[发明专利]一种降低OFDM系统峰均比的压扩方法

摘要

本发明公开了一种降低OFDM系统峰均比的压扩方法。本发明通过研究信号减少的PAPR和在OFDM系统中误比特率（BER，bit error ratio）之间的关系，对它们进行折衷，从而提出了一种新的压扩方法。压扩算法是一种能够有效的降低OFDM系统峰均功率比（PAPR）的方法，在本发明中，可以设置输出信号最大的PAPR，以满足不同的系统的要求，并且根据不同的信号噪声比（SNR），从而提出压扩逆变换的标准，可以得到更好的BER性能接收机。由仿真结果表明，该方法可以显著地降低OFDM信号的PAPR，而与以前的方法相比，具有更好的光谱特性和误码率性能。

主权项

一种降低OFDM系统峰均比的压扩方法，其特征在于：步骤1输入信号，对信号进行调制、串并转换，再进行反傅里叶变换、并串转换，得到OFDM信号；步骤2根据系统要求，设置输出信号最大的峰均比PAPRmax，通过式（1）可计算出当信号为最大的峰均比时所对应的信号值xmax： PAPR max = x max 2 ( 1 - e - x max 2 σ 2 ) σ 2 ( 1 - ( 1 + x max 2 σ 2 ) e - x max 2 σ 2 ) - - - ( 1 ) 其中式（1）中σ2表示信号的平均功率；步骤3通过式（2）计算压扩系数β的值: β = 1 1 - e - x max 2 σ 2 - - - ( 2 ) 其中式（2）是根据信号概率分布函数积分为1得到的；步骤4通过式（3）计算调幅系数α的值： α = 1 β ( 1 - ( 1 + x max 2 σ 2 ) e - x max 2 σ 2 ) - - - ( 3 ) 其中式（3）中调幅系数α是为了使压扩变化前后信号保持相同的平均功率；步骤5对OFDM信号进行压扩变换，压扩变换函数为： h ( x ) = α - σ 2 ln ( 1 - 1 - e - x 2 σ 2 β ) , 0≤x<∞    (4)这里压扩变换后的信号sn和压扩变换前的信号xn之间的关系可表示为： S n = h ( | x n | ) e j ∠ x n - - - ( 5 ) 其中式（5）中∠xn为信号xn的幅角，|*|表示取绝对值，h(*)表示压扩变换函数；步骤6在OFDM符号之间插入保护间隔，该保护间隔是由OFDM符号的循环扩展得到的；步骤7OFDM信号通过数模转换将数字信号转换成模拟信号，再经过高功率放大器后被送入到信道中；步骤8接收机接收到信道输出的信号，先对此信号进行模数转换将模拟信号数字化，再将OFDM符号的保护间隔去除；步骤9根据系统BER的要求，设置信号最小信噪比SNRmin和最大信噪比SNRmax，当信号的信噪比不大于SNRmin，对信号不进行解压扩处理；当信号的信噪比不小于SNRmax，对信号进行解压扩处理；当信号的信噪比介于两者之间，对信号部分进行解压扩处理，部分不进行解压扩处理，此步骤通过式（6）可得到： x n ′ = r n , SNR ≤ SNR min x n ′ ′ , SNR ≥ SNR max μ r n + ( 1 - μ ) x n ′ ′ , SNR min < SNR < SNR max - - - ( 6 ) 其中式（6）中μ的取值范围为：0≤μ≤1，rn为接收信号，x″n为压扩变换后的信号，该压扩逆变换函数为： h - 1 ( x ) = - σ 2 ln ( 1 - β ( 1 - e - x 2 ( ασ ) 2 ) ) , 0≤x<αxmax    (7)这里压扩变换后的信号x″n和接收信号rn之间的关系可表示为： x n ′ ′ = h - 1 ( | r n | ) e j ∠ r n , | r n | ≤ Kα x max h - 1 ( | Kα x max | ) e j ∠ r n , | r n | > Kα x max - - - ( 8 ) 其中式（8）中K的取值范围为：0≤K≤1，|*|表示取绝对值，h‑1(*)表示压扩逆变换函数；步骤10先对信号进行串并转换，然后对信号进行傅里叶变换；接着对DFT变换 后的信号先进行并串转换，再对信号进行解调，恢复出原信号。