[论文解读] Better Performance ACF Operation for PAPR Reduction of OFDM Signal

Md Munjure Mowla, Md. Yeakub Ali+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 24, 2014

PAPR reduction in OFDM参考文献 6被引用 2

一句话总结

本文提出了一种改进的峰均功率比（PAPR）抑制的幅度削峰与滤波（ACF）技术，适用于正交频 division multiplexing（OFDM）系统。通过优化削峰与滤波过程，该方法在仅带来轻微误比特率（BER）增加的情况下，实现了显著的PAPR降低，优于传统ACF方法，同时保持了较低的计算复杂度。

ABSTRACT

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is a promising modulation radio access scheme for next generation wireless communication systems because of its inherent immunity to multipath interference due to a low symbol rate, the use of a cyclic prefix, and its affinity to different transmission bandwidth arrangements. OFDM has already been adopted as a radio access scheme for several of the latest cellular system specifications such as the long-term evolution (LTE) system in the 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Nevertheless, peak-to-average power ratio (PAPR) of OFDM signal is a significant drawback since it restricts the efficiency of the transmitter. A number of promising approaches have been proposed & implemented to reduce PAPR with the expense of increase transmit signal power, bit error rate (BER) & computational complexity and data rate loss, etc. In this paper, a relatively better scheme of amplitude clipping & filtering operation (ACF) is proposed and implemented which shows the significant improvement in case of PAPR reduction while increasing slight BER compare to an present method.

研究动机与目标

• 为解决下一代无线系统中OFDM信号的高峰均功率比（PAPR）问题，该问题限制了发射机效率。
• 在不显著增加发射功率、误比特率（BER）或计算复杂度的前提下降低PAPR。
• 通过优化其实现方式，改进现有的幅度削峰与滤波（ACF）技术，以获得更优的PAPR抑制性能。
• 在降低OFDM系统（如LTE）中PAPR的同时，保持频谱效率和数据速率。

提出的方法

• 所提方法通过优化削峰阈值和滤波参数，改进了传统幅度削峰与滤波（ACF）过程，以最小化失真。
• 对OFDM信号应用幅度削峰以限制其包络峰值功率，随后通过低通滤波阶段抑制带外辐射。
• 滤波阶段经过优化，以减少削峰后的频谱再生，提升信号保真度。
• 通过避免迭代或复杂的信号重建技术，保持了较低的计算复杂度。
• 设计重点在于最小化BER退化，同时最大化PAPR抑制，尤其在高功率放大器环境中表现更优。
• 该方法在LTE等OFDM系统背景下进行评估，其中PAPR抑制对功率放大器效率至关重要。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何优化幅度削峰与滤波过程，以在最小化BER退化的同时降低OFDM信号的PAPR？
• RQ2 与传统ACF方法相比，该方法在PAPR抑制性能和系统复杂度方面可实现哪些改进？
• RQ3 与现有PAPR抑制技术相比，所提出的ACF方案在保持频谱效率和数据速率方面表现如何？
• RQ4 该方法是否能在保持低计算复杂度的同时实现显著的PAPR降低？

主要发现

• 所提ACF方案相比传统ACF方法，实现了显著的峰均功率比（PAPR）降低。
• 该方法仅带来轻微的误比特率（BER）增加，因此比现有基于削峰的方法更具效率。
• PAPR降低的改进未伴随计算复杂度或数据速率损失的显著增加。
• 优化后的滤波阶段能有效抑制带外辐射，并减少削峰后的频谱再生。
• 该方法保持了良好的频谱效率，适用于LTE等OFDM系统中的实现。
• 结果表明，所提ACF技术在PAPR抑制与BER性能之间的权衡上优于先前方法。