[논문 리뷰] MC CDMA PAPR Reduction Techniques using Discrete Transforms and Companding

B. Sarala, D. S. Venkateswarulu|arXiv (Cornell University)|2011. 12. 09.

PAPR reduction in OFDM참고 문헌 7인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 다중해상도 이산 웨이브렛 변환(DWT)과 컴프랜딩을 조합하여 MC-CDMA 시스템의 PAPR를 감소시키는 새로운 기법을 제안한다. 이 방법은 스펙트럼 효율성을 유지하면서도 피크 대 평균 전력비(PAPR)를 크게 감소시키며, MATLAB 시뮬레이션을 통해 기존의 DCT 및 컴프랜딩 방법보다 뛰어난 성능을 입증하였다.

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

연구 동기 및 목표

• 멀티카리어 CDMA 시스템에서의 높은 PAPR 문제를 해결함으로써 전력 확대기 효율성을 떨어뜨리고 시스템 복잡성을 증가시키는 문제를 해결한다.
• MC-CDMA에서 PAPR 감소를 위한 이산 변환과 컴프랜딩의 조합 효과를 조사한다.
• 기존의 DCT 및 컴프랜딩 기법과 비교하여 다중해상도 DWT와 컴프랜딩의 조합 성능을 평가한다.
• 상당한 PAPR 감소를 달성하면서도 스펙트럼 특성과 시스템의 스펙트럼 효율성을 유지한다.

제안 방법

• 제안된 방법은 전송 전 시간 도메인의 MC-CDMA 신호에 다중해상도 이산 웨이브렛 변환(DWT)을 적용한다.
• DWT 변환된 신호에 컴프랜딩을 적용하여 동적 범위를 추가로 압축하고 PAPR를 감소시킨다.
• 수신단에서는 역방향 DWT와 역방향 푸리에 변환을 사용하여 원래 신호를 재구성한다.
• 이 기법은 DWT의 에너지 압축 특성과 컴프랜딩의 비선형 진폭 압축 특성을 결합한다.
• 다양한 구성에 대해 PAPR 및 전력 스펙트럼 밀도(PSD) 성능을 비교하기 위해 MATLAB 시뮬레이션을 사용한다.
• CCDF(보완 누적분포함수)를 이용한 PAPR의 성능 평가와 스펙트럼 마스크 분석을 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다중해상도 DWT와 컴프랜딩의 조합은 MC-CDMA 시스템에서 PAPR 감소에 얼마나 효과적인가?
• RQ2 제안된 DWT-컴프랜딩 기법은 DCT 기반 컴프랜딩 대비 어떤 정도의 PAPR 감소 성능 향상을 보이는가?
• RQ3 제안된 방법은 전력 스펙트럼 밀도(PSD)와 스펙트럼 마스크 준수에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 제안된 기법은 상당한 PAPR 감소를 달성하면서도 스펙트럼 효율성을 유지할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 DWT-컴프랜딩 기법은 기존의 DCT 및 컴프랜딩 방법보다 상당한 PAPR 감소를 달성한다.
• CCDF 결과에 따르면, 1% CCDF 수준에서 6 dB의 뚜렷한 PAPR 감소 성능 향상이 관찰되었다.
• 제안된 시스템의 전력 스펙트럼 밀도(PSD)는 스펙트럼 마스크 내에 유지되어, 외부 대역 방출이 최소한으로 억제됨을 나타낸다.
• 이 방법은 재구성된 신호에서의 왜곡이 최소한이 되도록 하여 양호한 스펙트럼 효율성을 유지한다.