基于分布式实现的OFDM信号峰平比抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于分布式实现的OFDM信号峰平比抑制方法，主要解决现有抑制OFDM系统抑制峰平比时复杂度高的问题。本发明通过在OFDM无线系统发射端设定满足系统所在场合要求的OFDM系统峰平比门限、空闲子载波功率限幅门限以及OFDM符号导频子载波功率的约束，再联合原始OFDM频域符号以及相关初始变量建立非凸的优化模型；然后对模型进行松弛转化，并通过求解得到期望的OFDM频域符号；最后将该期望的OFDM频域符号依次经过IFFT、并串变化、加循环前缀、D/A转换和射频放大后由天线发射出去。本发明有效地抑制了OFDM信号峰平比，且具有较低的计算复杂度，可用于通信领域信号传输。

主权项

基于分布式实现的OFDM信号峰平比抑制方法，包括如下步骤：(1)设定系统要求为：时域信号峰平比不能超过设定的期望符号的峰平比门限值α，且信号失真最小；(2)输入原始正交频分复用OFDM频域符号c_o，c_o∈C^N×1，N为子载波数；(3)设置初始变量，包括：反傅里叶变换旋转因子矩阵A∈C^lN×N、有用子载波选择矩阵S∈R^N×N、数据子载波选择矩阵S_D∈R^N×N、空闲子载波选择矩阵S_F∈R^N×N、导频子载波选择矩阵S_P∈R^N×N、单位矩阵I∈R^N×N、期望的频域符号c∈C^N×1，以及与c对应的时域信号x∈C^lN×1，其中N为OFDM子载波数，l为过采样因子；(4)根据系统应用场合和目的，设定期望符号的峰平比PAPR门限值α∈[1,+∞)和空闲子载波最大幅度门限T_c；(5)根据步骤(1)中设定的系统要求，建立以下求解期望的频域符号c和时域信号x的优化模型：                                    <1>约束条件其中，||x||_∞表示向量x的无穷范数，||x||₂表示向量x的2范数。将优化模<1>进行松弛转化得到以下凸优化模型<2>：                                     <2>约束条件||x||_∞≤T_x，Ac＝x其中，参数T_x由近似计算得到，对该凸优化模型中的T_x通过交替方向乘子算法迭代求解进行更新；(6)求解步骤(5)得到的凸优化模型，得到期望的频域符号c和时域信号x：(6a)通过交替方向乘子算法求解上述凸优化模型<2>，得到优化模型<1>的求解表达式：u^k+1＝u^k+IFFT_l(c^k+1)‑x^k+1其中，k表示第k次迭代，ρ＞0为惩罚因子，u是尺度化的拉格朗日对偶变量，表示在集合X＝{x|||x||_∞≤T_x}上的投影操作，FFT_l(·)表示对lN维向量先直接做快速傅里叶变换，得到相应的频域lN维向量，再取该向量的前N个分量，最后对得到的N维向量进行尺度化，即与常数1/lN相乘，IFFT_l(·)表示求N维向量的lN点反傅里叶变换；(6b)对上述求解表达式<3>进行迭代求解直到满足迭代终止条件，即最终的原始残余量Ac‑x和对偶残余变量x^current‑x^old同时满足预先设置值10^‑5，得到优化模型<1>期望的频域符号c和时域信号x；其中x^current表示迭代过程中当前x的值，x^old表示上一次x的值；(7)将步骤(6)得到的期望频域符号c依次经过IFFT变换模块、并串变化、加循环前缀、D/A数模转换和射频放大后由天线发射出去。