一種基于pts技術(shù)抑制ofdm通信信號(hào)峰平比的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，更確切地說，是一種基于PTS技術(shù)抑制0FDM通信信號(hào)峰平 比的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多途效應(yīng)引起信道選擇性衰落是降低通信性能主要因素，0FDM通信技術(shù)采用正交 多載波并行傳輸信息，將衰落信道劃分成多個(gè)近似平坦信道，具有良好的抗多途性能。但 是，當(dāng)某時(shí)刻多個(gè)子載波上信號(hào)以較大的幅值同相位疊加時(shí)，就可能出現(xiàn)很大的峰值，由此 帶來較大的峰值功率與平均功率比（Peak-to-AveragePowerRatio,PAR)。0FDM子載波數(shù) 越多，PAR越大，過高的PAR是OFDM系統(tǒng)的一個(gè)主要缺點(diǎn)，它對(duì)系統(tǒng)的某些元器件動(dòng)態(tài)范圍 要求非常高，例如功率放大器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等。反之，這些元器件的非線性也會(huì)對(duì)0FDM 信號(hào)產(chǎn)生非線性失真，所產(chǎn)生的諧波會(huì)造成子信道間的相互干擾，從而影響OFDM系統(tǒng)的性 能。
[0003] 0FDM信號(hào)PAR抑制技術(shù)有多種，其中的部分傳輸序列PTS(PartialTransmit Sequence,PTS)是一種有效降低OFDM信號(hào)PAR的方法，PTS的核心思想是尋找最佳相位分 組來優(yōu)化0FDM信號(hào)的PAR特性，被找到的最佳相位分組被映射為邊信息傳送到接收端，接 收端首先需要完成邊信息解碼，再逆映射獲得發(fā)射端的相位分組，從而恢復(fù)原始信息。顯 然，利用PTS技術(shù)產(chǎn)生低PAR的0FDM符號(hào)解碼時(shí)，只有邊信息解碼正確時(shí)才能恢復(fù)原始信 息，否則將導(dǎo)致整個(gè)0FDM符號(hào)誤碼，此外邊信息占用頻譜資源也降低0FDM的帶寬效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種基于PTS技 術(shù)抑制0FDM(正交頻分復(fù)用）通信信號(hào)峰平比的方法，針對(duì)基于PTS技術(shù)抑制0FDM的PAR 嚴(yán)重依賴邊信息缺點(diǎn)，提供一種聯(lián)合卷積碼的PTS抑制OFDM的PAR方法，該方法不需要發(fā) 射端邊信息映射，避免了由邊信息引起帶寬效率下降和誤碼率增加的風(fēng)險(xiǎn)，具有很好的實(shí) 用性。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，發(fā)射端產(chǎn)生低PAR的0FDM信號(hào)的編 碼調(diào)制步驟如下：
[0006] (1)對(duì)待傳輸?shù)男畔⒈忍亓骷訑_處理后，送入卷積碼編碼器，對(duì)編碼器輸出比特完 成PSK相位映射。
[0007] (2)對(duì)步驟1的獲得碼元相位序列送入K*V維行列交織器完成交織，構(gòu)造K*V維矩 陣，其中K=NAV+l)，N為0FDM符號(hào)的子載波數(shù)。
[0008] (3)按列取出步驟2的K*V維矩陣的碼元相位構(gòu)成大小為K的子塊，共V個(gè)，乘以 )進(jìn)行相位修正，
十為一組相位因子。修正后V個(gè)子塊和一個(gè) 長K的梳狀導(dǎo)頻塊一共V+1個(gè)子塊進(jìn)行0FDM調(diào)制，子塊的每個(gè)碼元相位以V+1為間隔均勻 分布在OFDM符號(hào)頻率軸上，進(jìn)行IFFT變換，形成VHfOFDM符號(hào)，并計(jì)算每個(gè)符號(hào)PAR，其 中最小PAR對(duì)應(yīng)的最佳相位分組，利用最佳相位分組重新產(chǎn)生具有最小PAR的OFDM信號(hào)作 為發(fā)射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)PAR抑制。
[0009] 接收端的解調(diào)解碼處理步驟如下：
[0010] (1)取出導(dǎo)頻序列完成信道估計(jì)和修正。
[0011] (2)對(duì)步驟1補(bǔ)償后的碼元相位以V+1間隔抽取，獲得K*V維矩陣，按列取出矩陣 碼元相位構(gòu)成一個(gè)子塊，共V個(gè)，對(duì)第1個(gè)子塊的碼元相位都乘以exp(-/於），并計(jì)算似然比 度量獲得譯碼軟信息，輸入狀態(tài)度量矩陣初始化為全〇,將軟信息送入H個(gè)譯碼器進(jìn)行維特 比最大似然路徑度量計(jì)算，保存其中最大的似然比路徑度量對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)度量矩陣和幸 存路徑。
[0012] (3)以步驟2的輸出狀態(tài)度量矩陣作為下一次譯碼器輸入狀態(tài)度量矩陣，按照步 驟1的方法獲得剩余子塊的幸存路徑。
[0013] (4)利用步驟2和步驟3獲得所有的幸存路徑進(jìn)行回溯處理，輸出比特流再進(jìn)行解 擾，恢復(fù)發(fā)射端原始信息。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明采用PTS技術(shù)最佳相位分組、交織和卷積碼聯(lián)合編 碼調(diào)制產(chǎn)生低PAR的0FDM信號(hào)，采用維特比算法找到網(wǎng)格中和接收序列相關(guān)最大的幸存路 徑和利用幸存路徑的唯一性，不需要使用邊信息，即可恢復(fù)原始信息，避免了由邊信息引起 帶寬效率下降和誤碼率增加的風(fēng)險(xiǎn)，具有較好的實(shí)用性。
【附圖說明】
[0015] 圖1是PAR抑制的0FDM編碼調(diào)制框圖。
[0016] 圖2是0FDM符號(hào)的PTS分組映射方式。
[0017] 圖3是0FDM生成器（第i個(gè)PTS分組）。
[0018] 圖4是PTS最佳相位分組選擇器。
[0019] 圖5是0FDM解調(diào)和譯碼框圖。
[0020] 圖6是維特比譯碼與PTS聯(lián)合處理。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：
[0022] 圖1為PAR抑制的0FDM編碼調(diào)制框圖。先對(duì)待傳輸?shù)男畔⒈忍丶訑_處理后，送入 卷積碼編碼器，對(duì)編碼器輸出比特進(jìn)行PSK相位映射。再將映射后的碼元相位送入K*V的 行列交織器完成交織，構(gòu)造K*V維矩陣，其中K=NAV+l)，N為0FDM符號(hào)的子載波數(shù)。矩 陣的每一列構(gòu)成一個(gè)子塊{d'v (k)}，共V個(gè)，乘以exp(/外)進(jìn)行相位修正獲得dvh(k)，如式 (1)，其中
為一組相位因子。然后按照?qǐng)D2的方式，將梳狀導(dǎo)頻塊和編 碼信息子塊的每個(gè)符號(hào)以V+1為間隔均勻分布在0FDM符號(hào)頻率軸上，進(jìn)行IFFT變換，獲得 0FDM符號(hào)，共VHf0FDM符號(hào)，如式（2)和圖3,其中u(k)為導(dǎo)頻序列。按照式（3)計(jì)算每個(gè) 符號(hào)的PAR，找到最小PAR對(duì)應(yīng)的最佳相位分組[外如圖4。最后將[的少2，…，外] 重新代入式（1)和式（2)，產(chǎn)生具有最小PAR的OFDM信號(hào)。
[00231
[0024
[0025] 圖5為接收端解調(diào)解碼框圖。先對(duì)接收信號(hào)經(jīng)行FFT處理，并對(duì)FFT輸出結(jié)果以 V+1間隔抽取導(dǎo)頻序列，可采用LS準(zhǔn)則或MMSE準(zhǔn)則進(jìn)行信道估計(jì)，并利用估計(jì)結(jié)果對(duì)信息 序列進(jìn)行修正。再對(duì)修正后的序列以V+1間隔抽取，獲得K*V維矩陣，矩陣的每一列構(gòu)成一 個(gè)子塊lrv'（k)}，乘以exp:進(jìn)行相位修正獲得rvh(k)，如式（4)。按照式（5)獲得子塊 碼元相位的軟信息度量，式（5)中〇 2為噪聲功率，S。為映射為比特"0"的PSK星座圖中的 點(diǎn)集合，Si為映射為比特"1"的PSK星座圖中的點(diǎn)集合，《(*)為取實(shí)部，3(*)為取虛部。維 特比的最大似然譯碼就是選擇最大化對(duì)數(shù)似然函數(shù)Mvh (Rvh |Cv)的作為譯碼輸出碼字，如 式（6)。p〇；vA(l)| 為接收序列yvh (k)的條件概率密度函數(shù)，如式（7)，式中Es為符號(hào) 能量。式（6)中&為對(duì)第v個(gè)子塊的幸存路徑的估計(jì)，Yvh為接收的碼元序列，D2Es/ 〇 2和D2= (K/2)In(7 〇o2)) -Es/ 〇 2 (K+1Yvh |2)為獨(dú)立于&的常量，則對(duì)應(yīng)匕,的路徑度量 可有〇IlA 給出，表示接收的碼元序列和I對(duì)應(yīng)碼元序列的內(nèi)積（相關(guān)）， 維特比算法則找出網(wǎng)格中和接收序列的相關(guān)度量最大的幸存路徑.￡v。如果接收端PTS逆映 射的相位與發(fā)射端不一致，則Mvh(Rvh|Cv)的相關(guān)度量將降低。因此，利用式⑷遍歷所有的
，利用式（5)獲得不同相位下的軟信息度量，分別輸入H個(gè)譯碼器， 如圖6,保存最大Mvh (Rvh |Cv)對(duì)應(yīng)的譯碼器輸出狀態(tài)度量矩陣和幸存路徑，從而避免需要使 用邊信息來獲得發(fā)射端的最佳相位分組。 「00261
[0028]
[0029]
[0030] 對(duì)第1個(gè)子塊碼元序列譯碼時(shí)，譯碼器輸入狀態(tài)度量矩陣初始化為全〇,由式（5) 獲得軟信息度量送入H個(gè)譯碼器進(jìn)行維特比最大似然路徑度量計(jì)算，保存其中似然比路徑 度量最大對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)度量矩陣和幸存路徑。再把輸出狀態(tài)度量矩陣作為對(duì)下一個(gè)子塊 碼元序列譯碼的輸入狀態(tài)度量矩陣，同樣的方法獲得剩余子塊幸存路徑矩陣。最后對(duì)所有 的幸存路徑進(jìn)行回溯處理，輸出譯碼比特流再進(jìn)行解擾，恢復(fù)發(fā)射端原始信息。
[0031] 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于PTS技術(shù)抑制OFDM通信信號(hào)峰平比的方法，其特征在于： 一、 在通信發(fā)射端產(chǎn)生低PAR的OFDM通信信號(hào)包括以下步驟： (1) 對(duì)待傳輸?shù)男畔⒈忍亓骷訑_處理后，送入卷積碼編碼器，對(duì)編碼器輸出比特完成 PSK相位映射； (2) 對(duì)步驟（1)的獲得碼元相位序列送入K*V維行列交織器完成交織，構(gòu)造 K*V維矩 陣，其中K = NAV+l)，N為OFDM符號(hào)的子載波數(shù)； (3) 按列取出步驟（2)的K*V維矩陣的碼元相位構(gòu)成大小為K的子塊{d'v(k)}，共V 個(gè)，乘以exp(/0ft)進(jìn)行相位修正，如式⑴，為一組相位因子；修正 后V個(gè)子塊和一個(gè)長K的梳狀導(dǎo)頻塊一共V+1個(gè)子塊進(jìn)行OFDM調(diào)制，子塊的每個(gè)碼元相位 以V+1為間隔均勻分布在OFDM符號(hào)頻率軸上，進(jìn)行IFFT變換，按照式⑵形成Vh個(gè)OFDM 符號(hào)，式（2)中u(k)為導(dǎo)頻序列，并按照式（4)計(jì)算每個(gè)符號(hào)PAR，其中最小PAR對(duì)應(yīng)的最 佳相位分組，利用最佳相位分組重新產(chǎn)生具有最小PAR的OFDM信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)PAR 抑制；I 二、 在通信接收端解調(diào)解碼處理包括以下步驟： (1) 取出導(dǎo)頻序列完成信道估計(jì)和修正； (2) 對(duì)步驟⑴補(bǔ)償后的碼元相位以V+1間隔抽取，獲得K*V維矩陣，按列取出矩陣碼 元相位構(gòu)成一個(gè)子塊，共V個(gè)，對(duì)第1個(gè)子塊的碼元相位都乘以〇Ρ(-/>,,)，并計(jì)算似然比度 量獲得譯碼軟信息，輸入狀態(tài)度量矩陣初始化為全〇,將軟信息送入H個(gè)譯碼器進(jìn)行維特比 最大似然路徑度量計(jì)算，保存其中最大的似然比路徑度量對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)度量矩陣和幸存 路徑； (3) 以步驟（2)的輸出狀態(tài)度量矩陣作為下一次譯碼器輸入狀態(tài)度量矩陣，按照步驟 (1)的方法獲得剩余子塊的幸存路徑； (4) 利用步驟（2)和步驟（3)獲得所有的幸存路徑進(jìn)行回溯處理，輸出比特流再進(jìn)行解 擾，恢復(fù)發(fā)射端原始信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PTS技術(shù)抑制OFDM通信信號(hào)峰平比的方法，發(fā)射端產(chǎn)生低PAR的OFDM信號(hào)的編碼調(diào)制步驟如下：(1)對(duì)待傳輸?shù)男畔⒈忍亓骷訑_處理后，送入卷積碼編碼器，對(duì)編碼器輸出比特完成PSK相位映射。(2)對(duì)碼元相位序列送入K*V維行列交織器完成交織，構(gòu)造K*V維矩陣，其中K＝N/(V+1)，N為OFDM符號(hào)的子載波數(shù)。(3)按列取出K*V維矩陣的碼元相位構(gòu)成大小為K的子塊，共V個(gè)，乘以進(jìn)行相位修正，進(jìn)行OFDM調(diào)制，利用最佳相位分組重新產(chǎn)生具有最小PAR的OFDM信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)PAR抑制。本發(fā)明的有益效果為：不需要使用邊信息，即可恢復(fù)原始信息。
【IPC分類】H04L27/26
【公開號(hào)】CN105187354
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510661524
【發(fā)明人】熊省軍, 朱小輝, 謝哲, 王忠康, 祝獻(xiàn)
【申請(qǐng)人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年10月14日