Адаптивное снижение пик-фактора колебаний с помощью резервирования тонов и клиппирования для сигналов с OFDM в каналах с частотно-селективными замираниями

Высокий пик-фактор, присущий сигналам с ортогональным частотным уплотнением (OFDM), вынуждает выбирать рабочую точку усилителя вдали от насыщения его передаточной характеристики, что существенно снижает энергетическую эффективность передатчика. В данной работе исследуется совместное применение адаптивного резервирования тонов и клиппирования для снижения пик-фактора в системах связи с OFDM при работе в частотно-селективных каналах с замираниями. В предлагаемой адаптивной схеме при резервировании тонов используется информация о состоянии канала для динамического выделения поднесущих частот с низким отношением сигнал/шум, которые малопригодны для передачи данных, для излучения служебного сигнала коррекции пик-фактора. В работе сравниваются четыре конфигурации: базовый вариант без снижения пик-фактора, только клиппирование, только адаптивное резервирование тонов и предлагаемая совместная схема с адаптивным резервированием тонов и клиппированием. Моделирование, выполненное для гидроакустического канала с моделью усилителя с жестким ограничением, показывает, что адаптивное резервирование тонов обеспечивает выигрыш в помехоустойчивости по отношению сигнал/шум в 2,8 дБ по сравнению с базовым вариантом при целевой вероятности битовой ошибки 10−3, не внося дополнительных искажений. Совместная схема дает суммарный выигрыш по отношению сигнал/шум в 4,6 дБ, сочетая подавление пиков с помощью резервирования тонов и клиппирование. Совместная схема снижает уровень внеполосных излучений на 3,5 дБ и сокращает занимаемую полосу частот по уровню 99,5% мощности на 40% по сравнению с отдельным использованием клиппирования. Полученные результаты подтверждают, что комбинация адаптивного распределения тонов и клиппирования обеспечивает одновременное повышение энергетической эффективности и улучшение спектральных характеристик, что делает предлагаемое решение привлекательным для систем связи, работающих в условиях ограничений как по мощности, так и по уровню внеполосного излучения.