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FDSS调制技术研究

  【摘 要】首先介绍了FDSS调制技术降低峰均比(PAPR)的基本原理,然后设计了在5G上行DFT-S-OFDM波形上采用透明和非透明两种FDSS技术方案。通过仿真得出,这两种FDSS技术方案都可以有效降低π/2-BPSK调制的DFT-S-OFDM波形信号的PAPR,因此可以提高信号的发射功率,进而提升系统解调性能。
  【关键词】频域赋形;峰均比;π/2-BPSK调制;DFT-S-OFDM波形;发射功率 
  Research on FDSS Modulation Technique 
  XIN Yu, HUANG Chen 
  [Abstract] In order to reduce the signal PAPR to meet some technical requirements for 5G, the basic principle of FDSS modulation technique to reduce PAPR was introduced firstly. Then, two schemes of FDSS including the transparent mode and the non-transparent mode were designed on 5G uplink DFT-S-OFDM waveform. Simulation results show that the two FDSS schemes can effectively reduce the PAPR of DFT-S-OFDM waveform signals modulated by π/2-BPSK. In conclusion, the two schemes not only increase the signal transmission power but also improve the system demodulation performance. 
  [Key words]FDSS; PAPR; π/2-BPSK modulation; DFT-S-OFDM waveform; transmission power 
  1 引言 
  为了满足未来增加的通信业务需求,5G系统将引入物联网驱动的新设备种类和新业务类型,如mMTC(massive Machine Type Connection,海量机器类型通信接入)场景,其特点是海量低成本设备、小包、稀发性的数据接入,其波形需要支持这些特征的需求,希望信号波形的PAPR(Peak Average Power Ratio,峰均比)尽量低。信号波形的PAPR越低意味着更高的PA(Power Amplifier,功率放大器)效率,进而意味着更低的功耗和成本(有的低成本終端希望电池续航时间为10年)。此外,高频场景(>40 GHz)是未来5G的重要场景,也是未来超宽频谱利用的重要频段,其波形需要应对更高的相位噪声、多普勒频偏、传输损耗以及更低的PA效率等挑战。因此,低PAPR特性的波形对于高频场景也很重要。 
  目前3GPP正在研究的5G移动通信标准上行支持DFT-S-OFDM(Discrete Fourier Transmission-Single Carrier-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,离散傅里叶变换单载波正交频分复用)波形,并支持PAPR比较低的π/2-BPSK调制方式,但是仍然很难满足5G信号更低PAPR需求的应用场景。因此有必要研究进一步降低PAPR的调制技术。 
  本文先介绍了FDSS(Frequency Domain Spectrum Shaping,频域赋形)调制技术降低PAPR的基本原理,然后设计了在5G上行DFT-S-OFDM波形上采用两种FDSS技术方案,随后给出了仿真及分析。 
  2 FDSS技术原理介绍 
  一组离散时域数据信号经过数模转换模块DAC后输出的模拟连续信号的峰均比与该组离散时域数据之间的相关性有一定的关系。 
  假设一组离散时域数据信号y(n)与一组时延离散数据d(n)卷积后,获得yd(n): 
  y(n)d(n)=yd(n) (1) 

 
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