OFDM系统PAPR抑制问题研究

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1、OFDM中PAPR抑制问题研究李殿均杜超本邱新建廖畅胡克于浩一、引言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.。1频谱利用率很高，频谱效率比串行系统高　近一倍。2抗多径干扰与频率选择性衰落能力强3采用动态子载波分配技术能使系统达到最大比特率。4

2、通过各子载波的联合编码，可具有很强的抗衰落能力。5基于离散傅立叶变换(DFT)的OFDM采用IFFT和FFT来实现调制和解调，易用DSP实现。OFDM有很多独特的优点OFDM技术其本身的局限性１峰均功率比大，对系统的非线性问题敏感２对定时和频率偏移敏感３保护间隔的引入降低了信道利用率为了降低OFDM系统的复杂度和成本，我们考虑用快速傅立叶变换（FFT）和反变换（IFFT）来实现上述功能，用离散傅立叶变换实现OFDM的调制器解调器如图所示：多载波调制技术1单载波调制单载波(SFN)调制是指把信号去调制到一个载波上，并且在一个信道中只有一个载波信号，即一个已调信号占据了信道

3、的所有带宽。2频分复用在一个通信系统中，一个信道所提供的带宽一般远大于传送一路信号所需带宽。所谓的“复用”，就是将许多彼此独立的信号合并为一个可在同一个信道上传输的复合信号的方法。其中，按信号所占频率区分的复用，称为频分复用(FDM)；而按时间区分的复用，称为时分复用(TDM)。3多载波调制多载波调(MultipleCarrierModulation，MCM)就是将要传输的高速数据流分解成若干个低速比特流，并且用这些比特流去并行调制若干个子载波，即在频域将给定的一个信道分成许多子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制。在单载波调N(如FSK，GMSK等)系统中，已调

4、信号的包络是恒定值。在这样的系统中，发射机的功率放大器可以工作在效率很高的非线性工作区，而输出信号的频谱扩展和失真效应很小。但是在OFDM系统中，当某个时刻多个子载波呈现同极性的峰值时，叠加后的信号便会出现高峰值。子载波的个数越多，出现的峰值就越高。高峰值的产生峰均功率比的定义OFDM信号的峰值平均功率(Peak．to．AveragePowerRatio)，简称峰均功率比(PAPR)，从OFDM的数学表达式可以看出一个OFDM符号是N个正交子信道的信号之和，其中各子信道的载波是sin或cos函数.当所有子信道信号以峰值相加时，,OFDM信号将产生最大峰值。峰均功率比PA

5、PR:定义为OFDM信号的最大峰值功率和同一信号平均功率之比为：其中，其中表示经过IFTT运算之后所得的输出信号，即PAPR的统计特性对于包含Ｎ个子载波的OFDM系统来说，经过IFFT计算得到的功率归一化的复基带符号是其中，表示第k个子载波上的调制信号。例如，对于QPSK调制来说，根据中心极限定理，对于较大子载波数Ｎ，信号的实部和虚部的样点都服从均值为０，方差为０.５的高斯分布，因此OFDM符号的幅度服从瑞利分布，功率服从有中心的，两个自由度的分布，其累积分布函数为,所以得到其累积分布函数为：假设OFDM符号周期内每个采样值之间是不相关的，则在OFDM符号周期内的N个采

6、样值当中，每个采样值的PAPR都小于门限值z的概率分布为：对每个OFDM符号周期内进行过采样有助于更加准确地反映符号的变化情况，特别是针对PAPR而言，由于最后送达到放大器中的应该是经过Ｄ/Ａ变换的连续信号，因此可以更加准确的衡量OFDM系统内的PAPR特性，所以，对OFDM符号实施过采样是非常必要的，但是这样做会使采样符号之间的非相关性遭到破坏，也就是说，是采样符号之间存在一定的相关性，但是如果基于符号之间的相关性来考虑PAPR的准确表达式比较困难，就可以假设利用ａＮ子载波进行飞过采样来近似描述度N个子载波的过采样，其中ａ>1。因此,对OFDM符号实施过采样，就可以看

7、作添加一定独立数量的样本值。PAPR的概率分布可以表示为实施过采样可以更加准确的反映OFDM系统内PAPR的分布情况，而且仅当　时，上式能够较真实的反映实际情况，或者可以从另一个角度来衡量OFDM系统内的PAPR分布，即计算峰均比超过某一门限的概率，得到互补累积分布函数：假设OFDM符号周期内每个采样值之间是不相关的，则在OFDM符号周期内的N个采样值当中，每个采样值的PAPR都小于门限值z的概率分布为：CCDF是x的平滑非递增函数，体现了信号功率高于给定功率电平的统计情况。它的X坐标表示信号峰值功率高出平均功率的dB的电平值，Y坐标表示