CN106161320A - 一种自适应压缩扩展技术降低ofdm***papr的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属无线通信技术领域，提出一种结合u率、指数、k变换的自适应压缩扩展技术降低OFDM***PAPR，含以下步骤：S1、对数据进行串并转换，再作快速傅里叶逆变换处理，选择最适宜压扩算法；S2、根据S1选择的算法，添加相应长度的循环前缀，发送数据；S3、检测接收数据的循环前缀类型，并去除循环前缀；S4、根据循环前缀类型，调用相应的逆变换算法变换S3后的信号，再经快速傅里叶变换和并串变换后，解调输出。本方案对每个OFDM符号择取最优压扩算法，并添加对应长度的循环前缀作标示，通过检测循环前缀的长度类型调用对应的逆压扩算法还原信号。与传统方法相比，该方案更加有效地降低了峰均功率比，而且不会造成更大的***误码率开销。

Description

一种自适应压缩扩展技术降低OFDM***PAPR的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，涉及一种结合多种压缩扩展技术降低OFDM***PAPR的方法。

背景技术

正交频分复用技术(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种多载波调制技术，具有良好的抗多径能力、高频谱利用率及实现简单等优点，被广泛应用到现代通信***，成为通信***中关键核心技术。OFDM调制技术可以将高速串行数据流转换成多路低速子数据流并调制在多个正交子载波上，拓宽码元周期，减少信道时延造成的码间干扰；同时，OFDM技术通过在每个OFDM符号之间加入保护间隔来进一步消除多径效应对通信***的影响。因此，在通信***中使用OFDM调制技术可以有效降低信道干扰对***性能造成的影响，有助于实现高速低损耗的无线通信。OFDM***也存在缺陷，其中之一就是由于OFDM时域信号由多个独立子载波信号叠加而成，其信号波动范围很大，多载波间的复合使OFDM信号具有较高的峰均功率比。这不仅会导致射频放大器的功率效率降低，增大***对射频放大器的要求，而且，过高的PAPR值信号进入了器件的非线性工作区域，会引起非线性失真，产生带外辐射和互调干扰，影响通信***的性能。因此降低OFDM***的PAPR对于通信***的性能具有非常重要的意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是：在保证误码率、计算复杂度等情况下，降低OFDM***的PAPR，从而改善通信***的性能。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种自适应压缩扩展技术降低OFDM***PAPR的方法，包括以下步骤：

S1、在数据发送端将串行数据并行化，将并行数据作快速傅里叶逆变换处理，选择最适宜的压扩算法；

S2、根据S1选择的压扩算法，添加相应长度的循环前缀，发送数据；

S3、对接收的数据进行循环前缀检测，检测循环前缀的类型，串并变换后去除循环前缀；

S4、根据循环前缀的类型，调用相应的逆压扩算法解压S3得到的数据，然后快速傅里叶变换，再经过并串变换后，解调输出。

上述技术方案具有如下优点：针对每一OFDM符号信号的幅度分布情况，选择最适宜的压缩扩展算法，传统的压扩算法则是对所有符号的信号使用统一的算法变换信号，相比之下，新提出的方案在不影响误码率的情况下，能够更有效的降低OFDM***的峰均功率比。

附图说明

图1是本方案的OFDM***框图；

图2是四个符号下信号幅度5段分布图(子载波数N＝256)；

图3是0-2输入值下的u率、指数、k算法的输出曲线；

图4是4个符号信号的u率、指数、k算法变换下的峰均比结果图；

图5是64子载波下本方案与u率、指数、k变换的PAPR对比图；

图6是256子载波下本方案与u率、指数、k变换的PAPR对比图；

图7是64子载波下本方案与u率、指数、k变换的误码率对比图；

图8是256子载波下本方案与u率、指数、k变换的误码率对比图；

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明。

本发明针对4G通信中OFDM***的高峰均功率比，提出一种结合多种压扩算法的降低OFDM***PAPR的自适应压缩扩展技术方案。本方案针对单一符号下的信号幅度分布情况，选择性的调用最合适的压扩算法，相较传统压扩方案，在不降低误码率性能的情况下，能够更有效的降低峰均功率比，提高OFDM***的性能。

如图5所示，本发明按以下步骤实施：

S1、如图1前6部分，(1)输入数据流、(2)数据调制、(3)串并变换、(4)快速傅里叶逆变换、(5)压扩算法选择、(6)压扩变换所示。OFDM***下，输入的高速串行数据流先经过调制星座映射(调制后的符号数据用X_K表示)，再转换成低速的并行数据流，然后经过快速傅里叶逆变换换算成时域信号图(用x_n表示)，本方案根据时域信号图的幅度分布选择最优的压缩扩展算法。

假设OFDM***的子载波数为N，一个符号下的时域信号x_n可表示为可表示为

$x_n=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_k\·\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πnk}}{N}\right),n=\mathrm{0,1},...,N-1.$

时域信号x_n具有很高的峰均功率比，同时其采样点的幅度分布伴有一定的随机性，如图2所示。针对每个符号的幅度分布，有其最适用的压扩算法。本方案中调用了u率、指数、K变换算法，算法的输入-输出曲线如图3所示。时域信号经过算法变换后，峰均比会有所降低。图2中4个OFDM符号经过3个算法变换后的结果如图4所示。

S2、如图1所示，经过(7)循环前缀类型选择、(8)添加循环前缀、(9)并串变换、(10)数模转换放大输出后发射信号，根据每个符号的信号选择的压扩算法，添加相应长度的循环前缀，以便在接收端检测用。

S3、对经过(11)模数转换、(12)串并变换后的信号进行循环前缀类型检测，检测循环前缀的长度类型。并经过(14)去除掉循环前缀。

S4、根据S3中检测到的循环前缀长度类型，进行(15)逆压扩变换算法的选择，调用适配的逆压扩变换算法。S3输出的数据经过(16)逆压扩变换、(17)快速傅里叶变换、(18)并串变换、(19)解调、(20)输出数据流后，输出和(1)串行数据流完全相同的输出数据流。(20)和(1)中不同数据的占比则是误码率。至此，OFDM***整体完成。

图5和图6为分别在子载波数N为64和256情况下，自适应压扩与调用的u率、指数、k变换的PAPR效果对比图，图7和图8为这两种情况下4中方案的误码率效果图，PAPR效果用互补累计分布CCDF来表示：

$\mathrm{CCDF}\left({\mathrm{PAPR}}_0\right)=\mathrm{Prob}\{{\mathrm{PAPR}}_{x_n}>{\mathrm{PAPR}}_0\}.$

可以看出，新提出的方案在不怎么影响误码率的情况下，相较单一的压缩扩展算法会有0.2dB以上不等的效果提升。

由以上实施例可以看出，本方案在不降低误码率性能的情况下，能够更有效的降低峰均功率比，提高OFDM***的性能。

Claims (6)

1.一种融合u率、指数、k变换压缩扩展技术降低OFDM***PAPR的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在数据发送端将串行数据并行化，将并行数据作快速傅里叶逆变换处理，选择最适宜的压扩算法；

S2、根据S1选择的压扩算法，添加相应长度的循环前缀，再经并串变换、数模转换后，发送数据；

S3、对接收到的数据进行循环前缀检测，检测循环前缀的类型，并去除循环前缀；

S4、根据循环前缀的类型，调用相应的逆压扩算法解压S3得到的数据，然后进行快速傅里叶变换，再经过并串变换后，解调输出。

2.根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S1中快速傅里叶逆变换后的信号要经过算法选择，择取最优的压缩扩展算法。

3.根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S2中添加的循环前缀有3种长度，根据调用的压缩扩展算法添加相应长度的循环前缀。

4.根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S3在接收端对采样信号进行循环前缀检测，检测循环前缀的长度类型，再去除循环前缀。

5.根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S4根据S3检测到的循环前缀类型，选择对应的解压扩函数变换数据。

6.根据权利要求1所述的方案，其特征在于，步骤S1、S2、S3、S4在OFDM发射机用多种压扩算法变换信号，对每个OFDM符号择取最优的压扩算法，并添加对应长度的循环前缀作标识。在接收端，通过检测循环前缀的长度类型调用对应的逆压扩算法还原信号。