降低OFDM信号峰平比的双曲正切压扩变换方法

摘要

本发明公开了一种降低OFDM信号峰平比的双曲正切压扩变换方法，主要解决现有技术平均功率不恒定、误码率高的问题。其实现步骤为：(1)对信源产生的数据比特流进行正交振幅调制，再经串并变换后进行过采样；(2)对过采样信号做快速傅立叶逆变换，得到原始OFDM信号；(3)基于双曲正切函数构建压扩函数，并对原始OFDM信号做压扩变换，再经并串变换后发射；(4)计算发射信号峰平比；(5)对接收信号串并变换后做解压扩变换和快速傅立叶变换；(6)对快速傅立叶变换信号去过采样后得到OFDM解调信号；(7)对OFDM解调信号进行并串变换和正交振幅解调后统计误码率。本发明既能有效抑制峰平比，又能显著降低误码率，同时保持平均功率恒定，可广泛应用于新一代宽带无线OFDM通信系统。

主权项

一种在OFDM系统发送端降低OFDM信号峰平比的双曲正切压扩变换方法，包括以下步骤：(1)对信源产生的数据比特流进行正交振幅调制，得到串行正交振幅调制信号X，再对该X进行串并变换，得到并行正交振幅调制信号X_m，其中，m＝0,1,,N‑1，N表示OFDM系统包含的子载波个数；(2)对并行正交振幅调制信号X_m进行过采样，得到过采样信号：其中，J表示过采样因子；(3)对过采样信号进行快速傅立叶逆变换IFFT，得到原始OFDM信号x_n，其中，n＝0,1,,JN‑1；(4)基于双曲正切函数构建压扩函数如下：$z=\mathrm{sign}\left(x\right)\mathrm{k\sigma }[\tanh (\frac{\left|x\right|}{\sigma }-a)+b]$其中，x是压扩函数的输入信号，z是压扩函数的输出信号，k＞0是功率控制因子，a是x轴位移因子，b是y轴位移因子，这两个位移因子用于提高对信号的处理灵活度，σ是原始OFDM信号x_n的标准方差，tanh(·)是双曲正切函数，sign(·)是符号函数，|·|是求模运算符；(5)在系统要求的峰平比PAPR条件下，分别在区间[0,0.6]和[‑0.4,0.7]内选择使系统误码率BER最小的x轴位移因子a和y轴位移因子b，再根据压扩函数的输入信号x和输出信号z的平均功率相等，确定功率控制因子k：$k=\frac{1}{\sqrt{E\left[{|\tanh (\frac{\left|x\right|}{\sigma }-a)+b|}^2\right]}}$其中，E[·]是期望运算符；(6)用压扩函数对原始OFDM信号x_n进行压扩变换，得到压扩变换信号y_n：$y_n=\mathrm{sign}\left(x_n\right)\mathrm{k\sigma }[\tanh (\frac{\left|x_n\right|}{\sigma }-a)+b];$(7)对压扩变换信号y_n进行并串变换后得到发射信号y，并通过天线将其发射出去；(8)根据信号峰平比PAPR是信号峰值功率与信号平均功率之比的定义，计算发射信号y的峰平比PAPR，并与原始OFDM信号x_n的峰平比PAPR进行比较，二者相差越多则双曲正切压扩变换方法对峰平比PAPR的抑制效果越好。