一種降低mimo-ofdm系統(tǒng)的papr的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低MIMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR的方法，該方法將L個天線兩兩分組，對每組天線數(shù)據(jù)在SS-CARI技術(shù)的基礎(chǔ)上進行空域的自由度擴展，得到相對較優(yōu)的待傳輸序列，再在頻域中應(yīng)用SLM技術(shù)，得到當(dāng)前性能最優(yōu)的數(shù)據(jù)序列進行傳輸，并根據(jù)STBC后發(fā)射天線上數(shù)據(jù)的正交特點，數(shù)據(jù)序列間數(shù)據(jù)組成元素間的共軛特點，由一條天線上的相位序列映射出和它配對的天線上滿足正交關(guān)系的相位序列。本發(fā)明的降低PAPR的方法大大降低了傳統(tǒng)算法的計算量和邊帶信息量，并且還具有更好的PAPR抑制效果，性能也更加穩(wěn)定。
【專利說明】—種降低MIMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在第四代移動通信中，降低MMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR的方法，尤其涉及一種采用SS-CARI技術(shù)的降低MMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MIMO (多發(fā)射和接收天線)、OFDM (正交頻分復(fù)用)和STBC (空時編碼)是第四代移動通信中所采用的核心技術(shù)。然而，在這個系統(tǒng)中，其信號的峰值和信號的平均值之間的比值(峰均功率比PAPR)通常會非常高。這導(dǎo)致需要動態(tài)工作范圍很大的線性放大器才能使信號發(fā)生小的畸變和帶外輻射(對其它信號產(chǎn)生干擾)，以使第四代移動通信系統(tǒng)正常工作。然而，工作范圍很大的線性放大器要么無法實現(xiàn)，要么其價格非常昂貴，已大大超出了實際的第四代移動通信系統(tǒng)可接受的價格和成本。為此，從源頭上降低第四代移動通信系統(tǒng)中本身的峰均功率比(PAPR)，就可以不需要使用工作范圍很大的線性放大器，以降低成本并使第四代移動通信系統(tǒng)得以實用。這里，對PAPR的降低越多，就可以越減少成本。
[0003]OFDM (正交頻分復(fù)用)技術(shù)把通信中的衰落信道分成相互正交的子信道，以減少解碼端均衡技術(shù)的復(fù)雜度，并提供很高的傳輸速率。在MMO(Multiple Input MultipleOutput)技術(shù)中，由于采用了多天線的技術(shù)，能有效地克服環(huán)境的不良影響，且在相同的傳輸條件下提供比常規(guī)天線系統(tǒng)更高的信號傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)容量?？諘r分組碼技術(shù)(STBC)能夠充分利用空間、時間和頻率上的分集，將其與MMO-OFDM系統(tǒng)相結(jié)合后，能夠大幅提高系統(tǒng)的信道容量和傳輸速率，并有效地抵抗衰落、抑制噪聲和干擾。因此，這些技術(shù)構(gòu)成了第四代移動通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)。
[0004]但基于空時分組碼(STBC)的MMO-OFDM系統(tǒng)由于具有大量的子載波和很多傳輸天線，其存在比OFDM情況下更高的信號峰值和信號均值之間的比值(PAPR)的問題，導(dǎo)致信號通過放大器時容易產(chǎn)生非線性失真，破壞子載波間的正交性，惡化傳輸性能。雖然OFDM系統(tǒng)中已有的降低PAPR的SLM、或PTS技術(shù)可直接引入到多天線(MMO)下的OFDM系統(tǒng)，但這些技術(shù)并未考慮MMO-OFDM系統(tǒng)本身所固有的特性，因此性能不佳。如果需要其具有良好的峰均比抑制性能，就通常會伴隨著很高的計算復(fù)雜度、大量的邊帶信息等不利因素，不便于實際應(yīng)用。
[0005]目前，MIM0-0FDM系統(tǒng)中，降低峰均功率比采用的是CARI (交叉天線的旋轉(zhuǎn)倒置)技術(shù)方法。對L個發(fā)射天線的MMO-OFDM系統(tǒng)，在串行數(shù)據(jù)流經(jīng)空時預(yù)處理后，將每個發(fā)射天線上的數(shù)據(jù)流都均分成M個子塊，對相同編號的子塊進行取反、置換相結(jié)合的操作，經(jīng)過重新排列，得到多組表示相同信息的新數(shù)據(jù)流，在其中選擇具有最小PAPR的一組用于傳輸。生成多個并行的子數(shù)據(jù)流。并行子數(shù)據(jù)流經(jīng)過OFDM調(diào)制后，由L條發(fā)射天線同時發(fā)射出去。
[0006]當(dāng)M較大時，CARI算法需要很大的計算量和邊帶信息量。因此，在CARI的基礎(chǔ)上提出了 SS-CARI。SS-CARI技術(shù)于傳統(tǒng)的CARI相比，并不在產(chǎn)生的所有候選序列中選擇PAPR最優(yōu)的數(shù)據(jù)組，而是從第一數(shù)據(jù)塊開始，依次選擇當(dāng)前PAPR最優(yōu)的子塊，替換原數(shù)據(jù)子塊。即在優(yōu)化選擇第個數(shù)據(jù)塊時，保持其它數(shù)據(jù)塊不變。這樣，一個數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生4個備選數(shù)據(jù)組，一共產(chǎn)生了 4*M組備選數(shù)據(jù)組，和CARI算法的4m個備選數(shù)據(jù)組相t匕，SS-CARI大大降低了計算量和邊帶信息?；赟S-CARI的STBCMMO-OFDM系統(tǒng)的仿真圖詳見圖1。在仿真中過采樣率L=4，分組數(shù)M=4，載波數(shù)N0=128，采樣率=1000。
[0007]但是，以上的兩種算法僅僅考慮的是采用單天線的情況，這兩個算法都需要較大的計算量和邊帶信息量。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用CARI的空域處理特性和SLM的頻域處理特性，提出了一種針對多發(fā)射天線陣列降低系統(tǒng)PAPR的新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明在子塊連續(xù)逐次旋轉(zhuǎn)取反(SS-CARI，Successive Suboptimal-CARI)技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合STBC的理論特點，提出了一種降低運用ΜΙΜ0, OFDM、和STBC技術(shù)的第四代移動通信系統(tǒng)中峰均功率比的新方法。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種使用SS-CAR1-8的方法和改進的SLM算法來降低MMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR的方法，所述MMO-OFDM系統(tǒng)采用L根天線，其中，L≥2 ;所述MIM0-0FDM系統(tǒng)的復(fù)數(shù)基帶信號為:
【權(quán)利要求】
1.一種降低MMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR的方法，所述MMO-OFDM系統(tǒng)采用L根天線，其中，L≥2 ;所述MIM0-0FDM系統(tǒng)的復(fù)數(shù)基帶信號為
2.如權(quán)利要求1所述的一種降低MIM0-0FDM系統(tǒng)的PAPR的方法，其中，所述步驟三中，將所述MIM0-0FDM系統(tǒng)的L個所述發(fā)射天線兩兩配對為一個所述天線組，包括: 首先，將所述步驟二計算得到的每一個所述發(fā)射天線的PAPR值組成一個PAPR值原始序列:\PAPRt，PAPR2PAPRn.'PAPR1I，其中，PAPRi表示第i個發(fā)射天線的PAPR值，I^ i ^ L ； 其次，對所述PAPR值原始序列按照PAPR值從小到大進行重新排序，得到一個輔助PAPR值序列:Ipapr丨'，papr^，…，PAPR1,..., PAPRlj i_，其中，ij是排在第j位的PAPR值的所述發(fā)射天線在所述PAPR值原始序列中的位置； 最后，將所述發(fā)射天線^和所述發(fā)射天線k相配對，所述發(fā)射天線12和所述發(fā)射天線V1相配對，…，所述發(fā)射天線L和所述發(fā)射天線in_+1相配對，其中，
3.如權(quán)利要求2所述的一種降低MMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR的方法，其中，所述MMO-OFDM系統(tǒng)的天線數(shù)目L為奇數(shù)時，所述發(fā)射天線^與自身進行配對。2
4.如權(quán)利要求1所述的一種降低MIMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR的方法，其中，在所述步驟二中，任一一個所述天線組的所述Xp和Xq滿足:

5.如權(quán)利要求1所述的一種降低MIM0-0FDM系統(tǒng)的PAPR的方法，其中，所述步驟五中，每一個所述天線組的備選傳輸數(shù)據(jù)組有(7*M+1)個。
6.如權(quán)利要求1所述的一種降低MIM0-0FDM系統(tǒng)的PAPR的方法，其中，所述步驟六中的所述改進SLM算法包括: 首先，所述配對的兩個天線P和q上的第r個偽隨機序列P和/5的長度是兩個OFDM符號的長度2N，且所述偽隨機序列P和P/必需滿足
7.如權(quán)利要求1所述的一種降低MIM0-0FDM系統(tǒng)的PAPR的方法，其中，所述步驟七中，所述要求為迭代的次數(shù)，或者所述MMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR所允許的最大值。
【文檔編號】H04L27/26GK103795674SQ201410031169
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】端木春江, 陳紅濤 申請人:浙江師范大學(xué)