【正文】 在傳輸過程中會出現(xiàn)無線信號的頻率偏移，例如多普勒頻移，或者由于發(fā)射機載波頻率與接收機本地振蕩器之間存在的頻率偏差，都會使得 OFDM 系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破 壞，從而導致 ICI。雖然在實際中，所有子載波同相位的情況出現(xiàn)的概率很低，但為了能準確地傳輸這些具有高峰均比的 OFDM 信號，因此對發(fā)送端一些部件提出了很高的線性動態(tài)范圍要求。這種時候會導致 OFDM 信號經(jīng)過非線性放大器時，容易超過器件線性范圍，導致非線性失真，產(chǎn)生帶內(nèi)干擾與帶外頻譜擴散，破壞子載波間的正交性，從而使誤碼率增加，惡化傳輸性能。根據(jù)中心極限定理推論可知，子載波個數(shù) N 足夠大，就可以判斷 x(t)的實部和虛部將遵循高斯分布，其均值為零，方差為 。從圖 中可以看出，在給定 PAPR 門限值的條件下，隨著子載波個數(shù) N 的增加，CCDF 也會相應的增加，即超過 PAPR 門限值的符號出現(xiàn)的概率也會加大，即驗證了上面理論描述的隨著子載波數(shù) N 的增加，系統(tǒng) PAPR 會隨之加大。圖 為 N=128 時，輸入數(shù)據(jù)序列實施 不 同 過 采 樣 點 情 況 下 ， 峰 均 比 分 布 示 意 圖 。 信號預畸變技術 在信號經(jīng)過非線性部件之前對其進行限幅，就可以使得信號峰值低于所期望的最大電平值。其基本思想是 :給定一個門限值，對時域 OFDM信號中包絡超過門限值的部分進行直接削除，保持削除前信號的相位 。 (2) 抑制峰均比的效果明顯。比特“ l”映射成“ 1000 比特“ 0”，映射成為“ 1000”。令 K 表示每個 OFDM 符號內(nèi)所需的冗余比特的數(shù)量，則一共可能有 ZK 個 OFDM 符號可供選擇，也即 OFDM 符號的抽樣點的 PAPR 大于門限值的概率為 12k?? 或者如下所示 : { } 1 2 kP PAPR z ?? ? ? （ ） 上式表示了冗余比特數(shù)量和理論上可以得到的最小 PAPR門限值 z之間的 關系， 通過上式，我們還可以得到 ： /ln(1 2 )KNz ?? ? ? （ ） 這個式子表示 K 個冗余比特被分配到 N 個子載波，所能得到的 PAPR 最低 門限值。 現(xiàn)采用 進行仿真得到的 PTS 算法的互補累積分布函數(shù)如圖 示， 仿真時設置的 OFDM 系統(tǒng)基本參數(shù)為： OFDM 符號數(shù)為 10000，子載波數(shù)N=128，分割子塊 N=4,隨機分割方式，輔助信息 W=2，相位旋轉(zhuǎn)因子 b={1,1}，QPSK 調(diào)制， 4 倍過采樣。 在接收端為了能夠正確的對接收信號進行解調(diào)，就必須清楚 U 組序列中哪一組是發(fā)送序列，因此，信號發(fā)送端必須發(fā)送邊帶信息來表示具體發(fā)送的序列。如果發(fā)送端對數(shù)據(jù)進行了信道編碼，那么無需發(fā)送任何附加信息，此時可以在接收端采用 N 個譯碼器（每個譯碼器分別對應某個向量），通過選擇最可能的譯碼結果就可以恢復原始數(shù)據(jù)。仿真結果見下圖。 DVBT2 標準 簡介 經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，數(shù)字電視技術己經(jīng)成熟，將全面取代模擬電視，成為新興的信息支柱產(chǎn)業(yè)之一。發(fā)射端總體框圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)發(fā)射端總體結構圖 Block diagram of DVBT2 system 根據(jù)圖 簡要介紹發(fā)射端各個模塊功能如下： （ 1）信源接口模塊：將機載數(shù)據(jù)采集單元采集到的數(shù)據(jù)進行復接，轉(zhuǎn)換成機載 OFDM 發(fā)射機能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)結構。我國的地面數(shù)字電視傳輸標準運用了具有自主知識產(chǎn)權的單載波和多載波方案的融合技術標準，其中多載波部分采用了 OFDM技 術，在歐洲 DVBT 的基礎上重新設計了系統(tǒng)幀結構，使用了創(chuàng)新的向前糾錯編碼技術，進一步提高了移動接收能力。在實際的應用中，峰均比抑制模塊并不能僅僅只考慮它的峰均比抑制效果和對系統(tǒng)誤碼性能的影響，我們同時也應考慮實現(xiàn)復雜度等問題。 1,177。解決這個問題最直接的方法就是將這個序列對應的標號 d 作為附加信息發(fā)送到接收端。但是， SLM 方法也有一些不足之處，本章將先介紹 SLM 方法，并分析 SLM 算法的優(yōu)缺點。進行 IFFT 變換，將其從頻域轉(zhuǎn)換到時域 ， 然后采用窮盡的方法選擇出最優(yōu)的 Ri，使得疊加后的信號 yi幅度因數(shù)最小。例如考慮子載波數(shù) N=128， QPSK 映射方式的 OFDM 系統(tǒng)，則可能傳輸?shù)拇a字有 4128= 護 7 個之多，所以如果直接搜索的話，這么大的計算量在現(xiàn)今的條件下是非常困難的，幾乎不可行。 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 26 頁 下面用一個例子予以說明。由此可以看出限幅 法的簡單明顯的直接處理效果。 限幅在對抑制 OFDM 系統(tǒng)中 PAPR 這方面是一種很有效的方法。這種方法的缺點在于可供使用的編碼圖樣比較少，特別是當子載波數(shù)量 N 較大時，編碼效率會較低，第三類是概率類技術，通過對一個 OFDM 符號加以不同的加擾序列來選擇具有最小 PAPR 的 OFDM 信號進行傳輸。過采樣的具體方法是：在原有的輸入數(shù)據(jù)中間添加（ k1） N個零點，構成 kN 個數(shù)據(jù)符號，然后對 kN 個數(shù)據(jù)進行 kN 點 IDFT 運算，得到kN 個輸出樣值，然后進行 D/A 變換，得到一個模擬的連續(xù)的 OFDM 信號。 圖 為子載波個數(shù) N= 6 25 1024 情況下，采用 QAM 調(diào)制的 OFDM 系統(tǒng)中互補累積分布函數(shù) (CCDF)的曲線圖。由此可見隨著子載波數(shù) N 的增大， PAPR 也會快速增長。由中心極限定理可知，當子載波數(shù)比較大時， OFDM 信號的實部和虛部近似為高斯分布，其振幅大小將趨于瑞利分布，其包絡具有不穩(wěn)定性 [1]。 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 18 頁 第 3 章 峰值功率比的定義與分布 OFDM 系統(tǒng)采用多載波傳輸方式，在時域上 OFDM 信號為 N 個正交子載波信號的疊加。 【 5】 OFDM 系統(tǒng)由于有多個正交子載波，而且其輸出信號是多個子信道信號的疊加，因此與單載波系統(tǒng)相比，存在如下主要缺點： ①易受頻率偏差與相位噪聲的影響。 ②可以有效地對付多徑效應產(chǎn)生的那些不利影響，對于給定的時延擴展，其實現(xiàn)復雜度遠小于具有均衡器的單載波系統(tǒng)。 OFDM 系統(tǒng)優(yōu)缺點 OFDM 是對高速率的串行數(shù)據(jù)進行頻分復用 ，這樣來實現(xiàn)并行傳輸?shù)囊环N多載波傳輸方式。從圖 看出每個子載波之間相差一個周期，這一特性可以用來解釋子載波之間的正交性 。接收機解調(diào)器也可以由這樣一組正交信號在 [0,T]內(nèi)分別與發(fā)送信號進行相關運算而實現(xiàn)解調(diào)。 OFDM 的基本思想就是把高速的數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到 傳輸速率相對較低的若干個子信道中進行傳輸。信道的多徑傳播會引起信號在時間上展寬并導致頻率選擇性衰落。 第 2 章詳細介紹了 OFDM 的基本原理，包括 OFDM 的數(shù)學表示、 OFDM 多載波調(diào)制 OFDM 的循環(huán)前綴以及 OFDM 系統(tǒng)的結構框圖等。概率類技術不是著眼于降低信號幅度的最大值，而是降低峰值出現(xiàn)的概率，一般而言，該類技術會帶來信息冗余，缺點是計算復雜度太大，要進行多次 IFFT 運算，并且需要安全地傳送邊帶信息。總的來說，基于 OFDM 技術的無線通信系統(tǒng)具有許多其它技術所無法超越的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在以下幾點：抗衰落能力強；頻譜利用率高；用傅立葉變換對來完成系統(tǒng)基帶的調(diào)制與解調(diào)，使系統(tǒng)的復雜度和設計更為簡單、靈活和方便；高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，可以有效地減小無線信道的時間彌散帶來的 ISI；可以在某種程度上抵抗窄帶干擾等。它通過衛(wèi)星、電纜或地面微波將數(shù)字化的電視節(jié)目和其它服務信息進行傳送。但是由于當時受到實時傅立葉變換設備的復雜度、發(fā)射機和接收機振蕩器的穩(wěn)定性以及射頻功率放大器線性范圍等相關技術條件的限制， OFDM 技術沒有得到廣泛的應用。 OFDM 使用基帶數(shù)字信號處理技術，在若干個相互正交的子載波上進行 3數(shù)據(jù)調(diào)制，從而構成一個正交多載波傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在信道上的并行傳輸。這些 不足點遠遠不能適應未來移動通信發(fā)展的需要，因此尋求一種既能解決現(xiàn)有問題，又能適應未來移動 通 信 的 需 求 的 新 技 術 ( 即 新 一 代 移 動 通 信 :Next Generation Mobile Communication)是必要的 [1]。自適應語音編碼 (AMR)技術的應用，極大提高了系統(tǒng)通話質(zhì)量 。進入 21 世紀，移動通信將逐漸演變成社會發(fā)展和進步的必不可少的工具。 作者簽名： 日 期： 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 4 頁 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 關鍵詞 ： OFDM，峰均功率比， SLM 算法， Matlab 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 2 頁 The research and implementation methods of PAPR suppression based on SLM algorithm Author:Zhao Haiwang Tutor： Zhang Xiaolin Abstract In today39。第三代移動通信的標準已經(jīng)完成，第四代移動通信的規(guī)劃已經(jīng)開始，可以預見的是 CDMA 技術不會從第四代消失，而是以 OFDM（正交頻分復用） 為核心技術并結合 CDMA 提供更加優(yōu)質(zhì)的無線通信服務隨著 OFDM 技術逐漸成為無線寬帶接入技術的核心，由于越來越普及和成熟，人們已經(jīng)開始研究 OFDM 在無線移動通信中的應用，并且成立了 OFDM 論壇來加速 OFDM 技術的商用。 establish a model SLM PAPR reduction algorithm, and simulation using Matlab software。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 IG 主要基于蜂窩結構組網(wǎng)，直接使用模擬語音調(diào)制技術，傳輸速率約 。第三代移動通信系統(tǒng) (3G)，也稱 IMT20xx，是正在全力開發(fā)的系統(tǒng)，其最基本的特征是智能信號處理技術，智能信號處理單元將成為基本功能模塊，支持話音和多體數(shù)據(jù)通信，它可以提供前兩代產(chǎn)品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務 ，例如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等。 當今社會是一個信息工 具 高 速發(fā)展的社會。同時， OFDM 技術采用了適當?shù)幕鶐?shù)字信號處 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 8 頁 理技術，能夠保證各個子載波之間的嚴格正交性，因此，各個子載波所占用的頻帶可以疊加而不產(chǎn)生干擾，這就大大減少了整個系統(tǒng)的頻帶占用，提高了頻率的使用效率。 OFDM 技術受到廣泛的關注的原因之一是其具有良好的抗多徑能力。 【 1】 在無線數(shù)據(jù)通信領域中，隨著 協(xié)議、歐洲電信標準協(xié)會 (ETSI)的寬帶射頻接入網(wǎng)(BRAN， Broadband Radio Access Network)和多媒體技術應用的引入， OFDM 技術得到了廣泛的應用。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 OFDM 技術雖然具有高的頻譜利用率，抗干擾性能比較好等優(yōu)點，但是由于 OFDM 信號是通過多載波調(diào)制后的合成信號，所以 OFDM 信號的峰均比有可能出現(xiàn)很高的情況，其峰均比的極限值等于載波數(shù)，在 OFDM 系統(tǒng)中，信號的峰均比起伏較大，為了避免信號產(chǎn)生非線性失真，提高了對射頻線性功放的要求，因此應該盡可能降低 OFDM 系統(tǒng)中高的峰均比。 課題研究方法 OFDM 系統(tǒng)和 PAPR 的抑制技術，對 SLM 算法進行Matlab 仿真，并將其在 FPGA 平臺上實現(xiàn)。 第 5 章圍繞基于 SLM 方法展開分析，分析 SLM 方法的理論和優(yōu)缺點，并針對相關理論給出了仿真驗證。而如果信號帶寬小于相干帶寬，則可以認為該信道是平衰落信道，即所有的頻率分量所經(jīng)歷的衰落情況是一樣的。 系統(tǒng)的基本模型 我們知道，最簡單的頻分復用方式是將并行傳輸數(shù)據(jù)分別調(diào)制到有一定頻率間隔的載波上，這些載波的間隔應該能夠保證沒有頻譜混疊 出現(xiàn)。用這M 路并行碼調(diào)制 M 個子載波來實現(xiàn)頻分復用。矩形脈沖的頻譜幅值為sinc (fT)函數(shù)，這種函數(shù)的零點出現(xiàn)在頻率為 1/T 整數(shù)倍的位置上。而 OFDM 技術則在頻域內(nèi)將所給信道分成許多子信道，各個子信道之間保持正交。對于子載波數(shù)目較大的系統(tǒng)，還可以采用快速傅立葉變換來實現(xiàn)。通常對這種頻偏敏感問題可以由載波同步和符號同步來克服。例如：要求功率放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等具有極大的動態(tài)線性范圍。對多載波傳輸系統(tǒng)而言，峰均比主要決定于子載波的個數(shù)，隨著子載波個數(shù) 的增加而增大，而對所采用的調(diào)制方式并不敏感。因此可以得知， OFD