一種子載波調制OFDM系統的峰均比抑制方法技術方案

本發明專利技術屬于無線通信技術領域，具體涉及子載波索引調制正交頻分復用系統中降低PAPR的方法。本發明專利技術首先對調制的信號做限幅處理，得到抵消限幅噪聲，最后得到限幅噪聲。本發明專利技術方法相比于傳統星座擴展法，能夠更大幅度的擴展星座點，使得PAPR抑制性能大幅提高，并且具有很好BER性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于無線通信
，具體涉及子載波索引調制正交頻分復用(Subcarrier Index Modulation Orthogonal Frequency Division Multiplexing，SIM-OFDM)系統中降低PAPR的方法。
技術介紹
OFDM系統作為一種多載波調制方式，把高速的數據流通過串/并變換，轉換成若干并行的低速數據流，映射到OFDM符號的不同子載波進行傳輸。由于OFDM的調制與解調可以用FFT和IFFT實現，使得OFDM作為關鍵的技術之一，被廣泛應用于B3G/4G演進的過程中。但是OFDM系統在較高地提升系統性能的同時，也存在幾個重要的缺陷，比如對頻率偏移和相位噪聲的影響非常敏感，在存在頻率偏移和相位噪聲的情況下性能極度惡化；峰均比(PAPR)較高，降低射頻放大器的功率效率；并且為了消除碼間串擾(ISI)而引入的循環前綴(CP)使得頻譜利用率降低不少。近年來，一種被稱為基于子載波索引調制(SIM)的多載波技術被提出。基于子載波索引調制的多載波技術主要思想是利用索引比特將一部分子載波激活攜帶數據發送，其他子載波靜默。它可以看成是空間調制技術在頻域的擴展形式。相對于傳統OFDM系統，SIM-OFDM可以在系統性能和頻譜利用率之間靈活調節，通過降低激活子載波的個數，可以很好地獲得PAPR性能，并且能夠很好地抑制頻率偏移對系統性能的影響。根據子載波調制映射方式，可分為傳統子載波索引調制、交織調制、隨機調制映射等。但是SIM-OFDM系統的PAPR依然很高，需要進一步降低。我們知道星座擴展法能夠在降低PAPR的同時而不損失系統的BER性能，缺點是提高了發射功率，并且隨著調制階數越高PAPR抑制性能越差。本專利技術提出的算法針對激活子載波和靜默子載波分別進行星座點擴展及修正處理，在達到更好的PAPR抑制效果，保證接收端的BER性能。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種子載波調制OFDM系統的峰均比抑制方法。本專利技術的思路是：首先對調制的信號做限幅處理，得到抵消限幅噪聲cclip，經FFT到頻域得到Cclip，若該噪聲頻點對應星座點在原數據符號的可擴展區域，則保留該噪聲頻點；若該噪聲頻點在未激活空余子載波上，則也保留該噪聲頻點；若該噪聲頻點不在未激活空余子載波上，并且頻點擴展方向不完全是原信號的擴展區域，則只保留在可擴展區域的部分，其余部分置0(比如：某個噪聲頻點的實部在可擴展區域，但是虛部不在，則該噪聲頻點保留實部，虛部置0；反之亦然)；若該噪聲頻點不在未激活空余子載波上，且完全不在原信號的可擴展區域，則全部置0，最后得到限幅噪聲發送符號變為原始星座點符號加上限幅噪聲為方便本專利技術方法的描述，現在對SIM-OFDM進行介紹：一幀SIM-OFDM符號傳輸的信息比特數為G·k·log2(M)，索引比特數為總比特數為M為調試階數。傳統OFDM發送的是信息比特數為G·k·log2(M)，然后調制成M-QAM符號發射，而SIM-OFDM是對G·k·log2(M)這些信息比特先進行OFDM的M-QAM調制成數據符號，再通過索引比特將這些數據符號一一映射到SIM-OFDM符號中。例1：假設SIM-OFDM總子載波數N＝4，分成2個塊，每個塊有2個載波，這2個載波中一個發送數據符號一個不發送數據。設調制階數M＝4，即4-QAM或者叫QPSK，這里總共有2個數據符號[X1，X2]，2個未激活的空的載波。不妨設對應的索引比特為[0，1]，假設預先說好索引比特為0時，激活對應子快的后一個載波，反之如果索引比特為1則，激活前一個載波。已上面例子來說，要發送的數據符號為X1，X2(已經經過M-QAM調制)，對應索引比特為[0，1]，如果是OFDM，那么直接將數據符號[X1，X2]IFFT到時域發送即可，而我們要調制成SIM-OFDM的話，假設調制前SIM-OFDM的4個載波都為空，即[0，0，0，0]，第1,3兩個載波為一個子塊，第2,4兩個載波為一個子塊，前面提到如果對應索引比特為[0，1]第一個子快的索引比特為0，那么激活第一個子快的后一個載波，前一個載波為空，即第1個載波數據符號為空，第3個載波繼續為X1，即[0，0，X1，0]；繼續調制下一個數據符號X2，此時索引比特為1，那么激活第2個子快的前一個載波，后一個為空，即[0，X2，X1，0]；所以由原來的OFDM數據符號[X1，X2]調制成SIM-OFDM符號[0，X2，X1，0]。例2：OFDM數據符號[X1，X2]，對應索引比特[0，0]，那么調制成的SIM-OFDM符號為[0，0，X1，X2]。(1,3一個子快，2,4一個子快)例3：OFDM數據符號[X1，X2，X3，X4]，對應索引比特[0，1，1，0]，那么調制成的SIM-OFDM符號為[0，X2，X3，0，X1，0，0，X4]。(1,5載波一個子快，2，6載波一個子快，3,7載波一個子快，4,8載波一個子快)即，生成信息數據比特G·k·log2(M)和(數目都是經過計算，讓后面調制的數據符號與索引比特一一對應的)；把信息數據比特按M-QAM調制成數據符號[X1,X2,….Xn]；把數據符號[X1,X2,….Xn]對照索引比特激活SIM-OFDM的每個子快的載波，最終一一調制成SIM-OFDM的符號形式。下標n為索引比特個數。其中，數據符號Xi，i＝1,2,3…是根據M-QAM調制需要已經調制好的數據符號，對應比特相應的計算。分塊的方式有幾種，但是在調制時和接收端都是默認的，是事先已確定的方式，比如上面的例子中都是以交織的方式來分塊，所有載波的前半部分和后半部分一一對應，比如總載波數為N，每個快2個載波，那么分的塊為(1，N/2+1)，(2，N/2+2)，…，(k，N/2+k)…，(N/2，N)，這樣調制完后發送總載波數為N的調制符號。也可以每2個載波一個快，如(1,2)，(3,4)……等等分塊方式。一種子載波調制OFDM系統的峰均比抑制方法，步驟如下：S1、載波索引(SIM)調制，得到頻域信號X，具體步驟為：S11、將N個子載波分成G＝N/l個子塊，所述子塊含有l個子載波，所述子塊中隨機選擇k個子載波進行激活，所述子塊中剩下的l-k個子載波不發送數據，其中，k＝1,2,3,...,l，所述k個子載波根據索引比特進行激活；S12、對于S11所述子塊進行操作，即，SIM模塊提取的調制比特經過M-QAM調制得到待發送星座點符號，所述待發送星座點符號由被激活的S11所述k個子載波來進行發送；S13、得到頻域信號X；S2、時頻變換，即，將S1所述頻域信號X經IFFT變換得到時域信號x＝[x(1),x(2),...,x(N)]；S3、初始化，具體為：初始化迭代次數iter＝0，設置最大迭代次數為Max_iter，設置限幅水平為A，其中，Max_iter和A為經驗值；S4、對S2所述時域信號x(t)進行時域限幅，得到峰值抵消信號其中是x(t)限幅后的集合，具體為：若|x(t)|≤A，則時域信號x(t)保持不變，即其中，t＝1,2,...,N，若|x(t)|＞A，則即其中，為x(t)的相位；S5、抵消符號時頻變換，即，將S4所述峰值抵消信號cclip經FFT到頻域得到Cclip本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種子載波調制OFDM系統的峰均比抑制方法，其特征在于，步驟如下：S1、載波索引(SIM)調制，得到頻域信號X，具體步驟為：S11、將N個子載波分成G＝N/l個子塊，所述子塊含有l個子載波，所述子塊中隨機選擇k個子載波進行激活，所述子塊中剩下的l?k個子載波不發送數據，其中，k＝1,2,3,...,l，所述k個子載波根據索引比特進行激活；S12、對于S11所述子塊進行操作，即，SIM模塊提取的調制比特經過M?QAM調制得到待發送星座點符號，所述待發送星座點符號由被激活的S11所述k個子載波來進行發送；S13、得到頻域信號X；S2、時頻變換，即，將S1所述頻域信號X經IFFT變換得到時域信號x＝[x(1),x(2),...,x(N)]；S3、初始化，具體為：初始化迭代次數iter＝0，設置最大迭代次數為Max_iter，設置限幅水平為A，其中，Max_iter和A為經驗值；S4、對S2所述時域信號x(t)進行時域限幅，得到峰值抵消信號其中是x(t)限幅后的集合，具體為：若|x(t)|≤A，則時域信號x(t)保持不變，即其中，t＝1,2,...,N，若|x(t)|＞A，則即其中，為x(t)的相位；S5、抵消符號時頻變換，即，將S4所述峰值抵消信號cclip經FFT到頻域得到Cclip；S6、進行星座圖擴展，得到新的峰值抵消符號具體步驟如下：S61、若Cclip(K)在未激活的子載波上，則保留所述Cclip(K)，其中，K＝1,2,...,N，其中Cclip＝[Cclip(1),Cclip(2),...,Cclip(N)]。S62、若Cclip(K)在原始數據符號X(K)的可擴展區域，則保留所述Cclip(K)；S63、若Cclip(K)不在未激活的子載波上，且只有實部(虛部)在可擴展區域，則保留Cclip(K)的實部(虛部)，虛部(實部)置0，反之亦然；S64、若Cclip(K)的實部和虛部都不在可擴展區域，則全都置0；S7、根據S6所述更新Cclip為得到新的發送符號S8、計算PAPR，選擇發送符號，具體為：將IFFT到時域得到計算的PAPR，若此時信號的PAPR為理想值(PAPR迭代門限P)，則輸出發送符號否則，迭代次數iter＝iter+1，返回S4，直到迭代達到上限，輸出發送符號...

【技術特征摘要】
1.一種子載波調制OFDM系統的峰均比抑制方法，其特征在于，步驟如下：S1、載波索引(SIM)調制，得到頻域信號X，具體步驟為：S11、將N個子載波分成G＝N/l個子塊，所述子塊含有l個子載波，所述子塊中隨機選擇k個子載波進行激活，所述子塊中剩下的l-k個子載波不發送數據，其中，k＝1,2,3,...,l，所述k個子載波根據索引比特進行激活；S12、對于S11所述子塊進行操作，即，SIM模塊提取的調制比特經過M-QAM調制得到待發送星座點符號，所述待發送星座點符號由被激活的S11所述k個子載波來進行發送；S13、得到頻域信號X；S2、時頻變換，即，將S1所述頻域信號X經IFFT變換得到時域信號x＝[x(1),x(2),...,x(N)]；S3、初始化，具體為：初始化迭代次數iter＝0，設置最大迭代次數為Max_iter，設置限幅水平為A，其中，Max_iter和A為經驗值；S4、對S2所述時域信號x(t)進行時域限幅，得到峰值抵消信號其中是x(t)限幅后的集合，具體為：若|x(t)|≤A，則時域信號x(t)保持不變，即其中，t＝1,2,......

【專利技術屬性】
技術研發人員：但黎琳，郭萬曹，馬千里，張弛恆，歐陽昊，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51