【正文】 所以，雖然用原始序列與新的擾動(dòng)序列對(duì)應(yīng)元素相乘可以得到新的頻域待選序列，但新生成的時(shí)域待選序列并不需要由離散傅里葉逆變換得到，而是直接在時(shí)域?qū)r(shí)域待選序列進(jìn)行相應(yīng)的加權(quán)再求和。 (2) SLM 算法中隨著隨機(jī)相位序列數(shù) U 的增加， OFDM 信號(hào)序列的 PAPR 的降低幅度會(huì)變大，但是降低的程度會(huì)減小，通過增加 IFFT 次數(shù)提高 SLM 算法性能變得越來越得不償失。隨著 隨機(jī)相位序列數(shù) U 的增加， OFDM 信號(hào)序列的 PAPR 的降低幅度會(huì)變大，但是降低的程度會(huì)減小。 下面我們用 SLM算法對(duì) OFDM系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 在 U組信號(hào)中，最后被發(fā)送出去的是具有最小 PAPR 的那組。 第一類是信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)，即在信號(hào)經(jīng)過放大之前，首先要對(duì)功率大于門限值的江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 信號(hào)進(jìn)行非線性畸變，包括限幅 (clipping) 、峰值窗 (peak windowing) 以及壓縮擴(kuò)展等，這些信號(hào)畸變技術(shù)的好處在于簡(jiǎn)單直觀，但對(duì)系統(tǒng)性能造成的損害是不可避免的。在現(xiàn)有實(shí)用放大器中， p 的取值范圍一般介于 2 到 3 之間，對(duì)于較大的 p 值來說，可以近似看作限幅器，即只要小于最大輸出值，該放 大器就是線性的，一旦超過最大輸出門限值，則對(duì)該峰值信號(hào)進(jìn)行限幅， 從而出現(xiàn)非線性失真。本論文研究的算法針對(duì)的是 OFDM 的第二個(gè)缺點(diǎn)。 子載波數(shù)的確定可以由信道帶寬，數(shù)據(jù)吞吐量和有用符號(hào)持續(xù)時(shí)間 T 來確定，即N=1/T，子載波數(shù)可以被設(shè)置成有用符號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度的倒數(shù)，其數(shù)值與 FFT 處理過程的復(fù)數(shù)點(diǎn)數(shù)相對(duì)應(yīng)。第二種是編碼技術(shù)，即避免使用出現(xiàn)較大峰值功率的前向糾錯(cuò)編碼的碼字，比如循環(huán)編碼。常見的信道 估計(jì)方法有基于導(dǎo)頻信道和基于導(dǎo)頻符號(hào)兩種。如圖 29，圖 210。 (2) 信號(hào)時(shí)間長(zhǎng) 在傳輸過程中， OFDM 采用串并轉(zhuǎn)換的方式，使高速數(shù)據(jù)流分給多路子信道上傳輸，那么，每個(gè)子信道上的傳輸速率就小很多了，每個(gè)子信道上的信號(hào)時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，并采用插入循環(huán)前綴的方法，有效的減少了符號(hào)間干擾。 正交頻分復(fù)用技術(shù)不需要帶通濾波器來分割子載波， DSP 技術(shù)的成熟，可以通過快速傅立葉變換來選用那些即使混疊也能夠保持正交的波形。最重要的一點(diǎn)是，加入了保護(hù)間隔，可以最大消除符號(hào)間干擾。這是 OFDM的一大優(yōu)點(diǎn)。多載波調(diào)制可以認(rèn)為是一種頻域技術(shù)，而傳統(tǒng) HF 通信的單載波調(diào)制則是一種時(shí)域技術(shù)。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 多載波調(diào)制簡(jiǎn)稱 MCM，其英文全名為 MultiCarrierModulation。 OFDM 系統(tǒng)具有 頻譜利用率高、抗多江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 徑衰落能力強(qiáng)和硬件實(shí)現(xiàn)容易等諸多優(yōu)勢(shì)，是下一代移動(dòng)通信系統(tǒng) （ Beyond 3G或 4G）的關(guān)鍵技術(shù)之一，加之人們對(duì)無線通信寬帶化、 個(gè)人化和移動(dòng)化的需求， OFDM 技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展和更加廣泛的運(yùn)用。而與串行方式不同， OFDM 能將高速串行碼流轉(zhuǎn)變成許多低速的碼流進(jìn)行并行傳送，使得碼元周期很長(zhǎng)，即遠(yuǎn)大于深衰落的持續(xù)時(shí)間，因而當(dāng)出現(xiàn)深衰落時(shí)，并行的碼元只是輕微的受損，經(jīng)過糾錯(cuò)就可以恢復(fù)。用離散傅里葉變換 (DFT)完成基帶調(diào)制和解調(diào)，這項(xiàng)工作不是集中在單個(gè)信道，而是旨在引入消除子載波間干擾的處理方法。此后不久， Saltzberg 完成了性能分析。 第二章介紹了 OFDM 的發(fā)展史，單載波和多載波體制， OFDM 的基本原理和系統(tǒng)模型 ， OFDM 的優(yōu)勢(shì)，以及 OFDM 的 關(guān)鍵問題。王玉石等在文獻(xiàn) [15]中提出了一種改進(jìn)的 SLM 算法，該算法通過在發(fā)射端對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行選擇性擴(kuò)展，并對(duì) OFDM 符號(hào)序列進(jìn)行分組，避免了傳輸邊帶信息，節(jié)省了系統(tǒng)帶寬，有效地降低了系統(tǒng)峰均比。近些年學(xué)者們提出了很多改進(jìn)的 PTS 算法。 概率類技術(shù)，是利用不同的加擾序列對(duì) OFDM 信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，從而選擇PAPR 較小的碼字來傳輸，如選擇映射 (SLM)算法 [34]和部分傳輸序列 (PTS)算法 [56]，這類方法抑制 PAPR 的效果較為明顯。 PeaktoAverage Power Ratio (PAPR)。 四、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月等） : 1. BAML R W, FISCHER R F H, HUBER J B. Reducing the peaktoaverage power ratio of multicarrier modulation by selected mapping. Electronics Letters,1996,32(22): 20562057. 2. D. W. Lim. On the phase sequences of SLM OFDM system for PAPR reduction. ISITA, Parma, Italy, Oct. 20xx: 230235. 3. A. D. S. Jayalath, C. Tellambura. SLM and PTS peakpower reduction of OFDM signals without side information. IEEE Trans. Wireless Common. 20xx, 4(5): 20xx20xx. 4. HAN S H, LEE J H. An overview of peaktoaverage power ratio reduction techniques for multicarrier transmission. IEEE wireless mun., 20xx, 12(2): 5665. 5. MARC O B, S TE FAN H MW, JOHANNES B H. SLM Peakpower reduction without explicit side information. IEEE Commun. Letters, 20xx, 5(6): 239241. 6. 羅濤，樂光華 . 多載波寬帶無線通信技術(shù) . 北京：北京郵電大學(xué)出版社 , 20xx. 7. 佟學(xué)儉 , 羅濤 . OFDM移動(dòng) 通信技術(shù)原理與應(yīng)用 . 北京：人民郵電出版社 , 20xx. 系 (教研室 )主任： （簽章） 年 月 日 學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)： （簽章） 年 月 日 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 是未來無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一 ，具有抗頻率選擇性衰落和頻譜利用率 高等優(yōu)點(diǎn)，但是高的峰值平均功率比 (PeaktoAverage Power Ratio, PAPR) 一直是將 OFDM 技術(shù)實(shí)用化的一大障礙。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 江蘇科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院名稱： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于 SLM 算法的 OFDM 峰均比抑制算法研究 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達(dá)到的指標(biāo)和應(yīng)做的實(shí)驗(yàn)等） 提供條件： OFDM 系統(tǒng)中存在的一個(gè)主要的缺點(diǎn)就是峰值平均功率比(peaktoaverage power ratio) 過高的問題，也就是相對(duì)于單載波系統(tǒng)而言， OFDM 發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的瞬時(shí)值會(huì)有較大的波動(dòng)。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 PAPR 較大是OFDM系統(tǒng)所面臨的一個(gè)重要問題，必須要研究如何減小大峰值功率信號(hào)的出現(xiàn)概率。 選擇映射 (Selected Mapping, SLM) 算法可以無失真地有效降低 OFDM信號(hào)的峰均比，它先將原始 OFDM 信號(hào)與 U 組隨機(jī)相位序列相乘，產(chǎn)生包含原始信息的 U 組OFDM 信號(hào)，再選擇其中 PAPR 最小的 OFDM 信號(hào)進(jìn)行發(fā)送，以增加計(jì)算復(fù)雜度為代價(jià)換取對(duì) PAPR 的明顯改善。 Selected Mapping (SLM)。 SLM 算法是 1996 年 由 BAM L R W ， FISCHER R F H 和 HUBER J B 在文獻(xiàn)Reducing the peaktoaverage power ratio of multicarrier modulation by selected mapping中 [3]首先提出的，它的基本思 想是對(duì)給定用來傳輸相同信息的 U 組 統(tǒng)計(jì)獨(dú)立（獨(dú)立同分布）的 OFDM 符號(hào)，選擇其中 PAPR 最小的進(jìn)行傳輸。 針對(duì) SLM 的改進(jìn)算法的研究 則 相對(duì)較少。 黃平等在文獻(xiàn) [16]中提出的 SLM 改進(jìn)算法能使計(jì)算量下降 50%以上 ， 并且隨著相位序列數(shù)目的增加 ， 計(jì)算量會(huì)相應(yīng)減少。 第三章研究了 OFDM 系統(tǒng)中的峰均比問題，介紹了抑制峰均比的常用方法，研究了 SLM 算法的基本原理，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。他提出 設(shè)計(jì)一個(gè)有效并行系統(tǒng)的策略應(yīng)該是集中在減少相鄰信道的交叉干擾 (crosstalk)而不是完成單個(gè)信道，因?yàn)榍罢叩挠绊懯菦Q定性的。為了抗 ISI 和 ICI，他們?cè)跁r(shí)域的符號(hào)和升余弦窗之間用了保護(hù)時(shí)間，但在一個(gè)時(shí)間彌散信道上的子載波間不能保證良好的正交性。另外對(duì)于多徑傳播引起的碼間串?dāng)_問題，其解決的方案是在碼元間插入保護(hù)間隙，只要保護(hù)間隙大于最大的傳播時(shí)延時(shí)間，碼間串?dāng)_就可以完全避免。 單載波與多載波 通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，在傳輸信息的年代，人們憑借聰慧的大腦發(fā)明了一個(gè)又系統(tǒng)。多載波調(diào)制就是在傳輸過程中，將高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換等技術(shù)，變成為很多路低速的數(shù)據(jù)流，而每一路數(shù)據(jù)流則在各自的信道上傳輸。多載波調(diào)制抵抗時(shí)域脈沖干擾能力較強(qiáng)，但它容易受到頻域脈沖的干擾，可以通過關(guān)閉相應(yīng)的子信道來消除其影響，單載波調(diào)制抵抗頻域和時(shí)域干擾的能力則正相反。 下表 21 列出了單載波與多載波傳輸方式在符號(hào)時(shí)間、速率、頻帶帶寬和對(duì) ISI敏感度等幾方面的比較。 OFDM 是一種特殊的多載波調(diào)制技術(shù)，傳輸?shù)男畔⑼ㄟ^串并轉(zhuǎn)換，在多個(gè)子信道上傳輸，不像傳統(tǒng)的調(diào)制在一個(gè)時(shí)刻只能傳輸一個(gè)頻率的信號(hào)， OFDM 可以在正交的頻率上同時(shí)傳送多路信號(hào)，能夠充分的 利用信道的帶寬。 OFDM 系統(tǒng)模型 在 OFDM 中，調(diào)制和解調(diào)是必不可少的。 (3) 抗多徑干擾和頻率選擇性衰落強(qiáng) 由于插入了 CP，抗多徑干擾能力提高了很多。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 頻 率 圖 29 傳統(tǒng)的頻分復(fù)用 頻 率節(jié) 約 的 帶 寬 圖 210 正交頻分復(fù)用 OFDM 的關(guān)鍵問題 在實(shí)際過程中，雖然 OFDM 具有多種優(yōu)勢(shì)，但是也有一定的注意問題。由于 OFDM 系統(tǒng)一般都是時(shí)間和頻率共同作用，可以同時(shí)在時(shí)間軸和頻率軸兩個(gè)方面插入導(dǎo)頻符號(hào)，在接收端提取導(dǎo)頻符號(hào)估計(jì)信道傳輸函數(shù)。第三種是在每個(gè) OFDM 序列中加入不同的擾碼，從中選出峰值平均功率比最小的序列。 有用符號(hào)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度 T 對(duì)子載波之間間隔和譯碼的等待時(shí)間都有影響，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的吞吐量，子載波數(shù)量和 FFT 的長(zhǎng)度要相對(duì)較大的數(shù)量，這樣就導(dǎo)致了有用符號(hào)持續(xù)時(shí)間的增大。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第三章 OFDM 系統(tǒng)的峰均比研究 OFDM 系統(tǒng)中的峰值平均功率比 峰均比的定義 OFDM 信號(hào)復(fù)數(shù)基帶信號(hào)為 1 2 ( / ) ( )01( ) ( ) ( )ssN j n T t iTnsins t b i e p t iTN??? ?? ? ? ????? 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