CN104702555A - 一种用于dco-ofdm系统抑制峰均比的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于DCO-OFDM系统中峰均比抑制方法，包括：(1)系统参数初始化步骤；(2)DFT预编码步骤; (3)PTS选择最佳相位步骤。本发明的方法可以显著抑制传输信号的峰均比,降低对后端功率放大器的线性放大范围要求。当只使用DFT预编码或PTS算法选择最佳相位方法时，同样可以抑制传输信号的峰均比，并可有效地降低实施复杂度。通过本发明的方法可以显著抑制发射信号峰均比，降低对功率放大器线性范围的要求，减小信号失真，可以进一步节省系统成本。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及DCO-OFDM系统中的峰均比抑制方法。
背景技术
传统的直流偏置正交频分复用（DCO-OFDM）系统有着峰均比过高的缺点。如果不对峰均比进行抑制，为了使得传输信号在经过功率放大器时不失真，那么功率放大器的线性放大范围需要足够宽，会带来系统成本的增加。当输入信号保持相同的相位进行叠加时，会产生较大的峰值功率。在发射端，预先对输入信号进行预编码，可以降低信号之间的相关性，进而降低较大峰值功率出现的概率。张俊等人提出了一种基于DCT-GCS的峰均比抑制算法，该算法首先对输入数据符号进行DCT变换，然后将变换后的信号进行子块分割，并进行相同的循环移位，最后通过比较不断的循环移位次数来选取峰均比最小的传输信号。具体可参见文献张俊，张剑，王道岷，“降低可见光DCO-OFDM系统峰均比的DCT-GCS方法[J]”，信号处理，2015,31（1）：39-44。然而这种算法得到的系统峰均比仍然过高，且当子块分割数目越大时，系统性能有可能会变差。
发明内容
本发明的目的是解决DCO-OFDM系统中存在传输信号峰均比过高的问题，提出了一种适用于DCO-OFDM系统的峰均比抑制方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于DCO-OFDM系统传输信号峰均比抑制方法，包括：(1)系统参数初始化步骤；(2)DFT预编码步骤；(3)PTS最佳相位选择步骤； 其中，所述参数初始化步骤具体包括初始化如下参数：
子载波数目 ，相位因子数目，分组块数目，相位因子集合，数据符号,点归一化DFT变换矩阵，其中 且，为圆周率常数；
所述DFT预编码步骤为对传输数据符号进行DFT变换，具体包括如下步骤：
(21).对数据符号进行归一化DFT变换，即；
(22).在数据序列的前面填充数据0，即。
所述PTS算法选择最佳相位步骤首先将DFT预编码后的数据序列分割为个等长的互不重叠子块，并对这些子块进行最佳相位选择，使得传输信号峰均比最小。具体包括如下步骤：
(31).将DFT预编码后得到的数据序列分割为个长度相等的互不重叠的子块，同时满足；
(32).每个子块都从相位因子集合中选择一个相位因子进行相乘，得到新的数据序列；
(33).子载波映射，构造完整DCO-OFDM频域信号，其中表示复数共轭；
(34).对子载波映射后的信号进行IFFT变换，即；
(35).计算时域传输信号的峰均比；
(36). 计算所有可能相位因子组合的传输信号峰均比，选择峰均比最小的作为最佳相位因子，即每个子块选取相位因子的原则为。
本发明的有益效果：本发明的方法首先通过DFT预编码算法降低数据符号之间的相关性，然后对预编码后的数据进行子块分割并选择最优相位，提出了一种适用于DCO-OFDM系统的峰均比抑制方法。当分割子块数目较多且可选相位因子集合较大时，通过对每个子块的相位因子进行优化选取，可以显著降低传输信号的峰均比。值得注意的是，也可以单独选择DFT预编码方法或者PTS最佳相位选择方法对传输信号的峰均比进行抑制，可以降低系统实施复杂度。本发明的方法DCO-OFDM系统可以显著抑制传输信号的峰均比，降低对功率放大器线性放大范围的要求，减小传输信号失真，使得通信更为优质低廉。
附图说明
图1是本发明的用于DCO-OFDM系统中峰均比抑制方法的流程示意图。
图2是本发明的用于DCO-OFDM系统中的DFT预编码方法的流程示意图。
图3是本发明的用于DCO-OFDM系统中的PTS最佳相位选择方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，给出本发明的具体实施例。
在阐述具体实施方式之前，首先介绍其中所用的数学模型：
本发明方法所使用的数学模型为：以最小化DCO-OFDM系统传输信号峰均比作为例子，最优化问题的数学模型可描述为：
各参数物理意义同步骤（1）。
下面对一种用于DCO-OFDM系统中的峰均比抑制方法的过程进行说明，具体流程示意图如图1所示，包括：（1）参数初始化步骤；（2）DFT预编码步骤；（3）PTS最佳相位选择步骤；其中，
这里的步骤（1）参数初始化步骤具体包括初始化如下参数：
子载波数目，相位因子数目，分组块数目，相位因子集合，数据符号,点归一化DFT变换矩阵，其中 且，为圆周率常数；
这里，表示矩阵转置，表示矩阵共轭转置，表示复数共轭操作，可以得到点归一化IDFT变换矩阵为。
这里的步骤（2）DFT预编码步骤对输入数据符号序列进行DFT预编码操作，流程示意图如图2所示，具体包括如下步骤：
(21).对数据符号进行归一化DFT变换，即，为长度为的列向量，为点归一化DFT变换矩阵；
(22).在数据序列的前面填充数据0，即，为长度为的列向量，此时在列向量的前面填充数据符号0，那么将变成长度为的列向量。
这里步骤（3）PTS算法选择最佳相位步骤首先将DFT预编码后的数据序列分割为个等长的互不重叠子块，并对这些子块进行最佳相位选择，使得传输信号峰均比最小。具体包括如下步骤：
(31).将DFT预编码后得到的数据序列分割为个长度相等的互不重叠的子块，同时满足，常见的子块分割方式有交织分割，相邻分割以及随机分割三种；
(32).每个子块都从相位因子集合中选择一个相位因子进行相乘，得到新的数据序列；
(33).子载波映射，构造完整DCO-OFDM频域信号，其中表示矩阵转置，表示复数共轭；
(34).对子载波映射后的信号进行IFFT变换，即，为点归一化IDFT变换矩阵；
(35).计算时域传输信号的峰均比；
(36).计算所有可能相位因子组合的传输信号峰均比，选择峰均比最小的作为最佳相位因子，即每个子块选取相位因子的原则为。
本发明方法首先引入DFT预编码方法降低输入数据符号之间的相关性，然后再对预编码填充序列进行子块分割并为每个子块选择最优相位因子，使得系统传输信号的峰均比最低，该方法具有很好的可操作性，能够很好的应用于实际系统。
采用本发明所述的DCO-OFDM基于DFT预编码算法及PTS算法的峰均比抑制方法，与原始传输信号相比。能够显著的抑制传输信号峰均比。该方法首先对输入符号序列进行DFT预编码变换，可以降低数据符号之间的相关性，从而达到抑制信号峰均比的目的。为了进一步降低系统的峰均比，对预编码后得到的序列进行数据零填充并引入经典的PTS算法，即将序列分割成多个长度相等的互不重叠子块，然后为这些子块分别选取最优相位因子，使得系统峰均比更低。值得注意的是，可以单独使用DFT预编码算法或者PTS最佳相位因子选择算法对DCO-OFDM系统的传输信号峰均比进行抑制，与联合DFT-PTS方法相比，虽然峰均比抑制性能有所下降，但是能够大幅度降低实施复杂度，能满足更多应用场景需求。通过本方法可以显著抑制传输信号峰均比，降低对功率放大器线性动态范围的要求，减小信号失真度，减轻系统经济成本，从而使得该通信系统更为质优价廉。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于DCO-OFDM系统中抑制峰均比的方法，包括：(1) 系统参数初始化步骤；(2) DFT预编码步骤；(3) PTS算法选择最佳相位步骤；其中，
所述参数初始化步骤具体包括对如下系统参数进行初始化：
子载波数目 ，相位因子数目，分组块数目，相位因子集合，数据符号,点归一化DFT变换矩阵，其中 且，为圆周率常数。
2.所述DFT预编码步骤为对传输数据符号进行DFT变换，具体包括如下步骤：
(21).对数据符号进行归一化DFT变换，即；
(22).在数据序列的前面填充数据0，即。
3.所述PTS算法选择最佳相位步骤首先将DFT预编码后的数据序列分割为个等长的互不重叠子块，并对这些子块进行最佳相位选择，使得传输信号峰均比最小。
4.具体包括如下步骤：
(31).将DFT预编码后得到的数据序列分割为个长度相等的互不重叠的子块，同时满足；
(32).每个子块都从相位因子集合中选择一个相位因子进行相乘，得到新的数据序列；
(33).子载波映射，构造完整DCO-OFDM频域信号，其中表示复数共轭；
(34).对子载波映射后的信号进行IFFT变换，即；
(35).计算时域传输信号的峰均比；
计算所有可能相位因子组合的传输信号峰均比，选择峰均比最小的作为最佳相位因子，即每个子块选取相位因子的原则为。
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