Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2017, № 6 · RADIO ENGINEERING

Модифицированный метод резервирования тона для OFDM сигнала с малым числом несущих

A.S. Levchenko1, K.S. Mitiagin2

1 Научно-исследовательский университет «Московский энергетический институт» (НИУ МЭИ), Russia
2 Московский физико-технический институт (государственный университет)
Full text (PDF) UDC 621.396 EDN ZFHYJJ

Abstract

The main disadvantage of data transmission systems based on OFDM is a high peak-to-average power ratio (PAPR) of OFDM signal. One of the most powerful methods of PAPR decrease is a tone reservation method. However it has low performance when signal bandwidth is narrow. Modified tone reservation method that allows reduction PAPR in comparison with classic TR method is proposed in the paper. Additional PAPR reduction is obtained using limited outband emission which doesn’t violate requirements of electromagnetic compatibility. Comparative modeling of classic and modified tone reservation method was performed for transmission part of second generation Realtime Audiovisual Information System (RAVIS). Complementary cumulative distribution functions are given in the paper. Results of modeling shows that modified TR method allow to decrease peak-to-average power ratio by additional 1.50, 1.23, 0.77, 0.58, 0.29, 0.23 dB when 2.5% of carriers are used for TR and 0.73, 0.64, 0.50 0.65, 0.66, 0.63 dB when 5% of carriers are used for TR within signal bandwidth 100, 200, 250, 500, 750, 1000 kHz respectively. Achieved PAPR values with confidence level γ=0,999 are in range from 7.56 to 7.74 dB when 2.5% of carriers are used for TR and in range from 6.65 to 7.38 dB when 5% of carriers are used for TR. Proposed method is capable to compete with SeLective Mapping (SLM) method even within narrow signal bandwidth, where SLM have high efficiency. Thus proposed modified TR method provides significantly better decrease of PAPR within narrow and wide signal bandwidth than classic method with the same data transmission rate losses.

  • tone reservation method
  • RaVIS
Аннотация (на русском)

Модифицированный метод резервирования тона для OFDM сигнала с малым числом несущих

Основным недостатком систем передачи данных, основанных на модуляции OFDM, является высокий пик-фактор OFDM-сигнала. В работе предложен модифицированный метод резервирования тона для OFDM сигнала, позволяющий обеспечить дополнительное снижение пик-фактора по сравнению с классическим методом. Дополнительное снижение пик-фактора достигается за счет внеполосного излучения, которое не выходит за пределы спектральной маски, установленной требованиями электромагнитной совместимости. Проведено сравнительное моделирование классического и модифицированного метода резервированного тона, примененных в передающей части системы РАВИС второго поколения. Результаты моделирования показывают, что модифицированный метод резервирования тона позволяет снизить пик-фактор относительно классического метода резервирования тона на дополнительные 1.50, 1.23, 0.77, 0.58, 0.29, 0.23 дБ при 2.5% несущих, выделенных для TR, и на 0.73, 0.64, 0.50, 0.65, 0.66, 0.63 дБ при 5% несущих, выделенных для TR, при ширине полосы сигнала 100, 200, 250, 500, 750 и 1000 кГц соответственно. Реально достигнутые уровни пик-фактора с γ=0,999 по всем режимам составляют от 7.56 до 7.74 дБ при 2.5% несущих, выделенных для TR, и от 6.65 до 7.38 дБ при 5% несущих, выделенных для TR. Предложенный модифицированный метод способен конкурировать с методом селективных отображений даже в канале с малым числом несущих. Таким образом, предложенный модифицированный метод резервирования тона позволяет существенно снизить значение пик-фактора при неизменных затратах полосы на несущие TR.

For citation

Levchenko A.S., Mitiagin K.S. Модифицированный метод резервирования тона для OFDM сигнала с малым числом несущих // Journal of Radio Electronics. – 2017. – No. 6.

References

  1. ETSI ES 201 980 V3.2.1. Digital Radio Mondiale (DRM); System Specification. 2009-08.
  2. ГОСТ Р 54309-2011. Аудиовизуальная информационная система реального времени (РАВИС). Процессы формирования кадровой структуры, канального кодирования и модуляции для системы цифрового наземного узкополосного радиовещания в ОВЧ диапазоне. Технические условия.
  3. ETSI EN 302 755 V1.4.1. Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2). 2015-07.
  4. Jian Song, Chao Zhang. Technical Review on DTMB-Advanced (DTMB-A) Standard. // International Conference on Engineering and Telecommunication. 2016. 29-30 Nov. P.128 - 133.
  5. Дворкович А.В., Дворкович В.П., Иртюга В.А., Митягин К.С. Стандарт цифрового мультимедийного вещания РАВИС 2.0 // Цифровая обработка сигналов и ее применение.: Докл. 19 Междун. конф. (DSPA-2017, Москва, 29-31 марта 2017 г.). - М.: 2017. - Выпуск XIX-1. - С. 222-225.
  6. J. Tellado, "Peak to average power reduction for multicarrier modulation", Ph.D. Thesis, Stanford University, Stanford, USA, 2000.
  7. B. S. Krongold and D. L. Jones. PAR reduction in OFDM via active constellation extension. // IEEE Trans. Broadcast. Vol. 3. 2003. Sept. P.258-268
  8. Федоров В. К. Стандарты цифрового телевидения первого поколения - М.: ДМК Пресс, 2015. - С. 76.
  9. ГОСТ Р 55686-2013. Аудиовизуальная информационная система реального времени (РАВИС). Цифровой модулятор. Основные параметры и технические требования.