OFDM系统中低复杂度相位因子优化PTS算法

部分传输序列(partial transmit sequence,PTS)算法能够有效降低正交频分复用(orthogonal frequency division multiple-xing,OFDM)系统的峰均比(peak to average ratio,PAPR),但算法的计算复杂度较高.针对这一问题,提出了低复杂度的相位因子优化的部分传输序列算法(reduced calculation-partial transmit sequence,RC-PTS).上述算法在系统发送端对时域数据乘以相位旋转因子来减少计算复杂度,在系统接收端依据数据星座点欧氏距离最大的原则,给出优化后的相位因子的表达式.仿真分析了所提算法的峰均功率比(peak to average power ratio,PAPR)抑制、计算复杂度降低比(computational complexity reduction ratio,CCRR)和系统误比特率(bit error rate,BER)性能,仿真结果表明,所提算法不仅明显降低了计算复杂度,而且有效抑制了OFDM信号的PAPR,算法的BER性能与原始信号的基本一致.     

低复杂度部分传输序列算法及其现场可编程门阵列实现

在传统的部分传输序列(PTS)算法中,计算复杂度高,且需传送边带信息,不利于硬件实现。针对传统PTS算法的这些缺点,设计出一种基于导频信息传送相位旋转因子并结合m序列降低复杂度的PTS算法。其中,m序列作为相位旋转因子,可以降低序列产生硬件实现资源的消耗;导频传送相位旋转因子可以免除边带信息的发送。采用Matlab仿真验证了该算法的可行性,并设计出适合在现场可编程门阵列(FPGA)中实现的正交频分复用(OFDM)系统峰均比抑制模块。通过硬件测试,此模块在降低OFDM系统的复杂度的同时,也能够很好完成峰均比抑制功能。     

基于改进离散粒子群的OFDM系统峰均比抑制

部分传输序列(PTS)是抑制正交频分复用系统峰均比的有效方法之一,但该算法需要进行最佳相位因子的全遍历搜索,存在计算复杂度偏高的问题.因此针对这一问题,本文提出一种基于离散粒子群优化PTS的峰均比抑制算法.所提算法首先定义了一种新的确定惯性权重的方法,然后引入变异算子对原始速度更新公式进行改进,解决了传统离散粒子群算法易于早熟,往往很难收敛到全局最优的缺陷.仿真结果表明,本文所提算法能获得优于传统DPSO算法0.3 dB左右的PAPR性能,且计算复杂度低于传统PTS算法.     

基于部分传输序列的OFDM系统峰值平均功率比优化算法

部分传输序列(Partial transmit sequences, PTS)算法能够有效改善正交频分复用(Othogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统的高峰值平均功率比(Peak-to-average power ratio, PAPR),但是计算复杂度较高.提出一种新的粒子群优化(Discrete particle swarm optimization, DPSO)算法,将PTS算法中最优相位因子的求解转化为具有非线性约束的全局优化问题,采用汉明距离衡量信号距离,重新定义了粒子更新公式,使相位因子能够以一定的概率与最优相位序列的排列趋于相同,得到具有较低峰值平均功率比的信号.同时,算法避免了穷举搜索,具有较低的计算复杂度.仿真结果证明,与传统PTS算法相比较,所提算法能够在搜索复杂度较低的情况下,获得良好的峰值平均功率比降低性能.     

基于合数子块序列优化的OFDM-PTS算法研究

分析OFDM-PTS(Orthogonalfreguency division multiplexing - partial transmit sequences)算法,其是抑制OFDM高峰均功率比(PAPR)的有效手段之一.为了克服传统OFDM-PTS算法计算复杂度非常大的缺陷,利用隔块优化PTS算法可以大幅降低计算复杂度的优点,提出了一种基于合数子块序列优化的OFDM-PTS算法.仿真结果表明,与传统的各种PTS算法相比,采用该算法后,OFDM系统的计算复杂度的降低和峰均功率比的抑制性能得到动态改善,获得很好的折中效果,可以更好地满足工程应用.     

OFDM系统中降低峰均比的PTS技术研究

正交频分复用技术(OFDM)的优点是具有较高的频谱利用率和较强的抗多径衰落的能力,被看作是B3G乃至4G系统中的核心技术之一,但是OFDM系统存在较高的峰均功率比(PAPR)。部分传输序列(PTS)方法通过选择合适的相位旋转因子序列以降低信号峰值出现的概率,从而降低OFDM信号的峰均比值,因此不会使信号发生崎变,但是传统的PTS技术计算复杂度大大,因而在保证有效降低OFDM信号峰均比的前提下大幅度降低传统PTS的复杂度就成为PTS技术实用化的关键。     

改进的降低信号峰均功率比算法研究

研究降低信号峰均功率比问题.针对信号峰均功率比(PAPR)过高是正交频分复用(OFDM)技术的主要缺点,较大的峰值功率会导致功放处于非线性区造成信号失真,而传统部分选择映射(SLM)算法虽然能够有效降低OFDM信号的峰均功率比,但是由于需要采用多路IFFT变换,会导致运算量巨大的问题.为解决上述问题,提出了一种新的基于峰值出现位置进行相位旋转的SLM算法,对与时域峰值相关的中间信号进行相位旋转,降低了运算量.经仿真验证,该算法不仅能够有效降低SLM算法的运算复杂度,而且随子载波数增加性能逐渐优于SLM算法,从而降低了信号的峰均功率比.     

基于格雷码的低计算量改进PTS方法

部分传输序列(PTS)方法能够有效地降低OFDM系统峰均功率比(PAPR)过高的问题,但是该方法的主要缺点是计算复杂度高.针对这一缺点,提出一种新的低计算复杂度PTS方法,采用格雷码生成加权系数序列,使之在降低运算量的同时更易于硬件实现.分析和仿真结果表明,和传统PTS方法相比,该方法降低了运算量和实现复杂度,同时保持了系统PAPR的性能.     

降低OFDM信号峰均比的PTS技术

正交频分复用技术(OFDM)由于具有较高的频谱利用率和较强的抗多径衰落能力,被看作第四代移动通信的核心技术之一,但是OFDM信号在传输过程中峰均比值(PAPR)较高。部分传输序列(PTS)方法通过选择合适的相位旋转因子序列以降低信号峰值出现的概率,从而降低OFDM信号的峰均比值,因此不会使信号发生畸变,但是传统的PTS技术计算复杂度太大,因而在保证有效降低OFDM信号峰均比的前提下大幅度降低传统PTS的复杂度就成为PTS技术实用化的关键。较为全面地讨论并比较了关于传统PTS的多种改进方案的特点,在此基础上阐明了PTS技术改进的发展趋势,期望能对PTS方法的进一步改进起到一定的作用。     

不同叠加训练序列PTS降低PAPR性能比较

部分传输序列（PTS）能有效降低正交频分复用（OFDM）系统的峰均功率比（PAPR）,但是其存在降低性能有限和边带信息占用频谱资源的问题。文中在传统PTS方法的基础上,基于叠加训练序列PTS降低PAPR的方法,分析了叠加不同训练序列、不同训练序列作相位旋转因子及功率分配因子对降低PAPR性能的影响。仿真结果表明：叠加自相关性较好的训练序列,降低PAPR的能力更强;不同训练序列作相位旋转因子时,对降低PAPR的效果影响不大;采用Hadama码、功率分配因子大于0.15时,降低PAPR的能力增强。该方法中的训练序列,不仅可以用于同步﹑信道估计,而且可以降低PAPR,并提高系统频谱利用率。     

降低FBMC-OQAM峰均值比的低复杂度PTS算法

针对滤波器组多载波/正交幅度调制（FBMC-OQAM）系统中,功率峰均值比（PAPR）过高且传统抑制方法复杂度过高难以实现的问题,提出了一种应用在FBMC-OQAM系统中的新的抑制方法。首先,在传统部分传输序列（PTS）方法的基础上根据系统特性进行改进,得到迭代PTS（IPTS）算法,较传统PTS算法计算复杂度有明显降低;其次,将IPTS算法与限幅（Clipping）算法相结合,作为一种新的IPTS-Clipping联合算法应用在FBMC-OQAM系统中,该算法先利用IPTS算法对FBMC信号进行处理,再利用限幅方法进一步抑制系统的PAPR。理论分析和仿真实验结果表明,与传统PTS算法相比,所提算法减少了约70%的计算次数,当累计分布函数CCDF为10^-3时,所提算法的PAPR值较原始信号降低了约48.5%,较PTS算法降低了33%,抑制效果明显优于其他方法。所提算法不仅能够显著抑制FBMC系统的PAPR,同时复杂度远低于其他原始算法,具有十分良好的性能。     

降低FBMC/OQAM峰均比的联合算法

为克服FBMC/OQAM系统存在峰均比(PAPR)较高的问题,提出一种多数据块优化的部分序列传输(IPTS)与载波预留(TR)联合的算法。根据FBMC/OQAM符号的重叠特性,在传统的PTS算法上进行多数据块优化,结合新型相位因子,在不增加边带信息的条件下保证较低的PAPR,联合载波预留(TR)算法进一步抑制系统PAPR。理论分析和仿真实验结果表明,IPTS-TR联合算法具有更优的PAPR性能。     

一种改进的降低MIMO-OFDM系统峰均比的联合算法*

多输入多输出频分复用(MIMO-OFDM)技术是将OFDM与MIMO技术相结合的无线通信系统,它在继承OFDM与MIMO技术诸多优点的同时,具有OFDM系统存在的峰均比(PAPR)较高的问题。选择性映射法(SLM)和预留子载波保留算法(TR)具有很好地抑制PAPR的性能,但是把传统的TR或SLM方法直接运用到MIMO-OFDM系统中却难以达到很好地抑制PAPR效果。为了寻求在MIMO-OFDM系统中改善PAPR性能的同时降低算法实现复杂度,提出一种TR与SLM算法相结合的适合MIMO-OFDM系统的改进算法TR-SLM。通过理论分析与仿真结果表明,TR-SLM级联算法不仅能有效抑制MIMO-OFDM系统的PAPR,同时可减小算法的计算复杂度与系统实现的复杂度。     

Using evolutionary computation technique for trade-off between performance peak-to average power ration reduction and computational complexity in OFDM systems

A low-complexity partial transmit sequence (PTS) technique for reducing the peak-to-average power ratio (PAPR) of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system is presented. However, PTS technique requires an exhaustive search over all combinations of allowed phase weighting factors, and the search complexity increases exponentially with the number of sub-blocks in OFDM system. Hence, there has been a trade-off between performance PAPR reduction and computational complexity in PTS OFDM system. The proposed is a sub-optimum PTS for PAPR reduction of OFDM system. Simulation results demonstrate that the superiority of evolutionary computation technique-particle swarm optimization (PSO) based on PTS which can be utilized for finding the optimum phase weighting factors, and can achieve the lower PAPR and computational complexity of OFDM systems. In addition, our evolutionary computation technique can be used to reduce reduction PAPR with comparable performance to genetic algorithm-based PTS, with much less computation cost.     

PAPR Reduction of NOMA Using Vandermonde Matrix-Particle Transmission Sequence

Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) is an ideal choice for 5G waveforms due to their characteristics such as high data rate, massive device connectivity, high spectral access, and effective frequency selective fading. Thus, it permits gigantic connectivity. The spectrum overlaps with NOMA, which consents several operators to segment the spectrum at the same frequency. These features make NOMA more suitable for use beyond 5G. Peak to Average Power (PAPR) is a major problem in Multi-Carrier Techniques (MCT) like NOMA and it also degrades the performance of the amplifier. The Partial Transmission Sequence (PTS) is a superior algorithm for moderating the PAPR. However, it also increases the complexity of the structure. The PAPR is reduced in NOMA by multiplying the NOMA signal with optimised phase vectors (P). The phase vectors are generated by using the Vandermonde Matrix (VM). In this work, we proposed a VM-PTS algorithm for the NOMA system, and the number of computations to search the optimal phase vectors for NOMA high PAPR signal is less as compared with existing PTS. The outcomes demonstrate that the performance of the recommended PTS in terms of PAPR, Bit Error Rate (BER), and complexity is better than the conventional PTS (C-PTS).     

降低OFDM系统峰均比的PTS重复搜索算法

针对正交频分复用（OFDM）系统在多个子载波信号叠加输出时,容易出现高峰值平均功率比的问题。研究了系统中出现过高峰均功率比的原因,并对现有两种概率类抑制峰均功率比技术进行了相关仿真比较。提出了一种基于部分传输序列技术的抑制PAPR重复搜索算法。该方法采用重复分块搜索方法,对最优的相位序列进行二次搜索。仿真结果证明,与传统PTS算法相比较,改进算法能够在搜索复杂度较低的情况下,获得良好的峰值平均功率比降低性能。     

A low-complexity multiple signal representation scheme in downlink OFDM-CDMA

OFDM-CDMA is an attractive technique for broadband wireless communication. However, the high peak-to-average power ratio (PAPR) of the downlink signals, generated from multiple spread codes, remains a serious problem. In this paper, a low-complexity multiple signal representation (MSR) scheme is proposed to control the PAPR problem in downlink OFDM-CDMA systems. The proposed scheme generates multiple candidate signals by a novel user grouping scheme, which is without distortion and can provide more PAPR reduction than the conventional MSR schemes, such as partial transmit sequence (PTS) and selective mapping (SLM). Furthermore, a low-complexity processing structure is developed using a novel joint spreading and inverse fast Fourier transform (S-IFFT) to simplify the generation of multiple candidate signals. Complexity analysis and numerical results show that the OFDM-CDMA systems employing the proposed scheme have better tradeoff between PAPR reduction and computational complexity, compared with the conventional MSR schemes.