用於可擴展ofdm系統中的峰均比抑制的方法
2023-05-06 01:33:06
專利名稱：用於可擴展ofdm系統中的峰均比抑制的方法
技術領域：
本發明涉及可擴展正交頻分復用(OFDM)技術。
背景技術：
在可擴展的OFDM系統中，一種被廣泛認可的頻帶擴展模式為如圖1所示的模式，即在子載波寬度不變的條件下增加子載波的數目，從而達到擴展帶寬的目的。然而，隨著子載波數目的增加，系統的峰均比(PAPR)性能將會很快惡化。如仿真結果圖2所示，隨著子載波數目的不斷增加，PAPR的累積分布函數(CDF)將急劇升高。一般來說，在系統擴展之前，在一定子載波數目下，系統的PAPR通過特定的處理是可以獲得另人滿意的水平的。不幸的是，在OFDM擴展以後，它的PAPR將重新升高到一個新的水平。因此，一般的直觀處理方式為，PAPR處理部分與傅立葉變換(IDFT)點數直接相關，如圖3表示，無論是對於在時域內完成PAPR處理的模式一，還是對於在頻域內完成PAPR處理的模式二，OFDM帶寬擴展後，子載波數目將會成倍增加，IDFT點數也將隨著增加，進而PAPR的處理過程要隨之進行調整和改進。
然而，這種設計將至少存在兩種缺陷。首先，它不利於方便地對系統進行擴展，因為參數的變化將導致很多處理過程的重新考慮和重新設計。另一方面，也很難保證一種PAPR處理過程可以一直不斷地改善它的性能，即使可以也將犧牲其他的利益作為代價。因此，有必要對現有的模式做改進，以使得具備可以應用於可擴展的OFDM系統的PAPR處理方法。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種可擴展OFDM系統的PAPR抑制方法，包括步驟a)對輸入數據進行前端處理；b)對經前端處理的數據符號進行串並轉換；c)對擴展前OFDM系統的子載波進行抑制處理；d)對經過抑制處理的子載波並串轉換；e)對擴展後OFDM系統的子載波進行抑制處理。
根據本發明的方法，利於擴展並能夠始終隨著子載波數目的不斷增多而不斷改善PAPR性能，並且利用本發明的方法，能夠在擴展過程中，無需對原有的系統處理過程進行任何改動。
圖1可擴展OFDM系統的一般頻率擴展模式；圖2不同子載波數目下系統PAPR的CDF結果；圖3可擴展OFDM系統中傳統的PAPR處理模式；其中模式一為在時域內進行PAPR處理，而模式二為在頻域內進行PAPR處理；圖4示出了根據本發明的可擴展OFDM系統的PAPR處理的方法，其中原有PAPR處理過程在時域內進行；圖5示出了根據本發明的可擴展OFDM系統的PAPR處理方法，其中原有PAPR處理過程在頻域內進行。
具體實施例方式
本發明的思想可以近似地用以下表達式進行表示PAPRtotal＝PAPRoriginal+PAPRexp anding(1)這就意味著，總的PAPR可以分成兩個部分，一個是由原有OFDM系統本身造成的，而另一部分則是由OFDM系統的擴展造成的。因此，PAPR的降低也可以分成兩部分，前者為降低原有的PAPR，後者為改善由於擴展造成的PAPR。
假定子載波上的信息為X(n)，而處理後得到的OFDM符號為x(k)。一個N·M點的IDFT可以描述為x(k)=x[k1+Nk2]=n2=0M-1[(n1=0N-1X[Mn1+n2]WNk1-n1)WLk1n2]WMk2n2---(2)]]>其中N擴展前的子載波個數，而M為擴展係數，而n＝0，…，N·M-1，k＝0，…，N·M-1，k1＝0，…，N-1，k2＝0，…，M-1。也就是說，一個擴展後的IDFT變換，完全可以由一個二級運算來完成，第一級為原有的IDFT點數，而第二級為擴展的點數。
根據PAPR的處理方法，可以得到下面的表達式x[k1+Nk2]=n2=0M-1pn2(k2)[(n1=0N-1X[Mn1+n2]WNk1n1)WLk1n2]WMk2n2---(3)]]>這樣，由於OFDM系統擴展而造成的新增加的PAPR可以利用pn(t)加以解決，現有的各種抑制PAPR的方法均可以使用。
根據PAPR處理所在位置(是在時域內完成還是在頻域內完成)不同，本發明可以分為兩種模式。兩種模式均由以下處理模塊構成1、前端處理；用於對輸入數據在此做編碼與調製等前端處理。
2、第一次串並轉換處理；用來對經前端處理的數據符號做第一次串並轉換。
3、第二次串並轉換處理；對數據符號做第二次串並轉換。
4、原有的PAPR處理；用於對擴展前的OFDM系統做PAPR抑制的處理。
5、N點IDFT變換；用於對擴展前的OFDM系統的子載波做正交化處理；6、加權因子處理；用於對變換中的數據進行加權處理；7、第一次並串轉換處理；用於對第一次正交化後的各子載波的OFDM符號做並串轉換處理。
8、M點IDFT變換；用於對擴展後的OFDM系統的子載波做第二次正交化處理。
9、第二次並串轉換處理；用於對第二次正交化後的各子載波的OFDM符號做並串轉換處理。
10、新增的PAPR處理；用於對擴展後的OFDM系統做PAPR抑制的再處理。
11、D/A轉換；用於對OFDM符號做離散到連續的轉換；12、射頻發射處理器；用於對最終的OFDM符號做射頻端的後處理並傳送給發射端。
根據PAPR處理所在位置(是在時域內完成還是在頻域內完成)不同，本發明可以分為兩種模式，並對應於不同的實施例。均假設，原始子載波數目為N，而帶寬擴展倍數為4。
當原有的PAPR處理在時域內完成時，實施例如圖4所示，具體步驟如下1、在401處，信號完成前端的處理，如信道編碼和調製過程；2、在402處，完成第一次串並轉換，即將4N點的數據分成4個N點的數據組；3、在403處，對在402內分成的每一個數據組內的N點數據完成傳統的OFDM系統需要完成的串並轉換過程；4、在404處，對於每組N點數據進行N點IDFT變換；5、在405處，完成傳統的OFDM系統需要完成的並串轉換過程；6、在406處，完成原有的PAPR處理過程，該過程在本實施例中為基於選擇性映射的PAPR處理方法；顯然，所述原有PAPR處理的覆蓋範圍不局限於實施例中給出的基於部分傳輸和選擇性映射的方法，可以涵蓋現有方法中所有合理的處理模式。
7、在407處，對每一個分組完成加權因子操作，加權因子通過等式(3)獲得；8、在408處，完成並串轉換操作；9、在409處，完成4點的IDFT操作；10、在410處，完成基於4點的並串轉換操作；
11、在411處，完成第二次PAPR抑制操作，在本實施例中，該PAPR抑制處理可以採用基於脈衝成型的算法；顯然，基於脈衝成型的PAPR抑制方法可以涵蓋現有方法中所有合理的處理模式。
12、在412處，完成傳統的D/A轉換過程；13、在413處，完成射頻發射的處理過程。
當原有的PAPR處理在頻域內完成時，實施例如圖5所示，具體步驟如下1、在501處，信號完成前端的處理，如信道編碼和調製過程；2、在502處，完成第一次串並轉換，即將4N點的數據分成4個N點的數據組；3、在503處，對在502內分成的每一個數據組內的N點數據完成傳統的OFDM系統需要完成的串並轉換過程；4、在504處，完成原有的PAPR處理過程，該過程在本實施例中為基於部分傳輸的PAPR處理方法；；5、在505處，對於每組N點數據進行N點IDFT變換6、在506處，完成傳統的OFDM系統需要完成的並串轉換過程；7、在507處，對每一個分組完成加權因子操作，加權因子通過等式(3)獲得；8、在508處，完成並串轉換操作；9、在509處，完成4點的IDFT操作；10、在510處，完成基於4點的並串轉換操作；11、在511處，完成第二次PAPR抑制操作，在本實施例中，該PAPR抑制處理採用基於脈衝成型的算法；12、在512處，完成傳統的D/A轉換過程；13、在513處，完成射頻發射的處理過程。
在上述參考圖4和5所述的說明中，「N點IDFT變換」和「M點IDFT變換」為將原有的一次MN點IDFT變換分割成為兩次處理，並涵蓋「加權因子處理」過程。
通過仿真對本發明方法的有效性進行驗證。現在假設原有的子載波個數為64，擴展係數為4，PAPR的門限值為10-4，則意味著現有的PAPR值為11.7dB。部分傳輸方法在64點條件下將PAPR改善到7.5dB。在帶寬擴展後，系統的PAPR重新回到10dB。通過本發明的方法，在第二次PAPR處理過程中，採用了基於脈衝成型的方法對PAPR做進一步的抑制，使得PAPR值重新回到6dB。因此，證明該算法對於抑制可擴展OFDM系統中的PAPR性能惡化具有明顯的效果。
權利要求
1.一種可擴展OFDM系統的PAPR抑制方法，包括步驟a)對輸入數據進行前端處理；b)對經前端處理的數據符號進行串並轉換；c)對擴展前OFDM系統的子載波進行抑制處理；d)對經過抑制處理的子載波進行並串轉換；以及e)對擴展後OFDM系統的子載波進行抑制處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟c)還包括步驟N點IDFT變換；用於對擴展前的OFDM系統的子載波進行正交化；並串轉換；對擴展前的OFDM系統進行PAPR抑制；以及加權，用於對經過變換和PARR處理的數據進行加權。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟c)還包括步驟對擴展前的OFDM系統進行PAPR抑制；N點IDFT變換；用於對擴展前的OFDM系統的子載波進行正交化；第一併串轉換；以及加權，用於對經過變換和PARR處理的數據進行加權。
4.根據權利要求1-3之一所述的方法，其特徵在於，所述步驟e)還包括步驟M點IDFT變換，用於對擴展後的OFDM系統的子載波進行正交化；第二並串轉換，用於對正交化後的各子載波的OFDM符號進行並串轉換；以及對擴展後的OFDM系統做PAPR抑制的再處理。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述串並轉換被分割為兩次串並轉換。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法用於OFDM系統中的上行和下行鏈路。
全文摘要
提供了一種可擴展OFDM系統的PAPR抑制方法，包括步驟a)對輸入數據進行前端處理；b)對經前端處理的數據符號進行串並轉換；c)對擴展前OFDM系統的子載波進行抑制處理；d)對經過抑制處理的子載波並串轉換；以及e)對擴展後OFDM系統的子載波進行抑制處理。根據本發明的方法，利於擴展並能夠始終隨著子載波數目的不斷增多而不斷改善PAPR性能，並且利用本發明的方法，能夠在擴展過程中，無需對原有的系統處理過程進行任何改動。
文檔編號H04L27/26GK1996980SQ20051013075
公開日2007年7月11日 申請日期2005年12月28日 優先權日2005年12月28日
發明者梁宗闖, 王海, 趙瑛權, 樸東植 申請人:北京三星通信技術研究有限公司, 三星電子株式會社