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李婷婷,童峥嵘. ACE-IPTS联合算法降低CO-OFDM系统PAPR[J]. 光通信技术,2020,44(5):58-62.

提高CO-OFDM系统性能的ACE-IPTS联合算法

李婷婷,童峥嵘*

(天津理工大学 电气电子工程学院,天津300384)

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摘要:为了平衡相干光正交频分复用系统(CO-OFDM)的高峰均功率比(PAPR)和高复杂度,提出了一种基于凸集映射星座扩展(ACE-POCS)和迭代部分传输序列(IPTS)相结合的新型联合算法——改进凸集映射星座扩展迭代部分传输序列(ACE-IPTS)算法。仿真结果表明:与原始信号相比,ACE-IPTS算法的PAPR0优化了4.907dB;在误码率为10-3时,与IPTS算法相比,ACE-IPTS、改进ACE-POCS算法的光信噪比(OSNR)分别增加了0.54 dB和1.04 dB;IPTS、ACE-IPTS和ACE-POCS算法的运算量分别为59392、79872和204800,其中相比ACE-POCS算法,ACE-IPTS算法计算量降低了61%。

关键词:正交频分复用;峰均功率比;复杂度;迭代部分传输序列;改进凸集映射星座扩展

中图分类号:TN929.1 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)05-0058-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.05.014

0 引言
  正交频分复用(OFDM)是一种多载波数据传输技术,具有抗多径衰落能力强、频谱利用率高等优点,被广泛应用[1]。但是,较高的峰均功率比(PAPR)是该系统存在的一个较大的问题。相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统引进上/下变换结构,这种线性变换是实现OFDM的关键[2,3]。高PAPR 会增加功率放大器的功耗,造成带外辐射、带内非线性失真等,导致通信质量下
降[4]。研究者们针对PAPR过高这一缺点已提出了多种方法。文献[5]采用随机选择循环移位和旋转值的III类选择性映射(SLM)方案,该方案在最小化备选OFDM信号序列之间相关值的方差方面是最佳的,能有效抑制PAPR,但该方案的边带信息较复杂,占用信道带宽较大。文献[6]采用遗传算法辅助部分发射序列(NGA-PTS)以降低OFDM的PAPR,但该算法找PTS的优化解不是最优的,因此降PAPR性能不理想。文献[7]采用迭代限幅滤波算法,通过多次迭代来降低信号PAPR,但多次迭代会增加系统的计算量。文献[8]采用星座扩展算法来降低OFDM的PAPR,该算法通过载波分组技术来提高优化过程中的自由度,进而降低算法复杂度。文献[9]提出凸集映射星座扩展(ACE-POCS)结合粒子群算法降低信号的PAPR。但是这两种算法降低系统PAPR性能都不明显。文献[10]采用星座扩展限幅算法通过优化收敛速度降低信号PAPR等,但该算法的误码率性能不够理想。
   本文提出一种基于ACE-POCS和迭代部分传输序列(IPTS)相结合的新型联合算法,即改进凸集映射星座扩展迭代部分传输序列(ACE-IPTS)算法。

5 结束语
  改进的ACE-POCS算法能较快地收敛,减少系统的复杂度,本文在此基础上结合IPTS算法,提出ACE-IPTS算法不仅优化了CO-OFDM系统的PAPR性能,而且相对于单一的改进的ACE-POCS算法,其又降低了系统的BER。另外,ACE-IPTS算法在一定程度上降低了电光转换后光信号的峰值功率,保证了通过光纤信道前,光信号峰值功率较低,从而减轻了D/A、A/D转换器、放大性器件和光纤非线性对信号的影响。