用于卫星通信中低PAPR DFT-s-OFDM的重复偏移QPSK技术

《IEEE Open Journal of the Communications Society》：Repeated-and-Offset QPSK for Low-PAPR DFT-s-OFDM in Satellite Communications

　　

摘要：

鉴于地面蜂窝网络与卫星通信的融合趋势，本文探讨了将传统上用于卫星系统单载波波形的偏移正交相移键控技术（OQPSK）应用到地面系统上行链路所采用的离散傅里叶变换扩频正交频分复用技术（DFT-s-OFDM）中。首先，针对采用频域谱整形技术（FDSS）、传输独立分布的π/2-BPSK或QAM符号，并通过类似5G中的单抽头均衡技术进行接收的DFT-s-OFDM系统，推导出了分析式的信干噪比表达式。接着，引入了一种名为重复偏移QPSK（RO-QPSK）的相关性诱导谱整形技术，该技术仅在传统QPSK调制之前进行比特级处理。具体而言，输入比特经过曼彻斯特编码（重复并反相处理），同时在同相分支和正交分支之间设置偏移，从而形成类似一阶OQPSK的调制方式。连续QPSK符号之间的相关性会导致发射频谱呈现汉宁形状，从而在无需额外频域谱整形的情况下实现约2 dB的峰均功率比。在接收端，利用重复结构通过DFT解扩后的符号合并技术，可得到该发射机-接收机组合的端到端信干噪比的理论表达式。理论分析和仿真结果表明，在卫星通信中常见的窄带及中等频率选择性信道中，RO-QPSK能够提升性能；而在其他场景下，其性能则可与传统的5G上行链路方案相媲美。此外，还研究了将RO-QPSK与频域谱整形技术结合使用的方法，该方法能够在保持相当链路性能的同时进一步降低峰均功率比。