论文导读：较高的峰均比（PAPR）一直是OFDM技术的难点和关键问题所在，也是OFDM技术走向实用化的一道屏障，所以为了推广OFDM技术的应用，就必须优化其系统性能，这就需要去降低系统的PAPR。当使用SLM方案来抑制PAPR时，不可避免的要考虑以下两个问题：首先，接收机必须要知道发射机所选择的相位序列，以至于接收机能够准确的恢复数据，因此需要在发射机加一个辅助信息发生器来产生辅助信息标志经过相位偏转的数据块。
关键词：正交频分复用，选择性映射，峰均比，辅助信息
0. 引言
较高的峰均比（PAPR）一直是OFDM技术的难点和关键问题所在，也是 OFDM 技术走向实用化的一道屏障，所以为了推广OFDM技术的应用，就必须优化其系统性能，这就需要去降低系统的PAPR。
选择性映射[1]（SLM）是一种非畸变的方法来降低PAPR，其基本思想是用U个统计独立的向量去代表相同数据,然后再让这U个向量同时进行IFFT ,得到OFDM符号的在时域的离散采样，分别计算这U个向量的PAPR ,从这些序列中选出具有最小PAPR的向量进行传输。选择性映射法的优点就是不受调制方式和载波数量的限制，且不会发生信号畸变。
当使用SLM方案来抑制PAPR时，不可避免的要考虑以下两个问题：首先，接收机必须要知道发射机所选择的相位序列，以至于接收机能够准确的恢复数据，因此需要在发射机加一个辅助信息发生器来产生辅助信息标志经过相位偏转的数据块。其次，辅助信息的传输应该准确高效，而且系统资源不能被占用，且不能影响系统性能。因此本文设计出了一种解决上述两个问题的发射和接收装置，不但大大提高了系统传输效率，而且增强了系统抗干扰的能力，从而提高了OFDM系统的性能。
1. SLM算法原理及新装置数据流程
采用SLM的OFDM系统发射机内的信号可以表示为[3]：
 ， （n，k＝0，1，…N－1）
假设存在M个不同的，长度为N的随机相位序列矢量
其中：  ＝1，2，…M，
 在[0,  ]之内均匀分布。可以利用这M个相位矢量分别与IFFT的输入序列X进行点乘，则可以得到M个不同的输出序列 ，即：
其中 表示向量之间的点乘。
然后对得到的M个序列 分别实施IFFT计算，相应得到M个不同的输出序列 。最后在给定PAPR门限值的条件下，从这M个时域信号序列内选择PAPR性能最好的用于传输。
其数据流程及算法原理如下：
经过编码、交织处理后的数据进入星座映射表，然后映射表根据预置调制方案将输入数据映射到调制码元（在LTE系统中映射输出为顺序的复数序列流），S/P转换器将从映射表接收的串行数据流转换成对应的并行数据流。分配器将并行数据复制成U个数据块，每个数据块包含N个数据符号：
相位序列和辅助信息发生器产生U个统计独立的相位序列 ，每一个相位序列的长度为N( )，同时根据相位序列产生一一对应的U个长度为N的辅助信息 ，U个长度为N的辅助信息序列之间要求满足共轭正交（对应位上的复数进行共轭相乘后的求和值为0），即[4]
其中 表示 对应的长度为N的复数序列（根据调制方式不同，复数序列的取值亦可以有所不同，如采用QPSK调制的时候，复数序列的取值范围为{1＋j；1－j；－1＋j；－1－j}）。
然后，分配器出来的U个数据块分别与U个统计独立的相位序列相乘，产生U个不同相位偏转的数据序列：
U个经不同相位偏转后的数据序列分别加上与该相位序列对应的辅助信息序列，得到U个不同的数据序列流：
为了有效利用发射功率，增大系统覆盖面积，可以将辅助信息功率和数据功率按照一定的比例取值x进行相加合成[5]（x取值为1/10~1），从而提高系统有效发射功率。
U个数据块然后分别进行N点的IFFT变换，得到U个时域信号数据块：
选择器对这U个输出的时域数据块分别进行计算，比较选择其中峰均比PAPR最小的数据块进行放大，调制到射频后发送出去。
该接收机的数据处理流程为：
首先接收到的信号经过模数变换、去除循环前缀、同步校准、频偏校正等处理流程后的输入数据进入串并转换器，将串行数据变为并行数据（同步、频偏等数据处理流程也可能在FFT变换之后进行）；并行数据经过N点FFT变换后输出频域的复数序列流；并行数据再经过并串转换器变成串行复数数据流，由SLM发射机的数据处理流程，我们知道该复数数据流包含了辅助复数序列值以及经过相位偏转的原始数据值；串行数据流以及辅助信息发生器产生的辅助信息流进入相关器（相关器的长度为N）进行共轭相关，通过比较U种已知的发送辅助信息复数流进行相关后的峰值，从而可以得知发射器选择传输的辅助信息复数序列值；将FFT变换后接收到的串行数据流减去辅助信息复数序列值，便可以得到经过相位偏转以后的原始数据；由于辅助信息数据流和相位发生器的相位序列具有一一对应的关系，通过辅助信息复数序列值的确认，同时便得知了发射器所选择的的随机相位序列偏转值，相位序列发生器产生一个与发射器选择的相位序列的反相序列值，乘以对应的接收数据，于是便可以获得未加相位偏转的原始数据；将原始数据经过星座去映射，便可以获得数据比特流，从而继续完成接收数据的下续处理流程。论文发表。
2.能量仿真研究
由SLM发射机的数据处理流程知道接收数据流为包含了相位偏转与辅助信息的原始数据流叠加了信道噪声后的接收信号，而辅助信息发生器产生与发射机相同的U种辅助信息序列，将接收信号与这U种辅助信息序列分别进行相关，通过比较相关器的输出能量峰值，可以找到发射机所选择的确定辅助信息序列。论文发表。由于接收信号中包含了辅助信息序列值，所以当且仅当进入相关器的辅助信息序列与接收信号中的辅助信息序列完全相同的时候，相关器输出的能量取得最大峰值；对于其他进入相关器的辅助信息序列，由于与接收信号中包含的辅助信息序列完全正交，其相关器输出能量表现为随机噪声，其值远远低于能量峰值。论文发表。对于叠加在信号中的噪声与发生了相位偏转的原始数据来说，其与辅助信息序列的相关性很差，其相关输出能量仍然表现为噪声能量，其值远远低于相关器能量峰值。图3为包含了某中辅助信息的接收数据与200个完全正交的辅助信息进行相关后输出的仿真能量图（N取值为512），从该仿真图中可以正确获得OFDM系统SLM发射机所选择的辅助信息序列。
3.结论
本文发明了一种在多载波的OFDM通信系统中采用SLM方案时辅助信息的发送和处理的装置及方法，其创新点在于利用N点相关器进行辅助信息的探察，通过该相关器进行共轭相乘求和后，可以正确判断对应的相位偏转值也不影响对辅助信息发送序列的判断，而且随着IFFT点数的增加，不会使得整个系统降低PAPR的性能下降。相反，随着IFFT点数的增加，辅助信息复数序列值的长度增加，相关器的长度增大，使得相关器的输出峰值更加尖锐，从而大大增强了系统对抗干扰的能力，提高了正确接收和判断辅助信息的能力，从而增加了系统的性能。
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