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申请/专利权人：南京邮电大学

摘要：一种用于降低DCO‑OFDM信号PAPR的方法，首先输入信号经串并转换获取N路并行码元Xi，N路所对应的N个子载波上进行正交幅度调制M‑QAM获取再对进行逆快速傅里叶变换，生成2N个等效的复数码序列并将通过串并转换后，获取离散信号Sk的抽样值；之后通过SLM算法将离散信号Sk叠加不同的相位旋转因子Pmi，获取输出序列Sm，再对Sm进行逆快速傅里叶变换，得到输出SM‑Out序列；在SM‑Out序列中插入循环前缀TCP和保护带宽TG，获取完整的OFDM信号时间长度Tsym＝Tued+Tcp+TG，根据Tsym计算时域信号xt，并提供直流补偿d0；然后根据时域信号xt获取PAPRdb，并判断PAPRdb是否超过门限阈值PAPR0，若PAPR＞PAPR0，则降低d0值，若PAPR≤PAPR0，则不降低d0值；最后输出DCO‑OFDM信号。该方法将传统的SLM思想和直流补偿动态平衡相结合，能更好的降低DCO‑OFDM的PAPR，提高系统可靠性。

主权项：1.一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤S1、输入信号经串并转换获取N路并行码元Xi，N路所对应的N个子载波上进行正交幅度调制M-QAM获取步骤S2、对进行逆快速傅里叶变换，生成2N个等效的复数码序列并将通过串并转换后，获取离散信号Sk的抽样值；步骤S3、通过SLM算法将离散信号Sk叠加不同的相位旋转因子Pmi，获取输出序列Sm，再对Sm进行逆快速傅里叶变换，得到输出SM-Out序列；步骤S4、在SM-Out序列中插入循环前缀TCP和保护带宽TG，获取完整的OFDM信号时间长度Tsym＝Tued+Tcp+TG，根据Tsym计算时域信号xt，并提供直流补偿d0；步骤S5、根据时域信号xt获取PAPRdb，并判断PAPRdb是否超过门限阈值PAPR0，若PAPR＞PAPR0，则降低d0值，若PAPR≤PAPR0，则不降低d0值；步骤S6、输出DCO-OFDM信号。

全文数据：一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法技术领域本发明属于无线光通信技术领域，具体涉及一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法。背景技术可见光通信VLCVisibleLightCommunication具有安全保密性强，抗干扰性强、通信容量大、无需频率许可证和部署快速等特点，在军事和民用方面有着良好的应用前景。已有技术将正交频分复用OFDM技术引入到无线光通信系统中，以抑制码间干扰对系统的影响，提高系统的信息传输速率。目前常见的用于VLC-OFDM技术的频谱效率如表1所示，调制方案优点缺点频谱效率DCO-OFDM频谱效率高；功率效率低50％ACO-OFDM功率效率高；频谱效率低25％Flip-OFDM复杂性低；频谱效率低25％U-OFDM复杂性低；频谱效率低25％μ-OFDMPAPR较低；复杂性高50％PM-OFDM复杂性高25％表1不同OFDM调制方案性能对比表其中，DCO-OFDM因其频谱效率高、实施简单，仅需提供直流补偿即可实现的优势，在VLC调制技术中被广泛研究。但是因其提供直流补偿导致OFDM信号自身存在的PAPR问题也就更加明显，较高的PAPR一直是OFDM系统所要克服的关键问题之一。在VLC系统中，较高的PAPR会使得VLC系统更容易受到非线性失真的影响，大大降低系统的可靠性。因此，针对PAPR抑制技术的研究显得尤为重要。较高的PAPR产生原因：OFDM是由N个调制载波相加后，就可能会出现波峰与波峰相叠加，波谷与波谷相叠加的情况，这时就会出现比较高的峰值功率，当N个载波同相相加时，峰值功率达到单载波的N倍。N越大，峰平比越高。目前，抑制OFDM信号的PAPR主要有三类方法：信号畸变类、概率类和编码类，如图1所示；在概率类方法中，选择性映射法SeLectedMapping,SLM以其良好的PAPR降低性能备受关注。SLM方法采用不同的相位偏移，乘以发射信息序列，从中选择出具有最小PAPR的发射序列并进行传输。因此，采用SLM方法来降低PAPR是一个简单有效的方法，但是SLM相位偏移具有随机性，仍然会存在少量PAPR的信号。发明内容本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法，将传统的SLM思想和直流补偿动态平衡相结合，能更好的降低DCO-OFDM的PAPR。本发明提供一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法，包括如下步骤：步骤S1、输入信号经串并转换获取N路并行码元Xi，N路所对应的N个子载波上进行正交幅度调制M-QAM获取步骤S2、对进行逆快速傅里叶变换，生成2N个等效的复数码序列并将通过串并转换后，获取离散信号Sk的抽样值；步骤S3、通过SLM算法将离散信号Sk叠加不同的相位旋转因子Pmi，获取输出序列Sm，再对Sm进行逆快速傅里叶变换，得到输出SM-Out序列；步骤S4、在SM-Out序列中插入循环前缀TCP和保护带宽TG，获取完整的OFDM信号时间长度Tsym＝Tued+Tcp+TG，根据Tsym计算时域信号xt，并提供直流补偿d0；步骤S5、根据时域信号xt获取PAPRdb，并判断PAPRdb是否超过门限阈值PAPR0，若PAPR＞PAPR0，则降低d0值，若PAPR≤PAPR0，则不降低d0值；步骤S6、输出DCO-OFDM信号。作为本发明的进一步技术方案，步骤S1中，输入信号为串行二进制比特流，比特周期为Tsym，将比特流划分为若干帧，每个帧包含L个比特，将此L比特随机分成N组，则将每组bi个比特作为一个Mi进制码元，经过串并变换将N组串行比特bi变为N路并行码元Xi；各路并行码元持续时间均为一帧时间，即Tf＝L·Ts，进行正交幅度调制M-QAM时，一个码元Xi可以映射成星座图中的一点，并转换成复数进一步的，步骤S2中，由于DCO-OFDM调制采用的是光强度调制直接解调，因此复数信号具有Hermite对称，使逆快速傅里叶变换的项数等于子信道数目的2倍，则通过逆快速傅里叶变换生成2N个等效的复数码元序列其中n＝0,1,2…2N-1；将并行的通过并串转换后，得到OFDM离散信号Sk的抽样值，Sk为进一步的，步骤S3中，将频域信号乘以不同的相位旋转因子Pmi＝expjφmi，获取m个长度为K的矢量序列Pm＝[Pm0，Pm1，Pm3…PmK-1]；其中，m＝1，2，...，m；则，经过相位旋转后的输出序列为：Sm＝Sk⊙Pm＝[S0Pm0,S1Pm1,,,,SK-1PmK-1]；再对Sm进行逆快速傅里叶转换，根据PAPR最低值，得到输出SM-Out序列。进一步的，步骤S4中，时域信号xt的计算公式为并提供直流补偿d0，d0可以动态调节，根据信号的PAPR值调节。进一步的，步骤S5中，根据时域信号xt获取PAPRdb，计算公式为阈值若PAPR＞PAPR0，则降低d0值，d0＝d0-△d0,△d0＝An。本发明并不限定△d0具体值，旨在表示△d0与A的关系，因此n的设置不局限于本发明设置。本发明可以解决基于直流补偿的正交频分复用DirectCurrentOffsetOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，DCO-OFDM在传输过程中存在较高的峰均比PeaktoAveragePowerRatio,PAPR导致传输可靠性降低的问题，将传统的SLM思想和直流补偿动态平衡相结合，能更好的降低DCO-OFDM的PAPR，提高系统可靠性。附图说明图1为本发明的背景技术中PAPR的三种类型示意图；图2为本发明的SLM算法下信噪比与误码率性能示意图；图3为本发明的SLM算法下信噪比与吞吐量关系示意图；图4为本发明的SLM算法下信噪比与PAPR性能示意图；图5为本发明的SLM算法下PAPR与CDF性能示意图。具体实施方式请参阅图1，本实施例提供一种降低DCO-OFDM信号PAPR的算法，对于降低PAPR值包含二次调整，以实现有效、全面的降低PAPR，提高系统可靠性。具体步骤包括：步骤S1、输入信号经过串并转换得到N个路并行码元Xi。这里的N个路对应N个子载波。N个子载波上进行正交幅度调制M-QAM得到准备进入逆快速傅立叶变换IFFT。步骤S2、进入IFFT变换，使IFFT的项数等于子信道数目的2倍，即通过IFFT后即生成2N个等效的复数码元序列其中n＝0,1,2…2N-1。将这些并行的通过并串转换后，得到离散信号Sk的抽样值：步骤S3、采用SLM算法，对将频域信号乘以不同的相位旋转因子Pmi＝expjφmi；得到m个长度为K的矢量序列Pm＝[Pm0,Pm1,Pm3,,,,PmK-1]；m＝1,2,,,m。则，经过相位旋转后得到输出序列：Sm＝Sk⊙Pm＝[S0Pm0,S1Pm1,,,,SK-1PmK-1]，对Sm进行IFFT转换，挑选PAPR最低值，得到输出SM-Out序列。步骤S4、插入一个循环前缀TCPcyclicprefix，再插入保护带宽TGguardband，得到一个完整的OFDM信号时间长度Tsym＝Tued+Tcp+TG，计算得到时域信号，并提供直流补偿d0，本发明实施例设定d0初始值，d0＝A2步骤S5、再次计算判断PAPR是否超过门限阈值PAPR0，其中，A为发射端LED的线性区域光功率额定值。因为本发明提供的是一种思想方法，不限定使用的器件的功率，因此该PAPR0、d0都不是一个固定唯一值，而是一个相对量。如果PAPR＞PAPR0，降低d0值，d0＝d0-△d0,△d0＝An,本发明并不限定△d0具体值，此处为具体实施例的举例，设置n＝6。直至检测到PAPR≤PAPR0，即，不再降低d0。步骤S6、输出DCO-OFDM信号。此时该信号已是降低PAPR后的DCO-OFDM信号。基于以上步骤，于MATLAB建模仿真计算得到以下性能：从图1可以看出，随着信噪比SignalNoiseRatio,SNR的增加，DCO-OFDM系统的误码率BitErrorRatio,BER呈明显下降趋势，在同等误码率情况下，本发明的SLM算法在信噪比方面增益2.5dB左右。图2可以看出本发明的SLM算法下的系统吞吐量会明显降低，这是由于SLM算法属于非畸变类的PAPR降低算法，需要传输辅助相位信息，造成系统吞吐量下降。对于PAPR的衡量，从图3发现数值具有一定的波动性，没有出现较大的增减变化，并且使用本发明的SLM算法对于PAPR的降低，在0～30dB的SNR范围下，也出现了全面降低的改善，总体上本发明SLM算法对于降低PAPR来说有0.3dB的增益。图4利用CDF对PAPR分布的统计特性进行了衡量，可以发现在使用本发明的SLM方法结合的动态d0后，在相同的PAPR0阈值下，PAPR低于门限值的概率更高，尤其在SNR位于12.5～13dB时，概率比原始方法最高增加了40％左右，显著地降低了PAPR值，提高系统可靠性。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

权利要求：1.一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤S1、输入信号经串并转换获取N路并行码元Xi，N路所对应的N个子载波上进行正交幅度调制M-QAM获取步骤S2、对进行逆快速傅里叶变换，生成2N个等效的复数码序列并将通过串并转换后，获取离散信号Sk的抽样值；步骤S3、通过SLM算法将离散信号Sk叠加不同的相位旋转因子Pmi，获取输出序列Sm，再对Sm进行逆快速傅里叶变换，得到输出SM-Out序列；步骤S4、在SM-Out序列中插入循环前缀TCP和保护带宽TG，获取完整的OFDM信号时间长度Tsym＝Tued+Tcp+TG，根据Tsym计算时域信号xt，并提供直流补偿d0；步骤S5、根据时域信号xt获取PAPRdb，并判断PAPRdb是否超过门限阈值PAPR0，若PAPR＞PAPR0，则降低d0值，若PAPR≤PAPR0，则不降低d0值；步骤S6、输出DCO-OFDM信号。2.根据权利要求1所述的一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述输入信号为串行二进制比特流，比特周期为Tsym，将比特流划分为若干帧，每个帧包含L个比特，将此L比特随机分成N组，则将每组bi个比特作为一个Mi进制码元，经过串并变换将N组串行比特bi变为N路并行码元Xi；各路并行码元持续时间均为一帧时间，即Tf＝L·Ts，进行正交幅度调制M-QAM时，一个码元Xi可以映射成星座图中的一点，并转换成复数3.根据权利要求1所述的一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法，其特征在于，所述步骤S2中，由于DCO-OFDM调制采用的是光强度调制直接解调，因此复数信号具有Hermite对称，使逆快速傅里叶变换的项数等于子信道数目的2倍，则通过逆快速傅里叶变换生成2N个等效的复数码元序列其中n＝0,1,2…2N-1；将并行的通过并串转换后，得到OFDM离散信号Sk的抽样值，Sk为4.根据权利要求1所述的一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法，其特征在于，所述步骤S3中，将频域信号乘以不同的相位旋转因子Pmi＝expjφmi，获取m个长度为K的矢量序列Pm＝[Pm0，Pm1，Pm3…PmK-1]；其中，m＝1，2，...，m；则，经过相位旋转后的输出序列为：Sm＝Sk⊙Pm＝[S0Pm0,S1Pm1,,,,SK-1PmK-1]；再对Sm进行逆快速傅里叶转换，根据PAPR最低值，得到输出SM-Out序列。5.根据权利要求1所述的一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法，其特征在于，所述步骤S4中，时域信号xt的计算公式为并提供直流补偿d0，d0可以动态调节，根据信号的PAPR值调节。6.根据权利要求1所述的一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法，其特征在于，所述步骤S5中，根据时域信号xt获取PAPRdb，计算公式为阈值若PAPR＞PAPR0，则降低d0值，d0＝d0-△d0,△d0＝An。

百度查询： 南京邮电大学 一种用于降低DCO-OFDM信号PAPR的方法