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专利号: 2021105934455
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于降低MIMO‑OFDM系统峰均比的低复杂度方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:设定基站配置数据,定义用于数据传输的子载波集合以及信号向量sn;

S2:采用MU预编码消除多用户间干扰:

设计信号向量sn,对信号向量sn进行处理得到频域发射信号;

S3:OFDM调制:

通过频域发射信号获取到时域发射信号,对时域发射信号填加循环前缀,对于给定的频域发射信号,定义OFDM调制后的基带发射信号;

S4:降低PAPR:

采用PAPR来衡量基带发射信号的波动,PAPR表示信号功率的峰值与均值之比,采用互补累积分布函数衡量PAPR;

S5:利用设计好的加速近端梯度算法将消除多用户间干扰、OFDM调制和降低PAPR联合成凸优化问题,求解该凸优化问题;

所述步骤S1具体为:设定基站配置有M根发射天线服务于K个单天线移动用户,且满足KK<<M,OFDM子载波数目为N,信号向量sn∈Θ含有发射给K个用户的信息,n=1,2,...,N是OFDM的载波下标,Θ是复值星座集,sn,k∈Θ表示在载波n上发给用户k的符号;定义用于数c c据传输的子载波集合为Γ,其互补集Γ用作频带保护,即当n∈Γ时,有信号向量sn=0K×1;

所述步骤S2具体为:信号向量sn首先通过按照基于均方误差最小化准则设计的预编码器,产生N个预编码向量 对an进行了归一化处理得到归一化的预编码向量wn,按照从用户到发射天线的方向对其重新排序,得到频域发射信号[x1,…,xm]=P[w1,…,wn],其中P表示对应的排序矩阵,N维向量xm就是从第m根发射天线发射的频域信号;

所述步骤S3具体为:频域发射信号xm进行离散傅里叶逆变换得到时域发射信号ym,即ym=IDFT(xm),对时域发射信号ym填加CP,接收器收到的频域信号向量可以表示为:rn=Hnwn+bn,n=1,...,N,其中,rn是第n个接收信号向量,Hn表示MIMO‑OFDM第n个子载波的信道矩阵,bn是独立同分布的复高斯噪声,其每个分量的均值为0,方差为N0;对于一个给定的频域信号OFDM调制后的基带发射信号可表示为:其中, T为OFDM符号时间,Δf为子载波频率间隔,N为子载波数;

所述步骤S4中PAPR的表达式如下:

在L倍过采样下时域信号y的PAPR表示为:所述步骤S4中互补累积分布函数表示为:

‑αN

CCDF(α)=Pr{PAPR>α}=1‑(1‑e )     (4)其中,α表示指定的PAPR的门限值,N为OFDM信号子载波个数;

所述步骤S5中利用设计好的加速近端梯度算法将消除多用户间干扰、OFDM调制和降低PAPR联合成凸优化问题的具体方法为:A1:设计凸优化模型,联合执行消除多用户间干扰、OFDM调制和降低PAPR:子载波传输的频域信号需满足:

sn=Hnwn,n∈Γ     (5)

自由载波传输的频域信号要满足:

c

0M×1=wn,n∈Γ     (6)

将上述约束合并为:

根据OFDM调制的性质,可以把预编码约束和OFDM调制联合表示成其中, 为式(5)和式(6)左边信号的组合, 是由信道矩c

阵 和单位阵IM,M∈Γ组成的,P为重排列矩阵,其内部矩阵块 除了(m,n)这一元素值为1之外,其他元素的值全部为0; 是矩阵块FlN组成的块对角矩阵,对角元素 表示lN点离散傅里叶变换矩阵的前N列;

A2:结合(3)和(8),将下行链路传输方案描述为如下优化问题:A3:利用无穷范数的平方代替公式(9),得到凸的目标函数 放松等式约束即用均方误差 代替 获得以下的凸优化问题:

2.根据权利要求1所述的一种适用于降低MIMO‑OFDM系统峰均比的低复杂度方法,其特征在于,所述步骤A3中凸优化问题(10)的求解过程为:其中,λ是一个正则化参数,通过选择参数λ和δ,公式(10)和(11)是等价的,通过线性搜j索方法来确定步长γ,函数 的近端算子可以写成以下形式:计算 的近端算子,求解优化问题(11)。

3.根据权利要求2所述的一种适用于降低MIMO‑OFDM系统峰均比的低复杂度方法,其特征在于,所述优化问题(11)的求解过程为:B1:计算 的近端算子,包括如下步骤:

B2:求解优化问题(11)的计算步骤:

B3:进行算法的仿真实验,运用软件MATLAB进行仿真,验证理论分析。