主权项 |
一种降低OFDM系统峰均比的压扩方法,其特征在于:步骤1输入信号,对信号进行调制、串并转换,再进行反傅里叶变换、并串转换,得到OFDM信号;步骤2根据系统要求,设置输出信号最大的峰均比PAPRmax,通过式(1)可计算出当信号为最大的峰均比时所对应的信号值xmax: <mrow> <msub> <mi>PAPR</mi> <mi>max</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>max</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>max</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> </mrow> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>max</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>max</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> </mrow> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>其中式(1)中σ2表示信号的平均功率;步骤3通过式(2)计算压扩系数β的值: <mrow> <mi>β</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>max</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> </mrow> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>其中式(2)是根据信号概率分布函数积分为1得到的;步骤4通过式(3)计算调幅系数α的值: <mrow> <mi>α</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>β</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>max</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>max</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> </mrow> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </msqrt> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>其中式(3)中调幅系数α是为了使压扩变化前后信号保持相同的平均功率;步骤5对OFDM信号进行压扩变换,压扩变换函数为: <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>α</mi> <msqrt> <mo>-</mo> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mi>ln</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msup> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> </mrow> </msup> </mrow> <mi>β</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </msqrt> <mo>,</mo> </mrow>0≤x<∞ (4)这里压扩变换后的信号sn和压扩变换前的信号xn之间的关系可表示为: <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mo>|</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>|</mo> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>∠</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>其中式(5)中∠xn为信号xn的幅角,|*|表示取绝对值,h(*)表示压扩变换函数;步骤6在OFDM符号之间插入保护间隔,该保护间隔是由OFDM符号的循环扩展得到的;步骤7OFDM信号通过数模转换将数字信号转换成模拟信号,再经过高功率放大器后被送入到信道中;步骤8接收机接收到信道输出的信号,先对此信号进行模数转换将模拟信号数字化,再将OFDM符号的保护间隔去除;步骤9根据系统BER的要求,设置信号最小信噪比SNRmin和最大信噪比SNRmax,当信号的信噪比不大于SNRmin,对信号不进行解压扩处理;当信号的信噪比不小于SNRmax,对信号进行解压扩处理;当信号的信噪比介于两者之间,对信号部分进行解压扩处理,部分不进行解压扩处理,此步骤通过式(6)可得到: <mrow> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>n</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfenced open='{' close=''> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>r</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>,</mo> </mtd> <mtd> <mi>SNR</mi> <mo>≤</mo> <msub> <mi>SNR</mi> <mi>min</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>′</mo> <mo>′</mo> </mrow> </msubsup> <mo>,</mo> </mtd> <mtd> <mi>SNR</mi> <mo>≥</mo> <msub> <mi>SNR</mi> <mi>max</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>μ</mi> <msub> <mi>r</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>+</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>′</mo> <mo>′</mo> </mrow> </msubsup> <mo>,</mo> </mtd> <mtd> <msub> <mi>SNR</mi> <mi>min</mi> </msub> <mo><</mo> <mi>SNR</mi> <mo><</mo> <msub> <mi>SNR</mi> <mi>max</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>其中式(6)中μ的取值范围为:0≤μ≤1,rn为接收信号,x″n为压扩变换后的信号,该压扩逆变换函数为: <mrow> <msup> <mi>h</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msqrt> <mo>-</mo> <msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mi>ln</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>β</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msup> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>ασ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> </mrow> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </msqrt> <mo>,</mo> </mrow>0≤x<αxmax (7)这里压扩变换后的信号x″n和接收信号rn之间的关系可表示为: <mrow> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>′</mo> <mo>′</mo> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <mfenced open='{' close=''> <mtable> <mtr> <mtd> <msup> <mi>h</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mo>|</mo> <msub> <mi>r</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>|</mo> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>∠</mo> <msub> <mi>r</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </msup> <mo>,</mo> </mtd> <mtd> <mo>|</mo> <msub> <mi>r</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>|</mo> <mo>≤</mo> <mi>Kα</mi> <msub> <mi>x</mi> <mi>max</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msup> <mi>h</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mo>|</mo> <mi>Kα</mi> <msub> <mi>x</mi> <mi>max</mi> </msub> <mo>|</mo> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>∠</mo> <msub> <mi>r</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </msup> <mo>,</mo> </mtd> <mtd> <mo>|</mo> <msub> <mi>r</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>|</mo> <mo>></mo> <mi>Kα</mi> <msub> <mi>x</mi> <mi>max</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>其中式(8)中K的取值范围为:0≤K≤1,|*|表示取绝对值,h‑1(*)表示压扩逆变换函数;步骤10先对信号进行串并转换,然后对信号进行傅里叶变换;接着对DFT变换 后的信号先进行并串转换,再对信号进行解调,恢复出原信号。 |