儘管TD-LTE的關鍵技術用OFDM技術,但其中也存在不足,歸納為三點:PARP較高、受頻率偏差的影響、受時間偏差的影響。下面簡單地介紹一下OFDM系統降低PAPR 的技術。 OFDM包絡的不穩定性可以用PAPR 來表示。PAPR 越大, 系統包絡的不穩定性越大。因此要改善系統的效能, 就要設法減少PAPR, 而PAPR 與傳輸序列的自相關函式有關。圍繞如何降低OFDM系統的PAPR問題, 國內外學者已做了大量的研究工作, 其主要演算法可以歸納為以下三類。一、訊號預畸變技術 訊號預畸變技術的中心思想是在訊號送到放大器之前, 首先經過非線性處理對有較大峰值功率的訊號進行預畸變, 使其不會超出放大器的動態變化範圍, 從而避免較大PAPR 的出現。該技術包括以下7 種方法:
1、限幅法 限幅法中矩形窗的引入會對原訊號的頻譜產生影響,從而引起新的帶外噪聲, 降低頻譜效率。並且由於該法是一種非線性變化, 會產生嚴重的帶內失真, 從而降低誤位元速率效能, 導致系統性能下降。為了克服由於限幅導致的誤碼效能的惡化, 可以採用有效的通道編解碼技術。
2、加窗法 這種方法採用了頻譜特性好於矩形窗的窗函式, 但需要在上取樣後的較高速率下對訊號進行處理, 因此實現較難, 且會影響訊號頻譜特性。
3、加校正函式法 加校正函式法指用校正函式來處理OFDM訊號, 以消除OFDM的幅度峰值, 而由校正函式引起的頻帶外干擾為零或忽略不計。其中校正函式又分為乘性校正函式和加性校正函式兩種。
4、加權多載波調製法 加權多載波調製法是指在FFT前用Gaussian或者Hamming 窗函式加權輸入訊號來降低PAPR。
5、載波抑制峰值法 載波抑制峰值法的主要思想是當OFDM訊號的峰值功率出現時, 將OFDM一些子載波不用來傳送資料, 而是傳送一些能抑制和抵消峰值的、設計好的訊號。通常建議使用不同的頻段作為這個載波的頻率。這個技術的優點是既不會降低系統的SNR( 信噪比) , 也不會引入帶外干擾, 缺點是降低了系統的資料速率, 增加了系統的複雜性。
6、壓縮擴充套件法 傳統擴充套件法的主要思想是提升訊號中的低幅度值而保持其峰值幅度, 以此來提升訊號的平均功率, 從而達到降低PAPR 的目的。然而由此增加了系統的平均發射功率, 使符號的功率值更加接近功率放大器的非線性變換區域, 容易造成訊號失真。因此提出了一種改進的壓縮擴充套件變換方法, 這種方法中, 對大功率發射訊號進行了壓縮, 而把小功率訊號進行了放大, 從而可以使發射訊號的平均功率相對保持不變。這樣不但可以減小系統的PAPR, 而且還可以使小功率訊號抗干擾的能力有所增強。次方法雖然計算複雜度低, 但是放大器輸入訊號的平均功率卻增加了, 從而對非線性失真更敏感。因此又有人提出了壓擴轉換法,提出的壓縮擴充套件法均分別借鑑了語音訊號信源編碼中非均勻量化方法的μ律和A 律的壓縮擴充套件表示式, 這些方法在傳送端對訊號進行壓縮或擴大, 使PAPR 降低, 而在接收端能做到幾乎不損傷訊號的恢復, 實現的計算複雜度也較低。
7、預畸變和畸變補償法 預畸變是指在傳送端對未進入放大器的訊號進行與放大器畸變特性相反的預畸變, 以減少訊號在透過放大器後的畸變。畸變補償技術是指在OFDM系統的接收端加一個補償器用於補償和修正被畸變的訊號。這兩種技術在實際應用中都會大大增加系統的複雜性。
儘管TD-LTE的關鍵技術用OFDM技術,但其中也存在不足,歸納為三點:PARP較高、受頻率偏差的影響、受時間偏差的影響。下面簡單地介紹一下OFDM系統降低PAPR 的技術。 OFDM包絡的不穩定性可以用PAPR 來表示。PAPR 越大, 系統包絡的不穩定性越大。因此要改善系統的效能, 就要設法減少PAPR, 而PAPR 與傳輸序列的自相關函式有關。圍繞如何降低OFDM系統的PAPR問題, 國內外學者已做了大量的研究工作, 其主要演算法可以歸納為以下三類。一、訊號預畸變技術 訊號預畸變技術的中心思想是在訊號送到放大器之前, 首先經過非線性處理對有較大峰值功率的訊號進行預畸變, 使其不會超出放大器的動態變化範圍, 從而避免較大PAPR 的出現。該技術包括以下7 種方法:
1、限幅法 限幅法中矩形窗的引入會對原訊號的頻譜產生影響,從而引起新的帶外噪聲, 降低頻譜效率。並且由於該法是一種非線性變化, 會產生嚴重的帶內失真, 從而降低誤位元速率效能, 導致系統性能下降。為了克服由於限幅導致的誤碼效能的惡化, 可以採用有效的通道編解碼技術。
2、加窗法 這種方法採用了頻譜特性好於矩形窗的窗函式, 但需要在上取樣後的較高速率下對訊號進行處理, 因此實現較難, 且會影響訊號頻譜特性。
3、加校正函式法 加校正函式法指用校正函式來處理OFDM訊號, 以消除OFDM的幅度峰值, 而由校正函式引起的頻帶外干擾為零或忽略不計。其中校正函式又分為乘性校正函式和加性校正函式兩種。
4、加權多載波調製法 加權多載波調製法是指在FFT前用Gaussian或者Hamming 窗函式加權輸入訊號來降低PAPR。
5、載波抑制峰值法 載波抑制峰值法的主要思想是當OFDM訊號的峰值功率出現時, 將OFDM一些子載波不用來傳送資料, 而是傳送一些能抑制和抵消峰值的、設計好的訊號。通常建議使用不同的頻段作為這個載波的頻率。這個技術的優點是既不會降低系統的SNR( 信噪比) , 也不會引入帶外干擾, 缺點是降低了系統的資料速率, 增加了系統的複雜性。
6、壓縮擴充套件法 傳統擴充套件法的主要思想是提升訊號中的低幅度值而保持其峰值幅度, 以此來提升訊號的平均功率, 從而達到降低PAPR 的目的。然而由此增加了系統的平均發射功率, 使符號的功率值更加接近功率放大器的非線性變換區域, 容易造成訊號失真。因此提出了一種改進的壓縮擴充套件變換方法, 這種方法中, 對大功率發射訊號進行了壓縮, 而把小功率訊號進行了放大, 從而可以使發射訊號的平均功率相對保持不變。這樣不但可以減小系統的PAPR, 而且還可以使小功率訊號抗干擾的能力有所增強。次方法雖然計算複雜度低, 但是放大器輸入訊號的平均功率卻增加了, 從而對非線性失真更敏感。因此又有人提出了壓擴轉換法,提出的壓縮擴充套件法均分別借鑑了語音訊號信源編碼中非均勻量化方法的μ律和A 律的壓縮擴充套件表示式, 這些方法在傳送端對訊號進行壓縮或擴大, 使PAPR 降低, 而在接收端能做到幾乎不損傷訊號的恢復, 實現的計算複雜度也較低。
7、預畸變和畸變補償法 預畸變是指在傳送端對未進入放大器的訊號進行與放大器畸變特性相反的預畸變, 以減少訊號在透過放大器後的畸變。畸變補償技術是指在OFDM系統的接收端加一個補償器用於補償和修正被畸變的訊號。這兩種技術在實際應用中都會大大增加系統的複雜性。