CN105049396B - 基于限幅噪声和子载波干扰消除的pts‑ofdm方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信抗干扰技术领域，尤其涉及正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术、限幅技术(clipping)、部分传输序列技术(Partial Transmit Sequence,PTS)、相移键控(Phase Shifting Keying，PSK)调制技术及其相关的OFDM技术。基于限幅噪声和子载波干扰消除的PTS‑OFDM方法，在有CFO的***中，将限幅噪声与频率偏移综合考虑，在PTS中找出一个最优相位。本发明通过综合考虑限幅噪声与CFO引进的ICI，从PTS中选择一个最优相位，使***的BER性能得到显著的提高。

Description

基于限幅噪声和子载波干扰消除的PTS-OFDM方法
技术领域
本发明属于通信抗干扰技术领域，尤其涉及正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,OFDM)技术、限幅技术(clipping)、部分传输序列技术(Partial Transmit Sequence,PTS)、相移键控(Phase Shifting Keying，PSK)调制技术及其相关的OFDM技术。
背景技术
OFDM是一种多载波调制传输技术，其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。由于其具有较高的频带利用率和良好的抗多径衰落能力，使得它成为现代无线通信的核心技术之一，通过围绕它进行多方面的研究可以达到方便、易用、绿色的通信效果。
但是OFDM技术的缺点也非常明显：(1)容易受到频率偏差的影响，(2)受到高峰均功率比(PAPR)的影响。这两个因素会严重影响OFDM的性能。降低PAPR的方法主要有限幅类和概率类。这两类峰均比抑制技术对PAPR的降低效果都有所不同且各有自己的优缺点。如果仅使用一种算法并不能够达到想要的降低效果，或者为了达到理想的效果，在某一方面的性能上会付出巨大的代价，那么就可以利用多种方法的联合来处理。故提出一种联合降低峰均比的技术：PTS+Clipping联合算法。因为限幅技术是非线性操作，会引入大量的带内噪声和带外干扰，使***的BER性能显著下降。最小限幅功率损失法(MCPLS,MinimumClipping Power Loss Scheme)，是基于信号被限幅的部分和限幅噪声功率的关系所提出的技术，其能够有效地减小限幅方法的噪声干扰。
另一方面，OFDM***容易受到频率偏移(CFO)的影响，进而引入ICI，破坏子载波的正交性，也会使***的误码率升高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，在有CFO的***中，将限幅噪声与频率偏移综合考虑，在PTS中找出一个最优相位。。
基于限幅噪声和子载波干扰消除的PTS-OFDM方法，包括如下步骤：
S1、在发射端应用PTS技术对OFDM信号进行处理，得到时域信号x；
S2、对S1所述x进行Clipping操作，即其中，限幅噪声为x[n]为限幅前的时域信号，为限幅后的信号，A为限幅限值，φn表示第n个信号的相位，n＝1,...,N；
S3、将时域的限幅后的信号进过FFT变化到频域，并考虑CFO对***的影响，存在CFO情况下的第k个子载波上的接收信号为其中S0为CFO对当前第k个子载波上数据的的影响因子，I[k]为其他子载波对当前第k个子载波上数据的码间串扰，w[k]为第k个子载波上经历的高斯白噪声，Sl-k是第l个子载波上的数据对第k个子载波数据的CFO影响因子，X[l]是第l个子载波上携带的数据。其中，k＝0,.....,N-1，ε为频率偏移系数，公式为CFO影响因子的表达式，m应该改成k，是表示频域第k个子载波；
S4、载波间干扰ICI定义为：则最大干扰载波比PICR定义为
S5、令参量P＝Clipping-noise+PICR，则从PTS的所有相位中选择出对应的相位进行传输。
进一步地，S1所述对OFDM信号处理具体过程如下：
S11、将长度为N的数据符号划分为M个互补重叠的数据子块Xk，所述数据子块Xk连续分别且具有相同的长度，其中，k＝1,2,3,...,M；
S12、令每个数据子块Xk乘以一个复相位因子bk，即Xk·bk，对所有乘以复相位因子的数据子块进行相加，即其中，φk∈[0,2π)；
S13、对S12所述进行IFFT操作，得到
本发明的有益效果是：
本发明通过综合考虑限幅噪声与CFO引进的ICI，从PTS中选择一个最优相位，使***的BER性能得到显著的提高。
附图说明
图1是本发明提出的基于限幅噪声和子载波干扰消除的PTS-OFDM技术***框图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图，详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，
步骤1：首先产生OFDM信号，信号如下：
步骤2：在发射端应用PTS技术对OFDM信号进行处理，得到时域信号x
步骤3：对所述x进行Clipping操作，即其中，限幅噪声为x[n]为限幅前的时域信号，为限幅后的信号，A为限幅限值，φn表示第n个信号的相位，n＝1,...,N；
取限幅系数为0.6836，则限幅后的信号为：
步骤4：将时域的限幅后的信号进过FFT变化到频域，并考虑CFO对***的影响，存在CFO情况下的第k个子载波上的接收信号为其中S0为CFO对当前第k个子载波上数据的的影响因子，I[k]为其他子载波对当前第k个子载波上数据的码间串扰，w[k]为第k个子载波上经历的高斯白噪声，Sl-k是第l个子载波上的数据对第k个子载波数据的CFO影响因子，X[l]是第l个子载波上携带的数据。其中，k＝0,.....,N-1，ε为频率偏移系数，公式为CFO影响因子的表达式，m应该改成k，是表示频域第k个子载波；载波间干扰ICI定义为：则最大干扰载波比PICR定义为令参量P＝Clipping-noise+PICR，则从PTS的所有相位中选择出对应的相位进行传输。
在考虑到有频率偏移的***中，选择限幅噪声和ICI的最小相位的信号进行传输。
选择传输的相位为：
1.0000 0+1.0000i 0-1.0000i -1.0000
步骤5：经过高斯信道，接收端接收的信号为：
步骤6：去除CP，正确解调出相位信息，经过ZF检测，得到接收信号为：

Claims (2)

1.基于限幅噪声和子载波干扰消除的PTS-OFDM方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在发射端应用PTS技术对OFDM信号进行处理，得到时域信号x；
S2、对S1所述x进行Clipping操作，即其中，限幅噪声为x[n]为限幅前的时域信号，为限幅后的信号，A为限幅限值，φn表示第n个信号的相位，n＝1,...,N；
S3、将时域的限幅后的信号进过FFT变化到频域，并考虑CFO对***的影响，存在CFO情况下的第k个子载波上的接收信号为其中S0为CFO对当前第k个子载波上数据的的影响因子，I[k]为其他子载波对当前第k个子载波上数据的码间串扰，w[k]为第k个子载波上经历的高斯白噪声，Sl-k是第l个子载波上的数据对第k个子载波数据的CFO影响因子，X[l]是第l个子载波上携带的数据，其中，k＝0,.....,N-1，ε为频率偏移系数，公式为CFO影响因子的表达式，k是表示频域第k个子载波；
S4、载波间干扰ICI定义为：则最大干扰载波比PICR定义为
S5、令参量P＝Clipping-noise+PICR，则从PTS的所有相位中选择出对应的相位进行传输。
2.根据权利要求1所述的基于限幅噪声和子载波干扰消除的PTS-OFDM方法，其特征在于：S1所述对OFDM信号处理具体过程如下：
S11、将长度为N的数据符号划分为M个互补重叠的数据子块Xk，所述数据子块Xk连续且分别具有相同的长度，其中，k＝1,2,3,...,M；
S12、令每个数据子块Xk乘以一个复相位因子bk，即Xk·bk，对所有乘以复相位因子的数据子块进行相加，即其中，φk∈[0,2π)；
S13、对S12所述进行IFFT操作，得到
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