降低OFDM峰均比的方法
降低OFDM峰均比的方法

1 峰均比产生的原因1.1OFD M系统发送端模型OFDM系统发送端一般由基带单元,中频单元和射频单元三部分构成,在O F D M 系统发送端的基带单元,输入的比特流经过串、并变换成为N个并行流,接着对其调制,产生O F D M符号,然后通过I F F T变换,产生一个过采样的时域波形输出;在中频单元,对输入的过采样时域波形首先进行数字上的采样,然后由D/A转换器输出中频模拟信号;在射频单元,将输入的中频模拟信号频谱上搬移到相应的射频频段上,之后经功率放大器输出。
1.2峰均比的定义时域复信号x(n)的瞬时功率为/x(n)/,其平均功率为,信号最大峰值的瞬时功率与信号平均功率之比即为峰均比,用dB表示形式如下:对于OFDM系统来说,表示经过IFFT运算之后所得到的输出信号,即当N个子信号都以相同的相位求和时,所得信号的功率就会是平均功率的N倍,因而基带信号峰均比可以为P A R=10l g N例如,N=256的情况中,O F D M系统的P A R=24d B,当然这是一种非常极端的情况,OFDM的峰均比通常不会达到这一数值。
实际中由于远远高于平均功率的峰值出现的概率很小,一般都把PA R作为参考指标,PAR则表示x(n)的瞬时功率与平均功率之比大于PAR的概率为0.0001。
1.3峰均比对系统的影响由于一般的放大器都不是线性的,而且其动态范围也是有限的,所以当O F D M 系统内这种变化范围较大的信号通过非线性部件(例如进入放大器的非线性区域)时,信号会产生非线性失真,产生谐波,造成较明显的频谱扩展干扰以及带内信号畸变,导致整个系统性能的下降,而且同时还会增加A/D和D/A转换器的复杂度并且降低它们的准确性。
PA PR较大是O FD M所面临的一个重要问题,必须要考虑如何减小大峰值功率信号的出现概率,从而避免非线性失真的出现。
克服这一问题最容易想到的方法就是采用大动态范围的线性放大器,或者对非线性放大器的工作点进行补偿,但是这样所带来的缺点就是功率放大器的效率会大大降低,绝大部分能量都转化为热能被浪费掉,而且成本也会加大,这些在移动设备中都是绝对不允许的。
一种降低OFDM信号峰均功率比的方法

一种降低OFDM信号峰均功率比的方法——压缩扩展变换翁金成,车晓璇,李蔚北京邮电大学电信工程学院,北京(100876)E-mail:jincheng.weng@摘要:正交多载波频分复用OFDM技术是因能有效克服多径衰落的,并且频谱效率高, 特别适用于高速移动通信系统,但高的峰均比是其主要缺陷。
本文着重论述了使用压缩扩展变换技术来降低其PAPR,但是,牺牲了误码率性能。
本文还分析了压缩变换对误码率的影响,以及如何选取参数等一系列问题。
关键词:OFDM,峰均比、压缩扩展变换1. 引言正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术可以有效抑制由于无线信道多径时延所引起的符号间干扰(ISI),因此它特别适于无线环境下高速数据传输,是被普遍看好的下一代移动通信系统中的关键技术。
但OFDM的峰均功率(PAPR)比较高,从而对功率放大器的线性范围提出了很高的要求,这成为OFDM技术实用化的一大障碍。
因而如何降低OFDM信号的峰均功率比成了目前研究的一项关键技术。
目前所存在的减少PAPR的方法大概可以分为两类:第一类是在IFFT之前,尽量避免将产生高PAPR的码子,通常的采用循环编码,或利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理,从而选择PAPR较小的OFDM符号来传输。
这种方法的缺陷是通常可供使用的编码图样数量非常少[4]。
第二类是在IFFT之后对高PAPR的信号加以处理,通常有限幅、峰值加窗或峰值消除等技术[2]。
这种方法的好处是直观、简单,但缺点是对系统性能将造成损害。
本论文提出了一种压缩扩展变换的方法来降低OFDM信号的PAPR。
它的主要思想是源于语音压缩编码技术。
据分析OFDM信号幅值的概率分布与话音的概率分布相似,所以我们模仿话音信号的µ律压缩技术来对OFDM信号加以压缩,使OFDM信号的小幅度值扩大,大幅度值缩小,从而降低了OFDM系统的PAPR。
OFDM系统中降低峰均比的算法研究

OFDM系统中降低峰均比的算法研究【摘要】第四代移动通信系统以正交频分复用(OFDM)为核心技术为用户提供增值服务。
OFDM技术是一种可以实现高速双向无线数据通信的良好方法。
其具有传输速率高,可以有效对抗符号间干扰(ISI)和有效避免多径传播带来的信道间干扰(ICI)等优点。
在OFDM系统中,其峰均比相对较大和对频率偏移敏感是OFDM系统传输要解决的关键问题。
本文分析了降低OFDM系统峰均比PAPR的原理,并对其性能进行了仿真分析,仿真结果验证了算法的有效性。
【关键词】正交频分复用;峰均功率比;部分传输序列1.引言正交频分复用技术(OFDM)的基本原理就是把高速的数据流通过串并变换,分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。
由于其具有较高的频谱利用率和较强的抗多径衰落能力,近年来已经在很多领域得到了广泛应用。
OFDM 技术一个突出缺点就是其功率峰值与均值比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)较大。
具有较大PAPR的OFDM信号通过功率放大器时,容易造成非线性失真,导致信号畸变,从而导致各个子信道间的正交性遭到破坏,产生干扰,使信号的频谱发生变化,使系统的性能恶化。
目前已有的降低OFDM信号的PAPR值的方法大致可分为三类:第一类是信号畸变技术,主要包括限幅法和压缩扩张方法;第二类是信号的扰码技术,主要包括选择性映射(SLM)和部分传输序列(PTS);第三类是编码方法,其基本思想是将原来的信息码字映射到PAPR较小的序列来进行传输,从而避开使OFDM信号出现峰值的码字。
而这三类方法中扰码技术最有希望能解决OFDM 系统中的PAPR问题。
3.峰均比的降低方法为了降低OFDM信号中的峰均功率比,国内外学者进行了大量的研究,提出了很多的方法。
目前降低OFDM系统PAPR的研究方法大致可分为三大类,即信号畸变技术、编码技术和信号扰码技术。
3.1 信号畸变技术信号畸变技术是在信号被送到放大器之前,首先经过非线性处理,对有较大峰值功率的信号进行预畸变,使其不会超出放大器的动态范围,从而避免较大PAPR的出现。
OFDM技术及降低其峰均功率比的二种有效的方法

OFDM技术及降低其峰均功率比的二种有效的方法The Techniques and an Efficient PAPR Reduced Method ofOFDM Systems徐会彬万国金南昌大学通信系统与应用摘要:OFDM是一种多载波调制技术,其特的这调制特性决定了它有较高的峰均功率比高峰均功率比信号会对实际放大器提出很高的线性要求,因此,它是限制OFDM技术实用化的主要障碍.目前虽有很多降低OFDM信号的峰均功率比PAPR的方案,但大多是以增加系统的复杂程度为代价的.本文提出了两种降低OFDM信号PAPR的方法,可以在不过分增加系统复杂性的基础上使其PAPR在很大程度上得到降低.关键词:OFDM(正交频分复用):多径效应;峰均功率比(PAPR);随机相位校正;功率差异Abstract:OFDM,a kind of Multi-carrier modulating techniques,holds a high PAPR(Peak-to-Average-Power Ratio)due to its special modulating characteristics.High PAPR signal limits this technique to be applied in practice because the strict linearity to the power amplifier is required by it .Tough, many schemes presented to reduce the PAPR,most of them are at the cost of incr easing the systems’complexity .By the method of PAPR reduced for OFDM is presented in this thesis,the PAPR,can be lowered to some degree without excessively increasing the complexity of the systems.Key words:OFDM(Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing), multi-path effect, PAPR (Peak-to Average), random phase up dating, power variance(PV)1引言无线信道的一个重要特点是多径传播,它使接收信号相互重叠,产生符号间干扰(ISI)。
基于智能优化的OFDM信号峰均比降低算法

Science &Technology Vision科技视界0引言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。
但是,OFDM 系统存在高峰均功率比(PAPR)的问题,当具有高峰均比的信号通过功率放大器时往往会产生非线性失真,从而严重影响OFDM 系统的性能。
因此必须设法降低信号的峰均比[1-2]。
为了解决这一问题,近年来提出了许多有效的PAPR 降低方法,主要有:(1)限幅类方法[3],该类方法引入了非线性失真,导致系统的误码率性能下降;(2)编码类方法[4],该类方法的基本思想是将原来的信息码字映射到PAPR 较小的序列来进行传输,从而避开可能会使OFDM 信号出现峰值的码字,编码技术的复杂度非常高,而且会使信息速率大大降低,只适用于子载波数目较小的情况;(3)概率类方法[5],该类方法则着眼于降低OFDM 信号峰值出现的概率,可有效地降低信号的PAPR 值,而且不会使信号产生畸变。
部分传输序列(PTS)算法[6-9]是一种常用的概率类方法,算法采用穷举搜索寻求合适的相位因子,使符号的峰均比最低。
随着子块数目增加,算法的复杂度呈指数形式增长,计算的负担使得穷举搜索难于实现。
本文将PTS 算法中最小峰均比的求解过程转化为非线性约束的全局优化问题,提出应用寻优的数学算法在全局范围内求解最优相位因子,从而使信号具有最小峰均比。
所提算法不仅具有良好的峰均比降低性能,而且有效地降低了计算的复杂度。
2部分传输序列算法考虑一个具有N 个子载波的OFDM 系统,天线上的复数基带信号可表示为:x n (t )=1N √N -1n =0∑X n e j 2πf0≤t ≤NT (1)其中,f n =n △f 为第n 个子载波的频率,△f =1/NT ,T 为符号间隔,X n 为第n 个子载波的传输符号。
降低OFDM系统峰均比算法的研究

降低OFDM系统峰均比算法的研究正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)是一种特殊的多载波传输技术,它具有频谱利用率高、抗衰落能力强、抗码间干扰能力强和适合高速数据传输等优点。
但OFDM系统还有很多关键问题没有得到很好的解决,如对频偏和相位噪声比较敏感、峰均比(Peak-to-Average Power, PAPR)大等,这些限制了OFDM技术的应用。
而对于降低OFDM信号的PAPR,目前主要采取3类方法,分别为信号预畸变方法、信号扰码方法和信号编码方法。
本文对降低OFDM系统的PAPR方法做了深入的研究,其中重点研究了信号扰码方法中的部分传输序列(Partial Transmit Sequence, PTS)算法和选择性映射(Selective Mapping,SLM)算法。
本文首先介绍了OFDM系统基本原理、关键技术及其优缺点,然后详细的分析和总结了目前国内外多种降低PAPR的方法,最后提出了两种降低PAPR的改进算法。
主要工作如下:首先,传统的部分传输序列算法其搜索复杂度非常大,需遍历所有可选的相位因子,且其计算量随分割子序列数V呈指数增长。
针对这种情况,本文提出了一种正倒二叉树多层相位序列算法,该算法把相位序列的数据分成单层或双层,通过对称的树形搜索和次优PTS算法的结合,搜索出最优的相位序列,从而降低整个OFDM系统的PAPR。
仿真结果表明,该算法大大降低了系统的复杂度,同时使PAPR得到更好地抑制。
其次,选择性映射算法中边带信息(Side Information, SI)的处理是国内外研究的热门课题。
边带信息的传输和检测处理的质量直接关系到接收端能否正确恢复出原始信息。
本文针对QPSK调制,提出了一种基于周期序列的相位旋转算法,通过把载波按照周期大小分成相应的组数,根据载波所使用的相位因子值分别对奇周期和偶周期的数据做相应的相位旋转,该算法不但节省了频谱资源,而且在接收端通过简单、快速的运算就可以检测出边带信息,同时,大大提高了原始信息恢复的准确性。
降低OFDM系统峰均功率比的方法

一种降低OFDM峰均比的改进SLM算法OFDM系统的主要缺陷之一是输出信号中存在较高的峰均比(PAPR),PAPR在高功率放大器的非线性区域可能会造成信号失真,导致误码率增加. 目前已有很多降低PAPR的方法,如限幅滤波方法,该方法将PAPR限定在一个门限值内,是一种最简单的方法,但它会引起带内失真和带外辐射;编码类方法, 它的基本原理就是将输入的数据利用不同编码来产生PAPR较小的OFDM符号,但会导致信息速率下降;选择性映射(SLM)和部分传输序列(PTS)方法利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理来改变其统计特性,通过优化子信道的载波相位选择能得到最低PAPR的相位组合. SLM和PTS算法均可有效降低OFDM信号的峰均比而不会造成系统性能的损失,是比较好的方法,但在实现时均需要对相位因子进行多次加权,并且还要进行IFFT运算,增加了系统计算的复杂度. 本文对一种低复杂度的扩展改进SLM 算法进行了研究,并通过仿真进行了验证。
常规SLM算法由式(1)可得,OFDM系统的发射信号x n=IFFT[X k], (n ,k=0,…,N-1). SLM首先假设存在M(μ)]T,(1≤μ≤M),利用这 M 个不同的、长度为N的随机相位序列矢量P(μ)=[P0(μ),P1(μ),…,P N−1个相位矢量分别与IFFT的输入序列X进行点乘,则可以得到M个不同的输出序列X r,即:X r=X r0,X r1,…,X r N−1≤X∙Pμ≥(X0P0μ,X1P1μ,…,X N−1P N−1μ)然后对M个序列Xr分别实施IFFT计算,得到M个不同的输出序列x r=(x r0,x r1,…,x r N−1);最后在给定的 PAPR门限下,从这M个时域信号内选择PAPR性能最好的用于传输.改进SLM算法因为由x r=IFFT[X r]=QX r(Q是IFFT矩阵)得到X r=Q−1x r,而Xr和相位旋转矢量P相乘以后可以表示为:X r′=X r0P0X r1P1…X r N−1P N−1=RX r,其中R是相位矩阵;'Xr经过IFFT 变换后的信号又可以表示为:x r′=IFFT X r′=QX r′=QRX r=QRQ−1x r,因此可定义变换矩阵W的表达式为:W=QRQ−1这样就可用变换矩阵W代替IFFT运算. 改进SLM算法的实现框图如图1从图1中可以看出,改进的SLM算法减少了一半的IFFT运算模块,用变换矩阵W取代移除的IFFT模块并产生候选信号. 改进SLM算法的重点是选择合适的相位旋转矢量P(即相位矩阵R),使变换矩阵 3 W有低的计算复杂度,如果选择P=[1,j,1,–j,1,j,1,–j,…,1,j,1,–j]T或是P=[1,j,1,j,1,j,1,j,…,1,j,1,j]T,则由式(5)可以计算得到,变换矩阵W只需要3N次复数加法。
降低OFDM系统峰均功率比的SLM改进方法

然而然就又想到使用别的频谱特性好的窗函数,比较适合 的窗函数有升余弦窗,Kaiser窗和汉明窗。总之,选择窗函 数的原则就是:其频谱特性比较好,而且也不能在时域内过 长,避免对更多个时域采样信号造成影响。
C变换即对信号实施压缩扩展。传统的扩张方式是将幅 度比较小的信号进行放大,大幅度信号保持不变,这样做 就会以增加整个系统的平均功率为代价,来降低PAPR,且 使信号的功率值更接近功率放大器的非线性变化区域,容 易造成信号的失真。C变换是把大功率发射信号压缩,把小 功率信号进行放大,从而可以使得发射信号的平均功率相 对不变,这样不但减小系统的PAPR,而且还可以使得小功 率信号抗干扰的能力有所增强,μ律压缩扩展算法可以用于 这种方法中,在发射端对信号实施压缩扩展,而在接收端要 实施逆操作,以恢复原始数据符号。
图:
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图3 改进后的SLM原理图
图2 PTS方法的基本原理 部分传输序列(PTS)是在SLM方法的基础上发展起来 的,它是将发送信息序列分割成V个独立的分组,每一个分 组单独进行IFFT,然后,各个分组再利用V个辅助信息进行 相位反转,经过优化后各分组组合成PAPR较低的OFDM信 号发送,同时V个辅助信息也要作为边信息被发送。
这种方法的关键在于如何选择具有最 低 PA PR值的序 列。OFDM符号是否会出现高的PAPR,取决于并行传输序 列的频谱,频谱越平坦,它的PA PR 越小。这给我们一些启 示:选择出来的序列应该是频谱较平坦的序列。如果要计算 每个序列的频谱,会比较复杂。但是如果能从序列本身去 判断其频谱是否平坦,就会降低算法的复杂度。通常来说, 随机性较好的序列其频谱较平坦,所得到的OFDM符号也 将具有较低的峰均功率比。我们知道,m序列就有很平坦 的频谱,从时域角度考虑是因为m序列具有同随机序列很 相似的性质,从而可以推断,某个序列的性质越接近随机 序 列,那么它的频谱越平坦,就越有可能具有较低的PA PR 值。因此可以从与m序列异或后的M个序列中选择随机性最 好的序列作为最佳序列。下图为这一设想的原理图和仿真
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降低OFDM峰均比的方法摘要:OFDM可最大限度地利用频谱资源。
然而由于OFDM 符号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的,这样的合成信号就有可能产生较大的峰值功率,从而带来较大的峰值平均功率比,本文对峰均比产生的原因进行了探讨,并分析了在OFDM系统中降低峰均比的几种方法。
关键词:OFDM 峰均比中频削峰基带削峰基带中频联合削峰1峰均比产生的原因1.1 OFDM系统发送端模型OFDM系统发送端一般由基带单元,中频单元和射频单元三部分构成,在OFDM系统发送端的基带单元,输入的比特流经过串、并变换成为N个并行流,接着对其调制,产生OFDM符号,然后通过IFFT变换,产生一个过采样的时域波形输出;在中频单元,对输入的过采样时域波形首先进行数字上的采样,然后由D/A转换器输出中频模拟信号;在射频单元,将输入的中频模拟信号频谱上搬移到相应的射频频段上,之后经功率放大器输出。
1.2峰均比的定义时域复信号x(n)的瞬时功率为/x(n)/,其平均功率为,信号最大峰值的瞬时功率与信号平均功率之比即为峰均比,用dB表示形式如下:对于OFDM系统来说,表示经过IFFT运算之后所得到的输出信号,即当N个子信号都以相同的相位求和时,所得信号的功率就会是平均功率的N倍,因而基带信号峰均比可以为PAR=10lgN例如,N=256的情况中,OFDM系统的PAR=24dB,当然这是一种非常极端的情况,OFDM的峰均比通常不会达到这一数值。
实际中由于远远高于平均功率的峰值出现的概率很小,一般都把PAR作为参考指标,PAR则表示x(n)的瞬时功率与平均功率之比大于PAR的概率为0.00011.3峰均比对系统的影响由于一般的放大器都不是线性的,而且其动态范围也是有限的,所以当OFDM系统内这种变化范围较大的信号通过非线性部件(例如进入放大器的非线性区域)时,信号会产生非线性失真,产生谐波,造成较明显的频谱扩展干扰以及带内信号畸变,导致整个系统性能的下降,而且同时还会增加A/D和D/A转换器的复杂度并且降低它们的准确性。
PAPR较大是OFDM所面临的一个重要问题,必须要考虑如何减小大峰值功率信号的出现概率,从而避免非线性失真的出现。
克服这一问题最容易想到的方法就是采用大动态范围的线性放大器,或者对非线性放大器的工作点进行补偿,但是这样所带来的缺点就是功率放大器的效率会大大降低,绝大部分能量都转化为热能被浪费掉,而且成本也会加大,这些在移动设备中都是绝对不允许的。
2 OFDM系统中降低峰均比的几种方法OFDM系统中降低峰均比的方法依据削峰处理在系统中所处位置可分为中频削峰、基带削峰和基带中频联合削峰三类。
2.1 中频削峰中频削峰是在中频单元的D/A转换器之间,对幅度大于系统动态范围的发送信号进行限幅。
限幅是最简单和直接的降低OFDM系统内PAPR的方法,在信号经过非线性部件之间进行限幅,就可以使得峰值信号低于所期望的最大电平值。
尽管限幅本身非常简单,但它却会为OFDM系统带来相关的问题。
首先,在带内对OFDM符号幅度进行畸变,这种带内失真是无法用滤波方法去除的,会对系统造成自身干扰,从而导致系统的BER 性能降低。
OFDM信号的非线性畸变会导致带外辐射功率值的增加,其原因在于限幅操作可以被认为是OFDM采样符号与矩形窗函数相乘。
如果OFDM的幅值小于门限值时,则该矩形窗函数的幅值为1;而如果信号幅值需要被限幅时,则该矩形窗函数的幅值应该小于1。
根据时域相乘等于频域卷积的原理,经过限幅的OFDM符号的频谱等于原始OFDM频谱与窗函数频谱的卷积,因此其带外频谱特性主要由两者之间频谱宽度较大者来决定,也就是由矩形窗函数的频谱来决定。
这种带外辐射功率可以用滤波的方法加以去除,但是滤波方法也会重新生成新的峰值,甚至导致某些点的幅度值会超过原始值。
为了防止这种重新生成的峰值带来的危害,也可以使用迭代限幅滤波方法或者与其他抑制PAPR方法结合。
由于限幅会造成频谱扩散和引入噪声,现有的中频削峰技术都是在寻求某种程度上改善这种噪声的折中方式。
(1)接收端重构接收端重构是指接收端估计发生的限幅,并且补偿给相应的接收信号,从而试图消除发送端限幅的负面影响。
该方法需要接收端估计限幅大小和限幅位置这两个参数,也可以采用发送端记录所减去峰值的位置、幅度等信息,并用边信息SI传送到接收端,由此信息对信号进行恢复,从而提高系统性能。
从频域来看,接收端重构方法包括峰值定位、生成近似脉冲以及频域低通滤波等步骤。
在假设边信息无误传送的基础上,该方法不但灵活有效,而且几乎不受非线性失真的影响。
但是,如何使边信息的效率更高和无误地传输边信息(加编码会增加系统复杂度)以及随之而来发射功率的加大,这些都是该方法无法回避的问题。
(2)修正限幅峰值修正限峰值有两种,一种是通过额外的信号处理技术降低限幅的负面影响,如峰值加窗等方法。
选择窗函数的原则就是:其频谱特性比较好,带宽要尽可能地窄,而且也不能在时域内过长,以避免对更多个时域采样信号造成影响。
第二种是在限幅的附近使用一个加性纠正函数。
这两种修正限幅峰值的方法都减轻了限幅的影响,从而减少了带外辐射。
2.2基带削峰基带削峰是指在基带单元对IFFT变换之前或之后的数据进行处理,从而消除或降低基带单元输出信号,产生较大峰均比的概率。
基带削峰主要有两类方案,一类是分组编码方案,一类是概率性方案。
(1)分组编码方案分组编码方案会限制可传输信号的范围(集合),只有那些峰值幅度低于门限的信号可以发送,这样就完全消除了限幅的负面影响。
当OFDM系统中的调制方式为恒模调制方式(如MPSK)时,可以利用块编码抑制PAPR。
因为不用的码字对应的星座图上的点通过同样的OFDM系统后产生的PAPR是不同的,通过编码方法使采用的可允许码组中不包括会生成较大PAPR的码字,从而减小了整个系统的PAPR。
当然,采用编码方法除了必然增加的硬件复杂度外,还必须考虑在码率和峰值功率中做出权衡。
因为采用编码所获得的PAPR性能增益,是以在相同数据传输速率的条件下增加带宽,以及相同发射功率条件下降低每发送比特的能量为代价的。
虽然理论上限制值表明只需有限的冗余度就够了,但实际上,N>64时还未发现好码。
一个简单的策略是遍历所有可能值并使用查询表。
还有一种策略是限制某些子载波的相位可能性。
通过观察有研究者发现,符号X具有瞬时功率时,其PAPR低。
这样得到的X 其频谱较平坦或其自相关类似脉冲。
基于这个观察结果发现了一些码,如Golay序列和m序列,这些分组码提供低PAPR特性但其也有一些严重缺点:它们引入了较多开销,只对小N(4-16)及小尺寸星座图(每子载波1-4bit)适用,而且至今尚无有效的实现方案。
这些缺点极大地限制了分组码在实际中的应用。
理论上,这些编码的纠错能力也能应用到系统中,然而有分析表明将限幅与信道编码分离有利于改善系统性能。
(2)概率性方案概率性方案的方法是降低信号峰值出现的概率,以达到降低限幅影像的目的。
选择性映射当随机相位矢量信息被接收机无误接收后,采用SLM方法抑制PAPR对OFDM系统的误码性能几乎没有影响,然后若接收机无法获得相位信息时,系统性能的恶化是极为严重的。
当然,实际操作过程当中并不一定要求传递该随机矢量本身,可以发送表示该矢的序号,只要在接收端能够通过查表或者其他方法恢复得到所使用的随机相位矢量P就可以了。
部分传输序列在选择最低PAR的过程中,可以采用自适应技术,只要PAR降到令人满意的程度,寻找过程就终止。
这种自适应技术稍微降低了系统性能,但较大程度地减少了PTS的复杂度。
子载波插入子载波插入算法的基本思想是扩展QAM星座图,增加星座图尺寸,使同样的数据点对应多个可能的星座点。
因为原始数据中的每个符号都可以被这若干个点中的任何一个代替,而多余出来的点则可用于抑制PAPR。
这就如同在原始多载波信号中插入一个有着合适相位和频率的子载波,所以被称为子载波插入方法。
因为该方法中插入的信号与传输原始数据的子载波集合共用同一段频率,所以容易产生误码,而且加入新的信号后,发射功率必须增强。
子载波预留子载波预留算法的主要思想是在频域数据中预留一部分子载波C,利用C产生的峰值削减信号c来降低OFDM信号的PAR值。
也就是在原始的多载波信号上增加一个独立的时域信号,以抑制原始信号的峰值。
子载波预留削峰算法不仅对载波数目较大的系统有效,还不需要传输边带信息,更重要的是加入的信号不会对原始信息所在子载波上的数据造成失真。
2.3基带中频联合削峰在实际的OFDM通信系统中,发信机发射的数据通常是采用不同调制方式的混合数据。
这些数据抗干扰的稳健程度是不同的,其受干扰程度可以通过频域向量幅度误差进行调度。
3结语由于OFDM系统各个子载波之间存在正交性,允许子信道的频谱相互重叠,因此与常规的频分复用系统相比,OFDM可最大限度地利用频谱资源。
然而由于OFDM符号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的,这样的合成信号就有可能产生较大的峰值功率,从而带来较大的峰值平均功率比,有时也称为峰均比。
峰值平均功率比就是峰值功率与平均功率的比值,当它过高时,OFDM发射机的输出信号的瞬时值会有较大的波动,这将要求系统内的一些部件,例如功率放大器,A/D转换器,D/A转换器等具有很大的线性动态范围。
而反过来,这些部件的非线性也会对动态范围较大的信号产生非线性失真,会为信号带来畸变,使叠加信号的频谱发生变化,从而导致各个子信道信号之间的正交性遭到破坏,产生相互干扰,影响系统的性能。
参考文献[1]X Li,L J Cimini. Effects of Clipping and Filtering on the Performance of OFDM. IEEE Communications Letters[2]X Wang, T T Yjhung, C S Ng. Ng. Reduction of Peak to Average Power Ratio of OFDM System Using a Companding Technique. IEEE. Trans. Broadcast.[3]Hanna Bogucka, Artur Hadasik. Performance and Complexity of the Modified Method of PAPR Reduction by the Reference Signal SubractioninOFDM.FromInternet,***************.poznan.pl.[4]A E Jones, T A Wilkinson, S K Barton. Block Coding Scheme for Reduction of Peak to Mean Envelope Power Ratio of Multicarrier Transmission Schemes. Electronics Letters.[5]J A Davis, J jedwab. Peak-to-Mean Power Control and Error Correction for OFDM Transmission Using Golay Sequences and Reed-Muller Codes. Elect. Lett.。