滤波器组多载波系统中基于双层优化的峰均比抑制算法

赵 辉 王 薇 莫谨荣 孙振江 张天骐

(重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 400065)

(重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室 重庆 400065)

1 引言

在无线通信中，多载波调制是一项关键的传输技术。其中，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing， OFDM)广泛应用于数字电视和音频广播系统、无线网络和移动通信系统等。尽管如此，OFDM 技术仍然存在一些缺陷：对载波频偏敏感、循环前缀导致传输效率低、具有较高的峰均比等[1，2]。对未来移动通信的需求而言，这些都是制约其发展的不利因素。为满足高数据速率传输的需要，交错正交幅度调制的滤波器组多载波系统(Filter Bank MultiCarrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation， FBMC-OQAM)引起了众多学者的兴趣。它通过原型滤波器优良的时频聚焦性有效对抗载波和符号间干扰，抗频偏能力更强，解决了OFDM系统带外泄漏的问题，且不需要循环前缀，数据传输速率相对较高，提升了频谱利用率[3]。近年来，该技术作为新型多载波技术受到广泛关注，国内外学者对其进行了深入研究，认为该技术是未来通信中一项非常有前景的技术[4—6]。

FBMC-OQAM系统与OFDM系统有一个共同的缺点：较高的峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio， PAPR)。一般功率放大器的线性放大区域是有限的，当PAPR较高的信号经过高功率放大器(High Power Amplifier， HPA)时会产生带内失真和带外泄漏，使系统的性能大幅度降低。FBMCOQAM的PAPR问题与OFDM有很大程度的相似性，因此OFDM中的方案具有借鉴价值，但FBMC-OQAM系统中特殊的重叠结构导致不能直接应用这些方案。于是，国内外学者对一些算法进行了改进，包括限幅压扩类[7]算法、编码类[8]算法、概率类[9—13]算法和结构类[14，15]算法。……