[发明专利]雷达通信一体化系统中基于判断机制降低PAPR的级联SLM算法

说明书

本发明公开了一种应用于雷达通信一体化系统(Radar Communication Integration System,RCIS)的基于判断机制降低一体化信号峰均功率比(Peak‑to‑Average Power Ratio,PAPR)的级联选择映射算法(Judgment‑based Cascaded Seletive Mapping,J‑Ca‑SLM)。该算法主体思想是对经过多载波调制后的一体化信号进行PAPR抑制处理，处理模块结构为两级级联的SLM算法模块和它们之间的判断机制模块，如果第I级输出信号的PAPR值小于系统设定的阈值PAPR_th，则直接将其作为PAPR抑制模块的最终输出信号，否则将其输入到第II级SLM算法模块再次进行PAPR抑制处理。仿真结果表明，相对于传统的一级SLM算法，J‑Ca‑SLM算法不仅可以大大地降低传统SLM算法的计算复杂度，而且具有更好的PAPR抑制效果，同时还不影响多载波一体化信号的系统性能。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于OFDM-LFM的雷达通信一体化系统的峰均功率比PAPR降低的算法。

背景技术

为了提高频谱资源的利用率，多个设备的一体化设计不失为一种很好的解决办法，其中雷达通信一体化设计已经引起了巨大的关注。

一种基于OFDM-LFM的雷达通信一体化(OFDM-LFM-RCI)多载波系统存在着严重的峰均功率比PAPR过高的问题，PAPR过高会导致一体化信号进入功率放大器非线性区域，造成信号严重失真，从而影响一体化系统的雷达与通信性能。

目前已经存在大量多载波传输系统的PAPR抑制算法，主要有限幅滤波法、选择映射法、部分传输序列算法(Partial Transfer Sequence,PTS)、压缩扩展法、有效星座扩展法(Active Constellation Extension,ACE)、子载波预留法等。在这些算法中，实现最简单的就是限幅滤波法，这种方法可以有效抑制多载波信号的PAPR，但是会使多载波信号产生较大的畸变，导致较高的误码率，严重影响一体化系统的性能。为了改善限幅滤波法，迭代限幅滤波(Iterative Clipping and Filtering，ICF)算法在一定程度上降低了限幅滤波对原始信号的影响，提升了系统的性能。另外一类使用较为广泛的就是概率性PAPR抑制算法，如选择映射算法和部分传输序列算法。这类算法不会使信号发生畸变，只是对原有信号进行多路相位调整，再进行IFFT或IDFRFT多载波调制，从得到的多路信号中选择PAPR最低的作为最终的发送信号。这类算法可以大大地降低高PAPR值出现的概率，具有较好的PAPR抑制效果，且不会导致原有信号的失真，但是它们的缺点是计算复杂度较高。

上述这些PAPR抑制算法已经在传统的OFDM系统中得到广泛的使用，但在最新出现的OFDM-LFM-RCI系统中使用较少。传统的OFDM系统是以正交的余弦信号为子载波，而OFDM-LFM-RCI系统是以正交的线性调频信号为子载波，OFDM-LFM-RCI系统与传统的OFDM系统都是多载波系统，存在一定的相似性，所以将应用于传统OFDM系统的PAPR抑制算法应用到OFDM-LFM-RCI系统中也取得了较好的效果。将传统的SLM算法和PTS算法应用于OFDM-LFM-RCI系统，可以发现，系统的PAPR过高问题有了明显改善，但是这两种算法的计算复杂度较大。为了降低传统SLM算法的计算复杂度以及获得更好的PAPR抑制效果，本文将传统SLM算法分成两级Ⅰ和Ⅱ，第Ⅰ级对原始信号进行路数为K的PAPR抑制处理，然后将第Ⅰ级最小值PAPR_I-min与阈值PAPR_th进行比较，仅当其大于阈值时，第II级才对第I级的输出信号进行路数为U-K的PAPR抑制处理。即在这两级中间引入判断机制，根据判断条件决定第I级的输出信号是否需要进入第Ⅱ级继续进行处理，若PAPR_I-min值大于PAPR_th，则需要将第I级的输出结果输入到第Ⅱ级继续处理，进一步降低该信号的PAPR值，否则直接将第I级的输出信号作为PAPR抑制模块的输出信号，继而可以降低计算复杂度。

发明内容