專利名稱：一種降低濾波器組多載波系統(tǒng)的峰均比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多載波調(diào)制方式領(lǐng)域，涉及基于濾波器組的多載波調(diào)制技術(shù)的設(shè)計(jì)， 尤其涉及一種降低濾波器組多載波系統(tǒng)的峰均比的方法。
背景技術(shù)：
多載波調(diào)制技術(shù)MCM適用于多種通信方式，例如無線電射頻通信、光通信等，特別 適用于高速數(shù)據(jù)的傳輸。多載波技術(shù)通過把數(shù)據(jù)分散到許多子載波上，大大降低了各子載 波的符號(hào)速率，因此具有頻譜利用率很高、頻譜效率比串行系統(tǒng)高、抗多徑干擾與頻率選擇 性衰落能力強(qiáng)等特點(diǎn)。傳統(tǒng)OFDM是常用的多載波調(diào)制技術(shù)之一，能夠有效抗信道多徑衰落 及脈沖干擾。隨著大規(guī)模集成電路、信道自適應(yīng)技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，OFDM技術(shù)逐漸 從理論走向?qū)嶋H應(yīng)用。作為高速雙向無線數(shù)據(jù)通信的最佳實(shí)現(xiàn)方式之一，OFDM技術(shù)已經(jīng)成 為BeyOnd3G、4G、802. 16等通信系統(tǒng)中關(guān)注的焦點(diǎn)技術(shù)之一。另外，由于OFDM系統(tǒng)可以靈活 地選擇適合的子載波進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的頻域資源分配，使OFDM在認(rèn)知無線電上的應(yīng)用 也引起了人們的注意。但是，0FDM存在一些固有的缺點(diǎn)，例如，它對(duì)子載波間的干擾(ICI) 非常敏感。同時(shí)，循環(huán)前綴不僅降低了頻譜效率，并且在快時(shí)變多徑信道中，循環(huán)前綴也會(huì) 失去作用，結(jié)果是產(chǎn)生符號(hào)間的干擾(ISI)。為了克服0FDM系統(tǒng)的上述缺點(diǎn)，Saltzberg提出了基于濾波器組的多載波通信技 術(shù)，濾波器組多載波(FBMC，F(xiàn)ilter Bank Multi-carrier)系統(tǒng)，他建議采用一種特殊的正 交幅度調(diào)制技術(shù)。FBMC作為一種多載波技術(shù)，它的主要特點(diǎn)是在頻域子載波可被設(shè)計(jì)成最 優(yōu)的，擁有很好的頻譜抑制能力。由于有足夠的阻帶衰減，只有相鄰的子信道可能會(huì)引起載 波間干擾。與傳統(tǒng)的0FDM相比，F(xiàn)BMC最本質(zhì)的區(qū)別在于擁有更有效的脈沖成形濾波從而 得到更好的時(shí)頻局部特性。而好的時(shí)頻局部特性是指成形濾波函數(shù)在時(shí)頻平面表現(xiàn)為緊支 撐集，即時(shí)頻平面中每個(gè)格子處的成形函數(shù)有較少能量擴(kuò)展到附近格子，那么在傳輸信號(hào) 時(shí)不需要插入循環(huán)前綴就可以有效減小ICI/ISI的影響。由于不需要插入循環(huán)前綴，因此 FBMC系統(tǒng)比0FDM系統(tǒng)具有更高的譜效率。峰均比(Peak to Average Power Ratio, PAPR)PAPR問題是由于多載波系統(tǒng)的輸 出是多個(gè)子信道信號(hào)的疊加，因此如果多個(gè)信號(hào)相位一致時(shí)，所得的疊加信號(hào)的瞬時(shí)功率 會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號(hào)的平均功率。與傳統(tǒng)的多載波系統(tǒng)相比，F(xiàn)BMC系統(tǒng)具有峰均功率比高這一 明顯缺陷，這將帶來以下兩方面的不利影響峰均比越高，則信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍越大，系統(tǒng)對(duì)數(shù) 模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度要求也越高，這將導(dǎo)致設(shè)備成本增加；從功率轉(zhuǎn)換的角度考慮，峰均比 高的射頻信號(hào)通過功率放大器等非線性設(shè)備時(shí)，會(huì)引入一些失真，例如嚴(yán)重的帶內(nèi)失真和 帶外輻射，這將惡化誤碼率性能和產(chǎn)生鄰道干擾。這些都大大增加了 FBMC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的困 難。因此，如何抑制FBMC系統(tǒng)的PAPR成為實(shí)現(xiàn)FBMC系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)在的很多研究都是從如何降低信號(hào)的PAPR入手解決FBMC系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用問 題，目前討論較多的抑制FBMC系統(tǒng)的信號(hào)峰均比的方法主要有限幅法、加窗法、編碼法、選 擇性映射法、部分傳輸序列法及壓擴(kuò)法。限幅法和加窗法是最簡(jiǎn)單也是最有效的降低PAPR的方法，不過由于它是對(duì)FBMC信號(hào)的非線性畸變，因此給系統(tǒng)引入了新的噪聲，導(dǎo)致系統(tǒng) 性能下降。編碼方法只選擇能夠使隊(duì)PAH 最小的碼本進(jìn)行編碼，所以算法復(fù)雜度高且產(chǎn)生 很多冗余數(shù)據(jù)，特別是當(dāng)子載波數(shù)較大時(shí)編碼效率非常低。選擇性映射方法雖然有效降低 了 PAPR，但計(jì)算量太大，且需傳送邊帶信息。Skrzypczak和Javaudin在文獻(xiàn)“Reduction of thePeak-to-Average Power Ratio for the FBMC Modulation，，中，出了ift SLM 夕去 用于減小FBMC系統(tǒng)的PAPR，但效果并不是特別顯著。由此可見，尋找新的方法解決峰均比問題對(duì)FBMC技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，尤其是在 移動(dòng)與無線通信中的應(yīng)用具有重要意義。如果能有效降低FBMC信號(hào)的峰均比，F(xiàn)BMC技術(shù) 將擁有十分廣闊的應(yīng)用前景。鑒于以上考慮，本發(fā)明提供了一種降低FBMC系統(tǒng)的峰均比的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種降低FBMC系 統(tǒng)的峰均比的方法，采用幀選擇性映射方法，可以保證系統(tǒng)的低峰均比要求，進(jìn)一步優(yōu)化系 統(tǒng)的性能。利用FSLM法降低了 FBMC的PAPR并用Monte Carlo仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。從 仿真結(jié)果可以看出，F(xiàn)SLM方法對(duì)降低FBMC系統(tǒng)的峰均比有很好的效果，這樣可以提高FBMC 系統(tǒng)的性能，進(jìn)而提高頻譜利用率。在實(shí)際中，對(duì)多載波調(diào)制技術(shù)在移動(dòng)與無線通信中的應(yīng) 用具有重要意義。同時(shí)，也可為多載波調(diào)制技術(shù)的開發(fā)或改進(jìn)提供一種有效參考。在實(shí)際 中，可根據(jù)本發(fā)明給出的方法為BeyOnd3G、4G、802. 16等通信系統(tǒng)的應(yīng)用提供一定的參考 價(jià)值。一、建立FBMC系統(tǒng)模型1FBMC系統(tǒng)的連續(xù)時(shí)間表達(dá)FBMC系統(tǒng)的基帶傳輸信號(hào)表示為 其中，K = 2M為子載波個(gè)數(shù)，F(xiàn)0 = 1/T0 = 1/2 x 0為子載波頻率間隔，p為實(shí)偶脈 沖波形函數(shù)，隊(duì)， =對(duì)《 +為附加相位。am n由發(fā)送信號(hào)的QAM調(diào)制符號(hào)cm,n的 實(shí)部和虛部構(gòu)成， 由(1)可得，對(duì)于相鄰兩子載波，附加相位隊(duì)的存在導(dǎo)致前面一個(gè)的虛部以及后 面一個(gè)的實(shí)部會(huì)在時(shí)域有^的偏移。因此，F(xiàn)BMC系統(tǒng)傳輸?shù)氖瞧频腝AM調(diào)制符號(hào)，這也 是FBMC的由來。發(fā)射信號(hào)還可以看作基函數(shù)擴(kuò)展，式(1)可以寫成另一種形式，沖⑵ 其中，Ym,n(t)為發(fā)射基函數(shù)，/ ,， = &(廣-町。)^々^"。
如果發(fā)射基函數(shù)滿足正交性，那么在理想傳輸信道下，發(fā)送符號(hào)在接收端可以被 完全恢復(fù)出來，即 _] am,n = <Ym,n，s>由于， 其中δ為Kronecker Delt函數(shù)。從上式可以看出，信號(hào)的正交性是通過設(shè)計(jì)成 形濾波器的脈沖波形P來實(shí)現(xiàn)。只要P為實(shí)偶函數(shù)，就可以保證基函數(shù)Ym,n(t)的正交性。2FBMC系統(tǒng)的離散時(shí)間表達(dá)上節(jié)所描述的模型為連續(xù)時(shí)間模型。但是在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用離散時(shí)間模型。 這里包括了成形濾波器和發(fā)送信號(hào)的離散時(shí)間模型。已知FBMC系統(tǒng)的采樣時(shí)間Ts = 1/ (2MF0) = T0/(2M) = τ(ι/Μ。長(zhǎng)度為L(zhǎng)的成形濾波器的離散形式ρ (k)為 由式(1)，得到發(fā)送信號(hào)s (t)的離散形式為 其中0 < m < M-l，Am,n為~(丁的離散傅立葉變換。從式⑷可以看出，F(xiàn)BMC系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)中可以先快速反Fourier變換得到Am,n，與成 形濾波器移位序列相乘得到最終發(fā)送信號(hào)。如果濾波器P(k)歸一化且長(zhǎng)度LSM，那么成 形濾波器移位序列就不會(huì)相互重疊，不會(huì)增加系統(tǒng)的PAPR。通過以上分析得到，影響峰均比 主要的因素來自成形濾波器之前的處理過程，即相位偏移和IFFT變換，而這些過程與OFDM 系統(tǒng)相近，區(qū)別僅在于FBMC需要先對(duì)發(fā)送符號(hào)進(jìn)行一個(gè)相位偏移，再進(jìn)行IFFT變換。那么， 很多降低OFDM系統(tǒng)的PAPR方法都可以用于FBMC系統(tǒng)中。二、FBMC系統(tǒng)的峰均比的研究1FBMC峰均比的定義由上節(jié)的分析，成形濾波器的增加不會(huì)對(duì)FBMC系統(tǒng)的PAH 產(chǎn)生很大的影響，影響 最大的因素存在于成形濾波器之前的過程，即相位偏移和IFFT變換，這些過程與OFDM系統(tǒng) 很相似。因此，我們?nèi)匀皇褂肙FDM系統(tǒng)的峰均比定義作為FBMC的峰均比。那么對(duì)于包含 M個(gè)子載波調(diào)制的FBMC系統(tǒng)的PAPR定義為， 根據(jù)中心極限定理，只要子載波個(gè)數(shù)M足夠大，s (k)為隨機(jī)變量并服從高斯分布， s(k) |2服從中心x2分布，因此，PAH 也為隨機(jī)變量。人們通常采用其互補(bǔ)累積分布函數(shù)
(Complementary Cumulative Distribution Function, CCDF)來表示 PAPR 的性能，艮口 PAPR 超過某一門限值的概率；理論上，(XDF表示為，P{PAPR ^ a } = 1_P{PAPR 彡 a } = l-(l_e-a)M (6)對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，當(dāng)然希望PAI^R越小越好，但實(shí)際中，理論的PAI^R是幾乎不會(huì) 出現(xiàn)的，或者出現(xiàn)的幾率極小，所以一般利用Monte Carlo仿真得到(XDF。2FSLM 方法選擇性映射方法屬于信號(hào)的非線性畸變技術(shù)，即信號(hào)加擾技術(shù)，它可以有效降低 0FDM系統(tǒng)的PAPR，但無法直接應(yīng)用于FBMC系統(tǒng)，這主要是由于FBMC載波塊之間在時(shí)間域 上是相互疊加在一起的，而選擇性映射方法是針對(duì)每個(gè)載波塊優(yōu)化PAPR，因而無法降低整 個(gè)信號(hào)幀的PAPR。針對(duì)這些我們提出了 FSLM方法，它不但有效降低了 FBMC系統(tǒng)的PAPR， 而且計(jì)算量也不是特別大。幀選擇映射法方法是一種信號(hào)非畸變技術(shù)，能夠無失真地降低FBMC系統(tǒng)的PAPR。 FSLM方法是以0FDM系統(tǒng)的SLM方法為基礎(chǔ)而提出的，基本思想是產(chǎn)生與FBMC幀同長(zhǎng)的 選擇序列，從而構(gòu)造包含相同信息且相互獨(dú)立的FBMC幀信號(hào)，然后選擇使時(shí)域信號(hào)有最小 PAPR的一幀符號(hào)發(fā)送。假設(shè)存在U個(gè)不同的、長(zhǎng)度等于幀長(zhǎng)N = LM的隨機(jī)相位序列
qu=[eM e械e泌]，其中u = 1，2， ，U，<在
點(diǎn)乘，得到U個(gè)不同的幀序列 du =c*qu =[ciq:,c2qu2,...,cNquN]，然后對(duì)所得到的U個(gè)序列du分別實(shí)施FBMC編碼，相應(yīng)得到U個(gè)時(shí)域輸出幀Du。最后從U個(gè)時(shí)域輸出幀中選擇PAI3R值最小的幀用于傳輸。相位序列 Qu以邊帶信息的形式傳輸給接收端，表示U個(gè)相位序列所要的比特?cái)?shù)為lo&U，F(xiàn)SLM必須保 留一定的頻譜用于邊帶信息的傳輸。FSLM方法的實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。通過Monte Carlo仿真實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證分析是針對(duì)每個(gè)FBMC信號(hào)幀，對(duì)幀中所有載波 塊，設(shè)計(jì)幀選擇映射序列，并選擇最小峰均比的映射進(jìn)行傳輸。綜上所述，本發(fā)明給出了降低FBMC系統(tǒng)的峰均比方法的構(gòu)造過程，綜合考慮了系 統(tǒng)的各方面，有效保證了系統(tǒng)的低峰均比要求，且優(yōu)化了系統(tǒng)的性能，易于在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) 中實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。


圖IFSLM方法實(shí)現(xiàn)框2擾碼個(gè)數(shù)對(duì)PAPR的CXDF性能的影響圖3不同L/M對(duì)系統(tǒng)PAI3R的CXDF的影響。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例來介紹本發(fā)明的具體實(shí)施過程。一、建立FBMC系統(tǒng)模型一般采用離散時(shí)間模型。這里包括了成形濾波器和發(fā)送信號(hào)的離散時(shí)間模型。已 知FBMC系統(tǒng)的采樣時(shí)間Ts = 1/(2MF0) = T0/(2M) = τ ^Μ。長(zhǎng)度為L(zhǎng)的成形濾波器的離 散形式P(k)為 由式(1)，得到發(fā)送信號(hào)s(t)的離散形式為 其中0 < m < M-l，Am,n為 /(丁的離散傅立葉變換。從式⑷可以看出，F(xiàn)BMC系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)中可以先快速反Fourier變換得到n，與成 形濾波器移位序列相乘得到最終發(fā)送信號(hào)。如果濾波器P(k)歸一化且長(zhǎng)度LSM，那么成 形濾波器移位序列就不會(huì)相互重疊，不會(huì)增加系統(tǒng)的PAPR。2FBMC峰均比的定義本發(fā)明使用OFDM系統(tǒng)的峰均比定義作為FBMC的峰均比。那么對(duì)于包含M個(gè)子載 波調(diào)制的FBMC系統(tǒng)的PAPR定義為，
(5)
}根據(jù)中心極限定理，只要子載波個(gè)數(shù)M足夠大，s (k)為隨機(jī)變量并服從高斯分布， s (k) |2服從中心x2分布，因此，PAPR也為隨機(jī)變量。PAI^R利用Monte Carlo仿真得到(XDF。3FSLM方法的構(gòu)造FSLM方法的實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。幀選擇映射法方法是一種信號(hào)非畸變技術(shù)，能夠無失真地降低FBMC系統(tǒng)的PAPR。 FSLM方法是以O(shè)FDM系統(tǒng)的SLM方法為基礎(chǔ)而提出的，基本思想是產(chǎn)生與FBMC幀同長(zhǎng)的 選擇序列，從而構(gòu)造包含相同信息且相互獨(dú)立的FBMC幀信號(hào)，然后選擇使時(shí)域信號(hào)有最小 PAPR的一幀符號(hào)發(fā)送。假設(shè)存在U個(gè)不同的、長(zhǎng)度等于幀長(zhǎng)N = LM的隨機(jī)相位序列 q"=[eM eM…e泌]，其中u = 1，2， ，U，<在
點(diǎn)乘，得到U個(gè)不同的幀序列 du =c qu =[cxq:,c2qu2,...,cNquN]，然后對(duì)所得到的U個(gè)序列du分別實(shí)施FBMC編碼，相應(yīng)得到 U個(gè)時(shí)域輸出幀Du。最后從U個(gè)時(shí)域輸出幀中選擇PAI^R值最小的幀用于傳輸。相位序列 qu以邊帶信息的形式傳輸給接收端，表示U個(gè)相位序列所要的比特?cái)?shù)為lo&U，F(xiàn)SLM必須保 留一定的頻譜用于邊帶信息的傳輸。4. Monte Carlo仿真實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證分析我們主要通過Monte Carlo仿真試驗(yàn)來分析FSLM方法對(duì)減小FBMC系統(tǒng)的PAPR 的效果。FBMC系統(tǒng)的主要參數(shù)如表1所示。表1FBMC系統(tǒng)的主要參數(shù)
參數(shù)參數(shù)值調(diào)制方式4-QAM
9 隨機(jī)相位序列從{1，-1，j，+j}中隨機(jī)產(chǎn)生，仿真次數(shù)為105。我們主要分析了擾 碼個(gè)數(shù)U和L/M對(duì)PAPR的影響.1擾碼個(gè)數(shù)的影響試驗(yàn)中采用的擾碼個(gè)數(shù)為4、6、8和10。圖2為不同擾碼個(gè)數(shù)和原始FBMC信號(hào)的 峰均比CXDF比較。從圖中我們可以看出，經(jīng)過FSLM方法從很大程度上改善了 FBMC系統(tǒng)的 PAI^R分布。隨著擾碼個(gè)數(shù)的增加，改善的效果越來越明顯，大大減小了大峰值信號(hào)出現(xiàn)了概 率。在PAPR為7dB的情況下，原始信號(hào)的CXDF為0. 2，而U為8時(shí)的CXDF減小到了近10_3， 降低了近100倍。但是FSLM方法的代價(jià)也是非常明顯的，既要計(jì)算額外U-I組IFFT運(yùn)算， 接收端有需要得知所選擇的隨機(jī)相位序列向量，而且要嚴(yán)格確保接收端可以正確地接收到 隨機(jī)相位序列向量。2L/M 的影響如果成形濾波器p(k)歸一化且長(zhǎng)度L/M彡1，那么IFFT之后的成形濾波器移位序 列就不會(huì)相互重疊，不會(huì)增加系統(tǒng)的PAra及其CCDF。相反地，如果L/M> 1時(shí)，成形濾波器 的移位序列就會(huì)相互重疊，可能造成系統(tǒng)峰均比的增加，使得峰均比的CCDF變大。圖3是 不同L/M情況下，系統(tǒng)PAPR的CXDF的變化圖。從圖中，我們可以看出，隨著L/M的增加，在 相同閾值的情況下，PAPR的CCDF變大。但是，在L/M為10的情況下，系統(tǒng)的PAPR的CCDF 與原始信號(hào)比較還是要小些。這些仿真結(jié)果與我們之前的理論分析相吻合。3 結(jié)論FBMC多載波系統(tǒng)比OFDM系統(tǒng)有更高的譜效率，具有很好的應(yīng)用前景。與OFDM系統(tǒng) 一樣，F(xiàn)BMC系統(tǒng)也面臨著PAI5R過高問題。本發(fā)明首先分析了 FBMC系統(tǒng)的發(fā)送信號(hào)模型，認(rèn) 為影響峰均比最大的因素來自成形濾波器之前的處理過程，而這些過程與OFDM系統(tǒng)相近， 因此，很多降低OFDM系統(tǒng)的PAPR方法都可以用于FBMC系統(tǒng)中。最后，通過Monte Carlo 仿真試驗(yàn)，利用FSLM方法降低FBMC系統(tǒng)峰均比問題。仿真結(jié)果表明，F(xiàn)SLM方法可以有效降 低FBMC系統(tǒng)的峰均比，并且隨著擾碼個(gè)數(shù)的增加，系統(tǒng)PAPR相應(yīng)降低，超過某閾值的概率 變??；而隨著L/M的增加，反而會(huì)加大系統(tǒng)PAPR，這一結(jié)果與我們之前的理論分析相吻合。
權(quán)利要求
一種降低濾波器組多載波系統(tǒng)的峰均比的方法，包括通過FBMC系統(tǒng)模型的建立和FBMC系統(tǒng)的峰均比的定義對(duì)影響FBMC系統(tǒng)的峰均比的主要因素的分析，F(xiàn)SLM方法的構(gòu)造以及Monte Carlo仿真實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證分析，其特征在于1)FBMC系統(tǒng)模型的建立影響峰均比的因素主要來自成形濾波器之前的處理過程，即來自成形濾波器之前的相位偏移和IFFT變換，而FBMC系統(tǒng)需要先對(duì)發(fā)送符號(hào)進(jìn)行一個(gè)相位偏移，再進(jìn)行IFFT變換，F(xiàn)BMC系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)中可以先快速反Fourier變換得到Am，n，與成形濾波器移位序列相乘得到最終發(fā)送信號(hào)；若濾波器p(k)歸一化且長(zhǎng)度L≤M，則成形濾波器移位序列就不會(huì)相互重疊，不會(huì)增加系統(tǒng)的峰均比；2)FBMC系統(tǒng)的峰均比的定義使用OFDM系統(tǒng)的峰均比定義作為FBMC系統(tǒng)的峰均比的定義，對(duì)于包含M個(gè)子載波調(diào)制的FBMC系統(tǒng)的峰均比定義為 <mrow><mi>PAPR</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>dB</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>10</mn><mi>lo</mi><msub> <mi>g</mi> <mn>10</mn></msub><mfrac> <mrow><mi>ma</mi><msub> <mi>x</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>&Element;</mo><mo>{</mo><mn>0,1</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><mi>M</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>}</mo> </mrow></msub><msup> <mrow><mo>|</mo><mi>s</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow> <mrow><mi>E</mi><mo>{</mo><msup> <mrow><mo>|</mo><mi>s</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>}</mo> </mrow></mfrac> </mrow>其中，PAPR為峰均比，根據(jù)中心極限定理，只要子載波個(gè)數(shù)M足夠大，s(k)為隨機(jī)變量并服從高斯分布，|s(k)|2服從中心x2分布，則PAPR也為隨機(jī)變量；3)FSLM方法的構(gòu)造幀選擇映射法方法稱為FSLM方法，是一種信號(hào)非畸變技術(shù)，是對(duì)FBMC信號(hào)幀，設(shè)計(jì)幀選擇序列，并根據(jù)幀選擇序列構(gòu)造具有相同信息且相互獨(dú)立的FBMC載波幀信號(hào)，然后選擇使時(shí)域信號(hào)有最小PAPR的一幀符號(hào)發(fā)送，該方法可無失真地降低FBMC系統(tǒng)的PAPR，效降低FBMC系統(tǒng)的PAPR；4)Monte Carlo仿真實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證分析是針對(duì)每個(gè)FBMC信號(hào)幀，對(duì)幀中所有載波塊，設(shè)計(jì)幀選擇映射序列，并選擇最小峰均比的映射進(jìn)行傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低濾波器組多載波系統(tǒng)的峰均比的方法，其特征在于 所述峰均比通常采用其互補(bǔ)累積分布函數(shù)(Complementary CumulativeDistribution Function, (XDF)來表示PAPR的性能，即PAPR超過某一門限值的概率；理論上，(XDF表示 為，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低濾波器組多載波系統(tǒng)的峰均比的方法，其特征在于對(duì) 于FBMC系統(tǒng)利用Monte Carlo仿真得到(XDF。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低濾波器組多載波系統(tǒng)的峰均比的方法，其特征在于所 述FSLM方法是產(chǎn)生與FBMC幀同長(zhǎng)的選擇序列，從而構(gòu)造包含相同信息且相互獨(dú)立的FBMC 幀信號(hào)，然后選擇使時(shí)域信號(hào)有最小PAPR的一幀符號(hào)發(fā)送，其具體方法如下假設(shè)存在U個(gè)不同的、長(zhǎng)度等于幀長(zhǎng)N = LM的隨機(jī)相位序列qu^\eM ei<A e泌，其中u = 1，2， ，U，0 在W，2 ji )之間均勻分布；利用這UL-1rm個(gè)相位序列分別與FBMC的頻域輸入信號(hào)幀c= [Cl c2-cN]點(diǎn)乘，得到U個(gè)不同的幀序列du =c*qu =[ciq;,c2qu2,...,cNquN]，然后對(duì)所得到的U個(gè)序列du分別實(shí)施FBMC編碼，相應(yīng)得到 U個(gè)時(shí)域輸出幀Du ；最后從U個(gè)時(shí)域輸出幀中選擇PAI3R值最小的幀用于傳輸；其中，相位序 列q11以邊帶信息的形式傳輸給接收端，表示U個(gè)相位序列所要的比特?cái)?shù)為Iog2U,FSLM必須 保留一定的頻譜用于邊帶信息的傳輸。
5.根據(jù)利要求1或3所述的降低濾波器組多載波系統(tǒng)的峰均比的方法，其特征在于 所述在用Monte Carlo試驗(yàn)進(jìn)行仿真時(shí)，系統(tǒng)采用了 4-QAM的調(diào)制方式，定義子載波的個(gè)數(shù) 為64，采用了矩形窗作為系統(tǒng)的成型濾波器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種降低濾波器組多載波系統(tǒng)的峰均比的方法，涉及多載波調(diào)制方式領(lǐng)域。該方法包括通過FBMC系統(tǒng)模型的建立和FBMC系統(tǒng)的峰均比的定義對(duì)影響FBMC系統(tǒng)的峰均比的主要因素的分析，F(xiàn)SLM方法的構(gòu)造以及Monte Carlo仿真實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證分析，所述幀選擇映射法方法稱為FSLM方法，是一種信號(hào)非畸變技術(shù)，是對(duì)FBMC信號(hào)幀，設(shè)計(jì)幀選擇序列，并根據(jù)幀選擇序列構(gòu)造具有相同信息且相互獨(dú)立的FBMC載波幀信號(hào)，然后選擇使時(shí)域信號(hào)有最小PAPR的一幀符號(hào)發(fā)送，該方法可無失真地降低FBMC系統(tǒng)的PAPR，有效降低FBMC系統(tǒng)的PAPR。本發(fā)明可以保證系統(tǒng)的低峰均比要求，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的性能。在實(shí)際中，可根據(jù)本發(fā)明給出的方法為Beyond3G、4G、802.16等通信系統(tǒng)的應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101867547SQ20101018861
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者周賢偉, 杜麗平, 高軍 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)