摘  要： 針對SLM方法計算復雜度高以及傳輸邊帶信息會導致傳輸效率下降的缺陷，提出了一種改進的SLM方案。改進方案在發送端對數據分組進行選擇映射，在接收端通過分析接收到的數據的功率變化獲得隨機相移序列。改進方案既能降低計算復雜度，又不需要傳輸邊帶信息，避免了傳輸效率的損失。
關鍵詞： 正交頻分復用；峰均功率比；選擇映射；計算復雜度；邊帶信息

    正交頻分復用(OFDM)技術具有頻譜利用率高、可以有效對抗多徑干擾等優點，近年來得到廣泛應用。但是OFDM存在峰均功率比(PAPR)較高的問題。由于功率放大器的線性范圍有限，因此PAPR較高的信號通過功率放大器會產生非線性失真。為了減小這種非線性失真，需要擴大功率放大器的線性范圍，而這又會導致功率發射效率下降和成本提高[1]。
    目前降低OFDM系統PAPR的方法可以分為三類：限幅類、編碼類和概率類[2]。參考文獻[3]~[5]提出的方法分別屬于限幅類、編碼類和概率類。選擇映射(SLM)方法能夠有效降低OFDM系統的PAPR，但是計算復雜度高，需要額外帶寬傳輸邊帶信息，從而降低傳輸效率。目前對SLM的改進工作主要是針對SLM方法的上述兩個缺點進行的，比如參考文獻[6]、參考文獻[7]提出的改進方案可以降低計算復雜度，參考文獻[8]、參考文獻[9]提出的改進方案能夠不需要傳輸邊帶信息，但是還沒有能夠同時解決這兩個缺點的改進方案。本文通過分析SLM原理，將參考文獻[7]和參考文獻[9]提出的方案有機結合，提出一種新的SLM方案，既降低了計算復雜度，又不需要傳輸邊帶信息。

    為了能夠提供多個OFDM信號進行選擇，SLM方法需要M個IFFT計算器，使得計算復雜度有了很大的提高。在接收端，為了能夠正確接收信號，需要知道隨機相移序列信息，因此需要將隨機相移序列作為邊帶信息進行傳輸，而傳輸邊帶信息會占用額外的帶寬，從而降低傳輸效率。
2 改進的SLM方案
    針對SLM方法計算復雜度高，傳輸邊帶信息導致傳輸效率降低的缺點，提出了改進的SLM方案。改進方案在發送端對數據分組進行選擇映射，從而降低計算復雜度，利用發送數據的幅值變化表示隨機相移信息，從而不需要傳輸邊帶信息，提高傳輸效率。

 2.2 隨機相移序列的處理
    傳統SLM方法中，隨機相移序列的幅值均為1。這里利用幅值對隨機相移序列進行標記，達到不需要傳輸邊帶信息的目的，具體方法為：
  

     發送端與接收端采用同樣的算法產生相同的隨機相移表。隨機相移序列被標識后，其他部分與傳統SLM方法一致。
    由于隨機相移序列的元素pd，l的幅值可能為1，也可能為C，頻域采樣數據Xn與隨機相移序列元素pd，l相乘后得到的輸出數據的幅值將大于或等于Xn的幅值，因此信號的平均功率將會增大，這種功率的增加可能會影響OFDM系統的PAPR性能。
    接下來分析接收端如何從接收到的數據中提取隨機相移序列。假設接收端接收到的發送符號為x^(μ)，通過信道估計能夠較準確地排除信道衰落的干擾，經過FFT變化得到Y^(μ)。
    
3 仿真結果與分析
    對基于IEEE 802.16a標準的OFDM系統進行仿真，采用QPSK調制，過采樣因子為4，OFDM符號數為10 000，子載波數為256，隨機相移序列取值范圍為{1，j，-1，-j}，誤碼率性能仿真采用高斯白噪聲信道。為便于描述，將參考文獻[7]和參考[9]提出的改進方案分別稱為改進方案a和改進方案b，測試結果分別如圖3、圖4所示。

    可以看出，本文提出的改進方案PAPR性能要比改進方案a差，但是當C取值比較小時，PAPR性能要優于原始SLM方法；在C取值相同的情況下，本文提出的改進方案PAPR性能要優于改進方案b。
    圖5所示是SLM改進方案a、改進方案b與本文改進方案的誤碼率性能比較，其中非線性放大器的輸入回退為6 dB，理想情況指接收端完全正確接收到邊帶信息。可以看出，改進方案b和本文提出的改進方案的誤碼率性能優于改進方案a，并且信噪比越大，誤碼率性能越接近于理想狀態。在C取值相同的情況下，本文提出的改進SLM方案的誤碼率性能與改進方案b幾乎相同。

    降低OFDM系統PAPR的SLM方法計算復雜度高，需要額外的帶寬用于傳輸邊帶信息，降低了傳輸效率。針對這些缺點，本文提出的改進SLM方案既能降低計算復雜度，又不需要傳輸邊帶信息。
參考文獻
[1] CIMINI L J.Analysis and simulation of a digital mobile channel using orthogonal frequency division multiplexing[J]. IEEE Trans Commun, 1985, 33(3): 665-675．
[2] SEUNG H,HAN J,HONG L.An overview of peaktoaverage power ratio reduction techniques for multicarrier transmission[J].Wireless Communications, IEEE. 2005, 12(2)：56-65.
[3] DlNUR N, WUIICH D.Peak to average power ratio in amplitude clipped high order OFDM[J].Proc. IEEE，1998,2：18-21．
[4] DAVIS J A, JEDWAB J.Peak-to mean power control in OFDM golay complementary sequences and reed-muller codes[J].IEEE Transaction on Information Theory, 1999, 45(7)：2397-2417.
[5] BAURUL R W, FISCHER R F H，HUBER J B.Reducing the peak to-average power ratio of multi-carrier modulation by selected mapping[J].Electronics Letters, 1996,32(22)：2056-2057.
[6] YANG L, SOO K K, SIU Y M, et al.A low complexity selected mapping scheme by use of time domain sequence superposition technique for PAPR reduction in OFDM system [J].IEEE Transactions on Broadcasting, 2008, 54(4)：821-824.
[7] 李莉，王珂，韓力.基于MSLM的MIMO-OFDM系統PAPR減小方案[J].吉林大學學報(工學版), 2009, 39(6)：37-39.
[8] BREILING M, MULLER-WEINFURTNER S H, HUBER J B.SLM peak-power reduction without explicit side information[J].IEEE Communication Letters, 2001, 5(6)：239-241.
[9] BOON K K, STEPHANE Y, GOFF L, et al.OFDM PAPR reduction using selected mapping without side information[C]. Proc of IEEE Int Conf on Comm. Glasgow, Scotland: IEEE Press, 2007：4341-4345.