本发明涉及正交频分复用(ofdm)通信领域,具体涉及一种时频域联合的ofdm信号峰均比抑制方法。
背景技术:
1、ofdm(orthogonal frequency division multiplexing)即正交频分复用技术是一种多载波调制的通信技术,能够有效对抗频率选择性衰落,克服符号间干扰,提高通信速率,目前已经在宽带无线通信中得到广泛应用。但ofdm技术存在一个劣势:数据符号叠加在很多子载波上,初相位相同或相近的子载波相互叠加会产生比较大的峰值,ofdm信号会产生较大的峰值平均功率比(papr,峰均比)。功率放大器的工作范围是有限的,当ofdm信号峰均比过高时很容易产生非线性失真,影响通信的误码率。通过峰均比抑制技术一方面可以降低对功率放大器硬件的要求,另一方面可以减少通信发送端能量消耗。
2、国内外已经开展了比较多峰均比抑制技术的研究,一般可以分为三类:信号预失真类技术、信号编码类技术、概率类技术。
3、信号预失真类技术就是根据功率放大器的工作范围确定信号幅度阈值,在时域上直接对ofdm信号限幅消波,降低信号的峰均比。这种方法虽操作简单,但会产生非线性的信号失真,增加接收端的通信误码率。
4、信号编码类技术通过预先对信号编码,选出峰均比较低的信号进行发送。但这种方法计算复杂度比较高,而且当子载波数过大时,难以启到优异的效果。
5、概率类技术通过在发送端加入相位旋转偏移,可以直接从源头降低峰均比过高的问题,常用的方法有选择映射法、部分序列传输法。这种方法在频域进行多次随机相位偏移筛选最小峰均比的信号,每次都需要进行idft将频域信号转化为时域信号,大大增加了发送端的计算量。此外,发送端需要将相位偏移的参数发送至接收端用于信号解码,也降低了通信速率。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种时频域联合的ofdm信号峰均比抑制方法,降低ofdm信号峰均比,并且不会产生额外的传输信息、降低通信速率。
2、一种时频域联合的ofdm信号峰均比抑制方法,应用于时频域联合的ofdm信号峰均比抑制系统的发射端,所述方法包括:
3、步骤s1:将待发送的信息编码转化为二进制数据流,根据子载波数进行串并转换,将并行的二进制数据流映射为复数符号块,在复数符号块中插入块状导频,然后在每一路子载波上添加随机的相位抖动;
4、步骤s2:根据码元长度l,采样频率fs,信号频率fn(n=1,2,...n),n为子载波数,对每一路子载波进行采样,得到子载波时域信号;
5、步骤s3:对每一路子载波时域信号进行mn点循环移位,mn服从均匀分布,然后相互叠加每一路移位后的子载波时域信号,并串转换后得到复合信息序列x(n);
6、步骤s4:多次重复步骤s3,同时计算所述复合信息序列x(n)的峰均比,挑选出峰均比最低的复合信息序列;
7、步骤s5:将峰均比最低的复合信息序列添加循环前缀后发送至接收端,以使接收端同步后,通过频域均衡处理恢复出发送的信息编码。
8、进一步地,所述步骤s1具体包括:
9、步骤s101:将待发送的信息编码转化为二进制数据流bi(i=1,2,...k),根据子载波数n进行串并转换,拆分为bn,m
10、步骤s102:根据调制方式,将并行的二进制流映射为复数符号块;
11、步骤s103:在复数信号块中插入块状导频,块状导频和复数符号块拼接形成vn,k;
12、步骤s104:在n个子载波上添加随机的相位抖动φn服从[0,2π]均匀分布。
13、进一步地,所述调制方式为qam调制,二进制数据流映射为复数符号块zn,k=[z1,kz2,k...zn,k]t,n为子载波个数,k为复数符号块的编号。
14、进一步地,所述子载波时域信号表示为:
15、进一步地,所述复合信息序列x(n)的峰均比通过以下公式计算得到:
16、
17、其中e[·]为取均值符。
18、进一步地,应用于时频域联合的ofdm信号峰均比抑制系统的接收端,所述方法还包括:
19、对接收到的ofdm时域信号进行时间同步和频率同步;
20、根据预设的信号频率fn和码元长度l,将接收到的ofdm时域信号转为频域复数符号块,频域复数符号块包括导频和信号
21、根据发送的导频tn和接收到的导频计算出信道响应
22、利用导频估计的信道响应hn与接收到的信号恢复出发送的信号
23、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
24、本发明的有益效果是:
25、1)本发明通过多次进行频域相位随机抖动联合时域随机循环移位,挑选出峰均比最低的复合信息序列进行发送,可得到更低峰均比的ofdm信号。
26、2)信号的频域相位抖动和时域随机循环移位产生的相位偏移效果同时加载在了导频中。在接收端通过简单的均衡就可以补偿频域和时域产生的相位偏移,没有在接收端带来额外的计算量。也没有传输额外信息,降低通信速率。
27、3)传统的slm需要在频域多次添加随机相位,每次都需要进行ifft,将频域信号转为时域信号,本发明通过时域随机循环移位进行挑选最小峰均比信号的方法可以减少发送端运算量。
1.一种时频域联合的ofdm信号峰均比抑制方法,其特征在于,应用于时频域联合的ofdm信号峰均比抑制系统的发射端,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的一种时频域联合的ofdm信号峰均比抑制方法,其特征在于:所述步骤s1具体包括:
3.根据权利要求2所述的一种时频域联合的ofdm信号峰均比抑制方法,其特征在于:所述调制方式为qam调制,二进制数据流映射为复数符号块zn,k=[z1,kz2,k...zn,k]t,n为子载波个数,k为复数符号块的编号。
4.根据权利要求2所述的一种时频域联合的ofdm信号峰均比抑制方法,其特征在于:所述子载波时域信号表示为:t=0,1,..,l-1,n=1,2,...n。
5.根据权利要求4所述的一种时频域联合的ofdm信号峰均比抑制方法,其特征在于:所述复合信息序列x(n)的峰均比通过以下公式计算得到:
6.根据权利要求1所述的一种时频域联合的ofdm信号峰均比抑制方法,其特征在于:应用于时频域联合的ofdm信号峰均比抑制系统的接收端,所述方法还包括: