基于幅度分布变换的无线OFDM信号峰平比抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于幅度分布变换的无线OFDM信号峰平比抑制方法，主要解决现有技术传输信号峰平比高的问题。其实现步骤为：(1)对正交振幅调制信号向量串并变换后进行过采样；(2)对过采样信号进行快速傅立叶逆变换，得到原始OFDM信号；(3)基于幅度分布变换目标构建压扩函数，并对原始OFDM信号进行压扩变换，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进行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。本发明不仅能有效改善OFDM信号的峰平比特性，而且能显著提高系统的误码率性能，可广泛应用于新一代宽带无线OFDM通信系统。

主权项

1.一种在OFDM系统发送端基于幅度分布变换的无线OFDM信号峰平比抑制方法，包括以下步骤：(1)对正交振幅调制信号向量X＝(X₀,X₁,…,X_m,…,X_N-1)先进行串并变换，再进行J倍过采样，得到J倍过采样信号：其中，X_m表示第m个正交振幅调制信号，m＝0,1,…,N-1，N表示OFDM系统包含的子载波个数，J表示过采样因子；(2)对J倍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；(3)根据设计所要求的信号幅度分布构建压扩函数：$z=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{sign}\left(x\right)\sqrt{\frac{2}{k}[1-\exp (-{\left|x\right|}^2/{\sigma }^2)],}& \left|x\right|\le \sqrt{-{\sigma }^2\ln (1-\frac{{\mathrm{kc}}^2{\sigma }^2}{2})}\\ \mathrm{sign}\left(x\right)[\frac{1-\exp (-{\left|x\right|}^2/{\sigma }^2)}{\mathrm{kc\sigma }}+\frac{\mathrm{c\sigma }}{2}],& \left|x\right|>\sqrt{-{\sigma }^2\ln (1-\frac{{\mathrm{kc}}^2{\sigma }^2}{2})}\end{array}\right.$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，c是转换点因子，σ是原始OFDM信号x_n的标准方差，sign(·)是符号函数，exp(·)是自然指数函数，ln(·)是自然对数函数，是根号运算符，|·|是求模运算符，表示满足该条件的输入信号x为小信号，表示满足该条件的输入信号x为大信号；(4)根据系统所要求的峰平比PAPR，设定转换点因子c为区间(0,1)内的某个实数，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；(5)用压扩函数对原始OFDM信号x_n进行压扩变换，即对原始OFDM信号x_n中小信号的幅度进行扩张，而对大信号的幅度进行压缩，得到压扩变换信号y_n：$y_n=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{sign}\left(x_n\right)\sqrt{\frac{2}{k}[1-\exp (-{\left|x_n\right|}^2/{\sigma }^2)],}& \left|x_n\right|\le \sqrt{-{\sigma }^2\ln (1-\frac{{\mathrm{kc}}^2{\sigma }^2}{2})}\\ \mathrm{sign}\left(x_n\right)[\frac{1-\exp (-{\left|x_n\right|}^2/{\sigma }^2)}{\mathrm{kc\sigma }}+\frac{\mathrm{c\sigma }}{2}],& \left|x_n\right|>\sqrt{-{\sigma }^2\ln (1-\frac{{\mathrm{kc}}^2{\sigma }^2}{2})}\end{array}\right.;$(6)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，其中，y＝(y₀,y₁,…,y_n,…,y_JN-1)，n＝0,1,…,JN-1，J是过采样因子，N是OFDM系统包含的子载波数；(7)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，二者相差越多则对峰平比PAPR的抑制效果越好。