[发明专利]一种抑制OFDM峰均比的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力线载波通信领域，主要是针对正交频分复用OFDM技术中峰均比较高的问题。提出了一种有效的降低OFDM应用于电力系统中峰均比的方法。 

背景技术

电力线载波通信（PLC）是利用电力线作为媒介，实现载波通信。由于中低压电力线信道是一个具有高衰减特性，时变频率选择性衰落多径信道，同时还有高斯白噪声和突发脉冲干扰存在。因此，在电力线上实现载波通信需要加入特殊的调制与编码技术。 

OFDM是一种多个窄带载波调制技术，它特别适合于存在多径传播的信道中传输高速数据，能有效的对抗干扰，并具有很高的频谱利用率，是一门具有发展前景，非常适合电力线高速数字通信的新兴技术。OFDM可被看做一种调制技术，也可以被认为是一种复用技术，它是通过串并转换把高速串行数据分散到N个正交的子载波上进行传输，从而使个子载波的速率减为串行数据速率的N分之一，而子载波的符号持续时间增大为串行数据的N倍，可以减少符号间干扰的影响，同时还采用插入循环前缀来克服符号间干扰。OFDM把信道分成了N个子信道，每个信道的频率响应是比较平坦的，这样就可以很好的克服信道的频率选择性衰落。与此同时，N个子载波是正交的，允许子载波频谱相互混叠，因此OFDM具有很高的频谱利用率。 

OFDM通信系统原理如图1所示。在OFDM的发送端，输入随机的二进制比特流，然后，采用QPSK对其进行基带调制，再经过串并变换和快速傅立叶变换IFFT后得到时域信号，经加循环前缀（CP）后再将该信号经并串变换和数模转换和低通滤波器后得到实际发送的信号。在OFDM的接收端，进行的就是上述发送端的逆过程。 

将输入的N个调制符号经过N点IFFT后所得到的N个数据就是所需的OFDM合成信号的N个时域采样值。 

其中N为子载波数，X（k）表示第k个子载波上的调制数据。 

与单载波系统相比，OFDM符号是由多个独立的经过IFFT调制的子载波信号叠加而成的，因此，在各个子载波相位相同或者相近时，叠加信号就有可能产生很大的峰值功率，由此会带来很高的峰值功率比PAPR。其描述为： 

 

其中，s(n)表示IFFT运算后得到的N路输出信号。由此式可知，PAPR是窄带通信信号的复包络的峰值功率与平均功率之比。

较高的峰均功率比是我们不希望看到的，因为这会对放大器的线性范围和A/D, D/A变换器提出了很高的要求，并且会引入非线性失真，这些附加的非线性失真，会引起互调失真，增加误码率，同时还会使发射信号谱扩展，对邻近的信道产生干扰，严重降低了系统的传输质量。因此降低高峰值平均功率比一直是实现OFDM系统的关键技术之一。 

目前已有的抑制峰均比的方法大致可分为以下几类：限幅类, 编码类，概率类和信号空间扩展类。限幅类包括限幅滤波，峰值加窗，压缩扩张变换等，这种技术在不引入很大计算量的情况下使PAPR得到有效降低，但这种非线性过程会带来带内失真，误码率以及带外辐射，频谱利用率也相应降低了。编码类的基本思想是将原来的信息码字映射到使PAPR较小的序列进行传输，从而避开会使OFDM信号出现峰值的码字，但它的编码效率比较低，只适合于子载波数目较小的情况。概率类包括选择映射（SLM）和部分传输序列（PTS）两种方法，它是利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理，可有效降低信号的PAPR值又不对信号产生畸变，且适用于任意数量的子载波数，但由于需要传送辅助信息位，频率利用率低，而且增加了系统的复杂度。信号空间扩展类是通过选择较低PAPR组合与发射信号建立线性影射关系来降低整个系统的PAPR，但需要选择合适的PAPR组合，且仿真运算量通常较大。 

发明内容

技术问题

本发明提出抑制峰均比的方法，能够较大程度的保证OFDM符号本身的特征，不但在电力系统中充分利用了信道多衰落特性，还减小了误码率。是一种OFDM应用在电力线中降低峰均比的理想方法。

技术方案