降低OFDM系統中峰均比的專利技術

【摘要】 通過對降低OFDM系統峰均比的專利申請進行統計分析，從中獲取技術分支以及各個技術分支的發展狀況。

【關鍵詞】 OFDM PAPR 專利

一、引言

OFDM信號是由多個相互正交的子載波信號疊加而成的合成信號，所疊加后的信號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系統的誤碼性能下降。因此，本文通過專利信息的分析對降低OFDM系統中峰均比的技術進行梳理和展望。

二、降低OFDM系統中PAPR的專利技術

降低OFDM系統中PAPR的專利技術的一級技術分支主要包括信號預畸變類技術、編碼類技術、概率類技術和這三類技術的聯合算法，其專利申請量的占比情況依次為39%、8%、44%、9%。其中，信號預畸變類技術和概率類技術是兩大熱門研究方向。

2.1 信號預畸變類技術

信號預畸變類技術的基本思想是對送到功率放大器之前的OFDM信號進行非線性的處理，降低OFDM信號中的高幅值信號，由此降低峰均功率比。

這類技術實現過程簡單，降低PAPR效果明顯，包括限幅類技術、壓縮擴展變換技術等。在信號預畸變類技術的專利申請中，限幅類技術的研究最為熱門，其申請量占比約為52%，其次是壓縮擴展變換技術，占比約為31%，而其他技術的占比約為17%。

限幅類技術的典型專利有：CN101076008A，根據輸入信號中超過門限的峰值點信號和門限生成削波噪聲，根據削波噪聲對輸入信號進行削波處理；CN101631103A，對完成快速傅里葉逆變換IFFI得到的正交頻分復用OFDM符號的一部分采用標準窗函數進行窗處理，對OFDM符號的另一部分采用矩形窗函數進行窗處理。壓縮擴展變換技術的典型專利有：CN101753500A，在發送端以雙曲正切S形壓擴函數公式進行壓擴變換，在接收端以雙曲正切S形壓擴逆變換函數公式進行壓擴逆變換。

2.2 編碼類技術

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

分組編碼技術的典型專利有：CN1881974A，把比特流數據信號從串行轉換到并行，分組編碼并行的數據信號，哈達瑪變換分組編碼的數據信號，對哈達瑪變換的數據信號執行IFFT（快速傅里葉逆變換），和把IFFT的數據信號從并行轉換到串行以便發送。

而格雷補碼序列技術的典型專利有：CN101232482A，本方法重復格雷互補（GC）序列得到的序列進行離散傅立葉變換（DFT），進而進行正交頻分復用（OFDM）調制得到同步序列。

2.3 概率類技術

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

選擇性映射SLM技術的典型專利有： CN103248601A，采用分級的基-4IFFT改進SLM算法，經過基-4IFFT之后將相位序列疊加在信號序列上。而部分傳輸序列PTS技術的典型專利有：CN101340417A，將輸入的一幀OFDM符號分割成V個互不重疊的子序列、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的組合進行發送。

2.4 聯合算法

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

參 考 文 獻

[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系統中功率放大器的預失真技術研究[D].成都：電子科技大學，2008.