发明解决上述问题的技术方案如下：