OFDM系统中的预留子载波比例优化
无线移动通信中的OFDM系统参数设计方法
无线移动通信中的OFDM系统参数设计方法OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）是一种广泛应用于无线移动通信系统的调制技术。
在OFDM系统中，将高速数据流划分成多个较低速的子载波进行调制，通过频分复用将它们同时发送到接收设备，从而提高了系统的容量和抗干扰性。
OFDM系统的性能很大程度上取决于参数的设计，下面将介绍几种常用的OFDM系统参数设计方法。
1.子载波数量的选择：OFDM系统中的数据流被分配到多个子载波上进行传输，因此子载波数量的选择对系统性能起着重要作用。
较多的子载波数量可以提高带宽利用率和频谱效率，但同时也会增加系统的复杂度。
较少的子载波数量则能减少系统的复杂度，但频谱效率会下降。
因此，在选择子载波数量时需要在系统性能和复杂度之间进行权衡。
2.子载波间隔的选择：子载波的间隔决定了系统的频带利用效率和抗多径干扰能力。
较小的子载波间隔可以提高频带利用效率和系统的容量，但同时也会增加接收端对多径信道的抗干扰能力要求。
较大的子载波间隔则可以提高抗多径干扰能力，但频带利用效率会下降。
因此，在选择子载波间隔时需要在频带利用效率和抗多径干扰能力之间进行平衡。
3.周期前缀长度的选择：周期前缀是OFDM系统中用来消除多径干扰的一种技术。
在发送端将OFDM符号进行调制后，需要在每个OFDM符号之前插入一段长度为CP的循环冗余前缀，从而避免符号间干扰。
周期前缀长度的选择与多径信道的时延扩展性有关。
较长的周期前缀可以提高系统对多径信道的抗干扰能力，但同时也会降低系统的信道容量。
较短的周期前缀则能提高系统的容量，但也会对多径信道的抗干扰能力要求更高。
因此，在选择周期前缀长度时需要在系统容量和对多径信道的抗干扰能力之间进行权衡。
4.编码方法的选择：对于无线移动通信系统，误码性能是一个关键的指标。
在OFDM系统中，可以采用不同的编码方法来提高系统的误码性能。
新预留子载波方法降低光OFDM系统的PAPR
新预留子载波方法降低光OFDM系统的PAPR邱绍峰;司亚楠;陈鹏【摘要】在光正交频分复用(OFDM)系统中较大峰均功率比(PAPR)的信号将会产生严重的畸变,导致系统误码率性能严重下降,为抑制光OFDM系统的PAPR,提出了一种新预留子载波方法.仿真结果表明,该方法与传统预留子载波方法相比,其对PAPR的抑制作用不会随着调制阶数的增大而减小,具有很高的稳定性和更小的运算复杂度,更适用于自适应调制方式的光OFDM系统.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】4页(P9-11,39)【关键词】光正交频分复用;峰均功率比;预留子载波【作者】邱绍峰;司亚楠;陈鹏【作者单位】重庆邮电大学,通信与信息工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,通信与信息工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,通信与信息工程学院,重庆,400065【正文语种】中文【中图分类】TN929.110 引言正交频分复用(OFDM)作为一种高速传输数据的多载波调制技术，由于其抗多径衰落能力强、频谱利用率高等优点被广泛研究，并被认为是第四代移动通信系统必不可少的关键技术之一。
近几年来，光OFDM也逐渐成为人们研究的热点[1]，有望成为长距离大容量光纤通信系统中的首选调制格式。
在光OFDM系统中，由于放大器、调制器和光纤本身的非线性，较大的峰均功率比(PAPR)将会引起信号的畸变，使系统的性能严重下降。
所以，光OFDM虽然有着很好的发展前景，但同样面临着如何解决高PAPR的问题。
目前，降低OFDM信号PAPR的方法基本可以分为信号预畸变技术、编码类技术和概率类技术。
这几类技术虽然都可以有效抑制PAPR，但每种方法都存在着缺陷。
信号预畸变技术最直接最简单，它直接对时域信号的峰值进行非线性操作，但会使信号产生严重畸变，从而降低系统的频谱效率和误码率性能。
编码类技术为线性过程，它利用编码避开那些会出现信号峰值的码字，将原来的信息码字映射到一个具有较好PAPR特性的传输码集上。
宽带通信系统中OFDM技术的性能改进与优化
宽带通信系统中OFDM技术的性能改进与优化在宽带通信系统中，正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM）技术被广泛应用，是一种高效可靠的无线通信技术。
然而，随着通信技术的发展和需求的增加，OFDM技术的性能改进与优化变得尤为重要。
本文将探讨OFDM技术的性能改进与优化方法，包括信道估计、调制方案、子载波分配和功率分配等方面。
首先，信道估计是保证OFDM系统性能的重要环节。
OFDM系统中由于多径传播等因素引起的频率选择性衰落会导致子载波间的干扰增加和误码率的增加。
因此，准确估计信道将有助于在接收端校正信号失真，改善系统的性能。
常用的信道估计方法包括最小二乘法（Least Square，LS）估计、最小均方误差（Minimum Mean Square Error，MMSE）估计和基于导频的估计。
这些方法可以提高信道估计的准确性和系统的性能。
其次，OFDM系统的调制方案对性能改进有重要影响。
传统的OFDM系统使用的是相干调制，例如二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）、四进制相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）等。
然而，随着需求的增加，非线性调制方案如星座图扩展调制（Constellation Expansion Modulation，CEM）被广泛研究和应用。
CEM通过增加星座点的数量来提高系统的传输速率和频谱效率，同时减小误码率。
因此，选择适合具体应用场景的调制方案可以显著改善OFDM系统的性能。
子载波分配也是提升OFDM系统性能的重要手段之一。
不同的子载波具有不同的信道质量和频谱效率，在分配子载波时应考虑信道衰落和干扰等因素。
一种常用的方法是基于频域的子载波分配算法，如加权最小平方误差（Weighted Minimum Mean Square Error，WMMSE）算法以及基于遗传算法或粒子群优化的子载波分配算法。
解决OFDM信号功率降额问题的子载波预留方法
ＬＩ ＡＮＧ ｕ ｎ． Ｘｉ ｏ— ｏＮｅ Ｊ ａ ＬＩ ａ ｂ ． ｗ ｔ ｎ ｒ ｓ ｒ ａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒ ｐ ｗｅ ｄ － ａ ｉ ｇ ｎ ｏ ｅ ｅ ｅ ｖ ｔｏ ｔ ｏ ｏ ｏ ｒ ｅ ｒ ｔ ｉ ＯＦ ｎ ＤＭ ｙ ｔｍ ｓＣｏ ｐ ｔ ｒ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｓ ｓｅ ． ｍ ｕ ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ
明， 与传统 的功率降额处理方法相 比， 该方法可更为有效地降低 系统峰均功率 比和改善 Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ信 号的立方度量性能。
关键 词 ： 交频 分 复 用 （ Ｆ Ｍ）立 方 度 量 ； 均 功 率 比 ； 载 波预 留 ； 值 补 偿 ； 态峰 值 削减 正 ＯＤ ； 峰 子 ｇ－ 动
ｔ ａ ｈ ｓ ｎ ｗ ｍｅｈ ｄ ｃ ｎ ｄ ｃ ｅ ｓ ｈ ＡＰ ａ ｄ ｃ ｂ ｃ ｍｅｒ ｆ ｃｉ ｅｙ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｈ ｒ ｄ ｔ ｎ ｏ ｅ ｅ ｒ ｔ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ． ｈ ｔｔ ｉ ｅ ｔ ｏ ａ ｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ Ｐ Ｒ ｎ ｕ ｉ ｔ ｃ ｅ ｆ ｔ ｌ ｏ ａ ｅ ｔ ｔ ｅ ｔ ｉ ｏ ａ ｐ ｗ ｒ ｄ — ａｉ ｔ ｏ ｓ ｉ ｅ ｖ ｈ ａ ｉ ｌ ｎ
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ｖ ｔ ｎ； ａｌ ｙ ｃ ｍｐ ｎ ａｉｎ； ｙ ａ ｃ ｐ ａ ｅ ｕ ｔ ｎ ａｉ ｖ ｌ ｏ ｅ ｓ ｔ ｏ ｅ ｏ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｋ ｒ ｄ ｃｉ ｏ
用预留子载波降低OFDM系统峰均比的方法
第２卷 第ｌ ５ Ｏ 期
文 章编 号 ：０ ６—９４ （ ０ ８ １ １０ ３８ ２０ ）０—０４ ｏ １６一 ４
计
算
机
仿
真
２８ ０ ０ 年１月 ０
用预 留子载波 降低 Ｏ Ｄ 系统峰均 比的方法 ＦＭ
陈 宁 ，卢长兵
（ 中南大学信息科学与工程学院 ， 湖南 长沙 ，１０ ３ ４０８ ） 摘要 ： 针对正交频分复用（ ｒ ｏｏ ａ ＦｅｕｎｙＤｉｓ ｎＭｕｔ ｌｘ ｇ Ｏ Ｄ 所具有的高峰均 比问题 ， 出 ｒ一种简单有效 Ｏ ｔ ｇｎｌ ｒｑ ｅｃ ｖ ｉ ｌｐｅｉ ， Ｆ Ｍ） ｈ ｉｏ ｉ ｎ 提 的降峰均 比的预留子载波 的方法 。使用预留的子载波形成降低峰均比的信 号， 通过合理 的选择 预留载波上的值 ， 从而使时
Ａ Ｓ Ｒ Ｔ： ｔ ｒｓ ｅｔ ｏｔｅ ｒｂ ｍ ｏ ｉ ｅｋ一ｔ ａ ｅａ ｅ ｏ ｅ ｒｔ Ｐ Ｐ ）ｏ Ｏ ｔｏｏ ａ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｂ Ｔ ＡＣ Ｗｉ ｐ ｃ ｔ ｈ ｏ ｌ ｆ ｇ ｐ ａ ｈｅ ｐ ｅ ｈ ｈ ｏ— ｖ ｒｇ ｗ ｒ ａｉ Ａ Ｒ ｆ ｒ ｇ ｎ ｌ ｒｑ ｅ ｃ ｐ ｏ（ ｈ Ｄ ｖ ｉｎＭｕｔ ｌ ｉｇ（ Ｆ Ｍ） ａｓ ｐｅａ ｄｅ ｅ ｔ ｅｍ ｔｏ ｒ ｅ ｕ ｉｇＰ Ｐ ｙｒｓｒｅ ｕ ｃ ｒｅｓｉ ｐｅ ｅ ・ ｉ ｓ ｌｐｅ ｎ Ｏ Ｄ ， ｉ ｌ ｎ ｆ ｃ ｖ ｅｈ ｄｆ ｄ ｃｎ Ａ Ａ ｂ ｅ ｄ ｓｂ ａｒ ｒ ｓ ｒｓ ｎ ｉｏ ｉ ｘ ｍ ｉ ｏｒ ｅ ｖ ｉ
OFDMA子载波分配与子载波预留降低PAPR联合优化
doi：10.19399/ki.tpt.2021.03.044
Telecom Power Technology
Ｆｅｂ． １０， ２０２１ Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．３
运营探讨
OFDMA 子载波分配与子载波预留降低 PAPR 联合优化
高立沔，童 曦 （三川智慧科技股份有限公司，江西 鹰潭 335200）
{ } max x(t)2
{ } PAPR = 10log10 E x(t )2
（1）
{ } ∑ 式 { } 号
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得
到
的
输
出
信
∑ [ ] ( ) xXkt +=Ck
Abstract: The Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) system is used to study the resource allocation and the Peak to Average Power Ratio (PAPR) suppression. A joint optimization method of OFDMA subcarrier allocation and Tone Reservation (TR) is proposed. In this method, the PAPR of the system is reduced by partial carrier, and the joint optimization is achieved by adaptive subcarrier allocation. The simulation results show that the PAPR suppression effect and throughput parameters of the system can be optimized simultaneously.
无线通信系统中的OFDM技术应用与优化
无线通信系统中的OFDM技术应用与优化OFDM技术（正交频分复用技术）在无线通信系统中被广泛应用，并通过优化提高系统性能。
该技术主要通过将频谱分成多个独立的子载波，以提高系统的容量和抗干扰能力。
本文将首先介绍OFDM技术的基本原理和应用，然后探讨OFDM技术在无线通信系统中的优化方法。
首先，我们来了解OFDM技术的基本原理。
OFDM技术将一个宽带信号分成多个窄带子载波，这些子载波之间正交独立，不会发生互相干扰。
每个子载波都独立传输一部分数据，然后将这些子载波叠加在一起形成高带宽信号。
由于子载波之间正交独立的特性，OFDM技术能够充分利用频谱，提高系统的频谱效率。
在无线通信系统中，OFDM技术有着广泛的应用。
首先，它被广泛用于4G和5G移动通信系统中。
4G和5G无线网络需要高速传输和大容量的数据，OFDM技术能够满足这些要求。
其次，OFDM技术也被用于数字音视频广播系统，如地面数字电视、卫星广播等。
由于OFDM技术具有抗多径衰落的能力，能够有效降低信号受损程度，提高传输质量。
此外，OFDM技术还被用于宽带无线接入网络中，如Wi-Fi系统和室内无线局域网。
然而，尽管OFDM技术有很多优势，但在实际应用中还存在一些问题需要解决。
首先，OFDM技术对于频偏敏感，频偏可能导致子载波之间的干扰，从而影响系统性能。
其次，OFDM技术对于时钟漂移也敏感，时钟漂移可能导致子载波之间的同步错误，进而影响系统的可靠性。
最后，OFDM技术在高动态范围环境中可能存在峰均比问题，即部分子载波的信号功率远高于其他子载波，从而导致系统的动态范围下降。
为了解决这些问题，研究者提出了一些优化方法来改进OFDM系统的性能。
首先，频偏可以通过频率同步算法进行补偿。
常用的方法包括最大似然估计法、闭环算法和非线性优化算法等。
这些算法能够准确估计频偏，并对其进行补偿，从而降低频偏对系统性能的影响。
其次，时钟漂移可以通过时钟同步算法来解决。
常用的方法包括载波周期计时算法和导频符号定时算法等。
ofdm子载波分配
ofdm子载波分配
OFDM（正交频分复用）是一种广泛应用于无线通信的调制技术，它将信号分成多个子载波，每个子载波都有自己的频率和相位。
OFDM的子载波分配是指如何在频谱中分配这些子载波，以便有效地传输数据。
OFDM的子载波分配通常遵循以下原则：
1.正交性：OFDM的子载波是正交的，即它们之间的相互干扰最小。
这通过在频谱中选择正交的子载波来实现，以最大程度地减小干扰。
2.频谱效率：子载波的分配需要考虑如何在有限的频谱中传输尽可能多的数据。
因此，常常采用动态的子载波分配策略，根据通信环境和需求进行优化。
3.抗多径效果：OFDM可以通过使用长的符号周期来抵抗多径效应。
在子载波分配中，要确保子载波之间有足够的距离，以减小多径干扰的影响。
4.频谱掩盖：避免在频谱上相邻的子载波之间传输数据，以防止频谱掩盖效应。
这有助于减小相邻子载波之间的干扰。
5.动态调整：在实际应用中，OFDM系统通常具备动态子载波分配的能力，根据通信链路质量、用户需求等动态调整子载波的分配方式，以优化性能。
总体而言，OFDM的子载波分配是一个复杂的问题，需要综合考虑许多因素，以在有限的频谱中实现高效、可靠的数据传输。
在不同的通信标准和应用中，可能采用不同的子载波分配策略。
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1 引言
正交频分复用（ orthogonal frequency division multiplexing， OFDM） 技术现已被广泛应用于各类宽带通信系统中，如蜂窝 网、无线局域网（ WLAN） 、数字媒体广播系统等，因为其具有 通信速率高、频谱利用率高、能有效对抗多径延时和衰落等
收稿日期： 2017 － 11 － 24 修回日期： 2017 － 12 － 06
Tone Reservation Ratio Optimization for OFDM Systems
ห้องสมุดไป่ตู้
LI Bo1，2 ，HU Ling － na3 ，SONG Tao3 ，DING Liang － hui1
（ 1． Institute of Image Communication and Network Engineering，Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 200240，China；
优点。然而，作为一种多载波调制技术，OFDM 不可避免的 会带来过高的峰均功率比 （ peak － to － average power ratio， PAPR） ［1］。这就要求系统的功率放大器具有较大的线性放 大区间，否则就会引起信号失真、带外干扰等严重问题［1］。
目前，针对 OFDM 系统中的高峰均比问题主要存在有以 下几种解决办法，包括限幅滤波［2］、非线性压缩扩展［3］、编码 法［4，5］、选择性映射［6］［7］、部分 传 输 序 列［8］、星 座 图 扩 展［9］ 以 及子载波预留（ tone reservation，TR） ［10，11］等。子载波预留技 术指预留部分子载波来产生削峰信号（ peak canceling signal，
摘要： 正交频分复用（ OFDM） 系统的大峰均功率比（ PAPR） 会导致发射机功放效率下降、发送信号失真等问题。子载波预留 （ TR） 技术能够有效地减小 OFDM 信号的峰均功率比，但其预留的子载波不传输有用数据，会使得系统整体有效数据率下 降。为此综合考虑通过 TR 获得的发送信号峰均比性能提升以及其频谱资源消耗，首先以系统有效数据率为目标函数，建 立最优化问题，然后对该优化问题进行分析和求解，获得最优 TR 子载波比例。最后，通过仿真验证分析和求解过程的正确 性。仿真结果表明优化求解结果与仿真获得的最优 TR 比例相近。 关键词： 正交频分复用系统； 峰均功率比； 子载波预留； 优化 中图分类号： TP391. 9 文献标识码： B
第 36 卷 第 2 期 文章编号： 1006 － 9348（ 2019） 02 － 0125 － 07
计算机仿真
2019 年 2 月
OFDM 系统中的预留子载波比例优化
李 博1，2 ，胡玲娜3 ，宋 涛3 ，丁良辉1
（ 1． 上海交通大学图像通信与网络工程研究所，上海 200240； 2． 通信网信息传输与分发技术重点实验室，上海 200240； 3． 上海卫星工程研究所，上海 200240）
2． Science and Technology on Communication Networks Laboratory，Shanghai 200240，China； 3． Shanghai Institute of Satellite Engineering，Shanghai 200240，China）