• ETRI Journal
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• 제38권6호
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• pp.1124-1134
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• 2016

The tone reservation method is one of the most effective pre-distortion methods for peak-to-average power ratio reduction in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. Its direct application to OFDM systems with offset quadrature amplitude modulation (OQAM) is, however, not effective. In this paper, two novel TR-based methods are proposed, specifically designed for OFDM/OQAM systems by taking into consideration the overlapping nature of OQAM signals. These two methods have different approaches to the generation of the peak-cancelling signal. The first one (overlapped scaling tone reservation) generates the peak-cancelling signal using a least squares approximation algorithm with possible adjacent symbol overlap; the second one (multi-kernel tone reservation) generates the peak-cancelling signal by using multiple impulse-like time domain kernels. It is shown by simulation that, when used in OFDM/OQAM systems, the proposed methods can provide better performance than the direct application of the existing controlled clipping tone reservation method, and even outperform the multi-block tone reservation method.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권7C호
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• pp.554-561
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• 2008

직교 주파수 분할 다중 반송파 (OFDM; orthogonal frequency division multiplexing) 시스템의 최대 전력 대 평균 전력 비율 (PAPR; peak to average power ratio)을 감소하기 위한 톤 예약 기법 (TR; tone reservation)에서 PRT (peak reduction tone) 집합의 크기가 커질수록 PAPR 감소 성능은 향상되지만 데이터 전송 효율은 감소하는 상반 관계가 존재한다. 기존의 TR 기법에서는 고정된 PRT 집합을 사용하는 반면 본 논문에서 제안된 TR 기법은 입력 심볼의 PAPR 크기에 따라 적응적으로 PRT 집합을 선택하여 사용한다. 제안된 방법은 기존의 방법과 유사한 데이터 전송 효율을 가지면서도 향상된 PAPR 감소 성능을 나타낸다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.976-984
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• 2006

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 높은 데이터 속도로 인해 고속 통신에 매우 좋은 방식이다. 그러나 OFDM은 멀티캐리어를 이용하기 때문에 동위상의 신호가 합쳐져 높은 PAPR(Peak to Average Power)이 발생하고, 그로 인해 비선형 증폭기를 거치면서 신호가 왜곡되는 문제점이 발생한다. Tone reservation (TR) 기법은 몇 개의 서브 채널에 임의의 tone 신호를 삽입한 후 원 신호와 결합하여 PAPR을 측정하고, 이 신호를 변경 후 다시 같은 과정을 거치면서 최종적으로 최적의 PAPR값을 갖는 tone 신호를 송신 데이터와 함께 보내는 기법이다. 또한, discrete cosine transform(DCT)은 cosine 값을 데이터에 곱해 줌으로써 위상 회전을 통해 PAPR을 저감하는 기법이다. 본 논문에서는 OFDM 시스템의 보다 효과적인 PAPR 저감을 위해 TR(Tone Reservation)과 DCT 변환 기법을 사용하였다. 그 두 가지 기법을 이용하여 시뮬레이션 비교, 분석 결과 TR 기법에 DCT를 첨가하였을 경우, PAPR 저감 성능이 각각의 성능에 비해 개선되고 또한 $10^{-5}$에서 BER 성능이 TR 기법보다 1 dB, DCT 변환보다 2 dB 정도 향상되는 것을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.817-824
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• 2019

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 신호의 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)을 효과적으로 감소시키기 위하여 클리핑 잡음 (Clipping Noise)을 이용한 적응적 톤 삽입 (Adaptive Tone Reservation; ATR) 기법을 제안한다. 제안된 ATR 기법은 기존 TR 방법에서의 복잡도 문제를 개선하기 위해, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) 출력 가운데 임계 진폭값 보다 큰 신호들을 클리핑 하는 과정, 클리핑된 신호에 대해 클리핑 잡음을 계산 후 주파수 영역 클리핑 잡음의 심벌 중에서 가장 큰 전력이 할당된 톤을 추출하는 과정, 추출된 톤을 예약하여 PAPR을 감소하는 과정의 총 3단계로 구성된다. 모의실험 결과, 제안된 ATR 기법은 톤 예약이 가능한 최적의 톤을 클리핑 잡음을 이용하여 추출함으로써 기존 TR 방법의 계산량을 획기적으로 줄이면서도 성능이 최적의 TR 방법에 근접한 것을 보여준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권8호
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• pp.2879-2899
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• 2021

The tone reservation (TR) scheme is an attractive method to reduce peak-to-average power ratio (PAPR) in the filter bank multicarrier with offset quadrature amplitude modulation (FBMC-OQAM) systems. However, the high PAPR of FBMC signal will severely degrades system performance. To address this issue, a cyclic shift based TR (CS-TR) scheme with embedding side information (SI) is proposed to reduce the PAPR of FBMC signals. At the transmitter, four candidate signals are first generated based on cyclic shift of the output of inverse discrete Fourier transform (IDFT), and the SI of the selected signal with minimum peak power among the four candidate signals is embedded in sparse symbols with quadrature phase-shift keying constellation. Then, the TR weighted by optimal scaling factor is employed to further reduce PAPR of the selected signal. At the receiver, a reliable SI detector is presented by determining the phase rotation of SI embedding symbols, and the transmitted data blocks can be correctly demodulated according to the detected SI. Simulation results show that the proposed scheme significantly outperforms the existing TR schemes in both PAPR reduction and bit error rate (BER) performances. In addition, the proposed scheme with detected SI can achieve the same BER performance compared to the one with perfect SI.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권2C호
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• pp.174-180
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• 2007

본 논문은 직교 주파수 분할 다중 반송파(OFDM) 시스템의 최대 전력 대 평균 전력 비율(PAPR; peak to average-power ratio)을 감소하기 위한 톤 예약 기법(TR: tone reservation)에서 PRT(peak reduction tone) 집합을 선택하는 새로운 방법을 제안한다. 최적의 PRT 집합을 찾는 것은 NP-hard 문제로 알려져 있으며, 기존에는 무작위로 PRT 집합을 생성하여 사용하였다. 무작위로 생성한 PRT 집합의 PAPR 감소 성능은 연속적인 PRT 집합과 인터리브드 PRT 집합보다 좋다. 본 논문은 먼저 PRT 집합의 특성 시퀸스를 역푸리어 변환하여 얻은 신호의 분산과 이차 첨두치(secondary peak)와의 관계를 보이고 이로부터 준 최적의 PRT 집합을 효과적으로 생성하는 방법을 제시한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제30권4C호
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• pp.230-238
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• 2005

직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 시스템은 여러 부 반송파를 사용해 정보를 전송하기 때문에 각 부 반송파가 동위상으로 겹치면 최고 대 평균 전력 비율이 (peak-to-average power ratio: PAR) 커진다. 이 논문에서는 최고 줄임 톤을 (peak reduction tone: PRT) 사용한 PAR 감소 기법 가운데 하나로 부분 톤 선택 사상 (selective mapping of partial tones: SMOPT) 기법을 제안한다. 제안한 SMOPT 기법은 반복 수렴 알고리즘을 사용한 기존의 톤 예약 (tone reservation: TR) 기법보다 적은 복잡도로 구현이 가능하고, 최고 감소 부 반송파 위치에 덜 민감하다. 또한 병렬 구성이 가능하여 알고리즘 수행 시간을 단축 할 수 있다. 이 논문에서는 이를 검증하기 위해 두 가지 사례에 대한 모의실험 환경을 구성하고, 이에 따른 복잡도와 첨두 감소 부 반송파 위치, 그리고 송신 전력에 따른 PAR 감소 성능과 비트 오류율 (bit error rate: BER) 성능을 비교 분석한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.943-952
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• 2006

OFDM(Orthogonal Frequency Division Mulitiplexing) 시스템은 유무선 고속 디지털 통신 분야에 응용되고 있다. 그러나 OFDM은 다수의 반송파를 이용하기 때문에 동위상의 신호가 합쳐져 높은 PAPR(Peak to Average Power)이 발생하고, 그로 인해 비선형 증폭기를 거치면서 신호가 왜곡되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제의 대책으로 대개 PAPR을 낮게 하여 전송하는 기법을 이용한다. 그러나 본 논문에서는 가장 낮은 PAPR을 찾는 PAPR 저감 기법 대신에, 비선형성으로 나타난 IMD(Inter-Modulation Distortion)를 저감시키게 하는 방법을 연구한다. IMD 감소 기법은 비선형 입출력 특성 다항식의 3차 항에 의해 발생된 왜곡 신호 중에 최소 왜곡 신호를 수신기로 전송하는 방식이다. 본 논문에서는 기존에 PAPR을 저감하기 위하여 제안된 TR(Tone Reservation) 기법을 사용하되, PAPR 자체를 저감하기 보다는 비선형 HPA를 거친 후 발생하는 IMD 성분을 저감하는 방식을 제안한다. 그리고 TR 기법을 이용하여 PAPR 저감과 제안된 IMD 저감의 시뮬레이션 비교 분석 결과, 3차 비선형에 대해 IMD 저감이 PAPR 저감에 비해 BER 성능이 좀 더 향상되었다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제11권3호
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• pp.229-239
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• 2009

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) has been adopted as a standard for various high data rate wireless communication systems due to the spectral bandwidth efficiency, robustness to frequency selective fading channels, etc. However, implementation of the OFDM system entails several difficulties. One of the major drawbacks is the high peak-to-average power ratio (PAPR), which results in intercarrier interference, high out-of-band radiation, and bit error rate performance degradation, mainly due to the nonlinearity of the high power amplifier. This paper reviews the conventional PAPR reduction schemes and their modifications for achieving the low computational complexity required for practical implementation in wireless communication systems.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.562-573
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• 2006

직교 주파수 다중 전송 방식 또는 다중 반송파 전송 방식은 첨두대 평균 전력비를 감소하는 것이 요구된다. 또한, 부분 전송열의 부가 전송 문제를 제거하는 것이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 다중 신호로 사용하기 위한 부반송파는 전적으로 첨두대 평균 전력비의 감소에만 사용하는 것으로 한 부분 전송 감소열에 의한 새로운 방식을 제안한다. 즉, 톤 예약 기법에서 사용한 빠른 알고리즘 또는 Convex 최적화 대신에 부분 전송열의 최적화를 약간 수정하여 사용한다. 모의 실험 결과 데이터율 손실이 5 %에서 톤 예약의 반복 횟수를 10으로 하면 제안된 방법 이 M=2, 4, 8(M은 부분 전송 감소열 분할 수)에서 각각 3.2 dB, 3.4 dB, 3.6 dB 개선된다. 그러나, 데이터율 손실이 20 %에서 톤 예약 방법에 비하여 3.4 dB, 3.1 dB, 2.2 dB 떨어진다. 따라서, 데이터율 손실을 적게 할 경우에는 제안된 방법이 M=2에서 톤 예약 방법에 비하여 계산량과 PAPR 저감 능력면에서 우수한 방법이다.