第 42 卷 第 5 期 电 子 科 技 大 学 学 报 Vol.42 No.5
2013年9月 Journal of University of Electronic Science and Technology of China
Sep. 2013
基于余数系统的OFDM无损峰均比抑制方法
姚 毅，胡剑浩，马 上
(电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室 成都 611731)
【摘要】正交频分复用(OFDM)传输方法输出信号由多个子信道叠加而成，会产生较高的峰均比。提出一种基于余数系统
的峰均比抑制方法，利用余数系统并行、余数小于对应余数基的特性，从信号前端入手控制OFDM传输信号的动态范围，有
效利用放大器的线性动态范围，防止非线性失真的产生，达到无损抑制峰均比的目的。与传统的OFDM相比，峰均比抑制性
能提高5 dB以上，并推导出该方法与OFDM传输带宽关系的表达式，分析得出在OFDM的信噪比大于0的前提下，该方法占用
的传输带宽更小。
关 键 词 正交频分复用; 并行传输; 峰值平均功率比; 余数系统
中图分类号 TN914 文献标志码 A doi:10.3969/j.issn.1001-0548.2013.05.005
Residue Number System Based OFDM Method
for Lossless PAPR Reduction
YAO Yi, HU Jian-hao, and MA Shang
(The National Key Lab of Science and Technology on Communication, University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 611731)
Abstract The main limitation of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)-based transmission
systems is the high Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) of the transmitted signals. This paper proposes a residue
number system (RNS) based OFDM transmission method. This method can achieve lossless PAPR reduction by
using the features of RNS to control dynamic range of the transmitted signals and to avoid nonlinear distortion.
Numerical results show that the proposed method offers PAPR performance improvement at least 5 dB and takes
less transmission bandwidth when the SNR of OFDM is above 0 dB, compared with the original OFDM.
Key words orthogonal frequency division multiplexing; parallel transmission; peak-to-average power
ratio; residue number system
收稿日期：
2011 12 07; 修回日期：2012 05 25
基金项目：国家自然科学基金(61076096，60873076)
作者简介：姚毅(1983 )，男，博士生，主要从事通信与信息系统、余数系统等方面的研究.
正交频分复用(OFDM)将高速串行数据流分成
多个并行的低速数据流映射到正交子载波上进行传
输，具有频谱利用率高和抗频率选择性衰落等优点，
已作为未来移动通信的主流技术之一。然而，由于
其输出信号是多个子信道的叠加，存在较高的峰值
平均功率比(PAPR)，简称峰均比。当多个子载波信
号相位一致时，叠加会造成较高的PAPR，若发射机
内放大器不能满足信号大的动态范围变化，将会带
来信号畸变，使子信道间正交性遭到破坏，系统性
能恶化，这已成为OFDM主要技术瓶颈之一，因此
降低OFDM系统过高的PAPR得到了广泛研究
[1-2]
。
目前已提出了许多抑制PAPR的方法，根据原始
信号是否由于失真产生损失，可分为有损抑制和无
损抑制两类方法。有损抑制的方法有限幅算法、峰
值加 窗、 压 扩变 换， 其中 较 为流行的 限幅 算 法
(Clipping)
[3-4]
对PAPR抑制效果明显，且算法简单，
但会使信号波形畸变失真，当限幅噪声严重时将导
致误码率恶化，因此有损抑制有一定的局限性。无
损抑制的方法有编码类技术
[5]
和概率类技术
[6]
，前者
基本思想是加入信息冗余，限制信号码字集合，只
有峰值低于门限的码字才被选用于传输，具有纠错
能力，但不适用与子载波数多的OFDM系统；后者
不同前者完全避开较大的信号峰值，而是着眼于使
峰值出现的概率降低，不会产生信号畸变，能有效
地降低PAPR值，若利用相位因子、支路序号等边带
信息会降低系统频谱利用率并需保证可靠无误传
输，且计算复杂度很大。
余数系统(residue number system, RNS)是中国
古老的数字表征系统，也称作“中国剩余定理”
(Chinese remainder theorem, CRT)。它将一个大的整
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