一种降低OFDM系统峰平功率比的新方法
一种降低OFDM系统峰均功率比的PTS改进方法

其 中限幅类技术 是简单 的降低 P P 的方法 , 是 AR 但
这类 技 术 在不 同程 度上 引入 了信 号失真 和 频谱 扩 式 中, 为调制信 号。 如 QP K调制 ∈[ ,1 例 S 一1 ,
-
展 以致 使整个系 统的性 能下降 。 编码类 技术 的计算
,
j。OF M 信 号的峰均 比 (A R)的定义为 ] D PP
啼 0 ,…, ’1 Ⅳ_1 , () 1
近 年来 国 内外 的研 究人 员 提 出 了很 多 降低 峰 均功 率 比的方法 ,如 限幅类技术 川 、部分传 输序列 法 ( T )口 P S 、选择 性 映射法 ( L 、编 码类 S M) 技术 、载波 预 留法 ( R 和 预编码法 等 。 T )
波预 留法是在 有线通信 中简单 且行之有 效 的方法 ,
但在无线通 信 中却面 临着很大 的 问题 , 频谱利用率
降低和发射 功率增大 。
本文对现有 P S方法进行 了改进 ,其基本思 T 想是在 P S系统 中将信号分割成 若干个 子块之 后 T 的每个 子 块都乘 以一个 预编 码矩 阵来 降低 信号 的 非周 期 自相关性 , 因为信号 的高的非周期 自相 关性
Mut l ig OF M)是一种频谱 利用率 高,抗 多 lpe n , D i x
径衰落 能力 强的多载波调 制技术 ,目前 已在很 多领 域得 到了广泛 的应用 。但 是 由于 O DM 信 号是多 F 个独立 的信号直 接叠加而 成 , 具有很 高的峰均 功率 比 (e kt— ea e o r ai, AP ) P a — Av rg we t P R ,高峰均 o P R o 功率 比对 射频信 号放大器提 出更 高的要求 , 从而 降
一种降低OFDM系统峰均功率比的改进算法[发明专利]
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专利名称:一种降低OFDM系统峰均功率比的改进算法专利类型:发明专利
发明人:张秀艳,陶国彬
申请号:CN202210077507.1
申请日:20220124
公开号:CN114363138A
公开日:
20220415
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明提供了一种降低OFDM系统峰均功率比的改进算法,LS‑ACE‑POCS算法将残差平方和的总和最小化,设时域阈值A,PAPR阈值为PPAPRTh,最大迭代次数为Im两个凸集分别为RA和RB,RA信号满足时域信号在阈值A以下,RB信号满足ACE约束条件,两个凸集有一个相交区域,重复该迭代过程直到信号至少满足PAPR达到PPAPRTh或迭代次数达到Im中的一个便跳出迭代,计算复杂度大小由于T≤N,NLlog2NL≥2T+1,LS‑ACE‑POCS算法降低OFDM系统峰均功率比。
申请人:常熟理工学院
地址:215500 江苏省苏州市常熟市湖山路99号常熟理工学院东南校区
国籍:CN
代理机构:北京盛询知识产权代理有限公司
代理人:李艳芬
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一种降低OFDM信号峰均功率比的方法

一种降低OFDM信号峰均功率比的方法——压缩扩展变换翁金成,车晓璇,李蔚北京邮电大学电信工程学院,北京(100876)E-mail:jincheng.weng@摘要:正交多载波频分复用OFDM技术是因能有效克服多径衰落的,并且频谱效率高, 特别适用于高速移动通信系统,但高的峰均比是其主要缺陷。
本文着重论述了使用压缩扩展变换技术来降低其PAPR,但是,牺牲了误码率性能。
本文还分析了压缩变换对误码率的影响,以及如何选取参数等一系列问题。
关键词:OFDM,峰均比、压缩扩展变换1. 引言正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术可以有效抑制由于无线信道多径时延所引起的符号间干扰(ISI),因此它特别适于无线环境下高速数据传输,是被普遍看好的下一代移动通信系统中的关键技术。
但OFDM的峰均功率(PAPR)比较高,从而对功率放大器的线性范围提出了很高的要求,这成为OFDM技术实用化的一大障碍。
因而如何降低OFDM信号的峰均功率比成了目前研究的一项关键技术。
目前所存在的减少PAPR的方法大概可以分为两类:第一类是在IFFT之前,尽量避免将产生高PAPR的码子,通常的采用循环编码,或利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理,从而选择PAPR较小的OFDM符号来传输。
这种方法的缺陷是通常可供使用的编码图样数量非常少[4]。
第二类是在IFFT之后对高PAPR的信号加以处理,通常有限幅、峰值加窗或峰值消除等技术[2]。
这种方法的好处是直观、简单,但缺点是对系统性能将造成损害。
本论文提出了一种压缩扩展变换的方法来降低OFDM信号的PAPR。
它的主要思想是源于语音压缩编码技术。
据分析OFDM信号幅值的概率分布与话音的概率分布相似,所以我们模仿话音信号的µ律压缩技术来对OFDM信号加以压缩,使OFDM信号的小幅度值扩大,大幅度值缩小,从而降低了OFDM系统的PAPR。
一种降低OFDM系统峰均比的新方法

类方 法不受子 载波数和调制方 式影响 , 在结 构上容易实
现, 且不会引入带 内噪声 , 因而不会对 系统误码率造成影
响。其缺点是只能降低 OF M 系统高峰值 出现的概 率 , D
不能完全避免系统 中高峰值信号 的出现【。本文把 S M 4 】 L
iy a d e s o a h e e t n a y t c iv . Ke r : yg p
1 引 言
正交频分复用( F M) O D 本质上是一种 频分复用技术 , 由于具有频率带宽利 用率高 、抗多径 能力 强等优点 , 已 被 AD L E E 0 1 l 、HI E AN 2 S 、I E S 2 a 1 P RL 2 等多种有线和 无 线接 入标 准作 为核 心技 术采 纳【1 但过 高 的峰均 比 l,
方法和预 畸变技术结合 , 出了一种新的 S M- l pn 提 L C i ig p 联合 算法 。通过仿真 验证 了该联 合方 案的有效性 。
降低 OF M 系统峰均 比的方法大致可分为 畸变类 、 D 编码 类和概 率类 。限幅法是一 种能够有 效抑制 0FDM 系统 PAP 的预畸变技术『 , R 2 在信号经过非线性部件 之 】 前对其进行 限幅 , 可 以使得信号 峰值低于所 期望的最 就
c mb n s t e t l o i m s Si u a i n r s lss o t a h r p s d m eh d c n r d c e P R t o c m p e — o i e h wo ag rt h . m l to e u t h w h tt e p o o e t o a e u e t AP wih l w o l x h
一种降低OFDM系统峰均比的改进算法

摘
要
选择 映 射 ( L 技 术 是 一 种 无 失 真 降低 正 交频 分 复 用 ( F M)系统 信 号 峰 均 比 的 方 法 ,为 更 好 地 降 低 正 S M) OD
交频分 复用 系统的峰均 比 ,文 中提 出了一种基 于 S M 级联 抵 消技 术 降低 P P L A R的优 化 算 法。该算 法首先 利用 改进 的 S M算 法。对 系统 P P L A R特性进行优化 ,然后 利用抽样信号作 为参考函数 ,实现对 系统峰均 比的有效 降低 。通过分析
a 叶技21 第4 第 期 0 年 2卷 9 1
Elcr n c S i & T c . S p 1 e t i c . o e h / e . 5. 2 1 0 1
一
种 降低 OF M 系统 峰 均 比 的 改进 算 法 D
高 天 ,李 国 民
( 安科 技大学 通信 与信 息工程学院 ,陕西 西安 西 70 5 ) 10 4
Abt c S M ( e c dM p ig s ne et ea o tm f dc g ekt— eae o e t P P s at L r Sl t apn )i a f c v l rh reu i a— a r w r a o( A R) ee f i gi or np ov gp ri
fr n e o oma c fPAPR n mut— are y tm , t e ru fsmp i g sg as ae u e s rfr n e sg ast e u e i l c riss se i h n a g o p o a ln in l r s d a eee c in l o r d c P R. T e p i cp e fS M n a a c lain a ea ay e . T e smu ain rs l h wst a h AP p r AP h rn i lso L a d pe k c n elto r n lz d h i lt e ut s o h tte P R e— o s
降低OFDM系统峰均功率比的SLM改进方法

然而然就又想到使用别的频谱特性好的窗函数,比较适合 的窗函数有升余弦窗,Kaiser窗和汉明窗。总之,选择窗函 数的原则就是:其频谱特性比较好,而且也不能在时域内过 长,避免对更多个时域采样信号造成影响。
C变换即对信号实施压缩扩展。传统的扩张方式是将幅 度比较小的信号进行放大,大幅度信号保持不变,这样做 就会以增加整个系统的平均功率为代价,来降低PAPR,且 使信号的功率值更接近功率放大器的非线性变化区域,容 易造成信号的失真。C变换是把大功率发射信号压缩,把小 功率信号进行放大,从而可以使得发射信号的平均功率相 对不变,这样不但减小系统的PAPR,而且还可以使得小功 率信号抗干扰的能力有所增强,μ律压缩扩展算法可以用于 这种方法中,在发射端对信号实施压缩扩展,而在接收端要 实施逆操作,以恢复原始数据符号。
图:
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图3 改进后的SLM原理图
图2 PTS方法的基本原理 部分传输序列(PTS)是在SLM方法的基础上发展起来 的,它是将发送信息序列分割成V个独立的分组,每一个分 组单独进行IFFT,然后,各个分组再利用V个辅助信息进行 相位反转,经过优化后各分组组合成PAPR较低的OFDM信 号发送,同时V个辅助信息也要作为边信息被发送。
这种方法的关键在于如何选择具有最 低 PA PR值的序 列。OFDM符号是否会出现高的PAPR,取决于并行传输序 列的频谱,频谱越平坦,它的PA PR 越小。这给我们一些启 示:选择出来的序列应该是频谱较平坦的序列。如果要计算 每个序列的频谱,会比较复杂。但是如果能从序列本身去 判断其频谱是否平坦,就会降低算法的复杂度。通常来说, 随机性较好的序列其频谱较平坦,所得到的OFDM符号也 将具有较低的峰均功率比。我们知道,m序列就有很平坦 的频谱,从时域角度考虑是因为m序列具有同随机序列很 相似的性质,从而可以推断,某个序列的性质越接近随机 序 列,那么它的频谱越平坦,就越有可能具有较低的PA PR 值。因此可以从与m序列异或后的M个序列中选择随机性最 好的序列作为最佳序列。下图为这一设想的原理图和仿真
一种降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的联合算法

一种降低MIMO-OFDM系统峰均功率比的联合算法李万臣;王二小;王卓刚【摘要】针对多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统的高峰均功率比(PAPR)问题,提出了一种多天线协同选择性映射算法(CSLM)与限幅算法相结合的新方法,较传统独立的SLM算法减少了传送边带信息的数量,节省了频谱资源.同时,进一步研究了限幅后进行滤波来减少信号失真,进而提出了循环限幅滤波算法与CSLM算法结合的改进结合算法.仿真结果表明,两种算法对系统的PAPR性能都有较明显的改善.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)001【总页数】3页(P58-60)【关键词】多输入多输出正交频分复用;峰均功率比;多天线协同选择性映射;限幅【作者】李万臣;王二小;王卓刚【作者单位】哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】TN9110 引言多输入多输出正交频分复用系统(MIMO-OFDM)不仅可以克服多径效应和频率选择性衰落带来的不良影响,实现信号的高可靠性传输,而且还可以增加系统容量,提高频谱利用率,因此已被看作是新一代无线移动通信系统的核心解决方案[1]。
但是由于MIMO-OFDM系统本质上的多载波结构,仍然存在高峰均功率比(PAPR)问题[2],从而会严重影响MIMO-OFDM系统的性能。
传统的解决高PAPR的方法是把应用在OFDM系统中的选择性映射(SLM)[3]和部分传输序列(PTS)[4]等算法直接应用在MIMO-OFDM系统的每一个天线上,但是简单的移植会使系统复杂度过高。
在基于空时分组编码的MIMO-OFDM系统中CSLM算法可以减少传输边带信息的数量,降低系统的复杂度[5]。
然而,CSLM算法只是在概率上减小了高PAPR信号的产生,本质上仍然存在有高PAPR信号的可能,而限幅类方法与CSLM算法联合,则存在着一种优势互补的可能[6]。
一种新的降低OFDM系统峰均功率比的压扩算法

Ke o d :otoo a f q e c ii o u i eig( F M) o p n igt n f m t n e kt— ea ep w rr i yw r s r gn l e u n ydv in m lp xn O D ;cm a dn r s r a o ;p a — a rg o e t h r s tl a o i ov ao ( A R ; i er t ( E ; o p tt n l o pei P P ) bt r r a o B R) c m ua o a c m l t ori i xy
第2 8卷第 4期
2 1 年 4月 01
计 算 机 应 用 研 究
Ap l aJ n Re e r h o o u e s p i t s a c fC mp tr c o
Vo . 8 No 4 12 . Ap . 01 r2 1
一
种 新 的 降 低 OF M 系 统 峰 均 功 率 比 的 压 扩 算 法 D
延、 有效对抗频率选择性衰落等优 点 , 在无 线通信 和有 线通信
领域 得 到 了广 泛 应 用 。它 的 主 要 缺 点 之 一 是 有 时 发 送 信 号 峰
均功率 比( A R) 高。高峰均 比要求 O D 系统 中 的高功 PP 过 FM 率放大器 ( P 拥有较大的动态范 围, H A) 这样不但 效率低 , 而且 H A因非线性还会导致 带内失真 、 P 带外辐射 、 相邻信道 间的互
No e l o i m a e n c mp n i g ta so ma i n t v la g rt h b s d o o a d OFDM y t ms e u eP i s se
Z A G G oln , H i,C E G K n H N u— g S U Qn H N u o
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的 变 化 较 之 以 前 要 小 ,这 样 整 个 系 统 的 峰 均
本 文 提 出 的 方 法 是 从 OF DM 信 号 幅 度 的 功率 比也会变小 。 根 据 上 面 描 述 , 首 先 构 造 一个 n维 方 阵
l I we 品 t 尿 2 重孑 pw 。w 殪 w
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I目 l健辑 李编 栏
P P R> ) 一1ez ( AP z=1 ( . ) () 3
技 术长廊
将 所 有 信 号 点 部 用 不 同 的均 值 来 代 替 。 由 于 均 值 之 间 比 较 接 近 ,经 过 此 操 作 后 信 号 包 络
会 导 致 带 内 噪 声 和带 外 干 扰 , 从 而 使 系 统 的 Fz=l 。假 设 信 号 样 值 之 间 彼 此 独 立 ( () — e 只要 误 比 特 性 能 和 频 谱 效 率 降 低 。 编 码 类 技 术 利 不 是过 采 样 即可 满 足 , 即 使 存 在 过 采 样 假 设 用 编 码 将 原 来 的 信 息 码 字 映 射 到 一 个 具 有 比 也 近 似 成 立 ) ,那 么 P R小 于 某 - f 限 的 概 AP ] 较 好 的P P 特 性 的 码 集 上 , 而 避 开 了 出现 率 分 布 , A R 从 累积 概 率 分 布 函数 ( DF C mua v C , u lt e i 信号峰值 的码 字。该类 技术属线性 过程 ,不 会 产 生 信 号畸 变 ,但 计 算 复 杂 度 非 常 高 ,且 信 息 速 率 F降 很 快 。 概 率 类 技 术 着 眼 于 降 低 Di r uinF n t n可 以写 为 : s i t u ci ) tb o o P P R ≤ z= F z)= 1e) () (AP f ( () (一 z 2 I 互 补 累积 概 率 分 布 函数 C F可 写 为 : CD
当 N≥ 6 4时 , DM 信 号 的 实部 和 虚 部 OF
技 术 需 要 设 法 降 低 P R, AP 目前 提 出 的 解 决 方 分 别 都 呈 高 斯 分 布 , 号 幅 度 服 从 瑞 利 分 布 , 信 法 主 要 有 限 幅 类 技 术 、 编 码 类 技 术 和 概 率 类 功 率 服 从 零 均 值 二 个 自 由 度 的 x 分 布 , 即 ! 技 术 。 限 幅 类 技 术 采 用 了非 线 性 操 作 , 因 此 X ( ) 布 。x ( ) 布 的 累 积 概 率 分 布 为 : 2 分 2 2分
HAP RL E AN 和 数 字 视 频 广 播 ( DVB) 系 统 交 子 载 波 信 号 的 叠 加 , 当 N 个 信 号 恰 好 部 以 等 中 。然 而 OF DM 信 号 一 个 主 要 的 缺 点 是 调 制 峰 值 点 进 行 叠 加 时 ,OF DM 信 号 将 出 现 最 大 后 的 信 号 峰 平 功 率 比( ekt ea eP w r 峰 值 。 P P P a Av rg o e o A R描 述 了 OF DM 信 号 的 包 络 变 化 Rai , A R) 高 。多 个 子 载 波 O DM 信 号 情 况 , 定 义 一 个 O DM 符号 内 的 峰 值 功 率 t P P 较 o F 将 F 叠加后峰值 可能会很高 , 导 致放大器过载 , 将 超 出线 性 放 大 区 ,还 可 能 引 起 子 载 波 问 的 串 调 、 外 辐 射 , 使误 码 率 升 高 。 用 O D 带 致 采 F M 与其 平 均 功 率 之 比 ,即 : P P = xxt: 【 ( I A R ma I )/ I t ( IE x ) 】 () 1
金
资 助 项 目
(0 7 0 8 6 l2 6 )
r正 交 频 分 信 道 ,能 在 不 采 用 复 杂 均 衡 技 术 的 幅 值 , 而 降 1 O D 系统 的 峰 平 功 率 比 。 从 I F M  ̄ 的 情 况 下 支 持 高 速 无 线 数 据 的 传输 ,抗 频 率 选 择 性 衰 落 和 符 号 间干 扰 ( I 力 强 、频 谱 I ) S 能 利 用 效 率 高 。 F M 已 经 成 功 应 用 于 W L N、 O D A O D 的 时 域 信 号 xt是 N 个 独 立 的 正 F M ( )
值 的 统 计 特 性 提 出一 种 新 方 法 ,首 先 对 子载
国 家 自然科 学基
波 进 行 分 组 , 然 后 在 IF 后 进 行 矩 阵 变 换 , FT 交 频 分 复 用 ( DM ) 载 波 系 统 采 用 OF 多 用 多 个 信 号点 的 幅 度 均 值 来 代 替 某 一 信 号 点
方 法 效 果 明 显 , 易于 实现 ,而且 没 有 信 号 失真 和 频谱 损 失 。 分 传输 序  ̄ (T ) j P S ,冲 激 整 形 (S 等 。本 文 在 q P) 关 键 词 : 正 交频 分 复 用 ;O D ;峰 平 功 率 比 ;分 组 ;矩 阵 变换 F M 传统 方 法 的 基 础 上 ,根 据 OF DM 信 号 P R AP
维普资讯
技 术长廊
通 信
一
种降低 O D F M系统峰平功率比的新方法
天津大学 侯春萍
西藏大学ห้องสมุดไป่ตู้屈悦
摘 要:
信 号 峰 值 出现 的概 率 , 方法 也 是 线 性 过 程 , 该 本文从 正 交频分 复用信号幅度 的概率分布 出发 , 出 了一种 不 会 发 生 信 号 畸 变 ,但 缺 点 也 是计 算 复 杂 度 提 降低其峰平功率比 的新 方法。 论分析和仿真结果表明 , 理 本 太 大 。 率 类 技 术 主 要 有 选 择 映 射( L , 概 S M) 部