文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)08-0099-04
峰均功率比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)較大是OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系統(tǒng)所面臨的一個重要問題。較大的PAPR會引起信號畸變，導(dǎo)致子信道之間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生相互干擾，使系統(tǒng)性能惡化。克服這一問題最傳統(tǒng)的方法是采用大動態(tài)范圍的線性放大器，或者對非線性放大器的工作點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，但是這樣會大大降低功率放大器的效率，使得絕大部分能量都轉(zhuǎn)化為熱能被浪費(fèi)掉[1-2]。因此，有效降低OFDM系統(tǒng)的峰均功率比已成為研究熱點(diǎn)[3]。
參考文獻(xiàn)[4]提出了一種限幅方法，該方法雖然簡單，但由于對OFDM符號進(jìn)行了畸變處理，導(dǎo)致信號產(chǎn)生失真。參考文獻(xiàn)[5]提出了一種編碼方法，但該方法需要通過遍歷搜索所有可能的碼字來得到所傳輸?shù)拇a集，并且需要事先存儲查詢表用于編碼和解碼，因此當(dāng)子載波數(shù)較大時，該方法的實(shí)現(xiàn)非常困難。參考文獻(xiàn)[6-8]提出了基于加擾序列的方法，該方法需要采用遍布式搜索方式尋找一組最優(yōu)的相位加權(quán)序列，計算復(fù)雜度較高。參考文獻(xiàn)[3]在此基礎(chǔ)上提出了一種無損系統(tǒng)PAPR性能的低計算復(fù)雜度部分傳輸序列LCC-PTS(Low Computational Complexity Partial Transmit Sequences)方法，該方法簡化了產(chǎn)生部分候選序列的運(yùn)算過程，從而達(dá)到降低計算復(fù)雜度的目的。
本文根據(jù)頻譜優(yōu)化思想和PAPR的基本原理，提出了一種基于頻譜優(yōu)化和交織的PAPR降低算法。該算法通過關(guān)閉不作為的子載波來降低子載波數(shù)N，并根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]的預(yù)判斷技術(shù)有選擇地對OFDM符號進(jìn)行交織處理，最大限度地減少了對系統(tǒng)性能的損害并降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。性能分析結(jié)果表明，該算法在降低PAPR的同時，使系統(tǒng)的性能得到提高。
1 OFDM系統(tǒng)中的PAPR問題
OFDM信號是由多個獨(dú)立的經(jīng)過調(diào)制的子載波信號疊加而成的，所以，疊加后的信號可能會產(chǎn)生較大的峰值功率，由此會帶來較大的峰均功率比。假設(shè)OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)為N，在一個符號時間間隔內(nèi)，其基帶離散信號可表示為：
并串轉(zhuǎn)換后輸出。
3 仿真分析
假設(shè)系統(tǒng)具有較好的同步和較準(zhǔn)確的信道估計，不存在載波間干擾(ICI)和其他因素的影響。選擇子帶的初始個數(shù)N=[128，256]，PAPR0=8 dB。不失一般性，仿真時子載波的調(diào)制方式選擇為QPSK。
圖3給出了本文算法處理前后的CCDF比較。從圖中可以看出，隨著PAPR門限的增加，本文算法的處理效果將更加顯著，在門限PAPR=10時，其CCDF的值可降低一個數(shù)量級左右。另外，由于有效子載波數(shù)的確定，使得經(jīng)本算法處理后，不同子載波個數(shù)的CCDF差值得到降低。
圖4給出了不同目標(biāo)PAPR0時的仿真比較，從中可以看出，增加PAPR0，等同于放寬了約束條件，使得滿足條件的OFDM符號數(shù)目增加，從而被交織處理的符號數(shù)目減少，增加了CCDF的值。
圖5是在子載波數(shù)N=128時，給出的算法處理前后的頻譜效率比較曲線圖。由于關(guān)閉了不作為的子載波，從而增加了中低信噪比下的頻譜效率。
本文研究了OFDM系統(tǒng)中的峰均功率比的問題，并基于頻譜優(yōu)化和交織思想，提出了一種降低PAPR的算法。通過確定有效子載波的個數(shù)，提高OFDM符號的平均功率,并根據(jù)線性放大器的動態(tài)范圍設(shè)定目標(biāo)PAPR0，通過預(yù)判斷，選擇性地對OFDM進(jìn)行交織和解交織處理。該方法克服了傳統(tǒng)算法對系統(tǒng)性能的影響，并在降低OFDM的PAPR的同時,優(yōu)化了系統(tǒng)的性能。
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