降低OFDM峰均功率比的选择性映射和部分传输序列技术

OFDM系统中降低峰均比的算法研究【摘要】第四代移动通信系统以正交频分复用（OFDM）为核心技术为用户提供增值服务。

OFDM技术是一种可以实现高速双向无线数据通信的良好方法。

其具有传输速率高，可以有效对抗符号间干扰（ISI）和有效避免多径传播带来的信道间干扰（ICI）等优点。

在OFDM系统中，其峰均比相对较大和对频率偏移敏感是OFDM系统传输要解决的关键问题。

本文分析了降低OFDM系统峰均比PAPR的原理，并对其性能进行了仿真分析，仿真结果验证了算法的有效性。

【关键词】正交频分复用；峰均功率比；部分传输序列1.引言正交频分复用技术（OFDM）的基本原理就是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。

由于其具有较高的频谱利用率和较强的抗多径衰落能力，近年来已经在很多领域得到了广泛应用。

OFDM 技术一个突出缺点就是其功率峰值与均值比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）较大。

具有较大PAPR的OFDM信号通过功率放大器时，容易造成非线性失真，导致信号畸变，从而导致各个子信道间的正交性遭到破坏，产生干扰，使信号的频谱发生变化，使系统的性能恶化。

目前已有的降低OFDM信号的PAPR值的方法大致可分为三类：第一类是信号畸变技术，主要包括限幅法和压缩扩张方法；第二类是信号的扰码技术，主要包括选择性映射（SLM）和部分传输序列（PTS）；第三类是编码方法，其基本思想是将原来的信息码字映射到PAPR较小的序列来进行传输，从而避开使OFDM信号出现峰值的码字。

而这三类方法中扰码技术最有希望能解决OFDM 系统中的PAPR问题。

3.峰均比的降低方法为了降低OFDM信号中的峰均功率比，国内外学者进行了大量的研究，提出了很多的方法。

目前降低OFDM系统PAPR的研究方法大致可分为三大类，即信号畸变技术、编码技术和信号扰码技术。

3.1 信号畸变技术信号畸变技术是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范围，从而避免较大PAPR的出现。

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)。

OFDM系统中降低峰均功率比的快速算法研究现代社会信息化的高速发展对音、视频信号传输的有效性和可靠性提出了更高的要求。

正交频分复用(OFDM技术因其优良的抗多径衰落能力、较高的频谱利用率和数据传输效率等特性而被广泛应用到移动通信领域, 并成为众多通信标准的重要技术。

然而,由于采用多载波调制，使得OFDM技术产生了较高的峰均功率比(PAPR), 导致信号产生非线性的失真，进而恶化系统的误码率性能，影响OFDM技术更进一步地应用与推广。

因此，在OFDM技术中,如何有效降低系统的PAPR成为一项重要的研究课题。

本文针对这一课题,重点研究了低计算复杂度的PAPF联合降低方法,具体的工作如下:(1)首先介绍了OFDI系统的基本原理和优缺点以及目前降低OFDI系统PAPRS 的信号预畸变、编码、概率类三大类技术,通过理论分析和仿真评估了三类技术的优缺点。

(2) 由于概率类技术相较信号预畸变技术具有不增加误码率、相较编码类技术计算复杂度低的优点, 因此被广泛应用。

本文对概率类技术中部分传输序列(PTS)和选择性映射(SLM)算法进行了深入研究。

针对PTS算法在优化PAPR生能的同时，带来运算复杂度加大的问题，本文研究了一种低复杂度的改进部分传输序列(IPTS) 算法, 设定其相位因子的取值为0 和1, 迭代次数等于子块数。

仿真分析表明，IPTS能在降低系统PAPRS的同时,有效地降低计算的复杂度。

进而提出了结合子块交织(SI) 和IPTS 的联合SI-PTS 算法, 将分割后的子块序列进行特定的交织处理, 降低其相关性, 然后再进行IPTS 操作。

仿真分析表明,相较传统算法,SI-PTS算法在保持OFDM R统误码率(BER)性能的同时,更有效地降低了系统的PAPR并显著减小了运算复杂度。

（3）针对SLM 算法在优化PAPR生能的同时,带来高运算复杂度的问题,本文研究了一种低复杂度的分块选择性映射（BSLM）算法,首先对原始频域序列X进行分割,形成V个子块序列,其次用SLM算法对每一个子块序列进行处理,仿真分析表明,BSLM算法可以在显著优化OFDM系统PAPR生能的同时,有效减小计算复杂度。

OFDM系统中降低峰均功率比方法研究的开题报告一、选题背景正交频分复用（OFDM）系统是一种有效的无线通信技术，可以充分利用频谱资源并提供高速数据传输。

OFDM系统中的一个普遍问题是峰均功率比（PAPR）问题，其导致了非线性失真和功率放大器的低效率，从而限制了OFDM系统的性能。

二、选题意义因此，降低PAPR是OFDM系统中一个非常重要的问题。

目前已经有很多降低PAPR的方法被提出，如部分输出序列（PTS）方法、选择映射（SM）方法和简单余数（SR）方法等。

然而，这些方法仍然存在着一些问题，如计算复杂度大、误比特率（BER）性能差等。

因此，探究更加有效的PAPR降低方法是OFDM系统中的一个紧迫问题。

三、研究内容本研究旨在探究OFDM系统中降低峰均功率比的一些新方法。

具体地，我们将重点关注以下几个方面：1. 部分输出序列方法的改进，比如加速算法时间复杂度、提高误比特率性能等。

2. 选择映射方法的改进，比如如何更好地选择映射表以提高PAPR性能。

3. 简单余数方法的改进，比如如何提高其BER性能、减少其失真等。

四、研究方法本研究将采用实验和模拟两种方法。

首先，我们将实现当前一些PAPR降低方法，并在某些特定条件下进行实验测量。

其次，我们将使用MATLAB等模拟软件对所提出的新方法进行仿真，对其性能进行评估。

五、研究结果通过本研究，我们将得到一些降低PAPR的新方法，并将其性能与先前的方法进行比较。

通过实验和模拟，我们将证明这些新方法的有效性和可行性。

同时，我们将提供一些关于如何使用这些新方法降低PAPR 的实际建议和指导。

六、结论OFDM系统中的PAPR问题一直是一个非常具有挑战性的问题。

本研究将探讨一些新的降低PAPR的方法，提高我们对PAPR问题的理解和认识，为OFDM系统的发展和应用提供更加可靠的技术支持。