多载波通信中峰均比问题分析
对峰均比的一些理解
对付峰均比的一些明白之阳早格格创做峰均比，或者称峰值果数(crest factor)，简称PAR （peak-to-average ratio ），或者喊峰均功率比(简称PARR,peak-to-average power ratio).先道定义：峰均比是一种对付波形的丈量参数,等于波形的振幅除以灵验值(RMS)所得到的一个比值.C=rms peakx x || 对付那个定义另有一种明白：峰值的功率战仄衡功率之比.那里先相识峰值功率：很多旗号从时域瞅测本去不是恒定的包络，而是如底下图所示：峰值功率既是只以某种概率出现的肩峰的瞬时功率.常常概率与为0.01%.仄衡功率是系统输出的本质功率.正在某个概率下峰值功率跟仄衡功率的比便称为某个概率下的峰均比，比圆PAR=9.1@0.1%,百般概率的峰均比便产生了CCDF 直线（互补乏积分散函数）.正在概率为0.01%处的PAR,普遍称为CREST 果子. 尔的认识，峰均比的应用有二种：1、正在射频中用去评介器件非理念线性戴去的做用. 2、 正在安排办法上的分歧，那里基原的先相识单载波战多载波.（1）峰均比不妨用去评介器件(基戴DAC战RF的HPA)非理念线性戴去的做用，所以正在本质中峰均比越大的旗号，正在应用相共非线性器件时需要引进越大的功率回退.然而正在本质中旗号中大概有很多小于峰值的次峰，峰均比不克不迭表示出去，然而是略小于峰值的次峰，那么非线性对付旗号的畸变做用本去不大.天然，PAPR 不过一个简朴的指标，本去不克不迭真足决定旗号受非线性的做用.逻辑上用幅度的概率分散该当会更透彻一些，然而是本质应用会很贫苦.（2）对付于单载波战多载波的峰均比是有些分歧的：正弦波（单载波）有峰均比一道.那个比值是峰值功率跟均值功率的一个比，是时间域丈量截止.既然是时域的截止，便一定要附上采样时间.比圆正弦波，您闭心它的一个周期内的个性，正在一个周期采很多面，那得到数据便会有峰均比.如果闭心几个周期，每个周期惟有一个面，那么截止便是不峰均比.通常正在通疑内里的峰均比皆是与宽戴旗号，也便是闭心多个周期的数据.那么正在多个正弦波（多载波）时间，由于相位做用，周期与周功夫功率是纷歧样的，也便会出现峰均比.普遍不太闭心一个周期内的旗号功率变更.对付于IQ调造旗号，咱们常常测一个或者几个slot的能量，多个chip的数据，也是时域丈量.那是正在一定采样时间上头得到的，不太闭心，某个chip的电压变更.那是一些其余的明白：旗号峰均比是时域丈量的截止,正在一个宽戴旗号里存留多个周期的时域旗号,那么不管是恒包络旗号仍旧非恒包络旗号,正在一个以至几周期之内由于相位变更而引起功率输出变更.根据百般调造旗号的个性其输出峰值功率跟均值功率的比值也纷歧样.然而是对付于一个宽戴旗号而行,其某一时域内的所有频戴的输出功率仍旧存留好别的,而普遍需要统计PAR指目标系统均为多载波旗号:比圆OFDM旗号,正在子载波数目很多的情况下,PAR能下达十几个DB；对付多载波的WCDMA系统，正在其下线性央供时也会有下PAR指标.其个性主假如对付所有系统线性度的考量.如恒包络调造，峰均比为0dB.单载与多载的峰均比.前者是与调造办法有闭，也与数据源有闭，强调的是调造办法自己.里后者主假如载波数量有闭，强调的是多载之间的相位闭系.另有，不克不迭殽杂多载与宽戴之间的闭系.宽戴纷歧定多载，如WCDMA，单载便3.84MHz，而OFDM中单载15KHz, 果此WCDMA单载戴宽相称于OFDM多载的戴宽.中加书籍上的明白：小结：由于OFDM收射端功率搁大器的非线性,下的峰均功率比会引导旗号的频谱扩展,共时落矮了搁大器的处事效用.。
对峰均比的一些理解
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载对峰均比的一些理解地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容对峰均比的一些理解峰均比，或称峰值因数(crest factor)，简称PAR（peak-to-average ratio），或叫峰均功率比(简称PARR,peak-to-average power ratio)。
先说定义：峰均比是一种对波形的测量参数,等于波形的振幅除以有效值(RMS)所得到的一个比值。
C=对这个定义还有一种理解：峰值的功率和平均功率之比。
这里先了解峰值功率：很多信号从时域观测并不是恒定的包络，而是如下面图所示：峰值功率既是只以某种概率出现的肩峰的瞬时功率。
通常概率取为0.01%。
平均功率是系统输出的实际功率。
在某个概率下峰值功率跟平均功率的比就称为某个概率下的峰均比，比如PAR=9.1@0.1%,各种概率的峰均比就形成了CCDF曲线（互补累积分布函数）。
在概率为0.01%处的PAR,一般称为CREST因子。
我的认识，峰均比的应用有两种：在射频中用来评价器件非理想线性带来的影响。
在调整方式上的不同，这里基本的先了解单载波和多载波。
（1）峰均比可以用来评价器件(基带DAC和RF的HPA)非理想线性带来的影响，所以在实际中峰均比越大的信号，在应用相同非线性器件时需要引入越大的功率回退。
但在实际中信号中可能有很多小于峰值的次峰，峰均比不能表示出来，但是略小于峰值的次峰，那么非线性对信号的畸变影响并不大。
当然，PAPR 只是一个简单的指标，并不能完全确定信号受非线性的影响。
逻辑上用幅度的概率分布应该会更精确一些，但是实际应用会很麻烦。
（2）对于单载波和多载波的峰均比是有些不同的：正弦波（单载波）有峰均比一说。
小波包多载波调制峰均功率比问题研究
郝久玉， 耿化卿 ， 何要庄 ， 李惠敏
（ 天津大学 电子信息工程学 院，天津 ３０ ７ ） ０ ０２
摘
要 ：从小波包多载波调 制（ ｗ胛一 Ｍ） ＭＣ 系统的结构 出发 ， 出了小波 包多载 波调 制峰 均功率 比（ Ａ Ｒ） 给 Ｐ Ｐ 的定
义． 借助仿真工具 ， 分析 了子载波路数 对小波包多载波调制峰 均功率 比的影响 ， 比较 了小波 包多载 波调 制和正 交频
ｃ ｒ ｅ ｄ ｌｔ ｎ ＷＰ ＭＣ ａｒ ｒｍｏｕａｉ （ Ｔ— Ｍ）ｉ ｇｖ ｎａｃ ｒｉｇｔ ｅｓ ｕ ｔｒ ｆｔｅＷＰ Ｍ ｙ ｔｍ． ｈ ｆ ｃ ｏ ｅ ｉ ｏ ｓ ｉｅ ｃ ｏｄｎ ｏｔ ｔ ｃｕｅｏ Ｔ ＭＣ ｓｓ ｈ ｒ ｈ ｅ Ｔ ｅｅｆ ｔ ｆ ｈ ｅ ｔ
当前 ， 作为两种主要的多载波通信系统， 采用小波
包作为子载波的小波包多载波调制（ ｗ 一 Ｃ 系统 Ｍ Ｍ）
和采用正弦波作为子载波的正交频分复用（ Ｆ Ｍ） Ｏ Ｄ 系
性区域时 ， 会使信号产生畸变， 从而产生子载波间的互 调干扰和带外辐射 ， 破坏子载波之间的正交性 ， 降低了 系统性能． 为避免这种情况 ， 功率放大器应工作在大功
Ａ ｓ ａｔ ｈ ｅｎｔ ｎｏ ｔｅｐａ－ — ｅａｅｐｗ ｒ ａ ｏ Ｐ Ｐ ｂｔ ｃ：Ｔ ｅｄｆ ｉｏ ｆｈ ｅｋｔ ａ ｒｇ ｏ ｅ ｒｔ （ Ａ Ｒ）ｉ ｗ ｖｌ ａｋｔｒ ｓ ｒ ｂｓｄｍ ｌ． ｒ ｉ ｉ ｏｖ ｉ ｎ ａｅ ｔ ｃｅ ｔ ｎｆ ｍ— ｅ ｕ ｉ ｅｐ ａ ｏ ａ ｔ
无线通信新技术：ch7 OFDM系统中的峰均比问题-6
• 限幅处理的位置可以在插值前、也可在插值后（可以避免 D/A变换前插值导致的峰值再生）
• 用更大长度的IFFT把输入数据从频域过抽样转换到时域 • 对给定过抽样因子J，在数据向量的中间添加N(J-1)个“0”， 这在时域内导致三角内插 • 对信号限幅、滤波（频域将带外信号置0），带内噪声无 法通过滤波操作消除，因此会降低系统误码率性能 • 滤波导致的峰值再生比限幅前信号峰值小得多，可通过多 次滤波过程进一步降低信号的峰值
Байду номын сангаас 限幅过程的数学分析如下
A A0 , A1 ,... AN 1 为OFDM 原始信号序列，Ak 表示子载波k 上的复数据, 1 N 1 基带复数符号为：s (t ) Ak e j 2 [ k ( N 1) 2]t Ts , 0 t Ts , N k 0 以间隔t Ts JN 进行抽样，抽样后的离散时间信号为： 1 N 1 sn s nt Ak e j 2 k ( n JN ) N k 0 n(1 N ) J ,N 为相位偏移，其引入是保证输入基带信号的功率谱共轭对称 JN j J , N J JN 1 ' j 2 k ( n JN ) ' Ak , k N sn e , Ak Ak e JN k 0 0, k N 连续的OFDM 符号可用JN点IDFT 来近似，该JN点数据由原始的N点数据后面 填充( J -1) N 个0扩展来的 sn e
OFDM时域信号加窗示意图
32子载波OFDM信号峰值加窗后的功率谱比较 限幅门限为信号幅度均方根（rms）值上3dB 增加窗宽可以减小频谱失真
32子载波OFDM信号通过不同宽度加窗后功率谱比较 限幅门限为信号幅度均方根（rms）值上3dB 窗宽 (a)3,(b)5,©7,(d)9,(e)11,(f)13,(g)15个样点宽 增加窗宽可以减小频谱失真
多载波水声通信峰均比抑制技术研究
多载波水声通信峰均比抑制技术研究水声通信受水声带宽资源限制,因此,针对具有高频谱利用率的通信方式进行深入研究尤为重要。
多载波调制技术具有与扩频或其他通信技术相比的较高的频谱利用率。
其中,正交频分复用技术是多载波调制技术中的一种,其子载波间具有正交性,使得其频谱利用率更高,并且还有调制和解调实现简单的优点,在高速水声通信中得到了广泛的应用。
但由于正交频分复用技术是由多个子载波叠加而成,随着子载波数目的增加会产生较高的峰值平均功率比,简称峰均比,这种高峰均比需要水声通信的功率放大器具有更大的工作范围,同时也导致系统能量利用率的降低。
尤其当信号的峰值功率超出功放的线性工作范围时,产生的削波会对系统的误码率性能造成影响。
因此,研究降低正交频分复用水声通信系统峰均比的算法和其他具有较低峰均比的多载波技术,具有提高多载波水声通信系统能量利用率、促进多载波水声通信技术发展的意义。
论文首先从多载波技术中的典型技术-正交频分复用技术入手,分别研究了几种峰均比抑制算法,之后针对无线电第五代通信技术中的一种新兴多载波技术展开研究,从其峰均比特性入手,并将其应用范畴扩展到水声领域中。
论文的主要工作有以下几方面:1.研究了信号预畸变类降低峰均比技术中的限幅技术。
研究了基于限幅技术的改进算法-压缩感知重构限幅噪声法在正交频分复用水声通信系统中的应用,并与传统限幅法及同属该类技术的另一种技术-压扩变换技术做比较分析。
之后,为进一步提高系统性能,将该算法与压缩感知信道估计算法相结合,提出重叠压缩感知法,并通过仿真和实验进行验证。
2.研究了信号预畸变类降低峰均比技术中的压扩变换技术。
通过研究无线电中常用的压扩变换技术及其在水声通信系统中的应用,将压扩变换参数改进,提出将压扩变换算法的参数进行改进并研究改进算法在正交频分复用水声通信中的应用效果,与无线电中的压扩变换法做比较。
之后,针对压扩变换过程产生的量化噪声导致系统误码率高的问题,研究了改进压扩变换法,通过改进接收端结构降低压扩变换法产生的量化噪声对系统的影响,提高压扩变换法的性能并通过仿真和实验进行了验证。
多载波通信系统峰值平均功率比抑制算法的研究
多载波通信系统峰值平均功率比抑制算法的研究多载波通信技术具有高效的频谱利用率和良好的抗多径衰落性能,是一种适用于无线环境下高速数据传输的技术。
目前,以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)为代表的多载波技术已经成功应用于智能导航、卫星通信、数字视频广播、无线接入网和电力线通信等领域,是下一代移动通信系统颇具竞争力的关键技术：多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技术在不增加带宽和发射功率的情况下能够成倍地提高通信系统的信道容量和频谱利用率；将OFDM技术和MIMO技术相结合的MIMO-OFDM系统具有更好的性能。
然而,多载波通信系统存在峰值平均功率比较高的缺点,容易导致信号失真、频谱扩展、系统性能下降,是其得到广泛应用的主要障碍,因此如何有效抑制峰值平均功率比已经成为多载波通信系统的研究热点。
本文深入研究了多载波通信系统的特点和高峰值平均功率比信号产生的原因,针对OFDM系统及MIMO-OFDM系统具有的不同特点,提出适用于不同多载波通信系统的峰值平均功率比抑制算法,有效地降低了信号的峰值平均功率比,并通过仿真实验验证了算法的有效性。
系统分析了多载波通信中峰值平均功率比的统计特性及其影响因素,研究了OFDM信号在离散时间域和连续时间域中峰值平均功率比性能的差异,并给出了离散时间域过采样率的选择准则。
同时,分析了OFDM信号自相关性与峰值平均功率比之间的对应关系,为设计有效的峰值平均功率比抑制算法提供了重要的理论依据。
部分传输序列法采用穷举搜索寻找最优相位因子,计算复杂度较高。
针对这一问题,提出了基于非线性优化的部分传输序列算法,将最优相位因子的求解过程转化为具有非线性约束条件的全局优化问题,应用模拟退火算法在全局范围内求解最优相位因子,有效地避免了对相位因子的穷举搜索,得到具有较低峰值平均功率比的信号,显著降低了系统的计算复杂度；应用粒子群优化求解最优相位因子,采用汉明距离重新定义粒子更新公式,使相位因子搜索能够快速跟踪最优相位因子的方向,从而得到具有较低峰值平均功率比的信号。
多载波系统降低峰均比技术的研究的开题报告
多载波系统降低峰均比技术的研究的开题报告一、研究背景和意义在通信系统中，峰均比（PAPR）是一种重要的性能参数。
峰均比越大，说明系统中包含的高峰信号与平均信号之比越大，这会导致系统的非线性失真发生。
因此，降低峰均比被认为是提高系统性能的一种重要手段。
传统的降低峰均比的方法包括均衡调制、片式线性调制和无线电前端等技术。
然而，这些方法都存在一些缺陷，如均衡调制对带宽要求较高，片式线性调制的复杂度高等。
因此，研究新的降低峰均比技术具有重要的理论和实际意义。
多载波系统是一种利用多个子载波进行传输的通信系统。
多载波系统具有高频谱利用率和高可靠性的特点，因此在现代通信系统中被广泛应用。
近年来，多载波系统在降低峰均比方面也取得了一些进展。
通过在不同子载波上调制不同的信息，在频域上分离信号，进而降低整个系统的峰均比。
因此，本文拟研究基于多载波系统的降低峰均比技术，探究多载波系统中的峰均比问题，分析多载波系统降低峰均比的基本原理和实现方法，通过数学建模和仿真验证等方法，深入探究基于多载波系统的降低峰均比技术的优化和改进问题。
二、研究内容和方法本文主要研究基于多载波系统的降低峰均比技术，具体内容和方法如下：1. 多载波系统中的峰均比问题分析。
通过分析传统通信系统中的峰均比问题和多载波系统的特点，深入探究多载波系统中的峰均比问题，为后续技术研究提供理论基础。
2. 多载波系统的峰均比降低原理。
根据多载波系统中子载波之间的正交关系，探究多载波系统的峰均比降低原理，分析不同的调制方式对峰均比的影响。
3. 多载波系统峰均比降低算法研究。
基于多载波系统的峰均比降低原理，提出一些新的算法或改进现有的算法，包括选择合适的调制方式、子载波分配策略等，进一步优化和改进多载波系统的峰均比降低效果。
4. 多载波系统峰均比降低技术的仿真验证。
通过数学建模和计算机仿真等手段，对所提出的多载波系统峰均比降低技术进行仿真验证，评估其性能和可行性。
光通信系统中的峰均比特性分析
光通信系统中的峰均比特性分析光通信系统是一种通过光信号传输数据的高速通信系统。
它具有带宽高、传输速度快、信号抗干扰能力强等特点。
但是，光通信系统中存在着一个被称为峰均比特性的问题。
本文将就光通信系统中的峰均比特性进行分析。
一、峰均比特性的定义和影响因素峰均比特性(PAPR)是指光通信系统中信号最大值与平均值的比值。
它是衡量信号瞬时功率与平均功率之间差异程度的指标。
峰均比特性越大，意味着信号瞬时功率与平均功率之间差异越大。
峰均比特性的大小会对光通信系统的性能产生影响。
峰均比特性的大小由许多因素决定，包括光载波形式、多径干扰、调制调制技术等。
在实际应用中，我们通常采用一些技术手段来降低峰均比特性，例如，OFDM技术、特定序列的调制方式等。
二、峰均比特性的影响峰均比特性的影响主要表现在两个方面，一是对系统性能的影响，另一个是对信道的影响。
峰均比特性对系统性能的影响主要表现在以下几个方面：1. 误码率：峰均比特性越大，则系统的误码率越高。
对于低信噪比的信道，峰均比特性对失真的影响尤为显著。
2. 功率谱密度：峰均比特性的大小会影响信号的功率谱密度。
如果峰均比特性太高，会导致信号的波形失真，进而使功率谱密度产生严重的畸变。
3. 动态范围：光通信系统中的放大器等器件，会受到信号的最大值的限制。
如果峰均比特性过高，会导致动态范围减小，从而限制了系统的传输距离和带宽。
对信道的影响主要有以下两个方面：1. 多径干扰：在复杂的信道情况下，如大气光通信、移动通信中，信号会发生多次反射、散射等影响。
峰均比特性的大小会影响不同路径产生的信号的幅度分布，从而导致多径干扰变得更加复杂。
2. 回波扰度：在光通信系统中，峰均比特性过大时，信号的峰值发生概率性波动，会导致信号回波变得更加严重。
三、峰均比特性的解决方案目前，光通信系统中的峰均比特性问题仍然没有完全解决。
但是，已经出现了一些可以降低峰均比特性的技术手段：1. OFDM技术：OFDM技术是一种多载波调制技术，它可以将窄带信号分成多个子信号同时进行调制，从而降低峰均比特性。
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连续时间信号与抽样信号峰均比
近似地可以认为
2020/11/22
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低通信号峰均比的上界
低通信号峰均比的上界： •PSK调制时为N，QAM调制时更高
2020/11/22
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峰均比的统计特性
峰均比的上界没有实际价值。 峰均比的统计特性更有意义。 峰均比的统计特性可由峰均比的概
率分布函数（CDF）表示 更常用的表示为补概率分布函数
格形搜索
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格形搜索
W=2
W=4
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对应约束长度 LC的性能
N = 64
QPSK V=8 W=2
2020/11/22
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复杂度
2020/11/22
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各 PTS方法示意
2020/11/22
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3. 用信号裁剪的方法降低峰均比
裁剪函数：
定义裁剪率：
2020/11/22
2020/11/22
4
多载波通信的优缺点
多载波通信的优点：
实现接近信道容量的传输能力； 有效克服符号间干扰(ISI)。
多载波通信的缺点：
载波间干扰(ICI)； 峰均比(PAPR / PAR / PAP / PMEPR)问题。
2020/11/22
5
多载波调制解调
2020/11/22
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基于DFT 的多载波(OFDM)系统的 发射接收机
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多载波信号裁剪的理论分析
随机过程的非线性变换 sd(t)=g[s(t)] 两个基本定理
Price 定理 Bussgang定理
一个重要结论：高斯输入的非线性系统的输出可 以表示成两个可分离部分之和，一部分是与输入 信号成正比的有用信号，另一部分是与有用信号 不相关的非线性干扰。
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峰均比随载波数增加而提高。 带通信号的峰均比可以用等效低通信号的峰均比加3dB近似。 连续信号的峰均比可以用采样的峰均比近似。
2020/11/22
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较大的峰均比导致系统非线性
输入： 输出：
2020/11/22
AM/AM 和 AM/PM变换
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几种非线性模型
1. 软限幅(SL) 2. 固态功率放大器(SSPA) 3. 行波管(TWT)
（CCDF 1 - CDF ）
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低通多载波信号峰均比的CCDF
0
10
10-1
CCDF
-2
10
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-3
10 10-4
4
N=64 N=256 N=1024
5
6
7
8
9
10
11
12
13
PAPR dB
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连续和抽样信号峰均比的CCDF
奈奎斯特抽样 信号的峰均比
过采样信号的 峰均比
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1. 选择性映射
2020/11/22
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实现方法
相位旋转 扰码 交织 矩阵变换 连续变换 自适应方法
20多载 波信号峰均比的 CCDF (N=256)
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2. 部分传输序列方法
PTS方法原理 PTS实现方案 PTS性能 PTS 因子搜索方法
PAPR CCDF 的近似方法
1. 根据信号抽样独立性假设
2. R. Van Nee 近似方法
3. H. Ochiai 近似方法
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内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
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降低峰均比的方法
选择映射（SLM） 部分传输序列（PTS） 裁剪和滤波（Clip） 编码 频谱保留
多载波通信中的峰均比问题分析
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
2
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
3
峰均比问题的背景
多载波调制是高速数据通信的理想接入技术。 峰均比问题是多载波通信的固有缺陷。
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内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
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几个相关的概念
峰均比（PAPR / PAR / PAP）
包络峰均比（PMEPR）
峰值系数（CF）
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带通信号与等效低通信号的峰均比
带通信号 等效低通信号
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+ CP
P/S
D/A
S/P
IFFT
- CP
S/P
A/D
P/S
FFT
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多载波传输信号
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8
基于DFT的多载波(OFDM) 传输信号
带通
低通
矩形窗
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多载波信号特性
多载波信号的包络呈现较大幅度的动态变化
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峰均比
目的：描述信号波动的幅度。 定义：一定时间间隔内信号峰值功率与平均功率之比。 性质：
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非线性造成的性能损失
•带内干扰
•带外辐射
SL和TWT放大器总体损耗
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TWT放大器后功率谱密度
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峰均比问题是多载波通信的 固有缺陷
来源：发射信号是多个载波随机信号的 加权累加。
危害：高峰均比造成系统性能下降。
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连续时间信号 的峰均比
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峰均比统计特性的理论分析
多载波信号高斯分布假设 信号抽样独立性假设 R. van Nee 经验近似 H. Ochiai近似
2020/11/22
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多载波信号实部概率密度函数
2020/11/22
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高斯分布的近似表示
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2020/11/22
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PTS方法原理
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影响PTS性能的因素
子块划分方法
相邻划分法 伪随机划分法 交织划分法
子块数目 V 因子集合 W 因子优化方法
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因子优化的方法
最优方法：全局搜索 次最优方法：
迭代方法（单起点、多起点） 随机序列尝试（编码序列尝试） 排序幅值消减 正交投影 双层优化（树的方法） 自适应方法
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奈奎斯特裁剪和过采样裁剪
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裁剪方法降低峰均比性能
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裁剪造成的星座图信号扭曲
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裁剪对误比特率性能的影响
2020/11/22
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信号裁剪对系统性能的影响
有用信号功率衰减 频带内失真噪声 频带外功率辐射
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