【正文】 式中， Ts 為 OFDM 時(shí)域符號(hào)長(zhǎng)度； ()nbi為第 i個(gè) OFDM 符號(hào)中的第 n 個(gè)子載波的調(diào)制數(shù)據(jù)； p(t)為幅度為 寬度為 Ts 的矩形函數(shù)； N 為子載波數(shù)，即子信道個(gè)數(shù)。克服這一問(wèn)題傳統(tǒng)方法是采用大動(dòng)態(tài)范圍的線性放大器，或者對(duì)非線性放大器的工作點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，但是這樣功率放大器的效率將大大降低，絕大部分能量轉(zhuǎn)化為熱能被浪費(fèi)，這在移動(dòng)設(shè)備中是絕不允許的。 第二類(lèi)是編碼類(lèi)技術(shù)，即避免使用那些會(huì)生成大峰值功率信號(hào)的編碼圖樣，如采用循環(huán)編碼、 M 序列、分組編碼等，其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定、簡(jiǎn)單、降低 PAPR 的性能也較為穩(wěn)定，但是由于可供使用的編碼圖樣數(shù)量比較少，特別是當(dāng)子載波數(shù)量 N較大時(shí)，編碼效率會(huì)非常低，因此編碼方法的缺點(diǎn)在于隨著子信道數(shù)量的增加，系統(tǒng)吞吐量會(huì)嚴(yán)重下降，頻帶利用率低。同時(shí)為了對(duì)發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，還需要發(fā)送 2log( )u個(gè)輔助信息用來(lái)辨別所發(fā)送的信號(hào)。下圖是子載波數(shù)相同，隨機(jī)相位序列數(shù)不同的 SLM算法性能仿真圖。 隨著子載波數(shù) N 的增加，其性能逐漸降低。 SLM 算法的一大主要缺點(diǎn)是提高性能需要增加大量的 IFFT 次數(shù)，計(jì)算復(fù)雜度高。因此，我們可以通過(guò)對(duì)所加的權(quán)值進(jìn)行調(diào)整，來(lái)產(chǎn)生新的待選序列，所加的權(quán)值種類(lèi)越多，那么產(chǎn)生的待選序列也就越多，那么選擇映射法的性能也會(huì)進(jìn)一步改善。所以說(shuō)，對(duì)這三個(gè)參數(shù)分別取不同的值，就會(huì)產(chǎn)生很多個(gè)不同的待選序列 ( ) ( )ililP P b P???? 則新生成的時(shí)域待選序列為 ( ) ( )[] ililx ID F T X x b x??? ? ? (42) 上式中， ( ) ( )[]iix IDFT X?和 ( ) ( )[]llx IDFT X?是利用 ()iP 和 ()lP 分別得到的時(shí)域待選序列。仿真結(jié)果表明： (1) SLM 算法以計(jì)算額外的 U－ 1 組 IFFT 運(yùn)算為代價(jià)，能大大減小大峰值信號(hào)出現(xiàn)的概率，有效降低系統(tǒng)的 PAPR。 綜合以上分析，我們可以得出結(jié)論： SLM 算法確實(shí)能有效降低系統(tǒng)的 PAPR。 因此， 選擇映射法的隨機(jī)相位序列數(shù)目與減小峰均比的程度密切相關(guān)， U越大，峰均比減小的效果越好，代價(jià)是 需要計(jì)算額外 U1 個(gè) IFFT 運(yùn)算，接收機(jī)還需要得知所選擇的隨機(jī)相位序列，并且這個(gè)信息必須保證可以被接收機(jī)正確接收。之后會(huì)產(chǎn)生 U組含有相同信息的向量組0 1 1 0 0 1 1 1 1[ , , , ] [ , , , ]u u u u u u u uU U UX X X X X b X b X b X b? ? ?? ? ? ?，然后再經(jīng)過(guò)離散傅里葉逆變換，得到 OFDM 信號(hào)的時(shí)域表示為： 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 101( ) e x p ( 2 ) , 0U uiuiux t X j u ft t TU ???? ? ? ?? (311) 式中， T 表示信號(hào)周期， 1/fT?? 表示子載波間距。 峰均比的抑制方法 目前抑制 PAPR 的方法大致可以被分為三類(lèi) [2]。 圖 31 非線性功率放大器輸入輸出示意圖 考察如下的放大器模型 2 1 /( 2 )() (1 )ppxOx x? ? (35) 圖 31 給出了不同 p 值放大器輸入輸出示意圖。 OFDM 的缺點(diǎn)一是對(duì)相位噪聲和載波頻偏十分敏感，二是峰均比過(guò)大。為了最大限度的減少由于插入保護(hù)間隔所帶來(lái)的信噪比損失，希望 OFDM 符號(hào)周期長(zhǎng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于保護(hù)間隔長(zhǎng)度，但是符號(hào)長(zhǎng)度不能任意大，否則就意味著 OFDM 系統(tǒng)中要包含更多的子載波，從而導(dǎo)致子載波間隔 相應(yīng)減小，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)度變得復(fù)雜，所以，一般選擇 OFDM 符號(hào)周期長(zhǎng)度為保護(hù)間隔的5 倍。第一種就是信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)，即非線性處理在峰值功率附近的信號(hào)幅度，從而降低峰值功率，例如限幅、峰值加窗。進(jìn)行信道估計(jì)，最大的優(yōu)點(diǎn)就是讓我們傳輸?shù)男畔⒌玫较嚓P(guān)解調(diào)，預(yù)先知道信道的頻譜特性，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的正確接收。 (6) 節(jié)約了帶寬 正交的頻分復(fù)用需要頻偏相互重疊，可以節(jié)約很大一部分帶寬。由于 OFDM 在信號(hào)的傳輸過(guò)程中，各個(gè)子載波間相互重疊，子載波數(shù)隨著數(shù)量的增加系統(tǒng)的頻譜利用率不斷提高。所以，為了提高系統(tǒng)的性能，大多數(shù)系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)加擾作為串并轉(zhuǎn)換工作的一部分。這樣不僅有利于增大在傳輸過(guò)程中的符號(hào)的周期時(shí)間，還可以減少碼間的干擾。采用這樣密集的子載頻，并且在子信道間不需要保護(hù)頻帶間隔，因此能夠充分利用頻帶。另外，多載波系統(tǒng)可提供比串行方式更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，具有較高的頻 譜利用率，這些使它在寬帶通信中得到廣泛的應(yīng)用。 圖 21 16QAM 星座圖 圖 22 64QAM 星座圖 圖 23 256QAM 星座圖 由于單載波調(diào)制所要達(dá)到的速率不能滿足現(xiàn)在的通信，所以我們正朝著另一個(gè)方向發(fā)展 —— 多載波調(diào)制技術(shù)。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) (ETSI)在 1995 年制定了基于 OFDM 技術(shù)的 DAB 標(biāo)準(zhǔn)，接著在 1997年制定了基于 OFDM 技術(shù)的 DVB 標(biāo)準(zhǔn)； 1998 年 IEEE902． 11 標(biāo)準(zhǔn)組選擇 OFDM 為WLAN 的物理層接入方案，這也是 OFDM 第一次用到分組業(yè)務(wù)通信中； 1999 年IEEE802． 11a 的一個(gè) 5GHz 的無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)采用 OFDM 技術(shù)作為物理層標(biāo)準(zhǔn)； 20xx年開(kāi)始制定的 IEEES02． 20 移動(dòng)寬帶接入 (MBWA)標(biāo)準(zhǔn)主要采用 OFDM 技術(shù)；城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE802． 16 和第三代移動(dòng)通信長(zhǎng)期演進(jìn) (Long Term Evolution, LTE)的提案中，OFDM 也是作為不可或缺的物理層關(guān)鍵技術(shù)。這是因?yàn)樵诟咚俅袀魉痛a元時(shí)，深衰落會(huì)導(dǎo)致鄰近的一串碼元被嚴(yán)重破壞，造成突發(fā)性 誤碼。因而簡(jiǎn)化了振蕩器陣列以及相關(guān)接收機(jī)中本地載波之間的嚴(yán)格同步的問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn) OFDM 的全數(shù)字化方案作了理論上的準(zhǔn)備。他描述了發(fā)送信息可同時(shí)經(jīng)過(guò)一個(gè)線性帶限信道而不受信道問(wèn)干擾 (ICI)和符號(hào)間干擾 (ISI)的原理。 具體章節(jié)的內(nèi)容安排如下： 第一章為緒論部分，介紹了本論文 的研究背景及意義，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究成果，對(duì)本文的安排做出規(guī)劃。 20xx 年劉雁飛在文獻(xiàn) [14]中考慮的 MSR 方法是在現(xiàn)有 SLM 算法的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì) SLM 方法產(chǎn)生的待選序列的適當(dāng)組合，來(lái)產(chǎn)生較多的待選序列，以達(dá)到降低 PAPR的目的。 20xx 年盧光躍等在文獻(xiàn) [8]中提出交織分組方法的改進(jìn)方案。本畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的 SLM 算法屬于其中的概率類(lèi)技術(shù)。 關(guān)鍵詞 ： 正交頻分復(fù)用 ；峰均比；選擇映射；多信號(hào)表示 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is the most important transmission technique for future wireless munication system. It has the high bandwidth efficiency and resistance to frequencyselective fading. However, for OFDM technology, high PeaktoAverage Power Ratio (PAPR) has been a major obstacle to practical use. Selected Mapping (SLM) algorithm is an effective method for reducing the PAPR of OFDM signal without distortion. Firstly, the original OFDM signal is multiplied by the U groups of random phase sequences, resulting in the U groups of new OFDM signals, which contain the original information. Secondly, one group with the minimum PAPR of the OFDM signals is selected to be sent. SLM algorithm improves the PAPR performance by increasing the putational plexity. One of the major shortings of the SLM algorithm is that it requires too many Inverse Fast Fourier Transforms (IFFTs) a nd high putational plexity to improve the performance. Multiple Signal Representation (MSR) algorithm is the improved SLM algorithm. It can create new candidates via linear bination of those in SLM and improve the performance of SLM without more IFFTs. In this thesis, we discuss the principles of SLM algorithm and MSR algorithm, and use the tool of Matlab for system simulation. In this paper, 128 subcarriers and 4 IFFTs are chosen for the simulation conditions. The main simulation result is that the PAPR obtained by SLM algorithm and MSR algorithm is reduced by and than the original PAPR. The simulation results show that SLM algorithm can effectively reduce the PAPR of the system, and that MSR algorithm can achieve better performance. Keywords: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)。 進(jìn)度安排： 1. （兩周）資料查找、方案論證、開(kāi)題報(bào)告撰寫(xiě)； 2. （兩周） MATLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境的掌握； 3. （三周）進(jìn)行算法的研究、系統(tǒng)的仿真、綜合工作； 4. . 20（兩周）系統(tǒng)調(diào)試及動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果的分析； 5. . 3（兩周）撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，整理文檔； 6. （兩周）準(zhǔn)備答辯；畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本課題要求學(xué)生對(duì) OFDM系統(tǒng)中的峰值平均功率比原理進(jìn)行研究，學(xué)習(xí) OFDM系統(tǒng)，研究如何減小大峰值功率信號(hào)的出現(xiàn)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行計(jì)算仿真。 SLM 算法的一大主要缺點(diǎn)是提高性能需要增加大量的快速傅里葉逆變換 (Inverse Fast Fourier Transform, IFFT) 次數(shù)，計(jì)算復(fù)雜度高。 Multiple Signal Representation (MSR) 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第一章 緒論 ............................................................................................ 1 研究背景與意義 ...................................................................................................... 1 研究發(fā)展與現(xiàn)狀 ...................................................................................................... 2 論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 .............................................................................................. 3 第二章 OFDM 原理 ............................................................................... 4 OFDM 概述 .............