一種預(yù)編碼結(jié)合指數(shù)壓擴(kuò)技術(shù)降低ofdm系統(tǒng)papr的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種預(yù)編碼結(jié)合指數(shù)壓擴(kuò)技術(shù)降低OFDM系統(tǒng) PAra的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] OFDM技術(shù)是第四代移動(dòng)通信（4G)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，因其具有頻譜利用率高和抗 多徑衰落能力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在無(wú)線通信中，信號(hào) 的調(diào)制方式將決定系統(tǒng)的通信性能，OFDM調(diào)制技術(shù)可W將高速串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成多路低 速子數(shù)據(jù)流并調(diào)制在多個(gè)正交子載波上，拓寬碼元周期，減少信道時(shí)延造成的碼間干擾；同 時(shí)，OFDM技術(shù)通過(guò)在每個(gè)OFDM符號(hào)之間加入保護(hù)間隔來(lái)進(jìn)一步消除多徑效應(yīng)對(duì)通信系統(tǒng) 的影響。因此，在通信系統(tǒng)中使用OFDM調(diào)制技術(shù)可W有效降低信道干擾對(duì)系統(tǒng)性能造成 的影響，有助于實(shí)現(xiàn)高速低損耗的無(wú)線通信。然而OFDM技術(shù)也存在一些缺陷，其中之一就 是(FDM系統(tǒng)的峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)過(guò)高。通信系統(tǒng)中存在 非線性器件，過(guò)高的PAH?值信號(hào)一旦進(jìn)入了器件的非線性工作區(qū)域，會(huì)引起非線性失真， 產(chǎn)生帶外福射和互調(diào)干擾，送會(huì)大大降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率，影響系統(tǒng)的通信性能，因此降低 OFDM系統(tǒng)的PAH?對(duì)于通信系統(tǒng)的性能具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是；在保證低誤碼率的情況下，降低(FDM系統(tǒng)的PAPR，從 而改善通信系統(tǒng)的性能。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于預(yù)編碼與指數(shù)壓擴(kuò)技術(shù)相結(jié)合降 低OFDM系統(tǒng)PAPR的方法，包括W下步驟：
[0005] S1、在數(shù)據(jù)發(fā)送端將串行數(shù)據(jù)并行化，將并行數(shù)據(jù)預(yù)編碼和快速傅里葉逆變換處 理，增加循環(huán)前綴；
[0006] S2、對(duì)Sl得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，通過(guò)指數(shù)壓擴(kuò)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓擴(kuò)，發(fā)送數(shù) 據(jù)；
[0007] S3、對(duì)接收的數(shù)據(jù)指數(shù)解壓擴(kuò)、串并變換后去除循環(huán)前綴，然后進(jìn)行快速傅里葉變 換；
[000引 S4、對(duì)S3得到的數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)解碼器，進(jìn)行并串變換。
[0009] 上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)=OFDM發(fā)射機(jī)的時(shí)域采用預(yù)編碼算法，頻域采用指數(shù) 壓擴(kuò)的算法。預(yù)編碼算法通過(guò)合理使用空子載波降低了 0抑M的PAPR，然而空子載波的加入 引起了帶外發(fā)射功率增大和傳輸效率降低。本發(fā)明提出基于預(yù)編碼結(jié)合非線性指數(shù)壓擴(kuò)算 法來(lái)有效降低峰均功率比，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響較小，能夠保證系統(tǒng)獲得可靠的誤碼 率性能。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0011] 圖2是本發(fā)明與傳統(tǒng)方法降低PAPR的對(duì)比仿真圖；
[0012] 圖3是本發(fā)明與傳統(tǒng)方法的誤碼率性能對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。W下實(shí)例用 于說(shuō)明本發(fā)明。
[0014] 本發(fā)明針對(duì)4G通信中(FDM系統(tǒng)的高峰均功率比，提出一種預(yù)編碼結(jié)合指數(shù)壓擴(kuò) 技術(shù)降低OFDM系統(tǒng)PAPR的方法。該方法與傳統(tǒng)通信方法相比，不僅有效地降低了峰均功 率比，而且對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響較小，能夠保證系統(tǒng)獲得可靠的誤碼率性能。
[001引如圖1所示，本發(fā)明按W下步驟實(shí)施：
[0016] S1、如圖1前4部分所示包括（1)輸入數(shù)據(jù)流、（2)數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼、（3)串并變 換、（4)預(yù)編碼器。首先通過(guò)輸入的數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)QPSK調(diào)制和串并變換后，得到N路子載波 信號(hào)，然后通過(guò)預(yù)編碼器。預(yù)編碼器中預(yù)編碼矩陣的元素為：
[001引其中Pg,b為第b個(gè)子載波的第a個(gè)采樣點(diǎn)的值。由此可W推出預(yù)編碼矩陣
[0019]
[0020] 其中L = N+化，化e (0,腳為擴(kuò)展長(zhǎng)度，矩陣P滿(mǎn)足P' P= I，矩陣I為NXN的 單位陣，P'為預(yù)編碼矩陣P的共輛轉(zhuǎn)置矩陣。
[00川 S2、如圖1所示，包括巧）IFFT、（6)增加循環(huán)前綴、（7)并串變換、做指數(shù)壓擴(kuò)， 通過(guò)巧）、化）、（7)步驟后的串行數(shù)據(jù)流按照解壓函數(shù)：
[0023] 對(duì)串行信號(hào)的幅度進(jìn)行相應(yīng)的壓擴(kuò)來(lái)降低PAPR，再經(jīng)過(guò)發(fā)射器發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0024] S3、包含圖1中（9)指數(shù)壓擴(kuò)、（10)串并變換、（11)去除循環(huán)前綴、（12)FFT等部 分，在接收端，經(jīng)接收端接收到的串行信號(hào)進(jìn)行解壓擴(kuò)，其解壓擴(kuò)函數(shù)為：
[0026] 解壓后的數(shù)據(jù)流通過(guò)（10)、（11)、（12)步驟，得到的N組解壓的時(shí)域數(shù)據(jù)。
[0027] S4、如圖1的第13至16部分所示（13)包括解碼器、（14)串并變換、（15)數(shù)據(jù)解 調(diào)與編碼、（16)輸出數(shù)據(jù)流等部分。經(jīng)S3處理得到的N組解壓時(shí)域數(shù)據(jù)通過(guò)解碼器進(jìn)行 解碼，解碼矩陣為編碼矩陣P的共輛轉(zhuǎn)置矩陣p'。因?yàn)閜' P = I為單位陣，所W解壓后 能夠完整的恢復(fù)原始信號(hào)。解碼后的信號(hào)經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換后，QPSK解調(diào)輸出。
[0028] 圖2中顯示了傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)和本發(fā)明基于預(yù)編碼與指數(shù)壓擴(kuò)算法相結(jié)合的 OFDM通信方案對(duì)PAPR的降低度?？蒞看出，傳統(tǒng)的OFDM通信方案，PAPR的值很高，達(dá)到 10.1 DB左右，本發(fā)明相比傳統(tǒng)方案有明顯提高，只有3DB左右，降低了 7. 1DB。
[0029] 圖3中顯示了傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)和本發(fā)明基于預(yù)編碼與指數(shù)壓擴(kuò)算法相結(jié)合的 OFDM通信方案的誤碼率性能。從圖中可知，當(dāng)信噪比為12時(shí)，本發(fā)明的誤碼性能是最好的。
[0030] 由W上實(shí)施例可W看出，本發(fā)明的方法通過(guò)在(FDM發(fā)射機(jī)的時(shí)域采用預(yù)編碼算 法，頻域采用指數(shù)壓擴(kuò)的算法，與傳統(tǒng)方法相比，該方案不僅有效地降低了峰均功率比，而 且對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響較小，能夠保證系統(tǒng)獲得可靠的誤碼率性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種預(yù)編碼結(jié)合指數(shù)壓擴(kuò)技術(shù)降低OFDM系統(tǒng)PAPR的方法，其特征在于，包括以下步 驟： 51、 在數(shù)據(jù)發(fā)送端將串行數(shù)據(jù)并行化，將并行數(shù)據(jù)預(yù)編碼和快速傅里葉逆變換處理，增 加循環(huán)前綴； 52、 對(duì)S1得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，通過(guò)指數(shù)壓擴(kuò)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓擴(kuò)，發(fā)送數(shù)據(jù)； 53、 對(duì)接收的數(shù)據(jù)指數(shù)解壓擴(kuò)、串并變換后去除循環(huán)前綴，然后快速傅里葉變換； 54、 對(duì)S3得到的數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)解碼器，進(jìn)行并串變換，解調(diào)輸出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，步驟S1中基帶映射后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)編碼 器，改變?cè)紨?shù)據(jù)相位與幅度分布情況，然后進(jìn)行OFDM調(diào)制與傳輸。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，步驟S1中預(yù)編碼的方法對(duì)原始信號(hào)做了 擴(kuò)展，將N個(gè)數(shù)據(jù)的功率分?jǐn)偟絃個(gè)數(shù)據(jù)上，而且改變了原始OFDM符號(hào)中各采樣點(diǎn)的相位 分布。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，步驟S2采用指數(shù)壓擴(kuò)算法對(duì)信號(hào)的幅度 進(jìn)行變換，調(diào)整小信號(hào)和大信號(hào)的幅度來(lái)降低PAPR。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，步驟S3和S4根據(jù)解壓擴(kuò)函數(shù)h 1 (X (t)) 和預(yù)編碼矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣變換數(shù)據(jù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方案，其特征在于，步驟S1、S2、S3、S4在OFDM發(fā)射機(jī)的時(shí)域 采用預(yù)編碼算法，在頻域采用指數(shù)壓擴(kuò)的算法，接收端由于指數(shù)壓擴(kuò)函數(shù)嚴(yán)格單調(diào)，有唯一 解壓函數(shù)，且P P = 1為單位陣，避免了高誤碼率。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提出了一種基于預(yù)編碼與指數(shù)壓擴(kuò)技術(shù)相結(jié)合降低OFDM系統(tǒng)PAPR的方法，包括以下步驟：S1、在數(shù)據(jù)發(fā)送端將串行數(shù)據(jù)并行化，將并行數(shù)據(jù)預(yù)編碼和快速傅里葉逆變換處理，增加循環(huán)前綴；S2、對(duì)S1得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，通過(guò)指數(shù)壓擴(kuò)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓擴(kuò)，發(fā)送數(shù)據(jù)；S3、對(duì)接收的數(shù)據(jù)指數(shù)解壓擴(kuò)、串并變換后去除循環(huán)前綴，然后進(jìn)行快速傅里葉變換；S4、對(duì)S3得到的數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)解碼器，進(jìn)行并串變換，解調(diào)輸出。本發(fā)明的方案通過(guò)在OFDM發(fā)射機(jī)的時(shí)域采用預(yù)編碼算法，頻域采用指數(shù)壓擴(kuò)的算法，與傳統(tǒng)方法相比，該方案不僅有效地降低了峰均功率比.而且對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響較小，能夠保證系統(tǒng)獲得可靠的誤碼率性能。
【IPC分類(lèi)】H04L27/26, H04L1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105634651
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410577951
【發(fā)明人】鄧宏貴, 蔣宇, 楊芳, 蔣芳清, 胡浩, 雷彬
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月27日