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基于全程耦合映像格子的OFDM系統性能改進算法

2020年電子技術應用第7期

竟詩琦，陳朝，蘇宇航

中國地質大學(武漢) 機械與電子信息學院，湖北武漢430000

摘要： 作為仍將在5G中發揮重要作用的正交頻分復用技術(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)，由于存在峰均比較高的問題將限制其進一步發展。SLM算法作為降低峰均比的重要手段，仍存在帶外干擾及高峰值無法完全濾除等缺點。針對上述問題，提出了基于全程耦合映像格子(Globally Couple Map Lattices，GCML)的SLM-RCF聯合算法，該算法充分利用GCML良好的相關性、正交性及非周期性對SLM算法進行改進，提高其抗干擾的能力，并結合迭代限幅濾波算法進一步濾除較高的峰值。理論分析和仿真結論顯示，利用聯合算法能夠降低帶外干擾的影響進一步降低峰均比，同時能夠降低系統誤碼率，提高系統的可靠性。

關鍵詞： 正交頻分復用峰均比選擇性映射全程耦合映像格子

中圖分類號： TN929.5
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200057
中文引用格式： 竟詩琦，陳朝，蘇宇航. 基于全程耦合映像格子的OFDM系統性能改進算法[J].電子技術應用，2020，46(7)：99-103.
英文引用格式： Jing Shiqi，Chen Zhao，Su Yuhang. Performance improvement algorithm of OFDM system based on GCML[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(7)：99-103.

Performance improvement algorithm of OFDM system based on GCML

Jing Shiqi，Chen Zhao，Su Yuhang

School of Mechanical and Electronic Information，China University of Geosciences，Wuhan 430000，China

Abstract： Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM), as a technology that will still play an important role in 5G, will be restricted to its further development due to its high PAPR. SLM algorithm is an important means to reduce PAPR, but it still has some shortcomings such as out-of-band interference and high peak value can′t be completely filtered out. In view of the above problems, a SLM-RCF combined algorithm based on GCML is proposed in this paper, the algorithm makes full use of the good correlation，orthogonality and aperiodicity of GCML to improve SLM algorithm to improve its anti-interference ability, and combines with the RCF algorithm to further filter out high peak value. Theoretical analysis and simulation results show that the combined algorithm can reduce the influence of out-of-band interference and further reduce the PAPR, at the same time, it can reduce the system bit error rate, and improve the reliability of system.

Key words : orthogonal frequency division multiplexing；peak to average power ratio；selective mapping；globally couple map lattices

0 引言

正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是利用不同載波對數據調制的技術，具有抗射頻干擾、頻譜效率高等優點^[1]，在5G通信中依然發揮著舉足輕重的作用。但該技術存在高峰均比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)^[2]，這將導致OFDM信號產生非線性失真和系統性能降低的問題。因此，對降低峰均比算法的研究是本文的主要方向。

降低PAPR的技術主要有：編碼類技術、限幅類技術以及概率類技術。編碼類技術利用不同的編碼方式對OFDM信號編碼后選取PAPR較低的信號，但傳輸速率較低，不適合子載波數較大的情況；限幅類技術是將超過某一門限值n的信號都限制在該值以下，這一過程是非線性的，它將帶來嚴重的帶內信號失真和帶外輻射^[3]；概率類技術降低了高峰值出現的概率降，但仍不能完全消除高峰值。文獻[4]提出了一種限幅——噪聲壓縮方法來對OFDM信號修正，但需要較高的限幅門限；文獻[5]提出了加性映射選擇性映射算法(Selective Mapping，SLM)，該算法復雜度較低，但對降低峰均比無明顯效果；文獻[6]提出了一種利用相序集對SLM算法進行改進，但需要將子載波進行分塊處理，增加了算法復雜度；文獻[7]通過利用擾碼選擇器選擇出最適合SLM的OCML擾碼序列，增加了算法復雜度，且未與其他時空混沌序列進行對比。因此，已有的算法難以在不犧牲其他性能的情況下降低OFDM的峰均比。

由于SLM要求相序集之間相互正交、相關性好且為非周期，本文針對高峰均比問題，在文獻[7]的基礎上對SLM的相序集進行改進，提出了一種基于全程耦合映像格子模型(Globally Couple Map Lattices，GCML)的SLM-RCF聯合算法，仿真結果顯示該算法能夠在不改變復雜度的情況下降低PAPR。

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作者信息:

竟詩琦，陳朝，蘇宇航

(中國地質大學(武漢) 機械與電子信息學院，湖北武漢430000)

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