一种降低OFDM信号峰均功率比的信息传输方法

摘要

本发明公开了一种降低OFDM信号峰均功率比的信息传输方法，该方法在数据流经过编码、交织后，采用新的扭曲星座图调制，得到频率域信号。对于该频率域信号，选择相位旋转序列以降低通过IFFT变换的时间域信号的PAPR。在接收机端，接收到的信号经过FFT变换，信道估计得到频率域信号。对于该频率域信号，采用不同的相位旋转序列恢复得到候选信号。这些候选信号中，只有采用正确的相位旋转序列恢复的信号在与星座图进行硬判决时的均方误差最小。选择均方误差最小的候选信号判定为原始信号，对应的相位旋转序列即是恢复的边带信息。本发明能有效地降低OFDM信号的峰均功率比，同时不需要发送边带信息，提高了系统的频带利用率，可应用于采用OFDM技术的各种通信系统。

主权项

1.一种降低OFDM信号峰均功率比的信息传输方法，设一个OFDM系统有N个子载波，N为正整数，该方法包括下述步骤：第1步输入的数据流经过编码、交织后得到一个OFDM频率块D＝[D(0)，D(1)，L，D(N-1)]，其中D(k)为q进制符号，k＝0，1，L，N-1；第2步对于每个符号D(k)按照扭曲星座图进行调制，扭曲星座图的星座点集合为C＝{ζ_n，n＝0，1，L q-1}，得到一个OFDM频率域信号X＝[X(0)，X(1)，L，X(N-1)]，其中X(k)＝ζ_n，n＝D(k)，k＝0，1，L，N-1；扭曲星座图是基于方形QAM星座图产生的，对于方形QAM星座图，虚部为负的点保留，作为扭曲星座图中虚部为负的星座点，虚部为正的点按照移动，得到的点作为扭曲星座图中虚部为正的星座点，其中d为方形QAM星座图中星座点间的最小距离，第3步确定部分旋转序列方法的相位旋转因子和选择性映射方法的相位旋转序列的每个元素的取值集合均为F＝{f¹，f²，L，f^W}，其中l＝1，2，LW，W表示相位旋转因子可能的取值个数，l表示相位旋转因子的序号；将得到的频率域信号进行串并转换后，采用部分旋转序列方法或选择性映射方法降低其PAPR，若采用部分旋转序列方法执行步骤(3.1)，若采用选择性映射方法执行步骤(3.2)；步骤(3.1)或步骤(3.2)执行完毕后进入第4步；步骤(3.1)设分组数为M，M为确保N/M为正整数的正整数，将OFDM频率域信号X＝[X(0)，X(1)，L，X(N-1)]分为M个子序列X_m＝[X_m(0)，X_m(1)，L，X_m(N-1)]，m＝1，2，L，M，其中$X_m\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}X\left(k\right),& \frac{N}{M}(m-1)\le k\le \frac{N}{M}m-1\\ 0,& \mathrm{else}\end{array}\right.,k=\mathrm{0,1},L,N-1$对于每个子序列进行IFFT变换得到相应的时间域信号x_m；对于每个子序列分别选取一个相位旋转因子b_m∈F，叠加后得到一个候选的OFDM时间域信号$x=\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{b}_m{x}_m$遍历所有可能的组合{b₁，b₂，L，b_M}，得到W^M个候选OFDM时间域信号，选取其中PAPR最小的一个时间域信号；步骤(3.2)记相位旋转序列数为U，U为正整数；产生U组相位旋转序列P^v＝[P^v(0)，P^v(1)，…，P^v(N-1)]，v＝1，2，L，U，v表示相位旋转序列的序号，相位旋转序列中的每个元素P^v(k)∈F，(k＝0，1，LN-1)，分别对应于每个子载波，这U组相位旋转序列收发双方均为已知；将OFDM频率域信号X＝[X(0)，X(1)，L，X(N-1)]分别与每个相位旋转序列P^v＝[P^v(0)，P^v(1)，…，P^v(N-1)]进行点乘，得到候选OFDM频率域信号X^v＝[X^v(0)，X^v(1)，L，X^v(N-1)]，其中X^v(k)＝P^v(k)X(k)；对于每个候选频率域信号分别进行IFFT变换，得到U个候选时间域信号x^v，选取其中PAPR最小的一个时间域信号；第4步将得到的PAPR最小的时间域信号经过并串转换后送入信道发送；第5步接收机接收到信道输出的信号，首先对此信号进行串并转换，然后对该信号进行快速傅里叶变换，通过信道估计等处理后，得到频率域信号Y＝[Y(0)，Y(1)，L，Y(N-1)]；第6步恢复边带信息，若发射机采用PTS方法执行步骤(6.1)，若发射机采用选择性映射方法执行步骤(6.2)，步骤(6.1)或步骤(6.2)执行完毕后进入第7步；步骤(6.1)将频率域信号Y＝[Y(0)，Y(1)，L，Y(N-1)]分为M个长度为的子序列其中Y_m(p)＝Y(k)，m＝1，2，L，M；对于每个子序列，遍历部分旋转序列方法的相位旋转因子的取值集合F中的元素，得到W个候选序列其中l＝1，2，L，W；对于每个候选序列，按照下式计算解调的均方误差${\mathrm{MSE}}_m^l=\frac{M}{N}\underset{k=0}{\overset{N/M-1}{\Sigma }}{\left|\underset{n=\mathrm{0,1},L,q-1}{\underset{{\zeta }_n\in C}{\min }}\right|Y_m^l\left(k\right)-{\zeta }_n\left|\right|}^2$恢复的第m个子序列的相位旋转因子为$b_m=f^l,l=\underset{l=\mathrm{1,2},L,W}{\min }{\mathrm{MSE}}_m^l$最终恢复出相位旋转序列{b₁，b₂，L，b_M}；步骤(6.2)由频率域信号Y＝[Y(0)，Y(1)，L，Y(N-1)]与U个相位旋转序列P^v＝[P^v(0)，P^v(1)，…，P^v(N-1)]分别得到U个候选序列Y^v＝[Y^v(0)，Y^v(1)，L，Y^v(N-1)]，其中Y^v(k)＝Y(k)/P^v(k)，v＝1，2，L，U。对于每个候选序列，按照下式计算解调的均方误差${\mathrm{MSE}}^v=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{\left|\underset{n=\mathrm{0,1},L,q-1}{\underset{{\zeta }_n\in C}{\min }}\right|Y^v\left(k\right)-{\zeta }_n\left|\right|}^2$恢复的相位旋转序列为$P^v,v=\underset{v=\mathrm{1,2},L,U}{\min }{\mathrm{MSE}}^v$第7步利用恢复的相位旋转序列恢复OFDM频率域信号，并利用扭曲星座图解调得到原始数据。