降低OFDM系统PAPR的TR方法及其FPGA实现

俞平原，金数波

(中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621900)



降低OFDM系统PAPR的TR方法及其FPGA实现

俞平原，金数波

(中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621900)

针对正交频分复用(OFDM)系统的高峰均功率比问题，介绍了一种改进的载波保留(TR)方法，该算法应用时域核函数构造时域核函数矩阵并进行缩放参数优化，迭代过程复杂度低且性能良好。设计了一种简化的OFDM发射机方案以验证该算法在实际系统中的有效性，给出了在FPGA上实现该方案的整体架构及关键模块。硬件测试结果表明该OFDM发射机的峰均比得到了有效抑制，验证了该TR算法的正确性，证明其有较好的应用前景。

正交频分复用；峰均功率比；TKM-TR；FPGA

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术因其频谱效率高、抗多径能力强以及实现简单等优点，受到人们的广泛关注，但其仍有一些关键问题亟待解决。其中，高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)问题是OFDM的一个主要缺陷[1]。针对该问题，已有许多算法仿真研究[2]。本文介绍了一种高性能、低复杂度的改进载波保留(Tone Reservation，TR)方法[3]，并设计了一种简化的OFDM发射机以验证该算法在实际工程中的有效性。具体介绍了该发射机各模块特别是其中TR算法模块在FPGA中的实现过程，并给出了该系统的测试方案及测试结果。

1 OFDM系统及TKM-TR算法介绍

1.1 OFDM及载波保留技术简介

对于N个子载波的离散时间的OFDM信号xn表示为

(1)

那么OFDM信号的峰均功率比为

(2)

载波保留(Tone Reservation，TR)方法保留Nr个子载波作为峰值抑制子载波(Peak Reduction Tones，PRT)来生成峰值抵消信号，而剩下的N-Nr个子载波用来传输信号。……