降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法技术方案

本发明专利技术公开了降低MIMO‑OFDM系统峰均功率比的导向交织方法，包括：获得MIMO‑OFDM系统中各个发射天线上的原始OFDM候选信号并计算各个候选信号的PAPR值；每次交织处理之前，均要比较各个发射天线上候选信号的PAPR值，然后对PAPR值最大的候选信号所在天线进行交织处理进而产生新的OFDM候选信号；将发射天线中新的OFDM候选信号的PAPR值PM与该天线上现存的OFDM候选信号PAPR值PAm进行比较，若PM

Guided Interleaving Method for Reducing Peak-to-Average Power Ratio in MIMO-OFDM Systems

The invention discloses a guided interleaving method for reducing the peak-to-average power ratio of MIMO OFDM system, including obtaining the original OFDM candidate signals on each transmitting antenna in MIMO OFDM system and calculating the PAPR values of each candidate signal; comparing the PAPR values of candidate signals on each transmitting antenna before each interleaving process, and interleaving the antenna where the candidate signal with the largest PAPR value is located. The PAPR value PM of the new OFDM candidate signal in the transmitting antenna is compared with the existing PAPR value PAm of the OFDM candidate signal in the antenna, if PM

【技术实现步骤摘要】
降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法
本公开涉及数字通信
，特别是涉及降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法。
技术介绍
正交频分复用作为多载波调制技术的代表，由于其具有高速的数据传输率，并能对抗频率选择性衰落，已被应用到无线通信的很多领域。虽然OFDM技术具有很多优势，但也存在明显缺陷，峰均功率比(Peak-to-AveragePowerRatio,PAPR)过高一直是该技术的主要缺点之一，将导致OFDM系统性能恶化。将多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput,MIMO)技术与OFDM相结合，可以很好地改善系统容量和频谱利用率。但是，MIMO-OFDM系统同样属于多载波结构，因而也存在PAPR过高的问题。对于OFDM系统，输入的二进制比特序列需要先进行映射，映射的方式主要有相移键控(PhaseShiftKeying,PSK)或者正交幅度调制(QuadratureAmplitudeModulation,QAM)，经串并转换后，将所获得的并行传输信号分别调制到相互正交的子载波上，最后将这些经过调制的子载波信号叠加起来生成OFDM信号。对于具有M个发射天线和N个子载波的MIMO-OFDM系统，其基带信号可表示为其中，Xm,k,k＝0,1,…,N-1表示第m个发射天线上经相移键控或正交幅度调制后得到的频域信号，xm,n,n＝0,1,…,N-1表示第m个发射天线上经OFDM调制后的输出信号。对于OFDM系统，其峰均功率比(PAPR)可定义为在一个OFDM信号周期内，该信号的峰值功率与其平均功率的比值。那么，对于MIMO-OFDM系统中的各个发射天线，其PAPR的表达式可表示为其中，E{·}表示数学期望运算，xm＝[xm,0,xm,1,…,xm,N-1]T为第m个发射天线上的OFDM信号。关于MIMO-OFDM系统的PAPR性能，通常用互补累积分布函数(ComplementaryCumulativeDistributionFunction,CCDF)来加以描述，其含义是用超过某一确定PAPR值的概率来表示该随机变量的统计分布特性，即该系统的PAPR性能，其表达式为其中，N为子载波数，PAPR0表示某一确定的PAPR值。近年来，如何有效地降低MIMO-OFDM系统的PAPR一直是比较热门的研究问题，很多有价值的方法被提出，如预畸变方法、编码、压缩扩张和概率类方法等。其中，概率类方法被认为是最有前途的方法之一，该方法通过采用不同的线性处理方式，用多个候选信号表示同一输入序列，并根据一定的选优原则从中选择PAPR值最小的候选信号进行传输；但是这类方法存在两个主要缺点，一是计算复杂度大，二是需要发送附加信息到接收端，帮助其恢复原始输入数据；。交织就是一种便于实施的概率类方法，其基本原理是经PSK或QAM映射后的序列进行分块处理并将各个子块进行重新排列，每一次重新排列后进行快速傅里叶逆变换(InverseFastFourierTransform，IFFT)便可以获得一个OFDM候选信号，最后从全部的候选信号中选择PAPR值最小的信号进行传输。该方法也可以用于优化MIMO-OFDM系统的PAPR性能，即将交织方法分别应用于系统的每一根发射天线。但是，单纯地将交织方法应用于MIMO-OFDM系统的各个发射天线，即每根天线上产生相同数量的候选信号，会导致很大的计算复杂度，而且对于系统PAPR的优化效率不高。综上所述，将交织方法直接应用于MIMO-OFDM系统的各个发射天线，各个发射天线上采用交织处理所获得的OFDM候选信号数量相同，这样做大大降低了系统PAPR性能的优化效率，优化效果不够理想。针对现有交织方法的这一不足，尚缺乏比较有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法，具有PAPR性能较好且能满足实际应用要求等优点。为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法，包括：获得MIMO-OFDM系统中各个发射天线上的原始OFDM候选信号并计算各个候选信号的PAPR值；每次交织处理之前，均要比较各个发射天线上候选信号的PAPR值，然后对PAPR值最大的候选信号所在天线进行交织处理进而产生新的OFDM候选信号；将发射天线中新的OFDM候选信号的PAPR值PM与该天线上现存的OFDM候选信号PAPR值PAm进行比较，若PM<PAm，则令PAm＝PM并用该发射天线上所获得的新的OFDM候选信号替换掉现存的OFDM候选信号，直到各个发射天线所产生的OFDM候选信号总数量达到设定数量。进一步的技术方案，针对MIMO-OFDM系统，需要设定的参数包括：发射天线数M、子载波数N、映射方式PSK或QAM、分块数W以及各个发射天线上要产生的OFDM候选信号总数量H。进一步的技术方案，设定参数之后，根据子载波数N和映射方式，在各个发射天线上产生二进制随机序列，并利用所采用的映射方式将二进制序列映射为频域信号序列Sm,m＝1,2,…,M。进一步的技术方案，将各个发射天线上产生的频域信号序列Sm,m＝1,2,…,M分别进行快速傅里叶逆变换IFFT，得到各个天线上的原始OFDM候选信号Dm,m＝1,2,…,M，分别计算各个发射天线上OFDM候选信号的PAPR值PAm,m＝1,2,…,M，并将这M个OFDM候选信号存储于候选信号存储器中。进一步的技术方案，对PAPR值最大的候选信号所在天线进行交织处理进而产生新的OFDM候选信号，具体步骤为：比较各个发射天线上现存的OFDM候选信号的PAPR值PAm,m＝1,2,…,M，找出PAPR值最大的候选信号所属的发射天线序号m；将第m个发射天线上频域信号序列Sm进行分块处理，得到分块处理后的序列Xm；将第m个发射天线上分块处理后得到的序列Xm进行一次交织处理，并对交织后的序列进行快速傅里叶逆变换IFFT获得新的OFDM候选信号xm。进一步的技术方案，采用相邻分割方式将第m个发射天线上频域信号序列Sm进行分块处理，得到分块处理后的序列Xm。进一步的技术方案，将第m个发射天线上分块处理后得到的序列Xm中的各个子块进行重新排列以完成交织处理，并对交织处理后的序列进行快速傅里叶逆变换IFFT获得新的OFDM候选信号xm。进一步的技术方案，计算第m个发射天线上所获得新的OFDM候选信号xm的PAPR值PM，若PM<PAm，则令PAm＝PM并用该发射天线上所获得的OFDM候选信号xm替换掉候选信号存储器中该天线上现存的候选信号，否则对系统不做任何处理操作。本申请的实施例子还公开了降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织的发射系统，所述发射系统被配置为执行上述降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法。本申请的实施例子还公开了一种MIMO-OFDM系统，包括上述降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织的发射系统，将候选信号存储器中所存储的各个发射天线上的OFDM候选信号进行传输。与现有技术相比，本公开的有益效果是：(1)本公开的技术方案在峰均功率比优化阶段，采用导向交织方案，即先获得MIMO-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.降低MIMO‑OFDM系统峰均功率比的导向交织方法，其特征是，包括：获得MIMO‑OFDM系统中各个发射天线上的原始OFDM候选信号并计算各个候选信号的PAPR值；每次交织处理之前，均要比较各个发射天线上现存的候选信号的PAPR值，然后对PAPR值最大的候选信号所在天线进行交织处理进而产生新的OFDM候选信号；将发射天线中新的OFDM候选信号的PAPR值PM与该天线上现存的OFDM候选信号PAPR值PAm进行比较，若PM

【技术特征摘要】
1.降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法，其特征是，包括：获得MIMO-OFDM系统中各个发射天线上的原始OFDM候选信号并计算各个候选信号的PAPR值；每次交织处理之前，均要比较各个发射天线上现存的候选信号的PAPR值，然后对PAPR值最大的候选信号所在天线进行交织处理进而产生新的OFDM候选信号；将发射天线中新的OFDM候选信号的PAPR值PM与该天线上现存的OFDM候选信号PAPR值PAm进行比较，若PM<PAm，则令PAm＝PM并用该发射天线上所获得的新的OFDM候选信号替换掉现存的OFDM候选信号，直到各个发射天线所产生的OFDM候选信号总数量达到设定数量。2.如权利要求1所述的降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法，其特征是，针对MIMO-OFDM系统，需要设定的参数包括：发射天线数M、子载波数N、映射方式PSK或QAM、分块数W以及各个发射天线上要产生的OFDM候选信号总数量H。3.如权利要求2所述的降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法，其特征是，设定参数之后，根据子载波数N和映射方式，在各个发射天线上产生二进制随机序列，并利用所采用的映射方式将二进制序列映射为频域信号序列Sm,m＝1,2,…,M。4.如权利要求3所述的降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法，其特征是，将各个发射天线上产生的频域信号序列Sm,m＝1,2,…,M分别进行快速傅里叶逆变换IFFT，得到各个天线上的原始OFDM候选信号Dm,m＝1,2,…,M，分别计算各个发射天线上OFDM候选信号的PAPR值PAm,m＝1,2,…,M，并将这M个OFDM候选信号存储于候选信号存储器中。5.如权利要求1所述的降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的导向交织方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灵垠，杨晓晖，杨星海，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37