OFDM系统PAPR抑制技术联合算法范文

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《无线电通信技术杂志》2015年第二期

1降低PAPR的两类传统方法

1.1概率类方法选择映射法［7］（SLM）是指一个ofdm符号与一组M个统计上相互独立的伪随机向量相乘后得到一组序列，再从序列中选取PAPR最低的发送。也就是说，对需要发送的一个信息序列与一个因子相乘，产生M个独立随机的OFDM序列，然后从这M个OFDM序列中选取PAPR值最小的序列发送。在发送序列的同时还需要发送边带信息，也就是采用的那个伪随机向量。接收端可以通过对发送过来的伪随机向量进行相反的操作从而恢复出原始的数据。选择映射法不是绝对性去除高于设定门限值的峰值功率，而是试图降低这种高峰值码元出现的概率。部分传输序列法［8－10］（PTS）也是同选择映射法（SLM）一样的原理，但是它选取的伪随机向量具有不同的结构。主要思想是，首先将IFFT前输入的数据符号划分成若干个互不重叠的子块，然后分别对每个子块进行系数最优化的求解，最后再把最优解的子块合并起来，从而达到降低整个系统的papr的目的。

1.2编码类方法编码类方法主要是通过对信号进行不同形式的编码，只选择发送那些PAPR值较小的码组，而PAPR值较大的码组则不发送，从而达到降低系统PAPR的效果。这类技术的实现为线性过程，不会出现限幅类技术那种限幅噪声，但是他的计算复杂度非常高，编解码也都比较复杂，而且信息速率降低很快。所以，编码类技术只适用于子载波数比较少的情况。

2本文算法

2.1选择联合算法框图与流程采用选择联合算法来降低PAPR，原理框图如图1所示。因为本方案划分的子块较多，所以本方案的SLM和PTS算法只采用｛1，－1｝两种相位因子以迭代的方式搜索最优相位系数。算法流程如下：①调制信号经串并转换后划分为以3个数据为一小组的子块，若原数据不能划分为整数个子块，则最后的余数单独拿出来；②各个子块经IFFT运算后，送入算法选择器。若有余数，则余数经IFFT运算后直接用SLM算法处理；③若子块内的3个码字信息全一样，则该子块采用SLM算法（需迭代3次）；若子块内的3个码字信息有两种，则该子块采用最优码字算法（需迭代两次）；若子块内的3个码字信息全不同，则该子块采用PTS算法（需迭代一次）。

2.2选择联合算原理说明最优码字算法的思想是相互交换码字顺序，选择PAPR最小的码字，正常情况下，3个码字需要迭代6次选择出最优码字，可当有2个码字相同时，只需迭代2次，所以从每种算法的复杂度来看，每个子块若采用SLM算法，则需迭代3次；若采用最优码字算法，则需迭代2次，若采用PTS算法，则需迭代1次。输入数据流经过调制器调制后，得到MPSK／QAM调制信号，而调制信号有2n种码字。当调制数较少时，例如调制数为4，则3个码字全相同的概率是1／16，3个码字中有两个相同的概率是9／16，3个码字全不同的概率是6／16，此时SLM算法与最有码字算法以超过半数的概率出现，选择联合算法降低PAPR的能力会优于分组相同的PTS算法，当调制数逐渐增大时，3个码字全不同的概率指数倍增大，增长速度明显快过另外2种情况的总和，此时选择联合算法降低PAPR的能力逐渐趋于分组相同的PTS算法。综上分析，从算法复杂度看SLM＞最优码字＞PTS，随着子载波的增加，从出现的概率看SLM＜最优码字＜PTS，这样把复杂度最高的算法匹配出现概率最低的情况，把复杂度次之的算法匹配出现概率次之的情况，把复杂度最低的算法匹配概率最低的情况，能达到复杂度和改善PAPR的折中，更为有效地降低系统的PAPR。

3算法仿真及分析

仿真参数设置如下：子载波数N＝126，调制方式QPSK和PTS与联合算法分割方式采用相邻分割，相位因子取值范围｛1，－1｝，仿真符号数1000，则采用不同算法时系统的仿真结果如图2所示。由图2可以看出，联合算法可以有效降低PAPR4dB左右，PAPR改善性能稍低于SLM算法，好于分组少的PTS算法。相同的设置参数，在采用分组相同的PTS算法和联合算法时系统的仿真结果如图3所示。

4结束语

提出了一种选择联合算法，通过一个算法选择器将几种传统的算法并联起来，达到了算法复杂度和改善性能的折中。选择联合法可以一定程度地降低PAPR，并且在调制数少的情况下好于分组相同的PTS算法，虽然在算法复杂度上进行了合理的分配，但整个系统的改善性能是在增加算法选择器，即增加系统复杂度的情况下得以提高的，同时由于该算法根据码字出现的概率情况分配相应算法，所以改善性能会出现概率性的起伏，从仿真结果看到，在CCDF对比曲线图中，在10－2～10－3区间内，选择联合算法曲线会偶尔出现曲线起伏，因为此时的曲线出现在概率很小的区间内，所以可以通过限幅的方法优化，但考虑到整个系统的复杂度以及该情况出现的情况较少，所以暂未加以处理。总的来说选择联合算法对整个系统应用做了更加合理与有效的分配，相较于传统的方法取得了一定程度的性能改进。

作者：车轩胡铁森张敏单位：辽宁工业大学电子与信息工程学院