韩康祺, 钱 骅, 裴旭明, 康 凯,3，*

(1. 中国科学院大学微电子学院, 北京 100049; 2. 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210;3. 中国科学院无线传感器网络与通信重点实验室, 上海 200050)

0 引 言

在无线通信系统中,多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)技术可以有效利用空间分集并提高系统容量,其利用发射端多天线各自独立发送信号,同时在接收端用多天线接收并恢复出原始信息,可以实现以更小的代价达到更高的用户速率[1-2]。多用户MIMO(multi-user MIMO,MU-MIMO)系统通过同时向多个用户提供服务来进一步扩展MIMO技术[1]。一方面,MU-MIMO技术可以有效降低发射机的功耗,并能够使用低复杂度方案来抑制多用户干扰(multi-user interference,MUI),因而被认为是未来通信系统的关键技术之一。此外,由于MU-MIMO系统中用户间距离较大,更易采用多流并行传输,从而能够提高频谱利用率和用户速率。但是另一方面,在MU-MIMO系统中,存在于传统单输入单输出(single input single output,SISO)系统和单用户MIMO系统中的高峰均功率比(peak to average power ratio,PAPR)的问题变得更加严重。因此,在MU-MIMO系统中能否有效降低PAPR,是提高发射机功率的关键性因素之一。

本文主要讨论了对于原始信号进行正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)编码后PAPR的降低问题。OFDM的实现,是在每个子载波上使用矩形脉冲整形,这会导致相对严重的带外辐射,而循环前缀(cyclic prefix,CP)可以降低该系统的频谱效率和传输数据速率。但是,出于传统意义上对于系统的简化,下文将忽略CP的讨论过程。

一般而言,有失真的PAPR降低算法会引入带内和带外失真,降低系统误码率(bit error rate,BER)性能,导致带外频谱展,将不可恢复的失真引入发送信号[2-5];而无失真的PAPR降低算法通过消耗额外的功率,或者消耗额外的带宽传输边信息[6-9]来解决PAPR过高的问题。……