光OFDM系统中一种联合改进的LC‑SLM峰均比抑制方案技术方案

本发明专利技术涉及一种光OFDM系统的峰均比抑制方案，特别涉及一种联合改进的LC‑SLM峰均比抑制方案。该方案主要通过基于选择性映射技术和Clipping技术联合改进来实现对高峰均比的抑制。在低复杂度方案中，光OFDM信号的实部和虚部被分开处理生成更多的备选信号，再结合Clipping技术把信号限定在门限值范围内，最后再选择峰均比最小的一路信号从而得到最优的峰均比抑制性能。仿真分析表明，本发明专利技术可有效降低传统SLM方案的计算复杂度，同时还兼具较优的峰均比抑制性能。同时本发明专利技术也是一种兼顾系统误码率和峰均比抑制性能的方案，该方案可满足对光OFDM系统高峰均比的抑制，进而说明本发明专利技术的有效性和创新性。

LC SLM peak a joint improvement in optical OFDM systems than the suppression scheme

【技术实现步骤摘要】
光OFDM系统中一种联合改进的LC-SLM峰均比抑制方案
本专利技术属于光正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)系统峰均比抑制
，涉及一种联合改进的低复杂度SLM(low-complexitySLM,LC-SLM)峰均比抑制方案，该方案可以通过选择性映射(SelectiveMapping,SLM)技术和Clipping技术联合改进来实现对光OFDM系统高峰均比的抑制。
技术介绍
光正交频分复用(opticalorthogonalfrequencydivisionmultiplexing,O-OFDM)系统将光通信技术和正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，OFDM)技术有机地结合起来，其高频谱利用率，对信道衰落的鲁棒性，抗色散能力，抗符号间干扰(intersymbolinterference,ISI)，抑制非线性效应等诸多优点，目前已被多种高速数据传输系统作为技术标准。然而，高的峰值平均功率比(peak-to-averagepowerratio,PAPR)一直被认为是光OFDM技术最主要的一个缺点。高PAPR驱动高功率放大器在非线性区域工作，这将会增加带内失真和带外辐射，从而导致O-OFDM系统性能下降。为了有效地抑制高PAPR对O-OFDM系统所带来的影响，目前国内外的专家学者针对高PAPR提出了诸多解决方案，如削波(Clipping)、选择性映射(selectivemapping,SLM)、部分传输序列等技术。在目前的解决方案中，Clipping是降低峰值幅度最简单且有效的方法，但是其非线性处理会引入带内和带外信号失真，从而降低误码率(BER)性能。SLM是概率类技术中对抑制PAPR较为有效的技术。因其较高的功率利用率和带宽效率，不会引起信号失真，从而使得误码率性能降低，可以较为显著地抑制高PAPR的出现，但是SLM方案中使用一系列的快速傅里叶逆变换(InverseFastFouriertransform,IFFT)变换产生不同的备选信号而增大了计算复杂度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种既可以降低计算复杂度又可以兼顾较好的PAPR抑制性能的峰均比方案。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：(1).首先把原复频域向量X拆分成两个实向量，分别记作XI和XQ；随机相位序列矢量Pm＝[Pm(0),…,Pm(N-1)]，(m＝0,1…M-1)。其中，(i＝0,1,…N-1)，且在[0,2π)内服从均匀分布。由原始序列X和M个随机相位序列矢量点成后可以产生M个统计独立序列Xm(1≤m≤M)，它可以表示为：Xm＝[Xm(0),…,Xm(N-1)]＝X⊙Pm＝[X(0)Pm(0),…,X(N-1)Pm(N-1)],1≤m≤M(1)其中，⊙表示两个向量的点乘。利用快速傅里叶逆变换(InverseFastFouriertransform,IFFT)运算的线性特点，对上述输出信号Xm作IFFT变换，由此我们可以得到M路不同的输出序列xm。xm＝IFFT(xm)＝IFFT(X⊙Pm)，1≤m≤M(2)此时，XI＝Re(Xm)，XQ＝Im(Xm)。(2).利用(1)式和(2)式分别产生M个时域向量，分别记作备选实部和备选虚部(1≤m≤M)(3).在备选实部中选取一个成为备选信号的实部，然后再把备选实部和备选虚部重新组合成一个新的备选信号1≤i≤M，1≤q≤M。(4).经过第(3)步的操作，总共可以产生M2个备选信号。然后对高于门限Amax的信号进行Clipping操作使其峰值功率不超过门限值Amax，最后再从中选取具有最小PAPR(peak-to-averagepowerratio,PAPR)的一路信号进行传输。在式(1)中的每一个元素Pm(k)都在范围内取值。本专利技术的有益效果在于：从理论和计算机仿真中可知，本专利技术方案在一定程度上改善了由Clipping技术产生的信号失真现象而导致的高误码率且对比低复杂度SLM(low-complexitySLM,LC-SLM)方案对于PAPR的抑制性能有着较为显著的提高，因此在实际的应用中，在平衡PAPR抑制效果和系统误码率两者之间的性能时，本专利技术方案在抑制光OFDM系统的高峰均比的实际应用中具有很高的利用价值和实用意义。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术方案的技术路线图；图2为C-SLM方案的原理框图；图3为LC-SLM方案原理框图；图4为Clipping原理图；图5为Clipping降低PAPR的原理流程图；图6为本专利技术方案联合改进的原理框图；图7为本专利技术方案在子块数目相同时与其他两种方案的CCDF对比；图8为本专利技术方案在削波比γ相同时与其他算法的误码率对比。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式和优选仿真实例进行详细的描述。1.结合附图2说明，传统SLM(conventionalselectivemapping,C-SLM)方案的主要思想是将输出的光OFDM信号X和M个模值为1的随机相位序列相乘，从而使得每一个光OFDM信号映射到M个表示相同信息的备选信号，然后再经过IFFT(InverseFastFouriertransform,IFFT)变换，最后在M组信号中选择出现最低PAPR(peak-to-averagepowerratio,PAPR)的一组信号发送。在C-SLM方案中，存在着M个长度均为N的随机相位序列矢量Pm＝[Pm(0),…,Pm(N-1)]，(m＝0,1,…,M-1)。其中(i＝0,1,…,N-1)，且在[0,2π)内服从均匀分布。由原始序列X和M个随机相位序列矢量点乘后可以产生M个统计独立序列Xm(1≤m≤M)，它可以表示为:Xm＝[Xm(0),…,Xm(N-1)]＝X⊙Pm＝[X(0)Pm(0),…,X(N-1)Pm(N-1)],1≤m≤M(1)其中，⊙表示两个向量的点乘。利用快速傅里叶逆变换(inversefastFouriertransform,IFFT)运算的线性特点，对上述输出信号Xm作IFFT变换，由此我们可以得到M路不同的输出序列xmxm＝IFFT(Xm)＝IFFT(X⊙Pm),1≤m≤M(2)最后我们再从M个备选信号xm(1≤m≤M)中选取出现最小PAPR(peak-to-averagepowerratio,PAPR)的一路信号(本专利技术方案中用带*的变量表示出现最小PAPR值的信号)进行传输。图2所示为C-SLM方案的原理框图。2.结合附图3说明，虽然C-SLM方案对高PAPR的出现起到了一定的抑制作用，但其计算复杂度较高一直是其最为显著的缺点，鉴于C-SLM方案的计算复杂度较高，本文在C-SLM方案的基础上提出了一种改进的低复杂度SLM(low-complexitySLM,LC-SLM)方案。在此方案中，光OFDM信号的实部和虚部被分开进行处理。这样我们就可以通过备选信号的实部信号和虚部信号进行线性组合，由此就可以得到更多的备选信号。在LC-SLM方案中，本文用和分别表示原始信号Xm(1≤m≤M)的实部和虚部。表示对进本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及一种光正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的峰均比抑制方案，特别涉及一种联合改进的SLM(low‑complexity SLM,LC‑SLM)峰均比抑制方案。该方案主要通过基于选择性映射(Selective Mapping,SLM)技术和Clipping技术联合改进来实现对高峰均比的抑制。在低复杂度方案中，光OFDM信号的实部和虚部被分开处理生成更多的备选信号，再结合Clipping技术把信号限定在门限值范围内，最后再选择峰均比最小的一路信号从而得到最优的峰均比抑制性能。

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种光正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)系统的峰均比抑制方案，特别涉及一种联合改进的SLM(low-complexitySLM,LC-SLM)峰均比抑制方案。该方案主要通过基于选择性映射(SelectiveMapping,SLM)技术和Clipping技术联合改进来实现对高峰均比的抑制。在低复杂度方案中，光OFDM信号的实部和虚部被分开处理生成更多的备选信号，再结合Clipping技术把信号限定在门限值范围内，最后再选择峰均比最小的一路信号从而得到最优的峰均比抑制性能。2.根据权利要求1所述方案，本发明方案包含以下步骤：(1).首先把原复频域向量X拆分成两个实向量，分别记作XI和XQ；随机相位序列矢量Pm＝[Pm(0),…,Pm(N-1)]，(m＝0,1…M-1)。其中，且在[0,2π)内服从均匀分布。由原始序列X和M个随机相位序列矢量点成后可以产生M个统计独立序列Xm(1≤m≤M)，它可以表示为：Xm＝[Xm(0),…,Xm(N-1)]＝X⊙Pm＝[X(0)Pm(0),…,X(N-1)Pm(N-1)],1≤m≤M(1)其中，⊙表示两个向量的点乘。利用快速傅里叶逆变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建国，张锡若，刘书涵，汪政权，辛雪琪，袁素真，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50