Performance Evaluation of a Time- and Frequency-Domain Clipping-Based PAPR Reduction Scheme in a DVB-T System

DVB-T 시스템에서 시간 및 주파수 영역 클리핑 기반의 PAPR 감소기법의 성능평가

  • Published : 2007.01.25

Abstract

DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial) is an important multimedia broadcasting technology capable of high data-rate transmission and adopted by Europe. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is the backbone technique employed in DVB-T to support multimedia services that have various bandwidths. Unfortunately, an OFDM signal has a large PAPR (Peak-to-Average Power Ratio). In this paper, we investigate the performance of a simple PAPR reduction scheme for the DVB-T system, which requires no change of a receiver structure or no additional information transmission. The approach we employed is clipping in the time and frequency domains. The time-domain clipping is carried out with a predetermined clipping level while the frequency-domain clipping is done within EVM (Error Vector Magnitude). This approach is suboptimal with lower computational complexity compared to the optimal method. The simulation results demonstrate that the proposed one is getting more effective at lower modulation levels and with more allowed constellation error.

지상파 디지털 방송 (Digital Video Broadcasting-Terrestrial; DVB-T)은 고속의 데이터 전송이 가능한 중요한 멀티미디어 방송기술이다. 직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM)는 유럽에서 채택된 DVB-T 시스템의 변조방식으로써 다양한 대역폭을 갖는 멀티미디어 서비스를 지원하기 위해 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, OFDM 신호는 높은 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)을 발생시키는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 수신단의 구조에 변화를 주지 않으며 또한 추가적인 정보의 전송이 필요 없이 기존 수신기를 그대로 사용할 수 있는 PAPR 감소기법을 기존의 DVB-T 시스템에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 이 방법은 에러 벡터 크기 (Error Vector Magnitude; EVM) 내에서 시간영역과 주파수영역 신호에 대하여 클리핑을 사용한 것으로 기존의 최적화 방법과 비교하여 계산량의 복잡도를 낮추기 위하여 준최적화 방법을 사용하였다. 모의실험 결과, 제안된 기법은 성상도 오차가 클수록 PAPR의 감소효과가 크며 변조레벨이 낮을수록 PAPR의 감소폭이 커짐을 관측하였다.

Keywords

References

  1. Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television, ETSI EN 300 744 V1.5.1, 2004
  2. Y. Wu and B. Caron, 'Digital television terrestrial broadcasting,' IEEE Commun. Mag., vol. 32, no. 5, pp. 46-52, May 1994 https://doi.org/10.1109/35.281578
  3. Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Communications Systems, Artech House, 2004
  4. W. Y. Zou and Y. Wu, 'COFDM: an overview,' IEEE Trans. Broad., vol. 41, no. 1, pp. 1-8, Mar. 1995 https://doi.org/10.1109/11.372015
  5. S. C. Cripps, RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Northwood, MA: Artech House, 1999
  6. 서만중, 임성빈, 정재호, 이광천, 'OFDM 신호의 PAPR 감소를 위한 시간 및 주파수 영역 클리핑의 반복,' 2006년도 대한전자공학회 하계종합학술대회 논문집, pp. 233-234, 2006년 6월
  7. Hans-Jurgen Zepernick and Adolf Finger, Pseudo Random Signal Processing Theory and Application, John Wiley & Sons, 2005
  8. Todd K. Moon, Error Correction Coding Mathematical Methods and Algorithms, John Wiley & Sons, 2005
  9. Y. Yasuda, K. Kashiki and Y. Hirate, 'High- Rate Punctured Convolutional Codes for Soft Decision Viterbi Decoding,' IEEE Trans. Commun., vol. 32, no. 3, pp. 315-319, Mar. 1984 https://doi.org/10.1109/TCOM.1984.1096047
  10. J. Armstrong, 'Peak-to-average power reduction for OFDM by repeated clipping and frequency domain filtering,' IEE Electronics Letters, vol. 38, no. 5, pp. 246-247, Feb. 2002 https://doi.org/10.1049/el:20020175
  11. J. Tellado and J.M. Cioffi, 'Efficient algorithms for reducing PAR in multicarrier systems,' IEEE International Symposium on Information Theory, pp. 16-21, Aug. 1998 https://doi.org/10.1109/ISIT.1998.708789
  12. Aggarwal and T.H. Meng, 'Global optimal tradeoff curves for OFDM PAR reduction,' IEEE Workshop on Signal Processing Systems, pp. 12-17, Oct. 2004 https://doi.org/10.1109/SIPS.2004.1363017