基于顺序搜索的载波注入峰均比抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于顺序搜索的载波注入峰均比抑制方法，该方法首先利用非线性失真频域信号包含的信号调整信息，确定载波搜索顺序，然后通过采用星座点/载波一维分步搜索分别获得各子载波上的干扰调整信号。本发明专利技术的有益之处在于：通过确定载波搜索顺序，将原来基于星座点和载波二维联合搜索问题简化为一个星座点/载波一维分步搜索问题，从而将理想载波注入的复杂度从随载波数目指数变化缩小为随载波数目呈线性变化，大大降低了算法的复杂度，提高了算法的实时性，实现了峰均比抑制性能和复杂度之间的良好折中。

【技术实现步骤摘要】
基于顺序搜索的载波注入峰均比抑制方法
本专利技术涉及一种载波注入峰均比抑制方法，具体涉及一种基于顺序搜索的载波注入峰均比抑制方法，属于无线通信

技术介绍
正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术因其高频谱效率、强抗多径能力及低复杂度等诸多优点，被广泛采纳为多种无线通信系统的物理层标准。然而，该技术的一个主要缺陷就是信号峰均功率比(Peak-to-AveragePowerRatio，PAPR)过大。当信号峰值超过放大器线性工作范围时，会产生非线性失真，降低系统性能。因此，必须对OFDM信号进行处理，减少信号峰均比。现有的峰均比抑制技术包括选择映射序列(SelectiveMapping，SLM)，部分传输序列(PartialTransmissionSequence，PTS)，削峰技术(Clipping)，压扩变换技术(Companding)，载波预留技术(ToneReservation，TR)，星座扩展技术(ActiveConstellationExtension，ACE)和载波注入技术(ToneInjection,TI)等。载波注入技术由于不产生信号失真及无需传输边信息受到了广泛关注。理想的载波注入技术通过穷搜索实现OFDM信号峰均比抑制，其复杂度随OFDM载波数目呈指数变化。因此，理想的载波注入技术的一个缺点就是算法复杂度过高，实时性差，在实际应用中不可行。
技术实现思路
为解决现有载波注入技术复杂度过高的问题，本专利技术的目的在于提供一种低复杂度的基于有序搜索的载波注入峰均比抑制方法。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种基于有序搜索的载波注入峰均比抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据软限幅放大器的输入回退值确定软限幅放大器的削切电平A，原始OFDM信号xn经过软限幅放大器得到限幅信号和失真信号cn；(2)对失真信号cn进行FFT变换得到频域失真信号对频域失真信号的幅度按照降序进行排列得到相应的载波索引集Σ＝{k(0),k(1),...,k(N-1)}，N为子载波数目；(3)初始化迭代次数和迭代信号，假设t＝0，设定迭代次数T＝N；(4)在等效星座点集合Ω中搜索等效星座点对原始星座点的干扰项1≤i≤8，依次对载波索引k(t)对应的载波信号进行干扰，找到使当前PAPR最小的干扰项利用下式得到相应的TI信号(5)t＝t+1，检测迭代次数t是否达到最大门限值，如果迭代次数t没有达到最大门限值，则返回步骤(4)；如果迭代次数t达到最大门限值，则算法停止。本专利技术的有益之处在于：1、本专利技术通过确定载波搜索顺序，将原来基于星座点和载波二维联合搜索问题简化为一个星座点/载波一维分步搜索问题，从而将理想载波注入的复杂度从随载波数目指数变化缩小为随载波数目呈线性变化，大大降低了算法的复杂度，提高了算法的实时性，实现了峰均比抑制性能和复杂度之间的良好折中；2、本专利技术较现有的方法具有更小的发射信号功率增幅。附图说明图1是本专利技术的方法的主要流程图；图2是本专利技术的方法使用的星座扩展示意图；图3是本专利技术的方法在不同迭代次数条件下峰均比抑制性能仿真效果图。具体实施方式本专利技术的基于有序搜索的载波注入峰均比抑制方法，参照图1，首先利用非线性失真频域信号包含的信号调整信息，确定载波搜索顺序，然后通过采用星座点/载波一维分步搜索分别获得各子载波上的干扰调整信号，从而降低算法的复杂度。以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。本专利技术的方法使用的星座扩展示意图如图2所示。在本实施例中，通过将基本星座向外扩展一圈得到相应的星座扩展，这样一个基本星座点的等效星座点集合数目为8。软限幅放大器的输入回退值IBO＝4dB，软限幅放大器的削切电平A＝σs10IBO/20,σs为信号平均功率。OFDM的系统调制子载波数N＝256。本专利技术的峰均比抑制方法实现的步骤如下：(1)根据软限幅放大器的输入回退值确定软限幅放大器的削切电平A，原始OFDM信号xn经过软限幅放大器得到限幅信号和失真信号cn。(2)对失真信号cn进行FFT变换得到频域失真信号对频域失真信号的幅度按照降序进行排列得到相应的载波索引集Σ＝{k(0),k(1),...,k(N-1)}，N为子载波数目。(3)初始化迭代次数和迭代信号，假设t＝0，设定迭代次数T＝N。(4)在等效星座点集合Ω中搜索等效星座点对原始星座点的干扰项1≤i≤8，依次对载波索引集k(t)对应的载波信号进行干扰，找到使当前PAPR最小的干扰项利用下式得到相应的TI信号(5)t＝t+1，检测迭代次数t是否达到最大门限值，如果迭代次数t没有达到最大门限值，则返回步骤(4)；如果迭代次数t达到最大门限值，则算法停止。本专利技术的方法所带来的有益效果可以通过以下仿真来进一步进行说明。一、仿真条件OFDM调制子载波数为N＝256，过采样倍数L＝4,发射信号调制方式为QPSK，软限幅放大器的输入回退值设置为IBO＝4dB。SLM方法的加权向量个数分别为U＝52和U＝12。CE-TI方法的样本数目分别为S＝320和S＝160。二、仿真内容及仿真结果仿真1，分别采用本专利技术的方法在迭代次数T＝N/4、N/8、N/16和N/32条件下进行了峰均比抑制性能仿真，并将本专利技术方法的峰均比抑制性能和选择映射序列(SLM)方法及基于交叉熵的载波注入(CE-TI)方法的峰均比抑制性能做了比较。仿真结果：如图3所示，通过减少迭代次数，本专利技术的方法也能获得较好的峰均比抑制性。并且，当迭代次数足够大时，本专利技术方法的峰均比抑制性能优于其它方法。仿真2，分别采用本专利技术的方法在迭代次数T＝N/4和N/16条件下进行了峰均比抑制性能仿真，并将本专利技术方法的峰均比抑制性能、复杂度和发射信号功率增幅与SLM方法及CE-TI方法做了比较。仿真结果：如表1所示，当本专利技术方法和SLM方法的复杂度相当时，本专利技术方法的峰均比抑制性能要优于SLM方法。同时，本专利技术方法在峰均比抑制、复杂度和发射功率增幅方面都要优于CE-TI方法。表1仿真结果对比由此可见，本专利技术的方法可获得峰均比抑制性能和复杂度之间的良好折中。需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本专利技术，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于有序搜索的载波注入峰均比抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据软限幅放大器的输入回退值确定软限幅放大器的削切电平A，原始OFDM信号xn经过软限幅放大器得到限幅信号和失真信号cn；(2)对失真信号cn进行FFT变换得到频域失真信号对频域失真信号的幅度按照降序进行排列得到相应的载波索引集Σ＝{k(0)，k(1)，...，k(N‑1)}N为子载波数目；(3)初始化迭代次数和迭代信号，假设t＝0，设定迭代总数T＝N；(4)在等效星座点集合Ω中搜索等效星座点对原始星座点的干扰项1≤i≤8，依次对载波索引k(t)对应的载波信号进行干扰，找到使当前PAPR最小的干扰项利用下式得到相应的TI信号x‾nt=1LN(Xk(t)+Uk(t)*)ei2πk(t)LNn+1LNΣk=0k≠k(t)N-1Xkei2πkLNn,]]>(5)t＝t+1，检测迭代次数t是否达到最大门限值，如果迭代次数t没有达到最大门限值，则返回步骤(4)；如果迭代次数t达到最大门限值，则算法停止。

【技术特征摘要】
1.基于有序搜索的载波注入峰均比抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据软限幅放大器的输入回退值确定软限幅放大器的削切电平A，原始OFDM信号xn经过软限幅放大器得到限幅信号和失真信号cn；(2)对失真信号cn进行FFT变换得到频域失真信号对频域失真信号的幅度按照降序进行排列得到相应的载波索引集∑＝{k(0),k(1),…,k(N-1)}，N为子载波数目；(3)初始化迭代次数和迭代信号，假设t＝0，设定迭代次数T＝N；(4)在等效星座点集合Ω中搜索等效星座点对原始星座点的干扰项1≤i≤8，依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡梅霞，王伟，李勇朝，张海林，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61