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一种降低信号峰均比的自适应调整方法


技术摘要:
本发明公开了一种降低信号峰均比的自适应调整方法,属于通信技术领域,根据功率放大器、A/D、D/A转换器等器件的工作范围,综合设定功率门限值P0,保证所有的信号功率都在器件的动态线性范围内,改善了OFDM系统的误码率性能;引入自适应的思想,通过设定PAPR门限值要求  全部
背景技术:
正交频分复用(OFDM)技术凭借其传输速率高、抗干扰能力强、频谱利用率高、易于 与其他多种接入方法相结合等特性,广泛应用于有线和无线通信系统当中。然而OFDM技术 的一个主要问题就是较高的峰值平均功率比(PAPR)。较大的PAPR要求系统中A/D、D/A、功率 放大器等器件有很大的线性范围,峰均比较大的OFDM信号极易进入功率放大器的非线性区 域,导致信号产生非线性失真,使整个系统性能严重下降。 第五代移动通信技术(5G)是目前国内外移动通信领域的研究热点,5G的性能目标 是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。为了保证 OFDM可以在5G上得到很好地应用,改善其性能有着重要的意义。 目前,针对OFDM系统峰值平均功率比较高的问题,部分传输序列(PTS)法是一种有 效的解决办法。然而,作为一种概率类方法,其不能保证每个信号都满足功率条件。此外,对 于不同的传输信号,其给定的处理参数是固定的,这样就浪费了一定的系统资源,且对计算 复杂度问题考虑欠佳。
技术实现要素:
本发明需要解决的技术问题是提供一种降低信号峰均比的自适应调整方法,根据 设定的功率门限值,自适应的调整参数V、W,在保证系统PAPR性能的前提下,尽可能的降低 计算复杂度。 为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是: 一种降低信号峰均比的自适应调整方法,包括以下步骤: (1)将数据流进行串并转换以及IFFT处理,得到时域信号; (2)根据功率放大器、A/D、D/A转换器等器件的工作范围,综合设定功率门限值 PTHD; (3)计算原始信号的峰值平均功率比P0,并计算其与功率门限值的功率差值a=P0- PTHD; 31:若功率差值α≤0,则原始信号满足功率门限条件,无需进行分块处理,可直接 进行传输; 32:若功率差值α>0,则进入步骤(4); (4)结合功率差值α和不同PTS参数V、W的处理能力b,为当前信号匹配对应的处理 参数c,其中c0表示为分块数目V的取值,即 b0为调整分块数目V带来的处理能力 增益;c1表示W的取值, 5 CN 111614594 A 说 明 书 2/7 页 b1为调整搜索空间W带来的处理能力增益,计算初始参数情况下信号的功率值P; (5)将初始参数情况下信号的功率值P与功率门限值PTHD进行比较,并进行参数调 整; 51:若信号功率值P≤PTHD,则保存此时的V、W取值; 52:若信号功率值P>PTHD,则结合计算复杂度比较函数Fc对PTS参数进行调整,使调 整后的参数在保证系统PAPR性能的前提下,尽可能的降低系统计算复杂度; (6)将所得信号以及相位因子信息组合发送给接收机,接收机通过相位因子信息 来恢复原始信号。 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤(1)中,为了更好的恢复时域信号,在这 里对N个调制符号X=[X0,X1,...,X TN-1] 采用过采样处理,其中采样系数L通常满足(L≥4), 即 经过IFFT处理后得到时域信号 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤(2)中,对于功率门限值PTHD,是根据功率 放大器、A/D、D/A转换器等器件的工作范围综合设定,取系统功率容忍度的80%为系统功率 门限值。 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤(4)中,b0为调整分块数目V带来的处理 能力增益,且V可以整除子载波个数N,故定义b0为V每增加一倍所获得的处理能力增益,b0根 据经验值进行确定;b1为调整搜索空间W带来的处理能力增益,为了降低系统计算复杂度,W 只取2、4,即[1,-1]或[1,-1,j,-j],b1根据经验值进行确定。 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤(5)的52中,分块数目V与相位因子搜索 空间W的调整规则,是综合考虑计算复杂度以及PAPR性能,对分块数目V与相位因子搜索空 间W进行自适应调整;采用子序列分割方式取交织分割法进行分析时,具体方法如下: S1:从以下三个方面考虑计算复杂度: 1)傅里叶逆变换: 2)搜索最优相位因子: Cadd=WV-1N(V-1) C V-1mult=W N(V 1) 3)候选信号比较: C =WV-1comp N-1 则有: 6 CN 111614594 A 说 明 书 3/7 页 即当子载波个数给定后,影响系统计算复杂度的只有分块数目V和搜索空间W。所 以合理的对V和W进行调整对于减小计算复杂度有着很重要的意义; 注:Cadd表示需要进行的加法次数,Cmult表示需要进行的乘法次数,Ccomp表示需要进 行的比较次数,Ctotal表示累计运算次数; 取子载波个数N为64,当V、W取不同值时,计算复杂度如下: a.取V、W为2、2,求得此时C总为1247, b.取V、W为2、4,求得此时C总为1887, c.取V、W为2、6,求得此时C总为2527, d.取V、W为4、2,求得此时C总为5247, e.取V、W为4、4,求得此时C总为37503, f.取V、W为4、6,求得此时C总为125055; 由以上分析,计算复杂度情况a0, 则对分块数目V以及搜索空间W进行调整; 对于每一个需要传输的信号,都循环上述过程,自适应的对V、W进行调整;以达到 在保证PAPR性能的前提下尽可能的降低系统的计算复杂度的效果。 本发明技术方案的进一步改进在于: 由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术进步是: 7 CN 111614594 A 说 明 书 4/7 页 1、本发明根据功率放大器、A/D、D/A转换器等器件的工作范围,综合设定功率门限 值P0,保证所有的信号功率都在器件的动态线性范围内,尤其改善了OFDM系统的误码率 (BER)性能。 2、本发明引入自适应的思想,通过设定PAPR门限值要求,针对小于门限值的信号, 不进行处理;而针对大于门限值的信号,结合经验以及相关推导,初步给定处理参数V、W;对 于不同的传输信号,给定不同的处理参数,节省了系统资源,减小了处理信号的时间。 3、本发明针对在初始给定处理参数下仍不满足功率门限值的信号,设定了分块数 目V和搜索空间W的调整规则,在保证PAPR性能的前提下,降低了计算复杂度。 附图说明 图1是本发明方法的整体流程图; 图2是本发明自适应部分传输序列OFDM系统框图; 图3是本发明采用交织分割法的示意图; 图4是本发明中N、V、W取不同值时的计算复杂度结果图; 图5是本发明中参数调整流程图。
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