[发明专利]一种降低OFDM信号峰平比的联合方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种降低OFDM信号峰平比的联合方法，属于使用电磁波技术的数字通信领域，特别涉及数字电视、单载波OFDM通信系统、多载波OFDM通信系统、无线局域网(WLAN)等采用OFDM调制的数字通信系统。

背景技术：

正交频分复用调制(OFDM)因其信道利用率很高、有很好的抗衰落能力而被广泛利用。然而，在OFDM通信系统中，随着载波数增加，叠加后信号的峰平比(PAPR)的数值较大。因此，调制信号的动态范围较大，这就要求系统中功放具有较高的线性放大范围，以避免传输信号的频谱扩散和非线性失真，同时也要求后续的D/A转换器具有较大的转换宽度，这就增加了系统成本和实现难度。

目前，降低OFDM通信系统信号峰平比的方法主要有：限幅法、加窗法、部分传输序列法、选择映射法、基于分组编码法以及压扩法。限幅法给系统引入了新的噪声，导致系统性能下降。加窗法需要在上采样以后的较高速率下对信号进行处理，因此实现较难，且会影响信号频谱特性。部分传输序列法和选择映射法虽然有效降低了PAPR，但是计算量太大，且需要发送边信息。基于分组编码法只发送PAPR小的序列而避免使用PAPR大的序列，为此需挑选序列，当子载波数较大时需要巨大的计算量和庞大的查找表。

选择性映射(SLM)方法是通过特定方法产生M个序列来表示同一信息，在这些序列中选择具有最小PAPR的序列并发送。由于SLM方法选择性地发送M个序列中具有最小PAPR的序列，因此能够改善PAPR的一般特性。但是，在SLM方法中，接收端需要用于恢复原始信号的附加信息，在此，该附加信息可能对系统性能有重要影响；同时，选择性映射方法降低的PAPR的能力有限。

压扩法降低PAPR是一种较新的方法，现有方法主要有以下几种：

在方法W.Xianbin，T.T.Tihung and C.S.Ng，Resuction of Peak-to-Average Power Ratio ofOFDM systems using a companding technique.IEEE Trans.on Broadcasting，1999(45)，Sep.1999，pp：303-307.中，由Wang提出的压扩法对非线性失真很敏感。

对于压扩转换法方法X.Huang，J.Lu，J.Zheng and J.Chuang，Reduetion of peak-to-averagepower ratio of OFDM signals with companding transmform，Electronics letters，April.2001，pp：506-507.和Xianbin Wang，T.T.jhung，and Yiyan Wu，On the SER and spectral analysis ofa-law companded multicarrier modulation，IEEE Trans.on vehicular technology，2003(52)，Sept.2003，1408-1412.，这两种压扩法的表达式均借鉴了语音信号信源编码中非均匀量化方法，且计算复杂度不低。

对于上海交通大学由胡亮亮和周跃峰等人提出的“正交频分复用通信系统峰平比的幅度压扩抑制方法”(专利申请号：02136339.0)提供的压扩算法，其计算复杂度较高。

如上所述，为了解决OFDM通信系统中由于高PAPR引起的问题，给出了多种用于减小PAPR的方法，但每一种都仍然存在一定的问题。

因此，为了进一步降低PAPR，本专利提出了一种将选择性映射法和压扩法相融合的方法，该方法降低PAPR的能力优于SLM方法和压扩法，而其系统传输性能与压扩法相当。

发明内容：

本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种对于OFDM信号降低PAPR能力更强的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：在发射端，在IFFT前，对于OFDM调制后的子载波基带信号，通过特定方法产生M个序列来表示同一信息，在这些序列中对于通过IFFT信号选择具有最小PAPR的序列，这样完成第一次对OFDM信号PAPR的处理，然后再通过并串转换经过压缩器进行第二次对OFDM信号PAPR的处理，经过两次降低PAPR处理后，OFDM信号的PAPR大大降低。同时进行功率调整以补偿幅度压缩中造成的功率改变；在接收端首先进行幅度扩张，恢复出发端压缩之前的信号；然后进行FFT，并通过接收到的边信息恢复出原始信息，在几乎不损伤信号的前提下，降低系统的PAPR。