基于部分传输序列的OFDM信号峰均比抑制方法技术

本发明专利技术提出了一种基于部分传输序列OFDM信号抑制峰均比方法，主要解决现有技术中OFDM系统的峰均比性能比较低的问题。其实现方案是：首先采集OFDM信号并对该信号子载波进行分组处理，计算原始信号峰均比值；然后从第一个小组相位翻转计算系统的峰均比值，经过判断对下降方向后面的子块进行分组迭代搜索，如果计算的峰均比值比原始的峰均比小，则对后面的小组进行重新分组，并对各个新的子块进行相位迭代搜索，否则计算后面小组的峰均比，重新进行上述判断；最后找到一个最优的相位因子得到最小的峰均比值。本发明专利技术能够得到更优的相位因子和更小的峰均比，提高了系统峰均比性能，可应用于宽带无线通信，将在5G中发挥重要作用。

【技术实现步骤摘要】
基于部分传输序列的OFDM信号峰均比抑制方法
本专利技术属于通信
，尤其涉及一种OFDM信号峰均比抑制方法，可用于宽带无线通信和无线局域网的OFDM信号传输中。
技术介绍
随着通信技术的不断发展对通信速率要求越来越高，正交频分复用调制系统OFDM因其独特的抗多径干扰能力慢慢的受到关注。然而，由于OFDM系统的多载波结构，造成峰值平均功率比PAPR较高。由于一般的功率放大器不是线性的，其线性范围是有限的。因此当OFDM系统内这种变化范围较大的信号进入放大器的非线性工作区域时，信号就会产生非线性失真，产生谐波，导致比较显著的频谱扩展干扰以及带内信号失真，导致整个OFDM系统性能下降。因此，降低OFDM系统的PAPR势在必行。目前，在概率论技术中的一个典型代表是部分传输序列技术，因为部分传输序列因为其在发送端和接收端有非常高的搜索复杂度。两个研究者L.J.Cimini和N.R.Sollenberger提出了基于部分传输序列的迭代翻转算法。这种技术的算法复杂度相对于原始的部分传输序列大大降低，在实际的应用中多用部分传输序列中的低复杂度的迭代翻转技术对OFDM信号进行峰均比抑制。现有的迭代翻转技术的基础原理是让OFDM信号进行分组然后在对每个小组，并让每个小组的相位同时只在+1和-1之间进行翻转变化，然后进行相位迭代搜索最后找到一个局部的最小值。相对于原始的部分传输序列搜索复杂度降低了很多，但是在降低峰均比性能方面下降很多。如果在一些系统中对峰均比性能要求比较高的情况下，这种使用迭代翻转技术降低峰均比的效果不能满足要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于部分传输序列的OFDM信号峰均比抑制方法，以进一步降低OFDM信号的峰均比，提高OFDM信号的峰均比抑制性能。实现本专利技术目的的核心的思想就是在分组迭代时，首先找到一个峰均比下降的方向，找到这个方向以后将后面的小组每q个合成一个小组对里面的相位进行迭代搜索。这个时候相当于增加了相位组合的范围，因为在重新分组以前每个小组的相位相互独立，但是重新分组以后有q个小组的相位是组合在一起的，但又因为选择的q是2，所以并没有增加搜索的次数，从而达到比现有技术更好的性能。其具体步骤包括如下：(1)采用交织分割方式将对OFDM频域信号X中N个子载波划分为V个子块X(s)，其中s＝1,2,...,V；(2)对每个子数据块进行快速傅里叶变换，得到时域信号t(s)其中s＝1,2,...,V；(3)假设相位旋转因子初始值b(s)＝1，并标记第一个子块的下标为index＝1，然后结合(1)和(2)的结果计算OFDM频域信号的峰均比PAPR0；(4)将标记为index处的子块中的相位因子由+1变成-1即b_index＝-1，计算此时OFDM信号的峰均比PAPR；(5)对下降方向后面的子块进行分组迭代搜索：(5a)判断PAPR和PAPR0的大小：如果PAPR<PAPR0，执行(5b)，否则b_index＝1；(5b)从index标记处的子块开始，对后面的子块进行q个相位因子分组迭代搜索，每次迭代搜索确定一个相位旋转因子，并计算得到OFDM信号最小的峰均比PAPR1，确定最终的相位旋转因子b(s)，令PAPR0＝PAPR1,index＝V；(6)将搜索索引加一，即index＝index+1，并判断是否满足index<V+1，如果满足，则返回(4)，否则，执行(7)；(7)根据(5)得到的最终相位旋转因子b(s)计算最小的峰均比PAPR0，并计算得到最终的OFDM发送信号：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术由于在对最小相位搜索的过程中加入了分组迭代，能够结合更多的相位组合，与现有的迭代翻转算法在最小相位搜索过程中只有单个相位变化，没有更多的相位组合相比，使得降低的峰均比更低。实验仿真结果表明：本专利技术与现有的迭代翻转算法相比较，在复杂度相同的前提下，能使峰均比降低到9.0dB，峰均比性能方面比迭代翻转算法提升了0.2dB。附图说明图1为本专利技术适用的部分传输序列系统模型结构示意图；图2为本专利技术的实现流程图；图3为本专利技术与现有技术的峰均比性能仿真对比结果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施例和技术效果作进一步详细说明。参照图1，本专利技术适用的部分传输序列系统模型，包括OFDM频域信号X、子载波X(s)、时域信号t(s)、待优化的相位因子b(s)和经过处理后的发送信号y，其中s＝1,2,...,V，t(s)表示X(s)经过快速傅里叶变换的子载波的时域信号。参照图2，本专利技术基于部分传输序列的OFDM信号峰均比抑制方法，包括如下步骤：步骤1，对OFDM频域信号分组。现有OFDM频域信号的分割方式包括随机分割方式、交织分割方式和相邻分割方式，随机分割方式是用随机函数对信号随机分割，交织分割方式是每间隔一定的距离取样信号取多次，相邻分割方式是直接将信号相邻分割成一定的组数。本专利技术采用但不限于用交织分割方式将OFDM频域信号X中N个子载波每间隔N/V取一次信号，划分为V个子块X(s)，其中s＝1,2,...,V。步骤2，对子数据块进行快速傅里叶变换处理，得到时域信号t(s)。对每个子数据块X(s)进行快速傅里叶变换，得到时域信号t(s)为：其中b(s)是待优化的旋转相位因子，s＝1,2,...,V。步骤3，计算初始的信号峰均比。假设相位旋转因子初始值b(s)＝1，并标记第一个子块的下标为index＝1；结合步骤1和步骤2的结果，计算OFDM频域信号的峰均比步骤4，计算标记index处的峰均比。假设一开始的V＝4则b(s)＝{1,1,1,1}，将标记为index处的子块中的相位因子由+1变成-1，记b_index＝-1，此时b(s)＝{-1,1,1,1}计算得到计算此时OFDM信号的峰均比步骤5，对下降方向后面的子块进行分组迭代搜索。(5a)判断PAPR<PAPR0的大小：如果PAPR<PAPR0，则进入分组迭代，否则b_index＝1；(5b)取迭代相位因子q＝2，则每一次迭代搜索总共有q2＝4种相位组合，其分别为：(1，1)，(1，-1)，(-1，1)，(-1，-1)，此时的b(s)的四种情况就是{-1,1,1,1}，{-1,1,-1,1}，{-1,-1,1,1}，{-1,-1,-1,1}；(5c)在4种相位组合中每次改变一个相位组合，计算得到OFDM信号的峰均比每次都进行一次比较判断，如果PAPR2<PAPR,则PAPR＝PAPR2，PAPR1＝PAPR,(5d)重复(5b)和(5c)循环四次，得到最终的相位旋转因子b(s)，跳出循环令PAPR0＝PAPR1,index＝V。步骤6，循环判断。将搜索索引加一，即index＝index+1；判断index<V+1是否成立，如果成立，则返回步骤4，否则，得到最优的相位旋转因子b(s)，计算得到最小的峰均比并执行步骤7。步骤7，得到最终发送信号y。根据步骤6得到的b(s)，计算得到经过处理的发送信号以下结合仿真实验，对本专利技术的技术效果进行说明：1.仿真条件本专利技术的仿真实验是在运行系统为Intel(R)Core(TM)i3CPU380@2.53GHz，64位Windows操作系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于部分传输序列的OFDM信号峰均比抑制方法，其特征在于，包括如下：(1)采用交织分割方式将对OFDM频域信号X中N个子载波划分为V个子块X(s)，其中s＝1,2,...,V；(2)对每个子数据块进行快速傅里叶变换，得到时域信号t(s)其中s＝1,2,...,V；(3)假设相位旋转因子初始值b(s)＝1，并标记第一个子块的下标为index＝1，然后结合(1)和(2)的结果计算OFDM频域信号的峰均比PAPR0；(4)将标记为index处的子块中的相位因子由+1变成‑1即b_index＝‑1，计算此时OFDM信号的峰均比PAPR；(5)对下降方向后面的子块进行分组迭代搜索：(5a)判断PAPR和PAPR0的大小：如果PAPR<PAPR0，执行(5b)，否则b_index＝1；(5b)从index标记处的子块开始，对后面的子块每q个相位因子进行分组迭代搜索，每次迭代搜索确定一个相位旋转因子，并计算得到OFDM信号最小的峰均比PAPR1，确定最终的相位旋转因子b(s)，令PAPR0＝PAPR1,index＝V；(6)将搜索索引加一，即index＝index+1，并判断是否满足index<V+1，如果满足，则返回(4)，否则，执行(7)；(7)根据(5)得到的最终相位旋转因子b(s)计算最小的峰均比PAPR0，并计算得到最终的OFDM发送信号：...

【技术特征摘要】
1.基于部分传输序列的OFDM信号峰均比抑制方法，其特征在于，包括如下：(1)采用交织分割方式将对OFDM频域信号X中N个子载波划分为V个子块X(s)，其中s＝1,2,...,V；(2)对每个子数据块进行快速傅里叶变换，得到时域信号t(s)其中s＝1,2,...,V；(3)假设相位旋转因子初始值b(s)＝1，并标记第一个子块的下标为index＝1，然后结合(1)和(2)的结果计算OFDM频域信号的峰均比PAPR0；(4)将标记为index处的子块中的相位因子由+1变成-1即b_index＝-1，计算此时OFDM信号的峰均比PAPR；(5)对下降方向后面的子块进行分组迭代搜索：(5a)判断PAPR和PAPR0的大小：如果PAPR<PAPR0，执行(5b)，否则b_index＝1；(5b)从index标记处的子块开始，对后面的子块每q个相位因子进行分组迭代搜索，每次迭代搜索确定一个相位旋转因子，并计算得到OFDM信号最小的峰均比PAPR1，确定最终的相位旋转因子b(s)，令PAPR0＝PAPR1,index＝V；(6)将搜索索引加一，即index＝index+1，并判断是否满足index<V+1，如果满足，则返回(4)，否则，执行(7)；(7)根据(5)得到的最终相位旋转因子b(s)计算最小的峰均比PAPR0，...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛建华，刘国栋，肖之长，
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