OFDM系統(tǒng)中降低峰均比技術(shù)研究

1、1、 OFDM 系統(tǒng)中降低峰均比技術(shù)研究 西北大學(xué) 碩士學(xué)位論文 劉萍萍 信號(hào)與信息處理 指導(dǎo)教師：高寶建 20100614 正交頻分復(fù)用 (OFDM) 技術(shù)因具有高速傳輸數(shù)據(jù)能力，高頻譜利用率，抗多徑干擾能 力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。但 OFDM 卻存在較高的峰均比 問題，該問題影響了其在實(shí)際中的應(yīng)用。本文介紹了 OFDM 技術(shù)的基本原理，在研究降低峰均比傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，通過比較 分析 OFDM調(diào)制與周期信號(hào)傅立葉級(jí)數(shù)展開的關(guān)系，設(shè)計(jì)了一種基于傅立葉系數(shù)映射的降 低 OFDM 峰均比算法，該方法先將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制為周期性信號(hào)，取該信號(hào)的部分傅立 葉系數(shù)進(jìn)行 OF

2、DM 調(diào)制，代替了傳統(tǒng)的 QPSK 或 MQAM 映射方式。仿真結(jié)果表明該技術(shù) 方案可以將峰均比下降 3dB 左右，當(dāng)頻帶利用率與 QPSK 映射相同時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率性能 在信噪比小于 8dB 時(shí)比 QPSK 映射稍好，在信噪比大于 8dB 時(shí)比 QPSK 映射略有下降，當(dāng) 頻帶利用率是 QPSK 映射的 l 2 時(shí)，誤碼率性能遠(yuǎn)比 QPSK映射要好。同時(shí)，本文將傅立葉系數(shù)映射分別與傳統(tǒng)的 SLM 算法以及壓擴(kuò)算法相結(jié)合，設(shè)計(jì)了兩 種聯(lián)合算法， 仿真結(jié)果表明， 這兩種基于傅立葉系數(shù)映射的聯(lián)合算法在傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上 更好的改善了 OFDM 的峰均比，在相同頻帶利用率下，尤其是壓擴(kuò)系數(shù)較大時(shí)，基于

3、傅立 葉系數(shù)映射的壓擴(kuò)算法的誤碼率性能比傳統(tǒng)的基于 QPSK 映射壓擴(kuò)算法要好。關(guān)鍵詞 正交頻分復(fù)用，峰均比，傅立葉系數(shù)，選擇性映射，壓縮擴(kuò)展結(jié)論本論文針對(duì) OFDM 存在較高峰均比的缺點(diǎn)，在總結(jié)分析傳統(tǒng)降低峰均比方法的基礎(chǔ) 上，研究如何更好的降低 OFDM 的峰均比。具體的創(chuàng)新如下：(1) 設(shè)計(jì)了一種基于傅立葉系數(shù)映射的降低OFDM 峰均比算法，代替了傳統(tǒng)的基于MPSK 或者 MQAM 映射方式，該方法先將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制為周期性信號(hào)，取該信號(hào)的 部分傅立葉系數(shù)進(jìn)行 OFDM 調(diào)制。仿真結(jié)果表明該方案可以很好的改善 OFDM 系統(tǒng)的峰 均比，當(dāng)頻帶利用率與QPSK 映射相同時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率性

4、能在信噪比小于 8dB 時(shí)比 QPSK 映射稍好，在信噪比大于 8dB 時(shí)比 QPSK 映射略有下降，當(dāng)頻帶利用率是 QPSK 映 射的 1 2 時(shí)，誤碼率性能遠(yuǎn)比 QPSK 映射要好。(2)設(shè)計(jì)了一種基于傅立葉系數(shù)映射的 SLM 算法， 將傳統(tǒng)的SLM 算法中的 MPSK 或者M(jìn)QAM 映射改變?yōu)楦盗⑷~系數(shù)映射。仿真結(jié)果表明，基于傅立葉系數(shù)映射的 SLM 算法比 傳統(tǒng)的 SLM算法峰均比改善效果更好。(3)設(shè)計(jì)了一種基于傅立葉系數(shù)映射的壓縮擴(kuò)展算法，采用傅立葉系數(shù)映射代替了傳統(tǒng) 壓擴(kuò)算法中的 MPSK 或者 MQAM 映射。仿真結(jié)果表明，基于傅立葉系數(shù)映射的壓擴(kuò)算法 可以很好的改善 OFDM

5、的峰均比。尤其是在壓擴(kuò)系數(shù)較大時(shí)，在相同頻帶利用率下，系統(tǒng) 的誤碼率性能在基于 QPSK 映射的基礎(chǔ)上有了很大的改善。OFDM 存在較高峰均比的問題，近年來學(xué)術(shù)界對(duì)此進(jìn)行了專門的研究和討論，本論文 針對(duì) OFDM峰均比的問題進(jìn)行了研究，但是由于時(shí)間有限，在很多方面還有待進(jìn)一步研 究：(1)本文設(shè)計(jì)的基于傅立葉系數(shù)映射的算法，目前本文在基帶調(diào)制方面只是進(jìn)行了雙極 性不歸零編碼調(diào)制，下一步考慮如何 對(duì)基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的編碼調(diào)制 ，以期得到更好的算 法。(2)基于 傅立葉系數(shù)映射算法 可以改善 OFDM 的峰均比，本文只設(shè)計(jì)了兩種基于傅立葉 系數(shù)映射的聯(lián)合算法，下一步可以考慮與其它方法結(jié)合更好的降低

6、 OFDM 的峰均比。(3)本文只是針對(duì)降低 OFDM 的技術(shù)進(jìn)行了研究，對(duì) OFDM 的其它關(guān)鍵技術(shù)還沒有深 入研究，在這些方面可以繼續(xù)學(xué)習(xí)。2、降低 OFDM 系統(tǒng)峰均功率比河北大學(xué)徐彬通信與信息系統(tǒng)碩士指導(dǎo)教師：王蘭勛副教授二00年五月摘要 正交頻分復(fù)用 (OFDM) 技術(shù)因?yàn)槠浔旧砭哂械挚苟鄰叫?yīng)能力強(qiáng)并且可以很好地抵抗 OFDM 符號(hào)間干擾的特點(diǎn)，所以當(dāng)今移動(dòng)通信的發(fā)展中 OFDM 技術(shù)成為了現(xiàn)代移動(dòng)通信的 關(guān)注焦點(diǎn)。但是，OFDM 技術(shù)不可避免地存在一個(gè)重要的缺點(diǎn)就是因?yàn)樗哂休^高的峰均 功率比，峰均功率比過大很容易造成 OFDM 系統(tǒng)的誤碼率性能急劇下降。所以，想方設(shè)法 使 OF

7、DM 系統(tǒng)的峰均功率比降低便成為OFDM 研究的主要熱點(diǎn)。本文介紹了 OFDM 系統(tǒng)的基本原理和概念，組成及其關(guān)鍵技術(shù)，介紹了經(jīng)常使用降低 OFDM 信號(hào)的峰均功率比的三種傳統(tǒng)方法，這三種方法依次包括 預(yù)畸變類技術(shù)，編碼類技 術(shù)和概率類技術(shù) ，本文通過深入研究分析傳統(tǒng) PTS 算法和次優(yōu) PTS 算法，并在這兩種算法 的基礎(chǔ)上提出了自適應(yīng)次優(yōu)PTS 算法和雙層 PTS 算法兩種改進(jìn) PTS 算法，次優(yōu) PTS 算法通過分組逐次比較大大降低了傳統(tǒng)PTS 算法的計(jì)算峰均比次數(shù)；自適應(yīng)次優(yōu)PTS 算法通過在比較前預(yù)置一個(gè)合適的門限值參數(shù)，進(jìn)一步降低了次優(yōu)PTS 算法的計(jì)算峰均比次數(shù)；雙層 PTS 算

8、法顯示出了一種新的分層結(jié)構(gòu)，通過將數(shù)據(jù)分為兩層逐層優(yōu)化進(jìn)而達(dá)到減少計(jì)算 峰均比次數(shù)的目的。然后本文對(duì)這些改進(jìn) PTS 算法進(jìn)行了 Matlab 仿真，對(duì) Matlab 仿真結(jié) 果進(jìn)行了分析比較，并對(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)性的論述。/* 復(fù)雜度的降低關(guān)鍵詞 正交頻分復(fù)用；峰均功率比；部分傳輸序列；雙層 PTS 總結(jié)隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)迅速的發(fā)展，各種新興的通信業(yè)務(wù)迫切需要無線網(wǎng)絡(luò)能夠提供 實(shí)時(shí)可靠地高速數(shù)據(jù)傳輸。正交頻分復(fù)用技術(shù) 2 憑借它可以很好地抵抗多徑時(shí)延擴(kuò)展和高 效的無線頻譜利用率，越來越受到移動(dòng)通信學(xué)者的廣泛關(guān)注。OFDM 技術(shù)使用多個(gè)相互正交的子載波把無線通信信道劃分成許多個(gè)相互交疊

9、并且彼此間相互正交的子信道，這樣一 來雖然各個(gè)子信道之間的頻譜是相互重疊的， OFDM 系統(tǒng)的接收端同樣可以解調(diào)出發(fā)射端 OFDM 的基帶信號(hào)，所以 OFDM 在未來第四代移動(dòng)通信中具有很好地發(fā)展前景。然而在 OFDM 系統(tǒng)中卻具有多載波所共有的缺點(diǎn)：較高的PAPR,這就會(huì)使一些功率放大器的線性工作范圍變寬，因此這就必須得提高設(shè)備的成本。因此，我們需要對(duì)OFDM 信號(hào)的PAPR 進(jìn)行抑制。本論文針對(duì) OFDM 信號(hào)的 PAPR 問題進(jìn)行了一定的研究分析，主要的研 究成果總結(jié)如下 :介紹了降低 OFDM 信號(hào) PAPR 的三種基本方法，分別是信號(hào)預(yù)畸變類技術(shù)、概率類 技術(shù)和編碼類技術(shù)。對(duì)限幅方法

10、、壓縮擴(kuò)展變換方法、 SLM 算法、 PTS 算法這幾種方法如 何使 OFDM 系統(tǒng)PAPR 降低進(jìn)行了比較詳細(xì)論述，并通過Matlab 仿真對(duì)這幾種方法給出了具體仿真圖和通過改變這些方法中的某些相應(yīng)參數(shù) 來說明對(duì)改善 PAPR 性能的影響。(2)深入研究了 PTS 算法的幾種改進(jìn) 方法包括：次優(yōu) PTS 算法、自適應(yīng)次優(yōu) PTS 算 法、雙層PTS 算法。首先介紹了這些改進(jìn)PTS 算法的基本原理和算法的具體流程，并對(duì)這些改進(jìn) PTS 算法分別進(jìn)行了 Matlab 仿真分析，對(duì)這些改進(jìn) PTS 算法在相同的分組下都進(jìn) 行了 Matlab仿真比較，給出了這些改進(jìn)算法在相同的分組下既可以降低計(jì)算P

11、APR 次數(shù)又可以改善 PAPR 性能最終在這兩方面上達(dá)到折中的結(jié)論。本文創(chuàng)新點(diǎn)在于：自適應(yīng)次優(yōu) PTS 算法的優(yōu)勢(shì)是在每次得到的PAPR 值和門限參數(shù)相比較，如果得到的 PAPR 值小于門限參數(shù)就停止迭代，這樣就使得次優(yōu) PTS 算法在計(jì)算 PAPR 次數(shù)方面可以進(jìn)一步降低；其次雙層 PTS 算法通過將數(shù)據(jù)分成兩層結(jié)構(gòu)，先對(duì)第一 層數(shù)據(jù)進(jìn)行次優(yōu) PTS算法優(yōu)化，優(yōu)化后固定第一層優(yōu)化后的相位因子，繼續(xù)對(duì)第二第5 章結(jié)束語層數(shù)據(jù)同樣進(jìn)行次優(yōu) PTS 算法優(yōu)化，從而完成了兩層優(yōu)化，通過結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化使得 計(jì)算 PAPR的次數(shù)進(jìn)一步降低，因此雙層PTS 算法在數(shù)據(jù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)于次優(yōu)PTS 算法。下階段的

12、工作本課題對(duì)降低 OFDM 系統(tǒng)的 PAPR 進(jìn)行了一定的研究， Matlab 仿真實(shí)驗(yàn)表明這些方法 對(duì)降低PAPR 是起到一定效果的， 但是本論文由于作者的水平有限所做的這些工作還是遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不夠的， 在 OFDM系統(tǒng)這個(gè)大環(huán)境下還有很多的需要討論的問題沒有得到很好地解決， 我還應(yīng)該在今后的工作中學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，來完善自己對(duì) OFDM 系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，這些問題包 括：（ 1）OFDM 系統(tǒng)還存在很多其它的關(guān)鍵技術(shù)需要進(jìn)一步的研究，例如OFDM 系統(tǒng)如何保證子載波間完全同步的問題、 如何在不同的移動(dòng)信道中很好地完成信道估計(jì)問題、 如 何在 OFDM 系統(tǒng)的接收端完成均衡問題等目前為止我還是了解得非常少

13、，即使是針對(duì) OFDM 系統(tǒng) PAPR 的研究也同樣是比較膚淺的，面對(duì) OFDM 系統(tǒng)的這些關(guān)鍵技術(shù)我還是需 要在以后的工作中多加學(xué)習(xí)。（2）概率類算法都會(huì)產(chǎn)生冗余信息也就是邊帶信息，但是這些邊帶信息關(guān)系到信息數(shù) 據(jù)能否被正確還原，本文還沒有涉及到這方面的研究。 邊帶信息要如何可靠地傳輸 ，或者 如何可以不需要邊信息而通過別的方法來判斷相位因子是一個(gè)值得研究的問題。（ 3）論文的工作畢竟只是通過Matlab 計(jì)算機(jī)仿真，離 OFDM 系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用來降低PAPR 還是有一定的差距，比如在 Matlab 仿真中關(guān)于 帶寬利用率和系統(tǒng)時(shí)延等問題 都沒有 考慮到，這些問題在高速數(shù)據(jù)傳輸中都是相當(dāng)重要的

14、。3、 OFDM 系統(tǒng)中降低峰均功率比的研究段再超 導(dǎo)師：肖麗萍副教授 工學(xué)碩士 通信與信息系統(tǒng) 燕山大學(xué)正交頻分復(fù)用 （OFDM） 被認(rèn)為是第四代移動(dòng)通信的核心技術(shù)之一，它具有較高的頻譜 利用率和較強(qiáng)的抗多徑衰落能力，但系統(tǒng)存在較高的峰均功率比（PAPR）。高的峰均功率比要求系統(tǒng)的功率放大器具有很大的線性動(dòng)態(tài)范圍，否則會(huì)發(fā)生信號(hào)畸變，破壞子載波間的 正交性及降低系統(tǒng)性能。因此，必須設(shè)法降低 OFDM 信號(hào)的峰均功率比。本文主要圍繞降 低 OFDM 系統(tǒng)中的峰均功率比展開研究。本文對(duì) OFDM 的基本特性進(jìn)行了深入研究與分析，比較了降低峰均功率比幾種典型的 的算法。并重點(diǎn)分析了載波干涉在 OF

15、DM 系統(tǒng)中的應(yīng)用，仿真驗(yàn)證了其獨(dú)特性和優(yōu)越性。 文中根據(jù)載波干涉方法降低 PAPR 的特性提出了兩種改進(jìn)的方法。一種是 基于載波干涉的 分組方法 ，此方法在加載波干涉之前先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分組，減小高峰值功率出現(xiàn)的概率 以達(dá)到進(jìn)一步降低系統(tǒng)的 PAPR 的目的。另一種是 采用信號(hào)均值 的方法，在系統(tǒng)進(jìn)行 IFFT 變換后的 N 個(gè)信號(hào)中，取出從原信號(hào)開始并包含原信號(hào)的 k 個(gè)信號(hào)，對(duì)其取平均值后代替 相應(yīng)的原信號(hào)值。理論分析及仿真結(jié)果表明，兩種改進(jìn)后的方法均能在保證BER 性能的基礎(chǔ)上降低系統(tǒng)的峰值功率，從而有效降低了OFDM 系統(tǒng)的 PAPR。改進(jìn)方法對(duì)于子載波數(shù)目沒有要求，不僅適用于 BP

16、SK 調(diào)制與 QPSK 調(diào)制，同樣適用于其他多進(jìn)制調(diào)制方式。并 且易于與其它降低 PAPR 技術(shù)結(jié)合使用，具有較好的可行性。 關(guān)鍵詞 正交頻分復(fù)用；峰均功率比；載波干涉；分組；均值 結(jié)論本文研究的重點(diǎn)是對(duì)降低 OFDM 系統(tǒng)中峰均功率比的研究。文中針對(duì) OFDM 系統(tǒng)中 的降低峰均功率比的技術(shù)進(jìn)行了深入研究，分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，從概率的角度出發(fā) 在載波干涉技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了兩種改進(jìn)方法，分別是基于載波干涉的分組方法和利用信 號(hào)均值的方法。本文的具體工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）在基于載波干涉方法的基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)用分組降低 PAPR 的方法，將 N 個(gè)子載波分成 M 組，減少進(jìn)行 IF

17、FT 變換的子載波數(shù)，從而降低了高峰值出現(xiàn)的概率，以達(dá)到進(jìn)一 步降低 PAPR的目的。理論分析和仿真結(jié)果表明，與原始的載波干涉方法相比，采用分組 的方法在保證系統(tǒng)的 BER性能前提下，可以大大地降低系統(tǒng)的PAPR。（2）采用信號(hào)均值的思想對(duì)載波干涉方法做了進(jìn)一步的改進(jìn)。在系統(tǒng)進(jìn)行載波干涉后的N 個(gè)信號(hào)中，取出從原信號(hào)開始并包含原信號(hào)的 k 個(gè)信號(hào)，對(duì)其取平均值后代替相應(yīng)的原信號(hào)值。此方法不受子載波個(gè)數(shù)的影響，可以根據(jù)子載波的個(gè)數(shù)和所要求降低峰均功率比 的程度來任意設(shè)定 k 的值。以上提出的兩種基于載波干涉的改進(jìn)方法，在應(yīng)用上具有很好的靈活性，不僅適用于BPSK 調(diào)制與 QPSK 調(diào)制，同樣適用

18、于其他多進(jìn)制調(diào)制方式。并且易于與其它降低 PAPR 技術(shù)結(jié)合使用，具有較好的可行性。由于時(shí)間緊迫，在很多方面還存在著不少的問題需要進(jìn)一步研究和解決，下面就針對(duì) 本文存在的問題和尚未完成的工作提出以下幾點(diǎn)：(1)為了便于分析與調(diào)試，本文中的仿真都是在基帶完成的，掌握數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸 原理是十分重要的，能幫助我們進(jìn)一步加深對(duì)這些抽象概念的理解，并加深感性認(rèn)識(shí)，但 與實(shí)際的射頻傳輸還是有一定的差別； 所用信道模型都是靜態(tài) 的，而實(shí)際的信道環(huán)境要復(fù) 雜的多。(2)OFDM 的熱點(diǎn)問題很多，本文中只是對(duì)高峰均功率比作出了詳細(xì)的介紹了與提出解決方案，對(duì)于系統(tǒng)中其他關(guān)鍵技術(shù)，還需要在以后的學(xué)習(xí)和工作中加以

19、深入研究。(3)降低 PAPR 是系統(tǒng)的工程，在以后研究工作中，我們應(yīng)該把降低PAPR 和射頻放大器等非線性器件的線性化結(jié)合起來，才能對(duì)實(shí)際的應(yīng)用提出合理的方案。4、 OFDM 峰均功率比研究李林陽 華北電力大學(xué) 通信與信息系統(tǒng) 無線通信 唐良瑞教授 2010 年 1 月 6 日 摘要正交頻分復(fù)用是一種具有抗干擾、頻譜利用率高、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)的多載波并行調(diào)制 技術(shù)，正是這些優(yōu)點(diǎn)使得 OFDM 在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。本文著重研究了降低 OFDM 系統(tǒng)峰均功率比的方法。首先研究分析了目前降低峰均功位序列的生成及性能進(jìn)行了分析探討。最后提出了基于三維混沌序列的 研究以及仿真比較表明，該方

20、法不僅極大的降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度而且系統(tǒng)的 PAPR 性能也明顯優(yōu)于傳統(tǒng) SLM 方法。關(guān)鍵詞 ：OFDM ，峰均功率比，選擇映射算法，混沌序列 總結(jié)正交頻分復(fù)用 (OFDM) 是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于數(shù)字音頻廣播 (DAB) 、數(shù)字視頻廣播 (DVB) 、基于 IEEE802.11 標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng) (WLAN) 等無線通信中。 OFDM 系統(tǒng)具有上下行鏈路的非對(duì)稱速率，優(yōu)良的抗干擾和抗衰落性能，頻譜利用率高， 采用動(dòng)態(tài)比特分配技術(shù)及實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí) OFDM 系統(tǒng)也存在較高的峰均功率比的 問題。本文重點(diǎn)研究了 OFDM 系統(tǒng)過高的峰均功率比問題，對(duì)目前降低峰均功率比的

21、方法 進(jìn)行了深入研究分析。本文主要完成了以下工作l) 研究并分析了 OFDM 的發(fā)送接收原理，對(duì) OFDM 的關(guān)鍵技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)探 討。2)分析比較目前降低峰均功率比的三大類方法的優(yōu)缺點(diǎn)及它們?cè)趯?shí)際的使用情況，并 進(jìn)行了相應(yīng)的仿真。3) 提出了基于 三維混沌系統(tǒng)的相位序列 方法，探討分析了該三維混沌系統(tǒng)模型，并對(duì) 混沌相位序列的生成及性能進(jìn)行了分析研究。4)針對(duì)傳統(tǒng) SLM 方法雖然 PAPR 性能優(yōu)良但所需傳輸?shù)南辔惠o助信息較大的情況，提 出了基于三維混沌序列的 SLM 方法 。研究分析以及仿真比較，可以看到該方法不僅大大 降低了傳輸?shù)南辔惠o助信息，而且仿真結(jié)果也優(yōu)于傳統(tǒng) SLM 方

22、法。OFDM 技術(shù)是一種有著良好應(yīng)用前景的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，本文在降低峰均功率比方法上進(jìn)行了深入研究并提出了有價(jià)值的改進(jìn)方法，但是研究工作還有不足之處，以下是對(duì)本課 題的研究展望：1）研究更多優(yōu)良的降低峰均功率比的方法并將其和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。2）本文只是研究了 OFDM 系統(tǒng)中過高的峰均功率比這個(gè)問題，另一個(gè)問題 頻率控制的 限制 還率比的三大類方法的優(yōu)缺點(diǎn)。然后提出了基于三維混沌生成相位序列的方法，并對(duì)混沌相SLM 方法，經(jīng)過可以進(jìn)行研究分析。3）可以結(jié)合 OFDM 系統(tǒng)的其他關(guān)鍵技術(shù)比如，同步技術(shù)、信道估計(jì)技術(shù)等值得進(jìn)行研 究探討。正交頻分復(fù)用（ OFDM ）是一種特殊的多載波傳輸技術(shù)。由于具

23、有較高的頻帶利用率 和良好的抗多徑衰落能力， OFDM 被認(rèn)為是第四代移動(dòng)通信的核心技術(shù)之一。其主要缺點(diǎn) 之一就是峰均功率比（PAPR）較高。本文主要圍繞降低 OFDM 系統(tǒng)中的峰均比問題展開 研究，并利用 MATLAB 軟件對(duì)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了仿真。論文首先介紹了 OFDM 系統(tǒng)的基本原理及其優(yōu)缺點(diǎn)，接著分析了 OFDM 系統(tǒng)的峰均 功率比的定義及分布特性，總結(jié)了常用的三大類技術(shù)：預(yù)畸變技術(shù)、編碼類技術(shù)和概率類 技術(shù)，并對(duì)每類技術(shù)中的典型算法都進(jìn)行了詳細(xì)研究和性能仿真。針對(duì)部分傳輸序列（PTS）方法計(jì)算復(fù)雜度較大的缺點(diǎn)，本文討論并比較了次優(yōu)迭代 法和雙層優(yōu)化法這兩種次優(yōu)算法，并基于雙層優(yōu)化法提出

24、了一種改進(jìn)的PTS 算法。該算法通過兩層搜索的方式來得到最優(yōu)相位因子，具體為：第一層搜索利用次優(yōu)迭代方法；第二 層搜索時(shí)再將子塊分組，利用最優(yōu) PTS 法對(duì)相位因子優(yōu)化。仿真數(shù)據(jù)表明，該改進(jìn)方法能 在大幅度降低 PTS 復(fù)雜度的同時(shí)，更好地改善了 PAPR 性能。關(guān)鍵詞：正交頻分復(fù)用 峰均功率比 部分傳輸序列 雙層優(yōu)化法 復(fù)雜度1.3 課題研究的背景及意義 在移動(dòng)通信復(fù)雜惡劣的信道特性、大容量、大覆蓋的要求及移動(dòng)設(shè)備尺寸限制等要求下，對(duì) OFDM 的實(shí)現(xiàn)提出了許多難題，其中 OFDM 的兩大缺點(diǎn)，即高的峰均功率比以及 對(duì)定時(shí)和頻率偏移的敏感性。近年來，圍繞這兩個(gè)問題進(jìn)行了大量研究工作，并且已經(jīng)

25、取 得了許多成績(jī)。 高的峰均功率比會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，對(duì)于數(shù)字部分，如 IFFT/FFT 、DSP、A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換器，它要求大的字長(zhǎng)以滿足量化噪聲及精度的要求5 。由于 OFDM 信號(hào)的大部分幅度只是峰值幅度的一小部分，從而使得這些部件的使用效率很 低。當(dāng)信號(hào)通過非線性設(shè)備如功率放大器時(shí)，會(huì)增加帶內(nèi)失真（ in-band distortion ），從而 增加誤碼率，同時(shí)產(chǎn)生的帶外噪聲（out-band noise），也會(huì)引起相鄰信道干擾，降低頻譜效率。 更為嚴(yán)重的是， 為了減少失真，OFDM 系統(tǒng)所用的功率放大器需要高度線性和很大 的回退 （backoff），這會(huì)大大降低放大器的功率效率，尤其是它限制了OFDM 技術(shù)在便攜和移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用。由此可見，尋找新的方法解決峰均比問題對(duì) OFDM 技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，尤其是在移 動(dòng)與無線通信中的應(yīng)用具有重要意義。如果能有效降低 OFDM 信號(hào)的峰均比， OFDM 技術(shù) 將擁有十分廣闊的應(yīng)用前景。1.4 論文的結(jié)構(gòu)及研究?jī)?nèi)容在本論文中，主要針對(duì) OFDM 系統(tǒng)系統(tǒng)中峰均功率較大的問題，進(jìn)行了深入的理論研 究和相關(guān)的仿真工作。本人所做的工作