【正文】 峰值比抑制方案設(shè)計 本節(jié)將嘗試研究 DVBT2 系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)構(gòu)造，形成一套先進的、兼容的、低成本的 OFDM 體系。因此，根據(jù)上文中對各種算法性能的分析，同時結(jié)合實際應(yīng)用中的問題對 OFDM 系統(tǒng)中的峰均比抑制模塊進行設(shè)計和實現(xiàn)是非常必要的。 j)，這樣做的好處是可以通過π /2 移 相實現(xiàn)，而不是用復(fù)數(shù)做乘法。由于這個附加信息至關(guān)重要，必須對之加以信道編碼進行保護，一般使用稍微復(fù)雜可靠的信道編碼來保護這個至關(guān)重要的附加信息。 SLM 算法 原理 SLM 方法是一種無失真降低 OFDM 信號的峰均功率比的算法，它的原理是使用輸入的 OFDM 信號 X 與 U 組模值為 1 的隨機相位序列相乘，得到 U 組表示 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 31 頁 相同信息的輸出信號，經(jīng)過 IFFT 變換后，然后從 U 組信號中選擇最小的一組PAPR 的信號進行發(fā)送。假設(shè) Ri=1（即第一個相位旋轉(zhuǎn)角度為 0），這樣用窮盡方法需要的運算比較次數(shù)為： ? ?1NDW?? （ ）【 12】 數(shù)據(jù)在分段方式上有：交織、隨機、相鄰等三種分段方式，各自有優(yōu)缺點，但總體來說，隨機分割的方式較優(yōu)，后面的仿真也采用的是隨機分割。 16 種 4 比特碼字的 PAPR 值如下表 : 表 編碼方法的 16 種碼字 PAPR 值 【 11】 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 27 頁 概率類方法 最小 PAPR 的理論 概率類減少 PAPR 的方法中，需要引入冗余輔助信息，用于禁止 PAPR 過大的 OFDM 符號的傳輸。假設(shè) OFDM 系統(tǒng)的子載波數(shù)是 N 科，每個子載波采用 BPSK 方式調(diào)制。 限幅方法的優(yōu)點主要在于 : (l) 簡單，引入的計算復(fù)雜度很低 。限幅過程一般是由限幅比 (Clipping Ratio，簡稱 CR)來決定的，而限幅比定義為限幅門限與 OFDM 信號的方均根值的比值。下面將分別介紹各種方法。 過采樣的實施，一般是在原始數(shù)據(jù)符號經(jīng)過基帶調(diào)制為頻域數(shù)據(jù)符號與IFFT 變換之間完成的，且一般過采樣因子選擇 K=4 最優(yōu)例如：對 OFDM 符號進行 k=4 倍過采樣，就可以在調(diào)制得到的頻域符號之間插入 3N 個零點，然后再對 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 22 頁 其進行 4N 點的 IFFT，得到 4N 個時域離散采樣點，即： 【 8】 （ ） 實現(xiàn)對頻域信號的過采樣，能更精確地反映連續(xù) OFDM 符號的變化情況，且采樣率越大，越能反映信號的變化細節(jié)。其中橫軸表示 PAPR 的門限值 (db)，縱軸表示一個 OFDM 符號中所有采樣值的功率都大于門限值的概率，即 CCDF。 PAPR 的概率分布 OFDM 為包含 N 個子載波的系統(tǒng)，經(jīng)過 IFFT 計算得到的功率歸一化的復(fù)基帶信號為： （ ） dk 表示第 k 個子載波上的調(diào)制符號。比如在某一時刻，所有子載波相位均一致，峰值點疊加時將產(chǎn)生最大的峰值，因而形成極高的 PAPR。當 N 個子載波相位一致，以同相求和時，此時 OFDM 信號的峰值功率為信號平均功率的 N 倍。由于子信道的頻譜相互交迭，這就對它們之間的正交性提出了嚴格的要求。 ③在無線信道變化相對比較慢的情況下，可以根據(jù)特定載波的信噪比動態(tài)地分配每個子載波的數(shù)據(jù)速率，從而顯著地提高系統(tǒng)容量，可以采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)。其基本原理與傳統(tǒng)的頻分復(fù)用技術(shù)類似。【 4】 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 15 頁 這種正交性還可以從頻域角度來理解，根據(jù)式（ ）每個 OFDM 符號在其周期 T 內(nèi)包括多個非零的子載波。 【 3】【 7】 如圖 所示：在調(diào)制端，要發(fā)送的串行二進制數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)編碼器（如16QAM）形成了 M 個復(fù)數(shù)序列： D (m )=A( m )jB (m)。由于每個子信道的符號周期會相對增加，因此可以減輕由無線信道的多徑時延所產(chǎn)生的時間彌散性對系統(tǒng)的影響，并且還可以在 OFDM 符號之間插入保護間隔，令保護間隔大于無線信道的最大時延擴展，這樣就可以最大限度的消除由于多徑而帶來的符號間干擾（ ISI）。我們一般用相干時間或者多普勒帶寬來描述信道的時變特性，采用多徑時延擴展或相干帶寬來描述信道的多徑特性。 第 3 章從理論上介紹了 OFDM 的峰均比問題，定義了 OFDM 的峰均比，并分析了 OFDM 高 PAPR 產(chǎn)生的原因及不良影響 。 【 2】 概率類方法雖然不能完全杜絕高 PAPR 的信號的產(chǎn)生，但是它可以從概率上減小對 OFDM 的高 PAPR產(chǎn)生的可能性，所以其對大多數(shù) OFDM 系統(tǒng)的 PAPR的抑 制能力還是很好的。 當然，任何事物都存在兩面性， OFDM 技術(shù)也存在著許多不足之處， OFDM系統(tǒng)內(nèi)由于存在多個正交子載波，而且其輸出信號是多個子信道的疊加，與單載波系統(tǒng)相比，存在如下主要缺點 : （ 1） 對相位噪聲、定時和頻率漂移特別敏感； （ 2） 存在高的峰值平均功率比 (PeaktoAverage Power Ratio，PAPR)。在全數(shù)字高清晰度電視 (HDTV， Highdefinition Television)傳輸系統(tǒng)中，采用編碼 OFDM(COFDM， Coded OFDM)技術(shù)，具有很 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 9 頁 高的頻譜利用率，且能夠進一步提高抗干擾能力。 20 世紀 80 年代，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通信技術(shù)的發(fā)展，人們對多載波調(diào)制在高速 MODEM、數(shù)字移動通信等領(lǐng)域中的應(yīng)用進行了較為深入的研究。以 l00Mbps 的傳輸速率為例，如果我們采用含有 256 個子載波的 OFDM 系統(tǒng)，就能使用 256 路信道對數(shù)據(jù)進行并行傳輸。在這種高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟊尘跋?，人們開始轉(zhuǎn)向正交頻分復(fù)用技術(shù) (OFDM， Orthogonal Frequency Divided Multiplex)。GPRS/EDGE 技術(shù)的引入，使 GSM 與計算機通信 /Inter有機相結(jié)合，數(shù)據(jù)傳送速率可達 115/384kbit/s，從而使 GSM 功能得到不斷增強，初步具備了支持多媒體業(yè)務(wù)的能力。 第一代移動通信系統(tǒng) (1G)是在 20 世紀 80 年代初提出的，它完成于 20 世紀90 年代初，如 NMT 和 AMPS， NMT 于 1981 年投入運營。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。s society is an information worker high development with speed. Third generation mobile munications standard has been pleted, the fourthgeneration mobile munications planning has already started, it is foreseeable CDMA technology will not disappear from the fourth generation, but in OFDM as core technology bined with CDMA to provide a higher quality of wireless munications services as OFDM technology being wireless broadband access technology core, because more and more popular and mature, they have begun research on OFDM in wireless mobile munications, and established the OFDM Forum to accelerate the mercial OFDM technology. Fourthgeneration wireless mobile technology is the use of OFDM principle and MIMO channels for transfer. The future of mobile munications will be for the . to provide more and better services. Here, the article focuses on the fundamentals of OFDM and its advantages and disadvantages, the focus of this article is about one of the key technologies of OFDM, PAPR causes, impacts and solutions that have several algorithms. The main task is to graduate design studies in the OFDM system peak to average power ratio (PAPR) of the causes and effects。 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 1 頁 基于 SLM 算法的 PAPR 抑制方法的研究與實現(xiàn) 摘要 當今社會是一個信息工 具 高 速發(fā)展的社會。 understand the typical PAPR reduction techniques: signal predistortion type, encoding type and the probability of class technology, the probability of class to master the technology in the SLM algorithm。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。第一代移動通信系統(tǒng)是基于模擬傳輸?shù)?，其特點是業(yè)務(wù)量小、質(zhì)量差、沒有加密和速度低。 盡管 2G 技術(shù)在發(fā)展中不斷得到完善，但隨著用戶規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，頻率資源己接近枯竭，語音質(zhì)量不能達到用戶滿意的標準，數(shù)據(jù)通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業(yè)務(wù)的需求。 OFDM是目前己知的頻譜利用率最高的一種通信技術(shù)，它將數(shù)字調(diào)制、數(shù)字信號處理、多載波傳輸?shù)燃夹g(shù)有機結(jié)合在一起，使得它在系統(tǒng)的頻譜利用率、功率利 用率、系統(tǒng)復(fù)雜性方面綜合起來有很強的競爭力，是支持未來移動通信特別是移動多媒體通信的主要技術(shù)之一。這 時，對每個子信道而言，只需傳輸大約 390Kbps 速率的數(shù)據(jù)流。到了 90 年代，數(shù)字信號處理技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)， OFDM 的關(guān)鍵技術(shù)得以突破， OFDM 技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用得到了蓬勃的發(fā)展。歐洲己將 OFDM 技術(shù)作為發(fā)展地面數(shù)字電視的基礎(chǔ)，我國也研制出了整套 HDTV 設(shè)備。高 PAPR 問題一直是 OFDM 技術(shù)的難點和關(guān)鍵問題所在，也是 OFDM 技術(shù)走向?qū)嵱没闹饕系K。 綜上所述，我決定將《于 SLM 算法的 PAPR 抑制方法的研究與實現(xiàn)》作為我的畢設(shè)題目。 第 4 章簡要介紹解決峰均比的幾類 方法 ， 討論了目前幾類方法 的可行性 ，從理論上研究了這些方法的優(yōu)缺點，對相關(guān)的方法給出了仿真驗證。在小于相干時間的時間范圍內(nèi)，可以將信道看成是線時不變系統(tǒng) 。一般都采用循環(huán)前綴作為保護間隔，從而可以避免由多徑帶來的信道間干擾（ ICI）。此復(fù)數(shù)序列經(jīng)串 /并變換器變換后得到碼元周期為 T 的 M 路并行碼（一幀），碼型選用不歸零方波。因此其頻譜可以看作是周期為 T 的矩形脈沖的頻譜與一組位于各個子載波頻率上的函數(shù)的δ卷積。傳統(tǒng)的頻分復(fù)用(FrequencyDivision Multiplexing， FDM)是將帶寬分成幾個子信道，子信道之間需要保持足夠的頻率間隔來作為保護頻帶，其各個載波的頻譜是互不重疊的，因 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 16 頁 此，傳統(tǒng)頻分復(fù)用的頻譜利用率較低，且在發(fā)送端和接收端都需要大量的發(fā)送濾波器和接受濾波器組，系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本也相對較高。 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 17 頁 ④ OFDM 系統(tǒng)中可以利用離散傅立葉反變換和離散傅立葉變換來代替多載波調(diào)制和解調(diào)，實現(xiàn)各個子信道的正交調(diào)制和解調(diào)。然而由于無線信道存在時變性，