一种降低OFDM信号峰均功率比的方法-Read.PDF

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 。本论文主要论述了该压缩扩展技术的效果， 它对系统误码率的影响以及如何选取压缩系统的参数等一系列问题。 2. 压缩OFDM 系统模型以及PAPR 的数学表示 经过压缩变换的OFDM 系统的等效简单基带框图如图1 所示： -1- 压缩 S/P IFFT P/S D/A 变换 N(t) 计算平均幅度 反 压 P/S FFT S/P A/D 缩变换 计算平均幅度 图1 OFDM 简单基带框图 对于包含N 个子载波的OFDM 系统来说，其中经过IFFT 计算得到的功率归一化的复 基带信号是： 1 N −1 x (t) ∑a exp( jk 2πf t) 0 ≤t ≤NT k