OFDM系統PAPR抑制技術聯合算法范文

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《無線電通信技術雜志》2015年第二期

1降低PAPR的兩類傳統方法

1.1概率類方法選擇映射法［7］（SLM）是指一個ofdm符號與一組M個統計上相互獨立的偽隨機向量相乘后得到一組序列，再從序列中選取PAPR最低的發送。也就是說，對需要發送的一個信息序列與一個因子相乘，產生M個獨立隨機的OFDM序列，然后從這M個OFDM序列中選取PAPR值最小的序列發送。在發送序列的同時還需要發送邊帶信息，也就是采用的那個偽隨機向量。接收端可以通過對發送過來的偽隨機向量進行相反的操作從而恢復出原始的數據。選擇映射法不是絕對性去除高于設定門限值的峰值功率，而是試圖降低這種高峰值碼元出現的概率。部分傳輸序列法［8－10］（PTS）也是同選擇映射法（SLM）一樣的原理，但是它選取的偽隨機向量具有不同的結構。主要思想是，首先將IFFT前輸入的數據符號劃分成若干個互不重疊的子塊，然后分別對每個子塊進行系數最優化的求解，最后再把最優解的子塊合并起來，從而達到降低整個系統的papr的目的。

1.2編碼類方法編碼類方法主要是通過對信號進行不同形式的編碼，只選擇發送那些PAPR值較小的碼組，而PAPR值較大的碼組則不發送，從而達到降低系統PAPR的效果。這類技術的實現為線性過程，不會出現限幅類技術那種限幅噪聲，但是他的計算復雜度非常高，編解碼也都比較復雜，而且信息速率降低很快。所以，編碼類技術只適用于子載波數比較少的情況。

2本文算法

2.1選擇聯合算法框圖與流程采用選擇聯合算法來降低PAPR，原理框圖如圖1所示。因為本方案劃分的子塊較多，所以本方案的SLM和PTS算法只采用｛1，－1｝兩種相位因子以迭代的方式搜索最優相位系數。算法流程如下：①調制信號經串并轉換后劃分為以3個數據為一小組的子塊，若原數據不能劃分為整數個子塊，則最后的余數單獨拿出來；②各個子塊經IFFT運算后，送入算法選擇器。若有余數，則余數經IFFT運算后直接用SLM算法處理；③若子塊內的3個碼字信息全一樣，則該子塊采用SLM算法（需迭代3次）；若子塊內的3個碼字信息有兩種，則該子塊采用最優碼字算法（需迭代兩次）；若子塊內的3個碼字信息全不同，則該子塊采用PTS算法（需迭代一次）。

2.2選擇聯合算原理說明最優碼字算法的思想是相互交換碼字順序，選擇PAPR最小的碼字，正常情況下，3個碼字需要迭代6次選擇出最優碼字，可當有2個碼字相同時，只需迭代2次，所以從每種算法的復雜度來看，每個子塊若采用SLM算法，則需迭代3次；若采用最優碼字算法，則需迭代2次，若采用PTS算法，則需迭代1次。輸入數據流經過調制器調制后，得到MPSK／QAM調制信號，而調制信號有2n種碼字。當調制數較少時，例如調制數為4，則3個碼字全相同的概率是1／16，3個碼字中有兩個相同的概率是9／16，3個碼字全不同的概率是6／16，此時SLM算法與最有碼字算法以超過半數的概率出現，選擇聯合算法降低PAPR的能力會優于分組相同的PTS算法，當調制數逐漸增大時，3個碼字全不同的概率指數倍增大，增長速度明顯快過另外2種情況的總和，此時選擇聯合算法降低PAPR的能力逐漸趨于分組相同的PTS算法。綜上分析，從算法復雜度看SLM＞最優碼字＞PTS，隨著子載波的增加，從出現的概率看SLM＜最優碼字＜PTS，這樣把復雜度最高的算法匹配出現概率最低的情況，把復雜度次之的算法匹配出現概率次之的情況，把復雜度最低的算法匹配概率最低的情況，能達到復雜度和改善PAPR的折中，更為有效地降低系統的PAPR。

3算法仿真及分析

仿真參數設置如下：子載波數N＝126，調制方式QPSK和PTS與聯合算法分割方式采用相鄰分割，相位因子取值范圍｛1，－1｝，仿真符號數1000，則采用不同算法時系統的仿真結果如圖2所示。由圖2可以看出，聯合算法可以有效降低PAPR4dB左右，PAPR改善性能稍低于SLM算法，好于分組少的PTS算法。相同的設置參數，在采用分組相同的PTS算法和聯合算法時系統的仿真結果如圖3所示。

4結束語

提出了一種選擇聯合算法，通過一個算法選擇器將幾種傳統的算法并聯起來，達到了算法復雜度和改善性能的折中。選擇聯合法可以一定程度地降低PAPR，并且在調制數少的情況下好于分組相同的PTS算法，雖然在算法復雜度上進行了合理的分配，但整個系統的改善性能是在增加算法選擇器，即增加系統復雜度的情況下得以提高的，同時由于該算法根據碼字出現的概率情況分配相應算法，所以改善性能會出現概率性的起伏，從仿真結果看到，在CCDF對比曲線圖中，在10－2～10－3區間內，選擇聯合算法曲線會偶爾出現曲線起伏，因為此時的曲線出現在概率很小的區間內，所以可以通過限幅的方法優化，但考慮到整個系統的復雜度以及該情況出現的情況較少，所以暫未加以處理。總的來說選擇聯合算法對整個系統應用做了更加合理與有效的分配，相較于傳統的方法取得了一定程度的性能改進。

作者：車軒胡鐵森張敏單位：遼寧工業大學電子與信息工程學院