CN108449304B

CN108449304B - 一种降低ofdm信号峰均功率比的部分传输序列方法

Info

Publication number: CN108449304B
Application number: CN201810408884.2A
Authority: CN
Inventors: 文鸿; 任松; 陈青辉; 黎彪; 石成锋
Original assignee: Hunan University of Technology
Current assignee: Hunan University of Technology
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: CN108449304A

Abstract

本发明公开了一种降低OFDM信号峰均功率比的部分传输序列方法，包含以下步骤：将需发送的频域数据序列相邻分组；从每一组内随机选取一个频域数据序列构成为一个子块，直至所有的频域数据序列被分割为相互正交的子块；对各子块进行IFFT运算得到子块时域序列；将各子块时域序列分别乘以相位旋转因子集合中选取的相位旋转因子后进行加权，并遍历相位旋转因子集合中的所有相位旋转因子从而得到备选传输序列；计算上述备选传输序列的峰均功率比，选择峰均功率比最小的备选传输序列作为发送序列。

Description

一种降低OFDM信号峰均功率比的部分传输序列方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种降低OFDM信号峰均功率比的部分传输序列方法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)具有对抗频率选择性衰落或窄带干扰、频谱利用率高，已广泛应用到无线通信和光纤通信系统中。OFDM虽然带来了较高的传输效率，但是具有高峰均功率比(PAPR)的缺点。若OFDM信号多个子载波相位相同，其幅度会叠加造成瞬时高峰值幅度，使得其与平均幅度的比值突然增高。若OFDM信号的PAPR过高，则要求硬件复杂度增加，同时功率放大器的效率也被降低，导致系统在频段内外均产生干扰。

部分传输序列(PTS)方法可以降低OFDM信号的峰均功率比。PTS是一种概率类技术，其主要思想就是将原始数据分割为若干个长度相同的子块，然后对每个数据子块进行IFFT变换，再乘以相应的旋转因子加权产生新的信号，最后对新的信号进行重新组合，选择组合中PAPR较小的信号进行传输。在部分传输序列方法中，原始数据的分割有三种典型方法：相邻分割、随机分割和交织分割。相邻分割把相邻的子载波分配在一个相同的子块内，随机分割把子载波随机任意分配到V个子块，交织分割把相距为V的子载波分配在一个相同的子块内。在三种分割方式中，随机分割性能好，但其计算复杂度高；相邻分割性能次之；交织分割具有计算复杂度低的优势，但其降低PAPR的性能较差。

发明内容

本为解决传统交织分割和相邻分割PTS方法降低OFDM信号峰均功率比的性能较差的不足，本发明公开了一种降低OFDM信号峰均功率比的PTS方法。

为实现上述目的，本发明方法的具体步骤是：

步骤一、将需发送的N点频域数据序列X_N＝[X₀,X₁,…,X_N-1]采用相邻分组方式分成为L组[X⁽¹⁾,X⁽²⁾,…,X^(l),…,X^(L)]，每组的频域数据序列长度为V＝N/L，则第l组频域数据序列X^(l)＝[X_(l-1)V,X_(l-1)V+1,…,X_lV-1]；

步骤二、从L组频域数据序列的每一组内随机选取一个频域数据序列，并将所选取的L个频域数据序列构成一个子块，直至N点频域数据序列被分割为V个互不相交的子块，其中第v个子块为S^(v)、且满足

步骤三、对各子块进行IFFT运算得到子块时域序列，其第v个子块时域序列为s^(v)；

步骤四、将各子块时域序列分别乘以相位旋转因子集合中选取的相位旋转因子后进行加权，并遍历相位旋转因子集合中的所有相位旋转因子从而得到备选传输序列；

步骤五、计算上述备选传输序列的峰均功率比，选择峰均功率比最小的备选传输序列作为发送序列；

本发明的有益效果是：通过对输入频域数据序列的相邻分组、以及分组内的随机子块分割方式，减少了传统相邻分割和交织分割PTS方法的数据序列相关性，从而能更有效地降低OFDM信号的峰均功率比。

附图说明

图1为本发明方法的实现流程图

图2本发明方法与传统PTS方法的PAPR性能对比图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。

图1给出本发明方法的实现过程如下：

(1).将需发送的N点频域数据序列X_N＝[X₀,X₁,…,X_N-1]采用相邻分组方式分成为L组[X⁽¹⁾,X⁽²⁾,…,X^(l),…,X^(L)]，每组频域数据序列长度为V＝N/L，第l组的频域数据序列X^(l)＝[X_(l-1)V,X_(l-1)V+1,…,X_lV-1]；

(2).从L组频域数据序列的每一组内随机选取一个频域数据序列，并将所选取的L个频域数据序列构成一个子块，直至所有频域数据序列被分割为V个互不相交的子块，其中第v个子块为S^(v)、且满足

假设N＝12,V＝3，L＝N/V＝4，频域数据序列X＝[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12],首先将X按相邻分组方式分成4组：X⁽¹⁾＝[1,2,3]、X⁽²⁾＝[4,5,6]、X⁽³⁾＝[7,8,9]、X⁽⁴⁾＝[10,11,12]，随后从4组数据序列的每组各随机选取一个数据构成子块，构成子块的其他数据序列点用0补齐。则分割后的3个子块有3⁴×2⁴×1⁴＝1296种可能组合，如第一种组合情况：

不难发现上述第一种情况即为传统的交织分割方式。

第二种组合情况如下：

可以观察到上述第二种情况中，S⁽¹⁾子块的第6和第7序列、S⁽²⁾子块的第9和第10序列、S⁽³⁾子块的第3和第4序列，都为相邻数据序列。

第三种组合情况如下：

不难看出第三种情况为完全的随机分割方式。而若采用传统随机分割方式，则3个子块有

种可能组合。

(3).对各子块S^(v)进行IFFT运算得到子块时域序列s^(v)；

(4).采用b_v∈{1,-1,i,-i}作为相位旋转因子，将子块时域序列s^(v)分别乘以对应的相位旋转因子后进行加权，并遍历所有相位旋转因子得到备选传输序列；

(5).计算上述备选传输序列的峰均功率比，选择峰均功率比最小的备选传输序列作为发送序列；

图2给出了本发明方法与传统PTS方法在PAPR性能上的比较。仿真参数包括：输入OFDM符号数为100000个，16-QAM调制方式，相位旋转因子在{1,-1,i,-i}中选取，子载波数N＝128，子块数V＝4、分组数L＝32，采用4倍过采样。从图2可以看出，与传统的PTS方法相比，本发明方法能产生更优的性能来降低PAPR。

总之，以上所述实施方案仅为本发明的较佳实例而已，并非仅用于限定本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术来说，在本发明公开的内容上，还可以做出若干等同变形和替换，这些等同变形和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种降低OFDM信号峰均功率比的部分传输序列方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一、将需发送的N点频域数据序列X_N＝[X₀,X₁,…,X_N-1]以相邻方式分成L组[X⁽¹⁾,X⁽²⁾,…,X^(L)]，每组的频域数据序列长度为V＝N/L，第l组的频域数据序列X^(l)＝[X_(l-1)V,X_(l-1)V+1,…,X_lV-1]；

步骤二、从L组频域数据序列的每一组内随机选取一个频域数据序列，并将所选取的L个频域数据序列分割为一个长度为N的子块，其中，子块的频域数据序列位置与所述步骤一中X_N的频率数据序列位置对应、子块其他位置的数据序列为0，直至N点频域数据序列被分割为V个互不相交的子块，其中第v个子块为S^(v)、且满足

步骤三、对各子块进行IFFT运算得到子块时域序列，第v个子块时域序列表示为s^(v)；

步骤四、将各子块时域序列分别乘以相位旋转因子集合{1，-1，i，-i}中选取的相位旋转因子后进行加权，并遍历相位旋转因子集合中的所有相位旋转因子从而得到备选传输序列；

步骤五、计算上述备选传输序列的峰均功率比，选择峰均功率比最小的备选传输序列作为发送序列。