A KIND OF PAPR REDUCTION METHOD BASED ON PRUNING WPM AND PTS TECHNOLOGY
《Broadcasting, IEEE Transactions on》期刊第3页200条数据
《Broadcasting, IEEE Transactions on》期刊第3页200条数据https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_info_128_1/1.《A New Blind SLM Scheme With Low Decoding Complexity for OFDM Systems》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html2.《Implementation and Co-Simulation of Hybrid Pilot-Aided Channel Estimation With Decision Feedback Equalizer for OFDM Systems》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html3.《A Depth-Aware Character Generator for 3DTV》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html4.《Novel End-to-End Quality of Service Provisioning Algorithms for Multimedia Services in Virtualization-Based Future Internet》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html5.《FPGA Design and Performance Evaluation of a Pulse-Based Echo Canceller for DVB-T/H》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html6.《On the Provisioning of Mobile Digital Terrestrial TV Services to Vehicles With DVB-T》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html7.《Reception Quality Prediction in a Single Frequency Network for the DTMB Standard》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html8.《Signal-to-Noise Ratio Estimation Algorithm for Advanced DVB-RCS Systems》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html9.《Augmented Data Transmission Based on Low Density Parity Check Code for the ATSC Terrestrial DTV System》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html10.《Adaptive Digital Predistortion for Wideband High Crest Factor Applications Based on the WACP Optimization Objective: A Conceptual Overview》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html11.《Initial-Estimation-Based Adaptive Carrier Recovery Scheme for DVB-S2 System》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html12.《Quantifying Subjective Quality Evaluations for Mobile Video Watching in a Semi-Living Lab Context》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html13.《Perceived 3D TV Transmission Quality Assessment: Multi-Laboratory Results Using Absolute Category Rating on Quality of Experience Scale》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html14.《Efficient Pilot Patterns and Channel Estimations for MIMO-OFDM Systems》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html15.《Coding Distortion Elimination of Virtual View Synthesis for 3D Video System: Theoretical Analyses and Implementation》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html16.《An Efficient Nonlinear Companding Transform for Reducing PAPR of OFDM Signals》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html17.《Saliency Inspired Full-Reference Quality Metrics for Packet-Loss-Impaired Video》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html18.《Improved CIR-Based Receiver Design for DVB-T2 System in Large Delay Spread Channels: Synchronization and Equalization》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html19.《High Power Amplifier Pre-Distorter Based on Neural-Fuzzy Systems for OFDM Signals》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html20.《Performance Analysis of Inter-Layer Prediction in Scalable Video Coding Extension of H.264/AVC》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html21.《Study of Rating Scales for Subjective Quality Assessment of High-Definition Video》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html22.《Planning Factors for Digital Local Broadcasting in the 26 MHz Band》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html23.《Peak-to-Average Power Ratio Reduction of OFDM Signals Using PTS Scheme With Low Computational Complexity》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html24.《Feedback Cancellation for T-DMB Repeaters Based on Frequency-Domain Channel Estimation》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html25.《Efficient Multi-Reference Frame Selection Algorithm for Hierarchical B Pictures in Multiview Video Coding》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html26.《Performance Comparisons and Improvements of Channel Coding Techniques for Digital Satellite Broadcasting to Mobile Users》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html27.《Burst-Aware Dynamic Rate Control for H.264/AVC Video Streaming》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html28.《Helicopter-Based Digital Electronic News Gathering (H-DENG) System: Case Study and System Solution》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html29.《Transmit Diversity for TDS-OFDM Broadcasting System Over Doubly Selective Fading Channels》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html30.《Interference Cancellation Techniques for Digital On-Channel Repeaters in T-DMB System》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html31.《Field Measurements of EM Radiation From In-House Power Line Telecommunications (PLT) Devices》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html32.《A Novel Scheme of Joint Channel and Phase Noise Compensation for Chinese DTMB System》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html33.《Path Loss Prediction for Mobile Digital TV Propagation Under Viaduct》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html34.《Efficient Motion Vector Interpolation for Error Concealment of H.264/AVC》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html35.《3D-TV Content Creation: Automatic 2D-to-3D Video Conversion》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html36.《A Novel Rate Control 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Future》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html80.《Evaluation of Stereoscopic Images: Beyond 2D Quality》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html81.《An Evaluation of Parameterized Gradient Based Routing With QoE Monitoring for Multiple IPTV Providers》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html82.《Three-Dimensional Displays: A Review and Applications Analysis》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html83.《Guest Editorial Special Issue on 3D-TV Horizon: Contents, Systems, and Visual Perception》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html84.《LIVE: An Integrated Production and Feedback System for Intelligent and Interactive TV Broadcasting》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html85.《$MS^{2}$ : A New Real-Time Multi-Source Mobile-Streaming Architecture》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html86.《A Reverse-Order Scheduling Scheme for Broadcasting Continuous Multimedia Data Over a Single Channel》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html87.《An Automatic Recommendation Scheme of TV Program Contents for (IP)TV Personalization》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html88.《Irregular Mapping and its Application in Bit-Interleaved LDPC Coded Modulation With Iterative Demapping and Decoding》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html89.《Time Diversity in Mobile DVB-T2 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Modulated Symbols for Advanced T-DMB System》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html96.《Pooling-Based Intra Prediction Mode Coding for Mobile Video Applications》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html97.《A Suboptimal Tone Reservation Algorithm Based on Cross-Entropy Method for PAPR Reduction in OFDM Systems》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html98.《A Measurement Method of the DTMB Modulator》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html99.《Interference Elimination for Chinese DTMB System With Transmit Diversity》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html100.《61st Annual IEEE Broadcast Symposium》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html101.《IBC2011 Experience the 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Algorithm to Reduce PAPRof an OFDM Signal Using Partial Transmit Sequences Technique》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html128.《Improved Decoding Algorithm of Bit-Interleaved Coded Modulation for LDPC Code》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html129.《Precoding for PAPR Reduction of OFDM Signals With Minimum Error Probability》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html130.《Network Design and Field Application of ATSC Distributed Translators》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html131.《On the Channel and Signal Cross Correlation of Downlink and Uplink Mobile UHF DTV Channels With Antenna Diversity》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html132.《Performance Evaluation of TV Over Broadband Wireless Access Networks》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html133.《IBC2010 Experience the State-of-the-Art》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html134.《Peak-to-Average Power Ratio Reduction of OFDM Signals With Nonlinear Companding Scheme》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html135.《Motion-Compensated Frame Rate Up-Conversion—Part I: Fast Multi-Frame Motion Estimation》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html136.《Comments on Equation (4) in “Single Frequency Networks in DTV”》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html137.《Motion-Compensated Frame Rate Up-Conversion—Part II: New Algorithms for Frame Interpolation》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html138.《A Novel Equalization Scheme for ZP-OFDM System Over Deep Fading Channels》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html139.《A Synchronization Design for UWB-Based Wireless Multimedia Systems》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html140.《Frequency Domain Decision Feedback Equalization for Uplink SC-FDMA》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html141.《A 2 2 MIMO DVB-T2 System: Design, New Channel Estimation Scheme and Measurements With Polarization Diversity》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html142.《Impact of the Receive Antenna Arrays on Spatio-Temporal Availability in Satellite-to-Indoor Broadcasting》原文链接:https:///academic-journal-foreign_broadcasting-ieee-transactions_thesis/020*********.html143.《Reducing Channel Zapping Time in IPTV Based on User's Channel Selection 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高二英语科研项目实施练习题50题(答案解析)
高二英语科研项目实施练习题50题(答案解析)1.In our research project, we need to analyze ______ data.A.aB.anC.theD./答案解析：C。
本题考查定冠词的用法。
这里表示特指在我们的科研项目中需要分析的那些数据，所以用定冠词the。
选项 A 和B 用于泛指一个可数名词单数，此处data 是不可数名词且不是泛指一个；选项D 不填冠词的话意思不明确。
2.The number of participants in our scientific research project is ______.A.two hundredsB.two hundredC.hundreds ofD.hundred of答案解析：B。
本题考查数词的用法。
表示具体数字时hundred 不用复数，也不和of 连用，所以two hundred 正确。
选项A 错误；选项C 和D 是表示不确定的“数百”，此处题干是具体数字。
3.There are ______ kinds of methods used in our research.A.aB.anC.theD.several答案解析：D。
本题考查数词和量词的用法。
several 表示“几个、一些”，可以修饰可数名词复数kinds。
选项 A 和 B 用于可数名词单数；选项C 定冠词the 不符合语境。
4.We need to collect ______ sample for our research.A.aB.anC.theD./答案解析：A。
本题考查不定冠词的用法。
sample 是可数名词单数，且此处表示“一个样本”，用不定冠词a。
选项 B 用于元音音素开头的单词前；选项C 定冠词the 表示特指；选项D 不填冠词时用法不对。
5.Our research project involves ______ steps.A.a fewB.a littleC.fewD.little答案解析：A。
抑制OFDM系统中PAPR的技术分析
抑制OFDM 系统中PAPR 的技术分析吕 锋,饶 谋(武汉理工大学信息学院 湖北武汉 430070)摘 要:无线通信OFDM 系统中的高峰均比(PAPR )是限制OFDM 技术实用化的主要障碍。
介绍了一些抑制OFDM 系统中PAPR 的主要方法:信号畸变技术、概率类技术、信号编码技术,并对其中几种常用的方法:如限幅法、压缩扩展法、SL M (选择映射法)、PTS (部分传输序列法)进行具体分析,使用Matlab 对它们进行仿真比较,讨论各自存在的优缺点。
关键词:OFDM ;PA PR ;压缩扩展法;SL M ;PTS中图分类号:TN919.3 文献标识码:A 文章编号:10042373X (2009)072018204Analysis of PAPR R eduction T echniques for OFDM SystemL V Feng ,RAO Mou(Information College ,Wuhan University of Technology ,HuBei ,Wuhan ,430070,China )Abstract :The high Peak 2to 2Average Power Ratio (PA PR )is the fault of the OFDM systems.Some methods for reducing PAPR in OFDM systems are introduced.Including signal aberrance technique ,probability technique and coding technique.Making a particular analysis of some methods ,such as amplitude clipping ,companding ,selected mapping ,partial transmit sequence ,and simulation for each one to discuss their virtues and shortcomings.K eywords :OFDM ;PA PR ;companding ;SL M ;PTS收稿日期:2008209209基金项目:国家高科技研究发展计划(863项目)(2007AA12Z170)0 引 言O FDM 即正交频分复用,是一种特殊的多载波传输方案,与普通的单载波调制相比,O FDM 调制技术主要有以下优点:可与多种接入方式结合使用;在接收端和传送端使用FF T 装置,大大降低了OFDM 的实现复杂性;可采用联合编码技术;抗符号间干扰和突发噪声能力强;支持动态比特分配方法;频谱使用率高。
降低小波包调制PAPR的联合方法
2 小波包调制的 PAPR 问题 2.1 小波包调制原理
图 1 即为小波包调制的简化结构 [6]， 得到的小波包调制 （1） 所示。 信号 y(n) 如式
y(n) =
2M - 1 k=（1）
w k (n - p) 是 M 级 Mallet 算法的等效滤波器，z k (n) 式 （1） 中，
（Orthogonal Frequency Division Multiplexing， OFDM）因 为优异的性能而在无线通信中得到广泛应用， 通过将宽带 信道划分成多个窄带子信道， OFDM 技术有效降低了多径 衰落信道的有害效应。但 OFDM[1] 技术的一大弊端就是调 制信号的峰均功率比 （Peak-Average Power Ratio） 较大。 小波包调制 （Wavelet Packet Modulation） 技术作为近年来 新兴的多载波调制技术， 抗脉冲噪声和窄带噪声性能优于 OFDM 技术， 因而广受关注。而且 WPM 系统因为不需要 添加循环前缀， 频 带 利 用 率 比 OFDM 系 统 更 优 。 但 与 OFDM 技 术 类 似 ， WPM 的 PAPR 较 大 。 目 前 常 用 的 降 低 WPM 的 PAPR 方法主要包含限幅法 [2]、 多通道剪枝法 [3]和选 择性映射法 等。但是限幅法引入带内失真和带外散射， 多通道剪枝法需要附加信息来记录剪枝信息， 并且不能保 证各子信道都能抗平滑衰落， 而选择性映射法实现复杂，
对信号进行编码， 对编码信号进行星座映射和小波包调制， 对得到的小波包调制信号进行限幅以降低信号的峰均功率比， 变换到频域进行滤波以减小带外辐射， 将信号变换回时域进行上变频传输。仿真结果表明， 这种联合方法在降低了 PAPR 的同时提高了系统的抗噪性能。 关键词： 小波包调制； 峰均功率比； 低密度奇偶校验码； 限幅法 文献标志码： A 中图分类号： TN911.4 doi： 10.3778/j.issn.1002-8331.1106-0359
基于SLM的减小OFDM系统PAPR的改进技术
2008年第12期，第41卷 通 信 技 术 Vol.41，No.12,2008 总第204期Communications Technology No.204,Totally基于SLM的减小OFDM 系统PAPR的改进技术李万臣， 李佑虎（哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）【摘 要】OFDM系统的峰均功率比过大是一个严重的问题。
降低OFDM系统的峰均功率比中的选择性映射法（SLM）方法需传送边带信息，但边带信息传送需要严格的信道编码，增加了系统复杂性，占用了频带宽度。
文中将传统的OFDM峰均功率比降低技术SLM方法加以改进并与限幅技术结合起来，所生成的新算法有效地弥补了传统SLM技术限制峰均功率比不足的问题，并且不用传输边带信息。
仿真表明，该方法有良好的性能。
【关键词】正交频分复用；峰均功率比；选择性映射法；限幅【中图分类号】TN929.5 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2008)12-0122-03 Improved OFDM PAPR Reduction Technology Based On SLMLI Wan-chen, LI You-hu(Information And Communication College, Harbin Engineering University, Haerbin Heilongjiang 150001, China)【Abstract】a serious problem of OFDM system is its high Peak-to-Average Power Ratio (PAPR). This paper proposes a improved SLM technology, which is combined with clipping. This would make the system unnecessary to transmit the side information, thus the problem that the SLM could not effectively reduce the OFDM PAPR is solved, and the increase of data rates loss and system complexity avoided. The simulation shows that the proposed method is of excellent performance.【Key words】orthogonal frequency-division multiplexing; Peak-to-Average Power Ratio; Selected mapping; Clipping0 引言OFDM（orthogonal frequency-division multiplexing，正交频分复用）是一种多载波传输技术。
UFMC_系统中基于MMSE-DFE_的均衡器设计
第14期2023年7月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.14July,2023作者简介:高燕妮(1993 ),女,四川南充人,助教,硕士研究生;研究方向:移动通信技术㊂UFMC 系统中基于MMSE -DFE 的均衡器设计高燕妮(四川邮电职业技术学院,四川成都610067)摘要:通用滤波多载波(Universal Filtered Multi -carrier Technique ,UFMC )作为一种新型多载波技术,采用子带滤波的方式抑制带外辐射㊁实现宽松同步,能够更好地适应机器通信中短小数据包的传输㊂UFMC 系统未引入循环前缀(Cyclic Prefix ,CP ),在多径衰落信道中会产生符号间干扰(Inter Symbol Interference ,ISI )和子载波间干扰(Inter -Carrier Interference ,ICI ),必须设计相应的均衡器来抑制干扰㊂文章在分析多径信道下UFMC 系统干扰的基础上,通过采用判决反馈(Decision Feedback ,DF )抑制时域ISI ,根据最小均方误差(Minimum Mean Squared Error ,MMSE )准则减小ICI 以及噪声的影响㊂仿真验证证明文章研究方法在UFMC 中的应用能够很好地抑制干扰,降低误码率㊂关键词:通用滤波多载波;符号间干扰;载波间干扰;判决反馈均衡;最小均方误差中图分类号:TN929.5㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀5G 已逐步商业化,与4G 主要关注的移动宽带业务不同,其应用场景和业务类型都更加丰富,主要包括eMBB 业务㊁mMTC 业务㊁uRLLC 业务,多样化业务需求对5G 的波形设计提出了要求[1]㊂正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一种4G 标准,利用多个非重叠的正交子载波进行信号传输,被用于许多通信,例如3GPP LTE㊁Wi-Fi 和Wi-Max 等㊂严格的正交性使得OFDM 对定时误差和载波频率偏移(Carrier Frequency Offset,CFO)误差敏感,OFDM 通过添加CP 来消除ISI,针对mMTC 业务㊁uRLLC 业务这类短小数据包的传输,这种方式无疑增加了开销,降低了频谱效率[2]㊂目前6G 的研发工作已经启动,6G 中业务类型更加多样化,频谱效率要求更高,连接数更多[3],为了满足6G 在连接数㊁频谱效率㊁时延㊁速率等方面的需求,研究人员提出了多种替代OFDM 的新型多载波:滤波器组多载波(Filter Bank Multi -carrier,FBMC )㊁通用滤波多载波(Universal Filtered Multi -carrier,UFMC)和滤波型的OFDM(F -OFDM)[4]㊂在OFDM 的所有替代波形中,UFMC 被认为是短突发传输的最佳选择,并已在上行链路协调多点(Coordinated Multi -Point,CoMP )场景中成功实现[5]㊂UFMC 被视为介于OFDM 和FBMC 之间的中间技术,它结合了OFDM 的简单性和FBMC 的抗干扰性,UFMC 中的滤波操作是在一组连续子载波上执行的,这大大缩短了滤波器长度,因此,与FBMC 相比,UFMC 实现复杂性以及传输延迟显著降低,同时UFMC 不需要插入循环前缀或保护间隔,从而大大提高了频谱效率[6]㊂与OFDM 添加CP 对抗多径干扰不同,在UFMC 系统中通过滤波形成的缓降区为对抗ISI 提供 软保护 作用,但在延迟较大时这种 软保护 效果并不能很好地抑制ISI,同时系统也会因为正交性的破坏而产生ICI [7],采用相应的均衡技术来减小干扰㊁降低接收端信号的误比特率,对提高UFMC 系统的传输性能具有重要的意义㊂目前,针对UFMC 接收机均衡方面,多数采用单抽头均衡,缺乏对ISI 和ICI 的考虑㊂田广东等[8]提出一种基于最小自适应算法(Least Mean Square,LMS)进行干扰消除,其主要考虑频偏引起的ICI 以及子带间干扰(Inter Band Interference,IBI),但对于ISI 严重的信道环境,该算法存在一个启动模式,收敛速度慢㊂余翔等[9]提出一种并行干扰抵消均衡算法,但具体抵消过程中只考虑了部分载波,抑制效果受限㊂本文针对上述问题,在多径信道中UFMC 系统干扰分析的基础上,采用时域判决反馈消除ISI,根据MMSE 准则抑制ICI,最后仿真证明这种方法应用到UFMC 中能够很好地降低误码率,提升系统性能㊂1㊀UFMC 系统模型及干扰分析㊀㊀相较于OFDM 系统,新型多载波UFMC 系统在设计上不添加CP,增加子带滤波环节㊂在OFDM 中添加CP 的目的是减少多径信道带来的干扰,UFMC 在这方面,主要利用滤波形成的缓降区为对抗ISI 提供 软保护 作用,但当多径延迟较大时,这种 软保护 效果不及OFDM 中CP 的作用,特别是应用于短突发包传输的场景,对延迟会更加敏感,经过多径信道会产生ISI 以及由于正交性破坏带来的ICI,如图1所示㊂图1㊀UFMC 系统经过多径信道所受ISI 以及ICI㊀㊀UFMC 系统模型如图2所示,UFMC 系统将信号传输的整体频段进行划分,分成B 个子带,设总的子载波数量为N ,每个子带包括N B 个连续子载波㊂频域上每个子带i 进行N 点的IDFT 得到时域信号s i ,输出信号s i 经过长度为L 1的滤波器f i 进行滤波,因为s i 与f i 的线性卷积,最后符号长度变为G =N +L 1-1㊂图2㊀UFMC 系统模型在每个子带经过滤波之后,所有子带信号叠加进行传输,综上输出信号x 可以表示为:x =ðB -1i =0F i D i S i (1)其中,S i 为N 个子载波上调制的频域数据,D i 为N 点IDFT 矩阵D 的第(kN B +1)列到第((k +1)N B )列,矩阵D 中第k 行第n 列元素为d k ,n =1Ne i 2πkn /N㊂F i 为托普利兹矩阵,第一列为f ~i =[f i (0),f i (1),...,f i (L 1-1),01ˑ(N -1)]T ,第一行为[f i (0),01ˑ(N -1)]㊂本文中假设信道为多径频率选择性衰落信道,并且信道系数在一个UFMC 符号期间保持不变,无线多径衰落信道冲击响应为:h n ()=ðL 2-1l =0h l δ(n -τl )=ðL 2-1l =0ρl e j 2πφlδ(n -τl )(2)式(2)中,L 2代表不同路径的数目,ρl 是多径信道的衰落因子,2πφl 为在[0,2π]服从均匀分布的多径随机相移㊂假设接收端用固定的间隔T S 进行采样,在第一条路径(l =0)进行同步,多径延迟τl 为T S 的整数倍,即τl =lT s (l =0,1,...,L 2-1),并且假设UFMC 符号长度大于信道延迟,那么经过多径信道,第M 个符号接收端信号受到的ISI 以及ICI 相应的数学表达式为:y m =Hx m +H isi x m -1+ηm (3)其中,y m 和ηm 为G 维向量,表示接收信号以及噪声的G 点连续采样点,H 和H isi 为G ˑG 矩阵,分别为:H =h 00 0h 1h 00 0︙⋱⋱⋱⋱⋱⋱︙h L 2-1h L 2-2 h 00 00h L 2-1h L 2-2 h 00 0︙⋱⋱⋱⋱⋱⋱︙0 0h L 2-1h L 2-2 h 0éëêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúH isi=0 0h L 2-1h 10 0h L 2-1 h 1︙⋱⋱⋱⋱⋱︙0 0 0h L 2-10 0 00︙⋱⋱⋱⋱⋱︙00éëêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúH isi 为前一符号对当前符号的干扰,H 为进行卷积的托普利兹矩阵,也是加重UFMC 载波间干扰的原因㊂因此,为了接收端能够进行正确解调得到发送端数据,必须采用相应的均衡方法来抑制相应的ISI 以及ICI㊂2㊀基于MMSE 的反馈均衡设计㊀㊀加入相应均衡器的UFMC 接收机如图3所示㊂图3㊀DFE -MMSE 接收机其中,Z -1表示延迟一个符号周期,yᶄm 为消除ISI 之后的信号,可以表示为:yᶄm =y m -H isi FD S ~m -1(4)假设接收端能够正确判决,即S ~m -1=S m -1,根据公式(3)和(4)可得:yᶄm =Hx m +ηm (5)接收端通过MMSE 滤波器W f 之后有:x^m =W f yᶄm =W f Hx m +ηm ()(6)误差向量为:e m =x m -x^m =x m -W f yᶄm (7)要使得E e m 2{}最小,根据正交准则有[11]:E e m x ^H m ()=E x m -W f yᶄm ()W f yᶄm ()H ()=0(8)trace x m yᶄH m -W f yᶄm yᶄH m ()W Hf ()=0(9)考虑噪声是均值为零㊁方差为σn 2的高斯白噪声,信号功率为σx 2且噪声与信号之间相互独立,根据式(5)以及迹运算性质有:trace ((-σx 2H H W f (H σx 2H H +σn 2I ))W H f )=0(10)要满足上式,则有:㊀σn 2H H =W f (H σx 2H H +σn 2I )(11)可得:W f =H HHH H +1SNRI ()-1(12)在上述系统设计中,假设符号估计S m -1是无差错的,接收端能够完全消除ISI,然而实际中如果前一个检测的符号包含错误,那么当前符号减去的ISI 部分也存在错误,所以可以考虑采用相应的误差消除方案来提高准确率㊂现在前向纠错(Forward Error Correction,FEC)技术被广泛应用到无线通信系统中,此处可以在硬判决后面添加信道编码模块,相应地在反馈回路中加入信道解码模块,如图4所示,这样便可以克服判决后符号的估计误差过大的问题㊂图4㊀加入FEC 模块的DFE -MMSE 接收机3㊀仿真分析㊀㊀本文仿真的相关参数设置如下:FFT 大小为N =1024,采用QPSK 调制方式,滤波长度为L 1=20,滤波器边带衰减为40dB,子带数目为B =10,瑞利衰落信道路径数为L 2=6,路径最大延迟为τL 2-1=60,图5为两种不同信道(瑞利㊁高斯)下以及瑞利信道中经过MMSE -DFE 均衡后UFMC 系统的误码率㊂从图中可以看出UFMC 系统在经过不加均衡器的多径信道时,会产生较大的误码,而在经过本文设计的均衡器之后,虽然没有完全消除干扰,但误码率随着信噪比的增加明显下降,说明本文设计的均衡器能够在一定程度上提高UMFC 系统性能㊂图5㊀高斯㊁瑞利信道以及均衡后UFMC 系统误码率图6将单抽头均衡器㊁LMS 均衡算法[8]㊁MMSE 均衡算法与本文所用的MMSE -DFE 均衡算法进行对比,分析了在不同信噪比环境下,4种均衡方法的误码率,可以看出单抽头均衡器的性能明显劣于其他3种,对于多径衰落信道而言不能很好地抑制干扰,降低误码率㊂而LMS 算法调节存在启动模式,收敛速度比较慢,当存在较大ISI 时,性能不及MMSE 与MMSE -DFE 均衡算法,但其只存在简单的迭代过程,算法复杂度低㊂而MMSE 与MMSE -DFE 由于存在矩阵的求逆过程,复杂度比较高㊂图6㊀几种不同均衡方法的误码率4 结语㊀㊀本文主要针对多径衰落信道中UFMC系统中的干扰问题,通过采用时域判决反馈消除ISI,考虑此处存在错误累加的因素,加入前向纠错(FEC)模块来提高准确率㊂而对于存在的ICI问题,由于UFMC系统进行线性滤波器,不能再继续使用常用的构建循环矩阵的方式来消除ICI,所以本文根据信道响应矩阵采用基于MMSE的均衡方法来抑制ICI,通过仿真验证,这种方法应用到UFMC系统中能够很好地抑制干扰,降低误码率㊂参考文献[1]LI B,FEI Z,ZHANG Y.UAV communications for5G and beyond:recent advances and future trends [J].IEEE Internet of Things Journal,2018(2): 2241-2263.[2]KUMAR R A,KODATI S parative analysis of OFDM,FBMC,UFMC&GFDM for5G wireless communications[J].International Journal of Advanced ㊀㊀Science and Technology,2020(5):2097-2108. [3]KARTHIK K V,SANDYARANI B,RADHAK RISHNA K.A survey on future generation wireless communications-6G:requirements,technologies,challenges and applications[J].International Journal of Advanced Trends in Computer Science and Engineering,2021 (5):3067-3076.[4]JEAN F D E,JEAN A B,LUC E I,et al. Performance evaluation of FBMC,UFMC,and F-OFDM modulation for5G mobile communications[J].The International Journal of Engineering and Science,2021 (5):1-5.[5]SHAWQI F S,AUDAH L,HAMMOODI A T,et al.A review of PAPR reduction techniques for UFMC waveform[C].20204th International Symposium on Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies (ISMSIT),IEEE,2020:1-6.[6]SIDIQ S,MUSTAFA F,SHEIKH J A,et al.FBMC and UFMC:the modulation techniques for5G[C].2019 International Conference on Power Electronics,Control and Automation(ICPECA),IEEE,2019:1-5. [7]YARRABOTHU R S,NELAKUDITI U R. Optimization of out-of-band emission using kaiser-bessel filter for UFMC in5G cellular communications [J].China Communications,2019(8):15-23. [8]田广东,王珊,何萍,等.基于LMS算法的UFMC 系统自适应干扰消除[J].电子技术应用,2016(7): 21-25.[9]余翔,高燕妮,段思睿.基于并行干扰抵消的UFMC系统信道均衡[J].计算机应用研究,2019(8): 2496-2499,2503.(编辑㊀王雪芬)Design of equalizer based on MMSE-DFE in UFMC systemGao Yanni Zhang Qinqin Leng WeiSichuan Vocational and Technical College of Posts and Telecommunications Chengdu610067 ChinaAbstract As a new multicarrier technology the Universal filtered multi carrier UFMC technique can reduce out of band radiation achieve loose synchronization by sub-band filtering it more efficiently support short burst packet transmission in the machine type communication.The UFMC system does not introduce cyclic prefix CP which will generate inter symbol interference ISI and inter-carrier interference ICI in multipath fading channels.The corresponding balancer must be designed to suppress the interference.On the basis of analyzing the UFMC system interference in multipath fading channels this article uses decision feedback DF to suppress time domain ISI and reduce the impact of ICI and noise according to the minimum mean squared error MMSE criterion.The simulation results show that this method can be applied to UFMC to suppress interference and reduce bit error rate.Key words UFMC intersymbol interference inter-carrier interference decision feedback MMSE。
正交频分复用系统中抑制峰均比的算法
收稿日期:20181120作者简介:孙会楠(1979),女,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨华德学院副教授.第31卷第5期2019年10月沈阳大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f S h e n y a n g U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e )V o l .31,N o .5O c t .2019文章编号:2095-5456(2019)05-0410-07正交频分复用系统中抑制峰均比的算法孙会楠,丁文飞(哈尔滨华德学院,电子与信息工程学院,黑龙江哈尔滨 150025)摘 要:研究了4种峰均比抑制算法并进行仿真分析,分别为限幅-滤波算法㊁部分序列发送算法㊁利用循环码和汉明码编码算法以及D F T 扩频算法,并对仿真结果进行比较,研究这4种算法对O F D M 系统的峰均比性能的改善情况.结果表明,4类抑制峰均比的算法都有各自的优缺点,认为在实际使用中,应该根据实际情况和诸多指标进行选择,或将多种技术结合起来.关 键 词:正交频分复用;峰均比;滤波算法;D F T 扩频算法;仿真中图分类号:T H 77 文献标志码:A正交频分复用(o r t h o g o n a l f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p le x i n g,O F D M )系统由于具有抗多径衰落能力强㊁频谱利用率高等优点,近年来在无线通信中被广泛应用.但O F D M 技术的主要缺点就是具有很高的峰均比(P A P R )[1],这限制了其更广泛的发展.由于O F D M 系统使用多个子载波的合成信号传输信息,对于使用N 个子载波的系统来说,假设这N 个信号都以相同的相位求和时,系统的峰均比会变成其平均功率的N 倍,之后的射频功率放大器必须将它限幅后通过,会引起放大器的非线性,导致信号失真,严重影响整个通信系统的性能.研究O F D M 系统中抑制峰均比的算法具有重要意义.由于峰均比过大会对系统性能造成较大的影响,抑制峰均比也是O F D M 的关键技术之一[2],因此国内外许多学者进行了大量的研究,定义了O F D M 峰均比,提出峰均比抑制方法,分析峰均比抑制技术对射频功率放大器的影响等.在对O F D M 系统峰均比的研究发展中,峰均比抑制技术主要可以分为:限幅类技术㊁编码类技术㊁D F T扩频和概率类技术.单独使用其中任一种方法,总会不可避免地产生缺陷,因此现有的抑制峰均比技术都是对以上几类技术的改进,将某几类方法结合在一起[3],平衡各类算法的误码率等性能,从而满足不同场景的需要.本文主要研究限幅类技术㊁加扰技术㊁编码技术和D F T 扩频技术中的典型算法,然后通过用MA T L A B 软件对若干经典算法进行设计仿真,比较并归纳出各个算法的优缺点,从而寻找出一种计算复杂度低㊁适合硬件平台实现的峰均比算法.1 抑制峰均比的算法1.1 限幅类技术滤波算法限幅类技术中有很多可有效地降低峰均比的技术方案,针对通常情况下滤波会导致峰值再增长的问题,查阅相关文献,本文给出了一种既能有效地解决峰值再增长问题,又能有效地解决带外辐射的问题的有效算法的方案,该方案的基本框图如图1所示.图1 基于限幅和滤波的峰均比减小方案框图F i g .1 P A P R r e d u c t i o n s c h e m eb l o c kd i a g r a mb a s e do n c l i p p i n g a n d f i l t e r i n g本文中使用的基于限幅和滤波的峰均比减小算法的基本原理如下[4]:假设O F D M 系统中使用了N 个子载波,将经过Q P S K 或者Q AM 调制的信号进行L ㊃N 点I F F T 运算,其中,L 为过采样Copyright©博看网 . All Rights Reserved.因子.由以上步骤,得到了经过L倍的过采样的离散时间信号xᶄ[m].将得到的离散时间信号与调制载频f c进行调制,将信号由基带转换为通频带信号x p[m].令x p c[m]表示限幅后的x p[m],可以表示为:x p c[m]=-A x p[m]ɤ-A,x p[m]x p[m]<A,A x p[m]ȡAìîíïïïï.(1)其中,A为预先指定的限幅电平.定义限幅比(c l i p p i n g r a t i o,C R)为限幅电平与O F D M信号的R M S(s)之比,C R=Aσ,对于子载波数为N的基带信号和通频带信号分别有σ=N和σ= N/2.在通频带,对信号执行限幅操作,使信号的幅度不大于预先设定的门限值A.减少限幅带来的带外干扰的具体做法是:将限幅后的信号再次经过L㊃N点F F T变换,将其变为频域信号.由于之前与调制载频进行了调制,此时仍处于通频带,因此使用带通滤波器对限幅后的信号进行滤波处理,让有效频带内的信号通过,滤除带外干扰减小带外辐射.最后将频域信号再次经过L㊃N点I F F T变换,将其转换为时域信号,变为基带信号后,并通过低通滤波器后用于传输.1.2加扰类技术P T S算法部分传输序列(P T S)算法是加扰类技术中的一种,P T S算法寻找相位因子时存在计算量大㊁复杂度高的问题,这导致P T S算法在实际应用中受到限制.为此,国内外有很多学者提出可以在计算复杂度和对O F D M信号的P A P R的抑制效果两者间折中考虑[5],即在一个有限的集合中选取相位因子,虽然可能不会获得最佳的P A P R抑制效果,但是这种操作将大大减少计算量.现阶段已有诸多解决方案,包括迭代反转部分传输序列法[6]㊁分迭代法和梯度递减搜索法[7].这几种算法,通过缩小搜索范围的方法是将相位因子的选择限制在一个范围内,从而减少计算量.其中,使用{1.-1}作为相位因子的次优组合算法,是最早的基于次优化的P T S算法.假设O F D M系统中的子载波数目为N.该算法的具体实现步骤如下所示.1)将N个子载波信号分割成V个不相交的子块.2)令相位因子b v=1,v=1,2, ,V,计算此时的O F D M系统的P A P R,并将这个条件下的P A P R设置为m i n(P A P R),并令v=2.3)令相位因子b v=-1,v=1,2, ,V,计算此时的O F D M系统的P A P R.4)将计算所得的P A P R与m i n(P A P R)进行比较,若P A P R>m i n(P A P R),则令b v=1;若P A P Rɤm i n(P A P R),则令m i n(P A P R)= P A P R.5)此时,如果v<V,则令v=v+1,并跳转到步骤3);如果此时vȡV,则跳转至步骤6). 6)得到相位因子췍b,并得到此条件下,计算所得的峰均比m i n(P A P R).最后退出程序.根据以上步骤,就可以利用次优组合算法对O F D M系统进行优化.同时,由它的计算过程可以发现.次优组合算法得到相位因子只需计算V 次,与传统的P T S技术相比,其计算量和计算复杂度得到极大程度的降低.1.3编码类技术算法循环码㊁汉明码编码法改善O F D M系统的峰均比的原理框图如图2所示,使用编码法降低O F D M系统的峰均比的实现步骤大致为:在输入数据进行星座变换之前,先对数据进行了编码处理.对编码后的数据进行星座变换,最后将调制后的信号进行I F F T处理.编码类算法的主要目的就是要选择恰当的码字集合,最后选择能使峰均比减小的码组进行传输.设输入数据经过编码后,其传输速率R可由式(2)表示[8].R=l o g2[q N p{P A P R(c)<δ2m a x}l o g2q N.(2)其中:N为O F D M系统中使用的子载波的数目; q表示P S K/Q AM的调制点数;δ2m a x表示系统预先设定的峰值门限;p{P A P R(c)<δ2m a x}表示P A P R低于系统设定的门限值的概率值.由式(2)可以看出,P A P R低于系统设定的门限值的概率值越小,码元速率则会越低.如果想要保证码元速率不降低,则不能获得较好的峰均比抑制效果.因此编码类技术要想获得较好的P A P R值的抑制效果,需要牺牲部分信息速率.图2编码法抑制峰均比原理框图F i g.2B l o c kd i a g r a mo f P A P R p r i n c i p l ei n h i b i t e db y c o d i n g m e t h o d汉明码和循环码是常用的线性码.本文中,主要采用循环码和汉明码的编码方式研究了编码法对O F D M的峰均比抑制效果,接下来简要介绍一114第5期孙会楠等:正交频分复用系统中抑制峰均比的算法Copyright©博看网 . All Rights Reserved.下这2种编码方式.汉明码是将数据中插入k 位数据作为校验位,把原来n 位数据变为m 位编码,编码时要遵循2k-1ȡm 其中m =n +k .循环码是线性码的一个重要子类,假设一个(n ,k )线性分组码C ,若它的任一码字的每一位循环移位所生成的码都是C 的一个码字,则称C 是一个循环码.1.4 D F T 扩频技术算法D F T 扩频技术的原理框图如图3所示.D F T 扩频技术的过程为:首先将输入的数据进行调制,假设调制后的数据符号为x m ,对x m 进行M 点D F T 扩频处理后进行N -M 点子载波映射,再对子载波映射后的信号进行长度为N 的I F F T 变换,最后添加循环前缀来减少符号间干扰[9].图3 D F T 扩频技术的原理框图F i g .3 S c h e m a t i cd i a g r a mo f D F Ts p r e a d s p e c t r u mt e c h n o l o g yD F T 扩频技术中,P A P R 的减小依赖于子载波的分配方式,主要的分配方式有2种,分布式F D MA (d i s t r u b t e dF D MA ,D F D MA )和集中式F D MA (l o c a l i z e dF D MA ,L F D MA ).D F D MA 在整个频带(共有N 个子载波)内分配M 点D F T 的输出,同时对没有使用的N -M 个子载波全部填充零.L F D MA 将D F T 的输出分配给(在N 个子载波中)M 个连续的子载波.当以N /M =S 的距离等间隔分配D F T 的输出时,D F D MA 被称为交织F D MA (i n t e r l e a v e dF D MA ,I F D MA ),其中S 称为带宽扩频因子.当使用I F D MA 作为子载波的分配方式时,则使用的子载波间存在距离间隔S .需要将输入信号x m 进行D F T 变换的得到的频域信号X i 映射到N 个子载波上,如果从第0个子载波开始映射,可以表示为 X k =f (x )=X k /S ,k=S m 1,m 1=0,1, ,M -1,0,其他{.(3)将完成子载波映射后的频域数据X k 进行I F F T 变换,设得到的输出信号为췍x n ,其中n =M s +m ,s =0,1,2, ,S -1,m =0,1,2, ,M -1的表达式为췍x n =1N ðN -1k =0X k e j 2πn N k =1S 1M ðM -1m 1=0X m 1e j 2πnM m 1=1S 1M ðM -1m 1=0X m 1e j2πM s +m M m 1=1S 1M ðM -1m 1=0X m 1e j 2πmM m æèçöø÷1=1S x m .(4)由式(4)的计算结果可知,经过D F T 扩频和I F F T 计算后的输出结果췍x n 与原始数据x m 相比,其幅度变为原始数据的1/S ,且在时域上重复.如果依旧将I F D MA 作为分配方式,但是,数据不是从第0个子载波开始分配,而是从第r (r =0,1,2, ,S -1)个子载波开始映射,输入信号x m 进行D F T 扩频后的得到的频域信号X i ,按照I F D MA 的方式进行分配后,可以表示为X k =f (x )=X [(k -r )/S ],k =S m 1+r ,m 1=0,1,2, ,M -1,0,其他{.(5)同理,可以得到此时经过I F F T 变换后输出的数据췍x n 可以表示为췍x n =췍x M s +m =1N ðN -1k =0췍X k e j 2πn Nk =1S 1M ðM -1m 1=0X m 1e j 2π(n M m 1+n Nr )=1S 1M ðM -1m 1=0X m 1e j 2πM s +m M m 1e j 2πn Nr =1S 1M ðM -1m 1=0X m 1e j 2πm M m æèçöø÷1e j 2πn N r =1Se j 2πnNr x m .(6)由式(6)的计算结果来看,与上一种情况对比,第r 个子载波的映射结果相当于增加了一个相位因子e j 2πnN r .当子载波的分配方式为L F D MA 时,发射机的I F F T 输入信号可以表示为췍X k =X k ,k =0,1, ,M -1,0,其他{.(7)同理,可以得到此时经过I F F T 变换后输出的数据췍x n 可以表示为췍x n =췍x S m +s =1N ðN -1k =0췍X ke j 2πnNk =1S 1M ðM -1k =0X ke j2πS m +sS M k .(8)若从第0个子载波开始映射,则此时经过I F F T 变换后输出的数据췍x n 可以改写为214沈阳大学学报(自然科学版) 第31卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.췍x n =췍x S m =1S 1M ðM -1k =0X k e j 2πS mS Mk =1S 1M ðM -1k =0X k e j 2πmMk =1Sx m .(9)若从第r (r =0,1, ,M -1)个子载波开始映射,由于X k =ðM -1p =0x pe -j 2πpMk ,(10)由式(9)和式(10)可知,此时经过I F F T 变换后输出的数据췍x n 可以改写为式(11),췍x n =췍x S m +s =1S 1M ðM -1k =0X k e j 2πS m +s S M k =1S 1-e j 2πs()S 1M ðM -1p =0x p 1-e j 2πm -p M +s ()S M =1Se j π(M -1)s -S m ()S MðM -1p =0s i n πs æèçöø÷S M s i n πS m +s æèçöø÷S M -πp Me j πpM x ()p .(11)从以上的推导过程和计算结果来看,当子载波的分配方式为L F D MA 时,则经过D F T 扩频和I F F T 计算后的输出结果췍x n 与原始数据x m 相比,在S 的整数倍的时刻插入时域L F D MA 信号,且其幅度变为原始数据的1/S .2 抑制峰均比算法的比较2.1 仿真结果和分析1)限幅类技术仿真结果和分析.仿真条件:F F T 点数(子载波数)为256,调制方式为16-Q AM ,过采样因子为4,采样频率1MH z ,符号块数为3000,限幅比C R 为0.8和1.6.对基于限幅和滤波的峰均比减小方案进行仿真.仿真结果如图4所示.图4a 为不同的限幅类技术对系统的P A P R的改善情况,图4b 为不同的限幅类技术对误码率的影响.从仿真结果来看,将经过限幅的曲线与不经过限幅的曲线进行对比,证明使用限幅类算法可以有效地降低系统的峰均比.为了验证改进的限幅-滤波算法是否可以改善峰值再增长,实验中设置了2组对照组.这2组对照组分别为限幅比为0.8的曲线与限幅比为0.8并进行滤波的曲线,和限幅比为1.6的曲线与限幅比为1.6并进行滤波的曲线.观察可知,如果对O F D M 信号进行滤波,它的峰均比的性能不如未加滤波的信号,且增长的幅度在8d B 左右,对滤波后峰值再增长的情况改善情况不明显,仍需进一步研究.如果只考虑限幅比对算法的性能影响时,可以得出结论,当限幅比越小,即对大峰值信号的幅度减少的越多,峰均比的抑制效果越好.图4 基于限幅和滤波的P A P R 减小方案的仿真结果F i g .4 S i m u l a t i o n r e s u l t s o f P A P R r e d u c t i o n s c h e m eb a s e do na m p l i t u d ec l i p p i n g a n d f i l t e r i n g(a ) 不同的限幅类技术对系统的P A P R 的改善情况;(b) 使用不同的限幅类算法和的误码率特性的对比.但是,限幅类技术是一个非线性的过程,过度的限幅会对系统的误码率造成不可估量的危害.图4b 显示了使用不同的限幅类算法和的误码率特性的对比.观察仿真结果,可以得出结论:当限幅比减小时,系统的误码率性能变差.虽然限幅电平低,能获得较好的峰均比抑制效果,但是系统的误码率性能的过度恶化会让整个系统的信息传输变得没有意义.因此必须在峰均比抑制效果和误码率性能之间进行折中考虑.另一方面,当O F D M 信号经过滤波后,系统的误码率性能会得到改善.2)加扰类技术仿真结果和分析.仿真条件:F F T 点数(子载波数)为256,调制方式为16-Q AM ,过采样因子为4,符号块数为3000,符号314第5期 孙会楠等:正交频分复用系统中抑制峰均比的算法Copyright©博看网 . All Rights Reserved.子块数V分别为2㊁4㊁8和16.对基于P T S技术的次优组合算法的峰均比减小方案进行仿真.仿真结果如图5所示.图5基于P T S技术的次优组合算法的仿真结果F i g.5S i m u l a t i o n r e s u l t s o f s u b-o p t i m a l c o m b i n a t i o na l g o r i t h mb a s e do nP T S t ec h n o l o g y将仿真结果中基于P T S技术的次优组合算法的C C D F曲线与原始O F D M数据的C C D F曲线进行对比,可以得出结论:基于P T S技术的次优组合算法对O F D M信号的峰均比取得了较好的抑制效果.原始O F D M数据有近42%的O F D M数据的P A P R超过了8d B.观察基于P T S技术的次优组合算法对O F D M的P A P R进行抑制的C C D F曲线,当子块数V分别等于2㊁4㊁8时,O F D M数据的P A P R超过8d B的概率分别为19.20%㊁4.40%㊁0.23%.由数据和曲线的对比中可以清晰地得出以下结论:当子块数目增加时,基于P T S技术的次优组合算法对峰均比的抑制效果更好.但是子块数目过多,会导致计算量增加.因此在使用P T S算法时需要从峰均比抑制效果和运算量两方面考虑,来选择合适的参数.3)编码类技术仿真结果和分析.仿真条件:F F T点数(子载波数)为256,调制方式为16-Q AM,过采样因子为4,符号块数为3000,编码方式为循环码和汉明码[10].对基于编码方式为循环码和汉明码的峰均比减小方案进行仿真.仿真结果如图6所示.图6编码方式为循环码和汉明码的P A P R减小方案的仿真结果F i g.6S i m u l a t i o n r e s u l t s o f P A P R r e d u c t i o n s c h e m ee n c o d e d i n c y c l i c c o d e s a n dh a m m i n g c o d e s将仿真结果中使用了编码的O F D M数据的C C D F曲线与原始O F D M数据的C C D F曲线进行对比.原始O F D M数据有近85%的O F D M数据的P A P R超过了7d B.观察使用编码算法对O F D M的P A P R进行优化的C C D F曲线,当编码方式分别为循环码和汉明码时[11],O F D M数据的P A P R超过7d B的概率分别为17.9%㊁16.7%附近.由数据和曲线的对比中可以得出结论:使用循环码和汉明码对O F D M信号进行编码后,取得了较好的峰均比抑制效果.4)D F T扩频技术仿真结果和分析.仿真条件:F F T点数(子载波数)为256,调制方式为16-Q AM/Q P S K,过采样因子为4,符号块数为3000.对D F T扩频技术的P A P R减小方案进行仿真.仿真结果如图7所示.图7基于D F T扩频技术的P A P R减小方案的仿真结果F i g.7S i m u l a t i o n r e s u l t s o f P A P R r e d u c t i o n s c h e m eb a s e do nD F Ts p r e a d s p e c t r u mt e c h n o l o g y(a) Q AM调制方式时,不同子载波分配方式对系统的P A P R的改善情况;(b) Q P S K调制方式时,不同子载波分配方式对系统的P A P R的改善情况.414沈阳大学学报(自然科学版)第31卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.图7a为D F T扩频技术采用Q AM调制方式时,不同子载波分配方式对系统的P A P R的改善情况,图7b部分为D F T扩频技术采用Q P S K调制方式时,不同子载波分配方式对系统的P A P R 的改善情况.从仿真结果来看,经过D F T扩频后可以有效地降低系统的峰均比.当采用Q AM调制方式时,当O F D M数据的C C D F值为10%时, I F D MA㊁L F D MA和O F D MA的P A P R值分别为3.18㊁6.92和9.08d B.经过D F T扩频的I F D MA和L F D MA的P A P R值比没有经过D F T扩频的O F D MA的P A P R值降低了5.90 d B和2.16d B.当采用Q P S K调制方式时,当O F D M数据的C C D F值为10%时,L F D MA和O F D MA的P A P R值分别为6.17和8.95B.以上数据对比可知,D F T扩频技术对O F D M信号的峰均比抑制性能不仅与子载波分配方式有关,还和子载波的映射方式有关.其中,子载波分配方式为I F D MA时,D F T扩频算法对O F D M信号的峰均比抑制性能最好.2.2四类抑制峰均比算法的比较在以上的仿真结果中,选取相同的仿真条件为:F F T点数(子载波数)为256,调制方式为16-Q AM,过采样因子为4,符号块数为3000的仿真结果进行对比分析.首先是峰均比抑制性能方面,当O F D M数据的C C D F值为1%时,限幅类技术的P A P R值为4.66d B(限幅比C R=0.8)㊁12.08d B(限幅比C R=0.8且进行滤波).编码类技术使用汉明码和循环码进行编码时,其P A P R值分别为8.73和8.89d B.基于P T S技术的次优组合算法的符号子块数V分别为2㊁4㊁8和16时,其P A P R值分别为9.41㊁8.49㊁7.79和7.32d B.D F T扩频技术的子载波分配方式使用交织和集中时,该算法的P A P R值分别为3.5和7.96d B.由以上数据对比可知,限幅类算法和D F T扩频算法能有效地抑制峰均比,改进的限幅-滤波算法硬件实现简单,虽然能有效地解决带外辐射,但是与其他算法相比,只有限幅法是非线性过程,必将带来误码率上升这个严重的问题,而且其滤波后峰值再增长的现象依旧是一个需要关注的问题.而编码法不仅受限于系统的调制方式,还与子载波数量的大小有关.当子载波个数较大时,编码效率低,因此编码法只适用于子载波数较小的O F D M系统中.另一方面,可供编码法使用的编码图样较少.加扰法虽然不受限于子载波的调制方式,但存在计算量大,计算复杂度高的问题.对基于P T S技术的次优组合算法进行研究,减小相位因子的搜索范围,通过增加子块数,可以获得较好的峰均比抑制效果,但是寻找更为智能的搜索算法来提高算法性能更有意义.D F T扩频技术适用于多址系统,且计算复杂度低,采取不同的子载波分配方式抑制效果不同,理论上可以将峰均比降低到单载波水平.4类抑制峰均比的算法都有各自的优缺点.如果单独使用某种算法对系统的峰均比性能改善,都会存在某方面的不足,因此在实际使用中,应该根据实际情况和诸多指标进行选择,甚至研究如何将多种技术结合起来.3结语本文介绍了4类抑制峰均比技术,包括限幅法㊁加扰法㊁D F T扩频技术和编码法的常用算法,并选取了4种典型算法在MA T L A B软件上完成了验证仿真.主要针对限幅法会引入带内噪声和带外干扰的缺点,对改进的限幅-滤波算法进行研究,由C C D F曲线和误码率2个方面进行评测,该算法能有效地解决带外辐射,但是对于是否能有效地解决滤波后峰值再增长的问题仍需要进一步进行研究.加扰法存在计算量大,计算复杂度高的不足,对基于P T S技术的次优组合算法进行研究,减小相位因子的搜索范围,通过增加子块数,依旧可以获得较好的峰均比抑制效果.编码法受限于系统的调制方式,子载波数量的大小,使用循环码和汉明码进行编码,取得较好的抑制效果.D F T扩频技术适用于多址系统,且计算复杂度低,研究了不同的子载波分配方式对该技术性能的影响.参考文献:[1]R A HMA N M M,B HU I Y A N M N AS,R A H I M M S,e ta l.O nt h ec o m p a r a t i v e p e r f o r m a n c eo fP A P R r e d u c i n gp h a s e s e q u e n c e s f o rO F D Ms y s t e m[C]ʊI E E E R e g i o n10H u m a n i t a r i a nT e c h n o l o g y C o n f e r e n c e.I E E E,2018.[2]金红军.宽带多天线无线传输技术发展展望[J].通信技术,2016,49(12):15751581.J I N H J.D e v e l o p m e n t o f b r o a d b a n d m u l t i-a n t e n n aw i r e l e s st r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y[J].C o mm u n i c a t i o n st e c h n o l o g y,2016,49(12):15751581.[3]WU W H,C A O Y H,WA N G S H,e t a l.J o i n to p t i m i z a t i o no fP A P R r e d u c t i o n b a s e do n m o d i f i e d T Rs c h e m e f o r M I MO-O F D M r a d a r[J].D i g i t a l s i g n a lp r o c e s s i n g,2018,80:2736.[4]马永刚.滤波与限幅结合降低O F D M峰均功率比的方法[J].舰船电子工程,2014,34(9):6265.514第5期孙会楠等:正交频分复用系统中抑制峰均比的算法Copyright©博看网 . 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基于PTS抑制OFDM系统PAPR低复杂度算法
基于PTS抑制OFDM系统PAPR低复杂度算法邬佳佚;陈建春【摘要】In order to lower the complexity of PAPR suppression techniques based on the partial transmit sequences（PTS） algorithm,research on the relevance between the positions of top highest values in OFDM time-field signal and those of top highest values through PTS algorithm is conducted.On the basis of the research,a simplified algorithm in which the sampled data replace the original data on searching for the optimized phase agent series is proposed.By the new algorithm,adopted data is much less than the original data,and the calculating complexity of PTS decreases greatly.The simulation demonstrates that the new algorithm can reduce the data amount by 50% while the performance loss ranges only from 0.2 dB to 1 dB.%为降低基于部分传输序列法（PTS）的峰均功率比（PAPR）抑制技术的复杂度,文中研究了OFDM时域信号最大峰值点的位置与采用部分传输序列法后最大峰值点位置之间的关联性,提出了一种寻找最优相位因子序列的简化算法,该算法用抽样序列代替原始序列进行搜索。
电子通讯与应用研讨会议程
2010電子通訊與應用研討會議程CECA 2010 Schedule時間 主題與地點議程 09:30~ 10:10 主題 報到 主題 開幕式 10:10~10:20 地點 國際會議廳 主題專題演講主講人 資訊工業策進會 網路多媒體研究所洪文堅 主任10:20~11:50 地點國際會議廳 主題 午餐 11:50~13:00 地點 詠風館主題通訊與訊號處理 (含產學論壇) 電波與光電I 地點 實驗大樓演講廳 實驗大樓會議室 13:00~14:45 主持人許超雲教授張知難教授主題 壁報論文展示及茶敘14:45~15:15 地點 實驗大樓中庭主題通訊與網路 電波與光電II 地點 實驗大樓演講廳 實驗大樓會議室 15:15~17:15 主持人陳安誼副主任吳建銘教授17:15賦歸口頭報告通訊與訊號處理(含產學論壇) 13:00 ~ 14:45編號時間作者單位論文名稱A_o011 13:00~13:15許迺群、許超雲張耿銘大同大學通訊研究所資訊工業策進會WiMAX/Wi-Fi無線網路無縫式跨網功能之連線管理工具Development of ConnectionManager for WiMAX/Wi-FiHeterogeneous SeamlessHandoverA_o013 13:15~13:30姚榮宏、陳柏達王志豪、許超雲郭宗勝大同大學通訊研究所資訊工業策進會大同公司WiMAX營運商之互通互連測試自動化技術研討及其實現On the Study andImplementation of AutomationSchemes for WiMAX OperatorInteroperability TestingA_o009 13:30~13:45劉家宏中華電信研究所第四代行動通訊標準中之載波聚合技術研究On the Study of CarrierAggregation in LTE-AdvancedA_o010 13:45~14:00何建興、張鎧麟國立澎湖科技大學電信工程系轉送系統中擬亂碼擷取系統之下行功率配置Downlink Power Allocation forPN Code Acquisition in RelayStemsA_o014 14:00~14:15邱育生、潘欣侑陳安誼資訊工業策進會一套結合地理圖資與WiMAX網路訊號偵測之整合式行動手持分析儀An Integrated Hand-heldAnalyzer with GeographicInformation and SignalDetection for WiMAXNetworkingB_o001 14:15~14:30湯克中淡江大學多媒體實驗室適應性對比增強演算法之研究Research of adaptive localcontrast enhancementB_o002 14:30~14:45鄭人禾、曾敬翔國立台灣海洋大學多頻帶射頻訊號之完整帶通取樣條件的高效率搜尋法An Efficient Searching Methodfor the Complete Bandpass Sampling Requirements of Multiband RF Signals電波與光電I 13:00 ~ 14:30編號時間作者單位論文名稱D_o001 13:00~13:15袁敏事、鍾岳龍中華科技大學飛機系統工程研究所新型多頻段方型螺旋偶極天線之設計Design of a Novel Square SpiralDipole Antenna for MultibandOperationD_o002 13:15~13:30陳振聲、黃俊豪正修科技大學應用於無線網路偶極天線與電路整合之探討D_o006 13:30~13:45林帝佑、古家豪明志科技大學電機工程所應用於手機天線之叉型迴路微帶天線設計Design Design of Fork-typeLoop Microstrip Antenna forHandsetD_o007 13:45~14:00邱建維、郭慶祥古家豪明志科技大學電機工程研究所新型小型化印刷式超寬頻天線之設計Design of A Novel MiniaturePrinted Antenna for UWBSystemD_o008 14:00~14:15謝永旗明志科技大學電機工程研究所使用在無線應用的小型化雙頻偶極天線A compact dual-band dipoleantenna for wireless applicationD_o011 14:15~14:30林峰逸、林敬閔吳曉夢、董玫惠國立澎湖科技大學電信工程系應用於RFID之雙頻步階型平面單極天線Dual-band Step-shaped PlanarMonopole Antenna for 2.45/5.8GHz RFID Applications通訊與網路15:15 ~ 17:15編號時間作者單位論文名稱A_o003 15:15~15:30李育儒、熊大為國立彰化師範大學電信工程研究所A FSK Demodulator forWireless Communication aroundHuman BodyA_o004 15:30~15:45蔡淳深、李育儒國立彰化師範大學電信工程研究所感知射頻網路之中斷機率與傳輸距離的關連性Relation of Outage Probabilityand Propagation Distance of aCognitive Radio NetworkA_o005 15:45~16:00陳寶龍、蔡均鍵邱俊翰、王子祥國立高雄第一科技大學電腦與通訊研究所改良型連續逼近暫存器控制之多相位數位鎖相迴路電路設計An Improved SAR Multi-PhaseDigital PLL Circuit DesignA_o007 16:00~16:15陳瓊興、莊尚仁劉芳宗、高誌謙石健國立高雄海洋科技大學電訊工程系暨研究所應用Zigbee技術於即時橋樑安全警報系統Apply ZigBee Technology inReal-Time Bridge SecurityAlarm SystemA_o012 16:15~16:30牛德真、劉皆成中華科技大學大同大學通訊工程研究所BPSK信號在中上衰落通道中之時間抖動性能Effects of Timing Jitter forBPSK Signals in NakagamiFadingA_o016 16:30~16:45陳彥儒、梁新潁高培豪、黃永發朝陽科技大學具錯誤控制之改良型基因演算法─部分傳輸序列技術A Modified GA-PTS Techniquewith Error Control for PAPRReduction in OFDM SystemA_o017 16:45~17:00梁新潁、邱祥哲陳後守、鍾國珍朝陽科技大學低複雜度之新型降低峰均功率比值技術A Novel PAPR ReductionMethod with Low Complexity ANovel PAPR Reduction Methodwith Low ComplexityC_o001 17:00~17:15徐偉智、黃靖閔國立高雄第一科技大學電腦與通訊工程所Java Security API 與OpenSSLJNI 之效能比較Performance Comparisonbetween Java Security API and Open SSL JNI口頭報告電波與光電II 15:15 ~ 16:30編號時間作者單位論文名稱D_o009 15:15~15:30吳建銘、劉清國郭宇晉國立高雄師範大學電子工程學系採用LC諧振器與雙閘級電晶體之低電壓WiMAX混波器設計WiMAX Mixer Design with LCResonator and Double Gate CMOSD_o005 15:30~15:45蔡金全、鄭偉立邱小鈴國立澎湖科技大學電信工程系反對稱饋入的交錯耦合雙頻濾波器Cross-Coupled Dual Band Filterwith Skew-Symmetric FeedD_o010 15:45~16:00莊明霖、林哲旭楊博鈞、詹淑吟單偉銘國立澎湖科技大學電信工程系具通用共振器之高隔離度似橢圓響應抽頭式饋入雙工器Quasi-Elliptic Response Diplexerwith A Common ResonatorE_o001 16:00~16:15塗明隆和春技術學院電子系有機發光二極體位於軟性基板與玻璃基板之比較Comparison of PolymerLight-Emitting Diode on FlexibleSubstrate and Glass SubstrateE_o002 16:15~16:30黃振發、胡書翰張耀堂國立成功大學電腦與通信工程研究所建構陣列波導光柵的自動光交換器於光分波/分碼被動網路以實現隨意錯誤回復機能Random Fault-Recovery Capacitywith AWG-based AutomaticOptical Switch Implemented overWDM/OCDMA-PON壁報論文14:45 ~ 15:15A 通訊系統編號作者單位論文名稱A_p001 胡家彰、王啟宗中正大學通訊工程研究所Computationally-Efficient ReceiveAntenna Subset Selection for MMSEV-BLAST SystemsA_p002 翁會禮、林正敏南開科技大學電機工程系車載通訊閘道器效能評估Performance Evaluation of AutomotiveCommunication GatewayA_p003 林正敏、張全富林志鴻、張榮森翁會禮、汪孟杰南開科技大學電腦與通訊工程系針對分機行動系統設計有效率的藍芽廣播方法Design of Efficient Bluetooth BroadcastSchemes for Mobile Extension SystemsA_p004 郭芳如、陳信、簡炳杉中華電信研究所整合於IP多媒體子系統之毫微微蜂巢式網路探討Investigating on IMS-based FemtocellNetworkA_p005 李育儒、熊大為國立彰化師範大學電信工程研究所Power and rate Adaptation for CognitiveRadios Using the Rate-Distance NatureA_p006 鄭平守、黃本善朱瑋傑、許家隆黃素慈、蔡宗甫國立高雄應用科技大學電子工程系藍芽GPS照護裝置之研究Study on the Bluetooth GPS device CareA_p007 詹益鎬、張掄元南開科技大學電腦與通訊工程系高速行動寬頻OFDM系統在高速行動環境中的效能限制研究與分析Research and Analysis in BoundingPerformance of High Mobility BroadbandOFDM SystemsA_p008 李建榮、謝智強李偉銘財團法人資訊工業策進會全球WiMAX Operator IOT測試技術發展現況Global WiMAX Operator Interoperabilitytests technical development and situationA_p009 林正敏、劉思竹鍾明政、郎果珍陳澤毅、文昌明南開科技大學電腦與通訊工程系針對Google Android框架作業下使用者互動應用程式的模型建立Modeling of User-interaction Applicationsfor Google Android FrameworkA_p010 林正敏、張全富林志鴻、鍾明政翁會禮、汪孟杰南開科技大學電腦與通訊工程系針對分機行動系統使用PRISM來建立藍芽廣播方法的模型Modeling Bluetooth Broadcast Schemesfor Mobile Extension Systems UsingPRISMA_p011 王嘉農以陣列波導光柵為基礎的完全保護架構An AWG-based Full Protection Capability WDM-PON ArchitectureA_p012 楊昌益澎湖科技大學資工系A Channel Tracking Method forMC-CDMA Systems under Colored NoiseA_p013 黃兆平、鄭立德中原大學電子工程學系改良式分集階層樹結合非對等錯誤保護技術於部分頻帶雜訊干擾傳輸影像之研究A Modified SPIHT Format with UnequalError Protection for Image Transmissionunder PBNJA_p014 鄭立德、劉昱成中原大學電子系在部分頻帶干擾下利用遞迴式解碼於影像通訊系統之研究Iterative decoding for imagecommunication under partial band noisejammingA_p015 林正敏、汪孟杰南開科技大學電機與資訊研究所以Google Android平台發展車用虛擬儀表Development of Automobile VirtualMeters Using Google AndroidA_p016 陳信祥、許超雲張耿銘大同大學訊工程研究所寬頻無線網路無縫式跨網應用服務情境之探討與分析On the study and analysis of seamlesshandover scenarios for WirelessBroadband Network ServicesA_p017 許超雲、王宏仁郭宗勝大同大學通訊工程所以軟體定義無線電平台實現WiMAX基頻通訊系統Implementation of WiMAX BasebandTransceiver on Software-Defined RadioPlatformB 訊號處理B_p002江孟儒、劉思竹、尤俊源、李振銘南開科技大學電腦與工程系System Identification and Modeling byUsing Improved High-Order RecurrentNeural NetworkB_p003 章定遠、蕭豐坤國立嘉義大學資訊工程所A PREDICTIVE SOURCEABUNDANCE ESTIMATION METRICFOR RELIABLE RATE CONTROLLINGIN H.264/A VCB_p004 劉思竹、江孟儒尤俊源、李振銘南開科技大學電腦與通訊工程系Frequency Response of Adaptive EchoCanceller forLoudspeaker-Enclosure-MicrophoneSystemsB_p006 黃德豐、林明政龍華科技大學電機系Simpson 3點IIR數位積分器之FIR近似分數延遲濾波器通式The FIR approximation for theclosed-form of the Simpson 3-pointnumerical integratorB_p007 黃裕勛、蔡淑敏陳韋勳國立澎湖科技大學電信工程系車牌定位系統Localization System of Vehicle LicensePlateC 網路C_p001 鍾秋嬌、蔣侑廷南開科技大學電腦與通訊工程系資安議題對企業影響之探討The Issue of Information SecurityInfluence on enterprisesC_p002 蕭裕弘、賴冠輔顧浩瀛國立聯合大學以 Verilog 實作應用於 Snort 之 PCRE比對引擎An Implementation of PCRE MatchingEngine in Verilog for SnortC_p003 劉崇汎、盧春林崑山科技大學電腦與通訊系以OSGi之Event Admin為基礎之數位家庭訊息交換平台設計The Design of an Event Admin BasedHome ServerC_p004 劉豐豪、李維聰吳庭育、張瑜珊國防大學資訊管理學系淡江大學電機工程學系一個考量效能與安全的改良式SAODV協定A Modified SAODV Protocol with TheBalance of Performance and SecurityC_p005 黃世昌國立虎尾科技大學資工系離子鍵模型在無線感測網路中的六邊形自我佈點方法An Ionic-Bonds Model for HexagonSelf-Deploying in Wireless SensorNetworks*C_p006 宋朝宗、馮晨輔陳裕愷、許音傑陳仁一國立虎尾科技大學航空與電子科技研究所暨飛機工程系應用無線感測網路於防災預警系統之研究Study of a Disaster Prevention andWarning System based on Wireless SensorNetworkC_p007 Hsiao-Chiu chu, 逢甲大學Structured Wireless Local Area NetworkMing-Li Hsu 通訊系Planning For Stable Uplinks D 電波D_p001 陳文旺、郭介森黃智裕高苑科技大學具頻率帶拒多頻段基地台天線設計研究The band reject multi-band base stationantenna design researchD_p002 洪晟凱逢甲大學應用於Ku頻段之高平坦度寬頻低雜訊放大器A Flatness Wideband Low Noise Amplifier for Ku-Band ApplicationD_p003 劉文忠、陳培文劉家全國立虎尾科技大學飛機工程系Strip-loaded Monopole Antenna forTriple-band OperationD_p004 彭泳嘉逢甲大學應用於K頻段之超寬頻低雜訊放大器An Ultra Wideband Low Noise Amplifier for K-Band ApplicationD_p005 蘇廉淇、尤正祺張耀天、葉筱樺逢甲大學通訊工程學系結合開關電路之射頻低雜訊放大器設計Design of a RF Low Noise AmplifierCombined with Switch CircuitD_p006 孫伯斗、廖時三蕭宇軒、詹斯傑楊子緯逢甲大學通訊工程學系應用於21.4 到 22 GHz 衛星廣播系統之低功耗低雜訊放大器A Low Power and Low Noise Amplifierfor 21.4 to 22 GHz Satellite BroadcastingSystemsD_p007 孫伯斗、廖時三楊子緯、蕭宇軒詹斯傑逢甲大學通訊工程學系使用並聯電阻回授應用於UWB低雜訊放大器Design of the Ultra-Wideband Low NoiseAmplifier by Using ShuntResistive-Feedback TechniqueD_p008 孫伯斗、廖時三詹斯傑、蕭宇軒楊子緯逢甲大學訊工程學系應用於WLAN與WiMAX之多頻微帶天線Design of Multi-Band Microstrip Antennafor WLAN and WiMAXD_p009 曾智偉、鄭宇廷楊博樺、謝沅圃何文彬、賴昱念沈昭元逢甲大學電機工程系具有多頻帶應用的倒F型摺疊饋入天線Multi-band folded PIFA DesignD_p010 吳昭明、黃德輪、沈義順國立虎尾科技大學飛機工程系Design of Dualband Dipole Antenna withAn Asymmetrical StructureD_p011 葉筱樺、尤正祺逢甲大學應用於汽車雷達裝置之低雜訊放大器楊錦華、翁崇漢陳長志通訊工程學系 A Low Noise Amplifier for CollisionAvoidance Radar ApplicationD_p013 陳長志、尤正祺楊錦華、翁崇漢蘇廉淇逢甲通訊工程學系應用於筆記型電腦之平面多頻天線A Planar Multi-band Antenna for LaptopApplicationsD_p014 王玉真、簡煥庭南開科技大學電腦與通訊工程系新型具寬上截止頻帶之微帶步階阻抗式帶通濾波器An Innovate MicrostripStepped-Impedance Bandpass Filter WithWide Upper StopbandD_p015 連一圜、鍾介鈞葉義生、洪健倫國立澎湖科技大學電信工程系寬頻磁旋行波放大器穩定性分析Stability Analysis of a Wide BandGyrotron Traveling-Wave AmplifierD_p016 周繼民、鍾秉學彭幸祐、王文仕林文獻、洪健倫國立澎湖科技大學電信工程系二次諧波同軸波導磁旋返波振盪器Second Harmonic Coaxial-WaveguideGyrotron Backward-Wave OscillatorD_p017 王思尹、陳元斌林承賢長榮大學科技工程管理學系微小化帶通環型共振濾波器使用彎曲摺疊分支與La(Mg0.5Ti0.5)O3基板Compact Bandpass Ring Resonator FilterUsing Bend Folded Stubs andLa(Mg0.5Ti0.5)O3 substrate.D_p019 張知難大同大學電機系以T字型彎折形成之單極天線Meandered T-shaped monopole antennaE 光電E_p001 塗明隆和春技術學院電子系有效白光高分子有機發光二極體Efficienct white-light PolymerLight-Emitting DiodeE_p002 郎果珍、鄧恢綱南開科技大學電腦與通訊工程系最大相似於高靈敏度位移量測之條紋計數技巧Fringe Counting by Maximum LikelihoodMethod for High Sensitive DisplacementE_p003 鄧恢綱、郎果珍南開科技大學電機與資訊工程研究所光學減法及暗條紋操作應用於具量子雜訊限制之相位偵測技術Optical Subtraction with Dark FringeOperation for Quantum Noise LimitedPhase DetectionE_p004 卓信誠致遠管理學院電機工程學系利用超晶格光電晶體作為多媒體色彩管理光感測器之研究A New Multimedia Color ManagementPhotosensor usingE_p005 卓信誠致遠管理學院電機工程學系高速無線網路系統穿透式Pt /Al雙層金屬基極電晶體之研究A New Permeable Metal-base TransistorsBased on Pt /Al Double Layer Metal Basefor Wireless Network SystemE_p007 簡秀金國立聯合大學光電工程學系利用五角稜鏡產生徑向極化光束Interferometry of a Penta-Prism forGenerating a Radially Polarized LaserBeamE_p008 郭聖偉、張瑞賢何建娃、莫東翰國立聯合大學光電工程系濾波紋影系統在流固性介質均勻性測量Schlieren System with Filter to MeasureHomogeneity in Fluid-Solid Media。
一种改进的喷泉多选择序列峰均比降低算法
一种改进的喷泉多选择序列峰均比降低算法朱文杰;易本顺【摘要】Non-continuous orthogonal frequency division multiplexing (NC OFDM)has large sidelobe power and high peak-to-average power ratio (PAPR).In this paper,an improved algorithm with Fountain coding was proposed,in which the sidelobe interference in NC-OFDM system and high peak to average ra-tio were both taken into consideration in the joint optimization algorithm under the circumstance of cogni-tive radio system.Fountain multi-choice sequence algorithm,by the ideal of Fountain coding and sequence mapping,was adopted for sidelobe suppression and PAPR reduction.The simulation results show that the improved algorithm can significantly reduce the band interference to licensed user (LUs)and make the sys-tem PAPR less than target PAPR,so as to solve the problem of NC OFDM signal distortion caused by power amplifier and eventually enhance the performance of the bit error rate effectively.%针对非连续正交频分复用（NCOFDM）系统具有边带功率（Sidelobe power）大及峰均比（PAPR）高等问题，提出一种基于喷泉编码（Fountain code）的改进算法，同时考虑认知无线电环境下 NCOFDM 系统旁瓣干扰及峰均联合优化．采用喷泉多选择序列算法，通过喷泉编码及序列映射的思想，降低边带功率及系统 PAPR．仿真表明，喷泉编码改进算法能有效减少 NCOFDM 系统中感知用户对于授权用户（licensed user）的干扰，通过喷泉编码设定目标 PAPR 将 NCOFDM 系统PAPR 控制在合理范围内，从而有效解决 NCOFDM 信号放大失真问题，提升系统整体误比特率性能．【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(043)002【总页数】6页(P124-129)【关键词】正交频分复用;认知无线电;边带功率;喷泉多选择序列;峰均比;误比特率【作者】朱文杰;易本顺【作者单位】武汉大学电子信息学院，湖北武汉 430072;武汉大学电子信息学院，湖北武汉 430072; 地球空间信息技术协同创新中心，湖北武汉 430079【正文语种】中文【中图分类】TN92基于频谱池思想的非连续正交频分复用技术(Non-Contiguous OFDM,NC_OFDM) 把分散于多个子载波的用户频带资源集中管理，按照通信需求进行分配，次用户可以使用主用户未使用的频带进行数据传输[1].非连续正交频分复用以动态方式分配频带资源，实现感知用户(Cognitive User, CUs)和授权用户(Licensed User, LUs)之间的频谱共享，有效地适应动态变化的频谱环境，因此它非常适合作为认知无线电 (Cognitive Radio, CR)环境下的数据传输体制[2-5].然而NC_OFDM系统由于CUs与LUs处于相同频谱池中，NC_OFDM系统中CUs对LUs的干扰来源于各物理位置分离的子载波的带外辐射[6]，所以为了避免对LUs的干扰，非连续正交频分复用不仅要减小带外辐射，还要控制OFDM频带内子载波带外辐射(In Band out of Subband radiation, IBOSBR)[7].在控制频带内子载波带外辐射时，由于已有的子载波带外辐射抑制算法对于整个频带进行相同的处理，所以不适用.同 OFDM 系统一样，在 NC_OFDM 系统中，当有相同或者相近相位的信号叠加时就会产生非常大的峰均比(peak-to-average power ratio, PAPR).到目前为止，前人已经提出很多降低PAPR的算法，比如限幅、峰值抵消、交织、PTS和SLM等算法[8-10]，这些算法未考虑认知用户对于授权用户的干扰，不适用于认知无线电环境.本文提出的改进算法同时考虑认知无线电环境下NC_OFDM系统旁瓣干扰及峰均比过高问题，通过喷泉编码及喷泉序列映射算法优化思想整体提升系统性能.NC_OFDM作为CR主要的数据传输方案，是基于OFDM频谱池技术，即感知用户CUs使用授权用户LUs空闲的频谱资源，通过外界频谱信息来分配子载波，在可用频带的子载波上分配调制数据，形成NC_OFDM的发射机部分.假设NC_OFDM系统总的子载波数目为N，可用子载波数目为N′(N′≤N)，Xk=[X0,X2,X3,…,XN-1]T表示待传输的频域符号，[·]T为符号转置，通过动态频谱感知和信道估计技术，NC_OFDM发射机激活授权用户占用频带之外的子载波用来传输数据Xk.则NC_OFDM系统时域基带符号x(t)可以表达为：].式中:N为子载波总数，为功率归一化因子; T是未包含符号前缀CP的NC_OFDM 符号周期; Xk为频域数据符号.实际应用中采用逆离散傅里叶变换IFFT计算x(n)：].根据傅立叶变换抽样性可知，在逆傅立叶变换之后的非连续正交频分复用信号可能漏掉峰值点，根据式(2)可知，这种情况不能准确计算出信号峰均比数值.为了更加准确地估计信号的峰均比值，可以采用过采样的方法减少漏掉信号峰值的概率，从文献[11]可知，当过采样因子为4时，漏掉峰值点的概率就会很低，经过逆傅立叶变换后的信号可以得到非常准确的峰均比值，J即为式(2)中过采样因子.此时NC_OFDM信号峰均比PAPR的数学定义式为：当OFDM的子载波数足够大时，其数据符号x(n)的实部和虚部均服从高斯分布，根据中心极限定理可知，x(n)的功率谱服从自由度为2的中心χ2分布，其概率密度函数为Ppower(y)=e-y.设正交频分复用的子载波数为N，则其峰均比的概率密度分布为：P{PAPR>z}=1-(1-e-z)N.式(4)就是表征信号峰均比分布的互补累计分布函数(complementary cumulative distribution function，CCDF)，它表明信号峰均比超过某一门限的概率.例如当N为512并且目标PAPR门限值PAPR0取8.0 dB时，通过式(4)可以算出一个OFDM符号的PAPR值超过目标门限值PAPR0的概率为P=0.61，连续两个OFDM符号的PAPR值超过目标门限值PAPR0的概率为P2，依次类推连续n 个OFDM符号的PAPR值超过目标门限值PAPR0的概率为Pn，由此看出连续多个OFDM符号PAPR值超过目标门限PAPR0的概率非常低，趋近于0.根据以上分析，传统喷泉编码降低OFDM中峰均比的算法[10]思想就是在发送端利用喷泉码对OFDM符号进行编码，然后对每个OFDM符号的PAPR值进行检测，若PAPR值小于目标门限值PAPR0，则发送此OFDM符号，否则丢弃此OFDM符号；利用喷泉码作为一种无码率编码特点，在发送端源源不断地发送OFDM符号，接收端只要接收到足够数量的OFDM符号后便能完整地恢复出发送端数据包.可以看出该算法的主要思路是接收端选择性地接收小于目标门限值PAPR0的OFDM符号从而达到降低峰均比的目的.传统喷泉编码算法未考虑NC_OFDM系统中感知用户CUs子载波干扰，不适用于认知无线电环境.本文提出的改进喷泉算法考虑NC_OFDM中感知用户CUs子载波旁瓣功率辐射对于授权用户LUs频带范围内功率辐射的影响(如图1所示), 尽量将这种干扰控制在一定范围内，在此基础上，利用喷泉编码接收端只需要收到略多于原始数据分组的发送端数据就可以成功恢复原始数据性质，将喷泉码用于认知无线电环境中NC_OFDM应用层数据包编码，降低NC_OFDM系统的PAPR.3.1 喷泉多选择序列算法结合喷泉算法降低PAPR的优点，本文构造喷泉多选择序列算法来降低NC_OFDM中感知用户CUs子载波的旁瓣干扰.其基本思想是在发射端将经过喷泉编码的数据序列变换成为多组数据序列，分别计算各组数据序列的旁瓣功率,不同的数据序列有不同的旁瓣功率,然后选择其中旁瓣功率最低的序列进行传输以达到降低子载波旁瓣干扰的目的.喷泉多选择序列将经过喷泉编码的OFDM符号序列X=[X0,X2,X3,…,XN-1]T映射成P个序列集,3,…,P，计算每个序列X(p),p=1,2,3,…,P在指定待计算频谱范围内的平均旁瓣功率A(p)：,p=1,2,3,…,P.式中：Sn(f)为第n个子载波的频谱；xn是归一化子载波频率；yk是指定待计算平均旁瓣功率频率范围内的归一化频率．Sn(f)是由所用的传输窗函数决定的，若使用矩形窗，则Sn(f)为：将具有最大旁瓣抑制的序列索引p′定义为：,P.X(p′)即为通过喷泉多选择序列算法的输出序列，p′要通过比特编码，发送到接收端.3.2 改进的喷泉算法步骤改进的喷泉算法结合传统喷泉算法优点，考虑认知无线电环境下NC_OFDM系统感知用户CUs子载波带内干扰及峰均比过高问题，在这两个指标上面进行联合优化，完整流程如图2所示.图2中发射机部分使用固态功率放大器(solid statepower amplifier, SSPA)作为NC_OFDM前端信号放大器，其AM/AM放大器的数学模型为：式中：x′(t)为放大后的NC_OFDM信号；xSAT为输入饱和点；放大饱和功率PSAT定义为PSAT=xSAT；参数r控制输出信号的平滑度；h为放大器信号增益；SSPA放大器功率回退 (Input Back Off, IBO)系数与放大器饱和功率PSAT的关系定义为：改进算法具体步骤为：1)对待发送的数据包进行喷泉编码：数据包喷泉编码过程如图3所示，将待发送数据以IFFT长度N进行分组成为k个数据包，每个数据包长度为N，设分组之后的数据包为：(a0,a1,a2,…,aN-1)，(b0,b1,b2,…,bN-1)，(c0,c1,c2,…,cN-1)，…，(k0,k1,k2,…,kN-1)；对原始数据包进行重新交织分组为(a0,b0,c0,…,k0),(a1,b1,c1,…,k1),(a2,b2,c2,…,k2),…,(aN-1,bN-1,cN-1,…,kN-1).将新交织分组进行喷泉编码得到，然后取每个数据包一个编码后的数据共N个组成一个新的数据包进行相应数据处理，可以得到无限长喷泉编码数据包为2)将经过喷泉编码后的数据(1≤m≤k)进行相位旋转，原始数据序列经过相位旋转后产生P个不同的旋转待选集序列：,p=1,2,3,…,P,1≤m≤k.3)计算一个NC_OFDM符号中感知用户CUs对于授权用户LUs频带范围内的边带功率辐射平均值：,p=1,2,3，…，P．4)对于计算后的边带功率辐射平均值A(p)进行排序，假设p=1,2,3，…,P为边带功率大小排序索引，则有：Arank(1)≤Arank(2)≤Arank(3)≤…≤Arank(P)．5)从P个待选集合中选取P′(P′≤P)个边带功率最小的集合．6)对于选出的P′个序列进行IFFT计算：).7)从中选取PAPR最小的一个c′：].若c′序列所计算得出的PAPR小于等于系统设定的目标峰均比值PAPR0，则发送数据符号，否则丢弃此符号，返回第1)步重新执行；8)若接收端收到足够多的数据包使用喷泉解码能够恢复发送端的原始数据包，则接收端会给发送端一个终止信号，此时发送端停止发送原始数据包；否则，发送端一直不停地发送原始数据包.文中提出的改进算法使用Matlab仿真分析，设定NC_OFDM总子载波数N=512，授权用户LUs占用64子载波，其所占用子载波的具体序号为:X-31,X-30,…,X-1,X0,X1，…,X28,X29,X30,X31,X32，感知用户CUs占用余下子载波进行数据传输；喷泉码度分布参见文献[12]，其他仿真参数见表1.图4给出了使用改进算法与传统算法两种情况下，NC_OFDM信号中感知用户边带功率分布的CCDF图，仿真说明改进算法90%概率情况下使边带功率小于-20 dB，相对于传统算法平均边带功率减少4～6 dB.图5给出了不同功率回退值IBO所对应的NC_OFDM系统边带辐射功率图，仿真说明当IBO值较小(例如IBO=1)时，由于IBO较小导致NC_OFDM系统的SSPA 饱和点较小，所以NC_OFDM系统数据进入非线性区域放大失真导致带外辐射较大.从图中可以看出当IBO逐渐从1增大至5时，NC_OFDM系统带外辐射从-52 dB左右减小到-68 dB左右.同时NC_OFDM系统频带内感知用户CUs对于授权用户LUs辐射功率也随着IBO值增大而减小，从图中可以看出当IBO逐渐从1增大至5时，NC_OFDM系统感知用户CUs对LUs带内辐射从-46 dB左右减小到-61 dB左右.图6给出了使用改进算法及传统算法两种情况下，授权用户LUs频带范围内受到感知用户CUs干扰图.仿真说明，改进算法能降低感知用户CUs对于授权用户LUs 频带干扰影响，改进算法使NC_OFDM系统在授权用户LUs频带范围内的功率辐射降低12 dB左右.图7给出了改进算法与文献[9]中经典SLM算法及原始信号PAPR仿真图.仿真将目标PAPR0值设置为7.5，从图中可以看出由于改进算法目标值设置为7.5时，相比SLM算法有0.5 dB的性能改进，相对于原始NC_OFDM信号有2.5 dB性能改进.图8给出了改进算法在不同目标PAPR0值情况下系统的峰均比CCDF图.可以看出改进算法可使系统PAPR低于设定的可达目标值，根据不同的SSPA放大器选择合适的目标PAPR0值可有效解决NC_OFDM信号放大失真问题.NC_OFDM系统目标PAPR0值越小导致改进算法中发送机部分PAPR门限检测时丢弃的NC_OFDM符号越多，发送机需要重新发送的符号越多，计算复杂度越高.图9给出了改进算法在AWGN信道环境下系统误比特率(Bit error rate, BER)性能仿真曲线.改进算法在SNR为18 dB左右误比特率为1×10-5，相对于未采用峰均比降低算法的传统NC_OFDM系统有1～1.5 dB的性能改进，此时系统IBO=5;相对于未使用PAPR降低算法NC_OFDM系统有1.5～2 dB的性能改进，设定此系统SSPA放大器的IBO=3.从图9可以看出，IBO=5时NC_OFDM系统的误码率性能优于IBO=3时误码率性能．因为IBO越小，SSPA放大器的饱和点值就越低，如不采用PAPR降低算法，将导致NC_OFDM系统可能产生严重的放大失真导致系统性能下降，IBO值越小，放大失真导致性能下降越严重.本文改进算法在采用喷泉码编码控制系统PAPR同时，结合喷泉多序列边带抑制算法减少NC_OFDM系统中感知用户CUs对授权用户LUs干扰影响，在授权用户LUs频带干扰功率抑制及系统PAPR性能方面进行联合优化.仿真表明,相对于原始NC_OFDM系统，改进算法能够大幅减少感知用户CUs对于授权用户LUs频带干扰，使系统PAPR达到所设定目标可行值，从而有效解决NC_OFDM信号通过SSPA放大器造成失真问题，整体提升NC_OFDM系统误比特率性能.然而在本改进算法中，目标峰均比PAPR0设定越低，因不满足峰均比值而被丢弃的OFDM符号越多，发送机需要重新发送的符号越多，算法复杂度越高.进一步研究不随目标峰均比值改变的低复杂度算法是本文算法以后改进的方向.【相关文献】[1] ZHU Chun-hua, YANG Shou-yi. 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