降低OFDM系統帶外泄漏和PAPR的新預編碼方法

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(1.清華大學 電子工程系 北京信息科學與技術國家研究中心，北京100084； 2.深圳清華大學研究院 廣東省(深圳市)數字電視系統重點實驗室，廣東 深圳 518000)

1 引 言

正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術是一種多載波傳輸通信技術，由于它具備極高的頻譜效率，并且可以實現簡單的頻域均衡，所以被廣泛應用在各種無線寬帶通信場景中[1]，如無線局域網(Wireless Local Area Network,WLAN)、長期演進技術(Long Term Evolution,LTE)等。但是，它同樣具備一些明顯的缺點，本文主要討論其中兩個問題。第一是OFDM系統的帶外泄漏(Out-of-Band,OOB leakage)問題。作為一種多載波通信系統，OFDM信號的每一個子載波波形是一個sinc函數，疊加后導致了系統的帶外泄漏，這種泄漏會對鄰頻帶的通信應用造成干擾，所以，為了提高通信質量，減少這樣的帶外泄漏是很有必要的。第二是OFDM系統的信號通常有比較高的峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)，這就要求射頻功率放大器不能只是在線性工作區工作，給射頻功放提出了一定的要求，需要較大的動態范圍[2]。通過降低PAPR可以降低整個OFDM的系統開銷，適當增加發射功率，從而提升整個系統的通信質量。

針對以上提到的兩個問題，已經有大量的解決方案被提出。對于帶外泄漏問題，經典傳統方法是窗函數技術[3]，即通過對時域波形進行窗函數設計來達到降低帶外泄漏的目的，比如使用升余弦窗等。這類方法需要額外的保護間隔，會降低系統的頻譜效率。所以，有人提出了一些新型技術[4-9]，其中消除技術和預編碼技術具有較好的性能表現[1,4-5,8]。PAPR降低技術目前包括星座整形[10]、部分傳輸序列(Partial Transmit Sequence,PTS)[11]、限幅濾波算法[12]、預編碼算法等[2]。……