OFDM系统中降低峰均比的研究.ppt

OFDM系统中降低峰均比的研究 姓名：陈亚军 学号：2132215071 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。 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，因而这里针对限幅类方法进行了较为详细的研究。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： 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。 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。 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 y x 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。 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。 0 2 4 6 8 100 12 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。 OFDM技术展望 由于OFDM可