[发明专利]基于分段分布优化的无线OFDM信号峰平比抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于分段分布优化的正交频分复用OFDM信号峰平比抑制方法，主要解决现有技术峰平比抑制效果不佳、平均功率不恒定的问题。其实现步骤为：(1)对输入比特流进行OFDM调制，经上采样后得到原始OFDM信号；(2)基于改善目标构建压扩函数，并对原始OFDM信号进行压扩变换；(3)发送压扩变换信号，并计算其峰平比；(4)计算解压扩函数，并对接收信号进行解压扩变换；(5)对解压扩变换信号进行下采样，经OFDM解调后还原出原始比特流，并统计误码率。本发明不仅能够有效抑制OFDM信号的峰平比，而且能够保证信号压扩前后的平均功率恒定性，具有较好的误码性能，可广泛应用于各类新一代宽带无线OFDM通信系统。

主权项

1.一种基于分段分布优化的无线正交频分复用OFDM信号峰平比抑制方法，包括以下步骤：(1)对输入的比特流进行正交频分复用OFDM调制，再经过上采样得到原始OFDM信号x_n，其中，n＝0，1，…，JN-1，J表示上采样因子，N表示OFDM系统包含的子载波个数；(2)构建一种分段分布的压扩函数z：z=sign(x){m+1k1[1-exp(-|x|2σ2)]}1m+1,|x|≤-σ2ln[1-k1(cA)m+1m+1]sing(x)1k2{-b+b2-2k2[k1(cA)m+1(1m+1+2-c2(c-1))-1+exp(-|x|2σ2)},|x|>-σ2ln[1-k1(cA)m+1m+1]]]>其中，x是压扩函数的输入信号，z是压扩函数的输出信号，k₁＞0是压扩参数，m＞0是幂函数的幂次，k₂＜0是线性函数的斜率，b＞0是线性函数的纵截距，c是转换点因子，A是输出信号z的峰值幅度，σ是原始OFDM信号x_n的标准方差，exp(·)是自然指数函数，ln(·)是自然对数函数，sign(·)是符号函数，是根号运算符，|·|是求模运算符，表示满足该条件的输入信号x为小信号，表示满足该条件的输入信号x为大信号；(3)根据系统要求的峰平比PAPR，在区间(0，1)内选择使系统误码率BER最小的转换点因子c，在区间(0，3]内选择使系统误码率BER最小的幂次m，再按照以下公式依次求解输出信号z的峰值幅度A、压扩参数k₁、斜率k₂和纵截距b：A=σ2(1m+1+1-c2c)/[c2m+3-3c4-4c3+112c(c-1)],]]>k1=1(cA)m+1(1m+1+1-c2c),]]>k2=k1(cA)m(c-1)A,]]>b＝-k₂A；(4)用分段分布的压扩函数z对原始OFDM信号x_n进行压扩变换，得到压扩变换信号y_n：yn=sign(xn){m+1k1[1-exp(-|xn|2σ2)]}1m+1,|xn|≤-σ2ln[1-k1(cA)m+1m+1]sing(xn)1k2{-b+b2-2k2[k1(cA)m+1(1m+1+2-c2(c-1))-1+exp(-|xn|2σ2)},|xn|>-σ2ln[1-k1(cA)m+1m+1]]]>(5)根据峰平比PAPR定义计算压扩变换信号y_n的峰平比PAPR；(6)将压扩变换信号y_n发送至信道，经传输后，得到接收信号r_n：rn=yn⊗hn+wn,]]>其中，是卷积运算符，h_n是信道冲击响应，w_n是加性高斯白噪声；(7)对分段分布的压扩函数z求反函数，得到分段分布的解压扩函数如下：x′=sign(z′)-σ2ln(1-k1|z′|m+1m+1),|z′|≤cAsign(z′)-σ2ln{-k22|z′|2-b|z′|-k1(cA)m+1[1m+1-2-c2(c-1)]+1},|z′|>cA]]>其中，z′是解压扩函数的输入信号，x′是解压扩函数的输出信号；(8)用分段分布的解压扩函数x′对接收信号r_n进行解压扩变换，得到解压扩变换信号x′_n：xn′=sign(rn)-σ2ln(1-k1|rn|m+1m+1),|rn|≤cAsign(rn)-σ2ln{-k22|rn|2-b|rn|-k1(cA)m+1[1m+1-2-c2(c-1)]+1},|rn|>cA]]>(9)对解压扩变换信号x′_n进行下采样，再经过OFDM解调还原出比特流；(10)将还原出的比特流与输入比特流进行匹配，统计出系统误码率BER，该误码率BER越接近原始OFDM系统的误码率BER，则峰平比抑制的误码率BER性能越好。