【正文】 估計算法 在信道估計算法中，基于導頻信息的最常用，因為它能夠減輕和補償信道的多徑衰落。一般情況下，無線信道都具有隨機性，這種隨機性會直接導致接收端的信號的幅度、頻率以及相位發(fā)生失真，不易進行分析。仿真需要設定的數(shù)據(jù)如 表 所示?？梢灾?， 當 取 m=N 時， ()rn的統(tǒng)計特性 可以 有很大區(qū)別 ，例如 n 在集合 I 中與 n 不在集合 I 中時差別就 非常大 。 第 i 個 符 號 第 i + 1 個 符 號第 i 1 個 符 號ll ’觀 察 區(qū) 間1 ?2 N + Ln 圖 OFDM 符號結構圖 Fig Structure diagram of OFDM character 因為 集合 39。但是在接收端實際上不知道 ? 的位置，即該 OFDM 符號的起始位置。 ML 算法 的前提是信道為加性高斯白噪聲信道。加入訓練符號的作用可以有兩個 :同步和信道估計。典型代表就是利用 OFDM 符號之間存在 的 循環(huán)前綴 CP，考察 相隔為 N 的兩個接收樣本點之間的相關性。 以上三種同步對于 OFDM 系統(tǒng)有著不同的影響，采樣同步問題會使不能根據(jù)接收的信號采樣點恢復出完整的 OFDM 符號信息，符號定時同步問題會導致接收信號會有相位偏移，這些問題嚴重時會直接導致 OFDM 通信系統(tǒng)的傳輸性能變差。若要子載波之間正交性始終成立，必須使符號同步的位置一直在 CP 長度內，那么這時由信道引入的相位旋轉便被認為符號同步的偏差，偏差不能超過保護間隔，否則將會產生 ICI。 圖 SLM 與 PTS算法仿真結果對比 圖 Comparison map of the simulation result of PTS and SLM 四、 OFDM 系統(tǒng)的同步算法設計 OFDM 系統(tǒng)中的同步問題 及其影響 OFDM 通信系統(tǒng)中的同步問題一般可以從時域和頻域這兩個方面進行考慮，時間同步和載波同步組成了整個同步問題，另外時間同步可以細化為采樣時鐘同步和符號定時同步。但這種算法仍然有計算復雜度大、需要 額外 傳送邊帶信息等不足。 PTS 算法原理如圖 。 但隨著支路數(shù)增加，復雜度明顯增加，即 SLM減小峰值出現(xiàn)的概率是以額外計算 D1 路 IFFT 運算為代價的。 圖 為 載波 K=128， D=1， 2， 4， 8 時 SLM 算法的 OFDM 信號 PAPR 的 CCDF分布曲線圖 。 對 SLM 方法，在接收端必須進行 逆操作，這樣才能恢復發(fā)射端 的原始信息 。 . . .A 1A 2A DI F F TI F F TI F F TY 1Y 2Y D選擇最佳的y dy 1y 2y dx 圖 SLM原理圖 Fig The schematic diagram of SLM 如上圖所示 ， D 個旋轉向量 AD（ 1 dD?? ） 可以產生 D 路向量 DY ，其中 AD是 固定的但完全不同。 實際應用時 ， OFDM 信號的分布特性常用 CCDF（互補累積分布函數(shù)）來描述， CCDF西南大學本科畢業(yè)論文 12 函數(shù)定義為： ? ?11r n p cC C D F P x X P? ? ? ? ?。缺點是：系統(tǒng)受編碼方式的限制、子載波數(shù)的多少直接影響計算量的大小、編碼會引入一定的冗余信息使得編碼速率有所下降。 使用格雷互補序列的方法就是這么個例子，先將序列變成 GCS，然后再將其進行相應的運算，這樣就可以降低 PAPR 值。但是計算和編碼卻相當復雜，而且信息傳輸速率衰減很快。這樣做的目的是可以降低 PAPR，但以整個系統(tǒng)平均功率增大為代價的。限幅技術的優(yōu)點是它實現(xiàn)簡單且適用性很強， 缺點是 它的非線性，這種非線性會導致信號的畸變，因此這種方法造成的干擾會使 BER 性能下降。 這三種算法均有優(yōu)缺點，而且它們的著眼點不同。 三、 OFDM 系統(tǒng)的 PAPR 抑制算法設計 OFDM 信號的 PAPR 概述 OFDM 系統(tǒng) 主要缺點之一是 具有較大的峰均比（ PAPR），定義為： m a x 21 0 lg ( )( 2 )nnxP A P R d BEx? （ 式 ） 式中： nx 表示快速傅里葉逆變換 IFFT 之后得到的輸出信號。它的設計主要面臨兩方面的問題：一是導頻信息的選擇問題。下行鏈路同步實現(xiàn)的方法較為簡單，我們可以通過向各個西南大學本科畢業(yè)論文 9 終端廣播式發(fā)送同步信號來實現(xiàn)。所以， OFDM系統(tǒng)的性能 就會受到極大的影響，甚至實際應用也會受到影響。此外， IFFT/FFT 隨著大規(guī)模集成電路和 DSP 技術的發(fā)展 實現(xiàn)起來 也非常簡單，這樣 OFDM 系統(tǒng)調制解調的復雜性也大大降低。 西南大學本科畢業(yè)論文 7 保 護 間 隔 保 護 間 隔 I F F T復 制T g T F F TT s符 號 N符 號 N 1 符 號 N + 1 圖 OFDM 符號 在帶有保護間隔下的示意圖 Fig The figure of OFDM character with Guard Time Interval OFDM 技術的優(yōu)點 抗干擾能力強 OFDM 技術的抗干擾能力可以分為兩部分：一是可以大大減少 ISI，因為 OFDM 的主要思想是把高速數(shù)據(jù)流通過串并傳換分解為低速的多路子數(shù)據(jù)流，這樣由于信道的最大時延拓展遠小于調制符號的持續(xù)時間而使系統(tǒng)對信道時延拓展的敏感程度大大降低；二是 可以很好地克服多徑效應帶來的 ICI，這是通過添加循環(huán)前綴來實現(xiàn)的 。 子載波調制 子載波的數(shù)字調制 在 傳輸信號進行信道編碼后 進行，通常 采用 MPSK 或 QAM方式對編碼后的子載波進行，形成 載波幅度和相 位的映射 。 當 在 信道衰落不 太嚴重 的情況下 ， 由于 OFDM 系統(tǒng)自身具有利用信道分集特性的能力 ， OFDM 這種調制方式本 身 已經 利用了 一般的信道特性信息 ，因此 均衡是無法再利用信道的分集特性來改善系統(tǒng)性能的 。 O F D M R e c e i v e r C h a n n e l M o d e l O F D M T r a n s m i t t e r R a n d o mD a t aG e n e r a t o rA W G NG u a r dI n t e r v a lR e m o v a lS e r i a l t o P a r a l l e lC o n v e r t e rF F TP a r a l l e l t o S e r i a lC o n v e r t e rD i d i t a lD e m o d u l a t i o nD e c o d eS e r i a lD a t aO u t p u t. . . . . .S e r i a l t o P a r a l l e lC o n v e r t e rC o d eD i d i t a lM o d u l a t i o nI F F TP a r a l l e l t o S e r i a lC o n v e r t e rG u a r dI n t e r v a lI n s e r t i o n. . .. . . 圖 OFDM 通信 系統(tǒng) 的原理 框圖 Fig The principle block diagram of OFDM munication system 串并轉換 在 OFDM 通信 系統(tǒng)中，每個傳輸符號速率的大小大約在 40bit 4000bit(典型值 )之西南大學本科畢業(yè)論文 6 間，串并轉換 的作 用 是將輸入串行比特流轉換成可以 在 OFDM 系統(tǒng)中 傳輸?shù)男盘枴?相應地在接收端， 對 ()yk 進行 DFT 運算， 即可恢復出原始的數(shù)據(jù)符號 ()Xn， 得 ： 1 2/0( ) ( ) , 0 ,1 , 2 , , 1N j n k NkX n y k e n N?? ??? ? ? ??? ?? （式 ） 綜上所述 ， IDFT 和 DFT 可以分別完成 OFDM 系統(tǒng)的調制和解調功能 。( ) ( ) , 0 , 1 , 2 , , 1X m X m m N? ? ??? ?， 恢復了原始信號；當 nm? 時，接收到的不同載波之間互不干擾，無法解調出信號。 N個子信道碼元分別調制在 N個子載波頻率 0 1 1, ,... , ,... ,nNf f f f ?上，設 cf 為最低頻率，相鄰頻率相差 1/N，則 n /cf f n T?? ， 0,1, 2, , 1nN? ??? ?，角頻率為 2nnwf?? ，0,1, 2, , 1nN? ??? ?。 如圖所示 ，在 一 個子載波頻率 所對應的 最大值 時 ，所有其他子信道的頻譜值恰好為零。從圖 （ a）中 不難發(fā)現(xiàn) ，在一個 OFDM 符號周期內 ， 每個子載波 都包含整數(shù)倍個周期， 同時 相鄰的子載波之間相差 的 周期 數(shù)為 1 。 正交調制解調 OFDM 主要思想是： 用 N 個子載波把整個信道分割成 N 個子信道，即將頻率上等間隔的 N 個子載波信號調制并相加后同時發(fā)送，實現(xiàn) N 個子信道并行傳輸信息。 1999 年， 獲準通過的 5GHz 無線局域網(wǎng)標準 IEEE 一開始就采用 OFDM 調制技術 作為它的物理層標準。 OFDM 的全稱為 Orthogonal Frequency Division Multiplexing，意為正交頻分復用。 30 西南大學本科畢業(yè)論文 1 一、 緒論 隨著通信 技術上的飛躍發(fā)展 和 要求的不斷增長， 當今通信技術領域的主要趨勢便是寬帶化、高速化 。 29 附 錄：程序源代碼 與普通的通信系統(tǒng)相比 ， OFDM通信系統(tǒng)的優(yōu)點表現(xiàn)為 頻帶利用率 高和抗多 徑干擾能力強等，因此 在 很多無線環(huán)境下 應用 廣泛，例如 WLAN（ 無線局域網(wǎng) ） 、 DVB（ 數(shù)字視頻廣播 ） 、 HDTV（高清晰度電視）。其主要思想是： 利用 相互正交的 多個 子載波 進行數(shù)據(jù)的 并行傳輸， 調制與解調 由 快速傅里葉變化 （ FFT） 實現(xiàn) 。 9 OFDM 信號的 PAPR 概述 .......................................................................................................................9 降低峰均功率比（ PAPR）常用的方法 ............................................................................................. 10 信號預畸變技術 ........................................................................................................................... 10 編碼類技術 ....................................................................................................................................11 概率類技術 ....................................................................................................................................11 SLM、 PTS 算法抑制 PAPR 分析 ................