OFDM系统中降低峰均比的研究(ppt演讲稿)

OFDM系统中降低峰均比的研究夏滔2007级通信工程正交频分复用技术(OFDM)具有较高的频谱利用率和较强的抗多径衰落能力，被看作第四代移动通信的核心技术之一。但OFDM存在传输过程中峰均比值(PAPR)较高的问题，这就减少了功率放大器的线性区，影响着整个通信系统的运行成本和效率。本文对OFDM系统降低峰均比(PAPR)的技术作了一定的研究。首先分析了目前降低PAPR的三类主要技术：1、限幅类技术，又包括限幅滤波技术、峰值加窗技术和峰值抵消技术。2、编码类技术。3、概率类技术，又包括选择映射、部分传输序列和子载波保留算法。由于限幅类方法是降低PAPR最简单，也是最直接的方法，因而本文中将针对限幅类方法进行了深入研究。用matlab软件来做仿真。通过分析仿真前后的PAPR值，来验证限幅法能够降低OFDM系统的PAPR，提高系统性能，降低在实际运用中的成本。峰均比在某个时刻，若多个载波以同一个方向进行累加时，就会产生很大的峰值，从而要求功率放大器具有很大的线性区域。否则，当信号峰值进入放大器的非线性区域时，就会使信号产生畸变，从而产生子载波间的互调干扰和带外辐射，破坏子载波间的正交性，降低系统性能。因此，必须采用一定的技术来降低信号的峰均比值。设信号s(t)，则其功率OFDM信号的峰均比定义为：2)(tstP)()(maxtPEtPPAPR降低OFDM系统峰均比的方法为了降低OFDM信号的PAPR值，许多人对此进行了研究。到目前为止，已经提出了许多降低PAPR值的技术。把这些技术划分成三类：限幅类技术、编码类技术和概率类技术。峰值抵消峰值加窗限幅滤波限幅类技术限幅类技术采用了非线性过程，直接在OFDM信号幅度峰值或附近采用非线性操作来降低信号PAPR值。非线性过程的缺点会引起信号的畸变。属于这类技术的有:限幅滤波、峰值加窗和峰值抵消。限幅类技术编码类技术编码类技术限制可用于传输的信号码字集合，只有那些幅度峰值低于的码字才能被选择用于传输，从而完全避开了信号峰值。这类技术为线性过程，因此不会出现限幅类技术那种限幅噪声。由于对可用码字进行了限制，所以可用码字数目变少，其传输的信息速率下降。maxA)()()(TRPTSSLM子载波保留算法部分传输序列选择映射概率类技术这类技术并不着眼于降低信号幅度的最大值，而是降低峰值出现的概率。其基本思想就是降低较大峰值出现的概率。一般的概率类技术都将带来一定的信息冗余。概率类技术又包括很多种，主要有：概率类技术限幅类仿真maxAyx限幅原理图在OFDM信号中，由于较大的峰值出现的概率非常小，因此，限幅是一种非常直接和有效的降低峰均比的技术。maxAmaxAmaxA然而，限幅是一个非线性过程，它将导致严重的带内干扰和带外噪声，从而降低整个系统的误比特率性能和频谱效率。限幅后滤波可以降低带外频谱干扰，但这又将导致峰值再生。但我们可以通过多次限幅滤波过程来进行一步降低信号的峰值。0246810012概率原始信号限幅门限一次限幅滤波二次限幅滤波三次限幅滤波四次限幅滤波信号限幅滤波后的功率累积分布限幅技术的基本思想就是预先设定一个限幅门限，当信号的幅度超过这个门限时就会被消掉超出部分，使得信号峰值不超过设定的门限值。信号赋初值变量赋初值模拟OFDM信号计算限幅后信号的峰均比画出限幅后各信道峰均比的图像开始结束对各信道的峰值信号进行限幅采用限幅算法的仿真程序流程图一次限幅滤波后，信号PAPR值的对比，由图中可以看出限幅后信号的PAPR值明显降低。仿真结果表明，采用限幅法来降低峰均比是行得通的。在实际运用中，通过限幅法来降低OFDM系统的峰均比，使得发射机中的功率放大器高效工作，提高系统的整体性能。四次限幅滤波后信号PAPR值的对比，可以看出重复限幅滤波可以显著降低信号的PAPR值，每次限幅滤波过程都能进一步改善信号的PAPR特性。这个结果告诉我们，在实际运用中，当一次限幅后不能达到我们需要的标准时，可以采用多次限幅滤波来进一步降低峰均比值，最终达到标准。从仿真结果中我们能看出，限幅后的信号它的PAPR值明显降低，而且多次限幅后可以使效果更加明显，每次限幅滤波过程都能进一步改善信号的PAPR特性。仿真结果证明，限幅法是有效的，同时，限幅法也是最直接、最简单的方法。但是，限幅法也有它的缺点，限幅是一个非线性过程，它将导致严重的袋内干扰和带外噪声，从而降低整个系统的误比特率性能和频谱效率。OFDM技术展望由于OFDM可以有效地消除信号多径传播所造成符号干扰(ISI)，OFDM技术良好的性能使得它在很多领域得到了广泛的应用。随着因特网的发展，人们对数据业务的需求也不断增大，人们希望移动通信系统能提供更广泛的业务种类，包括话音、视频、多媒体和宽带数据业务等。为了实现真正意义上的宽带无线系统，国际电信联盟已开始着手制定下一代移动通信系统，即4G。随着4G标准的制定，OFDM将作为主流技术写入4G标准中。而OFDM已存在的许多不兼容的标准，会影响其广泛的使用。正如任何新技术一样，OFDM技术的标准化还有漫长的道路要走，但是一旦其相关的技术标准出台并得到广大工业界的支持，其威力不可忽视。