一种基于Delta-Sigma调制的PAPR降低技术

本发明属于光通信中的多载波调制，特别是涉及一种基于delta-sigma调制的papr降低技术。

背景技术：

1、随着通信技术的快速发展，5g网络已经大规模商用。新的通信业务类型不断出现，如云计算、大数据、人工智能、工业互联网等，这些高新技术快速发展，信息传递量爆发式增长，因此，作为信息传输“最后一公里”的无源光网络(pon)的信息传输性能稳定变得至关重要。

2、为了提升无源光网络传输的性能，本发明采用正交频分复用(ofdm)调制方式。ofdm技术作为目前应用最广泛的多载波技术，其能将高速串行数据流转换为低速多路并行数据流，然后将每路数据流调制到相应的子载波上，子载波之间有一定的频率间隔，因此能降低载波间符号的相互干扰，从而提高了信道的抗多径衰落能力，同时并行传输的子载波信号提升了系统的频谱利用率。但是作为多载波技术，其高峰均功率比的缺点也不容忽视。高papr意味着信号的峰值功率远大于信号平均功率，这容易导致光接收机处的非线性失真和频谱拓展，引起信息传输过程大量的误码损失，恶化通信质量。因此，本发明针对ofdm系统高papr的问题，提出了基于delta-sigma调制的papr降低技术。

技术实现思路

1、本发明旨在提出一种基于delta-sigma调制的papr降低技术，解决ofdm系统高峰均比问题，同时降低信号传输过程的误码率。

2、为实现以上目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、本发明为一种基于delta-sigma调制的papr降低技术，步骤包括：

4、s1，对获取的待发送信号进行qam调制，得到经qam调制后的信号；

5、s2，对qam调制后的信号，使用pso-slm算法搜索最优相位因子集，将最优相位因子序列与子载波相乘，经ifft后得到调制后的时域信号；

6、s3，对调制后的时域信号进行dsm调制，得到dsm调制后的信号；

7、s4，dsm调制后的信号经过高斯白噪声信道到达接收端；

8、s5，接收端用低通滤波器对dsm调制后的信号进行低通过滤，再经过快速傅里叶变换、逆pso-slm操作和qam解映射，得到二进制比特流信号。

9、优选地，s1包括：对获取的待发送信号进行16-qam映射。

10、优选地，s2包括如下子步骤：

11、s2.1，初始化粒子群，得到初始的相位因子集，设置粒子最优解向量wipbest和群体最优解向量wgbest并进行初始化；

12、s2.2，在将表示粒子位置的相位因子序列分别与子载波进行相乘，ifft后在时域计算得到每个子载波的papr值；

13、s2.3,基于所得papr值，将得到的粒子最优位置赋给所述粒子最优解向量wipbest，将得到的所有粒子中最优位置赋给所述群体最优解向量wgbest，根据所述粒子最优解向量wipbest和所述群体最优解向量wgbest，更新粒子的速度和位置，得到下一代粒子的相位因子集；

14、s2.4，若未满足终止条件，基于下一代粒子的相位因子集，重复s2.2，直至循环完成迭代次数，得到最优相位因子集。

15、优选地，s2.2中，计算papr值的过程包括如下子步骤：

16、s2.2.1，将相位因子集与ofdm子载波信号相乘，得到相乘后的频域信号；

17、s2.2.2，将频域信号进行厄尔米特对称，生成复共轭对称子载波；

18、s2.2.3，对复共轭对称子载波进行快速傅里叶逆变换(ifft)，生成在imdd-ofdm系统传输的实信号；

19、s2.2.4，对实信号添加循环前后缀，得到带有循环前后缀的实信号；

20、s2.2.5，通过升余弦窗对带有循环前后缀的实信号进行加窗处理，得到加窗后的信号；

21、s2.2.6，对加窗后的信号进行并串转换，得到时域信号；

22、s2.2.7，计算时域信号的papr值。

23、优选地，s2.3中，根据粒子最优解向量wipbest和群体最优解向量wgbest更新粒子的速度和位置，依据下式进行：

24、vi(t+1)＝ω×vi(t)+c1×rand×(wipbest(t)-wi(t))+c2×rand×(wgbest(t)-wi(t))

25、wi(t+1)＝wi(t)+vi(t+1)

26、其中，vi为粒子群速度，wi为粒子群位置，wipbest为粒子最优解的记忆向量，wgbest为群体最优解的记忆向量，c1、c2均为认知因子，w为权重因子。

27、优选地，s3包括如下子步骤：

28、s3.1，设置过采样(osr)次数；

29、s3.2，设置调制器的拓扑结构参数；

30、s3.3，基于过采样(osr)次数和拓扑结构参数，对并串变换后的时域信号进行过采样，过采样后的信号先后通过积分器u1和u2后被送入1比特量化器，得到量化信号q[n]，原始信号与量化信号相减得到误差信号e[n]，将量化产生的量化噪声传递至反馈回路，对噪声进行整形以推到高频区域。

31、优选地，s3.2中，调制器为一比特二阶分布式反馈单环调制器，包括两个积分器和一个单比特输出的量化器，其中a1＝1,b1＝1,b2＝2,

32、积分器及输出关系为：

33、u1[n]＝vin+u1[n-1]-q[n-1]

34、u2[n]＝u1[n-1]+u2[n-1]-2×q[n-1]

35、其噪声传递函数为ntf＝(1-z-1)2，

36、其中，u1[n]和u2[n]为两个级联的积分器，q为量化器。

37、与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

38、本发明在频域使用pso算法来寻找slm算法的最优解或近最优解，最优解指的是使ofdm系统papr降低最大幅度的相位因子序列，然后对ifft后的时域信号进行delta-sigma调制，将pso算法引入slm技术同时与delta-sigma调制技术进行了创新性地结合，以达到在同时提升系统峰均功率比和误码率性能的作用。

39、其中，pso-slm技术在具有比传统slm方案更优的降papr能力的同时，降低了slm的计算复杂度，因为pso算法简化了slm寻找最优相位因子的复杂度。将pso-slm技术与dsm技术联合，进一步小幅度降低了系统的papr，这是因为dsm技术降低了所需频带内的噪声功率，这有助于降低系统的papr。由于dsm能够降低量化噪声和信道的高斯白噪声，因此，系统误码率性能得到改善。

技术特征：

1.一种基于delta-sigma调制的papr降低技术，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的基于delta-sigma调制的papr降低技术，其特征在于，所述s1包括：对所述获取的待发送信号进行16-qam映射。

3.根据权利要求1所述的基于delta-sigma调制的papr降低技术，其特征在于，所述s2包括如下子步骤：

4.根据权利要求3所述的基于delta-sigma调制的papr降低技术，其特征在于，所述s2.2中，计算papr值的过程包括如下子步骤：

5.根据权利要求3所述的基于delta-sigma调制的papr降低技术，其特征在于，所述s2.3中，根据所述粒子最优解向量wipbest和所述群体最优解向量wgbest更新粒子的速度和位置，依据下式进行：

6.根据权利要求1所述的基于delta-sigma调制的papr降低技术，其特征在于，所述s3包括如下子步骤：

7.根据权利要求1所述的基于delta-sigma调制的papr降低技术，其特征在于，所述s3.2中，所述调制器为一比特二阶分布式反馈单环调制器，包括两个积分器和一个单比特输出的量化器，其中a1＝1,b1＝1,b2＝2；

技术总结本发明提出了一种基于Delta‑Sigma调制的PAPR降低技术，在正交频分复用(Orthogonal frequency‑division multiplexing,OFDM)系统发送端对基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的选择性映射法(Selected mapping,SLM)生成的信号进行delta‑sigma调制。在相同的OFDM子载波数和符号数下，基于PSO‑SLM的delta‑sigma调制信号可以获得比仅delta‑sigma调制信号更好的降高峰均比能力。在相同的峰均功率比条件下，基于PSO‑SLM的OFDM信号经delta‑sigma调制后的误比特率性能优于普通OFDM信号和仅经PSO‑SLM的OFDM信号。技术研发人员：苏洁,张颖受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18