대한전자공학회논문지TC (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

OFDMA 하향링크 시스템에서의 PAPR 저감을 위한 다단계 및 가변길이 첨두 윈도윙 기법들

Multi-stage and Variable-length Peak Windowing Techniques for PAPR Reduction of OFDMA Downlink Systems

  • 이성은 (연세대학교 전기전자공학부) ;
  • 민현기 (연세대학교 전기전자공학부) ;
  • 방극준 (인덕대학교) ;
  • 홍대식 (연세대학교 전기전자공학부)
  • 발행 : 2008.02.25
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 논문에서는 OFDMA 하향링크 시스템에서 PAPR를 저감할 수 있는 두 가지 새로운 첨두 윈도윙(peak windowing) 기법을 제안한다. 제안한 첨두 윈도윙 기법들은 기존의 첨두 윈도윙 기법에서 매우 인접한 여러 개의 첨두들 또는 주변 신호에 비해 상대적으로 큰 첨두에 의해 발생하는 과도한 신호 왜곡 효과를 완화시킨다. 여러 단계의 임계치를 이용한 다단계 첨두 윈도윙(multi-stage peak windowing) 기법은 인접 신호에 비해 상대적으로 매우 큰 첨두들을 우선적으로 제거함으로써, 윈도우가 과도하게 인접 신호를 억제할 수 있는 경우를 방지한다. 다음으로 가변적인 윈도우 길이를 이용하는 가변길이 첨두치 윈도윙(variable-length peak windowing) 기법은 연속적인 첨두가 매우 인접하여 발생하였을 경우 여러 첨두에 적용되는 윈도우들이 중첩되지 않도록 윈도우 길이를 줄여서 과도하게 인접 신호가 억제되는 경우를 줄이게 된다. 제안한 첨두 윈도윙 기법들은 인접하여 발생하는 연속적인 첨두치나 상대적으로 큰 첨두에 의한 과도한 신호 억제를 미연에 방지함으로써 기존의 첨두 윈도윙 기법에 비해서 우수한 성능을 나타낸다. 기존의 첨두 윈도윙 기법 및 제안한 첨두 윈도윙 기법의 수신비트 오율(BER), 스펙트럼 특성은 OFDMA를 적용한 WiBro 하향링크 모의 실험 환경을 통해서 평가되며, 이를 통해 제안한 첨두 윈도윙 기법이 월등한 성능을 나타냄을 검증한다.

This paper proposes two peak-windowing algorithms for peak-to-average power reduction(PAPR) of orthogonal frequency division multiple access(OFDMA) downlink systems. The Proposed algorithms mitigate the effect of excessive suppression due to successive peaks or relatively high peaks of the signal. First, multi-stage peak windowing algorithm is proposed, which exploits multiple threshold of target PAPR in order to step down the peaks gradually. Secondary, variable-length peak windowing algorithm is proposed, which adapts the window length with respect to the existence of successive peaks within a half of window length. Therefore, the proposed method reduces the distortion of signal amplitude caused by window overlapping. The proposed algorithms outperform the conventional peak windowing with the aid of window-length adaptation or sequential peak power reduction. Simulation results show the efficiency of the proposed algorithms over OFDMA downlink systems, especially WiBro systems.

키워드

참고문헌

  1. TTAS.KO-06.0082, 'Specifications for 2.3GHz band Portable Internet Service-Physical Layer and MAC Layer,' TTA June 2005
  2. IEEE P802.16/D8, 'Part 16: Air interface for fixed and mobile broadband wireless access systems amendment for physical and medium access control layers for combined fixed and mobile operation in licensed bands,' IEEE, June 2005
  3. S. Lee, H. Yoo, M. Park, B. Park, and D.Hong 'Timing synchronization using phase difference between subcarriers for OFDMA uplink systems over frequency selective fading channels,' IEEE VTC2005 Fall, June 2005
  4. M. Park, K. Ko, H. Yoo, and D (192) . Hong, 'Performance analysis of OFDMA uplink systems with symbol timing misalignment,' IEEE Commun. Lett., vol. 7, pp. 376-378, Aug. 2003 https://doi.org/10.1109/LCOMM.2003.815671
  5. S. H. Han and J. H. Lee, 'An overview of peak-to-average power ratio reduction techniques for multicarrier transmission,' IEEE Commun. Magazine, pp. 56-65, April 2005
  6. A. Chini, Y. Wu, M. El-Tanny, and S. Mahmoud, 'Hardware nonlinearities in digital TV broadcasting using OFDM modulation,' IEEE Trans. on Broadcasting., vol. 44, pp. 12-21, 1998 https://doi.org/10.1109/11.713052
  7. E. Costa and M. Midrio and S. Pupolin, 'Impact of amplifier nonlinearities on OFDM transmission system performance,' IEEE Commun. Letters, vol. 3, pp.37-39, Feb. 1999 https://doi.org/10.1109/4234.749355
  8. Xiaodong Li and L.J. Cimini Jr., 'Effects of clipping and filtering on the performance of OFDM,' IEEE Commun. Letters, vol. 2, pp. 131-133, May 1998 https://doi.org/10.1109/4234.673657
  9. R. Van Nee and A. De Wild, 'Reducing the peak-to-average power ratio of OFDM,' in Proc. of Vehicular Technology Conference, vol. 3, pp. 2072-2076, May 1998
  10. O. Vaananen, J. Vankka, and K. Halonen, 'Reducing the peak to average ratio of multicarrier GSM and edge signals,' Proc. IEEE Personal, Indoor and Mobile Radio Comm., vol. 1, pp. 115-119, Sep. 2002
  11. A.E. Jones, T.A. Wilkinson, and S.K. Barton, 'Block coding scheme for reduction of peak to mean envelope power ratio of multicarrier transmission schemes,' IEE Electronics Letters, vol. 30, pp. 2098-2099, Dec. 1994 https://doi.org/10.1049/el:19941423
  12. S.H. Muller and J.B. Huber, 'A comparison of peak power reduction schemes for OFDM,' in Proc. of Global Telecommunications Conference, vol. 1, pp. 1-5, Nov. 1997
  13. L.J. Cimini Jr. andN.R. Sollenberger, 'Peak-to- average power ratio reduction of an OFDM signal using partial transmit sequences,' IEEE Commun. Letters, vol. 4, pp. 86-88, Mar. 2000 https://doi.org/10.1109/4234.831033
  14. M. Park, H. Jun, J. Cho, N. Cho,D. Hong, and C. Kang, 'PAPR reduction in OFDM transmission using Hadamard transform,' IEEE ICC 2000, vol. 1, pp. 430-433, June 2000