CN103763235A - Ofdma多址接入系统的papr抑制方案 - Google Patents

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吴虹
田旭生
陈乐�
赵迎新
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Abstract

本发明以探求OFDMA多址接入系统PAPR抑制技术为背景，提出了一种应用于OFDMA系统的低复杂度降PAPR方案。其主要思想是：首先利用交织分割后各子块之间的关联性，消除非独立相位因子向量，减少备选信号的个数；然后利用相位加权序列之间的关系，简化了产生备选信号的计算量；最后再引入迭代的思想，无需遍历备选信号的PAPR找出次优辅助相位因子，虽牺牲了0.2dB的PAPR性能，但大大降低了计算量。因此，本发明减小了系统运算的复杂度，降低了系统的PAPR，对进一步优化OFDMA系统具有实际指导意义。

Description

OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案
技术领域
本发明涉及一种OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，针对基于3GPP TS36.212标准下的OFDMA系统，设计了适用于该系统的降PAPR方案，在低计算复杂度的情况下，降低了系统的峰均比，对进一步优化OFDMA系统具有实际指导意义。
背景技术
近几年来，在新一代宽带无线通信系统中，OFDM技术逐步取代单载波扩频技术而成为主流的基本发送技术。较早采用OFDM技术的包括数字音频广播(DAB)和数字视频广播(DVB)。随后，宽带无线接入系统IEEE802.11g/a、802.16d/e、802.20也以OFDM/OFDMA为基础，甚至近距离通信IEEE802.15.3a超宽带技术的两个备选方案之一也采用了多频带OFDM。3GPP TS36.212标准中明确规定了将OFDMA方案作为LTE下行多址接入技术。OFDMA多址接入系统具有如下技术优势：①频谱效率高。由于FFT处理使各子载波可以部分重叠，理论上频谱效率可以接近Nyquist极限。以OFDM为基础的OFDMA可以实现小区内各用户之间的正交性，从而有效地避免用户间干扰。这使得OFDM系统可以实现很高的小区容量；②带宽扩展性强。由于OFDM系统的信号带宽取决于使用的子载波数量，因此OFDM系统具有很好的带宽扩展性。小到几百赫兹，大到几百兆赫兹，都比较容易实现，FFT尺寸带来的系统复杂度增加相对并不明显；③抗多径衰落。由于OFDM将带宽传输转化为很多子载波上的窄带传输，每个子载波上的信道可以看做水平衰落信号，加上循环前缀的插入，可以采用简单的单抽头频域均衡纠正信道扭曲，从而大大降低接收机均衡器的复杂度；④频谱调度和自适应。OFDMA系统除了可以进行时域调度外，还可以通过频域调度选择较优的子信道(用户)进行传输，从而获得多用户分集增益。同时OFDMA系统可以在不同频带采用不同的调制编码方式，以更好地适应信道的频率选择性。⑤实现MIMO技术较简单。当然，OFDMA存在一些内在的局限和设计中必须注意的问题，其中尤其突出的是高PAPR问题。当独立调制的很多子载波连贯在一起使用时，OFDM符号就有非常高的峰均比(PAPR)高PAPR会增加模数转换和数模转换的复杂度，降低RF功率放大器的功率，增加发射机功放的成本和耗电量等等。
3GPP标准规定了一种应用于LTE系统的OFDMA多址接入系统，其系统简略框图如图1所示，该系统的信道带宽为1.4MHz，传输速率可高达1.34Mbps。系统具体参数如表1.
表1.OFDMA系统仿真参数
系统带宽 1.4MHz
一个数据块包含SC-FDMA数据的数 6
IFFT长度 128
CP长度 第一个资源块为10，其余的为9
调制方式 16QAM
子载波映射方式 集中映射
发明内容
本发明以探求OFDMA多址接入系统PAPR抑制技术为背景，提出了一种应用于OFDMA系统的低复杂度降PAPR方案。其主要思想是：首先利用交织分割后各子块之间的关联性，消除非独立相位因子向量，减少备选信号的个数；然后利用相位加权序列之间的关系，简化了产生备选信号的计算量；最后再引入迭代的思想，无需遍历备选信号的PAPR找出次优辅助相位因子，虽牺牲了0.2dB的PAPR性能，但大大降低了计算量。因此，本发明减小了算法运算的复杂度，降低了系统的PAPR，对进一步优化OFDMA系统具有实际指导意义。
本发明的技术方案：
采用交织分割的方法，通过Cooley-Tukey FFT算法降低计算复杂度，将4＊N点的IFFT计算降低到N点的IFFT计算量。由于交织分割有信号间等距的特点，采用相位因子向量加权时会产生非独立备选信号，经过理论推导发现一部分相位因子向量可以直接剔除而不影响降PAPR性能。又由于生成的不同备选信号的有些运算时重复的，可以利用相位加权序列之间的关系进一步减少计算量。遍历所有备选信号寻找最优辅助信息是最常规的方法，降PAPR性能最好，代价就是计算量大。所以本发明引进了迭代的思想，牺牲少量的PAPR性能换取了计算量的降低。
本发明的有益效果：
本发明设计了一种应用于OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，该方案兼顾了PAPR性能与系统计算复杂度，用复杂度较低的算法来实现降PAPR的效果，既保证了系统的PAPR性能，又降低了实现成本，满足了3GPP TS36.212作为新一代宽带移动通信的技术参数要求，对进一步优化OFDMA系统具有实际指导意义。
附图说明
图1是OFDMA系统简略框图
图2三种分割方法的降PAPR性能对比图
图3传统方案与本发明方案降PAPR性能对比图
图4各压扩方案降PAPR性能对比图
图5各压扩方案BER性能对比图
图6选择性映射和本发明方案降PAPR性能对比图
具体实施方式
以下结合附图和通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明：
1.一种OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，其特征在于：该方案包括以下步骤：
a.先将长度为N的信号分割为V个子块，在每个子块中，仅仅有NN个位置存在信号点，而其它位置用0填充。然后每个子块进行N点的IFFT变换；
b.每个子块乘以相位因子向量B=[B1，B2，...Bm，...，Bv]，这里的相位因子Bm属于相位因子集：
Figure BSA0000100427010000031
φw∈[0，2π]。各子块相加生成备选信号；
c.遍历各备选信号进行PAPR比较，选取PAPR较少的序列进行传输。
2.根据权利要求1所述的一种OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，其特征在于：步骤a中主要有三种分割方法：相邻分割、交织分割和随机分割。各分割方法的降PAPR效果如图2.本方案采取交织分割方法，由于其有信号间等距的特点，通过Cooley-TukeyFFT算法，可以将4＊N点的IFFT计算降低到N点的IFFT计算量。
3.根据权利要求1所述的一种OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，其特征在于：步骤b所述的生成备选信号，首先在相位因子向量方面，针对交织分割的特点，发现相位因子向量并不是完全独立的，即不同的相位因子有可能产生同样的备选信号，所以去除这些非独立的备选信号，并不影响系统降PAPR性能，而且大大降低了系统的计算复杂度。独立相位因子向量为：B=[1，1，B2，..，BV-1]，大大降低了备选信号个数。然后，在生成备选信号方面，本方案利用相位加权序列之间的关系，简化了产生部分候选序列的运算过程，同时也无损PAPR性能。
4.根据权利要求1所述的一种OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，其特征在于：步骤c中遍历备选信号选取最小PAPR的一组进行传输，计算量还是很大，故本方案引入了迭代的思想，以牺牲0.2dB的降PAPR性能换取了计算复杂度的提升。传统方案(C-IP-PTS)和本方案(LCC-IP-PTS，迭代LCC-IP-PTS)降PAPR曲线对比图如图3，计算量对比如表2(其中K为相位因子取值个数)：
表2.传统方案与本方案复数运算对比
方案 备选信号个数 复数加法量 复数乘法数量
K=4传统方案 64 128＊512 128＊512
K=4LCC-IP-PTS 16 128＊25 128＊32
K=4迭代LCC-IP-PTS 16 128＊25 128＊12
实施例
本发明应用于3GPP标准的OFDMA多址接入系统中，对该系统进行仿真。由于每个时隙的长度为128点，故采用128作为基本单位进行降PAPR的仿真。
采用压扩方案降PAPR，PAPR抑制效果明显，但是会产生误码，BER性能下降。分别采用μ率压扩、指数压扩、基于误差函数压扩进行降PAPR性能仿真，其PAPR性能对比如图4，BER性能对比如图5.
如图4，图5可以看出基于误差函数的压扩方案降PAPR性能是最好的，但是BER性能最差。μ=4时的μ律压扩降PAPR性能仅次于基于误差函数的压扩，但其BER性能较原系统有将近5dB的损失。指数压扩方案BER性能最佳，但较原系统PAPR性能只改善了1dB左右。
采用概率类的方案降PAPR，PAPR抑制效果明显，不会产生误码，计算量大，需要传输额外信息。分别采用选择性映射SLM，以及本发明提出的部分传输序列算法PTS，分别在OFDMA系统下进行降PAPR性能仿真，其PAPR性能如图6所示，计算量对比如表3.
表3.SLM和PTS计算量对比
Figure BSA0000100427010000041
Figure BSA0000100427010000051
结合图6和表3可知，在分组比较小的情况下，PTS方案无论是在降PAPR性能还是计算量上均优于SLM方案。

Claims (4)

1.一种OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，其特征在于：该方案包括以下步骤：
a.分割阶段，先将长度为N的信号分割为V个子块，在每个子块中，仅仅有NN个位置存在信号点，而其它位置用0填充。然后每个子块进行N点的IFFT变换；
b.每个子块乘以相位因子向量B=[B1，B2，...Bm，...，Bv]，这里的相位因子Bm属于相位因子集：
Figure FSA0000100261000000011
φw∈[0，2π]。各子块相加生成备选信号；
c.遍历各备选信号进行PAPR比较，选取PAPR较少的序列进行传输。
2.根据权利要求1所述的一种OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，其特征在于：步骤a中主要有三种分割方法：相邻分割、交织分割和随机分割。各分割方法的降PAPR效果如图2.本方案采取交织分割方法，由于其有信号间等距的特点，通过Cooley-TukeyFFT算法，可以将4＊N点的IFFT计算降低到N点的IFFT计算量。
3.根据权利要求1所述的一种OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，其特征在于：步骤b所述的生成备选信号。首先在相位因子向量方面，针对交织分割的特点，发现相位因子向量并不是完全独立的，即不同的相位因子有可能产生同样的备选信号，所以去除这些非独立的备选信号，并不影响系统降PAPR性能，而且大大降低了系统的计算复杂度。独立相位因子向量为：B=[1，1，B2，..，BV-1]，大大降低了备选信号个数。然后，在生成备选信号方面，本方案利用相位加权序列之间的关系，简化了产生部分候选序列的运算过程，同时也无损PAPR性能。
4.根据权利要求1所述的一种OFDMA多址接入系统的PAPR抑制方案，其特征在于：步骤c中遍历备选信号选取最小PAPR的一组进行传输，计算量还是偏大，故本方案引入了迭代的思想，以牺牲0.2dB的降PAPR性能换取了计算复杂度的提升。传统方法(C-IP-PTS)和本方案(LCC-IP-PTS，迭代LCC-IP-PTS)降PAPR曲线对比图如图3，计算量对比如表2(其中K为相位因子取值个数)：
表2.传统方案与本方案复数运算对比
方法 备选信号个数 复数加法量 复数乘法数量 K=4传统方法 64 128＊512 128＊512 K=4LCC-IP-PTS 16 128＊25 128＊32 K=4迭代LCC-IP-PTS 16 128＊25 128＊12
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106506428A (zh) * 2016-11-21 2017-03-15 重庆邮电大学 降低ufmc系统papr的低计算复杂度的pts方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008146986A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Snu R&Db Foundation A modified slm scheme with low complexity for papr reduction of ofdm systems
CN101340417A (zh) * 2008-08-28 2009-01-07 北京交通大学 Ofdm系统中改进型降低峰均比的迭代pts方法
CN102244636A (zh) * 2011-07-11 2011-11-16 电子科技大学 一种部分传输序列方法
CN103107971A (zh) * 2013-03-06 2013-05-15 电子科技大学 一种降低ofdm信号papr的相位因子优选对方法
CN103326985A (zh) * 2013-07-15 2013-09-25 浙江师范大学 一种降低ofdm中的均峰比的方法
CN103458485A (zh) * 2013-09-18 2013-12-18 济南大学 正交频分复用系统中峰值功率优化方法及其发射系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008146986A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Snu R&Db Foundation A modified slm scheme with low complexity for papr reduction of ofdm systems
CN101340417A (zh) * 2008-08-28 2009-01-07 北京交通大学 Ofdm系统中改进型降低峰均比的迭代pts方法
CN102244636A (zh) * 2011-07-11 2011-11-16 电子科技大学 一种部分传输序列方法
CN103107971A (zh) * 2013-03-06 2013-05-15 电子科技大学 一种降低ofdm信号papr的相位因子优选对方法
CN103326985A (zh) * 2013-07-15 2013-09-25 浙江师范大学 一种降低ofdm中的均峰比的方法
CN103458485A (zh) * 2013-09-18 2013-12-18 济南大学 正交频分复用系统中峰值功率优化方法及其发射系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XINCHUN WU: "Conjugate Interleaved Partitioning PTS Scheme for PAPR Reduction of OFDM Signals", 《CIRCUITS SYST SIGNAL PROCESS (2010)》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106506428A (zh) * 2016-11-21 2017-03-15 重庆邮电大学 降低ufmc系统papr的低计算复杂度的pts方法
CN106506428B (zh) * 2016-11-21 2020-06-30 重庆邮电大学 降低ufmc系统papr的低计算复杂度的pts方法

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