一种降低变换域通信系统峰均功率比的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种降低变换域通信系统峰均功率比的方法，具体方法为：1)分别设定初始种群个数S、种群上限up和种群下限low、变异系数F、罚函数因子ε及最大进化代数G；2)对设定的种群进行初始化处理，分别计算出加权基函数b0和适应度函数PAPR0；3)对产生种群个体随机挑选一部分；4)对已挑选出的那部分种群个体进行变异：5)对变异后的种群中的个体进行交叉互换；6)分别计算加权基函数bi和矩阵Ti的适应度函数PAPRi，比较PAPRi和步骤2中PAPR0的大小，并进行相应的判断；7)得到最优幅度加权因子向量和最小峰均比Pbest。本发明专利技术的方法解决了现有TDCS峰均比抑制方法存在的复杂度高以及正交性减弱的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信方法
，具体涉及一种降低变换域通信系统峰均功率 比的方法。
技术介绍
变换域通信系统（TDCS，transformdomaincommunicationsystem)是在认知 无线电（CR，CognitiveRadio)、扩频通信和变换域处理技术基础上发展而来的新技术，凭 借其良好的抗干扰性和其频谱利用率的有效性，受到越来越广泛的关注。但是，由于TDCS 信号的高峰均功率比（Peak-to-AveragePowerRatio，PAPR)，在经过非线性放大设备时， TDCS信号会产生带外辐射及误码率下降的问题。 针对TDCS的高峰均比问题，美国空军技术学院RichardK.Martin教授提出了基 于P0CS的峰均比降低方法（内容详见，RichardK.Martin，MarshallHaker,"Reduction ofPeak-to-AveragePowerRatioinTransformDomainCommunicationSystems'，，IEEE TransactionsonWirelessCommunications，Vol. 8，NO. 9，September2009( "在变换域 通信系统中减小峰值平均功率比"，IEEE无线通讯，第八卷，第七篇，2009年9月；该方 法首先通过时域削波然后在频域把削波后的相位向量映射到复平面的单位元上，经过这 样数次循环迭代得到较好的峰均比抑制效果。随后，在此基础上，法国Toulouse大学的 GuillaumeFumat等人提出利用数学上的集理论估计方法--D-R(Douglas-Rachford)算 法改变P0CS中映射的步长，提高算法的收敛速率（内容详见，GuillaumeFumat，Pascal Charge,AhmedZoubir,DanieleFournier-Prunaret，"UsingSetTheoreticEstimation toAddressthePAPRProblemofSpectrum-ConstrainedSignals'，，IEEETransactions onWirelessCommunications，Vol. 11，N0.7,July2012( "米用集理论估计降低频谱受限 信号峰均比问题"，IEEE无线通讯，第十一卷，第七篇，2012年9月））。电子科技大学的胡 苏提出了CPR(ClippingandPhaseReplacement)方法（内容详见，SuHu，GangWu，Yue Xiao,XiaLei，ShaoqianLi，"DesignofLowPAPRFundamentalModulationWaveform forTransformDomainCommunicationSystem'，，WirelessPersonalCommunications, Vol. 71，NO. 8,August2013( "变换域通信系统低峰均比基本调制波形设计"，无线个人通 讯，第七十一卷，第八篇，2013年8月）），用原本基函数在复平面上的点代替P0CS中映射到 单位元上的点，简化了相位生成所需要的量化器。 然而上述方法都需要在收发两端的时频域进行反复迭代，这一过程造成算法计算 量很大；同时，上述方法都改变了基函数中的伪随机相位，破坏了基函数间原有的正交性， 增大多用户干扰，降低多用户场景下的系统误码率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法在保 持基函数正交性的同时，能降低复杂度的峰均功率比，解决了现有TDCS峰均比抑制方法存 在的复杂度高以及正交性减弱的问题。 本专利技术所采用的技术方案是，，具体 按照以下步骤实施： 步骤1、分别设定初始种群个数S、种群上限up和种群下限low、变异系数F、罚函 数因子ε及最大进化代数G; 步骤2、经步骤1后，先对设定的种群进行初始化处理，再分别计算出加权基函数 b。和适应度函数PAPR。； 步骤3、对步骤2中产生种群个体随机挑选一部分； 步骤4、对步骤3中挑选出的那部分种群个体进行变异： 步骤5、对经步骤4变异后的种群中的个体进行交叉互换； 步骤6、经步骤5后，分别计算加权基函数h和矩阵Ti的适应度函数PAPRi，比较 PAP&和步骤2中PAPR。的大小，并进行相应的判断； 步骤7、得到最优幅度加权因子向量#&#和最小峰均比Ptest，实现了变换域通信 系统峰均功率比的降低。 本专利技术的特点还在于： 步骤2具体按照以下步骤实施： 步骤 2. 1、设定幅度加权向量为 (w.j,。，w.u,w.ji2,D; 其中，j= 1，2,…，S为一组（low,up)区间内产生的随机数； 步骤2. 2、将步骤2. 1中得到的幅度加权向量代入，分别计算出加权基函数b。和适 应度函数PAPR。，具体计算方式如下： 其中，N表示总频点数，NA表示可利用频点数，令i= 1。 步骤3具体按照以下方法实施： 在（0，1)区间内随机产生两个数a和b，同时生成一个记忆矩阵M1;其中，每个元 素都在（low,up)区间； 若产生的两个数a和b满足以下条件： a<b； 则有M1=Pi，并对％中的元素重新排列顺序增强其随机性。 步骤4具体按照以下方法实施： 令变异矩阵Mutant=PjF· (Mi-Pj; 其中，F是变异系数。 步骤5具体按照以下方法实施： 步骤5. 1、生成一个大小与Pi相同的矩阵map，其中的元素随机为0或1 ; 步骤5. 2、经步骤5. 1后，再生成一个实验矩阵T1: 若在map相同位置的元素等于1，则元素等于％在该位置的元素； 否则等于Pi在该位置的元素。 步骤6具体按照以下步骤实施： 步骤6. 1、计算加权基函数b,_，具体的计算方法如下： 步骤6. 2、根据步骤6. 1中的计算结果计算出矩阵?\的适应度函数PAPRi，具体的 计算方法如下：(即目标函数）； 步骤6. 3、将步骤6. 2得到的PAP&与步骤2得到的PAPR。进行比较，并作出相应 的判断，具体的判断方法如下： 若PAPt^PAPRp则保持Pi不变； 否则，更新PAPRfPAPRi，并将Pi更新为T1;令i=i+Ι。 步骤7具体按照以下方法实施： 经步骤6后，若i〈G，则返回步骤3,继续迭代计算； 否则，终止本计算； 最终得到最优幅度加权因子向量和最小峰均比Ptest，即降低了变换域通信系 统峰均功率比。 本专利技术的有益效果在于： (1)本专利技术降低变换域通信系统峰均功率比的方法，只改变了基函数频谱幅度向 量，这样既可以降低基函数的峰均比，又不影响基函数的相关性能，保证了系统的误码性 能。 (2)由于加权后的数据能量不变，不影响接收端符号的判决，因此，本专利技术降低变 换域通信系统峰均功率比的方法无需在接收端实施相同的步骤，简化了系统复杂度。 (3)本专利技术降低变换域通信系统峰均功率比的方法中涉及的迭代方法只需要计算 G步就可以得到最优幅度加权向量，一共只需要G个IDFT计算，因此计算量较小。【附图说明】 图1是降低峰值平均功率比的TDCS系统收发的原理框图； 图2是计算图1中幅度加权向量的流程图；图3是本专利技术降低变换域通信系统峰均功率比的方法与其他峰值平均功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低变换域通信系统峰均功率比的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、分别设定初始种群个数S、种群上限up和种群下限low、变异系数F、罚函数因子ε及最大进化代数G；步骤2、经步骤1后，先对设定的种群进行初始化处理，在分别计算出加权基函数b0和适应度函数PAPR0；步骤3、对步骤2中产生种群个体随机挑选一部分；步骤4、对步骤3中挑选出的那部分种群个体进行变异；步骤5、对经步骤4变异后的种群中的个体进行交叉互换；步骤6、经步骤5后，分别计算加权基函数bi和矩阵Ti的适应度函数PAPRi，比较PAPRi和步骤2中PAPR0的大小，并进行相应的判断；步骤7、得到最优幅度加权因子向量和最小峰均比Pbest，实现了变换域通信系统峰均功率比的降低。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：褚振勇，达新宇，王舒，李牧东，张亚普，王荃，朱丽莉，
申请(专利权)人：褚振勇，
类型：发明
国别省市：陕西;61