3.2 扰码技术
这类技术的基本思想并不是要降低信号幅度的最大值,而是降低峰值出现的概率。它是通过对原OFDM符号作线形分割和线形交换,以减少信号峰值出现的概率,优化子信道的载波相位以寻找能得到最低PAPR的相位组合。一般的模式是在发送端对每一个OFDM符号,根据某些规则产生多个候选的时域波形,并计算每一波形的PAPR,最终传输PAPR最小的那一个。这种方法虽然并不能保证所有传输信号的幅度都小于门限值,但是却大大降低了峰值出现的概率,也就降低了限幅噪声对系统带来的不利影响。它在结构上容易实现,应用灵活,是目前最具应用潜力也是最为热门的方案。这里主要介绍选择性映射(SLM)和部分传输序列方法(PTS)两种方法。
3.2.1 选择性映射
OFDM系统发射机内的信号可以表示为:xk=IFFT[Xn],(n,k=0,…,N-1)。假设存在M个不同的、长度为N的随机相位序列矢量(Pμ=p0(μ),…,pN-1μ),其中(μ=0,…,M-1),pi(μ)=exp(jφi(μ)),φi(μ)在[0,2π]之内均匀分布。可以利用这朋个相位矢量分别与IFFT的输入序列x进行点乘,则可以得到M个不同的输出序列X(μ)间,即:
其中(·)表示向量之间的点乘。然后对所得到的M个序列X(μ)分别实施IFFT计算,相应得到M个不同的输出序列X(μ)=(X0(μ),…,XN-1(μ))。最后在给定PAPR门限值的条件下,从这个M个时域信号序列内选择PAPR性能最好的用于传输。
SLM方法的原理框图如图5所示。
设峰均比的门限值为PAPR0,则原始OFDM序列的PAPR超过门限值的概率定义为Pr{PAPR>PAPR0};而这M个序列x(μ),(μ=0,…,M-1)的PAPR都超过门限值的概率就会变为[PT{PAPR>PAPR0}]M,根据式(5)可以计算出SLM-OFDM系统内PAPR的CCDF为:
其中M=1时,就是原始OFDM系统PAPR分布的CCDF。图6表示了子载波数为128时,不同肘取值下,OFDM系统采用SLM算法PAPR的CCDF曲线。
这种算法的缺点是需要额外计算M-1组的IFFT运算,且接收机必须知道选择的相位。