降低OFDM系统峰均功率比的SLM改进方法

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一种降低OFDM信号峰均功率比的方法

一种降低OFDM信号峰均功率比的方法——压缩扩展变换翁金成，车晓璇，李蔚北京邮电大学电信工程学院，北京（100876）E-mail：jincheng.weng@摘要：正交多载波频分复用OFDM技术是因能有效克服多径衰落的，并且频谱效率高, 特别适用于高速移动通信系统，但高的峰均比是其主要缺陷。

本文着重论述了使用压缩扩展变换技术来降低其PAPR，但是，牺牲了误码率性能。

本文还分析了压缩变换对误码率的影响，以及如何选取参数等一系列问题。

关键词：OFDM，峰均比、压缩扩展变换1. 引言正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术可以有效抑制由于无线信道多径时延所引起的符号间干扰（ISI），因此它特别适于无线环境下高速数据传输，是被普遍看好的下一代移动通信系统中的关键技术。

但OFDM的峰均功率（PAPR）比较高，从而对功率放大器的线性范围提出了很高的要求，这成为OFDM技术实用化的一大障碍。

因而如何降低OFDM信号的峰均功率比成了目前研究的一项关键技术。

目前所存在的减少PAPR的方法大概可以分为两类：第一类是在IFFT之前，尽量避免将产生高PAPR的码子，通常的采用循环编码，或利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理，从而选择PAPR较小的OFDM符号来传输。

这种方法的缺陷是通常可供使用的编码图样数量非常少[4]。

第二类是在IFFT之后对高PAPR的信号加以处理，通常有限幅、峰值加窗或峰值消除等技术[2]。

这种方法的好处是直观、简单，但缺点是对系统性能将造成损害。

本论文提出了一种压缩扩展变换的方法来降低OFDM信号的PAPR。

它的主要思想是源于语音压缩编码技术。

据分析OFDM信号幅值的概率分布与话音的概率分布相似，所以我们模仿话音信号的µ律压缩技术来对OFDM信号加以压缩，使OFDM信号的小幅度值扩大，大幅度值缩小，从而降低了OFDM系统的PAPR。

一种降低OFDM系统峰均比的新方案

一种降低OFDM系统峰均比的新方案张理华;康桂华;李佳珉【摘要】提出了一种降低OFDM系统峰均比(PAPR)的实现方案,该方案利用编码和选择性映射(SLM)方法相结合来降低OFDM系统的PAPR,可以认为是一种改进的SLM算法.给出了具体的编解码方案、边信息的传输方案,他通过将边信息嵌入到传输数据中,随数据码元一起发送,不会造成系统频谱利用率的下降.最后,对PAPR 和误码率(BER)性能进行了仿真研究,结果表明改进SLM算法可以有效降低OFDM 系统的PAPR,同时在瑞利衰落信道下可以降低系统的误码率.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)013【总页数】5页(P4-7,11)【关键词】正交频分复用;选择性映射;峰均比;互补累积分布函数【作者】张理华;康桂华;李佳珉【作者单位】河海大学,计算机及信息工程学院,江苏,常州,213022;河海大学,计算机及信息工程学院,江苏,常州,213022;河海大学,计算机及信息工程学院,江苏,常州,213022【正文语种】中文【中图分类】TN9141 引言OFDM对于移动通信系统来说是一种非常有吸引力的技术，他的频谱利用率高、抗衰落能力强，且能在频率选择性衰落信道中进行高速数据传输。

OFDM技术已经在很多实际系统中得到了应用，例如数字音频广播(DAB)和数字视频广播(DVB)[1]。

然而，OFDM系统中最主要的问题之一在于OFDM信号的PAPR很大，容易导致OFDM信号的交调失真和系统性能的下降[2]。

目前，有很多用来降低OFDM信号PAPR的方法。

最简单的方法就是限幅滤波法，他是把信号PAPR值限定在一个设定的门限范围内然后进行发送，这将会引起信号的带内失真和带外辐射[3]。

SLM和部分传输序列(PTS)，这两种方法能够改善OFDM信号的统计特性，可以有效地降低OFDM信号的PAPR，但是他们需要传输边信息[4]，会造成系统传输速率的下降。

OFDM技术及降低其峰均功率比的二种有效的方法

OFDM技术及降低其峰均功率比的二种有效的方法The Techniques and an Efficient PAPR Reduced Method ofOFDM Systems徐会彬万国金南昌大学通信系统与应用摘要: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.关键词:OFDM(正交频分复用):多径效应;峰均功率比(PAPR);随机相位校正;功率差异Abstract:OFDM,a kind of Multi-carrier modulating techniques,holds a high PAPR(Peak-to-Average-Power Ratio)due to its special modulating characteristics.High PAPR signal limits this technique to be applied in practice because the strict linearity to the power amplifier is required by it .Tough, many schemes presented to reduce the PAPR,most of them are at the cost of incr easing the systems’complexity .By the method of PAPR reduced for OFDM is presented in this thesis,the PAPR,can be lowered to some degree without excessively increasing the complexity of the systems.Key words:OFDM(Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing), multi-path effect, PAPR (Peak-to Average), random phase up dating, power variance(PV)1引言无线信道的一个重要特点是多径传播，它使接收信号相互重叠，产生符号间干扰(ISI)。

基于SLM的减小OFDM系统PAPR的改进技术

2008年第12期，第41卷通信技术 Vol.41，No.12,2008 总第204期Communications Technology No.204,Totally基于SLM的减小OFDM 系统PAPR的改进技术李万臣，李佑虎（哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨 150001）【摘要】OFDM系统的峰均功率比过大是一个严重的问题。

降低OFDM系统的峰均功率比中的选择性映射法（SLM）方法需传送边带信息，但边带信息传送需要严格的信道编码，增加了系统复杂性，占用了频带宽度。

文中将传统的OFDM峰均功率比降低技术SLM方法加以改进并与限幅技术结合起来，所生成的新算法有效地弥补了传统SLM技术限制峰均功率比不足的问题，并且不用传输边带信息。

仿真表明，该方法有良好的性能。

【关键词】正交频分复用；峰均功率比；选择性映射法；限幅【中图分类号】TN929.5 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2008)12-0122-03 Improved OFDM PAPR Reduction Technology Based On SLMLI Wan-chen, LI You-hu(Information And Communication College, Harbin Engineering University, Haerbin Heilongjiang 150001, China)【Abstract】a serious problem of OFDM system is its high Peak-to-Average Power Ratio (PAPR). This paper proposes a improved SLM technology, which is combined with clipping. This would make the system unnecessary to transmit the side information, thus the problem that the SLM could not effectively reduce the OFDM PAPR is solved, and the increase of data rates loss and system complexity avoided. The simulation shows that the proposed method is of excellent performance.【Key words】orthogonal frequency-division multiplexing; Peak-to-Average Power Ratio; Selected mapping; Clipping0 引言OFDM（orthogonal frequency-division multiplexing，正交频分复用）是一种多载波传输技术。

降低OFDM系统峰均功率比的方法

一种降低OFDM峰均比的改进SLM算法OFDM系统的主要缺陷之一是输出信号中存在较高的峰均比(PAPR)，PAPR在高功率放大器的非线性区域可能会造成信号失真，导致误码率增加. 目前已有很多降低PAPR的方法，如限幅滤波方法，该方法将PAPR限定在一个门限值内，是一种最简单的方法，但它会引起带内失真和带外辐射；编码类方法, 它的基本原理就是将输入的数据利用不同编码来产生PAPR较小的OFDM符号，但会导致信息速率下降；选择性映射(SLM)和部分传输序列(PTS)方法利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理来改变其统计特性，通过优化子信道的载波相位选择能得到最低PAPR的相位组合. SLM和PTS算法均可有效降低OFDM信号的峰均比而不会造成系统性能的损失，是比较好的方法，但在实现时均需要对相位因子进行多次加权，并且还要进行IFFT运算，增加了系统计算的复杂度. 本文对一种低复杂度的扩展改进SLM 算法进行了研究，并通过仿真进行了验证。

常规SLM算法由式(1)可得，OFDM系统的发射信号x n=IFFT[X k], (n ,k=0,…,N-1). SLM首先假设存在M(μ)]T，(1≤μ≤M),利用这 M 个不同的、长度为N的随机相位序列矢量P(μ)=[P0(μ),P1(μ),…,P N−1个相位矢量分别与IFFT的输入序列X进行点乘，则可以得到M个不同的输出序列X r，即：X r=X r0,X r1,…,X r N−1≤X∙Pμ≥(X0P0μ,X1P1μ,…,X N−1P N−1μ)然后对M个序列Xr分别实施IFFT计算，得到M个不同的输出序列x r=(x r0,x r1,…,x r N−1)；最后在给定的 PAPR门限下，从这M个时域信号内选择PAPR性能最好的用于传输.改进SLM算法因为由x r=IFFT[X r]=QX r（Q是IFFT矩阵）得到X r=Q−1x r，而Xr和相位旋转矢量P相乘以后可以表示为：X r′=X r0P0X r1P1…X r N−1P N−1=RX r，其中R是相位矩阵；'Xr经过IFFT 变换后的信号又可以表示为：x r′=IFFT X r′=QX r′=QRX r=QRQ−1x r，因此可定义变换矩阵W的表达式为：W=QRQ−1这样就可用变换矩阵W代替IFFT运算. 改进SLM算法的实现框图如图1从图1中可以看出，改进的SLM算法减少了一半的IFFT运算模块，用变换矩阵W取代移除的IFFT模块并产生候选信号. 改进SLM算法的重点是选择合适的相位旋转矢量P(即相位矩阵R)，使变换矩阵 3 W有低的计算复杂度，如果选择P=[1,j,1,–j,1,j,1,–j,…,1,j,1,–j]T或是P=[1,j,1,j,1,j,1,j,…,1,j,1,j]T，则由式(5)可以计算得到，变换矩阵W只需要3N次复数加法。

一种降低OFDM系统峰均比改进的SLM算法

性能，仿真结果如图１示。在所参考文献：
［】崔小准，１胡光锐，．ＦＭ系统峰值功率的降低和处理陈豪ＯＤ方法［．信技术，０，２： — ５Ｊ通】２９（）ｌｉｈｒｂｒｅｕｉｇｔｅｅｋｔ－ｖｒｇｐｗｒ２ａｍ，ｓｅ，ｅ．ｄｃｎｈｐａ－ｏａｅａｅｏｅＦｃＨｕＲ
系数的取值做了严格规定，并没有从理论上进行一般性峰均比的方法，它的具体实现方式是在发送端随机产生论述。本文对概算法进行了进一步扩展，从理论上推导出
一
Ｍ长为Ｎ相序矢ｕ（ｐＪｐ，个度的位列量１ｐｌ …，一，ｕ），
般性的加权系数取值。仿真结果证实了该算法的有效其中ｕｌ２ …Ｍ，＝ｘ（‘ ）（在［，竹］＝，，Ｐｅｐｊ，ｐＰ０２内均匀性和可行性分布，般为避免复杂的复数运算，常选定（ ∈（一通Ｐ
一
共增加Ｍ（１２Ｍ一）个备选序列。／若０可取ｖ个数值，则可增加ｖ ×Ｍ（一）个时域Ｍ１２／
ＰＲ阳ｌＡ０【
备选序列，加上原先产生的Ｍ个备选序列，共产生ｖＭ × ｆ一）＋Ｍ１２Ｍ个备选序列，但仅需要进行Ｍ次Ｉｒ运算，／Ｆｒ使系统保持较低的运算复杂度。同时，由于需要在接收端进行正确解调，该算法需要在发射段插入边带信息，由于共产生ｖ× Ｍ１２Ｍ个Ｍ（一）＋／备选序列，故边带信息量为：
［］Ｍｕｌ，ｂｒＦＭｗｔｅｕｅｐａ —ｏａｅａｅｏｅ３ｌｒｅＨｕｅ．Ｄｉｒｄｃｄｅｋｔ— ｖｒｇｐｗｒＯｈ

光OFDM系统中一种改进的SLM峰均比抑制方案_袁建国

·７６·
１５年第２６卷０光电子 · 激光２
资源得到最大限度的利用。但Ｏ－ＯＦＤＭ系统最较大的缺点之一就是峰值平均功率比（ＰＡＰＲ）１～４］，高［当放大器的动态范围不能满足较大功率信号的要求时，就会使这些信号产生畸变，从而影采取措施降低响Ｏ－ＯＦＤＭ系统的性能。因此，ＦＤＭ信号的ＰＡＰＲ是Ｏ－ＯＤＭ系统的关键技ＯＦ术之一。目前，针对降低ＯＤＭ系统ＰＡＰＲ的方Ｆ［４～７］。在现有的解决方案中，案做了大量的工作选择性映射法（技术因其实现相对简单、不ＳＬＭ）引入传输信号畸变以及ＰＡＰＲ抑制效果明显等被［８，９］。广泛研究可以无失ＬＭ方案是一种概率类技术方案，Ｓ但由于要进行真地降低Ｏ－ＯＦＤＭ信号的ＰＡＰＲ，运算，因此具有较多次快速傅里叶逆变换（ＦＴ）ＩＦ
１引言
技术是光通信技ＦＤＭ）Ｏ－Ｏ光正交技术的完美结合，Ｆ频谱利用率的光传输网络的同时，还可以实现向更高速率系统的平滑过渡，从而使光链路的频谱
：ｉｌｕａｎｃｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎａ＊Ｅ＠－ｍｙｊｇｑｐ收稿日期：０４０３０５２０２０１４２０１４－－修订日期：－－））基金项目：重庆高校创新团队建设计划、国家自然科学基金（和重庆邮电大学（重庆市）研究生科研创新（资助６１４７２４６４ＣＹＳ１４１４４项目

降低可见光通信OFDM系统峰均比的SLM改进算法

引用本文：秦岭，于利强，郭瑛，等.降低可见光通信OFDM系统峰均比的SLM改进算法[J].光通信技术,2021,45(4):32-37.降低可见光通信OFDM系统峰均比的SLM改进算法秦岭,于利强，郭瑛，徐艳红,胡晓莉-(内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010)摘要:针对传统选择性映射(C-SLM)算法存在计算复杂度高的问题，提出了分组(G-SLM)的改进算法,在不增加系统计算复杂度的情况下，将时域备选信号的个数从M增加到M2/4,并且通过仿真确定了最佳的a值;针对C-SLM算法存在峰均功率比(PAPR)抑制性能有限的问题，将G-SLM算法与0-law压缩扩展法相结合,提出了4-GSLM联合算法，进一步降低了系统PAPR.仿真结果表明：在互补累计分布函数(CCDF)取值为10-9时，与原始信号、G-SLM算法和：-law压缩扩展法相比，;-GSLM算法的PAPR分别降低了7.5dB、3.2dB和2.1dB.关键词：可见光通信;正交频分复用；峰值平均功率比;选择性映射;计算复杂度中图分类号：TN929.1文献标志码：A文章编号$1002-5561(2021)04-0032-06D01：10.13921/ki.issn1002-5561.2021.04.007开放科学(资源服务)标识码！OSID):SLM improvement algorithm for reducing peak-to-average ratio in OFDM systems for visible light communicationsQIN Ling,YU Liqiang,GU0Ying,XU Yanhong,HU Xiaoli6(School of Information Engineering,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou Inner Mongolia014010,China)Abstract:Aiming at the high computational complexity of traditional selective mapping(C-SLM)algorithm,an improved grouping(G-SLM)algorithm is proposed.Without increasing the computational complexity of the system,the number of time-domain candidate signals is increased from M to M2/4,and the optimal a value is determined by simulation.In view of the limited peak-to-average power ratio(PAPR)suppression performance of C-SLM algorithm,a"-GSLM joint algorithm is proposed by combining G-SLM algorithm with"-law compression expansion method,which further reduces the PAPR of the system.The simulation results show that when complementary cumulative distribution function(CCDF)is10-3,the PAPR of"-GSLM algorithm is reduced by7.5dB,3.2dB and2.1dB respectively compared with the original signal,G-SLM algorithm and"-law compression expansion method.Key words:visible light communications;orthogonal frequency division multiplexing;peak-to-average power ratio;selective mapping;computational complexity收稿日期：2020-09-1E%基金项目：国家自然科学基金(61961033)资助；内蒙古自然科学基金(2019MS06021&2019LH06005)资助；内蒙古自治区高等学校(青年科技英才支持计划”(NJYT-19-A15)资助％作者简介：秦岭(1979—)，女，内蒙古包头人，博士，教授，硕士生导师％主要研究方向为基于LED的收发系统相关技术、定位技术和编译码、调制/解调技术等，主持和参加国家自然科学基金、内蒙古自然科学基金等各类科研项目共20余项，获得国家发明专利10项，以第一作者或合作作者发表核心以上论文40多篇％现主要担任国家自然科学基金评审专家，《中国激光》、《光学学报》、《激光与光电子学进展》和《光通信技术》等国内知名期刊的审稿专家，多次参加国际学术会议并担任委员。

OFDM系统中降低峰均比的研究

四次限幅滤波
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信号限幅滤波后的功率累积分布
OFDM系统中降低峰均比的研究
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。
OFDM系统中降低峰均比的研究
采用限幅算法的仿真程序流程图
开始
信号赋初值变量赋初值模拟OFDM信号
OFDM系统中降低峰均比的研究
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
OFDM系统中降低峰均比的研究
限幅类仿真
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。
对各信道的峰值信号进行限幅
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
结束
OFDM系统中降低峰均比的研究
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。
y
x
限幅原理图
OFDM系统中降低峰均比的研究
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。

一种采用SLM改善OFDM峰均比的新方法及装置

一种采用SLM改善OFDM峰均比的新方法及装置论文导读：较高的峰均比（PAPR）一直是OFDM技术的难点和关键问题所在，也是OFDM技术走向实用化的一道屏障，所以为了推广OFDM技术的应用，就必须优化其系统性能，这就需要去降低系统的PAPR。

当使用SLM方案来抑制PAPR时，不可避免的要考虑以下两个问题：首先，接收机必须要知道发射机所选择的相位序列，以至于接收机能够准确的恢复数据，因此需要在发射机加一个辅助信息发生器来产生辅助信息标志经过相位偏转的数据块。

关键词：正交频分复用，选择性映射，峰均比，辅助信息0. 引言较高的峰均比（PAPR）一直是OFDM技术的难点和关键问题所在，也是OFDM 技术走向实用化的一道屏障，所以为了推广OFDM技术的应用，就必须优化其系统性能，这就需要去降低系统的PAPR。

选择性映射[1]（SLM）是一种非畸变的方法来降低PAPR，其基本思想是用U个统计独立的向量去代表相同数据,然后再让这U个向量同时进行IFFT ,得到OFDM符号的在时域的离散采样，分别计算这U个向量的PAPR ,从这些序列中选出具有最小PAPR的向量进行传输。

选择性映射法的优点就是不受调制方式和载波数量的限制，且不会发生信号畸变。

其次，辅助信息的传输应该准确高效，而且系统资源不能被占用，且不能影响系统性能。

因此本文设计出了一种解决上述两个问题的发射和接收装置，不但大大提高了系统传输效率，而且增强了系统抗干扰的能力，从而提高了OFDM系统的性能。

1. SLM算法原理及新装置数据流程采用SLM的OFDM系统发射机内的信号可以表示为[3]：，（n，k＝0，1，…N－1）假设存在M个不同的，长度为N的随机相位序列矢量其中：＝1，2，…M，在[0, ]之内均匀分布。

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然而然就又想到使用别的频谱特性好的窗函数，比较适合的窗函数有升余弦窗，Kaiser窗和汉明窗。总之，选择窗函数的原则就是：其频谱特性比较好，而且也不能在时域内过长，避免对更多个时域采样信号造成影响。
C变换即对信号实施压缩扩展。传统的扩张方式是将幅度比较小的信号进行放大，大幅度信号保持不变，这样做就会以增加整个系统的平均功率为代价，来降低PAPR，且使信号的功率值更接近功率放大器的非线性变化区域，容易造成信号的失真。C变换是把大功率发射信号压缩，把小功率信号进行放大，从而可以使得发射信号的平均功率相对不变，这样不但减小系统的PAPR，而且还可以使得小功率信号抗干扰的能力有所增强，μ律压缩扩展算法可以用于这种方法中，在发射端对信号实施压缩扩展，而在接收端要实施逆操作，以恢复原始数据符号。
图：
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图3 改进后的SLM原理图
图2 PTS方法的基本原理部分传输序列(PTS)是在SLM方法的基础上发展起来的，它是将发送信息序列分割成V个独立的分组，每一个分组单独进行IFFT，然后，各个分组再利用V个辅助信息进行相位反转，经过优化后各分组组合成PAPR较低的OFDM信号发送，同时V个辅助信息也要作为边信息被发送。
这种方法的关键在于如何选择具有最低 PA PR值的序列。OFDM符号是否会出现高的PAPR，取决于并行传输序列的频谱，频谱越平坦，它的PA PR 越小。这给我们一些启示:选择出来的序列应该是频谱较平坦的序列。如果要计算每个序列的频谱，会比较复杂。但是如果能从序列本身去判断其频谱是否平坦，就会降低算法的复杂度。通常来说，随机性较好的序列其频谱较平坦，所得到的OFDM符号也将具有较低的峰均功率比。我们知道，m序列就有很平坦的频谱，从时域角度考虑是因为m序列具有同随机序列很相似的性质，从而可以推断，某个序列的性质越接近随机序列，那么它的频谱越平坦，就越有可能具有较低的PA PR 值。因此可以从与m序列异或后的M个序列中选择随机性最好的序列作为最佳序列。下图为这一设想的原理图和仿真
DAI Yanli WU Linjun (Institute of Information Engineering, Henan University of Technology,Zhengzhou,450052,China) Abstract: OFDM as a high-speed information transmisson technology,has good resistance to multipath interference,efﬁcient spectrum utilization,but its main disadvantage is that high peak to average power ratio(PAPR).There are many programs to reduce the PAPR of OFDM system,SLM method is one of them.The article proposed a new method based on the traditional SLM method.The new method can signiﬁcantly reduce the complexity of system while also improved the system performance. Keyword: OFDM PAPR SLM CCDF
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降低OFDM系统峰均功率比的 SLM改进方法
代艳丽武林俊/河南工业大学信息工程学院（河南郑州·450052）
摘要: 正交频分复用(OFDM )作为一种高速信息传输的
技术,具有很好的抗多径干扰能力,高效的频谱利用率，但它
的一个主要缺点就是具有很高的峰均功率比(PAPR)。目前
3.1 用信号预畸变技术降低PAPR 信号预畸变方法是将OFDM信号峰值部分进行非线性畸变来降低幅值，在信号被送到放大器之前，首先经过非线性处理，对有较大峰值功率的信号进行预畸变，使其不会超出放大器的动态变化范围，从而避免降低较大PAPR的出现。该方法主要有削波(Clipping)，峰值加窗和压缩扩展变换(C变换)等技术。削波方法指将 O F D M信号中高于系统动态范围d 的信号削平。这种方法虽然简单，但是它会产生带内失真和频带的扩展。使用过抽样的技术可以减少带内失真，过抽样后限幅会产生带外干扰，使用滤波来降低频带扩展所产生的带外辐射影响。峰值加窗方法是对削波方法的改进。上面提到的削波方法，可以认为是让原OFDM信号通过一个矩形窗函数，这个窗的幅度是希望的信号最大幅值。所以削波后的频谱就是OFDM信号原来的频谱卷积上窗函数的频谱。这个矩形窗的引人必然会对原信号的频谱产生影响从而引起带内和带外干扰。因为矩形窗的频谱旁瓣收敛很慢，所以人们自
PAPR大于某一门限的概率分布，即PAPR的互补累积分布函数( CCDF)可以表示为：
在峰均比降低技术的研究中，一般都采用CCDF来衡量 OFDM系统内的PAPR分布。
三、降低峰均比的方法概述
为了降低OFDM信号中的峰均功率比，国内外学者进行了大量的研究，目前，降低峰均比的方法大致可分为三大类，即信号畸变，信号编码和信号扰码技术。
图4 改进后SLM的仿真图改进后的SLM中，信号经过码块分割和编码交织后得到待映射的二进制比特流X，让X和N个m序列异或，就得到了X1, X 2,…X N,这N个序列，它们代表了相同的信息，再通过判决算法从这N个序列中找出最有可能代表具有较小PAPR 的序列进行下一步的传输，包括对序列进行映射，串并变换，IFFT以及后面的相关处理。由仿真结果图可以看出，改进后的SLM方法与传统的SLM对PAPR值的降低效果相差不大，而改进后的SLM只需要一套IFFT模块，大大将低了设备的复杂度。
3.2 利用编码方法降低PAPR 编码方法的基本思想是发送端通过使用编码来发送低 PA PR的码字，丢弃高 PA PR的码字。分组编码的关键技术就是寻找既具备好的编解码性能，又有较好的检错纠错能力的码字集合，同时PA PR又要低。格雷互补码和m序列可以符合这样的要求。编码类技术为线性过程，虽然不会出现预畸变技术那种噪声，但是却需要详尽的搜索以找出所需要的码字，当子载波数特别大时，计算复杂度将会非常大，而且信息速率也会下降。这类方法所获得的PAPR性能增益是以在相同数据传输速率的条件下来增加系统带宽，以及相同发射功率条件下来降低每发送比特的能量为代价的，并且只适合于子载波数比较小的情况。 3.3 利用信号扰码方法降低PAPR 信号扰码的基本思想是对输入的信号进行多种扰码处理，在多个信号中寻找PAPR最小的信号发送出去。这种方法虽然并不能保证所有传输信号的幅度都小于门限值，但是却大大降低了峰值出现的概率。这类方法中最具有代表性的是选择映射(Selected Mapping SLM)方法和部分传输序列(Partial Transmit Sequences PTS)方法。
法保护。
对于故障2，当主PE故障时，可通过BGP快速故障检测和收敛机制，加快对端PE的路由更新，一般保护时间可能为几秒。
本文介绍了降低OFDM系统峰均功率比的三类方法，针对SLM方法进行了研究。
二、OFDM系统的峰均比的定义及分布
信号的峰均比是指信号的最大峰值功率与平均功率的比值。假设表示在系统中经过运算之后所得到的输出信号, 即有
Improved SLM Ways to Reduced the PAPR of OFDM System
代艳丽武林俊/降低OFDM系统峰均功率比的SLM改进方法
47 2010 No.1
& Information
信息通信
communications
则峰均功率比定义为:
其中, E［·］表示数学期望。对于包含N个子道的OFDM 系年统来说, 当N个子信号都以相同的相位求和时, 所得到的信号峰值功率是平均功的N 倍,基带信号的峰均比可达到: PA PR（d B）=10 lg N。假设OF DM信号样值之间彼此独立, 那么PAPR小于某一门限的概率分布, 即PAPR的累积分布函数（CDF）可以表示为:
五、结束语
本文简单介绍了OFDM技术的特点及峰均功率比的概念，OFDM技术虽然有很多显著的优点，但由于其本身固有的不足，要最终成为第四代移动通信的核心技术，还有很多问题需要解决。针对高峰均功率比这一主要的缺点，本课题在传统降低OFDM峰均功率比的方法上进行研究，提出了一种改进的SLM方法，新方法能够降低设备的复杂度，有利于工程的实现。
参考文献
[1] 佟学俭,罗涛编著.OFDM移动通信技术原理与应用.北京:人民邮电出版社,2003 （下转第58页）
代艳丽武林俊/降低OFDM系统峰均功率比的SLM改进方法
49 2010 No.1
& Information
信息通信
communications
通过主备端口保护、V R R P等机制进行冗余保护，保护时间根据故障点的不同一般为几百毫秒到几秒。如果单挂，则无
由于OFDM系统内存在多个正交的子载波，而且其输出信号是多个子信道的叠加，因此，OFDM 也有其自身的缺点。除了对频率偏差敏感之外，O F D M的另一个缺点就是具有较高的峰均功率比( Peak- to- Average Power Ratio, PAPR) 。相对单载波系统而言，OFDM发射机的输出信号的瞬时值会有较大的波动，这将要求系统内的一些部件具有很大的线性动态范围，同时也要求后继D/A转换器具有较大的转换宽度，这样就增加了系统实现难度和成本。如果采用大动态范围的线性放大器或者对非线性的放大器进行补偿，将会使功率放大器的效率大大降低，绝大部分能量都会转化为热能被浪费掉，这对于移动通信中使用电池的终端设备来讲是绝对不能允许的。