降低apsk星座圖調製papr的方法
2023-05-23 07:05:26
專利名稱：降低apsk星座圖調製papr的方法
技術領域：
本發明屬於數字信息傳輸技術領域，特別涉及一種正交頻分復用OFDM通信系統中降低峰均比PAPR的問題。
背景技術：
在數位訊號傳輸中，多載波調製天然地具有很好的抗多徑幹擾和頻率選擇性衰落的能力。多載波調製的基本思想是，將串行高速(寬帶)數據信息能過串並轉換，分成N組並行低速的數據流，N組並行的數據分別用N個相互正交的載波(稱為子載波)來進行調製，在時域上疊加後並行傳輸。多載波調製使每路並行信 號的頻帶寬度是原來串行數據信號頻帶寬度的1/N，可以更容易滿足小於信道的相干帶寬的條件，能有效減小頻率選擇性衰落的影響。當前在無線傳輸中應用最廣的多載波調製方法是正交頻分復用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing, OFDM)技術。OFDM的基本調製方法框圖如圖I。在OFDM技術中，將輸入的信號通過串並轉換模塊，在N個並行的子信道上並分別進行調製，其中每個子信道佔據頻帶的不同位置的相等的帶寬，這樣使得每個數據符號的持續時間擴大為原始數據符號周期的N倍，因此避免多徑效應所要求的信道時延也降低了 N倍。在實際運用中，通常採用的是將離散傅立葉變換(Discrete Fourier Transform, DFT)或快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)應用到OFDM的方法，如圖2所示。對於多載波調製，OFDM符號是由多個獨立調製的子載波信號疊加而成的，當各個子載波相位相同或者相近時，OFDM時域信號在某些時刻受到相位的影響出現極大值，從而產生較大的瞬時功率，進而產生較高的峰均功率比PAPR。連續時間信號的峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio, PAPR)定義為
max |.v(/)|2^ 、.
7^1 lx(/)l"dl對於數字離散系統，統計PAPR時一般連續時間信號按符號周期L倍過採樣，得到時域離散信號X= [X(l，Xl，-,XnlJt0 PAPR定義為
max Lr, I"凡仍 =J
￡ |jxs—I高的PAPR是多載波調製的一大缺點。高的PAPR意味著電路中可能出現更高的瞬時電壓、電流，這也要求各個硬體模塊必須有很大的線性範圍，或者必須有較大的功率。這增大硬體設計的要求，和能量的消耗。
發明內容
(一)要解決的技術問題
本發明的目的是提供一種在APSK調製中通過星座圖選擇性擴展來降低PAPR的方法。(二)技術方案為了解決上述問題，本發明提供了一種降低APSK星座圖調製的PAPR的方法，其特徵在於，包括以下步驟SI、時域限幅將每個OFDM符號的頻域星座點信號X，經過IFFT變換、升採樣、使用參數Vclip限幅、降採樣以及FFT變換得到更新的頻域星座點X。，進一步將X。使用星座圖擴展係數G進行擴大頻域點移動得到X'。，其中X' C=X+G * (Xc-X)；S2、頻域限制擴展範圍將上述頻域星座點信號V c根據參數L限制星座點的擴展範圍，得到X" c
權利要求
1.一種降低APSK星座圖調製的PAPR的方法，其特徵在於，包括以下步驟 51、時域限幅將每個OFDM符號的頻域星座點信號X，經過IFFT變換、升採樣、使用參數Vcdip限幅、降採樣以及FFT變換得到更新的頻域星座點X。，進一步將X。使用星座圖擴展係數G進行擴大頻域點移動得到X'。，其中X' C=X+G * (Xc-X)； 52、頻域限制擴展範圍將上述頻域星座點信號Vc根據參數L限制星座點的擴展範圍，得到X" c
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於 選擇性擴展根據參數P按照如下方式進行 531、對於最外層星座點，落在擴展區域之外的星座點
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於 所選參數供為星座圖圓心到最外層星座點連線的延長線為角平分線所對應的張角，即9 = ^fMoutcr ,其中Mtjute是APSK最外層星座點的個數。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於 所述選擇性擴展中APSK星座圖星座點的擴展可行區域如下以最外層星座點為端點、張角為P的兩條指向圓外的射線圍成的區域。
5.如權利要求1 4之一所述的方法,其特徵在於 所述的參數G，Vclip, L，由星座圖模式和OFDM模式決定，其中G為公式V C=X+G(Xc-X)中星座圖擴展係數，將削峰後的星座點的位置移動放大G倍，Vcdip為限幅閾值，L表示擴展後的星座點的幅度不超過L。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於 G的取值範圍為0 31。
7.如權利要求5所述的方法，其特徵在於 Vclip的取值範圍為0 13dB。
8.如權利要求5所述的方法，其特徵在於當取星座圖的平均功率為I時，L的取值範圍為I 5。
9.如權利要求廣4之一所述的方法，其特徵在於所述APSK調製為64APSK、256APSK或1024APSK星座圖映射。
10.如權利要求廣4之一所述的方法，其特徵在於所述OFDM符號的子載波數為1K、2K、4K、8K、16K或32Κ。
全文摘要
本發明提供了一種OFDM調製中APSK星座圖映射下的降低峰值平均功率比(PAPR)的方法。本方法主要通過在時域上限制信號的幅度，將時域信號變回到頻域星座點上時，僅對APSK最外層的星座點進行擴展且僅保留那些向外擴展的頻域星座點，將這個「時域限幅-頻域選擇擴展」的過程迭代多次，以此減小峰值信號出現的概率，從而達到降低OFDM信號的PAPR的目的。本算法設計了APSK星座圖映射下的擴展區域和擴展規則，保證在APSK調製下誤碼性能不致惡化。本發明可以運用於APSK星座圖映射的OFDM系統，能起到很好的降低PAPR的效果。
文檔編號H04L27/26GK102769595SQ201210246439
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月16日 優先權日2012年7月16日
發明者張彧, 楊知行, 潘長勇, 王軍, 王勁濤, 羅子威 申請人:北京數位電視國家工程實驗室有限公司, 清華大學