专利名称：对时域的ofdm信号进行混沌编码降低峰均比的方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种对时域的OFDM信号进行 混沌编码降低峰均比的方法。
背景技术：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交频分复用)技术 具有抗多径干扰能力、高的频谱效率以及克服频率选择性衰落的优良性，能在 很多领域得到广泛应用。OFDM无线通信的一个主要的缺点就是其时域信号可 能具有高的峰均比(PAR),峰值功率与平均功率的比值最大值可达到子载波 的数目，所以随着子载波数目的增加该问题越发严重。高的PAR需要一个线性 动态范围大的高功率放大器(HPA)，但是其功率的利用不充分。如果高功率放 大器的线性动态范围不够大，高的PAR会引起带内畸变，从而导致误码率的上 升和带外辐射，干扰临近频率的通信。
各种各样的方法被提出来解决高的峰均比的问题，包括编码的方法、限幅 和滤波、选择性映射，部分序列传输等等。编码的方法有很多，如Golay互补 序列等，可以实现很低的峰均比，但是码率会下降很多，对子载波数目大的情 况效率更低。而限幅会和滤波的方法引起的带内的截断噪声无法消除，所以该 方法会引起误码率的增加。而选择性映射和部分序列传输需要传送额外的信息 才能正确的解码。
对降低PAR技术的优劣的评判包括很多方面，如PAR降低的效果、误 码率的增加、复杂性和吞吐量。 一个主要的考虑是降低PAR的成本要低于放大器功率利用不充分的成本。所以低复杂性的降低PAR的方法会有更好的前
學
发明内容
本发明的目的在于，针对上述提出的常用的降低OFDM时域信号均峰比 的方法存在的问题，提出一种对时域的OFDM信号进行混沌编码降低峰均比 的方法，用以解决上述问题。
本发明的技术方案是， 一种对时域的OFDM信号进行混沌编码降低峰均 比的方法，基于传统的OFDM系统，其特征是所述方法在IFFT之后加入混沌 编码器对时域的信号进行编码，在FFT之前加入混沌解码器对时域的信号进行
所述在IFFT之后加入混沌编码器对时域的信号进行编码用于使时域信号 混沌化，避免出现高均峰比；
所述在FFT之前加入混沌解码器对时域的信号进行解码用于将混沌化的 时域信号恢复为正常的时域信号。
所述混沌编码器包括混沌滤波器。
所述混沌解码器包括混沌滤波器的逆滤波器。
所述混沌编码器和所述混沌解码器的初始状态相同。
本发明的效果在于，将时域的信号进行混沌编码使得时域信号的分布混沌 化，从而避免了高峰均比的出现；同时，本方法是对时域信号进行处理，所以 码率没有降低；而且，本方法对调制方式是透明的，适用于各种调制方式。
图1是传统的OFDM系统原理图2是采用混沌编码器来降低峰均比的OFDM系统原理图；图3是基本的混沌编码器和解码器原理图，其中(a)是基本的混沌编码器
原理图，(b)是基本的混沌解码器原理图4是本发明实施例提供的未进行混沌编码的时域信号图，其中(a)是时
域信号实部图，(b)是时域信号虚部图5是本发明实施例提供的经过混沌编码的时域信号图，其中(a)是时域
信号实部图，(b)是时域信号虚部图6是经过混沌编码之后的时域信号的PAR值图；(a)是子载波数为8的 时域信号的PAR值图；(b)是子载波数为64的时域信号的PAR值图；(c)是子 载波数为256的时域信号的PAR值图;(d)是子载波数为512的时域信号的PAR 值图。
具体实施例方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅 仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图1是传统的OFDM系统原理图。图1中，在传统的OFDM系统中，
要发送的原始数据序列{&}经过符号映射、串并变化和快速傅立叶变换 (IFFT)后，得到原始的离散时域信号化}，再经过数模转换得到模拟的原 始时域信号{、}，将"}加入载波调制后，通过信道发送到接收端。接收端解 调后得到OFDM基带的模拟的时域信号Oa ，在经过模数转换后得到的离散 的时域信号OU，最后再依次经过快速傅立叶逆变换(FFT)、并串变化和符 号逆映射后，获得最终的数据序列{/^。
在上述的过程中，当原始时域信号经过串并变换后，将并行的数据进行 快速傅立叶变换(IFFT)来实现多载波的调制。 一个OFDM的信号是由多个子载波信号经过独立的调制之后相加而成。在某些时刻，若多个子载波以同
一个方向进行累加时就会产生很大的峰均功率比。本发明针对传统的OFDM 系统中存在的这一问题，提出了对时域的OFDM信号进行混沌编码降低峰均 比的方法。
图2是采用混沌编码器来降低峰均比的OFDM系统原理图。图2中，本 发明在传统的OFDM系统中，在IFFT之后加入混沌编码器对时域的信号进行 编码，在FFT之前加入混沌解码器对时域的信号进行解码。在IFFT之后加入 混沌编码器对时域的信号进行编码是为了使时域信号混沌化，避免出现高均峰 比。因为在IFFT之后加入混沌编码器，会使小信号同相的几率降低，这样在 幅度上叠加在一起产生很大的瞬时峰值幅度的可能性也随之降低，从而很好地 避免了峰均比过大的问题。相应地，在FFT之前加入混沌解码器对时域的信号 进行解码，用于将混沌化的时域信号恢复为正常的时域信号。
本发明提出的方法中，混沌编码器包括混沌滤波器，混沌解码器包括混沌 滤波器的逆滤波器。混沌滤波器有很多实现方案，采用最基本的2阶混沌滤波 器即可。很多复杂的混沌滤波器致力于编码之后的序列的良好的自相关性和互 相关性。本方法的重点在于将时域的信号混沌化，并不需要编码之后的序列的 互相关性，所以采用最基本的混沌滤波器即可。图3是基本的混沌编码器和解 码器原理图，其中(a)是基本的混沌编码器原理图，(b)是基本的混沌解码器原
理图。图3中，z-'为延时单元，i:c/wc为左循环移位操作。图3所示的混沌
编码器和混沌解码器所对应的方程为
编码:X") = + {X" -1) + /(M" - 2))}; 解码x(") = ;<") - -1) + /(y(" - 2))};
其中，/YJ为左循环移位函数，即乘以2之后再加上进位位。要注意的 是，为了使混沌解码器正确将混沌化的时域信号恢复为正常的时域信号，应当采用与混沌编码器初始状态相同的混沌解码器。
图4是本发明实施例提供的未进行混沌编码的时域信号图，其中(a)是时
域信号实部图，(b)是时域信号虚部图。对某些输入{&}，时域信号KJ和(4可
能会有很高的峰均比，这时时域的信号分布相对集中。图4是子载波数为8， {&}
为全'r输入的情况下的时域信号，从中可以看出信号的分布比较极端，时域信 号的实部只取8和0。
图5是本发明实施例提供的经过混沌编码的时域信号图，其中(a)是时域
信号实部图，(b)是时域信号虚部图。针对图4的子载波数为8， {&}为全'1'输
入的情况下的时域信号，通过混沌编码使得时域信号分布混沌化，时域信号的 分布相对均匀化了，从而降低了峰均比。
图6是经过混沌编码之后的时域信号的PAR值图；(a)是子载波数为8的 时域信号的PAR值图；(b)是子载波数为64的时域信号的PAR值图；(c)是子 载波数为256的时域信号的PAR值图;(d)是子载波数为512的时域信号的PAR 值图。仿真采用的调制方式为BPSK，但是本方法对各种调制方式都是适用的， 因为混沌编码处理的时域信号，对调制方式是透明的。图中的n表示不同的原 始数据的输入，如8个子载波的情况下，共有256中可能的输入，这里全部进 行了计算。而对于子载波数为64、 256和512的情况，也只计算了 256种情况， 因为在这些情况下，全部情况都计算的计算量太大。从图中的峰均比看到，不 同载波数的情况下差别不大，这时峰均比取决于混沌信号的分布情况，这是由 混沌滤波器特性决定的。所以对子载波数大的情况，峰均比的降低越大。
本发明采用混沌滤波器作为编码器对OFDM的时域的信号进行编码来降 低OFDM信号的峰均比，实现简单，复杂性低，并且对调制方式是透明的， 适用于各种调制方式。在接收端采用编码器的逆滤波器进行解码，只要编码器 和解码器的初始状态相同即可精确地恢复原始的信息。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种对时域的OFDM信号进行混沌编码降低峰均比的方法，基于传统的OFDM系统，其特征是所述方法在IFFT之后加入混沌编码器对时域的信号进行编码，在FFT之前加入混沌解码器对时域的信号进行解码；所述在IFFT之后加入混沌编码器对时域的信号进行编码用于使时域信号混沌化，避免出现高均峰比；所述在FFT之前加入混沌解码器对时域的信号进行解码用于将混沌化的时域信号恢复为正常的时域信号。
2. 根据权利要求1所述的一种对时域的OFDM信号进行混沌编码降低峰均 比的方法，其特征是所述混沌编码器包括混沌滤波器。
3. 根据权利要求1所述的一种对时域的OFDM信号进行混沌编码降低峰均 比的方法，其特征是所述混沌解码器包括混沌滤波器的逆滤波器。
4. 根据权利要求1所述的一种对时域的OFDM信号进行混沌编码降低峰均 比的方法，其特征是所述混沌编码器和所述混沌解码器的初始状态相同。
全文摘要
本发明公开了无线通信技术领域中的一种对时域的OFDM信号进行混沌编码降低峰均比的方法。技术方案是，所述方法基于传统的OFDM系统，在IFFT之后加入混沌编码器对时域的信号进行编码，在FFT之前加入混沌解码器对时域的信号进行解码；在IFFT之后加入混沌编码器对时域的信号进行编码用于使时域信号混沌化，避免出现高均峰比；在FFT之前加入混沌解码器对时域的信号进行解码用于将混沌化的时域信号恢复为正常的时域信号；混沌编码器和混沌解码器的初始状态相同。本发明将时域的信号进行混沌编码使得时域信号的分布混沌化，从而避免了高峰均比的出现，其适用于各种调制方式，而且对时域信号进行处理的过程中没有降低码率。
文档编号H04L27/00GK101605119SQ20091008878
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者勇 郭 申请人:北京交通大学