摘 要: 對一種新的部分傳輸序列" title="部分傳輸序列">部分傳輸序列方法(PTS)進行了分析和仿真,,并通過預設門限找到加權因子的方法來降低計算的復雜度。該方法與最優(yōu)PTS方法相比,,性能有少許下降,,但復雜度顯著降低。
關鍵詞: OFDM系統(tǒng) 峰均功率比" title="峰均功率比">峰均功率比 部分傳輸序列
正交頻分復用(OFDM)技術是一種高速數(shù)據(jù)傳輸技術,,因能有效消除符號間干擾(ISI),,減小接收機內均衡的復雜度,得到了廣泛的應用,。但是,,其致命的缺陷就是峰均功率比(PAPR)較高。為減小PAPR,,已經(jīng)提出了很多方法,,包括信號失真技術、編碼技術" title="編碼技術">編碼技術和擾碼技術,。
PTS方法是一種較好的減小PAPR的方法,,不引入畸變,且適用于任何星座,。它是由Muller和Huber[1]提出的,。但是PTS方法的復雜度較高,因此,,本文提出了一種減小PTS計算復雜度的方法,。
1 減小PAPR的方法
1.1 PTS方法
圖1給出了PTS方法的框圖。其中輸入的數(shù)據(jù)符號被分成若干子塊" title="子塊">子塊,,再組合這些子塊,,以減小PAPR。
首先利用向量來定義數(shù)據(jù)符號X=[X1X2…XN]T,。然后把向量X分割為M個子塊,,分別由Xl{l=1,…,M}表示,假設每個子塊中所包括的子載波數(shù)量是相同的,,將M這個子塊按如下方式組合起來:
通過適當?shù)剡x擇加權因子,,使式(2)的峰值信號得到最優(yōu)化。
1.2 Cimini算法
在文獻[2]中,,Cimini和Sollenberger提出一種次最優(yōu)的組合算法,,僅使用二進制加權因子,。這種算法概括如下:
?。?)假設bl=1,l=1,…,,M計算PAPR,;
(2)l=2,;
?。?)令bl=-1,重新計算PAPR0′,。
?。?)如果PAPR0>PAPR0′,則bl=-1,,否則bl=1;
?。?)l=l+1;
(6)重復(3)~(5)步,,直到所有的M種可能試完為止,。
在Cimini方法中,只需要計算M步就可以得到所需要的加權因子了,。
2 提出的PRPA減小的方法
2.1 提出的尋找次最優(yōu)加權因子的方法
文獻[3]提出了一種更簡單的次最優(yōu)的方法,,這種方法概括如下:
(1)假設bl=1,,l=1,,…,M,,計算PAPR0;
?。?)如果PAPR0小于設定的門限L,則停止優(yōu)化;
?。?)否則l=1;
?。?)令bl=-1,重新計算PAPR1l;
?。?)如果PAPR1l>L,,則BL=-1,否則BL=1;
?。?)l=l+1;
?。?)重復(4)~(6)步,直到所有的M種可能試完為止,。
2.2 對子塊的門限檢測
OFDM信號的功率分布是均值為0,、自由度為2的x2分布,從OFDM信號功率特性可以推斷出很多OFDM存在低的PAPR,,PTS方法中尋找加權因子的計算復雜度可以采用一個門限來減小[4],,一旦PAPR下降到門限以下,,則停止尋找。本文中采用了門限來減小計算的復雜度,,門限可以由CCDF計算出來,。假設子載波數(shù)為N,子塊為M個,,PAPR0超過某一的概率可以表示為:
當門限設置高于L,,CCDF下降,在保證性能不下降的情況下,,門限應該設置的低一些,。從(4)式可以看出對一個塊取得0.1%CCDF的最小門限為11.19dB,4塊是8.96dB,,8塊是8.35dB,。
3 實驗結果和結論
為了評價和比較提出次最優(yōu)PTS的性能,采用了計算機仿真,,仿真參數(shù)如表1所示,。
在對比中,定義兩種參數(shù):CCDF和計算復雜度CC,。
其中:Ii為每個OFDM符號的迭代次數(shù)" title="迭代次數(shù)">迭代次數(shù),,N是OFDM符號數(shù)。
M=4的pr(PAPR>PAPR0)CCDF如圖2(a)所示,,原始OFDM幀0.1%PAPR是11.5dB,,PTS改進了2.6dB,而Cimini方法改進了2.2dB,。4個子塊,,門限取8.35dB和8.96dB,其PAPR與傳統(tǒng)的PTS方法相同,。M=8的CCDF如圖2(b)所示,,用PTS的OFDM幀0.1%PAPR是7.9dB,而Cimini方法僅損失1dB,,門限為8.08dB和8.35dB時,,損失僅為0.6dB。以上方法的迭代次數(shù)如表2所示,。從表2可以看出,,用本文提到的方法,復雜度大大降低,。
本文給出了一種次最優(yōu)的PTS方法,,使用預設門限的方法來減小計算的復雜度。它與傳統(tǒng)的方法相比,,性能下降很少,,而復雜度可以降低很多,。對于4個子塊提出的方法的性能與傳統(tǒng)的PTS一樣,而復雜度僅為傳統(tǒng)的PTS的20.6%,;對于8個子塊,提出的方法性能比傳統(tǒng)的PTS稍微下降,,而復雜度僅為傳統(tǒng)的PTS的3.1%,。
參考文獻
1 S. H. Han, J. H. Lee. Reduction of PAPR of an OFDM signal by partial transmit sequence technique with educed complexity. IEEE Globecom, 2003:1326~1329
2 L. J. Cimini, Jr. and N. R. Sollenberger. Peak-to-average power ratio reduction of an OFDM signal using partial transmit sequence. IEEE Commun. Lett,2000;4(3):86~88
3 Oh-Ju Kwon and Yeong-Ho Ha. Multi-carrier PAP reduction method using sub-optimal PTS with threshold. IEEE Transactions on broadcasting,2003;49(2):232~236
4 A. D. S. Jayalath and C. Tellambura. Adaptive PTS approach for reduction of peak-to-average power ratio of OFDM signal. Electronics Letters, 2000,;36(14):1226~1228