一种降低正交频分复用系统峰均比的低复杂度的时域线性符号结合的技术

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1、一种降低正交频分复用系统峰均比的低复杂度的时域线性符号结合的技术摘要——高峰值功率比（PAPR）是正交频分复用系统的典型缺点，这会显著地降低发送端功率放大器的效率。本文基于线性符号结合在发射机以最小化PAPR的目标，提出一种利用傅里叶逆变换（IFFT）降低PAPR方法，该算法具有复杂度低且不需要传输外部随机序列的优点。本文还研究了该算法对系统误码率（BER）性能的影响，并给出了在依赖边带信息比特条件下，多块组合的误码率封闭解析表达式。仿真表明，本算法可以有效降低PAPR，而且误码率性能下降相对较小。 关键词

2、——正交频分复用（OFDM），峰值平均功率比（PAPR）降低，时域处理I简介在成功应用于当前一些高速无线数据传输系统后，正交频分复用被预计将成为许多未来无线网络中数据传输方案的选择[1]-[3]。但是，这样一个传输方案有一个主要的缺点就是它有大的时域信号浮动的高峰值平均功率比。高的峰均比会导致严重的问题，例如发射机的严重的功率浪费因为终端是由电池供电的便携式无线系统[4],[5]。文献中已经提出了一些降低峰均比的技术，包括幅度消减，序列编码，语音预留以及多种信号表示（MSR）技术例如选择映射（SLM）和部分

3、传输序列（PTS）技术[6]。这些方法中最简单的是幅度消减技术，但是发现这种方法导致了带内和带外的失真。另一方面，序列编码技术能得到完美的PAPR降低性能，复杂度的代价和数据率的损失使它不适用。因为它的低计算复杂度，语音预留技术已经被广泛地使用在有线系统，但是传输信号功率的增加以及带宽效率的降低，尽管只是一小部分，目前已经把它当做在无线系统中不适用的[7]。在SLM技术显示，当这种方法能达到非常好的PAPR降低值时，它有一个高的信号处理复杂度因为对每一个OFDM块的多傅里叶反变换使用的操作[8],[9]。和

4、SLM技术相似，PTS技术[10]也需要在每个OFDM符号进行几次的IFFT操作，而且它可以产生和SLM技术相比更好的PAPR性能，但是它也有一个更高的复杂度要求并且需要更多的边带信息比特。SLM和PTS技术已经引起了那些提出旨在减小复杂度和提高这些技术性能修改方案的许多研究人员广泛关注[10]-[14]。为了优化复杂度和峰均比降低性能，我们提出一种新的处理多路时域OFDM符号的降低峰均比的技术。和PTS技术一样，提出的时域符号结合技术的主要思想（TDSC）是为每一个OFDM符号创造几个不同的时域代表并且传

5、送具有最低峰均比的那一个（几个）。然而，不像在PTS技术中，OFDM符号在实施时域结合形成多路时域代表信号前，被分为几个子块，然后，每块再独立地进行IFFT处理，通过在连续的时域OFDM信号实施智能成型线性组合，TDSC技术创造形成了各种代表信号。因而，TDSC技术对每一个OFDM信号不需要超过一次的IFFT处理，而PTS技术对每一个OFDM符号要求U个IFFT操作，这儿U是每一个OFDM块中的子块数目。II系统描述在这部分，提出了一个对OFDM方案和PAPR问题的简明描述。在OFDM的发射机，依照一个确定

6、的调制星座，信息比特流首先被映射成星座上的符号，例如M元相移键控（M-PSK）或者M元正交幅度调制（M-QAM），这样可以得出一个N个复元素的符号，。然后每一个复数信号调制一个正交的子载波，把所有的N点调制的独立的等带宽的并且有一个固定的频率间隔的子载波加起来，组成一个OFDM信号，这儿的NT代表有用的数据块域。假设加上一个矩形时域窗[6]，一个OFDM时域信号的数学表达式如下：（1）这儿。下面本文介绍一个OFDM信号的离散时间表示，可以表示如下：（2）这儿L是过采样因子[15]。因此，计算相应的使用L倍过

7、采样时域信号样点的峰均比（PAPR）如下：（3）这儿是（NL）长的时域OFDM信号x采样点的平均功率。III峰均比降低在本论文中，我们将比较TDSC技术和著名的SLM，PTS和TR技术的PAPR和复杂度性能，因为它们和TDSC有着共同点。例如，TDSC技术在原理类似于SLM和PTS技术，在这个意义上，它产生多个时间信号表示每个OFDM符号，在它们都是基于时域的技术这个基础上，它也类似于TR技术。因此，为了完整性，首先提出一个关于SLM，PTS和TR技术的简洁性描述，接着一个关于TDSC技术的描述。A.SLM

8、，PTS和TR技术SLM技术属于概率类降低峰均比技术，它基于一个概率减小峰均比的方法。图1描绘了传统SLM技术的系统图，它使用了U个独立的向量B，每个向量包含N个随机相位符号。每一个随机的向量都是用来修饰N元向量的基带信息符号的相位，这样可以组成频域OFDM信号以随机化它们周围的单位圆相位，目的是在IFFT操作后产生一个时域表示，得到一个更低的峰均比。因此，对于每一个含有N个数据的符号，这个过程产生了U个新的经过