專利名稱：一種基于線性分組編碼降低ofdm信號(hào)峰平比slm方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,OFDM)移動(dòng)通信系統(tǒng)中對(duì)OFDM信號(hào)進(jìn)行改善的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于線性分組編碼降低OFDM信號(hào)峰平比SLM方法。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)以其高效的頻譜利用率、良好的抗多徑衰落性能、系統(tǒng)容量大等特點(diǎn)，成為了第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。但是由于OFDM信號(hào)在時(shí)域上表現(xiàn)為多個(gè)正交子載波信號(hào)疊加而成的，因此其信號(hào)具有高的峰值功率與平均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR),這一特點(diǎn)就要求移動(dòng)通信系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)的高功率放大器具有很高的線性度，否則會(huì)產(chǎn)生非線性失真，非線性失真所產(chǎn)生的諧波會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。但是較大動(dòng)態(tài)范圍的功率器件，意味著發(fā)射機(jī)的設(shè)備成本更高。

要解決OFDM通信系統(tǒng)中信號(hào)失真問題，就要降低系統(tǒng)中信號(hào)的PAPR，目前提出的降低PAPR方法有很多，主要有:信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)、信號(hào)擾碼技術(shù)、編碼技術(shù)三種，其中信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)包括限幅、壓擴(kuò)變換和預(yù)留子載波等，例如文獻(xiàn)“Jeng，Shiann-Shiun-Shiun, Chen, Jia-Ming-M..Efficient PAPR Reduction in OFDM Systems Basedon a Companding Technique With Trapezium Distribution[J].1EEE Transactionson Broadcasting.2011.Vol.57(2), Part: 1:291-298” ；信號(hào)擾碼技術(shù)包括選擇性映射法(SLM)和部分傳輸序列法(PTS), “Eom Seung-Sik, Nam Haewoon, Ko Young-ChaiChai, Low-Complexity PAPR Reduction Scheme without Side Information forOFDM Systems.Signal IEEE Transactions on Processing, Vol.60(7),2012:3657-3669” ；編碼技術(shù)包括Reed-Muller編碼和Golay互補(bǔ)序列等，例如“SabbaghianMaryam, Kwak, Yongjun, Smida Besma, Tarokh Vahid, Near Shannon Limit and Low Peakto Average Power Ratio Turbo Block Coded OFDM, IEEE Transactions on Communications，Vol.59(8)，2011:2042 - 2045”。目前國內(nèi)外降低PAPR的算法很多，各種算法都有優(yōu)點(diǎn)及其局限性?？偟膩碚f，這些算法普遍以犧牲系統(tǒng)性能為代價(jià)，如信號(hào)畸變技術(shù)是以降低系統(tǒng)BER性能為主要代價(jià)來獲得低PAPR性能的。對(duì)于信號(hào)擾碼技術(shù)具有良好的PAPR降低性能，但它是以較高的系統(tǒng)計(jì)算復(fù)雜度為代價(jià)獲得良好PAPR性能的。編碼技術(shù)類技術(shù)由于需要發(fā)送大量冗余信息而使系統(tǒng)信息速率大幅度降低，即它是以降低系統(tǒng)功率性能為代價(jià)獲得較好PAPR性能的。由于SLM算法能夠無失真的降低PAPR，因此在降低OFDM信號(hào)PAPR領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。在接收端，傳統(tǒng)的SLM算法需要準(zhǔn)確的邊帶信息來恢復(fù)OFDM信號(hào)，如果邊帶信息傳輸錯(cuò)誤，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)信號(hào)序列恢復(fù)失敗或丟失，因此，邊帶信息的錯(cuò)誤檢錯(cuò)概率對(duì)系統(tǒng)差錯(cuò)性能至關(guān)重要。邊帶信息單獨(dú)傳輸會(huì)占用額外帶寬，導(dǎo)致傳輸效率降低。本發(fā)明提出了一種基于線性分組編碼降低OFDM信號(hào)峰平比SLM方法
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)OFDM系統(tǒng)降低峰均比方法的上述問題，提供一種正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)中降低峰均功率比的方法。該方法在不降低系統(tǒng)PAPR性能的情況下可以得到比傳統(tǒng)SLM算法更好的誤碼率性能，同時(shí)省去了邊帶信息的單獨(dú)傳輸，節(jié)省了帶寬。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種基于線性分組編碼降低OFDM信號(hào)峰平比SLM方法，其特征在于:包含如下步驟:步驟1:采集到的串行信號(hào)序列變成并行傳輸，對(duì)每一路信號(hào)乘以不同的相位序列Su= [S0, S1 ,…，Su]，I彡u彡U生成U組含有相同信息的備選信號(hào)Xu= [X0, X1,...，Xu]；步驟2:先對(duì)邊帶信息做線性分組編碼，確保邊帶信息的正確傳輸；步驟3:對(duì)應(yīng)的邊帶信息經(jīng)過編碼后，疊加在乘以相位序列后的備用井下信號(hào)序列上；步驟4:處理過后的井下信息做IFFT，計(jì)算每組信號(hào)的PAPR值并選擇具有最小PAPR值的信號(hào)進(jìn)行傳輸。邊帶信息的疊加采用弱能量疊加，在接收機(jī)，采用信道估計(jì)的方法恢復(fù)信號(hào)。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明解決了目前OFDM系統(tǒng)信號(hào)高PAPR的問題。在不降低系統(tǒng)PAPR性能的情況下，線性分組碼改進(jìn)SLM算法可以得到比傳統(tǒng)SLM算法更好的PAPR和誤碼率性能；為了省去邊帶信息傳輸，將編碼后的邊帶信息疊加在井下信號(hào)上，在接收端通過信道估計(jì)方法恢復(fù)邊帶信息。


圖1是一種基于線性分組編碼降低OFDM信號(hào)峰平比SLM方法主要實(shí)現(xiàn)過程示意圖；圖2是改進(jìn)SLM方法實(shí)施例與傳統(tǒng)和對(duì)比算法的PAPR仿真曲線圖，“原始OFDM^示原始OFDM信號(hào)PAPR的CCDF曲線，“傳統(tǒng)SLM”表示采用傳統(tǒng)SLM算法的OFDM信號(hào)PAPR的CXDF曲線，“改進(jìn)SLM算法”表示采用本發(fā)明提出的改進(jìn)SLM方法信號(hào)的PAPR的CXDF曲線，“Coded-SLM算法，，表不對(duì)比文獻(xiàn)“KyeongcheoI Yang;Chang, S.-1.Peak-to-average powercontrol in OFDM using standard arrays of linear block codes.1EEE CommunicationsLetters.2003.7⑷:174-176”中的SLM算法信號(hào)的PAPR的CCDF曲線；橫坐標(biāo)表示PAPR的門限值，縱坐標(biāo)表示PAPR超過某一門限值的概率，即互補(bǔ)累計(jì)概率分布函數(shù)(CCDF)。圖3是改進(jìn)SLM方法實(shí)施例與傳統(tǒng)和對(duì)比算法的誤碼率仿真曲線圖，“原始0FDM”表示原始OFDM信號(hào)的誤碼率曲線，“傳統(tǒng)SLM ”表示采用傳統(tǒng)SLM算法的OFDM信號(hào)的誤碼率曲線，“改進(jìn)SLM算法”表示采用本發(fā)明提出的改進(jìn)SLM方法信號(hào)的誤碼率曲線，“Coded-SLM算法，，表不對(duì)比文獻(xiàn)“Kyeongcheol Yang;Chang, S.-1.Peak-to-average powercontrol in OFDM using standard arrays of linear block codes.1EEE CommunicationsLetters.2003.7 (4): 174-176”中的SLM算法信號(hào)的誤碼率曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的主要實(shí)現(xiàn)原理具體實(shí)施方式
等進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明所述的一種基于線性分組編碼降低OFDM信號(hào)峰平比SLM方法原理如下:為了在接收端獲得準(zhǔn)確的邊帶信息，正確恢復(fù)井下數(shù)據(jù)信號(hào)，提出了一種對(duì)邊帶信息進(jìn)行線性分組編碼，這種編碼方法簡單，并且容易解碼。為了省去邊帶信息傳輸，將編碼后的邊帶信息疊加在井下信號(hào)上，在接收端通過信道估計(jì)方法恢復(fù)邊帶信息。對(duì)邊帶信息進(jìn)行線性分組編碼的主要目的是確保接收端對(duì)信號(hào)能夠正確的恢復(fù)，也就是能夠降低系統(tǒng)的誤碼率。原先只要一個(gè)比特傳輸錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)整個(gè)錯(cuò)誤，線性分組碼改進(jìn)SLM算法采用(6，3)線性分組碼，也就是用6比特來表示原先的3比特，可以糾正一個(gè)錯(cuò)誤。定義(6，3)線性分組編碼譯碼器做出錯(cuò)誤譯碼的概率為:
權(quán)利要求
1.一種基于線性分組編碼降低OFDM信號(hào)峰平比SLM方法，其特征在于:包含如下步驟: 步驟1:采集到的串行信號(hào)序列變成并行傳輸，對(duì)每一路信號(hào)乘以不同的相位序列Su= [S0, S1,…，Su]，I彡u彡U生成U組含有相同信息的備選信號(hào)Xu= [X0, X1,...，Xu]； 步驟2:先對(duì)邊帶信息做線性分組編碼，確保邊帶信息的正確傳輸； 步驟3:對(duì)應(yīng)的邊帶信息經(jīng)過編碼后，疊加在乘以相位序列后的備用井下信號(hào)序列上；步驟4:處理過后的井下信息做IFFT，計(jì)算每組信號(hào)的PAPR值并選擇具有最小PAPR值的信號(hào)進(jìn)行傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線性分組編碼降低OFDM信號(hào)峰平比SLM方法，其特征在于:邊帶信息的疊加采·用弱能量疊加，在接收機(jī)，采用信道估計(jì)的方法恢復(fù)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于線性分組編碼降低OFDM信號(hào)峰平比SLM方法，解決了目前OFDM系統(tǒng)信號(hào)高PAPR的問題。為了在接收端獲得準(zhǔn)確的邊帶信息，正確恢復(fù)井下數(shù)據(jù)信號(hào)，提出了一種對(duì)邊帶信息進(jìn)行線性分組編碼，這種編碼方法簡單，并且容易解碼。為了省去邊帶信息傳輸，將編碼后的邊帶信息疊加在井下信號(hào)上，在接收端通過信道估計(jì)方法恢復(fù)邊帶信息。理論分析和仿真結(jié)果表明在不降低系統(tǒng)PAPR性能的情況下，線性分組碼改進(jìn)SLM算法可以得到比傳統(tǒng)SLM算法更好的PAPR和誤碼率性能。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)容易，能用于各類采用OFDM進(jìn)行調(diào)制的通信系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H04L27/26GK103248602SQ20131019370
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月23日
發(fā)明者羅仁澤, 黨煜蒲, 牛娜, 李芮, 楊嬌 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)