一种子载波调制OFDM系统的峰均比抑制方法技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体涉及子载波索引调制正交频分复用系统中降低PAPR的方法。本发明专利技术首先对调制的信号做限幅处理，得到抵消限幅噪声，最后得到限幅噪声。本发明专利技术方法相比于传统星座扩展法，能够更大幅度的扩展星座点，使得PAPR抑制性能大幅提高，并且具有很好BER性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，具体涉及子载波索引调制正交频分复用(Subcarrier Index Modulation Orthogonal Frequency Division Multiplexing，SIM-OFDM)系统中降低PAPR的方法。
技术介绍
OFDM系统作为一种多载波调制方式，把高速的数据流通过串/并变换，转换成若干并行的低速数据流，映射到OFDM符号的不同子载波进行传输。由于OFDM的调制与解调可以用FFT和IFFT实现，使得OFDM作为关键的技术之一，被广泛应用于B3G/4G演进的过程中。但是OFDM系统在较高地提升系统性能的同时，也存在几个重要的缺陷，比如对频率偏移和相位噪声的影响非常敏感，在存在频率偏移和相位噪声的情况下性能极度恶化；峰均比(PAPR)较高，降低射频放大器的功率效率；并且为了消除码间串扰(ISI)而引入的循环前缀(CP)使得频谱利用率降低不少。近年来，一种被称为基于子载波索引调制(SIM)的多载波技术被提出。基于子载波索引调制的多载波技术主要思想是利用索引比特将一部分子载波激活携带数据发送，其他子载波静默。它可以看成是空间调制技术在频域的扩展形式。相对于传统OFDM系统，SIM-OFDM可以在系统性能和频谱利用率之间灵活调节，通过降低激活子载波的个数，可以很好地获得PAPR性能，并且能够很好地抑制频率偏移对系统性能的影响。根据子载波调制映射方式，可分为传统子载波索引调制、交织调制、随机调制映射等。但是SIM-OFDM系统的PAPR依然很高，需要进一步降低。我们知道星座扩展法能够在降低PAPR的同时而不损失系统的BER性能，缺点是提高了发射功率，并且随着调制阶数越高PAPR抑制性能越差。本专利技术提出的算法针对激活子载波和静默子载波分别进行星座点扩展及修正处理，在达到更好的PAPR抑制效果，保证接收端的BER性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种子载波调制OFDM系统的峰均比抑制方法。本专利技术的思路是：首先对调制的信号做限幅处理，得到抵消限幅噪声cclip，经FFT到频域得到Cclip，若该噪声频点对应星座点在原数据符号的可扩展区域，则保留该噪声频点；若该噪声频点在未激活空余子载波上，则也保留该噪声频点；若该噪声频点不在未激活空余子载波上，并且频点扩展方向不完全是原信号的扩展区域，则只保留在可扩展区域的部分，其余部分置0(比如：某个噪声频点的实部在可扩展区域，但是虚部不在，则该噪声频点保留实部，虚部置0；反之亦然)；若该噪声频点不在未激活空余子载波上，且完全不在原信号的可扩展区域，则全部置0，最后得到限幅噪声发送符号变为原始星座点符号加上限幅噪声为方便本专利技术方法的描述，现在对SIM-OFDM进行介绍：一帧SIM-OFDM符号传输的信息比特数为G·k·log2(M)，索引比特数为总比特数为M为调试阶数。传统OFDM发送的是信息比特数为G·k·log2(M)，然后调制成M-QAM符号发射，而SIM-OFDM是对G·k·log2(M)这些信息比特先进行OFDM的M-QAM调制成数据符号，再通过索引比特将这些数据符号一一映射到SIM-OFDM符号中。例1：假设SIM-OFDM总子载波数N＝4，分成2个块，每个块有2个载波，这2个载波中一个发送数据符号一个不发送数据。设调制阶数M＝4，即4-QAM或者叫QPSK，这里总共有2个数据符号[X1，X2]，2个未激活的空的载波。不妨设对应的索引比特为[0，1]，假设预先说好索引比特为0时，激活对应子快的后一个载波，反之如果索引比特为1则，激活前一个载波。已上面例子来说，要发送的数据符号为X1，X2(已经经过M-QAM调制)，对应索引比特为[0，1]，如果是OFDM，那么直接将数据符号[X1，X2]IFFT到时域发送即可，而我们要调制成SIM-OFDM的话，假设调制前SIM-OFDM的4个载波都为空，即[0，0，0，0]，第1,3两个载波为一个子块，第2,4两个载波为一个子块，前面提到如果对应索引比特为[0，1]第一个子快的索引比特为0，那么激活第一个子快的后一个载波，前一个载波为空，即第1个载波数据符号为空，第3个载波继续为X1，即[0，0，X1，0]；继续调制下一个数据符号X2，此时索引比特为1，那么激活第2个子快的前一个载波，后一个为空，即[0，X2，X1，0]；所以由原来的OFDM数据符号[X1，X2]调制成SIM-OFDM符号[0，X2，X1，0]。例2：OFDM数据符号[X1，X2]，对应索引比特[0，0]，那么调制成的SIM-OFDM符号为[0，0，X1，X2]。(1,3一个子快，2,4一个子快)例3：OFDM数据符号[X1，X2，X3，X4]，对应索引比特[0，1，1，0]，那么调制成的SIM-OFDM符号为[0，X2，X3，0，X1，0，0，X4]。(1,5载波一个子快，2，6载波一个子快，3,7载波一个子快，4,8载波一个子快)即，生成信息数据比特G·k·log2(M)和(数目都是经过计算，让后面调制的数据符号与索引比特一一对应的)；把信息数据比特按M-QAM调制成数据符号[X1,X2,….Xn]；把数据符号[X1,X2,….Xn]对照索引比特激活SIM-OFDM的每个子快的载波，最终一一调制成SIM-OFDM的符号形式。下标n为索引比特个数。其中，数据符号Xi，i＝1,2,3…是根据M-QAM调制需要已经调制好的数据符号，对应比特相应的计算。分块的方式有几种，但是在调制时和接收端都是默认的，是事先已确定的方式，比如上面的例子中都是以交织的方式来分块，所有载波的前半部分和后半部分一一对应，比如总载波数为N，每个快2个载波，那么分的块为(1，N/2+1)，(2，N/2+2)，…，(k，N/2+k)…，(N/2，N)，这样调制完后发送总载波数为N的调制符号。也可以每2个载波一个快，如(1,2)，(3,4)……等等分块方式。一种子载波调制OFDM系统的峰均比抑制方法，步骤如下：S1、载波索引(SIM)调制，得到频域信号X，具体步骤为：S11、将N个子载波分成G＝N/l个子块，所述子块含有l个子载波，所述子块中随机选择k个子载波进行激活，所述子块中剩下的l-k个子载波不发送数据，其中，k＝1,2,3,...,l，所述k个子载波根据索引比特进行激活；S12、对于S11所述子块进行操作，即，SIM模块提取的调制比特经过M-QAM调制得到待发送星座点符号，所述待发送星座点符号由被激活的S11所述k个子载波来进行发送；S13、得到频域信号X；S2、时频变换，即，将S1所述频域信号X经IFFT变换得到时域信号x＝[x(1),x(2),...,x(N)]；S3、初始化，具体为：初始化迭代次数iter＝0，设置最大迭代次数为Max_iter，设置限幅水平为A，其中，Max_iter和A为经验值；S4、对S2所述时域信号x(t)进行时域限幅，得到峰值抵消信号其中是x(t)限幅后的集合，具体为：若|x(t)|≤A，则时域信号x(t)保持不变，即其中，t＝1,2,...,N，若|x(t)|＞A，则即其中，为x(t)的相位；S5、抵消符号时频变换，即，将S4所述峰值抵消信号cclip经FFT到频域得到Cclip本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种子载波调制OFDM系统的峰均比抑制方法，其特征在于，步骤如下：S1、载波索引(SIM)调制，得到频域信号X，具体步骤为：S11、将N个子载波分成G＝N/l个子块，所述子块含有l个子载波，所述子块中随机选择k个子载波进行激活，所述子块中剩下的l‑k个子载波不发送数据，其中，k＝1,2,3,...,l，所述k个子载波根据索引比特进行激活；S12、对于S11所述子块进行操作，即，SIM模块提取的调制比特经过M‑QAM调制得到待发送星座点符号，所述待发送星座点符号由被激活的S11所述k个子载波来进行发送；S13、得到频域信号X；S2、时频变换，即，将S1所述频域信号X经IFFT变换得到时域信号x＝[x(1),x(2),...,x(N)]；S3、初始化，具体为：初始化迭代次数iter＝0，设置最大迭代次数为Max_iter，设置限幅水平为A，其中，Max_iter和A为经验值；S4、对S2所述时域信号x(t)进行时域限幅，得到峰值抵消信号其中是x(t)限幅后的集合，具体为：若|x(t)|≤A，则时域信号x(t)保持不变，即其中，t＝1,2,...,N，若|x(t)|＞A，则即其中，为x(t)的相位；S5、抵消符号时频变换，即，将S4所述峰值抵消信号cclip经FFT到频域得到Cclip；S6、进行星座图扩展，得到新的峰值抵消符号具体步骤如下：S61、若Cclip(K)在未激活的子载波上，则保留所述Cclip(K)，其中，K＝1,2,...,N，其中Cclip＝[Cclip(1),Cclip(2),...,Cclip(N)]。S62、若Cclip(K)在原始数据符号X(K)的可扩展区域，则保留所述Cclip(K)；S63、若Cclip(K)不在未激活的子载波上，且只有实部(虚部)在可扩展区域，则保留Cclip(K)的实部(虚部)，虚部(实部)置0，反之亦然；S64、若Cclip(K)的实部和虚部都不在可扩展区域，则全都置0；S7、根据S6所述更新Cclip为得到新的发送符号S8、计算PAPR，选择发送符号，具体为：将IFFT到时域得到计算的PAPR，若此时信号的PAPR为理想值(PAPR迭代门限P)，则输出发送符号否则，迭代次数iter＝iter+1，返回S4，直到迭代达到上限，输出发送符号...

【技术特征摘要】
1.一种子载波调制OFDM系统的峰均比抑制方法，其特征在于，步骤如下：S1、载波索引(SIM)调制，得到频域信号X，具体步骤为：S11、将N个子载波分成G＝N/l个子块，所述子块含有l个子载波，所述子块中随机选择k个子载波进行激活，所述子块中剩下的l-k个子载波不发送数据，其中，k＝1,2,3,...,l，所述k个子载波根据索引比特进行激活；S12、对于S11所述子块进行操作，即，SIM模块提取的调制比特经过M-QAM调制得到待发送星座点符号，所述待发送星座点符号由被激活的S11所述k个子载波来进行发送；S13、得到频域信号X；S2、时频变换，即，将S1所述频域信号X经IFFT变换得到时域信号x＝[x(1),x(2),...,x(N)]；S3、初始化，具体为：初始化迭代次数iter＝0，设置最大迭代次数为Max_iter，设置限幅水平为A，其中，Max_iter和A为经验值；S4、对S2所述时域信号x(t)进行时域限幅，得到峰值抵消信号其中是x(t)限幅后的集合，具体为：若|x(t)|≤A，则时域信号x(t)保持不变，即其中，t＝1,2,......

【专利技术属性】
技术研发人员：但黎琳，郭万曹，马千里，张弛恆，欧阳昊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51