[論文レビュー] MC CDMA PAPR Reduction Techniques using Discrete Transforms and Companding

B. Sarala, D. S. Venkateswarulu|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2011

PAPR reduction in OFDM参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、多スケール離散ウェーブレット変換（DWT）とコンプレスリングを組み合わせることで、MC-CDMAシステムにおけるPAPR低減技術を新たに提案する。この手法は、スペクトル効率を維持したままPAPRを顕著に低減する。MATLABシミュレーションにより、従来のDCTおよびコンプレスリング手法と比較して優れた性能が実証された。

ABSTRACT

High Peak to Average Power Ratio (PAPR) of the transmitted signal is a serious problem in multicarrier modulation systems. In this paper a new technique for reduction in PAPR of the Multicarrier Code Division Multiple Access (MC CDMA) signals based on combining the Discrete Transform either Discrete Cosine Transform (DCT) or multi-resolution Discrete Wavelet Transform (DWT) with companding is proposed. It is analyzed and implemented using MATLAB. Simulation results of reduction in PAPR and power Spectral Density (PSD) of the MC CDMA with companding and without companding are compared with the MC CDMA with DCT and companding, DWT and companding systems. The new technique proposed is to make use of multi-resolution DWT in combination with companding in order to achieve a very substantial reduction in PAPR of the MC CDMA signal

研究の動機と目的

• マルチキャリアCDMAシステムにおける高いPAPRの問題に取り組み、パワー増幅器の効率を低下させ、システムの複雑性を増加させる要因を軽減すること。
• 離散変換とコンプレスリングを組み合わせることで、MC-CDMAにおけるPAPR低減の有効性を調査すること。
• 従来のDCTおよびコンプレスリング手法と比較して、多スケールDWTとコンプレスリングを組み合わせた手法の性能を評価すること。
• 顕著なPAPR低減を達成しつつ、スペクトル特性およびシステムのスペクトル効率を維持すること。

提案手法

• 提案手法では、送信前に時間領域におけるMC-CDMA信号に多スケール離散ウェーブレット変換（DWT）を適用する。
• DWT変換後の信号にコンプレスリングを適用することで、動態範囲をさらに圧縮し、PAPRを低減する。
• 受信機では、逆DWTおよび逆フーリエ変換を用いて元の信号を再構成する。
• この手法は、DWTのエネルギー集中特性とコンプレスリングの非線形アンプルチュード圧縮特性を組み合わせたものである。
• MATLABシミュレーションを用いて、さまざまな設定におけるPAPRおよびパワースペクトル密度（PSD）の性能を比較する。
• CCDF（補完的累積分布関数）を用いたPAPR評価およびスペクトルマスク解析により性能を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 多スケールDWTとコンプレスリングの組み合わせは、MC-CDMAシステムにおけるPAPR低減にどの程度効果的か？
• RQ2 提案されたDWT-コンプレスリング手法は、DCTベースのコンプレスリングと比較して、どの程度のPAPR低減ゲインを示すか？
• RQ3 提案手法は、パワースペクトル密度（PSD）およびスペクトルマスク適合性にどのような影響を与えるか？
• RQ4 提案手法は、顕著なPAPR低減を達成しつつ、スペクトル効率を維持できるか？

主な発見

• 提案されたDWT-コンプレスリング手法は、従来のDCTおよびコンプレスリング手法と比較して、顕著なPAPR低減を達成した。
• CCDFの結果から、1%のCCDFレベルにおいて6 dBのPAPR低減ゲインが観察された。
• 提案システムのパワースペクトル密度（PSD）は、スペクトルマスク内に収まっており、不要な帯域外放射が最小限に抑えられていることが示された。
• この手法は、受信機での信号再構成において歪みが最小限に抑えられ、良好なスペクトル効率を維持した。