專利名稱：降低ofdm信號(hào)峰平比的雙曲正切壓擴(kuò)變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及降低正交頻分復(fù)用OFDM無線傳輸信號(hào)峰平比PAPR的壓擴(kuò)變換方法，可廣泛應(yīng)用于各類新一代寬帶OFDM無線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)調(diào)制技術(shù)是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)，經(jīng)過多年的發(fā)展，該技術(shù)也越來越多地被人們認(rèn)可。因?yàn)镺FDM調(diào)制中的子載波是正交的，所以可以顯著地減小系統(tǒng)的碼間干擾。與單載波調(diào)制相比，OFDM調(diào)制具有更高的譜效率。此外，通過插入保護(hù)間隔，OFDM調(diào)制可以更好地抵抗多徑衰落。由于這些優(yōu)點(diǎn)，OFDM調(diào)制被廣泛應(yīng)用于各類寬帶無線通信系統(tǒng)中。但是，由于OFDM調(diào)制采用多個(gè)正交的子載波，子載波的疊加形成OFDM信號(hào)，因此會(huì)產(chǎn)生很高的峰平比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)，使得功率放大器進(jìn)入飽和區(qū)，從而導(dǎo)致信號(hào)畸變和功率放大器的效率降低。因此，降低OFDM信號(hào)的峰平比PAI^R對(duì)于信號(hào)的可靠傳輸是非常必要的。非線性壓擴(kuò)變換是降低OFDM信號(hào)峰平比PAPR的一種有效方法。它在發(fā)送端對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行壓擴(kuò)，在接收端對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解壓擴(kuò)以恢復(fù)原始信號(hào)。現(xiàn)有的非線性壓擴(kuò)方案包括μ律壓擴(kuò)、指數(shù)壓擴(kuò)和雙曲正切壓擴(kuò)等方法。Xianbin Wang在“Reduction of Peak-to-Average Power Ratio of OFDM System Using A Companding Technique，，中提出了 μ律壓擴(kuò)方法，該方法的基本思想是擴(kuò)張小信號(hào)幅度，同時(shí)保持大信號(hào)幅度不變，雖然可以降低OFDM信號(hào)的峰平比PAPR，但會(huì)增加信號(hào)壓擴(kuò)后的平均功率。因此，μ律壓擴(kuò)方法會(huì)使壓擴(kuò)后信號(hào)的功率達(dá)到功率放大器的飽和區(qū)，從而使功率放大信號(hào)產(chǎn)生非線性畸變； 為了解決μ律壓擴(kuò)方法的信號(hào)平均功率增長(zhǎng)問題，Tao Jiang在“focponential Companding Technique for PAPR Reduction in OFDMSystems”中提出了指數(shù)壓擴(kuò)方法，該方法的基本思想是將原始OFDM信號(hào)的幅度分布轉(zhuǎn)化為均勻分布，通過合理調(diào)整參數(shù)保持信號(hào)壓擴(kuò)前后的平均功率恒定，但是，該方法所追求的均勻分布目標(biāo)將使大幅度信號(hào)分布增大，因此， 當(dāng)發(fā)送端采用非線性度較大的功率放大器時(shí)，其誤碼率BER性能將會(huì)急劇惡化；Gang Yang 在"Using hyperbolic tangent sigmoid transfer function for companding transform in OFDM system”中提出了雙曲正切壓擴(kuò)方法，該方法通過調(diào)整非線性度因子雖然可以獲得不同的峰平比PAPR性能，但是當(dāng)要求的峰平比PAPR較小時(shí)，其誤碼率BER性能依然很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有方法的不足，提出了一種新的降低OFDM信號(hào)峰平比的雙曲正切壓擴(kuò)變換方法，該方法通過在雙曲正切函數(shù)中引入兩個(gè)位移因子來提高對(duì)信號(hào)的處理靈活度，從而在有效降低OFDM信號(hào)峰平比PAPR的同時(shí)，顯著提高系統(tǒng)的誤碼率 BER性能。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案包括0FDM系統(tǒng)發(fā)送端對(duì)原始信號(hào)的壓擴(kuò)變換以及OFDM 系統(tǒng)接收端對(duì)接收信號(hào)的解壓擴(kuò)變換。其中一 .在OFDM系統(tǒng)發(fā)送端降低OFDM信號(hào)峰平比的雙曲正切壓擴(kuò)變換方法，包括以下步驟(1)對(duì)信源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)比特流進(jìn)行正交振幅調(diào)制，得到串行正交振幅調(diào)制信號(hào)X， 再對(duì)該X進(jìn)行串并變換，得到并行正交振幅調(diào)制信號(hào)xm，其中，Hi = 0，1，一,N-LN表示OFDM 系統(tǒng)包含的子載波個(gè)數(shù)；(2)對(duì)并行正交振幅調(diào)制信號(hào)Xm進(jìn)行過采樣，得到過采樣信號(hào)
權(quán)利要求
1. 一種在OFDM系統(tǒng)發(fā)送端降低OFDM信號(hào)峰平比的雙曲正切壓擴(kuò)變換方法，包括以下步驟(1)對(duì)信源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)比特流進(jìn)行正交振幅調(diào)制，得到串行正交振幅調(diào)制信號(hào)X，再對(duì)該X進(jìn)行串并變換，得到并行正交振幅調(diào)制信號(hào)Xm，其中，m = 0，1，…，N-，N表示OFDM系統(tǒng)包含的子載波個(gè)數(shù)；(2)對(duì)并行正交振幅調(diào)制信號(hào)Xm進(jìn)行過采樣，得到過采樣信號(hào)
2. —種在OFDM系統(tǒng)接收端降低OFDM信號(hào)峰平比的雙曲正切壓擴(kuò)變換方法，包括以下步驟1)對(duì)壓擴(kuò)函數(shù)求反函數(shù)得到解壓擴(kuò)函數(shù)
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低OFDM信號(hào)峰平比的雙曲正切壓擴(kuò)變換方法，其中步驟 5)所述將還原出的數(shù)據(jù)比特流與信源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)比特流進(jìn)行匹配，是將還原出的數(shù)據(jù)比特流和信源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)比特流中相同的比特判為正確，不同的比特判為誤碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低OFDM信號(hào)峰平比的雙曲正切壓擴(kuò)變換方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)平均功率不恒定、誤碼率高的問題。其實(shí)現(xiàn)步驟為(1)對(duì)信源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)比特流進(jìn)行正交振幅調(diào)制，再經(jīng)串并變換后進(jìn)行過采樣；(2)對(duì)過采樣信號(hào)做快速傅立葉逆變換，得到原始OFDM信號(hào)；(3)基于雙曲正切函數(shù)構(gòu)建壓擴(kuò)函數(shù)，并對(duì)原始OFDM信號(hào)做壓擴(kuò)變換，再經(jīng)并串變換后發(fā)射；(4)計(jì)算發(fā)射信號(hào)峰平比；(5)對(duì)接收信號(hào)串并變換后做解壓擴(kuò)變換和快速傅立葉變換；(6)對(duì)快速傅立葉變換信號(hào)去過采樣后得到OFDM解調(diào)信號(hào)；(7)對(duì)OFDM解調(diào)信號(hào)進(jìn)行并串變換和正交振幅解調(diào)后統(tǒng)計(jì)誤碼率。本發(fā)明既能有效抑制峰平比，又能顯著降低誤碼率，同時(shí)保持平均功率恒定，可廣泛應(yīng)用于新一代寬帶無線OFDM通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102404274SQ20121000208
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者宮豐奎, 李靖, 王麗花, 王勇, 葛建華 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)