WO2019075918A1 - 一种结合信道估计避免pts发送边带信息的方法 - Google Patents

一种结合信道估计避免pts发送边带信息的方法 Download PDF

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周洋
丁欣
徐宁
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Definitions

  • the present invention belongs to the field of wireless and wired communication technologies based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems, and in particular, to a method for avoiding the transmission of sideband information by a Partial transmit sequence (PTS).
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • PTS Partial transmit sequence
  • Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology naturally has the property of resisting multipath interference, and it can perform data transmission on non-contiguous sub-bands. These two important features make OFDM a standard technology for physical layers of 4G or even 5G.
  • PPAPR Peak to Average Power Ratio
  • high power amplifiers operate at or near the saturation region with maximum output power efficiency. Due to the high PAPR of the input signal, no memory nonlinear distortion will be introduced into the communication channel, resulting in out-of-band spectral reproduction and system bit error ratio (BER). Therefore, in an OFDM wireless communication system, it is very important to reduce the high PAPR of a signal.
  • the PTS method groups the frequency domain data blocks, then transforms each packet into the time domain by Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), and multiplies each time domain signal by a different phase rotation factor.
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • the signal with the smallest PAPR is selected for transmission.
  • the transmitting end Due to the phase rotation of the frequency domain data, the transmitting end must use some subcarriers to transmit phase rotation information (sideband information) to the receiving end to recover the data. Sending sideband information will first cause a loss of data rate. Secondly, if the sideband information cannot be recovered correctly at the receiving end, the BER will be sharply deteriorated.
  • the present invention proposes a method for avoiding PTS transmitting sideband information in combination with channel estimation for reducing the OFDM signal PAPR of PTS.
  • the method reduces the OFDM signal PAPR without transmitting sideband information. Therefore, the spectral efficiency and bit error rate performance of the system are not affected.
  • the invention discloses a method for avoiding PTS transmitting sideband information in combination with channel estimation, comprising the following steps:
  • Step 1 The transmitting end determines an indication sequence of the data subcarrier and the pilot subcarrier
  • Step 2 grouping the frequency domain data blocks including the data and the pilot, and reducing the peak-to-average power ratio PAPR of the orthogonal frequency division multiplexing OFDM signal by phase rotation according to the partial transmission sequence PTS method;
  • Step 3 processing the pilot of the received signal by using channel estimation based on fast Fourier transform FFT interpolation to obtain a frequency domain channel response, and extracting a phase rotation sequence of the transmitting end;
  • Step 4 equalize the received data by obtaining the frequency domain channel response
  • Step 5 Perform phase inverse rotation on the equalized data by the phase rotation information extracted in step 3 to obtain the transmitted data symbols.
  • step 1 the frequency domain data block is recorded as Where N is the number of subcarriers,
  • step 2 the following steps are included:
  • step 21 the frequency domain data block X is divided into M sub-blocks, which are expressed as:
  • x m [x m (0),x m (1),...,x m (N-1)],
  • x m (N-1) represents the N-1th point data of x m in the time domain
  • u means the uth
  • Step 23 according to U different phase rotation sequences ⁇ u , phase rotation of x m to obtain U candidate signals Expressed as:
  • n represents the nth point, 0 ⁇ n ⁇ N-1, Express Absolute value, Express average of;
  • Step 24 remember that the minimum PAPR u is PAPR * , and the signal after PAPR reduction is recorded as a signal.
  • the corresponding phase rotation sequence is recorded as W * and the signal is Send it out.
  • step 3 the following steps are included:
  • Step 32 Calculate a rotational channel response on L pilot subcarriers by using pilots Expressed as:
  • X p (k) is the pilot on the kth subcarrier
  • Step 33 the rotating channel response Divided into M groups, expressed as:
  • Step 34 according to the phase inverse rotation sequence ⁇ ' u pair Perform phase inverse rotation to obtain U candidate signals, which are expressed as:
  • Tail u is a conjugated vector of ⁇ u .
  • step 35 the minimum Tail u is Tail * , and the corresponding phase inverse rotation sequence is recorded as ⁇ ' * ;
  • step 4 performing zero-forcing equalization ZF or minimum mean square error equalization MMSE on the frequency domain data to obtain a transmitted data symbol block
  • the kth point data 0 ⁇ k ⁇ N-1, Expressed as:
  • ⁇ is the reciprocal of the signal to noise ratio.
  • step 5 the following steps are included:
  • Step 51 Will Divided into M sub-blocks, expressed as:
  • Step 52 Right Perform a phase inverse rotation operation to get the transmitted data block X as follows:
  • Figure 1 is a flow chart of the present invention.
  • the present invention discloses a method for avoiding PTS transmitting sideband information in combination with channel estimation, including the following steps:
  • Step 1 The transmitting end determines an indication sequence of the data subcarrier and the pilot subcarrier
  • Step 2 grouping frequency domain data blocks including data and pilots, and reducing PAPR of the OFDM signal by phase rotation according to the PTS method;
  • Step 3 processing the pilot of the received signal by channel estimation based on FFT Fast Fourier Transform (FFT) interpolation to obtain a frequency domain channel response, and extracting a phase rotation sequence of the transmitting end;
  • FFT Fast Fourier Transform
  • Step 4 equalize the received data by using the obtained frequency domain channel response
  • Step 5 Perform phase inverse rotation on the equalized data by the phase rotation information extracted in step 3 to obtain a transmitted data symbol.
  • step 1 the frequency domain data block is recorded as Where N is the number of subcarriers,
  • step 2 the following steps are included:
  • step 21 the frequency domain data block X is divided into M sub-blocks, which are expressed as:
  • x m [x m (0),x m (1),...,x m (N-1)],
  • x m (N-1) represents the N-1th point data of x m in the time domain
  • u means the uth
  • Step 23 according to U different phase rotation sequences ⁇ u , phase rotation of x m to obtain U candidate signals Expressed as:
  • n represents the nth point, 0 ⁇ n ⁇ N-1, Express Absolute value, Express average of;
  • Step 24 remember that the minimum PAPR u is PAPR * , and the signal after PAPR reduction is recorded as a signal.
  • the corresponding phase rotation sequence is recorded as W * and the signal is Send it out.
  • step 3 the following steps are included:
  • Step 32 Calculate a rotational channel response on L pilot subcarriers by using pilots Expressed as:
  • X p (k) is the pilot on the kth subcarrier
  • Step 33 the rotating channel response Divided into M groups, expressed as:
  • Step 34 according to the phase inverse rotation sequence ⁇ ' u pair Perform phase inverse rotation to obtain U candidate signals, which are expressed as:
  • Tail u is a conjugated vector of ⁇ u .
  • step 35 the minimum Tail u is Tail * , and the corresponding phase inverse rotation sequence is recorded as ⁇ ' * ;
  • step 4 performing zero-forcing equalization ZF or minimum mean square error equalization MMSE on the frequency domain data to obtain a transmitted data symbol block
  • the kth point data 0 ⁇ k ⁇ N-1, Expressed as:
  • ⁇ is the reciprocal of the signal to noise ratio.
  • step 5 the following steps are included:
  • Step 51 Will Divided into M sub-blocks, expressed as:
  • Step 52 Right Perform a phase inverse rotation operation to get the transmitted data block X as follows:
  • the phase rotation sequence of the terminal is extracted to obtain a real channel response;
  • step 4 the frequency domain data block is equalized according to the real channel response
  • step 5 the equalized frequency domain data block is divided into 4 sub-blocks, and the phase is inversely rotated.
  • the simulation results show that the present invention can ensure the BER is not affected while ensuring the PAPR performance, and avoids the transmission of sideband information, thereby improving the throughput of the system.
  • the present invention reduces the data rate and bit error rate performance after PAPR as well as the signal before the PAPR is degraded.

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Abstract

本发明提供的一种避免部分发送序列发送边带信息的方法，包括下述步骤：步骤1：确定数据子载波和导频子载波的指示序列；步骤2：将包括数据和导频的频域数据块进行分组，按照PTS方法通过相位旋转降低OFDM信号的峰值平均功率比PAPR。步骤3：通过基于快速傅里叶变换插值的信道估计对接收信号的导频进行处理获得频域信道响应，并将相位旋转序列提取出来。步骤4：通过获得的频域信道响应，对接收数据进行均衡。步骤5：通过步骤3提取的相位旋转信息对均衡后的数据进行相位逆旋转，获得发送的数据符号。

Description

一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法 技术领域
本发明属于基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的无线和有线通信技术领域，具体涉及一种避免联合部分发送序列(Partial transmit sequence，PTS)发送边带信息的方法。
背景技术
正交频分复用(OFDM)技术天然具有对抗多径干扰的特性，并且它可以在非连续的子频带上进行数据传输。这两项重要的特性，使得OFDM成为4G乃至5G的物理层标准技术。但是，在OFDM系统中，一些有挑战性的问题仍然没有解决，其中一项就是OFDM信号的高峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。通常情况下，高功率放大器工作在饱和区域或者接近饱和区域其输出功率效率最大。由于输入信号的高PAPR，无记忆非线性失真将被引入到通信信道，导致带外频谱再生和系统比特误差率(bit error ratio，BER)。因此，在OFDM无线通信系统中，降低信号的高PAPR非常重要。
现有降低传统OFDM信号PAPR的方法中，一类主要的方法是部分发送序列法(PTS)。PTS法将频域数据块进行分组，然后通过傅里叶逆变换(Inverse fast Fourier transform,IFFT)将每个分组变换到时域，再对每个时域信号乘上不同的相位旋转因子，最后选择PAPR最小的信号发送出去。由于对频域数据进行了相位旋转，发射端须用一些子载波发送相位旋转信息(边带信息)到接收端恢复数据。发送边带信息首先会造成数据速率的损失，其次，在接收端如果边带信息不能得到正确恢复，会导致BER急剧恶化。
发明内容
发明目的：针对PTS降低OFDM信号PAPR需要发送边带信息的问题，本发明提出了一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法，该方法在降低OFDM信号PAPR的同时，不用发送边带信息，从而能保证系统的频谱效率和误码率性能不受影响。
本发明公开了一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法，包括下述步骤：
步骤1：发射端确定数据子载波和导频子载波的指示序列；
步骤2：将包括数据和导频的频域数据块进行分组，按照部分发送序列PTS方法通过相位旋转降低正交频分复用OFDM信号的峰均功率比PAPR；
步骤3：通过基于快速傅里叶变换FFT插值的信道估计对接收信号的导频进行处理获得频域信道响应，提取发射端的相位旋转序列；
步骤4：通过获得的频域信道响应，均衡接收的数据；
步骤5：通过步骤3提取的相位旋转信息对均衡后的数据进行相位逆旋转，获得发射的数据符号。
步骤1中，频域数据块记为
Figure PCTCN2017118769-appb-000001
其中N为子载波的个数，
Figure PCTCN2017118769-appb-000002
为转置，X一共有N点数据，包含L＝N/4个导频和N-L个正交振幅调制QAM符号，将L个导频设置于第4l个子载波上，其中,l＝0,1,…L-1，将N-L个QAM符号设置于其他的N-L子载波上。
步骤2中，包括以下步骤：
步骤21，将频域数据块X分成M个子块，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000003
其中，M＝4，
Figure PCTCN2017118769-appb-000004
表示第m个子块，m＝0,1,...,M-1，第m个子块X m中第k个子载波上的数据
Figure PCTCN2017118769-appb-000005
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000006
通过N点快速傅里叶逆变换将X m变换到时域得到第m个时域信号x m，表示为：
x m＝[x m(0),x m(1),…,x m(N-1)]，
其中，x m(N-1)表示x m在时域内的第N-1点数据；
步骤22，产生一个包含U＝4 M个相位旋转序列Ω u的集合Ψ，相位旋转序列表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000007
其中
Figure PCTCN2017118769-appb-000008
u表示第u个，
Figure PCTCN2017118769-appb-000009
是相位旋转因子，
Figure PCTCN2017118769-appb-000010
步骤23，根据U个不同的相位旋转序列Ω u，对x m进行相位旋转，得到U个候选信号
Figure PCTCN2017118769-appb-000011
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000012
其中，
Figure PCTCN2017118769-appb-000013
表示第u个候选信号
Figure PCTCN2017118769-appb-000014
计算U个候选信号的PAPR u，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000015
其中n表示第n点，0≤n≤N-1，
Figure PCTCN2017118769-appb-000016
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000017
的绝对值，
Figure PCTCN2017118769-appb-000018
表示求
Figure PCTCN2017118769-appb-000019
的平均值；
步骤24，记最小的PAPR u为PAPR *，将PAPR降低后的信号记为信号
Figure PCTCN2017118769-appb-000020
对应的相位旋转序列记做W *，并将信号
Figure PCTCN2017118769-appb-000021
发送出去。
步骤3中，包括以下步骤：
步骤31，将接收端的接收信号记为r＝[r(0),r(1),…,r(N-1)]，其中r(N-1)表示r中的第N-1点数据，通过N点快速傅里叶变换FFT将接收信号r转换到频域得到频域数据块R＝[R(0),R(1),…,R(N-1)]，其中，R(N-1)表示频域数据块R中的第N-1点数据，
Figure PCTCN2017118769-appb-000022
表示频域数据块R中的第k个数据，0≤k≤N-1，H(k)和W(k)分别是第k个子载波上的频域信道响应和噪声，
Figure PCTCN2017118769-appb-000023
为第k个子载波上相位旋转后的数据；
步骤32，通过导频计算L个导频子载波上的旋转信道响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000024
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000025
其中，X p(k)为第k个子载波上的导频；
步骤33，将旋转信道响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000026
分成M个分组，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000027
其中
Figure PCTCN2017118769-appb-000028
表示第m个分组，长度为L，
Figure PCTCN2017118769-appb-000029
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000030
中的第l点，0≤l≤L-1
Figure PCTCN2017118769-appb-000031
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000032
利用L点IFFT将
Figure PCTCN2017118769-appb-000033
变换到时域得到
Figure PCTCN2017118769-appb-000034
对应的信道旋转冲击响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000035
Figure PCTCN2017118769-appb-000036
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000037
中的第L-1点数据；
步骤34，根据相位逆旋转序列Ω' u对
Figure PCTCN2017118769-appb-000038
进行相位逆旋转，得到U个候选信号，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000039
其中，'表示共轭，Ω' u是对Ω u取共轭后的向量，
Figure PCTCN2017118769-appb-000040
计算
Figure PCTCN2017118769-appb-000041
尾部信号的最小值Tail u，表示为
Figure PCTCN2017118769-appb-000042
其中，Q是整数，设置为Q＝4；
步骤35，记最小的Tail u为Tail *，对应的相位逆旋转序列记做Ω' *；
步骤36，通过Ω' *＝[W *' 0,W *' 1,...,W *' M-1]计算真实的信道冲击响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000043
在
Figure PCTCN2017118769-appb-000044
后面添加(N-L)个零，得到
Figure PCTCN2017118769-appb-000045
再对h求N点FFT得到N个子载波上的信道响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000046
Figure PCTCN2017118769-appb-000047
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000048
中的第N-1点数据。
步骤4中，对频域数据进行迫零均衡ZF或者最小均方差均衡MMSE得到发送的数据符号块
Figure PCTCN2017118769-appb-000049
Figure PCTCN2017118769-appb-000050
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000051
中的第k点数据，0≤k≤N-1，
Figure PCTCN2017118769-appb-000052
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000053
其中，γ为信噪比的倒数。
步骤5中，包括以下步骤：
步骤51：将
Figure PCTCN2017118769-appb-000054
分成M个子块，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000055
其中，
Figure PCTCN2017118769-appb-000056
表示第m个子块，可表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000057
其中，
Figure PCTCN2017118769-appb-000058
表示第m个子块
Figure PCTCN2017118769-appb-000059
中第k个子载波上的数据，
步骤52：对
Figure PCTCN2017118769-appb-000060
进行相位逆旋转操作，得到发送数据块X，如下所示：
Figure PCTCN2017118769-appb-000061
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本发明流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法，包括下述步骤：
步骤1：发射端确定数据子载波和导频子载波的指示序列；
步骤2：将包括数据和导频的频域数据块进行分组，按照PTS方法通过相位旋转降低OFDM信号的PAPR；
步骤3：通过基于FFT快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)插值的信道估计对接收信号的导频进行处理获得频域信道响应，并将发射端的相位旋转序列提取出来；
步骤4：通过获得的频域信道响应，对接收数据进行均衡；
步骤5：通过步骤3提取的相位旋转信息对均衡后的数据进行相位逆旋转，获得发送的数据符号。
步骤1中，频域数据块记为
Figure PCTCN2017118769-appb-000062
其中N为子载波的个数，
Figure PCTCN2017118769-appb-000063
为转置，X一共有N点数据，包含L＝N/4个导频和N-L个正交振幅调制QAM符号，将L个导频设置于第4l个子载波上，其中,l＝0,1,…L-1，将N-L个QAM符号设置于其他的N-L子载波上。
步骤2中，包括以下步骤：
步骤21，将频域数据块X分成M个子块，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000064
其中，M＝4，
Figure PCTCN2017118769-appb-000065
表示第m个子块，m＝0,1,...,M-1，第m个子块X m中第k个子载波上的数据
Figure PCTCN2017118769-appb-000066
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000067
通过N点快速傅里叶逆变换将X m变换到时域得到第m个时域信号x m，表示为：
x m＝[x m(0),x m(1),…,x m(N-1)]，
其中，x m(N-1)表示x m在时域内的第N-1点数据；
步骤22，产生一个包含U＝4 M个相位旋转序列Ω u的集合Ψ，相位旋转序列表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000068
其中
Figure PCTCN2017118769-appb-000069
u表示第u个，
Figure PCTCN2017118769-appb-000070
是相位旋转因子，
Figure PCTCN2017118769-appb-000071
步骤23，根据U个不同的相位旋转序列Ω u，对x m进行相位旋转，得到U个候选信号
Figure PCTCN2017118769-appb-000072
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000073
其中，
Figure PCTCN2017118769-appb-000074
表示第u个候选信号
Figure PCTCN2017118769-appb-000075
计算U个候选信号的PAPR u，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000076
其中n表示第n点，0≤n≤N-1，
Figure PCTCN2017118769-appb-000077
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000078
的绝对值，
Figure PCTCN2017118769-appb-000079
表示求
Figure PCTCN2017118769-appb-000080
的平均值；
步骤24，记最小的PAPR u为PAPR *，将PAPR降低后的信号记为信号
Figure PCTCN2017118769-appb-000081
对应的相位旋转序列记做W *，并将信号
Figure PCTCN2017118769-appb-000082
发送出去。
步骤3中，包括以下步骤：
步骤31，将接收端的接收信号记为r＝[r(0),r(1),…,r(N-1)]，其中r(N-1)表示r中的第N-1点数据，通过N点快速傅里叶变换FFT将接收信号r转换到频域得到频域数据块R＝[R(0),R(1),…,R(N-1)]，其中，R(N-1)表示频域数据块R中的第N-1点数据，
Figure PCTCN2017118769-appb-000083
R(k)表示频域数据块R中的第k个数据，0≤k≤N-1，H(k)和W(k)分别是第k个子载波上的频域信道响应和噪声，
Figure PCTCN2017118769-appb-000084
为第k个子载波上相位旋转后的数据；
步骤32，通过导频计算L个导频子载波上的旋转信道响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000085
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000086
其中，X p(k)为第k个子载波上的导频；
步骤33，将旋转信道响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000087
分成M个分组，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000088
其中
Figure PCTCN2017118769-appb-000089
表示第m个分组，长度为L，
Figure PCTCN2017118769-appb-000090
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000091
中的第l点， 0≤l≤L-1
Figure PCTCN2017118769-appb-000092
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000093
利用L点IFFT将
Figure PCTCN2017118769-appb-000094
变换到时域得到
Figure PCTCN2017118769-appb-000095
对应的信道旋转冲击响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000096
Figure PCTCN2017118769-appb-000097
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000098
中的第L-1点数据；
步骤34，根据相位逆旋转序列Ω' u对
Figure PCTCN2017118769-appb-000099
进行相位逆旋转，得到U个候选信号，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000100
其中，'表示共轭，Ω' u是对Ω u取共轭后的向量，
Figure PCTCN2017118769-appb-000101
计算
Figure PCTCN2017118769-appb-000102
尾部信号的最小值Tail u，表示为
Figure PCTCN2017118769-appb-000103
其中，Q是整数，设置为Q＝4；
步骤35，记最小的Tail u为Tail *，对应的相位逆旋转序列记做Ω' *；
步骤36，通过Ω' *＝[W *' 0,W *' 1,...,W *' M-1]计算真实的信道冲击响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000104
在
Figure PCTCN2017118769-appb-000105
后面添加(N-L)个零，得到
Figure PCTCN2017118769-appb-000106
再对h求N点FFT得到N个子载波上的信道响应
Figure PCTCN2017118769-appb-000107
Figure PCTCN2017118769-appb-000108
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000109
中的第N-1点数据。
步骤4中，对频域数据进行迫零均衡ZF或者最小均方差均衡MMSE得到发送的数据符号块
Figure PCTCN2017118769-appb-000110
Figure PCTCN2017118769-appb-000111
表示
Figure PCTCN2017118769-appb-000112
中的第k点数据，0≤k≤N-1，
Figure PCTCN2017118769-appb-000113
表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000114
其中，γ为信噪比的倒数。
步骤5中，包括以下步骤：
步骤51：将
Figure PCTCN2017118769-appb-000115
分成M个子块，表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000116
其中，
Figure PCTCN2017118769-appb-000117
表示第m个子块，可表示为：
Figure PCTCN2017118769-appb-000118
其中，
Figure PCTCN2017118769-appb-000119
表示第m个子块
Figure PCTCN2017118769-appb-000120
中第k个子载波上的数据，
步骤52：对
Figure PCTCN2017118769-appb-000121
进行相位逆旋转操作，得到发送数据块X，如下所示：
Figure PCTCN2017118769-appb-000122
下面通过借助实例更加详细地说明本发明，但以下实例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
实施例1
参数说明：
步骤1中，系统子载波数为N＝1024，导频个数为L＝256，星座映射方式为4QAM；
步骤2中，M＝4，即：将频域数据块分成4个子块，相位旋转序列的个数为U＝256，对频域数据块进行相位旋转后，得到256个不同的候选序列，然后选择其中PAPR最小的序列为最优序列，然后将其发送出去；
步骤3中，通过256点导频对频域信道响应进行估计，将256点频域信道响应分成4组，然后通过U＝256个逆相位旋转序列对频域信道响应进行逆相位旋转，将发送端的相位旋转序列提取出来，获取真实的信道响应；
步骤4中，根据真实的信道响应对频域数据块进行均衡；
步骤5中，将均衡后的频域数据块分成4个子块，对其进行相位逆旋转。
仿真结果表明，本发明在保证PAPR降低性能的同时，可以保证BER不受影响，同时避免边带信息的发送，从而提升系统的吞吐量。
PAPR可以降低5.5dB，BER＝10 -5时，信噪比为12dB。本发明降低PAPR之后的数据速率、误码率性能和不降PAPR之前的信号一样。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (6)

  1. 一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法，其特征在于，包括下述步骤：
    步骤1：发射端确定数据子载波和导频子载波的指示序列；
    步骤2：将包括数据和导频的频域数据块进行分组，按照部分发送序列PTS方法通过相位旋转降低正交频分复用OFDM信号的峰均功率比PAPR；
    步骤3：通过基于快速傅里叶变换FFT插值的信道估计对接收信号的导频进行处理获得频域信道响应，提取发射端的相位旋转序列；
    步骤4：通过获得的频域信道响应，均衡接收的数据；
    步骤5：通过步骤3提取的相位旋转信息对均衡后的数据进行相位逆旋转，获得发射的数据符号。
  2. 根据权利要求1所述的一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法，其特征在于，步骤1中，频域数据块记为X＝[X(0),X(1),…,X(N-1)] 丅,其中N为子载波的个数， 丅为转置，X一共有N点数据，包含L＝N/4个导频和N-L个正交振幅调制QAM符号，将L个导频设置于第4l个子载波上，其中,l＝0,1,…L-1，将N-L个QAM符号设置于其他的N-L子载波上。
  3. 根据权利要求2所述的一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法，其特征在于，步骤2中，包括以下步骤：
    步骤21，将频域数据块X分成M个子块，表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100001
    其中，M＝4，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100002
    表示第m个子块，m＝0,1,...,M-1，第m个子块X m中第k个子载波上的数据
    Figure PCTCN2017118769-appb-100003
    表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100004
    通过N点快速傅里叶逆变换将X m变换到时域得到第m个时域信号x m，表示为：
    x m＝[x m(0),x m(1),…,x m(N-1)]，
    其中，x m(N-1)表示x m在时域内的第N-1点数据；
    步骤22，产生一个包含U＝4 M个相位旋转序列Ω u的集合Ψ，相位旋转序列表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100005
    其中
    Figure PCTCN2017118769-appb-100006
    u表示第u个，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100007
    是相位旋转因子，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100008
    步骤23，根据U个不同的相位旋转序列Ω u，对x m进行相位旋转，得到U个候选信号
    Figure PCTCN2017118769-appb-100009
    表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100010
    其中，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100011
    表示第u个候选信号
    Figure PCTCN2017118769-appb-100012
    计算U个候选信号的PAPR u，表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100013
    其中n表示第n点，0≤n≤N-1，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100014
    表示
    Figure PCTCN2017118769-appb-100015
    的绝对值，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100016
    表示求|
    Figure PCTCN2017118769-appb-100017
    的平均值；
    步骤24，记最小的PAPR u为PAPR *，将PAPR降低后的信号记为信号
    Figure PCTCN2017118769-appb-100018
    对应的相位旋转序列记做W *，并将信号
    Figure PCTCN2017118769-appb-100019
    发送出去。
  4. 根据权利要求3所述的一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：
    步骤31，将接收端的接收信号记为r＝[r(0),r(1),…,r(N-1)]，其中r(N-1)表示r中的第N-1点数据，通过N点快速傅里叶变换FFT将接收信号r转换到频域得到频域数据块R＝[R(0),R(1),…,R(N-1)]，其中，R(N-1)表示频域数据块R中的第N-1点数据，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100020
    R(k)表示频域数据块R中的第k个数据，0≤k≤N-1，H(k)和W(k)分别是第k个子载波上的频域信道响应和噪声，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100021
    为第k个子载波上相位旋转后的数据；
    步骤32，通过导频计算L个导频子载波上的旋转信道响应
    Figure PCTCN2017118769-appb-100022
    表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100023
    其中，X p(k)为第k个子载波上的导频；
    步骤33，将旋转信道响应
    Figure PCTCN2017118769-appb-100024
    分成M个分组，表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100025
    其中
    Figure PCTCN2017118769-appb-100026
    表示第m个分组，长度为L，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100027
    表示
    Figure PCTCN2017118769-appb-100028
    中的第l点，0≤l≤L-1
    Figure PCTCN2017118769-appb-100029
    表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100030
    利用L点IFFT将
    Figure PCTCN2017118769-appb-100031
    变换到时域得到
    Figure PCTCN2017118769-appb-100032
    对应的信道旋转冲击响应
    Figure PCTCN2017118769-appb-100033
    表示
    Figure PCTCN2017118769-appb-100034
    中的第L-1点数据；
    步骤34，根据相位逆旋转序列Ω' u对
    Figure PCTCN2017118769-appb-100035
    m＝0,1,...,M-1进行相位逆旋转，得到U个候选信号，表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100036
    其中，'表示共轭，Ω' u是对Ω u取共轭后的向量，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100037
    计算
    Figure PCTCN2017118769-appb-100038
    尾部信号的最小值Tail u，表示为
    Figure PCTCN2017118769-appb-100039
    其中，Q是整数，设置为Q＝4；
    步骤35，记最小的Tail u为Tail *，对应的相位逆旋转序列记做Ω' *；
    步骤36，通过
    Figure PCTCN2017118769-appb-100040
    计算真实的信道冲击响应
    Figure PCTCN2017118769-appb-100041
    在
    Figure PCTCN2017118769-appb-100042
    后面添加(N-L)个零，得到
    Figure PCTCN2017118769-appb-100043
    再对h求N点FFT得到N个子载波上的 信道响应
    Figure PCTCN2017118769-appb-100044
    表示
    Figure PCTCN2017118769-appb-100045
    中的第N-1点数据。
  5. 根据权利要求4所述的一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法，其特征在于，对频域数据进行迫零均衡ZF或者最小均方差均衡MMSE得到发送的数据符号块
    Figure PCTCN2017118769-appb-100046
    表示
    Figure PCTCN2017118769-appb-100047
    中的第k点数据，0≤k≤N-1，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100048
    表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100049
    其中，γ为信噪比的倒数。
  6. 根据权利要求5所述的一种结合信道估计避免PTS发送边带信息的方法，其特征在于，步骤5包括以下步骤：
    步骤51：将
    Figure PCTCN2017118769-appb-100050
    分成M个子块，表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100051
    其中，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100052
    表示第m个子块，可表示为：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100053
    其中，
    Figure PCTCN2017118769-appb-100054
    表示第m个子块
    Figure PCTCN2017118769-appb-100055
    中第k个子载波上的数据，
    步骤52：对
    Figure PCTCN2017118769-appb-100056
    进行相位逆旋转操作，得到发送数据块X，如下所示：
    Figure PCTCN2017118769-appb-100057
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