一種非連續(xù)可用的子載波ci-ofdm碼添加方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及在子載波非連續(xù)可用的情況下，一種非連續(xù)可用的子載波CI-OFDM碼添加方法，具體包括：獲取頻譜信息、進(jìn)行CI碼擴(kuò)展、對(duì)被占用子載波位置置零，獲得CI碼擴(kuò)展后的頻域發(fā)送信號(hào)Xfd和進(jìn)行OFDM發(fā)送。本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)發(fā)射機(jī)模型，添加了一個(gè)N點(diǎn)IDFT運(yùn)算，不需要太多額外的復(fù)雜度和硬件開(kāi)銷(xiāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)的OFDM，本發(fā)明大大降低了發(fā)送信號(hào)的PAPR，使發(fā)送信號(hào)功率分配更加均勻，降低了發(fā)射機(jī)功放的設(shè)計(jì)難度。本發(fā)明提出對(duì)添加Nzero個(gè)0后的N維信號(hào)進(jìn)行CI擴(kuò)展，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)直接對(duì)N-Nzero調(diào)制符號(hào)進(jìn)行CI擴(kuò)展，保持了子載波的正交性，使得發(fā)射信號(hào)的PAPR獲得了進(jìn)一步的降低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種非連續(xù)可用的子載波CM-OFDM碼添加方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及在子載波非連續(xù)可用的情況下，一種非連續(xù)可用的子載波C1-OFDM碼添加方法。

【背景技術(shù)】
[0002]認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)最早是由Jos印h Mitola III博士于1999年提出，它的核心思想是通過(guò)頻譜感知獲得在當(dāng)前時(shí)間可用的頻譜，利用這些頻譜進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，從而從整體上大大提高了頻譜的利用率。
[0003]基于認(rèn)知無(wú)線電的思想,應(yīng)用到正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Divis1nMultiplexing, OFDM)系統(tǒng)中去,部分子載波將被主用戶(hù)占用，頻譜不再是連續(xù)可用的。根據(jù)這一特點(diǎn)，非連續(xù)OFDM(Non-Contiguous Orthogonal Frequency Divis1n Multiplexing,NC-0FDM)即通過(guò)未被占用的子信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而對(duì)被占用的子信道對(duì)應(yīng)的子載波置零，避免對(duì)主用戶(hù)的干擾。
[0004]作為多載波傳輸技術(shù)中的OFDM技術(shù)擁有頻譜利用率聞、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、易于與其它技術(shù)進(jìn)行結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，因而廣受科研和工程領(lǐng)域的青睞，并作為4G的關(guān)鍵技術(shù)獲得廣泛推廣。但是OFDM技術(shù)也擁有自身的一些缺陷，其中過(guò)高的峰均功率比(Peak-to-AveragePower Rat1, PAPR)為制約OFDM系統(tǒng)工程應(yīng)用的主要問(wèn)題之一。
[0005]OFDM系統(tǒng)的時(shí)域輸出表現(xiàn)為多個(gè)子載波信號(hào)的疊加，這樣勢(shì)必造成合成信號(hào)會(huì)產(chǎn)生很高的PAPR，這對(duì)發(fā)射機(jī)功放的線性度提出了很高的要求，增加了設(shè)備的精度要求。同時(shí)過(guò)高的功率還會(huì)造成很大的浪費(fèi)，與高能效要求的下一代通信系統(tǒng)背道而馳。
[0006]針對(duì)這一問(wèn)題，很多學(xué)者進(jìn)行了研究，提出了各種降低OFDM系統(tǒng)PAPR的方法，其中，文獻(xiàn) I “High-throughput, high-performance OFDM via pseudo-orthogonal carrierinterferometry spreading codes(ff.D A, Nassar C R and Z.Wu.1EEE Transact1ns onCommunicat1ns, vol.51，iss.7，1123-1134，July 2003) ”提出了一種 C1-0FDM 傳輸技術(shù)，它利用一種正交的Cl碼，將每個(gè)并行單獨(dú)地在子載波上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)擴(kuò)展到所有子載波上進(jìn)行同時(shí)傳輸，使得調(diào)制的每個(gè)子載波時(shí)域波形的峰值均勻錯(cuò)開(kāi)，不再像OFDM時(shí)域波形一樣是由所有子載波的信號(hào)疊加而成，從而使子載波間在理論上的發(fā)送功率相同，從而降低了發(fā)送信號(hào)的PAPR。
[0007]文獻(xiàn)2 “載波干涉OFDM系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究(高培.成都:電子科技大學(xué)2011.) ”將C1-OFDM技術(shù)應(yīng)用到子載波非連續(xù)可用的情況下，設(shè)計(jì)了一種Cl碼添加方法，提出了不連續(xù)C1-OFDM系統(tǒng)。但這種方法只對(duì)數(shù)據(jù)子載波進(jìn)行Cl擴(kuò)展，由于主用戶(hù)導(dǎo)致的空閑子載波的存在，使得子載波的正交性受到了一定程度的破壞，導(dǎo)致PAPR抑制的幅度較小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提出了一種非連續(xù)可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，所述方法對(duì)數(shù)據(jù)子載波和空閑子載波同時(shí)進(jìn)行Cl擴(kuò)展，不僅抑制了 PAPR問(wèn)題，且兼顧了子載波的正交性，最終發(fā)射信號(hào)的PAPR獲得了更大程度的降低。
[0009]一種非連續(xù)可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，包括如下步驟:
[0010]S1、獲取頻譜信息:
[0011]獲取主用戶(hù)信息,得到空閑頻譜標(biāo)記向量Λ = [A1, A2,..., Λ Ν]，設(shè)所述空閑頻譜標(biāo)記向量Λ中O元素個(gè)數(shù)為Ν_。，其中，若第i個(gè)子載波被占用時(shí)，Ai = 0，若第i個(gè)子載波未被占用時(shí)，Ai = I, N表示子載波的數(shù)量,Nzot。表示N個(gè)頻點(diǎn)中有Nzot。個(gè)頻點(diǎn)被占用，即可用頻點(diǎn)為N-Nzot。，i = 1，2，...，N，N為正整數(shù)；
[0012]S2、進(jìn)行Cl碼擴(kuò)展:
[0013]根據(jù)SI所述可用頻點(diǎn)N-Nzero得到N-Nzera個(gè)調(diào)制信號(hào)，所述N_NzeM個(gè)調(diào)制信號(hào)以SI所述的空閑頻譜向量Λ為索引，構(gòu)建Cl擴(kuò)展前的N維頻域發(fā)送信號(hào)X，對(duì)所述信號(hào)X進(jìn)行Cl碼擴(kuò)展，即做N點(diǎn)的IDFT運(yùn)算，得到信號(hào)Xa，其中，Xa為非零的N維向量；
[0014]S3、對(duì)被占用子載波位置置零，獲得Cl碼擴(kuò)展后的頻域發(fā)送信號(hào)Xfd:
[0015]根據(jù)SI所述，Nzero個(gè)子載波被占用，對(duì)所述N.。個(gè)子載波位置進(jìn)行置零，獲得Cl擴(kuò)展后的頻域發(fā)送信號(hào)Xfd = AXcl;
[0016]S4、進(jìn)行 OFDM 發(fā)送:
[0017]將S3所得頻域發(fā)送信號(hào)Xfd以O(shè)FDM的方式發(fā)送。
[0018]進(jìn)一步地，SI所述N為2的整次冪。
[0019]進(jìn)一步地，當(dāng)SI所述Ai = I時(shí)，用S2所述調(diào)制信號(hào)對(duì)Xi賦值，當(dāng)SI所述Ai =O時(shí)，Xi = 0，其中，Xi表示Cl擴(kuò)展前的N維信號(hào)的第i個(gè)元素。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)發(fā)射機(jī)模型，添加了一個(gè)N點(diǎn)IDFT運(yùn)算，不需要太多額外的復(fù)雜度和硬件開(kāi)銷(xiāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)的0FDM，本發(fā)明大大降低了發(fā)送信號(hào)的PAPR，使發(fā)送信號(hào)功率分配更加均勻，降低了發(fā)射機(jī)功放的設(shè)計(jì)難度。
[0022]若N為2的整次冪，相對(duì)于傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)發(fā)射機(jī)模型，則只需要添加一個(gè)N點(diǎn)的IFFT運(yùn)算，相對(duì)于IDFT運(yùn)算復(fù)雜度更低。
[0023]本發(fā)明提出對(duì)添加N.。個(gè)O后的N維信號(hào)進(jìn)行Cl擴(kuò)展，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)直接對(duì)N-Nzero調(diào)制符號(hào)進(jìn)行Cl擴(kuò)展，保持了子載波的正交性，使得發(fā)射信號(hào)的PAPR獲得了進(jìn)一步的降低。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明發(fā)射機(jī)框圖。
[0025]圖2是具體實(shí)施例仿真結(jié)果圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0027]本實(shí)施方式采用Matlab2013a仿真平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。OFDM系統(tǒng)參數(shù):子載波N=1024，循環(huán)前綴Np = 128，采樣時(shí)間Ts = 0.lus。主用戶(hù)所占用的子載波占子載波總數(shù)的20%，即主用戶(hù)所占用的子載波數(shù)為NzeM = NX20%個(gè)。
[0028]調(diào)制方式為QPSK調(diào)制，編碼方式采用1/2卷積碼，主用戶(hù)所占用的子載波占子載波總數(shù)的20%，主用戶(hù)位置隨機(jī)分配。
[0029]步驟1:構(gòu)造空閑頻譜標(biāo)記向量Λ。隨機(jī)生成一個(gè)N維向量,保證向量中有Nzot。個(gè)
O,N-Nzer。個(gè) I。
[0030]步驟2:根據(jù)空閑頻譜標(biāo)記向量Λ，將接收到的N-Nzot。個(gè)已調(diào)制信號(hào)擴(kuò)充成N維向量X，當(dāng)Ai = I時(shí)，用已調(diào)制信號(hào)對(duì)Xi賦值；當(dāng)Ai = O時(shí)，Xi = O15其中，i = I, 2,..., N,N為正整數(shù)。
[0031]對(duì)獲得的N維向量X進(jìn)行Cl擴(kuò)展，獲得信號(hào)Xa。
[0032]步驟3:被占用子載波位置置零。即將步驟2所得向量Xa與空閑頻譜標(biāo)記向量Λ相乘。
[0033]步驟4:將步驟3得到的信號(hào)進(jìn)行OFDM發(fā)送。
[0034]對(duì)發(fā)送信號(hào)的PAPR進(jìn)行仿真測(cè)試，仿真結(jié)果如圖2所示。其中實(shí)線為采用本發(fā)明所提發(fā)射機(jī)方案的發(fā)射信號(hào)的PAPR分布函數(shù)曲線，虛線為采用文獻(xiàn)2所提出的方法的發(fā)射信號(hào)的PAPR分布函數(shù)曲線。仿真的符號(hào)數(shù)為100000。
[0035]比較兩條曲線可知，本發(fā)明所介紹的發(fā)射機(jī)方案相比文獻(xiàn)2提出的方法有更低的PAPR，在分布曲線上有3dB以上的性能增益，且本發(fā)明所介紹的發(fā)射機(jī)方案在運(yùn)算復(fù)雜度上和文獻(xiàn)2方法相比基本一致。
[0036]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括方法實(shí)施例的步驟之一或其組合。
[0037]另外，在本發(fā)明實(shí)施例中的各功能單元可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷(xiāo)售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0038]上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤(pán)或光盤(pán)等。
【權(quán)利要求】
1.一種非連續(xù)可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、獲取頻譜信息: 獲取主用戶(hù)信息，得到空閑頻譜標(biāo)記向量Λ = [A1, A2, , Λ Ν]，設(shè)所述空閑頻譜標(biāo)記向量Λ中O元素個(gè)數(shù)為Ν_。，其中，若第i個(gè)子載波被占用時(shí)，Ai = 0，若第i個(gè)子載波未被占用時(shí)，Ai = I, N表示子載波的數(shù)量，Nzmj表示N個(gè)頻點(diǎn)中有Nzot。個(gè)頻點(diǎn)被占用，即可用頻點(diǎn)為N-Nzot。，i = 1，2，...，N，N為正整數(shù)； 52、進(jìn)行Cl碼擴(kuò)展: 根據(jù)SI所述可用頻點(diǎn)N-Nz_得到N-N.。個(gè)調(diào)制信號(hào)，所述Ν-Ν_。個(gè)調(diào)制信號(hào)以SI所述的空閑頻譜向量Λ為索引，構(gòu)建Cl擴(kuò)展前的N維頻域發(fā)送信號(hào)X，對(duì)所述信號(hào)X進(jìn)行Cl碼擴(kuò)展，即做N點(diǎn)的IDFT運(yùn)算，得到信號(hào)Xa，其中，Xa為非零的N維向量； 53、對(duì)被占用子載波位置置零，獲得Cl碼擴(kuò)展后的頻域發(fā)送信號(hào)Xfd: 根據(jù)SI所述，Nzero個(gè)子載波被占用，對(duì)所述Ν_。個(gè)子載波位置進(jìn)行置零，獲得Cl擴(kuò)展后的頻域發(fā)送信號(hào)Xfd= AXci; 54、進(jìn)行OFDM發(fā)送: 將S3所得頻域發(fā)送信號(hào)Xfd以O(shè)FDM的方式發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種非連續(xù)可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，其特征在于:SI所述N為2的整次冪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種非連續(xù)可用的子載波C1-OFDM碼添加方法，其特征在于:當(dāng)SI所述Ai = I時(shí)，用S2所述調(diào)制信號(hào)對(duì)Xi賦值，當(dāng)SI所述Ai = O時(shí)，Xi = 0，其中，Xi表示Cl擴(kuò)展前的N維信號(hào)的第i個(gè)元素。
【文檔編號(hào)】H04L25/03GK104202284SQ201410422164
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】趙陽(yáng), 王軍, 陳亞丁, 李少謙 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)