降低OFDM系統(tǒng)中峰均比的專利技術(shù)

【摘要】 通過對(duì)降低OFDM系統(tǒng)峰均比的專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從中獲取技術(shù)分支以及各個(gè)技術(shù)分支的發(fā)展?fàn)顩r。

【關(guān)鍵詞】 OFDM PAPR 專利

一、引言

OFDM信號(hào)是由多個(gè)相互正交的子載波信號(hào)疊加而成的合成信號(hào)，所疊加后的信號(hào)就有可能形成比平均功率高出很多的峰值功率，從而造成較高的峰均比PAPR。由于高的PAPR容易引起非線性失真，從而造成頻譜“外泄”和子載波間的干擾，引起OFDM系統(tǒng)的誤碼性能下降。因此，本文通過專利信息的分析對(duì)降低OFDM系統(tǒng)中峰均比的技術(shù)進(jìn)行梳理和展望。

二、降低OFDM系統(tǒng)中PAPR的專利技術(shù)

降低OFDM系統(tǒng)中PAPR的專利技術(shù)的一級(jí)技術(shù)分支主要包括信號(hào)預(yù)畸變類技術(shù)、編碼類技術(shù)、概率類技術(shù)和這三類技術(shù)的聯(lián)合算法，其專利申請(qǐng)量的占比情況依次為39%、8%、44%、9%。其中，信號(hào)預(yù)畸變類技術(shù)和概率類技術(shù)是兩大熱門研究方向。

2.1 信號(hào)預(yù)畸變類技術(shù)

信號(hào)預(yù)畸變類技術(shù)的基本思想是對(duì)送到功率放大器之前的OFDM信號(hào)進(jìn)行非線性的處理，降低OFDM信號(hào)中的高幅值信號(hào)，由此降低峰均功率比。

這類技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程簡單，降低PAPR效果明顯，包括限幅類技術(shù)、壓縮擴(kuò)展變換技術(shù)等。在信號(hào)預(yù)畸變類技術(shù)的專利申請(qǐng)中，限幅類技術(shù)的研究最為熱門，其申請(qǐng)量占比約為52%，其次是壓縮擴(kuò)展變換技術(shù)，占比約為31%，而其他技術(shù)的占比約為17%。

限幅類技術(shù)的典型專利有：CN101076008A，根據(jù)輸入信號(hào)中超過門限的峰值點(diǎn)信號(hào)和門限生成削波噪聲，根據(jù)削波噪聲對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行削波處理；CN101631103A，對(duì)完成快速傅里葉逆變換IFFI得到的正交頻分復(fù)用OFDM符號(hào)的一部分采用標(biāo)準(zhǔn)窗函數(shù)進(jìn)行窗處理，對(duì)OFDM符號(hào)的另一部分采用矩形窗函數(shù)進(jìn)行窗處理。壓縮擴(kuò)展變換技術(shù)的典型專利有：CN101753500A，在發(fā)送端以雙曲正切S形壓擴(kuò)函數(shù)公式進(jìn)行壓擴(kuò)變換，在接收端以雙曲正切S形壓擴(kuò)逆變換函數(shù)公式進(jìn)行壓擴(kuò)逆變換。

2.2 編碼類技術(shù)

編碼類技術(shù)的基本思想是通過對(duì)OFDM各樣值進(jìn)行不同的編碼處理，以此產(chǎn)生不同的碼組，從中選擇具有最小PAPR一組，將其作為OFDM符號(hào)進(jìn)行傳輸，其包括分組編碼、格雷補(bǔ)碼序列等。其中，分組編碼和格雷補(bǔ)碼序列分別占編碼類技術(shù)的13%，而其他技術(shù)占編碼類技術(shù)的74%。

分組編碼技術(shù)的典型專利有：CN1881974A，把比特流數(shù)據(jù)信號(hào)從串行轉(zhuǎn)換到并行，分組編碼并行的數(shù)據(jù)信號(hào)，哈達(dá)瑪變換分組編碼的數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)哈達(dá)瑪變換的數(shù)據(jù)信號(hào)執(zhí)行IFFT（快速傅里葉逆變換），和把IFFT的數(shù)據(jù)信號(hào)從并行轉(zhuǎn)換到串行以便發(fā)送。

而格雷補(bǔ)碼序列技術(shù)的典型專利有：CN101232482A，本方法重復(fù)格雷互補(bǔ)（GC）序列得到的序列進(jìn)行離散傅立葉變換（DFT），進(jìn)而進(jìn)行正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制得到同步序列。

2.3 概率類技術(shù)

概率類技術(shù)不是著眼于降低信號(hào)幅度的最大值，而是著眼于降低OFDM信號(hào)幅值出現(xiàn)的概率，其基本思想是將OFDM各路子載波進(jìn)行相位擾亂，破壞其各子載波相位之間的相關(guān)性，包括選擇性映射SLM技術(shù)、部分傳輸序列PTS技術(shù)、載波預(yù)留技術(shù)、載波插入技術(shù)等。其中，選擇性映射技術(shù)、載波預(yù)留技術(shù)和部分傳輸序列PTS技術(shù)在概率類技術(shù)方向的申請(qǐng)量占比分別約為25%、23%和20%，為概率類技術(shù)的主要研究方向，而其他技術(shù)的占比約為29%，可見，其他技術(shù)的研究在不斷壯大。

選擇性映射SLM技術(shù)的典型專利有： CN103248601A，采用分級(jí)的基-4IFFT改進(jìn)SLM算法，經(jīng)過基-4IFFT之后將相位序列疊加在信號(hào)序列上。而部分傳輸序列PTS技術(shù)的典型專利有：CN101340417A，將輸入的一幀OFDM符號(hào)分割成V個(gè)互不重疊的子序列、各子塊相加求最小峰值平均功率比（PAPR）、整合邊帶信息和選擇具有最小PAPR的組合進(jìn)行發(fā)送。

2.4 聯(lián)合算法

聯(lián)合算法分為信號(hào)預(yù)畸變類和概率類的聯(lián)合、信號(hào)預(yù)畸變類和編碼類的聯(lián)合、以及概率類與編碼類的聯(lián)合。其中，以信號(hào)預(yù)畸變類和概率類的聯(lián)合居多，其在聯(lián)合算法中的占比約為76%，典型專利如：CN102075483A，將用分組數(shù)少的選擇映射法（SLM）或部分傳輸序列（PTS）方法與限幅法級(jí)聯(lián)來降低PAPR；CN102170418A，采用動(dòng)態(tài)選擇性映射與壓縮擴(kuò)展聯(lián)合方法來降低信號(hào)PAPR。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Xiao Huang， Jianhua Lu， Junli Zheng， et al. Companding transform for reduction in peak-toaverage power ratio of OFDM signals[J]. IEEE Transactions on Wireless Communications， 2008， 3（6）： 2030-2039.

[2]周楠清.OFDM系統(tǒng)中功率放大器的預(yù)失真技術(shù)研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2008.