[论文解读] 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 3

一句话总结

本文提出了一种新型的MC-CDMA系统PAPR抑制技术，通过将多分辨率离散小波变换（DWT）与压缩扩展（companding）相结合。该方法在保持频谱效率的同时显著降低了峰均功率比（PAPR），经MATLAB仿真验证，性能优于传统的DCT与压缩扩展方法。

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

研究动机与目标

• 为解决多载波CDMA系统中高PAPR问题，该问题会降低功率放大器效率并增加系统复杂度。
• 研究将离散变换与压缩扩展结合用于MC-CDMA系统PAPR抑制的有效性。
• 评估多分辨率DWT与压缩扩展结合相对于传统DCT与压缩扩展技术的性能。
• 在保持频谱特性与系统频谱效率的同时，实现显著的PAPR降低。

提出的方法

• 所提出的方法在传输前对时域MC-CDMA信号应用多分辨率离散小波变换（DWT）。
• 对DWT变换后的信号应用压缩扩展，以进一步压缩动态范围并降低PAPR。
• 在接收端使用逆DWT和逆傅里叶变换重建原始信号。
• 该技术结合了DWT的能量集中特性与压缩扩展的非线性幅度压缩特性。
• 通过MATLAB仿真比较不同配置下的PAPR与功率谱密度（PSD）性能。
• 采用PAPR的互补累积分布函数（CCDF）和频谱掩模分析评估性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 多分辨率DWT与压缩扩展的结合在MC-CDMA系统中降低PAPR的效果如何？
• RQ2 所提出的DWT-压缩扩展方法相较于基于DCT的压缩扩展，其PAPR降低增益如何？
• RQ3 该方法对功率谱密度（PSD）和频谱掩模符合性有何影响？
• RQ4 该技术能否在实现显著PAPR降低的同时保持频谱效率？

主要发现

• 所提出的DWT-压缩扩展技术相较于传统的DCT与压缩扩展方法，实现了显著的PAPR降低。
• CCDF结果表明PAPR降低效果显著，在1% CCDF水平下观察到6 dB的增益。
• 所提出系统的功率谱密度（PSD）保持在频谱掩模范围内，表明带外辐射极小。
• 该方法保持了良好的频谱效率，接收端重建信号的失真极小。