專利名稱：對時域的ofdm信號進行混沌編碼降低峰均比的方法
技術領域：
本發明屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種對時域的OFDM信號進行 混沌編碼降低峰均比的方法。
背景技術：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交頻分復用)技術 具有抗多徑干擾能力、高的頻譜效率以及克服頻率選擇性衰落的優良性，能在 很多領域得到廣泛應用。OFDM無線通信的一個主要的缺點就是其時域信號可 能具有高的峰均比(PAR),峰值功率與平均功率的比值最大值可達到子載波 的數目，所以隨著子載波數目的增加該問題越發嚴重。高的PAR需要一個線性 動態范圍大的高功率放大器(HPA)，但是其功率的利用不充分。如果高功率放 大器的線性動態范圍不夠大，高的PAR會引起帶內畸變，從而導致誤碼率的上 升和帶外輻射，干擾臨近頻率的通信。
各種各樣的方法被提出來解決高的峰均比的問題，包括編碼的方法、限幅 和濾波、選擇性映射，部分序列傳輸等等。編碼的方法有很多，如Golay互補 序列等，可以實現很低的峰均比，但是碼率會下降很多，對子載波數目大的情 況效率更低。而限幅會和濾波的方法引起的帶內的截斷噪聲無法消除，所以該 方法會引起誤碼率的增加。而選擇性映射和部分序列傳輸需要傳送額外的信息 才能正確的解碼。
對降低PAR技術的優劣的評判包括很多方面，如PAR降低的效果、誤 碼率的增加、復雜性和吞吐量。 一個主要的考慮是降低PAR的成本要低于放大器功率利用不充分的成本。所以低復雜性的降低PAR的方法會有更好的前
學

發明內容
本發明的目的在于，針對上述提出的常用的降低OFDM時域信號均峰比 的方法存在的問題，提出一種對時域的OFDM信號進行混沌編碼降低峰均比 的方法，用以解決上述問題。
本發明的技術方案是， 一種對時域的OFDM信號進行混沌編碼降低峰均 比的方法，基于傳統的OFDM系統，其特征是所述方法在IFFT之后加入混沌 編碼器對時域的信號進行編碼，在FFT之前加入混沌解碼器對時域的信號進行
所述在IFFT之后加入混沌編碼器對時域的信號進行編碼用于使時域信號 混沌化，避免出現高均峰比；
所述在FFT之前加入混沌解碼器對時域的信號進行解碼用于將混沌化的 時域信號恢復為正常的時域信號。
所述混沌編碼器包括混沌濾波器。
所述混沌解碼器包括混沌濾波器的逆濾波器。
所述混沌編碼器和所述混沌解碼器的初始狀態相同。
本發明的效果在于，將時域的信號進行混沌編碼使得時域信號的分布混沌 化，從而避免了高峰均比的出現；同時，本方法是對時域信號進行處理，所以 碼率沒有降低；而且，本方法對調制方式是透明的，適用于各種調制方式。


圖1是傳統的OFDM系統原理圖2是采用混沌編碼器來降低峰均比的OFDM系統原理圖；圖3是基本的混沌編碼器和解碼器原理圖，其中(a)是基本的混沌編碼器
原理圖，(b)是基本的混沌解碼器原理圖4是本發明實施例提供的未進行混沌編碼的時域信號圖，其中(a)是時
域信號實部圖，(b)是時域信號虛部圖5是本發明實施例提供的經過混沌編碼的時域信號圖，其中(a)是時域
信號實部圖，(b)是時域信號虛部圖6是經過混沌編碼之后的時域信號的PAR值圖；(a)是子載波數為8的 時域信號的PAR值圖；(b)是子載波數為64的時域信號的PAR值圖；(c)是子 載波數為256的時域信號的PAR值圖;(d)是子載波數為512的時域信號的PAR 值圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅 僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。
圖1是傳統的OFDM系統原理圖。圖1中，在傳統的OFDM系統中，
要發送的原始數據序列{&}經過符號映射、串并變化和快速傅立葉變換 (IFFT)后，得到原始的離散時域信號化}，再經過數模轉換得到模擬的原 始時域信號{、}，將"}加入載波調制后，通過信道發送到接收端。接收端解 調后得到OFDM基帶的模擬的時域信號Oa ，在經過模數轉換后得到的離散 的時域信號OU，最后再依次經過快速傅立葉逆變換(FFT)、并串變化和符 號逆映射后，獲得最終的數據序列{/^。
在上述的過程中，當原始時域信號經過串并變換后，將并行的數據進行 快速傅立葉變換(IFFT)來實現多載波的調制。 一個OFDM的信號是由多個子載波信號經過獨立的調制之后相加而成。在某些時刻，若多個子載波以同
一個方向進行累加時就會產生很大的峰均功率比。本發明針對傳統的OFDM 系統中存在的這一問題，提出了對時域的OFDM信號進行混沌編碼降低峰均 比的方法。
圖2是采用混沌編碼器來降低峰均比的OFDM系統原理圖。圖2中，本 發明在傳統的OFDM系統中，在IFFT之后加入混沌編碼器對時域的信號進行 編碼，在FFT之前加入混沌解碼器對時域的信號進行解碼。在IFFT之后加入 混沌編碼器對時域的信號進行編碼是為了使時域信號混沌化，避免出現高均峰 比。因為在IFFT之后加入混沌編碼器，會使小信號同相的幾率降低，這樣在 幅度上疊加在一起產生很大的瞬時峰值幅度的可能性也隨之降低，從而很好地 避免了峰均比過大的問題。相應地，在FFT之前加入混沌解碼器對時域的信號 進行解碼，用于將混沌化的時域信號恢復為正常的時域信號。
本發明提出的方法中，混沌編碼器包括混沌濾波器，混沌解碼器包括混沌 濾波器的逆濾波器。混沌濾波器有很多實現方案，采用最基本的2階混沌濾波 器即可。很多復雜的混沌濾波器致力于編碼之后的序列的良好的自相關性和互 相關性。本方法的重點在于將時域的信號混沌化，并不需要編碼之后的序列的 互相關性，所以采用最基本的混沌濾波器即可。圖3是基本的混沌編碼器和解 碼器原理圖，其中(a)是基本的混沌編碼器原理圖，(b)是基本的混沌解碼器原
理圖。圖3中，z-'為延時單元，i:c/wc為左循環移位操作。圖3所示的混沌
編碼器和混沌解碼器所對應的方程為
編碼:X") = + {X" -1) + /(M" - 2))}; 解碼x(") = ;<") - -1) + /(y(" - 2))};
其中，/YJ為左循環移位函數，即乘以2之后再加上進位位。要注意的 是，為了使混沌解碼器正確將混沌化的時域信號恢復為正常的時域信號，應當采用與混沌編碼器初始狀態相同的混沌解碼器。
圖4是本發明實施例提供的未進行混沌編碼的時域信號圖，其中(a)是時
域信號實部圖，(b)是時域信號虛部圖。對某些輸入{&}，時域信號KJ和(4可
能會有很高的峰均比，這時時域的信號分布相對集中。圖4是子載波數為8， {&}
為全'r輸入的情況下的時域信號，從中可以看出信號的分布比較極端，時域信 號的實部只取8和0。
圖5是本發明實施例提供的經過混沌編碼的時域信號圖，其中(a)是時域
信號實部圖，(b)是時域信號虛部圖。針對圖4的子載波數為8， {&}為全'1'輸
入的情況下的時域信號，通過混沌編碼使得時域信號分布混沌化，時域信號的 分布相對均勻化了，從而降低了峰均比。
圖6是經過混沌編碼之后的時域信號的PAR值圖；(a)是子載波數為8的 時域信號的PAR值圖；(b)是子載波數為64的時域信號的PAR值圖；(c)是子 載波數為256的時域信號的PAR值圖;(d)是子載波數為512的時域信號的PAR 值圖。仿真采用的調制方式為BPSK，但是本方法對各種調制方式都是適用的， 因為混沌編碼處理的時域信號，對調制方式是透明的。圖中的n表示不同的原 始數據的輸入，如8個子載波的情況下，共有256中可能的輸入，這里全部進 行了計算。而對于子載波數為64、 256和512的情況，也只計算了 256種情況， 因為在這些情況下，全部情況都計算的計算量太大。從圖中的峰均比看到，不 同載波數的情況下差別不大，這時峰均比取決于混沌信號的分布情況，這是由 混沌濾波器特性決定的。所以對子載波數大的情況，峰均比的降低越大。
本發明采用混沌濾波器作為編碼器對OFDM的時域的信號進行編碼來降 低OFDM信號的峰均比，實現簡單，復雜性低，并且對調制方式是透明的， 適用于各種調制方式。在接收端采用編碼器的逆濾波器進行解碼，只要編碼器 和解碼器的初始狀態相同即可精確地恢復原始的信息。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可 輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明 的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種對時域的OFDM信號進行混沌編碼降低峰均比的方法，基于傳統的OFDM系統，其特征是所述方法在IFFT之后加入混沌編碼器對時域的信號進行編碼，在FFT之前加入混沌解碼器對時域的信號進行解碼；所述在IFFT之后加入混沌編碼器對時域的信號進行編碼用于使時域信號混沌化，避免出現高均峰比；所述在FFT之前加入混沌解碼器對時域的信號進行解碼用于將混沌化的時域信號恢復為正常的時域信號。
2. 根據權利要求1所述的一種對時域的OFDM信號進行混沌編碼降低峰均 比的方法，其特征是所述混沌編碼器包括混沌濾波器。
3. 根據權利要求1所述的一種對時域的OFDM信號進行混沌編碼降低峰均 比的方法，其特征是所述混沌解碼器包括混沌濾波器的逆濾波器。
4. 根據權利要求1所述的一種對時域的OFDM信號進行混沌編碼降低峰均 比的方法，其特征是所述混沌編碼器和所述混沌解碼器的初始狀態相同。
全文摘要
本發明公開了無線通信技術領域中的一種對時域的OFDM信號進行混沌編碼降低峰均比的方法。技術方案是，所述方法基于傳統的OFDM系統，在IFFT之后加入混沌編碼器對時域的信號進行編碼，在FFT之前加入混沌解碼器對時域的信號進行解碼；在IFFT之后加入混沌編碼器對時域的信號進行編碼用于使時域信號混沌化，避免出現高均峰比；在FFT之前加入混沌解碼器對時域的信號進行解碼用于將混沌化的時域信號恢復為正常的時域信號；混沌編碼器和混沌解碼器的初始狀態相同。本發明將時域的信號進行混沌編碼使得時域信號的分布混沌化，從而避免了高峰均比的出現，其適用于各種調制方式，而且對時域信號進行處理的過程中沒有降低碼率。
文檔編號H04L27/00GK101605119SQ20091008878
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月16日 優先權日2009年7月16日
發明者勇 郭 申請人:北京交通大學