專利名稱：降低ofdm系統(tǒng)峰均功率比的ar模型方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及正交頻分復(fù)用OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)通信系統(tǒng)中的峰均功率比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)問題，具體地說是一種無失真地降低OFDM系統(tǒng)峰均功率比和系統(tǒng)復(fù)雜度方法。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用OFDM技術(shù)以其高效的頻譜利用率、良好的抗多徑衰落性能而被認(rèn)為是第四代移動通信4G的核心技術(shù)之一，目前OFDM技術(shù)已經(jīng)在在非對稱數(shù)字用戶線(ADSL)、數(shù)字音頻廣播(DAB)和數(shù)字電視廣播(DVB)、移動通信以及電力線寬帶數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
OFDM的基本原理就是把高速的數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，分配到傳輸速率相對較低的若干個子信道中進(jìn)行傳輸。由于每個子信道中的符號周期會相對增加，因此可以減輕無線信道的多徑延遲擴(kuò)展的影響。并且還可以在OFDM符號之間插入保護(hù)間隔，令保護(hù)間隔大于無線信道的最大時延擴(kuò)展，這樣就可以最大限度地消除由于多徑帶來的符號間干擾(ISI)。而且，一般都采用循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔，從而可以避免由多徑帶來的信道間干擾(ICI)。
功率歸一化的OFDM的時域抽樣序列{xn}如下其中N為子載波數(shù)，Xk表示第k個子載波上的調(diào)制符號。
xn=1NΣk=0N-1Xkexp(j2πknN)n=0,1,......,N-1]]>與單載波系統(tǒng)相比，由于OFDM符號是由多個獨(dú)立的經(jīng)過調(diào)制的子載波信號相加而成的，這樣的合成信號就有可能產(chǎn)生比較大的峰值功率(peak power)，由此會帶來較大的峰均功率比PAPR。峰均比可以定義為PAPR(dB)=10log10max{|xn|2}nE{|xn|2}]]>
這就要求系統(tǒng)的一些部件，例如功率放大器、A/D，D/A轉(zhuǎn)換器等具有很大的線性動態(tài)范圍。而反過來，這些部件的非線性也會對動態(tài)范圍較大的信號產(chǎn)生非線性失真，所產(chǎn)生的諧波會造成子信道間的相互干擾，從而影響OFDM系統(tǒng)的性能。
現(xiàn)有的降低PAPR的方法可以分為以下幾種新分量注入法，包括選擇性映射(SLM)、部分傳輸序列(PTS)、載波預(yù)留法(TR)和載波插入法(TI)等；分量修正法，包括限幅(clipping)、壓縮擴(kuò)展變換(companding transform)和編碼等；運(yùn)算規(guī)則變更法，包括小波變換等。
其中PTS方法是一種無失真地有效降低OFDM系統(tǒng)PAPR的方法，其基本原理是輸入的數(shù)據(jù)符號被分為若干分組，通過適當(dāng)?shù)倪x擇輔助加權(quán)系數(shù)，便可以使峰值信號達(dá)到最佳化，然后再合并這些分組，從而降低PAPR。
理論上講輔助加權(quán)系數(shù)bv可以在
]>nadd＝Nlog2N這對于OFDM系統(tǒng)來說，是一個非常沉重的負(fù)擔(dān)。雖然可以通過限制bv的取值，采用適當(dāng)?shù)姆指罘椒ê痛蝺?yōu)化算法來降低計算復(fù)雜度，但是OFDM系統(tǒng)的復(fù)雜度還是大大地增加了。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明目的在于避免上述已有技術(shù)的不足，通過分析OFDM系統(tǒng)PAPR問題產(chǎn)生的根本原因，從降低OFDM調(diào)制信號并行輸入序列的自相關(guān)性入手，提出了一種無失真地有效降低OFDM系統(tǒng)PAPR的自回歸AR模型方法，非常有效地降低了OFDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的AR模型方法的依據(jù)是OFDM調(diào)制信號的自相關(guān)性與OFDM系統(tǒng)PAPR之間的關(guān)系。OFDM信號的瞬時功率Pc(t)＝x(t)x*(t)為Pc(t)=1+2NRe{Σk=1N-1e-j2πtΣn=0N-1-kcnc*n+k}]]>其中x(t)為OFDM時域信號，N為OFDM子載波數(shù)，cn為OFDM調(diào)制碼元。對于任何復(fù)數(shù)z來說，存在不等式Re(z)≤|z|以及|∑zn|≤∑|zn|。因此
Pc(t)≤1+2NΣk=1N-1|ρ(k)|]]>其中ρ(k)=Σn=0N-1-kcnc*n+k,(k=0,1,···,N-1),]]>ρ(k)表示非周期自相關(guān)系數(shù)，|ρ(k)|表示非周期自相關(guān)系數(shù)的模值。可見，如果輸入數(shù)據(jù)符號的非周期自相關(guān)系數(shù)的模值比較小，則經(jīng)過多載波組合之后所得到的信號的最大功率值也會較小，同時OFDM時域信號的幅值也會較小，因此PAPR就會變小。本發(fā)明的AR模型方法就是將OFDM調(diào)制信號并行輸入序列變換成類似白噪聲的信號，由于白噪聲信號的自相關(guān)性很低，其非周期自相關(guān)系數(shù)的模值也很小，因此本方法可以有效地降低OFDM系統(tǒng)的PAPR。
任何有理功率譜密度的隨機(jī)信號都可以看成由一白噪聲激勵某一物理網(wǎng)絡(luò)所形成，根據(jù)這一原理，我們可以應(yīng)用其反過程，利用將OFDM調(diào)制信號變換成類似白噪聲的信號，使得OFDM調(diào)制信號并行序列的自相關(guān)性降得很低，從而有效的降低OFDM系統(tǒng)的PAPR。在本發(fā)明的AR模型方法中，隨著AR模型階數(shù)p的增加，PAPR性能越來越好。本發(fā)明在OFDM系統(tǒng)中采用如下過程進(jìn)行PAPR和系統(tǒng)復(fù)雜度的降低。
發(fā)送端(1)根據(jù)OFDM系統(tǒng)參數(shù)，協(xié)調(diào)PAPR降低程度和系統(tǒng)復(fù)雜度，選擇AR模型階數(shù)p，p為大于零小于子載波數(shù)N的整數(shù)，用來確定AR模型參數(shù){α1，α2，...，αp}中α的個數(shù)；(2)根據(jù)已經(jīng)選擇的AR模型階數(shù)p和OFDM并行輸入序列，通過Yule-Walker方程確定AR模型參數(shù){α1，α2，...，αp}并確定AR模型傳遞函數(shù)；(3)根據(jù)確定的AR模型傳遞函數(shù)，確定參數(shù)M使得OFDM信號的平均功率不變，并將AR模型參數(shù){α1，α2，...，αp}和平均功率調(diào)整參數(shù)M組合成邊帶信息進(jìn)行傳輸；(4)根據(jù)AR模型傳遞函數(shù)和參數(shù)M，確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；(5)根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)確定差分方程；(6)利用差分方程對OFDM符號進(jìn)行變換，再將OFDM符號與邊帶信息{α1，α2，...，αp}和M組合后，經(jīng)過IFFT變換發(fā)送出去。
接收端(1)將接收到的信號進(jìn)行FFT變換后，把原始OFDM符號與邊帶信息進(jìn)行分離；(2)將邊帶信息拆分為{α1，α2，...，αp}和M，并根據(jù){α1，α2，...，αp}和M確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；(3)利用傳遞函數(shù)H(z)確定差分方程；(4)根據(jù)H(z)確定的差分方程將分離得到的原始OFDM符號進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)換成原始信號。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述方法的裝置包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端的特點(diǎn)是增加了AR模型映射器；接收端的特點(diǎn)是增加了逆AR模型映射器；發(fā)送端的AR模型映射器包括AR模型單元、平均功率調(diào)整參數(shù)單元、傳遞函數(shù)單元、差分方程單元、邊帶信息組合單元、組合單元；其中AR模型單元，用于確定AR模型階數(shù)p，并根據(jù)串并轉(zhuǎn)換后的OFDM并行輸入序列確定AR模型參數(shù){α1，α2，...，αp}，從而確定AR模型傳遞函數(shù)，同時{α1，α2，…，αp}構(gòu)成傳輸?shù)倪厧畔⒌牡谝徊糠郑黄骄β收{(diào)整參數(shù)單元，用于處理AR模型，確定使得OFDM信號平均功率保持不變的參數(shù)M，M構(gòu)成需要傳輸?shù)倪厧畔⒌牡诙糠?；傳遞函數(shù)單元，用于處理AR模型單元和平均功率調(diào)整參數(shù)單元發(fā)出的數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；差分方程單元，用于根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)確定差分方程，并對串并轉(zhuǎn)換后的OFDM并行輸入序列進(jìn)行變換，使其變?yōu)轭愃瓢自肼暤男盘?，降低其自相關(guān)性，從而降低了OFDM系統(tǒng)的PAPR；邊帶信息組合單元，用于將{α1，α2，...，αp}和M組合成邊帶信息進(jìn)行傳輸；組合單元，用于將一幀OFDM并行輸入序列與邊帶信息組合成一個完整的OFDM符號，然后發(fā)送到IFFT。
接收端的逆AR模型映射器包括分離單元、邊帶信息拆分單元、傳遞函數(shù)單元、差分方程單元；其中分離單元，用于將接收到的信號分離為兩路信號，一路傳輸邊帶信息，一路傳輸原始的OFDM符號；邊帶信息拆分單元，用于將邊帶信息拆分成{α1，α2，...，αp}和M；傳遞函數(shù)單元，用于處理邊帶信息拆分單元發(fā)出的邊帶信息{α1，α2，...，αp}和M，并確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；差分方程單元，用于根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)確定差分方程，并對分離單元所分離的原始OFDM符號進(jìn)行變換。
本發(fā)明與PTS方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、PTS方法每實(shí)施一次PTS變換，就要進(jìn)行V·PV個IFFT變換，即使使用次優(yōu)算法也要V·P個IFFT變換，而本發(fā)明的AR模型方法只需一次IFFT變換，大大地降低了系統(tǒng)復(fù)雜度；2、PTS方法需要通過迭代算法來進(jìn)行最優(yōu)邊帶信息的查找，大大增加了系統(tǒng)的運(yùn)行時間，而本方明的AR模型方法只進(jìn)行一次線性變換，簡單快速；3、對于子載波數(shù)N比較大(例如N＝1024)的OFDM系統(tǒng)，本發(fā)明的AR模型方法的PAPR性能和復(fù)雜度性能要優(yōu)于PTS方法。
4、通過仿真結(jié)果可以看出，隨著p值的增加，PAPR性能越來越好。當(dāng)p＝N/3，相對于原始的OFDM信號，AR模型方法可以有大約2.2dB的改善。當(dāng)達(dá)到相同的PAPR性能時，采用相鄰分割方法，分割數(shù)V為32，可供選擇的加權(quán)數(shù)W為2的PTS方法至少需要64個IFFT，而AR模型方法(p＝N/20)僅僅需要一個IFFT，顯而易見，采用AR模型方法的OFDM系統(tǒng)的復(fù)雜度相對于PTS方法大大地降低了。


圖1是本發(fā)明提出的AR模型方法流程2是本發(fā)明提出的AR模型方法OFDM系統(tǒng)框3是本發(fā)明AR模型映射器框4是本發(fā)明逆AR模型映射器框5是本發(fā)明AR模型方法互補(bǔ)累計分布函數(shù)CCDF對比圖具體實(shí)施方式
以下參照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
參照圖1，用于在OFDM系統(tǒng)中的本發(fā)明AR模型方法，按如下過程進(jìn)行第一步，根據(jù)OFDM系統(tǒng)參數(shù)，協(xié)調(diào)PAPR降低程度和系統(tǒng)復(fù)雜度，選擇AR模型階數(shù)p；OFDM系統(tǒng)參數(shù)主要有帶寬、比特速率和時延擴(kuò)展。
時延擴(kuò)展直接決定保護(hù)間隔的長短，一般保護(hù)間隔的時間長度為時延擴(kuò)展均方值的2到4倍。一旦確定了保護(hù)間隔，則符號周期長度就可以固定了，一般選擇符號周期長度是保護(hù)間隔長度的5倍，這樣由于插入保護(hù)間隔所造成的信噪比損耗只有1dB左右。確定了符號周期和保護(hù)間隔之后，子載波的數(shù)量可以直接利用-3dB帶寬除以子載波間隔(即去掉保護(hù)間隔之后的符號周期的倒數(shù))得到?；蛘?，可以利用所要求的比特速率除以每個子信道中的比特速率來確定子載波的數(shù)量。每個子信道中傳輸?shù)谋忍厮俾士梢杂烧{(diào)制類型、編碼速率和符號速率來確定。
子載波數(shù)量確定后，如果子載波數(shù)量較大(例如，N＝1024)，則系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度會很大，為了有效降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，要犧牲部分PAPR性能，可以選擇AR模型階數(shù)p＝N/20；如果子載波數(shù)量較小(例如，N＝64)，則系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度要相對較低，因此要盡量降低PAPR，可以選擇AR模型階數(shù)p＝N/10或者p＝N/3。
第二步，根據(jù)AR模型階數(shù)p和OFDM系統(tǒng)并行輸入序列{x1，x2，...，xN}，通過Yule-Walker方程確定AR模型參數(shù){α1，α2，...，αp}，從而確定AR模型傳遞函數(shù)D(z)，D(z)=11+Σk=1pakz-k]]>其中ak為AR模型參數(shù){α1，α2，...，αp}內(nèi)的元素；第三步，根據(jù)AR模型參數(shù){α1，α2，...，αp}確定平均功率調(diào)整參數(shù)M，并將AR模型參數(shù){α1，α2，...，αp}和平均功率調(diào)整參數(shù)M組合成邊帶信息進(jìn)行傳輸；M≈|1+Σk=1pake-jωk|]]>第四步，根據(jù)AR模型傳遞函數(shù)D(z)和平均功率調(diào)整參數(shù)M確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；H(z)=M1+Σk=1pakz-k]]>第五步，根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)確定AR模型映射器差分方程，Mw(n)=x(n)+Σk=1pakx(n-k),k<n]]>其中w(n)為變換后的類似白噪聲信號，x(n)為輸入的OFDM信號；第六步，根據(jù)AR模型映射器差分方程對OFDM并行輸入序列進(jìn)行變換，再將OFDM符號與邊帶信息{α1，α2，...，αp}和M組合后，經(jīng)過IFFT變換發(fā)送出去；第七步，將接收到的信號進(jìn)行FFT變換后，把原始OFDM符號與邊帶信息進(jìn)行分離；第八步，將邊帶信息拆分為{α1，α2，...，αp}和M，并根據(jù){α1，α2，...，αp}和M確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；第九步，根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)確定逆AR模型映射器差分方程；x(n)=Mw(n)+Σk=1pakx(n-k),k<n]]>第十步，根據(jù)逆AR模型映射器差分方程對FFT變換后分離單元分離的原始OFDM并行序列進(jìn)行變換，然后經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換發(fā)送出去。
參照圖2，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)裝置包括發(fā)送端和接收端。其特點(diǎn)是在發(fā)送端增加了AR模型映射器4；在接收端增加了逆AR模型映射器16。
正如圖3所示，AR模型映射器4由AR模型單元19、平均功率調(diào)整參數(shù)單元20、邊帶信息組合單元21、傳遞函數(shù)單元22、差分方程單元23和組合單元24組成。
正如圖4所示，逆AR模型映射器16由分離單元25、邊帶信息拆分單元26、傳遞函數(shù)單元27和差分方程單元28組成。
根據(jù)圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明的裝置實(shí)施AR模型方法來降低OFDM通信系統(tǒng)PAPR的工作過程如下一、OFDM通信系統(tǒng)的發(fā)送端隨機(jī)信號發(fā)生器1產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)據(jù)符號流作為OFDM信號，經(jīng)過基帶調(diào)制器2調(diào)制，可以采用QAM或QPSK調(diào)制，將OFDM信號映射為復(fù)數(shù)形式的信號，然后經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換器3把OFDM調(diào)制信號轉(zhuǎn)化為并行輸入信號，即分配到傳輸速率相對較低的N個信道中進(jìn)行傳輸，再對N個并行輸入信號進(jìn)行AR模型映射器4的映射，將并行輸入信號變換為類似白噪聲的信號，最大限度地降低其自相關(guān)性，從而有效降低OFDM系統(tǒng)的PAPR，經(jīng)過IFFT 5變換，將頻域信號轉(zhuǎn)變?yōu)闀r域信號，再通過并串轉(zhuǎn)換器6將并行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流，為了最大限度地消除符號間干擾(ISI)，還要通過保護(hù)間隔插入器7在每一個OFDM符號之間插入保護(hù)間隔，保護(hù)間隔器7輸出的數(shù)據(jù)流經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器8，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，再經(jīng)過低通濾波器9濾波，輸出的信號發(fā)送到信道10，該信道可以是有線信道也可以是無線信道，如果是無線信道，則需對低通濾波器9輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行上變頻處理，例如采用加性高斯白噪聲(AWGN)信道。
在AR模型映射器4內(nèi)，OFDM并行輸入信號首先經(jīng)過AR模型單元19確定AR模型傳遞函數(shù)，再通過平均功率調(diào)整參數(shù)單元20確定參數(shù)M，根據(jù)AR模型傳遞函數(shù)和平均功率調(diào)整參數(shù)M通過傳遞函數(shù)單元22確定AR模型映射器傳遞函數(shù)H(z)，然后根據(jù)AR模型映射器傳遞函數(shù)H(z)通過差分方程單元23確定差分方程，通過差分方程來對OFDM并行輸入信號進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)變成類似白噪聲的信號，這樣OFDM并行輸入信號的自相關(guān)性就大大地被降低了，從而間接地降低了OFDM系統(tǒng)的PAPR，而且此變換過程都是線性的，因而不會增加系統(tǒng)復(fù)雜度太多。另外通過邊帶信息組合單元21將AR模型參數(shù){α1，α2，...，αp}和平均功率調(diào)整參數(shù)M組合在一起作為邊帶信息發(fā)送到組合單元24，通過組合單元24將差分方程單元23變換的OFDM并行信號與邊帶信息組合為一個完整的OFDM信號發(fā)送到IFFT5。
二、OFDM通信系統(tǒng)的接收端在OFDM通信系統(tǒng)接收端，首先將經(jīng)過信道傳輸后接收到的信號通過低通濾波器16進(jìn)行濾波，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器12將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過保護(hù)間隔去除器13去除保護(hù)間隔后，將數(shù)據(jù)送入串并轉(zhuǎn)換器14，經(jīng)過FFT15變換后，將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，再通過逆AR模型映射器16對接收到的并行信號進(jìn)行恢復(fù)，然后通過并串轉(zhuǎn)換器17將并行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流，最后經(jīng)過基帶解調(diào)器18將串行數(shù)據(jù)流解調(diào)為所要接收的OFDM信號發(fā)出。
在逆AR模型映射器16內(nèi)，首先FFT15變換后的信號被發(fā)送到分離單元25，將原始OFDM符號與邊帶信息進(jìn)行分離，然后將邊帶信息通過邊帶信息拆分單元26進(jìn)行拆分，再通過傳遞函數(shù)單元27確定AR模型映射器傳遞函數(shù)，最后經(jīng)過差分方程單元28確定數(shù)據(jù)變換所需的逆AR模型映射器差分方程，對分離單元分離的原始OFDM符號進(jìn)行變換，并發(fā)送到并串轉(zhuǎn)換器17。
本發(fā)明的效果可以通過圖5進(jìn)一步說明。
仿真1為了說明本發(fā)明相對于PTS方法大大地降低OFDM系統(tǒng)復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)，圖5給出了AR模型方法OFDM系統(tǒng)相對于PTS方法的互補(bǔ)累積分布函數(shù)CCDF曲線。互補(bǔ)累積分布函數(shù)，即計算峰均功率比超過某一門限值的概率，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為Pr{PAPR＞PAPR0}＝1-(1-e-PAPR0)NPAPR0＞0仿真條件如下OFDM信號由隨機(jī)信號源產(chǎn)生，4QAM調(diào)制，子載波數(shù)為1024，采用4096點(diǎn)IFFT，即4倍過采樣。
從圖5可以看到，隨著p值的增加，當(dāng)達(dá)到相同的PAPR值時，AR模型方法OFDM系統(tǒng)的CDDF值越來越小，即PAPR性能越來越好。當(dāng)p＝N/3，CCDF＝10-3時，相對于原始的OFDM信號，AR模型方法可以有大約2.2dB的改善。另外圖中還仿真了采用相鄰分割方法，分割數(shù)V為32，可供選擇的加權(quán)數(shù)W為2的PTS方法CCDF曲線，對比分析AR模型方法CCDF曲線和PTS方法CCDF曲線可知，當(dāng)達(dá)到相同的PAPR性能時，AR模型方法的OFDM系統(tǒng)復(fù)雜度大大低于PTS方法的OFDM系統(tǒng)復(fù)雜度，例如，當(dāng)CCDF＝10-3，CCDF值大約為10.1dB時，采用相鄰分割方法，分割數(shù)V為32，可供選擇的加權(quán)數(shù)W為2的PTS方法至少需要64個IFFT，而AR模型方法(p＝N/20)僅僅需要一個IFFT，這樣OFDM系統(tǒng)的復(fù)雜度大大地降低了，而PAPR性能卻沒有變。另外，AR模型是一個線性模型，因此不會太多地增加系統(tǒng)復(fù)雜度。
只要接收端能夠正確的接收邊帶信息{α1，α2，...，αp}和M，AR模型方法OFDM系統(tǒng)的誤碼率性能就不會有太大的降低。
權(quán)利要求
1.一種降低OFDM系統(tǒng)峰均功率比的AR模型方法，其特征在于將OFDM調(diào)制信號并行輸入序列變換成類似白噪聲的信號，使其自相關(guān)性降低，從而有效地降低OFDM系統(tǒng)的峰均功率比PAPR和計算復(fù)雜度，用于降低PAPR的AR模型方法按如下過程進(jìn)行發(fā)送端(1)根據(jù)OFDM系統(tǒng)參數(shù)，協(xié)調(diào)PAPR降低程度和系統(tǒng)復(fù)雜度，選擇AR模型階數(shù)p；(2)根據(jù)AR模型階數(shù)p和OFDM并行輸入序列{x1，x2，...，xN}，通過Yule-Walker方程確定AR模型參數(shù){a1，a2，...，ap}，并確定AR模型傳遞函數(shù)D(z)；(3)根據(jù)確定的AR模型傳遞函數(shù)D(z)，確定OFDM信號的平均功率參數(shù)M，并將AR模型參數(shù){a1，a2，...，ap}和平均功率調(diào)整參數(shù)M組合成邊帶信息進(jìn)行傳輸，M≈|1+Σk=1pake-jωk|]]>其中ak為AR模型參數(shù){a1，a2，...，ap}內(nèi)的元素；(4)根據(jù)AR模型傳遞函數(shù)D(z)和平均功率參數(shù)M，確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；H(z)=M1+Σk=1pakz-k]]>(5)根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)確定差分方程，Mw(n)=x(n)+Σk=1pakx(n-k),k<n]]>其中w(n)為變換后的類似白噪聲信號，x(n)為為輸入的OFDM信號；(6)利用差分方程將OFDM符號變換成類似白噪聲信號，再將OFDM符號與邊帶信息{a1，a2，...，ap}和M組合后，經(jīng)過IFFT變換發(fā)送出去；接收端(1)將接收到的信號進(jìn)行FFT變換后，把原始OFDM符號與邊帶信息進(jìn)行分離；(2)將邊帶信息拆分為{a1，a2，...，ap}和M，并根據(jù){a1，a2，...，ap}和M確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；(3)利用系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)確定差分方程；(4)用差分方程將分離得到的原始OFDM符號進(jìn)行變換，還原成原始信號。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，包括發(fā)送端和接收端，其特征在于在發(fā)送端增加了AR模型映射器；在接收端增加了逆AR模型映射器；所述AR模型映射器包括AR模型單元、平均功率調(diào)整參數(shù)單元、傳遞函數(shù)單元、差分方程單元、邊帶信息組合單元、組合單元；其中AR模型單元，用于確定AR模型階數(shù)p，并根據(jù)串并轉(zhuǎn)換后的OFDM并行輸入序列確定AR模型參數(shù){a1，a2，...，ap}，從而確定AR模型傳遞函數(shù)，同時{a1，a2，...，ap}構(gòu)成傳輸?shù)倪厧畔⒌牡谝徊糠?；平均功率調(diào)整參數(shù)單元，用于處理AR模型傳遞函數(shù)，確定使得OFDM信號平均功率保持不變的參數(shù)M，M構(gòu)成傳輸?shù)倪厧畔⒌牡诙糠?；傳遞函數(shù)單元，用于處理AR模型單元和平均功率調(diào)整參數(shù)單元發(fā)出的數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；差分方程單元，根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)確定差分方程，并對串并轉(zhuǎn)換后的OFDM并行輸入序列變換成類似白噪聲信號，降低其自相關(guān)性，從而降低OFDM信號的PAPR；邊帶信息組合單元，用于將{a1，a2，...，ap}和M組合成邊帶信息進(jìn)行傳輸；組合單元，將一幀變換后的OFDM并行輸入序列與邊帶信息組合成一個完整的OFDM符號，然后發(fā)送到IFFT；所述逆AR模型映射器包括分離單元、邊帶信息拆分單元、傳遞函數(shù)單元、差分方程單元；其中分離單元，用于將接收到的信號分離為兩路信號，一路傳輸邊帶信息，另一路傳輸原始的OFDM符號；邊帶信息拆分單元，用于將邊帶信息拆分成{a1，a2，...，ap}和M；傳遞函數(shù)單元，用于處理邊帶信息拆分單元發(fā)送的邊帶信息{a1，a2，...，ap}和M，并確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)；差分方程單元，根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(z)確定差分方程，并對分離單元所分離的原始OFDM符號進(jìn)行變換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低OFDM系統(tǒng)峰均功率比的AR模型方法及裝置，其方法是將OFDM調(diào)制信號并行輸入序列變換成類似白噪聲的信號，使其自相關(guān)性降低，從而降低OFDM系統(tǒng)的峰均功率比PAPR和計算復(fù)雜度。實(shí)現(xiàn)此方法的裝置在其發(fā)送端增加了AR模型映射器；在其接收端增加了逆AR模型映射器。AR模型映射器包括AR模型單元、平均功率調(diào)整參數(shù)單元、傳遞函數(shù)單元、差分方程單元、邊帶信息組合單元、組合單元。逆AR模型映射器包括分離單元、邊帶信息拆分單元、傳遞函數(shù)單元、差分方程單元。采用上述方法和裝置降低系統(tǒng)峰均功率比只需一次IFFT變換和一次線性變換，由此大大地降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。對于子載波數(shù)N比較大(例如N＝1024)的OFDM系統(tǒng)，PAPR性能和復(fù)雜度性能要優(yōu)于PTS方法。
文檔編號H04L27/26GK1889383SQ20061010442
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者楊剛, 王科研 申請人:西安電子科技大學(xué)