[发明专利]一种适用于降低MIMO-OFDM系统峰均比的低复杂度方法

权利要求书

1.一种适用于降低MIMO-OFDM系统峰均比的低复杂度方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：设定基站配置数据，定义用于数据传输的子载波集合以及信号向量s_n；

S2：采用MU预编码消除多用户间干扰：

设计信号向量s_n，对信号向量s_n进行处理得到频域发射信号；

S3：OFDM调制：

通过频域发射信号获取到时域发射信号，对时域发射信号填加循环前缀，对于给定的频域发射信号，定义OFDM调制后的基带发射信号；

S4：降低PAPR：

采用PAPR来衡量基带发射信号的波动，PAPR表示信号功率的峰值与均值之比，采用互补累积分布函数衡量PAPR；

S5：利用设计好的加速近端梯度算法将消除多用户间干扰、OFDM调制和降低PAPR联合成凸优化问题，求解该凸优化问题；

所述步骤S1具体为：设定基站配置有M根发射天线服务于K个单天线移动用户，且满足K＜＜M，OFDM子载波数目为N，信号向量s_n∈Θ^K含有发射给K个用户的信息，n＝1,2,...,N是OFDM的载波下标，Θ是复值星座集，s_n,k∈Θ表示在载波n上发给用户k的符号；定义用于数据传输的子载波集合为Γ，其互补集Γ^c用作频带保护，即当n∈Γ^c时，有信号向量s_n＝0_K×1；

所述步骤S2具体为：信号向量s_n首先通过按照基于均方误差最小化准则设计的预编码器，产生N个预编码向量对a_n进行了归一化处理得到归一化的预编码向量w_n，按照从用户到发射天线的方向对其重新排序，得到频域发射信号[x₁,…,x_m]＝P[w₁,…,w_n]，其中P表示对应的排序矩阵，N维向量x_m就是从第m根发射天线发射的频域信号；

所述步骤S3具体为：频域发射信号x_m进行离散傅里叶逆变换得到时域发射信号y_m，即y_m＝IDFT(x_m)，对时域发射信号y_m填加CP，接收器收到的频域信号向量可以表示为：r_n＝H_nw_n+b_n,n＝1,...,N，其中，r_n是第n个接收信号向量，H_n表示MIMO-OFDM第n个子载波的信道矩阵，b_n是独立同分布的复高斯噪声，其每个分量的均值为0，方差为N₀；对于一个给定的频域信号OFDM调制后的基带发射信号可表示为：

其中，T为OFDM符号时间，Δf为子载波频率间隔，N为子载波数；

所述步骤S4中PAPR的表达式如下：

在L倍过采样下时域信号y的PAPR表示为：

所述步骤S4中互补累积分布函数表示为：

CCDF(α)＝Pr{PAPR＞α}＝1-(1-e^-α)^N (4)

其中，α表示指定的PAPR的门限值，N为OFDM信号子载波个数；

所述步骤S5中利用设计好的加速近端梯度算法将消除多用户间干扰、OFDM调制和降低PAPR联合成凸优化问题的具体方法为：

A1：设计凸优化模型，联合执行消除多用户间干扰、OFDM调制和降低PAPR：

子载波传输的频域信号需满足：

s_n＝H_nw_n,n∈Γ (5)

自由载波传输的频域信号要满足：

0_M×1＝w_n,n∈Γ^c (6)

将上述约束合并为：

根据OFDM调制的性质，可以把预编码约束和OFDM调制联合表示成

其中，为式(5)和式(6)左边信号的组合，是由信道矩阵和单位阵I_M,M∈Γ^c组成的，P为重排列矩阵，其内部矩阵块除了(m,n)这一元素值为1之外，其他元素的值全部为0；是矩阵块F_lN组成的块对角矩阵，对角元素表示lN点离散傅里叶变换矩阵的前N列；

A2：结合(3)和(8)，将下行链路传输方案描述为如下优化问题：

A3：利用无穷范数的平方代替公式(9)，得到凸的目标函数放松等式约束即用均方误差代替获得以下的凸优化问题：