[发明专利]基于比例化贪心算法和ACE-PTS的子载波分配方法

说明书

本发明公开了一种基于比例化贪心算法和ACE‑PTS的子载波分配方法，旨在解决抑制OFDM系统峰均比中损耗系统速率的问题，以及子载波分配过程中复杂度较高的问题。该子载波分配方法的步骤为：1)利用比例化贪心算法预分配子载波；2)正交调制子载波；3)利用ACE‑PTS方法对子载波序列分配位置次序；4)优化重组子载波序列。本发明能有效抑制信号峰均比，实现系统吞吐量最大化，降低子载波分配的复杂度，可用于正交频分复用OFDM系统中的子载波分配。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信系统领域中的一种基于比例化贪心算法和星座图扩展-部分发送序列ACE-PTS(Active Constellation Extension-Partial Transmit Sequence)的子载波分配方法。本发明可应用于无线通信的正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统中，对子载波资源进行预分配，实现系统吞吐量最大化和信号峰均比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)抑制，使得子载波能够提供最大的链路速率，同时保证链路之间的公平性，并且可以避免高峰均比信号经过功率放大器时工作在非线性区间引起的信号失真和系统功率效率损失。

背景技术

在无线通信中，相较于单载波系统，具有多载波的正交频分复用OFDM系统有更高的传输效率和频谱效率，OFDM技术在无线通信领域现已被广泛运用。然而，由于OFDM系统采用多载波调制技术，当时域上多个相位相同或相近的子载波信号叠加，将会引发信号的高峰均比PAPR问题。信号高峰均比会对通信系统无线发射机部分提出更高的线性要求，需要高成本的功率放大器以避免工作在非线性区间引起的失真和系统频谱效率与功率效率的损失。同时，由于子载波在调制时，在不同链路上的分配会产生一定的速率差距。有限子载波资源的分配方案，对系统的性能有很大的影响。

电子科技大学在其申请的专利文献“一种子载波调制OFDM系统的峰均比抑制方法”(专利申请号201610318530，申请公布号CN 106027444 A)中公开了一种子载波调制OFDM系统的峰均比抑制方法。该方法的步骤为：(1)对信号做载波索引调制，得到频域信号，通过逆傅里叶变换将信号在时域上表示。(2)对时域信号做限幅处理，得到峰值抵消信号，将峰值抵消信号变换到时域完成星座图扩展。(3)重复迭代至星座图扩展后的信号峰均比到达峰均比迭代门限时停止，输出最终信号。最终达到峰均比抑制的效果。该方法存在的不足之处是：由于在载波索引调制中仅随机选择部分子载波进行激活，用以发送数据，导致无法满效率利用子载波资源，使得系统传输时损耗部分速率。

Limian Gao等人在其发表的论文“Joint Optimization of SubcarriersAllocation and Tone Reservation PAPR Reduction for OFDMA System”(2012IEEE14th International Conference on Communication Technology，2012，1172-1176)中提出了一种基于子载波预留的联合峰均比抑制和吞吐量优化的方法。该方法的步骤为：(1)利用遍历的方法计算在预留位置设定数据的峰均比，从中找出峰均比最小时的预留子载波的数目。(2)为每个用户预先分配一个具有最大信道增益的子载波，计算此时系统的吞吐量。(3)根据贪心算法继续分配子载波，每次分配后都更新吞吐量，直到所有子载波都被分配完。最终达到峰均比抑制和吞吐量优化的目的。该方法存在的不足之处是：未给每个用户设定分配子载波的数目，导致在再分配子载波时需要遍历子载波对所有用户的信道增益，提高了子载波分配过程中的复杂度。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于比例化贪心算法和ACE-PTS的子载波分配方法，旨在解决抑制OFDM系统峰均比中损耗系统速率的问题，以及子载波分配过程中复杂度较高的问题。