[发明专利]一种降低多载波通信信号PAPR的方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及无线多载波通信，如无线正交频分复用(OFDM)通信，具体涉及一种降低多载波通信信号PAPR的方法，该方法通过使用可反转子集LDPC，即NS-LDPC码，实现其降低多载波通信信号PAPR的功能。

背景技术

多载波通信技术，尤其是正交频分复用(OFDM)通信技术已经被广泛应用于无线通信中。多载波通信的一个显著缺点是多载波通信信号具有较高的峰值与平均值功率比，简称峰均功率比(PAPR)。较高的PAPR要求通信系统中功率放大器、数模转换器等模块具有较大的线性动态范围，否则会导致带内信号失真和带外频谱泄露，造成OFDM系统性能大幅下降。目前，降低多载波通信信号PAPR的方法主要包括：

(1)剪波法(Clipping and Filtering)，见L.Wang and C.Tellambura，“A simplified clipping and filtering technique for PAR reduction in OFDM systems，”IEEE Signal Processing Letters，vol.12，no.6，pp.453-456，Jun.2005，剪波法首先对OFDM信号中幅度超过预设门限值的峰值信号进行剪切，再通过滤波器滤除带外辐射。该方法可以直接有效的降低OFDM信号的PAPR，然而剪波法引起的带内失真则无法消除，这会导致系统误码率增加。

(2)部分传输序列(Partial Transmit Sequence)，见L.J.Cimini，Jr.and N.R.Sollenberger，“Peak-to-average power ratio reduction of an OFDM signal using partial transmit sequences，”IEEE Communications Letters，vol.4，no.3，pp.86-88，Mar.2000，部分传输序列法的基本思想是将经过编码、映射后的数据块按照一定规则划分成若干个不相交的子数据块，然后对各子数据块乘以适当的相位旋转因子来降低PAPR。该方法降低PAPR效果显著，且不对信号产生畸变，然而接收端只有在已知相位信息时才能正确恢复数据，为了保证接收端能够得到正确的相位信息，需对相位信息增加额外的比特进行保护，然后再作为边带信息发送到接收端，这会导致系统数据传输率降低。

(3)编码方法(Coding scheme)，见M.Sabbaghian，Y.Kwak，B.Smida，and V.Tarokh，“Near Shannon limit and low peak to average power ratio turbo block coded OFDM，”IEEE Trans，Commun.，vol.59，no.8，pp.2042-2045，Aug.2011，该方法针对采用Turbo分组码(TBC)编码的OFDM系统，具体实现方式为Turbo分组码的频域分量码采用具有优异PAPR性能的Reed-Muller码，而时域分量码则采用具有优异纠错性能的低密奇偶校验码(LDPC)，该方法在降低PAPR的同时可以取得良好的纠错性能，然而随着码长的增加，PAPR降低效果变差，且误码率性能与同样条件下单独采用LDPC码进行纠错相比仍损失1dB以上。

综上所述，当前降低多载波通信信号PAPR的方法的缺点包括：系统误码率增加或系统数据传输率下降，本发明就是为解决以上问题而提出。

发明内容

针对多载波通信信号因为高的PAPR，从而导致通信系统中功率放大器线性动态范围要求较高或者发送信号失真，而现有的降低多载波通信信号PAPR的方法存在着系统误码率增加或系统数据传输率下降等缺点，本发明提出了一种降低多载波通信信号PAPR的方法，该方法可以在几乎不损失系统性能(包括系统误码率和系统数据传输率)的情况下，显著降低多载波信号PAPR。

本发明提供的一种降低多载波通信信号PAPR的方法，其特征在于，该方法利用NS-LDPC码降低多载波通信信号PAPR，NS-LDPC码是一种具有至少一个可反转子集的LDPC码，且这些可反转子集之间没有交集；

所述可反转子集定义为LDPC码的一些编码比特的集合，该集合对应Tanner图上相应的变量节点的集合，满足每个校验节点都和每个可反转子集有偶数条边连接，包括0条边连接；并且，每个可反转子集的编码比特集合中有一个比特是相位比特，相位比特在编码时固定为0。