1引言
正交頻分復(fù)用是一種多載波調(diào)制技術(shù),，具有很高的頻譜利用率，能夠有效減小無線信道的時間彌散所帶來的ISI,。廣泛應(yīng)用于現(xiàn)在流行的高速無線通信技術(shù)中,，如WIMAX和WIFI。OFDM技術(shù)有2個關(guān)鍵問題：對頻率偏差敏感,，峰均功率比值較大,。這是因為OFDM信號在時域上表現(xiàn)為N個正交子載波信號的疊加，理論上峰值功率可以達(dá)到均值功率的N倍,。盡管峰值功率出現(xiàn)的幾率很低,，但為了不失真地傳輸這些信號,，對發(fā)射端的線性度要求很高，并且過大的功率會造成很大浪費(fèi),，系統(tǒng)的性能也會急劇惡化,，他直接影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行成本和效率。因此必須尋找降低峰值平均功率比的方法,。
目前已經(jīng)提出很多方法來解決PAPR的問題,，包括限幅類技術(shù)、編碼類技術(shù),、概率類技術(shù),。其中概率類技術(shù)中部分傳輸序列(PTS)算法是一種解決高PAPR問題的有效方法，他通過對符號作線性劃分和線性變換,，可以顯著減少信號峰值出現(xiàn)的概率,。
2峰均功率比的定義
OFDM系統(tǒng)中的峰均功率比是指OFDM信號的最大峰值功率和其平均功率之比，即：
式(1)中xn表示經(jīng)過反傅里葉變換后得到的一個OFDM符號,；E[]代表數(shù)學(xué)期望,。N點M進(jìn)制的輸入序列[x0，…,，xn-1],，將星座映射后的數(shù)據(jù)序列分別調(diào)制在N個子載波上，在一個OFDM符號周期內(nèi),，基帶OFDM符號可以等效表示為：
對連續(xù)時域信號s(t)以T／N的速率進(jìn)行抽樣,，即令t=kT／N(k=0，1,，…,，N-1)，可以得到離散的時域信號s(k)：
從式(5)上可以看出,，降低PAPR技術(shù)的核心就是降低R(u),，也即是降低傳輸信號序列的相關(guān)性。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)序列的一致性較大時,，OFDM峰均功率就比較高,。假定當(dāng)輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列為全1序列，那么經(jīng)過星座映射和IFFT調(diào)制后,，信號會產(chǎn)生很大的瞬間峰值功率,，從而導(dǎo)致PAPR達(dá)到理論上的最大值N。
3部分傳輸序列(PTS)方法原理
PTS方法的基本原理如圖1所示,，其中,，輸入的數(shù)據(jù)符號被分為若干組，然后再合并這些分組,，通過選擇適當(dāng)?shù)姆指罘椒ê瓦m當(dāng)?shù)馗淖兿辔灰赃x擇最優(yōu)的序列,，從而實現(xiàn)提高系統(tǒng)性能和降低系統(tǒng)的復(fù)雜度,。
4一種基于相位調(diào)整的PTS搜索算法
PTS算法的關(guān)鍵是計算最優(yōu)的旋轉(zhuǎn)向量b=6[bn(1)，…,，bn(v)],，通常采用窮盡搜索的方法。需要做Wv-1次循環(huán)比較,。特別是當(dāng)V較大時,，計算的復(fù)雜度將呈指數(shù)上升。對于比較大的子載波數(shù)目(V>8),，計算的負(fù)擔(dān)使得全局搜索難以實現(xiàn),。已經(jīng)有一些方法減少系數(shù)搜索的復(fù)雜度。一些文獻(xiàn)提出一種迭代方法,，減少了搜索次數(shù)得到相位因子的一個次最優(yōu)集合,，就是將輸人的數(shù)據(jù)塊分成V束，IFFT變換之后得到V個N點的部分序列,。首先假定所有部分序列的因子都相同b(v)=1,，并計算合成信號的峰均比然后改變第一個因子b(1)的符號，重新計算新合成信號的峰均比,。如果新的峰均比比上一步的低,，則保留b(1)作為最終因子序列的部分，否則將b(1)變回前面的值,。以相同的方式繼續(xù)這個過程,，直到所有V個因子都經(jīng)歷了符號翻轉(zhuǎn)的嘗試。和全局搜索比較,，迭代方法有一點性能損失,。也有一些文獻(xiàn)提出了一些新的算法，把相位固定的幾個特殊值上,，比如說1,，j，這樣可將搜索降低到,。然而當(dāng)v很大時，這種算法的計算量還是很大,。下面介紹一種基于相位調(diào)整的簡單算法,。基本的思想是用相位的增量尋找PAPR的最小值,，相位可用以下公式表示：
可以很明顯地看出,，當(dāng)k較大時，搜索的精度比較高,，然而計算量也會同時增大,。經(jīng)過k次循環(huán)后,，對應(yīng)的較小的PAPR值才能得到。還可以設(shè)一個門限值來減少計算復(fù)雜度,，當(dāng)小于門限值時,，相位調(diào)整中止，否則一直到循環(huán)結(jié)束,。為了驗證OFDM系統(tǒng)基于相位調(diào)整算法降低PAPR的有效性,，考慮3種情況下的CCDF特性。在仿真中,，采用128個子載波,、QPSK調(diào)制的OFDM系統(tǒng)，PTS算法中用的V=4個子頻域向量,。算法使用的過采樣倍數(shù)L=4,。圖2分別給出在不同相位優(yōu)化算法下的PAPR改善性能。顯而易見,，基于相位調(diào)整的PTS搜索算法比窮盡搜索相當(dāng)大程度上減小計算復(fù)雜度,，而其性能卻與窮盡搜索差不多。
5結(jié)語
通過對基于相位優(yōu)化的PTS算法研究,，指出以前相位優(yōu)化算法中存在大量計算,，提出一種基于相位增量的相位優(yōu)化快速算法。分析和仿真結(jié)果表明,，新算法不但能夠較大程度地減小運(yùn)算復(fù)雜度,，而且獲得了較好的峰均比，而且特別適用于過采樣處理,，有利于工程實現(xiàn),。