CN1290279C - 一种新的改进pts法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的改进PTS法，在门限比较选择模块6中，预定一个门限，将m簇相位因子相应数据的PAPR与该门限逐一比较，一旦出现数据的PAPR低于或等于门限，那么该数据对应的相位因子即为次优相位因子，将次优相位因子与其相应各组数据相乘、叠加、输出；同时输出有关次优相位因子的副信息。采用本发明的通信方法，既可减小信号峰值功率与平均功率的比值，又可降低计算的复杂度。

Description

一种新的改进PTS法

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及正交频分多址系统。

背景技术

众所周知，在现有的通信技术中，正交频分多址(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，简称OFDM)技术以其很高的频谱利用率、良好的抗多径衰落和抗干扰性能，成为未来移动多媒体通信的主要候选技术之一。

OFDM信号具有峰值功率和平均功率比值(Peak-to-average Power，简称PAPR)偏高的缺点，对非线性很敏感，这就要求发射机的高功率放大器具有很大的线性范围，但是，较大动态范围的功率器件，意味着更高的成本。并且，当超过线性动态范围的OFDM信号通过功率放大器之类的线性器件后，会产生显著的带内失真和带外辐射，从而导致误码率升高。

部分传输序列(Partial Transmit Sequences，简称PTS)法则是降低OFDM信号PAPR的一种常用方法，其工作原理如图1所示：在分组模块1中将数据点分为V组：A⁽¹⁾、A⁽²⁾…A⁽ⁱ⁾…A^(V)(i＝1，2，3…V)，各组通过模块IFFT 2进行IFFT，所得各组数据与多簇相位因子α_j ⁽¹⁾、α_j ⁽²⁾…α_j ⁽ⁱ⁾…α_j ^(V)(i＝1，2，3…V，j＝1，2，3…U，其中U表示与每组数据对应的相位因子有U种选择，因此最多有U^V簇相位因子可供选择)通过乘法器3相乘。然后各组通过加法器4叠加，在比较选择模块5中选择出PAPR最小的数据，与之对应的一簇相位因子即为最优相位因子。将最优相位因子与相应各组数据相乘，叠加，输出，同时输出有关最优相位因子的副信息。详细内容见S.H.Müller and J.B.Huber，“OFDM with reducedpeak-to-average power ratio by optimum combination of partial transmit sequences，”Electron.Lett.，vol.33，pp.368-369，Feb.1997.

现有的PTS法的主要缺点在于：需要对m(m表示系统工作过程中所用相位因子的簇数，可知m≤U^V)簇相位因子分别进行相应运算，计算复杂度较高。

发明内容

本发明的任务是提供一种新的改进PTS法，采用本发明的方法，可以有效地降低PTS法的运算复杂度。

本发明的原理图：包括分组1、IFFT 2、乘法器3、加法器4、门限比较选择6等模块，如图2所示。

本发明工作过程：如图2所示，数据点经过分组模块1分为V组：A⁽¹⁾、A⁽²⁾…A⁽ⁱ⁾…A^(V)(i＝1，2，3…V)，各组分别进行IFFT 2，所得各组数据与多簇相位因子α_j ⁽¹⁾、α_j ⁽²⁾…α_j ⁽ⁱ⁾…α_j ^(V)(i＝1，2，3…V，j＝1，2，3…U)通过乘法器3相乘。然后各组通过加法器4叠加，以上过程和传统的PTS法相同。模块6是本发明的创新内容，在门限比较选择6内，预定一个门限，将m簇相位因子相应数据的PAPR与该门限逐一比较，一旦出现数据的PAPR低于或等于门限，那么该数据对应的相位因子即为次优相位因子，将次优相位因子与其相应各组数据相乘、叠加、输出；同时输出有关次优相位因子的副信息；如果经m次选择比较之后没有出现PAPR低于门限的数据，那么就选择PAPR最小的数据对应的一簇相位因子为次优相位因子，将此簇相位因子与相应各组数据相乘、叠加、输出，同时输出有关次优相位因子的副信息：此时的处理方法与图1所示的传统PTS法完全相同。

在阐述本发明方法之前，首先介绍本发明中所用的术语：

1)相位因子α_j(j＝1，2，3…U)是一个复数，且满足两个条件：(1)|α_j|＝1；(2)假设映射集合为C，对于数据点b_k∈C，有(b_k*α_j)∈C。

2)门限是指根据系统具体需要确定的值。

3)最优相位因子是指传统PTS法中PAPR最小的数据相应的一簇相位因子。次优相位因子是指在本发明中经过门限比较选择后确定的一簇相位因子。

4)副信息是指含有所选择的相位因子(在传统PTS法中被选择的相位因子是最优相位因子，在本发明中被选择的相位因子是次优相位因子)内容的信息。

5)PAPR是信号的峰值功率与平均功率的比值，OFDM信号的PAPR计算方法如下：假设系统有N个子载波，一个OFDM符号内有S(1)、S(2)...S(N)个数据点，则此时

PAPR表示为： $101g\frac{\underset{0\≤k\≤N}{\max }{\left|S\left(k\right)\right|}^2}{\frac{1}{N}\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S\left(i\right)\right|}^2}\left(\mathrm{dB}\right)$

本发明所述的改进PTS的方法是：预定一个门限，将m簇相位因子相应数据的PAPR与该门限逐一比较，一旦出现数据的PAPR低于或等于门限，那么该数据对应的相位因子即为次优相位因子，将次优相位因子与其相应各组数据相乘、叠加、输出；同时输出有关次优相位因子的副信息。

需要说明的是，如果经m次选择比较之后没有出现PAPR低于门限的数据，那么就选择PAPR最小的数据对应的一簇相位因子为次优相位因子(此时的次优相位因子相当于由传统PTS法得到的最优相位因子)，将此簇相位因子与相应各组数据相乘、叠加、输出，同时输出有关次优相位因子的副信息：此时的处理方法与图1所示的传统PTS法完全相同。

本发明方法的工作流程如图3所示。

结论：综上所述，这种新的改进PTS的方法在原有PTS法的基础上，既降低了峰值功率与平均功率的比值，又降低了计算的复杂度。

本发明的创新点：现有的PTS法，在信号峰值功率与平均功率比值降低的同时，计算复杂度偏高。本发明对此提出了一种新的改进PTS的方法，在把信号峰值功率与平均功率比值控制在门限附近的同时，有效降低了计算复杂度。

本发明的实质：预定一个门限，将m簇相位因子相应数据的PAPR与该门限逐一比较，一旦出现数据的PAPR低于或等于门限，那么该数据对应的相位因子即为次优相位因子，将次优相位因子与其相应各组数据相乘、叠加、输出；同时输出有关次优相位因子的副信息；如果经m次选择比较之后没有出现PAPR低于门限的数据，那么就选择PAPR最小的数据对应的一簇相位因子为次优相位因子，将此簇相位因子与相应各组数据相乘、叠加、输出，同时输出有关次优相位因子的副信息：此时的处理方法与图1所示的传统PTS法完全相同。

本发明的工程实现与传统PTS法相比，具有的特点在于：预定一个门限，将m簇相位因子相应数据的PAPR与该门限逐一比较，一旦出现数据的PAPR低于或等于门限，那么该数据对应的相位因子即为次优相位因子，将次优相位因子与其相应各组数据相乘、叠加、输出；同时输出有关次优相位因子的副信息；如果经m次选择比较之后没有出现PAPR低于门限的数据，那么就选择PAPR最小的数据对应的一簇相位因子为次优相位因子，将此簇相位因子与相应各组数据相乘、叠加、输出，同时输出有关次优相位因子的副信息：此时的处理方法与图1所示的传统PTS法完全相同。这种新的改进PTS法既降低了PAPR，又降低了计算复杂度。

附图说明

图1是传统PTS法的工作原理图：

其中，1是分组模块，2是IFFT模块，3是乘法模块，4是加法模块，5是比较选择模块。

A⁽¹⁾、A⁽²⁾…A^(V)分别是1、2…V组的数据点集合，α_j ⁽¹⁾、α_j ⁽²⁾…α_j ^(V)表示对应于1、2…V组的相位因子，其中j＝1，2，3…U；α_j ⁽¹⁾、α_j ⁽²⁾…α_j ^(V)表示经优化选择得到的对应于1、2…V组的最优相位因子，其中j＝1，2，3…U；

图2是本发明提出的改进PTS法的工作原理图：

其中，1是分组模块，2是IFFT模块，3是乘法模块，4是加法模块，6是门限比较选择模块。

A⁽¹⁾、A⁽²⁾…A^(V)分别是1、2…V组的数据点集合，α_j ⁽¹⁾、α_j ⁽²⁾…α_j ^(V)表示对应于1、2…V组的相位因子，其中j＝1，2，3…U；α_j ⁽¹⁾、α_j ⁽²⁾…α_j ^(V)表示经门限比较选择得到的对应于1、2…V组的次优相位因子，其中j＝1，2，3…U；

图3是本发明的工作流程图。

具体实施方式

本发明的主要创新是预定一个门限，将与m簇相位因子相应数据的PAPR与门限逐一比较，由此选择次优相位因子。门限比较选择模块6可以通过编程的方法实现，利用现有技术可以制作成相应的硬件，然后，联合其他模块，组成本发明的整个系统。

Claims (2)

1、一种新的改进PTS法，它包括：

步骤1将数据点经过分组模块1分为V组：A⁽¹⁾、A⁽²⁾…A⁽ⁱ⁾…A^(V)(i＝1，2，3…V)，各组分别进行IFFT2，所得各组数据与相位因子簇α_j ⁽¹⁾、α_j ⁽²⁾…α_j ⁽ⁱ⁾…α_j ^(V)(i＝1，2，3…V，j＝1，2，3…U)通过乘法器3相乘；

步骤2将步骤1得到的数据通过加法器4叠加，得到经过加法器4叠加的数据；其特征在于它包括

步骤3预定一个门限，将步骤2得到的经过加法器4叠加的数据的峰平比PAPR与该门限逐一比较，一旦出现数据的峰平比PAPR低于或等于门限，那么该数据对应的相位因子即为次优相位因子；

步骤4将步骤3得到的次优相位因子与分组模块1输出的各组数据A⁽¹⁾、A⁽²⁾…A⁽ⁱ⁾…A^(V)(i＝1，2，3…V)相乘、叠加、输出；同时输出有关次优相位因子的副信息。

2、根据权利要求1所述的一种新的改进PTS法，其特征是所述的PAPR门限可以根据系统具体需要确定。

Images