OFDM系統中降低峰均比的研究

OFDM系統中降低峰均比的研究2024/3/28OFDM系統中降低峰均比的研究

正交頻分復用技術(OFDM)具有較高的頻譜利用率和較強的抗多徑衰落能力，被看作第四代移動通信的核心技術之一。但OFDM存在傳輸過程中峰均比值(PAPR)較高的問題，這就減少了功率放大器的線性區(qū)，影響著整個通信系統的運行成本和效率。本文對OFDM系統降低峰均比(PAPR)的技術作了一定的研究。首先分析了目前降低PAPR的三類主要技術：1、限幅類技術，又包括限幅濾波技術、峰值加窗技術和峰值抵消技術。2、編碼類技術。3、概率類技術，又包括選擇映射、部分傳輸序列和子載波保留算法。由于限幅類方法是降低PAPR最簡單，也是最直接的方法，因而本文中將針對限幅類方法進行了深入研究。用matlab軟件來做仿真。通過分析仿真前后的PAPR值，來驗證限幅法能夠降低OFDM系統的PAPR，提高系統性能，降低在實際運用中的成本。OFDM系統中降低峰均比的研究峰均比在某個時刻，若多個載波以同一個方向進行累加時，就會產生很大的峰值，從而要求功率放大器具有很大的線性區(qū)域。否則，當信號峰值進入放大器的非線性區(qū)域時，就會使信號產生畸變，從而產生子載波間的互調干擾和帶外輻射，破壞子載波間的正交性，降低系統性能。因此，必須采用一定的技術來降低信號的峰均比值。OFDM系統中降低峰均比的研究

設信號s(t)，則其功率OFDM信號的峰均比定義為：

OFDM系統中降低峰均比的研究降低OFDM系統峰均比的方法為了降低OFDM信號的PAPR值，許多人對此進行了研究。到目前為止，已經提出了許多降低PAPR值的技術。把這些技術劃分成三類：限幅類技術、編碼類技術和概率類技術。OFDM系統中降低峰均比的研究

限幅類技術限幅類技術采用了非線性過程，直接在OFDM信號幅度峰值或附近采用非線性操作來降低信號PAPR值。非線性過程的缺點會引起信號的畸變。屬于這類技術的有:限幅濾波、峰值加窗和峰值抵消。限幅類技術OFDM系統中降低峰均比的研究編碼類技術編碼類技術限制可用于傳輸的信號碼字集合，只有那些幅度峰值低于的碼字才能被選擇用于傳輸，從而完全避開了信號峰值。這類技術為線性過程，因此不會出現限幅類技術那種限幅噪聲。由于對可用碼字進行了限制，所以可用碼字數目變少，其傳輸的信息速率下降。OFDM系統中降低峰均比的研究

概率類技術這類技術并不著眼于降低信號幅度的最大值，而是降低峰值出現的概率。其基本思想就是降低較大峰值出現的概率。一般的概率類技術都將帶來一定的信息冗余。概率類技術又包括很多種，主要有：概率類技術OFDM系統中降低峰均比的研究限幅類仿真

yx限幅原理圖在OFDM信號中，由于較大的峰值出現的概率非常小，因此，限幅是一種非常直接和有效的降低峰均比的技術。OFDM系統中降低峰均比的研究

然而，限幅是一個非線性過程，它將導致嚴重的帶內干擾和帶外噪聲，從而降低整個系統的誤比特率性能和頻譜效率。限幅后濾波可以降低帶外頻譜干擾，但這又將導致峰值再生。但我們可以通過多次限幅濾波過程來進行一步降低信號的峰值。0246810012概率原始信號限幅門限一次限幅濾波二次限幅濾波三次限幅濾波四次限幅濾波信號限幅濾波后的功率累積分布OFDM系統中降低峰均比的研究

限幅技術的基本思想就是預先設定一個限幅門限，當信號的幅度超過這個門限時就會被消掉超出部分，使得信號峰值不超過設定的門限值。OFDM系統中降低峰均比的研究

信號賦初值變量賦初值模擬OFDM信號計算限幅后信號的峰均比畫出限幅后各信道峰均比的圖像開始結束對各信道的峰值信號進行限幅采用限幅算法的仿真程序流程圖

OFDM系統中降低峰均比的研究一次限幅濾波后，信號PAPR值的對比，由圖中可以看出限幅后信號的PAPR值明顯降低。仿真結果表明，采用限幅法來降低峰均比是行得通的。在實際運用中，通過限幅法來降低OFDM系統的峰均比，使得發(fā)射機中的功率放大器高效工作，提高系統的整體性能。

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四次限幅濾波后信號PAPR值的對比，可以看出重復限幅濾波可以顯著降低信號的PAPR值，每次限幅濾波過程都能進一步改善信號的PAPR特性。這個結果告訴我們，在實際運用中，當一次限幅后不能達到我們需要的標準時，可以采用多次限幅濾波來進一步降低峰均比值，最終達到標準。OFDM系統中降低峰均比的研究

從仿真結果中我們能看出，限幅后的信號它的PAPR值明顯降低，而且多次限幅后可以使效果更加明顯，每次限幅濾波過程都能進一步改善信號的PAPR特性。仿真結果證明，限幅法是有效的，同時，限幅法也是最直接、最簡單的方法。但是，限幅法也有它的缺點，限幅是一個非線性過程，它將導致嚴重的袋內干擾和帶外噪聲，從而降低整個系統的誤比特率性能和頻譜效率。OFDM系統中降低峰均比的研究OFDM技術展望由于OFDM可以有效地消除信號多徑傳播所造成符號干擾(ISI)，OFDM技術良好的性能使得它在很多領域得到了廣泛的應用。隨著因特網的發(fā)展，人們對數據業(yè)務的需求也不斷增大，人們希望移動通信系統能提供更廣泛的業(yè)務種類，包括話音、視頻、多媒體和寬帶數據業(yè)務等。為了實現真正意義上的寬帶無線系統，國際電信聯盟已開始著手制定下一代移動通信系統，即4G。隨著4G標準的制定，OFDM將作為主流技術寫入4G標準中。而OFDM已存在的許多不兼容的標準，會影響其廣泛的使用。正如任何新技術